JP2004219132A - 旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 - Google Patents
旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004219132A JP2004219132A JP2003004048A JP2003004048A JP2004219132A JP 2004219132 A JP2004219132 A JP 2004219132A JP 2003004048 A JP2003004048 A JP 2003004048A JP 2003004048 A JP2003004048 A JP 2003004048A JP 2004219132 A JP2004219132 A JP 2004219132A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- error
- ball bar
- ball
- center line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
【課題】旋回軸と直進軸とを有する工作機械において、旋回軸の幾何学的な誤差を短時間に精度よく測定する。
【解決手段】ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸に対して軸方向に保つような条件と半径方向とに保つような条件とで測定した測定データの偏心量から、旋回軸の幾何学的な誤差を求める。
【選択図】図３
【解決手段】ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸に対して軸方向に保つような条件と半径方向とに保つような条件とで測定した測定データの偏心量から、旋回軸の幾何学的な誤差を求める。
【選択図】図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回軸と直進軸とを有する工作機械において、旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法に属する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の運動精度を測定するための装置としてボールバーが広く用いられている。ボールバーは精度が十分に補償された２つの球を両端に取付けた伸縮機構をもつバーとその２つの球を支持する磁石を内蔵したソケットから構成されている。工作機械の主軸とテーブルとにソケットを取付け、運動中の２球間の距離をバーに内蔵された変位計によって測定することができる。したがって、バーの伸縮方向である軸方向がボールバーの感度方向となる。
【０００３】
５軸制御マシニングセンタに代表される旋回軸と直進軸とを有する工作機械の運動精度を左右する最も基本的な要因は旋回軸と直進軸との幾何学的な誤差である。すでに、直進軸間の幾何学的な誤差については、ボールバーを用いた測定方法が確立されている。（非特許文献１）
【０００４】
工作機械の誤差要因については、同定すべき誤差要因の各々に対して個別の正弦関数と余弦関数による２つの独立変数を与えて、Ｒ−ｑ法の測定データを用いて、回帰分析により、測定データに含まれる誤差要因を定量的に解析する誤差解析方法が提案されている。（特許文献１）
【０００５】
旋回軸の幾何学的な誤差については、ボールバーに自転しながら公転させる運動を２つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時４軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保つように行わせて、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、その測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とから最小２乗法を用いて、２つの旋回軸の幾何学的な誤差を算出する誤差測定方法が提案されている。（非特許文献２）
【０００６】
ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動を１つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの感度方向を３つの直進軸に対して平行に保つような条件でそれぞれ行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、それぞれの測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とから回帰分析を用いて、２つの旋回軸の幾何学的な誤差を算出する誤差測定方法が提案されている。（非特許文献３）
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２８５５７４
【非特許文献１】
井原之敏：ＤＢＢ法を用いたＮＣ工作機械の運動精度の測定と改善に関する研究、リアライズ社、 （１９９２）、 ｐ４７−４９。
【非特許文献２】
齋藤明徳、宮川元成、堤正臣：同時４軸制御による５軸制御マシニングセンタの位置偏差および幾何偏差推定方法、精密工学会誌、（２００１）、ｐ ３０６−３１０。
【非特許文献３】
坂本重彦、稲崎一郎：５軸マシニングセンタにおける組立誤差同定方法、日本機械学会論文集（Ｃ編）、（１９９４）、 ｐ２４７５−２４８３。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とを用いて回帰分析もしくは最小２乗法によって誤差を算出しなくてはならないため、短時間で誤差が求められない。さらに、前述の測定方法によって算出した旋回軸の幾何学的な誤差が、十分な精度を有しているのかは検証されておらず、その実用性は確立されていない。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、旋回軸の幾何学的な誤差を短時間に精度よく測定するためのものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するため、本発明に係る工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、次のような手段を採用する。
【００１１】
即ち、１つの旋回軸と２つの直進軸とを有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、１つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記軸方向の測定データから求めた偏心量と前記半径方向の測定データから求めた偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１の誤差測定方法において、偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差として２つの角度誤差と２つの位置誤差を求めることを特徴とする。
【００１３】
