JP2012221000A - Correction value operation method and program of machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、並進軸と回転軸を有する工作機械の幾何学的な誤差を補正するための補正値を演算する方法ないしプログラムに関するものである。 The present invention relates to a method or program for calculating a correction value for correcting a geometric error of a machine tool having a translation axis and a rotation axis.
図1は当該工作機械の一例である、3つの並進軸と2つの回転軸を有する工作機械(5軸制御マシニングセンタ、5軸機)の模式図である。主軸頭2は、並進軸であり互いに直交するX軸・Z軸によって、ベッド1に対して並進2自由度の運動が可能である。テーブル3は、回転軸であるC軸によってクレードル4に対して回転1自由度の運動が可能である。クレードル4は、回転軸であるA軸によって、トラニオン5に対して回転1自由度の運動が可能であり、A軸とC軸は互いに直交している。トラニオン5は、並進軸でありX軸・Z軸に直交するY軸により、ベッド1に対して並進1自由度の運動が可能である。各軸は数値制御装置により制御されるサーボモータ(図示せず)により駆動され、被加工物(ワーク)をテーブル3に固定し、主軸頭2に工具を装着して回転させ、被加工物と工具の相対位置を制御して加工を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram of a machine tool (5-axis control machining center, 5-axis machine) having three translation axes and two rotation axes, which is an example of the machine tool. The
前記5軸機の運動精度に影響を及ぼす要因として、例えば、回転軸の中心位置の誤差(想定されている位置からのズレ)や回転軸の傾き誤差(軸間の直角度や平行度)等の各軸間の幾何学的な誤差(幾何誤差)がある。幾何誤差が存在すると工作機械としての運動精度が悪化し、被加工物の加工精度が悪化する。そのため、調整により幾何誤差を小さくする必要があるが、ゼロにすることは困難であり、幾何誤差を補正する制御を行うことで高精度な加工を行うことができる。 Factors affecting the motion accuracy of the 5-axis machine include, for example, an error in the center position of the rotating shaft (deviation from the assumed position), an inclination error of the rotating shaft (perpendicularity and parallelism between the shafts), etc. There is a geometric error (geometric error) between the axes. If there is a geometric error, the motion accuracy of the machine tool is deteriorated, and the processing accuracy of the workpiece is deteriorated. For this reason, it is necessary to reduce the geometric error by adjustment, but it is difficult to make it zero, and high-precision machining can be performed by performing control for correcting the geometric error.
幾何誤差を補正する手段として、下記特許文献1,2に記載されるような方法が提案されている。特許文献1のものでは、工作機械の幾何誤差を考慮して工具先端点の位置を各並進軸の位置に変換し、それらを指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。一方、特許文献2のものでは、幾何誤差がある場合の被加工物に対する工具先端点の位置と幾何誤差がない場合の位置との差分値を並進軸の補正値として制御することで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。
As means for correcting geometric errors, methods as described in
特許文献1の補正手段では、工具先端点の位置誤差を補正しているが、実際には、幾何誤差により工具先端点の位置誤差だけでなく工具の姿勢誤差が発生する。例えば、図1の5軸機において、図2に示すように主軸頭2にスクエアエンドミル6を取付けてワーク7を平面加工する場合を考えると、X軸周りの回転幾何誤差αにより主軸頭2に対してテーブル3が傾いているとき、スクエアエンドミル6の先端面の姿勢誤差が発生している。ここで、図2紙面表から裏への方向をフィード方向、太矢印P方向をピック方向として平面加工を行うとすると、スクエアエンドミル6におけるピック方向の位置決め指令値は互いに間隔の空いた複数の点の集合となる。すると、これらの補正手段では、工具先端点が、各位置決め指令値から、Y軸に対して傾きαだけ傾いた点Qに補正されるものの、位置決め指令値に間隔があるため、補正された点Qも間隔のあるものとなり、図2で示すように加工面に段差が発生してしまう。
In the correction means of
そこで特許文献2のものでは、幾何誤差のある場合のワークに対する工具姿勢ベクトルTVG=[i j k]を求め、回転軸(A軸及びC軸)の補正値Δa,ΔcをベクトルTVGとA軸指令値aを用いて次の[数1]により算出し、回転軸指令値を補正して制御することで工具の姿勢誤差も補正できるとしている。
Therefore, in
工作機械の回転軸の多くは、加工時の剛性を確保するため、クランプ機構を有するものが多い。工具姿勢の補正を行うための補正パラメータが変更もしくは変化して、回転軸の補正値が変化するが、クランプ機構により回転軸がクランプされた状態では、クランプされているにも関わらず回転軸補正値により回転軸が動作しようとするため、回転軸がねじれるなどして大きな負荷がかかり、部材の変形による回転誤差が発生し精度の低下を招く。又、回転軸を駆動するモータがオーバーヒートを起こす可能性もあり、機械の故障を招く恐れもある。 Many of the rotary shafts of machine tools often have a clamp mechanism in order to ensure rigidity during processing. The correction parameter for correcting the tool posture changes or changes, and the correction value of the rotary axis changes. However, when the rotary axis is clamped by the clamp mechanism, the rotary axis is corrected despite being clamped. Since the rotary shaft tends to operate depending on the value, a large load is applied by twisting the rotary shaft, etc., causing a rotation error due to deformation of the member, resulting in a decrease in accuracy. In addition, the motor that drives the rotating shaft may cause overheating, which may cause machine failure.
