JPH1165663A

JPH1165663A - 位置制御装置および位置制御方法

Info

Publication number: JPH1165663A
Application number: JP22855297A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kato; 孝一加藤; Tomoo Matsumoto; 倫雄松本; Makoto Sagara; 誠相良
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-09
Anticipated expiration: 2017-08-25
Also published as: JP3445474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各制御軸方向の送り方向の逆転時に、当該制御
軸方向以外の方向に生じる目標位置に対する位置誤差の
補正が可能な位置制御装置を提供する。【解決手段】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段としてのサーボ制御部１２〜１４、
サーボドライバ１５〜１７、サーボモータ１８〜２０
と、複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転時
に、他の制御軸方向の位置誤差を補正するとともに一の
制御軸の送り方向の逆転時に、他の制御軸方向および一
の制御軸方向の位置誤差の補正を同時に行う位置補正部
４〜６を有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御（以下、
ＮＣ）工作機械等の複数の制御軸を有する制御対象の位
置制御を行うＮＣ装置などの位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、マシニングセンタやＮＣ旋盤装
置等のＮＣ工作機械では、一般的に、モータ等の回転駆
動源からの回転力をラック及びピンオン、ボールねじ及
びナットなどからなるの送り機構によって直線運動に変
換し、被加工物を固定するテーブルや被加工物を切削す
る工具等を所定の位置に移動させている。近年、被加工
物の自由曲面を加工するために、例えば、５軸などの複
数の制御軸を有するＮＣ工作機械が一般的になってい
る。このようなＮＣ工作機械の制御軸の制御方式として
は、いわゆるフルクローズドフィードバック方式とセミ
クローズドフィードバック方式が知られている。

【０００３】フルクローズドフィードバック方式は、テ
ーブル等の制御対象にリニヤスケールなどの位置検出装
置を直接設置し、この位置検出装置からの位置信号をサ
ーボモータにフィードバックして位置制御を行う方式で
ある。この方式では、制御対象の位置を直接検出するこ
とができるため、制御対象の位置決め精度が高いのが特
徴である。しかしながら、上記の方式では、位置検出装
置とサーボモータとの間のフィードバックループ中に、
比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、ボールねじ
及びナットなどからなる送り機構が介在するため、サー
ボ系の固有周波数が低下し、位置ループゲインを高める
ことが難しい。このため、サーボ系の追従性を高めるこ
とが難しい。

【０００４】一方、セミクローズドフィードバック方式
は、テーブル等の制御対象を駆動するサーボモータにレ
ゾルバや光学式のロータリエンコーダ等の回転位置検出
器を取り付け、この回転位置検出器からの検出された回
転量をサーボモータにフィードバックし、サーボモータ
の回転量を制御することで間接的にテーブル等の制御対
象の位置制御を行う方式である。この方式では、サーボ
ループ中に比較的機械剛性の低いラック及びピンオン、
ボールねじ及びナットなどからなる送り機構が介在しな
いため、サーボ系の固有周波数を高くとれ、サーボモー
タの追従性を高くすることが可能であることが特徴であ
る。このため、ＮＣ工作機械ではセミクローズドフィー
ドバック方式によって駆動制御を行うのが一般的となっ
ている。しかしながら、セミクローズドフィードバック
方式では、サーボモータを駆動制御して間接的にテーブ
ル等の制御対象の位置制御を行っている。このため、制
御軸の送り方向を逆転した場合には、ボールねじ及びナ
ットなどの送り機構に存在するいわゆるバックラッシュ
や弾性変形等による機械的な位置誤差が発生してしまう
ことがあり、これによりテーブル等の制御対象の制御軸
方向における位置誤差が発生してしまう。このような制
御対象の制御軸方向における位置誤差が存在すると、被
加工物の精密な加工を行うことができない。

【０００５】このため、従来のＮＣ工作機械を制御する
ＮＣ装置は、バックラッシュ補正機能とよばれる位置誤
差を補正する機能を有しているのが一般的である。この
バックラッシュ補正機能は、位置指令値と実際の制御対
象の位置との差（位置誤差）を予めレーザ測長器等の検
出手段によって測定しておき、制御軸の送り方向の逆転
時に上記の位置誤差を打ち消す所定の補正量を位置指令
に加えるものである。上記のバックラッシュ補正機能を
用いれば、バックラッシュ等の機械的誤差が発生する制
御軸方向の正確な位置制御は概ね可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マシニ
ングセンタ等の複数の制御軸を有するＮＣ工作機械で
は、複数の制御軸間で相互に作用する力が存在するた
め、各軸を上記のようなバックラッシュ補正機能によっ
て補正しても、工具やテーブル等の所定の制御点には、
他の方向の位置誤差が生じることが通例である。例え
ば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に送り機構を有するマシンングセ
ンタにおいて、テーブル上に固定された被加工物を主軸
に取り付けられた回転工具によって加工する場合を考え
る。所定の軸、例えば、Ｘ軸方向に送り制御しながら工
具によって被加工物を切削加工するような場合には、Ｘ
軸方向の送り機構の案内面には、Ｘ軸方向の送りによる
力や切削力等によって生じる反力やモーメントなどが作
用する。すなわち、Ｘ軸方向の送り機構の案内面には、
Ｘ軸方向の力以外にＹ，Ｚ軸方向に作用する力が生じ
る。

【０００７】通常、送り機構の案内面には、微小な隙間
などの機械的なガタが存在し、また、弾性変形も生じう
る。したがって、Ｘ軸方向の送り機構の案内面にＹ，Ｚ
軸方向に力が作用すると、Ｘ軸方向のみならず、Ｙ，Ｚ
軸方向に位置変位が生じる。このようなＸ軸方向の送り
の際のＹ，Ｚ軸方向の位置変位は、Ｘ軸の送り方向が逆
転すると、Ｘ軸方向の送り機構の案内面に作用する力の
向きが逆転することから、Ｙ，Ｚ軸方向の位置誤差とな
って顕著に現れる。このような誤差は、Ｙ，Ｚ軸方向の
送り機構についても同様に生じ、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各
送り機構に相互に作用する力によって発生する。このた
め、従来においては、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各軸方向のバック
ラッシュ補正機能によって各制御軸の送り機構に発生す
るバックラッシュ等の機械的誤差を補正しても、上述の
ような位置誤差が存在していた。この位置誤差の存在に
よって、被加工物の加工面に形状誤差が生じる原因とな
っていた。このような位置誤差は、上記のセミクローズ
ドフィードバック方式およびフルクローズドフィードバ
ック方式による制御方式のいずれの場合についても発生
しうる。

