JP6442317B2 - 位置決め制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、相互の送り軸が直交しない状態（非直交状態）で交差する２つの送り機構を備えた送り装置の位置決め制御方法に関する。

旋盤などの工作機械では、従来、送り軸が非直交状態で交差する２つの送り機構を備え、この２つの送り機構による同調した送り動作によって、仮想の送り軸を創成するように構成された工作機械がある。このような工作機械の一例としての旋盤を図９に示す。尚、図９は、当該旋盤を、その主軸と対向する方向から視た側面図である。

図９に示すように、この旋盤１００は、ベッド１０１、このベッド１０１上に配設された主軸台１０２，心押台１０４及び往復台１２０、この往復台１２０上に、矢示Ｘ軸方向に移動可能に配設されたサドル１１０、同様にサドル１１０上に、矢示Ｙ’軸方向に移動可能に配設され刃物台１１１などを備えている。

前記主軸台１０２は主軸１０３を回転自在に保持し、また、同様に前記心押台１０４は心押軸１０５を回転自在に保持しており、これら主軸１０３及び心押軸１０５は、相互に対向するように同軸上に位置している。

前記往復台１２０は、Ｚ軸送り機構１３０により駆動されて、前記主軸１０３の軸線と平行な方向であり、紙面に対して直交する方向の送り軸であるＺ軸方向に沿って移動するように前記ベッド１０１上に配設され、前記サドル１１０は、Ｘ軸送り機構１２５により駆動されて、前記Ｚ軸と直交する方向の送り軸であるＸ軸方向に沿って移動するように、前記往復台１２０上に設けられている。

また、前記刃物台１１１は、タレット１１２を、前記主軸１０３の軸線と平行な軸線を中心として回転自在に保持しており、Ｙ’軸送り機構１１５により駆動されて、前記Ｚ軸と直交し、且つ前記Ｘ軸とは非直交状態で交差する方向の送り軸であるＹ’軸方向に沿って移動するように、サドル１１０上に設けられている。

前記Ｚ軸送り機構１３０は、前記ベッド１０１上に設けられて、前記往復台１２０のＺ軸方向に沿った移動を案内するＺ軸案内部１３２と、同じくベッド１０１上に設けられたＺ軸サーボモータ１３１と、このＺ軸サーボモータ１３１に接続されたＺ軸ボールねじ（図示せず）と、このＺ軸ボールねじ（図示せず）に螺合し且つ前記往復台１２０に固設されたボールナット（図示せず）などから構成される。

また、前記Ｘ軸送り機構１２５は、前記往復台１２０に設けられて、前記サドル１１０のＸ軸方向に沿った移動を案内するＸ軸案内部１２１と、同じく往復台１２０に設けられたＸ軸サーボモータ１２６と、このＸ軸サーボモータ１２６に接続されたＸ軸ボールねじ（図示せず）と、このＸ軸ボールねじ（図示せず）に螺合し且つ前記サドルに固設されたボールナット（図示せず）などから構成される。

同様に、前記Ｙ’軸送り機構１１５は、前記サドル１１０に設けられて前記刃物台１１１のＹ’軸方向に沿った移動を案内するＹ’軸案内部１１３と、同じくサドル１１０に設けられたＹ’軸サーボモータ１１６と、Ｙ’軸サーボモータ１１６に接続されたＹ’軸ボールねじ（図示せず）と、このＹ’軸ボールねじ（図示せず）に螺合し且つ前記刃物台１１１に固設されたボールナット（図示せず）などから構成される。

そして、前記Ｚ軸送り機構１３０のＺ軸サーボモータ１３１、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸サーボモータ１２６及びＹ’軸送り機構１１５のＹ’軸サーボモータ１１６は、それぞれ適宜制御装置によってその作動が制御される。

以上の構成を備えた旋盤１００では、前記制御装置による制御の下で、前記タレット１１２が、主軸１０３の軸線に沿ったＺ軸方向、このＺ軸に直交するＸ軸方向、並びにＺ軸及びＸ軸の双方に直交するＹ軸方向（創成Ｙ軸方向）に移動する。

即ち、タレット１１２は、前記制御装置による制御の下で、前記Ｚ軸サーボモータ１３１が駆動されることによりＺ軸に沿って移動し、前記Ｘ軸サーボモータ１２６が駆動されることによりＸ軸に沿って移動する。

また、前記制御装置による制御の下で、前記Ｘ軸サーボモータ１２６及びＹ’軸サーボモータ１１６が同調して駆動されることにより、タレット１１２は前記Ｚ軸及びＸ軸の双方に直交する前記創成Ｙ軸方向に沿って移動する。具体的には、Ｘ軸送り機構１２５によりサドル１１０がＸ軸マイナス方向に移動すると同時に、これに同調して、Ｙ’軸送り機構１１５により刃物台１１１がＹ’軸プラス方向に移動することで、タレット１１２がＹ軸プラス方向に移動する。これとは逆に、Ｘ軸送り機構１２５によりサドル１１０がＸ軸プラス方向に移動すると同時に、これに同調して、Ｙ’軸送り機構１１５により刃物台１１１がＹ’軸マイナス方向に移動することで、タレット１１２がＹ軸マイナス方向に移動する。

