(57)【要約】【課題】回転テーブルの回転精度を精密に測定でき、測定結果を基にその回転動作を補正して、割出精度の向上を図る補正装置を提供する。【解決手段】補正装置１は、回転テーブルと、回転テーブルを所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構８６と、回転駆動機構８６により実行制御される回転角度位置を検出する回転角検出器９１と、目標回転角度位置に係るデータを生成して、これを基に回転駆動機構８６を制御する制御装置９５とを備えた工作機械に設けられる。回転テーブル上に載置され、その回転角度位置を検出する検出機構２と、検出機構２によって検出される回転角度位置と、回転角検出器９１によって検出される回転角度位置との差を算出して、これに応じた補正量を設定し、設定した補正量を基に回転テーブルの目標回転角度位置を補正する補正部３とを備える。【選択図】          図３
2004348350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、該回転駆動機構によって実行制御される回転角度位置を検出する第１の回転角度位置検出器と、目標とする回転角度位置に前記回転テーブルを回転させる該目標回転角度位置に係るデータを生成し、生成した目標回転角度位置データ、及び前記回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置に係るデータを基に、前記回転駆動機構の作動をフィードバック制御して、前記回転テーブルを前記目標回転角度位置まで回転させる制御装置とを備えた工作機械に設けられる補正装置であって、
該補正装置は、
前記回転テーブル上に載置され、該回転テーブルの回転角度位置を検出する検出機構と、
前記検出機構及び第１の回転角度位置検出器によってそれぞれ検出された各回転角度位置を基に、前記制御装置によって制御される前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正する補正実行手段とを備えてなり、
前記検出機構は、
前記回転テーブル上に固定される基台と、
予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられるとともに他方の部材に読取器が設けられ、前記第１の部材が前記基台上に固設される第２の回転角度位置検出器と、
前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材に係合して該第２の部材の回転を制止する制止部材とを備え、
前記補正実行手段は、
前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正するための補正量を記憶する補正量記憶部と、
前記回転テーブルを前記目標回転角度位置に回転させたときに、前記第１の回転角度位置検出器によって検出される回転角度位置と、前記第２の回転角度位置検出器によって検出される回転角度位置との差を算出して、該差を打ち消すための補正量を設定するとともに、設定した補正量と前記目標回転角度位置とを相互に関連付けて前記補正量記憶部に格納する補正量設定部と、
前記制御装置から前記目標回転角度位置に係るデータを受信し、受信した目標回転角度位置データを基に、前記補正量記憶部に格納されたデータを検索して、該目標回転角度位置に応じた補正量を読み出し、読み出した補正量を基に、前記制御装置によって制御される前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正する補正実行部とを備えてなることを特徴とする工作機械の補正装置。
【請求項２】
前記検出機構は、
その前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記基台上にこれと相対回転可能に載置される回転台と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸、並びに前記回転中心軸及び第１軸の双方に直交する第２軸に沿って、前記回転台に対し相対移動自在に設けられた移動体と、
前記回転台上に配設され、前記移動体の前記第１軸及び第２軸に沿った方向の移動を案内する案内機構と、
前記回転台と移動体との間の前記第１軸方向及び第２軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器と、
前記基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、
前記第１軸方向及び第２軸方向における前記基台の位置を調整する位置調整手段とを更に備えてなり、
前記制止部材は、前記移動体に係合して、少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記移動体の移動を制止するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の工作機械の補正装置。
【請求項３】
前記位置調整手段が、
前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記基台を移動させる駆動機構と、
前記軸方向位置検出器により検出された前記第１軸方向及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えてなることを特徴とする請求項２記載の工作機械の補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御装置による制御の下、フィードバック制御によって所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転テーブルの、前記回転角度位置を補正する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、工作機械には、従来から、ワークが載置される適宜載置面を有し、この載置面と直交する回転中心軸回りに回転可能に構成された回転テーブルが備えられている。
【０００３】