【０００８】本発明は、上記のような問題を解消すべく
なされたものであって、複数の制御軸を有する制御対象
の一の制御軸の送り方向の逆転時に、制御対象の目標位
置に対する前記一の制御軸方向以外の他の制御軸方向に
生じる位置誤差の補正が可能な位置制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の制御軸
を有する制御対象の位置制御を行う位置制御手段と、前
記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転時
に、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向の
位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段に対し
て出力する第１の位置補正手段とを有する。

【００１０】本発明では、第１の位置補正手段によっ
て、制御軸間の干渉や工作機械における加工時の切削力
などによって発生する他の制御軸方向の位置誤差を補正
することができる。

【００１１】前記制御対象は、複数の可動部材と、前記
可動部材に対応する複数の駆動手段と、前記可動部材と
前記駆動手段とを連結し、前記駆動手段からの駆動力を
前記可動部材に伝達する送り機構と、前記駆動手段の位
置を検出し、これを前記位置制御手段にフィードバック
する位置検出手段とを有する。

【００１２】本発明では、このような構成により、いわ
ゆるセミクローズドループ方式を採用するサーボ系を有
するＮＣ工作機械において、バックラッシュ補正機能の
みでは補正できない位置誤差を補正可能となる。

【００１３】本発明は、前記一の制御軸の送り方向を逆
転した時に生じる前記制御対象の目標位置に対する前記
一の制御軸方向の位置誤差を補正する第２の位置補正手
段をさらに有する。

【００１４】本発明では、このような構成により、いわ
ゆるセミクローズドループ方式を採用するサーボ系を有
するＮＣ工作機械における制御軸間の干渉や工作機械に
おける加工時の切削力などによって発生する他の制御軸
方向の位置誤差を補正することができるとともに、バッ
クラッシュ等の機械誤差を補正できる。

【００１５】前記第１および第２の補正手段は、前記一
の制御軸の送り方向の逆転時に、前記制御対象の目標位
置に対する他の制御軸方向および前記一の制御軸方向の
位置誤差の補正を行う。

【００１６】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸に対する制御指令から、当該制御軸の送り方向の逆転
を検出する。

【００１７】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸の送り方向の逆転の検出に応じて、他の制御軸の制御
指令を補正する手段を有する。

【００１８】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸の送り方向の逆転の際に他の制御軸の制御指令を補正
する補正量を予め保持している。

【００１９】前記位置制御手段は、制御情報としてのプ
ログラムを解析処理するプログラム解析処理部と、前記
プログラム解析処理部において得られた各制御軸毎の位
置指令を所定時間当たりの移動量として各制御軸に分配
する位置指令分配部と、前記移動量応じて前記駆動手段
の駆動制御を行うサーボ制御部とを有する。

【００２０】前記制御対象は、被加工物および工具を任
意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する数値制御工
作機械であり、前記第１の位置補正手段は、他の制御軸
の位置指令を補正する補正量を工具にかかる切削力に応
じて算出する。

【００２１】前記第１の位置補正手段は、他の制御軸の
位置指令を補正する補正量を前記一の制御軸の送り方向
の位置の関数として保持している。

【００２２】前記第１の位置補正手段は、他の制御軸の
位置指令を補正する補正量を前記一の制御軸の送り方向
の複数位置に関して離散的に保持し、前記離散的に保持
された補正量を補間して前記一の制御軸の送り方向の位
置に応じた補正量を算出する。

【００２３】前記制御対象は、被加工物および工具を任
意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する数値制御工
作機械であり、前記第１の位置補正手段は、前記数値制
御工作機械による被加工物の加工時と非加工時とで他の
制御軸の位置指令を補正する補正量を変更する。

【００２４】前記第１の補正手段は、出力した他の制御
軸の位置補正量毎に累積値を積算し、所定の工程が終了
後に対応する制御軸に制御指令として当該累積値を出力
する。

【００２５】前記制御対象は、Ｚ軸方向に設けられた回
転工具を駆動する主軸と、前記主軸が設けられ、Ｚ軸方
向およびＹ軸方向に移動可能な第１の可動部材と、Ｚ軸
方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記第
１の可動部材に形成されたねじ部にねじ込まれたＺ軸お
よびＹ軸ボールねじと、前記各々のボールねじを駆動す
るＺ軸およびＹ軸サーボモータと、Ｘ軸方向に移動可能
に設けられた被加工物を固定するための第２の可動部材
と、Ｘ軸方向に沿って設けられ、前記第２の可動部材に
形成されたねじ部にねじ込まれたＸ軸ボールねじと、前
記Ｘ軸ボールねじを駆動するＸ軸サーボモータと、前記
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータの回転量を検出して前記サー
ボ制御部にフィードバックする第１〜第３の回転位置検
出器とを有し、前記第１の位置補正手段は、第２の可動
部材に設置された被加工物をＸ軸の正方向に送って第１
の目標位置に位置決めし、当該被加工物をＸ軸の負方向
に送って第２の目標位置に位置決めする動作において、
前記回転工具の前記被加工物に対するＺ軸方向およびＹ
軸方向のうち少なくとも一方方向の目標位置に対する位
置ずれを補正するように、前記ＹおよびＺ軸サーボモー
タに対する制御指令を補正する。

【００２６】本発明に係る位置制御方法は、複数の制御
軸を有する制御対象の位置制御方法であって、前記複数
の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を当該制御
軸に対する位置指令から検出し、前記一の制御軸の送り
方向の逆転の検出に応じて、前記制御対象の目標位置に
対する他の制御軸方向に生じる位置誤差を補正する補正
量を他の制御軸に対する位置指令として当該他の制御軸
に出力する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る位置
制御装置としてのＮＣ装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。図１において、ＮＣ装置１は、ＮＣプログ
ラム解析・位置指令分配部３と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸位置補正
部４〜６と、加算部８〜１０と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制
御部１２〜１４と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボドライバ１５〜
１７とを有している。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボドライ
バ１５〜１７には、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１８〜２
０が接続されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１８〜
２０には、例えば光学式のロータリエンコーダなどの回
転位置検出器１８ａ〜２０ａが備わっている。

【００２８】ＮＣプログラム解析処理・位置指令分配部
３は、例えば、被加工物を加工する工具の軌跡データな
どを所定の言語でプログラミング化したＮＣプログラミ
ングを解析（解読）処理して軌跡データを各制御軸の移
動すべき位置指令に変換し、これを各制御軸に分配す
る。各制御軸に対する位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zは、所
定時間当たりの移動量として順次出力される。この移動
量は、例えばパルス量として与えられる。上記の機能
は、一般的にＮＣ装置に通常的に備わった機能である。
また、ＮＣプログラムは、一般的には、ＣＡＤシステム
や自動プログラミングシステムによって作成され、所定
の記憶媒体を介して、または、通信手段によってＮＣ装
置１にダウンロードされる。

