特許 6416983 回転軸の角度較正方法および角度較正プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6416983

(24)【登録日】2018年10月12日

(45)【発行日】2018年10月31日

(54)【発明の名称】回転軸の角度較正方法および角度較正プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/244 20060101AFI20181022BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20181022BHJP

   G05B 19/401 20060101ALI20181022BHJP

   G01B 21/22 20060101ALI20181022BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/244 B

   B23Q17/22 Z

   G05B19/401

   G01B21/22

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-100567(P2017-100567)

(22)【出願日】2017年5月22日

【審査請求日】2018年7月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100142789

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100163050

【弁理士】

【氏名又は名称】小栗 眞由美

(74)【代理人】

【識別番号】100201466

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】見波 弘志

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 豊明

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０９４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３１１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６９８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２３６５２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２３３５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／００−５／６２

Ｇ０１Ｂ ７／００−１１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の回転軸と、各該回転軸に備えられた制御用角度センサにより検出された角度に基づいて前記回転軸を制御する制御部とを備える産業用機械の第１の回転軸に、前記制御用角度センサより高精度かつ前記制御用角度センサと同型式のデータを出力する較正用角度センサを取り付け、
前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の前記制御用角度センサに代えて前記較正用角度センサを接続し、
前記第１の回転軸を回転させ、
前記制御部において、前記制御用角度センサにより検出された前記第１の回転軸の第１角度と、前記較正用角度センサにより検出された前記第２の回転軸の第２角度との差分を算出し、
算出された前記差分を前記第１の回転軸の回転角度の較正値として記憶する回転軸の角度較正方法。

【請求項2】

前記産業用機械が被加工物を加工する工作機械であり、
前記第１の回転軸および前記第２の回転軸が、前記被加工物を搭載する回転テーブルである請求項１に記載の回転軸の角度較正方法。

【請求項3】

複数の回転軸と、各該回転軸に備えられた制御用角度センサにより検出された角度に基づいて前記回転軸を制御する制御部とを備える産業用機械の第１の回転軸に、前記制御用角度センサより高精度かつ前記制御用角度センサと同型式のデータを出力する較正用角度センサを取り付け、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の前記制御用角度センサに代えて前記較正用角度センサを接続し、前記第１の回転軸を回転させたときに、前記制御用角度センサにより検出された前記第１の回転軸の第１角度と、前記較正用角度センサにより検出された前記第２の回転軸の第２角度との差分を算出する差分算出ステップと、該差分算出ステップにより算出された前記差分を前記第１の回転軸の回転角度の較正値として記憶する記憶ステップとをコンピュータに実行させる角度較正プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸の角度較正方法および角度較正プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械の回転テーブルの角度較正は、較正用に用意された高精度角度測定システムを回転テーブルに取り付けた状態で回転テーブルを回転させ、工作機械側に備えられている回転テーブルの角度センサによる回転角度の検出値と、高精度角度測定システムによる測定値との差を較正値として算出し、算出された較正値を制御装置に入力することにより行われている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１１８８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の角度較正方法は、高精度角度測定システムにより測定された回転テーブルの角度を読み取る専用の角度読取装置と、該角度読取装置により読み取った回転テーブルの角度と工作機械の制御装置から受け取った回転テーブルの角度との差を演算する専用の計算機が必要となるという不都合がある。また、計算機により算出された回転テーブルの角度の差を工作機械の制御装置に入力しなければならないという不都合がある。

【0005】

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、専用の角度読取装置や計算機を用意することを不要とし、回転軸の角度センサを精度よく較正することができる回転軸の角度較正方法および角度較正プログラムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、複数の回転軸と、各該回転軸に備えられた制御用角度センサにより検出された角度に基づいて前記回転軸を制御する制御部とを備える産業用機械の第１の回転軸に、前記制御用角度センサより高精度かつ前記制御用角度センサと同型式のデータを出力する較正用角度センサを取り付け、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の前記制御用角度センサに代えて前記較正用角度センサを接続し、前記第１の回転軸を回転させ、前記制御部において、前記制御用角度センサにより検出された前記第１の回転軸の第１角度と、前記較正用角度センサにより検出された前記第２の回転軸の第２角度との差分を算出し、算出された前記差分を前記第１の回転軸の回転角度の較正値として記憶する回転軸の角度較正方法を提供する。

【0007】

本態様によれば、複数の回転軸を有する産業用機械のいずれかの回転軸（第１の回転軸）の回転角度を較正するには、第１の回転軸に、第１の回転軸に備えられた制御用角度センサより高精度の較正用角度センサを取り付ける。そして、取り付けた較正用角度センサを第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の制御用角度センサに代えて接続し、第１の回転軸を回転させる。

