JP2014215079A - 幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く、正確に幾何偏差を同定することができる幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置を提供する。
【解決手段】複数の直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚと、回転軸Ａ，Ｃとを有する工作機械１００の幾何偏差測定方法において、主軸２又はテーブル３のいずれか一方に設けたプローブ１０を、主軸２又はテーブル３のいずれか他方に設けたターゲット球１５に対向させ、回転軸Ａ，Ｃを回転し、複数の直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させながら、ターゲット球１５の位置を連続的に計測し、ターゲット球１５の位置に関する情報に基づいて、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ、回転軸Ａ，Ｃに関連する幾何偏差を同定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の直進軸、回転軸を有する工作機械の幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置に関する。

従来、部品形状の複雑化や生産効率向上の要求に答えるために、複数の直進軸、回転軸を有する５軸マシニングセンタ等の工作機械を部品の加工に用いている。直進３軸、回転２軸を有する５軸マシニングセンタでは、１度の段取りで、取り付け面以外の加工が可能なため、段取り工数の削減やリードタイムの短縮を図ることができる。一方で、軸数が増加することにより、軸間の幾何偏差が増加し、加工精度の悪化が懸念されていた。そのため、この種の工作機械では、工作機械の製造工程において、機械毎に幾何偏差を測定し評価を行うことで、軸間の幾何偏差による加工精度の悪化を抑えている。中でも、ボールバーを用いて同時３軸制御運動を行い、得られた軌跡の偏心量から幾何偏差を評価する方法は広く普及している（例えば、特許文献１参照）。

特開特開２００４−２１９１３２号公報

しかしながら、ボールバーを用いた評価方法では、幾何偏差を同定するために複数回の測定が必要であった。また、異なる方向の変位を測定する度にセッティングを変更する必要もあり、手間と時間がかかり、効率的ではなかった。また、回転軸に関する８個の幾何偏差しか評価できず、直進軸間の直角度に関する幾何偏差は無いものと仮定して幾何偏差を同定しているため、幾何偏差を正確に同定することができなかった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、効率良く、正確に幾何偏差を同定することができる幾何偏差測定方法、及び、幾何偏差計測装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の直進軸と、回転軸とを有する工作機械の幾何偏差測定方法において、主軸又はテーブルのいずれか一方に設けたプローブを、主軸又はテーブルのいずれか他方に設けたターゲットに対向させ、前記回転軸を回転し、前記複数の直進軸を追従させながら、前記ターゲットの位置を連続的に計測し、前記位置に関する情報に基づいて、前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を同定することを特徴とする。

また本発明は、上記幾何偏差測定方法において、連続的に計測した前記ターゲットの位置に関する情報の多次の多項式近似により、前記工作機械の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡を求め、この工作機械の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡から最小二乗法により幾何偏差を同定することを特徴とする。

また本発明は、上記幾何偏差測定方法において、前記ターゲットは球であり、前記球の中心位置に関する情報に基づいて前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を同定することを特徴とする。

また本発明は、上記幾何偏差測定方法において、前記プローブを前記主軸に設け、前記ターゲットを前記テーブルに設置し、前記主軸に関連する２つの直進軸Ｘ，Ｚと、前記テーブルに関連する１つの直進軸Ｙとを、前記テーブルに関連する、前記直進軸Ｚに平行な回転軸Ｃと、前記直進軸Ｘ、或いは、前記直進軸Ｙに平行な回転軸Ａとの回転に、追従させることを特徴とする。

また本発明は、上記幾何偏差測定方法において、前記ターゲットの初期位置での幾何偏差による位置誤差を前記幾何偏差の同定に用いることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、複数の直進軸と、回転軸とを有する工作機械の幾何偏差計測装置において、主軸又はテーブルのいずれか一方に設けられると共に、複数の直進軸に関連する複数の変位計を有するプローブと、前記プローブに対向すると共に、主軸又はテーブルのいずれか他方に設置されたターゲットと、前記回転軸を回転し、前記複数の直進軸を追従させながら、前記ターゲットの位置を前記複数の変位計により連続的に計測する計測部と、前記位置に関する情報に基づいて、前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を算出する算出部と、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記幾何偏差計測装置において、前記算出部が最小二乗法により幾何偏差を算出することを特徴とする。

