CN108027601A - 数值控制装置 - Google Patents

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CN108027601A CN201680051680.7A CN201680051680A CN108027601A CN 108027601 A CN108027601 A CN 108027601A CN 201680051680 A CN201680051680 A CN 201680051680A CN 108027601 A CN108027601 A CN 108027601A
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axis
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control device
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井户悠
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Abstract

本发明提供一种能够将工具的前端位置在三维空间内高精度地定位的数值控制装置。数值控制装置(1)具备位置校正部(5)及误差数据存储部(10)。误差数据存储部(10)存储与绕X、Y、Z各轴中的X轴的角度误差(Eax、Eay、Eaz)、绕Y轴的角度误差(Ebx、Eby、Ebz)、及绕Z轴的角度误差(Ecx、Ecy、Ecz)相关的误差数据。位置校正部(5)基于指令位置(Ix、Iy、Iz)、误差数据及使用工具的工具长度数据，算出与工具长度对应的修正量(Mx、My、Mz)，而修正针对指令位置(Ix、Iy、Iz)的校正量(Cx、Cy、Cz)，并利用修正后的校正量校正指令位置(Ix、Iy、Iz)。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种对具备沿着主轴的轴线的Z轴、以及与所述Z轴正交且相互正交的X轴及Y轴的各进给轴的机床的该各进给轴进行数值控制的数值控制装置。
背景技术
以往，作为机床的运动误差的主要原因，考虑到关于X轴、Y轴及Z轴的各进给轴的定位误差、各进给轴的直线度、以及三维空间内的主轴的姿势误差等，而作为补偿这种运动误差的数值控制装置，以往提出有日本专利特开平8-152909号公报(下述专利文献1)所公开的数值控制装置。
该数值控制装置像专利文献1所公开的那样，具备：网格点校正矢量存储部件，将坐标系统沿各坐标轴方向分割成一定间隔的网格状区域，且在该网格状区域的网格点处存储预先测定的网格点校正矢量；内插部件，根据移动指令输出各进给轴的内插脉冲；当前位置识别部件，将内插脉冲相加而识别各进给轴上的当前位置；当前位置校正矢量算出部件，基于网格点校正矢量而算出当前位置处的当前位置校正矢量；校正脉冲输出部件，将当前位置校正矢量与内插前的旧当前位置处的起点位置校正矢量进行比较，并将变化量作为校正脉冲输出；以及相加部件，将校正脉冲与内插脉冲相加。
并且，根据该数值控制装置，因为每输出一次内插脉冲，便求出当前位置处的三维校正矢量，并以此作为校正脉冲与内插脉冲相加，所以能利用一个内插形式的误差校正功能来校正由机械系统引起的三维空间上的位置误差。
此外，所述网格状区域的各网格点处的网格点校正矢量可通过如下方法获得：对所述各进给轴测定以一定间隔对各进给轴进行定位控制时，适当设定在主轴的轴线上的基准位置的三维空间内的定位误差。另外，一般来说，测定是使用激光干涉仪、激光测长器或自动准直器等进行。另外，一般来说，所述基准位置例如设定在主轴的轴线与主轴前端面交叉的位置、或在主轴轴线上距离主轴前端面为指定距离的前方的位置，根据测定方法而适当决定。
且说，加工程序所指示的指令位置通常被假定为加工点、也就是主轴轴线上的工具的末端位置。因此，在数值控制装置的定位控制中，必须对应于所使用的工具的长度来补偿其相异量(变动量)。而且，以往为了实现这种补偿，一般来说，将从所述基准位置到工具末端的长度设为工具偏移量，针对各工具预先设定该工具偏移量，并对应于所使用的工具，使所述指令位置在作为工具的长度方向的Z轴方向上偏移相当于该工具偏移量的程度。
例如，如图10所示，当在X轴-Z轴平面上进行观察时，如果将从所述基准位置R到工具末端Tt的长度、也就是工具偏移量设为L，那么加工程序上的指令位置P1(x1，z1)成为在作为工具的长度方向的Z轴方向上向Z轴正方向偏移了工具偏移量L程度的位置P1'(x1'，z1')。
x1'＝x1
z1'＝z1+L
