JPS61209857A - Ｎｃ工作機械の運動精度試験方法および装置 - Google Patents

Ｎｃ工作機械の運動精度試験方法および装置

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JPS61209857A
JPS61209857A JP4611985A JP4611985A JPS61209857A JP S61209857 A JPS61209857 A JP S61209857A JP 4611985 A JP4611985 A JP 4611985A JP 4611985 A JP4611985 A JP 4611985A JP S61209857 A JPS61209857 A JP S61209857A
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steel ball
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義昭 垣野
Akitoshi Kamei
亀井　明敏
Yukitoshi Ihara
井原　之敏
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕　この発明は、２′つ以上の直交軸を持つ
ＮＣ工作機械の運動精度を、円弧補間運動の真円度を測
定することにより、高精度かつ簡単に測定すると共に、
真円度図形の形状から運動誤差の要因を特定する方法及
び装置に係るものである。
〔従来技術〕　従来この検査を行なうときにはＪＩＳＢ
６３３６等に示されているように、実際に鉄板を円弧補
間プログラムの下で切削加工を行ない円板を削り出し、
この円板を真円度測定機等で測定して精度を評価する方
法がとられている。
しかしこの方法では、切削加工と測定の２度の工程を行
ない、手数と時間を要するばかりでな（、加工工具の径
の大きさ、真円度測定機の高速応対性の低さにより、実
際の運動に際して発生する微細な動きが平滑化され、高
精度な測定が出来ず、誤差発生の要因を解析するデータ
としては不充分であった。また測定範囲は真円度測定機
の測定範囲によって制限され、大型工作機械の場合でも
テーブル・ストローク全体を動かすような大型円板の切
削、測定は出来ずφ４００ｍｍ程度が限度であった。
本発明による試験方法はこれ等の欠、αを解消し短時間
の測定だけで誤差要因の特定を行ない、ＮＣ工作機械の
組立調整を容異にするものである。
〔発明の構成〕　第１図は本発明の試験装置の測定部を
示す。軸方向に伸縮機構１２を持つ基準バー３の両端に
は鋼球６及び７が固定されている。
鋼球６は球面座８及び球面座８に内蔵された永久磁石１
０と共に組合わされ、回転ジヨイント４を形成している
。永久磁石１０の磁気回路は球面座８、鋼球６を通って
閉ループを作り、永久磁石１０と鋼球６の空隙を適当に
選ぶことにより、鋼球６は、球面座８に対して回動可能
な状態で吸着されている。他端鋼球７についても全く同
じで回転ジヨイント５を形成している。伸縮機構１２は
、輪方向にのみ可動で、輪の直角方向の〃夕は最小にな
るように作られている。可動量は上敷ｍａ程度であり、
その伸縮量は変位検出器１３により検出され、出カケー
プル１４を通じてデータ処理部に送られる。変位検出器
としてはモアレ・スケール、差動変圧器等公知のものが
用いられる。
測定の動作について、立型ＮＣ７ライス盤のＸ１Ｙテー
ブルの精度測定を例にしで説明する６回転ジヨイント４
はチャック１６により工作機械の主軸２に固定される。
他端の回覧ノ１インド５は、その工作機械のテーブル１
上の−、αに、鋼球６の中心から基準バー３の伸縮可ｎ
範囲内の所定寸法Ｒ。
（鋼球５．６の中心間長さ）だけ離れた所に取付治具１
５により固定する。次いで、鋼球６の中心を回転中心と
して、半径Ｒ０でＸＹテーブルを円弧補間運動するプロ
グラムを製作し動作させる。ただし主軸は回転させない
。
今、ＸＹテーブルの運動精度がプログラムの補間精度を
含めて正確であれば、基準バー３はＲ。
