JP2009012083A - Motion error measuring method and device of machine tool - Google Patents
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Abstract
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。
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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.
Cx =(ΔX1 −ΔX0 )/(Z1 −Z0 ) …(1)
CY =(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
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
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
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
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
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
Cx =ΔZx /L …(3)
CY =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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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.
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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Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011038902A (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corp | Method and program for identifying machine error |
JP2012055998A (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Disco Corp | Tool and method for confirming mounting state of rotary spindle with cutting blade mounted thereon |
CN103447884A (en) * | 2013-08-02 | 2013-12-18 | 西安交通大学 | Numerical control machine tool translational shaft geometric error measuring device and measuring and identifying method |
KR101489072B1 (en) | 2013-06-25 | 2015-02-04 | 경북대학교 산학협력단 | Conical Path Generation Method for Ball Bar Measurement Using Simultaneous 5-Axis Motion Control |
WO2015087411A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 住友化学株式会社 | Processing apparatus and processing method |
KR101571973B1 (en) | 2014-05-29 | 2015-11-25 | 경북대학교 산학협력단 | Tiling Axis Measuring Method for Multi-axis Machine Tool with a Tilting Rotary Table |
CN105479268A (en) * | 2016-01-22 | 2016-04-13 | 清华大学 | RTCP (real-time transport control protocol) based geometrical error identification methods for swing shafts of five-axis numerical control machine tool |
CN110900306A (en) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 重庆大学 | Method for separating installation error of ball arm instrument from geometric error of machine tool |
CN111922782A (en) * | 2020-07-06 | 2020-11-13 | 杭州电子科技大学 | Method for detecting machine tool space error by using ball bar instrument constructed by ball hinge |
CN113770806A (en) * | 2021-09-02 | 2021-12-10 | 杭州电子科技大学 | Machine tool geometric error separation method based on double-ball-bar instrument |
CN114518092A (en) * | 2020-11-20 | 2022-05-20 | 微正股份有限公司 | Double-ball rod and error compensation method thereof |
CN114952415A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | Machine tool spindle rotation error measuring and calibrating structure and method with double measuring sections |
CN115383518A (en) * | 2022-06-17 | 2022-11-25 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司 | Method for quickly measuring error of numerical control milling machine turntable |
CN115446667A (en) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 北京工研精机股份有限公司 | Auxiliary tool for detecting swing angle of five-axis horizontal machining center with 45-degree oblique swing head |
CN115464466A (en) * | 2022-09-29 | 2022-12-13 | 巨冈精工(广东)股份有限公司 | Auxiliary tool for R-test detection of double-swing-head five-axis numerical control machine tool |
-
2007
- 2007-06-29 JP JP2007173134A patent/JP2009012083A/en active Pending
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101992407A (en) * | 2009-08-11 | 2011-03-30 | 大隈株式会社 | Error identifying method and error identifying program of machine |
JP2011038902A (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corp | Method and program for identifying machine error |
JP2012055998A (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Disco Corp | Tool and method for confirming mounting state of rotary spindle with cutting blade mounted thereon |
KR101489072B1 (en) | 2013-06-25 | 2015-02-04 | 경북대학교 산학협력단 | Conical Path Generation Method for Ball Bar Measurement Using Simultaneous 5-Axis Motion Control |
CN103447884A (en) * | 2013-08-02 | 2013-12-18 | 西安交通大学 | Numerical control machine tool translational shaft geometric error measuring device and measuring and identifying method |
CN103447884B (en) * | 2013-08-02 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | The measurement mechanism of Digit Control Machine Tool translation shaft geometric error and measurement and discrimination method |
WO2015087411A1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-18 | 住友化学株式会社 | Processing apparatus and processing method |
KR101571973B1 (en) | 2014-05-29 | 2015-11-25 | 경북대학교 산학협력단 | Tiling Axis Measuring Method for Multi-axis Machine Tool with a Tilting Rotary Table |
CN105479268A (en) * | 2016-01-22 | 2016-04-13 | 清华大学 | RTCP (real-time transport control protocol) based geometrical error identification methods for swing shafts of five-axis numerical control machine tool |
CN110900306B (en) * | 2019-12-10 | 2021-08-13 | 重庆大学 | Method for separating installation error of ball arm instrument from geometric error of machine tool |
CN110900306A (en) * | 2019-12-10 | 2020-03-24 | 重庆大学 | Method for separating installation error of ball arm instrument from geometric error of machine tool |
CN111922782A (en) * | 2020-07-06 | 2020-11-13 | 杭州电子科技大学 | Method for detecting machine tool space error by using ball bar instrument constructed by ball hinge |
CN114518092A (en) * | 2020-11-20 | 2022-05-20 | 微正股份有限公司 | Double-ball rod and error compensation method thereof |
CN113770806A (en) * | 2021-09-02 | 2021-12-10 | 杭州电子科技大学 | Machine tool geometric error separation method based on double-ball-bar instrument |
CN113770806B (en) * | 2021-09-02 | 2022-07-08 | 杭州电子科技大学 | Machine tool geometric error separation method based on double-ball-bar instrument |
CN114952415A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-30 | 西安交通大学 | Machine tool spindle rotation error measuring and calibrating structure and method with double measuring sections |
CN114952415B (en) * | 2022-05-20 | 2024-03-19 | 西安交通大学 | Machine tool spindle rotation error measurement and calibration structure and method with double measurement sections |
CN115383518A (en) * | 2022-06-17 | 2022-11-25 | 中航西安飞机工业集团股份有限公司 | Method for quickly measuring error of numerical control milling machine turntable |
CN115446667A (en) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 北京工研精机股份有限公司 | Auxiliary tool for detecting swing angle of five-axis horizontal machining center with 45-degree oblique swing head |
CN115464466A (en) * | 2022-09-29 | 2022-12-13 | 巨冈精工(广东)股份有限公司 | Auxiliary tool for R-test detection of double-swing-head five-axis numerical control machine tool |
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