JP2539097B2 - 加工誤差補正方法及び工作機械 - Google Patents
加工誤差補正方法及び工作機械Info
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- JP2539097B2 JP2539097B2 JP3002537A JP253791A JP2539097B2 JP 2539097 B2 JP2539097 B2 JP 2539097B2 JP 3002537 A JP3002537 A JP 3002537A JP 253791 A JP253791 A JP 253791A JP 2539097 B2 JP2539097 B2 JP 2539097B2
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- axis table
- signal
- command signal
- turning
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２軸同時制御可能な工作
機械及びその加工誤差補正方法に関する。
機械及びその加工誤差補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばナノ・メータ（ｎｍ）・オーダで
の高加工精度が要求される多軸同時制御工作機械の一つ
に超精密旋盤がある。
の高加工精度が要求される多軸同時制御工作機械の一つ
に超精密旋盤がある。
【０００３】図１は超精密旋盤の基本構成を示してい
る。Ｘテーブル１３及びＺテーブル１４は、石定盤１６
上に直交して配置されている。Ｘテーブル１３は刃物台
１２を搭載し主軸回転半径方向に直進し、Ｚテーブル１
４は工作物１５を回転させる主軸スピンドル１０を搭載
し主軸回転軸方向に直進する。夫々のテーブル１３，１
４の位置をＮＣ装置１７によってＮＣデータに従い同時
２軸制御し、工作物１５を球面・非球面の回転形状に旋
削加工することが可能である。
る。Ｘテーブル１３及びＺテーブル１４は、石定盤１６
上に直交して配置されている。Ｘテーブル１３は刃物台
１２を搭載し主軸回転半径方向に直進し、Ｚテーブル１
４は工作物１５を回転させる主軸スピンドル１０を搭載
し主軸回転軸方向に直進する。夫々のテーブル１３，１
４の位置をＮＣ装置１７によってＮＣデータに従い同時
２軸制御し、工作物１５を球面・非球面の回転形状に旋
削加工することが可能である。
【０００４】図５はこの超精密旋盤のＸ軸テーブル５３
及びＺ軸テーブル５４の位置決め制御にレーザ干渉フィ
ードバックシステムを用いた例である。ここで、刃物５
１により旋削加工される工作物５５を保持する主軸スピ
ンドル５０は、Ｚ軸テーブル５４に搭載されている。石
定盤５６上に設置されたレーザ発信器５７から出たレー
ザ光はビームスプリッタ５８で直交する２本のレーザ光
に分けられ、レーザ干渉計５９に入射して夫々のテーブ
ルの直進方向に曲げられ、各テーブル上にある反射鏡６
０に入射する。レーザ光は反射鏡６０とレーザ干渉計５
９の間を往復してレーザ干渉計５９に再入射し干渉光を
形成する。干渉光はレシーバ６１に入射し内蔵された光
電素子により各テーブルの位置を検出する。得られた光
電信号を各テーブルの位置制御部にフィードバックする
ことにより夫々のテーブルは位置決めされる。
及びＺ軸テーブル５４の位置決め制御にレーザ干渉フィ
ードバックシステムを用いた例である。ここで、刃物５
１により旋削加工される工作物５５を保持する主軸スピ
ンドル５０は、Ｚ軸テーブル５４に搭載されている。石
定盤５６上に設置されたレーザ発信器５７から出たレー
ザ光はビームスプリッタ５８で直交する２本のレーザ光
に分けられ、レーザ干渉計５９に入射して夫々のテーブ
ルの直進方向に曲げられ、各テーブル上にある反射鏡６
０に入射する。レーザ光は反射鏡６０とレーザ干渉計５
９の間を往復してレーザ干渉計５９に再入射し干渉光を
形成する。干渉光はレシーバ６１に入射し内蔵された光
電素子により各テーブルの位置を検出する。得られた光
電信号を各テーブルの位置制御部にフィードバックする
ことにより夫々のテーブルは位置決めされる。
【０００５】このような超精密旋盤におけるＸ、Ｚ軸両
テーブルの直進運動は真直度が要求される。しかし、実
際にはテーブル案内面の方式、テーブルの加工精度、工
作物やテーブルへの外乱のため真直度誤差を有する。例
えば図４及び図６で示すように、刃先をＰ点に位置制御
した場合、上記の理由によりＸ軸テーブルがＺ軸方向に
ΔＺ、Ｚ軸テーブルがＸ軸方向にΔＸだけの真直度誤差
を生ずるとすれば、実際にはＰ点から
テーブルの直進運動は真直度が要求される。しかし、実