【0008】

これにより、第１の回転軸の回転角度は、第１の回転軸の制御用角度センサおよび較正用角度センサにより検出される。すなわち、高精度の較正用角度センサによる検出値は第２の回転軸の回転角度として検出されるので、第１の回転軸の制御用角度センサを較正する際には、制御部は、第１の回転軸の回転角度と第２の回転軸の回転角度の差分を算出することにより第１の回転軸の制御用角度センサの較正値を容易に取得することができる。
そして、算出された較正値を記憶しておくことにより、専用の角度読取装置や計算機を用意することなく、第１の回転軸の制御用角度センサを精度よく較正することができる。

【0009】

上記態様においては、前記産業用機械が被加工物を加工する工作機械であり、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸が、前記被加工物を搭載する回転テーブルであってもよい。
このようにすることで、第１または第２の回転軸の一方の制御用角度センサを、較正用角度センサにより検出する他方の回転軸の回転角度によって精度よく較正することができる。同種の制御用角度センサを用いる回転テーブルどうしで較正し合うことができる。

【0010】

本発明の他の態様は、複数の回転軸と、各該回転軸に備えられた制御用角度センサにより検出された角度に基づいて前記回転軸を制御する制御部とを備える産業用機械の第１の回転軸に、前記制御用角度センサより高精度かつ前記制御用角度センサと同型式のデータを出力する較正用角度センサを取り付け、前記第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の前記制御用角度センサに代えて前記較正用角度センサを接続し、前記第１の回転軸を回転させたときに、前記制御用角度センサにより検出された前記第１の回転軸の第１角度と、前記較正用角度センサにより検出された前記第２の回転軸の第２角度との差分を算出する差分算出ステップと、該差分算出ステップにより算出された前記差分を前記第１の回転軸の回転角度の較正値として記憶する記憶ステップとをコンピュータに実行させる角度較正プログラムを提供する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、専用の角度読取装置や計算機を用意することを不要とし、回転軸の角度センサを精度よく較正することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る回転軸の角度較正方法を適用する工作機械と較正用角度センサの一例である。

【図2】図１の角度較正方法により、図１の工作機械に較正用角度センサを装着した状態を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る角度較正方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施形態に係る回転軸の角度較正方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る角度較正方法を適用する産業用機械は、工作機械１であって、図１に示されるように、２つの回転テーブル（図示略）をそれぞれ回転させる２つのモータ（第１および第２の回転軸、回転軸）２，３と、他の複数のモータ（回転軸）４，５と、これらのモータ２，３，４，５を制御する制御部６とを備えている。

【0014】

各モータ２，３，４，５には、それぞれ、回転角度を検出するエンコーダ（制御用角度センサ）７が備えられている。制御部６は、コンピュータであって、演算を行う図示しないプロセッサと、データを記憶する図示しないメモリとを備え、エンコーダ７により検出された回転角度に基づいてモータ２，３，４，５を制御し回転テーブルを所定の回転速度および角度位置で回転させるようになっている。

【0015】

本実施形態に係る角度較正方法は、図１から図３に示されるように、モータ２，３，４，５に備えられているエンコーダ７よりも高精度に回転角度を検出することができる較正用角度センサ８を、較正を行うエンコーダ７が取り付けられている第１の回転テーブルのモータ（以下、第１のモータという。）２に取り付けるステップＳ１と、第２の回転テーブルを回転させるモータ（以下、第２のモータという。）３に備えられているエンコーダ７と制御部６とを接続する配線９を取り外し、これに代えて、較正用角度センサ８の出力配線１０を制御部６に接続するステップＳ２とを備えている。

【0016】

較正用角度センサ８は、２つの回転テーブルの外部に配置された治具に固定される読み取りユニット１１と、該読み取りユニット１１に対して所定の軸線回りに回転可能に支持されたスケールユニット１２とを備えている。較正用角度センサ８を第１のモータ２に取り付けるステップＳ１は、較正用角度センサ８のスケールユニット１２の軸線を第１のモータ２の軸線に一致させた状態でスケールユニット１２を第１のモータ２に固定するようになっている。
これにより、図２に示されるように、工作機械１に較正用角度センサ８が装着され、配線９と出力配線１０とを入れ替えるステップＳ２によって、工作機械１の制御部６は、較正用角度センサ８による検出値を第２のモータ３に備えられたエンコーダ７による検出値であると認識するようになる。

【0017】

次いで、本実施形態に係る角度較正方法は、図３に示されるように、制御部６に角度較正プログラムを実行させるようになっている。角度較正プログラムは、第１のモータ２を回転させる回転ステップＳ３と、第１のモータ２に備えられたエンコーダ７により検出された第１角度と較正用角度センサ８により検出された第２角度との差分を算出する差分算出ステップＳ４と、算出された差分を第１の回転テーブルの回転角度の較正値としてメモリに記憶させる記憶ステップＳ５とをプロセッサに実行させるようになっている。

【0018】

制御部６が、角度較正プログラムを実行させると、第１の回転テーブルの第１のモータ２が回転させられて第１の回転テーブルが回転させられる。これにより、第１のモータ２に備えられたエンコーダ７により第１角度が検出される一方、第１の回転テーブルと同軸に固定された較正用角度センサ８のスケールユニット１２が読み取りユニット１１に対して回転させられることにより較正用角度センサ８によって第２角度が検出される。