この回転テーブルは、例えば、軸線が前記載置面と直交するように当該回転テーブルに連結された回転軸と、この回転軸に動力を付与する駆動モータ（例えば、サーボモータ）と、これら回転軸と駆動モータとの間にあって駆動モータの回転動力を回転軸に伝達する伝達ギヤなどから構成される回転駆動機構によって駆動され、回転駆動機構は、制御装置によりその作動がフィードバック制御され、これにより、当該回転テーブルが上記所定の回転角度位置に割り出される。
【０００４】
ところで、前記回転駆動機構を構成する回転軸などの構造物は、通常、剛性のある部材から構成されてはいるものの、完全な剛体ではありえないため、外力によって少なからず弾性変形を生じる。このため、回転テーブルを駆動する際に回転軸などの構造物に弾性変形を生じて、回転駆動機構に入力される回転角度位置、即ち、制御装置によって制御される回転角度位置と、回転駆動機構から出力される回転角度位置、即ち、回転テーブルの実際の回転角度位置との間に差（誤差）を生じることがある。また、前記回転駆動機構を構成する伝達ギヤ間にはバックラッシがあり、これによっても、前記誤差を生じる。
【０００５】
したがって、このような動作誤差を生じる回転テーブルを用いて高精度な加工を行うには、かかる動作誤差を適宜補正する必要があるが、従来は、その製造時に動作精度（回転精度）を測定，評価し、これが所定の基準精度内に収まるように、前記回転駆動機構等を調整するといったことしか行われていなかった。このため、かかる回転テーブルを用いた加工精度の向上には、一定の限界があった。
【０００６】
また、上記製造時の測定には、従来、オートコリメータが使用されているが、このオートコリメータを用いた測定では、反射鏡の数に制限があるため、一般に３０°毎の角度位置しか検出することができず、分解能の高い精密な測定を行うことができないという問題もある。
【０００７】
そこで、近時、任意の角度毎に測定可能なロータリエンコーダが注目を集めている。このロータリエンコーダには、光学式，磁気式，接触式，静電容量式など各種タイプのものがあるが、その共通した構造として、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の２つの部材を有し、一方の部材にスケールが設けられるとともに、他方の部材に読取器が設けられた構造を備えており、例えば、第１の部材を回転テーブルに固定し、第２の部材を非回転とした状態で、読取器によってスケールの位置を検出することで、前記２部材間の相対的な回転角度位置が検出されるようになっている。
【０００８】
これらスケールと読取器との相対的な位置関係は、前記２部材間の相対的な回転角度位置を検出する上で極めて重要であり、両者の位置関係が当初設定された状態からずれると、正確な回転角度位置を検出することができない。したがって、かかるロータリエンコーダを用いて前記回転テーブルの回転角度位置を検出するためには、ロータリエンコーダを構成する前記２部材の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させておく必要がある。
【０００９】
ところが、従来、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを簡単に心合わせすることが可能な装置がなく、このため、例えば、回転テーブル上のロータリエンコーダ外周面に接触式のインジケータを接触させた状態で回転テーブルを回転させ、かかるインジケータによってロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸との間の相対的な変位を測定し、測定された変位がゼロとなるように、手作業によって回転テーブル上のロータリエンコーダの位置を調整するといった手法を採る他はなかった。
【００１０】
しかしながら、手作業によりロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを心合わせしたのでは、当該作業が煩雑で、しかも熟練を要するため、極めて非効率である。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、回転テーブルの回転精度を精密に測定することができるとともに、得られた測定結果から回転テーブルの回転動作を補正することで、その割り出し精度を向上させるようにした補正装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、回転テーブルと、当該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、当該回転駆動機構によって実行制御される回転角度位置を検出する第１の回転角度位置検出器と、目標とする回転角度位置に前記回転テーブルを回転させる当該目標回転角度位置に係るデータを生成し、生成した目標回転角度位置データ、及び前記回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置に係るデータを基に、前記回転駆動機構の作動をフィードバック制御して、前記回転テーブルを前記目標回転角度位置まで回転させる制御装置とを備えた工作機械に設けられる補正装置であって、
当該補正装置は、
前記回転テーブル上に載置され、当該回転テーブルの回転角度位置を検出する検出機構と、
前記検出機構及び第１の回転角度位置検出器によってそれぞれ検出された各回転角度位置を基に、前記制御装置によって制御される前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正する補正実行手段とを備えてなり、
前記検出機構は、
前記回転テーブル上に固定される基台と、
予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられるとともに他方の部材に読取器が設けられ、前記第１の部材が前記基台上に固設される第２の回転角度位置検出器と、
前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材に係合して当該第２の部材の回転を制止する制止部材とを備え、
