CN1522829A - 数字控制装置及数字控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数字控制装置及数字控制方法。刀具架1通过C轴(围绕Z轴)、A轴(围绕X轴)旋转的机械。在刀具长度矢量上乘以修正主轴的倾斜误差(αs_－H，βs_－H，γs_－H)及偏离分量δs_－H的矩阵，求由于主轴的偏离的刀具长度矢量。再有，乘以包含A轴的偏离δa_－H(αa_－H，βax，γa_－H)和给A轴的指令a的变换矩阵，修正A轴的偏离，求正好旋转指令a时的刀具长度矢量。再有，乘以包含C轴的偏离δac_－H(αc_－H，βc_－H，γc_－H)和给C轴的旋转指令c的变换矩阵，修正C轴的偏离，求正好旋转指令c时的刀具长度矢量。在这之上加上位置指令值的(x，y，z)的矢量、工件原点偏移矢量Mwo_－H，求机械位置Vm_－H’。

Description

数字控制装置及数字控制方法

技术领域

本发明涉及控制在直线移动轴以外具有旋转轴的机械的数字控制装置及其控制方法。

背景技术

作为加工金属模具等的自由曲面的工作机械，使用在直线移动轴以外具有旋转轴的机械。已知具有X、Y、Z的直线移动轴和两个旋转轴的5轴工作机械。因为具有旋转轴，伴随这些旋转轴的旋转，可以使刀具对着被加工物的工件加工面任意倾斜加工。因为刀具倾斜会产生刀具长度修正量的变化，因此设置成一边修正刀具长度一边进行加工(例如参照特开平3-109606号公报以及特开平5-100723号公报)。

另外已知技术为，在具备X、Y、Z的直线移动轴和围绕竖直轴线旋转的旋转轴C轴、围绕对于该C轴以规定角度倾斜的B’轴旋转的旋转部件的5轴工作机械中，为修正从C轴的竖直轴线的倾斜误差、B’轴的倾斜角度误差、以及B’、C轴的旋转中心位置的误差，把B’轴固定在规定角度，使其围绕C轴旋转、测定每规定旋转角度的主轴尖端位置，从该测定的数据通过回归方程式进行重回归分析，求旋转平面，求C轴部件的轴方向矢量，把C轴固定在规定角度，使其围绕B轴旋转、测定每规定旋转角度的主轴尖端位置，从该测定的数据通过回归方程式进行重回归分析，求旋转平面，求B轴部件的轴方向矢量，求在围绕这些轴方向矢量的轴线旋转的状态下的主轴尖端位置，以该主轴尖端位置和无误差场合的主轴位置的差作为主轴头位置误差，反转主轴头位置误差的符号作为修正值，以NC程序的坐标系偏移进行主轴头误差修正(参照特开2001-269839号公报)。

在上述特开平3-109606号公报以及特开平5-100723号公报记载的刀具长度修正方法中，未考虑旋转轴中心的偏离或倾斜。未考虑旋转轴中心从本来的位置离开或者倾斜的场合(进行加工程序的控制系统所认识的旋转中心轴及其方向和实际上的旋转中心轴及其方向存在误差的场合)。另外，即使在主轴旋转中心从本来位置离开或者倾斜的场合，也未被考虑。

但是，在制造工作机械时使旋转轴中心在本来的位置、方向上，另外使主轴旋转中心在本来的位置、方向上正确制造是十分困难的，会发生误差。在上述专利文献3中，考虑旋转轴的中心位置误差、倾斜误差，进行主轴头位置误差修正，但是这一方法固定两个旋转轴之一的旋转轴、测定使另一旋转轴旋转规定角度的每一位置的主轴尖端位置，根据得到的数据，使用回归方程式进行重回归分析，求旋转平面，求轴方向矢量，进而求在使这些轴方向矢量旋转状态下的主轴尖端位置，以和本来的主轴位置的差作为主轴头位置误差，对应该主轴头位置误差偏置NC坐标系，处理复杂。

再有，在特开2001-269839号公报中记载的方法中存在下面的问题。

每次进行2个旋转轴的定位时，使这些旋转轴每旋转规定角度进行测定，求这些旋转轴的实际的方向矢量。因此，存在为通过决定旋转轴进行测定花费时间的问题，在包含旋转轴的移动的连续加工中不能使用的问题。另外，以两个旋转轴的旋转中心互相交叉为前提，未考虑两个旋转中心之间离开的场合。再有，存在未考虑主轴旋转中心和旋转轴之间的误差的问题。

发明内容

根据本发明的数字控制装置涉及控制直线移动轴和刀具架或者工作台之中至少有一个旋转轴的机械的数字控制装置。该数字控制装置具备，实际上机械应该移动的机械位置，该实际上机械应该移动的机械位置通过所述旋转轴没有机械误差的基准位置以及该基准位置和实际的旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置和实际的主轴旋转中心的偏离量，求为使其保持没有所述机械误差的场合的刀具和加工物的相对关系，实际上机械应该移动的机械位置，以及驱动所述直线移动轴以及所述旋转轴使其移向使用该设备求得的机械位置的驱动控制设备。

该数字控制装置具有以下的形态。

所述机械是刀具架围绕至少一个轴旋转的机械，工作台围绕至少一个轴旋转的机械，或者刀具架及工作台旋转的机械。

所述偏离量设定成数字控制装置内的参数。

所述偏离量通过从所述机械到数字控制装置的信号通知给数字控制装置，或者通过从外部机器到数字控制装置的信号通知给数字控制装置。

根据本发明的数字控制方法涉及在直线移动轴和在刀具架或者工作台上有至少具有一个旋转轴的机械的数字控制装置进行的数字控制方法。该数字控制方法包括两个方面：一个方面是，根据所述旋转轴没有机械误差的基准位置以及该基准位置和实际旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置和实际的主轴旋转中心的偏离量，求实际上机械应该移动的机械位置，使其保持所述没有机械误差的场合的刀具和加工物的相对关系；另一方面是，移动所述直线移动轴以及所述旋转轴到该求得的机械位置。

该数字控制方法具有以下形态。

所述机械是刀具架围绕至少一个轴旋转的机械，所述方法包括：根据所述旋转轴没有机械误差的基准位置以及该基准位置和实际旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置和实际的主轴旋转中心的偏离量和给所述旋转轴的指令，修正刀具长度矢量；以及在修正的刀具长度矢量上加上指令位置矢量求机械位置。

所述机械是工作台围绕至少一个轴旋转的机械，所述数字控制方法包括：在工作台坐标系上的指令位置上加算该工作台坐标系原点的偏移，求机械坐标系上的指令位置；以及，从所述旋转轴没有机械误差的基准位置及该基准位置和实际旋转轴的偏离量和给所述旋转轴的指令位置，对机械坐标系上的指令位置进行偏离修正，而且求指令的旋转轴的转动到旋转位置后的位置，在该位置上加算刀具长度矢量求机械位置。