そこで、本発明のうち、請求項1〜3,4では、回転軸がクランプ状態の時に回転軸の補正値が変化し回転軸が無理に動作するのを回避して、工具の先端点の位置誤差および工具の姿勢誤差を補正するための補正値の演算方法,プログラムを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in the first to third and fourth aspects of the present invention, the correction value of the rotating shaft is changed when the rotating shaft is in a clamped state, and the rotating shaft is prevented from operating forcibly. It is an object of the present invention to provide a correction value calculation method and program for correcting errors and tool posture errors.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、2軸以上の並進軸と、1軸以上のクランプ機構を備えた回転軸とを有する工作機械において、幾何学的な誤差による被加工物に対する工具の位置および姿勢の誤差を補正する、前記工作機械の補正値演算方法であって、前記クランプ機構がクランプ状態でない場合に、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータを用いて前記回転軸の補正値を演算して更新し、前記クランプ機構がクランプ状態である場合に、前記回転軸の補正値を従前のものに維持する回転軸補正値更新演算ステップと、前記各回転軸の指令値及び前記各並進軸の指令値と前記幾何パラメータを用いて前記並進軸の補正値を演算する並進軸補正値演算ステップと、を含むことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a machine tool having two or more translation axes and one or more rotation axes provided with a clamp mechanism, and is subject to geometric error. A correction value calculation method for the machine tool, which corrects an error in the position and orientation of a tool with respect to a workpiece, and uses the geometric parameter representing the geometric error when the clamp mechanism is not in a clamped state. A rotation axis correction value update calculation step for calculating and updating a rotation axis correction value and maintaining the rotation axis correction value at a previous one when the clamp mechanism is in a clamped state; and A translation axis correction value calculation step of calculating a correction value of the translation axis using the command value and the command value of each translation axis and the geometric parameter.
請求項2に記載の発明は、上記発明にあって、前記並進軸補正値演算ステップにおいて、更に、前記回転軸の補正値を用いて前記並進軸の補正値を演算することを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、上記発明にあって、前記並進軸補正値演算ステップにおいて、前記クランプ機構がクランプ状態である場合に、前記工具の姿勢の誤差に関する前記幾何パラメータが変更されると、当該変更により発生する前記工具の位置の誤差の変化分を補正するための前記並進軸の補正値を演算することを特徴とするものである。
The invention according to
上記目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、上記の工作機械の補正値演算方法をコンピュータに実行させるための工作機械の補正値演算プログラムであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is a machine tool correction value calculation program for causing a computer to execute the machine tool correction value calculation method.
本発明によれば、回転軸がクランプされた状態において回転軸の補正値を更新せず保持することで、回転軸に無理な負荷が発生せずに工具先端点の位置誤差を補正することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to correct the position error of the tool tip point without generating an excessive load on the rotating shaft by holding the rotating shaft correction value without being updated while the rotating shaft is clamped. It becomes possible.