さらに、第１の旋回軸上に第２の旋回軸が配置され、３つの直進軸を有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、第１の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第１の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第１の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第１の旋回軸の幾何学的な誤差を求め、同様に第２の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第２の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の幾何学的な誤差と前記第２の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第２の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第２の旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の誤差測定方法において、偏心量から２つの旋回軸の幾何学的な誤差として４つの角度誤差と４つの位置誤差を求めることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すようなＡ軸、Ｃ軸の２つの旋回軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの直進軸とを有する工作機械において、旋回軸のＡ軸の幾何学的な誤差を測定する場合について説明する。この図１に示した工作機械において、旋回軸であるＡ軸の幾何学的な誤差は、図２に示すように、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＺ方向の位置誤差ｐ２となる。このＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を測定する。
【００１７】
図３、４は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図３に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れた基準座標系のＺ軸上に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＡ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＹ、Ｚ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバー３の軸方向を図３に示したＡ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバー３の軸方向を図４に示したＡ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００１８】
図４に示したＡ軸の軸方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ１ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ１ｚ、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ａ軸の中心線４からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式１】
【式２】
【００１９】
図３に示したＡ軸の半径方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ２ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ２ｚ、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差ｐ２とすると、つぎのようになる。
【式３】
【式４】
【００２０】
これらの式１から式４に、測定データの偏心量ｅ１ｙ、ｅ１ｚ、ｅ２ｙ、ｅ２ｚとＡ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとを代入することで、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求めることができる。
【００２１】
図１に示すようなＡ軸、Ｃ軸の２つの旋回軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの直進軸とを有する工作機械において、旋回軸のＡ軸の幾何学的な誤差とＣ軸の幾何学的な誤差を測定する場合について説明する。この図１に示した工作機械において、旋回軸であるＡ軸の幾何学的な誤差は、図５に示すように、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＺ方向の位置誤差ｐ２となる。Ｃ軸の幾何学的な誤差は、Ｃ軸の中心線５の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差ａ３、Ｃ軸の中心線５の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、Ａ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとＣ軸の中心線５がＡ軸の中心線４に最も近づくＣ軸の中心線５上の点ｉＣとのＸ方向の位置誤差ｐ３、Ａ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとＣ軸の中心線５がＡ軸の中心線４に最も近づくＣ軸の中心線５上の点ｉＣとのＹ方向の位置誤差ｐ４となる。ここで、まず、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求める。
【００２２】
図３、４は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図３に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れた基準座標系のＺ軸上に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＡ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＹ、Ｚ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバー３の軸方向を図３に示したＡ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバー３の軸方向を図４に示したＡ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００２３】
図４に示したＡ軸の軸方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ１ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ１ｚ、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ａ軸の中心線４からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式１】
【式２】
【００２４】
図３に示したＡ軸の半径方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ２ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ２ｚ、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差ｐ２とすると、つぎのようになる。
【式３】
【式４】
【００２５】
これらの式１から式４に、測定データの偏心量ｅ１ｙ、ｅ１ｚ、ｅ２ｙ、ｅ２ｚとＡ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとを代入することで、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求めることができる。
【００２６】
さらに、Ｃ軸の幾何学的な誤差ａ３、ａ４、ｐ３、ｐ４を求める。
【００２７】