所述机械是刀具架及工作台旋转的机械，所述方法包括：在工作台坐标系上的位置指令值上加算工作台坐标系原点的偏移量，求机械坐标系上的指令位置；从在工作台上设置的旋转轴没有机械误差的基准位置和实际的旋转轴的偏离量和给在该工作台上设置的旋转轴的指令位置求修正偏离后的指令位置；从在刀具架上设置的旋转轴没有机械误差的基准位置和实际的旋转轴的偏离量和给在该刀具架上设置的旋转轴的指令位置在刀具长度矢量上求修正偏离后的刀具的姿势；以及根据修正所述偏离后的指令位置和修正偏离后的刀具的姿势求机械位置。

所述偏离量通过在数字控制装置的参数设定、通过所述机械的信号、或者通过外部仪器的信号之中任何一种，通知给数字控制装置。

根据本发明，提供一种数字控制装置以及控制方法，在控制具有旋转轴的机械的数字控制装置中，即使在旋转轴中心从本来的位置离开或者倾斜的场合，或者主轴旋转中心从本来的位置离开或者倾斜的场合，也可以简便地进行高精度加工，而且可以进行包括旋转轴移动的连续加工。

附图说明

图1是说明在具有A轴、C轴的旋转轴的机械中，没有偏离的情况下的机械位置的计算的说明图。

图2是图1的机械有偏离时的机械位置计算的说明图。

图3是图1的机械具有的偏离部分的放大说明图。

图4是在图1的机械中由于主轴旋转中心的偏离引起的刀具长度矢量的变化的说明图。

图5是在图1的机械中由于A轴旋转中心的偏离和给A轴的指令引起的刀具长度矢量的变化的说明图。

图6是在图1的机械中由于C轴旋转中心的偏离和给C轴的指令引起的刀具长度矢量的变化的说明图。

图7是在工作台上有旋转轴A、C轴的机械中，求没有偏离的场合的机械位置的方法的说明图。

图8是在工作台上有旋转轴A、C轴的机械中，求有偏离的场合的机械位置的方法的说明图。

图9是在刀具架和工作台上有旋转轴的机械中，求没有偏离的场合的机械位置的方法的说明图。

图10是在刀具架和工作台上有旋转轴的机械中，求有偏离的场合的机械位置的方法的说明图。

图11是本发明可以适用的主轴旋转中心和A轴旋转中心没有交叉的机械的说明图。

图12是在本发明可以适用的工作台旋转的机械中，C轴旋转中心和A轴旋转中心没有交叉的机械的说明图。

图13是修正各机械的偏离进行刀具长度修正的数字控制装置的一个实施例的重要部分的方框图。

图14是图13的数字控制装置的一个实施例进行的刀具长度修正的处理流程图。

具体实施方式

在具有旋转轴的机械(工作机械)中，有多种类型(结构的差异)。对于各类型的机械的本发明适用的实施例，取适用于刀具架旋转型机械、工作台旋转型机械、和刀具架以及工作台旋转型机械这3种类型的机械的实施例，以下就这3个实施例的本发明的原理进行说明。

1.本发明的第一实施例(刀具架旋转型机械)

作为本发明的第一实施例，是刀具架旋转式机械，具有正交的X、Y、Z轴的直线移动轴和刀具架上的作为旋转轴的A轴(围绕X轴)和C轴(围绕Z轴)，C轴是主轴、在C轴上A轴动作，而且在A轴、C轴的旋转角为“0”时，刀具方向是Z轴方向的刀具架旋转型机械，就此机械进行说明。

此外，在A轴、C轴的旋转角为“0”时的刀具长度矢量Vt_-H(0，0，h，1)^T、工件原点偏移量WO_-H(WOx_-H，WOy_-H，WOz_-H，1)^T作为初始条件给定。另外，以下使用同阶坐标系表示，“^T”意味转置。

(1-1)  求没有偏离的场合的机械位置的方法

首先，就旋转轴中心和主轴旋转中心没有位置偏离或倾斜、没有从本来的位置离开或者倾斜、没有偏离的场合，亦即加工程序以及控制系统认识的旋转轴中心和主轴旋转中心的位置以及方向与实际的位置和方向一致的场合进行说明。

图1是说明计算这种没有偏离的场合的机械位置的说明图。符号1是刀具架，符号2是刀具。

对于X、Y、Z轴的直线移动轴给出位置指令值P(x，y，z)以及对于旋转轴的A轴、C轴给出位置指令R(a，c)时，机械位置Vm_-H(X，Y，Z，1)^T由下面的式(1)求出。

Vm_-H＝Mwo_-H×Mp_-H×Mc_-H×Ma_-H×Vt_-H     ...(1)

在该式(1)中，Mwo_-H、Mp_-H、Mc_-H、Ma_-H是变换矩阵，表示如下。

${\mathrm{Mwo}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{WOx}.}_H\\ 0& 1& 0& {\mathrm{WOy}.}_H\\ 0& 0& 1& {\mathrm{WOz}.}_H\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mp}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& x\\ 0& 1& 0& y\\ 0& 0& 1& z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Ma}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos \left(a\right)& -\sin \left(a\right)& 0\\ 0& \sin \left(a\right)& \cos \left(a\right)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mc}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}\cos \left(c\right)& -\sin \left(c\right)& 0& 0\\ \sin \left(c\right)& \cos \left(c\right)& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

也就是说，矩阵Mwo_-H由作为初始条件给定的工件原点偏移量WO_-H(WOx_-H，WOy_-H，WOz_-H，1)^T决定，矩阵Mp_-H通过位置指令值P(x，y，z)求出。矩阵Mc_-H通过给旋转轴C轴的指令c求出，矩阵Ma_-H通过给旋转轴A轴的指令a求出。

如图1所示，在机械原点上，加上设定的工件原点偏移量WO_-H的矢量，求工件坐标系原点位置。进一步，在该工件坐标系原点位置上加上与程序指令值P(x，y，z)对应的矢量，更进一步，通过加上使A轴、C轴的旋转量为“0”时的长度矢量Vt_-H(0，0，h，1)^T以给A轴、C轴的旋转指令a、c旋转而得到的刀具长度矢量求机械位置Vm_-H(X，Y，Z，1)^T。

(1-2)关于偏离(旋转中心轴、主轴旋转中心的位置的离开、以及倾斜)的要素

在该第一实施例中发生的偏离是，(i)C轴旋转中心的偏离，(ii)A轴旋转中心的偏离，(iii)主轴旋转中心的偏离。在表示这些偏离时，用下面的记号表示关联的事项。另外，图2是说明计算具有这一偏离的机械的位置的说明图。

As_-H：A＝0、C＝0时的实际的主轴旋转中心

Cs_-H：A＝0、C＝0时的本来的主轴旋转中心(基准位置)

Ac_-H：实际的C轴旋转中心

Cc_-H：本来的C轴旋转中心(基准位置)

Aa_-H：实际的A轴旋转中心

Ca_-H：本来的A轴旋转中心(基准位置)

另外，取本来的C轴旋转中心(基准位置)Cc_-H的轴和A轴旋转中心(基准位置)Ca_-H的轴正交。

(i)实际的C轴旋转中心Ac_-H的、对于本来的C轴旋转中心(基准位置)Cc_-H的偏离(C轴的偏离)