本発明によれば、プローブを、ターゲットに対向させ、回転軸を回転し、複数の直進軸を追従させながら、ターゲットの位置を連続的に計測し、前記位置に関する情報に基づいて、前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を同定するため、一度のセッティングで効率良く、直進軸、及び、回転軸に関連する幾何偏差を正確に同定することができる。

本発明の実施形態に係る工作機械の構成を示す斜視図である。 工作機械の制御機構を示すブロック図である。 幾何偏差計測装置の構成を示す斜視図である。 プローブの構成を示す斜視図である。 プローブでターゲット球を追従している状態を示す図であり、（Ａ）は、Ａ軸及びＣ軸を０度回転させた状態を示す図、（Ｂ）は、Ａ軸を２０度、Ｃ軸を８０度、其々反時計回りに回転させた状態を示す図、（Ｃ）は、Ａ軸を反時計回りに８０度、Ｃ軸を時計回りに３２０度回転させた状態を示す図である。 幾何偏差計測装置により測定された残差を示すグラフである。

以下、本発明に係る幾何偏差の計測方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、複数の直進軸、回転軸を有する工作機械１００の一例を示したものである。本実施形態に示す工作機械１００は、複数の直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ（以下、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸という）と、複数の回転軸Ｃ，Ａ（以下、Ｃ軸、Ａ軸という）とを有する５軸制御マシニングセンタである。なお、本実施形態では、工作機械１００は、テーブル旋回型の５軸制御マシニングセンタを示しているが、工具が装着される主軸２側に回転軸を有する構成であっても良い。

工作機械１００のコラム１にはベッド１２０が固着され、このベッド１２０には一対のレール１２１，１２２が取り付けられて、このレール１２１，１２２に案内されて、クレードル５がＹ軸に沿ってスライド可能に設けられている。クレードル５は断面が、コの字形に形成され、一対の側部５Ａと、底部５Ｂとを一体に有し、この底部５Ｂが台座５Ｃを介して、Ｙ軸方向に移動自在に、レール１２１，１２２に支持されている。
このクレードル５には、一対の軸１２３を介して、トラニオン４が支持されている。このトラニオン４は、一対の側部５Ａの間に嵌る一対の側部４Ａ（片側の側部４Ａは図示を省略する。）と、底部４Ｂとを一体に有し、一対の側部４Ａが、一対の軸１２３を介して、クレードル５の側部５Ａに支持され、この軸１２３（回転軸Ａ）を中心として、回転可能に設けられている。トラニオン４の底部４Ｂの上面には、円盤状のテーブル３が、軸（不図示）を介して支持され、円盤状のテーブル３は、Ａ軸と直交する軸（回転軸Ｃ）を中心として、回転可能に設けられている。

コラム１の上部には、ベッド１２０側に張り出して、一対のレール１２５，１２６が取り付けられ、一対のレール１２５，１２６には、Ｙ軸と直交するＸ軸方向に移動自在に、サドル１２７が支持されている。このサドル１２７には、一対のレール１２５，１２６と直交させて、一対のレール１２８，１２９が取り付けられ、一対のレール１２８，１２９には、Ｘ軸と直交するＺ軸方向に移動自在に、主軸頭１３０が支持されている。この主軸頭１３０には、いわゆる回転工具を装着可能な主軸２が取り付けられ、主軸２は、Ｙ軸と直交するＸ軸、および、それらのＸ，Ｙ軸と直交するＺ軸に沿ってスライド可能に形成されている。

工作機械１００は、主軸２に装着された工具をＺ軸を中心として回転させることができる。また、工作機械１００は、テーブル３に固定された不図示の被加工物（工作物）と、主軸２に装着された工具との相対位置および相対姿勢を制御することができる。そして、工作機械１００は、テーブル３に固定された被加工物に対して、主軸２を相対的にアプローチさせることによって、回転する工具により被加工物に対して種々の加工を施すことができるようになっている。

