JP3217737B2 - 工作機械精度計測システム - Google Patents
工作機械精度計測システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の動作速
度を含めた加工精度を測定、評価するための工作機械精
度計測システムに関する。
度を含めた加工精度を測定、評価するための工作機械精
度計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械加工を行うＮＣ工作機械の動作補間
精度の評価法として、実切削加工法と円弧軌跡測定法と
がある。実切削加工法は、図９に示すように、工作物５
１をエンドミル５２によって実際に２次元円形状に切削
加工し、その後、工作物５１を取り外し、精密測定器で
工作物５１の加工形状を計測、評価する方法である。
精度の評価法として、実切削加工法と円弧軌跡測定法と
がある。実切削加工法は、図９に示すように、工作物５
１をエンドミル５２によって実際に２次元円形状に切削
加工し、その後、工作物５１を取り外し、精密測定器で
工作物５１の加工形状を計測、評価する方法である。
【０００３】一方、円弧軌跡測定法は、図１０に示すよ
うに、工作機械上に円弧測定できる測定装置５３を設置
し、その円運動軌跡を計測し、評価する方法である。即
ち、測定装置５３は、差動トランス等の測長器を内蔵す
る半径方向伸延棒５４の一端に取付けられた球体５５を
磁石によってテーブル側球面受５６に支承させると共
に、半径方向伸延棒５４の他端に取付けられた球体５７
を磁石によって工作機械の動作軸５９の下端に取付けた
主軸側球面座５８に支承させることによって構成されて
いる。そして、テーブル側球面受５６の中心を回転中心
として工作機械の動作軸５９を円運動させ、その円運動
軌跡を測定し、評価するものである。この円弧軌跡測定
法は、工作物を切削せずに加工機単体の精度測定が可能
であることから、近年多く用いられるようになってきて
いる。その結果、バックラッシュ量等の基本的な誤差要
因を定量的に計測し、高精度で加工機の調整を行うこと
ができる。
うに、工作機械上に円弧測定できる測定装置５３を設置
し、その円運動軌跡を計測し、評価する方法である。即
ち、測定装置５３は、差動トランス等の測長器を内蔵す
る半径方向伸延棒５４の一端に取付けられた球体５５を
磁石によってテーブル側球面受５６に支承させると共
に、半径方向伸延棒５４の他端に取付けられた球体５７
を磁石によって工作機械の動作軸５９の下端に取付けた
主軸側球面座５８に支承させることによって構成されて
いる。そして、テーブル側球面受５６の中心を回転中心
として工作機械の動作軸５９を円運動させ、その円運動
軌跡を測定し、評価するものである。この円弧軌跡測定
法は、工作物を切削せずに加工機単体の精度測定が可能
であることから、近年多く用いられるようになってきて
いる。その結果、バックラッシュ量等の基本的な誤差要
因を定量的に計測し、高精度で加工機の調整を行うこと
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した実切
削加工法と円弧軌跡測定法は、未だ、以下の解決すべき
課題を有していた。即ち、図９に示す実切削加工法の場
合、エンドミル５２等の切削工具に起因する切削加工の
誤差等が計測結果に混在するため、加工機単体の精度、
即ち、純粋な加工機精度を計測できない。また、エンド
ミル５２の取付け・取り外しによっても誤差が発生し、
かつ、取付け・取り外し作業に時間を要し、効率的に計
測・評価できない。従って、今日においては、あまり用
いられていない。
削加工法と円弧軌跡測定法は、未だ、以下の解決すべき
課題を有していた。即ち、図９に示す実切削加工法の場
合、エンドミル５２等の切削工具に起因する切削加工の
誤差等が計測結果に混在するため、加工機単体の精度、
即ち、純粋な加工機精度を計測できない。また、エンド
ミル５２の取付け・取り外しによっても誤差が発生し、
かつ、取付け・取り外し作業に時間を要し、効率的に計
測・評価できない。従って、今日においては、あまり用
いられていない。
【０００５】一方、図１０に示す円弧軌跡測定法は、円
弧形状以外の形状には対応できず、また、高速切削加工
に対応し、かつ、実際のＮＣ命令において不可欠な直線
補間やＮＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡に対
応することができない。即ち、実際のＮＣ命令において
は、終点と中心の座標もしくは半径を指令し、その間の
経路を円弧で補間する円弧補間のほかに、始点と終点の
座標を指令し、その間の経路を直線で補間する直線補間
や、制御点の座標や制御点の持つ重み、ベクトルを指令
し、自由曲線や自由曲面を表現する関数式を用いて、経
路を任意に補間するＮＵＲＢＵＳ補間が行われるが、こ
の際、経路部分の精度と速度の計測・評価は、効率的な
加工を行う上で非常に重要であり、特に、動作方向が急
激に変化する部分や指令点近傍での加減速部等の定量的
評価が極めて重要である。しかし、上記した円弧軌跡測
定法ではこのような評価は実現できない。
弧形状以外の形状には対応できず、また、高速切削加工
に対応し、かつ、実際のＮＣ命令において不可欠な直線
補間やＮＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡に対
応することができない。即ち、実際のＮＣ命令において
は、終点と中心の座標もしくは半径を指令し、その間の
経路を円弧で補間する円弧補間のほかに、始点と終点の
座標を指令し、その間の経路を直線で補間する直線補間
や、制御点の座標や制御点の持つ重み、ベクトルを指令
し、自由曲線や自由曲面を表現する関数式を用いて、経
路を任意に補間するＮＵＲＢＵＳ補間が行われるが、こ
の際、経路部分の精度と速度の計測・評価は、効率的な
加工を行う上で非常に重要であり、特に、動作方向が急
激に変化する部分や指令点近傍での加減速部等の定量的
評価が極めて重要である。しかし、上記した円弧軌跡測
定法ではこのような評価は実現できない。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであり、工作機械が動作する場合の任意軌跡の位置
座標と速度とを、工作物を加工することなく、計測でき
る工作機械精度計測システムを提供することを目的とす
る。
ものであり、工作機械が動作する場合の任意軌跡の位置
座標と速度とを、工作物を加工することなく、計測でき
る工作機械精度計測システムを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の工作機械精度計測システムは、工作機械の動作軸
