JP3910482B2

JP3910482B2 - 数値制御工作機械における加工誤差補正方法及びこれを用いた研削盤

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Publication number: JP3910482B2
Application number: JP2002127193A
Authority: JP
Inventors: 拓也山形; 勇次白川
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: KR100976899B1; DE10314199A1; JP2003311585A; KR20030084749A; US20030204287A1; US6732009B2; DE10314199B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＮＣフライス盤やＮＣ研削盤等、プログラムされた移動量に基づいてツールを動かしながらワークの加工を行う数値制御加工機械に係り、詳細には、ツールの移動誤差に基づくワークの加工誤差を排除するための加工誤差補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種ツールを用いてワークの加工を行う工作機械としては、予め入力された数値データに従ってツールの移動を制御し、ワークを自動的に加工していく所謂数値制御（ＮＣ）工作機械が知られている。図１０はワークＷに対して砥石車Ｔを用いて研削加工を行う縦型ＮＣ研削盤の一例を示すものである。この研削盤ではベース１００上にワークＷを固定するためのワークテーブル１０１が設けられると共に、このワークテーブル１０１を跨ぐようにして門型のコラム１０２がベース１００上に立設されており、上記ワークテーブル１０１はＸ軸方向（紙面左右方向）に沿ってベース１００上を移動し得るように構成されている。また、ワークＷに対して研削加工を行う砥石車Ｔはスピンドル１０３に保持される一方、このスピンドル１０３はＵ軸方向（上下方向）及びＹ軸方向（紙面奥行方向）に移動可能なツール移動手段としての砥石台１０４に保持されており、この砥石台１０４は上記コラム１０２の一側面に装着されている。
【０００３】
砥石台１０４及びワークテーブル１０１の移動はコンピュータからなる数値制御部によってコントロールされており、かかる数値制御部には工具経路や加工速度等が予めプログラミングされている。工具経路は砥石台の移動範囲中の一点をプログラム原点とする座標系によって示されるのが一般的であり、プログラム原点からＵ軸方向及びＹ軸方向の距離で定義されている。従って、加工が開始されると、砥石台１０４及びワークテーブル１０１が数値制御部の指令に従って駆動され、スピンドル１０３に保持された砥石車Ｔは所定の速度でプログラム原点から所定の位置へ移動し、ワークテーブル１０１の移動も相まってワークＷを加工していくことになる。
【０００４】
本来、このようなＮＣ工作機械においては、数値制御部に対する入力通りに砥石台及びワークテーブルが移動するのであれば、ワークを寸分違わず高精度に加工できるはずである。しかし、工場内の温度が変化すると、砥石台の移動を担うボールねじのリードが変動すると共に、砥石台を支えるコラムやベースも僅かではあるが膨張又は収縮する。また、砥石車を保持するスピンドルは高速で回転することから、連続で加工を続ける場合には、モータや軸受で発生した熱によって主軸が軸方向へ膨張することになる。このため、砥石台がプログラム原点から指令された移動量だけ移動したとしても、ワークに対するツールの位置は微妙に異なることになり、ワークを決められた寸法通りに加工することは困難である。
【０００５】
このため、前述のような環境変動要因を排除してワークを高精度に加工すべく、従来から定寸装置が数値制御と共に併用されている。この定寸装置は加工がなされたワークを予め高精度に加工されたマスターピースと比較し、ワークの加工寸法を確認するものであり、マスターピース及びワークの対応部位に対して接触させる測定子を有している。図１０に示す研削盤では砥石台１０４とは反対側のコラム１０２の側面に定寸装置１０５が取り付けられており、上記測定子１０６は砥石台１０４と同様な移動手段１０７を介してコラム１０２に保持されている。一方、マスターピース１０８はワークテーブル１０１上のワークＷと略同様な位置に固定されている。この定寸装置１０５を用いた加工では、先ず、測定子１０６をマスターピース１０８に接触させて、その接触位置を数値制御部のメモリ内に格納し、次に測定子１０６を加工後のワークＷに接触させ、その接触位置をメモリ内に格納されていたマスターピース１０８の接触位置と比較する。