以下、本発明に係る実施の形態の例として、図1に示す5軸機における補正について、適宜図面に基づいて説明する。当該補正は補正プログラムを実行するコンピュータにより行われるが、そのコンピュータとは、5軸機の数値制御装置であっても良いし、これと接続された独立の制御装置であっても良いし、これらの組合せであっても良い。なお、当該形態は、下記の例に限定されず、例えば4軸以下や6軸以上の工作機械に適用しても良いし、回転軸によりテーブル3が回転2自由度を持つことに代えて、主軸頭2が回転2自由度を持つこととしても良いし、主軸頭2とテーブル3がそれぞれ回転1自由度以上を持つこととしても良い。又、工作機械として、マシニングセンタ(図1)に代えて、旋盤、複合加工機、研削盤等を採用することができる。
Hereinafter, as an example of an embodiment according to the present invention, correction in the 5-axis machine shown in FIG. 1 will be described based on the drawings as appropriate. The correction is performed by a computer that executes a correction program. The computer may be a numerical control device of a 5-axis machine, or an independent control device connected to the computer. A combination of these may be used. In addition, the said form is not limited to the following example, For example, you may apply to the machine tool of 4 axes or less, or 6 axes or more, and it replaces with the table 3 having 2 degrees of freedom of rotation by a rotating shaft, The
5軸機にあっては、A,C軸の双方に、図示しないクランプ機構が設けられている。クランプ機構は、加工時の剛性を確保するため、加工時あるいはその前後において回転軸をクランプする。クランプ機構は、コンピュータにより、クランプないしアンクランプするように制御される。なお、A,C軸の何れか一方においてクランプ機構を具備しないようにすることができる。又、回転軸数の異なる工作機械において、全ての回転軸にクランプ軸を設けても良いし、一部の回転軸のみクランプ機構を具備するようにしても良い。 In the 5-axis machine, a clamp mechanism (not shown) is provided on both the A and C axes. The clamping mechanism clamps the rotating shaft during processing or before and after the processing in order to ensure rigidity during processing. The clamp mechanism is controlled to be clamped or unclamped by a computer. In addition, it can be made not to comprise a clamping mechanism in any one of A axis | shaft and C axis | shaft. In a machine tool having a different number of rotation axes, all the rotation axes may be provided with clamp shafts, or only some of the rotation axes may be provided with a clamp mechanism.
図3は本発明の制御方法を行うための数値制御装置10の一例である。指令値生成手段11は、加工プログラムGが入力されると、各駆動軸の指令値を生成する。補正値演算手段12は、指令値生成手段11で生成された指令値を基に各軸の補正値を演算し、当該指令値と補正値の合計値を受けたサーボ指令値変換手段13は、各軸のサーボ指令値を演算して、各軸のサーボアンプ14a〜14eへ送る。各軸のサーボアンプ14a〜14eはそれぞれサーボモータ15a〜15eを駆動し、テーブル3に対する主軸頭2の相対位置および姿勢を制御する。
FIG. 3 shows an example of a
次に、幾何誤差について説明する。幾何誤差を各軸間の相対並進誤差3方向および相対回転誤差3方向の合計6成分(δx,δy,δz,α,β,γ)であると定義する。5軸機のテーブル3に固定されるワーク7から主軸頭2に固定される工具までの軸のつながりは、C軸,A軸,Y軸,X軸,Z軸の順番であり、Z軸と工具間及びワーク7とC軸間も考慮すると合計36個の幾何誤差が存在する。但し、36個の幾何誤差の中には冗長の関係にあるものが複数存在するため、最終的な幾何誤差としては、それらを除外する。
Next, the geometric error will be described. The geometric error is defined as a total of six components (δx, δy, δz, α, β, γ) in three directions of relative translation error and three directions of relative rotation error between the axes. The connection of the axis from the
すると、最終的な幾何誤差は、軸名並びに各幾何誤差の工具側からの順番を添え字として表すと、δx5,δy5,α5,β5,δy4,δz4,β4,γ4,γ3,α2,β2,α1,β1の合計13個となる。これらは、順に、それぞれ、C軸中心位置X方向誤差,C−A軸間オフセット誤差,A軸角度オフセット誤差,C−A軸間直角度,A軸中心位置Y方向誤差,A軸中心位置Z方向誤差,A−X軸間直角度,A−Y軸間直角度,X−Y軸間直角度,Y−Z軸間直角度、Z−X軸間直角度、主軸−Y軸間直角度、主軸−X軸間直角度である。なお、数値制御装置10には、これらの幾何誤差を記憶する記憶手段(図示せず)が含まれる。
Then, the final geometric error, expressed as a subscript order from the tool side of the axis name and the geometric errors, δx 5, δy 5, α 5,
続いて、数値制御装置10により実行される、幾何誤差に対する補正値の演算方法について説明する。図4は補正値演算のフローチャートである。
Next, a correction value calculation method for geometric errors, which is executed by the
ステップS1では、工具姿勢誤差の補正を行うかどうかを判定する。工具姿勢誤差を補正しない場合、ステップS2において回転軸の補正値を演算せず0とする。一方、工具姿勢誤差を補正する場合は、ステップS3〜S5を、回転軸の数nだけ繰り返す。ステップS3では、i番目(i=1〜n)の回転軸の新補正値を演算するが、その演算については後述する。 In step S1, it is determined whether to correct the tool posture error. When the tool posture error is not corrected, the correction value of the rotation axis is not calculated in step S2 and is set to zero. On the other hand, when correcting the tool posture error, steps S3 to S5 are repeated by the number n of the rotation axes. In step S3, a new correction value for the i-th (i = 1 to n) rotation axis is calculated. The calculation will be described later.
