CN102331743A - 多轴加工机用数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制多轴加工机的数值控制装置，其基于指令轴位置求出轴依存平移误差量以及轴依存旋转误差量。并且，根据轴依存旋转误差量来求出旋转修正量，根据轴依存平移误差量来求出平移修正量。将平移修正量加在指令直线轴位置上，将旋转修正量加在指令旋转轴位置上，将3个直线轴和3个旋转轴分别驱动到这些加法运算出的位置。由此，提供一种即使在多轴加工机中的以刀具侧面进行的加工或钻孔加工中也能按照指令所指示的刀具位置和刀具姿态(方向)进行加工的数值控制装置。

Description

多轴加工机用数值控制装置

技术领域

本发明涉及对具有至少3个直线轴和3个旋转轴的多轴加工机进行控制的数值控制装置。特别是涉及如下的数值控制装置，其通过进行与依存于工作台驱动直线轴位置的工作台直线轴平移误差以及工作台直线轴旋转误差、依存于工作台驱动旋转轴位置的工作台旋转轴平移误差以及工作台旋转轴旋转误差、依存于刀具头驱动直线轴位置的刀具头直线轴平移误差以及刀具头直线轴旋转误差、依存于刀具头驱动旋转轴位置的刀具头旋转轴平移误差以及刀具头旋转轴旋转误差的误差相对应的修正，将刀具尖端点位置移动到没有误差的位置，并且进行刀具姿态(方向)也成为没有误差的姿态(方向)的移动，控制成进行高精度的加工。

背景技术

在日本特开2009-151756号公报(与美国公开2009/0140684A1相对应，以下称为专利文献)中，关于对具有3个直线轴和2个旋转轴的5轴加工机进行控制的数值控制装置，公开了如下技术：将直线轴坐标系和旋转轴坐标系分别分割为格子状区域，在格子点存储格子点修正矢量，根据直线轴位置和旋转轴位置基于格子点修正矢量计算出轴依存平移修正量和轴依存旋转修正量，修正直线轴位置，由此，将刀具尖端点位置移动到没有误差的位置。

在上述专利文献中，仅对直线轴位置进行修正。即，虽然刀具尖端点移动到没有误差的位置，但刀具姿态(方向)依然有误差。

在以刀具尖端点进行加工的情形下，即使这样的现有技术的修正也没有问题，但是在以刀具侧面进行加工的情形或者像钻孔加工那样朝向刀具方向进行加工的情形下，刀具姿态(方向)很重要，仅仅将刀具尖端点位置修正到没有误差的位置是不够的。即，在上述专利文献中公开的现有技术中，当以刀具侧面进行的加工或钻孔加工中存在由于机械系统引起的误差的情形下，无法进行高精度的加工。

此外，在所述专利文献中公开的技术以由3个直线轴和2个旋转轴构成的5轴加工机为对象。在5轴加工机中大致划分为“刀具头旋转型”、“工作台旋转型”、“混合型(刀具头、工作台两者都旋转)”三种类型。但是，在“工作台旋转型”以及“混合型”的5轴加工机中，在相对于加工物的相对刀具姿态(方向)中存在误差的情况下，不一定能够控制旋转轴以便修正该误差。

此外，在前述的专利文献中说明了如下内容：产生的主要误差，作为平移误差包括(1)依存于直线轴位置的直线轴依存平移误差以及(2)依存于旋转轴位置的旋转轴依存平移误差，进而，作为旋转误差包括(3)依存于直线轴位置的直线轴依存旋转误差以及(4)依存于旋转轴位置的旋转轴依存旋转误差。

但是，主要的误差是由移动体产生的。一般而言，在机床中移动体是刀具头或工作台。此外，通常旋转移动体搭载在直线移动体上。因此，旋转刀具头的误差依存于对旋转刀具头进行旋转的旋转轴位置和搭载旋转刀具头的直线轴位置。此外，旋转工作台的误差依存于对旋转工作台进行旋转的旋转轴位置和搭载工作台的直线轴位置。即，在所述专利文献中公开的4个误差的区分是简单的区分，本来应该如图1所示划分为8个。

发明内容

因此，本发明通过设定与上述8个误差对应的误差量，根据这些误差量求出平移修正量，将求出的平移修正量加到指令直线轴位置上，并且求出旋转修正量，将求出的旋转修正量加到指令旋转轴位置上。由此，本发明的目的在于提供一种控制多轴加工机的数值控制装置，其将刀具尖端点位置移动到没有误差的位置，并且进行将刀具姿态(方向)也修正到没有误差的方向的移动，实现高精度的加工。即，目的在于提供一种数值控制装置，其即使在多轴加工机中的以刀具侧面进行的加工或钻孔加工中，也能按照指令所指示的刀具位置和刀具姿态(方向)进行加工。

本发明涉及一种控制多轴加工机的数值控制装置，该多轴加工机通过至少3个直线轴和3个旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工，所述数值控制装置具有：轴依存误差量计算单元，其基于指令轴位置来求出轴依存平移误差量以及轴依存旋转误差量；平移修正量计算单元，其根据所述轴依存平移误差量来求出平移修正量；旋转修正量计算单元，其根据所述轴依存旋转误差量来求出旋转修正量；修正量加法运算单元，其将所述平移修正量加到指令直线轴位置上，将所述旋转修正量加到指令旋转轴位置上；以及将所述3个直线轴和所述3个旋转轴向通过所述修正量加法运算单元求出的位置进行驱动的单元。

所述轴依存误差量计算单元基于指令旋转轴位置求出旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，所述平移修正量计算单元根据所述旋转轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，另外，所述旋转修正量计算单元根据所述旋转轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

所述轴依存误差量计算单元基于指令直线轴位置求出直线轴依存平移误差量以及直线轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，所述平移修正量计算单元根据所述直线轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，另外，所述旋转修正量计算单元根据所述直线轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

所述轴依存误差量计算单元基于指令直线轴位置求出直线轴依存平移误差量以及直线轴依存旋转误差量，此外，基于指令旋转轴位置求出旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，而且，所述平移修正量计算单元根据所述直线轴依存平移误差量以及所述旋转轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，另外，所述旋转修正量计算单元根据所述直线轴依存旋转误差量以及所述旋转轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

所述旋转修正量，可以作为对实际刀具长度修正矢量进行旋转修正的旋转轴修正量而被求出，该实际刀具长度修正矢量相对于刀具长度修正矢量具有旋转误差。

所述平移修正量可以作为针对刀具基准点矢量的平移修正量而被求出，该刀具基准点矢量在工作台坐标系上表示刀具基准点。

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和3个刀具头旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，可以是相对于3个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和1个刀具头旋转用旋转轴以及2个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，可以是相对于1个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量，以及相对于2个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和2个刀具头旋转用旋转轴以及1个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，可以是相对于2个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量，以及相对于1个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和3个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，可以是相对于3个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