工作機械１００は、図２に示すように、主軸頭１３０、及び、クレードル５を並進させるための各サーボモータ２２，２４，２３，と、テーブル３、及び、トラニオン４を回転させるための各サーボモータ２５，２６と、を備えている。各サーボモータ２２〜２６は、制御装置２０によって駆動制御される。制御装置２０は、図示しないＣＰＵ、不揮発性メモリー、ＲＡＭ等により構成され、制御装置２０に接続された記憶部２１に記憶された制御プログラムを読み出して実行して、工作機械１００の各部を制御する。記憶部２１にはまた、工作機械１００の軸間の同定された幾何偏差や、幾何偏差の補正に用いる補正パラメータを算出するための算出プログラム等が記憶されている。なお、記憶部２１は、制御装置２０に内蔵されている構造であっても良い。

次に、工作機械１００の幾何偏差について説明する。
ここでは、幾何偏差は、各軸間の相対並進誤差３方向（δｘ：Ｘ方向オフセット，δｙ：Ｙ方向オフセット，δｚ：Ｚ方向オフセット）および相対回転誤差３方向（α：Ｘ軸回り，β：Ｙ軸回り，γ：Ｚ軸回り）について、６個の誤差パラメータが定義される。また、各幾何偏差は、挟まれた２つの軸名称を添えて示すものとする。たとえば、Ｃ軸とＡ軸との間のＹ方向の並進誤差は、δｙＣＡ，Ｙ軸とＸ軸との間のＺ軸周りの回転誤差は、γＹＸと表記する。また、工具を示す記号はＴとする。

工作機械１００には、合計６０個の幾何偏差が存在する。そのうち、算出すべき幾何偏差は、形状創成理論に基づくと１３個となる。本実施形態では、これらの１３個の幾何偏差のうち、ワークの加工に影響する、旋回テーブル、つまりテーブル３、及び、トラニオン４に関連した８個の幾何偏差（δｙＣＡ，βＣＡ，δｘＡＹ，δｙＡＹ，δｚＡＹ，αＡＹ，βＡＹ，γＡＹ）と、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ間の直角度３個の幾何偏差（αＸＺ，βＸＺ，γＹＸ）の合計１１個の幾何偏差を評価する方法について検討する。

次に、幾何偏差の測定方法について、以下に説明する。
工作機械１００の幾何偏差を測定する際は、図３に示すように、プローブ（計測部）１０とターゲットであるターゲット球１５とから構成される幾何偏差計測装置８を用いて測定する。本実施形態の幾何偏差計測装置８では、プローブ１０が主軸２に工具の代わりに装着される。また、テーブル３には、ターゲット球１５が固定される。ターゲット球１５は、図示は省略するが、土台に組み付けられた磁石等によってテーブル３に固定される構成であっても良い。なお、この幾何偏差計測装置８では、工作機械１００の構成に応じて、適宜に、プローブ１０をテーブル３に固定し、主軸２にターゲット球１５を装着させて幾何偏差の計測を行う構成であっても良い。

プローブ１０は、主軸２に取付けられる基部１０Ａを有し、この基部１０Ａには、図４に示すように、上述したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向とそれぞれ一致する方向に沿って延びる、３つのブロック１０Ｂ〜１０Ｄが取り付けられている。これらブロック１０Ｂ〜１０Ｄには、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向とそれぞれ一致するように配置された変位センサ１１，１２，１３を備えている。
プローブ１０は、各変位センサ１１，１２，１３を、ターゲット球１５にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向から接触させて、ターゲット球１５を変位センサ１１，１２，１３により保持する。なお、変位センサ１１，１２，１３には、ターゲット球１５に接触する先端に接触式測定子をもつ検出器を有する電子マイクロメーターを好適に用いることができる。また、変位センサ１１，１２，１３は、非接触変位センサを用いて、各変位センサ１１，１２，１３を、ターゲット球１５にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の３方向から対向させる構成としても良い。工作機械１００に幾何偏差計測装置８を取り付けた際には、工作機械１００の制御装置２０は、幾何偏差計測装置８の算出部として機能する。

幾何偏差計測装置８は、各変位センサ１１，１２，１３の出力信号を算出部としての制御装置２０に出力する。制御装置２０は、各変位センサ１１，１２，１３の出力信号に基づいて、ターゲット球１５の中心位置を算出し、算出したターゲット球１５の中心位置に関する情報を記憶部２１に記憶する。
なお、幾何偏差計測装置８は、工作機械１００とは独立した計測器として用いることができ、算出部としての演算装置、及び、記憶部を幾何偏差計測装置８の内部（例えば、プローブ１０内）に有し、各変位センサ１１，１２，１３の出力信号に基づいて、ターゲット球１５の中心位置を算出し記憶する構成であっても良い。

