JP2018106235A - 工作機械の運動誤差同定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
EXXは、X軸送り機構のX軸方向における位置決め誤差、
EYYは、Y軸送り機構のY軸方向における位置決め誤差、
EZZは、Z軸送り機構のZ軸方向における位置決め誤差、
EYXは、X軸送り機構のX軸−Y軸平面における真直誤差(Y軸方向)、
EZXは、X軸送り機構のX軸−Z軸平面における真直誤差(Z軸方向)、
EXYは、Y軸送り機構のY軸−X軸平面における真直誤差(X軸方向)、
EZYは、Y軸送り機構のY軸−Z軸平面における真直誤差(Z軸方向)、
EXZは、Z軸送り機構のZ軸−X軸平面における真直誤差(X軸方向)、
EYZは、Z軸送り機構のZ軸−Y軸平面における真直誤差(Y軸方向)、
EAXは、X軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EAYは、Y軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EAZは、Z軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EBXは、X軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
EBYは、Y軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
EBZは、Z軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
ECXは、X軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
ECYは、Y軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
ECZは、Z軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
A0Zは、Z軸送り機構と理想のZ軸とのX軸回りの角度誤差、
B0Zは、Z軸送り機構と理想のZ軸とのY軸回りの角度誤差、
C0Yは、Y軸送り機構と理想のY軸とのZ軸回りの角度誤差である。
尚、この他の誤差要因として、Y軸送り機構と理想のY軸とのX軸回りの角度誤差であるA0Y、X軸送り機構と理想のX軸とのY軸回りの角度誤差であるB0X、X軸送り機構と理想のX軸とのZ軸回りの角度誤差であるC0Xが考えられる。
工具を保持する主軸及びワークが取り付けられるテーブルを備えるとともに、該主軸の軸線に沿った方向のZ軸、並びに該Z軸に直交し且つ相互に直交するX軸及びY軸の各基準軸に対応したZ軸送り機構、X軸送り機構及びZ軸送り機構を備え、これらX軸送り機構,Y軸送り機構及びZ軸送り機構によって前記主軸とテーブルとを3次元空間内で相対的に移動させるように構成された工作機械において、前記3次元空間内における前記主軸とテーブルとの相対的な運動誤差を同定する方法であって、
前記X軸送り機構,Y軸送り機構及びZ軸送り機構に対してそれぞれ設定された機械原点X0,Y0,Z0を基準とする機械座標系の3次元空間内で、それぞれX軸送り機構,Y軸送り機構及びZ軸送り機構を動作させて、該機械座標系における任意の座標位置を基準に、
前記X軸方向の位置決め誤差、
前記Y軸方向の位置決め誤差、
前記Z軸方向の位置決め誤差、
前記X軸、Y軸及びZ軸における真直誤差、
前記X軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Y軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Z軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記X軸,Y軸及びZ軸相互間の直角度誤差、
をそれぞれ測定し、
測定された実測誤差データを基に、前記機械座標系において予め設定された基準位置Xa,Ya,Zaを原点とした設定座標系の3次元空間内における、