この比較による差分がマスターピース１０８に対するワークＷの加工誤差であり、検出した差分だけ更に砥石台１０４を移動させてワークＷの加工を行えば、ワークＷをマスターピース１０８と同じ精度で加工することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、定寸装置を用いて個々のワーク毎に加工精度を測定するのには時間を要し、生産効率が低下する一因となっている。また、定寸装置それ自体のコストや、事前に高精度のマスターピースを製作する必要がある等、定寸装置の導入コストそれ自体も嵩むといった問題点もある。
【０００７】
また、砥石車を用いた研削盤では、所定の個数のワークを加工する度にドレッサー１０９を用いて砥石車Ｔの形状修正、砥粒切刃の創成を行わなければならず、ドレッサー１０９に対する砥石車Ｔの位置精度も極めて重要である。仮にドレッサー１０９に対する砥石車Ｔの位置精度が悪い場合には、本来は砥石形状を修正する筈のドレッサー１０９が砥石形状を崩してしまうことになり、ワークＷの加工精度が悪化する原因となってしまう。
【０００８】
この点、前述の定寸装置はマスターピースとワークとの相対的な比較によって、ワークの加工精度を高めるものであるから、砥石車の移動における位置精度そのものを保証するものではなく、ドレッサーと砥石車との関係については全く効果を発揮しない。従って、研削盤においては、定寸装置を装備している場合であっても、ワークの加工精度が悪化し易いという問題点があった。
【０００９】
また、研削加工における加工時間を短縮し、生産コストの低減化を図るためには、アルミナ質等の在来砥粒よりも硬い砥粒を用いた所謂ＣＢＮ砥石を用いることが望まれるが、ドレッサーによる砥石形状の修正精度が悪いと、一回のドレッシングでより多くの砥粒を削り採ることになるので、砥石の寿命が短くなってしまい、加工効率には優れるものの高価なＣＢＮ砥石を導入することができないといった問題点もあった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、環境温度の変動や加工時の摩擦熱等の影響によって生じるツールの実際の送り量の変動を排除し、定寸装置によるマスターとの比較を行わずとも、高精度にワークを加工することが可能となる数値制御工作機械における加工誤差補正方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、ドレッサーによって砥石形状の修正を行う際に、このドレッサーに対するツールの実際の送り量の変動を排除し、砥石の形状修正を高精度に行うことが可能であると共に、以てワークを高精度に且つ高い生産効率で加工することが可能な研削盤を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ツールの移動量がプログラムされた数値制御部と、この数値制御部から送出される指令信号によって駆動され、ワークテーブルに固定されたワークに対して上記ツールを送り込むツール移動手段と、を備えた工作機械に適用され、上記ツールによるワークの加工誤差を補正するための方法であって、上記数値制御部からツール移動手段に対して所定の測定移動量を指令し、ツールをプログラム原点からこれとは別個に設けられた測定ポイントへ移動させた後、移動完了後のツール位置と測定ポイントとの位置ずれ量を計測し、ワーク加工の際には、数値制御部がツール移動手段に指令する加工移動量を上記位置ずれ量によって補正することを特徴とするものである。
【００１３】
本来、ツールをプログラム原点からワークの加工位置へ移動させるためには、プログラム原点に対するワーク加工位置の座標を加工移動量としてツール移動手段に指令すれば良いのだが、環境温度の変動等によるツール移動手段の送り誤差や、ツール移動手段を支持するコラムの膨張又は収縮により、ワーク加工位置の座標を加工移動量として指令しただけでは、ツールをワーク加工位置に対して正確に設定することはできない。このため、本発明ではプログラム原点とは別個に測定ポイントなる位置を設け、測定ポイントの座標を測定移動量としてツール移動手段に指令してツールを移動させた際に、かかるツールが正しく測定ポイントに設定されるか否かを変位量センサを用いて測定するように構成した。そして、変位量センサによってツールの測定ポイントに対する位置ずれ量が検出された場合には、ワーク加工時に使用される加工移動量そのものを上記位置ずれ量で補正するように構成した。
【００１４】