该偏离用从实际的A轴旋转中心Aa_-H到实际的C轴旋转中心Ac_-H的离开距离的X、Y、Z轴各分量δac_-H(δacx_-H，δacy_-H，δacz_-H)和C轴旋转中心的围绕这些X、Y、Z轴的轴的旋转偏离(αc_-H，βc_-H，γc_-H)表示。这里，

δac_-H(δacx_-H，δacy_-H，δacz_-H)是从实际的A轴旋转中心到实际的C轴旋转中心的矢量。取从本来的C轴旋转中心Cc_-H和本来的A轴旋转中心Ca_-H的交点到实际的C轴旋转中心Ac_-H的矢量为δc_-H(δcx_-H，δcy_-H，δcz_-H)的话，是δac_-H＝-δa_-H+δc_-H(此外，δa_-H在后面叙述)。另外，

(αc_-H，βc_-H，γc_-H)表示实际的C轴旋转中心Ac_-H从本来的C轴旋转中心Cc_-H围绕X轴旋转αc_-H、围绕Y轴旋转βc_-H、围绕Z轴旋转γc_-H倾斜的偏离。

(ii)实际的A轴旋转中心Aa_-H的、对于本来的A轴旋转中心(基准位置)Ca_-H的偏离(A轴的偏离)

该偏离用X、Y、Z轴的直线轴方向的偏离δa_-H(δax_-H，δay_-H，δaz_-H)和A轴旋转中心围绕这些X、Y、Z轴的轴的旋转偏离(αa_-H，βa_-H，γa_-H)表示。这里，

δa_-H(δax_-H，δay_-H，δaz_-H)表示从本来的A轴旋转中心Ca_-H到实际的A轴旋转中心Aa_-H的离开距离的X、Y、Z轴的各分量(从本来的C轴旋转中心Cc_-H和本来的A轴旋转中心Ca_-H的交点到实际的A轴旋转中心的矢量)表示。另外，

(αa_-H，βa_-H，γa_-H)表示实际的A轴旋转中心Aa_-H从本来的A轴旋转中心Ca_-H围绕X轴旋转αa_-H、围绕Y轴旋转βa_-H、围绕Z轴旋转γa_-H倾斜的误差。

(iii)实际的主轴旋转中心As_-H的、对于本来的主轴旋转中心(基准位置)Cs_-H的偏离(主轴的偏离)

该偏离用X、Y、Z轴的直线轴方向的偏离δs_-H(δsx_-H，δsy_-H，δsz_-H)和主轴旋转中心围绕这些轴的旋转偏离εs_-H(αs_-H，βs_-H，γs_-H)表示。这里，

δs_-H(δsx_-H，δsy_-H，δsz_-H)表示从实际的主轴旋转中心As_-H到本来的主轴旋转中心Cs_-H的离开距离的X、Y、Z轴的各分量(从A、C＝0时的刀具尖端出发在实际的主轴旋转中心As_-H上延长刀具长度(h)的位置到本来的C轴旋转中心Cc_-H和本来的A轴旋转中心Ca_-H的交点的矢量)。另外，

εs_-H(αs_-H，βs_-H，γs_-H)表示实际的主轴旋转中心As_-H从本来的主轴旋转中心Cs_-H围绕X轴旋转αs_-H、围绕Y轴旋转βs_-H、围绕Z轴旋转γs_-H倾斜的误差。

此外，以后也同样，表示旋转角的α、β、γ的单位是弧度。

(1-3)求有偏离的场合的机械位置的方法

在有上述C轴、A轴、主轴3种偏离(直线移动轴分量的离开距离和旋转量)的任何一种的场合，求机械位置时需要考虑这一偏离。图2是考虑到这些偏离后求机械位置的说明图，图3是只表示偏离的说明图。另外，图4～图6是考虑这些偏离后求机械位置的原理说明图。

图4表示旋转轴A、C为“0”的状态。用虚线表示的矢量表示从沿本来的主轴旋转中心Cs_-H的刀具尖端到本来的C轴旋转中心Cc_-H和本来的A轴旋转中心Ca_-H的交点P1的实刀具长度矢量V1。由于主轴的倾斜误差εs_-H(αs_-H，βs_-H，γs_-H)这一矢量成为V2。进而，由于主轴的直线轴方向的误差δs_-H(δsx_-H，δsy_-H，δsz_-H)，这一矢量成为V3。亦即，矢量V3表示旋转轴A、C的旋转角为“0”、由于主轴的偏离离开刀具尖端刀具长度h的实刀具长度矢量。该实刀具长度矢量V3由于实际的A轴旋转中心Aa_-H对于本来的A轴旋转中心Ca_-H的偏离和给A轴的旋转指令a，变成图5所示的V5。亦即，在图4中求出来的实刀具长度矢量V3由于A轴的X、Y、Z轴方向的偏离δa_-H(δax_-H，δay_-H，δaz_-H)以及围绕X、Y、Z轴的旋转偏离(αa_-H，βa_-H，γa_-H)变成矢量V4，实际的A轴旋转中心成为P2。然后，刀具以给A轴的旋转指令a旋转后，这一旋转后的实刀具长度矢量成为V5。

进而，该实刀具长度矢量V5由于实际的C轴中心Ac_-H对于本来的C轴中心Cc_-H的偏离和给C轴的旋转指令c，成为图6所示矢量V7。C轴的偏离，也就是说，由于从实际的A轴旋转中心Aa_-H到实际的C轴旋转中心Ac_-H的离开距离的X、Y、Z轴各分量δac_-H(δacx_-H，δacy_-H，δacz_-H)和围绕这些X、Y、Z轴的轴的旋转偏离(αc_-H，βc_-H，γc_-H)，C轴旋转中心移动到图6的点P3，实刀具长度矢量V5变成矢量V6。然后，通过使点P3作为中心旋转C轴旋转指令值c，实刀具长度矢量成为V7。于是该点P3成为有偏离的场合的机械位置。由此，对于位置指令P(x，Y，z)，如果加上乘以了偏离修正和给旋转轴A、C轴的位置指令R(a，c)时的实刀具长度矢量V7的话，就求出了机械位置(参照图2)。

因此，在有偏离的场合的机械位置Vm_-H’通过运算下面的式(2)求出。

Vm_-H’＝Mwo_-H×Mp_-H×Mc_-H×δac_-H×Ma_-H’×δa_-H×δs_-H×εs_-H×Vt_-H...(2)

