JPS58126045A - 工作機械の位置決め補正方法および装置 - Google Patents

工作機械の位置決め補正方法および装置

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JPS58126045A
JPS58126045A JP610882A JP610882A JPS58126045A JP S58126045 A JPS58126045 A JP S58126045A JP 610882 A JP610882 A JP 610882A JP 610882 A JP610882 A JP 610882A JP S58126045 A JPS58126045 A JP S58126045A
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JP
Japan
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moving
amount
trigger signal
machine tool
attached
Prior art date
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Pending
Application number
JP610882A
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English (en)
Inventor
Tadashi Rokkaku
正 六角
Hiroaki Shimazutsu
島筒 博章
Teruyuki Matsumoto
松本 輝幸
Hiroshi Sakai
坂井 弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS58126045A publication Critical patent/JPS58126045A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/43Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43115Adaptive stopping

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明紘工作機械のテーブル中ヘッドストック等の移動
体の位置を補正する補正方法および装置に関する。
工作411緘で加工を行なう場合には工具と被加1物の
位愛を正確に位置決めする必要がある。
例えば、第1図に示すマシニングセンタKToつても、
テーブル1上に取付ゆられる図示しない被加工物を加工
する工具2がスピンドル3に嵌着されヘッドストック4
内でスピンドル3が軸受で支承されるとと′4hKモー
タで回転駆動される。そして、この工具2に切込みシよ
び送りを与えるため、ヘッドストック4がコラム5の摺
動面に案内されてY方向にモータ6と図示しないボール
ねじとによって駆動位置決めされる一方、コラム5祉ベ
ッド丁上の2つの摺動面8に案内されて2方向に図示し
ないモータおよびボールねじで駆動位置決めされる。ま
た、被加工物が取付けられるテーブル1社ベッド1上の
図示しない摺動面に案内されてY方向に毫−夕9および
図示しない送シねじによって駆動位置決めされ、摺動面
とボールねじを切屑中切削油から保饅する良めスライド
カバー10が皐付けである。
このようKX、Y、Z方向のsho駆動位置決め機構が
設けられ、それぞれがはff1itl−の構造とされる
が、例えば、テーブル10駆動監置決め機構は、そO断
面を表わす第2図のように、ボールねじ11がベッド7
0X方向両端郁に堆付けられ九ハクジンダ12.13に
嵌着された軸受14.1!!によって支承されておル、
これら^ウジンダ12.13がテーブル1を案内する摺
動面に対して平行となるようボールねじ11がベッド1
上に芯出しされている。このボールねじIIKはボール
ナツト16が螺合され、そO外周部がテーブルIK嵌合
されてボルト穴17に挿着されたボルトで固定してあ〉
、仁のボールねじ1!を回転駆動するためハウジング1
雪の側端部にモータ9が取付ゆられモータ軸IIとl−
ルねじ11とがカップリング19で連細しである。し良
がって、毫−夕9を回転することでl−ルねじ11が回