際にはテーブル案内面の方式、テーブルの加工精度、工
作物やテーブルへの外乱のため真直度誤差を有する。例
えば図４及び図６で示すように、刃先をＰ点に位置制御
した場合、上記の理由によりＸ軸テーブルがＺ軸方向に
ΔＺ、Ｚ軸テーブルがＸ軸方向にΔＸだけの真直度誤差
を生ずるとすれば、実際にはＰ点から
【０００６】だけ離れたＱ点に刃先は位置決めされる。
このような真直度誤差を放置すれば、図７において点線
で示す理想形状（ＮＣ指令）に対し実線で示すような誤
差を有する形状に加工されることになってしまう。即
ち、レーザ干渉位置フィードバックシステム等を用いて
夫々のテーブルの位置決め精度を向上するだけでは、テ
ーブルの真直度誤差に伴う位置決め誤差が残存するの
で、高精度加工を行うことはできない。
このような真直度誤差を放置すれば、図７において点線
で示す理想形状（ＮＣ指令）に対し実線で示すような誤
差を有する形状に加工されることになってしまう。即
ち、レーザ干渉位置フィードバックシステム等を用いて
夫々のテーブルの位置決め精度を向上するだけでは、テ
ーブルの真直度誤差に伴う位置決め誤差が残存するの
で、高精度加工を行うことはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｘ、Ｚ軸各
テーブルの加工中における真直度誤差をリアルタイムで
補正することにより理想形状の加工を可能とする加工誤
差補正方法及びその方法を具備する工作機械を提供する
ことを目的とする。
テーブルの加工中における真直度誤差をリアルタイムで
補正することにより理想形状の加工を可能とする加工誤
差補正方法及びその方法を具備する工作機械を提供する
ことを目的とする。
【０００８】本発明の加工誤差補正方法は、回転軸線が
Ｚ軸方向に設けられ工作物を回転させる主軸と、上記主
軸を搭載してＺ軸方向に進退するＺ軸テーブルと、上記
Ｚ軸テーブルの位置を検出してＺ軸テーブル位置フィー
ドバック信号を出力するＺ軸テーブル位置検出器と、上
記Ｚ軸に直交するＸ軸方向に進退するＸ軸テーブルと、
上記Ｘ軸テーブルの位置を検出してＸ軸テーブル位置フ
ィードバック信号を出力するＸ軸テーブル位置検出器
と、上記Ｘ軸テーブルに搭載された刃物と、上記Ｚ軸テ
ーブルの移動位置を指令するＺ軸位置指令信号及び上記
Ｘ軸テーブルの移動位置を指令するＸ軸位置指令信号を
出力する位置指令部と、上記Ｚ軸テーブルを上記Ｚ軸位
置指令信号により指定された移動位置に位置決めするＺ
軸テーブル位置制御部と、上記Ｘ軸テーブルを上記Ｘ軸
位置指令信号により指定された移動位置に位置決めする
Ｘ軸テーブル位置制御部とを具備し、上記刃物により上
記工作物を旋削加工する工作機械の加工誤差補正方法に
おいて、上記Ｚ軸テーブルのＸ軸方向の変位を上記旋削
加工をしながら測定し上記Ｚ軸テーブルの真直度誤差を
示すＸ軸テーブル位置補正信号を出力するＺ軸テーブル
真直度誤差測定工程と、上記Ｘ軸テーブルのＺ軸方向の
変位を上記旋削加工をしながら測定し上記Ｘ軸テーブル
の真直度誤差を示すＺ軸テーブル位置補正信号を出力す
るＸ軸テーブル真直度誤差測定工程と、上記Ｘ軸テーブ
ル位置補正信号を上記Ｘ軸位置指令信号に重畳させると
ともに上記Ｘ軸テーブル位置補正信号が重畳されたＸ軸
位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブル位置フィードバック
信号に基づいて上記Ｘ軸テーブルの位置を上記旋削加工
をしながら補正するＸ軸テーブル位置補正工程と、上記
Ｚ軸テーブル位置補正信号を上記Ｚ軸位置指令信号に重
畳させるとともに上記Ｚ軸テーブル位置補正信号が重畳
されたＺ軸位置指令信号及び上記Ｚ軸テーブル位置フィ
ードバック信号に基づいて上記Ｚ軸テーブルの位置を上
記旋削加工をしながら補正するＺ軸テーブル位置補正工
程とを具備することにより、上記目的を達成するもので
ある。
Ｚ軸方向に設けられ工作物を回転させる主軸と、上記主
軸を搭載してＺ軸方向に進退するＺ軸テーブルと、上記
Ｚ軸テーブルの位置を検出してＺ軸テーブル位置フィー
ドバック信号を出力するＺ軸テーブル位置検出器と、上
記Ｚ軸に直交するＸ軸方向に進退するＸ軸テーブルと、
上記Ｘ軸テーブルの位置を検出してＸ軸テーブル位置フ
ィードバック信号を出力するＸ軸テーブル位置検出器
と、上記Ｘ軸テーブルに搭載された刃物と、上記Ｚ軸テ
ーブルの移動位置を指令するＺ軸位置指令信号及び上記
Ｘ軸テーブルの移動位置を指令するＸ軸位置指令信号を
出力する位置指令部と、上記Ｚ軸テーブルを上記Ｚ軸位
置指令信号により指定された移動位置に位置決めするＺ
軸テーブル位置制御部と、上記Ｘ軸テーブルを上記Ｘ軸
位置指令信号により指定された移動位置に位置決めする