【００２９】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸位置補正部４〜６は、ＮＣプ
ログラム解析処理・位置指令分配部３から受けた位置指
令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zに基づき、各軸Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の送り
方向（移動方向）の逆転を検出する。この送り方向の逆
転の検出は、順次入力される各位置指令（移動量）の前
回と今回の符号が反転したか否かを判別することによっ
て検出される。

【００３０】Ｘ軸位置補正部４は、入力される位置指令
ｒ_xの逆転を検出すると、位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zを
補正する補正量Ｄ_XX，Ｄ_XY，Ｄ_XZをＸ，Ｙ，Ｚ軸加算器
８，９，１０にそれぞれ出力する。Ｙ軸位置補正部５
は、入力される位置指令ｒ_yの逆転を検出すると、位置
指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zを補正する補正量Ｄ_YX，Ｄ_YY，Ｄ
_YZをＸ，Ｙ，Ｚ軸加算器８，９，１０にそれぞれ出力す
る。Ｚ軸位置補正部６は、入力される位置指令ｒ_zの逆
転を検出すると、位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zを補正する
補正量Ｄ_ZX，Ｄ_ZY，Ｄ_ZZをＸ，Ｙ，Ｚ軸加算器８，９，
１０にそれぞれ出力する。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸加算部８〜１０
は、各位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zをそれぞれｒ_x＋Ｄ_XX
＋Ｄ_YX＋Ｄ_ZX，ｒ_y＋Ｄ_YY＋Ｄ_XY＋Ｄ_ZY，ｒ_z＋Ｄ_ZZ＋
Ｄ_YZ＋Ｄ_XZとしてＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜１４
に出力する。

【００３１】ここで、上記の補正量Ｄ_XX，Ｄ_XY，Ｄ_XZ，
Ｄ_YX，Ｄ_YY，Ｄ_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZY，Ｄ _ZZについて説明す
る。Ｘ軸位置補正部４からＸ軸加算器８に出力される補
正量Ｄ_XXは、ボールねじ及びナットなどのＸ軸方向の送
り機構に存在するいわゆるバックラッシュや弾性変形等
による機械的な位置誤差を補正するための補正量であ
る。同様にＹ，Ｚ軸位置補正部５，６からそれぞれＹ，
Ｚ軸加算器９，１０に出力される補正量Ｄ_YY，Ｄ_ZZは、
ボールねじ及びナットなどのＸ軸方向の送り機構に存在
するいわゆるバックラッシュや弾性変形等による機械的
な位置誤差を補正するための補正量である。以下、補正
量Ｄ_XX，Ｄ_YY，Ｄ_ZZをバックラッシュ補正量と呼ぶ。こ
れらのバックラッシュ補正量Ｄ_XX，Ｄ_YY，Ｄ_ZZは、制御
対象である例えばＮＣ工作機械などの機械について各制
御軸の送り方向の逆転時に発生する機械誤差を、工作機
械の組立調整時等に予め測定することにより決定され
る。

【００３２】一方、Ｘ軸位置補正部４からＸ軸の位置指
令ｒ_xの送り方向が逆転する際にＹ，Ｚ軸加算器９，１
０にそれぞれ出力される補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZは、Ｘ軸の位
置指令ｒ_xの送り方向が逆転する際に、Ｙ軸およびＺ軸
方向に生じる位置誤差を補正するための補正量である。
すなわち、例えば、マシニングセンタ等の複数の制御軸
を有するＮＣ工作機械では、例えば、Ｘ軸方向に送り制
御しながら工具によって被加工物を切削加工するような
場合には、Ｘ軸方向の送り機構の案内面には、Ｘ軸方向
の送りによる力や切削力等によって生じる反力やモーメ
ントなどが作用する。送り機構の案内面のＹ，Ｚ軸方向
に力が作用すると、Ｘ軸方向のみならず、Ｙ，Ｚ軸方向
に位置誤差が生じる。このＹ，Ｚ軸方向に位置誤差はＸ
軸の送り方向を逆転する際に顕著に現れる。Ｘ軸方向の
位置誤差は、上記のバックラッシュ補正量Ｄ_XXによって
位置指令ｒ _xを補正することにより概ね補正されるが、
Ｙ，Ｚ軸方向の位置誤差は、そのまま残ってしまう。

【００３３】そこで、本実施形態では、Ｘ軸の送り方向
を逆転する際に、バックラッシュ補正量Ｄ_XXによって位
置指令ｒ_xを補正するとともに、Ｙ，Ｚ軸方向の位置誤
差を補正するために、Ｙ、Ｚ軸位置指令ｒ_y，ｒ_zにそ
れぞれ補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZを加算して、Ｙ、Ｚ軸位置指令
ｒ_y，ｒ_zを補正し、Ｙ，Ｚ軸方向に位置誤差を補正す
る。これにより、Ｘ軸の送り方向を逆転した際に発生す
るＸ軸方向のバックラッシュ等の機械誤差が補正される
とともに、Ｙ，Ｚ軸方向に発生する位置誤差が同時に補
正される。

【００３４】また、Ｙ軸位置補正部５からＹ軸の位置指
令ｒ_yの送り方向がそれぞれ逆転する際に、Ｘ，Ｚ軸加
算器８，１０に出力される補正量Ｄ_YX，Ｄ_YZおよびＺ軸
位置補正部６からＺ軸の位置指令ｒ_zの送り方向がそれ
ぞれ逆転する際に、Ｘ，Ｙ軸加算器８，９にそれぞれ出
力される補正量Ｄ_ZX，Ｄ_ZYについてもＸ軸の場合と全く
同様である。以下、上記の補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ
_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZYを他軸補正量と呼ぶ。なお、他軸補正量
Ｄ_XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZYの決定方法につい
ては後述する。