在上式(2)中，变换矩阵Mwo_-H、Mp_-H如前所述，其它的要素如下。

$\mathrm{\ϵ}{s.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& -{\mathrm{\γs}.}_H& \mathrm{\β}{s.}_H& 0\\ {\mathrm{\γs}.}_H& 1& -\mathrm{\α}{s.}_H& 0\\ -\mathrm{\β}{s.}_H& \mathrm{\αs}& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{\δs}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{\δsx}.}_H\\ 0& 1& 0& {\mathrm{\δsy}.}_H\\ 0& 0& 1& {\mathrm{\δsz}.}_H\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{\δa}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{\δax}.}_H\\ 0& 1& 0& \mathrm{\δ}{\mathrm{ay}.}_H\\ 0& 0& 1& \mathrm{\δ}{\mathrm{az}.}_H\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ $\mathrm{\δ}{\mathrm{ac}.}_H=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& \mathrm{\δ}{\mathrm{acx}.}_H\\ 0& 1& 0& \mathrm{\δ}{\mathrm{acy}.}_H\\ 0& 0& 1& \mathrm{\δ}{\mathrm{acz}.}_H\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Ma}.}_H}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& {{\mathrm{\γa}.}_H}^{*}(1-\cos \left(a\right))-\mathrm{\β}{{a.}_H}^{*}\sin \left(a\right)& -{{\mathrm{\βa}.}_H}^{*}(1-\cos \left(a\right))-\mathrm{\γ}{{a.}_H}^{*}\sin \left(a\right)& 0\\ {{\mathrm{\γa}.}_H}^{*}(1-\cos \left(a\right))+{{\mathrm{\βa}.}_H}^{*}\sin \left(a\right)& \cos \left(a\right)& \sin \left(a\right)& 0\\ -{{\mathrm{\βa}.}_H}^{*}(1-\cos \left(a\right))+{{\mathrm{\γa}.}_H}^{*}\sin \left(a\right)& -\sin \left(a\right)& \cos \left(a\right)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mc}.}_H}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \left(c\right)& \sin \left(c\right)& {{\mathrm{\βc}.}_H}^{*}(1-\cos \left(c\right))+{{\mathrm{\αc}.}_H}^{*}\sin \left(c\right)& 0\\ -\sin \left(c\right)& \cos \left(c\right)& -{{\mathrm{\αc}.}_H}^{*}(1-\cos \left(c\right))+{{\mathrm{\βc}.}_H}^{*}\sin \left(c\right)& 0\\ {{\mathrm{\βc}.}_H}^{*}(1-\cos \left(c\right))-{{\mathrm{\αc}.}_H}^{*}\sin \left(c\right)& -{{\mathrm{\αc}.}_H}^{*}(1-\cos \left(c\right))-{{\mathrm{\βc}.}_H}^{*}\sin \left(c\right)& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

如对上述式(2)作说明的话，即为，在初始设定的刀具长度矢量Vt_-H(0，0，0，1)^T上乘以主轴的X、Y、Z轴的旋转误差εs_-H的变换矩阵以及主轴偏离的X、Y、Z分量δs_-H，求图4所示的实刀具长度矢量V3。进而，在求出来的矢量V3上乘以A轴的X、Y、Z轴方向的偏离δa_-H和包含围绕X、Y、Z轴的旋转偏离(αa_-H，βa_-H，γa_-H)以及给A轴的旋转指令a的变换矩阵Ma_-H’，求图5所示的实刀具长度矢量V5。

进而，在求出来的矢量V5上乘以从实际的A轴旋转中心Aa_-H到实际的C轴旋转中心Ac_-H的离开距离的X、Y、Z的各分量δac_-H的变换矩阵，和包含围绕C轴的X、Y、Z轴的旋转偏离(αc_-H，βc_-H，γc_-H)以及给C轴的旋转指令c的变换矩阵Mc_-H’，求图6所示的实刀具长度矢量V7。

然后如图2所示，通过在求出来的矢量V7上乘以从工件坐标系原点加上位置指令值P(x，y，z)的矢量的矩阵Mp_-H，进而乘以加上机械原点和工件原点偏移矢量的矩阵Mwo_-H，在有偏离的机械中，可以求出修正该偏离后的指令位置处的机械位置Vm_-H’。

2.本发明的第二实施例(工作台旋转型的机械)

作为本发明的第二实施例，说明以两个旋转轴旋转安装工件的工作台的机械的例子。如图7所示，具有正交的X、Y、Z轴的直线移动轴和作为工作台3的旋转轴的A轴(围绕X轴)和C轴(围绕Z轴)，A轴是主轴，在A轴上C轴动作，而且设A轴的旋转中心Ca_-T和C轴的旋转中心Cc_-T正交。另外，刀具方向取Z轴方向。

在该第二实施例的场合，作为初始条件给定刀具长度矢量Vt_-T(0，0，h，1)^T、工件原点偏移量WO_-T(WOx_-T，WOy_-T，WOz_-T，1)^T、A轴的旋转中心Ca_-T和C轴的旋转中心Cc_-T的交点矢量Co_-T(Cox_-T，Coy_-T，Coz_-T，1)^T。

(2-1)求没有偏离的场合的机械位置的方法

在给定对于工作台坐标系(工件坐标系)上的X、Y、Z坐标的位置指令值P(x，y，z)以及对于旋转轴A、C的位置指令R(a，c)时，机械位置Vm_-T(X，Y，Z，1)^T可以通过下面的式(3)求出。

Vm_-T＝Mvt_-T×Mad_-T×Mcd_-T×Mwo_-T×P_-T    ...(3)

(3)式中的要素的各变换矩阵如下。

${P.}_T=\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mwo}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{WOx}.}_T\\ 0& 1& 0& {\mathrm{WOy}.}_T\\ 0& 0& 1& {\mathrm{WOz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Mvt}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& h\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

 Mcd_-T＝Mcp_-T×Mci_-T×Mcm_-T

${\mathrm{Mcm}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -{\mathrm{Cox}.}_T\\ 0& 1& 0& -\mathrm{Co}{y.}_T\\ 0& 0& 1& -C{\mathrm{oz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mci}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}\cos (-c)& -\sin (-c)& 0& 0\\ \sin (-c)& \cos (-c)& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Mcp}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& C{\mathrm{ox}.}_T\\ 0& 1& 0& C{\mathrm{oy}.}_T\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Coz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

Mad_-T＝Map_-T×Mai_-T×Mam_-T

${\mathrm{Mam}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -{\mathrm{Cox}.}_T\\ 0& 1& 0& -{\mathrm{Coy}.}_T\\ 0& 0& 1& -\mathrm{Co}{z.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mai}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& \cos (-a)& -\sin (-a)& 0\\ 0& \sin (-a)& \cos (-a)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Map}.}_T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{Cox}.}_T\\ 0& 1& 0& {\mathrm{Coy}.}_T\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Coz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

也就是说，如图7所示，通过在工作台坐标系(工件坐标系)上指令的位置P(x，y，z)的矢量P_-T上乘以加上从机械坐标原点到工作台坐标系(工件坐标系)的原点的工件原点偏移矢量的矩阵Mwo_-T，求旋转轴A、C没有旋转时的指令位置。通过在该指令位置的矢量上，乘以使C轴正好旋转指令位置c的变换矩阵Mcd_-T，求使C轴正好旋转指令c时的指令位置。进而，通过在该指令位置的矢量上，乘以使A轴正好旋转指令位置a的变换矩阵Mad_-T，求使A轴正好旋转指令位置a时的指令位置。通过在该求出的指令位置的矢量上，乘以加上刀具长度矢量的矩阵Mvt_-T，求机械位置Vm_-T。

比较求该机械位置的式(3)和刀具架旋转式中的式(1)，在式(1)中的变换矩阵Mc_-H、Ma_-H和式(3)中的变换矩阵Mci_-T、Mai_-T的角度的符号反转。这是因为，对于指令角度而言，刀具架顺指令方向(从旋转轴矢量的矢量根部向矢量尖端看时，为顺时钟方向旋转)旋转，但是工作台是逆方向旋转的缘故。