次に、ステップS4において、i番目の回転軸がクランプ状態であるかを判定し、クランプ状態ではない(アンクランプ状態の)場合、ステップS5に移行して、i番目の回転軸補正値をステップS3で算出した新補正値に更新する。一方、クランプ状態であれば、回転軸補正値は更新されず、前回演算した値のままとなる。全ての回転軸に対して回転軸の補正値を演算した後、ステップS6において、並進軸の補正値の演算を行う。一連の補正値演算は、補正値を更新する周期毎に行い、その間、補正値を、図示しない記憶手段において記憶しておく。なお、各軸の補正値の初期値は0とする。又、ステップS4でのクランプ状態の判定は、クランプ指令の有無で行っても良いし、クランプ機構に設けたセンサ(における信号の状態)により行っても良い。 Next, in step S4, it is determined whether or not the i-th rotation axis is in a clamped state. If the i-th rotation axis is not in a clamped state (in an unclamped state), the process proceeds to step S5 and the i-th rotation axis correction value is stepped. Update to the new correction value calculated in S3. On the other hand, in the clamped state, the rotation axis correction value is not updated and remains the previously calculated value. After calculating the rotation axis correction values for all the rotation axes, the translation axis correction values are calculated in step S6. A series of correction value calculation is performed for each period of updating the correction value, and during that time, the correction value is stored in a storage means (not shown). The initial value of the correction value for each axis is 0. The determination of the clamp state in step S4 may be performed based on the presence or absence of a clamp command, or may be performed using a sensor (a signal state in the clamp mechanism).
ステップS3の演算の説明の前に、ステップS6の並進軸の補正値の演算方法について説明する。主軸頭2にある主軸座標系上の工具先端点ベクトルPTを、テーブル3にあるワーク座標系に変換するには、使用する工具の長さをtとし、X,Y,Z,A,C軸の指令位置をそれぞれx,y,z,a,cとすると、次に示す[数2]を用いて同次座標変換を行うことで求めることができる。即ち、幾何誤差がない場合のワーク座標系での工具先端点ベクトルPIを求める。
Prior to the description of the calculation in step S3, the method for calculating the translational axis correction value in step S6 will be described. In order to convert the tool tip point vector PT on the spindle coordinate system at the
一方、次の[数3]のように、各幾何誤差を、変換マトリックスとして上記[数2]の各軸の変換マトリックス間に配置することで、幾何誤差がある場合のワーク座標系での工具先端点ベクトルPRを求める。なお、[数3]は幾何誤差が微小であるとしてそれらの積を0とみなした近似式である。 On the other hand, as shown in the following [Equation 3], each geometric error is arranged as a transformation matrix between the transformation matrices of the respective axes of the above [Equation 2], so that the tool in the workpiece coordinate system when there is a geometric error. Request tip point vector P R. Note that [Equation 3] is an approximate expression in which the product is regarded as 0 on the assumption that the geometric error is minute.
従って、ワーク座標系での工具先端点の位置誤差ΔPW=(δx,δy,δz)は次に示す[数4]となる。 Accordingly, the position error ΔP W = (δx, δy, δz) of the tool tip point in the workpiece coordinate system is expressed by the following [Equation 4].