斯くして、この旋盤１００によれば、前記主軸１０３にワークを適宜保持させ、前記タレット１１２に工具を適宜保持させるとともに、前記ワークを回転させた状態で、前記工具をＸ−Ｚ平面で移動させることにより、当該ワークを旋削加工することができ、また、前記ワークの回転を停止、又は当該ワークをゆっくりと回転させながら、前記タレット１１２に保持された回転工具を、Ｘ軸，Ｙ軸及びＺ軸の３次元空間内で移動させることによって、所謂ミーリング加工を行うことができる。

ところで、従来、工作機械の分野では、その良好な加工精度を保証すべく、当該工作機械を構成する各送り機構について、その位置決め精度を補償するようにしている。例えば、各送り機構において、制御対象を所定ピッチ間隔で移動させながらその実際の移動位置を測定して、指令位置と制御対象の実移動位置との誤差（ピッチ誤差）を算出しておき、各送り機構を駆動，制御する際に、算出されたピッチ誤差に基づいて、その制御位置を補正するようにしている。尚、ピッチ誤差を測定する測定装置の一例としては、下記特許文献１に記載されるものがある。

そして、このような補正は、当然のことながら、上述した構成の旋盤１００においても必要であり、当該旋盤１００では、従来、Ｘ軸送り機構１２５、Ｙ’軸送り機構１１５及びＺ軸送り機構１３０について、それぞれピッチ誤差を測定し、Ｘ軸送り機構１２５、Ｙ’軸送り機構１１５及びＺ軸送り機構１３０を駆動して位置決めする際に、それぞれのピッチ誤差を補正するようにしている。

尚、この旋盤１００では、Ｘ軸送り機構１２５及びＹ’軸送り機構１１５によって創成される前記創成Ｙ軸方向のピッチ誤差を補正する必要があるが、これについては、従来、Ｘ軸送り機構１２５及びＹ’軸送り機構１１５の各ピッチ誤差を補正することで、創成Ｙ軸方向のピッチ誤差が補正されるものと考えられていた。

特開平７−１００７３６号公報

ところで、上記旋盤１００では、上述したように、Ｘ軸を送り軸とするＸ軸送り機構１２５と、このＸ軸に交差するＹ’軸を送り軸とするＹ’軸送り機構１１５との同調した送り動作によって、仮想の送り軸であるＹ軸を創成するようにしているので、理論上、Ｙ軸方向における位置決め誤差には、Ｘ軸及びＹ’軸を含む平面（この平面にはＹ軸も含まれる）内におけるＸ軸の真直度、及びＹ’軸の真直度に起因した誤差が含まれることになる。

そして、前記Ｙ’軸の真直度は、サドル１１０に設けられるＹ’軸案内部１１３に依存するものであるが、サドル１１０が往復台１２０上に配設され、しかもかなりの剛性を有する構造体とすることができることを考慮すると、結局のところ前記Ｙ’軸の真直度は、サドル１１０に形成されるＹ’軸案内部１１３の加工精度に集約され、この加工精度は十分に高精度に実現し得るので、結論としては、前記Ｙ’軸の真直度が前記創成Ｙ軸方向の位置決め誤差に与える影響は、極めて小さいと言える。

一方、前記Ｘ軸送り機構１２５が設けられる往復台１２０は、一般的に、図９に示すように、ベッド１０１からオーバハングした状態で設けられることが多く、サドル１１０の位置によって、この往復台１２０が大きく変形するため、前記Ｘ−Ｙ’平面内におけるＸ軸の真直度は、Ｙ’軸の真直度に比べて悪く、前記創成Ｙ軸のピッチ誤差に大きく影響する。

このような問題を避けるべく、往復台１２０がベッド１０１からオーバハングしないように、その両端部を支持することも考えられるが、このような支持態様を採用しても、サドル１１０が往復台１２０の中間部に位置する場合には、往復台１２０が凹状に弾性変形するため、結局のところ前記Ｘ軸の真直度を改善することはできない。