【００３５】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜１４は、
位置ループ、速度ループおよび電流ループから構成され
る。位置ループは、たとえば、各制御軸の位置指令（移
動量）を受けて、これらの移動量と各サーボモータ１８
〜２０の回転位置を検出する回転位置検出器１８ａ〜２
０ａからの位置フィードバック信号との偏差に比例動作
を施して（位置ループゲインをかける）、これを速度ル
ープに対する速度指令として出力する。速度ループは、
たとえば、前記速度指令と回転位置検出器１８ａ〜２０
ａからの位置フィードバック信号のサンプリング時間毎
の差分値（速度フィードバック信号）との偏差に比例動
作および積分動作を施してトルク指令とし、これを電流
ループに出力する。電流ループは、たとえば、各サーボ
モータ１８〜２０の駆動電流から換算した各サーボモー
タ１８〜２０の出力トルク信号と上記トルク指令との偏
差に比例動作を施して電流指令とし、これをサーボドラ
イバ１５〜１７に所定の電気信号に変換して出力する。
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜１４は、本実施形態で
はソフトウエアによって実現されるが、ハードウエアに
よっても実現可能である。

【００３６】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボドライバ１５〜１７
は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜１４からの電流指
令を増幅した駆動電流をＸ，Ｙ，Ｚサーボモータ１８〜
２０に出力する。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１８〜２０
は駆動電流に応じて駆動され、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモー
タ１８〜２０に備わった回転位置検出器１８ａ〜２０ａ
は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１８〜２０の回転量に応
じた検出パルスをＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜１４
に対して出力する。回転位置検出器１８ａ〜２０ａとし
ては、例えば、インクリメンタル方式のロータリエンコ
ーダまたはアブソリュート方式のロータリエンコーダを
用いることができる。インクリメンタル方式のロータリ
エンコーダを用いた場合には、当該ロータリエンコーダ
は１回転毎の位置信号を回転パルス信号として出力する
ことから、回転パルス信号の数をＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制
御部１２〜１４において管理することにより、Ｘ，Ｙ，
Ｚ軸サーボモータ１８〜２０の絶対位置が管理できる。

【００３７】以上のような構成により、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サ
ーボモータ１８〜２０の回転位置制御が可能となる。な
お、ＮＣ装置１は、Ｘ，Ｙ，Ｚサーボモータ１８〜２０
の回転位置制御のみならず、速度制御およびトルク制御
が可能であるが、詳細については省略する。また、ＮＣ
装置１は、Ｘ，Ｙ，Ｚサーボモータ１８〜２０以外のさ
らに多数の制御軸を制御可能であり、例えばスピンドル
モータ等の回転速度制御する機能を有している。

【００３８】図１に示したＮＣ装置１の各機能は、たと
えば、図２に示すような構成のハードウエアによって実
現される。図２において、マイクロプロセッサ２１は、
ＲＯＭ（Read Only Memory) ２２、ＲＡＭ（Random Acc
ess Memory) ２３、インターフェース回路２４、グラフ
ィック制御回路２５、表示装置２６、キーボード２８、
ソフトウエアキー２７等とバスを介して接続されてい
る。マイクロプロセッサ２１は、ＲＯＭ２２に格納され
たシステムプログラムにしたがって、ＮＣ装置１全体を
制御する。

【００３９】ＲＯＭ２２には、上記したＮＣプログラム
解析・位置指令分配部３、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸位置補正部４〜
６、加算部８〜１０、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１２〜
１４などを実現するプログラムや、ＮＣ装置１全体を制
御するためのシステムプログラムが格納される。ＲＡＭ
２３は、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムがダウンロ
ードされたり、各種のＮＣプログラム、データなどが格
納され、例えば、後述する補正量データ等が格納され
る。

【００４０】グラフィック制御回路２５は、ディジタル
信号を表示用の信号に変換し、表示装置２６に与える。
表示装置２６には、例えば、ＣＲＴ表示装置や液晶表示
装置が使用される。表示装置２６は、ソフトウエアキー
２７またはキーボード２８を用いて作業者が対話形式で
加工プログラムを作成していくときに、形状、加工条件
および生成された加工プログラム等を表示する。作業者
は、表示装置２６に表示される内容（対話形データ入力
画面）にしたがってデータを入力することにより、加工
プログラムを作成することができる。表示装置２６の画
面には、その画面で受けられる作業またはデータがメニ
ュー形式で表示される。メニューのうちどの項目を選択
するかは、メニューの下のソフトウエアキー２７を押す
ことにより行う。キーボード２８は、ＮＣ装置１に必要
なデータを入力するのに使用される。

【００４１】インターフェース回路２４は、マイクロプ
ロセッサ２１から出力された位置指令等の指令を所定の
信号に変換してＸ〜Ｚ軸サーボドライバ１５〜１７に出
力する。また、インターフェース回路２４は、Ｘ〜Ｚ軸
サーボモータ１８〜２０に備わった位置検出器１８ａ〜
２０ａからの、たとえば検出パルスを逐次カウントし、
所定のディジタル信号に変換してマイクロプロセッサ２
１に出力する。

【００４２】マシニングセンタの一例図３は、本実施形態のＮＣ装置が適用されうる制御対象
としてのマシニングセンタの一例を示す構成図である。
図３に示すマシニングセンタは、いわゆる門型のマシニ
ングセンタであって、門型のコラム３８の各軸によって
両端部を移動可能に支持されたクロスレール３７に、ク
ロスレール３７上を移動可能に支持された可動部材４４
を介して主軸４５が鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動可能に
設けられている。

【００４３】可動部材４４には、水平方向にクロスレー
ル３７内を通じて図示しない雌ねじ部が形成されてお
り、これにボールねじ４１がねじ込まれている。ボール
ねじ４１の端部には、Ｙ軸サーボモータ１９が設けられ
ており、ボールねじ４１はＹ軸サーボモータ１９によっ
て回転駆動される。ボールねじ４１の回転駆動によっ
て、可動部材４４はＹ軸方向に移動可能となり、これに
よって主軸４５のＹ軸方向の移動が行われる。

【００４４】さらに、可動部材４４には、鉛直方向に方
向に図示しない雌ねじ部が形成されており、これにボー
ルねじ４２がねじ込まれている。ボールねじ４２の端部
には、Ｚ軸サーボモータ２０が設けられている。Ｚ軸サ
ーボモータ２０によってボールねじ４２が回転駆動さ
れ、これにより可動部材４４に移動可能に設けられた主
軸４５のＺ軸方向の移動が行われる。

【００４５】主軸４５内には、主軸モータ３１が内蔵さ
れ、主軸モータ３１は、主軸４５の先端に設けられるエ
ンドミルなどの工具Ｔを回転駆動する。主軸４５の下方
には、Ｘ軸テーブル３５がＸ軸方向に移動可能に設けら
れている。Ｘ軸テーブル３５には、雌ねじ部（図示せ
ず）が形成されており、これにＸ軸方向に沿って設けら
れたボールねじから構成される送り機構を介してＸ軸サ
ーボモータ１８が接続されている。Ｘ軸テーブル３５
は、Ｘ軸サーボモータ１８の回転駆動によってＸ軸方向
の移動が行われる。