転しボールナツト1・の移動によってテーブル1の位置
決めが&される。
仁のように駆動位置決めされるテープに10移動量の検
出は、従来2通)の方法が採用されており、その1つは
モータ9に内蔵されたレゾルバによってボールねじ11
の回転角を検出することによって間接的にテーブルlO
移動量を得るものである。この方法で杜、ボールねじO
精度中熱変形の影響が大きく、特に近年、生産性向上を
目的として位置決め時間を短縮するため高速での早送夛
が一般的となっておシ、この早:?、シが繰返されると
軸受の発熱が起シ、ボールねじの熱変形が生じてしまV
位置決め精度の低下となる。
そこで、これを改善するため、もう1つの方法として、
篤3図に示すように1電磁作用を利用して直接デープル
1の移動量を検出しようとするものがある。このため、
テーブルIK電磁スライダ20を取付ける一方、ベッド
7に電磁スライダ20と所定の間−を介して対向する電
磁スケール21を取付叶ておき、これらスライダ20お
よびスケール21に交流電流が流されスライダ20の移
動によって電磁誘導作用によるスケール21の銹起電圧
の変化からテーブルの移動量を検出したシ、ワるいはス
ライダ20の移動による磁束密度の変化からテーブルの
移動量を検出するものがあシ、いずれも、ボールねじの
精度や熱変形の影響は少なくなるが、検出に必要なスラ
イダやスケールはレゾルバに比べてかなシ高価である上
に、これら検出器自体もその取付面と同様の熱変形が生
じてしまい室温変化や切削油の熱によるベッドやテーブ
ルの熱変形O影響を受は位置決め誤差を生じ例えば、第
4図に示すように、材料22に一定関隔tで2つの穴2
3.24の加工を行なう場合には、この間隔tK誤差が
生じることとなゐ。このような誤差はY方向および2方
向の駆動位置決め機構についても同様に発生する。
本発明はかかる従来の問題を解消し、熱変形やボールね
じの精度あるbは移動量検出器の精度などに起因する位
置決め誤差を補正することのできる工作機械の位置決め
補正方法および装置の提供を目的とする。かかる目的を
達成する補正方法にかかる構成は工具あるいは被加工物
が取付けられた工作機械の移動体を位置決めするに際し
、移動体と固定体とのいずれか一方に前記移動体の移動
方向く沿って豪数個の発磁体を取付けるとと4に他方に
発磁体の通過を検出する検出ヘッドを取付は該検出ヘッ
ドの検出信号をトリガー信号として予め移動体の基準と
なる移動量を基準値として配憶したのち、移動体の移動
量を実測しながら前記トリガー信号によって実測値を取
込み、前記基準値と該実測値とを比較演算処理して移動
体の位置を補正するようKしたことを特徴とし、補正装
置和かがる構成は、工具あるい紘被加工物が取付けられ
九工作機械の移動体と固定体とのいずれか一方K 一端
が固定された熱膨張率の小さい基準尺上に取付けられか
つ移動体の移動方向に沿って配置された複数個の発磁体
と、移動体と固定体とのいずれか他方Kl&付けられ発
磁体の通過を検出する検出ヘッドと、この検出ヘッドの
検出信号をパルスに変換する波形変換器と、こO波形変
換器のパルス出力をトリガー信号として予め移動体の基
準となる移動量を基準値として記憶する記憶器と、前記
移動体の移動量検出器からの実測値を前記トリガー信号
によって取込みかつ隣合うトリガー信号に対する基準値
および実測値をそれぞれ直線補間によシ比較演算処理し
て補正量を出力する演算器とでなることを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明する
第5図は第1図および第2図で説明したマシニングセン
タの駆動位置決め機構の一部の断面図であシ、テーブル
1はベッド7に固゛定された摺動案内部材25.25a
の摺動面で案内されX方向(紙面に垂直次方向)に駆動
位置決めされる。このため、ポールナツト16がテーブ
ルlr嵌着されボルト穴17に挿入されたボルト26で
固定しである。そして、テーブル1の移動量を検出する
ため、発磁体28の通過を検出するセンナを具えた検出
ヘッド27が移動体であるテーブルIK取付けである七
ともに固定体である摺動案内部材25に発磁体28が覗
付けである。この検出ヘッド27は、第6図に示すよう
に4体29に嵌着され検出面30を有するとともにリー
ド線31を有し、框体29のボルト穴32によって取付
は固定されるものである。また、発磁体28は第7図に