所述轴依存误差量计算单元，将基于所述3个直线轴或者所述3个旋转轴的三维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算3个直线轴或3个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

所述轴依存误差量计算单元，将基于所述3个直线轴中的2个轴或者所述3个旋转轴中的2个轴的二维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该分割出的格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算所述2个直线轴或者所述2个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

所述轴依存误差量计算单元将基于所述3个直线轴中的1个轴或者所述3个旋转轴中的1个轴的一维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该分割出的格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算1个直线轴或者1个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

所述指令直线轴位置以及所述指令旋转轴位置，可以是基于程序指令进行了插补的3个直线轴以及3个旋转轴的位置。

本发明通过设定与各个误差对应的误差量，根据这些误差量求出平移修正量且加到指令直线轴位置上，并且还求出旋转修正量作为旋转轴的修正量且加到指令旋转轴位置上。由此，就能将刀具尖端点位置移动到没有误差的位置并且进行将刀具姿态也修正到没有误差的方向上的移动，进行高精度的加工。可以通过刀具头旋转型、工作台2轴混合型、刀具头2轴混合型、工作台旋转型的多轴加工机进行这样高精度的加工。

附图说明

图1是说明误差的划分的表。

图2是说明以3个旋转轴来旋转刀具头的刀具头旋转型多轴加工机的图。

图3是说明以2个旋转轴来旋转工作台，以1个旋转轴来旋转刀具头的工作台2轴混合型多轴加工机的图。

图4是说明以2个旋转轴来旋转刀具头，以1个旋转轴来旋转工作台的刀具头2轴混合型多轴加工机的图。

图5是说明以3个旋转轴来旋转工作台的工作台旋转型多轴加工机的图。

图6说明用旋转刀具头对平移修正量ΔCt以及旋转修正量ΔCr进行修正的图像。

图7是对具备3个旋转轴的加工机进行控制的指令程序的例子。

图8是基于图1的误差划分，对于各误差量说明用于误差量计算的矩阵和矢量以及误差数据的记号的表。

图9说明以旋转工作台修正旋转修正量ΔCr，并且以相对于旋转工作台的旋转刀具头位置来修正平移修正量ΔCt的图像。

图10表示分割为格子状区域的X轴、Y轴、Z轴的三维坐标系空间、以及X轴、Y轴、Z轴的三维坐标系的误差数据Dhl。

图11表示包含应计算误差量的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)的格子状区域。

图12是说明生成ABC三维坐标系的误差数据Dhr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mhrr、平移误差矢量Mhrt的图。

图13是说明生成A轴、B轴、C轴的三维坐标系的误差数据Dtr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mtrr、平移误差矢量Mtrt的图。

图14是说明生成一维坐标系的误差数据Dhl、以及由其导出的旋转误差矩阵Mhlr、平移误差矢量Mhlt的图。

图15是说明生成一维坐标系的误差数据Dhr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mhrr、平移误差矢量Mhrt的图。

图16是说明生成二维坐标系的误差数据Dtl、以及由其导出的旋转误差矩阵Mtlr、平移误差矢量Mtlt的图。

图17是说明生成二维坐标系的误差数据Dtr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mtrr、平移误差矢量Mtrt的图。

图18是说明生成二维坐标系的误差数据Dhr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mhrr、平移误差矢量Mhrt的图。

图19是说明生成一维坐标系的误差数据Dtr、以及由其导出的旋转误差矩阵Mtrr、平移误差矢量Mtrt的图。

图20是说明在刀具头旋转型多轴加工机中，基于旋转误差量、平移误差量以及刀具长度修正量的条件来求出修正量的数值计算例的表。

图21是说明在工作台旋转型多轴加工机中，基于旋转误差量、平移误差量以及刀具长度修正量的条件来求出修正量的数值计算例的表。

图22是说明本发明的多轴加工机用数值控制装置的框图。

图23是表示本发明的数值控制装置执行的处理的算法的流程图。

具体实施方式

本发明以包含至少3个直线轴和3个旋转轴的多轴加工机为对象。

图2～图5是本发明的数值控制装置所控制的多轴加工机的例子。图2中示出的例子是以3个旋转轴对刀具头进行旋转的刀具头旋转型。图3中示出的例子是工作台2轴混合型(以2个旋转轴来旋转工作台，以1个旋转轴来旋转刀具头)，图4中示出的例子是刀具头2轴混合型(以2个旋转轴来旋转刀具头、以1个旋转轴来旋转工作台)，图5中示出的例子是以3个旋转轴对工作台进行旋转的工作台旋转型。

<概要图>

首先，对本发明的数值控制装置具有的基本功能进行说明。图6是表示刀具头和工作台具有旋转轴的多轴加工机的图。示出了刀具头具有1个旋转轴、工作台具有1个旋转轴，且这些旋转轴中心平行的图像，但是，是为了图示的方便而表示成这种结构。即，如图2～图5那样，一般而言，刀具头的旋转轴中心和工作台的旋转轴中心不平行，且分别具有0～3个旋转轴，为了图示上的方便，以旋转轴中心垂直于纸面的刀具头的旋转轴1个轴、工作台的旋转轴1个轴的图像来统一且概念性地表示上述旋转轴。误差和修正的量非常小，但进行了夸张描绘以便容易理解。后述的图9也是同样。

<机械结构和指令程序>

在被固定在工作台上随着工作台旋转而旋转的工作台坐标系上，刀具尖端点位置被指示为X、Y、Z位置。将所指示的位置表示为工作台坐标系上的刀具尖端点矢量Tp。在工作台旋转时，假定工作台旋转中心与工作台坐标系原点一致。A轴是绕X轴的旋转轴，B轴是绕Y轴的旋转轴，C轴是绕Z轴的旋转轴，将刀具头、工作台或它们二者旋转。刀具方向以旋转轴位置A、B、C来指示，刀具长度修正量编号以H来指示，刀具长度修正量设为h。A＝B＝C＝0度时的刀具方向设为Z轴方向。

数值控制装置，在机械坐标系上的X、Y、Z轴上控制刀具基准点矢量Tb的位置，作为机械应该移动的位置，以刀具头和工作台的旋转轴位置A、B、C轴来控制刀具方向。刀具基准点Tb表示刀具头的特定的位置，在刀具头旋转时，设刀具头的旋转中心与刀具基准点Tb一致。在图6中，像“Tl，Vl”那样一并记载的矢量意味着在工作台坐标系中和在机械坐标系中表示了相同矢量的情形。机械坐标系是在机械上固定的坐标系。

