專利名稱：數(shù)控軸位置精度的補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控設(shè)備的誤差補償方法，特別是涉及一種數(shù)控軸位置精度的補償方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，數(shù)控軸系是由數(shù)控伺服電機(步進電機或伺服電機)驅(qū)動絲桿螺母付，絲桿螺母付帶動工作臺作往復(fù)運動。
當(dāng)絲桿正轉(zhuǎn)時，絲桿齒型的左側(cè)面與螺母接觸，推工作臺向右運動；當(dāng)絲桿反轉(zhuǎn)時，絲桿齒型的右側(cè)面與螺母接觸，推工作臺向左運動。絲桿的旋轉(zhuǎn)角與工作臺行程理論上應(yīng)成線性關(guān)系。但是由于絲桿加工等原因造成絲桿螺距有誤差，使得工作臺實際位移量與理論(指令)位移量不相一致，其差額就是位置誤差。當(dāng)工作臺折返運動時，折返的第一個位移還存在反向間隙引起的誤差。
為了提高工作臺位移的定位精度，數(shù)控系統(tǒng)一般采用測量補償辦法來提高定位精度。
參見圖2，如果理論上工作臺從坐標(biāo)點A移動到坐標(biāo)點B，理論位移量為L，L＝B-A。實際上工作臺位移的起點和終點并不是理想的坐標(biāo)位置A和B，而是A′和B′。A′、B′與A、B的位置誤差是ΔA和ΔB，工作臺實際位移量為L′，工作臺實際位移量L′與L存在以下關(guān)系L＝L′-(ΔB-ΔA)
由此可見要達到理論位移量L，只要在實際位移量L′上作一補償即可。補償值等于終點和起點位置誤差之差。如果有折返運動，折返后的第一次位移，還得將反向間隙造成的誤差補上。
一般的螺距誤差補償系統(tǒng)補償時，先確定補償點，用測量儀器測出各補償點的位置誤差。所測定的補償點越多，補償?shù)男Ч胶?。另外還得測出在全程終點折返時的反向間隙，將各補償點的位置誤差及全程終點的反向間隙輸入螺距誤差補償系統(tǒng)。工作臺移動時，由螺距誤差補償系統(tǒng)計算出每次移動的補償值，對工作臺的實際位移作補償。
現(xiàn)有的螺距誤差補償系統(tǒng)(例如發(fā)那科、西門子、三菱、PA等)，對設(shè)定補償點的個數(shù)有最大值限定。數(shù)控系統(tǒng)不論補償幾根軸，所有設(shè)定補償點個數(shù)之和，加上反向間隙的個數(shù)，總數(shù)不得超過1024。
IC芯片劃片機是用于切割單晶片上的IC芯片的設(shè)備。它將整齊排列在單晶片上的IC芯片，一片一片切下來；兩片IC芯片之間的間距，小的只有0.3mm(甚至更小)。允許劃片機切割的切割帶寬度，一般只有0.04mm。所以要求劃片機工作時的步距誤差不大于0.003mm。如果采用現(xiàn)有的螺距誤差補償系統(tǒng)，其補償后的精度是遠遠達不到上述要求的。主要原因在于一是允許設(shè)定的補償點個數(shù)太少。在移動步距很小的條件下，補償點分布的間隔至少不能大于移動步距。6″(英時)劃片機Y軸往返行程為330mm；12″(英時)劃片機往返行程為650mm。如果設(shè)定補償點間隔為0.25mm，6″(英時)劃片機和12″(英時)劃片機Y軸補償點分別為1320個和2600個，都超過了現(xiàn)有螺距誤差補償系統(tǒng)最大補償點數(shù)1024。如果減少補償點數(shù)目，補償精度必然下降。二是劃片機絲桿螺母付的反向間隙在不同位置是不相同的，用同一個數(shù)值替代任意位置的反向間隙值，補償精度是要下降的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種數(shù)控軸位置精度的補償方法，對設(shè)定的補償點數(shù)目不作限制，定位精度高。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明數(shù)控軸位置精度的補償方法包括如下步驟首先，設(shè)定補償點的間距，使用激光長度測量儀，測量出Y軸移動到各補償點時相距原點的實際位移量；其中，當(dāng)Y軸移動到最后一點時作折返運動，折返后的間距仍保持原間距，測出返程后各補償點到Y(jié)軸原點的實際位移量；重復(fù)測量數(shù)次，根據(jù)測得的各補償點的指令位移量和實際位移量，計算出各補償點的位置誤差和反向間隙，并進行補償設(shè)定；所述補償點的數(shù)量可以任意設(shè)定。