このような本発明方法によれば、環境温度の変動によってツール移動手段の送り量が変動したり、かかるツール移動手段を支えるコラムの膨張又は収縮する等しても、その影響を排除することができ、ツールをワーク加工位置に対して正確に設定することが可能となる。従って、定寸装置を用いて加工後のワーク寸法をいちいちマスターピースと比較する必要がなくなり、その分だけ生産効率を高めることが可能となる。
【００１５】
また、本発明方法を研削盤に適用し、ツールをプログラム原点からドレッシング位置へ設定するために使用するドレス移動量を上記位置ずれ量で補正するように構成すれば、環境温度の変動によってツール移動手段の送り量が変動する等しても、砥石をドレッサーに対して正確に位置決めすることが可能となるので、砥石の形状修正を高精度に行うことができ、ひいてはワークを高精度に加工することが可能となる。また、砥石の形状修正を高精度に行うことができるので、一回のドレッシングで削り採る砥粒を最小限に抑えることも可能となり、砥石寿命が延命化する分、加工効率に優れたＣＢＮ砥石を導入し、生産効率の向上を図ることも可能となる。
【００１６】
このような本発明方法において、測定ポイントにおいてツールの位置ずれ量を計測した後は、この位置ずれ量を用いて必ず数値制御部に設定されているツールの加工移動量及び／又はドレス移動量を補正するように構成しても差し支えないが、検出した位置ずれ量がツール移動手段に本来的に内在する送り量誤差よりも小さい場合にまで加工移動量を補正する必要はなく、かかる観点からすれば、計測した位置ずれ量が所定値以上の場合にのみ加工移動量及び／又はドレス移動量を補正するように構成するのが好ましい。
【００１７】
また、測定ポイントに設定したツールの位置ずれ量の検出には、接触式や被接式等、測定ポイントに対するツールの位置ずれを検出し得る各種センサ類を使用することができる。但し、ここでの変位量の検出精度がワークの加工精度にそのまま反映されてくるので、１μｍ以下の位置ズレを検出し得るセンサであることが好ましく、また、長期間の繰り返し計測においても検出精度が損なわれないという観点からすれば、非接触式センサであることが好ましい。
【００１８】
更に、本発明方法においては計測した位置ずれ量をそのまま用いて加工移動量を補正しても差し支えないが、かかる位置ずれ量に計測誤差が存在する場合には、逆にツールの送り量の変動を増大させてしまうことも考えられる。従って、そのような観点からすれば、計測した位置ずれ量を用いてツールを測定ポイントに移動設定するための測定移動量を補正すると共に、補正後の測定移動量を用いてツールを再度測定ポイントに移動設定し、測定ポイントにおいて再計測した位置ずれ量が所定値以下に収まっているか否かを確認するのが好ましい。
【００１９】
また更に、このような加工移動量の補正は、ワークの加工の度毎に行うのが最も好ましいが、測定ポイントでツール位置ずれ量の計測を行うことによる時間損失を考慮すると、ツールの移動精度が著しく損なわれている蓋然性が高い場合、例えば、ツールを交換した後や所定個数のワークの加工がなされた後に限って該補正を行うのが好ましい。また、長時間の休憩を経た後に工作機械の起動を行う場合等にも、環境温度の変動による影響を排除するため、ツール位置ずれ量の計測を行ってから、加工移動量の補正を行うのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の数値制御工作機械における加工誤差補正方法を詳細に説明する。
図１は本発明の加工誤差補正方法を実施する数値制御研削盤の一例を示すものである。この研削盤は、工場の床面に設置されるベース部１と、このベース部１上をＹ軸方向（紙面左右方向）へ往復移動可能なワークテーブル２と、このワークテーブル２を跨ぐようにして設けられたコラム３と、このコラム３の側面に設けられてＵ軸方向及びＸ軸方向へ移動可能な砥石台（ツール移動手段）４と、この砥石台４に支持されると共に回転主軸をＵ軸方向へ合致させたスピンドル５とを備え、スピンドル５の回転主軸に装着した砥石車（ツール）Ｔを用いて、上記ワークテーブル２上に固定されたワークＷの研削加工を行うように構成されている。
【００２１】
上記ワークテーブル２上にはワークＷを保持するための固定台６が備えられると共に、ベース１内に格納されたモータ及び送りねじ（図示せず）の組み合わせによってＹ軸方向へ往復運動するように構成されており、上記砥石台４によってツールＴをＵ軸方向及びＸ軸方向へ所定量だけ移動させ、その状態からワークテーブル２を移動させることによって、砥石車ＴがワークＷに対して切り込むようになっている。従って、上記モータの回転角度及び回転速度を制御することによって、ワークＷに対する砥石車Ｔの切り込み量及び研削速度が自由に設定される。尚、図１に示す例では固定台６上に複数のワークＷが固定され、ワークテーブル２をＸ軸方向へ移動させながら研削加工を行うことによって、砥石車ＴがこれらワークＷを次々に加工していくように構成されているが、かかるワークテーブル２はワークＷを一度に一つのみ固定するタイプのものであっても差し支えない。