作为指令程序，是图7那样的指令。G43.4是以X_Y_Z_来指示Tp，以A_B_C_来指示刀具方向的模式(刀具尖端点控制模式)的指令。G49是其取消的指令。

<刀具长度修正矢量和刀具基准点矢量>

在旋转轴A、B、C轴的位置分别是A、B、C时，工作台坐标系上的刀具长度修正矢量Tl((i，j，k)^T*h)成为下述(1)式。这里，(i，j，k)^T是在工作台坐标系上表示刀具方向的单位矢量，“^T”表示转置。但是，此后在明确的情况下不特别对“^T”进行标记。Ra、Rb、Rc是表示通过A轴、B轴、C轴移动到各自的位置A、B、C来进行的旋转变换的变换矩阵，按照机械结构中的从刀具到工作台的旋转轴的顺序，在A＝B＝C＝0度时的刀具长度修正矢量即基准刀具长度修正矢量(0，0，h)上乘以Ra，Rb，Rc。这里，如图2～图5所示，将从刀具到工作台的旋转轴的顺序设为A轴、B轴、C轴的顺序。

$\mathrm{Tl}=\left[\begin{array}{c}i\\ j\\ k\end{array}\right]h=\mathrm{Rc}*\mathrm{Rb}*\mathrm{Ra}*\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ h\end{array}\right]$

$\mathrm{Ra}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos A& -\sin A\\ 0& \sin A& \cos A\end{array}\right],\mathrm{Rb}=\left[\begin{array}{ccc}\cos B& 0& \sin B\\ 0& 1& 0\\ -\sin B& 0& \cos B\end{array}\right],\mathrm{Rc}=\left[\begin{array}{ccc}\cos C& -\sin C& 0\\ \sin C& \cos C& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]......\left(1\right)$

工作台坐标系上的刀具基准点Tb成为下述的(2)式。

Tb＝Tp+Tl ......(2)

将基于工作台旋转的从机械坐标系到工作台坐标系的变换矩阵设为Rt。即，Rt依存于机械结构，如图5所示，如果工作台旋转轴按照从刀具到工作台的轴的顺序是A轴、B轴、C轴，那么Rt＝Rc*Rb*Ra，若如图2所示工作台不具有旋转轴，则Rt是单位矩阵，在图3中Rt＝Rc*Rb，在图4中Rt＝Rc。

在机械坐标系中表示刀具基准点矢量Tb的Vb成为下述(3)式。在此，Rt^-1是Rt的逆矩阵。

Vb＝Rt^-1*Tb  ......(3)

机械坐标系上的刀具长度修正矢量Vl成为下述(4)式。

Vl＝Rt^-1*Tl   ......(4)

<旋转误差和平移误差>

一般而言，公知对移动体来说，根据使移动体移动的直线轴位置以及旋转轴位置而存在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的误差。例如，依存于直线轴位置的误差记载在“JIS B6191 5.231”中，依存于旋转轴位置的误差记载在“JIS B6190-7 3.1.5(图1b)”中。

根据图1，如图8所示，对于各误差量，和符号一起表示用于计算误差量的矩阵和矢量。对于图1，将针对刀具头、工作台的集成栏添加在旋转误差量、平移误差量的栏中，将后述的误差数据用的栏添加在右侧，()中是下标的意义。

<旋转误差矩阵>

表示各旋转误差的旋转误差矩阵成为下述(5)式以及(6)式那样。对于各要素的字符，‘ε’表示是误差量，‘I’表示绕X轴的误差量，‘J’表示绕Y轴的误差量，‘K’表示绕Z轴的误差量。例如，‘Mhlr’的各要素是依存于搭载了移动体即刀具头的直线轴位置的绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的误差量，它是直线轴依存旋转误差量。‘Mhrr’的各要素是依存于搭载了刀具头的旋转轴位置的绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的误差量，它是旋转轴依存旋转误差量。同样，‘Mtlr’的各要素是依存于搭载了移动体即工作台的直线轴位置的绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的误差量，‘Mtrr’的各要素是依存于搭载了工作台的旋转轴位置的绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的误差量。并且，它们是轴依存旋转误差量。这里，X、Y、Z轴是机械坐标系上的轴。因此，当是针对作为移动体的工作台的误差量时，表示工作台自身的机械坐标系上的误差量。

本来，这些矩阵以三角函数来表示，各误差量足够小，近似于sin(ε^***)＝ε^***、cos(ε^***)＝1。这里，ε^***是各误差量。‘Mhr’、‘Mtr’是通过进行Mhr＝Mhlr*Mhrr，Mtr＝Mtlr*Mtrr的乘法运算将2个旋转误差进行合并而得的矩阵。即，‘Mhr’是依存于刀具头的轴位置的旋转误差矩阵，‘Mtr’是依存于工作台的轴位置的旋转误差矩阵。忽略了误差量的平方以上的项。当然，也可以是不进行这样的近似的矩阵。在图6中，仅图示这样合并的误差，省略了矩阵的记载。

$\mathrm{Mhlr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Khl}& \mathrm{\&epsiv;Jhl}\\ \mathrm{\&epsiv;Khl}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Ihl}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jhl}& \mathrm{\&epsiv;Ihl}& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Mhrr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Khr}& \mathrm{\&epsiv;Jhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Khr}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Ihr}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jhr}& \mathrm{\&epsiv;Ihr}& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Mhr}=\mathrm{Mhlr}*\mathrm{Mhrr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Khl}-\mathrm{\&epsiv;Khr}& \mathrm{\&epsiv;Jhl}+\mathrm{\&epsiv;Jhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Khl}+\mathrm{\&epsiv;Khr}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Ihl}-\mathrm{\&epsiv;Ihr}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jhl}-\mathrm{\&epsiv;Jhr}& \mathrm{\&epsiv;Ihl}+\mathrm{\&epsiv;Ihr}& 1\end{array}\right].....\left(5\right)$

$\mathrm{Mtlr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Ktl}& \mathrm{\&epsiv;Jtl}\\ \mathrm{\&epsiv;Ktl}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Itl}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jtl}& \mathrm{\&epsiv;Itl}& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Mtrr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Ktr}& \mathrm{\&epsiv;Jtr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ktr}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Itr}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jtr}& \mathrm{\&epsiv;Itr}& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Mtr}=\mathrm{Mtlr}*\mathrm{Mtrr}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&epsiv;Ktl}-\mathrm{\&epsiv;Ktr}& \mathrm{\&epsiv;Jtl}+\mathrm{\&epsiv;Jtr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ktl}+\mathrm{\&epsiv;Ktr}& 1& -\mathrm{\&epsiv;Itl}-\mathrm{\&epsiv;Itr}\\ -\mathrm{\&epsiv;Jtl}-\mathrm{\&epsiv;Jtr}& \mathrm{\&epsiv;Itl}+\mathrm{\&epsiv;Itr}& 1\end{array}\right]......\left(6\right)$