Ｘ軸テーブル位置制御部とを具備し、上記刃物により上
記工作物を旋削加工する工作機械の加工誤差補正方法に
おいて、上記Ｚ軸テーブルのＸ軸方向の変位を上記旋削
加工をしながら測定し上記Ｚ軸テーブルの真直度誤差を
示すＸ軸テーブル位置補正信号を出力するＺ軸テーブル
真直度誤差測定工程と、上記Ｘ軸テーブルのＺ軸方向の
変位を上記旋削加工をしながら測定し上記Ｘ軸テーブル
の真直度誤差を示すＺ軸テーブル位置補正信号を出力す
るＸ軸テーブル真直度誤差測定工程と、上記Ｘ軸テーブ
ル位置補正信号を上記Ｘ軸位置指令信号に重畳させると
ともに上記Ｘ軸テーブル位置補正信号が重畳されたＸ軸
位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブル位置フィードバック
信号に基づいて上記Ｘ軸テーブルの位置を上記旋削加工
をしながら補正するＸ軸テーブル位置補正工程と、上記
Ｚ軸テーブル位置補正信号を上記Ｚ軸位置指令信号に重
畳させるとともに上記Ｚ軸テーブル位置補正信号が重畳
されたＺ軸位置指令信号及び上記Ｚ軸テーブル位置フィ
ードバック信号に基づいて上記Ｚ軸テーブルの位置を上
記旋削加工をしながら補正するＺ軸テーブル位置補正工
程とを具備することにより、上記目的を達成するもので
ある。
【０００９】本発明の工作機械は、回転軸線がＺ軸方向
に設けられ工作物を回転させる主軸と、上記主軸を搭載
してＺ軸方向に進退するＺ軸テーブルと、上記Ｚ軸テー
ブルの位置を検出してＺ軸テーブル位置フィードバック
信号を出力するＺ軸テーブル位置検出器と、上記Ｚ軸に
直交するＸ軸方向に進退するＸ軸テーブルと、上記Ｘ軸
テーブルの位置を検出してＸ軸テーブル位置フィードバ
ック信号を出力するＸ軸テーブル位置検出器と、上記Ｘ
軸テーブルに搭載され上記工作物の旋削加工を行う刃物
と、上記Ｚ軸テーブルの移動位置を指令するＺ軸位置指
令信号及び上記Ｘ軸テーブルの移動位置を指令するＸ軸
位置指令信号を出力する位置指令部と、上記Ｚ軸テーブ
ルのＸ軸方向の変位を上記旋削加工をしながら測定し上
記Ｚ軸テーブルの真直度誤差を示すＸ軸テーブル位置補
正信号を出力するＺ軸テーブル真直度誤差測定手段と、
上記Ｘ軸テーブルのＺ軸方向の変位を上記旋削加工をし
ながら測定し上記Ｘ軸テーブルの真直度誤差を示すＺ軸
テーブル位置補正信号を出力するＸ軸テーブル真直度誤
差測定手段と、上記Ｘ軸テーブル位置補正信号を上記Ｘ
軸位置指令信号に重畳させるとともに上記Ｚ軸テーブル
位置補正信号を上記Ｚ軸位置指令信号に重畳させる位置
補正信号重畳手段と、上記Ｘ軸テーブル位置補正信号が
重畳されたＸ軸位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブル位置
フィードバック信号に基づいて上記Ｘ軸テーブルを旋削
加工をしながら位置決めするＸ軸テーブル位置制御部
と、上記Ｚ軸テーブル位置補正信号が重畳されたＺ軸位
置指令信号及び上記Ｚ軸テーブル位置フィードバック信
号に基づいて上記Ｚ軸テーブルを旋削加工をしながら位
置決めするＺ軸テーブル位置制御部とを具備することに
より上記目的を達成するものである。
に設けられ工作物を回転させる主軸と、上記主軸を搭載
してＺ軸方向に進退するＺ軸テーブルと、上記Ｚ軸テー
ブルの位置を検出してＺ軸テーブル位置フィードバック
信号を出力するＺ軸テーブル位置検出器と、上記Ｚ軸に
直交するＸ軸方向に進退するＸ軸テーブルと、上記Ｘ軸
テーブルの位置を検出してＸ軸テーブル位置フィードバ
ック信号を出力するＸ軸テーブル位置検出器と、上記Ｘ
軸テーブルに搭載され上記工作物の旋削加工を行う刃物
と、上記Ｚ軸テーブルの移動位置を指令するＺ軸位置指
令信号及び上記Ｘ軸テーブルの移動位置を指令するＸ軸
位置指令信号を出力する位置指令部と、上記Ｚ軸テーブ
ルのＸ軸方向の変位を上記旋削加工をしながら測定し上
記Ｚ軸テーブルの真直度誤差を示すＸ軸テーブル位置補
正信号を出力するＺ軸テーブル真直度誤差測定手段と、
上記Ｘ軸テーブルのＺ軸方向の変位を上記旋削加工をし
ながら測定し上記Ｘ軸テーブルの真直度誤差を示すＺ軸
テーブル位置補正信号を出力するＸ軸テーブル真直度誤
差測定手段と、上記Ｘ軸テーブル位置補正信号を上記Ｘ
軸位置指令信号に重畳させるとともに上記Ｚ軸テーブル
位置補正信号を上記Ｚ軸位置指令信号に重畳させる位置
補正信号重畳手段と、上記Ｘ軸テーブル位置補正信号が
重畳されたＸ軸位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブル位置
フィードバック信号に基づいて上記Ｘ軸テーブルを旋削
加工をしながら位置決めするＸ軸テーブル位置制御部
と、上記Ｚ軸テーブル位置補正信号が重畳されたＺ軸位