更に、ワーク座標系での工具先端点の位置誤差ΔPWを、次の[数5]のように座標変換することで、指令値における誤差ΔPOを求めることができる。
Furthermore, the position error [Delta] P W of the tool center point in the workpiece coordinate system, by the coordinate transformation as shown in the following
よって、各軸の指令値と、上述の式の幾何誤差を予め計測・同定したパラメータ(幾何パラメータ)とした下記[数6]により、X,Y,Z軸の補正値ΔP=(Δx,Δy,Δz)が得られる。 Therefore, the correction value ΔP = (Δx, Δy for the X, Y, and Z axes is obtained by the following [Equation 6] using the command value of each axis and the geometric error of the above formula as a parameter (geometric parameter) measured and identified in advance. , Δz).
このようにして得た各並進軸の補正値ΔPを、対応する並進軸の指令値にそれぞれ加算して指令することで、幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。 By adding the correction value ΔP of each translation axis obtained in this way to the corresponding translation axis command value and commanding it, the position error of the tool tip point due to the geometric error can be corrected.
又、後述する工具姿勢補正をする場合、回転軸の指令値を補正する必要があるが、この回転軸の補正値により回転軸が動作すると、ワークに対する工具先端点の位置も移動するため、回転軸補正値による工具先端点位置の移動分だけ、並進軸補正値を修正する必要がある。この修正を行うために、幾何誤差がある場合のワーク座標系での工具先端点ベクトルPRを求める際に回転軸指令値に補正値を加算した回転軸補正指令値を用いる。即ち、上記[数3]に代えて次の[数7]を用いる。ここで、ΔaはA軸の補正値、ΔcはC軸の補正値である。なお、[数7]を近似した[数8]を用いても良い。 In addition, when correcting the tool posture, which will be described later, it is necessary to correct the command value of the rotary axis. When the rotary axis is operated by this correction value of the rotary axis, the position of the tool tip point with respect to the workpiece also moves. It is necessary to correct the translational axis correction value by the amount of movement of the tool tip position based on the axis correction value. To make this modification, using a rotating axis corrected command value obtained by adding the correction value to the rotation axis command value when obtaining the tool end point vector P R in the workpiece coordinate system when there is a geometric error. That is, instead of the above [Equation 3], the following [Equation 7] is used. Here, Δa is an A-axis correction value, and Δc is a C-axis correction value. [Equation 8] approximating [Equation 7] may be used.
続いて、ステップS3における回転軸の新補正値の演算について説明する。 Next, the calculation of the new correction value for the rotating shaft in step S3 will be described.
工具からワークまでの軸のつながり順番を考えると、A軸の方がC軸に比べて工具側に近いことから、A軸を第1回転軸、C軸を第2回転軸と呼ぶ。又、工具側から見てA軸は4番目、C軸は5番目に位置する。これらの順番の数を各回転軸の位置に対応付けると、第1回転軸の位置Loc1が4、第2回転軸の位置Loc2が5となる。また、第3回転軸の位置Loc3は、回転軸が2軸しかないため考慮しない。更に、幾何誤差の工具側からの順番についても、幾何誤差の位置と対応付け、1〜6で表すことにする。 Considering the connection order of the axes from the tool to the workpiece, the A axis is closer to the tool side than the C axis, so the A axis is called the first rotation axis and the C axis is called the second rotation axis. Further, the A axis is fourth and the C axis is fifth when viewed from the tool side. When the number of these orders is associated with the position of each rotation axis, the position Loc1 of the first rotation axis is 4, and the position Loc2 of the second rotation axis is 5. Further, the position Loc3 of the third rotation axis is not considered because there are only two rotation axes. Further, the order of geometric errors from the tool side is also associated with the position of the geometric error and represented by 1 to 6.
回転軸の新補正値は、図5の幾何誤差の開始位置ls*と終了位置le*の間の幾何パラメータのうち、その回転軸と同じ回転方向の幾何パラメータ(A軸はα*、B軸はβ*、C軸はγ*)の合計値の逆符号とする。ここで、*は上述の位置を示す数のうち当該回転軸に対応するものが入ることを示す。即ち、第1回転軸の補正値はls1からle1まで、第2回転軸はls2からle2までの合計値の逆符号とする。なお、第3回転軸がある場合はls3からle3までとする。 The new correction value of the rotational axis is the geometric parameter between the geometric error start position ls * and the end position le * in FIG. 5 in the same rotational direction as the rotational axis (A axis is α *, B axis Is the reverse sign of the total value of β * and C-axis is γ *). Here, * indicates that the number corresponding to the rotation axis is included among the numbers indicating the positions. That is, the correction value of the first rotation axis is the reverse sign of the total value from ls1 to le1, and the second rotation axis is the total value from ls2 to le2. If there is a third rotation axis, the length is from ls3 to le3.