由于采用上述方法，本發(fā)明數(shù)控軸位置精度的補償方法，補償點間距可任意設(shè)定，因此補償點數(shù)量沒有限制，這樣可以顯著提高數(shù)控軸的定位精度，使數(shù)控設(shè)備的加工精度滿足需要。另外，在每一個補償點都測量出反向間隙，不同折返點采用相應(yīng)的反向間隙值做出補償。當(dāng)絲桿螺母付在不同位置作折返運動，反向間隙可以取折返點的實際反向間隙值，使得反向間隙補償更精確。


圖1是絲桿螺母付帶動工作臺作往復(fù)運動的示意圖；
圖2是工作臺移動時指令值與實際位移值的相互關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明數(shù)控軸螺距誤差的補償方法包括如下步驟。
將IC芯片劃片機置于恒溫工作環(huán)境下，等溫一段時間。
設(shè)定補償點的間距，使用激光長度測量儀，測量出Y軸移動到各補償點時相距原點的實際位移量；其中，當(dāng)Y軸移動到最后一點時作折返運動，折返后的間距仍保持原間距，測出返程后各補償點到Y(jié)軸原點的實際位移量；Y軸補償點的間距a可任意設(shè)定(例如，設(shè)a＝0.25mm)。
將測量結(jié)果記錄于表一。
表一 重復(fù)測量數(shù)次，根據(jù)測得的各補償點的指令位移量和實際位移量，然后計算出各補償點的位置誤差和反向間隙，并記錄于表二，進行補償設(shè)定；所述補償點的數(shù)量可以任意設(shè)定。
計算各補償點的位置誤差時，根據(jù)數(shù)次測得的各補償點的指令位移量和實際位移量，取其平均值，計算位置誤差。
表二

正向移動時第n個補償點位置誤差Δn按如下公式計算Δn＝An-Dn，其中，An為實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，Dn為第n個補償點相距原點的指令位移量；反向移動時第n個補償點位置誤差δn按如下公式計算δn＝Bn-Dn，其中，Bn為實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，Dn為第n個補償點相距原點的指令位移量；各補償點的反向間隙rn按如下公式計算
rn＝Bn-An＝δn-Δn，其中，Bn為反向移動時實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，An為正向移動時實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，δn為反向移動時第n個補償點位置誤差，Δn為正向移動時第n個補償點位置誤差。
補償后所述Y軸的指令位移量，按下列公式計算當(dāng)正向由m點移動到n點時的位移量，Lm→n＝(Dn-Dm)-(Δn-Δm)其中，Dn為第n個補償點相距原點的指令位移量，Dm為第m個補償點相距原點的指令位移量，Δn為正向移動時第n個補償點的位置誤差，Δm為正向移動時第m個補償點的位置誤差；當(dāng)反向由t點移動到s點時的位移量，Lt→s＝(Ds-Dt)-(δs-δt)其中，Ds為第s個補償點相距原點的指令位移量，Dt為第t個補償點相距原點的指令位移量，δs為反向移動時第s個補償點的位置誤差，δt為反向移動時第t個補償點的位置誤差；當(dāng)在v點由正向向反向折返至u點時的位移量，Lv→u＝(Du-Dv)-(δu-δv)-rv其中，Du為第u個補償點相距原點的指令位移量，Dv為第v個補償點相距原點的指令位移量，δu為反向移動時第u個補償點的位置誤差，δv為反向移動時第v個補償點的位置誤差，rv為第v個補償點的反向間隙；
當(dāng)在u點由反向向正向折返至v點時的位移量，Lu→v＝(Dv-Du)-(Δv-Δu)+ru其中，Dv為第v個補償點相距原點的指令位移量，Du為第u個補償點相距原點的指令位移量，Δv為正向移動時第v個補償點的位置誤差，Δu為正向移動時第u個補償點的位置誤差，ru為第u個補償點的反向間隙；當(dāng)Y軸移動每一步的起點和終點不在補償點上時(多數(shù)情況不在補償點上)，以就近為原則，由最近的補償點的補償值(Δ、δ、r)進行補償。采用就近原則是因為IC芯片劃片機二相鄰補償點間距取得很小，用線性拆分辦法計算非補償點的誤差意義不大。