幾何偏差計測装置８は、Ａ軸、及び、Ｃ軸回りにトラニオン４、及び、テーブル３を回転させると、図５に示すように、主軸２に装着したプローブ１０が、ターゲット球１５を追従するように構成されている。図５（Ａ）は、Ａ軸及びＣ軸を０度回転させた状態を示す図、図５（Ｂ）は、Ａ軸を２０度、Ｃ軸を８０度、其々反時計回りに回転させた状態を示す図、図５（Ｃ）は、Ａ軸を反時計回りに８０度、Ｃ軸を時計回りに３２０度回転させた状態を示す図である。幾何偏差計測装置８は、このように、回転軸Ａ，Ｃを回転し、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させながら、ターゲット球１５の中心位置を連続的に計測することができるように構成されている。

Ａ軸、Ｃ軸の所定の状態におけるターゲット球１５の中心位置は、複数の測定点について測定される。幾何偏差計測装置８は、全ての測定点で得られたターゲット球１５の中心位置に関する情報に基づいて工作機械１００の工具と工作物間の相対位置誤差である残差を測定し、当該残差から最小二乗法を用いて１１個の幾何偏差を同定する。工作機械１００の工具と工作物間の相対位置誤差である残差は、プローブ１０により計測された幾何偏差計測装置８が示すターゲット球１５の中心位置と、工作機械１００が指令したターゲット球１５の中心位置とに基づいて測定される。ここで、工作機械１００が指令したターゲット球１５の中心位置とは、工作機械１００に幾何偏差が無い場合のターゲット球１５の中心位置である。

１１個の幾何偏差を同定するために、測定対象となる工作機械１００は、その構造形態に合わせて数学モデル化され、工具と工作物間の相対位置関係が定式化される。なお工作機械１００の運動は、同時座標変換行列を用いて、表現することができる。
本実施形態では、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚが機械座標系原点からそれぞれｘ，ｙ，ｚ移動した場合の同時座標変換行列を、Ｔ_X，Ｔ_Y，Ｔ_Zと表す。また、Ａ軸，Ｃ軸が旋回した場合の同時座標変換行列をＴ_A，Ｔ_Cと表す。また、ｉ軸、ｋ軸間に生じる幾何偏差ε_ikも同様に同時座標変換行列を用いて表現することができる。
工作機械１００の運動の座標変換行列は、次に示す［数１］で表すことができる。

また、幾何偏差の座標変換行列は、次に示す［数２］で表すことができる。

ターゲット球１５は、テーブル３上の任意値の位置に配置される。工作機械１００の機械座標系原点の位置ベクトルをｅ、機械座標系原点から見たターゲット球１５の中心までの初期座標の位置ベクトルをＳ₀とする。機械座標系原点の位置ベクトルｅ、及び、機械座標系原点から見たターゲット球１５の中心までの初期座標の位置ベクトルＳ₀は、次に示す［数３］で表すことができる。

ところで、ターゲット球１５の初期座標は、工作機械１００の幾何偏差の影響を受ける。そのため、ターゲット球１５の初期座標の位置ベクトルＳ₀と、初期位置でのターゲット球１５の実際の機械座標系原点から見た位置ベクトルＳ_Cとの間にずれが生じる。このずれを考慮するために、工作機械１００の幾何偏差の影響を考慮したターゲット球１５の実際の初期座標の位置ベクトルＳ_Cは、次に示す［数４］で表すことができる。

以上より、工作機械１００の機械座標系原点からのプローブ１０の座標Ｒ_tool
は、幾何偏差を考慮して、次に［数５］として示した数学モデルで表される。

同様に、工作機械１００の機械座標系原点からのターゲット球１５の座標Ｒ_workは、幾何偏差を考慮して、次に［数６］として示した数学モデルで表される。

従って、プローブ１０とターゲット球１５との間の相対位置誤差である残差Ｒは、Ｒ_toolと、Ｒ_workとの差であり、次に示す［数７］で表すことができる。

図６は、回転軸Ａ，Ｃを回転し、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させながら、ターゲット球１５の中心位置を連続的に計測して測定された工作機械１００の工具と工作物間の相対位置誤差である残差の一例を示すグラフである。
残差を測定する際には、例えば、回転軸Ａを２度から８０度まで２度ずつ回転させると共に、回転軸Ｃ軸を８度から３２０度まで８度ずつ回転させて、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させ、計４０点の測定点における、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚの位置を連続的に計測する。図６のグラフでは、横軸にＣ軸旋回角度を示している。Ａ軸旋回角度は、所定のＣ軸旋回角度に対応する所定の角度であり、ここでは図示を省略する。

