JP2009012083A - Motion error measuring method and device of machine tool - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide motion error measuring method and device of a machine tool, which highly accurately measures a turning motion error by turning shafts B and C without requiring a correction. <P>SOLUTION: In this measuring method, the motion error of the machine tool provided with: machining table 3 relatively moving in X, Y and Z-axis directions and relatively turning around the turning shaft B and the turning shaft C; and tool head 2 is measured by using a double ball bar 4. A holding part 6 of one ball of the double ball bar 4 is fixed to the machining table 3 so that a center of the ball 41 is located on an intersection of the turning shafts B and C, a holding part 5 of the other ball 40 is mounted and fixed to the tool head 2, and the double ball bar 4 is positioned to have a reference length fixed in advance. The tool head 2 is fed and moved along a circular feed passage P<SB>1</SB>having the reference length of the double ball bar 4 as a radius in a ZX plane. Based on a detection result of a change of the length of the double ball bar 4 for the time, an offset error of the turning shaft B is determined together with the motion error in the ZX plane. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マシニングセンター等の工作機械において、互いに相対運動する加工テーブルと工具ヘッドとの運動誤差を測定する方法、及びこの方法の実施に用いられる装置に関する。   The present invention relates to a method for measuring a movement error between a machining table and a tool head that move relative to each other in a machine tool such as a machining center, and an apparatus used for carrying out this method.

マシニングセンターは、被加工物の取り付け替えなしに多種類の加工を高能率にて行わせ得る工作機械であり、近年、種々の工業製品の生産分野において広く用いられている。マシニングセンターによる加工は、被加工物が固定された加工テーブルと加工工具が取り付けられた工具ヘッドとを、予め設定されたNC(Numerical Control ) プログラムに従って相対運動させて実行される。ところがこの加工に際しては、加工テーブル(及び被加工物)と工具ヘッド(及び加工工具)との相対運動に、送り駆動用のボールねじのピッチエラー、送り駆動系の各部に存在する支持部の弾性変形による送り駆動系のロストモーション等の機械的な要因による誤差が不可避に発生し、被加工物の加工精度を低下させるという問題がある。   The machining center is a machine tool that can perform various types of processing with high efficiency without changing the work piece, and has been widely used in the field of production of various industrial products in recent years. The machining by the machining center is executed by relatively moving a machining table to which a workpiece is fixed and a tool head to which a machining tool is attached according to a preset NC (Numerical Control) program. However, in this processing, the relative motion between the processing table (and the workpiece) and the tool head (and processing tool), the pitch error of the ball screw for feed driving, and the elasticity of the support part existing in each part of the feed driving system. There is a problem that errors due to mechanical factors such as lost motion of the feed drive system due to deformation inevitably occur, and the processing accuracy of the workpiece is lowered.

このように発生する運動誤差を簡易に測定することを可能とした方法として、高精度に加工された2つの球(ボール)を伸縮自在な連結棒(バー)により連結してなるダブルボールバーを用いる方法(以下DBB法という)がある(例えば、特許文献1参照)。   As a method that makes it possible to easily measure the motion error generated in this way, a double ball bar formed by connecting two spheres (balls) processed with high precision by means of a telescopic connecting rod (bar). There is a method to be used (hereinafter referred to as DBB method) (see, for example, Patent Document 1).

このDBB法は、所定の位置関係を保った加工テーブル及び工具ヘッドの夫々に保持部を取り付け、これらの保持部の先端に設けた磁気座にダブルボールバーの両端のボールを吸着保持させ、この状態で加工テーブル及び工具ヘッドを互いに直交する3平面(XY平面、YZ平面及びZX平面)内にて円弧補間送りさせて、夫々の送り経路上でのバーの伸縮量を検出する手順により実施される。   In this DBB method, a holding part is attached to each of a processing table and a tool head that maintain a predetermined positional relationship, and a ball at both ends of a double ball bar is attracted and held on a magnetic seat provided at the tip of these holding parts. In this state, the machining table and tool head are circularly fed in three orthogonal planes (XY plane, YZ plane, and ZX plane), and the amount of expansion and contraction of the bar on each feed path is detected. The

磁気座に保持されたボールは、磁気座の中心軸周りに 360°の回転が可能であり、また中心軸を含む面内にて略 180°の回転が可能であって、加工テーブルと平行をなすXY平面内での運動誤差は、 360°の回転による全円軌跡上にて得られ、加工テーブルと垂直なYZ平面及びZX平面内での誤差測定は、 180°の回転による半円軌跡上にて得られる。このようにして、XY,YZ,ZX平面内での運動誤差を、夫々の平面内での分布を含めて求めることができ、更に、分布パターンを解析することにより生じている運動誤差の原因を知ることもできる。
特開2001−92510号公報
The ball held in the magnetic seat can be rotated 360 ° around the central axis of the magnetic seat, and can be rotated approximately 180 ° in the plane including the central axis. The movement error in the XY plane is obtained on the full circle locus by 360 ° rotation, and the error measurement in the YZ plane and ZX plane perpendicular to the machining table is on the semicircle locus by 180 ° rotation. Is obtained. In this way, the motion error in the XY, YZ, and ZX planes can be obtained including the distribution in the respective planes, and the cause of the motion error caused by analyzing the distribution pattern can be determined. You can also know.
JP 2001-92510 A

以上の如く実施されるDBB法は、直交3軸(X軸、Y軸及びZ軸)を有する3軸制御マシニングセンターにおいては有効な方法であり、測定により得られた運動誤差の原因を排除する処置を適切に実行することによりマシニングセンターにおける加工精度の向上に寄与できることから、ISO(International Standard Organization )にも採用され、国内外に広く普及している。   The DBB method implemented as described above is an effective method in a three-axis control machining center having orthogonal three axes (X axis, Y axis, and Z axis), and is a measure for eliminating the cause of a motion error obtained by measurement. Since it can contribute to the improvement of machining accuracy at the machining center by appropriately executing the above, it has been adopted by ISO (International Standard Organization) and is widely spread in Japan and overseas.

一方近年においては、直交3軸に加えて、XY平面と直交する旋回軸Cと、ZX平面又はYZ平面と直交する旋回軸Bとを有し、これらの旋回軸B,Cの周りに加工テーブル又は工具ヘッドを旋回運動させることにより、加工テーブル上の被加工物を、固定面を除く全面に亘って加工することを可能とした5軸制御マシニングセンターの使用が拡大している。   On the other hand, in recent years, in addition to the three orthogonal axes, the rotary axis C orthogonal to the XY plane and the rotary axis B orthogonal to the ZX plane or the YZ plane are provided. Alternatively, the use of a 5-axis control machining center capable of processing the workpiece on the processing table over the entire surface excluding the fixed surface by turning the tool head is expanding.

ダブルボールバーを使用するDBB法は、5軸制御マシニングセンターにおいても直交3軸による運動誤差の測定にそのまま適用することができるが、得られる測定結果に旋回軸B,Cによる旋回運動の誤差、具体的には、XYZ平面の原点に対する旋回軸B,Cの位置ずれ誤差(オフセット誤差)と、旋回軸B,Cの傾きに起因する誤差(角度誤差)が重畳されることから、高精度の測定結果が得られないという問題があり、金型加工等の高い加工精度が要求される被加工物の加工への5軸制御マシニングセンターの適用を難しくする一因となっている。   The DBB method using a double ball bar can be applied as it is to the measurement of motion error with three orthogonal axes even in a 5-axis control machining center. Specifically, since the positional deviation error (offset error) of the pivot axes B and C with respect to the origin of the XYZ plane and the error (angular error) caused by the inclination of the pivot axes B and C are superimposed, high-precision measurement is performed. There is a problem that a result cannot be obtained, which is one of the factors that make it difficult to apply a 5-axis control machining center to machining a workpiece that requires high machining accuracy such as die machining.

そこで従来から、旋回軸B,Cによる旋回運動の誤差測定に従来のDBB法を適用する試みが種々なされている。ところが、これらの試みにおいては、バーの両端の球を保持する保持部と前記バーとの干渉を避けるために、加工テーブル側の球の中心位置を異なる運動の測定毎に移動させており、移動の前後の他方の球との相対位置(中心間距離及び傾き角度)の変化の特定ができないことから、夫々の移動位置にて得られた運動誤差の測定結果に前記相対位置の変化の影響が生じ、満足すべき測定精度は得られない。   Thus, various attempts have been made to apply the conventional DBB method to the measurement of the error of the turning motion by the turning axes B and C. However, in these attempts, the center position of the sphere on the processing table side is moved for each measurement of different movements in order to avoid interference between the holding part that holds the spheres at both ends of the bar and the bar. Since the change in relative position (center-to-center distance and tilt angle) with the other sphere before and after the movement cannot be specified, the measurement result of the movement error obtained at each movement position is affected by the change in the relative position. As a result, satisfactory measurement accuracy cannot be obtained.

この問題を解消するために、基準球位置をタッチ式のプローブにより測定し、この結果に基づいてX,Y,Z軸に対する旋回軸B,Cのオフセット誤差を算出し、算出されたオフセット誤差を用いて旋回軸B,Cによる旋回運動の測定結果を補正する方法も提案されている。この方法は、測定及びオフセット誤差の算出に多くの手間を要する上、X,Y,Z軸に対する旋回軸B,Cの角度誤差の検出はできないことから、小型の5軸制御マシニングセンターにおいては有効であるが、角度誤差の影響が顕著となる中型以上の5軸制御マシニングセンターにおいては十分な測定精度は得られない。   In order to solve this problem, the reference sphere position is measured with a touch-type probe, and based on this result, the offset error of the turning axes B and C with respect to the X, Y, and Z axes is calculated, and the calculated offset error is calculated. There has also been proposed a method of correcting the measurement result of the swivel motion by the swivel axes B and C. This method requires a lot of labor for measurement and calculation of the offset error, and cannot detect the angle error of the swiveling axes B and C with respect to the X, Y, and Z axes, so it is effective in a small 5-axis control machining center. However, sufficient measurement accuracy cannot be obtained in a medium-size or larger 5-axis control machining center in which the influence of the angle error becomes significant.