を平面移動させ、その軌跡座標を計測する工作機械精度
計測システムにおいて、前記動作軸のＸ、Ｙ方向位置を
Ｘ・Ｙ方向位置検出装置によって検出し、検出された前
記Ｘ、Ｙ方向位置に基づいて、前記動作軸の軌跡座標を
計測し、しかも、前記Ｘ・Ｙ方向位置検出装置は、前記
動作軸の下端に主ブロックを取付け、該主ブロックに上
下方向に段違いにかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイ
ドブロックを設け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロック
に、それぞれ、Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向
可動リニアガイドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ
方向可動リニアガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向
リニアスケールを一体的に取付け、前記主ブロックに前
記Ｘ、Ｙ方向リニアスケールと協働して前記主ブロック
のＸ、Ｙ方向位置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッド
を取付けることによって構成されている。
記載の工作機械精度計測システムは、工作機械の動作軸
を平面移動させ、その軌跡座標を計測する工作機械精度
計測システムにおいて、前記動作軸のＸ、Ｙ方向位置を
Ｘ・Ｙ方向位置検出装置によって検出し、検出された前
記Ｘ、Ｙ方向位置に基づいて、前記動作軸の軌跡座標を
計測し、しかも、前記Ｘ・Ｙ方向位置検出装置は、前記
動作軸の下端に主ブロックを取付け、該主ブロックに上
下方向に段違いにかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイ
ドブロックを設け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロック
に、それぞれ、Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向
可動リニアガイドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ
方向可動リニアガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向
リニアスケールを一体的に取付け、前記主ブロックに前
記Ｘ、Ｙ方向リニアスケールと協働して前記主ブロック
のＸ、Ｙ方向位置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッド
を取付けることによって構成されている。
【０００８】また、請求項２記載の工作機械精度計測シ
ステムは、請求項１記載の工作機械精度計測システムに
おいて、前記工作機械精度計測システムによって得られ
た前記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座標値と
比較して評価するようにしている。請求項３記載の工作
機械精度計測システムは、請求項１記載の工作機械精度
計測システムにおいて、前記工作機械精度計測システム
を用いて前記軌跡座標の計測データのみならず、軌跡速
度の計測データを作成し、該計測データを、指令された
ＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評価するようにして
いる。請求項４記載の工作機械精度計測システムは、工
作機械の動作軸を平面移動させ、その軌跡座標を計測す
る工作機械精度計測システムにおいて、前記動作軸の
Ｘ、Ｙ方向位置をＸ・Ｙ方向位置検出装置によって検出
し、検出された前記Ｘ、Ｙ方向位置に基づいて、前記動
作軸の軌跡座標を計測し、前記軌跡座標の計測データの
みならず、軌跡速度の計測データを作成し、該計測デー
タを、指令されたＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評
価するようにしている。
ステムは、請求項１記載の工作機械精度計測システムに
おいて、前記工作機械精度計測システムによって得られ
た前記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座標値と
比較して評価するようにしている。請求項３記載の工作
機械精度計測システムは、請求項１記載の工作機械精度
計測システムにおいて、前記工作機械精度計測システム
を用いて前記軌跡座標の計測データのみならず、軌跡速
度の計測データを作成し、該計測データを、指令された
ＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評価するようにして
いる。請求項４記載の工作機械精度計測システムは、工
作機械の動作軸を平面移動させ、その軌跡座標を計測す
る工作機械精度計測システムにおいて、前記動作軸の
Ｘ、Ｙ方向位置をＸ・Ｙ方向位置検出装置によって検出
し、検出された前記Ｘ、Ｙ方向位置に基づいて、前記動
作軸の軌跡座標を計測し、前記軌跡座標の計測データの
みならず、軌跡速度の計測データを作成し、該計測デー
タを、指令されたＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評
価するようにしている。
【０００９】請求項５記載の工作機械精度計測システム
は、工作機械の動作軸を空間移動させ、その軌跡座標を
計測する工作機械精度計測システムにおいて、前記動作
軸のＸ、Ｙ、Ｚ方向位置をＸ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置
によって検出し、検出された前記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向位置に
基づいて、前記動作軸の軌跡座標を計測し、しかも、前
記Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置は、前記動作軸の下端に
主ブロックを取付け、該主ブロックに上下方向に段違い
にかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイドブロックを設
け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロックに、それぞれ、
Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向可動リニアガイ
ドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ方向可動リニア
ガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール
を一体的に取付け、前記主ブロックに前記Ｘ、Ｙ方向リ
ニアスケールと協働して前記主ブロックのＸ、Ｙ方向位
置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッドを取付け、か
つ、前記主ブロックに、該主ブロックに対する前記動作
軸のＺ方向の移動量を検出するＺ方向位置検出ヘッドを
取付けると共に、前記動作軸の下端に、前記Ｚ方向位置
検出ヘッドと協働して前記動作軸のＺ方向位置を検出す
るＺ方向リニアスケールを取付けることによって構成さ
れている。
は、工作機械の動作軸を空間移動させ、その軌跡座標を
計測する工作機械精度計測システムにおいて、前記動作
軸のＸ、Ｙ、Ｚ方向位置をＸ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置
によって検出し、検出された前記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向位置に
基づいて、前記動作軸の軌跡座標を計測し、しかも、前
記Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置は、前記動作軸の下端に
主ブロックを取付け、該主ブロックに上下方向に段違い
にかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイドブロックを設
け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロックに、それぞれ、
Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向可動リニアガイ
ドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ方向可動リニア
ガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール
を一体的に取付け、前記主ブロックに前記Ｘ、Ｙ方向リ
ニアスケールと協働して前記主ブロックのＸ、Ｙ方向位
置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッドを取付け、か
つ、前記主ブロックに、該主ブロックに対する前記動作
軸のＺ方向の移動量を検出するＺ方向位置検出ヘッドを
取付けると共に、前記動作軸の下端に、前記Ｚ方向位置
検出ヘッドと協働して前記動作軸のＺ方向位置を検出す
るＺ方向リニアスケールを取付けることによって構成さ
れている。
【００１０】請求項６記載の工作機械精度計測システム
は、請求項５記載の工作機械精度計測システムにおい
て、前記工作機械精度計測システムによって得られた前
記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座標値と比較
して評価するようにしている。そして、請求項７記載の
工作機械精度計測システムは、請求項５記載の工作機械
精度計測システムにおいて、前記工作機械精度計測シス
テムを用いて前記軌跡座標の計測データのみならず、軌
跡速度の計測データを作成し、該計測データを、指令さ
れたＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評価するように
している。
は、請求項５記載の工作機械精度計測システムにおい
て、前記工作機械精度計測システムによって得られた前
記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座標値と比較
して評価するようにしている。そして、請求項７記載の
工作機械精度計測システムは、請求項５記載の工作機械
精度計測システムにおいて、前記工作機械精度計測シス
テムを用いて前記軌跡座標の計測データのみならず、軌
跡速度の計測データを作成し、該計測データを、指令さ
れたＮＣ座標値及び軌跡速度と比較して評価するように
している。
【００１１】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。 （第１の実施の形態） 図４に示すように、本実施の形態に係る工作機械精度計
測システムＡは、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂと計測装置
３２とから構成されるが、まず、図１〜図３を参照し
て、工作機械精度計測システムＡの要部となるＸ・Ｙ方
向位置検出装置Ｂの構成について説明する。
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。 （第１の実施の形態） 図４に示すように、本実施の形態に係る工作機械精度計
測システムＡは、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂと計測装置
３２とから構成されるが、まず、図１〜図３を参照し
て、工作機械精度計測システムＡの要部となるＸ・Ｙ方
向位置検出装置Ｂの構成について説明する。
【００１２】図１に示すように、厚肉の矩形鋼板からな
るベースプレート１０上には、上下方向に高さを異なら
せた状態（段違い状態）で、かつ、直交状態に、Ｘ方向
可動リニアガイドレール１１とＹ方向可動リニアガイド
レール１２とが配設されており、それぞれ、Ｙ方向とＸ
方向に平行移動することができる。即ち、Ｘ方向可動リ
ニアガイドレール１１の両端は、それぞれ、ベースプレ
ート１０の左右縁に沿って配設された左、右固定リニア
ガイドレール１３、１４上をＹ方向に移動自在なサポー
ト用リニアガイドブロック１５、１６上に載置されてい
る。従って、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１はＹ方
向に平行移動することができる。
るベースプレート１０上には、上下方向に高さを異なら
せた状態（段違い状態）で、かつ、直交状態に、Ｘ方向
可動リニアガイドレール１１とＹ方向可動リニアガイド
レール１２とが配設されており、それぞれ、Ｙ方向とＸ
方向に平行移動することができる。即ち、Ｘ方向可動リ
ニアガイドレール１１の両端は、それぞれ、ベースプレ
ート１０の左右縁に沿って配設された左、右固定リニア
ガイドレール１３、１４上をＹ方向に移動自在なサポー
ト用リニアガイドブロック１５、１６上に載置されてい