置指令信号及び上記Ｚ軸テーブル位置フィードバック信
号に基づいて上記Ｚ軸テーブルを旋削加工をしながら位
置決めするＺ軸テーブル位置制御部とを具備することに
より上記目的を達成するものである。
【００１０】
【作用】このような加工誤差補正方法を採用することに
より、加工中のＸ、Ｚ両軸テーブルの真直度誤差をリア
ルタイムで補正でき、従って工作機械はＮＣ指令に対し
理想形状の加工が可能となる。
より、加工中のＸ、Ｚ両軸テーブルの真直度誤差をリア
ルタイムで補正でき、従って工作機械はＮＣ指令に対し
理想形状の加工が可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】図２は図１の超精密旋盤に真直度誤差検出
器を設置した一実施例である。Ｘテーブル２３の刃物台
２２にはＸテーブル２３のストローク以上の長さのター
ゲット２６が長手方向をＺ軸と直交させて固定されてい
る。Ｘ軸テーブル２３の直進運動中の真直度誤差ΔＺは
ターゲット２６に対向して刃物台２２上に設置された真
直度誤差検出器２７によってＸ軸からの変位として検出
される。同様にＺ軸テーブル２４にはＺ軸テーブル２４
のストローク以上の長さのターゲット２８が長手方向を
Ｘ軸と直交させて固定されており、Ｚ軸テーブル２４の
真直度誤差ΔＸターゲット２８に対向して設置された真
直度誤差検出器２９により検出される。真直度誤差検出
器２７，２９には例えばレーザ干渉測長計を用い、ター
ゲット２６，２８として反射鏡を各テーブル上に軸と平
行に固定すれば、ナノ・メータ（ｎｍ）・オーダでの高
精度真直度誤差測定が可能である。これらの真直度誤差
検出器２７，２９はその測定値ΔＸ，ΔＺを加工中にリ
アルタイムで出力する機能を有する。
器を設置した一実施例である。Ｘテーブル２３の刃物台
２２にはＸテーブル２３のストローク以上の長さのター
ゲット２６が長手方向をＺ軸と直交させて固定されてい
る。Ｘ軸テーブル２３の直進運動中の真直度誤差ΔＺは
ターゲット２６に対向して刃物台２２上に設置された真
直度誤差検出器２７によってＸ軸からの変位として検出
される。同様にＺ軸テーブル２４にはＺ軸テーブル２４
のストローク以上の長さのターゲット２８が長手方向を
Ｘ軸と直交させて固定されており、Ｚ軸テーブル２４の
真直度誤差ΔＸターゲット２８に対向して設置された真
直度誤差検出器２９により検出される。真直度誤差検出
器２７，２９には例えばレーザ干渉測長計を用い、ター
ゲット２６，２８として反射鏡を各テーブル上に軸と平
行に固定すれば、ナノ・メータ（ｎｍ）・オーダでの高
精度真直度誤差測定が可能である。これらの真直度誤差
検出器２７，２９はその測定値ΔＸ，ΔＺを加工中にリ
アルタイムで出力する機能を有する。
【００１３】図３は本実施例の誤差補正システムのブロ
ック図である。破線内はＮＣ装置３０の構成であり、こ
れは位置指令部３１からのＸ軸テーブル２３及びＺ軸テ
ーブル２４の位置を指定する命令を、パルス分配部３２
により位置指令信号ＮＸ，ＮＺとして、Ｘ軸テーブル２
３及びＺ軸テーブル２４の各位置制御部３３，３４に分
配することにより、テーブル駆動モータ３５ａ，３５ｂ
を駆動して、２軸を同時に制御するように設けられてい
る。また、同時にＸ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２
４の位置を位置検出器３６ａ，３６ｂにより測定し、こ
のときの位置検出器３６ａ，３６ｂから位置検出信号を
フィードバック信号ＦＸ，ＦＺとして、Ｘ軸及びＺ軸の
位置制御部３３，３４にフィードバックして位置指令部
３１にて指定された位置に位置決めされるように位置制
御する。本実施例では、これに対しさらにＸ軸テーブル
２３及びＺ軸テーブル２４の真直度誤差検出器２７，２
９と、得られた真直度誤差信号ＳＸ，ＳＺに基づいてテ
ーブル位置補正信号ＴＸ，ＴＺを位置指令信号ＮＸ，Ｎ
Ｚに重畳させる重畳手段としてのインターフェース３８
を有する。いま、加工プログラムを紙テープあるいは内
部メモリ等より与えると、位置指令部３１はこれに応じ
た位置指令を示す位置指令信号ＮＸ，ＮＺをＸ軸テーブ
ル２３及びＺ軸テーブル２４の各位置制御部３３，３４
に印加する。ついで、位置制御部３３，３４は、テーブ
ル駆動モータ３５ａ，３５ｂを駆動し、Ｘ軸テーブル２
３及びＺ軸テーブル２４を変位させる。同時に、位置制
御部３３，３４は、位置検出器３６ａ，３６ｂからのフ
ィードバック信号ＦＸ，ＦＺに基づき連続的に位置制御
する。このとき、刃物台２２上のターゲット２６に対向
する真直度誤差検出器２７により測定されるＸテーブル
２３のＺ方向真直度誤差ΔＺを示す真直度誤差信号ＳＺ
がインターフェース３８に出力されるとともに、Ｚ軸テ
