JPS58137543A - 数値制御工作機械における位置補正方法 - Google Patents

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】 この発明は数値制御工作機械において位置決め誤差を補
正する方法に関する。

一般に工作機械では高精度の加工が行なえるよう種々の
改良が計られているが、最近もつとも多く採用されてい
るセミクローズトループ制御方式では、送シねじの熱膨
張に基づく位置決め誤差が大きい。セミクローズトルー
プ制御方式でＬ１数値制御装置の指令によってモータが
送りねじを回転させ、送りねじの回転角をレゾルバある
いはパルスエンコーダ等の検出器で検出し、回転角情報
を数値制御装置にフィードバックさせて所定の位置に位
置決めさせるように構成している。

ところが、移動体と送りねじとの螺合部で摩擦が生じ、
送りねじが熱膨張してしまうことがあり、このため移動
体の位置決めが指令どおシに行われないという問題が生
じ、この誤差は最悪の場合数十ミクロンに達する。この
送りねじ膨張の度合は被加工物の重量、移動体の送り速
度や送り頻度によって大きく影響を受け、その定量的な
把握も現状では詳細には行われていない。

この熱膨張を検出するには実際の移動体の移動距離を検
出すればよいが、この考えはクローズトループ制御方式
のものであシ低価格性を狙うセミクローズトループ制御
方式にはなじまない。従って安価な熱膨張度検出法が切
望されているが、従来は実用的な方法゛がなかった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な機
構でありながら、高精度かつ低コストで行える数値制御
工作機械における位置補正方法を提供することを目的と
する。

以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図において１０は機械の固定体、１１は移動体、１２
は数値制御装置、１３はシーケンサ、１４は信号切替器
、１５はコンパレータ、１６は立上りエツジワンシヨッ
トパルス発生回路、１７は立下りエッジワン７ヨツトパ
ルス発生回路、１８は論理和ゲート、１９は数値制御装
置へのスキップ入力信号、２０，２１はワンショットパ
ルス信号、２２は信号切替器で選ばれた磁気検出器から
の信号、２３〜２８は移動体に装着した発磁体、２９は
固定体に装着した磁気検出器である。実施例では発磁体
の個数を６個としているが、これは任意数でよい。また
各発磁体の装着間隔Ｌｌ＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４　ｒ　ｔ、
５は任意長でよい。

第１図において数値制御装置１２からの指令６０′によ
ってシーケンサ１５が信号選択信号３１を信号切替器１
４に与えて、Ｘ、Ｙ、Ｚのどれかの軸の磁気検出器から
の信号をライン２２を介してコンパレータ１５に伝える
ようにしておき、機械の移動体１１を片側のストローク
エンドから反対側のストロークエンドまで動くように数
値制御装置１２から動作指令を出すと、移動体１１が移
動しである発磁体２３〜２８と磁気検出器２９が対向す
る位置にきたとき、第２図の（１）のような検出信号が
発生してコンパレータ１５に入力される。コンパレータ
１５はある閾値で切った第２図の（２）のような出力信
号をつくる。この信号から立上りエツジワンショット回
路１６が第２図の（８）の信号を出力し、同じく立下り
エツジワンショット回路１７が第２図の（４）の信号を
出力して、これらの２信号が論理和ゲート１８でＯＲさ
れ、２信号とも数値制御装置１２のスキップ入力へ伝達
される。

一方、数値制御装置１２からの移動体１１への移動指令
はユーザーマクロ内におくプログラムで第３図のように
行なう。第３図において、■〜＠はスキップ信号がアク
ティブになる機械位置を示し、たとえば■と■は１つの
発磁体の立上りエツジと立下りエツジに相当している。

Ａは始点、Ｂは終点を示す。イ〜ワは実際の移動ブロッ
クを示し、この場合は全部で１６ブロツクを動いて目的
を完了する。ここで実線は早送り指令を示し、破線は５
０■／分以下程度の遅送り指令を表わしており、太線部
は実際の機械の進行径路を表現している。図中、下向き
の矢印はスキップ信号による次ブロックへの遷移を示す
。

すなわち、磁気検出信号の立上り工・ノジで高速から低
速に減速し、立上りエツジで数値制御装置１２内部の現
在位置情報をユーザーマクロの記憶エリアにセーブする
と同時に、次の発磁体位置へ向うよう高速動作に移る。

この繰返しによって１３ブロツクを終了すると、ユーザ
ーマクロの記憶エリアには、６点の発磁体位置の座標値
がセーブされる。他の軸についても全く同様の操作が行
われる。