前記補正実行手段は、
前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正するための補正量を記憶する補正量記憶部と、
前記回転テーブルを前記目標回転角度位置に回転させたときに、前記第１の回転角度位置検出器によって検出される回転角度位置と、前記第２の回転角度位置検出器によって検出される回転角度位置との差を算出して、当該差を打ち消すための補正量を設定するとともに、設定した補正量と前記目標回転角度位置とを相互に関連付けて前記補正量記憶部に格納する補正量設定部と、
前記制御装置から前記目標回転角度位置に係るデータを受信し、受信した目標回転角度位置データを基に、前記補正量記憶部に格納されたデータを検索して、当該目標回転角度位置に応じた補正量を読み出し、読み出した補正量を基に、前記制御装置によって制御される前記回転テーブルの目標回転角度位置を補正する補正実行部とを備えてなることを特徴とする工作機械の補正装置に係る。
【００１３】
この発明によれば、ワークを回転テーブル上に載置，固定して加工を行う前に、当該回転テーブルの回転精度が測定され、その動作誤差を打ち消すような補正量が設定される。
【００１４】
即ち、まず、前記検出機構を回転テーブル上に載置して、前記第２の回転角度位置検出器の回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを一致させた状態で、前記基台を回転テーブル上に固定する。
【００１５】
ついで、回転駆動機構を駆動して前記回転テーブルを所定の回転角度位置に回転させる。回転テーブルが回転すると、前記第２の部材が制止部材によって回転が制止されていることから、前記第１の部材と第２の部材とが相対的に回転し、これにより、回転テーブルの実際の回転角度位置が前記第２の回転角度位置検出器によって検出される。また、回転駆動機構によって実行制御される回転角度位置、言い換えれば、前記制御装置によって制御される回転駆動機構の回転角度位置が、前記第１の回転角度位置検出器によって検出される。
【００１６】
そして、第１の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、第２の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置との差が、補正実行手段の補正量設定部によって算出され、算出された差が０となるような補正量が設定されるとともに、設定された補正量と前記目標回転角度位置とが相互に関連付けられて補正量記憶部に格納される。
【００１７】
上述したように、回転駆動機構を構成する部材は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって少なからず弾性変形を生じるため、回転テーブルを駆動する際に前記部材に弾性変形を生じて、回転駆動機構に入力される回転角度位置、即ち、制御装置によって制御される回転角度位置と、回転駆動機構から出力される回転角度位置、即ち、回転テーブルの実際の回転角度位置との間に誤差を生じることがあり、また、回転駆動機構を構成する伝達ギヤ間にはバックラッシがあるため、これによっても、誤差を生じる。かかる誤差を所謂ロストモーションという。
【００１８】
本発明では、第１の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、第２の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置との差をとることによって、上述したロストモーション量が算出され、算出されたロストモーション量を基に、これを打ち消すような補正量が設定される。
【００１９】
そして、このようなロストモーション量が、前記回転テーブルの所定の回転角度位置毎に測定され、これに応じた補正量が設定される。
【００２０】
このようにして補正量が設定され、補正量記憶部に格納されると、次に、前記検出機構が回転テーブル上から適宜取り外され、この後、ワークが回転テーブル上に載置，固定され、当該ワークに対して所定の加工が行われる。
【００２１】
そして、この加工の際、前記制御装置による制御の下、前記回転駆動機構により前記回転テーブルが回転せしめられるとき、前記補正実行部により、前記制御装置から受信された目標回転角度位置データを基に、前記補正量記憶部に格納されたデータが検索されて、当該目標回転角度位置に応じた補正量が読み出され、読み出された補正量を基に、回転テーブルの目標回転角度位置が補正される。
【００２２】
斯くして、本発明に係る補正装置によれば、回転テーブルの実回転角度位置を所謂ロータリエンコーダによって測定するようにしているので、前記回転駆動機構のロストモーション量を任意の角度毎に測定することができ、測定角度間隔を緻密にすることで、分解能の高い精密なロストモーション量を測定することができる。
【００２３】
そして、加工にあたって、回転テーブルを所定の回転角度位置に回転させる際には、このようにして精密に測定されたロストモーション量を基に、これを打ち消すように、制御目標としての目標回転角度位置を自動補正するようにしているので、当該回転テーブルを極めて高精度に割り出すことができ、当該回転テーブルを用いた加工の精度を高めることができる。
【００２４】
尚、前記補正実行部の補正実行処理において、制御装置から受信した目標回転角度位置に対応した補正量が前記補正量記憶部に格納されていない場合もあり得るが、この場合には、その目標回転角度位置の前後の角度について格納された補正量を基に、適宜補間処理を行うことによって補正量を算出し、算出した補正量を基に補正を実行するように、当該補正実行部を構成すると良い。
【００２５】
また、前記ロストモーション量は、回転角度位置のみならず、回転テーブルの回転方向によっても異なるため、正負それぞれの回転方向について、それぞれロストモーション量を測定し、これに応じた補正量を設定するのが好ましい。この場合、前記補正量記憶部には、前記回転方向と回転角度位置及びこれに対応した補正量とが格納され、前記補正実行部は、制御装置から受信した目標回転角度位置を基に、前記回転方向を認識して、認識した回転方向と目標回転角度位置に応じた補正量を補正量記憶部から読み出して補正を実行するように構成される。