此外，在图10中，为了容易说明，而示出X轴-Z轴的二维平面上的关系。附带说一下，在该二维平面中，运动误差是针对所述基准位置R进行测定，因此在X轴-Z轴平面中，如果设为所述基准位置R相对于偏移后的位置P1'(x1'，z1')位于位置P1”(x1”，z1”)，那么用来补偿定位误差的校正値Cx1、Cz1分别通过下式来计算。
Cx1＝x1'－x1”＝x1－x1”
Cz1＝z1'－z1”＝z1+L－z1”
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平8-152909号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往的数值控制装置中，虽然能针对关于各进给轴的定位误差、各进给轴的直线度、以及三维空间内的主轴的姿势误差校正该误差，但对于由工具长度引起的定位误差的校正，依然只取决于与工具长度对应的Z轴方向的工具偏移，就该方面来说，存在无法进行准确定位的问题。
图11与图10同样地，为了容易说明，而示出X轴-Z轴的二维平面上的关系，但像该图11所示那样，如果设为主轴S的姿势产生误差且该主轴S相对于Z轴倾斜了角度θ的程度，那么工具的末端位置Tt将从图10所示的位置在X轴方向上位移L·sinθ的程度，并且在Z轴方向上位移L·(1－cosθ)的程度。
因此，如果不校正该位移量，那么将无法实现工具末端Tt的准确定位。换句话说，为了实现工具末端Tt的高精度的定位，必须校正由该工具长度引起的误差。然而，使用所述以往的数值控制装置无法校正这种由工具长度引起的定位误差。
本发明是鉴于以上的实际情况而完成的，其目的在于，提供一种能够在三维空间内更高精度地对安装在主轴的工具的末端位置进行定位的数值控制装置。
解决问题的手段
用来解决所述问题的本发明涉及一种数值控制装置，对具备保持工具的主轴并且具备进给轴的机床的所述各进给轴进行数值控制，所述进给轴与沿着该主轴的轴线的方向的Z轴、以及与该Z轴正交且相互正交的X轴及Y轴的各基准轴对应，且所述数值控制装置具备：
误差数据存储部，存储误差数据，所述误差数据包含与绕所述各进给轴中的所述X轴的角度误差Eax、Eay、Eaz、绕所述各进给轴中的所述Y轴的角度误差Ebx、Eby、Ebz、以及绕所述各进给轴中的所述Z轴的角度误差Ecx、Ecy、Ecz相关的成分；以及
位置校正部，对针对所述各进给轴的指令位置Ix、Iy、Iz，利用与该各指令位置Ix、Iy、Iz对应的校正量Cx、Cy、Cz进行校正；且
所述位置校正部构成为：进而，基于针对所述各进给轴的指令位置Ix、Iy、Iz、存储在所述误差数据存储部的误差数据、以及与加工所使用的工具的工具长度相关的数据，利用下式算出与该工具长度对应的修正量且针对所述各进给轴的所述校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz，并利用算出的修正量Mx、My、Mz修正所述校正量Cx、Cy、Cz。
Mx＝-(Ecx+Ecy+Ecz)·Ly+(Ebx+Eby+Ebz)·Lz
My＝-(Eax+Eay+Eaz)·Lz+(Ecx+Ecy+Ecz)·Lx
Mz＝-(Ebx+Eby+Ebz)·Lx+(Eax+Eay+Eaz)·Ly
其中，Lx、Ly及Lz是安装在机床的主轴上的工具的末端位置与预先设定的基准位置的偏差，Lx为X轴方向的偏差，Ly为Y轴方向的偏差，Lz为Z轴方向的偏差。
此外，在用来算出Mx、My及Mz的上式中，前项的正负及后项的正负是分别根据所述X轴、Y轴及Z轴的正负方向而决定的。
根据本发明的数值控制装置，利用所述位置校正部，对所述针对X轴、Y轴、Z轴的指令位置Ix、Iy、Iz，利用与该各指令位置Ix、Iy、Iz对应的校正量(对机床的三维空间内的运动误差进行补偿的校正量)Cx、Cy、Cz进行校正，通过这种校正，来高精度地补偿机床的三维空间内的运动误差。
而且，所述位置校正部进而基于针对所述各进给轴的指令位置Ix、Iy、Iz、存储在所述误差数据存储部的误差数据、以及与加工所使用的工具的工具长度相关的数据，算出与该工具长度对应的修正量且针对所述各进给轴的所述校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz，并利用算出的修正量Mx、My、Mz修正所述校正量Cx、Cy、Cz。此外，该修正量Mx、My、Mz对三维空间内的由主轴的姿势误差引起且对应于工具的长度而产生的工具末端部的位置误差进行校正。
这样，根据本发明的数值控制装置，能够校正机床的三维空间内的运动误差，并且能够校正主轴的姿势误差及对应于工具长度而产生的工具末端部的位置误差，因此，能比以往更高精度地对三维空间内的工具的末端位置进行定位控制。