基準球位置を種々に変えて前述した測定及びオフセット誤差の算出を実施し、夫々の算出結果の数学的な処理により角度誤差を求めることは不可能ではないが、更に多くの手間を要する上、得られる結果の精度は十分ではない。   It is not impossible to obtain the angle error by mathematical processing of the respective calculation results, while performing the above-described measurement and offset error calculation by changing the reference sphere position in various ways. The accuracy of the results obtained is not sufficient.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、旋回軸B,Cによる旋回運動の誤差を、何らの補正も必要とせずに高精度に測定することが可能な工作機械の運動誤差測定方法、及びこの方法の実施に使用する運動誤差測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to measure a motion error of a machine tool capable of measuring a rotational motion error by the rotational axes B and C with high accuracy without requiring any correction. It is an object of the present invention to provide a method and a motion error measuring apparatus used for carrying out the method.

本発明に係る工作機械の運動誤差測定方法は、互いに直交するX,Y,Z軸方向の相対移動と、YZ平面又はZX平面と略直交する旋回軸B及びXY平面と略直交する旋回軸Cの周りの相対旋回とが可能な加工テーブル及び工具ヘッドを備える工作機械の運動誤差を、伸縮可能な連結棒の両端に球を固定してなるダブルボールバーを用いて測定する工作機械の運動誤差測定方法において、前記ダブルボールバーの一方の球を保持する保持部を前記加工テーブルに固定し、前記球の中心が前記旋回軸B,Cの交点に対して所定の位置関係を保つように位置決めする工程と、前記ダブルボールバーの他方の球を保持する保持部を前記工具ヘッドに装着固定する工程と、前記加工テーブル又は工具ヘッドを相対移動させ、夫々の保持部に保持させた球を、前記連結棒が予め定めた基準長さとなるように位置決めする工程と、前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記YZ平面又はZX平面内において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記YZ平面又はZX平面内での直線運動誤差と共に前記旋回軸Bのオフセット誤差を求める工程と、前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記XY平面において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記XY平面内での直線運動誤差と共に前記旋回軸Cのオフセット誤差を求める工程とを含むことを特徴とする。   The method for measuring a motion error of a machine tool according to the present invention includes a relative movement in X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other, a swing axis B substantially orthogonal to the YZ plane or the ZX plane, and a swing axis C substantially orthogonal to the XY plane. Motion error of a machine tool that measures the motion error of a machine tool equipped with a machining table and a tool head capable of relative swiveling around the center using a double ball bar formed by fixing spheres at both ends of an extendable connecting rod In the measurement method, a holding portion for holding one sphere of the double ball bar is fixed to the processing table, and the center of the sphere is positioned so as to maintain a predetermined positional relationship with respect to the intersection of the pivot axes B and C. And a step of attaching and fixing the holding portion for holding the other ball of the double ball bar to the tool head, and the working table or the tool head is relatively moved and held by the respective holding portions. Positioning the connecting rod so as to have a predetermined reference length, and along the circular feed path having the reference length as a radius in the YZ plane or the ZX plane with respect to the machining table or the tool head. A step of obtaining an offset error of the swivel axis B together with a linear motion error in the YZ plane or the ZX plane based on a detection result of a change in the length of the connecting rod during this period, and the machining table or tool A head is moved along a circular feed path having a radius of the reference length in the XY plane, and a linear motion error in the XY plane is detected based on a detection result of a change in the length of the connecting rod during this period. And a step of obtaining an offset error of the turning axis C.

また本発明に係る工作機械の運動誤差測定方法は、互いに直交するX,Y,Z軸方向の相対移動と、YZ平面又はZX平面と略直交する旋回軸B及びXY平面と略直交する旋回軸Cの周りの相対旋回とが可能な加工テーブル及び工具ヘッドを備える工作機械の運動誤差を、伸縮可能な連結棒の両端に球を固定してなるダブルボールバーを用いて測定する工作機械の運動誤差測定方法において、前記ダブルボールバーの一方の球を保持する保持部を、前記球の中心が旋回軸B又は旋回軸Cから離れて位置するように前記加工テーブルに固定する工程と、前記ダブルボールバーの他方の球を保持する保持部を前記工具ヘッドに装着固定する工程と、前記加工テーブル又は工具ヘッドを相対移動させ、夫々の保持部に保持させた球を、前記連結棒が予め定めた基準長さとなるように位置決めする工程と、前記連結棒を略水平とした状態で前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記YZ平面又はZX平面内において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この移動に同期して前記工具ヘッド又は加工テーブルを前記旋回軸Bの周りに旋回動作させて、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記旋回軸Bの角度誤差を求める工程と、前記連結棒を略鉛直とした状態で前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記XY平面において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この移動に同期して前記工具ヘッド又は加工テーブルを前記旋回軸Cの周りに旋回動作させて、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記旋回軸Cの角度誤差を求める工程とを含むことを特徴とする。   The method for measuring a motion error of a machine tool according to the present invention includes a relative movement in the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other, a swing axis B substantially orthogonal to the YZ plane or the ZX plane, and a swing axis approximately orthogonal to the XY plane. Movement of machine tool that measures a movement error of a machine tool having a machining table and a tool head capable of relative turning around C using a double ball bar in which balls are fixed to both ends of an extendable connecting rod. In the error measurement method, a step of fixing a holding portion for holding one sphere of the double ball bar to the processing table so that a center of the sphere is located away from the turning axis B or the turning axis C; A step of mounting and fixing the holding portion for holding the other ball of the ball bar to the tool head, and a relative movement of the processing table or the tool head and holding the ball held by each holding portion to the connecting rod A step of positioning so that the reference length is determined, and the processing table or tool head in a state where the connecting rod is substantially horizontal, the circular shape having the reference length as a radius in the YZ plane or ZX plane. The feed head is moved along the feed path, and the tool head or the machining table is swung around the swivel axis B in synchronism with the movement, and based on the detection result of the change in the length of the connecting rod in the meantime, The step of obtaining the angular error of the turning axis B, and the feed movement of the machining table or tool head along a circular feed path having the reference length as a radius in the XY plane with the connecting rod substantially vertical. In synchronism with this movement, the tool head or the machining table is swiveled around the swivel axis C, and the swivel is performed based on the detection result of the length change of the connecting rod during this time. Characterized in that it comprises a step of obtaining the C angular error.

また本発明に係る運動誤差測定装置は、以上の運動誤差測定方法の実施に使用する運動誤差測定装置であって、前記ダブルボールバーの両端の球を保持する保持部が、前記加工テーブル又は工具ヘッドに固定される基部と、該基部に略45°の傾斜を有して連設してあり、夫々の先端に前記球を、 270°を超える中心角度内での転動を可能として支持する支持棒とを備えることを特徴とする。   The motion error measuring device according to the present invention is a motion error measuring device used for carrying out the above motion error measuring method, wherein the holding parts for holding the spheres at both ends of the double ball bar are the machining table or the tool. The base fixed to the head and the base are connected with an inclination of approximately 45 °, and the sphere is supported at the tip of each base so as to be able to roll within a central angle exceeding 270 °. And a support rod.

本発明に係る工作機械の運動誤差測定方法においては、加工テーブル又は工具ヘッドに固定される保持部を旋回軸B,Cの交点に対して位置決めした後、これらの保持部により保持されたダブルボールバーの基準長さを維持した状態で加工テーブル及び工具ヘッドをYZ平面又はZX平面内及びXY平面内にて送り移動させる手順により、XY,ZX,YZ平面内での直線運動誤差の測定と同時に旋回軸B,Cのオフセット誤差を測定することができる。   In the method for measuring a motion error of a machine tool according to the present invention, after positioning a holding part fixed to the machining table or the tool head with respect to the intersection of the turning axes B and C, a double ball held by these holding parts Simultaneously with measurement of linear motion errors in the XY, ZX, and YZ planes by moving the work table and tool head in the YZ plane, ZX plane, and XY plane while maintaining the bar reference length The offset error of the pivot axes B and C can be measured.

また加工テーブル又は工具ヘッドに固定される保持部を旋回軸B,Cに対して位置決めした後、これらの保持部により保持されたダブルボールバーの基準長さを維持した状態で加工テーブル及び工具ヘッドを、YZ平面又はZX平面内、及びXY平面内にて送り移動させると共に、旋回軸B,C周りの旋回動作を行わせる手順により、旋回軸B,Cの角度誤差を測定することができる。このようにして旋回軸B,Cによる旋回運動の誤差を、何らの補正も必要とせずに高精度に測定することが可能となる。   In addition, after positioning the holding unit fixed to the processing table or the tool head with respect to the pivot axes B and C, the processing table and the tool head are maintained while maintaining the reference length of the double ball bar held by these holding units. The angle error of the swivel axes B and C can be measured by a procedure for feeding and moving the light in the YZ plane or the ZX plane and in the XY plane and performing a swivel movement around the swivel axes B and C. In this way, the error of the turning motion by the turning axes B and C can be measured with high accuracy without requiring any correction.

更に本発明に係る運動誤差測定装置においては、ダブルボールバーの両端の球を保持する保持部が、加工テーブル又は工具ヘッドに固定される基部から斜め45°の方向に延びる支持棒を備え、この支持棒の先端に前記球を保持させる構成としたから、本発明に係る運動誤差測定方法の実施に際して必要となるXY,YZ及びZX平面内での円弧補間送りを夫々の全円周に亘って実現することができ、夫々の測定を高精度に実現することが可能となる。   Furthermore, in the motion error measuring device according to the present invention, the holding part for holding the spheres at both ends of the double ball bar includes a support bar extending in a direction of 45 ° obliquely from the base fixed to the processing table or the tool head. Since the sphere is held at the tip of the support bar, the circular interpolation feed in the XY, YZ and ZX planes necessary for the implementation of the motion error measuring method according to the present invention is performed over the entire circumference of each. Each measurement can be realized with high accuracy.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る運動誤差測定方法が適用されるマシニングセンターの一例を示す外観斜視図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof. FIG. 1 is an external perspective view showing an example of a machining center to which a motion error measurement method according to the present invention is applied.