ーブル２４上のターゲット２８に対向する真直度誤差検
出器２９により測定されるＺ軸テーブル２４のＸ方向真
直度誤差ΔＸを示す真直度誤差信号ＳＸがインターフェ
ース３８に出力される。その結果、インターフェース３
８にては、真直度誤差信号ＳＸに基く−ΔＸなる補正を
行わせるためのＸ軸テーブル位置補正信号ＴＸが位置指
令信号ＮＸに重畳され、重畳された信号が位置制御部３
３に印加される。また、インターフェース３８にては、
真直度誤差信号ＳＺに基く− ΔＺなる補正を行わせるた
めのＺ軸テーブル位置補正信号ＴＺが位置指令信号ＮＺ
に重畳され、重畳された信号が位置制御部３４に印加さ
れる。
ック図である。破線内はＮＣ装置３０の構成であり、こ
れは位置指令部３１からのＸ軸テーブル２３及びＺ軸テ
ーブル２４の位置を指定する命令を、パルス分配部３２
により位置指令信号ＮＸ，ＮＺとして、Ｘ軸テーブル２
３及びＺ軸テーブル２４の各位置制御部３３，３４に分
配することにより、テーブル駆動モータ３５ａ，３５ｂ
を駆動して、２軸を同時に制御するように設けられてい
る。また、同時にＸ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２
４の位置を位置検出器３６ａ，３６ｂにより測定し、こ
のときの位置検出器３６ａ，３６ｂから位置検出信号を
フィードバック信号ＦＸ，ＦＺとして、Ｘ軸及びＺ軸の
位置制御部３３，３４にフィードバックして位置指令部
３１にて指定された位置に位置決めされるように位置制
御する。本実施例では、これに対しさらにＸ軸テーブル
２３及びＺ軸テーブル２４の真直度誤差検出器２７，２
９と、得られた真直度誤差信号ＳＸ，ＳＺに基づいてテ
ーブル位置補正信号ＴＸ，ＴＺを位置指令信号ＮＸ，Ｎ
Ｚに重畳させる重畳手段としてのインターフェース３８
を有する。いま、加工プログラムを紙テープあるいは内
部メモリ等より与えると、位置指令部３１はこれに応じ
た位置指令を示す位置指令信号ＮＸ，ＮＺをＸ軸テーブ
ル２３及びＺ軸テーブル２４の各位置制御部３３，３４
に印加する。ついで、位置制御部３３，３４は、テーブ
ル駆動モータ３５ａ，３５ｂを駆動し、Ｘ軸テーブル２
３及びＺ軸テーブル２４を変位させる。同時に、位置制
御部３３，３４は、位置検出器３６ａ，３６ｂからのフ
ィードバック信号ＦＸ，ＦＺに基づき連続的に位置制御
する。このとき、刃物台２２上のターゲット２６に対向
する真直度誤差検出器２７により測定されるＸテーブル
２３のＺ方向真直度誤差ΔＺを示す真直度誤差信号ＳＺ
がインターフェース３８に出力されるとともに、Ｚ軸テ
ーブル２４上のターゲット２８に対向する真直度誤差検
出器２９により測定されるＺ軸テーブル２４のＸ方向真
直度誤差ΔＸを示す真直度誤差信号ＳＸがインターフェ
ース３８に出力される。その結果、インターフェース３
８にては、真直度誤差信号ＳＸに基く−ΔＸなる補正を
行わせるためのＸ軸テーブル位置補正信号ＴＸが位置指
令信号ＮＸに重畳され、重畳された信号が位置制御部３
３に印加される。また、インターフェース３８にては、
真直度誤差信号ＳＺに基く− ΔＺなる補正を行わせるた
めのＺ軸テーブル位置補正信号ＴＺが位置指令信号ＮＺ
に重畳され、重畳された信号が位置制御部３４に印加さ
れる。
【００１４】図４は本実施例による刃先の軌跡を示す図
である。位置指令部３１からの位置指令信号ＮＸ，ＮＺ
は破線で示す理想面の命令を位置制御部３３，３４に伝
達する。Ｘ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２４は上述
のごとく真直度誤差を有するため、Ｘ軸テーブル２３及
びＺ軸テーブル２４のＮＣ制御を行うのみでは、刃先は
実線で示す誤差を描いてしまう。そこで、本実施例で
は、旋削加工中に、インターフェース３８にて、真直度
誤差信号ＳＸに基く−ΔＸなる補正を行わせるためのＸ
軸テーブル位置補正信号ＴＸが位置指令信号ＮＸに重畳
され、重畳された信号が位置制御部３３に印加される。
また、インターフェース３８にては、真直度誤差信号Ｓ
Ｚに基く−ΔＺなる補正を行わせるためのＺ軸テーブル
位置補正信号ＴＺが位置指令信号ＮＺに重畳され、重畳
された信号が位置制御部３４に印加される。その結果、
Ｘ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２４の位置指令
（Ｘ，Ｚ）に真直度誤差（−ΔＸ，−ΔＺ）が重畳され
る。つぎに、位置制御部３３にては、Ｘ軸テーブル位置
補正信号ＴＸが重畳された位置指令信号ＮＸと、位置検
出器３６ａから出力されたフィードバック信号ＦＸに基
づきＸ軸テーブル２３の位置決めを行う。さらに、位置