前記X軸送り機構のX軸方向の位置決め誤差、
前記Y軸送り機構のY軸方向の位置決め誤差、
前記Z軸送り機構のZ軸方向の位置決め誤差、
前記X軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構の真直誤差、
前記X軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Y軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Z軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記X軸送り機構,Y軸送り機構及びZ軸送り機構相互間の直角度誤差、
をそれぞれ導出し、
導出された各誤差データを基に、前記設定座標系の3次元空間内における前記主軸とテーブルとの相対的な運動誤差を導出するようにした工作機械の運動誤差同定方法に係る。
上記構造のマシニングセンタ1に関し、機械座標系の3次元空間内における、前記主軸5の前端中心位置(基準点)の運動誤差(位置決め誤差)は、以下の算出式によって算出できることが知られている。尚、α,β,γは、それぞれX,Y,Z座標の指令値であり、EX(α,β,γ)はX軸方向の位置決め誤差、EY(α,β,γ)はY軸方向の位置決め誤差、EZ(α,β,γ)はZ軸方向の位置決め誤差である。
(数式1)
EX(α,β,γ)=EXX(α)+EXY(β)+EXZ(γ)−(ECX(α)+ECZ(γ)+C0Y)×β
(数式2)
EY(α,β,γ)=EYX(α)+EYY(β)+EYZ(γ)+ECZ(γ)×α
(数式3)
EZ(α,β,γ)=EZX(α)+EZY(β)+EZZ(γ)+(EAX(α)+EAZ(γ)+A0Y)×β−(EBZ(γ)+B0X)×α
但し、上記各誤差パラメータは、それぞれ以下の通り定義される。
EXXは、X軸送り機構のX軸方向の位置決め誤差、
EYYは、Y軸送り機構のY軸方向の位置決め誤差、
EZZは、Z軸送り機構のZ軸方向の位置決め誤差、
EYXは、X軸送り機構のX軸−Y軸平面における真直誤差(Y軸方向)、
EZXは、X軸送り機構のX軸−Z軸平面における真直誤差(Z軸方向)、
EXYは、Y軸送り機構のY軸−X軸平面における真直誤差(X軸方向)、
EZYは、Y軸送り機構のY軸−Z軸平面における真直誤差(Z軸方向)、
EXZは、Z軸送り機構のZ軸−X軸平面における真直誤差(X軸方向)、
EYZは、Z軸送り機構のZ軸−Y軸平面における真直誤差(Y軸方向)、
EAXは、X軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EAYは、Y軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EAZは、Z軸送り機構におけるX軸まわりの角度誤差、
EBXは、X軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
EBYは、Y軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
EBZは、Z軸送り機構におけるY軸まわりの角度誤差、
ECXは、X軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
ECYは、Y軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
ECZは、Z軸送り機構におけるZ軸まわりの角度誤差、
A0Yは、Y軸送り機構と理想Y軸とのX軸まわりの角度誤差、
B0Xは、X軸送り機構と理想X軸とのY軸まわりの角度誤差、
C0Yは、Y軸送り機構と理想Y軸とのZ軸まわりの角度誤差である。
Z軸送り機構と理想Z軸とのX軸まわりの角度誤差であるA0Z、
Z軸送り機構と理想Z軸とのY軸まわりの角度誤差であるB0Z、
X軸送り機構と理想X軸とのZ軸まわりの角度誤差であるC0X。
(数式4)
