JP6298672B2 - 運動誤差測定装置及びこれを備えた工作機械 - Google Patents
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G=K・V
によって算出される。
前記数値制御装置により前記送り装置の送り軸を制御して、前記動作部を、正弦波を描く時間の関数に従った指令位置に移動させるとともに、前記動作部の加速度を検出する加速度センサの出力を所定の時間間隔でサンプリングし、得られた出力データに感度係数を乗じて、前記送り軸の送り方向における、前記動作部の実加速度データを算出する実加速度データ算出工程と、
前記実加速度データを2階積分して得られる実位置データ、及び前記指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出するデータ較正工程と、
前記データ較正工程で得られた較正実位置データと指令位置データとの差をとって、前記動作部の運動誤差を算出する運動誤差算出工程とからなる運動誤差測定方法を実施する運動誤差測定装置に係る。
前記数値制御装置により制御され、正弦波を描く時間の関数に従った指令位置に移動する前記動作部の、前記送り軸の軸方向における加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの出力を所定の時間間隔でサンプリングし、得られた出力データに感度係数を乗じて、前記送り軸の送り方向における、該動作部の実加速度データを算出する実加速度データ算出部と、
前記実加速度データ算出部によって算出された実加速度データを2階積分して得られる実位置データ、及び前記指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出するデータ較正部と、
前記データ較正部によって算出された較正実位置データと指令位置データとの差をとって、前記動作部の運動誤差を算出する運動誤差算出部とから構成される。
調整実位置データ=実位置データ×(K/Ki)
によって算出することができ、上記許容範囲に収まるような調整実位置データを較正実位置データとする。
前記指令位置に係るデータを2階微分して得られる指令加速度データと、前記実加速度データ算出部によって算出された実加速度データとの位相を合せる処理と、
位相合わせ後の前記実加速度データを2階積分して得られる実位置データ、及び位相合わせ後の前記指令加速度データに対応する指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出する処理とを実行するように構成されていても良い。
前記実加速度データを2階積分して実位置データを算出する処理と、
算出した実位置データと、前記指令位置データとの位相を合せる処理と、
位相合わせ後の前記実位置データ、及び前記指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出する処理とを実行するように構成されていても良い。
前記較正実位置データと前記指令位置データとの位相を合わせる処理と、
位相合わせ後の較正実位置データと指令位置データとの差をとって、前記動作部の運動誤差を算出する処理とを実行するように構成されていても良い。
図1に示すように、本例の工作機械10は、ベッド11と、ベッド11上の後方側に立設されたコラム12と、コラム12の前面に、上下方向、即ちZ軸方向に移動可能に配設された主軸頭13と、主軸頭13に回転自在に保持される主軸14と、前側のベッド11上に、前後方向、即ちY軸方向に移動可能に配設された往復台16と、往復台16上に、前記Y軸と直交するX軸方向に移動可能に配設されたテーブル18などを備える。
図2に示すように、本例の運動誤差測定装置1は、適宜収納ボックス内に収納された、加速度センサ2及び表示装置3、並びに、実加速度データ算出部5、データ較正部6、運動誤差算出部7及び指令位置データ記憶部8から構成されるデータ処理部4からなり、データ処理部4は、CPU,RAM,ROMなどから構成される。
前記実加速度データ算出部5は、前記数値制御装置20により前記送り装置17及び19が駆動されて前記テーブル18が円運動を行い、前記加速度センサ2からX軸方向及びY軸方向の電圧が出力されると、これを前記指令位置データ記憶部8に格納される指令位置データと同じ時間間隔でサンプリングして、取得したX軸方向及びY軸方向の出力電圧に感度係数Kを乗じて、X軸方向の実加速度データと、Y軸方向の実加速度データとを算出する(ステップS1)。このようにして算出される実加速度データを図7に示す。図7(a)は、X軸方向の実加速度データであり、(b)はY軸方向の実加速度データである。
データ較正部6は、前記実加速度データ算出部5から実加速度データを受信するとともに(ステップS3)、前記指令位置データ記憶部8から指令位置データを読み込み(ステップS4)、読み込んだ指令位置データを2回微分処理して、指令加速度データを算出する(ステップS5)。そして、実加速度データと指令加速度データとの位相合わせ処理を行う(ステップS6)。詳しくは、後述する実位置データと指令位置データとを比較する較正実位置データ算出処理において、両データの位相が一致していないと、正確な比較ができない。そこで、前処理として、この位相合わせ処理を行う。以下、この位相合わせ処理について、図4及び図8を用いて、詳しく説明する。