【0019】

すなわち、同じ第１の回転テーブルの回転角度が、エンコーダ７と較正用角度センサ８の両方によって検出される。制御部６は、検出された第１角度と第２角度との差分を算出し、算出された差分をメモリに記憶する。
較正用角度センサ８はエンコーダ７よりも高精度に回転角度を検出できるものであるため、差分が小さければエンコーダ７が精度よく回転角度を検出していることが分かり、差分が大きい場合にはエンコーダ７の検出する回転角度にズレが発生していることが分かる。

【0020】

したがって、エンコーダ７により検出された第１角度と、較正用角度センサ８により検出された第２角度との差分をメモリに記憶しておくことにより、第１の回転テーブルの実際の制御において、記憶しておいた差分を用いて、エンコーダ７により検出された回転角度を補正し、２つの回転テーブルを精度よく制御することができる。

【0021】

この場合において、本実施形態に係る角度較正方法によれば、第１の回転テーブルの第１のモータ２に備えられているエンコーダ７よりも高精度かつ同一形式のデータを出力する較正用角度センサ８を、第２の回転テーブルのエンコーダ７に代えて制御部６に接続するので、専用の角度読取装置を用意しなくても、較正用角度センサ８により検出された回転角度を制御部６に認識させることができる。

【0022】

これにより、制御部６により実行可能な簡単な角度較正プログラムによって、制御部６自体に差分を演算させることができるため、差分を演算する専用の計算機を設ける必要もない。すなわち、本実施形態に係る角度較正方法によれば、専用の角度読取装置や計算機を用意することを不要とし、回転軸２，３，４，５のエンコーダ７を精度よく較正することができるという利点がある。

【0023】

本実施形態に係る角度較正方法により第１の回転テーブルのエンコーダ７の較正値がメモリに記憶された後には、第１の回転テーブルと第２の回転テーブルとを入れ替えて、同様のステップを実行することにより、第２の回転テーブルのエンコーダ７の較正値もメモリに記憶することができる。
さらに、較正が終了した後には、較正用角度センサ８に代えて、取り外されていたエンコーダ７を制御部６に接続し直すことにより、精度よく較正された状態で工作機械１を動作させることができる。

【0024】

なお、本実施形態においては、２つの回転テーブルを有する工作機械１に角度較正方法を適用する場合を例示したが、これに代えて、他の任意の産業用機械に適用してもよい。
また、回転テーブルと他の回転軸２，３，４，５のエンコーダ７が共通のデータ形式を有している場合には、他の回転軸２，３，４，５のエンコーダ７の較正に適用することにしてもよい。
また、本実施形態においては、被加工物を搭載する回転テーブルとして、２つの回転テーブルの場合を例示したが、これに代えて、任意の数の回転テーブルを用いてもよい。

【0025】

また、本実施形態においては、エンコーダ７と制御部６とを接続する配線９を取り外し、較正用角度センサ８の出力配線１０を制御部６に接続するものを例示したが、これに代えて、配線９に切替部を設け、該切替部に出力配線１０が接続されているものを採用してもよい。

【0026】

この場合、エンコーダ７による第２のモータ３の検出値と、較正用角度センサ８による第１のモータ２の検出値とを切替部によって切り替えることにより、制御部６への配線９の取り外しおよび出力配線１０の取り付け作業を行うことなく第１のモータ２の第１角度および第２角度を検出することができる。また、切替部は、手動で操作されてもよいし、制御部６によって自動で操作されるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0027】

１ 工作機械（産業用機械）
２ 第１のモータ（第１の回転軸、回転軸）
３ 第２のモータ（第２の回転軸、回転軸）
４，５ モータ（回転軸）
６ 制御部
７ エンコーダ（制御用角度センサ）
８ 較正用角度センサ
Ｓ４ 差分算出ステップ
Ｓ５ 記憶ステップ

【要約】

【課題】専用の角度読取装置や計算機を用意することを不要とし、回転軸の角度センサを精度よく較正する。
【解決手段】複数の回転軸と、各回転軸に備えられた制御用角度センサにより検出された角度に基づいて回転軸を制御する制御部とを備える産業用機械の第１の回転軸に、制御用角度センサより高精度かつ制御用角度センサと同型式のデータを出力する較正用角度センサを取り付け（Ｓ１）、第１の回転軸とは異なる第２の回転軸の制御用角度センサに代えて較正用角度センサを接続し（Ｓ２）、第１の回転軸を回転させ（Ｓ３）、制御部において、制御用角度センサにより検出された第１の回転軸の第１角度と、較正用角度センサにより検出された第２の回転軸の第２角度との差分を算出し（Ｓ４）、算出された差分を第１の回転軸の回転角度の較正値として記憶する（Ｓ５）回転軸の角度較正方法を提供する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】