【００２６】
また、前記第２の回転角度位置検出器によって回転テーブルの正確な実回転角度位置を検出するには、当該第２の回転角度位置検出器の回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させる必要があるが、このように正確に一致させるためには、前記検出機構を以下のように構成すると良い。
【００２７】
即ち、前記検出機構は、上記構成に加えて、その前記第２の回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、当該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記基台上にこれと相対回転可能に載置される回転台と、前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸、並びに前記回転中心軸及び第１軸の双方に直交する第２軸に沿って、前記回転台に対し相対移動自在に設けられた移動体と、前記回転台上に配設され、前記移動体の前記第１軸及び第２軸に沿った方向の移動を案内する案内機構と、前記回転台と移動体との間の前記第１軸方向及び第２軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器と、前記基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、前記第１軸方向及び第２軸方向における前記基台の位置を調整する位置調整手段とを更に備え、その制止部材が、前記移動体に係合して、少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記移動体の移動を制止するように構成される。
【００２８】
この検出機構によれば、まず、当該検出機構を回転テーブル上に載置し、その取付手段によって基台を回転テーブル上に固定した後、移動体が移動するのを制止部材により制止させた状態で、回転テーブルをその回転中心軸回りに回転させると、基台及びこれに固設された第２の回転角度位置検出器の第１の部材が回転テーブルとともにその回転中心軸回りに回転する一方、第２の回転角度位置検出器の第２の部材，回転台及び移動体は、前記制止部材の制止作用によって非回転の状態に維持される。
【００２９】
そして、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸とが心ずれしている場合には、基台及び第２の回転角度位置検出器の第１の部材と、回転台及び第２の回転角度位置検出器の第２の部材とが、第１の部材と第２の部材との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。
【００３０】
上記旋回移動が起こると、第１軸及び第２軸に沿った各方向に相対移動自在に設けられた回転台と移動体との間で当該第１軸及び第２軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、回転台が案内機構により案内されて第１軸及び第２軸に沿った方向にそれぞれ移動し、かかる回転台の第１軸及び第２軸に沿った移動によって、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、移動体が制止された状態で、基台及び回転台が回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。そして、回転台が第１軸及び第２軸に沿って移動すると、その位置が軸方向位置検出器によって検出される。
【００３１】
この回転台の第１軸及び第２軸に沿った移動は、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量に応じたものであり、かかる回転台の移動量から、第１軸及び第２軸に沿った方向における、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を算出することができる。即ち、回転テーブルを１回転させたときの、第１軸及び第２軸に沿った各方向における回転台位置の最大値と最小値との差をとり、これを１／２することで、各方向における心ずれ量（位置ずれ量）が算出される。
【００３２】
この後、このようにして算出された心ずれ量を基に、位置調整手段によって、基台を、算出された心ずれ量を打ち消すように、第１軸及び第２軸に沿って移動させ、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸とを一致させる心合わせを行う。
【００３３】
このように、上記構成の検出機構によれば、これを回転テーブル上に適宜設置した後、回転テーブルを回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができ、検出された心ずれ量を基に、位置調整手段により、基台を移動させることで、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸とを正確に心合わせすることができる。
【００３４】
尚、前記位置調整手段は、これが、前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記基台を移動させる駆動機構と、前記軸方向位置検出器により検出された前記第１軸方向及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えた構成とすることができる。この位置調整手段によれば、制御部により駆動制御される駆動機構によって、基台を、前記算出心ずれ量を打ち消すように、自動的に第１軸及び第２軸に沿って移動させることができ、このようにすることで、回転テーブルの回転中心軸と第２の回転角度位置検出器の回転中心軸とを、自動的に、しかも正確に心合わせすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る補正装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図であり、図２は、本実施形態に係る補正装置などの概略構成を一部ブロック図で示した平面図であり、図３は、本実施形態に係る補正装置などの概略構成を示したブロック図である。