EX(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EXX(α)+EXY(β)+EXZ(γ)−(ECX(α)+ECZ(γ)+C0Y)×β+(EBX(α)+EBY(β)+EBZ(γ))×TZ−(ECX(α)+ECY(β)+ECZ(γ))×TY
(数式5)
EY(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EYX(α)+EYY(β)+EYZ(γ)+ECZ(γ)×α+(ECX(α)+ECY(β)+ECZ(γ))×TX−(EAX(α)+EAY(β)+EAZ(γ))×TZ
(数式6)
EZ(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EZX(α)+EZY(β)+EZZ(γ)+(EAX(α)+EAZ(γ)+A0Y)×β−(EBZ(γ)+B0X)×α+(EAX(α)+EAY(β)+EAZ(γ))×TY−(EBX(α)+EBY(β)+EBZ(γ))×TX
(数式7)
EX(α,β,γ)=EXX(α)+EXY(β)+EXZ(γ)−(ECX(α)+ECZ(γ)+C0Y)×(β−Ya)
(数式8)
EY(α,β,γ)=EYX(α)+EYY(β)+EYZ(γ)+(ECZ(γ)×(α−Xa)
(数式9)
EZ(α,β,γ)=EZX(α)+EZY(β)+EZZ(γ)+(EAX(α)+EAZ(γ)+A0Y)×(β−Ya)−(EBZ(γ)+B0X)×(α−Xa)
(数式10)
EX(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EXX(α)+EXY(β)+EXZ(γ)−(ECX(α)+ECZ(γ)+C0Y)×(β−Ya)+(EBX(α)+EBY(β)+EBZ(γ))×TZ−(ECX(α)+ECY(β)+ECZ(γ))×TY
(数式11)
EY(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EYX(α)+EYY(β)+EYZ(γ)+ECZ(γ)×(α−Xa)+(ECX(α)+ECY(β)+ECZ(γ))×TX−(EAX(α)+EAY(β)+EAZ(γ))×TZ
(数式12)
EZ(α,β,γ,TX,TY,TZ)=EZX(α)+EZY(β)+EZZ(γ)+(EAX(α)+EAZ(γ)+A0Y)×(β−Ya)−(EBZ(γ)+B0X)×(α−Xa)+(EAX(α)+EAY(β)+EAZ(γ))×TY−(EBX(α)+EBY(β)+EBZ(γ))×TX
まず、本例では、JIS B 6190−2、JIS B 6336−1に準拠し、以下の項目について誤差を測定する。尚、以下において、位置を表すときのX,Y,Zは、機械座標系における主軸5の前端中心(基準点)の位置を表しており、それぞれX軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構における機械原点からの前記基準点の位置を表す。
前記X軸送り機構(図示せず)を駆動し、所定ピッチ間隔でX1,X2・・・Xnの指令位置に前記基準点を移動させながら、以下のI1〜I6の測定項目について各誤差MI1(Xk)〜MI6(Xk)を測定する。但し、kは1〜nの整数である。また、各項目について測定する際の前記Y軸送り機構(図示せず)及びZ軸送り機構(図示せず)における指令位置は任意の位置YIm、ZImである。mは測定項目の添え字に対応する。
I1:X軸位置決め誤差MI1(Xk)を測定(JIS B 6190−2)
I2:X軸真直度誤差MI2(Xk)を測定(Y軸方向)(JIS B 6336−1)
I3:X軸真直度誤差MI3(Xk)を測定(Z軸方向)(JIS B 6336−1)
I4:X軸角度誤差MI4(Xk)を測定(X軸まわり)(JIS B 6336−1)
I5:X軸角度誤差MI5(Xk)を測定(Y軸まわり)(JIS B 6336−1)
I6:X軸角度誤差MI6(Xk)を測定(Z軸まわり)(JIS B 6336−1)