此外，在没有移动的轴(搭载移动体的轴)的情形下或误差量的各要素足够小而可以忽略的情形下，各矩阵成为单位矩阵。因此，在旋转轴依存旋转误差显著(significant)但直线轴依存旋转误差能忽略的情形下，后者的矩阵成为单位矩阵，在后述的旋转修正量及平移修正量的计算中不进行这些矩阵的计算(即使进行单位矩阵的计算本身，实质上也与不进行计算的情形相同)。相反，在直线轴依存旋转误差显著但旋转轴依存旋转误差能忽略的情形下，后者的矩阵成为单位矩阵，在后述的旋转修正量及平移修正量的计算中不进行这些矩阵的计算。

<平移误差矢量>

表示各平移误差的平移误差矢量成为下述的(7)式以及(8)式那样。对于各要素的字符，‘ε’表示是误差量，‘X’表示X轴方向的误差量，‘Y’表示Y轴方向的误差量，‘Z’表示Z轴方向的误差量。例如，‘Mhlt’的各要素是依存于搭载了移动体即刀具头的直线轴位置的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的误差量，它是直线轴依存平移误差量。‘Mhrt’的各要素是依存于搭载了刀具头的旋转轴位置的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的误差量，它是旋转轴依存平移误差量。同样，‘Mtlt’的各要素是依存于搭载了工作台的直线轴位置的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的误差量，‘Mtrt’的各要素是依存于搭载了工作台的旋转轴位置的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的误差量。并且，它们是轴依存平移误差量。这里，X、Y、Z轴是机械坐标系上的轴。因此，当是工作台中的误差时，表示工作台自身的机械坐标系上的误差量。

‘Mht’、‘Mtt’是通过进行Mht＝Mhlt+Mhrt，Mtt＝Mtlt+Mtrt的加法运算将2个平移误差进行合并而得的矢量。即，‘Mht’是依存于刀具头的轴位置的平移误差矩阵。‘Mtt’是依存于工作台的轴位置的平移误差矩阵。在图6中，仅图示这些合并而得的误差，省略矢量的记载。

$\mathrm{Mhlt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xhl}\\ \mathrm{\&epsiv;Yhl}\\ \mathrm{\&epsiv;Zhl}\end{array}\right]$

$\mathrm{Mhrt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Yhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Zhr}\end{array}\right]$

$\mathrm{Mht}=\mathrm{Mhlt}+\mathrm{Mhrt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xhl}+\mathrm{\&epsiv;Xhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Yhl}+\mathrm{\&epsiv;Yhr}\\ \mathrm{\&epsiv;Zhl}+\mathrm{\&epsiv;Zhr}\end{array}\right]......\left(7\right)$

$\mathrm{Mtlt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xtl}\\ \mathrm{\&epsiv;Ytl}\\ \mathrm{\&epsiv;Ztl}\end{array}\right]$

$\mathrm{Mtrt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xtr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ytr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ztr}\end{array}\right]$

$\mathrm{Mtt}=\mathrm{Mtlt}+\mathrm{Mtrt}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\&epsiv;Xtl}+\mathrm{\&epsiv;Xtr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ytl}+\mathrm{\&epsiv;Ytr}\\ \mathrm{\&epsiv;Ztl}+\mathrm{\&epsiv;Ztr}\end{array}\right]......\left(8\right)$

此外，与关于旋转误差量的论述相同，在没有移动的轴(搭载移动体的轴)的情形下或误差量的各要素足够小而能够忽略的情形下，各矢量成为零矢量。因此，在旋转轴依存平移误差显著但直线轴依存平移误差能忽略的情形下，后者的矢量成为零矢量，在后述的平移修正量的计算中不进行这些矢量的计算。相反，在直线轴依存平移误差显著但旋转轴依存平移误差能够忽略的情形下，后者的矢量成为零矢量，在后述的平移修正量的计算中不进行这些矢量的计算。

<刀具基准点矢量和刀具长度修正矢量的旋转误差>

如前所述，旋转误差量是绕机械坐标系上的X、Y、Z轴的误差量，所以对机械坐标系上的刀具基准点矢量及刀具长度修正矢量进行误差的运算(参照图6)。

相对于机械坐标系上的刀具基准点矢量Vb具有旋转误差的实际刀具基准点矢量Vbe，通过工作台中的旋转误差矩阵Mtr成为下述(9)式。由此，实际刀具基准点矢量Vbe成为以工作台的旋转误差量进行了旋转的工作台中的工作台坐标系上的矢量Tb。

Vbe＝Mtr*Vb  ......(9)

相对于‘Vl’具有旋转误差的实际刀具长度修正矢量Vle，通过与刀具头对应的旋转误差矩阵Mhr成为下述(10)式。

Vle＝Mhr*Vl  ......(10)

<旋转修正>

求出将具有误差的刀具方向修正为所指示的刀具方向的旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)(参照图6)。

与实际刀具长度修正矢量Vle对应的工作台坐标系上的实际刀具长度修正矢量Tle如下述(11)式所示，对在具有误差的工作台上的工作台坐标系中观察到的矢量Vle的工作台旋转误差量逆变换(下述(11)式中Mtr^-1的积)进行计算，通过对其进行Rct的变换，成为通过旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)修正后的工作台坐标系上的矢量。

Tle＝Rct*Mtr^-1*Vle  ......(11)

对‘Rct’进行说明。‘Rt’是基于工作台旋转的从机械坐标系到工作台坐标系的变换矩阵，相对于此，‘Rct’是基于考虑了旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)的工作台旋转的从机械坐标系到工作台坐标系的变换矩阵，即从机械坐标系到通过旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)修正过的工作台坐标系的变换矩阵。因此，通过下述(12)式的‘Rca’、‘Rcb’、‘Rcc’生成‘Rct’。若如图5所示工作台旋转轴按照从刀具到工作台的顺序是A轴、B轴、C轴，那么‘Rct’就满足Rct＝Rcc*Rcb*Rca，如果如图2所示工作台不具有旋转轴则‘Rct’是单位矩阵，在图3中Rct＝Rcc*Rcb，在图4中Rct＝Rcc。在(12)式的‘Rca’、‘Rcb’、‘Rcc’中，右边第1式是原先的基于三角函数的矩阵，右边第2式是各修正量要素(ΔA、ΔB、ΔC)设得足够小，近似于sin(Δα)＝Δα、cos(Δα)＝1(α＝A，B，C)的矩阵。

$\mathrm{Rca}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \mathrm{os}(A+\mathrm{\&Delta;A})& -\sin (A+\mathrm{\&Delta;A})\\ 0& \sin (A+\mathrm{\&Delta;A})& \cos (A+\mathrm{\&Delta;A})\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos A-\sin A*\mathrm{\&Delta;A}& -\sin A-\cos A*\mathrm{\&Delta;A}\\ 0& \sin A+\cos A*\mathrm{\&Delta;A}& \cos A-\sin A*\mathrm{\&Delta;A}\end{array}\right]$