このように、上記旋盤１００では、Ｘ−Ｙ’平面における前記Ｘ軸の真直度に起因した創成Ｙ軸方向の位置決め誤差を生じるが、従来、このような創成Ｙ軸方向の位置決め誤差については、これを補正しておらず、したがって、創成Ｙ軸方向の位置決め精度は、必ずしも十分なものとは言えないものであった。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、相互の送り軸が非直交状態で交差する２つの送り機構を備え、この２つの送り機構による同調した送り動作により、仮想の送り軸を創成するように構成された送り装置において、前記仮想の送り軸方向における位置決めを高精度に実行可能な位置決め制御方法の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、第１送り軸を有し、該第１送り軸に沿って移動体を移動させる第１送り機構と、前記第１送り軸と非直交状態で交差する第２送り軸を有し、該第２送り軸に沿って前記第１送り機構を移動させる第２送り機構とを備えた送り装置の、前記第１送り機構及び第２送り機構の作動を制御する制御方法であって、
前記第１送り軸及び第２送り軸についてそれぞれ設定される位置決めデータに従い前記第１送り機構及び第２送り機構を同時に動作させて、前記移動体を前記第２送り軸と直交する仮想の送り軸方向に位置決めする位置決め制御方法において、
前記仮想送り軸方向における前記移動体の位置決め精度を予め取得した後、
取得した前記仮想送り軸方向の位置決め精度を基に、前記第２送り機構の第２送り軸について、該第２送り軸及び前記仮想送り軸を含む平面内での真直度を予め推定しておき、
前記移動体を前記仮想送り軸方向に移動させるべく、前記位置決めデータに従って前記第１送り機構及び第２送り機構を位置決め制御する際には、前記推定した第２送り機構の第２送り軸方向の真直度に基づいて得られる、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量、及び第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量をそれぞれ算出して、算出した補正量に従って前記各位置決めデータを補正するようにした位置決め制御方法に係る。

本発明によれば、まず、前記第１送り軸及び第２送り軸についてそれぞれ設定された位置決めデータに従って、前記第１送り機構及び第２送り機構を同時に動作させて、前記移動体を前記仮想送り軸方向に移動させ、レーザ測定装置などの適宜測定装置を用いて、前記仮想送り軸方向における前記移動体の位置決め精度を取得する。尚、この仮想送り軸方向の位置決め精度は、当該送り装置の性能を評価するために、標準的に評価される精度である。

次に、上記のようにして取得された前記仮想送り軸方向の位置決め精度を基に、前記第２送り機構の第２送り軸について、該第２送り軸及び前記仮想送り軸を含む平面内での真直度を推定する。

上述したように、仮想送り軸方向における位置決め誤差は、理論的には、第２送り軸及び仮想送り軸を含む平面（この平面には第１軸も含まれる）内における第２送り軸の真直度、及び第１送り軸の真直度に起因した誤差が含まれるが、前記第１送り軸の真直度が前記仮想送り軸方向の位置決め精度に与える影響は極わずかであり、仮想送り軸方向における位置決め精度は、第２送り軸の真直度に大きく依存している。

したがって、第１送り機構及び第２送り機構を動作させることによって実行される、仮想送り軸方向における位置決め精度は、第２送り軸における真直度がそのまま発現されていると見做すことができ、仮想送り軸方向の位置決め精度から、第２送り機構の第２送り軸についての真直度を推定することができる。

そして、前記移動体を前記仮想送り軸方向に移動させるべく、前記位置決めデータに従って前記第１送り機構及び第２送り機構を位置決め制御する際には、前記推定した第２送り機構の第２送り軸方向の真直度に基づいて、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量と、第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量をそれぞれ算出して、算出した補正量に従って前記各位置決めデータを補正する。これにより、仮想送り軸方向の位置決め誤差が補正される。

即ち、仮想送り軸方向の位置決めは、前記第１送り機構の第１送り軸方向の位置決め動作と、第２送り機構の第２送り軸方向の位置決め動作との同調した複合動作によって実現されるので、仮想送り軸方向の位置決め誤差を修正するには、その誤差に応じた第１送り軸方向の補正と、第２送り軸方向の補正とを行う必要があり、このような補正を行うことによって、仮想送り軸方向の位置決め誤差が補償される。

このように、本発明に係る位置決め制御方法によれば、従来実現されていなかった仮想送り軸方向の位置決め誤差を補償することができるので、当該仮想送り軸方向の位置決め精度を高精度なものとすることができる。

尚、本発明において、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第１送り機構の第１送り軸に沿ったピッチ誤差を補償する補正量を含めるとともに、第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第２送り機構の第２送り軸に沿ったピッチ誤差を補償する補正量を含めるようにしても良い。

従来、一般的には、予め、前記第１送り機構の第１送り軸におけるピッチ誤差、及び前記第２送り機構の第２送り軸におけるピッチ誤差を測定しておき、第１送り機構の位置決め動作、及び第２送り機構の位置決め動作の際に、それぞれのピッチ誤差を補正するようにしている。したがって、前記第１送り機構の第１送り軸方向の位置決め動作と、第２送り機構の第２送り軸方向の位置決め動作との同調した複合動作によって、前記仮想送り軸方向の位置決めを行う際には、第１送り機構の第１送り軸方向の位置決めに際し、そのピッチ誤差を補正するとともに、第２送り機構の第２送り軸方向の位置決めに際して、そのピッチ誤差を補正するようにすれば、当該仮想送り軸方向の位置決めを、より高精度なものとすることができる。

