JPS58137545A - 自動精密位置決め装置 - Google Patents
自動精密位置決め装置Info
- Publication number
- JPS58137545A JPS58137545A JP1969382A JP1969382A JPS58137545A JP S58137545 A JPS58137545 A JP S58137545A JP 1969382 A JP1969382 A JP 1969382A JP 1969382 A JP1969382 A JP 1969382A JP S58137545 A JPS58137545 A JP S58137545A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- spindle
- workpiece
- axial direction
- main spindle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/18—Compensation of tool-deflection due to temperature or force
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41164—How to compensate, for example by injecting compensation signal in comparator of normal loop
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49206—Compensation temperature, thermal displacement, use measured temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Machine Tool Positioning Apparatuses (AREA)
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。
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、精密な工作を必要とする切断機、・研削盤
およびフライス盤等の工作機械において、工具と被加工
物との間の位置決めを高精度に行う自動精密位置決め装
置に関するものである。
およびフライス盤等の工作機械において、工具と被加工
物との間の位置決めを高精度に行う自動精密位置決め装
置に関するものである。
例えばＶＴＲ用磁気ヘッドの溝入れおよび切断加工にお
いては、サブミクロンオーダの加工精度が要求され、こ
の加工に当ってはレーザ測長器（特許出願中）を開発、
使用している。該測長器を用いる装置は上記の要求に充
分応えるものである反面、高価格となり、かつ、ややも
すれば周囲温度および大気圧の影響を受は易く、測定精
度に均一性を欠くという問題点か生じるおそれがある。
いては、サブミクロンオーダの加工精度が要求され、こ
の加工に当ってはレーザ測長器（特許出願中）を開発、
使用している。該測長器を用いる装置は上記の要求に充
分応えるものである反面、高価格となり、かつ、ややも
すれば周囲温度および大気圧の影響を受は易く、測定精
度に均一性を欠くという問題点か生じるおそれがある。
以下、第１図に基づいて上記の装置の構成を説明する。
すなわち被削材７に所定間隔の溝入れをする力＼または
これを切断する場合、送りねじ１７を回転させることに
よって行うＸＹテーブル６のピッチ割出し方向（Ｘ方向
）への移動量、またはフランジ４により工具５を取付け
ている主軸２を具備するコラム（図示せず）の上記Ｘ方
向への移動量を、レーザ発振器８、Ｉ１０インタフェー
ス９、干渉器１２、反射鏡１３、レシーバ１１、カウン
タ１ｏ等からなるレーザ測長器によって測定し、該測定
結果をモータ駆動装置１５にフィードバックし、送り用
モータ１６によって位置決めを行なっていた。なお、１
は演算処理装置、３は軸受、１４１１７〜１４ｄはレー
ザ光を示す。
これを切断する場合、送りねじ１７を回転させることに
よって行うＸＹテーブル６のピッチ割出し方向（Ｘ方向
）への移動量、またはフランジ４により工具５を取付け
ている主軸２を具備するコラム（図示せず）の上記Ｘ方
向への移動量を、レーザ発振器８、Ｉ１０インタフェー
ス９、干渉器１２、反射鏡１３、レシーバ１１、カウン
タ１ｏ等からなるレーザ測長器によって測定し、該測定
結果をモータ駆動装置１５にフィードバックし、送り用
モータ１６によって位置決めを行なっていた。なお、１
は演算処理装置、３は軸受、１４１１７〜１４ｄはレー
ザ光を示す。
この発明の目的は、上記した先願技術の問題点をなくし
、極めて安価で実用的な自動精密位置決め装置を提供す
るにある。
、極めて安価で実用的な自動精密位置決め装置を提供す
るにある。
上記の目的を達成するために、この発明は、工具を具備
した主軸の位置とＸＹテーブルの位置とをそれぞれ測定
し、温度変化により生じた誤差を補正して、両者間の相
対距離を正確に設定するようにしたものである。