$\mathrm{Rcb}=\left[\begin{array}{ccc}\cos (B+\mathrm{\&Delta;B})& 0& \sin (B+\mathrm{\&Delta;B})\\ 0& 1& 0\\ -\sin (B+\mathrm{\&Delta;B})& 0& \cos (B+\mathrm{\&Delta;B})\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos B-\sin B*\mathrm{\&Delta;B}& 0& \sin B+\cos B*\mathrm{\&Delta;B}\\ 0& 1& 0\\ -\sin B-\cos B*\mathrm{\&Delta;B}& 0& \cos B-\sin B*\mathrm{\&Delta;B}\end{array}\right]$

$\mathrm{Rcc}=\left[\begin{array}{ccc}\cos (C+\mathrm{\&Delta;C})& -\sin (C+\mathrm{\&Delta;C})& 0\\ \sin (C+\mathrm{\&Delta;C})& \cos (C+\mathrm{\&Delta;C})& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos C-\sin C*\mathrm{\&Delta;C}& -\sin C-\cos C*\mathrm{\&Delta;C}& 0\\ \sin C+\cos C*\mathrm{\&Delta;C}& \cos C-\sin C*\mathrm{\&Delta;C}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]......\left(12\right)$

进而，如下述(13)式所示，需要对具有误差的实际刀具长度修正矢量Tle乘以基于旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)的变换矩阵Rd，成为原先指示的刀具长度修正矢量即Tl。

$\mathrm{Rd}*\mathrm{Tle}=\mathrm{Tl}$

$\mathrm{Rd}=\left[\begin{array}{ccc}1& \sin B*\mathrm{\&Delta;A}-\mathrm{\&Delta;C}& \sin C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}+\cos C*\mathrm{\&Delta;B}\\ \mathrm{\&Delta;C}-\sin B*\mathrm{\&Delta;A}& 1& -\cos C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}+\sin C*\mathrm{\&Delta;B}\\ -\cos C*\mathrm{\&Delta;B}-\sin C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}& -\sin C*\mathrm{\&Delta;B}+\cos C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}& 1\end{array}\right]......\left(13\right)$

这里，‘Rd’如下述(14)式所示，是‘Rda’、‘Rdb’、‘Rdc’的从刀具到工作台的旋转轴顺序的积，在A轴、B轴、C轴位于(A，B，C)的位置时，‘Rda’、‘Rdb’、‘Rdc’是表示进行了A轴、B轴、C轴中的误差修正量的移动ΔA、ΔB、ΔC时的工作台坐标系上的矢量的变化的变换矩阵。即，在机械结构中从刀具到工作台的旋转轴顺序是A轴、B轴、C轴时，‘Rda’是在B轴位置是B时以C轴位置是C时的工作台坐标系上的A轴旋转中心为中心旋转ΔA的变换矩阵，‘Rdb’是以C轴位置是C时的工作台坐标系上的B轴旋转中心为中心旋转ΔB的变换矩阵，‘Rdc’以工作台坐标系上的C轴旋转中心即Z轴为中心旋转ΔC的变换矩阵。

各修正移动量(ΔA、ΔB、ΔC)设得足够小，近似为sin(Δα)＝Δα、cos(Δα)＝1(α＝A，B，C)。此外，忽略了修正移动量的平方以上的项。当然，也可以是不进行这样的近似的矩阵。

Rd＝Rdc*Rdb*Rda

$\mathrm{Rdc}=\left[\begin{array}{ccc}1& -\mathrm{\&Delta;C}& 0\\ \mathrm{\&Delta;C}& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Rdb}=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \cos C*\mathrm{\&Delta;B}\\ 0& 1& \sin C*\mathrm{\&Delta;B}\\ -\cos C*\mathrm{\&Delta;B}& -\sin C*\mathrm{\&Delta;B}& 1\end{array}\right]$

$\mathrm{Rda}=\left[\begin{array}{ccc}1& \sin B*\mathrm{\&Delta;A}& \sin C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}\\ -\sin B*\mathrm{\&Delta;A}& 1& -\cos C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}\\ -\sin C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}& \cos C*\cos B*\mathrm{\&Delta;A}& 1\end{array}\right]......\left(14\right)$

从此导出下述(15)式，通过解上述(4)式以及(10)式，并且求解关于ΔA、ΔB、ΔC的(15)式的联立方程式，来求出ΔA、ΔB、ΔC。

Rd*Rct*Mtr^-1*Vle＝Tl       ......(15)

但是，一般在给出了刀具长度修正矢量Tl以及实际刀具长度修正矢量Vle时，根据上述的(15)式无法解析地且唯一地求出ΔA、ΔB、ΔC。因此，在此，以ΔA＝0、ΔB＝0、ΔC＝0为条件，以各个条件为基础来求出ΔA、ΔB、ΔC的解，选择(ΔA²、ΔB²、ΔC²)最小的解。即，将在ΔA＝0的条件下解(15)式而求出的ΔB、ΔC作为第1解(ΔA1(＝0)、ΔB1、ΔC1)，将在ΔB＝0的条件下解(15)式而求出的ΔA、ΔC作为第2解(ΔA2、ΔB2(＝0)、ΔC2)，将在ΔC＝0的条件下解(15)式而求出的ΔA、ΔB作为第3解(ΔA3、ΔB3、ΔC3(＝0))。并且，将下述(16)式的Dn为最小的(ΔAn、ΔBn、ΔCn)作为求出的ΔA、ΔB、ΔC。由此，求得旋转修正量ΔCr(ΔA、ΔB、ΔC)。

Dn＝ΔAn²+ΔBn²+ΔCn²    (n＝1，2，3)      ......(16)

此外，还有将离奇点最近的轴的修正量设为0来求出其它2轴的修正量等方法。或者，如下述(17)式所示，也可以是合成(ΔAn、ΔBn、ΔCn)而求出的ΔA、ΔB、ΔC。

$(\mathrm{\&Delta;A},\mathrm{\&Delta;B},\mathrm{\&Delta;C})=\left(\sqrt{{\mathrm{\&Delta;A}2}^2+{\mathrm{\&Delta;A}3}^2}\right),\sqrt{{\mathrm{\&Delta;B}1}^2+{\mathrm{\&Delta;B}3}^2},\sqrt{{\mathrm{\&Delta;C}1}^2+{\mathrm{\&Delta;C}2}^2}......\left(17\right)$

但是，基于上述的(17)式的(ΔA、ΔB、ΔC)严格讲不是上述(15)式的解。因此，进一步将基于(17)式的(ΔA、ΔB、ΔC)设为(ΔA0、ΔB0、ΔC0)，可以与上述同样地将ΔA＝ΔA0、ΔB＝ΔB0、ΔC＝ΔC0作为条件，以各条件为基础来求出ΔA、ΔB、ΔC的第1解、第2解、第3解，将上述(16)式的Dn为最小的解作为求出的ΔA、ΔB、ΔC。