図示の如くマシニングセンターは、床面上に設置された基台10と、該基台10の上面に前面を除く3方を囲むように垂直に立設された一対の側壁11,11及び後壁12とを有する支持フレーム1を備えている。側壁11,11及び後壁12の上面は水平面として構成されており、側壁11,11の上面には、互いに平行をなして前後方向に延びるY方向ガイドレール13,13が敷設され、これらのガイドレール13,13には、夫々に両端を係合保持させて、門型のY方向移動体14が横架支持されている。   As shown in the figure, the machining center includes a base 10 installed on a floor surface, and a pair of side walls 11 and 11 and a rear wall 12 vertically installed on the upper surface of the base 10 so as to surround three sides except the front surface. And a support frame 1 having The upper surfaces of the side walls 11 and 11 and the rear wall 12 are configured as horizontal planes, and Y-direction guide rails 13 and 13 extending in the front-rear direction in parallel with each other are laid on the upper surfaces of the side walls 11 and 11. Both ends of the rails 13 and 13 are engaged and held, and a gate-shaped Y-direction moving body 14 is supported horizontally.

Y方向移動体14の上面は、水平面として構成されており、この上面には、左右方向(Y方向ガイドレール13,13と直交する方向)に延びるX方向ガイドレール15が敷設されており、このガイドレール15に沿って移動自在にX方向移動体16が支持されている。   The upper surface of the Y-direction moving body 14 is configured as a horizontal plane, and an X-direction guide rail 15 extending in the left-right direction (a direction orthogonal to the Y-direction guide rails 13 and 13) is laid on the upper surface. An X-direction moving body 16 is supported so as to be movable along the guide rail 15.

X方向移動体16の前部は、Y方向移動体14の前縁よりも前方に張り出しており、この張り出し部には、上下に長い矩形の支持ブロック17が固設されている。支持ブロック17は、鉛直面として構成された前面を有しており、この前面には、上下方向(Y方向ガイドレール13,13及びX方向ガイドレール15と直交する方向)に延びるZ方向ガイドレール18が敷設され、このガイドレール15に沿って移動自在にZ方向移動体19が支持されている。   The front portion of the X-direction moving body 16 projects forward from the front edge of the Y-direction moving body 14, and a rectangular support block 17 that is long in the vertical direction is fixed to the projecting portion. The support block 17 has a front surface configured as a vertical surface, and a Z-direction guide rail extending in the vertical direction (a direction perpendicular to the Y-direction guide rails 13 and 13 and the X-direction guide rail 15) on the front surface. A Z-direction moving body 19 is supported so as to be movable along the guide rail 15.

Z方向移動体19の前面には、円筒形をなすヘッド台20が軸心を鉛直として固設してあり、このヘッド台20の下端には、加工工具2aを着脱自在に装着するための工具ヘッド2が、同軸上での回転可能に突出支持されている。この工具ヘッド2は、ヘッド台20に内蔵された図示しない工具モータからの伝動により、下端に装着された加工工具2aと共に回転駆動される。   A cylindrical head base 20 is fixed to the front surface of the Z-direction moving body 19 with the axis centered vertically, and a tool for detachably attaching the processing tool 2a to the lower end of the head base 20 The head 2 is supported so as to be rotatable on the same axis. The tool head 2 is rotationally driven together with the machining tool 2a attached to the lower end by transmission from a tool motor (not shown) built in the head base 20.

以上の構成により工具ヘッド2及びこれに装着された加工工具2aは、Y方向移動体14及びX方向移動体16の移動に応じて水平面にて前後方向(Y方向)及び左右方向(X方向)に移動することができ、またZ方向移動体19の移動に応じて鉛直面内にて上下方向(Z方向)に移動することができる。これらの移動は、X,Y,Z方向の夫々に対して設けられた送りモータの回転を、ボールねじ機構等の運動変換機構により直線運動に変換して実現されるが、図1中には、各方向の送りモータ及び運動変換機構の図示を省略してある。   With the above configuration, the tool head 2 and the processing tool 2a attached thereto are moved in the front-rear direction (Y direction) and the left-right direction (X direction) on the horizontal plane according to the movement of the Y-direction moving body 14 and the X-direction moving body 16. And can move in the vertical direction (Z direction) in the vertical plane according to the movement of the Z direction moving body 19. These movements are realized by converting the rotation of the feed motor provided for each of the X, Y, and Z directions into a linear motion by a motion conversion mechanism such as a ball screw mechanism. The feed motor and the motion conversion mechanism in each direction are not shown.

一方、フレーム1の後壁12には、前後に延びる水平な旋回軸Bの周りに旋回可能な旋回台30が、基台10の上面から上方に適長離れた位置に支持されている。この旋回台30には、旋回軸Bから下方に離れ、基台10の上面から上方に離れた位置に、旋回軸Bと平行をなして前方に延びるテーブル台31が連設されている。このテーブル台31の上面には、図示しない被加工物を固定するための加工テーブル3が、旋回軸Bと直交する旋回軸Cの周りでの旋回を可能として設けてある。   On the other hand, on the rear wall 12 of the frame 1, a swivel base 30 that can swivel around a horizontal swivel axis B that extends in the front-rear direction is supported at a position spaced apart from the upper surface of the base 10 by an appropriate length. The swivel base 30 is provided with a table base 31 that extends downward in parallel with the swivel axis B at a position away from the swivel axis B and away from the upper surface of the base 10. A processing table 3 for fixing a workpiece (not shown) is provided on the upper surface of the table 31 so as to be capable of turning around a turning axis C orthogonal to the turning axis B.

以上の構成により加工テーブル3に固定された被加工物は、旋回軸Bの周りの旋回台30の旋回と、旋回軸Cの周りの加工テーブル3の旋回との組み合わせにより、前記工具ヘッド2及びこれに装着された加工工具2aに対する対向姿勢を自在に変えることができ、夫々の対向姿勢を保った状態で工具ヘッド2及び加工工具2aを回転させ、これらをX,Y,Zの3方向に移動させることにより、加工テーブル3への固定面を除く被加工物の全面の加工を実施することができる。   The workpiece fixed to the machining table 3 with the above-described configuration is obtained by combining the tool head 2 and the workpiece head 2 by the combination of the turning of the turntable 30 around the turning axis B and the turning of the processing table 3 around the turning axis C. The facing posture with respect to the processing tool 2a mounted thereon can be freely changed, and the tool head 2 and the processing tool 2a are rotated in a state where each facing posture is maintained, and these are moved in three directions of X, Y, and Z. By moving, the entire surface of the workpiece excluding the fixed surface to the processing table 3 can be processed.

本発明に係る運動誤差測定方法(以下本発明方法という)は、直交3軸(X軸、Y軸及びZ軸)と旋回軸B,Cとを有し、以上の如く構成された5軸制御マシニングセンターにおいて、工具ヘッド2と加工テーブル3との運動誤差を測定すべく実施される。なお、5軸制御マシニングセンターは、図1に示す構成に限らず、X,Y,Zの各軸方向の相対移動手段、及び旋回軸B,C周りの旋回手段の構成を変えて種々実用化されているが、以下に示す本発明方法は、移動手段及び旋回手段の構成の如何に拘らず適用可能である。   The motion error measurement method according to the present invention (hereinafter referred to as the present method) has five orthogonal axes (X axis, Y axis and Z axis) and swivel axes B and C, and is configured as described above. In the machining center, it is carried out to measure the movement error between the tool head 2 and the machining table 3. The 5-axis control machining center is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but can be put into practical use by changing the configuration of the relative movement means in the X, Y, and Z axial directions and the turning means around the turning axes B and C. However, the method of the present invention described below is applicable regardless of the configuration of the moving means and the turning means.

図2は、本発明方法の実施に使用する運動誤差測定装置(以下本発明装置という)の側面図である。図示の如く本発明装置は、高精度に加工された2つの球40,41を伸縮可能な連結棒42により連結してなるダブルボールバー4と、このダブルボールバー4の両端の球4a,4bを、夫々の先端に設けた磁気座により転動自在に保持する保持部5,6とを備えている。   FIG. 2 is a side view of a motion error measuring device (hereinafter referred to as the present device) used for carrying out the method of the present invention. As shown in the figure, the device of the present invention includes a double ball bar 4 formed by connecting two balls 40 and 41 processed with high precision by a connecting rod 42 that can be expanded and contracted, and balls 4a and 4b at both ends of the double ball bar 4. Is provided with holding portions 5 and 6 that are rotatably held by magnetic seats provided at the respective tips.

ダブルボールバー4は、従来から用いられているものと同様であり、連結棒42の中途には、両端の球40,41の相対的な位置変化に応じた連結棒42の伸縮を検出する検出部43が設けてある。この検出部43は、わずかにピッチを変えた2つの平行縞を重ねたときに発生するモアレ模様が前記平行縞の相対変位よりも大きく移動することを利用し、連結棒42の微小な伸縮を拡大して検出することができるモアレスケールにより構成することができる。   The double ball bar 4 is the same as that conventionally used, and in the middle of the connecting rod 42, detection for detecting expansion and contraction of the connecting rod 42 according to the relative position change of the balls 40 and 41 at both ends. A portion 43 is provided. This detection unit 43 utilizes the fact that the moire pattern generated when two parallel stripes with slightly different pitches are moved moves larger than the relative displacement of the parallel stripes, and thereby allows the connecting rod 42 to be slightly expanded and contracted. It can be constituted by a moire scale that can be enlarged and detected.