【００４６】なお、上記のＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ１
８の駆動制御は、ＮＣ装置１によって行われる。また、
門型コラム３８には、図示しない雌ねじ部がそれぞれ形
成されており、これにねじ込まれるボールねじ３２ａを
クロスレール昇降用モータ３２によって回転駆動するこ
とによりクロスレール３７は昇降する。さらに、工具Ｔ
は自動工具交換装置（ＡＴＣ）３９によって種々のもの
に交換可能になっており、各種アタッチメントの交換も
自動交換装置（ＡＡＣ）４０によって種々のものに交換
可能になっている。

【００４７】次に、上述したマシニングセンタによる被
加工物、例えば金型の切削加工の一例について説明す
る。図４は、Ｘ軸テーブル３５上に固定された被加工物
ＷをボールエンドミルＴによって、被加工物Ｗの一面の
仕上げ切削を行っている様子を示す斜視図である。被加
工物Ｗの一面の仕上げ切削を行うには、例えば図４に示
すように、ボールエンドミルＴによる切り込み量が所定
となるように、Ｚ軸方向の位置決めを行い、主軸モータ
３１によって所定の回転速度回転させられるボールエン
ドミルＴに対して、Ｘ軸テーブル３５（被加工物Ｗ）を
Ｘ軸方向に所定の送り速度で移動させながら切削加工を
行う。そして、Ｘ軸方向の所定の位置でボールエンドミ
ルＴをＹ軸方向にピックフィード量Ｐで移動させ、ボー
ルエンドミルＴをＸ軸の反対方向に同様の送り速度で移
動させる。この動作を繰り返し行うことにより、被加工
物Ｗの一面の仕上げ切削を行う。

【００４８】図５は、図４に示す手順で仕上げ加工を行
った場合の仕上げ面の仕上げ面粗さを説明する図であ
る。ボールエンドミルＴをピックフィード量ＰでＹ軸方
向に移動させながら、切削加工を行うと、図５に示すよ
うに理想的には切削面は波状に形成される。このとき、
切削面の最高部と最低部との距離ｈを仕上げ面粗さとす
る。仕上げ面粗さｈは、理論的には、次式（１）により
表される。

【００４９】ｈ＝Ｐ²／８Ｒ・・・（１）但し、Ｒはボールエンドミルの先端部の曲率半径であ
る。

【００５０】仕上げ面粗さｈは、小さいほど仕上げ面の
面精度が高く、例えば金型の場合には、仕上げ面粗さｈ
を非常に小さくできれば、後工程における研磨工程を省
略したり、研磨工程を簡略化することができる。

【００５１】しかしながら、従来のマシニングセンタに
よる仕上げ面切削においては、仕上げ面粗さｈを小さく
できないという問題があった。これは、Ｘ軸テーブル３
５（被加工物Ｗ）をＸ軸方向に所定の送り速度で往復移
動させる際に、＋Ｘ軸方向から−Ｘ軸方向に送り方向を
逆転または−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向に送り方向を逆転
する際に、ボールエンドミルＴと被加工物Ｗとの間にＺ
軸方向の位置ずれ、すなわち、ボールエンドミルＴと被
加工物Ｗとの間の目標相対位置からのずれが発生するこ
とに起因していた。ボールエンドミルＴと被加工物Ｗと
の間にＺ軸方向の位置ずれδｚは、ボールエンドミルＴ
から被加工物Ｗが受ける切削力やＸ軸テーブル３５の移
動の際に作用する力などが、送り方向を逆転する際に変
化し、Ｘ軸テーブル３５や主軸４５の送り機構などにＺ
軸方向の位置ずれを発生させているものと考えられる。

【００５２】また、ボールエンドミルＴと被加工物Ｗと
の間のＺ軸方向の位置ずれδｚは、Ｘ軸テーブル３５を
＋Ｘ軸方向から−Ｘ軸方向に送り方向を逆転する場合
と、−Ｘ軸方向から＋Ｘ軸方向に送り方向を逆転する場
合とでは、大きさは略等しいが向きが逆となって発生す
る。したがって、Ｘ軸方向のバックラッシュ等の機械誤
差を補正したとしても、仕上げ面粗さｈを小さくできな
い。また、上記のようなＺ軸方向の位置ずれδｚが発生
すると、一方の送り方向においてはボールエンドミルＴ
に大きな切削負荷が掛かり、ボールエンドミルの交換時
期が早まって、加工の中断が頻繁になるため、結果とし
て、加工時間が長時間となってしまうという不利益も存
在する。

【００５３】ここで、図６は、ボールエンドミルＴによ
って被加工物Ｗを切削加工した場合の仕上げ面の状態を
示しており、図中実線Ｌ１は理想状態における場合であ
り、図中点線Ｌ２はボールエンドミルＴと被加工物Ｗと
の間のＺ軸方向の位置ずれδｚが正負の方向に発生した
場合である。なお、Ｚ軸は相対量を示している。ボール
エンドミルＴと被加工物Ｗとの間のＺ軸方向の位置ずれ
δｚが正負の方向に発生すると、点線Ｌ２に示すよう
に、Ｘ軸の一方の送り方向（図中（１）の領域）ではＺ
軸方向切り込み量が大きくなり、Ｘ軸の他の送り方向
（図中（２）の領域）ではＺ軸方向切り込み量が小さく
なる。このため、ボールエンドミルＴと被加工物Ｗとの
間のＺ軸方向の位置ずれδｚが正負の方向に発生する
と、理想状態に比較して仕上げ面粗さｈが増大する。

【００５４】また、図７は、仕上げ面の様子を示す説明
図であって、（ａ）は理想状態における仕上げ面の状態
を示す平面図であり、（ｂ）はＺ軸方向に位置ずれを生
じた場合の仕上げ面の状態を示す平面図である。図７
（ａ）に示すように、理想的には、互いにＸ軸の送り方
向が反対（逆方向）の切削面Ｓｆ，Ｓｂは、略等間隔に
形成される。一方、図７（ｂ）に示すように、ボールエ
ンドミルＴと被加工物Ｗとの間のＺ軸方向の位置ずれδ
ｚが正負の方向に発生すると、一方の切削面ＳｆのＹ軸
方向の幅が太くなり、他方の切削面Ｓｂの幅が細くな
る。したがって、理想状態の場合と、ボールエンドミル
Ｔと被加工物Ｗとの間のＺ軸方向の位置ずれδｚが正負
の方向に発生した場合とでは、切削面の様子が異なるた
め、視覚的にも仕上げ面の良否を確認することができ
る。