<平移修正>

如下述(18)式那样求出平移修正量ΔCt(ΔX、ΔY、ΔZ)。

ΔCt＝Vbe-Vb+Mtt-Mht+ΔVbt   ......(18)

在此，从图6可以明确，上述(18)式的右边第1项～第4项成为平移修正的要素。第5项的ΔVbt如下述(19)式那样，是对于工作台坐标系上的刀具基准点矢量Tb，通过将上述旋转修正中在工作台旋转轴的旋转修正中产生的平移修正移动量(Tb-Rdt*Tb)与Rct^-1进行乘法运算，作为机械坐标系上的移动量。由此，在修正了刀具基准点的旋转工作台的工作台坐标系上成为正确的刀具基准点位置Tb。

ΔVbt＝Rct^-1*(Tb-Rdt*Tb)  ......(19)

在此，‘Rdt’是表示上述旋转修正((14)式的Rdc、Rdb、Rda)中工作台旋转轴的旋转修正的矩阵。因此，如果是图2的刀具头旋转型的例子则没有工作台旋转轴，所以‘Rdt’是单位矩阵，ΔVbt是零矢量。如果是图3的例子则Rdt＝Rdc*Rdb，如果是图4的例子则Rdt＝Rdc，如果是图5的例子则Rdt＝Rdc*Rdb*Rda。

图6是用旋转刀具头来修正旋转修正量ΔCr的图像，即用刀具头旋转型的图像描绘了旋转修正量ΔCr。因此，ΔVbt在图中未出现。如果以用旋转工作台修正旋转修正量ΔCr的图像进行描绘，则如图9所示，ΔVbt出现在图中。图9的ΔVbt(通过具有误差的旋转工作台，刀具基准点矢量成为Vbe)表示以在通过ΔCr的旋转修正而修正后的旋转工作台的工作台坐标系上正确地成为Tb的方式来生成ΔVbt。

在图9中，标记为“Vle，Tl”的情形是，通过旋转修正量ΔCr(ΔA，ΔB，ΔC)，“具有误差的旋转工作台”成为“修正后的旋转工作台”，“Vle”在修正后的旋转工作台中的工作台坐标系上与‘Tl’相等，即表示‘Vle’被变换为在修正后的旋转工作台中的工作台坐标系上的‘Tl’。这与上述的(15)式对应。

将求出的旋转修正量ΔCr(ΔA，ΔB，ΔC)加到各A轴、B轴、C轴的指令旋转轴位置Pr(A，B，C)上，将平移修正量ΔCr(ΔX，ΔY，ΔZ)加到各X轴、Y轴、Z轴的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)上。由此，(修正后的工作台中的)工作台坐标系上，刀具长度修正矢量成为所指示的刀具长度修正矢量Tl，刀具基准点成为在上述(2)式中计算出的刀具基准点矢量Tb。因此，刀具尖端点成为所指示的刀具尖端点Tp。其结果，(修正后的工作台中的)工作台坐标系上，刀具尖端点位置移动到没有误差的位置，刀具姿态也被修正到没有误差的方向。

<误差量的设定和计算>

说明根据指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)以及指令旋转轴位置Pr(A，B，C)，来求出各旋转误差矩阵(Mhlr，Mhrr，Mtlr，Mtrr)以及各平移误差矢量(Mhlt，Mhrt，Mtlt，Mtrt)的方法。

在现有技术的插补单元中，如下述(20)那样求出指令直线轴位置Pl。在此，Pt(Ptx，Pty，Ptz)是机械坐标系中的工作台坐标系的原点位置。指令旋转轴位置Pr(A，B，C)也在现有技术的插补单元中求出。

Pl＝Vb+Pt   ...... (20)

首先，在图2那样的刀具头旋转型的情形下，求出依存于使刀具头移动的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)的刀具头的旋转误差矩阵(Mhlr)以及平移误差矢量(Mhlt)。该方法在下面进行论述。

图10是表示被分割为格子状区域的XYZ三维坐标系空间的图。X、Y、Z轴的三维坐标系被分割成一定间隔的格子状。分割为格子状的边界线的交点是格子点Pl0～Pl26。另外，在该图中示出的是坐标系的一部分，实际上是将能够进行机械移动的整个区域分割为这样的格子状。

然后，预先测定各格子点的由机械系统引起的误差量(平移误差量和旋转误差量)。这里不对测定方法进行说明。误差量用六维的格子点误差矢量Un(UnX，UnY，UnZ，UnI，UnJ，UnK：n＝0～26)来表示。(UnX，UnY，UnZ)是依存于Pl的平移误差量，即与‘Mhlt’的各要素(εXhl，εYhl，εZhl)对应，(UnI，UnJ，UnK)是依存于‘Pl’的旋转误差量，即与‘Mhlr’的各要素(εIhl，εJhl，εKhl)对应。将格子点误差矢量的数据组作为误差数据Dhl。(参照图8、(5)式以及(7)式)格子点误差矢量被存储在非易失性存储器等中。另外，该格子点误差矢量是绝对值。

另外，在分割成格子状时，如果分割得过细则格子点误差矢量的数据量变多，必要的存储器的存储容量变大。因此，能计算出尽量正确的误差、而且能将数据量抑制得较少的格子点的数目对于每个轴是数十个左右。此外，在此虽然分割为一定间隔的格子状，但是没必要是一定间隔。也可以通过另外设定格子位置、或者通过函数来计算格子位置等方法使间隔可变。

这里，说明根据任意的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)来计算误差量(Mhlt的各要素(εXhl，εYhl，εZhl)以及‘Mhlr’的各要素(εIhl，εJhl，εKhl))的计算方法。

图11是表示包含应计算误差量的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)的格子状区域的图。在该例子中，应计算误差量的Pl(X，Y，Z)位于由格子点Pl0、Pl1、Pl3、Pl4、Pl9、Pl10、Pl12、Pl13包围的区域中。X轴的格子间隔是Lx，Y轴的格子间隔是Ly，Z轴的格子间隔是Lz。此外，在各格子点Pl0、Pl1、Pl3、Pl4、Pl9、Pl10、Pl12、Pl13上，分别设定格子点误差矢量U0(U0X，U0Y，U0Z，U0I，U0J，U0K)～U13(U13X，U13Y，U13Z，U13I，U13J，U13K)。后面，假定该区域为在格子点位置赋予了与各格子点对应的格子点误差矢量的、具有线性的矢量场。