図5に示されるように、新補正値として選択する幾何パラメータは、回転軸の数により異なる。回転軸が2軸の場合は、第1回転軸の補正値としては1番目(ls1=1)から第2回転軸の位置(le1=Loc2)の幾何パラメータまでであり、第2回転軸の補正値としては、第1回転軸の位置の1つワーク側の位置(ls2=Loc1+1)から最終位置(le2=6)までである。したがって、5軸機の場合は、A軸の新補正値ΔatempとC軸の新補正値Δctempは、次の[数9]により求められる。 As shown in FIG. 5, the geometric parameter selected as the new correction value varies depending on the number of rotation axes. When there are two rotation axes, the correction value for the first rotation axis is from the first (ls1 = 1) to the geometric parameter of the position of the second rotation axis (le1 = Loc2). The value is from one workpiece side position (ls2 = Loc1 + 1) to the final position (le2 = 6) of the position of the first rotation axis. Therefore, in the case of a 5-axis machine, the new correction value Δa temp for the A axis and the new correction value Δc temp for the C axis are obtained by the following [Equation 9].
そして、回転軸がクランプ状態でなければ、ステップS5にて、各新補正値を、対応する回転軸の補正値に代入する。例えば、A,C軸ともクランプ状態でなければ、次の[数10]に示す処理が行われる。 If the rotating shaft is not in the clamped state, each new correction value is substituted into the corresponding rotating shaft correction value in step S5. For example, if both the A and C axes are not in the clamped state, the following processing shown in [Expression 10] is performed.
このようにして求めた各回転軸の補正値を、対応する指令値にそれぞれ加算して指令することで、幾何誤差による工具の姿勢誤差を補正することができる。更に、この回転軸補正値に基づいて、上述のように並進軸の補正値を演算し、求めた各並進軸の補正値を、対応する指令値にそれぞれ加算して指令することで、幾何誤差による工具先端点の位置誤差も、同時に補正することができる。 The tool posture error due to the geometric error can be corrected by adding the correction values of the respective rotation axes thus obtained to the corresponding command values. Further, based on this rotation axis correction value, the translation axis correction value is calculated as described above, and the obtained correction value for each translation axis is added to the corresponding command value and commanded. The position error of the tool tip point due to can also be corrected at the same time.
なお、回転軸の位置や、回転軸と幾何誤差成分の対応、開始位置・終了位置は、予め関連付けや設定をしておくと、実際の補正値演算時には、[数9]の右辺の加算のみを行うだけで済み、よって計算量が非常に少なく演算できる。 If the position of the rotation axis, the correspondence between the rotation axis and the geometric error component, and the start position / end position are associated and set in advance, only the addition of the right side of [Equation 9] is performed when calculating the actual correction value. Therefore, the calculation amount is very small.
一方、回転軸がクランプ状態である場合、回転系の幾何パラメータ(α*、β*、γ*)を変更しても(*は任意の添え字を示す)、クランプ中である回転軸についてステップS5は実行されないため、前回演算し記憶されている当該回転軸の補正値をそのまま使って並進軸の補正値の演算が行われる。即ち、当該回転軸の補正値が従前のものに維持された状態で、並進軸の補正値の演算が行われる。この並進軸の補正値の演算に用いる幾何パラメータは更新されているため、工具姿勢誤差は残るものの、工具先端点の位置誤差はその影響も含めて補正される。 On the other hand, if the rotating shaft is in a clamped state, even if the geometric parameters (α * , β * , γ * ) of the rotating system are changed (* indicates an arbitrary suffix), a step is performed for the rotating shaft being clamped. Since S5 is not executed, the translation axis correction value is calculated using the rotation axis correction value calculated and stored last time as it is. That is, the translation axis correction value is calculated in a state where the rotation axis correction value is maintained as before. Since the geometric parameter used for the calculation of the translation axis correction value has been updated, the tool posture error remains, but the tool tip point position error is corrected including its influence.