図６、７は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図６に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れ、基準座標系のＺ軸からＸ軸方向にＲＢだけ離れた位置に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＣ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＸ、Ｙ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバーの感度方向を図６に示したＣ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバーの感度方向を図７に示したＣ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００２８】
図７に示したＣ軸の軸方向の測定では、Ｘ、Ｙ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量と旋回軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｘ方向の偏心量ｅ３ｘとＹ方向の偏心量ｅ３ｙ、Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差ａ３、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離ＲＢとすると、近似的につぎのようになる。
【式５】
【式６】
【００２９】
これらの式５と式６に、測定データの偏心量ｅ３ｘ、ｅ３ｙ、基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離ＲＢ、先の測定で既知のＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１とを代入することで、Ｃ軸の幾何学的な誤差ａ３、ａ４を求めることができる。
【００３０】
図６に示したＣ軸の半径方向の測定では、Ｘ、Ｙ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＣ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｘ方向の偏心量ｅ４ｘとＹ方向の偏心量ｅ４ｙ、Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＸ方向の位置誤差ｐ３、Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＹ方向の位置誤差ｐ４、Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式７】
【式８】
【００３１】
これらの式７と式８に、測定データの偏心量ｅ４ｘ、ｅ４ｙ、Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣ、先の測定で既知のＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４とを代入することで、Ｃ軸の幾何学的な誤差ｐ３、ｐ４を求めることができる。
【００３２】
【実施例】
図８は、図１に示した工作機械において、図４に示したボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保った運動を測定した結果である。測定結果は、ボールバーの長さを一定に保った値（１００ｍｍ）からの誤差を拡大して、Ａ軸の回転角度に応じて極座標で表示している。この表示では基準円弧の半径方向の１目盛が１０ｍｍとなっている。測定結果は、Ａ軸の幾何学的な誤差の影響によって、６０°〜９０°では基準円弧よりも外側に広がり、０°〜６０°では内側に入り込んでいる。そのため、基準円弧からの半径方向の誤差は−７ｍｍから１２ｍｍまで変化している。
【００３３】
図９は、図８の測定データから本発明を適用し、Ａ軸の幾何学的な偏差であるＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１とＡ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２を求め、求めた角度誤差が存在した場合の測定結果への影響を考慮して補正を行い、再度、ボールバーを軸方向に保った運動を測定した結果である。補正後の測定結果は基準円弧とよく一致しており、測定結果の基準円弧からの半径方向の誤差は±２ｍｍの範囲に入るまでに改善されている。
【００３４】
図１０は、図１に示した工作機械において、従来から提案されている２つの旋回軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の影響がすべて測定結果に現れるＡ、Ｃ、Ｙ、Ｚ軸による同時４軸制御運動を測定した結果である。測定結果は、ボールバーの長さを一定に保った値（１００ｍｍ）からの誤差を拡大して、Ａ軸の回転角度に応じて極座標で表示している。この表示では基準円弧の半径方向の１目盛が２０ｍｍとなっている。測定結果は、２つの旋回軸の幾何学的な誤差によって、２０°〜９０°では基準円弧よりも外側に広がり、また、０°〜２０°、９０°〜０°では内側に入り込んでいる。そのため、基準円弧からの半径方向の誤差は−２７ｍｍから５０ｍｍまで変化している。
【００３５】
図１１は、図１０の測定データから本発明を適用し、２つの旋回軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を求め、求めた８個の誤差が存在した場合の測定結果への影響を考慮して運動の補正を行い、再度、同時４軸制御運動を測定した結果である。補正後の測定結果は基準円弧に近くなっており、旋回軸の基準円弧からの半径方向の誤差は−１７ｍｍから＋１８ｍｍの範囲に入るまでに改善されている。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、旋回軸と直進軸とを有する工作機械において、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸に対して軸方向に保つような条件と半径方向とに保つような条件とで測定した測定データの偏心量から、旋回軸の幾何学的な誤差を短時間に精度よく求められるため、求めた誤差を補正することによって、高精度な運動を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定対象とする工作機械の旋回軸と直進軸の配置を示した図である。
【図２】１つの旋回軸の例として、Ａ軸の幾何学的な誤差を表した模式図である。
【図３】Ａ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＡ軸の半径方向に保つ運動を表した図である。
【図４】Ａ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保つ運動を表した図である。
【図５】２つの旋回軸の例として、Ａ軸の幾何学的な誤差とＣ軸の幾何学的な誤差とを表した模式図である。
【図６】Ｃ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＣ軸の半径方向に保つ運動を表した図である。
【図７】Ｃ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＣ軸の軸方向に保つ運動を表した図である。
【図８】図１に示した工作機械において、ボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保つ運動を測定した結果である。
【図９】図８の測定データから本発明を適用してＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２を求め、運動を補正して、ボールバーをＡ軸の軸方向に保つ運動を測定した結果である。