前記Y軸送り機構(図示せず)を駆動し、所定ピッチ間隔でY1,Y2・・・Ynの指令位置に前記基準点を移動させながら、以下のI7〜I12の測定項目について各誤差MI7(Yk)〜MI12(Yk)を測定する。但し、kは1〜nの整数である。また、各項目について測定する際の前記X軸送り機構(図示せず)及びZ軸送り機構(図示せず)における指令位置は任意の位置XIm、ZImである。mは測定項目の添え字に対応する。
I7:Y軸位置決め誤差MI7(Yk)を測定(JIS B 6190−2)
I8:Y軸真直度誤差MI8(Yk)を測定(X軸方向)(JIS B 6336−1)
I9:Y軸真直度誤差MI9(Yk)を測定(Z軸方向)(JIS B 6336−1)
I10:Y軸角度誤差MI10(Yk)を測定(X軸まわり)(JIS B 6336−1)
I11:Y軸角度誤差MI11(Yk)を測定(Y軸まわり)(JIS B 6336−1)
I12:Y軸角度誤差MI12(Yk)を測定(Z軸まわり)(JIS B 6336−1)
前記Z軸送り機構(図示せず)を駆動し、所定ピッチ間隔でZ1,Z2・・・Znの指令位置に前記基準点を移動させながら、以下のI13〜I18の測定項目について各誤差MI13(Zk)〜MI18(Zk)を測定する。但し、kは1〜nの整数である。また、各項目について測定する際の前記X軸送り機構(図示せず)及びY軸送り機構(図示せず)における指令位置は任意の位置XIm、YImである。mは測定項目の添え字に対応する。
I13:Z軸位置決め誤差MI13(Zk)を測定(JIS B 6190−2)
I14:Z軸真直度誤差MI14(Zk)を測定(X軸方向)(JIS B 6336−1)
I15:Z軸真直度誤差MI15(Zk)を測定(Y軸方向)(JIS B 6336−1)
I16:Z軸角度誤差MI16(Zk)を測定(X軸まわり)(JIS B 6336−1)
I17:Z軸角度誤差MI17(Zk)を測定(Y軸まわり)(JIS B 6336−1)
I18:Z軸角度誤差MI18(Zk)を測定(Z軸まわり)(JIS B 6336−1)
上記非特許文献1に従い、ダブルボールバーを用い、テーブル側のボールの中心位置を任意の位置Xi,Yi,Ziに設定して、主軸5の前記基準点を、X−Y平面、X−Z平面及びY−Z平面内で、それぞれバーの長さを回転半径として円弧移動させ、当該バーの伸縮量からバーの長さMAij(Y−Z平面)、MBij(X−Z平面)及びMCij(X−Y平面)を測定する。MAijは、主軸5の基準点を、Xiを定位置とするY−Z平面内において円弧移動させたときの、位置YAij,ZAijにおけるバーの長さであり、MBijは、主軸5の基準点を、Yiを定位置とするX−Z平面内において円弧移動させたときの、位置XBij,ZBijにおけるバーの長さであり、MCijは、主軸5の基準点を、Ziを定位置とするX−Y平面内において円弧移動させたときの、位置XCij,YCijにおけるバーの長さである。但し、iは1〜gの整数であり、直角度の測定回数を意味する。jは1〜hの整数であり、主軸5の位置のサンプリング個数を意味する。
但し、PAiは、Y軸送り機構と理想Z軸との直角度、
PBiは、X軸送り機構と理想Z軸との直角度、
PCiは、Y軸送り機構と理想X軸との直角度、
A0Yiは、Y軸送り機構と理想Y軸とのX軸まわりの角度誤差、
B0Xiは、X軸送り機構と理想X軸とのY軸まわりの角度誤差、
C0Yiは、Y軸送り機構と理想Y軸とのZ軸まわりの角度誤差である。
fA(MAi)=PAi、
fB(MBi)=PBi、
fC(MCi)=PCi
となる。
次に、上記のようにして測定した各誤差データMI1(Xk)〜MI6(Xk)、MI7(Yk)〜MI12(Yk)及びMI13(Zk)〜MI18(Zk)を基に、X軸送り機構,Y軸送り機構及びZ軸送り機構における上記誤差パラメータEXX,EYY,EZZ,EYX,EZX,EXY,EZY,EXZ,EYZ,EAX,EAY,EAZ,EBX,EBY,EBZ,ECX,ECY,ECZをそれぞれ同定する。
MI3(Xk)=EZ(Xk,YI3,ZI3,LI3 X,LI3 Y,LI3 Z)+ConstI3
但し、ConstI3は、定数項である