(2-2)关于偏离(旋转中心轴、主轴旋转中心的位置的离开及倾斜)的要素

在该第二实施例(工作台旋转型)中，取有(i)C轴旋转中心的偏离、以及(ii)A轴旋转中心的偏离情况。此时，取

Ac_-T：实际的C轴旋转中心

Cc_-T：本来的C轴旋转中心(基准位置)

Aa_-T：实际的A轴旋转中心

Ca_-T：本来的A轴旋转中心(基准位置)，

于是，

(i)C轴旋转中心的偏离

实际的C轴旋转中心Ac_-T对于本来的C轴旋转中心(基准位置)Cc_-T的偏离，用直线移动轴X、Y、Z方向的偏离δc_-T(δcx_-T，δcy_-T，δcz_-T)和围绕这些X、Y、Z各轴的旋转偏离(αc_-T，βc_-T，γc_-T)表示。这里，

δc_-T(δcx_-T，δcy_-T，δcz_-T)是从实际的C轴旋转中心Ac_-T到本来的C轴旋转中心Cc_-T的离开距离的X、Y、Z各分量。作为从本来的C轴旋转中心Cc_-T和本来的A轴旋转中心Ca_-T的交点到实际的C轴旋转中心的矢量来表示，另外，

(αc_-T，βc_-T，γc_-T)作为实际的C轴旋转中心Ac_-T从本来的C轴旋转中心Cc_-T围绕X轴旋转αc_-T、围绕Y轴旋转βc_-T、围绕Z轴旋转γc_-T后倾斜的偏离来表示。

(ii)A轴旋转中心的偏离

实际的A轴旋转中心Aa_-T对于本来的A轴旋转中心(基准位置)Ca_-T的偏离如下表示。

δa_-T(δax_-T，δay_-T，δaz_-T)这一偏离用从本来的A轴旋转中心Ca_-T到实际的A轴旋转中心Aa_-T的离开距离的X、Y、Z各分量表示。也就是说，用本来的C轴旋转中心Cc_-T和本来的A轴旋转中心Ca_-T的交点到实际的A轴旋转中心的矢量表示。

(αa_-T，βa_-T，γa_-T)表示实际的A轴旋转中心Aa_-T从本来的A轴旋转中心Ca_-T，围绕X轴旋转αa_-T、围绕Y轴旋转βa_-T、围绕Z轴旋转γa_-T后倾斜的偏离。

此外，在该第二实施例中，设对于刀具长度矢量Vt_-T没有偏离。

(2-3)求有偏离的场合的机械位置的方法

在该第二实施例中有偏离的机械的机械位置，对应上述求没有偏离的场合的机械位置的式(3)的计算式是下面的式(4)：

Vm_-T’＝Mvt_-T×Mad_-T’×Mcd_-T’×Mwo_-T×P_-T    ...(4)

式(4)中表示的要素的变换矩阵如下。

Mcd_-T’＝Mcp_-T’×Mci_-T’×Mcm_-T’

${{\mathrm{Mcm}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -{\mathrm{Cox}.}_T-\mathrm{\δ}{\mathrm{cx}.}_T\\ 0& 1& 0& {-\mathrm{Coy}.}_T-\mathrm{\δ}{\mathrm{cy}.}_T\\ 0& 0& 1& -{\mathrm{Coz}.}_T-\mathrm{\δ}{\mathrm{cz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mcp}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{Cox}.}_T+\mathrm{\δ}{\mathrm{cx}.}_T\\ 0& 1& 0& C{\mathrm{oy}.}_T+\mathrm{\δ}{\mathrm{cy}.}_T\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Coz}.}_T+\mathrm{\δ}{\mathrm{cz}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mci}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}\cos (-c)& \sin (-c)& {{\mathrm{\βc}.}_T}^{*}(1-\cos \left(c\right))+{{\mathrm{\αc}.}_T}^{*}\sin (-c)& 0\\ -\sin \left(c\right)& \cos (-c)& {{-\mathrm{\αc}.}_T}^{*}(1-\cos (-c))+{{\mathrm{\βc}.}_T}^{*}\sin (-c)& 0\\ {{\mathrm{\βc}.}_T}^{*}(1-\cos (-c))-{{\mathrm{\αc}.}_T}^{*}\sin (-c)& -{{\mathrm{\αc}.}_T}^{*}(1-\cos (-c))-{{\mathrm{\βc}.}_T}^{*}\sin (-c)& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

Mad_-T’＝Map_-T’×Mai_-T’×Mam_-T’

${{\mathrm{Mam}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {-\mathrm{Cox}.}_T-{\mathrm{\δax}.}_T\\ 0& 1& 0& -{\mathrm{Coy}.}_T-\mathrm{\δ}{\mathrm{ay}.}_T\\ 0& 0& 1& -{\mathrm{Coz}.}_T-\mathrm{\δ}{\mathrm{az}.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Map}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{Cox}.}_T+\mathrm{\δ}{\mathrm{ax}.}_T\\ 0& 1& 0& {\mathrm{Coy}.}_T+\mathrm{\δ}{\mathrm{ay}.}_T\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Coz}.}_T+\mathrm{\δa}{z.}_T\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mai}.}_T}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& {{\mathrm{\γa}.}_T}^{*}(1-\cos (-a))-{{\mathrm{\βa}.}_T}^{*}\sin (-a)& -{{\mathrm{\βa}.}_T}^{*}(1-\cos (-a))-{{\mathrm{\γa}.}_T}^{*}\sin (-a)& 0\\ {{\mathrm{\γa}.}_T}^{*}(1-\cos (-a))+{{\mathrm{\βa}.}_T}^{*}\sin (-a)& \cos (-a)& \sin (-a)& 0\\ -{{\mathrm{\βa}.}_T}^{*}(1-\cos (-a))+{{\mathrm{\βa}.}_T}^{*}\sin (-a)& -\sin (-a)& \cos (-a)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

此外，指令位置P(x.y，z)的矢量P_-T、以及工件原点偏移量WO_-T(WOx_-T，WOy_-T，WOz_-T，1)^T的变换矩阵Mwo_-T、刀具长度矢量Vt_-T(0，0，h，1)^T的变换矩阵Mvt_-T同前。

如图8所示，在工作台坐标系上的指令位置P(x，y，z)的矢量P_-T上乘以加上工件原点偏移量WO_-T的矢量的矩阵Mwo_-T求机械坐标系上的指令位置。然后，在该求得的指令位置上乘以由于C轴的X、Y、Z轴方向的偏离δc_-T(δcx_-T，δcy_-T，δcz_-T)以及围绕这些X、Y、Z轴的旋转偏离(αc_-T，βc_-T，γc_-T)和给C轴的指令c的变换行列Mcd_-T，修正C轴的偏离，求使C轴正好旋转指令c后的位置。进而，在该求得的位置上，乘以由于A轴的X、Y、Z轴方向的偏离δa_-T(δax_-T，δay_-T，δaz_-T)以及围绕这些X、Y、Z轴的旋转偏离(αa_-T，βa_-T，γa_-T)和给A轴的指令a的变换行列Mad_-T，修正A轴的偏离，求使A轴正好旋转指令a的位置。然后，在该求得的位置上，乘以刀具长度矢量Vt_-T(0，0，h，1)^T的矩阵Mv_-T，求机械位置Vm_-T。