【図１０】図１に示した工作機械において、同時４軸制御運動を測定した結果である。
【図１１】図１０の測定データから本発明を適用してＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を求め、運動を補正して、同時４軸制御運動を測定した結果である。
【符号の説明】
１ 主軸
２ テーブル
３ ボールバー
４ Ａ軸の中心線
５ Ｃ軸の中心線
ａ１ Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差
ａ２ Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差
ａ３ Ｃ軸の中心線の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差
ａ４ Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差
ｐ１ 基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差
ｐ２ 基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差
ｐ３ Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＸ方向の位置誤差
ｐ４ Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＹ方向の位置誤差
ＺＴＣ Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離
ＲＢ 基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回軸と直進軸とを有する工作機械において、旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法に属する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の運動精度を測定するための装置としてボールバーが広く用いられている。ボールバーは精度が十分に補償された２つの球を両端に取付けた伸縮機構をもつバーとその２つの球を支持する磁石を内蔵したソケットから構成されている。工作機械の主軸とテーブルとにソケットを取付け、運動中の２球間の距離をバーに内蔵された変位計によって測定することができる。したがって、バーの伸縮方向である軸方向がボールバーの感度方向となる。
【０００３】
５軸制御マシニングセンタに代表される旋回軸と直進軸とを有する工作機械の運動精度を左右する最も基本的な要因は旋回軸と直進軸との幾何学的な誤差である。すでに、直進軸間の幾何学的な誤差については、ボールバーを用いた測定方法が確立されている。（非特許文献１）
【０００４】
工作機械の誤差要因については、同定すべき誤差要因の各々に対して個別の正弦関数と余弦関数による２つの独立変数を与えて、Ｒ−ｑ法の測定データを用いて、回帰分析により、測定データに含まれる誤差要因を定量的に解析する誤差解析方法が提案されている。（特許文献１）
【０００５】
旋回軸の幾何学的な誤差については、ボールバーに自転しながら公転させる運動を２つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時４軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保つように行わせて、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、その測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とから最小２乗法を用いて、２つの旋回軸の幾何学的な誤差を算出する誤差測定方法が提案されている。（非特許文献２）
【０００６】
ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動を１つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの感度方向を３つの直進軸に対して平行に保つような条件でそれぞれ行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、それぞれの測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とから回帰分析を用いて、２つの旋回軸の幾何学的な誤差を算出する誤差測定方法が提案されている。（非特許文献３）
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−２８５５７４
【非特許文献１】
井原之敏：ＤＢＢ法を用いたＮＣ工作機械の運動精度の測定と改善に関する研究、リアライズ社、 （１９９２）、 ｐ４７−４９。
【非特許文献２】
齋藤明徳、宮川元成、堤正臣：同時４軸制御による５軸制御マシニングセンタの位置偏差および幾何偏差推定方法、精密工学会誌、（２００１）、ｐ ３０６−３１０。
【非特許文献３】
坂本重彦、稲崎一郎：５軸マシニングセンタにおける組立誤差同定方法、日本機械学会論文集（Ｃ編）、（１９９４）、 ｐ２４７５−２４８３。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、測定データとボールバーの２球の運動を表した数式とを用いて回帰分析もしくは最小２乗法によって誤差を算出しなくてはならないため、短時間で誤差が求められない。さらに、前述の測定方法によって算出した旋回軸の幾何学的な誤差が、十分な精度を有しているのかは検証されておらず、その実用性は確立されていない。
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、旋回軸の幾何学的な誤差を短時間に精度よく測定するためのものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するため、本発明に係る工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、次のような手段を採用する。
【００１１】
即ち、１つの旋回軸と２つの直進軸とを有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、１つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記軸方向の測定データから求めた偏心量と前記半径方向の測定データから求めた偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１の誤差測定方法において、偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差として２つの角度誤差と２つの位置誤差を求めることを特徴とする。
【００１３】