る。従って、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１はＹ方
向に平行移動することができる。
【００１３】一方、Ｙ方向可動リニアガイドレール１２
の両端は、それぞれ、ベースプレート１０の前後縁部に
沿って配設された前、後固定リニアガイドレール１７、
１８上をＸ方向に移動自在なサポート用リニアガイドブ
ロック１９、２０上に載置されている。従って、Ｙ方向
可動リニアガイドレール１２はＸ方向に平行移動するこ
とができる。
の両端は、それぞれ、ベースプレート１０の前後縁部に
沿って配設された前、後固定リニアガイドレール１７、
１８上をＸ方向に移動自在なサポート用リニアガイドブ
ロック１９、２０上に載置されている。従って、Ｙ方向
可動リニアガイドレール１２はＸ方向に平行移動するこ
とができる。
【００１４】図１に示すように、Ｘ方向可動リニアガイ
ドレール１１とＹ方向可動リニアガイドレール１２の直
交部には矩形箱体からなる主ブロック２１が配設されて
いる。図１〜図３に示すように、主ブロック２１の内部
には、上下方向に段違い状態に、かつ、直交状態にＸ、
Ｙ方向リニアガイドブロック２２、２３が取付けられて
いる。そして、主ブロック２１は、Ｘ方向リニアガイド
ブロック２２を介して、Ｘ方向可動リニアガイドレール
１１にＸ方向に摺動自在に支持されると共に、Ｙ方向リ
ニアガイドブロック２３を介して、Ｙ方向可動リニアガ
イドレール１２にＹ方向に移動自在に支持されている。
ドレール１１とＹ方向可動リニアガイドレール１２の直
交部には矩形箱体からなる主ブロック２１が配設されて
いる。図１〜図３に示すように、主ブロック２１の内部
には、上下方向に段違い状態に、かつ、直交状態にＸ、
Ｙ方向リニアガイドブロック２２、２３が取付けられて
いる。そして、主ブロック２１は、Ｘ方向リニアガイド
ブロック２２を介して、Ｘ方向可動リニアガイドレール
１１にＸ方向に摺動自在に支持されると共に、Ｙ方向リ
ニアガイドブロック２３を介して、Ｙ方向可動リニアガ
イドレール１２にＹ方向に移動自在に支持されている。
【００１５】図１〜図３に示すように、主ブロック２１
は連結軸２４を介して工作機械の動作軸の一例である主
軸２５に連結されている。かかる構成によって、工作機
械の主軸２５を所定のプログラミングに沿って移動する
と、主軸２５と一体をなす主ブロック２１も移動し、こ
の移動に連動して、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１
とＹ方向可動リニアガイドレール１２も、それぞれ、Ｙ
方向とＸ方向に平行移動することになる。
は連結軸２４を介して工作機械の動作軸の一例である主
軸２５に連結されている。かかる構成によって、工作機
械の主軸２５を所定のプログラミングに沿って移動する
と、主軸２５と一体をなす主ブロック２１も移動し、こ
の移動に連動して、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１
とＹ方向可動リニアガイドレール１２も、それぞれ、Ｙ
方向とＸ方向に平行移動することになる。
【００１６】また、本実施の形態では、図１〜図３に示
すように、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１の上面と
Ｙ方向可動リニアガイドレール１２の下面には、それぞ
れ、略全長にわたってマグネスケール等のＸ、Ｙ方向リ
ニアスケール２６、２７が取付けられている。一方、図
３に示すように、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール２６、２７
と協働して、主ブロック２１のＸ方向及びＹ方向の移動
量を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッド２８、２９が、
主ブロック２１内に上下方向に段違い状態にかつ直交状
態に取付けられている。そして、これらのＸ、Ｙ方向位
置検出ヘッド２８、２９によって、Ｘ、Ｙ方向リニアス
ケール２６、２７から位置データ（Ｘ、Ｙ方向位置）を
検出し、後述する計測装置３２に出力することができ
る。
すように、Ｘ方向可動リニアガイドレール１１の上面と
Ｙ方向可動リニアガイドレール１２の下面には、それぞ
れ、略全長にわたってマグネスケール等のＸ、Ｙ方向リ
ニアスケール２６、２７が取付けられている。一方、図
３に示すように、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール２６、２７
と協働して、主ブロック２１のＸ方向及びＹ方向の移動
量を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッド２８、２９が、
主ブロック２１内に上下方向に段違い状態にかつ直交状
態に取付けられている。そして、これらのＸ、Ｙ方向位
置検出ヘッド２８、２９によって、Ｘ、Ｙ方向リニアス
ケール２６、２７から位置データ（Ｘ、Ｙ方向位置）を
検出し、後述する計測装置３２に出力することができ
る。
【００１７】図４に示すように、上記した構成を有する
Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂの近傍には、ディスプレイ３
１を有するパーソナルコンピュータ等の計測装置３２が
配設されており、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置ＢのＸ、Ｙ方
向位置検出ヘッド２８、２９は、信号線３０によって計
測装置３２のＩ／Ｏインターフェースに接続されてい
る。
Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂの近傍には、ディスプレイ３
１を有するパーソナルコンピュータ等の計測装置３２が
配設されており、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置ＢのＸ、Ｙ方
向位置検出ヘッド２８、２９は、信号線３０によって計
測装置３２のＩ／Ｏインターフェースに接続されてい
る。
【００１８】次に、上記した構成を有する工作機械精度
計測システムＡの作動について、図１〜図４を参照して
説明する。工作機械にＮＣ制御装置からＮＣ命令を与え
て任意の軌跡動作を行わせると、その主軸２５は、連結
軸２４を介して、主ブロック２１を、同様に、任意軌跡
で平面移動させることになる。この場合、主ブロック２
１は、直交するＸ、Ｙ方向リニアガイドブロック２２、
２３を介して、Ｘ、Ｙ方向可動リニアガイドレール１
１、１２に支持されるため、その真直度と直角度が保証