3.本发明的第三实施例(刀具架及工作台旋转的机械)

作为本发明的第三实施例，设为用一个旋转轴(C轴)旋转工作台3、用另一个旋转轴(B轴)旋转刀具架1的机械，设C轴围绕Z轴、B轴围绕Y轴旋转。另外，旋转轴位置同时是0(B＝0，C＝0)的场合的刀具方向取Z方向。

在该第三实施例中，下面的数据作为初始条件给定。

●刀具长度矢量Vt_-M(0，0，h，1)^T

●工件原点偏移量WO_-M(WOx_-M，WOy_-M，WOz_-M，1)^T

●C轴的旋转中心Cc_-M(Ccx_-M，Ccy_-M，Ccz_-M，1)^T

(3-1)求没有偏离的场合的机械位置的方法

在该第三实施例中，在给定对于X、Y、Z的工作台坐标系上的位置指令值P(x，y，z)以及对于旋转轴B、C轴的指令位置值R(b，c)时，进行下面的运算，求进行刀具长度修正后的机械位置Vm_-M(x，y，z，1)^T。

取

Vp_-M＝Mcd_-M×Mwo_-M×P_-M         ...(5)

Vv_-M＝Mb_-M×Vt_-M                ...(6)的话，有

Vm_-M＝Vp_-M×Vv_-M                ...(7)

上述(5)～(7)式中的各要素如下。

${P.}_M=\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mwo}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{WOx}.}_M\\ 0& 1& 0& \mathrm{WO}{y.}_M\\ 0& 0& 1& \mathrm{WO}{z.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

Mcd_-M＝Mcp_-M×Mci_-M×Mcm_-M

${\mathrm{Mcm}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -{\mathrm{Ccx}.}_M\\ 0& 1& 0& {-\mathrm{Ccy}.}_M\\ 0& 0& 1& -{\mathrm{Ccz}.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ ${\mathrm{Mci}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}\cos (-c)& -\sin (-c)& 0& 0\\ \sin (-c)& \cos (-c)& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Mcp}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{Ccx}.}_M\\ 0& 1& 0& {\mathrm{Ccy}.}_M\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Ccz}.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{Mb}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}\cos \left(b\right)& 0& -\sin \left(b\right)& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ \sin \left(b\right)& 0& \cos \left(b\right)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

也就是说，如图9所示，在表示工作台坐标系上的位置指令值P(x，y，z)的矢量P_-M上乘上加算工件原点偏移量WO_-M(WOx_-M，WOy_-M，WOz_-M，1)^T的矢量的矩阵Mwo_-M，进而，在其结果上乘上C轴旋转指令c的旋转变换矩阵Mcd_-M，求使C轴正好旋转指令c后的指令位置Vp_-M(式(5))。

另外，在刀具长度矢量Vt_-M上乘以使B轴正好旋转指令b的旋转变换矩阵Mb_-M，求使B轴正好旋转b的刀具长度矢量Vv_-M(式(6))。

然后，如上述式(7)，通过在使C轴正好旋转指令c后的指令位置Vp_-M上加上使B轴正好旋转b的刀具长度矢量Vv_-M，求机械位置Vm_-M。

(3-2)关于偏离(旋转中心轴、主轴旋转中心的位置的离开及倾斜)的要素

把在该第三实施例(刀具架及工作台旋转型)中发生的偏离取为(i)C轴旋转中心的偏离、以及(ii)B轴旋转中心的偏离。于是，取

Ac_-M：实际的C轴旋转中心

Cc_-M：本来的C轴旋转中心(基准位置)

Ab_-M：实际的B轴旋转中心

Cb_-M：本来的B轴旋转中心(基准位置)，

(i)C轴旋转中心的偏离

实际的C轴旋转中心Ac_-M对于本来的C轴旋转中心(基准位置)Cc_-M的偏离用直线移动轴X、Y、Z方向的偏离δc_-M(δcx_-M，δcy_-M，δcz_-M)和围绕这些X、Y、Z各轴的旋转偏离(αc_-M，βc_-M，γc_-M)表示。这里，

δc_-M(δcx_-M，δcy_-M，δcz_-M)表示从实际的C轴旋转中心Ac_-M到本来的C轴旋转中心Cc_-M的离开距离的X、Y、Z各分量。另外，

(αc_-M，βc_-M，γc_-M)表示实际的C轴旋转中心Ac_-M从本来的C轴旋转中心Cc_-M围绕X轴旋转αc_-M、围绕Y轴旋转βc_-M、围绕Z轴旋转γc_-M后倾斜的偏离。

(ii)B轴旋转中心的偏离

实际的B轴旋转中心Ab_-M对于本来的B轴旋转中心(基准位置)Cb_-M的偏离如下表示。

δb_-M(δbx_-M，δby_-M，δbz_-M)上述偏离用从本来的B轴旋转中心Cb_-M到实际的B轴旋转中心Ab_-M的离开距离的X、Y、Z各分量表示。

(αb_-M，βb_-M，γb_-M)表示实际的B轴旋转中心Ab_-M从本来的B轴旋转中心Cb_-M围绕X轴旋转αb_-M、围绕Y轴旋转βb_-M、围绕Z轴旋转γb_-M后倾斜的偏离。

另外，取对于刀具长度矢量Vt_-M没有偏离的情况。

(3-3)求有偏离的场合的机械位置的方法

在该第三实施例中有的偏离的机械的机械位置，与上述求没有偏离的场合的机械位置的(5)～(7)式对应的计算式是下面的(8)～(10)式。

Vp_-M’＝Mcd_-M’×Mwo_-M×P_-M    ...(8)

Vv_-M’＝Mb_-M’×δb_-M×Vt_-M    ...(9)

Vm_-M’＝Vp_-M’+Vv_-M’         ...(10)

上述式(8)～(10)中的各要素如下。

Mcd_-M’＝Mcp_-M’×Mci_-M’×Mcm_-M’

${{\mathrm{Mcm}.}_M}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& -{\mathrm{Ccx}.}_M-\mathrm{\δ}{\mathrm{cx}.}_M\\ 0& 1& 0& -{\mathrm{Ccy}.}_M-\mathrm{\δ}{\mathrm{cy}.}_M\\ 0& 0& 1& {-\mathrm{Ccz}.}_M-\mathrm{\δ}{\mathrm{cz}.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mcp}.}_M}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{Ccx}.}_M+\mathrm{\δ}{\mathrm{cx}.}_M\\ 0& 1& 0& {\mathrm{Ccy}.}_M+\mathrm{\δ}{\mathrm{cy}.}_M\\ 0& 0& 1& {\mathrm{Ccz}.}_M+\mathrm{\δ}{\mathrm{cz}.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mci}.}_M}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}\cos (-c)& \sin (-c)& {{\mathrm{\βc}.}_M}^{*}(1-\cos (-c))+{{\mathrm{\αc}.}_M}^{*}\sin (-c)& 0\\ -\sin (-c)& \cos (-c)& {{-\mathrm{\αc}.}_M}^{*}(1-\cos (-c))+{{\mathrm{\βc}.}_M}^{*}\sin (-c)& 0\\ {{\mathrm{\βc}.}_M}^{*}(1-\cos (-c))-{{\mathrm{\αc}.}_M}^{*}\sin (-c)& -{{\mathrm{\αc}.}_M}^{*}(1-\cos (-c))-{{\mathrm{\βc}.}_m}^{*}\sin (-c)& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${\mathrm{\δb}.}_M=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& {\mathrm{\δbx}.}_M\\ 0& 1& 0& \mathrm{\δ}{\mathrm{by}.}_M\\ 0& 0& 1& \mathrm{\δ}{\mathrm{bz}.}_M\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