更に、トラニオン5自身やワーク7の重量等による変形誤差や、A軸角度誤差や他の軸の位置及び/又は角度に依存して変動する変位等が存在する場合、それらの誤差を変動する幾何誤差として扱う。この場合、予め与えた複数点のデータを用いて各点間を直線もしくは曲線で補間して算出した値や、モデル式から算出した値を幾何パラメータに代入する。例えば、ワーク7の重量によるA軸まわりの回転誤差(A軸角度誤差)を、変動する幾何誤差α4として扱い、ワーク7の重量や重心等が変数となる変形モデル式を用いて、補正値演算周期毎に算出した値を、α4に代入する。
Furthermore, when there is a deformation error due to the weight of the
又、A軸をある角度に割り出して加工を行う場合、剛性を上げるためにA軸をクランプする。加工が進むに連れてワーク7の重量や重心が変化するため、A軸まわりの回転誤差が変化し、α4が変更される。この時、A軸がクランプ中であるため、回転軸の補正値は更新されず、並進軸の補正値だけが更新される。その結果、工具姿勢誤差はα4変化分だけ残るが、工具先端点位置誤差は正確に補正される。
In addition, when processing is performed with the A-axis being indexed at a certain angle, the A-axis is clamped to increase the rigidity. Since the weight and center of gravity of the
工具姿勢誤差も補正したい場合は、A軸を一度アンクランプすることで、回転軸補正値が更新され、回転軸が変化分だけ動作して工具姿勢誤差が補正される。この時、同時に並進軸補正値も更新されて並進軸が動作し、回転軸動作により発生する工具先端点位置誤差が補正されることとなる。 When it is desired to correct the tool posture error, the unclamping of the A-axis is performed once, the rotation axis correction value is updated, and the rotation axis moves by the amount of change to correct the tool posture error. At this time, the translation axis correction value is also updated at the same time, the translation axis is operated, and the tool tip point position error generated by the rotation axis operation is corrected.
なお、以上ではクランプ中も回転軸の補正値(一時値,ΔatempやΔctemp)を演算し続けたが、クランプ中は回転軸の補正値の演算を一時停止するようにしても良い。 In the above, the correction value (temporary value, Δa temp or Δc temp ) of the rotation axis is continuously calculated even during clamping. However, the calculation of the correction value of the rotation axis may be temporarily stopped during clamping.
1 ベッド
2 主軸頭
3 テーブル
4 クレードル
5 トラニオン
6 スクエアエンドミル(工具)
7 ワーク(被加工物)
1
7 Workpiece (Workpiece)
Claims (4)
前記クランプ機構がクランプ状態でない場合に、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータを用いて前記回転軸の補正値を演算して更新し、前記クランプ機構がクランプ状態である場合に、前記回転軸の補正値を従前のものに維持する回転軸補正値更新演算ステップと、
前記各回転軸の指令値及び前記各並進軸の指令値と前記幾何パラメータを用いて前記並進軸の補正値を演算する並進軸補正値演算ステップと、
を含むことを特徴とする工作機械の補正値演算方法。 In a machine tool having two or more translation axes and a rotation axis having one or more clamp mechanisms, the machine tool corrects errors in the position and orientation of the tool relative to the workpiece due to geometric errors. The correction value calculation method of
When the clamp mechanism is not in the clamped state, the correction value of the rotary shaft is calculated and updated using the geometric parameter representing the geometric error, and when the clamp mechanism is in the clamped state, the rotary shaft A rotation axis correction value update calculation step for maintaining the correction value of
A translation axis correction value calculation step of calculating a correction value of the translation axis using the command value of each rotation axis and the command value of each translation axis and the geometric parameter;
A method for calculating a correction value for a machine tool, comprising:
更に、前記回転軸の補正値を用いて前記並進軸の補正値を演算する
ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械の補正値演算方法。 In the translation axis correction value calculation step,
2. The correction value calculation method for a machine tool according to claim 1, wherein the correction value for the translation axis is calculated using the correction value for the rotation axis.
前記クランプ機構がクランプ状態である場合に、前記工具の姿勢の誤差に関する前記幾何パラメータが変更されると、当該変更により発生する前記工具の位置の誤差の変化分を補正するための前記並進軸の補正値を演算する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の工作機械の補正値演算方法。 In the translation axis correction value calculation step,
When the geometric parameter related to the error in the tool posture is changed when the clamp mechanism is in the clamped state, the translational axis for correcting the change in the error in the tool position caused by the change is changed. The correction value calculation method for a machine tool according to claim 1, wherein the correction value is calculated.
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