【００３６】
図１乃至図３に示すように、本例の補正装置１は、工作機械８０の回転テーブル８３上に載置される検出機構２と、工作機械８０の制御装置９５内に設けられる補正実行装置３とを備えて構成される。
【００３７】
まず、前記工作機械８０について説明する。
【００３８】
前記工作機械８０は、ベッド（図示せず）と、ベッド（図示せず）上に載置されたコラム（図示せず）と、コラム（図示せず）に支持され、Ｙ軸方向に移動可能となった主軸頭８１と、主軸頭８１によって軸中心に回転自在に支持される主軸８２と、ベッド（図示せず）上に載置され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となった回転テーブル８３と、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構８６と、回転駆動機構８６によって実行制御される回転角度位置を検出するロータリエンコーダ（第１の回転角度位置検出器）９１と、ロータリエンコーダ９１からフィードバックされる回転角度位置などに基づいて回転駆動機構８６の作動をフィードバック制御する前記制御装置９５などから構成される。
【００３９】
前記回転テーブル８３は、前記回転中心軸回りに回転可能に設けられた回転基台８４と、この回転基台８４上に載置，固定されて当該回転基台８４とともに回転するパレット８５とからなり、この回転基台８４が前記回転駆動機構８６によって駆動される。
【００４０】
前記回転駆動機構８６は、回転基台８４の回転軸（図示せず）に設けられたウォームホイール８７と、ウォームホイール８７と噛合するウォーム８９と、ウォーム８９を軸中心に回転させるサーボモータ９０などからなり、前記ロータリエンコーダ９１はこのサーボモータ９０に付設され、その回転角度位置を検出することにより、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を間接的に検出する。
【００４１】
尚、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置は、制御装置９５内に設けられた、後述する駆動制御部９７及び前記補正実行装置３の双方に送信されるようになっている。
【００４２】
前記制御装置９５は、前記補正実行装置３の他に、動作指令生成部９６及び駆動制御部９７などを備える。
【００４３】
前記動作指令生成部９６は、適宜格納されたＮＣプログラムを解析して、回転テーブル８３に関する回転指令信号を抽出したり、適宜外部から入力された、回転テーブル８３に関する回転指令信号を受信して、これらの回転指令信号などを基に、回転テーブル８３を回転させるべき回転角度位置である目標回転角度位置に係るデータ（動作指令信号）を生成して、生成した動作指令信号を駆動制御部９７に送信する処理を行う。尚、この動作指令信号は、前記補正実行装置３にも送信されるようになっている。
【００４４】
前記駆動制御部９７は、動作指令生成部９６から受信した動作指令信号、及びロータリエンコーダ９１からフィードバックされる回転角度位置を基に、駆動指令信号を生成し、生成した駆動指令信号をサーボモータ９０に送信する処理を行う、即ち、サーボモータ９０をフィードバック制御する。
【００４５】
そして、この駆動指令信号に基づきサーボモータ９０が駆動制御されて、回転テーブル８３が、前記目標回転角度位置まで、即ち、ロータリエンコーダ９１によって検出される回転角度位置が前記目標回転角度位置と同一になるまで回転せしめられる。
【００４６】
次に、前記補正装置１について説明する。尚、補正装置１は、上述したように、回転テーブル８３上に載置される検出機構２と、制御装置９５内に設けられる補正実行装置３とからなる。
【００４７】
前記検出機構２は、下面に固設された取付板１１を介して工作機械８０のパレット８５上に載置される基台１０と、パレット８５上に配設され、当該パレット８５上に取付板１１を固定するクランプ装置１２と、パレット８５上における取付板１１の位置を調整する位置調整装置２０と、基台１０の上面に配設されるロータリエンコーダ（第２の回転角度位置検出器）３５と、ロータリエンコーダ３５を介して基台１０上に設けられる回転台４１と、回転台４１上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸と直交するＸ軸（第１軸）、並びに前記回転中心軸及びＸ軸の双方に直交するＺ軸（第２軸）に沿った方向の移動を案内するクロスガイド（案内機構）４４と、クロスガイド４４によってＸ軸及びＺ軸に沿った方向に移動自在に支持される移動体４８と、回転台４１と移動体４８との間のＸ軸方向及びＺ軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器５０と、Ｘ軸及びＺ軸によって形成される平面内における移動体４８の移動を制止する制止部材５５とを備える。
【００４８】
前記取付板１１は、クランプ装置１２によるクランプ状態においては、パレット８５とともに回転テーブル８３の回転中心軸回りに一体的に回転する一方、アンクランプ状態では、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。
【００４９】
前記ロータリエンコーダ３５は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１部材３６と第２部材３７とからなり、第２部材３７にスケールが設けられ、第１部材３６に読取器が設けられた構造を備えている。
【００５０】