【００５５】上述のような問題が、上記した構成のマシ
ンングセンタを本実施形態に係るＮＣ装置１によって駆
動制御することによって解決される。図８は、本実施形
態のＮＣ装置１の動作を説明するためのフローチャート
である。以下、図８に示すフローチャートに基づいて説
明する。まず、例えば、ＮＣテープやフロッピディスク
などの記憶媒体からＮＣプログラムがＮＣ装置に読み込
まれ、ＲＡＭ２３に記憶される。ＮＣプログラム解析処
理・指令分配部３では、上記のＮＣプログラムを解析処
理し、各制御軸毎に位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zに分配す
る。各制御軸毎に分配された位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_z
は、所定時間当たりの移動量としてそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ
軸位置指令補正部４〜６に順次入力される（ステップＳ
１）。

【００５６】次いで、各軸位置指令補正部４〜６では、
入力された移動量に基づいて、各軸の送り方向が逆転し
たか否かを検出する（ステップＳ２）。逆転したか否か
は、位置指令パルスの符号が逆転したか否かを検出する
ことで判断する。したがって、前回入力された移動量と
今回入力された移動量の符号が異なる場合には、送り方
向が逆転する指令であると判断される。

【００５７】逆転しない場合には、再度位置指令を取得
する（ステップＳ３）。位置指令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zの送
り方向が逆転した場合には、例えば、Ｘ軸の場合には、
＋Ｘ軸方向から−Ｘ軸方向への送り方向の逆転か、−Ｘ
軸方向から＋Ｘ軸方向への送り方向の逆転かを判断する
（ステップＳ４）。ここでは、各サーボモータ１８〜２
０の回転方向が正方向から負方向あるいは負方向から正
方向かを判断する。この判断は、位置指令ｒ_x，ｒ_y，
ｒ_zは符号付きパルス量（所定時間当たりの移動パル
ス）で与えられることから、この符号の反転順序から容
易できる。

【００５８】回転方向が正方向から負方向に逆転する場
合には、これに対応するバックラッシュ補正量Ｄ_XX，Ｄ
_YY，Ｄ_ZZおよび他軸補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ_YZ，Ｄ
_ZX，Ｄ_ZYを取得する（ステップＳ５）。負方向から正方
向に逆転する場合にも、同様に対応するバックラッシュ
補正量Ｄ_XX，Ｄ_YY，Ｄ_ZZおよび他軸補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZ，
Ｄ_YX，Ｄ_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZYを取得する（ステップＳ６）。
通常、バックラッシュ補正量Ｄ_XX，Ｄ_YY，Ｄ_ZZは、正方
向と負方向とで大きさは同じで符号が逆の量を使用す
る。次に、対応する加算器８〜１０に出力し、各位置指
令ｒ_x，ｒ_y，ｒ_zに補正量を加算する（ステップＳ
７）。

【００５９】ここで、他軸補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ
_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZYの決定方法について説明する。例えば、
上述したボールエンドミルＴによる仕上げ切削加工のよ
うに、ボールエンドミルＴと被加工物Ｗとの間のＺ軸方
向の位置ずれδｚが大きさは略同じで正負の方向に発生
する場合には、予め位置ずれδｚを測定してこれを打ち
消す他軸補正量Ｄ_XZをＮＣ装置１に記憶しておく。上述
したステップＳ５またはＳ６において、逆転する向きに
応じて、他軸補正量Ｄ_XZに符号を付け、加算器１０に出
力する。他軸補正量Ｄ_XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ
_ZYは、実際に加工を行った場合の位置ずれ量から決定す
ることができ、あるいは、レーザ干渉装置等の位置検出
手段を用いて、所定の軸を送り制御させ、他の軸の位置
ずれを検出してもよい。

【００６０】機械の構造によっては、例えば、正方向か
ら負方向への送り方向の逆転の場合と負方向から正方向
への送り方向の逆転の場合とでは、他の軸方向に位置ず
れ量が異なり上述のような同じ大きさの他軸補正量で
は、補正が十分でない場合も考えられる。例えば、重力
の影響などによって逆転する向きによって位置ずれ量が
異なる場合も考えられる。このような場合には、逆転の
向きに応じて、異なる値の他軸補正量をＮＣ装置１内に
保持する。

【００６１】また、駆動される制御軸の送り方向の逆転
時に、他の制御軸方向に発生する位置ずれ、駆動される
制御軸の位置に応じて変化する場合が考えられる。例え
ば、他軸補正量Ｄ_XZがＸ軸方向の位置の関数、すなわ
ち、図１０に示すように、例えば、Ｘ軸方向の位置に応
じて直線的に変化する場合には、ＮＣ装置１おいて次式
（２）によって他軸補正量Ｄ_XZを算出する。

【００６２】Ｄ_XZ（ｘ）＝−Ｋ・ｘ＋Ｄ_XZ0 ・・・（２）

【００６３】また、例えば、Ｘ軸方向の複数位置におい
てＺ軸方向の位置ずれ量が異なる場合が考えられる。こ
の場合には、図１１に示すように、Ｘ軸方向の複数位置
に対応して他軸補正量Ｄ_XZをテーブルとして保持してお
く。また、複数点間における他軸補正量Ｄ_XZは、直線補
間によって算出することができる。

【００６４】また、例えば、ＮＣ工作機械の工具にかか
る切削力の大きさにしたがい、駆動する制御軸以外の他
の制御軸方向の位置ずれ量が変化する場合が考えられ
る。このような場合、例えば図１２に示すように、切削
力の大きさに応じて、他軸補正量を直線的に変化させ
る。あるいは、切削力の大きさに応じて、他軸補正量を
段階的に変化させる。切削力の大きさは、例えば、工具
を駆動する主軸モータの駆動電流を検出するなどの方法
によって検出することができる。また、切削力が働かな
い場合、すなわち、非加工時においては、切削力が働か
ない分他の制御軸方向の位置ずれ量も小さいと考えられ
る。このような場合には、例えば図１２に示す他軸補正
量Ｄ_XZ0を他軸補正量とすればよい。