${{\mathrm{Mb}.}_M}^{\′}=\left[\begin{array}{cccc}\cos \left(b\right)& -{{\mathrm{\γb}.}_M}^{*}(1-\cos \left(b\right))+{{\mathrm{\αb}.}_M}^{*}\sin \left(b\right)& -\sin \left(b\right)& 0\\ -{{\mathrm{\γb}.}_M}^{*}(1-\cos \left(b\right))-{{\mathrm{\αb}.}_M}^{*}\sin \left(b\right)& 1& {{\mathrm{\αb}.}_M}^{*}(1-\cos \left(b\right))-{{\mathrm{\γb}.}_M}^{*}\sin \left(b\right)& 0\\ \sin \left(b\right)& {{\mathrm{\αb}.}_M}^{*}(1-\cos \left(b\right))+{{\mathrm{\γb}.}_M}^{*}\sin \left(b\right)& \cos \left(b\right)& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

也就是说，如图10所示，在表示工作台坐标系上的位置指令值P(x，y，z)的矢量P_-M上乘以加算工件原点偏移量WO_-M(WOx_-M，WOy_-M，WOz_-M，1)^T的矢量的矩阵Mwo_-M，求机械坐标系上的指令位置。然后，在该求得的指令位置上，乘以由C轴的X、Y、Z轴方向的偏离δc_-M(δcx_-M，δcy_-M，δcz_-M)以及围绕这些X、Y、Z各轴的旋转偏离(αc_-M，βc_-M，γc_-M)和给C轴的指令c形成的变换矩阵Mcd_-M，修正C轴的偏离，求使C轴正好旋转指令c后的指令位置VP_-M’(式(8))。

另外，在刀具长度矢量Vt_-M上乘以加算B轴的X、Y、Z分量的偏离的矢量的矩阵δb_-M，进而，修正B轴的旋转偏离，乘以使B轴正好旋转指令b的变换矩阵Mb_-M’，修正B轴的旋转偏离，求使B轴正好旋转指令b后的刀具长度矢量Vv_-M’(式(9))。

然后，如上述式(10)，通过在使C轴正好旋转指令c后的指令位置Vp_-M’上加上使B轴正好旋转b的刀具长度矢量Vv_-M’，求机械位置Vm_-M’。

(4)其它机械的场合

关于主轴旋转中心从基准位置偏离的场合，仅对刀具架旋转型的机械的场合进行了说明，但是同样地也可以对于工作台旋转型机械、以及刀具架以及工作台旋转型机械适用。

再有，在刀具架旋转型的机械的场合就主轴旋转中心从基准位置偏离的场合进行了叙述，但是，机构上主轴旋转中心不在主轴放置的旋转轴的旋转中心上，如图11所示，主轴旋转中心Cs_-H和A轴旋转中心Ca_-H不交叉的场合，或者如图12所示，在工作台旋转的机械中，C轴旋转中心Cc_-T和A轴旋转中心Ca_-T不交叉的场合，也可以适用本发明。

再有，在刀具架旋转型的机械的场合，以及在工作台旋转型机械的场合，取旋转轴之间正交的情形，但是也可以适用于非正交的情形。

另外，关于旋转轴的结构，在上述各实施例中，刀具架旋转型的机械的场合取C、A轴，在工作台旋转型机械的场合取A、C轴，以及在刀具架和工作台旋转的机械的场合取C、B轴，但是也可以适用于其它的轴结构的机械的场合，另外，当然也可以适用于仅有一个旋转轴的机械。

再有，旋转轴位置＝0时刀具方向取了Z轴方向，但是在其它轴方向的场合当然也可以适用。

图13是实施修正上述偏离后求机械位置的的各实施例的方法的数字控制装置的方框图。

CPU11是整体控制数字控制装置100的处理器。CPU11通过总线20读出存储在ROM12中的系统程序，根据该系统程序控制数字控制装置全体。在RAM13中存储临时的计算数据或显示数据以及通过显示器/MDI单元70由操作员输入的各种数据。CMOS存储器14用图中未示出的电池备份，作为即使数字控制装置100的电源关断也能构成保持存储状态的非易失存储器构成。在CMOS存储器14中存储通过接口15读入的加工程序或者通过显示器/MDI单元70输入的加工程序等。另外，在ROM12中，存储进行为实施本发明的偏离修正的上述(1)～(10)式的运算处理的软件。

接口15是使数字控制装置100和适配器等的外部机器72得以连接得设备。从外部机器71一侧读入加工程序等。另外，在数字控制装置100内编辑的加工程序可以通过外部机器72存储到外部存储设备中。PMC(可编程机器控制器)16使用内置的顺序程序，通过I/O单元17输出信号给工作机械的辅助装置(例如交换刀具用的称为机械手的驱动器)进行控制。此外，PMC有时设置在机械一侧。接受在工作机械的本体上配备的操作盘的各种开关等的信号，进行必要的信号处理后，传递给CPU11。

显示器/MDI单元70是装备了显示器或者键盘等的手工数据输入装置，接口18接收来自CRT/MDI单元70的键盘的指令、数据，传递给CPU11。

各轴的轴控制电路30～33接收来自CPU11的各轴的移动指令量，把各轴的指令输出到伺服放大器40～43。伺服放大器40～43接收这些指令，驱动各轴(直线移动轴的X、Y、Z轴以及旋转轴)的伺服电动机50～53。各轴的伺服电动机50～53内置位置、速度检测器，把从该位置、速度检测器来的位置、速度反馈信号反馈给轴控制电路30～33，进行位置、速度的反馈控制。此外，在图13中，省略了位置、速度的反馈部分。

另外，主轴控制电路60接收主轴旋转指令，给主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接收主轴速度信号，使主轴电动机62以指示的旋转速度旋转。位置编码器63与主轴电动机62的旋转同步给主轴控制电路60反馈返回脉冲，进行速度控制。

上述数字控制装置的结构和现有技术的数字控制装置的结构没有差别。但是，如前所述，修正机械的偏离、输出指令位置的软件存储在存储设备中，增加了修正旋转轴中心从本来的位置的离开和倾斜的偏离、用主轴旋转中心从本来的位置的离开和倾斜表示的偏离，向机械输出移动指令这些现有技术的数字控制装置所没有的功能。