本発明装置の特徴は、このような連結棒42の両端の球40,41を保持する保持部5,6の構成にある。一方の保持部5は、図2に示す如く、加工工具2aに代えて工具ヘッド2の下端に同軸的に嵌め込み固定される丸棒状の基部50と、該基部50の中途に軸心に対して斜め45°の方向に延びる支持棒51とを備えており、ダブルボールバー4の一側の球40は、支持棒51の先端部に設けた磁気座に保持されている。   The device of the present invention is characterized by the structure of the holding portions 5 and 6 that hold the balls 40 and 41 at both ends of the connecting rod 42. As shown in FIG. 2, one holding portion 5 includes a round bar-like base portion 50 which is coaxially fitted and fixed to the lower end of the tool head 2 instead of the machining tool 2 a, and an intermediate portion of the base portion 50 with respect to the axis. And a support ball 51 extending obliquely at an angle of 45 °. A ball 40 on one side of the double ball bar 4 is held by a magnetic seat provided at the tip of the support bar 51.

図3は、支持棒51の先端部に設けた磁気座の拡大図である。支持棒51の先端部は、テーパ状に縮径された先細の円筒形状を有している。この先端部の端縁には、周方向に等配をなして3つの支持突起52,52,52が突設され、支持棒51の内部には、先端縁から適長離れた位置に磁石53が固設されており、これらの支持突起52,52,52及び磁石53により磁気座が構成されている。   FIG. 3 is an enlarged view of the magnetic seat provided at the tip of the support bar 51. The distal end portion of the support bar 51 has a tapered cylindrical shape with a reduced diameter in a tapered shape. Three support projections 52, 52, 52 are provided at the end edge of the tip portion so as to be equally distributed in the circumferential direction. Inside the support bar 51, the magnet 53 is positioned at a position that is separated from the tip edge by an appropriate length. Is fixed, and a magnetic seat is constituted by the support protrusions 52, 52, 52 and the magnet 53.

図3中に2点鎖線により示すように、ダブルボールバー4の一側の球40は、支持棒51の先端に設けた支持突起52,52,52に周面を着座させ、支持棒51内部の磁石53の磁力により引き付けられて、支持棒51先端の磁気座に吸着保持されている。支持突起52,52,52の先端は、支持棒51の軸心上に中心を有し、球40と等しい直径を有する凹形に球面加工されており、これらの支持突起52,52,52に着座する球40は、夫々の支持突起52,52,52の先端と面接触し、この着座状態を維持したまま、支持棒51との同心性を保って自在に転動することができる。本発明装置においては、図示の如く、支持突起52,52,52を備える支持棒51の先端部の直径は、球40の直径に比して十分に小さくしてあり、また球40に連結された連結棒42は、球40の直径に比して十分に小径の丸棒としてある。この寸法設定により磁気座に保持された球40は、支持棒5と連結棒42とが干渉しない条件下において 270°を超える中心角内にて転動することができる。   As shown by a two-dot chain line in FIG. 3, the ball 40 on one side of the double ball bar 4 is seated on the support protrusions 52, 52, 52 provided at the tip of the support bar 51, The magnet 53 is attracted by the magnetic force and is attracted and held by the magnetic seat at the tip of the support bar 51. The tips of the support protrusions 52, 52, 52 are spherically processed into a concave shape having a center on the axis of the support bar 51 and having the same diameter as the sphere 40, and the support protrusions 52, 52, 52 The seated ball 40 is in surface contact with the tip of each of the support protrusions 52, 52, 52, and can freely roll while maintaining the concentricity with the support bar 51 while maintaining this seated state. In the device of the present invention, as shown in the figure, the diameter of the tip of the support bar 51 including the support protrusions 52, 52, 52 is sufficiently smaller than the diameter of the sphere 40 and is connected to the sphere 40. The connecting rod 42 is a round bar having a sufficiently small diameter compared to the diameter of the sphere 40. The ball 40 held on the magnetic seat by this dimension setting can roll within a central angle exceeding 270 ° under the condition that the support bar 5 and the connecting bar 42 do not interfere with each other.

他方の保持部6は、図2に示す如く、加工テーブル3の上面(被加工物の固定面)に、該上面に対して垂直に立ち上がるように適宜の手段により固定される第1基部60と、この第1基部60の上部に積層固定される第2基部61とを備えている。第2基部61の上部には、これの高さ方向に対して45°傾斜した軸心を有する円筒形の保持筒62が固設されており、この保持筒62に支持棒63が軸長方向への移動を可能として嵌合保持されている。   As shown in FIG. 2, the other holding portion 6 includes a first base 60 fixed to the upper surface of the processing table 3 (fixed surface of the workpiece) by appropriate means so as to rise perpendicularly to the upper surface. The second base 61 is provided on the upper portion of the first base 60. A cylindrical holding cylinder 62 having an axis inclined by 45 ° with respect to the height direction of the second base 61 is fixed to the upper part of the second base 61, and a support rod 63 is attached to the holding cylinder 62 in the axial direction. It is fitted and held so that it can be moved to.

支持棒63は、保持部5における支持棒51と同様に、テーパ状に縮径された先細の先端部を、保持筒62から上向きに突出する側に有しており、この先端部には、ダブルボールバー4の他側の球41を、 270°を超える中心角範囲内での転動を可能として吸着保持する磁気座が設けてある。   Similar to the support bar 51 in the holding part 5, the support bar 63 has a tapered tip that has a tapered diameter on the side protruding upward from the holding cylinder 62. There is provided a magnetic seat for attracting and holding the ball 41 on the other side of the double ball bar 4 so that it can roll within a central angle range exceeding 270 °.

保持部6の第1基部60と第2基部61とは、夫々の座面の中心部に設けた円錐形の凹部間に支持球64を介在させ、この支持球64の周囲に配した複数本の固定ねじ65,65…を締め付けることにより、座面同士が所定の隙間を隔てて対向するように固定される固定手段、所謂、ワッブルプレートを介して固定されている。このように固定された第2基部61は、前記固定ねじ65,65…の締め付け程度を加減することにより、第1基部60に対する傾き角度を前記隙間の範囲内にて調整することができる。   The first base portion 60 and the second base portion 61 of the holding portion 6 include a plurality of support balls 64 interposed between conical recesses provided at the center of each seating surface and arranged around the support balls 64. Are fixed via fixing means, so-called wobble plates, so that the seating surfaces are opposed to each other with a predetermined gap therebetween. The second base 61 fixed in this way can adjust the inclination angle with respect to the first base 60 within the range of the gap by adjusting the tightening degree of the fixing screws 65, 65.

この調整により支持棒63先端の磁気座に吸着保持された球41は、図2中に実線の矢符により示すように支持球64を中心とする球面に沿って移動する。この移動を利用して前記球41の位置を、加工テーブル3上での保持部6の固定位置を変えずに微調整することができる。   As a result of this adjustment, the sphere 41 attracted and held by the magnetic seat at the tip of the support rod 63 moves along a spherical surface centered on the support sphere 64 as indicated by the solid arrow in FIG. By utilizing this movement, the position of the sphere 41 can be finely adjusted without changing the fixing position of the holding portion 6 on the processing table 3.

支持棒63の基部が突出する保持筒62の下側には、同軸上での回転操作可能に調節つまみ66が設けてある。この調節つまみ66は、同側に突出する支持棒63の基部外周に形成された図示しないねじ部に螺合されており、支持棒63は、調節つまみ66を回転操作することにより、保持筒62をガイドとして移動調節できるように構成されている。この移動調節は、支持棒63の先端部に保持された球41の位置を、図2中に破線の矢符により示す向きに微調整すべく実行される。   An adjustment knob 66 is provided on the lower side of the holding cylinder 62 from which the base portion of the support bar 63 protrudes so as to be rotatable on the same axis. The adjustment knob 66 is screwed into a screw portion (not shown) formed on the outer periphery of the base portion of the support rod 63 protruding on the same side. The support rod 63 rotates the adjustment knob 66 to rotate the holding cylinder 62. As a guide, the movement can be adjusted. This movement adjustment is executed to finely adjust the position of the sphere 41 held at the tip of the support rod 63 in the direction indicated by the broken arrow in FIG.

以上のようにダブルボールバー4の両端の球40,41は、各別の保持部5,6に設けた支持棒51,63先端の磁気座に、 270°を超える中心角範囲内での転動を可能として保持されている。また磁気座を備える支持棒51,63は、保持部5,6の固定対象となる工具ヘッド2(の軸心)及び加工テーブル3(の上面)に対して略45°の傾斜角を有して傾斜している。従って、ダブルボールバー4は、図2に示す如く、工具ヘッド2の側の球40が加工テーブル3の側の球41の鉛直下方に位置する状態を実現することができる。   As described above, the spheres 40 and 41 at both ends of the double ball bar 4 are rotated on the magnetic seats at the tips of the support rods 51 and 63 provided on the respective holding portions 5 and 6 within a central angle range exceeding 270 °. The movement is held as possible. The support bars 51 and 63 having magnetic seats have an inclination angle of about 45 ° with respect to the tool head 2 (the axis thereof) and the processing table 3 (the upper surface thereof) to which the holding portions 5 and 6 are fixed. Is inclined. Therefore, as shown in FIG. 2, the double ball bar 4 can realize a state in which the sphere 40 on the tool head 2 side is positioned vertically below the sphere 41 on the processing table 3 side.

このように構成された本発明装置を用いて、工具ヘッド2と加工テーブル3との相対運動誤差を測定すべく実施される本発明方法の手順について以下に説明する。図4及び図5は、本発明方法の実施状態を示す説明図であり、図4は、ZX平面内での直線運動誤差及び旋回軸Bのオフセット誤差の測定状態を示し、図5は、XY平面内での直線運動誤差及び旋回軸Cのオフセット誤差の測定状態を示している。   The procedure of the method of the present invention performed to measure the relative motion error between the tool head 2 and the machining table 3 using the device of the present invention configured as described above will be described below. 4 and 5 are explanatory diagrams showing the state of implementation of the method of the present invention. FIG. 4 shows the measurement state of the linear motion error in the ZX plane and the offset error of the swivel axis B. FIG. The measurement state of the linear motion error in the plane and the offset error of the turning axis C is shown.