さらに、第１の旋回軸上に第２の旋回軸が配置され、３つの直進軸を有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、第１の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第１の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第１の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第１の旋回軸の幾何学的な誤差を求め、同様に第２の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第２の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の幾何学的な誤差と前記第２の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第２の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第２の旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の誤差測定方法において、偏心量から２つの旋回軸の幾何学的な誤差として４つの角度誤差と４つの位置誤差を求めることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る工作機械の旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すようなＡ軸、Ｃ軸の２つの旋回軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの直進軸とを有する工作機械において、旋回軸のＡ軸の幾何学的な誤差を測定する場合について説明する。この図１に示した工作機械において、旋回軸であるＡ軸の幾何学的な誤差は、図２に示すように、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＺ方向の位置誤差ｐ２となる。このＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を測定する。
【００１７】
図３、４は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図３に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れた基準座標系のＺ軸上に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＡ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＹ、Ｚ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバー３の軸方向を図３に示したＡ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバー３の軸方向を図４に示したＡ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００１８】
図４に示したＡ軸の軸方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ１ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ１ｚ、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ａ軸の中心線４からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式１】
図３に示したＡ軸の半径方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ２ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ２ｚ、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差ｐ２とすると、つぎのようになる。
【式３】
これらの式１から式４に、測定データの偏心量ｅ１ｙ、ｅ１ｚ、ｅ２ｙ、ｅ２ｚとＡ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとを代入することで、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求めることができる。
【００２１】
図１に示すようなＡ軸、Ｃ軸の２つの旋回軸とＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの直進軸とを有する工作機械において、旋回軸のＡ軸の幾何学的な誤差とＣ軸の幾何学的な誤差を測定する場合について説明する。この図１に示した工作機械において、旋回軸であるＡ軸の幾何学的な誤差は、図５に示すように、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点ＯとＡ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとのＺ方向の位置誤差ｐ２となる。Ｃ軸の幾何学的な誤差は、Ｃ軸の中心線５の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差ａ３、Ｃ軸の中心線５の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、Ａ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとＣ軸の中心線５がＡ軸の中心線４に最も近づくＣ軸の中心線５上の点ｉＣとのＸ方向の位置誤差ｐ３、Ａ軸の中心線４が基準座標系のＹＺ平面に交わる点ｉＡとＣ軸の中心線５がＡ軸の中心線４に最も近づくＣ軸の中心線５上の点ｉＣとのＹ方向の位置誤差ｐ４となる。ここで、まず、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求める。
【００２２】
図３、４は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図３に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れた基準座標系のＺ軸上に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＡ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＹ、Ｚ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバー３の軸方向を図３に示したＡ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバー３の軸方向を図４に示したＡ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００２３】
図４に示したＡ軸の軸方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ１ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ１ｚ、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線４の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ａ軸の中心線４からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式１】
図３に示したＡ軸の半径方向の測定では、Ｙ、Ｚ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＡ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｙ方向の偏心量ｅ２ｙ、Ｚ方向の偏心量ｅ２ｚ、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差ｐ２とすると、つぎのようになる。
【式３】
これらの式１から式４に、測定データの偏心量ｅ１ｙ、ｅ１ｚ、ｅ２ｙ、ｅ２ｚとＡ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとを代入することで、Ａ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ｐ１、ｐ２を求めることができる。