更に、本発明において、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第１送り機構の第１送り軸に沿ったバックラッシ誤差を補償する補正量を含めるとともに、第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第２送り機構の第２送り軸に沿ったバックラッシ誤差を補償する補正量を含めるようにしても良い。

従来、一般的に、上記ピッチ誤差補正に加えて、バックラッシ補正が行われている。したがって、前記仮想送り軸方向の位置決めにあたり、第１送り機構の第１送り軸方向の位置決めの際にバックラッシ補正を実行するとともに、第２送り機構の第２送り軸方向の位置決めの際にバックラッシ補正を実行するようにすれば、当該仮想送り軸方向の位置決めを、より高精度なものとすることができる。尚、バックラッシ補正は、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った送り方向を反転する際に発現するバックラッシ量、及び前記第２送り機構の第２送り軸に沿った送り方向を反転する際に発現するバックラッシ量を、予め測定しておき、第１送り機構の送り方向を反転する際、及び第２送り機構の送り方向を反転する際に、それぞれのバックラッシ量を補正することによって実行される。

以上説明したように、本発明に係る位置決め制御方法によれば、従来実現されていなかった仮想送り軸方向の位置決め誤差を補償することができるので、当該仮想送り軸方向の位置決め精度を高精度なものとすることができる。

本発明の一実施形態に係る制御方法を実施するための制御装置を示したブロック図である。 本実施形態に係る補正データ記憶部に格納されるＸ軸の補正量に係るデータテーブル示した説明図である。 本実施形態に係る補正データ記憶部に格納されるＹ’軸の補正量に係るデータテーブル示した説明図である。 本実施形態に係る補正データ記憶部に格納されるＺ軸の補正量に係るデータテーブル示した説明図である。 Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正しない状態で測定された創成Ｙ軸の位置決め誤差を示すグラフである。 Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正した状態で測定された創成Ｙ軸の位置決め誤差を示すグラフである。 Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正しない状態で測定された、Ｘ−Ｙ平面における円弧補間精度を示す線図である。 Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正した状態で測定された、Ｘ−Ｙ平面における円弧補間精度を示す線図である。 仮想の送り軸であるＹ軸を創成可能な構成の旋盤を示した側面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態に係る位置決め制御方法について、図面を参照しながら説明する。尚、本例の位置決め制御方法は、図９に示した旋盤１００を制御する方法であり、図１に示した制御装置１によって実行される。

Ａ．制御装置の構成について
まず、本例の制御装置１の構成について説明する。図１に示すように、本例の制御装置１は、ＮＣプログラム記憶部２、プログラム解析部３、位置指令部４、位置補正部６、補正データ記憶部５、Ｘ軸位置制御部１０、Ｘ軸速度制御部１１、Ｘ軸電流制御部１２、Ｙ’軸位置制御部１５、Ｙ’軸速度制御部１６、Ｙ’軸電流制御部１７、Ｚ軸位置制御部２０、Ｚ軸速度制御部２１及びＺ軸電流制御部２２など備えている。尚、図１には、Ｘ軸サーボモータ１２６、Ｙ’軸サーボモータ１１６及びＺ軸サーボモータ１３１を制御するための主要な構成のみを図示している。

前記ＮＣプログラム記憶部２は、ＮＣプログラムを記憶する機能部であり、ＮＣプログラムは、例えば、外部から入力される。また、前記プログラム解析部３は、前記ＮＣプログラム記憶部２に格納されたＮＣプログラムを読み出して実行する機能部であり、読み出したＮＣプログラムを解析して、各送り軸（Ｘ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸）に関する移動位置及び送り速度などを認識して、前記位置指令部４に送信する処理を行う。

前記位置指令部４は、前記プログラム解析部３から受信した各送り軸についての移動位置及び送り速度を基に、各送り軸についての位置指令を生成して、生成した位置指令をそれぞれＸ軸位置制御部１０，Ｙ’軸位置制御部１５及びＺ軸位置制御部２０に送信する。

例えば、前記位置指令部４は、Ｘ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、これに応じたＸ軸の位置指令を生成してＸ軸位置制御部１０に送信し、また、Ｚ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、これに応じたＺ軸の位置指令を生成してＺ軸位置制御部２０に送信する。また、創成Ｙ軸に関する移動位置及び送り速度に関する指令を受信すると、当該創成Ｙ軸が前記Ｘ軸送り機構１２５と、Ｙ’軸送り機構１１５との同調した送り動作によって生成されるものであるため、位置指令部４は、受信指令に応じたＸ軸の位置指令及びＹ’軸の位置指令を生成して、Ｘ軸の位置指令をＸ軸位置制御部１０に送信するとともに、Ｙ’軸の位置指令をＹ’軸位置制御部１５に送信する。

そして、前記位置指令を受信したＸ軸位置制御部１０は、受信した位置指令に従い速度指令を生成してＸ軸速度制御部１１に送信し、Ｘ軸速度制御部１１は受信した速度指令に従い電流指令を生成してＸ軸電流制御部１２に送信し、Ｘ軸電流制御部１２は受信した電流指令に従い駆動電流を生成してＸ軸サーボモータ１２６に供給する。