これらの測定を実施する場合、図4及び図5に示す如く、工具ヘッド2に保持部5を固定し、加工テーブル3の上面に保持部6を固定する。前述の如く、工具ヘッド2への保持部5の固定は、前述したように、工具ヘッド2の下端に丸棒状の基部50を嵌め込み固定することによりなされる。また加工テーブル3の上面への保持部6の固定は、第1基部60を固定することになされるが、この固定位置は、図示のように、加工テーブル3の上面の中心からX,Y両軸の中間方向に所定長離れた位置とする。   When performing these measurements, as shown in FIGS. 4 and 5, the holding unit 5 is fixed to the tool head 2, and the holding unit 6 is fixed to the upper surface of the processing table 3. As described above, the holding portion 5 is fixed to the tool head 2 by fitting and fixing the round bar-like base portion 50 to the lower end of the tool head 2 as described above. The holding unit 6 is fixed to the upper surface of the processing table 3 by fixing the first base 60. This fixing position is set to both X and Y from the center of the upper surface of the processing table 3 as shown in the figure. The position is a predetermined length away in the middle direction of the shaft.

このように保持部6を固定した後、斜め上方に延びる支持棒63の先端にダブルボールバー4の一側の球41を吸着保持させ、この球41の中心が、旋回軸B及び旋回軸Cの交点に一致するように位置決めする。この位置決めは、B軸及びC軸による旋回運動を行わせながら適宜の手段により球41の絶対変位を検出し、旋回運動中に絶対変位が生じない球41の位置を探す手順によりなされる。このとき球41の位置調節は、前述の如く、第2基部61の傾き角度を変え、また支持棒63の軸長方向位置を変えることにより実現される。なお、以上の位置決め手順は、ダブルボールバー4の球41と同径に加工された適宜の基準球を用いて実施してもよい。   After fixing the holding portion 6 in this manner, the ball 41 on one side of the double ball bar 4 is adsorbed and held at the tip of the support bar 63 extending obliquely upward, and the centers of the balls 41 are the pivot axis B and the pivot axis C. Position to match the intersection of This positioning is performed by a procedure for detecting the absolute displacement of the sphere 41 by an appropriate means while performing the turning motion by the B-axis and the C-axis and searching for the position of the sphere 41 where the absolute displacement does not occur during the turning motion. At this time, the position adjustment of the sphere 41 is realized by changing the inclination angle of the second base 61 and changing the position of the support rod 63 in the axial direction as described above. The positioning procedure described above may be performed using an appropriate reference sphere processed to the same diameter as the sphere 41 of the double ball bar 4.

このようにして加工テーブル3上での保持部6の位置決めを終えた後、工具ヘッド2を移動させ、該工具ヘッド2に装着固定された保持部5を前記保持部6に対して大まかに位置合わせし、斜め下方に延びる支持棒51の先端にダブルボールバー4の他側の球40を吸着保持させる。次いで、この状態で工具ヘッド2を微小移動させ、ダブルボールバー4が基準長さとなるように、より詳しくは、両側の球40,41の中心間の離隔長が基準長さとなるように工具ヘッド2の側の保持部5を位置決めする。この位置決めは、球40,41を連結する連結棒42の中途の検出部43の検出結果を参照しながらなされる。   After the positioning of the holding portion 6 on the processing table 3 is finished in this way, the tool head 2 is moved, and the holding portion 5 attached and fixed to the tool head 2 is roughly positioned with respect to the holding portion 6. In addition, the ball 40 on the other side of the double ball bar 4 is sucked and held at the tip of the support bar 51 extending obliquely downward. Next, in this state, the tool head 2 is slightly moved so that the double ball bar 4 becomes the reference length, more specifically, the tool head so that the separation length between the centers of the balls 40 and 41 on both sides becomes the reference length. The holding part 5 on the second side is positioned. This positioning is performed with reference to the detection result of the detector 43 in the middle of the connecting rod 42 that connects the balls 40 and 41.

図4、図5には、以上のように位置決めを終えた状態が実線により示してある。ZX平面内での直線運動誤差及び旋回軸Bのオフセット誤差を測定する場合、保持部5は、対象となるZX平面内(鉛直面内)においてダブルボールバー4が基準長さとなるように位置決めされる。前述したようにダブルボールバー4の両端の球40,41は、各別の保持部5,6の支持棒51,63先端の磁気座により、 270°を超える中心角度の範囲内にて転動可能に保持されており、前記支持棒51,63は、加工テーブル3の上面及び工具ヘッド2の軸心に対して夫々45°傾斜している。従って、図4に示すように、工具ヘッド2の側の球40が加工テーブル3の側の球41の鉛直下方に位置するように位置決めをすることができる。   4 and 5, the state after the positioning as described above is indicated by a solid line. When measuring the linear motion error in the ZX plane and the offset error of the turning axis B, the holding unit 5 is positioned so that the double ball bar 4 has a reference length in the target ZX plane (in the vertical plane). The As described above, the balls 40 and 41 at both ends of the double ball bar 4 roll within a central angle range exceeding 270 ° by the magnetic seats at the tips of the support rods 51 and 63 of the separate holding parts 5 and 6. The support bars 51 and 63 are inclined by 45 ° with respect to the upper surface of the processing table 3 and the axis of the tool head 2. Therefore, as shown in FIG. 4, the ball 40 on the tool head 2 side can be positioned so as to be positioned vertically below the ball 41 on the processing table 3 side.

XY平面内での直線運動誤差及び旋回軸Cのオフセット誤差を測定する場合、保持部5の位置決めは、対象となるXY平面内(水平面内)においてダブルボールバー4が基準長さとなるように実行される。この場合においても同様に、図5に示すような位置決めが可能である。   When measuring the linear motion error in the XY plane and the offset error of the swivel axis C, the holding unit 5 is positioned so that the double ball bar 4 has a reference length in the XY plane (horizontal plane). Is done. In this case as well, positioning as shown in FIG. 5 is possible.

ZX平面内での直線運動誤差及び旋回軸Bのオフセット誤差の測定は、図4に示す位置決めを終えた後、ZX平面内にて工具ヘッド2を円弧補間送りし、この送りの間に生じるダブルボールバー4の長さ変化を連結棒42の中途に設けた検出部43により検出する手順により実施される。ZX平面内での円弧補間送りは、X方向移動体16及びZ方向移動体19の移動の組み合わせにより精度良く実現することができる。   The linear motion error in the ZX plane and the offset error of the swivel axis B are measured after the positioning shown in FIG. 4 is finished, and the tool head 2 is circularly interpolated in the ZX plane, and the double generated between these feeds. This is performed according to a procedure of detecting a change in the length of the ball bar 4 by a detection unit 43 provided in the middle of the connecting rod 42. Circular interpolation feed in the ZX plane can be realized with high accuracy by combining the movement of the X-direction moving body 16 and the Z-direction moving body 19.

この送りにより工具ヘッド2の側の球40は、図4中に実線により示す初期位置から移動を開始し、同じく2点鎖線により示す中間位置を経て初期位置に戻るように、ZX平面内において、ダブルボールバー4の基準長さを半径とする円形の送り経路P1 の全周に沿って移動せしめられ、この間に検出部43においては、工具ヘッド2の側の球40(の中心)と加工テーブル3の側の球41(の中心)との間の相対変位の連結棒42の軸長方向成分が検出される。この検出変位は、X方向及びZ方向の送り駆動系の各部に存在する誤差の影響により生じるものであり、送り経路P1 の全周に亘って得られる検出部43の検出結果中にZX平面内での直線運動誤差が現出する。 In this ZX plane, the ball 40 on the tool head 2 side starts to move from the initial position shown by the solid line in FIG. 4 and returns to the initial position through the intermediate position shown by the two-dot chain line in FIG. The double ball bar 4 is moved along the entire circumference of a circular feed path P 1 whose radius is the reference length of the double ball bar 4. During this time, the detection unit 43 and the ball 40 (center thereof) on the tool head 2 side are processed. An axial length direction component of the connecting rod 42 relative to the sphere 41 (center) on the table 3 side is detected. This detected displacement is caused by the influence of errors existing in each part of the feed drive system in the X direction and the Z direction, and the ZX plane is included in the detection result of the detector 43 obtained over the entire circumference of the feed path P 1. A linear motion error appears.

一方このとき、加工テーブル3側の球41は、前述の如く旋回軸Bと旋回軸Cとの交点上に位置決めされており、ZX平面内において旋回軸Bが、送り経路P1 の中心に対してY及びZ方向に位置ずれしている場合、検出部43の検出結果には、旋回軸Bの位置ずれ量に対応する誤差成分(オフセット誤差)が重畳されて現出する。 On the other hand, at this time, the sphere 41 on the processing table 3 side is positioned on the intersection of the turning axis B and the turning axis C as described above, and the turning axis B is in the ZX plane with respect to the center of the feed path P 1 . When the position is shifted in the Y and Z directions, an error component (offset error) corresponding to the position shift amount of the turning axis B is superimposed on the detection result of the detection unit 43 and appears.

XY平面内での直線運動誤差及び旋回軸Cのオフセット誤差の測定は、図5に示す位置決めを終えた後、XY平面内にて工具ヘッド2を円弧補間送りし、この送りの間に生じるダブルボールバー4の長さ変化を検出する手順により実施される。XY平面内での円弧補間送りは、Y方向送りテーブル14及びX方向移動体16の送り移動の組み合わせにより精度良く実現される。   The linear motion error in the XY plane and the offset error of the swivel axis C are measured after the positioning shown in FIG. 5 is finished and the tool head 2 is circularly interpolated in the XY plane, and a double generated between these feeds. This is performed by a procedure for detecting a change in the length of the ball bar 4. The circular interpolation feed in the XY plane is realized with high accuracy by a combination of the feed movement of the Y-direction feed table 14 and the X-direction moving body 16.