MI3(Xk)=EZX(Xk)+EZY(YI3)+EZZ(ZI3)+(EAX(Xk)+EAZ(ZI3)+A0Y)×(YI3−Ya)−(EBZ(ZI3)+B0X)×(Xk−Xa)+(EAX(Xk)+EAY(YI3)+EAZ(ZI3))×LI3 Y−(EBX(Xk)+EBY(YI3)+EBZ(ZI3))×LI3 X+ConstI3
となり、更に、定数項をConstI3に集約すると、
MI3(Xk)=EZX(Xk)+EAX(Xk)×(YI3−Ya)+(EBZ(ZI3)+B0X)×Xk+EAX(Xk)×LI3 Y−EBX(Xk)×LI3 X+ConstI3
となる。そして、
E’ZX(Xk)=EZX(Xk)+(EBZ(ZI3)+B0X)×Xk
と置くと、
MI3(Xk)=E'ZX(Xk)+EAX(Xk)×(YI3−Ya)+EAX(Xk)×LI3 Y−EBX(Xk)×LI3 X+ConstI3
となる。E'ZX(Xk)はEZX(Xk)と同一視できるので、最終的に、
MI3(Xk)=EZX(Xk)+EAX(Xk)×(YI3−Ya)+EAX(Xk)×LI3 Y−EBX(Xk)×LI3 X+ConstI3
となる。
このように、X軸の真直度誤差MI3(Xk)は、X軸送り機構の直角度(B0X)及びY軸送り機構の直角度(A0Y)を用いない式として表現することができる。
MI6(Xk)=ECX(Xk)+ConstI6
但し、ConstI6は、定数項である
MI1(Xk)=EXX(Xk)−ECX(Xk)×(YI1−Ya)+EBX(Xk)×LI1 Z−ECX(Xk)×LI1 Y+ConstI1
MI2(Xk)=EYX(Xk)+ECX(Xk)×LI2 X−EAX(Xk)×LI2 Z+ConstI2
MI3(Xk)=EZX(Xk)+EAX(Xk)×(YI3−Ya)+EAX(Xk)×LI3 Y−EBX(Xk)×LI3 X+ConstI3
MI4(Xk)=EAX(Xk)+ConstI4
MI5(Xk)=EBX(Xk)+ConstI5
MI6(Xk)=ECX(Xk)+ConstI6
MI7(Yk)=EYY(Yk)+ECY(Yk)×LI7 X−EAY(Yk)×LI7 Z+ConstI7
MI8(Yk)=EXY(Yk)+EBY(Yk)×LI8 X−ECY(Yk)×LI8 Y+ConstI8
MI9(Yk)=EZY(Yk)+EAY(Yk)×LI9 Y−EBY(Yk)×LI9 X+ConstI9
MI10(Yk)=EAY(Yk)+ConstI10
MI11(Yk)=EBY(Yk)+ConstI11
MI12(Yk)=ECY(Yk)+ConstI12
MI13(Zk)=EZZ(Zk)+EAZ(Zk)×(YI13−Ya)−EBZ(Zk)×(XI13−Xa)I+EAZ(Zk)×LI13 Y−EBZ(Zk)×LI13 X+ConstI13
MI14(Zk)=EXZ(Zk)−ECZ(Zk)×(YI14−Ya)+EBZ(Zk)×LI14 Z−ECZ(Zk)×LI14 Y+ConstI2
MI15(Zk)=EYZ(Zk)+ECZ(Zk)×(XI3−Xa)+ECZ(Zk)×LI15 X−EAZ(Zk)×LI15 Z+ConstI15
MI16(Zk)=EAZ(Zk)+ConstI16
MI17(Zk)=EBY(Zk)+ConstI17
MI18(Zk)=ECY(Zk)+ConstI18
EXX(Xk)=MI1(Xk)+ECX(Xk)×(YI1−Ya)−EBX(Xk)×LI1 Z+ECX(Xk)×LI1 Y−ConstI1
EYX(Xk)=MI2(Xk)−ECX(Xk)×LI2 X+EAX(Xk)×LI2 Z−ConstI2
EZX(Xk)=MI3(Xk)−EAX(Xk)×(YI3−Ya)−EAX(Xk)×LI3 Y+EBX(Xk)×LI3 X−ConstI3
EAX(Xk)=MI4(Xk)−ConstI4
EBX(Xk)=MI5(Xk)−ConstI5
ECX(Xk)=MI6(Xk)−ConstI6
EYY(Yk)=MI7(Yk)−ECY(Yk)×LI7 X+EAY(Yk)×LI7 Z−ConstI7
EXY(Yk)=MI8(Yk)−EBY(Yk)×LI8 X+ECY(Yk)×LI8 Y−ConstI8
EZY(Yk)=MI9(Yk)−EAY(Yk)×LI9 Y+EBY(Yk)×LI9 X−ConstI9