図3に示すように、前記運動誤差算出部7は、前記データ較正部6によって算出された較正実位置データを受信するとともに(ステップS8)、前記指令位置データを受信し(ステップS9)、受信した較正実位置データと指令位置データとの位相合わせ処理を行う(ステップS10)。この位相合わせ処理は、データ較正部6における、図4に示した処理と同じ処理であり、指令位置データを参照値として、位相合わせを行う。尚、データ較正部6において算出される前記較正実位置データは、積分処理などを経ており、この処理によって位相にずれが生じている可能性があるため、より正確な運動誤差を算出するために、位相合わせ処理を行う。尚、このときの両者の位相差は、それほど大きくないと考えられるため、図4に示したステップS29〜S38の処理のみを行うようにしても良い。
次に、以上の構成を備えた運動誤差測定装置1を用いて、前記工作機械10のテーブル18の運動誤差を測定する態様について説明する。
2 加速度センサ
3 表示装置
4 データ処理部
5 実加速度データ算出部
6 データ較正部
7 運動誤差算出部
8 指令位置データ記憶部
10 工作機械
17 送り装置
18 テーブル
19 送り装置
20 制御装置
Claims (9)
- 一以上の送り軸によって動作部を運動させる送り装置と、該送り装置を数値制御する数値制御装置とを有する位置決め装置の、前記動作部の運動誤差を測定する測定装置であって、
前記数値制御装置により制御され、正弦波を描く時間の関数に従った指令位置に移動する前記動作部の、前記送り軸の軸方向における加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサの出力を所定の時間間隔でサンプリングし、得られた出力データに感度係数を乗じて、前記送り軸の送り方向における、該動作部の実加速度データを算出する実加速度データ算出部と、
前記実加速度データ算出部によって算出された実加速度データを2階積分して得られる実位置データ、及び前記指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出するデータ較正部と、
前記データ較正部によって算出された較正実位置データと指令位置データとの差をとって、前記動作部の運動誤差を算出する運動誤差算出部とから構成されていることを特徴とする運動誤差測定装置。 - 前記データ較正部は、
前記指令位置に係るデータを2階微分して得られる指令加速度データと、前記実加速度データ算出部によって算出された実加速度データとの位相を合せる処理と、
位相合わせ後の前記実加速度データを2階積分して得られる実位置データ、及び位相合わせ後の前記指令加速度データに対応する指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出する処理とを実行するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の運動誤差測定装置。 - 前記データ較正部は、
前記実加速度データを2階積分して実位置データを算出する処理と、
算出した実位置データと、前記指令位置データとの位相を合せる処理と、
位相合わせ後の前記実位置データ、及び前記指令位置データにおける、それぞれの極大値同士、又は極小値同士、又は極大値と極小値との差分同士の差が、予め定めた許容範囲内に収まるように前記感度係数を調整した較正実位置データを算出する処理とを実行するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の運動誤差測定装置。 - 前記運動誤差算出部は、前記較正実位置データと前記指令位置データとの位相を合わせる処理と、位相合わせ後の較正実位置データと指令位置データとの差をとって、前記動作部の運動誤差を算出する処理とを実行するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの運動誤差測定装置。
- 前記加速度センサ、実加速度データ算出部、データ較正部及び運動誤差算出部は、収納ボックス内に収納され、該収納ボックスが前記動作部対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4記載のいずれかの運動誤差測定装置。
- 前記実加速度データ算出部は、前記動作部を複数サイクル繰り返し動作させて得られる前記出力データの平均値を用いて、前記実加速度データを算出するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5記載のいずれかの運動誤差測定装置。
- 前記運動誤差算出部は、更に、算出された運動誤差データを、ハイパスフィルタを用いて処理することにより、揺らぎ成分を除去するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至6記載のいずれかの運動誤差測定装置。
- 前記運動誤差算出部は、更に、算出された運動誤差データの内、極大の変動を示す時間帯を含む、所定時間幅内のデータの最大値と最小値との差をとって象限突起量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至7記載のいずれかの運動誤差測定装置。
- 一以上の送り軸によって動作部を運動させる送り装置と、該送り装置を数値制御する数値制御装置とを有する位置決め装置を備えた工作機械であって、前記請求項1乃至8に記載したいずれかの運動誤差測定装置を備えた工作機械。
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