前記基台１０は、その中央部が上方に突出した形状をしており、この突出部１０ａの上面に前記第１部材３６が固設されている。前記回転台４１は、内部が中空に形成された円筒状の支持部材４２と、この支持部材４２の上端面に設けられた載置板４３とから構成され、支持部材４２内の底面に前記第２部材３７が固設されている。また、回転台４１は、その支持部材４２の下部内周面と前記突出部１０ａ外周面との間に設けられた軸受４０を介して、基台１０上にこれと相対回転可能に支持されている。
【００５１】
斯くして、第１部材３６に設けられた読取器によって第２部材３７に設けられたスケールを読み取ることにより、第１部材３６の第２部材３７に対する相対的な回転角度位置が検出され、言い換えれば、第１部材３６が固設される基台１０（結果的には、取付板１１を介してこの基台１０が固設されている回転テーブル８３）の回転角度位置が検出される。そして、この第１部材３６の読取器によって検出された回転角度位置が、前記補正実行装置３に送信される。
【００５２】
前記クロスガイド４４は、回転台４１の載置板４３上面に固設されたＸ軸ガイドレール４５と、移動体４８の下面に固設されたＺ軸ガイドレール４６と、Ｘ軸ガイドレール４５及びＺ軸ガイドレール４６とそれぞれ係合し、これに沿って各軸方向に移動自在となったスライダ４７とから構成される。
【００５３】
前記軸方向位置検出器５０は、移動体４８下面に設けられ、Ｘ軸及びＺ軸に沿うように格子状の目盛りが形成された格子スケール５１と、載置板４３の上面に設けられて、格子スケール５１の目盛りを読み取る検出ヘッド５２とからなり、この検出ヘッド５２によって検出されたＸ軸方向及びＺ軸方向における移動体４８の位置が、前記位置調整装置２０の後述する制御装置３０に送信される。
【００５４】
前記制止部材５５は、その一方端が移動体４８の上面に設けられるとともに、その他方端側の側面が固定部材５６を介して主軸８２に固定されるように構成されており、前記他方端側側面が固定部材５６を介して主軸８２に固定されることで、移動体４８の三次元空間内における移動が制止されるようになっている。
【００５５】
前記位置調整装置２０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ配設されたＺ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５と、取付板１１上に固設され、且つＺ軸ボールねじ２１に螺合したＺ軸ナット２２と、Ｘ軸ボールねじ２５に螺合したＸ軸ナット２６と、Ｘ軸ナット２６が嵌挿される貫通穴２９ａを有し、取付板１１上に固設されて、Ｘ軸ナット２６をＺ軸方向には移動可能に且つＸ軸方向には移動不可能となるように係合，支持する係合部材２９と、各支持部材２３，２７を介してパレット８５上にそれぞれ固設され、Ｚ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５を軸中心にそれぞれ回転させるＺ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８と、軸方向位置検出器５０から受信したＺ軸方向及びＸ軸方向における検出位置を基に、Ｚ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８の作動を制御して、取付板１１をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる制御装置３０などからなる。
【００５６】
尚、前記制御装置３０は、前記クランプ装置１２の作動をも制御するように構成されており、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８を駆動する前に、クランプ装置１２をアンクランプさせて取付板１１の固定を解除し、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８の駆動完了後に再度、クランプ装置１２を駆動して取付板１１をクランプするように、当該クランプ装置１２の作動を制御する。
【００５７】
前記補正実行装置３は、補正量記憶部６０，補正量設定部６１及び補正実行部６２を備えており、補正量記憶部６０には、回転テーブル８３の目標回転角度位置を補正するための補正量が格納される。
【００５８】
前記補正量設定部６１は、回転テーブル８３を目標回転角度位置に回転させたときに、前記ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置と、前記ロータリエンコーダ３５によって検出された回転角度位置との差を算出して、この差が０となるような補正量を設定するとともに、設定した補正量と前記目標回転角度位置とを相互に関連付けて、補正量記憶部６０に格納する処理を行う。例えば、前記ロータリエンコーダ３５によって検出された回転角度位置（実回転角）が、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置（制御回転角）よりもΔθだいけ小さいときには、補正量は＋Δθとなり、前記実回転角が制御回転角よりも、Δθだいけ大きいときには、補正量は−Δθとなる。
【００５９】
上述したように、回転駆動機構８６を構成するウォームホイール８７，ウォーム８９や回転基台８４は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって少なからず弾性変形を生じるため、回転テーブル８３を駆動する際にこれらに弾性変形を生じて、制御装置９５によって制御される回転角度位置（回転駆動機構８６に入力される回転角度位置）と、回転テーブル８３（実質的にはパレット８５）の実回転角度位置（回転駆動機構８６から出力される回転角度位置）とに差（ロストモーション）を生じることがあり、また、ウォームホイール８７とウォーム８９と間にはバックラッシがあるため、これによっても、誤差（ロストモーション）を生じる。
【００６０】
前記補正量設定部６１は、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５によって検出された回転角度位置との差をとることによって、上記ロストモーション量を算出し、算出したロストモーション量が０となるような補正量を設定するのである。そして、このようなロストモーション量が、回転テーブル８３の所定の回転角度位置毎に測定され、これに応じた補正量が設定される。このようにして設定され、補正量記憶部６０に格納される補正データの一例を図４に示す。