されることになる。また、主ブロック２１の任意動作に
よって、Ｘ、Ｙ方向可動リニアガイドレール１１、１２
は、それぞれが支持されている左、右固定リニアガイド
レール１３、１４上、及び、前、後固定リニアガイドレ
ール１７、１８上を、Ｙ、Ｘ方向に独立した直線運動を
行うことになる。
計測システムＡの作動について、図１〜図４を参照して
説明する。工作機械にＮＣ制御装置からＮＣ命令を与え
て任意の軌跡動作を行わせると、その主軸２５は、連結
軸２４を介して、主ブロック２１を、同様に、任意軌跡
で平面移動させることになる。この場合、主ブロック２
１は、直交するＸ、Ｙ方向リニアガイドブロック２２、
２３を介して、Ｘ、Ｙ方向可動リニアガイドレール１
１、１２に支持されるため、その真直度と直角度が保証
されることになる。また、主ブロック２１の任意動作に
よって、Ｘ、Ｙ方向可動リニアガイドレール１１、１２
は、それぞれが支持されている左、右固定リニアガイド
レール１３、１４上、及び、前、後固定リニアガイドレ
ール１７、１８上を、Ｙ、Ｘ方向に独立した直線運動を
行うことになる。
【００１９】そして、Ｘ、Ｙ方向位置検出ヘッド２８、
２９によって、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール２６、２７か
ら位置データを検出し、後述する計測装置３２に出力す
ることができる。この場合、主ブロック２１の動作方向
に対して、直角な軸杆からなるＸ、Ｙ方向可動リニアガ
イドレール１１、１２は、単体としてはその歪み量や動
作の加速度による撓み量等の影響を受けやすいが、Ｘ、
Ｙ方向リニアスケール２６、２７と一体化されているの
で、その影響を著しく低減することができる。
２９によって、Ｘ、Ｙ方向リニアスケール２６、２７か
ら位置データを検出し、後述する計測装置３２に出力す
ることができる。この場合、主ブロック２１の動作方向
に対して、直角な軸杆からなるＸ、Ｙ方向可動リニアガ
イドレール１１、１２は、単体としてはその歪み量や動
作の加速度による撓み量等の影響を受けやすいが、Ｘ、
Ｙ方向リニアスケール２６、２７と一体化されているの
で、その影響を著しく低減することができる。
【００２０】このようにして、Ｘ、Ｙ方向位置検出ヘッ
ド２８、２９から検出された位置データは、計測装置３
２に出力される。その軌跡座標（位置座標）は、計測装
置３２内で同時２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の任意の軌跡座標と
して、２次元平面へ合成され、合成された軌跡座標より
軌跡座標の計測データを作成し、かつこの計測データに
基づいて軌跡速度の計測データが作成される。そして、
これらの計測データと、計測装置３２上で指令されたＮ
Ｃ座標値、もしくは軌跡経路、及び、軌跡速度等とを、
ディスプレイ３１等を用いて、比較評価することができ
る。
ド２８、２９から検出された位置データは、計測装置３
２に出力される。その軌跡座標（位置座標）は、計測装
置３２内で同時２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の任意の軌跡座標と
して、２次元平面へ合成され、合成された軌跡座標より
軌跡座標の計測データを作成し、かつこの計測データに
基づいて軌跡速度の計測データが作成される。そして、
これらの計測データと、計測装置３２上で指令されたＮ
Ｃ座標値、もしくは軌跡経路、及び、軌跡速度等とを、
ディスプレイ３１等を用いて、比較評価することができ
る。
【００２１】図５は主軸２５を円軌跡上を移動させた場
合に得られる円弧補間誤差であり、符号４０は指令され
たＮＣ座標値からなる円軌跡、符号４１は計測された軌
跡を示す。図６は主軸２５に矩形軌跡上を移動させた場
合に得られる直線補間誤差であり、符号４２は指令され
たＮＣ座標値からなる矩形軌跡、符号４３は計測された
矩形軌跡を示す。これれらの誤差は共にディスプレイ３
１上に表示することができる。このように、２次元円の
動作を用いた手法である円弧軌跡測定法では不可能であ
った任意軌跡を、本実施の形態に係る工作機械精度計測
システムＡを用いることによって、高い精度の計測、評
価が可能であることを示している。特に、図６に示すよ
うに、矩形軌跡における角部のように、動作方向が急激
に変化する部分や指令点近傍においても、加減速部等の
定量的評価を容易かつ精密に行うことができる。また、
以下の表１に、本発明に係る工作機械精度計測システム
及び従来の実切削加工法と円弧軌跡計測法の適用関係を
示す。なお、軌跡精度評価において、○は良好、×は不
良又は不能であることを示し、軌跡速度評価において、
○は良好、×は不良又は不能であることを示す。
合に得られる円弧補間誤差であり、符号４０は指令され
たＮＣ座標値からなる円軌跡、符号４１は計測された軌
跡を示す。図６は主軸２５に矩形軌跡上を移動させた場
合に得られる直線補間誤差であり、符号４２は指令され
たＮＣ座標値からなる矩形軌跡、符号４３は計測された
矩形軌跡を示す。これれらの誤差は共にディスプレイ３
１上に表示することができる。このように、２次元円の
動作を用いた手法である円弧軌跡測定法では不可能であ
った任意軌跡を、本実施の形態に係る工作機械精度計測
システムＡを用いることによって、高い精度の計測、評
価が可能であることを示している。特に、図６に示すよ
うに、矩形軌跡における角部のように、動作方向が急激
に変化する部分や指令点近傍においても、加減速部等の
定量的評価を容易かつ精密に行うことができる。また、
以下の表１に、本発明に係る工作機械精度計測システム
及び従来の実切削加工法と円弧軌跡計測法の適用関係を
示す。なお、軌跡精度評価において、○は良好、×は不
良又は不能であることを示し、軌跡速度評価において、
○は良好、×は不良又は不能であることを示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】（第２の実施の形態） 本実施の形態に係る工作機械精度計測システムは、図７
及び図８に示すように、主軸２５が３次元空間内を移動
する場合であっても、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置Ｃに
よって、３次元空間内の移動軌跡の軌跡座標と軌跡速度
を精密に計測できるようにしたことを特徴とする。
及び図８に示すように、主軸２５が３次元空間内を移動
する場合であっても、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置Ｃに
よって、３次元空間内の移動軌跡の軌跡座標と軌跡速度
を精密に計測できるようにしたことを特徴とする。