この送りにより工具ヘッド2の側の球40は、図5中に実線により示す初期位置から移動を開始し、同じく2点鎖線により示す中間位置を経て初期位置に戻るように、XY平面内において、ダブルボールバー4の基準長さを半径とする円形の送り経路P2 の全周に沿って移動せしめられる。この間に検出部43において得られる検出結果には、X方向及びY方向の送り駆動系の各部に存在する誤差に起因する運動誤差と、XY平面内での旋回軸Cの位置ずれ量に対応するオフセット誤差とが重畳されて現出する。 With this feed, the sphere 40 on the tool head 2 side starts moving from the initial position indicated by the solid line in FIG. 5 and returns to the initial position through the intermediate position indicated by the two-dot chain line in the XY plane. The double ball bar 4 is moved along the entire circumference of a circular feed path P 2 whose radius is the reference length of the double ball bar 4. The detection result obtained in the detection unit 43 during this period corresponds to the motion error caused by the error existing in each part of the feed drive system in the X direction and the Y direction, and the positional deviation amount of the turning axis C in the XY plane. The offset error appears superimposed.

図6は、本発明方法の実施により得られる結果の一例を示す説明図である。本図は、XY平面内での直線運動誤差及び旋回軸Cのオフセット誤差の測定において得られた結果を、円形の送り経路P2 の各位置におけるダブルボールバー4の長さの測定値を、送り経路P2 の中心O2 からの半径に置き換えて示してある。送り経路P2 は、中心O2 を中心としダブルボールバー4の基準長さを半径とする円として表される。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a result obtained by carrying out the method of the present invention. This figure shows the results obtained in the measurement of the linear motion error in the XY plane and the offset error of the pivot axis C, and the measured value of the length of the double ball bar 4 at each position of the circular feed path P 2 . It is shown replaced with a radius from the center O 2 of the feed path P 2. The feed path P 2 is represented as a circle centered on the center O 2 and having a radius of the reference length of the double ball bar 4.

検出部43の検出結果は、図中に実線により示すように、送り経路P2 の周上の分布パターンとして与えられる。ここでオフセット誤差に起因する位置ずれは、送り経路P2 の全周に均等に分布した状態で現出するから、図示の検出結果を平均した仮想円の仮想中心Oを求めれば、この中心Oと送り経路P2 の中心O2 との比較により、X方向のオフセット誤差ΔX及びY方向のオフセット誤差ΔYを精度良く抽出することができる。なおXY平面内での直線運動誤差は、オフセット誤差ΔX,ΔYを排除した前記仮想円の周上での分布パターンの解析により、従来から行われているように、その原因を含めて求めることができる。 Detection result of the detector 43, as shown by a solid line in the figure is given as a distribution pattern on the circumference of the feed path P 2. Here, the misalignment due to the offset error appears in a state of being evenly distributed over the entire circumference of the feed path P 2. Therefore, if the virtual center O of the virtual circle obtained by averaging the detection results shown in FIG. a feed by comparison with the center O 2 of path P 2, the offset error ΔY of the offset error ΔX and Y directions of the X direction can be accurately extracted. Note that the linear motion error in the XY plane can be obtained including the cause thereof, as is conventionally done, by analyzing the distribution pattern on the circumference of the virtual circle excluding the offset errors ΔX and ΔY. it can.

図4に示すように実施されるZX平面内での直線運動誤差及び旋回軸Bのオフセット誤差の測定も、XY平面内での直線運動誤差及び旋回軸Cのオフセット誤差の測定の場合と同様の処理により実現することができる。   The measurement of the linear motion error in the ZX plane and the offset error of the swing axis B performed as shown in FIG. 4 is the same as the measurement of the linear motion error in the XY plane and the offset error of the swing axis C. It can be realized by processing.

更に図4に示す位置決め状態を得た後、Y方向移動体14及びZ方向移動体19の送り移動を組み合わせ、YZ平面内で工具ヘッド2を円弧補間送りさせて、この間に生じるダブルボールバー4の長さ変化を検出する手順によりYX平面内での直線運動誤差を測定することができる。このようにして得られる検出結果には、旋回軸BのZ方向のオフセット誤差と、旋回軸CのY方向のオフセット誤差とが含まれるが、これらは前述した手順により求められており、これらの結果を用いた補正によりYZ平面内での直線運動誤差を高精度に測定することが可能となる。   Further, after the positioning state shown in FIG. 4 is obtained, the feed movements of the Y-direction moving body 14 and the Z-direction moving body 19 are combined, the tool head 2 is circularly fed in the YZ plane, and the double ball bar 4 generated in the meantime. The linear motion error in the YX plane can be measured by the procedure for detecting the change in length of. The detection results obtained in this way include the offset error in the Z direction of the turning axis B and the offset error in the Y direction of the turning axis C. These are obtained by the above-described procedure. Correction using the result makes it possible to measure the linear motion error in the YZ plane with high accuracy.

図7、図8は、本発明方法の実施状態を示す説明図であり、図7は、旋回軸Cの角度誤差の測定方法の実施状態を示し、図8は、旋回軸Bの角度誤差の測定方法の実施状態を示している。これらの測定においては、工具ヘッド2の側の保持部5は、同様の構成のものを同様に装着して使用する。一方、加工テーブル3の側の保持部6は、位置決めが不要であることから、加工テーブル3の上面への固定が可能な基台67と、この基台67に斜め45°の方向に延びるように固定された支持棒68とを備える単純な構成とすることができ、図示の如く、加工テーブル3の周縁近傍に固定される。   7 and 8 are explanatory diagrams showing the implementation state of the method of the present invention. FIG. 7 shows the implementation state of the method for measuring the angular error of the pivot axis C. FIG. 8 shows the angular error of the pivot axis B. The implementation state of the measurement method is shown. In these measurements, the holding unit 5 on the tool head 2 side is similarly used with the same configuration. On the other hand, since the holding part 6 on the side of the processing table 3 does not need to be positioned, the base 67 that can be fixed to the upper surface of the processing table 3 and the base 67 extends in a direction of 45 ° obliquely. The support bar 68 is fixed to the processing table 3 as shown in the drawing.

図9は、旋回軸Cの角度誤差の説明図である。図5に示す手順により図6に示すように求められる旋回軸Cのオフセット誤差(ΔX及びΔY)は、旋回軸Bとの交点を含むXY平面(基準平面)内での位置ずれ量を示している。この位置ずれ量は、鉛直軸であるZ軸に対して旋回軸Cが傾きを有している場合、Z軸方向の各位置にて異なる値となる。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the angle error of the turning axis C. FIG. The offset error (ΔX and ΔY) of the turning axis C obtained as shown in FIG. 6 by the procedure shown in FIG. 5 indicates the amount of displacement in the XY plane (reference plane) including the intersection with the turning axis B. Yes. When the turning axis C is inclined with respect to the Z axis, which is the vertical axis, this positional deviation amount has a different value at each position in the Z axis direction.

図9に示す如く、Z座標がZ0 であるXY平面内での前述した測定の結果から求められたオフセット誤差がΔX0 ,ΔY0 であって、Z座標がZ1 である他のXY平面内での測定の結果から求められたオフセット誤差がΔX1 ,ΔY1 であった場合、旋回軸CのX,Y方向の角度誤差Cx ,CY (rad)は、下式により与えられる。 As shown in FIG. 9, the offset errors obtained from the above-described measurement results in the XY plane whose Z coordinate is Z 0 are ΔX 0 and ΔY 0 , and the other XY plane whose Z coordinate is Z 1. When the offset error obtained from the result of the measurement is ΔX 1 , ΔY 1 , the angle errors C x , C Y (rad) of the turning axis C in the X and Y directions are given by the following equations.

x =(ΔX1 −ΔX0 )/(Z1 −Z0 ) …(1)
Y =(ΔY1 −ΔY0 )/(Z1 −Z0 ) …(2)
C x = (ΔX 1 −ΔX 0 ) / (Z 1 −Z 0 ) (1)
C Y = (ΔY 1 −ΔY 0 ) / (Z 1 −Z 0 ) (2)

角度誤差Cx ,CY は、Z軸に対する旋回軸Cの傾きのX軸方向成分及びY軸方向成分であり、これらの角度誤差Cx ,CY を知ることができれば、これらと、図5に示す手順により基準平面内において求めたオフセット誤差ΔX0 ,ΔY0 とを(1)式又は(2)式に適用することにより、Z軸方向の任意の位置に生じるオフセット誤差ΔX1 ,ΔY1 を求めることができる。なお図9には、旋回軸Cの傾きを拡大して示してあるが、実際の傾き角度は微小な角度である。 The angle errors C x and C Y are the X-axis direction component and the Y-axis direction component of the inclination of the turning axis C with respect to the Z axis. If these angle errors C x and C Y can be known, these are shown in FIG. By applying the offset errors ΔX 0 , ΔY 0 obtained in the reference plane by the procedure shown in (1) to (1) or (2), the offset errors ΔX 1 , ΔY 1 generated at any position in the Z-axis direction. Can be requested. In FIG. 9, the tilt of the turning axis C is shown in an enlarged manner, but the actual tilt angle is a minute angle.