EAY(Yk)=MI10(Yk)−ConstI10
EBY(Yk)=MI11(Yk)−ConstI11
ECY(Yk)=MI12(Yk)−ConstI12
EZZ(Zk)=MI13(Zk)−EAZ(Zk)×(YI13−Ya)+EBZ(Zk)×(XI13−Xa)I−EAZ(Zk)×LI13 Y+EBZ(Zk)×LI13 X−ConstI13
EXZ(Zk)=MI14(Zk)+ECZ(Zk)×(YI14−Ya)−EBZ(Zk)×LI14 Z+ECZ(Zk)×LI14 Y−ConstI2
EYZ(Zk)=MI15(Zk)−ECZ(Zk)×(XI15−Xa)−ECZ(Zk)×LI15 X+EAZ(Zk)×LI15 Z−ConstI15
EAZ(Zk)=MI16(Zk)−ConstI16
EBY(Zk)=MI17(Zk)−ConstI17
ECY(Zk)=MI18(Zk)−ConstI18
となる。
4.直角度誤差パラメータの同定
次に、上記のようにして測定した直角度に関する測定値MAij,MBij,MCij、これらから算出される直角度PAi,PBi,PCi,並びに直角度誤差A0Yi,B0Xi,C0Yiを基に、機械座標系の任意の位置Xa,Ya,Zaを原点とした設定座標系における直角度誤差A0Y,B0X,C0Yを同定する。
(数式13)
fA(RAij)=PAi、
(数式14)
fB(RBij)=PBi、
(数式15)
fC(RCij)=PCi
となる。
(数式16)
SCik=((Xik+EXik−Xi)2+(Yik+EYik−Yi)2+(Zi+EZik−Zi)2)1/2
尚、EXik、EYik及びEZikは、上述した数式10〜12により算出される主軸5の位置決め誤差である。ここで、数式10中のC0Y、数式12中のA0Y及びB0Xは、それぞれ仮定の値として、任意の値であるC0Y’、A0Y’及びB0X’を用いて算出する。
EXik=EX(Xik,Yik,Zi,tX,tY,tZ)
EYik=EY(Xik,Yik,Zi,tX,tY,tZ)
EZik=EZ(Xik,Yik,Zi,tX,tY,tZ)
tX、tY、tZは、主軸側の球体が、主軸5の前記基準点からそれぞれX軸、Y軸、Z軸方向に偏位した距離である。
(数式17)
SCik=((Xik−Xi)2+(Yik−Yi)2+2EXik(Xik−Xi)+2EYik(Yik−Yi))1/2
(数式18)
f(SCi)=P'Ci
ここで、上述した仮定の直角度誤差C0Y’が、機械座標系の任意の位置Xa,Ya,Zaを原点とした設定座標系における真の直角度誤差C0Yと等しいならば、以下の関係式が成立する。
C0Y−PCi=C0Y’−P'Ci
そして、この式を変形すると以下の通りとなる。
(数式19)
C0Y=C0Y’−P'Ci+PCi
SBik=((Xik+EXik−Xi)2+(Yi+EYik−Yi)2+(Zik+EZik−Zi)2)1/2
となり、微小な値であるEXik,EYik及びEZikの2乗項をゼロに近似すると、
(数式20)
SBik=((Xik−Xi)2+(Zik−Zi)2+2EXik(Xik−Xi)+2EZik(Zik−Zi))1/2
となる。
(数式21)
f(SBi)=P'Bi
よって、機械座標系の任意の位置Xa,Ya,Zaを原点とした座標系における真の直角度誤差B0Xは、上記のように仮定したB0X’、上記数式14によって算出される直角度PBi及び上記数式21によって算出される直角度P'Biから、下記数式22によって、これを同定することができる。
(数式22)
B0X=B0X’−P'Bi+PBi
SAik=((Xi+EXik−Xi)2+(Yik+EYik−Yi)2+(Zik+EZik−Zi)2)1/2
となり、微小な値であるEXik,EYik及びEZikの2乗項をゼロに近似すると、
(数式23)
SAik=((Yik−Yi)2+(Zik−Zi)2+2EYik(Yik−Yi)+2EZik(Zik−Zi))1/2
となる。
(数式24)
f(SAi)=P'Ai
よって、機械座標系の任意の位置Xa,Ya,Zaを原点とした座標系における真の直角度誤差A0Yは、上記のように仮定したA0Y’、上記数式13によって算出される直角度PAi及び上記数式24によって算出される直角度P'Aiから、下記数式25によって、これを同定することができる。