制御部３４にては、Ｚ軸テーブル位置補正信号ＴＺが重
畳された位置指令信号ＮＺと、位置検出器３６ｂから出
力されたフィードバック信号ＦＺに基づきＺ軸テーブル
２４の位置決めを行う。これにより、刃先位置を理想面
にリアルタイムで補償することができる。この結果、テ
ーブルの製造過程で発生する真直度誤差あるいは組立上
の誤差に基因する真直度誤差等の静的真直度誤差はもと
より、旋削中の不確定要因により偶発的に発生するラン
ダムな動的真直度誤差をも正確に補正することができる
ようになり、例えばナノ・メータ（ｎｍ）・オーダでの
超精密旋削加工が可能となる。
である。位置指令部３１からの位置指令信号ＮＸ，ＮＺ
は破線で示す理想面の命令を位置制御部３３，３４に伝
達する。Ｘ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２４は上述
のごとく真直度誤差を有するため、Ｘ軸テーブル２３及
びＺ軸テーブル２４のＮＣ制御を行うのみでは、刃先は
実線で示す誤差を描いてしまう。そこで、本実施例で
は、旋削加工中に、インターフェース３８にて、真直度
誤差信号ＳＸに基く−ΔＸなる補正を行わせるためのＸ
軸テーブル位置補正信号ＴＸが位置指令信号ＮＸに重畳
され、重畳された信号が位置制御部３３に印加される。
また、インターフェース３８にては、真直度誤差信号Ｓ
Ｚに基く−ΔＺなる補正を行わせるためのＺ軸テーブル
位置補正信号ＴＺが位置指令信号ＮＺに重畳され、重畳
された信号が位置制御部３４に印加される。その結果、
Ｘ軸テーブル２３及びＺ軸テーブル２４の位置指令
（Ｘ，Ｚ）に真直度誤差（−ΔＸ，−ΔＺ）が重畳され
る。つぎに、位置制御部３３にては、Ｘ軸テーブル位置
補正信号ＴＸが重畳された位置指令信号ＮＸと、位置検
出器３６ａから出力されたフィードバック信号ＦＸに基
づきＸ軸テーブル２３の位置決めを行う。さらに、位置
制御部３４にては、Ｚ軸テーブル位置補正信号ＴＺが重
畳された位置指令信号ＮＺと、位置検出器３６ｂから出
力されたフィードバック信号ＦＺに基づきＺ軸テーブル
２４の位置決めを行う。これにより、刃先位置を理想面
にリアルタイムで補償することができる。この結果、テ
ーブルの製造過程で発生する真直度誤差あるいは組立上
の誤差に基因する真直度誤差等の静的真直度誤差はもと
より、旋削中の不確定要因により偶発的に発生するラン
ダムな動的真直度誤差をも正確に補正することができる
ようになり、例えばナノ・メータ（ｎｍ）・オーダでの
超精密旋削加工が可能となる。
【００１５】本実施例は同時２軸制御の超精密旋盤の加
工誤差補正方法に係るものであるが、直交する２軸テー
ブル（コラムヘッド）を同時制御する工作機械であれ
ば、同様の効果が得られる。
工誤差補正方法に係るものであるが、直交する２軸テー
ブル（コラムヘッド）を同時制御する工作機械であれ
ば、同様の効果が得られる。
【００１６】また、テーブルの位置決め誤差の検出器に
はレーザ干渉位置フィードバックシステムを用いたが、
高精度の測定が可能な測定装置であれば、接触式・非接
触式を問わず適用可能である。例えば静電容量形、差動
トランス形、渦電流形変位計であってもよい。
はレーザ干渉位置フィードバックシステムを用いたが、
高精度の測定が可能な測定装置であれば、接触式・非接
触式を問わず適用可能である。例えば静電容量形、差動
トランス形、渦電流形変位計であってもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、以下のような格別の効果を奏
する。すなわち、 旋削中に発生したＸ軸テーブル及び
Ｚ軸テーブルのそれぞれの真直度誤差をリアルタイムで
高精度に補正することが可能となる。とくに、Ｘ軸テー
ブル位置補正信号が重畳されたＸ軸位置指令信号及びＸ
軸テーブル位置フィードバック信号、並びに、Ｚ軸テー
ブル位置補正信号が重畳されたＺ軸位置指令信号及びＺ
軸テーブル位置フィードバック信号に基づいて位置制御
を行うようにしていることにより、テーブルの製造過程
で発生する真直度誤差あるいは組立上の誤差に基因する
真直度誤差等の静的真直度誤差はもとより、旋削中の不
確定要因により偶発的に発生するランダムな動的真直度
誤差をも正確に補正することが可能となる。 Ｘ軸テー
ブル及びＺ軸テーブルのリアルタイムでの高精度真直度
誤差補正が可能となることにより、例えばナノ・メータ
（ｎｍ）・オーダでの超精密旋削加工が可能となる。
する。すなわち、 旋削中に発生したＸ軸テーブル及び
Ｚ軸テーブルのそれぞれの真直度誤差をリアルタイムで
高精度に補正することが可能となる。とくに、Ｘ軸テー
ブル位置補正信号が重畳されたＸ軸位置指令信号及びＸ
軸テーブル位置フィードバック信号、並びに、Ｚ軸テー