以上のような旋回軸C角度誤差Cx ,CY の測定は、工具ヘッド2に保持部5を、加工テーブル3に保持部6を夫々前述したように固定し、次に工具ヘッド2を送り移動させ、この工具ヘッド2に装着固定された保持部5を加工テーブル3に固定された保持部6の上方に大まかに位置合わせする。この状態で、保持部5の支持棒51及び保持部6の支持棒68の先端に設けた磁気座にダブルボールバー4の両端の球40,41を夫々吸着保持させ、工具ヘッド2を微小移動させてダブルボールバー4が基準長さとなるように位置決めする。 The swivel axis C angle errors C x and C Y are measured by fixing the holding unit 5 to the tool head 2 and the holding unit 6 to the processing table 3 as described above, and then feeding the tool head 2. The holding unit 5 attached and fixed to the tool head 2 is roughly positioned above the holding unit 6 fixed to the processing table 3. In this state, the balls 40 and 41 at both ends of the double ball bar 4 are attracted and held on the magnetic seats provided at the tips of the support bar 51 of the holding unit 5 and the support bar 68 of the holding unit 6 to slightly move the tool head 2. Then, the double ball bar 4 is positioned so as to have a reference length.

図7は、この位置決めを終えた状態を示している。工具ヘッド2の位置決めは、図示の如く、保持部5,6の間にてダブルボールバー4が鉛直となるように実施する。旋回軸Cの角度誤差は、以上の位置決めを終えた後、テーブル台31上の加工テーブル3を旋回軸Cの周りに旋回運動させ、この旋回運動に同期して工具ヘッド2をXY平面内にて円弧補間送りして、この間のダブルボールバー4の長さ変化を検出する手順により求めることができる。   FIG. 7 shows a state after this positioning. The tool head 2 is positioned so that the double ball bar 4 is vertical between the holding portions 5 and 6 as shown in the figure. As for the angular error of the pivot axis C, after the above positioning is completed, the machining table 3 on the table base 31 is pivoted around the pivot axis C, and the tool head 2 is moved in the XY plane in synchronization with the pivot movement. Then, it can be obtained by a procedure for detecting the change in the length of the double ball bar 4 during circular interpolation feed.

工具ヘッド2の円弧補間送りは、この送りによって工具ヘッド2の側の球40が辿る経路P3 が、旋回軸C周りの加工テーブル3の旋回により加工テーブル3の側の球41が辿る経路P4 と同径の円弧経路となるように実施される。このような円弧補間送りは、X方向移動体16及びZ方向移動体19の送り動作の組み合わせにより、加工テーブル3の旋回動作と正確に同期させて実現することができる。 In the circular interpolation feed of the tool head 2, the path P 3 followed by the sphere 40 on the tool head 2 side by this feed, and the path P followed by the sphere 41 on the machining table 3 side by turning the machining table 3 around the turning axis C. It is carried out so that it becomes a circular path of the same diameter as 4 . Such circular interpolation feeding can be realized in synchronism with the turning operation of the machining table 3 accurately by a combination of the feeding operations of the X-direction moving body 16 and the Z-direction moving body 19.

このとき、工具ヘッド2の側の球40の経路P3 はXY平面内に存在するのに対し、加工テーブル3の側の球41の経路P4 は、該加工テーブル3の旋回軸Cと直交する面内に存在するから、XY平面と直交するZ軸に対して加工テーブル3の旋回軸Cが傾きを有している場合、以上の手順の実行中にダブルボールバー4の長さは、送り経路の各部において変化する。 At this time, the path P 3 of the sphere 40 on the side of the tool head 2 exists in the XY plane, whereas the path P 4 of the sphere 41 on the side of the machining table 3 is orthogonal to the turning axis C of the machining table 3. When the turning axis C of the machining table 3 has an inclination with respect to the Z axis orthogonal to the XY plane, the length of the double ball bar 4 during execution of the above procedure is It changes in each part of the feed path.

図10は、図7に示す旋回軸Cの角度誤差の測定により得られる結果の一例を示す説明図である。本図は、前記経路P3 ,P4 上の各位置において得られるダブルボールバー4の長さ変化ΔZの検出値をXY平面に展開して図示したものである。図中に実線により示すΔZの検出値は、XY平面の原点Oを中心とし、図中に破線により示す基礎円に対して、X方向及びY方向にオフセットした円となる。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a result obtained by measuring the angle error of the turning axis C shown in FIG. This figure shows the detection value of the length change ΔZ of the double ball bar 4 obtained at each position on the paths P 3 and P 4 in an XY plane. The detected value of ΔZ indicated by the solid line in the figure is a circle centered on the origin O of the XY plane and offset in the X and Y directions with respect to the basic circle indicated by the broken line in the figure.

従って、この円の仮想中心OZ と基礎円の中心Oとの間に存在するオフセット量のX方向成分がΔZX 、Y方向成分がΔZY であった場合、旋回軸Cの角度誤差Cx ,CY は、ダブルボールバー4の基準長さLを用いた下式により求めることができる。 Therefore, if the X direction component of the offset amount existing between the virtual center O Z of the circle and the center O of the basic circle is ΔZ X and the Y direction component is ΔZ Y , the angular error C x of the turning axis C , C Y can be obtained by the following equation using the reference length L of the double ball bar 4.

x =ΔZx /L …(3)
Y =ΔZY /L …(4)
C x = ΔZ x / L (3)
C Y = ΔZ Y / L (4)

なお図10においては、ダブルボールバー4の長さの検出結果を単純な円として示してあるが、実際の検出結果は、図6に示すように、周上の各位置にて変動する分布パターンとして与えられる。   In FIG. 10, the detection result of the length of the double ball bar 4 is shown as a simple circle. However, as shown in FIG. 6, the actual detection result is a distribution pattern that fluctuates at each position on the circumference. As given.

旋回軸Cの角度誤差Cx ,CY を高精度に求めるためには、前述した位置決めに際してダブルボールバー4を正しく鉛直とする必要があるが、わずかな位置決め角度の相違により生じる検出結果の差異は無視できる程度であり、位置決めに際してのダブルボールバー4の鉛直を厳密に管理する必要はない。また旋回軸Cの傾きに起因するダブルボールバー4の長さ変化は、旋回軸Cの中心から離れるに従って大きくなるから、加工テーブル3の側の保持部6の固定位置は、図7に示すように加工テーブル3の周縁近傍に設定するのが望ましいが、球41の中心と旋回軸Cとが一致しないように保持部6の固定位置を設定すれば、得られた検出結果から角度誤差Cx ,CY を求めることは可能である。 In order to obtain the angular errors C x and C Y of the swivel axis C with high accuracy, the double ball bar 4 needs to be set to the vertical correctly in the above-described positioning, but the difference in detection results caused by a slight difference in positioning angle. Is negligible, and it is not necessary to strictly manage the vertical of the double ball bar 4 during positioning. Further, since the length change of the double ball bar 4 due to the inclination of the turning axis C increases as the distance from the center of the turning axis C increases, the fixing position of the holding portion 6 on the processing table 3 side is as shown in FIG. However, if the holding position of the holding unit 6 is set so that the center of the sphere 41 does not coincide with the turning axis C, the angle error C x is determined from the obtained detection result. , C Y can be obtained.

旋回軸Bの角度誤差を測定する場合、図8に示すように、工具ヘッド2を送り移動させて加工テーブル3の外側に位置合わせし、保持部5の支持棒51及び保持部6の支持棒68の先端にダブルボールバー4の両端の球40,41を夫々吸着保持させ、次いで、この状態を保って工具ヘッド2を微小移動させ、ダブルボールバー4が基準長さとなるように位置決めする。この位置決めは、図示の如く、保持部5,6間にてダブルボールバー4が水平となるように実施する。   When measuring the angular error of the swivel axis B, as shown in FIG. 8, the tool head 2 is fed and moved to the outside of the processing table 3, and the support bar 51 of the holding part 5 and the support bar of the holding part 6 are measured. The balls 40 and 41 at both ends of the double ball bar 4 are attracted and held at the tip of the 68, and then the tool head 2 is moved minutely while maintaining this state, and the double ball bar 4 is positioned to the reference length. This positioning is performed so that the double ball bar 4 is horizontal between the holding portions 5 and 6 as shown in the figure.

旋回軸Bの角度誤差の測定は、以上の位置決めを終えた後、旋回台30を旋回軸Bの周りに旋回運動させ、この旋回運動に同期して工具ヘッド2をZX平面内にて円弧補間送りせしめ、この間のダブルボールバー4の長さ変化を検出する手順によりなされる。この手順の実施中、工具ヘッド2の側の球40は、ZX平面内に存在する円弧経路に沿って移動するのに対し、加工テーブル3の側の球41は、旋回軸Bと直交する面内に存在する円弧経路に沿って移動する。従って、旋回台30の旋回軸BがZX平面と直交するY軸に対して傾きを有している場合、以上の手順の実行中に生じるダブルボールバー4の長さ変化の検出結果には、旋回軸Bの傾きの大きさ及び方向が含まれることとなり、ダブルボールバー4の長さ変化の検出結果に基づいて旋回軸Bの角度誤差Bx ,Bz を求めることができる。 The angular error of the swivel axis B is measured by moving the swivel base 30 around the swivel axis B after completing the above positioning and synchronizing the tool head 2 in the ZX plane in synchronization with this swivel movement. This is done by a procedure for detecting the change in length of the double ball bar 4 during this period. During the execution of this procedure, the sphere 40 on the side of the tool head 2 moves along an arc path existing in the ZX plane, whereas the sphere 41 on the side of the machining table 3 has a plane orthogonal to the turning axis B. It moves along the arc path that exists inside. Therefore, when the swivel axis B of the swivel base 30 has an inclination with respect to the Y axis perpendicular to the ZX plane, the detection result of the length change of the double ball bar 4 that occurs during the execution of the above procedure includes: The magnitude and direction of the inclination of the swivel axis B are included, and the angle errors B x and B z of the swivel axis B can be obtained based on the detection result of the length change of the double ball bar 4.