【００２６】
さらに、Ｃ軸の幾何学的な誤差ａ３、ａ４、ｐ３、ｐ４を求める。
【００２７】
図６、７は図１のテーブル２部だけを抜き出したものである。図６に示すように、ボールバー３の一方の球は主軸１側に取付け、もう一方はテーブル２上のＡ軸の中心線４からＺＴＣだけ離れ、基準座標系のＺ軸からＸ軸方向にＲＢだけ離れた位置に設置する。測定では、テーブル２側に取付けた球をＣ軸によって回転運動させ、その回転角度と同期するように図１に示したＸ、Ｙ軸によって主軸１側の球を円運動させる。その間、ボールバーの感度方向を図６に示したＣ軸の半径方向に保った状態で測定を行う。さらに、ボールバーの感度方向を図７に示したＣ軸の軸方向に保った状態で測定を行う。
【００２８】
図７に示したＣ軸の軸方向の測定では、Ｘ、Ｙ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量と旋回軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｘ方向の偏心量ｅ３ｘとＹ方向の偏心量ｅ３ｙ、Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差ａ３、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離ＲＢとすると、近似的につぎのようになる。
【式５】
これらの式５と式６に、測定データの偏心量ｅ３ｘ、ｅ３ｙ、基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離ＲＢ、先の測定で既知のＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１とを代入することで、Ｃ軸の幾何学的な誤差ａ３、ａ４を求めることができる。
【００３０】
図６に示したＣ軸の半径方向の測定では、Ｘ、Ｙ軸による円運動として測定データを扱い、その測定データから求めた偏心量とＣ軸の幾何学的な誤差との関係は、Ｘ方向の偏心量ｅ４ｘとＹ方向の偏心量ｅ４ｙ、Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＸ方向の位置誤差ｐ３、Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＹ方向の位置誤差ｐ４、Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣとすると、近似的につぎのようになる。
【式７】
これらの式７と式８に、測定データの偏心量ｅ４ｘ、ｅ４ｙ、Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離ＺＴＣ、先の測定で既知のＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１、Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２、基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差ｐ１、Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ４とを代入することで、Ｃ軸の幾何学的な誤差ｐ３、ｐ４を求めることができる。
【００３２】
【実施例】
図８は、図１に示した工作機械において、図４に示したボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保った運動を測定した結果である。測定結果は、ボールバーの長さを一定に保った値（１００ｍｍ）からの誤差を拡大して、Ａ軸の回転角度に応じて極座標で表示している。この表示では基準円弧の半径方向の１目盛が１０ｍｍとなっている。測定結果は、Ａ軸の幾何学的な誤差の影響によって、６０°〜９０°では基準円弧よりも外側に広がり、０°〜６０°では内側に入り込んでいる。そのため、基準円弧からの半径方向の誤差は−７ｍｍから１２ｍｍまで変化している。
【００３３】
図９は、図８の測定データから本発明を適用し、Ａ軸の幾何学的な偏差であるＡ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差ａ１とＡ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差ａ２を求め、求めた角度誤差が存在した場合の測定結果への影響を考慮して補正を行い、再度、ボールバーを軸方向に保った運動を測定した結果である。補正後の測定結果は基準円弧とよく一致しており、測定結果の基準円弧からの半径方向の誤差は±２ｍｍの範囲に入るまでに改善されている。
【００３４】
図１０は、図１に示した工作機械において、従来から提案されている２つの旋回軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の影響がすべて測定結果に現れるＡ、Ｃ、Ｙ、Ｚ軸による同時４軸制御運動を測定した結果である。測定結果は、ボールバーの長さを一定に保った値（１００ｍｍ）からの誤差を拡大して、Ａ軸の回転角度に応じて極座標で表示している。この表示では基準円弧の半径方向の１目盛が２０ｍｍとなっている。測定結果は、２つの旋回軸の幾何学的な誤差によって、２０°〜９０°では基準円弧よりも外側に広がり、また、０°〜２０°、９０°〜０°では内側に入り込んでいる。そのため、基準円弧からの半径方向の誤差は−２７ｍｍから５０ｍｍまで変化している。
【００３５】
図１１は、図１０の測定データから本発明を適用し、２つの旋回軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を求め、求めた８個の誤差が存在した場合の測定結果への影響を考慮して運動の補正を行い、再度、同時４軸制御運動を測定した結果である。補正後の測定結果は基準円弧に近くなっており、旋回軸の基準円弧からの半径方向の誤差は−１７ｍｍから＋１８ｍｍの範囲に入るまでに改善されている。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法は、旋回軸と直進軸とを有する工作機械において、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸に対して軸方向に保つような条件と半径方向とに保つような条件とで測定した測定データの偏心量から、旋回軸の幾何学的な誤差を短時間に精度よく求められるため、求めた誤差を補正することによって、高精度な運動を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定対象とする工作機械の旋回軸と直進軸の配置を示した図である。
【図２】１つの旋回軸の例として、Ａ軸の幾何学的な誤差を表した模式図である。
【図３】Ａ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＡ軸の半径方向に保つ運動を表した図である。
【図４】Ａ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保つ運動を表した図である。
【図５】２つの旋回軸の例として、Ａ軸の幾何学的な誤差とＣ軸の幾何学的な誤差とを表した模式図である。
【図６】Ｃ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＣ軸の半径方向に保つ運動を表した図である。
【図７】Ｃ軸の幾何学的な誤差を測定するためのボールバーの感度方向をＣ軸の軸方向に保つ運動を表した図である。
【図８】図１に示した工作機械において、ボールバーの感度方向をＡ軸の軸方向に保つ運動を測定した結果である。
【図９】図８の測定データから本発明を適用してＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２を求め、運動を補正して、ボールバーをＡ軸の軸方向に保つ運動を測定した結果である。