図６に示すように、残差の測定値は、工作機械１００の回転軸Ａ，Ｃのピッチ誤差や、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚのバックラッシュの影響が生じるため、細かい波状に振れる場合がある。本実施形態では、回転軸Ａ，Ｃを回転し、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させながら、残差を機械座標系のＸ，Ｙ，Ｚ方向に一致させた変位センサ１１，１２，１３で連続的に測定することができる。このため、測定値が振動しても、多次の多項式により近似をして、その中心の軌跡を求めることができる。こうして多次の多項式近似により中心の軌跡を求めて得られる各点での残差を用いて、最小二乗法により上述した１１個の幾何偏差を同定することで、正確に幾何偏差が同定できる。

最小二乗法により１１個の幾何偏差を同定するためには、まず、同定対象となる偏差行列ｘを次に示す［数８］と定義する。

幾何偏差計測装置８により測定された工作機械１００の工具と工作物間の相対位置誤差である残差ベクトルをｙとすると、偏差ベクトルｘは、線形近似が成り立つので、ヤコビアンＡによって、次に示す［数９］で表すことができる。

なお、ｋ番目の指令位置に対する機械座標系上でのターゲット球１５の変位ベクトルを、次に示す［数１０］としたとき、ヤコビアンＡは［数１１］である。

そして、偏差ベクトルｘは、残差ベクトルｙと、ヤコビアンＡの擬似逆行列を用いて、次に示す［数１２］と表すことができる。

工作機械１００の幾何偏差は、残差ベクトルｙと、ヤコビアンＡの擬似逆行列とを用いて定義された偏差ベクトルｘを最小二乗法を用いて数値解析することにより求めることができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、複数の直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚと、回転軸Ａ，Ｃとを有する工作機械１００の幾何偏差測定方法において、主軸２又はテーブル３のいずれか一方に設けたプローブ１０で、主軸２又はテーブル３のいずれか他方に設けたターゲット球１５を保持し、回転軸Ａ，Ｃを回転し、複数の直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させながら、ターゲット球１５の位置を連続的に計測し、ターゲット球１５の位置に関する情報に基づいて、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ、回転軸Ａ，Ｃに関連する幾何偏差を同定する。この構成によれば、一度のセッティングで効率良く、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ、及び、回転軸Ａ，Ｃに関連する１１個の幾何偏差を正確に同定することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、連続的に計測したターゲット球１５の位置に関する情報の多次の多項式近似により、工作機械１００の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡を求め、この工作機械１００の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡から最小二乗法により幾何偏差を同定する。この構成によれば、回転軸Ａ，Ｃのピッチ誤差が生じていても、残差の測定値を多項式近似することで、幾何偏差を正確に同定することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、ターゲットは球であり、ターゲット球１５の中心位置に関する情報に基づいて直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚ、回転軸Ａ，Ｃに関連する幾何偏差を同定する。この構成によれば、球は、正確に作ることができるため、ターゲットを球とすることで、ターゲットを所望の形状に正確に成形することができる。よって、ターゲット球１５の位置に関する情報に基づいて、幾何偏差を正確に同定することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、プローブ１０を主軸２に設け、ターゲット球１５をテーブル３に設置し、主軸２に関連する２つの直進軸Ｘ，Ｚと、テーブル３に関連する１つの直進軸Ｙとを、テーブル３に関連する、直進軸Ｚに平行な回転軸Ｃと、直進軸Ｘ、或いは、直進軸Ｙに平行な回転軸Ａとを回転し、追従させる。この構成によれば、プローブ１０の各変位センサ１１，１２，１３の方向を、テーブル３が回転した場合でも、機械座標系のＸ，Ｙ，Ｚ方向に一致させておくことができる。よって、座標変換等を行うことなく、ターゲット球１５の回転軸Ａ，Ｃの回転にともなうＸ，Ｙ，Ｚの変位量を高速に、且つ正確に測定することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、ターゲット球１５の初期位置での幾何偏差による位置誤差を幾何偏差の同定に用いる。この構成によれば、ターゲット球１５の初期位置での幾何偏差による位置誤差の影響も考慮して幾何偏差を同定するため、幾何偏差を正確に同定することができる。