本发明的数值控制装置还具备存储与加工所使用的工具的工具长度对应的数据的工具长度数据存储部，且所述位置校正部也可以构成为：基于存储在所述工具长度数据存储部的数据，算出所述修正量Mx、My、Mz。
另外，所述工具长度数据存储部也可以构成为：存储用来对应于工具长度使指令位置Ix、Iy、Iz偏移的工具偏移量。
发明的效果
如上所述，根据本发明，由于能够校正机床的三维空间内的运动误差，并且能够校正主轴的姿势误差及对应于工具长度而产生的工具末端部的位置误差，所以能比以往更高精度地对三维空间内的工具的末端位置进行定位控制。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的数值控制装置的概略构成的框图。
图2是用来对机床及其运动误差的测定进行说明的说明图。
图3是表示所测定的运动误差的曲线图。
图4是表示所测定的运动误差的曲线图。
图5是表示所测定的运动误差的曲线图。
图6是表示将机床的运动区域分割成网格状的各网格点处的运动误差的说明图。
图7是表示将机床的运动区域分割成网格状的各网格点处的运动误差的说明图。
图8是表示将机床的运动区域分割成网格状的各网格点处的运动误差的说明图。
图9是用来对运动误差的校正量的算出进行说明的说明图。
图10是用来对以往的问题点进行说明的说明图。
图11是用来对以往的问题点进行说明的说明图。
具体实施方式
下面，一边参照附图一边对本发明的具体实施方式进行说明。在图1中示出本发明的一实施方式的数值控制装置的概略构成，在图2中示出由该数值控制装置所控制的机床的一例。
如图2所示，本例的机床50包括上表面成为工件载置面(所谓工作台)的底座51、呈门形的框架52、以及鞍53。框架52以其水平部位于底座51的上方的方式配设，并且它的2个垂直部分别卡合在底座51的侧部，整体上能够在Y轴方向上移动。另外，鞍53卡合在框架52的水平部，能够沿着该水平部在X轴方向上移动。进而，在该鞍53，以能够在Z轴方向上移动且能够以与Z轴平行的轴线为中心旋转的方式保持着主轴54。
所述X轴、Y轴及Z轴是相互正交的基准轴，与该基准轴对应的各进给轴由图1所示的X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57构成。此外，所述X轴进给机构55包含滚珠螺杆(未图示)、滚珠螺母(未图示)及驱动该滚珠螺杆(未图示)的X轴伺服马达55a等，使所述鞍53在X轴方向上移动。
所述Y轴进给机构56也同样地，包含滚珠螺杆(未图示)、滚珠螺母(未图示)及驱动该滚珠螺杆(未图示)的Y轴伺服马达56a等，使所述框架52在Y轴方向上移动。
进而，所述Z轴进给机构57也同样地，包含滚珠螺杆(未图示)、滚珠螺母(未图示)及驱动该滚珠螺杆(未图示)的Z轴伺服马达57a等，使所述主轴54在Z轴方向上移动。
如图1所示，本例的数值控制装置1具备程序存储部2、程序解析部3、位置指令部4、位置校正部5、工具偏移存储部9、误差数据存储部10、X轴控制部11、Y轴控制部12以及Z轴控制部13等功能部而构成。
所述程序存储部2是存储加工程序的功能部，所述加工程序用来执行由机床50进行的加工。此外，加工程序中包含与关于作为进给轴的所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57的移动位置及进给速度相关的指令、与主轴54的旋转相关的指令、或与使用工具相关的工具编号等。
所述工具偏移存储部9是存储偏移量的功能部，所述偏移量是针对加工所使用的多个工具，对应于其工具长度而设定的。此外，在本例中，工具偏移量具体来说像图10所示那样，设为从设定在主轴S(相当于本例的主轴54)的轴线上的基准位置R到工具T的末端Tt的距离L。另外，虽然在图2中并未具体地图示，但在机床50中附设着存储多个工具的工具箱、以及将存储在该工具箱中的工具安装到主轴54的工具更换装置，在执行所述加工程序时，利用该工具更换装置将该加工程序中所指示的工具安装到主轴54上。
所述误差数据存储部10是存储与如下误差相关的误差数据的功能部，所述误差是所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57中的X轴、Y轴及Z轴方向的定位误差Exx、Eyy、Ezz；所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57中的直线误差Eyx、Ezx、Exy、Ezy、Exz、Eyz；所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57中的绕所述X轴的角度误差Eax、Eay、Eaz；所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57中的绕所述Y轴的角度误差Ebx、Eby、Ebz；以及所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57中的绕所述Z轴的角度误差Ecx、Ecy、Ecz。