【００６５】対応する各加算器８〜１０にバックラッシ
ュ補正量および他軸補正量を出力した後に、当該補正量
を過去のバックラッシュ補正量および他軸補正量を
Ｄ_XX，Ｄ _XY，Ｄ_XZ，Ｄ_YX，Ｄ_YY，Ｄ_YZ，Ｄ_ZX，Ｄ_ZY，Ｄ
_ZZについてそれぞれ累積する（ステップＳ８）。バック
ラッシュ補正量および他軸補正量による各軸サーボモー
タ１８〜２０の絶対位置がずれるの防止するために、各
補正量の累積値を管理して、所定の工程が完了後に、各
軸サーボモータ１８〜２０の絶対位置を補正するためで
ある。

【００６６】次いで、位置指令から判断して、連続する
加工動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ
９）。この判断は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸共に位置指令が入力さ
れていない場合などには、一定の加工工程が完了したと
判断することができる。

【００６７】次いで、上記した累積値を対応する制御軸
の位置指令として払いだす（ステップＳ１０）。これに
より、各軸サーボモータ１８〜２０の絶対位置のずれを
防止することができる。

【００６８】実施例ここで、図９は、被加工物Ｗとしての金型の一面を実際
に加工した場合の加工結果を示す説明図であって、
（ａ）は本実施形態による場合であり、（ｂ）は従来の
場合である。加工条件は、金型の材料：ＦＣＤ７００
（ＳＧ）、工具：ボールエンドミル（超硬）、工具径：
１６ｍｍ、主軸回転速度：４４００ｒｐｍ、Ｘ軸方向の
送り速度３８００ｍｍ／ｍｉｎ、Ｙ軸方向のピックフィ
ード量Ｐ：０．７ｍｍ、Ｚ軸方向切り込み量１ｍｍとし
て行った。また、図９（ａ）においては、Ｚ軸の位置指
令ｒ_zを他軸補正量Ｄ_XZを加算して補正し、他の位置指
令については補正を行わなかった。さらに、図９（ｂ）
において、他軸補正量によってボールエンドミルＴと被
加工物Ｗとの間に発生するＺ軸方向の位置ずれ量δｚ
は、±９μｍ程度であるため、他軸補正量Ｄ_XZの大きさ
を９μｍとし、Ｘ軸の送り方向の逆転の向きに応じて符
号を付けた。

【００６９】図９（ｂ）において、他軸補正量によって
ボールエンドミルＴと被加工物Ｗとの間に発生するＺ軸
方向の位置ずれ量δｚを補正しない場合には、領域
（１）においては、Ｚ軸方向に切り込み量が大きく、領
域（２）においては切り込み量が少なくなっており、仕
上げ面粗さｈが悪化しているのがわかる。一方、本実施
形態に係るＮＣ装置１による制御によれば、図９（ａ）
に示すように仕上げ面粗さｈが飛躍的に改善するのがわ
かる。

【００７０】以上のように、本実施形態によれば、各制
御軸方向の送り方向の逆転時に生じる当該制御軸方向の
機械的誤差を補正するバックラッシュ補正機能に加え
て、送り方向の逆転時に当該制御軸方向以外の方向に生
じる位置誤差の補正が可能となり、ＮＣ工作機械などの
制御対象において生じる２次元または３次元の位置誤差
を平面的または立体的に補正することができる。この結
果、例えば、マシニングセンタにおいてボールエンドミ
ルＴによる被加工物Ｗの一面を仕上げ切削したような場
合に、仕上げ面の仕上げ面粗さを向上させることができ
る。

【００７１】本発明は上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、制御方式としてセミクロー
ズドフィードバック方式を用いた場合の制御対象につい
て本発明を適用した場合について説明したが、本発明は
セミクローズドフィードバック方式に限らず、フルクロ
ーズドフィードバック方式を用いた制御対象にも適用可
能である。フルクローズドフィードバック方式を用いた
場合には、駆動される制御軸方向には、バックラッシュ
等の機械誤差は理論的には存在しないが、駆動される制
御軸以外の制御軸方向には位置誤差が発生する。このよ
うな制御対象の場合には、上述したバックラッシュ補正
量による位置補正は行わずに、他軸補正量による位置補
正を行えばよい。

【００７２】さらに、上述の実施形態では、駆動手段と
してサーボモータ、送り機構としてボールねじと雌ねじ
を使用したものについて説明したが、例えば、送り機構
を使用せず、リニアモータ等によって直接駆動する場合
についても本発明は適用可能である。

【００７３】また、上述の実施形態では、制御軸が３軸
の場合について説明したが、本発明はさらに多数の制御
軸を有する制御対象についても同様に適用可能である。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の制御軸を有する
制御対象の一の制御軸の送り方向の逆転時に当該制御軸
方向以外の他の制御軸方向に生じる目標位置に対する位
置誤差の補正が可能となり、制御対象の目標位置に対す
る位置誤差を２次元的あるいは３次元的に補正すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＮＣ装置の一実施形態の構成を示す説
明図である。

【図２】図１に示したＮＣ装置を実現するためのハード
ウエア構成の一例を示す説明図である。

【図３】本実施形態のＮＣ装置が適用されうるマシニン
グセンタの一例を示す構成図である。

【図４】ボールエンドミルによって被加工物の一面の仕
上げ切削を行っている様子を示す斜視図である

【図５】図４に示す手順で仕上げ加工を行った場合の仕
上げ面の仕上げ面粗さを説明するための図である。

【図６】仕上げ面のＹ軸とＺ軸によって構成される平面
方向の断面図である。

【図７】仕上げ面の様子を示す説明図であって、（ａ）
は理想状態における仕上げ面の状態を示す平面図であ
り、（ｂ）はＺ軸方向に位置ずれを生じた場合の仕上げ
面の状態を示す平面図である。

【図８】本実施形態のＮＣ装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図９】金型の一面を実際に加工した場合の加工結果を
示す説明図であって、（ａ）は本実施形態による場合で
あり、（ｂ）は従来の場合である。