なお、上記実施形態は本発明を適用した具体的態様の例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態とは異なる態様として本発明を適用することも可能である。
例えば、上記実施形態では、テーブル３側に回転軸Ａ，Ｃがあり、主軸２に装着したプローブ１０でテーブル３に固定したターゲット球１５を保持し、回転軸Ａ，Ｃを回転し、直進軸Ｘ，Ｙ，Ｚを追従させる構成であった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、テーブル側、及び／或いは、主軸頭側に回転軸がある構成であっても良い。

また、上記実施形態では、ターゲット球１５をテーブル３に固定し、プローブ１０を主軸２に装着する構成とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ターゲット球を主軸頭に装着し、プローブをテーブルに固定する構成であっても良い。ただし、テーブル旋回型の多軸制御マシンニングセンタにおいては、テーブル３に固定したプローブが、テーブルの旋回に伴い旋回してしまうため、テーブルの旋回角度に伴い，座標変換などをすることで，機械座標系とプローブの各Ｘ，Ｙ，Ｚ変位計の向きとを一致させる必要がある。

２ 主軸
３ テーブル
８ 幾何偏差計測装置
１０ プローブ（計測部）
１１、１２、１３ 変位センサ
１５ ターゲット球（ターゲット）
２０ 制御装置（算出部）
１００ 工作機械
Ａ、Ｃ 回転軸
Ｘ、Ｙ、Ｚ 直進軸

Claims (7)

1. 複数の直進軸と、回転軸とを有する工作機械の幾何偏差測定方法において、
   主軸又はテーブルのいずれか一方に設けたプローブを、主軸又はテーブルのいずれか他方に設けたターゲットに対向させ、前記回転軸を回転し、前記複数の直進軸を追従させながら、前記ターゲットの位置を連続的に計測し、前記位置に関する情報に基づいて、前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を同定することを特徴とする幾何偏差測定方法。
2. 連続的に計測した前記ターゲットの位置に関する情報の多次の多項式近似により、前記工作機械の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡を求め、この工作機械の工具と工作物との間の相対位置誤差の中心の軌跡から最小二乗法により幾何偏差を同定することを特徴とする請求項１に記載の幾何偏差測定方法。
3. 前記ターゲットは球であり、前記球の中心位置に関する情報に基づいて前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を同定することを特徴とする請求項１または２に記載の幾何偏差測定方法。
4. 前記プローブを前記主軸に設け、前記ターゲットを前記テーブルに設置し、前記主軸に関連する２つの直進軸Ｘ，Ｚと、前記テーブルに関連する１つの直進軸Ｙとを、前記テーブルに関連する、前記直進軸Ｚに平行な回転軸Ｃと、前記直進軸Ｘ、或いは、前記直進軸Ｙに平行な回転軸Ａとの回転に、追従させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の幾何偏差測定方法。
5. 前記ターゲットの初期位置での幾何偏差による位置誤差を前記幾何偏差の同定に用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の幾何偏差測定方法。
6. 複数の直進軸と、回転軸とを有する工作機械の幾何偏差計測装置において、
   主軸又はテーブルのいずれか一方に設けられると共に、複数の直進軸に関連する複数の変位計を有するプローブと、前記プローブに対向すると共に、主軸又はテーブルのいずれか他方に設置されたターゲットと、前記回転軸を回転し、前記複数の直進軸を追従させながら、前記ターゲットの位置を前記複数の変位計により連続的に計測する計測部と、前記位置に関する情報に基づいて、前記直進軸、前記回転軸に関連する幾何偏差を算出する算出部とを備えたことを特徴とする幾何偏差計測装置。
7. 前記算出部が最小二乗法により幾何偏差を算出することを特徴とする請求項６に記載の幾何偏差計測装置。

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