更准确来说，所述各误差定义如下。
Exx；X轴进给机构55的X轴方向上的定位误差
Eyy；Y轴进给机构56的Y轴方向上的定位误差
Ezz；Z轴进给机构57的Z轴方向上的定位误差
Eyx；X轴进给机构55的X轴-Y轴平面上的直线误差
Ezx；X轴进给机构55的X轴-Z轴平面上的直线误差
Exy；Y轴进给机构56的Y轴-X轴平面上的直线误差
Ezy；Y轴进给机构56的Y轴-Z轴平面上的直线误差
Exz；Z轴进给机构57的Z轴-X轴平面上的直线误差
Eyz；Z轴进给机构57的Z轴-Y轴平面上的直线误差
Eax；X轴进给机构55中的绕X轴的角度误差
Eay；Y轴进给机构56中的绕X轴的角度误差
Eaz；Z轴进给机构57中的绕X轴的角度误差
Ebx；X轴进给机构55中的绕Y轴的角度误差
Eby；Y轴进给机构56中的绕Y轴的角度误差
Ebz；Z轴进给机构57中的绕Y轴的角度误差
Ecx；X轴进给机构55中的绕Z轴的角度误差
Ecy；Y轴进给机构56中的绕Z轴的角度误差
Ecz；Z轴进给机构57中的绕Z轴的角度误差
所述各误差例如是根据使用像图2所示那样的激光测长器101而得的测定结果而获得。具体来说，在将激光测长器101配设在底座51上并且在主轴54安装着反射镜102的状态下，每隔一定间隔便分别对所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57进行定位控制，由此，将所述反射镜102定位在将三维空间内以所述一定间隔分割成网格状而得的各网格点处，且在各网格点处，从激光测长器101向反射镜102照射激光，并且使激光测长器101接收该激光的反射光，由此，利用该激光测长器101测定它与反射镜102之间的距离。
接着，将激光测长器101设置在其它不同的2点以上的位置(例如，在图2中以虚线表示的位置)，另外，关于反射镜102，也至少设置在1处相对于激光测长器101与所述位置不同的位置，并以与所述相同的方式，一边将所述反射镜102定位在三维空间内的各网格点，一边在各网格点处利用激光测长器101测定它与反射镜102之间的距离。
然后，基于以如上所述的方式获得的测定数据，按照三边测量法的原理，算出三维空间内的所述各网格点处的反射镜102的位置，并对算出的位置数据及该位置数据进行解析，由此，获得所述各误差。此外，该反射镜102的位置中的一个成为设定在主轴54的轴线上的基准位置(相当于图10及图11所示的基准位置R)。
将以如上所述的方式获得的反射镜102在各网格点处的位置数据(定位误差，以下相同)的一例示于图6～图8，图6表示某X-Z平面上的网格点的位置数据，图7表示某Y-Z平面上的网格点的位置数据，图8表示某X-Y平面上的网格点的位置数据。另外，将根据该位置数据而获得的所述各误差示于图3～图5。图3表示X轴进给机构55中的各误差，图4表示Y轴进给机构56中的各误差，图5表示Z轴进给机构57中的各误差。在所述误差数据存储部10中存储这种误差数据。
所述程序解析部3是读出存储在所述程序存储部2的加工程序并执行该加工程序的功能部，进行识别加工程序中所包含的动作指令并将识别出的动作指令发送到位置指令部4的处理。该加工程序中的动作指令中至少包含与所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57的各进给轴方向的移动位置以及进给速度相关的指令。
所述位置指令部4基于从所述程序解析部3接收到的与所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57相关的动作指令，生成关于各者的所谓机械坐标系统的位置指令。这时，位置指令部4基于存储在所述工具偏移存储部58的工具偏移量内的针对当前使用工具而设定的工具偏移量，生成考虑了这些的也就是使指令位置在Z轴方向上偏移工具偏移量程度的位置指令。此外，关于工具偏移的意义，像上文中基于图10所说明的那样。
然后，位置指令部4将以这种方式生成的与X轴进给机构55相关的位置指令Ix(下面也称为指令位置Ix)发送到X轴控制部11，将与Y轴进给机构56相关的位置指令Iy(下面也称为指令位置Iy)发送到Y轴控制部12，且将与Z轴进给机构57相关的位置指令Iz(下面也称为指令位置Iz)发送到Z轴控制部13，并且将这些位置指令Ix、Iy、Iz也发送到位置校正部5。另外，位置指令部4在从所述程序解析部3接收到与使用工具相关的指令时，将该工具信息发送到位置校正部5。