の寸法で、鋼球６を中心に回転するはずである。
しかしＸＹテーブルの運動に誤差があると正確な円運動
は出来ず、Ｒｏの寸法は±ΔＲの変位を生ずる。この変
位量ΔＲは変位検出器１３により検出され、出力テーブ
ル１４を経て、データ処理部に送られ解析される。
第２図はデータ処理部のハード構成であり、実　　。
施例においては、検出器１３にモアレ・スケールを用い
たため、測定値はカウンタ１７により数値・化し、イン
ターフェース・ユニット１８を通してマイクロコンピュ
ータ１９に接続される。データ処理の主体はマイクロコ
ンピュータ１９であり、ＣＲ７表示装置２０．７０ツピ
ーデイスクメモリー２１、キーボード２２）ＸＹプロッ
ター２３等で構成されている。
第３図はデータ処理の動作を示すフローチャートである
。入力された検出器１３からの信号はｕｐ／ｄｏｗｎカ
ウンタ１７により数値化される。この際測定開始時の所
定寸法Ｒ０は消去され、Ｒｏに対する変位量±ΔＲのみ
がカウントされる。カウンタの出力信号はデータ読取り
インターフェース部１８において、一定回転角度毎（例
えば０．１°毎）にコンピュータに取り込まれる。角度
信号は、ＮＣ工作機械の制御信号から取り出すのが正確
ではあるが、繁雑であり、通常のＮＣ工作機械の円弧補
間運動は等角速度運動で正確であることから、０，１°
程度のサンプリングレートでは、角度に相当した一定時
間毎のサンプリングで充分であり実用的である。
読込まれたデータはコンピュータ内のデータメモリ一部
１９に格納され、次いで円形図形に表示するために極座
標変換が行なわれる。変換されたデータは直ちにＣＲＴ
２０上に表示される。１回転した後、総てのデータはメ
モリーに格納され、真円に対する歪と誤差が表示される
。このような測定を、時計方向回転、反時計方向回転の
それぞれについて灯ない、円形図形を得た後特徴抽出を
行なう。
ｖｔ徴油抽出方法は種々あるが １、直交軸に対する対称性の有無 ２）軸の傾斜 ３、楕円度 ４、段差、凹凸 ５、回転方向に関係するか否か 等々あるが、代表的なパターンとしては図４．５．６．
７等がある。これ等の誤差要因特徴パターンは、データ
パンク２４に収められている。第４図はＸ軸スケールが
伸びて長くなっている例であり、ｔｊＳＳ図はＸ軸の送
り機構に周期的な誤差がある例であり、第６図はＸ軸、
Ｙ軸の直角度に誤差がある場合であり、第７図はＸ軸の
案内面の両端部分がＺ方向に反り上がっている場合の特
徴的パターン例である。
測定゛された円形図形の特徴は、これらのデータと対比
して誤差発生の原因を特定出来る。ＮＣ工作機械の代表
的原因項目は次のようなものがある。
機構の構造的誤差 １、スライド基準の真直度誤差 ２．２軸内の面角度誤差 ３、姿勢誤差 送り機構の静的誤差 ４、スケールの誤差 ５、送り機構（ネジ等）の〃り・バックラッシュ６、ピ
ッチ誤差 ７、ＮＣパルス分配誤差 送り駆動系の動的誤差 ８、オーバー・２ンによる位置決めａ１％差９、スティ
ック・モーシａン １０、振動による誤差 ゛　実際にはこれ等の誤差要因は単独でなく、複合して
存在するので、この測定によって得られる円形図形も、
複数の特徴を重ね合わせた複雑な形となるのが一般的で
ある。
次に実際の測定図形例について説明する。第８図はＸ　
＋　Ｘ　２）Ｙ、Ｙ、の点でΔＲの値が急激に変化して
いる。この点はＸＹチー′プルの駆動方向が正から負へ
反転する点であり、駆動機構に大きなバックラッシュ誤
差があることが明確である。第９図は図形が楕円状であ
り、直交軸に対する傾きが見られる。このことはＸＹテ
ーブルの面角度誤差があることを示している。バックラ
ッシュによる＃％差成分、高周波振動成分を除いて補正
した楕円度は、３塵であり、測定に用いた基準パーの寸
法Ｒ０は、２００ｍｍであったので、ＸＹ輪の面角度誤
差は１５μｒａｄであることがわかる。ｆｊ＆１０図は
Ｙ軸がＸ軸方向に対して真直度誤差があることを示して
いる。
なお上記実施例の説明においては、Ｚ軸を固定とじＸＹ
と平面の運動を主体に行なったが、＊際には同様な測定