した主軸の位置とＸＹテーブルの位置とをそれぞれ測定
し、温度変化により生じた誤差を補正して、両者間の相
対距離を正確に設定するようにしたものである。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。第２図は、
この発明の一実施例の構成略図、第３図は、後述する静
電容量型非接触変位計または渦電流型非接触変位計の取
付近傍の拡大図、第４図は、ピッチ割出し補正、制御時
のＸＹテーブルの動作説明図を示す。なお、各図中、同
一または同等のものには、同一の符号を付ける。まず構
成を説明する。被削材７をＸＹテーブル６上に適切な方
法で固定し、該ＸＹテーブル６に、該ＸＹテーブル６が
送り用モータ（図示せず）によってピッチ割出し方向（
Ｘ方向）に移動したときの移動量を検出するためのりニ
ヤスケール２１を固着する。また該リニヤスケール２１
の表面に形成されたスリットパターンを検出するための
測定ヘッド２２を変位することのない基台等に固着し、
該測定ヘッド２２から出力する検出信号を定格電圧（通
常ＴＴＬレベル）の矩形波に変換する波形整形回路２３
に入力させる。該波形整形回路２３から出力する矩形波
信号は、ラッチ回路２５に入力し、該ラッチ回路２５は
、発振回路２６から出力する変換指令信号２８ｂに同期
して上記矩形波信号入力を記憶すると同時に、ディジタ
ル信号値２７ｂとして出力する。また軸受３に玉軸受等
によって支持された主軸２は、先端に工具５を備え、か
つ軸芯には軸方向に端面が工具５の真下に位置するよう
な中空穴２′が形成されている。該中空穴２′内には線
膨張係数が５ Ｘ １０ｊ’に以下の極めて小さい値の
セラミック材またはアンバー材などを材質とし、かつ一
端を変位しない基台に固定した支持棒１８の先端に、上
記中空穴２′の端面位置を検出するための例えば静電容
量型非接触変位計１９を固定し、該静電容量型非接触変
位計１９から出力する上記端面との距離に比例した電圧
信号を、増幅器２０ａおよびローパスフィルタ２０ｂを
介してＡ−Ｄ変換器２４に入力し、上記発振回路−２６
から出力する変換指令信号２８ｂに同期してディジタル
信号値２７ａに変換した後、演算処理装置１に対する入
力指令信号２８ａを出力する。上記演算処理装置１は、
人力指令信号２８ａに同期して、上記ディジタル信号値
２７ａおよび２７ｂを入力し、被削材７と工具５との相
対距離を算出して送り用モータ（図示せず）を補正・制
御するミニコンピユータまたはマイクロコンピュータで
ある。
この発明の一実施例の構成略図、第３図は、後述する静
電容量型非接触変位計または渦電流型非接触変位計の取
付近傍の拡大図、第４図は、ピッチ割出し補正、制御時
のＸＹテーブルの動作説明図を示す。なお、各図中、同
一または同等のものには、同一の符号を付ける。まず構
成を説明する。被削材７をＸＹテーブル６上に適切な方
法で固定し、該ＸＹテーブル６に、該ＸＹテーブル６が
送り用モータ（図示せず）によってピッチ割出し方向（
Ｘ方向）に移動したときの移動量を検出するためのりニ
ヤスケール２１を固着する。また該リニヤスケール２１
の表面に形成されたスリットパターンを検出するための
測定ヘッド２２を変位することのない基台等に固着し、
該測定ヘッド２２から出力する検出信号を定格電圧（通
常ＴＴＬレベル）の矩形波に変換する波形整形回路２３
に入力させる。該波形整形回路２３から出力する矩形波
信号は、ラッチ回路２５に入力し、該ラッチ回路２５は
、発振回路２６から出力する変換指令信号２８ｂに同期
して上記矩形波信号入力を記憶すると同時に、ディジタ
ル信号値２７ｂとして出力する。また軸受３に玉軸受等
によって支持された主軸２は、先端に工具５を備え、か
つ軸芯には軸方向に端面が工具５の真下に位置するよう
な中空穴２′が形成されている。該中空穴２′内には線
膨張係数が５ Ｘ １０ｊ’に以下の極めて小さい値の
セラミック材またはアンバー材などを材質とし、かつ一
端を変位しない基台に固定した支持棒１８の先端に、上
記中空穴２′の端面位置を検出するための例えば静電容
量型非接触変位計１９を固定し、該静電容量型非接触変
位計１９から出力する上記端面との距離に比例した電圧
信号を、増幅器２０ａおよびローパスフィルタ２０ｂを
介してＡ−Ｄ変換器２４に入力し、上記発振回路−２６
から出力する変換指令信号２８ｂに同期してディジタル
信号値２７ａに変換した後、演算処理装置１に対する入
力指令信号２８ａを出力する。上記演算処理装置１は、
人力指令信号２８ａに同期して、上記ディジタル信号値
２７ａおよび２７ｂを入力し、被削材７と工具５との相
対距離を算出して送り用モータ（図示せず）を補正・制
御するミニコンピユータまたはマイクロコンピュータで
ある。
つぎに作用を説明する。第４図に示すように、ＸＹテー
ブル６に固定した被削材７の所定の位置のｘｌを、工具
５によって溝入れ加工した後、つぎの目標所定位置Ｘ２
に工具５の幅の中心を位置決めするために、送り用モー
タ（図示せず）によってＸＹテーブル６を移動させる。
ブル６に固定した被削材７の所定の位置のｘｌを、工具
５によって溝入れ加工した後、つぎの目標所定位置Ｘ２
に工具５の幅の中心を位置決めするために、送り用モー