像图1所示那样，所述位置校正部5包括校正量算出部6、修正量算出部7以及修正校正量算出部8。
所述校正量算出部6是如下功能部：基于从所述位置指令部4接收到的与所述X轴进给机构55相关的指令位置Ix、与Y轴进给机构56相关的指令位置Iy及与Z轴进给机构57相关的指令位置Iz，并参照存储在所述误差数据存储部10的误差数据，算出对指令位置Ix、Iy、Iz的校正量Cx、Cy、Cz。具体来说，在指令位置Ix、Iy、Iz与各网格点一致时，基于存储在所述误差数据存储部10的该网格点处的误差数据，算出对X轴、Y轴及Z轴方向的各误差进行补偿的校正量Cx、Cy、Cz。
另外，像图9所示那样，在与位置指令Ix、Iy、Iz相关的位置P位于网格点P1～P8之间时，校正量算出部6利用下式算出校正量Cx、Cy、Cz。
[数1]
Cx＝Cx1·(1-x)(1-y)(1-z)+Cx2·x(1-y)(1-z)+Cx3·xy(1-z)+Cx4·(1-x)y(1z)+Cx5·(1-x)(1-y)z+Cx6·x(1-y)z+Cx7·xyz+Cx8·(1-x)yz
[数2]
Cy＝Cy1·(1-x)(1-y)(1-z)+Cy2·x(1-y)(1-z)+Cy3·xy(1-z)+Cy4·(1-x)y(1-z)+Cy5·(1-x)(1-y)z+Cy6·x(1-y)z+Cy7·xyz+Cy8·(1-x)yz
[数3]
Cz＝Cz1·(1-x)(1-y)(1-z)+Cz2·x(1-y)(1-z)+Cz3·xy(1-z)+Cz4·(1-x)y(1-z)+Cz5·(1-x)(1-y)z+Cz6·x(1-y)z+Cz7·xyz+Cz8·(1-x)yz
其中，x、y、z是位置P在网格点间的内分比，Cxn、Cyn、Czn是网格点Pn处的校正量(n＝1～8)。
所述修正量算出部7是如下功能部：基于从所述位置指令部4接收到的工具信息(与使用工具相关的信息)，并参照所述工具偏移存储部9，读出与该使用工具相关的偏移量，并基于所读出的偏移量与存储在所述误差数据存储部10的误差数据，算出针对利用所述校正量算出部所算出的校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz。
该修正量Mx、My、Mz是用来对由主轴54的姿势误差引起且对应于使用工具的工具长度而产生的误差量进行修正的修正量，分别利用下式而算出。
Mx＝-(Ecx+Ecy+Ecz)·Ly+(Ebx+Eby+Ebz)·Lz
My＝-(Eax+Eay+Eaz)·Lz+(Ecx+Ecy+Ecz)·Lx
Mz＝-(Ebx+Eby+Ebz)·Lx+(Eax+Eay+Eaz)·Ly
其中，Lx、Ly及Lz是安装在主轴54的工具的末端位置与预先设定的主轴轴线上的基准位置的偏差，Lx为X轴方向的偏差，Ly为Y轴方向的偏差，Lz为Z轴方向的偏差。另外，所述工具末端位置相当于图10及图11中的Tt。另外，如上所述，所述基准位置是所述反射镜102的位置，相当于图10及图11所示的位置R。
且说，从图11中可知，在工具末端位置Tt从基准位置R在Z轴方向上以偏差Lz位移的情况下，当在X轴-Z轴平面上进行观察时，因主轴54的姿势误差而产生的工具末端位置Tt的位置误差中，X轴方向的误差大，而Z轴方向的误差小。同样地，当在X轴-Y轴平面上进行观察时，Y轴方向的误差大，而Z轴方向的误差小。因此，可认为工具末端位置Tt的Z轴方向的位移(偏差Lz)主要产生X轴方向与Y轴方向的位置误差，同样地，可认为工具末端位置Tt的X轴方向的位移(偏差Lx)主要产生Y轴方向与Z轴方向的位置误差，另外，可认为工具末端位置Tt的Y轴方向的位移(偏差Ly)主要产生X轴方向与Z轴方向的位置误差。
这样，X轴方向的位置误差被视作与起因于主轴54的姿势误差而产生的偏差Ly及Lz对应的误差，用来对它进行补偿的修正量Mx像上式那样利用Ly的校正项及Lz的校正项而算出。同样地，Y轴方向的位置误差被视作与起因于主轴54的姿势误差而产生的偏差Lx及Lz对应的误差，用来对它进行补偿的修正量My像上式那样利用Lx的校正项及Lz的校正项而算出。另外，Z轴方向的位置误差被视作与起因于主轴54的姿势误差而产生的偏差Lx及Ly对应的误差，用来对它进行补偿的修正量Mz像上式那样利用Lx的校正项及Ly的校正项而算出。
此外，上式是工具末端位置Tt从基准位置R在X轴、Y轴及Z轴方向上分别位移时的修正量算出式，作为像这样工具末端位置Tt从基准位置R在X轴、Y轴及Z轴方向上分别位移的机床50的形态，可例示以主轴54进行回转的方式构成的机床50。另一方面，上式中，在像主轴54不进行回转的构成那样工具末端位置位于主轴轴线上时，成为Lx＝Ly＝0，因此，在该情况下，进行仅使用只考虑了Lz的Mx及My的修正。