【００６１】
尚、図４に示した例では、１°間隔毎にロストモーション量を測定して、これに応じた補正量を設定するようにしたが、言うまでもなく、補正量の設定間隔はこれに限られるものではなく、必要に応じて任意の間隔で設定される。
【００６２】
前記補正実行部６２は、動作指令生成部９６によって生成された目標回転角度位置データ（動作指令信号）を当該動作指令生成部９６から受信し、受信した目標回転角度位置データを基に、補正量記憶部６０に格納されたデータテーブルを検索して、当該目標回転角度位置に応じた補正量を読み出し、読み出した補正量を、前記駆動制御部９７に送信する処理を行う。これにより、駆動制御部９７において、補正実行部６２から送信された補正量を基に回転テーブル８３の目標回転角度位置が補正される。
【００６３】
尚、この補正実行部６２の補正実行処理において、動作指令生成部９６から受信した目標回転角度位置に対応した補正量が前記補正量記憶部６０に格納されていない場合もあり得るが、補正実行部６２は、この場合に、当該目標回転角度位置の前後の角度について格納された補正量を基に、適宜補間処理を行うことによって補正量を算出し、算出した補正量を駆動制御部９７に送信するように構成されている。
【００６４】
以上のように構成された本例の補正装置１によれば、以下のようにして、上記ロストモーション量が測定され、これを是正するような補正量が設定される。
【００６５】
即ち、まず、検出機構２の構成物の内、取付板１１，基台１０，ロータリエンコーダ３５，回転台４１，クロスガイド４４，移動体４８，軸方向位置検出器５０及び制止部材５５からなる構造体をパレット８５上に載置した後、位置調整装置２０及びクランプ装置１２を適宜パレット８５上に設置して、このクランプ装置１２によって取付板１１をパレット８５上にクランプする。尚、前記構造体をパレット８５上に載置する際には、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸とパレット８５の回転中心軸とが大まかに一致するように、目視によってこれを確認しながら前記構造体をパレット８５上に載置する。
【００６６】
次に、回転テーブル８３及び主軸頭８１をそれぞれ駆動して、これらの位置を適宜調整した後、制止部材５５の前記他方端側側面を主軸８２に固定部材５６を介して固定する。これにより、移動体４８の三次元空間内における移動が制止される。
【００６７】
ついで、制御装置９５により回転駆動機構８６を駆動して、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに少なくとも３６０°回転させると、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とが心ずれしている場合には（殆どの場合が心ずれしている）、基台１０及びロータリエンコーダ３５の第１部材３６と、回転台４１及びロータリエンコーダ３５の第２部材３７とが、これらの間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００６８】
そして、この旋回移動が起こると、Ｘ軸及びＺ軸に沿った各方向に相対移動自在に設けられた回転台４１と移動体４８との間で当該Ｘ軸及びＺ軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、回転台４１がクロスガイド４４により案内されてＸ軸及びＺ軸に沿った方向にそれぞれ移動し、かかる回転台４１のＸ軸及びＺ軸に沿った移動によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、移動体４８が制止された状態で、基台１０及び回転台４１が回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００６９】
尚、このときの状態を図５に示す。図中、符号Ａは、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸を示し、符号Ｂは、回転テーブル８３の回転中心軸を示す。また、（ａ）は、回転テーブル８３が反時計回りに９０°回転せしめられたときの、（ｂ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに１８０°回転せしめられたときの、（ｃ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに２７０°回転せしめられたときの、（ｄ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに３６０°回転せしめられたときの、回転台４１及び移動体４８の位置関係をそれぞれ示している。
【００７０】
図５（ｄ）に示すように、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量をΔＸとすると、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸は、回転テーブル８３の回転中心軸を中心として半径ΔＸの軌跡を描くように旋回移動せしめられ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における回転台４１の移動量は、それぞれ２・ΔＸとなる。
【００７１】
回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置は、軸方向位置検出器５０によってそれぞれ検出されており、当該軸方向位置検出器５０によって検出された位置データがそれぞれ制御装置３０に送信される。
【００７２】
