JPS6138409A - 数値制御工作機械などの位置測定装置 - Google Patents
数値制御工作機械などの位置測定装置Info
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- JPS6138409A JPS6138409A JP15920185A JP15920185A JPS6138409A JP S6138409 A JPS6138409 A JP S6138409A JP 15920185 A JP15920185 A JP 15920185A JP 15920185 A JP15920185 A JP 15920185A JP S6138409 A JPS6138409 A JP S6138409A
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- Japan
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- measuring system
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- measuring
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
- G01D18/001—Calibrating encoders
-
- 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
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical 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
- G05B19/19—Numerical 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
- G05B19/39—Numerical 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 using a combination of the means covered by at least two of the preceding sub-groups G05B19/21, G05B19/27, and G05B19/33
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (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】
ＥＭ業上の利用分野］
この発ＩＪＩは数値制御工作機械などの位置測定装置に
関する。
関する。
［従来の技術］
直接の位置測定システムが駆動装置により動かすべき機
械部分上に配置された頭記の位置測定システムは、例え
ばドイツ連邦共和国特許第１２１４３０７号明細書によ
り知られている。そこでは本来のスケールは純粋な増分
方式に、例えば目盛線付きガラススケール又は誘導式の
直線スケールとして構成されており、誘導式の直線スケ
ールでは読み取られた電圧が最終的に再びパルスに変換
される。
械部分上に配置された頭記の位置測定システムは、例え
ばドイツ連邦共和国特許第１２１４３０７号明細書によ
り知られている。そこでは本来のスケールは純粋な増分
方式に、例えば目盛線付きガラススケール又は誘導式の
直線スケールとして構成されており、誘導式の直線スケ
ールでは読み取られた電圧が最終的に再びパルスに変換
される。
更に上記特許明細書から、広い測定範囲をカバーできる
ようにするため、周期的に段を付けたアナログ式の複数
の測定システムを同時に備えることがまた既に知られて
いる。
ようにするため、周期的に段を付けたアナログ式の複数
の測定システムを同時に備えることがまた既に知られて
いる。
数値制御工作機械の枠内における位置制御の特性に対し
ては、位置測定システムにおける分解能が重要な役を果
たす、増分位置測定法では測定不感範囲は±１増分であ
る。この不感範囲は位置制御回路においてヒステリシス
要素として働き、それにより±１増分の大きさの振幅の
ハンチングが生じることがある。従って加工物への影響
を小さく保つためには、分解能は通常希望される測定精
度より少なくとも２ないし３倍高くなければならない。
ては、位置測定システムにおける分解能が重要な役を果
たす、増分位置測定法では測定不感範囲は±１増分であ
る。この不感範囲は位置制御回路においてヒステリシス
要素として働き、それにより±１増分の大きさの振幅の
ハンチングが生じることがある。従って加工物への影響
を小さく保つためには、分解能は通常希望される測定精
度より少なくとも２ないし３倍高くなければならない。
［発明が解決しようとする問題点］
この発明は、システムの精度を比較的簡単な手段により
著しく高めることができるように、位置測定装置を構成
することを目的とする。
著しく高めることができるように、位置測定装置を構成
することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この目的はこの発明に基づき、駆動装置に機械的に結合
された間接の位置測定システムが補助的に設けられ、こ
のシステムの分解能が直接の位置測定システムの分解能
より少なくとも４倍高いと共に、両位置測定システムの
測定値が相互に関連付けられることにより達成される。
された間接の位置測定システムが補助的に設けられ、こ
