JPH079304A - 機械構造物の弾性変形の補正位置決めを行う補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決め加工誤差の発生を防止し、正確な位
置決めを行うことである。 【構成】 コラム部１ａの上下に横方向に一体の上片１
ｂと下片１ｃを設けたＣ型フレームで、このフレーム１
の外部に制御部４、ドライバ５、推力アクチュエータ３
からなる推力装置Ａの推力アクチュエータ３の取付けス
タンド２を設ける。取付けスタンド２は上部を横方向に
屈折させ、屈折片２ａの下面には推力アクチュエータ３
が取付けてあって、推力アクチュエータ３の可動子６
は、前記フレーム１の上片１ｂの上面に結合させてあ
る。フレーム１の上片１ｂに外力Ｌが作用し、フレーム
１は弾性変形δを生ずる。この弾性変形δはコラム部１
ａに取付けた変位センサ７で検出し、この出力は前記制
御部４にフィードバックし、制御部４からドライバ５を
介して推力アクチュエータ３の入力信号に比例した推力
Ｆを発生し、この推力は外力Ｌを打消すようにする。即
ちフレーム１に作用する力は見かけ上零となりフレーム
１の変形が補正される構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械構造物に外力が作
用するフレームの弾性変形を推力装置と変位検出器を用
いて補正位置決めを行う補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来機械構造物のＣ形フレームに外力が
作用すると弾性変形する。従って、弾性変形をなくすた
め一般にはやむを得ず門型に構成したものがある。

【０００３】また、ロボットを用いて工具ユニットを保
持して工作物を切削するものは使用されて公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の前者は
弾性変形を防ぐためフレームを門型にするは製作上に困
難で作り難く、しかも使用するに当って作業性に欠陥が
あった。

【０００５】また後者では許容変形に限度があり、大き
な剛性を必要とする、従って大きくなる等の問題があっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、外力が作用し、フレーム部に生じた弾性変位
を変位検出センサで検出し、この出力を推力アクチュエ
ータ制御部にあたえ補正推力を発生し、フレームに作用
する見かけの力が零となるよう制御して、フレームの変
形が補正されるように補正位置決めを行う補正方法を提
供するものである。

【０００７】

【作用】図２のサーボ系ブロック線図で説明する。外力
Ｌが作用するフレーム部１のコンプライアンスＣ（撓み
やすさ）によりフレームに生ずる変位δをフレーム１に
設けた変位検出センサ７で検出し、この出力を制御部
４、ドライバ５、アクチュエータ３からなる推力装置Ａ
の制御部４にフィードバックし、アクチュエータ３は外
力Ｌを打消すように補正推力Ｆを発生し、フレームに作
用する見かけ上の力が零となるように制御し、フレーム
の変形が補正される。

【０００８】

【実施例】図は本発明の機械構造物の弾性変形の補正方
法に係る実施例で、以下詳しく説明する。

【０００９】図１はＣ型フレームの場合の弾性変形補正
の一実施例で、１はコラム部１ａの上下に横方向に一体
の上片１ｂと下片１ｃを設けたフレームである。２は制
御部４、ドライバ５、推力アクチュエータ３からなる推
力装置Ａの推力アクチュエータ３を取付ける取付けスタ
ンドで、フレーム１の外部に設けてある。取付けスタン
ド２は上部横方向に屈折させ、屈折片２ａの下面には前
記推力アクチュエータ３が取付けてあって、推力アクチ
ュエータ３の可動子６はフレーム１の上片１ｂの上面に
結合させてある。

【００１０】図２は図１のサーボ系のブロック線図で、
この線図により図１を説明する前記フレーム１の上片１
ｂには外力Ｌが作用し、このフレーム１のコンプライア
ンスＣにより前記フレーム１は弾性変形δを生ずる。こ
の弾性変形δはコラム部１ａ取付けた変位センサ７で検
出し、この変位センサ７で検出した出力は前記推力装置
Ａの制御部４にフィードバックする。この制御部４から
ドライバ５を介して推力アクチュエータ３は入力信号に
比例した推力Ｆを発生し、この推力Ｆは外力Ｌを打消す
ようにする。

【００１１】フレーム１に作用する力は見かけ上零とな
りフレーム１の変形が補正される。

【００１２】推力Ｆが反力によって取付けスタンド２は
点線で示すように変形するが力が伝達されるだけで変形
補正機能とは無関係である。

【００１３】図３は縦形平面研削機による補正方法では
工作物Ｗがベース１１上に取付けられ、このベース１１
の一端側にコラム１２が立上り、このコラム１２には下
部に向けて研削砥石１３ａを設けた砥石ヘッド１３取付
けられている。前記砥石ヘッド１３をコラム１２に沿っ
て下方向に動かし工作物Ｗに切込み送りをかけるように
する。