【００２４】即ち、図７及び図８に示すように、本実施
の形態では、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置Ｃは、第１の
実施の形態に係るＸ・Ｙ方向位置検出装置Ｂの主ブロッ
ク２１に相当する主ブロック４４に、Ｘ、Ｙ方向位置検
出ヘッド２８、２９のみならず、Ｚ方向の移動量を検出
するＺ方向位置検出ヘッド４５を取付け、さらに、連結
軸２４に相当する連結軸４６内に主軸（動作軸）２５の
Ｚ方向位置を検出するＺ方向リニアスケール４７を取付
けたことを特徴とする。なお、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出
装置Ｃのその他の構成は、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂと
同一なので、同一の符号で示す。
の形態では、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置Ｃは、第１の
実施の形態に係るＸ・Ｙ方向位置検出装置Ｂの主ブロッ
ク２１に相当する主ブロック４４に、Ｘ、Ｙ方向位置検
出ヘッド２８、２９のみならず、Ｚ方向の移動量を検出
するＺ方向位置検出ヘッド４５を取付け、さらに、連結
軸２４に相当する連結軸４６内に主軸（動作軸）２５の
Ｚ方向位置を検出するＺ方向リニアスケール４７を取付
けたことを特徴とする。なお、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出
装置Ｃのその他の構成は、Ｘ・Ｙ方向位置検出装置Ｂと
同一なので、同一の符号で示す。
【００２５】本実施の形態においても、Ｘ、Ｙ方向位置
検出ヘッド２８、２９及びＺ方向位置検出ヘッド４５か
ら検出された位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向位置）は、計
測装置３２に出力される。その軌跡座標（位置座標）
は、計測装置３２内で同時３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の
任意の軌跡座標として、３次元空間へ合成され、合成さ
れた軌跡座標より軌跡座標の計測データを作成し、かつ
この計測データに基づいて軌跡速度の計測データが作成
される。そして、これらの計測データと、計測装置３２
上で指令されたＮＣ座標値、もしくは軌跡座標（経路)
、及び、軌跡速度等と、ディスプレイ３１等を用い
て、比較評価することができる。
検出ヘッド２８、２９及びＺ方向位置検出ヘッド４５か
ら検出された位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向位置）は、計
測装置３２に出力される。その軌跡座標（位置座標）
は、計測装置３２内で同時３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の
任意の軌跡座標として、３次元空間へ合成され、合成さ
れた軌跡座標より軌跡座標の計測データを作成し、かつ
この計測データに基づいて軌跡速度の計測データが作成
される。そして、これらの計測データと、計測装置３２
上で指令されたＮＣ座標値、もしくは軌跡座標（経路)
、及び、軌跡速度等と、ディスプレイ３１等を用い
て、比較評価することができる。
【００２６】以上、本発明を、実施の形態を参照して説
明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載
の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の
形態や変形例も含むものである。
明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載
の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の
形態や変形例も含むものである。
【００２７】
【発明の効果】請求項１〜７記載の工作機械精度計測シ
ステムにおいては、直交する各位置検出軸の方向を工作
機械の動作軸の方向と一致させることにより、工作機械
の各動作軸が実際に移動した位置を一意に検出すること
ができ、また、検出された各軸の位置座標から、同時２
軸又は同時３軸の任意の位置座標を、２次元平面又は３
次元空間で合成し、その２次元データ又は３次元データ
として出力することができる。従って、従来の２次元円
の動作を用いた手法、即ち、円弧軌跡測定法では不可能
であった任意軌跡を計測、評価することができるのみな
らず、その精度及び速度を高めることもできる。
ステムにおいては、直交する各位置検出軸の方向を工作
機械の動作軸の方向と一致させることにより、工作機械
の各動作軸が実際に移動した位置を一意に検出すること
ができ、また、検出された各軸の位置座標から、同時２
軸又は同時３軸の任意の位置座標を、２次元平面又は３
次元空間で合成し、その２次元データ又は３次元データ
として出力することができる。従って、従来の２次元円
の動作を用いた手法、即ち、円弧軌跡測定法では不可能
であった任意軌跡を計測、評価することができるのみな
らず、その精度及び速度を高めることもできる。
【００２８】請求項１〜３、請求項５〜７記載の工作機
械精度計測システムにおいては、リニアスケールを可動
リニアガイドレールと一体化させることにより、歪み量
や動作の加速度による撓み量等の影響を受けやすい可動
リニアガイドレールの剛性を高めることができるので、
その影響を著しく低減することができ、その面からも計
測精度を高めることができる。
械精度計測システムにおいては、リニアスケールを可動
リニアガイドレールと一体化させることにより、歪み量
や動作の加速度による撓み量等の影響を受けやすい可動
リニアガイドレールの剛性を高めることができるので、
その影響を著しく低減することができ、その面からも計
測精度を高めることができる。
【００２９】請求項２又は６記載の工作機械精度計測シ
ステムにおいては、計測装置で得られた任意軌跡座標の
計測データを用いて、指令されたＮＣ座標値と比較検討
できる。従って、実際のＮＣ命令、即ち、直線補間やＮ
ＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡に対応した計
測評価が可能となると共に、高速切削加工時に発生する
動作方向が急激に変化する部分での経路誤差を定量的に
評価することが可能となる。請求項３、４又は７記載の
工作機械精度計測システムにおいては、計測装置で得ら
れた任意軌跡座標及び軌跡速度の計測データを用いて、