同様に、前記Ｙ’軸位置制御部１５は、受信した位置指令に従い速度指令を生成してＹ’軸速度制御部１６に送信し、Ｙ’軸速度制御部１６は受信した速度指令に従い電流指令を生成してＹ’軸電流制御部１７に送信し、Ｙ’軸電流制御部１７は受信した電流指令に従い駆動電流を生成してＹ’軸サーボモータ１１６に供給する。

また、前記Ｚ軸位置制御部２０は、受信した位置指令に従い速度指令を生成してＺ軸速度制御部２１に送信し、Ｚ軸速度制御部２１は受信した速度指令に従い電流指令を生成してＺ軸電流制御部２２に送信し、Ｚ軸電流制御部２２は受信した電流指令に従い駆動電流を生成してＺ軸サーボモータ１３１に供給する。

斯くして、前記Ｘ軸サーボモータ１２６は前記Ｘ軸電流制御部１２から供給される駆動電流によって駆動され、前記Ｙ’軸サーボモータ１１６は前記Ｙ’軸電流制御部１７から供給される駆動電流によって駆動され、また、前記Ｚ軸サーボモータ１３１は前記Ｚ軸電流制御部２２から供給される駆動電流によって駆動される。尚、Ｘ軸サーボモータ１２６，Ｙ’軸サーボモータ１１６及びＺ軸サーボモータ１３１にはそれぞれロータリエンコーダが付設されており、各ロータリエンコーダによって検出される実位置データが対応する各位置指令に対してフィードバックされる。

前記補正データ記憶部５は、Ｘ軸，Ｙ’軸及びＺ軸の各位置に対応した、ピッチ誤差等を補償するための補正量を含んだ位置補正量、並びにＸ軸，Ｙ’軸及びＺ軸におけるバックラッシ補正量を記憶する機能部であり、外部から入力されたこれら位置補正量及びバックラッシ補正量を記憶する。

また、前記位置補正部６は、前記位置指令部４によって生成された位置指令を当該位置指令部４から受信し、受信した位置指令に対する補正量を前記補正データ記憶部５から読み出して、Ｘ軸位置制御部１０，Ｙ’軸位置制御部１５及びＺ軸位置制御部２０に入力される各位置指令に、加える処理を行う処理部である。

Ｂ．本例の位置決め制御方法について
次に、上記構成を備えた制御装置１によって実行される、本例の位置決め制御方法について説明する。

まず、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向の位置決め精度（ピッチ誤差を含む）及びバックラッシ量、Ｙ’軸送り機構１１５のＹ’軸方向の位置決め精度（ピッチ誤差を含む）及びバックラッシ量、並びにＺ軸送り機構１３０のＺ軸方向の位置決め精度（ピッチ誤差を含む）及びバックラッシ量を測定し、測定された各ピッチ誤差及びバックラッシに係る誤差量を基に、これを補償するために必要な各補正量を算出して、前記補正データ記憶部５に格納する。

尚、前記位置決め精度及びバックラッシ量は、例えば、レーザ測長器を用いて測定することができるが、他の機器を用いて測定しても良い。レーザ測長器は、例えば、レーザヘッド及び反射鏡から構成され、レーザヘッドは、レーザ光を照射するレーザ発振器、レーザ光を受光する受光素子、及び受光素子の前に設けられたレーザ干渉計から構成される。このレーザ測長器では、レーザ発振器から反射鏡に向けてレーザ光を照射し、反射鏡によって反射され、レーザ干渉計を通過したレーザ光が前記受光素子により受光されることによって、反射鏡と受光素子と間の距離が測定される。

そして、このレーザ測長器を用い、前記Ｘ軸送り機構１２５について、その位置決め精度等を測定する場合、具体的には、まず、レーザヘッドを前記タレット１１２に取り付けて、このレーザヘッドからＸ軸に沿ってレーザ光が照射されるようにするとともに、レーザ光の照射方向前方に反射鏡を設置して、この反射鏡によって反射されるレーザ光がレーザヘッドに受光されるようにする。そして、Ｘ軸サーボモータを駆動して、タレット１１２をＸ軸方向に、例えば１ｍｍピッチで移動させるように制御して、その実移動距離を前記レーザ測長器で測定することにより、Ｘ軸方向のピッチ誤差量を測定する。また、バックラッシ量については、タレット１１２のＸ軸に沿った移動方向を反転させた際の位置決め誤差から算出する。

前記Ｙ’軸送り機構１１５及びＺ軸送り機構１３０についても同様であり、上述したＸ軸送り機構１２５と同様にして、Ｙ’軸送り機構１１５のピッチ誤差量及びバックラッシ量、並びにＺ軸送り機構１３０のピッチ誤差量及びバックラッシ量をそれぞれ算出する。