【００１４】前記コラム１２の背面には、推力アクチュ
エータ１４を取付ける取付けスタンド１５を設け、前記
推力アクチュエータ１４の一端を取付けスタンド１５
に、他端の可動子１６をコラム１２に結合する。

【００１５】コラム１２には変位検出センサ１７を設け
る。

【００１６】また変位検出センサ１７の出力は、制御部
１８、ドライバ１９、推力アクチュエータ１４からなる
推力装置の制御部１８にフィードバックさせる。このフ
ィードバックはドライバ１９を介してアクチュエータ１
４は変位（加工反力）Ｌに比例した補正推力Ｆをコラム
１２に加え、コラム１２の変位が零となるよう制御す
る。

【００１７】次に図４に示す第３実施例は汎用ロボット
を用いてベース上に定置した加工物を切削加工するロボ
ットのアームの変位の補正で、ベース２１上に定置させ
た工作物Ｗを加工用ロボットＲのハンド部Ｈによって動
力付工具ユニット２２を保持し、移動プログラム径路に
沿って工作物Ｗを前記動力付工具ユニット２２によって
切削するようにする。

【００１８】この切削加工する時の加工反力Ｌが加工用
ロボットＲのアーム２３に作用し、このアーム２３が弾
性変形する。この弾性変形は前記アーム２３に設けた変
位検出センサ２４によってこの変位量を検出するように
する。

【００１９】加工用ロボットＲには工作物Ｗを間にした
対向位置に補正用ロボットＲａを配置してある。この補
正用ロボットＲａのハンドＨａは推力アクチュエータ２
５を保持させ、推力アクチュエータ２５の一端が加工用
ロボットＲのハンドＨの上部側になるよう補正用ロボッ
トＲａの動作をプログラムされている。

【００２０】前記加工用ロボットＲのアーム２３の変位
を検出する変位検出センサ２４の出力は、推力アクチュ
エータ２５、制御部２６、ドライバ２７からなる推力装
置の推力アクチュエータ２５の制御部２６にフィードバ
ックさせ、サーボ系はドライバ２７、アクチュエータ２
５を介して変位（加工反力Ｌ）に比例した補正推力Ｆを
発生し、補正用ロボットＲａは加工用ロボットＲのハン
ドＨを下方に押しつけＦ＝Ｌとする。即ち加工用ロボッ
トのアーム２３の変位が零になるように制御するように
する。

【００２１】加工用ロボットＲのアーム２３の変形が補
正され工具ユニット２２はプログラムに沿った位置に位
置決めされ加工誤差の発生が防止される。

【００２２】図５は摺動テーブルの負荷力の補正を示す
第４実施例で、ベース３１上に設けたガイドウエイ３２
に摺嵌して滑動する摺動テーブル３３の一端は送りねじ
軸３４と螺合し、送りねじ軸３４の他端は支持ブラケッ
ト３５に軸支され支持ブラケット３５に取付けたモータ
３６によって回転があたえられている。

【００２３】また摺動テーブル３３の他端はベース３１
上に設けた推力アクチュエータ３７の可動子３８と結合
されている。

【００２４】前記ねじ軸３４が軸支された支持ブラケッ
ト３５にはブラケット３５の弾性変形を検出する変位セ
ンサ３９を設けて、この変位センサ３９で検出した変位
出力は推力アクチュエータ３７を制御する制御部４０に
フィードバックするようにしてある。

【００２５】この補正は、前記送りねじ軸３４を送りモ
ータ３６でθ°だけ回転して摺動テーブル３３を左方向
にＰ．θ／３６０（Ｐ＝ピッチ）だけ移動させると、摺
動テーブル３３には負荷力Ｌが作用しているとする。力
はベース３１、摺動テーブル３３、送りねじ軸３４、支
持ブラケット３５、ベース３１に伝達され、ねじ軸支持
ブラケット３５は負荷力によって点線で示すように弾性
変形δする。摺動テーブル３３は（目標移動値はＰ．θ
／３６０−ブラケットの変位δ）だけ移動するだけであ
る。

【００２６】支持ブラケット３５の変位を検出し、この
検出出力をアクチュエータ３７の制御部４０にフィード
バックし、サーボ系はドライバ４１、アクチュエータ３
７を経て補正推力Ｆを発生し、これを摺動テーブル３３
に加えＦ＝Ｌとなるように制御する。即ちδが零となる
ようにする。