ブル位置補正信号が重畳されたＺ軸位置指令信号及びＺ
軸テーブル位置フィードバック信号に基づいて位置制御
を行うようにしていることにより、テーブルの製造過程
で発生する真直度誤差あるいは組立上の誤差に基因する
真直度誤差等の静的真直度誤差はもとより、旋削中の不
確定要因により偶発的に発生するランダムな動的真直度
誤差をも正確に補正することが可能となる。 Ｘ軸テー
ブル及びＺ軸テーブルのリアルタイムでの高精度真直度
誤差補正が可能となることにより、例えばナノ・メータ
（ｎｍ）・オーダでの超精密旋削加工が可能となる。
【図１】超精密旋盤の概略図（斜視図）である。
【図２】本発明の実施例の加工誤差検出系を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例の誤差補正システムのブロック
図である。
図である。
【図４】加工誤差ベクトルのＸ、Ｚ成分及びそれらの合
成ベクトルを示す図である。
成ベクトルを示す図である。
【図５】超精密旋盤上にレーザ干渉位置フィードバック
システムを設置した概略図（上面図）である。
システムを設置した概略図（上面図）である。
【図６】Ｘ、Ｚ軸テーブルの真直度誤差発生を示す図で
ある。
ある。
【図７】真直度誤差により生ずる工作物の加工誤差を示
す図である。
す図である。
１０…主軸スピンドル、１１…刃物、１２…刃物台、１
３…Ｘ軸テーブル、１４…Ｚ軸テーブル、１５…工作
物、１６…石定盤、１７…ＮＣ装置、１８…除振台、２
０…主軸スピンドル、２１…刃物、２３…Ｘ軸テーブ
ル、２４…Ｚ軸テーブル、２５…工作物、２６…ターゲ
ット、２７…真直度誤差検出器、２８…ターゲット、２
９…真直度誤差検出器、３０…ＮＣ装置、３１…位置指
令部、３２…パルス分配部、３３…Ｘ軸位置制御部、３
４…Ｚ軸位置制御部、３５…テーブル駆動モータ、３６
…位置検出器、３７…真直度誤差検出器、３８…インタ
ーフェース、５０…主軸スピンドル、５１…刃物、５３
…Ｘ軸テーブル、５４…Ｚ軸テーブル、５５…工作物、
５６…石定盤、５７…レーザ発振器、５８…ビームスプ
リッタ、５９…レーザ干渉計、６０…反射鏡、６１…レ
シーバ。
３…Ｘ軸テーブル、１４…Ｚ軸テーブル、１５…工作
物、１６…石定盤、１７…ＮＣ装置、１８…除振台、２
０…主軸スピンドル、２１…刃物、２３…Ｘ軸テーブ
ル、２４…Ｚ軸テーブル、２５…工作物、２６…ターゲ
ット、２７…真直度誤差検出器、２８…ターゲット、２
９…真直度誤差検出器、３０…ＮＣ装置、３１…位置指
令部、３２…パルス分配部、３３…Ｘ軸位置制御部、３
４…Ｚ軸位置制御部、３５…テーブル駆動モータ、３６
…位置検出器、３７…真直度誤差検出器、３８…インタ
ーフェース、５０…主軸スピンドル、５１…刃物、５３
…Ｘ軸テーブル、５４…Ｚ軸テーブル、５５…工作物、
５６…石定盤、５７…レーザ発振器、５８…ビームスプ
リッタ、５９…レーザ干渉計、６０…反射鏡、６１…レ
シーバ。
Claims (2)
- 【請求項１】回転軸線がＺ軸方向に設けられ工作物を回
転させる主軸と、上記主軸を搭載してＺ軸方向に進退す
るＺ軸テーブルと、上記Ｚ軸テーブルの位置を検出して
Ｚ軸テーブル位置フィードバック信号を出力するＺ軸テ
ーブル位置検出器と、上記Ｚ軸に直交するＸ軸方向に進
退するＸ軸テーブルと、上記Ｘ軸テーブルの位置を検出
してＸ軸テーブル位置フィードバック信号を出力するＸ
軸テーブル位置検出器と、上記Ｘ軸テーブルに搭載され
た刃物と、上記Ｚ軸テーブルの移動位置を指令するＺ軸
位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブルの移動位置を指令す
るＸ軸位置指令信号を出力する位置指令部と、上記Ｚ軸
テーブルを上記Ｚ軸位置指令信号により指定された移動
位置に位置決めするＺ軸テーブル位置制御部と、上記Ｘ
軸テーブルを上記Ｘ軸位置指令信号により指定された移
動位置に位置決めするＸ軸テーブル位置制御部とを具備
し、上記刃物により上記工作物を旋削加工する工作機械
の加工誤差補正方法において、上記Ｚ軸テーブルのＸ軸
方向の変位を上記旋削加工をしながら測定し上記Ｚ軸テ
ーブルの真直度誤差を示すＸ軸テーブル位置補正信号を
出力するＺ軸テーブル真直度誤差測定工程と、上記Ｘ軸
テーブルのＺ軸方向の変位を上記旋削加工をしながら測
定し上記Ｘ軸テーブルの真直度誤差を示すＺ軸テーブル
位置補正信号を出力するＸ軸テーブル真直度誤差測定工
程と、上記Ｘ軸テーブル位置補正信号を上記Ｘ軸位置指
令信号に重畳させるとともに上記Ｘ軸テーブル位置補正
信号が重畳されたＸ軸位置指令信号及び上記Ｘ軸テーブ
ル位置フィードバック信号に基づいて上記Ｘ軸テーブル
の位置を上記旋削加工をしながら補正するＸ軸テーブル