【００２２】
また、上記砥石台４は、Ｕ軸方向へ往復移動自在な一軸テーブルと、Ｘ軸方向へ往復移動自在な一軸テーブルとを積み重ねて構成されており、Ｘ軸方向へ移動するトップテーブル上に上記スピンドル５が固定されている。各一軸テーブルは上記ワークテーブル２と同様、モータ及び送りねじの組み合わせによって各方向へ駆動され、２つのモータの回転角度（回転量）を制御することにより、スピンドル５に装着された砥石車ＴをＵ−Ｘ座標平面内のプログラム原点から任意の位置に移動設定することができるようなっている。ここで、プログラム原点とは、砥石車Ｔの移動位置、ワークテーブルの移動位置をＵ−Ｘ−Ｙ空間内で数値制御する際の原点を意味している。
【００２３】
一方、上記ワークテーブル２上には砥石形状を修正するためのドレッサー７が設けられている。このドレッサー７はスピンドル８によってダイヤモンドホイール９を支承したロータリドレッサーであり、回転主軸をＵ軸方向へ合致させると共に、ワーク固定台６からＹ軸方向へ離間した位置に配置されている。従って、ワークテーブル２をＹ軸方向へ移動させることによって、砥石車Ｔをワーク加工位置又はロータリドレッサー７によるドレッシング位置へ適宜設定することができるようになっている。
【００２４】
この研削盤は、例えば、図２に示すような直線案内装置３０の摺動ブロック３１の研削加工に使用されるものである。この直線案内装置３０は、長手方向に沿ってボール転走面３２が形成された軌道レール３３と、上記ボール転走面３２を転動する多数のボール３４を備えると共にこれらボール３４の転動に伴って上記軌道レール３３上を移動する摺動ブロック３１とから構成されており、この図の例では上記摺動ブロック３１が中央に凹溝を備えたチャネル状に形成され、軌道レール３３を跨ぐようにして該軌道レール３３と組み合わされている。図３に示すように、チャネル状に形成された摺動ブロック３１の内側面には上記ボール３４が転動するボール転走面３５が片側２条ずつ、計４条形成されており、上記研削盤は摺動ブロック３１のこれらボール転走面３５の研削加工に使用される。研削加工の効率化、複数のボール転走面の位置関係の正確化を期すため、これら４条のボール転走面３５は凹溝の片側に位置する２条のボール転走面が同時に研削される。このため、砥石車Ｔは片側２条のボール転走面３５，３５の形状が転写された総型砥石として形成され、この砥石車Ｔを摺動ブロック３１の凹溝の一方の側面に接触させて研削加工を行うことにより、２条のボール転走面３５，３５を高精度に仕上げることが可能となっている。
【００２５】
本来、この研削盤においては、砥石台４を構成するモータに対して所定の回転量を与えている場合、砥石車ＴはＵ軸方向及びＸ軸方向へ正確に移動し、Ｕ−Ｘ軸平面内の目的とする位置に対して高精度に位置決めされる筈である。しかし、この研削盤が設置されている工場内の環境温度が変動すると、砥石台４のＵ軸方向及びＸ軸方向への移動を担っている送りねじに僅かではあるが膨張又は収縮が生じ、これら送りねじのリードが変動することから、モータに対して所定の回転量を与えた場合であっても、砥石車Ｔが設定された位置は目的とする位置に対して誤差を含んだものとなってしまう。
【００２６】
また、砥石車Ｔを保持しているスピンドル５は加工中に高速回転することから、ワークＷの加工中はモータで発生した熱エネルギや軸受の摩擦熱が次第にスピンドル主軸に蓄積され、かかる主軸も僅かではあるが熱膨張を生じる。更に、上記コラム３やベース１も環境温度の変動によって膨張又は収縮を生じ、特に、砥石車Ｔが配置されたコラム３の側面には研削加工中に使用されるクーラント液が付着することから、コラム３自体が熱変形を生じてしまう懸念もある。従って、これらの点からしても、砥石車Ｔの移動先の位置は誤差を含んだものとなり易い。
【００２７】
そして、このように砥石車の移動位置が誤差を含んでしまうと、ワークＷの加工精度が損なわれることになる。しかも、研削盤ではドレッサー７を用いて砥石車の形状の修正を行っていることから、砥石車Ｔの移動位置に誤差が含まれてしまうと、ドレッサー７に対する砥石車Ｔの位置決めにも誤差が含まれることになり、砥石形状を修正する筈のドレッシングによって逆に砥石形状が損なわれ、更に、この砥石車Ｔを用いてワークＷの研削を行うことにより、ワークＷの加工精度が損なわれることになる。特に、前述した如く砥石車Ｔとして総型砥石を用いている場合に、この問題は深刻である。