制御装置３０は、回転テーブル８３が回転駆動される間、回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置を軸方向位置検出器５０からそれぞれ受信し、回転テーブル８３を１回転させたときの、回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置の最大値と最小値との差をとって各軸における移動量を算出し、これを１／２することで、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量を算出する。
【００７３】
ついで、制御装置３０は、クランプ装置１２による取付板１１のクランプを解除した後、Ｘ軸駆動モータ２８及びＺ軸駆動モータ２４を軸方向位置検出器５０から受信される位置データを基にそれぞれフィードバック制御して、前記算出した心ずれ量を打ち消すように、取付板１１をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる。そして、移動完了後、クランプ装置１２によって取付板１１を再度クランプする。
【００７４】
以上により、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とが正確に心出しされる。
【００７５】
この後、回転駆動機構８６により回転テーブル８３を、例えば１°づつ回転させて、各回転角度位置毎にロータリエンコーダ３５によって検出される回転角度位置と、ロータリエンコーダ９１によって検出される回転角度位置とを基に、補正量設定部６１において、これらの差をとることによってロストモーション量が算出されるとともに、かかるロストモーション量が０となるような補正量が設定され、設定された補正量がそのときの回転角度位置とともに補正量記憶部６０に格納される。
【００７６】
以上のようにして補正量が設定され、これが補正量記憶部６０に格納されると、次に、前記検出機構２がパレット８５上から適宜取り外され、この後、ワークがパレット８５上に載置，固定され、当該ワークに対して所定の加工が行われる。
【００７７】
そして、この加工の際、制御装置９５による制御の下、回転駆動機構８６により回転テーブル８３が回転せしめられるとき、補正実行部６２により、動作指令生成部９６から受信された目標回転角度位置データを基に、補正量記憶部６０に格納されたデータが検索されて、当該目標回転角度位置に応じた補正量が読み出され、読み出された補正量を基に、回転テーブル８３の目標回転角度位置が補正される。
【００７８】
斯くして、本例の補正装置１によれば、回転テーブル８３の実回転角度位置をロータリエンコーダ３５によって測定するようにしているので、回転駆動機構８６のロストモーション量を任意の角度毎に測定することができるとともに、測定角度間隔を緻密にすることで、分解能の高い精密なロストモーション量を測定することができる。
【００７９】
また、検出機構２をパレット８５上に適宜設置した後、回転テーブル８３を回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができ、また、位置調整装置２０によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とを、自動的に、しかも正確に心合わせすることができる。そして、このようにして、ロータリエンコーダ３５を回転テーブル８３に対して正確に位置合わせすることで、上記のロストモーション量を高精度に測定することができる。
【００８０】
そして、加工にあたって、回転テーブル８３を所定の回転角度位置に回転させる際には、このようにして緻密且つ高精度に測定されたロストモーション量を基に、これを打ち消すように、制御目標としての目標回転角度位置を自動補正するようにしているので、当該回転テーブル８３を極めて高精度に割り出すことができ、当該回転テーブル８３を用いた加工の精度を高めることができる。
【００８１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００８２】
例えば、前記ロストモーション量は、回転角度位置のみならず、回転テーブル８３の回転方向によっても異なるため、正負それぞれの回転方向について、それぞれロストモーション量を測定し、これに応じた補正量を設定するのが好ましい。この場合、前記補正量記憶部６０には、前記回転方向と回転角度位置及びこれに対応した補正量とが格納され、前記補正実行部６２は、駆動指令生成部９６から受信した目標回転角度位置を基に、前記回転方向を認識して、認識した回転方向と目標回転角度位置に応じた補正量を補正量記憶部６０から読み出して補正を実行するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る補正装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る補正装置などの概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【図３】本実施形態に係る補正装置などの概略構成を示したブロック図である。
【図４】本実施形態に係る補正量記憶部に格納されるデータテーブルを示した説明図である。
【図５】回転テーブルの回転に伴って変化する検出機構の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１    工作機械の補正装置
２    検出機構
３    補正実行装置
１０  基台
１２  クランプ装置
２０  位置調整装置
３５  ロータリエンコーダ
４１  回転台
４４  クロスガイド
４８  移動体
５０  軸方向位置検出器
５５  制止部材
６０  補正量記憶部
６１  補正量設定部
６２  補正実行部
８０  工作機械
８３  回転テーブル
８６  回転駆動機構
９１  ロータリエンコーダ
９５  制御装置
９６  動作指令生成部
９７  駆動制御部
【図１】
2004348350.tif 000003
【図２】
2004348350.tif 000004
【図３】
2004348350.tif 000005
【図４】
2004348350.tif 000006
【図５】
2004348350.tif 000007