のシステムの分解能が直接の位置測定システムの分解能
より少なくとも４倍高いと共に、両位置測定システムの
測定値が相互に関連付けられることにより達成される。
その際間接の位置測定システムの分解能が直接の位置測
定システムの分解能より少なくとも１０倍高く選ばれる
のが有利である。
定システムの分解能より少なくとも１０倍高く選ばれる
のが有利である。
直接の測定システムと間接の測定システムとの組み合わ
せにより位置制御における種々の改良が可能であり、例
えば直接の測定システムにおけるハンチングの無い正確
な停止が、縦続接続されたより高い分解能を有する間接
の測定装置により得られる。更に制御精度の向上、例え
ば補間の枠内における輪郭の精度向上も得られる。
せにより位置制御における種々の改良が可能であり、例
えば直接の測定システムにおけるハンチングの無い正確
な停止が、縦続接続されたより高い分解能を有する間接
の測定装置により得られる。更に制御精度の向上、例え
ば補間の枠内における輪郭の精度向上も得られる。
制御精度を向上するために、ねじ軸リード誤差及びその
他の誤差を正確に決定できるのがしばしば有益である０
両測定システムの使用の枠内では１機械部分の駆動のた
めに利用されるねじ軸のねじり一ド及びねじリード誤差
を自動的に測定すること、又は機械システムにおける逆
転遊び（たるみ）をも把握することが、例えば測定値の
比の形成により可能である。
他の誤差を正確に決定できるのがしばしば有益である０
両測定システムの使用の枠内では１機械部分の駆動のた
めに利用されるねじ軸のねじり一ド及びねじリード誤差
を自動的に測定すること、又は機械システムにおける逆
転遊び（たるみ）をも把握することが、例えば測定値の
比の形成により可能である。
回転する間接の第２の測定システムを使用することが過
大な出費に至ることはない、なぜならば、このシステム
から発信されるパルスの周波数が電動機回転数に対する
尺度であるので、場合によってはかかる第２の測定シス
テムは同時にまた速度計用発電機の代用品として用いる
こともできるからである。
大な出費に至ることはない、なぜならば、このシステム
から発信されるパルスの周波数が電動機回転数に対する
尺度であるので、場合によってはかかる第２の測定シス
テムは同時にまた速度計用発電機の代用品として用いる
こともできるからである。
［実施例］
次にこの発明に基づく装置の１実施例を示す図面により
、この発明の詳細な説明する。
、この発明の詳細な説明する。
図から分かるように、駆動機としての役を果たす直流電
動機２がねじ軸３を介して動かすべき機械部分、例えば
往復台ｌを駆動する。往復台１はこの駆動により図示さ
れていない工作機械に沿って二重矢印８の方向に移動可
能である。電動ａ２は整流装置７から給電され、この整
流装置はその制御命令を相応する位置制御回路及び回転
数制御回路を経て周知の計算機制御装置６から受ける。
動機２がねじ軸３を介して動かすべき機械部分、例えば
往復台ｌを駆動する。往復台１はこの駆動により図示さ
れていない工作機械に沿って二重矢印８の方向に移動可
能である。電動ａ２は整流装置７から給電され、この整
流装置はその制御命令を相応する位置制御回路及び回転
数制御回路を経て周知の計算機制御装置６から受ける。
通常は位置制御回路は本来の計算機制御装置６の構成部
分である。
分である。
位置測定のためにねじ軸に平行に、すなわち送られるべ
き往復台１の経路に平行に増分直線測定システム５が配
置され、この測定システムが分解能Δ５ｄｉｒ を有す
る本来のスケール５１と、往復台１に機械的に結合され
た従属する走査へラド５２とから成る。スケール目盛線
を通過するたびに、対応するパルスが走査へラド５２か
ら制御装置６に与えられる。更に一つの回転式の間接の
測定システム４が電動機に結合されており、この測定シ
ステムは外周にパルスマークを備えたパルス円板４１と
位置固定の走査器４２とから成る。ここでも外周の一つ
のピッチを通過するつど、測定システム４の対応するパ
ルスが制御装置６に送られる。
き往復台１の経路に平行に増分直線測定システム５が配
置され、この測定システムが分解能Δ５ｄｉｒ を有す
る本来のスケール５１と、往復台１に機械的に結合され
た従属する走査へラド５２とから成る。スケール目盛線
を通過するたびに、対応するパルスが走査へラド５２か
ら制御装置６に与えられる。更に一つの回転式の間接の
測定システム４が電動機に結合されており、この測定シ
ステムは外周にパルスマークを備えたパルス円板４１と
位置固定の走査器４２とから成る。ここでも外周の一つ
のピッチを通過するつど、測定システム４の対応するパ
ルスが制御装置６に送られる。
ここでシステム４の分解能Δ５ｉｎｄが例えばシステム
５の分解能より１０倍だけ高く選ばれている。
５の分解能より１０倍だけ高く選ばれている。
ここではΔ５ｄｉｒは直線スケール５１の格子定数から
決まり、Δ５ｉｎｄは発信器４の線数Ｎとねじ棒３のリ
ードＧとから決まる。
決まり、Δ５ｉｎｄは発信器４の線数Ｎとねじ棒３のリ
ードＧとから決まる。
往復台ｌを例えば希望の位置Ａに持って来て、そこでハ
ンチングの無い正確な停止を得ようとするならば、図示
の位置からまず移送のために直線スケール５１が用いら
れる。このために例えば道程Ｓに相応するパルス数が制
御装置６の中の計数装置に設定され、そしてこの計数装
置が測定システム５から来る各パルスにより逆に計数さ
れ、そしてその計数状態が電動機２の制御のために用い
られる。計数状態がゼロになる、すなわち追従距離がゼ