旋回軸Bの角度誤差に正確に対応する検出結果を得るためには、前述した位置決めに際してダブルボールバー4を正しく水平とする必要があるが、わずかな位置決め角度の相違により生じる検出結果の差異は無視できる程度であり、位置決めに際してのダブルボールバー4の水平を厳密に管理する必要はない。また旋回軸Bの傾きに起因するダブルボールバー4の長さ変化は、旋回軸Bから離れるに従って大きくなるから、加工テーブル3の側の保持部6の固定位置は、図8に示す如く、保持部6に吸着保持される球41が加工テーブル3の上面の近くとなるように設定するのが望ましい。図7及び図8に示す保持部6の固定位置は、旋回軸B,Cの角度誤差の測定に好適に兼用することができる。   In order to obtain a detection result that accurately corresponds to the angular error of the swivel axis B, the double ball bar 4 needs to be correctly leveled in the above-described positioning, but the difference in detection result caused by a slight difference in positioning angle is It is negligible, and it is not necessary to strictly manage the level of the double ball bar 4 during positioning. Further, since the change in the length of the double ball bar 4 due to the inclination of the swivel axis B increases as the distance from the swivel axis B increases, the fixing position of the holding portion 6 on the processing table 3 side is held as shown in FIG. It is desirable to set so that the sphere 41 attracted and held by the portion 6 is close to the upper surface of the processing table 3. The fixed position of the holding part 6 shown in FIG. 7 and FIG. 8 can be suitably used for measuring the angular error of the turning axes B and C.

なお以上の実施の形態においては、ZX平面内での直線運動誤差及びC軸のオフセット誤差の測定に際し、加工テーブル3側の保持部6が保持する球41を、旋回軸B,Cの交点上に位置決めする場合について説明したが、この交点の下方にダブルボールバー4の旋回に必要なストロークが確保できない場合には、旋回軸B,Cの交点の上方にオフセットした位置に前記球41を位置決めして測定を実施してもよい。この場合においても、前記交点からのオフセット長さが既知であれば、前記直線運動誤差及びオフセット誤差を同様の手順により精度良く求めることができる。   In the above embodiment, when measuring the linear motion error and the C-axis offset error in the ZX plane, the sphere 41 held by the holding unit 6 on the processing table 3 side is placed on the intersection of the turning axes B and C. In the case where the stroke required for turning the double ball bar 4 cannot be secured below the intersection, the ball 41 is positioned at a position offset above the intersection of the turning axes B and C. Then, the measurement may be performed. Even in this case, if the offset length from the intersection is known, the linear motion error and the offset error can be accurately obtained by the same procedure.

本発明に係る運動誤差測定方法が適用されるマシニングセンターの一例を示す外観斜視図である。1 is an external perspective view showing an example of a machining center to which a motion error measurement method according to the present invention is applied. 本発明方法の実施に使用する運動誤差測定装置の側面図である。It is a side view of the movement error measuring device used for implementation of the method of the present invention. 支持棒の先端部の拡大図である。It is an enlarged view of the front-end | tip part of a support bar. 本発明方法の実施状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the implementation state of the method of this invention. 本発明方法の実施状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the implementation state of the method of this invention. 本発明方法の実施により得られる結果の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained by implementation of the method of this invention. 本発明方法の実施状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the implementation state of the method of this invention. 本発明方法の実施状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the implementation state of the method of this invention. 旋回軸の角度誤差の説明図である。It is explanatory drawing of the angle error of a turning axis. 図7に示す旋回軸Cの角度誤差の測定により得られる結果の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained by the measurement of the angle error of the turning axis C shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2 工具ヘッド
3 加工テーブル
4 ダブルボールバー
5,6 保持部
14 Y方向移動体
16 X方向移動体
19 Z方向移動体
40,41 球
42 連結棒
43 検出部
B,C 旋回軸
2 Tool head 3 Processing table 4 Double ball bar 5, 6 Holding part
14 Y-direction moving body
16 X direction moving body
19 Z-direction moving body
40, 41 balls
42 Connecting rod
43 Detector B, C Rotating axis

Claims (3)

互いに直交するX,Y,Z軸方向の相対移動と、YZ平面又はZX平面と略直交する旋回軸B及びXY平面と略直交する旋回軸Cの周りの相対旋回とが可能な加工テーブル及び工具ヘッドを備える工作機械の運動誤差を、伸縮可能な連結棒の両端に球を固定してなるダブルボールバーを用いて測定する工作機械の運動誤差測定方法において、
前記ダブルボールバーの一方の球を保持する保持部を前記加工テーブルに固定し、前記球の中心が前記旋回軸B,Cの交点に対して所定の位置関係を保つように位置決めする工程と、
前記ダブルボールバーの他方の球を保持する保持部を前記工具ヘッドに装着固定する工程と、
前記加工テーブル又は工具ヘッドを相対移動させ、夫々の保持部に保持させた球を、前記連結棒が予め定めた基準長さとなるように位置決めする工程と、
前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記YZ平面又はZX平面内において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記YZ平面又はZX平面内での直線運動誤差と共に前記旋回軸Bのオフセット誤差を求める工程と、
前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記XY平面において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記XY平面内での直線運動誤差と共に前記旋回軸Cのオフセット誤差を求める工程と
を含むことを特徴とする工作機械の運動誤差測定方法。
Machining table and tool capable of relative movement in the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other and the rotation about the rotation axis B substantially orthogonal to the YZ plane or the ZX plane and the rotation axis C approximately orthogonal to the XY plane In a machine tool motion error measurement method for measuring a motion error of a machine tool including a head using a double ball bar in which balls are fixed to both ends of an extendable connecting rod,
Fixing a holding portion for holding one sphere of the double ball bar to the working table, and positioning the center of the sphere so as to maintain a predetermined positional relationship with respect to the intersection of the turning axes B and C;
Attaching and fixing a holding portion for holding the other ball of the double ball bar to the tool head;
A step of relatively moving the processing table or the tool head and positioning the spheres held in the respective holding portions so that the connecting rod has a predetermined reference length;
Based on the detection result of the change in the length of the connecting rod during this period, the working table or tool head is fed and moved along a circular feed path having the reference length as a radius in the YZ plane or ZX plane. Obtaining an offset error of the turning axis B together with a linear motion error in the YZ plane or the ZX plane;
The machining table or tool head is moved along a circular feed path having the reference length as a radius in the XY plane, and the XY plane is moved in the XY plane based on the detection result of the change in the length of the connecting rod. A method for measuring a motion error of a machine tool, comprising: calculating an offset error of the swivel axis C together with a linear motion error in
互いに直交するX,Y,Z軸方向の相対移動と、YZ平面又はZX平面と略直交する旋回軸B及びXY平面と略直交する旋回軸Cの周りの相対旋回とが可能な加工テーブル及び工具ヘッドを備える工作機械の運動誤差を、伸縮可能な連結棒の両端に球を固定してなるダブルボールバーを用いて測定する工作機械の運動誤差測定方法において、
前記ダブルボールバーの一方の球を保持する保持部を、前記球の中心が旋回軸B又は旋回軸Cから離れて位置するように前記加工テーブルに固定する工程と、
前記ダブルボールバーの他方の球を保持する保持部を前記工具ヘッドに装着固定する工程と、
前記加工テーブル又は工具ヘッドを相対移動させ、夫々の保持部に保持させた球を、前記連結棒が予め定めた基準長さとなるように位置決めする工程と、
前記連結棒を略水平とした状態で前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記YZ平面又はZX平面内において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この移動に同期して前記工具ヘッド又は加工テーブルを前記旋回軸Bの周りに旋回動作させて、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記旋回軸Bの角度誤差を求める工程と、
前記連結棒を略鉛直とした状態で前記加工テーブル又は工具ヘッドを、前記XY平面において前記基準長さを半径とする円形の送り経路に沿って送り移動させ、この移動に同期して前記工具ヘッド又は加工テーブルを前記旋回軸Cの周りに旋回動作させて、この間の前記連結棒の長さ変化の検出結果に基づいて前記旋回軸Cの角度誤差を求める工程と
を含むことを特徴とする工作機械の運動誤差測定方法。
Machining table and tool capable of relative movement in the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other and the rotation about the rotation axis B substantially orthogonal to the YZ plane or the ZX plane and the rotation axis C approximately orthogonal to the XY plane In a machine tool motion error measurement method for measuring a motion error of a machine tool including a head using a double ball bar in which balls are fixed to both ends of an extendable connecting rod,
Fixing the holding portion for holding one sphere of the double ball bar to the processing table so that the center of the sphere is located away from the turning axis B or the turning axis C;
Attaching and fixing a holding portion for holding the other ball of the double ball bar to the tool head;
A step of relatively moving the processing table or the tool head and positioning the spheres held in the respective holding portions so that the connecting rod has a predetermined reference length;
The work table or tool head is fed and moved along a circular feed path having a radius of the reference length in the YZ plane or ZX plane in a state where the connecting rod is substantially horizontal, and is synchronized with this movement. The tool head or the machining table is swiveled around the swivel axis B, and the angle error of the swivel axis B is determined based on the detection result of the change in the length of the connecting rod during this period;
The work table or tool head is fed and moved along a circular feed path having the radius of the reference length on the XY plane in a state where the connecting rod is substantially vertical, and the tool head is synchronized with this movement. Or a step of turning a machining table around the turning axis C and obtaining an angle error of the turning axis C based on a detection result of a change in the length of the connecting rod during the operation. Method for measuring machine motion error.
請求項1又は請求項2記載の工作機械の運動誤差測定方法の実施に使用する運動誤差測定装置であって、
前記ダブルボールバーの両端の球を保持する保持部は、
前記加工テーブル又は工具ヘッドに固定される基部と、
該基部に略45°の傾斜を有して連設してあり、夫々の先端に前記球を、 270°を超える中心角度内での転動を可能として支持する支持棒と
を備えることを特徴とする運動誤差測定装置。
A motion error measuring device used for carrying out the motion error measuring method for a machine tool according to claim 1 or 2,
The holding part that holds the spheres at both ends of the double ball bar,
A base fixed to the processing table or tool head;
And a support rod that supports the sphere at a tip of each base so as to be able to roll within a central angle exceeding 270 °. Movement error measuring device.
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