【図１０】図１に示した工作機械において、同時４軸制御運動を測定した結果である。
【図１１】図１０の測定データから本発明を適用してＡ軸の幾何学的な誤差ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４を求め、運動を補正して、同時４軸制御運動を測定した結果である。
【符号の説明】
１ 主軸
２ テーブル
３ ボールバー
４ Ａ軸の中心線
５ Ｃ軸の中心線
ａ１ Ａ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差
ａ２ Ａ軸の中心線の基準座標系のＺ軸周りの角度誤差
ａ３ Ｃ軸の中心線の基準座標系のＸ軸周りの角度誤差
ａ４ Ｃ軸の中心線の基準座標系のＹ軸周りの角度誤差
ｐ１ 基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＹ方向の位置誤差
ｐ２ 基準座標系原点とＡ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とのＺ方向の位置誤差
ｐ３ Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＸ方向の位置誤差
ｐ４ Ａ軸の中心線が基準座標系のＹＺ平面に交わる点とＣ軸の中心線がＡ軸の中心線に最も近づくＣ軸の中心線上の点とのＹ方向の位置誤差
ＺＴＣ Ａ軸の中心線からボールバーのテーブル側の球までの距離
ＲＢ 基準座標系のＺ軸からボールバーのテーブル側の球までの距離
Claims (4)
- １つの旋回軸と２つの直進軸とを有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、１つの旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記軸方向の測定データから求めた偏心量と前記半径方向の測定データから求めた偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする誤差測定方法。
- 請求項１の誤差測定方法において、偏心量から１つの旋回軸の幾何学的な誤差として２つの角度誤差と２つの位置誤差を求めることを特徴とする誤差測定方法。
- 第１の旋回軸上に第２の旋回軸が配置され、３つの直進軸を有する工作機械において、ボールバーの一方の球を主軸側に取付け、もう一方の球をテーブル側に取付けて、主軸部とテーブル部とをボールバーで連結し、第１の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第１の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第１の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第１の旋回軸の幾何学的な誤差を求め、同様に第２の旋回軸と２つの直進軸とによる同時３軸制御によって、ボールバーの２球間の距離を一定に保ちながら、ボールバーが旋回軸の中心線周りに回転する運動をボールバーの感度方向を第２の旋回軸の軸方向に保つような条件と半径方向に保つような条件とで行い、運動中のボールバーの２球間の距離を測定し、前記第１の旋回軸の幾何学的な誤差と前記第２の旋回軸の軸方向の測定データから求めた偏心量と前記第２の旋回軸の半径方向の測定データから求めた偏心量から第２の旋回軸の幾何学的な誤差を求めることを特徴とする誤差測定方法。
- 請求項３の誤差測定方法において、偏心量から２つの旋回軸の幾何学的な誤差として４つの角度誤差と４つの位置誤差を求めることを特徴とする誤差測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003004048A JP2004219132A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | 旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003004048A JP2004219132A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | 旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004219132A true JP2004219132A (ja) | 2004-08-05 |
Family
ID=32895133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003004048A Pending JP2004219132A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | 旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004219132A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044802A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Okuma Corp | 多軸工作機械における旋回軸中心測定方法 |
| DE102010038783A1 (de) | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corporation | Verfahren und Programm zum Erkennen von mechanischen Fehlern |
| JP2012233768A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Okuma Corp | 幾何誤差測定用球の保持機構 |
| KR101255479B1 (ko) | 2010-01-19 | 2013-04-16 | 경북대학교 산학협력단 | 다축 제어 기계의 직선축과 회전축 간의 기하학적 오차 평가 방법 |
| DE112011104780T5 (de) | 2011-01-26 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corp. | Fehleranzeigevorrichtung und Fehleranzeigeverfahren |
| KR101571973B1 (ko) | 2014-05-29 | 2015-11-25 | 경북대학교 산학협력단 | 틸팅 로터리 테이블을 구비한 5축 공작기계의 틸팅축 볼바 측정 방법 |
| CN105136076A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-12-09 | 厦门大学 | 大行程联动机构二维平面圆度误差标定方法 |
| TWI580513B (zh) * | 2014-11-26 | 2017-05-01 | Method of Simultaneous Error Measurement of Linear and Rotating Shaft of Machine Tool | |
| CN107186548A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-22 | 大连理工大学 | 一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法 |
| WO2021253825A1 (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 深圳市中图仪器股份有限公司 | 一种电感式的无线球杆仪 |
-
2003