タ（図示せず）によってＸＹテーブル６を移動させる。
該ＸＹテーブル６の位置を測定するための、リニヤスケ
ール２１、測定ヘッド２２、波形整形回路２３およびラ
ッチ回路２５からなるインクレメンタル測長器により測
定した移動量が所定のピッチｐまたは原点Ｏからの距離
りに一致した時点で、ＸＹテーブル６の動きを停止させ
る。もしＸＹテーブル６をピッチｐだけ移動させている
間に周囲温度か変化するなどして、主軸２の位置が変位
し、工具５がｘ３の位置に位置決めされ、目標所定位置
に対して△ｐだけ誤差か生じた場合、支持棒１８、静電
容量型非接触変位計１９、増幅器２０ａ１ ローパスフ
ィルタ２０ｂおよびＡ−Ｄ変換器２４によって構成した
非接触変位計システムによる主４２の変位測定から誤差
Δｐを測定し、演算処理装置１からの指令出力によって
、ＸＹテーブル６を誤差△ｐを消去する方向に移動させ
、工具５の幅の中心が目標所定位置Ｘ２に一致するよう
に補正・制御する。
ール２１、測定ヘッド２２、波形整形回路２３およびラ
ッチ回路２５からなるインクレメンタル測長器により測
定した移動量が所定のピッチｐまたは原点Ｏからの距離
りに一致した時点で、ＸＹテーブル６の動きを停止させ
る。もしＸＹテーブル６をピッチｐだけ移動させている
間に周囲温度か変化するなどして、主軸２の位置が変位
し、工具５がｘ３の位置に位置決めされ、目標所定位置
に対して△ｐだけ誤差か生じた場合、支持棒１８、静電
容量型非接触変位計１９、増幅器２０ａ１ ローパスフ
ィルタ２０ｂおよびＡ−Ｄ変換器２４によって構成した
非接触変位計システムによる主４２の変位測定から誤差
Δｐを測定し、演算処理装置１からの指令出力によって
、ＸＹテーブル６を誤差△ｐを消去する方向に移動させ
、工具５の幅の中心が目標所定位置Ｘ２に一致するよう
に補正・制御する。
上記実施例では非接触変位計システムに静電容量型非接
触変位計を使用したが、何らこれに限ることな（、渦電
流型非接触変位計を用いても上記同様の作用か得られる
。
触変位計を使用したが、何らこれに限ることな（、渦電
流型非接触変位計を用いても上記同様の作用か得られる
。
以上説明してきたように、この発明は、被削材を固定し
たＸＹテーブルと、工具を装着した主軸に対して、イン
クレメンタル副長器と非接触変位計システムとを設け、
さらにＸＹテーブルの移動（ピッチ割出し）前後の該Ｘ
Ｙテーブルと主軸との変位測定値および溝入れピッチｐ
または原点からの距離り等の加工上の清報を記憶し、か
つ位置決め誤差△ｐを算出して補正値を出力する演算処
理装置を設けたことにより、工具を目標所定位置に正確
に位置決めすることができ、周囲温度変化による精度上
の誤差を生じないから製品の歩留りが向上するとともに
、価格が安いという効果が得られる。
たＸＹテーブルと、工具を装着した主軸に対して、イン
クレメンタル副長器と非接触変位計システムとを設け、
さらにＸＹテーブルの移動（ピッチ割出し）前後の該Ｘ
Ｙテーブルと主軸との変位測定値および溝入れピッチｐ
または原点からの距離り等の加工上の清報を記憶し、か
つ位置決め誤差△ｐを算出して補正値を出力する演算処
理装置を設けたことにより、工具を目標所定位置に正確
に位置決めすることができ、周囲温度変化による精度上
の誤差を生じないから製品の歩留りが向上するとともに
、価格が安いという効果が得られる。
第１図は、先行技術による装置の構成図、第２図は、こ
の発明の一実施例の装置の・構成図、第３図は、静電容
量型または渦電流型非接触変位計の取付近傍の拡大図、
第４図は、ピッチ割出し補正・制御時のＸＹテーブルの
動作説明図である。 符号の説明 ■・・・演算処理装置 ２・・・主軸２′・・・中
空穴 ３・・・軸受４・・・フランジ
５・・・工具６・・・ＸＹテーブル ７・・・被
削材８・・・レーザ発振器 ９・・・Ｉ／（−）イ
ンタフェース−１０・・・カウンタ １１・・
・レシーバ１２・・・干渉器 １３・・・反射
鏡１４ａ−ｔｔ・・・レーザ光 １５・・・モータ駆
動装置１６・・・送り用モータ １７・・・送りねじ
１８・・・支持棒 １９・・・静電容量型または渦電流型非接触変位計２０
ａ・・・増幅器 ２０ｂ・・・ローパスフィル
タ２１・・・リニヤスケール ２２・・・測定ヘッド２
３・・・波形整形回路 ２４・・・Ａ−Ｄ変換器２５
・・・ラッチ回路 ２６・・・発振回路代理人弁理
士 中村純之助 ′ＩＰ１図
の発明の一実施例の装置の・構成図、第３図は、静電容
量型または渦電流型非接触変位計の取付近傍の拡大図、
第４図は、ピッチ割出し補正・制御時のＸＹテーブルの
動作説明図である。 符号の説明 ■・・・演算処理装置 ２・・・主軸２′・・・中
空穴 ３・・・軸受４・・・フランジ
５・・・工具６・・・ＸＹテーブル ７・・・被
削材８・・・レーザ発振器 ９・・・Ｉ／（−）イ
ンタフェース−１０・・・カウンタ １１・・
・レシーバ１２・・・干渉器 １３・・・反射
鏡１４ａ−ｔｔ・・・レーザ光 １５・・・モータ駆
動装置１６・・・送り用モータ １７・・・送りねじ
１８・・・支持棒 １９・・・静電容量型または渦電流型非接触変位計２０
ａ・・・増幅器 ２０ｂ・・・ローパスフィル
タ２１・・・リニヤスケール ２２・・・測定ヘッド２