また、本例では、前記創成Ｙ軸方向の位置決め精度についても同様に測定する。即ち、まず、前記レーザヘッドを前記タレット１１２に取り付けて、このレーザヘッドから創成Ｙ軸に沿ってレーザ光が照射されるようにするとともに、レーザ光の照射方向前方に反射鏡を設置して、この反射鏡によって反射されるレーザ光がレーザヘッドに受光されるようにする。

そして、Ｘ軸送り機構１２５及びＹ’軸送り機構１１５を同時に駆動，制御して、タレット１１２を創成Ｙ軸方向に、例えば１ｍｍピッチで移動させるとともに、その実移動距離を前記レーザ測長器で測定して、創成Ｙ軸方向の位置決め誤差を算出する。尚、タレット１１２のＸ軸方向の位置は、適宜位置に維持されるよう制御される。

次に、以上のようにして測定されたＸ軸送り機構１２５に係るＸ軸方向のピッチ誤差量及びバックラッシ量、Ｙ’軸送り機構１１５に係るＹ’軸方向のピッチ誤差量及びバックラッシ量、並びにＺ軸送り機構１３０に係るピッチ誤差量及びバックラッシ量を基に、これらを補償するための補正量、即ち、Ｘ軸方向のピッチ誤差補正量及びバックラッシ補正量、Ｙ’軸方向のピッチ誤差補正量及びバックラッシ補正量、並びにＺ軸方向のピッチ誤差補正量及びバックラッシ補正量をそれぞれ算出する。

また、測定された前記創成Ｙ軸方向の位置決め誤差を基に、Ｘ−Ｙ平面内における、前記Ｘ軸送り機構１２５の前記Ｘ軸方向に沿った真直度を推定し、推定した真直度を基に、その誤差を補償するための補正量を算出する。

上述したように、創成Ｙ軸方向の位置決め誤差は、実質的には、Ｘ−Ｙ平面内における、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向に沿った真直度に等しいと言えるものである。したがって、Ｘ−Ｙ平面内における、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向に沿った真直度は、創成Ｙ軸の位置決め誤差から推定することができる。この点について、少し詳しく説明する。図５は、補正を行わない状態で測定した創成Ｙ軸の位置決め誤差を表したグラフであるが、その横軸は、創成Ｙ軸方向の位置であり、縦軸は位置決め誤差量である。この横軸に当たる創成Ｙ軸方向の位置は、その性質上、Ｘ軸送り機構１２５におけるＸ軸方向の位置と、Ｙ’軸送り機構１１５におけるＹ’軸方向の位置とによって表わされるものである。よって、創成Ｙ軸の各位置に対応したＸ軸方向の位置と、その位置決め誤差との対応を採ることで、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向に沿った真直度が表され、このような処理を行うことによって、当該真直度を推定することができる。

そして、本例では、このようにして推定した、Ｘ軸送り機構１２５の前記Ｘ軸方向に沿った真直度を基に、その誤差を補償するためのＸ軸方向の補正量とＹ’軸方向の補正量とを、Ｘ軸についてピッチ誤差補正量を算出したのと同じ各位置について算出する。即ち、Ｙ軸方向の誤差を補償するための補正量は、Ｘ軸方向の成分（補正量）と、Ｙ’軸方向の成分（補正量）とに分配されるため、このような処理によって、Ｘ軸方向の補正量とＹ’軸方向の補正量とを算出する。尚、実データが無い場合には、補間処理によって算出する。

そして、以上のようにして算出した、Ｘ軸方向における１ｍｍピッチ間隔の各位置における位置補正量、及びバックラッシ補正量、Ｙ’軸方向における１ｍｍピッチ間隔の各位置における位置補正量、及びバックラッシ補正量、並びにＺ軸方向における１ｍｍピッチ間隔の各位置における位置補正量、及びバックラッシ補正量を前記補正データ記憶部５内に格納する。

尚、Ｘ軸方向の各位置における位置補正量は、Ｘ軸方向のピッチ誤差補正量と、Ｘ軸の真直度を補償するための補正量とを合算した後、これを前記補正データ記憶部５内に格納する。図２は、このようにして補正データ記憶部５内に格納されるＸ軸の位置補正量に係るデータテーブルを示しており、テーブル中のＸ軸補正量は、Ｘ軸の真直度を補正する補正量とピッチ誤差補正量とを合算した値であり、Ｙ’軸補正量はＸ軸の真直度を補正する補正量である。

また、図３には、同じく補正データ記憶部５内に格納されるＹ’軸の位置補正量（ピッチ誤差補正量）に係るデータテーブルを示し、図４には、同様に補正データ記憶部５内に格納されるＺ軸の位置補正量（ピッチ誤差補正量）に係るデータテーブルを示している。

斯くして、以上のようにして、Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ軸に係る位置補正量及びバックラッシ補正量を補正データ記憶部５内に格納した後、前記制御装置１による制御の下で、旋盤１００が制御される。