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控軸位置精度的補償方法，包括如下步驟首先，設(shè)定補償點的間距，使用激光長度測量儀，測量出Y軸移動到各補償點時相距原點的實際位移量；其特征在于，當(dāng)Y軸移動到最后一點時作折返運動，折返后的間距仍保持原間距，測出返程后各補償點到Y(jié)軸原點的實際位移量；重復(fù)測量數(shù)次，根據(jù)測得的各補償點的指令位移量和實際位移量，計算出各補償點的位置誤差和反向間隙，并進行補償設(shè)定；所述補償點的數(shù)量可以任意設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，正向移動時第n個補償點位置誤差Δn按如下公式計算Δn＝An-Dn反向移動時第n個補償點位置誤差δn按如下公式計算δn＝Bn-Dn各補償點的反向間隙rn按如下公式計算rn＝Bn-An＝δn-Δn上述各式中An為正向移動時實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，Bn為反向移動時實際測量的第n個補償點相距原點的實際位移量，Dn為第n個補償點相距原點的指令位移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，當(dāng)所述Y軸正向由m點移動到n點時，其指令位移量為Lm→n＝(Dn-Dm)-(Δn-Δm)其中，Dn為第n個補償點相距原點的指令位移量，Dm為第m個補償點相距原點的指令位移量，Δn為正向移動時第n個補償點的位置誤差，Δm為正向移動時第m個補償點的位置誤差；當(dāng)Y軸移動每一步的起點和終點不在補償點上時，由最近的補償點的補償值進行補償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，當(dāng)所述Y軸反向由t點移動到s點時，其指令位移量為Lt→s＝(Ds-Dt)-(δs-δt)其中，Ds為第s個補償點相距原點的指令位移量，Dt為第t個補償點相距原點的指令位移量，δs為反向移動時第s個補償點的位置誤差，δt為反向移動時第t個補償點的位置誤差；當(dāng)Y軸移動每一步的起點和終點不在補償點上時，由最近的補償點的補償值進行補償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，當(dāng)所述Y軸在v點由正向向反向折返至u點時，其指令位移量為Lv→u＝(Du-Dv)-(δu-δv)-rv其中，Du為第u個補償點相距原點的指令位移量，Dv為第v個補償點相距原點的指令位移量；δu為反向移動時第u個補償點的位置誤差，δv為反向移動時第v個補償點的位置誤差；rv為第v個補償點的反向間隙；當(dāng)Y軸移動每一步的起點和終點不在補償點上時，由最近的補償點的補償值進行補償。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，當(dāng)所述Y軸在u點由反向向正向折返至v點時，其指令位移量為Lu→v＝(Dv-Du)-(Δv-Δu)+ru其中，Dv為第v個補償點相距原點的指令位移量，Du為第u個補償點相距原點的指令位移量，Δv為正向移動時第v個補償點的位置誤差，Δu為正向移動時第u個補償點的位置誤差，ru為第u個補償點的反向間隙；當(dāng)Y軸移動每一步的起點和終點不在補償點上時，由最近的補償點的補償值進行補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控軸位置精度的補償方法，其特征在于，計算各補償點的位置誤差時，根據(jù)數(shù)次測得的各補償點的指令位移量和實際位移量，取其平均值，計算位置誤差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)控軸位置精度的補償方法，首先，設(shè)定補償點的間距，使用激光長度測量儀，測量出Y軸移動到各補償點時相距原點的實際位移量；當(dāng)Y軸移動到最后一點時作折返運動，折返后的間距仍保持原間距，測出返程后各補償點到Y(jié)軸原點的實際位移量；重復(fù)測量數(shù)次，然后計算出各補償點的位置誤差和反向間隙，并進行補償設(shè)定；所述補償點的數(shù)量可以任意設(shè)定。本發(fā)明對設(shè)定的補償點數(shù)目不作限制，數(shù)控軸的定位精度高。適用于IC芯片劃片機及其他數(shù)控設(shè)備。
文檔編號B23Q15/00GK101058156SQ20061002580
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者張昕 申請人:上海富安工廠自動化有限公司