上述の座標値取り込みの操作には２種類のものがあり、
その１つは、あらかじめ正常位置決めのできる状態のと
き行なうものであり、この時取り込んだ座標値は、発磁
体の装着位置を変えない限り、恒久的に数値制御装置内
に記憶しておくものである。あと１つは機械使用中の任
意時に位置較正のために行なうものであり、この時取り
込む座標値は、上記のものとは別のエリアにセーブする
。

位置較正を行なう時は、上述の２つのセーブエリアにあ
る座標値の相互比較を行ない、第４図に示すような内挿
演算によって補正量を得る。

第４図において、丸印で示すものは、機械のある位置を
表わしており、１．ｉ＋１．ｊｓｊ＋１は発磁体位置で
ある。Ｓ劃は較正後移動させようとする始点と終点であ
る。ここでｔはあらかじめ取り込んでおいた正常の座標
値であり、ｍは補正を加えた移動が必要となった時に取
り込んだものである。

ここで区間Ｐにおけ、る補正量は次のように計算できる
。

Δｐ：＝　Ｑ＝、、４．’−・＜（ｔｊ＋１−ｔｊ）−
（ｍｊ−４−１−ｍｊ　））ｔｊ＋　１−ｔｊ また区間Ｒにおける補正量も同様に次のように求めるこ
とができる。

間にある区間Ｑにおける補正量は次のように計算できる
。

従って点Ｓから点直まで移動させる場合の補正量は ΔＰ＋ΔＱ＋△Ｒ として求まる。

以上の操作で使用しているスキップ入力がオンになった
とき取り込んでいる「数値制御装置内の現在値座標」と
は、レゾルバあるいはパルスエンコーダといった検出器
からのフィードバック量を勘案した真の現在値ではなく
、その時点までに払い出したパルス量、すなわち指令値
情報であり、真の現在値より速度偏差値分だけ太きいも
のになっているが、上記の相対値演算によって、その影
響は考えなくてよいことになる。

すなわち、本発明によれば、安価な発磁体と磁気検出器
を利用し、発磁体の装着位置も任意としているので、常
識的にストロークの端寄りは粗く、また中程は密に配置
したとしても何ら問題はない。これは基準位置を正確に
つかむためにレーザーによる較正などが不必要になるこ
とを意味し、大きな利点となる。また較正のための時間
を最少にするためには、全ての発磁体を磁気検出器の前
で横断させる機械の動きを高速で行なうことが望ましい
が、発磁体の応答特性や、ス中ツブ信号をオンしてから
数値制御装置が現在値を取シ込む応答時間を考えると、
発磁体位置をとらまえる時の移動速度は超低速でなけれ
ば位置精度はよくならない。このため磁気検出信号に幅
のあることを利用し、立上りエツジで高速から低速への
切替え、立下りエツジで低速から高速への切替えを行な
うようにしているので、座標値を精度よく取シ込む低速
移動区間は最少にして、残りは高速移動できることにな
る。ｔｆｃニー　ザーマクロから指令する移動プログラ
ムは、第３図のように速度指定が異なるだけで、移動距
離はすべてフルストロークを走るように記述すればすむ
ので、極めて簡単になる。

以上のように本発明は簡単な機構でありながら、高精度
かつ低コストで実用的な数値制御工作機械における位置
補正方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する概略構成図。第２図は
磁気検出器信号の処理を説明する簡略図。第３図は発磁
気の位置を堆り込むための機械の動きを指令するプログ
ラムを説明する簡略図。第４図は取り込んだ座標値から
補正量を求める手順を示す簡略図。 １０・・・固定体、１１・・・移動体、１２・・・数値
制御装置、１３・・・シーケンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 数値制御工作機械において、機械の移動体上に装着した
   発磁体と固定体に装置した磁気検出器とが、機械移動の
   結果双方が対向する位置になったとき検出信号が出るよ
   うにし、その信号の立上りと立下り時にワンショット的
   にパルスを発生する信号処理回路を設け、この回路から
   の出力信号を数値制御装置のスキップ信号として入力す
   ることにより発磁体装着部の座標値を取り込めるように
   しておき、あらかじめ正常位置決めのできる状態のとき
   各発磁体装着位置をスキップ信号入力時の座標値として
   数値制御装置内に記憶させておき、これと機械使用中の
   任意時に位置較正のために改めて取込む座標値とを比較
   して各発磁体間の座標誤差を求め、これを内挿演算して
   得る補正量を用いることによって正確な位置決めを行え
   るようにしたことを特徴とする数値制御工作機械におけ
   る位置補正方法。