３・・・波形整形回路 ２４・・・Ａ−Ｄ変換器２５
・・・ラッチ回路 ２６・・・発振回路代理人弁理
士 中村純之助 ′ＩＰ１図
Claims (3)
- （１）被削材または工具を載架する移動台と、該移動台
が被削材を載架した場合は工具を、また工具を載架した
場合は被削材を取付けた主軸とを備え、かつ該主軸の軸
芯方向と平行に上記移動台を移動させるようにした加工
機械において、上記主軸の軸芯方向への自然変位を検出
する第１の静電容量あるいは渦電流方式非接触検出器と
、上記移動台の主軸の軸芯方向への強制移動または自然
変位位置を読み取る第２のインクレメンタル方式検出器
を設け、該第１および第２の検出器の検出結果から主軸
と移動台との主軸軸芯方向の相対距離を読み取るととも
に、上記主軸の自然変位分だけ移動台を微少移動させ、
工具と被削材との相対位置の精密な位置決めを自動的に
行うようにしたことを特徴とする自動精密位置決め装置
。 - （２）上記主軸の軸芯方向への自然変位を検出する第１
の検出器を、主軸の軸芯方向に穿った主軸の中空穴内に
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
動精密位置決め装置。 - （３）上記第１および第２の検出器に接続し、かつ該両
手段の出力情報を記憶し演算する演算処理装置が、主軸
と移動台との主軸軸芯方向の相対変位を読み取り、主軸
の自然変位に相当した補正制御信号を出力して移動台を
微少移動するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の自動精密位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1969382A JPS58137545A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 自動精密位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1969382A JPS58137545A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 自動精密位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137545A true JPS58137545A (ja) | 1983-08-16 |
Family
ID=12006326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1969382A Pending JPS58137545A (ja) | 1982-02-12 | 1982-02-12 | 自動精密位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137545A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0343517A2 (en) * | 1988-05-20 | 1989-11-29 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Apparatus for compensating for the thermal displacement of the main spindle of a machine tool |
| US5408758A (en) * | 1992-03-06 | 1995-04-25 | Mitutoyo Corporation | System for compensating spatial errors |
| WO2011052441A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 村田機械株式会社 | 工作機械および変位計測器 |
-
1982
- 1982-02-12 JP JP1969382A patent/JPS58137545A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0343517A2 (en) * | 1988-05-20 | 1989-11-29 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Apparatus for compensating for the thermal displacement of the main spindle of a machine tool |
| US5408758A (en) * | 1992-03-06 | 1995-04-25 | Mitutoyo Corporation | System for compensating spatial errors |
| WO2011052441A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 村田機械株式会社 | 工作機械および変位計測器 |
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