をＹ軸を固定しＸＺ平面、Ｘ輪を固定しＹＺ平面につい
ても行ない、総合されたデータを３次元的誤差の評価を
行ない誤差要因を決定する。基準パーの長さＲｏについ
ては、第１図に示すように延長部材２５を交換すること
により、任意に設定することも可能であり、大型ＮＣ工
作機械の全ストロークについても、小型工作機械と同じ
高精度の測定が出来る。又、横型の工作機械についても
同様に使用可能である。また、上記実施例においては、
回転ジ９インドとして、全方向に自由に回転するジヨイ
ントが示されているが、必ずしもこれに限られるもので
はなく、Ｎ＆１１図に示すような回＊Ｍ受２６を基準パ
ー３の両端に取付けるような構成としても本発明の目的
を達することが出来る。
〔効果〕　実施例でも示したように本発明によって求め
た記録図形のｖｆ徴を抽出し計算処理を行なうことによ
り、ＮＣ工作機械の精度検査の結果が簡単に短時間で得
られるだけでなく、その誤差要因の事項と数値が示され
る点は、従来方法に全くない優れた点である。ＮＣ工作
機械の生産工程に於ける調整検査の合理化だけでなく製
品精度の向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の測定機構を示す説明図、第２図はデー
タ処理装置の構成図、第３図はデータ処理の動作を示す
７０ニチヤート、第４図〜第７図は誤差要因特徴を示す
代表的パターン例、第８図〜第１０図は本発明により記
録された実際の図形例、第１１図は回転ジヨイントの他
の実施例説明図。 １：工作機械のテーブル　　２：工作機械の主軸３：基
準パー　　４．５：回転ジヨイント１２：伸縮機構　　
１３：変位検出器　　１７：カウンタ１９：マイクロコ
ンピュータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸方向に伸縮可能で、かつその伸縮変位量ΔＲの
    検出器を有するバーの両端を回転ジョイントとし、その
    一端をＮＣ工作機械の主軸に、他端の回転ジョイントを
    対象ＮＣ工作機械のテーブル面上に取り付け、一方の回
    転ジョイントの中心を回転の中心とし、他端が相対的に
    任意平面上を円弧補間運動する様にＮＣ制御を行ない、
    この円運動の回転角に対応する伸縮変位量ΔＲを記憶か
    つ記録表示し、これと基準真円に対する歪の形状及び偏
    りの大きさから、ＮＣ工作機械の運動精度を解析し、予
    め定められた誤差要因データと照合することにより誤差
    要因を特定することを特徴とするＮＣ工作機械の運動精
    度試験方法。
  2. （２）特許請求の範囲第１項の記載において、回転角度
    の検出の方法として一定時間間隔でデータをサンプリン
    グすることを特徴とするＮＣ工作機械の運動精度試験方
    法。
  3. （３）ＮＣ工作機械の主軸に取り付けられる回転ジョイ
    ントとその工作機械の対応テーブルに取り付けられる回
    転ジョイントを両端に有し、かつその長さが可変であっ
    て、長さの変位量ΔＲを検出信号として出力するバーと
    、その工作機械の円弧補間運動の回転角度に関係してΔ
    Ｒの値を記憶し、円形状に表示する装置又はΔＲの値を
    円形状に記録する装置と、円弧補間運動の基準真円との
    比較を行ない検出図形の偏りを検知し、特徴を抽出し、
    誤差要因特徴データとの対比を行ない、誤差要因を特定
    し表示する手段とからなるＮＣ工作機械の運動精度試験
    装置。
  4. （４）特許請求の範囲第３項の記載において回転ジョイ
    ントがバーに取り付けられた鋼球とこれを受ける球座及
    び鋼球を吸引する磁石とからなることを特徴とするＮＣ
    工作機械の運動精度試験装置。
  5. （５）特許請求の範囲第３項の記載において、回転ジョ
    イントが回転軸受であることを特徴とするＮＣ工作機械
    の運動精度試験装置。
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