ロになる（位置Ａに到達する）と、制御装置の内部で分
解能が著しく高い間接の測定装置４に切り換えられる。
ンチングの無い正確な停止を得ようとするならば、図示
の位置からまず移送のために直線スケール５１が用いら
れる。このために例えば道程Ｓに相応するパルス数が制
御装置６の中の計数装置に設定され、そしてこの計数装
置が測定システム５から来る各パルスにより逆に計数さ
れ、そしてその計数状態が電動機２の制御のために用い
られる。計数状態がゼロになる、すなわち追従距離がゼ
ロになる（位置Ａに到達する）と、制御装置の内部で分
解能が著しく高い間接の測定装置４に切り換えられる。
こうして直線スケールのビッーチの範囲でのハンチング
が防止される。すなわち間接の測定システムの分解能ま
での正確な停止が得られる。
が防止される。すなわち間接の測定システムの分解能ま
での正確な停止が得られる。
間接の測定システムはまた制御精度を高めるためにも用
いることができ、しかも間接の測定システムが正確な停
止のためばかりでなく一補助的に補間のためにも援用さ
れるという方法で用いることができる０例えば間接の測
定システム４の分解能が直接の測定システム５の分解能
より１０倍高いならば、位置測定システム４の１０個の
測定増分が直線スケール５１の１個の測定増分に相当す
る。従って例えば位置Ａに到達後スケール５から間接の
測定システム４に切り換えられるならば、直線スケール
５１の次の増分が再び作用するまでに更に９箇所の中間
位置を通過できる。従って精度はこの実施例における切
り換えにより約１０倍高まる。
いることができ、しかも間接の測定システムが正確な停
止のためばかりでなく一補助的に補間のためにも援用さ
れるという方法で用いることができる０例えば間接の測
定システム４の分解能が直接の測定システム５の分解能
より１０倍高いならば、位置測定システム４の１０個の
測定増分が直線スケール５１の１個の測定増分に相当す
る。従って例えば位置Ａに到達後スケール５から間接の
測定システム４に切り換えられるならば、直線スケール
５１の次の増分が再び作用するまでに更に９箇所の中間
位置を通過できる。従って精度はこの実施例における切
り換えにより約１０倍高まる。
第２の位置測定システムの利用により、角度増分と比較
してまた自動的にねじ軸３のリード並びにリード誤差が
決定できる。このリード誤差を知っていることは例えば
高精度の制御のために大きい利益がある。
してまた自動的にねじ軸３のリード並びにリード誤差が
決定できる。このリード誤差を知っていることは例えば
高精度の制御のために大きい利益がある。
往復台が通り過ぎた道程Ｓに対しては次の式が適用され
る。
る。
Ｓ＝Δ５ｄｌｒ 拳終＝Δ５ｌｎｄ ・νここで用
、νは整数である。
、νは整数である。
ここでΔ５ｄｉｒは直線スケール５１の格子定数から決
まる。分解能Δ５ｉｎｄはパルス円板４１の線数Ｎとね
じ軸３のリードＧとにより与えられΔ５ｉｎｄ＝− である。
まる。分解能Δ５ｉｎｄはパルス円板４１の線数Ｎとね
じ軸３のリードＧとにより与えられΔ５ｉｎｄ＝− である。
従って
Ｓ＝Δ５ｄｉｒ ・終＝−・ν
Ｇ＝Δ５ｄｉｒ ・Ｎ・−
ν
ねじ軸リードが一定であるならば値Ｇ、従って同様に−
が一定でなければならない、従ってねじν 軸リード誤差はこの比が変動することにより把握し且つ
評価できる。
が一定でなければならない、従ってねじν 軸リード誤差はこの比が変動することにより把握し且つ
評価できる。
位置制御回路の外部にある逆転誤差は、それが負荷に無
関係である（たるみ）限り、Ｎ動方向の逆転に対して修
正値により数値制御装置の中で補正される。それ故にＩ
ＩＪｊ ｉｌｉの測定システムと往復台位置との間にあ
るたるみが自動的に決定できるならば有益である。この
全たるみは次のようにして容易に決定できる。直線スケ
ールの成る大目盛位置例えばゼロ位置から出発して、次
の大目盛位置への移送が直接の測定システム５により表
示されるまで一方向に移送される。そして電動機２の移
送方向が逆転される。そうすれば上記のたるみは、移送
方向逆転の時点から測定システム５により大目盛位置ゼ
ロに改めて到着する時点までに、間接の測定装置４によ
り記録された道程増分数により与えられる。
関係である（たるみ）限り、Ｎ動方向の逆転に対して修
正値により数値制御装置の中で補正される。それ故にＩ
ＩＪｊ ｉｌｉの測定システムと往復台位置との間にあ
るたるみが自動的に決定できるならば有益である。この
全たるみは次のようにして容易に決定できる。直線スケ
ールの成る大目盛位置例えばゼロ位置から出発して、次
の大目盛位置への移送が直接の測定システム５により表
示されるまで一方向に移送される。そして電動機２の移
送方向が逆転される。そうすれば上記のたるみは、移送
方向逆転の時点から測定システム５により大目盛位置ゼ
ロに改めて到着する時点までに、間接の測定装置４によ
り記録された道程増分数により与えられる。
図面はこの発明に基づく位置測定装置の１実施例の構成
略図を示す。 ｌ・・・機械部分、 ２・・・駆動装置、 ３・・
・ねじ軸、 ４・−・間接の位置測定システム、 ５
・・−直接の位置測定システム。 Ｃご９
略図を示す。 ｌ・・・機械部分、 ２・・・駆動装置、 ３・・
・ねじ軸、 ４・−・間接の位置測定システム、 ５
・・−直接の位置測定システム。 Ｃご９
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）直接の位置測定システムが駆動装置により動かすべ
き機械部分上に配置されている数値制御工作機械などの
