[发明专利]机械运动轨迹测定装置、数控机床及机械运动轨迹测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械运动轨迹测定装置，尤其是涉及在数控机床、机器人中测定机械的运动轨迹的装置。

背景技术

在数控机床、机器人中，为了沿着多个可动轴使机械移动，驱动马达，尽量将机械的位置忠实地控制在指令位置。在此种情况下，由于机械的振动、运动方向反转时的摩擦力的影响，在指令位置和实际的机械的位置之间产生误差，例如，在加工面上造成损伤。在产生这样的问题时，测定机械的运动轨迹、探索问题的原因，进行控制马达的控制器的各种参数的调整。用于此的机械运动轨迹的测定显示方法公知有多种方法。

在专利文献1中公开的方法是将两个高精度的钢球之间经由位移仪结合的方法，该方法读取在进行将两球间的相对距离保持为一定那样的运动(圆弧)时的位移。该方法称为循圆量测(Ball Bar)法，被广泛地普及。

在非专利文献1中公开了使用被称为交叉格子标尺(栅极编码器；grid encoder)的测定器来测定机床的运动轨迹的方法。在使用交叉格子标尺的测定中，能够使用标尺以及检测头而进行二维的相对位移的测定，该标尺为在玻璃基板上具有直角交叉的两个光学格子的标尺；该检测头具有与标尺的各个光学格子对应并互相直角交叉地配置的两个受光部。

在专利文献2所示的方法中，将3组气动滑板(air slide)与线性标尺正交地组合，可以测定三维的相对位移。另外，在专利文献3中公开了如下的测定方法，该测定方法测定从反馈信号方便求得的机械位置和控制装置所指定的机械位置的误差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-209857号公报

专利文献2：日本特许第3858062号公报

专利文献3：日本特开平4-177408号公报

非专利文献1：使用了交叉格子标尺的超精密NC机床的运动精度的测定和改善，精密工学会志，Vol.62，No.11(1996)pp.1612-1616

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的方法中，存在只能测定确定了半径的圆弧轨迹的问题，例如，不能测定容易在机械中产生振动的角部等的运动轨迹。

在非专利文献1所记载的使用交叉格子标尺的精度测定中，需要将标尺和检测头的间隔保持在0.5mm左右，存在标尺和检测头互相碰撞而容易产生破损的问题。此外，不能测定三维的运动轨迹。

在专利文献2所记载的方法中，虽然可以测定三维的运动轨迹，但是因为测定器为重叠3组滑动机构的结构，所以不能跟踪产生大的惯性力的高加速度运动，因此存在无法测定的问题。另外，由于使用气动滑板，所以需要压缩空气，导致成为非常大规模的装置。

与上述方法共通，为了在机械上安装位移仪来测定运动轨迹，例如在机床上安装有夹具、工具时，为了进行测定而需要拆卸它们。因此，存在不能测定处于实际的使用状态的机械的运动轨迹的问题。

另外，与上述方法共通，为了将测定范围限制在比较窄的范围，在错误地超过测定范围而使机械产生运动的情况下，会导致测定器发生破损。另外，若要测定行程大的机械的运动轨迹，则需要将测定器暂时拆下挪动位置而重新设置。

在专利文献3记载的方法中，在机械中不设置测定器，根据从反馈信号求得的机械位置算出运动轨迹，所以可以进行自由形状且全可动范围内的测定，测定器也不会破损。但是，实际的机械位置和反馈位置未必都相同，例如在机械产生振动时、或存在间隙时，不能正确地评价机械的运动轨迹。

本发明就是鉴于上述的问题而做出的，其目的是提供可以简便且切实地测定反映振动、间隙的机械的运动轨迹的机械运动轨迹测定装置、具备该机械运动轨迹测定装置的数控机床及机械运动轨迹测定方法。

用于解决课题的手段

为了解决课题，本发明的机械运动轨迹测定装置，对如下的装置中的机械的运动轨迹进行测定，该装置通过以反馈检测位置并使检测位置追随指令位置的方式驱动多个可动轴的马达，对机械的位置进行控制，所述检测位置从用于驱动多个可动轴的多个马达检测出，其中，该机械运动轨迹测定装置备有加速度计和运动轨迹测定部，加速度计用来测定机械的加速度；运动轨迹测定部，对加速度进行2阶积分以获得机械位置，并且以使机械位置的轮廓与利用模拟机械的位置相对于指令位置的响应性的模型所推定的推定位置的轮廓或检测位置的轮廓一致的方式修正机械位置，测定机械的运动轨迹。

发明效果