示すように、アンバーその他の熱膨張率の小さい材質で
作られ丸棒の表面の一部を削〉落して堆付部が形成され
た基準尺33に取付けられテーブル1の移動方向(X方
向)K沿って複数段けである。そして、この基準尺33
が表面中央部に断面半円状の案内溝を具えた案内部材3
4に装着され摺動できるようにされ、これら基準1尺3
3と案内部材34とがその一端をビン35で摺動案内部
材25に固定しである。したがって、温度変化勢で摺動
案内部材25や案内部材34が熱膨張すると熱膨張のな
いアンバーで作られた基準尺33と案内部材34との関
にすべ如が生じる。また、テーブル1の移動にともなっ
て発磁体1政を検出ヘッド27がよぎると検出信号が検
出されることとなる。また、図示省略したが、テーブル
1の移動量を検出するため従来同様送シねじ11を駆動
するモータ9内にレゾルバ等の移動量検出器36が設け
である。
これら検出ヘッド27からの検出信号およびテーブル1
の移動量を検出するための移動量検出器36の出力を演
算処理するための演算処理装置は、第8図に示すように
、発磁体28に対して検出ヘッド27がX方向に移動す
ると検出ヘッド27からの信号が検出回路37で処理さ
れ第9図(a)K示すようなアナログ出力となる。
そして、このアナログ出力が波形変換器38で処理され
第9図(b)のようなパルスに変換され演算装置40に
出力する。図中、39は検出ヘッド27.検出回路37
および波形変換器38に対する電源回路である。演算装
置40は波形変換器38のパルス出力をトリガー信号と
して移動体の基準となる移動量を基準値として記憶する
記憶器と、移動量検出器36からの実測値を前記トリガ
ー信号によって織込みかつ隣合うトリガー信号に対する
基準値および実測値をそれぞれ直IIi関によシ比較演
算処理して補正□量を出力する演算器とで構成されてい
る。
次和かように構成された補正装置の作用とともに本発明
の補正方法について説明する。
先ず、補正に必要な基準値を得るため移動量検出器とし
てレーず欄長器などの超精!IjFill長器を使用し
、この出力を演算装置40に入力するよう接続し、テー
ブル1の移動量を測定するが、測定KIIしては機械各
部の熱源、例えば油圧ユニット、切削油、モータの温度
が充分室楓に近く、また室温も安定した状態に:あシ、
工作機械が熱的に安定した状態とする。この状態でテー
ブル1を移動し、検出ヘッド27が発磁体?8を通過す
るときに得られる波形変換器38の出力パルスをトリガ
ーパルスとして超精!!欄長器の出力を演算装置4Gの
記憶器に基準値L1.Ls・・・Lnとして記憶させる
こののち、実際の稼動状態、すなわち工作機械の熱的平
衡がくずれた状態等で工作機械1C装備されたレゾルバ
等の移動量検出器36を用いてテーブル1の移動量を測
定する。この測定の場合にも検出ヘッド27が発磁体2
8を通過するときに得られる波形変換器38の出カッく
ルスをトリガーパルスとして移動量検出器36の出力を
実測値DI e Dt m・・・Dnとして演算装置4
0に取込む。こうして取込まれた基準値t、1e L意
+・・・Lnと実測値D1.Dh・・・Dnとの関係を
第10図に示した。同図から明らがなように誤差がない
場合にはDI ” Ll 1 DI ” Lm # ”
”馬= Lnとなり2点鎖iで示す直線となる。しかし
、実測する場合にボールねじ11の精度や熱変形および
移動量検出器36の検出誤差の影響により、Ls ’<
 Dl、 Lm ’i DI 、 ”・Ln ’i D
nとなることが多く補正が必要となる。そこで、演算装
置40の演算器で(Ln 、Dt )、(Lm、DI 
)、” (Ln。
馬)の各点の間を直線で補関し、移動量検出器36の出
力りを得ると、それに対応する補正値X(D)を演算し
、モータ9とポールねじ11との駆動位置決め機構の制
御系へフィードバックする。
かように補正値X(D)を求めて補正するが、この場合
、基準値の精度、すなわちトリガーパルスの発生位置が
いかなる場合にも一定であ為必要がある。本発明では、
発磁体28を熱膨張率の小さい材料からなる基準尺33
上に取付けていること1発磁体と検出ヘッドの検出精度
が±IJIIIIII@度と市販のもので4高検度であ
ること、さらKは熱的に安定した状態にあることからト
リガーパルスは常に一定の位置で出力される。また、基
準尺33がビン3!!で固定されるため、このビン3s