位置測定システムにおいて、駆動装置（２）に機械的に
結合された間接の位置測定システム（４）が補助的に設
けられ、このシステムの分解能が直接の位置測定システ
ム（５）の分解能より少なくとも４倍高いと共に、両位
置測定システム（４、 ５）の測定値が相互に関連付けられることを特徴とする
数値制御工作機械などの位置測定装置。 ２）間接の位置測定システム（４）の分解能が直接の位
置測定システム（５）の分解能より少なくとも１０倍高
く選ばれていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の装置。 ３）間接の位置測定システム（４）が直接の位置測定シ
ステム（５）に縦続接続されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の装置。 ４）両位置測定システム（４、５）の測定値の比が、機
械部分（１）を動かすために駆動装置（２）に結合され
たねじ軸（３）のねじ リード及び／又はねじリード誤差の自動的な決定のため
に用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の装置。 ５）間接の位置測定システム（４）が、間接の位置測定
システム（４）と機械部分（１）との間の逆転遊びの自
動的測定のために用いられることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3426863.4 | 1984-07-20 | ||
| DE19843426863 DE3426863A1 (de) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | Einrichtung zur lagemessung bei einer numerisch gesteuerten werkzeugmaschine oder dergleichen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138409A true JPS6138409A (ja) | 1986-02-24 |
Family
ID=6241189
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15920185A Pending JPS6138409A (ja) | 1984-07-20 | 1985-07-18 | 数値制御工作機械などの位置測定装置 |
| JP026932U Pending JPH0656712U (ja) | 1984-07-20 | 1993-04-23 | 数値制御工作機械などの位置測定装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP026932U Pending JPH0656712U (ja) | 1984-07-20 | 1993-04-23 | 数値制御工作機械などの位置測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612709A (ja) |
| JP (2) | JPS6138409A (ja) |
| DE (1) | DE3426863A1 (ja) |
| IT (1) | IT1185221B (ja) |
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| US4931962A (en) * | 1988-05-13 | 1990-06-05 | Ade Corporation | Fixture and nonrepeatable error compensation system |
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| CH697616B1 (fr) | 2004-04-27 | 2008-12-31 | Charmilles Technologies | Dispositif d'entraînement à contrôle numérique avec dispositif de détection d'anomalies de fonctionnement destiné à la détection de collisions accidentelles et procédé de détection d'anomalies de fonctionnement pour ce dispositif. |
| DE102005036719A1 (de) | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren zum Korrigieren von Interpolationsfehlern einer Maschine, insbesondere eines Koordinatenmessgerätes |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US4612709A (en) | 1986-09-23 |
| JPH0656712U (ja) | 1994-08-05 |
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| IT1185221B (it) | 1987-11-04 |
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