首先，在机械上安装数字控制装置100时，对应该机械的类型，在数字控制装置上设定登录上述偏离。也就是说，在机械是刀具架旋转型机械、具有旋转轴A、C轴的作为第一实施例说明的场合，设定C轴的偏离为δac_-H(δacx_-H，δacy_-H，δacz_-H)、(αc_-H，βc_-H，γc_-H)，A轴的偏离为δa_-H(δax_-H，δay_-H，δaz_-H)、(αa_-H，βa_-H，γa_-H)，主轴的偏离为δs_-H(δsx_-H，δsy_-H，δsz_-H)、εs_-H(αs_-H，βs_-H，γs_-H)。

另外，在旋转工作台的作为第二实施例说明的机械的场合，设定C轴的偏离为δc_-T(δcx_-T，δcy_-T，δcz_-T)、(αc_-T，βc_-T，γc_-T)，A轴的偏离为δa_-T(δax_-T，δay_-T，δaz_-T)、(αa_-T，βa_-T，γa_-T)。另外，在作为第三实施例说明的机械的场合，设定C轴的偏离为δc_-M(δcx_-M，δcy_-M，δcz_-M)、(αc_-M，βc_-M，γc_-M)，B轴的偏离为δb_-M(δbx_-M，δby_-M，δbz_-M)、(αb_-M，βb_-M，γb_-M)。

作为设定这些偏离量的方法，在数字控制装置100内的CMOS存储器14等中设置的参数中设定。另外，在机械中预先存储这些误差量，在数字控制装置100上连接机械时，从在机械侧设置的PLC(可编程逻辑控制器)发送这些偏离量，设定这一发送来的偏离量。再有，从外部计算机通过接口15等通过通信接收偏离量进行其设定。

然后，在数字控制装置100内事先设定连接的机械的种类，亦即事先设定是刀具架旋转型机械、还是工作台旋转型机械、还是刀具架和工作台旋转的机械等的机械类型。此外，假设设定有刀具长度、工件原点(工件原点偏移)，再有，在工作台旋转型机械的场合设定有A轴的旋转中心和C轴的旋转中心的交点，在刀具架和工作台旋转的机械的场合设定有C轴旋转中心位置。

图14是数字控制装置100进行的刀具长度修正处理的流程图。

首先，CPU11判定是否设定有偏离量(步骤1)，如果未设定有偏离量，则判定设定的机械的结构(类型)(步骤2)，如果是刀具架旋转型机械则选择上述式(1)的运算处理(步骤3)，在以后的程序中对于指令的位置指令进行式(1)的运算，进行刀具长度修正处理。

另外，如果是工作台旋转型机械则选择上述式(3)的运算处理(步骤4)，如果是刀具架和工作台旋转的机械则选择式(5)～(7)的运算处理(步骤5)，在以后的程序中对于指令的位置指令进行选择的运算处理，进行刀具长度修正处理。

另外，在设定偏离量的场合，判定机械的结构(类型)(步骤6)，如果是刀具架旋转型机械则选择上述式(2)的运算处理(步骤7)，如果是工作台旋转型机械则选择上述式(4)的运算处理(步骤8)，如果是刀具架和工作台旋转的机械则选择式(8)～(10)的运算处理(步骤9)，在以后的程序中对于指令的位置指令进行选择的运算处理，进行刀具长度修正处理。

此外，可以在每一方框进行这一刀具长度修正的计算，但是也可以在插补周期内进行，或者在数字控制装置内的其它时期进行。

如上所述，本发明即使在旋转轴或主轴旋转轴上有偏离，因为可以修正该偏离后指令机械位置，因此可以进行加工精度高的控制。

Claims (12)

1.数字控制装置，它控制具有直线移动轴和在刀具架或者工作台上至少有一个旋转轴的机械，其特征是，具有：

由所述旋转轴的没有机械误差的基准位置以及该基准位置与实际旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心的没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置与实际的主轴旋转中心的偏离量，求实际上机械应该移动的机械位置，以使所述没有机械误差的场合的刀具和加工物的相对关系得以保持的设备，和

驱动所述直线移动轴以及所述旋转轴至通过所述设备求得的机械位置的驱动控制设备。

2.权利要求1所述的数字控制装置，其特征是，所述机械是刀具架围绕至少一个轴旋转的机械。

3.权利要求1所述的数字控制装置，其特征是，所述机械是工作台围绕至少一个轴旋转的机械。

4.权利要求1所述的数字控制装置，其特征是，所述机械是刀具架及工作台旋转的机械。

5.权利要求1到4中任何一项所述的数字控制装置，其特征是，所述偏离量设定为数字控制装置内的参数。

6.权利要求1到4中任何一项所述的数字控制装置，其特征是，所述偏离量通过从所述机械到数字控制装置的信号来通知数字控制装置。

7.权利要求1到4中任何一项所述的数字控制装置，其特征是，所述偏离量通过从外部仪器到数字控制装置的信号来通知数字控制装置。

8.数字控制方法，所述方法通过具有直线移动轴和在刀具架或者工作台上至少有一个旋转轴的机械的数字控制装置进行，其特征是，包括：

由所述旋转轴的没有机械误差的基准位置以及该基准位置与实际旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心的没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置与实际的主轴旋转中心的偏离量，求实际上机械应该移动的机械位置，以使所述没有机械误差的场合的刀具和加工物的相对关系得以保持，和

移动所述直线移动轴以及所述旋转轴至该求得的机械位置。

9.权利要求8所述的数字控制方法，其特征是，

所述机械是刀具架围绕至少一个轴旋转的机械，

根据所述旋转轴的没有机械误差的基准位置以及该基准位置与实际旋转轴的偏离量、和/或主轴旋转中心没有机械误差的基准位置以及所述主轴旋转中心的基准位置与实际的主轴旋转中心的偏离量和给所述旋转轴的指令，修正刀具长度矢量，以及

在修正的刀具长度矢量上加上指令位置矢量求机械位置。

10.权利要求8所述的数字控制方法，其特征是，

所述机械是工作台围绕至少一个轴旋转的机械，

在工作台坐标系上的指令位置上加算该工作台坐标系原点的偏移，求机械坐标系上的指令位置，以及

由所述旋转轴的没有机械误差的基准位置以及该基准位置与实际旋转轴的偏离量和给所述旋转轴的指令位置，对机械坐标系上的指令位置进行偏离修正，而且求旋转到指令的旋转轴的旋转位置的位置，在该位置上加算刀具长度矢量求机械位置。

11.权利要求8所述的数字控制方法，其特征是，

所述机械是刀具架及工作台旋转的机械，包含：

在工作台坐标系上的位置指令值上加算工作台坐标系原点的偏移量，求机械坐标系上的指令位置；

由在工作台上设置的旋转轴的没有机械误差的基准位置与实际的旋转轴的偏离量和给在该工作台上设置的旋转轴的指令位置，求修正偏离后的指令位置；

由在刀具架上设置的旋转轴的没有机械误差的基准位置与实际的旋转轴的偏离量和给在该刀具架上设置的旋转轴的指令位置，在刀具长度矢量上求修正偏离后的刀具的姿势，以及

根据修正所述偏离后的指令位置和修正所述偏离后的刀具的姿势求机械位置。

12.权利要求8到11中任何一项所述的数字控制方法，其特征是，所述偏离量通过在数字控制装置的参数设定、通过所述机械的信号、或者通过外部仪器的信号之中任何一种通知数字控制装置。

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