另外，Eax、Ebx、Ecx、Eay、Eby、Ecy、Eaz、Ebz、Ecz在位置指令Ix、Iy、Iz与各网格点一致时，设为存储在所述误差数据存储部10的该网格点处的各误差数据，如图9所示，在与位置指令Ix、Iy、Iz相关的位置P位于网格点P1～P8之间时，分别利用下式而算出。
Eix＝Eix1·(1－x)+Eix2·x
Eiy＝Eiy1·(1－y)+Eiy4·y
Eiz＝Eiz1·(1－z)+Eiz5·z
其中，i＝a、b、c。另外，x、y、z是位置P在网格点间的内分比，Eixn、Eiyn及Eizn是网格点Pn处的各误差量(n＝1～8)。
此外，在用来算出Mx、My及Mz的上式中，前项的正负及后项的正负分别是根据所述X轴、Y轴及Z轴的正负方向而决定的。
所述修正校正量算出部8是如下功能部：基于针对由所述校正量算出部6算出的位置指令Ix、Iy、Iz的校正量Cx、Cy、Cz、以及针对由所述修正量算出部7算出的位置指令Ix、Iy、Iz的修正量Mx、My、Mz，算出针对位置指令Ix、Iy、Iz的修正校正量Cx'、Cy'、Cz'，并将算出的修正校正量Cx'、Cy'、Cz'与从所述位置指令部4分别被发送到X轴控制部11、Y轴控制部12及Z轴的位置指令Ix、Iy、Iz相加。具体来说，修正校正量算出部8将修正校正量Cx'与位置指令Ix相加，将修正校正量Cy'与位置指令Iy相加，将修正校正量Cz'与位置指令Iz相加。
此外，修正校正量Cx'、Cy'、Cz'是利用下式而得。
Cx'＝Cx+Mx
Cy'＝Cy+My
Cz'＝Cz+Mz
所述X轴控制部11按照从位置指令部4发送并由位置校正部5予以校正后的位置指令(Ix+Cx')，对X轴进给机构55的X轴伺服马达55a进行反馈控制。同样地，所述Y轴控制部12按照从位置指令部4发送并由位置校正部5于以校正后的位置指令(Iy+Cy')，对Y轴进给机构56的Y轴伺服马达56a进行反馈控制。进而，所述Z轴控制部13也同样地，按照从位置指令部4发送并由位置校正部5于以校正后的位置指令(Iz+Cz')，对Z轴进给机构57的Z轴伺服马达57a进行反馈控制。
根据具备以上构成的本例的数值控制装置1，通过从外部输入将存储在所述程序存储部2的加工程序启动的执行信号，而开始进行处理。
也就是说，当从外部输入所述执行信号时，首先，利用所述程序解析部3从所述程序存储部2中读出对应的加工程序并依次进行解析，依次识别该加工程序中所包含的动作指令，并将所识别的动作指令依次发送到位置指令部4。
然后，在所发送的动作指令为与所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56及Z轴进给机构57相关的移动位置及进给速度时，该位置指令部4依次生成关于各者的所谓机械坐标系统的位置指令Ix、Iy、Iz，并分别将位置指令Ix发送到X轴控制部11，将位置指令Iy发送到Y轴控制部12，将位置指令Iz发送到Z轴控制部13。这时，位置指令部4从所述工具偏移存储部58中读出与当前的使用工具相关的工具偏移量，并生成考虑了该工具偏移量的位置指令Ix、Iy、Iz。
另一方面，在所述位置校正部5中，利用该所述校正量算出部6，基于从所述位置指令部4接收到的所述位置指令Ix、Iy、Iz，并参照存储在所述误差数据存储部10的误差数据，而算出针对该位置指令Ix、Iy、Iz的校正量Cx、Cy、Cz。
另外，利用所述修正量算出部7，基于从所述位置指令部4接收到的工具信息(与使用工具相关的信息)，并参照所述工具偏移存储部9，读出与该使用工具相关的偏移量，且基于读出的偏移量与存储在所述误差数据存储部10的误差数据，而算出针对利用所述校正量算出部6所算出的校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz。
然后，利用所述修正校正量算出部8，基于利用所述校正量算出部6所算出的校正量Cx、Cy、Cz、与利用所述修正量算出部7所算出的修正量Mx、My、Mz，而算出针对位置指令Ix、Iy、Iz的修正校正量Cx'、Cy'、Cz'，并分别将修正校正量Cx'与位置指令Ix相加，将修正校正量Cy'与位置指令Iy相加，将修正校正量Cz'与位置指令Iz相加，由此，校正位置指令Ix、Iy、Iz。
这样，X轴控制部11按照已校正的位置指令(Ix+Cx')对X轴伺服马达55a进行反馈控制，所述Y轴控制部12按照已校正的位置指令(Iy+Cy')对Y轴伺服马达56a进行反馈控制，Z轴控制部13也同样地，按照已校正的位置指令(Iz+Cz')对Z轴伺服马达57a进行反馈控制。