当求取包含Pl(X，Y，Z)的区域时，将格子点Pl0(Pl0_X，Pl0_Y，Pl0_Z)定为基准点。接着，为了求出点Pl的误差量，将格子内的位置正规化为[0，1]。将X轴的格子间隔设为Lx，将Y轴的格子间隔设为Ly，将Z轴的格子间隔设为Lz的情况下的正规化后的点Pl的坐标值(x，y，z)通过下述(21)式来确定。

x＝(X-Pl0x)/Lx

y＝(Y-Pl0y)/Ly

z＝(Z-Pl0z)/Lz ......(21)

以该坐标值(x，y，z)为基础，在下述(22)式的比例分配计算(proportionaldistribution calculation)中计算出点Pl的误差量(εXhl，εYhl，εZhl，εIhl，εJhl，εKhl)。

εαhl ＝U0α·(1-x)(1-y)(1-z)

+U1α·x(1-y)(1-z)

+U4α·xy(1-z)

+U3α·(1-x)y(1-z)

+U9α·(1-x)(1-y)z

+U10α·x(1-y)z

+U13α·xyz

+U12α·(1-x)yz

(α＝X，Y，Z，I，J，K) ..... (22)

这样，能够计算出搭载刀具头的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)中的，即依存于‘Pl’的‘Mhlt’的各要素(εXhl，εYhl，εZhl)以及‘Mhlr’的各要素(εIhl，εJhl，εKhl)。根据这些要素，如上述的(5)式以及(7)式，生成依存于搭载刀具头的指令直线轴位置Pl的旋转误差矩阵Mhlr以及平移误差矢量Mhlt。

同样地，根据A轴、B轴、C轴的三维坐标系的误差数据Dhr，求出依存于使刀具头移动的指令旋转轴位置Pr(A，B，C)的刀具头的旋转误差矩阵(Mhrr)以及平移误差矢量(Mhrt)(参照图12)。

在图2那样的刀具头旋转型的情形下，因为没有使工作台移动的直线轴、旋转轴，所以不需要依存于使工作台移动的直线轴位置的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)、依存于旋转轴位置的旋转误差矩阵(Mtrr)以及平移误差矢量(Mtrt)，如前所述在计算上作为单位矩阵以及零矢量。另外，在此虽然“没有使工作台移动的直线轴、旋转轴”，但也有使工作台移动的直线轴是1个轴或者2个轴的刀具头旋转型多轴加工机。在该情形下如后所述，根据使工作台移动的直线轴的1个轴或者2个轴的位置来求出依存于使工作台移动的直线轴位置的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)。

然后，在如图5所示的工作台旋转型的情形下，同样地，根据X轴、Y轴、Z轴的三维坐标系的误差数据Dhl来求出依存于使刀具头移动的指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)的刀具头的旋转误差矩阵(Mhlr)以及平移误差矢量(Mhlt)(图10)。此外，同样地，根据A轴、B轴、C轴的三维坐标系的误差数据Dtr求出依存于使工作台移动的指令旋转轴位置Pr(A，B，C)的工作台的旋转误差矩阵(Mtrr)以及平移误差矢量(Mtrt)(参照图13)。

在图5所示的工作台旋转型的情形下，因为没有使工作台移动的直线轴、使刀具头移动的旋转轴，所以不需要依存于使工作台移动的直线轴位置的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)、依存于使刀具头移动的旋转轴位置的旋转误差矩阵(Mhrr)以及平移误差矢量(Mhrt)，如前所述在计算上作为单位矩阵以及零矢量。另外，在此，虽然是“没有使工作台移动的直线轴、使刀具头移动的旋转轴”，但也有使工作台移动的直线轴是1个轴或者2个轴的工作台旋转型多轴加工机。在该情形下如后所述，根据使工作台移动的直线轴的1个轴或者2个轴的位置来求出依存于使工作台移动的直线轴位置的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)。

进而，在图3那样的工作台2轴混合型的情形下，因为使刀具头移动的指令直线轴是1个轴(Z轴)，所以将误差数据Dhl作为Z轴的一维坐标系中的数据，根据指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)中的Z轴位置求出依存于使刀具头移动的直线轴位置的刀具头的旋转误差矩阵(Mhlr)以及平移误差矢量(Mhlt)(图14)。同样地，因为使刀具头移动的指令旋转轴是1个轴(A轴)，所以将误差数据Dhr作为A轴的一维坐标系中的数据，根据指令旋转轴位置Pr(A，B，C)中的A轴位置求出依存于使刀具头移动的旋转轴位置的刀具头的旋转误差矩阵(Mhrr)以及平移误差矢量(Mhrt)(图15)。此外，因为使工作台移动的指令直线轴是2个轴(X轴，Y轴)，所以将误差数据Dtl作为XY二维坐标系中的数据，根据指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)中的X轴以及Y轴位置，求出依存于使工作台移动的直线轴位置的工作台的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)(图16)。同样地，因为使工作台移动的指令旋转轴是2个轴(B轴，C轴)，所以将误差数据Dtr作为BC二维坐标系中的数据，根据指令旋转轴位置Pr(A，B，C)中的B、C轴位置，求出依存于使工作台移动的旋转轴位置的工作台的旋转误差矩阵(Mtrr)以及平移误差矢量(Mtrt)(参照图17)。

另外，在此虽然说明了Z轴的一维坐标系、A轴的一维坐标系、X轴、Y轴的二维坐标系、以及B轴、C轴的二维坐标系那样的具有格子点误差矢量的一维以及二维坐标系，但是这些坐标系是从已说明的具有格子点误差矢量的三维坐标系(参照图10)中删除不需要的坐标系，取出一维或二维坐标系而得的。关于误差矢量的计算式，从上述的(21)式以及(22)式中删除与不需要的坐标系相关的要素来进行变更即可。由于其变更方法明确，所以不特别说明。

进而，在图4那样的刀具头2轴混合型的情形下，使刀具头移动的指令直线轴是1个轴(Z轴)，所以将误差数据Dhl作为Z轴的一维坐标系中的数据，根据指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)中的Z轴位置，求出依存于使刀具头移动的直线轴位置的刀具头的旋转误差矩阵(Mhlr)以及平移误差矢量(Mhlt)(参照图14)。同样地，因为使刀具头移动的指令旋转轴是2个轴(A轴，B轴)，所以将误差数据Dhr作为A轴、B轴的二维坐标系中的数据，根据指令旋转轴位置Pr(A，B，C)中的A、B轴位置，求出依存于使刀具头移动的旋转轴位置的刀具头的旋转误差矩阵(Mhrr)以及平移误差矢量(Mhrt)(参照图18)。此外，因为使工作台移动的指令直线轴是2个轴(X轴，Y轴)，所以将误差数据Dtl作为X轴、Y轴的二维坐标系中的数据，根据指令直线轴位置Pl(X，Y，Z)中的X轴以及Y轴位置，求出依存于使工作台移动的直线轴位置的工作台的旋转误差矩阵(Mtlr)以及平移误差矢量(Mtlt)(参照图16)。同样地，因为使工作台移动的指令旋转轴是1个轴(C轴)，所以将误差数据Dtr作为C轴的一维坐标系中的数据，根据指令旋转轴位置Pr(A，B，C)中的C轴位置，求出依存于使工作台移动的旋转轴位置的工作台的旋转误差矩阵(Mtrr)以及平移误差矢量(Mtrt)(图19)。