の位置が熱的影響を愛社ること亀考えられるが、一般に
工作機械の熱変形、  の時定数は大きく、加工の直前
にテーブル1を移動して補正に必要な実II Ill 
Dt 、 Ds 、・・・−を得れば、加工中の位置ず
れは無いとすることができる。また、このビン35の位
置を工作機械の熱的に対称な位置など熱変形の小さい箇
所とすれば、さらに精度の向上となる。尚、上記実施例
では発磁体を同率側に設けたが、逆に移動体側とし、検
出ヘッドを固定側に設けても良い。
以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、発磁体と検出ヘッドとKよって出力されるパル
スの位置が熱的影餐を受けることなく常圧一定であるの
で、この出力パルスをトリガーパルスとして予め基準値
を配憶させたのち、実測を行なうことで補正量が得られ
位置決め精度を向上できる。また、精度向上のために超
精密測長器を常時使用する必要もなく安価である。さら
に位置決め補正を工作機械上での計測によって行なうこ
とができるため、工作機械の制御装置に補正演算処理機
能すなわち演算装置を付設しておゆば、無人運転の場合
にも補正を行ないながら加工を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の適用対象のひトッテする
マシニングセンタの斜視図および駆動位鐙決め機構の縦
断面図、第3図社従来の移動量検出器の説明図、第4図
は被加工物の正面図、第5図は本発明の工作機械の位置
決め補正装置の一実施例の横断面図、第6固状検出ヘッ
ドの斜視図、第7図は基準尺および発磁体の縦断面図、
第8図社演算処理装置のブ田ツク図、菖9図ム)伽)は
検出ヘッドの出力波形図およびパルス波形図、第10図
線本発明の工作機械の位置決め補正方法の原理説明図で
ある。 図 面 中、 1はテーブル、 7はベッド、 11F1ポールねじ、 16はポールナツト、 25.251は摺動案内部材、 27は検出ヘッド、 28は発磁体、 33は基準尺、 34は案内部材、 35社ピン、 37#i検出回路、 38は波形変換器、 39は電源回路、 40は演算装置、 Ll m L、 #・・・Ln祉基準値、DhD、、・
・・Dnは実測値である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁理士光石士部 (他1名)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)工具あるい祉被加工物が取付社られた工作機械の
    移動体を位置決めするに際し、移動体と固定体とのいず
    れか一方に前記移動体の移動方向に沿って複数個の発磁
    体を取付けるとと亀に他方に発磁体の通過を検出する検
    出ヘッドを取付は該検出ヘッドの検出信号をトリガー信
    号として予め移動体の基準となる移動量を基準値として
    記憶したのち、移動体の移動量を奥側しながら前記トリ
    ガー信号によって実測値を取込み、前記基準値と該実測
    値とを比較演算処理して移動体の位置を補正するように
    したことを1!!l徴とする工作機械の位置決め補正方
    法。
  2. (2)  工具あるいは被加工物が取付けられた工作機
    械の移動体と固定体とのいずれか一方に一端が固定され
    た熱膨張率の小さい゛基準尺上に取付けられかつ移動体
    の移動方向に沿って配−された複数個の発磁体と、移動
    体と固定体とOいずれか他方に取付けられ発磁体の通過
    を検出する検出ヘッドと、こO検出ヘッドO検出信号を
    パルスに変換する皺彫変換器と、ζO#Il形変換IB
    のパルス出力をトリガー信号として予め移動体の基準と
    なる移動量を基準値として記憶する記憶器と、前記移動
    体の移動量検出器からの実測値を前記トリガー信号によ
    って取込みかつ隣合うトリガー信号に対する基準値およ
    び実測値をそれぞれ直線補間によ)比較演算処理して補
    正量を出力する演算器とでなる仁とを特徴とする工作機
    械の位置決め補正装置。
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Cited By (5)

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