【図１０】他軸補正量の他の算出方法を示す説明図であ
る。

【図１１】他軸補正量のさらに他の算出方法を示す説明
図である。

【図１２】他軸補正量のさらに他の算出方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１…ＮＣ装置３…ＮＣプログラム解析処理・指令分配部４〜６…Ｘ，Ｙ，Ｚ軸位置補正部８〜１０…加算器１２〜１４…Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ制御部１５〜１７…Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボドライバ１８〜２０…Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】ｈ≒Ｐ²／８Ｒ（ただしＰ＜＜Ｒのとき） …（１）但し、Ｒはボールエンドミルの先端部の曲率半径であ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】また、図７は、仕上げ面の様子を示す説明
図であって、（ａ）は理想状態における仕上げ面の状態
を示す平面図であり、（ｂ）はＺ軸方向に位置ずれを生
じた場合の仕上げ面の状態を示す平面図である。図７
（ａ）に示すように、理想的には、互いにＸ軸の送り方
向が反対（逆方向）の切削面Ｓｆ，Ｓｂは、略等間隔に
形成される。一方、図７（ｂ）に示すように、ボールエ
ンドミルＴと被加工物Ｗとの間のＺ軸方向の位置ずれδ
ｚが正負の方向に発生すると、一方の切削面ＳｂのＹ軸
方向の幅が太くなり、他方の切削面Ｓｆの幅が細くな
る。したがって、理想状態の場合と、ボールエンドミル
Ｔと被加工物Ｗとの間のＺ軸方向の位置ずれδｚが正負
の方向に発生した場合とでは、切削面の様子が異なるた
め、視覚的にも仕上げ面の良否を確認することができ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の制御軸を有する制御対象の位置制御
を行う位置制御手段と、前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転時
に、前記制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向の
位置誤差を補正する制御指令を前記位置制御手段に対し
て出力する第１の位置補正手段とを有する位置制御装
置。
【請求項２】前記制御対象は、複数の可動部材と、前記可動部材に対応する複数の駆動手段と、前記可動部材と前記駆動手段とを連結し、前記駆動手段
からの駆動力を前記可動部材に伝達する送り機構と、前記駆動手段の位置を検出し、これを前記位置制御手段
にフィードバックする位置検出手段とを有する請求項１
に記載の位置制御装置。
【請求項３】前記一の制御軸の送り方向を逆転した時に
生じる前記制御対象の当該制御軸方向の位置誤差を補正
する第２の位置補正手段をさらに有する請求項１または
２に記載の位置制御装置。
【請求項４】前記第１および第２の補正手段は、前記一
の制御軸の送り方向の逆転時に、前記制御対象の他の制
御軸方向および前記一の制御軸方向の位置誤差の補正を
行う請求項３に記載の位置制御装置。
【請求項５】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸に対する制御指令から、当該制御軸の送り方向の逆転
を検出する手段を有する請求項１〜４のいずれかに記載
の位置制御装置。
【請求項６】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸の送り方向の逆転の検出に応じて、他の制御軸の制御
指令を補正する請求項１〜５に記載の位置制御装置。
【請求項７】前記第１の位置補正手段は、前記一の制御
軸の送り方向の逆転の際に他の制御軸の制御指令を補正
する補正量を予め保持している請求項６に記載の位置制
御装置。
【請求項８】前記位置制御手段は、制御情報としてのプ
ログラムを解析処理するプログラム解析処理部と、前記プログラム解析処理部において得られた各制御軸毎
の位置指令を所定時間当たりの移動量として各制御軸に
分配する位置指令分配部と、前記移動量に応じて前記駆動手段の駆動制御を行うサー
ボ制御部とを有する請求項２〜７のいずれかに記載の位
置制御装置。
【請求項９】前記制御対象は、被加工物および工具を任
意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する数値制御工
作機械であり、前記第１の位置補正手段は、他の制御軸の位置指令を補
正する補正量を工具にかかる切削力に応じて算出する手
段を有する請求項６に記載の位置制御装置。
【請求項１０】前記第１の位置補正手段は、他の制御軸
の位置指令を補正する補正量を前記一の制御軸の送り方
向の位置の関数として保持している請求項６に記載の位
置制御装置。
【請求項１１】前記第１の位置補正手段は、他の制御軸
の位置指令を補正する補正量を前記一の制御軸の送り方
向の複数位置に関して離散的に保持し、前記離散的に保
持された補正量を補間して前記一の制御軸の送り方向の
位置に応じた補正量を算出する請求項６に記載の位置制
御装置。
【請求項１２】前記制御対象は、被加工物および工具を
任意の位置に移動可能な複数の制御軸を有する数値制御
工作機械であり、前記第１の位置補正手段は、前記数値制御工作機械によ
る被加工物の加工時と非加工時とで他の制御軸の位置指
令を補正する補正量を変更する手段を有する請求項１に
記載の位置制御装置。
【請求項１３】前記第１の位置補正手段は、出力した他
の制御軸の位置補正量毎に累積値を積算し、所定の工程
が終了後に当該累積値を対応する制御軸に制御指令とし
て出力する請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項１４】前記制御対象は、Ｚ軸方向に設けられた
回転工具を駆動する主軸と、前記主軸が設けられ、Ｚ軸
方向およびＹ軸方向に移動可能な第１の可動部材と、Ｚ
軸方向およびＹ軸方向に沿ってそれぞれ設けられ、前記
第１の可動部材に形成されたねじ部にねじ込まれたＺ軸
およびＹ軸ボールねじと、前記各々のボールねじを駆動
するＺ軸およびＹ軸サーボモータと、Ｘ軸方向に移動可
能に設けられた被加工物を固定するための第２の可動部
材と、Ｘ軸方向に沿って設けられ、前記第２の可動部材
に形成されたねじ部にねじ込まれたＸ軸ボールねじと、
前記Ｘ軸ボールねじを駆動するＸ軸サーボモータと、前
記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータの回転量を検出して前記サ
ーボ制御部にフィードバックする第１〜第３の回転位置
検出器とを有し、前記第１の位置補正手段は、第２の可動部材に設置され
た被加工物をＸ軸の正方向に送って第１の目標位置に位
置決めし、当該被加工物をＸ軸の負方向に送って第２の
目標位置に位置決めする動作において、前記回転工具の
前記被加工物に対するＺ軸方向およびＹ軸方向のうち少
なくとも一方方向の目標位置に対する位置ずれを補正す
るように、前記ＹおよびＺ軸サーボモータに対する制御
指令を補正する請求項２〜１３のいずれかに記載の位置
制御装置。
【請求項１５】複数の制御軸を有する制御対象の位置制
御方法であって、前記複数の制御軸のうち一の制御軸の送り方向の逆転を
当該制御軸に対する位置指令から検出し、前記一の制御軸の送り方向の逆転の検出に応じて、前記
制御対象の目標位置に対する他の制御軸方向に生じる位
置誤差を補正する補正量を他の制御軸に対する位置指令
として当該他の制御軸に出力する位置制御方法。
【請求項１６】前記他の制御軸方向に生じる位置誤差を
補正する補正量は、予め前記制御対象の特性に基づいて
測定されている請求項１５に記載の位置制御方法。
【請求項１７】前記一の制御軸の送り方向の逆転の検出
に応じて、当該一の制御軸方向に生じる位置誤差を補正
する請求項１５または１６に記載の位置制御方法。