- 2003-01-10 JP JP2003004048A patent/JP2004219132A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044802A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Okuma Corp | 多軸工作機械における旋回軸中心測定方法 |
| DE102010038783B4 (de) | 2009-08-11 | 2024-10-24 | Okuma Corporation | Verfahren und Programm zum Erkennen von geometrischen Fehlern |
| DE102010038783A1 (de) | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corporation | Verfahren und Programm zum Erkennen von mechanischen Fehlern |
| JP2011038902A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corp | 機械の誤差同定方法およびプログラム |
| US8494800B2 (en) | 2009-08-11 | 2013-07-23 | Okuma Corporation | Method and program for identifying mechanical errors |
| KR101255479B1 (ko) | 2010-01-19 | 2013-04-16 | 경북대학교 산학협력단 | 다축 제어 기계의 직선축과 회전축 간의 기하학적 오차 평가 방법 |
| DE112011104780T5 (de) | 2011-01-26 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corp. | Fehleranzeigevorrichtung und Fehleranzeigeverfahren |
| JP2012233768A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Okuma Corp | 幾何誤差測定用球の保持機構 |
| KR101571973B1 (ko) | 2014-05-29 | 2015-11-25 | 경북대학교 산학협력단 | 틸팅 로터리 테이블을 구비한 5축 공작기계의 틸팅축 볼바 측정 방법 |
| TWI580513B (zh) * | 2014-11-26 | 2017-05-01 | Method of Simultaneous Error Measurement of Linear and Rotating Shaft of Machine Tool | |
| CN105136076A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-12-09 | 厦门大学 | 大行程联动机构二维平面圆度误差标定方法 |
| CN107186548A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-09-22 | 大连理工大学 | 一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法 |
| CN107186548B (zh) * | 2017-06-08 | 2018-12-18 | 大连理工大学 | 一种五轴数控机床回转轴几何误差检测方法 |
| WO2021253825A1 (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 深圳市中图仪器股份有限公司 | 一种电感式的无线球杆仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10145682B2 (en) | Reduction of errors of a rotating device used during the determination of coordinates of a workpiece or during the machining of a workpiece | |
| CN105556253B (zh) | 减小旋转设备的误差的方法和设备 | |
| Tsutsumi et al. | Identification and compensation of systematic deviations particular to 5-axis machining centers | |
| Zhang et al. | Geometric error measurement and compensation for the rotary table of five-axis machine tool with double ballbar | |
| KR101130596B1 (ko) | 기상 계측 장치의 프로브 장착 위치 산출 방법 | |
| Chen et al. | Prediction and identification of rotary axes error of non-orthogonal five-axis machine tool | |
| US20150052767A1 (en) | Method and device for reducing errors in a turning device during the determination of coordinates of a workpiece or during the machining of a workpiece | |
| CN111487923B (zh) | 一种ca双摆头五轴数控机床摆头位置误差检测与辨识方法 | |
| CN112526926B (zh) | 一种五轴数控机床旋转轴结构参数误差补偿方法 | |
| JP2013176839A (ja) | 工作機械の較正方法 | |
| CN103831665A (zh) | 一种五轴机床旋转轴定位精度检测和校正方法 | |
| JP2009519137A5 (ja) | ||
| JP2018142064A (ja) | 工作機械の誤差同定方法 | |
| JP2015203567A (ja) | 計測システム | |
| JP5968749B2 (ja) | 幾何誤差同定方法と当該幾何誤差同定方法を使用した数値制御方法、数値制御装置及びマシニングセンタ | |
| CN112008496A (zh) | 机床对象物的位置计测方法及位置计测系统 | |
| Lei et al. | Error measurement of five-axis CNC machines with 3D probe–ball | |
| CN100491895C (zh) | 三坐标系校准检定仪 | |
| JP2004219132A (ja) | 旋回軸の幾何学的な誤差の測定方法 | |
| Li et al. | All position-dependent geometric error identification for rotary axes of five-axis machine tool using double ball bar | |
| JP2017071011A (ja) | 機械構造体の幾何誤差同定方法と当該幾何誤差同定方法を使用した数値制御方法、数値制御装置及びマシニングセンタ | |
| JP2014215079A (ja) | 幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置 | |
| JP4890188B2 (ja) | 運動誤差測定基準体及び運動誤差測定装置 | |
| TW201412454A (zh) | 量測五軸同動ｃｎｃ工具機雙轉動軸靜態及動態誤差之方法 | |
| JP2831610B2 (ja) | 測定装置 |