这样，根据本例的数值控制装置1，利用位置校正部5，基于针对所述X轴进给机构55、Y轴进给机构56、Z轴进给机构57的指令位置Ix、Iy、Iz、以及存储在所述误差数据存储部10的误差数据，而算出针对所述指令位置Ix、Iy、Iz的校正量Cx、Cy、Cz，并且利用算出的校正量Cx、Cy、Cz校正对应的指令位置Ix、Iy、Iz，通过这种校正，而高精度地补偿机床50的三维空间内的运动误差。
并且，位置校正部5进而基于所述指令位置Ix、Iy、Iz、存储在所述误差数据存储部10的误差数据、以及与加工所使用的工具的工具长度相关的工具偏移量，算出与该工具长度对应的修正量且针对所述校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz，利用算出的修正量Mx、My、Mz修正所述校正量Cx、Cy、Cz，因此，能够校正主轴54的姿势误差及对应于工具长度而产生的工具末端部的位置误差，且能够比以往更高精度地对三维空间内的工具的末端位置进行定位控制。
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明可采用的具体形态不受该实施方式任何限定。
例如，在上例的所述校正量算出部6中，设为将可动区域分割成每隔一定间隔的网格点，基于各网格点处的定位误差，通过内插处理而算出任意的指令位置(x、y、z)的误差，并算出补偿该误差的校正量，但并不限定于此，也可以使用几何学模型，根据指令位置(x、y、z)从几何学模型中预测误差。
另外，存储在误差数据存储部10的误差数据并不限定于所述误差数据本身，也可以是以能够提取的状态包含这些误差数据的误差成分的数据(例如，矢量数据)。
另外，在上例中，构成为利用位置校正部5、具体来说利用校正量算出部6算出所述校正量Cx、Cy、Cz，但并不限定于此，也可以构成为：预先算出该校正量Cx、Cy、Cz并存储在所述误差数据存储部10等适当的存储部。在该情况下，所述校正量算出部6无需特别设置，例如，也可以构成为：在所述修正校正量算出部8中，从所述存储部中读出与指令位置Ix、Iy、Iz对应的校正量Cx、Cy、Cz，并且利用由所述修正量算出部7算出的修正量Mx、My、Mz对所读出的校正量Cx、Cy、Cz进行修正。
符号的说明
1 数值控制装置
2 程序存储部
3 程序解析部
4 位置指令部
5 位置校正部
6 校正量算出部
7 修正量算出部
8 修正校正量算出部
9 工具偏移存储部
10 误差数据存储部
11 X轴控制部
12 Y轴控制部
13 Z轴控制部
55 X轴进给机构
55a X轴伺服马达
56 Y轴进给机构
56a Y轴伺服马达
57 Z轴进给机构
57a Z轴伺服马达

Claims (3)

1.一种数值控制装置，对具备保持工具的主轴并且具备进给轴的机床的所述各进给轴进行数值控制，所述进给轴与沿着该主轴的轴线的方向的Z轴、以及与该Z轴正交且相互正交的X轴及Y轴的各基准轴对应，且所述数值控制装置具备：
误差数据存储部，存储误差数据，所述误差数据包含与绕所述各进给轴中的所述X轴的角度误差Eax、Eay、Eaz、绕所述各进给轴中的所述Y轴的角度误差Ebx、Eby、Ebz、以及绕所述各进给轴中的所述Z轴的角度误差Ecx、Ecy、Ecz相关的成分；以及
位置校正部，对针对所述各进给轴的指令位置Ix、Iy、Iz，利用与该各指令位置Ix、Iy、Iz对应的校正量Cx、Cy、Cz进行校正；
所述数值控制装置，其特征在于：
所述位置校正部构成为：进而，基于针对所述各进给轴的指令位置Ix、Iy、Iz、存储在所述误差数据存储部的误差数据、以及与加工所使用的工具的工具长度相关的数据，利用下式算出与该工具长度对应的修正量且针对所述各进给轴的所述校正量Cx、Cy、Cz的修正量Mx、My、Mz，并利用算出的修正量Mx、My、Mz对所述校正量Cx、Cy、Cz进行修正；
Mx＝-(Ecx+Ecy+Ecz)·Ly+(Ebx+Eby+Ebz)·Lz
My＝-(Eax+Eay+Eaz)·Lz+(Ecx+Ecy+Ecz)·Lx
Mz＝-(Ebx+Eby+Ebz)·Lx+(Eax+Eay+Eaz)·Ly
其中，Lx、Ly及Lz是安装在机床的主轴上的工具的末端位置与预先设定的基准位置的偏差，Lx为X轴方向的偏差，Ly为Y轴方向的偏差，Lz为Z轴方向的偏差。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于：
还具备工具长度数据存储部，所述工具长度数据存储部存储与所述加工所使用的工具的工具长度对应的数据；
所述位置校正部构成为：基于存储在所述工具长度数据存储部的数据，算出所述修正量Mx、My、Mz。
3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于：