例えば、前記ＮＣプログラム記憶部２に格納されたＮＣプログラムに従って加工を実行する場合、まず、プログラム解析部３によりＮＣプログラム記憶部２から適宜ＮＣプログラムが読み出され、読み出されたＮＣプログラムがプログラム解析部３により解析されて、各送り軸（Ｘ軸、創成Ｙ軸及びＺ軸）に関する移動位置及び送り速度などの指令が認識され、認識された移動位置及び送り速度などの指令が位置指令部４に送信される。

前記プログラム解析部３から位置指令部４に、各送り軸に関する移動位置及び送り速度に係る指令が送信されると、当該位置指令部４では、該当する送り軸に関する位置指令を順次生成して、位置補正部６、並びに対応するＸ軸位置制御部１０，Ｙ’軸位置制御部１５及びＺ軸位置制御部２０に送信する。

そして、例えば、位置指令部４においてＸ軸方向に係る位置指令が生成され、生成された位置指令が位置補正部６及びＸ軸位置制御部１０に送信される場合には、位置補正部６により、その位置に応じたＸ軸補正量及びＹ’軸補正量が補正データ記憶部５から読み出され、読み出されたＸ軸補正量が、Ｘ軸位置制御部１０に入力される位置指令に加算されるとともに、Ｙ’軸補正量がＹ’軸位置制御部１５に入力される。斯くして、かかる補正によって、Ｘ軸のピッチ誤差及び真直度が補正される。

また、位置指令部４において、創成Ｙ軸方向への移動のために、Ｘ軸方向及びＹ’軸方向に係る位置指令が生成される場合には、生成されたＸ軸方向に係る位置指令が位置補正部６及びＸ軸位置制御部１０に送信されるとともに、Ｙ’軸方向に係る位置指令が位置補正部６及びＹ’軸位置制御部１５に送信される。そして、位置補正部６は、入力されたＸ軸方向の位置指令に応じた位置のＸ軸補正量及びＹ’軸補正量を補正データ記憶部５から読み出して、読み出したＸ軸補正量を、Ｘ軸位置制御部１０に入力される位置指令に加算し、Ｙ’軸補正量をＹ’軸位置制御部１５に入力される位置指令に加算するとともに、入力されたＹ’軸方向の位置指令に応じた位置のＹ’軸補正量を補正データ記憶部５から読み出して、Ｙ’軸位置制御部１５に入力される位置指令に加算する処理を行う。斯くして、かかる補正によって、Ｘ軸のピッチ誤差及び真直度が補正され、Ｙ’軸のピッチ誤差が補正される。

また、位置指令部４においてＺ軸方向に係る位置指令が生成され、生成された位置指令が位置補正部６及びＺ軸位置制御部２０に送信される場合には、位置補正部６により、その位置に応じたＺ軸補正量が補正データ記憶部５から読み出され、読み出されたＺ軸補正量が、Ｚ軸位置制御部２０に入力される位置指令に加算される。斯くして、かかる補正によって、Ｚ軸のピッチ誤差が補正される。

尚、ＮＣプログラムにおいて、Ｘ軸方向とＺ軸方向の移動が同時に指令されている場合や、Ｘ軸方向の移動と創成Ｙ軸方向の移動が同時に指令されている場合には、位置指令部４及び位置補正部６において、上述した各処理を複合した処理が実行される。

また、前記位置補正部６は、位置指令部４から入力された位置指令に対応した補正量が前記補正データ記憶部５に格納されていない場合には、補正データ記憶部５に格納されたデータを基に、補間処理によって位置指令に対応した補正量を算出し、算出した補正量をＸ軸位置制御部１０，Ｙ’軸位置制御部１５及びＺ軸位置制御部２０に入力される位置指令の対応するものに加算する処理を行う。

また、前記位置指令部４から入力される位置指令が、その移動方向を反転するものである場合には、前記位置補正部６は、前記補正データ記憶部５から、対応する軸のバックラッシ補正量を読み出して、読み出したバックラッシ補正量を、Ｘ軸位置制御部１０，Ｙ’軸位置制御部１５及びＺ軸位置制御部２０に入力される位置指令の対応するものに加算する処理を行う。斯くして、かかる補正によって、各軸におけるバックラッシが補正される。

以上詳述したように、本例によれば、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向の位置決めに当たり、タレット１１２を創成Ｙ軸方向へ位置決めする場合を含めて、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向に沿った、Ｘ−Ｙ平面内における真直度に起因した位置決め誤差を補正するようにしているので、従来に比べて、前記真直度を含めたタレット１１２のＸ軸方向の位置決め、並びに創成Ｙ軸方向への位置決めを高精度なものとすることができる。

また、Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ軸の各軸について、ピッチ誤差及びバックラッシ補正を行うようにしているので、各送り軸についての位置決め精度を、より高精度なものとすることができ、また、創成Ｙ軸方向の位置決めも高精度に行うことができる。