(数式25)
A0Y=A0Y’−P'Ai+PAi
上記のようにして同定した各誤差パラメータを用い、機械座標系の3次元空間内における、主軸5の基準点の位置決め誤差EX(α,β,γ)、EY(α,β,γ)及びEZ(α,β,γ)は、上述した数式1〜3によって同定され、同じく機械座標系の3次元空間内における、主軸5に装着された工具の刃先の位置決め誤差EX(α,β,γ,TX,TY,TZ)、EY(α,β,γ,TX,TY,TZ)及びEZ(α,β,γ,TX,TY,TZ)は、それぞれ上述した数式4〜6によって同定される。
2 ベッド
3 コラム
4 主軸頭
5 主軸
6 テーブル
Claims (4)
- 工具を保持する主軸及びワークが取り付けられるテーブルを備えるとともに、該主軸の軸線に沿った方向のZ軸、並びに該Z軸に直交し且つ相互に直交するX軸及びY軸の各基準軸に対応したZ軸送り機構、X軸送り機構及びZ軸送り機構を備え、これらX軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構によって前記主軸とテーブルとを3次元空間内で相対的に移動させるように構成された工作機械において、前記3次元空間内における前記主軸とテーブルとの相対的な運動誤差を同定する方法であって、
前記X軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構に対してそれぞれ設定された機械原点X0、Y0、Z0を基準とする機械座標系の3次元空間内で、それぞれX軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構を動作させて、該機械座標系における任意の座標位置を基準に、
前記X軸方向の位置決め誤差、
前記Y軸方向の位置決め誤差、
前記Z軸方向の位置決め誤差、
前記X軸、Y軸及びZ軸における真直誤差、
前記X軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Y軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Z軸におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記X軸,Y軸及びZ軸相互間の直角度誤差、
をそれぞれ測定し、
測定された実測誤差データを基に、前記機械座標系において予め設定された基準位置Xa,Ya,Zaを原点とした設定座標系の3次元空間内における、
前記X軸送り機構のX軸方向の位置決め誤差、
前記Y軸送り機構のY軸方向の位置決め誤差、
前記Z軸送り機構のZ軸方向の位置決め誤差、
前記X軸送り機構、Y軸送り機構及びZ軸送り機構の真直誤差、
前記X軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Y軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記Z軸送り機構におけるX軸,Y軸及びZ軸まわりの各角度誤差、
前記X軸,Y軸及びZ軸相互間の直角度誤差、
をそれぞれ導出し、
導出された各誤差データを基に、前記設定座標系の3次元空間内における前記主軸とテーブルとの相対的な運動誤差を導出するようにしたことを特徴とする工作機械の運動誤差同定方法。 - 前記X軸,Y軸及びZ軸相互間の直角度誤差は、ダブルボールバーを用いて測定されることを特徴とする請求項1記載の工作機械の運動誤差同定方法。
- 導出される前記誤差データは、前記主軸の前端部における主軸中心位置に関するものである請求項1又は2記載の工作機械の運動誤差同定方法。
- 前記設定座標系の3次元空間内における前記主軸とテーブルとの相対的な運動誤差は、前記主軸に装着される工具刃先に関するものである請求項1乃至3記載のいずれかの工作機械の運動誤差同定方法。
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