指令されたＮＣ座標値、又は、軌跡経路、及び、軌跡速
度を比較検討できる。従って、実際のＮＣ命令、即ち、
直線補間やＮＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡
に対応した計測評価が可能となると共に、高速切削加工
時に発生する動作方向が急激に変化する部分での経路誤
差及びＮＣ命令近傍での加減速等の特徴的な現象を定量
的に評価することが可能となる。
ステムにおいては、計測装置で得られた任意軌跡座標の
計測データを用いて、指令されたＮＣ座標値と比較検討
できる。従って、実際のＮＣ命令、即ち、直線補間やＮ
ＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡に対応した計
測評価が可能となると共に、高速切削加工時に発生する
動作方向が急激に変化する部分での経路誤差を定量的に
評価することが可能となる。請求項３、４又は７記載の
工作機械精度計測システムにおいては、計測装置で得ら
れた任意軌跡座標及び軌跡速度の計測データを用いて、
指令されたＮＣ座標値、又は、軌跡経路、及び、軌跡速
度を比較検討できる。従って、実際のＮＣ命令、即ち、
直線補間やＮＵＲＢＵＳ補間等で指令される任意の軌跡
に対応した計測評価が可能となると共に、高速切削加工
時に発生する動作方向が急激に変化する部分での経路誤
差及びＮＣ命令近傍での加減速等の特徴的な現象を定量
的に評価することが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械精度
計測システムの要部をなすＸ・Ｙ方向位置検出装置の斜
視図である。
計測システムの要部をなすＸ・Ｙ方向位置検出装置の斜
視図である。
【図２】Ｘ・Ｙ方向位置検出装置の要部拡大説明図であ
る。
る。
【図３】Ｘ・Ｙ方向位置検出装置の要部拡大断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る工作機械精度
計測システムの全体構成を示す斜視図である。
計測システムの全体構成を示す斜視図である。
【図５】計測装置のディスプレイ上に図形化されて表示
された計測データを示すグラフである。
された計測データを示すグラフである。
【図６】計測装置のディスプレイ上に図形化されて表示
された計測データを示すグラフである。
された計測データを示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る工作機械精度
計測システムの要部をなすＸ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置
の斜視図である。
計測システムの要部をなすＸ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置
の斜視図である。
【図８】Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置の要部拡大説明図
である。
である。
【図９】従来の実切削加工法の説明図である。
【図１０】従来の円弧軌跡測定法の説明図である。
Ａ：工作機械精度計測システム、Ｂ：Ｘ・Ｙ方向位置検
出装置、Ｃ：Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置、１０：ベー
スプレート、１１：Ｘ方向可動リニアガイドレール、１
２：Ｙ方向可動リニアガイドレール、１３：左固定リニ
アガイドレール、１４：右固定リニアガイドレール、１
５：サポート用リニアガイドブロック、１６：サポート
用リニアガイドブロック、１７：前固定リニアガイドレ
ール、１８：後固定リニアガイドレール、１９：サポー
ト用リニアガイドブロック、２０：サポート用リニアガ
イドブロック、２１：主ブロック、２２：Ｘ方向リニア
ガイドブロック、２３：Ｙ方向リニアガイドブロック、
２４：連結軸、２５：主軸（動作軸）、２６：Ｘ方向リ
ニアスケール、２７：Ｙ方向リニアスケール、２８：Ｘ
方向位置検出ヘッド、２９：Ｙ方向位置検出ヘッド、３
０：信号線、３１：ディスプレイ、３２：計測装置、４
０：指令されたＮＣ座標値からなる円軌跡、４１：計測
された軌跡、４２：指令されたＮＣ座標値からなる矩形
軌跡、４３：計測された矩形軌跡、４４：主ブロック、
４５：Ｚ方向位置検出ヘッド、４６：連結軸、４７：Ｚ
方向リニアスケール
出装置、Ｃ：Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置、１０：ベー
スプレート、１１：Ｘ方向可動リニアガイドレール、１
２：Ｙ方向可動リニアガイドレール、１３：左固定リニ
アガイドレール、１４：右固定リニアガイドレール、１
５：サポート用リニアガイドブロック、１６：サポート
用リニアガイドブロック、１７：前固定リニアガイドレ
ール、１８：後固定リニアガイドレール、１９：サポー
ト用リニアガイドブロック、２０：サポート用リニアガ
イドブロック、２１：主ブロック、２２：Ｘ方向リニア
ガイドブロック、２３：Ｙ方向リニアガイドブロック、
２４：連結軸、２５：主軸（動作軸）、２６：Ｘ方向リ
ニアスケール、２７：Ｙ方向リニアスケール、２８：Ｘ
方向位置検出ヘッド、２９：Ｙ方向位置検出ヘッド、３
０：信号線、３１：ディスプレイ、３２：計測装置、４
０：指令されたＮＣ座標値からなる円軌跡、４１：計測
された軌跡、４２：指令されたＮＣ座標値からなる矩形
軌跡、４３：計測された矩形軌跡、４４：主ブロック、
４５：Ｚ方向位置検出ヘッド、４６：連結軸、４７：Ｚ
方向リニアスケール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−309548（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−239209（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23Q 17/00 B23Q 17/22 B23B 49/00 G01B 21/00 - 21/32
Claims (7)
- 【請求項１】 工作機械の動作軸を平面移動させ、その
軌跡座標を計測する工作機械精度計測システムにおい
て、 前記動作軸のＸ、Ｙ方向位置をＸ・Ｙ方向位置検出装置
によって検出し、検出された前記Ｘ、Ｙ方向位置に基づ
いて、前記動作軸の軌跡座標を計測し、 しかも、前記Ｘ・Ｙ方向位置検出装置は、前記動作軸の
下端に主ブロックを取付け、該主ブロックに上下方向に
段違いにかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイドブロッ
クを設け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロックに、それ
ぞれ、Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向可動リニ
アガイドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ方向可動
リニアガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向リニアス
ケールを一体的に取付け、前記主ブロックに前記Ｘ、Ｙ
方向リニアスケールと協働して前記主ブロックのＸ、Ｙ
方向位置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッドを取付け
ることによって構成されることを特徴とする工作機械精
度計測システム。 - 【請求項２】 前記工作機械精度計測システムによって
得られた前記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座
標値と比較して評価するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の工作機械精度計測システム。 - 【請求項３】 前記工作機械精度計測システムを用いて
前記軌跡座標の計測データのみならず、軌跡速度の計測
データを作成し、該計測データを、指令されたＮＣ座標
値及び軌跡速度と比較して評価するようにしたことを特
徴とする請求項１記載の工作機械精度計測システム。 - 【請求項４】 工作機械の動作軸を平面移動させ、その
軌跡座標を計測する工作機械精度計測システムにおい
て、 前記動作軸のＸ、Ｙ方向位置をＸ・Ｙ方向位置検出装置
によって検出し、検出された前記Ｘ、Ｙ方向位置に基づ
いて、前記動作軸の軌跡座標を計測し、 前記軌跡座標の計測データのみならず、軌跡速度の計測
データを作成し、該計測データを、指令されたＮＣ座標
値及び軌跡速度と比較して評価するようにしたことを特
徴とする工作機械精度計測システム。 - 【請求項５】 工作機械の動作軸を空間移動させ、その
軌跡座標を計測する工作機械精度計測システムにおい
て、 前記動作軸のＸ、Ｙ、Ｚ方向位置をＸ・Ｙ・Ｚ方向位置
検出装置によって検出し、検出された前記Ｘ、Ｙ、Ｚ方
向位置に基づいて、前記動作軸の軌跡座標を計測し、 しかも、前記Ｘ・Ｙ・Ｚ方向位置検出装置は、前記動作
軸の下端に主ブロックを取付け、該主ブロックに上下方
向に段違いにかつ直交状態にＸ、Ｙ方向リニアガイドブ
ロックを設け、該Ｘ、Ｙ方向リニアガイドブロックに、
それぞれ、Ｙ、Ｘ方向に平行移動自在なＸ、Ｙ方向可動
リニアガイドレールを摺動自在に取付け、該Ｘ、Ｙ方向
可動リニアガイドレールに、それぞれ、Ｘ、Ｙ方向リニ
アスケールを一体的に取付け、前記主ブロックに前記
Ｘ、Ｙ方向リニアスケールと協働して前記主ブロックの
Ｘ、Ｙ方向位置を検出するＸ、Ｙ方向位置検出ヘッドを
取付け、かつ、前記主ブロックに、該主ブロックに対す
る前記動作軸のＺ方向の移動量を検出するＺ方向位置検
出ヘッドを取付けると共に、前記動作軸の下端に、前記
Ｚ方向位置検出ヘッドと協働して前記動作軸のＺ方向位
置を検出するＺ方向リニアスケールを取付けることによ
って構成されることを特徴とする工作機械精度計測シス
テム。 - 【請求項６】 前記工作機械精度計測システムによって
得られた前記軌跡座標の計測データを指令されたＮＣ座
標値と比較して評価するようにしたことを特徴とする請
求項５記載の工作機械精度計測システム。 - 【請求項７】 前記工作機械精度計測システムを用いて
前記軌跡座標の計測データのみならず、軌跡速度の計測
データを作成し、該計測データを、指令されたＮＣ座標
値及び軌跡速度と比較して評価するようにしたことを特
徴とする請求項５記載の工作機械精度計測システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23774497A JP3217737B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 工作機械精度計測システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23774497A JP3217737B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 工作機械精度計測システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158182A JPH1158182A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3217737B2 true JP3217737B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=17019836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23774497A Expired - Fee Related JP3217737B2 (ja) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | 工作機械精度計測システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3217737B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3305288B2 (ja) | 1999-09-20 | 2002-07-22 | 折尾精密株式会社 | 工作機械精度計測装置 |
| DE19950869A1 (de) * | 1999-10-22 | 2001-04-26 | Wolf & Beck Gmbh Dr | Meßdatenerfassung auf Koordinatenmeß- und Digitalisiermaschinen |
| CN103727909A (zh) * | 2014-01-27 | 2014-04-16 | 苏州全代数控科技有限公司 | 机床精密测量仪 |
-
1997
- 1997-08-18 JP JP23774497A patent/JP3217737B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1158182A (ja) | 1999-03-02 |
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