図６は、タレット１１２を、そのＸ軸の位置を適宜位置に固定した状態で、創成Ｙ軸方向に移動させるべく、前記制御装置１によりＸ軸サーボモータ１２６及びＹ’軸サーボモータ１１６を駆動，制御して、創成Ｙ軸方向の位置決め精度を測定した結果を表すグラフである。この図６と、前述した図５と比較することによって分かるように、Ｘ−Ｙ平面内におけるＸ軸方向の真直度に係る誤差を補正するようにした本例の位置決め制御方法によれば、創成Ｙ軸方向の位置決め精度を改善することができ、当該創成Ｙ軸方向の位置決めを高精度に行うことができる。

また、図７は、Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正しない場合の、Ｘ−Ｙ平面における円弧補間精度（真円度）を測定した結果を示す線図であり、図８は、本例の位置決め制御方法に従って、Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正した場合の、Ｘ−Ｙ平面における円弧補間精度（真円度）を測定した結果を示す線図である。尚、円弧補間精度は、所謂ダブルボールバー（ＤＢＢ）法によって測定した。図７及び図８において、基準円の半径は２０μｍであり、線図中の一目盛りは２μｍである。

図７に示すように、Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正しない場合の円弧補間精度に係る線図は歪みが大きく、当該円弧補間精度は良いものとは言えないが、図８に示すように、Ｘ軸方向の真直度に係る誤差を補正することで、円弧補間精度に係る線図は真円に近くなり、当該円弧補間精度が向上する。

このように、本例の制御装置１、並びに位置決め制御方法によれば、Ｘ軸送り機構１２５のＸ軸方向に沿った、Ｘ−Ｙ平面内における真直度に起因した位置決め誤差を補正するようにしているので、前記タレット１１２のＸ軸方向の位置決め、並びに創成Ｙ軸方向への位置決めを高精度なものとすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何ら上例のものに限られるものではない。

１ 制御装置
２ ＮＣプログラム記憶部
３ プログラム解析部
４ 位置指令部
５ 補正データ記憶部
６ 位置補正部
１０ Ｘ軸位置制御部
１１ Ｘ軸速度制御部
１２ Ｘ軸電流制御部
１５ Ｙ’軸位置制御部
１６ Ｙ’軸速度制御部
１７ Ｙ’軸電流制御部
２０ Ｚ軸位置制御部
２１ Ｚ軸速度制御部
２２ Ｚ軸電流制御部
１００ 旋盤
１０１ ベッド
１０２ 主軸台
１０３ 主軸
１１０ サドル
１１１ 刃物台
１１２ タレット
１１５ Ｙ’軸送り機構
１１６ Ｙ’軸サーボモータ
１２０ 往復台
１２５ Ｘ軸送り機構
１２６ Ｘ軸サーボモータ
１３０ Ｚ軸送り機構
１３１ Ｚ軸サーボモータ

Claims (3)

1. 第１送り軸を有し、該第１送り軸に沿って移動体を移動させる第１送り機構と、前記第１送り軸と非直交状態で交差する第２送り軸を有し、該第２送り軸に沿って前記第１送り機構を移動させる第２送り機構とを備えた送り装置の、前記第１送り機構及び第２送り機構の作動を制御する制御方法であって、
   前記第１送り軸及び第２送り軸についてそれぞれ設定される位置決めデータに従い前記第１送り機構及び第２送り機構を同時に動作させて、前記移動体を前記第２送り軸と直交する仮想の送り軸方向に位置決めする位置決め制御方法において、
   前記仮想送り軸方向における前記移動体の位置決め精度を予め取得した後、
   取得した前記仮想送り軸方向の位置決め精度を基に、前記第２送り機構の第２送り軸について、該第２送り軸及び前記仮想送り軸を含む平面内での真直度を予め推定しておき、
   前記移動体を前記仮想送り軸方向に移動させるべく、前記位置決めデータに従って前記第１送り機構及び第２送り機構を位置決め制御する際には、前記推定した第２送り機構の第２送り軸方向の真直度に基づいて得られる、前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量、及び第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量をそれぞれ算出して、算出した補正量に従って前記各位置決めデータを補正するようにしたことを特徴とする位置決め制御方法。
2. 前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第１送り機構の第１送り軸に沿ったピッチ誤差を補償する補正量を含めるとともに、第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第２送り機構の第２送り軸に沿ったピッチ誤差を補償する補正量を含めたことを特徴とする請求項１記載の位置決め制御方法。
3. 前記第１送り機構の第１送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第１送り機構の第１送り軸に沿ったバックラッシ誤差を補償する補正量を含めるとともに、第２送り機構の第２送り軸に沿った位置決め誤差量を補償する補正量に、前記第２送り機構の第２送り軸に沿ったバックラッシ誤差を補償する補正量を含めたことを特徴とする請求項１又は２記載の位置決め制御方法。

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