JP2012035367A - ロータリーテーブルの割出誤差補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に割出誤差を補正できる、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置を提供する。
【解決手段】演算部は指令部からの割出位置（角度θ）の入力を受付ける（Ｓ１１）。入力された割出位置に対応する割出誤差をｙ＝ａ×ｓｉｎ（θ＋α）で演算する（Ｓ１２）。演算された値に基づいて割出誤差の補正を行なう（Ｓ１３）。
【選択図】図２

Description

この発明はＮＣ（Numerical Control）装置に使用される割出誤差補正装置に関するもので、特に、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置に関するものである。

ＮＣ装置で制御されるマシニングセンタにおいて、ワークを保持するロータリーテーブルが従来から用いられている。図９はロータリーテーブルの分解斜視図である。図９を参照して、ロータリーテーブル１０は、テーブル１１と、その下部に連続して設けられた主軸１２と、ウオームギヤ１３と、ウオームギヤ１３に係合するウオームねじ１４と、ウオームねじ１４のシャフトに設けられたメインギヤ１５と、メインギヤ１５に係合するモータギヤ１６と、モータギヤ１６に接続されたサーボモータ１７とを含む。

ウオームギヤ１３とウオームねじ１４とがかみ合っており、サーボモータ１７の回転力を、モータギヤ１６、メインギヤ１５経由でウオームねじ１４に伝えて、ウオームギヤ１３を回転させる。ロータリーテーブルの主軸１２の外周にウオームギヤ１３が取付けられているので、ウオームギヤ１３の回転に伴ってテーブル１１が回転する。

ロータリーテーブルのようなＮＣ装置で位置決めされる装置において割出の誤差を補正する方法が例えば、下記の特許文献１に記載されている。

特許文献１によれば、割出誤差の一例としてのピッチエラー補正量を記憶する補正量記憶手段を設け、そこに、現在位置を含む補正区間及び移動方向に応じて誤差補正量が記憶され、その値が読み出されて補正を行なっている。

特開平７−７２９１３号公報（要約等）

従来のピッチエラー補正等のロータリーテーブルの割出誤差の補正は時計方向の回転および反時計方向の回転でウオームギヤの歯ピッチごとの割出精度を測定し、補正値テーブルを作成することで行われていた。これはロータリーテーブルが無負荷の時の測定値である。負荷条件が変われば割出精度も異なってくるため、負荷条件が変わるごとに再度歯ピッチごとに割出精度を測定して新たな補正値テーブルを作成する必要があった。したがって、割出誤差の補正のためのデータの作成や、それを用いた割出誤差の補正に手間がかかるという問題があった。

この発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、簡単に割出誤差の補正ができる、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置を提供することを目的とする。

この発明に係る割出誤差補正装置は、ＮＣ装置に使用されるロータリーテーブルの割出誤差を補正する。割出誤差補正装置は、予め測定されたロータリーテーブルの割出誤差に基づいて割出誤差補正用の三角関数を記憶する記憶手段と、割出位置の入力を受付ける受付手段と、受付手段の受付けた割出位置に基づいて割出誤差補正用の三角関数を用いて割出位置の誤差を補正するために必要な補正値を演算する演算手段と、演算手段の演算した補正値に基づいてロータリーテーブルの割出誤差を補正する補正手段とを含む。

好ましくは、三角関数は、最大誤差と位相ずれとをパラメータとする正弦関数または余弦関数である。

ロータリーテーブルは時計方向および反時計方向の両方向に回転駆動され、記憶手段は、割出誤差補正用の三角関数としてそれぞれの方向用の三角関数を記憶する。

補正手段は、ロータリーテーブルが一方向から他方向に逆回転されたとき、割出誤差の補正とは別に、バックラッシュの補正を行なうのが好ましい。

ロータリーテーブルには荷重が偏心して載置される場合があり、割出誤差補正用の三角関数は、ロータリーテーブル上に荷重が偏心して載置されたときの偏荷重による割出誤差を補正してもよい。

この発明に係る割出誤差補正装置においては、受付けた割出位置に基づいて割出誤差補正用の三角関数を用いて割出位置の誤差を補正するために必要な補正値を演算し、その演算した補正値に基づいてロータリーテーブルの割出誤差を補正する。

その結果、簡単に割出誤差の補正ができる、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置を提供できる。

ＮＣ装置の要部を示すブロック図である。 演算部の行なう動作を示すフローチャートである。 ロータリーテーブルの割出精度を示すグラフである。 他のロータリーテーブルの割出精度を示すグラフである。 さらに他のロータリーテーブルの割出精度を示すグラフである。 ロータリーテーブルに芯ずれが有る場合の円周方向におけるずれの状態を示す図である。 図６に示す芯ずれを有するロータリーテーブルの割出精度を示すグラフである。 ロータリーテーブル上に偏心してワークを載置したときの割出精度等を示す図である。 ロータリーテーブルの構成を示す分解斜視図である。