位置補正工程と、上記Ｚ軸テーブル位置補正信号を上記
Ｚ軸位置指令信号に重畳させるとともに上記Ｚ軸テーブ
ル位置補正信号が重畳されたＺ軸位置指令信号及び上記
Ｚ軸テーブル位置フィードバック信号に基づいて上記Ｚ
軸テーブルの位置を上記旋削加工をしながら補正するＺ
軸テーブル位置補正工程とを具備することを特徴とする
加工誤差補正方法。 - 【請求項２】回転軸線がＺ軸方向に設けられ工作物を回
転させる主軸と、上記主軸を搭載してＺ軸方向に進退す
るＺ軸テーブルと、上記Ｚ軸テーブルの位置を検出して
Ｚ軸テーブル位置フィードバック信号を出力するＺ軸テ
ーブル位置検出器と、上記Ｚ軸に直交するＸ軸方向に進
退するＸ軸テーブルと、上記Ｘ軸テーブルの位置を検出
してＸ軸テーブル位置フィードバック信号を出力するＸ
軸テーブル位置検出器と、上記Ｘ軸テーブルに搭載され
上記工作物の旋削加工を行う刃物と、上記Ｚ軸テーブル
の移動位置を指令するＺ軸位置指令信号及び上記Ｘ軸テ
ーブルの移動位置を指令するＸ軸位置指令信号を出力す
る位置指令部と、上記Ｚ軸テーブルのＸ軸方向の変位を
上記旋削加工をしながら測定し上記Ｚ軸テーブルの真直
度誤差を示すＸ軸テーブル位置補正信号を出力するＺ軸
テーブル真直度誤差測定手段と、上記Ｘ軸テーブルのＺ
軸方向の変位を上記旋削加工をしながら測定し上記Ｘ軸
テーブルの真直度誤差を示すＺ軸テーブル位置補正信号
を出力するＸ軸テーブル真直度誤差測定手段と、上記Ｘ
軸テーブル位置補正信号を上記Ｘ軸位置指令信号に重畳
させるとともに上記Ｚ軸テーブル位置補正信号を上記Ｚ
軸位置指令信号に重畳させる位置補正信号重畳手段と、
上記Ｘ軸テーブル位置補正信号が重畳されたＸ軸位置指
令信号及び上記Ｘ軸テーブル位置フィードバック信号に
基づいて上記Ｘ軸テーブルを旋削加工をしながら位置決
めするＸ軸テーブル位置制御部と、上記Ｚ軸テーブル位
置補正信号が重畳されたＺ軸位置指令信号及び上記Ｚ軸
テーブル位置フィードバック信号に基づいて上記Ｚ軸テ
ーブルを旋削加工をしながら位置決めするＺ軸テーブル
位置制御部とを具備することを特徴とする特徴とする工
作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002537A JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3002537A JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240044A JPH04240044A (ja) | 1992-08-27 |
| JP2539097B2 true JP2539097B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=11532130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3002537A Expired - Lifetime JP2539097B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 加工誤差補正方法及び工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539097B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117161821B (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-26 | 南通海鹰机电集团有限公司 | 一种数控钻床主轴自适应进给控制方法及*** |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124546A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-18 | Hitachi Ltd | 要位置決め物の位置決め装置 |
| JPS6224226A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示用基板の垂直配向処理方法 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP3002537A patent/JP2539097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04240044A (ja) | 1992-08-27 |
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