在此，根据图2～图5的机械结构例，根据具有将一维、二维、三维坐标系分割成格子状的格子点误差矢量的误差数据、指令直线轴位置以及指令旋转轴位置，求出了旋转误差以及平移误差的误差量，但是机械结构不限于此。即使在其它各种各样的机械结构的多轴加工机中，也能根据相对于指令直线轴位置以及指令旋转轴位置的一维、二维或三维坐标系中最近的格子点误差矢量，通过已经论述的(21)式、(22)式那样的比例分配计算来求出指令直线轴位置以及指令旋转轴位置的旋转误差量以及平移误差量，能够求出依存于图8中记载的指令直线轴位置以及指令旋转轴位置的刀具头以及工作台的旋转误差矩阵以及平移误差矢量。

<数值计算例>

表示刀具头旋转型和工作台旋转型的数值计算例。以度来表示旋转修正量ΔCr。同样也能够对刀具头2轴混合型或工作台2轴混合型进行计算。

1)刀具头旋转型的情形

在图2的刀具头旋转型多轴加工机中，在依存于刀具头的直线轴位置的旋转误差量以及平移误差量、依存于刀具头的旋转轴位置的旋转误差量以及平移误差量、以及刀具长度修正量如图20的条件那样被赋予的情形下，根据指令直线轴位置Pl、指令旋转轴位置Pr，由(1)式～(19)式求出在图20的修正栏中记载的旋转修正量ΔCr、平移修正量ΔCt。其中，旋转修正量ΔCr是(16)式中论述的Dn为最小的解。这一点在以下的计算例子中也是同样。

2)工作台旋转型的情形

在图5的工作台旋转型多轴加工机中，在依存于刀具头的直线轴位置的旋转误差量以及平移误差量、依存于工作台的旋转轴位置的旋转误差量以及平移误差量、以及刀具长度修正量如图21的条件那样被赋予的情形下，根据指令直线轴位置Pl、指令旋转轴位置Pr，由(1)式～(19)式求出在图23的修正栏中记载的旋转修正量ΔCr、平移修正量ΔCt。

<框图>

如图22所示，一般而言，数值控制装置通过解析单元20解析指令程序10、以插补单元30进行插补，并驱动各轴的伺服机构50x、50y、50z、50a、50b、50c。构成本发明中的数值控制装置的轴依存误差量计算单元32、旋转修正量计算单元34、平移修正量计算单元36、修正量加法运算单元38如图22所示，属于插补单元30。轴依存误差量计算单元32使用误差数据40来计算轴依存误差量。

<流程图>

图23是表示本发明的数值控制装置执行的处理的算法的流程图。该流程图的步骤SA100和步骤SA102与轴依存误差量计算单元32相对应，步骤SA104与旋转修正量计算单元34和平移修正量计算单元36相对应，此外，步骤SA106与修正量加法运算单元38相对应。

Claims (14)

1.一种控制多轴加工机的数值控制装置，该多轴加工机通过至少3个直线轴和3个旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工，所述数值控制装置的特征在于，具有：

轴依存误差量计算单元，其基于指令轴位置来求出轴依存平移误差量以及轴依存旋转误差量；

平移修正量计算单元，其根据所述轴依存平移误差量来求出平移修正量；

旋转修正量计算单元，其根据所述轴依存旋转误差量来求出旋转修正量；

修正量加法运算单元，其将所述平移修正量加到指令直线轴位置上，将所述旋转修正量加到指令旋转轴位置上；以及

将所述3个直线轴和所述3个旋转轴向通过所述修正量加法运算单元求出的位置进行驱动的单元。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元基于指令旋转轴位置求出旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，

所述平移修正量计算单元根据所述旋转轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，

所述旋转修正量计算单元根据所述旋转轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元基于指令直线轴位置求出直线轴依存平移误差量以及直线轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，

所述平移修正量计算单元根据所述直线轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，

所述旋转修正量计算单元根据所述直线轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元基于指令直线轴位置求出直线轴依存平移误差量以及直线轴依存旋转误差量，此外，基于指令旋转轴位置求出旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量，作为所述轴依存平移误差量以及所述轴依存旋转误差量，

所述平移修正量计算单元根据所述直线轴依存平移误差量以及所述旋转轴依存平移误差量来求出所述平移修正量，

所述旋转修正量计算单元根据所述直线轴依存旋转误差量以及所述旋转轴依存旋转误差量来求出所述旋转修正量。

5.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述旋转修正量作为对实际刀具长度修正矢量进行旋转修正的旋转轴修正量而被求出，该实际刀具长度修正矢量相对于刀具长度修正矢量具有旋转误差。

6.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述平移修正量作为针对刀具基准点矢量的平移修正量而被求出，该刀具基准点矢量在工作台坐标系上表示刀具基准点。

7.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和3个刀具头旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，

所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量是相对于3个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

8.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和1个刀具头旋转用旋转轴以及2个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，

所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量是相对于1个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量，以及相对于2个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

9.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和2个刀具头旋转用旋转轴以及1个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，

所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量是相对于2个刀具头旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量，以及相对于1个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

10.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述多轴加工机是通过至少3个直线轴和3个工作台旋转用旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的多轴加工机，

所述旋转轴依存平移误差量以及旋转轴依存旋转误差量是相对于3个工作台旋转用旋转轴的平移误差量以及旋转误差量。

11.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元，将基于所述3个直线轴或者所述3个旋转轴的三维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算3个直线轴或3个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

12.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元，将基于所述3个直线轴中的2个轴或者所述3个旋转轴中的2个轴的二维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该分割出的格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算所述2个直线轴或者所述2个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

13.根据权利要求1所述数值控制装置，其特征在于，

所述轴依存误差量计算单元将基于所述3个直线轴中的1个轴或者所述3个旋转轴中的1个轴的一维坐标系空间在各轴方向上分割为预定间隔的格子状区域，存储该分割出的格子状区域的各格子点的旋转误差量和平移误差量的格子点误差矢量，基于所述格子点误差矢量来计算1个直线轴或者1个旋转轴的位置上的直线轴依存旋转误差量和直线轴依存平移误差量或者旋转轴依存旋转误差量和旋转轴依存平移误差量。

14.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述指令直线轴位置以及所述指令旋转轴位置是基于程序指令进行了插补的3个直线轴以及3个旋转轴的位置。

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