まず、この発明の原理について説明する。発明者は、多くのロータリーテーブルの割出精度を測定した。その測定結果の一例を図３〜図５に示す。図３はロータリーテーブルを３６０°回転したときの１°ごとに誤差を測定した場合の割出精度を示すグラフである。横軸は回転角（０〜３６０°）であり、縦軸は割出精度（秒）を示す。同様に、図４は他のロータリーテーブルにおいて誤差を測定した場合の割出精度を示すグラフであり、図５はさらに他のロータリーテーブルにおいて誤差を測定した場合の割出精度を示すグラフである。

図３〜図５を参照して、発明者は、これらは全て全体として正弦曲線に似ているということを発見した。

一方、発明者はこの原因は、ロータリーテーブルの回転軸の芯ずれによるものであると考えて、ロータリーテーブルの芯ずれとその場合の割出精度とを調査した。その結果を図６および図７に示す。図６はウオームギヤのＰＣＤ（Pitch Circle Diameter）が１２６ｍｍのロータリーテーブルに０．００１ｍｍの芯ずれが有る場合の円周方向におけるずれの状態を示す図である。ここでは上下方向に芯ずれしている。この場合の割出精度を図７において実線で示す。図７における角度(０〜３６０°)は、図６の芯ずれを示す図の外周に記載された角度に対応している。

図６および図７を参照して、ロータリーテーブルに０．００１ｍｍの芯ずれが有る場合、ロータリーテーブルは±約３.５秒の誤差を有した正弦曲線で表されることが分かる。この曲線は図３〜５に示した曲線とよく似ている。

以上から、発明者はロータリーテーブルの割出誤差を補正するには正弦関数を用いれば簡単に誤差の補正ができると気付いてこの発明に至った。

すなわち、この発明に係るロータリーテーブルの割出誤差補正装置は、割出誤差を補正する補正曲線を、補正量をｙとしたとき、ｙ＝ａ（最大誤差）×ｓｉｎ（θ＋α）で表される正弦関数で表し、割出角度（θ）に対して、ａ（最大誤差）と位相ずれ（α）とをパラメータとして入力することによって必要な補正量（ｙ）を簡単に得るというものである。

この補正用の正弦関数は次のようにして求める。今、ロータリーテーブルが、図４で示した割出精度を有しているものとする。これは図７に実線で示した芯ずれを有している場合のグラフに近似できるとする。そこで、ロータリーテーブルの割出誤差を補正する正弦関数を図７に実線で示した正弦曲線を基に作成する。

図７に実線で示した正弦曲線は０°（３６０°）において−３．５秒であり、１８０°で＋３．５秒である。これを補正するには、このグラフを割出精度が０の直線に載るように補正すればよいから図７において点線で示すように、同一の位相を有し、反対の振幅を表す正弦関数で補正すればよい。そこで、これを補正用の正弦関数とする。ここでは、位相ずれが存在するため、補正用の正弦関数はｙ＝−３．５×ｓｉｎ（θ−９０）となる。この補正用の正弦関数を用いて割出誤差の補正を行なう。以下、具体的に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態を説明するためのＮＣ装置の要部を示すブロック図である。図１を参照して、ＮＣ装置４０は、制御部２０と駆動部３０とを含む。制御部２０はＮＣ装置４０全体を制御する指令部２１と、指令部２１からの指令を受けてロータリーテーブル１０の制御を行なう演算部２２と、ハードディスクのような記憶部（記憶手段）２４とを含む。記憶部２４は演算部２２で駆動されるロータリーテーブル１０の割出誤差補正用のプログラム２５と、補正用のプログラム２５によって使用される割出誤差補正関数２６とを含む。この割出誤差補正関数２６は、上記した補正用の正弦関数である。

駆動部３０は、サーボモータ用アンプと、それ用のサーボモータとの組合せを含み、それぞれがＸ軸〜Ｚ軸用（なお、図１ではＸ軸用のみを示している）、および、ロータリーテーブル軸用を含む。

図２は演算部２２がプログラム２５を用いて割出誤差補正を行なう動作を示すフローチャートである。図２を参照して、まず、演算部２２は指令部２１からの割出位置（角度θ）の入力を受付ける（ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。入力された割出位置に対応する割出誤差の補正値をｙ＝ａ×ｓｉｎ（θ＋α）で演算する（Ｓ１２）。演算された値に基づいて割出誤差の補正を行なう（Ｓ１３）この補正は、演算部２２による演算結果に基づいて演算部２２の指示によって駆動部３０が行なう。