所述工具长度数据存储部构成为：存储用来对应于工具长度使指令位置Ix、Iy、Iz偏移的工具偏移量。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI717733B (zh) * 2018-05-15 2021-02-01 日商東芝機械股份有限公司 被加工物的加工方法及被加工物的加工機

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6960376B2 (ja) * 2018-05-28 2021-11-05 Dmg森精機株式会社 送り装置の運動誤差同定方法
JP7448336B2 (ja) * 2019-11-05 2024-03-12 ファナック株式会社 数値制御装置
JP7026278B1 (ja) * 2021-07-26 2022-02-25 Dmg森精機株式会社 運動精度評価装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3328327C2 (de) * 1983-08-05 1985-10-10 Index-Werke Kg Hahn & Tessky, 7300 Esslingen Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstücks sowie NC-gesteuerte Drehmaschine zur Druchführung eines solchen Verfahrens
US4973215A (en) * 1986-02-18 1990-11-27 Robotics Research Corporation Industrial robot with servo
JP3174704B2 (ja) * 1994-11-29 2001-06-11 ファナック株式会社 位置誤差補正機能付き数値制御装置
JP2003211344A (ja) * 2002-01-15 2003-07-29 Mori Seiki Co Ltd Ｎｃ旋盤の補正装置
JP5030653B2 (ja) * 2007-04-20 2012-09-19 株式会社牧野フライス製作所 数値制御工作機械及び数値制御装置
EP2975475B1 (en) * 2007-11-02 2019-05-08 Makino Milling Machine Co. Ltd. Method for preparing error map and numerically controlled machine tool having error map preparation function
US8478438B2 (en) * 2008-09-16 2013-07-02 Shin Nippon Koki Co., Ltd. Numerical control device
KR101162432B1 (ko) * 2010-03-12 2012-07-04 경북대학교 산학협력단 다축 제어 기계의 오차 보정 방법
JP5014471B2 (ja) * 2010-06-30 2012-08-29 ファナック株式会社 多軸加工機用数値制御装置
JP5221724B2 (ja) * 2011-09-07 2013-06-26 ファナック株式会社 ワーク設置誤差補正部を有する多軸工作機械用数値制御装置
JP5778649B2 (ja) * 2012-10-02 2015-09-16 ファナック株式会社 並進回転誤差補正量作成装置
JP5792271B2 (ja) * 2013-12-19 2015-10-07 ファナック株式会社 ワークによる変位誤差を補正する機能を備えた数値制御装置
JP6514876B2 (ja) * 2014-10-27 2019-05-15 オークマ株式会社 工作機械における送り軸の制御方法及び工作機械
JP6366563B2 (ja) * 2014-12-19 2018-08-01 オークマ株式会社 工作機械における送り軸の位置制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI717733B (zh) * 2018-05-15 2021-02-01 日商東芝機械股份有限公司 被加工物的加工方法及被加工物的加工機
TWI750757B (zh) * 2018-05-15 2021-12-21 日商東芝機械股份有限公司 被加工物的加工方法及被加工物的加工機

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