【００２７】図６は両センタで支持された工作物の位置
補正の第４実施例を示したもので、工作物Ｗはトラバー
ステーブル４１上の主軸台４２と心押台４３の主軸セン
タ４２ａと心押し軸センタ４３ａ間に両センタ４２ａ，
４３ａで支持されて研削砥石４４に対して左右に移動し
ながらモータ４５の駆動による研削砥石４４の回転で研
削されるのである。

【００２８】また研削砥石４４と対応してトラバーステ
ーブル４１の外側に推力アクチュエータ４６を設け、こ
の推力アクチュエータ４６の可動子４７を工作物Ｗに接
触させて設けてある。

【００２９】前記左右移動のトラバース研削されるトラ
バースにつれ工作物Ｗにかかる研削力Ｌの作用点は移動
し、工作物Ｗの弾性変形量、支持部の弾性変形量が変化
する。これのように工作物Ｗの円筒度には悪影響を及ぼ
している。

【００３０】主軸台４２及び心押台４３に力検出センサ
４８，４８ａを設け、研削力Ｌの支持反力Ｌｌ，Ｌｒを
検出する。

【００３１】検出出力Ｌｌ＋Ｌｒ＝Ｌをアクチュエータ
４６の制御部４９にフィードバックする。

【００３２】サーボ系はドライバ５０、アクチュエータ
４６を経て補正力Ｆを発生し、Ｆ＝Ｌとなるように制御
部４９で制御する。

【００３３】このＦ＝Ｌのとき主軸センタ４２ａ、心押
し軸センタ４３ａに作用する力は零となり、工作物Ｗの
変形、変位ともに零となる。

【００３４】従って細長い撓みやすい工作物を研削して
も高円筒度が保障される。

【００３５】

【発明の効果】加工反力によって弾性変形すれば斜めに
研削加工され、平行度精度がわるく、推力アクチュエー
タに変形を補正すれば工作物を平行に加工できる。また
加工用ロボットの場合アームの変形が補正され工具をプ
ログラム通りの位置に位置決め加工誤差の発生が防止さ
れる。またテーブルに大きな負荷力が作用してもアクチ
ュエータを用いて補正推力を作用させれば正確な位置決
め等ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】機械構造物の弾性変形の補正方法のＣ形フレー
ムによる第１実施例の補正方法の説明図である。

【図２】サーボ系のブロック線図である。

【図３】縦形平面研削機による第２実施例の説明図であ
る。

【図４】汎用ロボットを用いた切削加工による第３実施
例の説明図である。

【図５】摺動テーブルの負荷力の補正の第４実施例の説
明図である。

【図６】両センタに支持された工作物の位置補正の第５
実施例の説明図である。

【符号の説明】

１ フレーム １ａ，１２ コラム部 １ｂ 上片 １ｃ 下片 ２，１５ 取付けスタンド ２ａ 屈折片 ３，１４，２５，３７，４６ 推力アクチュエータ ４，１８，２６，４０，４９ 制御部 ５，１９，２７，４１，５０ ドライバ ６，１６，３８，４７ 可動子 ７，１７，２４，３９ 変位センサ １１，２１，３１ ベース １３ 砥石ヘッド １３ａ，４４ 研削砥石 ２２ 工具ユニット ２３ アーム ３２ ガイドウエイ ３３ 摺動テーブル ３４ 送りねじ軸 ３５ 支持ブラケット ３６，４５ モータ ４１ トラバーステーブル ４２ 主軸台 ４２ａ 主軸センタ ４３ 心押台 ４３ａ 心押し軸センタ ４８，４８ａ 力検出センサ Ｌ 外力 Ｒ，Ｒａ ロボット Ｗ 工作物 Ｆ 補正力

フロントページの続き (72)発明者 金井彰 東京都東大和市南街３−50−１ 丸山台２ −105 (72)発明者 大東聖昌 静岡県浜松市泉１丁目18−27

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力の作用でコンプライアンスにより弾
   性変形し、この弾性変形を変位検出センサで検出し、こ
   の検出出力を制御部、ドライバ、推力アクチュエータか
   らなる推力装置の前記制御部にフィードバックし、制御
   部、ドライバ、推力アクチュエータを介して補正推力を
   発生し、この補正推力を外力に加え、補正推力と外力の
   和が零となるように制御する事を特徴とした推力装置と
   変位検出器を用いた機械構造物の弾性変形補正方法。