以上のように、この実施の形態においては、割出位置を入力すれば、簡単に割出誤差の補正値を演算でき、それを用いて割出誤差の補正が可能である。

なお、演算部２２は、割出位置の入力を受付ける受付手段と、受付手段の受付けた割出位置に基づいて割出誤差補正用の三角関数を用いて割出位置の誤差を補正するために必要な補正値を演算する演算手段と、演算手段の演算した補正値に基づいてロータリーテーブルの割出誤差を補正する補正手段として作動する。

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。図８はロータリーテーブルの上に偏心してワーク(荷重)が載置された場合のロータリーテーブルの回転角と割出精度と示すグラフである。図８（Ａ）はロータリーテーブルの回転角と割出精度と示すグラフであり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示した回転角における、ロータリーテーブルのテーブルの上にワークが偏心して載置された状態から時計方向（以下、「ＣＷ方向」という）に回転移動されたときの状態を示し、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）において３６０°回転された後に逆方向である反時計方向（以下、「ＣＣＷ方向」という）にロータリーテーブルを回転したときの状態を示す図である。

ここでは、基準位置としてワークがロータリーテーブルのＹ軸方向の下端部に偏心して載置された状態とする。また、図８（Ａ）において、三角形と線で示したのがＣＷ方向へ回転移動したときの割出精度を示すグラフであり、四角形との線で示したのがＣＣＷ方向への移動時のグラフである。

図８（Ａ）を参照して、割出精度を示すグラフは正弦曲線であり、上記した芯ずれの場合のグラフと同様である。したがって、ロータリーテーブル上に偏心してワークが載置されたときも割出精度の誤差と同様の処理が可能である。

この場合のＮＣ装置の制御部の構成と動作は基本的に上記と同じであるので異なる点について以下に説明する。

この場合は、図８（Ａ）に示すように、ＣＷ方向およびＣＣＷ方向の両方向について割出誤差の傾向が異なる。したがって、両方向において異なる補正をするために、それぞれの方向の割出誤差補正関数を格納しておく。したがって、記憶部２４に格納される割出誤差補正関数は、ＣＷ方向における補正三角関数ｙ１＝ａ×ｓｉｎ（θ＋α１）と、ＣＣＷ方向における補正三角関数ｙ２＝ｂ×ｓｉｎ（θ＋α２）の２つである。

この場合、演算部２２は、ロータリーテーブル１０の回転方向と割出位置を入力して、いずれかの補正三角関数を選択し、必要な補正量を演算して補正する。

なお、ロータリーテーブル１０の回転方向が異なるときはバックラッシュの補正をする必要があるが、これはこの割出誤差の補正とは別途行なう。

また、上記実施の形態においては、割出誤差補正関数が正弦関数である場合について説明したが、これに限らず、余弦関数等の他の三角関数であってもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明にかかる割出誤差補正装置は、割出誤差の補正のための補正値を簡単に得ることができるため、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置として有利に使用される。

１０ ロータリーテーブル、１１ テーブル、１２ 主軸、１３ ウオームギヤ、１４ ウオームねじ、２０ 制御部、２１ 指令部、２２ 演算部、２４ 記憶部、２５ プログラム、２６ 割出誤差補正関数、４０ ＮＣ装置。

Claims (5)

1. ＮＣ装置に使用されるロータリーテーブルの割出誤差補正装置であって、
   予め測定されたロータリーテーブルの割出誤差に基づいて割出誤差補正用の三角関数を記憶する記憶手段と、
   割出位置の入力を受付ける受付手段と、
   前記受付手段の受付けた割出位置に基づいて前記割出誤差補正用の三角関数を用いて割出位置の誤差を補正するために必要な補正値を演算する演算手段と、
   前記演算手段の演算した補正値に基づいてロータリーテーブルの割出誤差を補正する補正手段とを含む、ロータリーテーブルの割出誤差補正装置。
2. 前記三角関数は、最大誤差と位相ずれとをパラメータとする正弦関数または余弦関数である、請求項１に記載のロータリーテーブルの割出誤差補正装置。
3. 前記ロータリーテーブルは時計方向および反時計方向の両方向に回転駆動され、
   前記記憶手段は、前記割出誤差補正用の三角関数としてそれぞれの方向用の三角関数を記憶する、請求項１または２に記載のロータリーテーブルの割出誤差補正装置。
4. 前記補正手段は、前記ロータリーテーブルが一方向から他方向に逆回転されたとき、前記割出誤差の補正とは別に、バックラッシュの補正を行なう、請求項３に記載のロータリーテーブルの割出誤差補正装置。
5. 前記ロータリーテーブルには荷重が偏心して載置される場合があり、
   前記割出誤差補正用の三角関数は、ロータリーテーブル上に荷重が偏心して載置されたときの偏荷重による割出誤差を補正する、請求項１〜４のいずれかに記載のロータリーテーブルの割出誤差補正装置。
   

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