【００２８】
このため、本実施例の研削盤では、砥石台４のプログラム原点とは別個に測定ポイントなるものを設け、ワーク加工の合間等の所定のタイミング毎に砥石車Ｔをプログラム原点から測定ポイントへ移動設定し、かかる測定ポイントで砥石車Ｔの測定ポイントに対する位置ずれ量を検出するようにしている。この測定ポイントはワーク固定台６上のワークＷとドレッサー７との略中間位置に設けられており、図４に示すように、ワークテーブル２上にセンサベース１０を介して一対のセンサ１１，１２を保持することにより構成されている。尚、図４はワーク固定台６からＸ軸方向に沿って測定ポイントを観察した図であり、上記支持ベース１０の後方にドレッサー７が位置している。
【００２９】
図５に示すように、上記センサベース１０には一対の変位量センサ１１，１２が取り付けられている。これら変位量センサ１１．，１２は渦電流式の近接センサであり、一方の変位量センサ１１は砥石車ＴのＵ軸方向の位置ずれ量を検出するためにＵ軸方向上向きに、他方の変位量センサ１２は砥石車ＴのＸ軸方向の位置ずれ量を検出するためにＸ軸方向に向いて配置されている。砥石車Ｔが測定ポイントに設定された場合、前者のＵ軸方向センサ１１は砥石車Ｔの金属製回転軸Ｓの先端に対向する一方、後者のＸ軸方向センサ１２は砥石車Ｔの金属製回転軸Ｓの周面と対向し、かかる回転軸Ｓが各センサ１１，１２に対してどの程度近接しているかを分解能１μｍ以下で検出する。
【００３０】
図６はＵ−Ｘ−Ｙ空間内における上記測定ポイントＳ、プログラム原点Ｏ、ドレッシング位置Ｄ及びワークＷの加工開始位置との位置関係を示すものである。ワークテーブル２にはＹ軸方向への移動位置を検出するためのセンサ（図示せず）が設けられており、かかるセンサの検出信号をピックアップすることにより、測定ポイントが砥石車Ｔの移動平面に合致する位置にワークテーブル２を正確に停止させることができるようになっている。従って、この位置（以下、「テーブル原点」という）にワークテーブル２を停止させた状態で、砥石台４を駆動して砥石車ＴをＵ−Ｘ平面内で移動させると、砥石車Ｔを測定ポイントに設定することができる。
【００３１】
砥石車Ｔの形状修正を行うドレッシング位置ＤはＵ−Ｘ平面内における位置が測定ポイントと重なっており、砥石車Ｔを測定ポイントに設定した状態でワークテーブル２をＹ軸方向へ移動させると、かかる砥石車Ｔをドレッシング位置Ｄに設定することができるようになっている。また、ドレッサー７のダイヤモンドホイール９は測定ポイントＳとドレッシング位置Ｄを結ぶＹ軸方向線に対して接するように設けられている。このため、砥石車Ｔが正しく測定ポイントに移動設定されさえすれば、ワークテーブル２をＹ軸方向へ移動するだけで、砥石車Ｔを正しくドレッシング位置に設定することができ、Ｘ軸方向に関する砥石車Ｔの食い込み量を調整するのみで、砥石車Ｔの修正形状を高精度に行うことができる。
【００３２】
また、ワークＷも測定ポイントＳとドレッシング位置Ｄを結ぶＹ軸方向線上に位置しており、測定ポイントＳに対する砥石車Ｔの位置ずれ量が解消されれば、ワークテーブル２をＹ軸方向へ移動させることで、砥石車ＴをワークＷに対して誤差なくアプローチさせることができるようになっている。
【００３３】
図７はこの研削盤における砥石台４及びワークテーブル２の制御系を示すブロック図である。この制御系はコンピュータシステムから構成された数値制御部１３を備え、かかる数値制御部１３にはワーク加工時における砥石車Ｔの移動位置がＵ−Ｘ平面内の座標位置、すなわちプログラム原点を基準としたＵ軸方向及びＸ軸方向への移動量としてプログラミングされると共に、ワークテーブル２のＹ軸方向への移動量もプログラミングされている。また、この数値制御部１３は、砥石車ＴをＵ軸方向へ移動させるモータ（Ｕ軸モータ）１４及びＸ軸方向へ移動させるモータ（Ｘ軸モータ）１５、ワークテーブルをＹ軸方向へ移動させるモータ（Ｙ軸モータ）１６に対して駆動制御信号を送出し、これらモータの回転速度及び回転量を制御している。従って、加工が開始されると、数値制御部１３が予め入力されている制御プログラムに基づいてＵ軸モータ１４、Ｘ軸モータ１５及びＹ軸モータ１６の回転が制御され、砥石台４が砥石車Ｔを所定の加工開始位置に移動設定すると共に、ワークテーブル２に対して所定の送りが与えられ、砥石車ＴがワークＷに対して切り込むことになる。
【００３４】
また、本実施例の研削盤は、前述した変位量センサ１１，１２を用いて砥石車Ｔの測定ポイントに対する位置ずれ量を検出するため、ワーク加工の合間等の所定タイミング毎に砥石車Ｔを測定ポイントに移動設定させる測定制御部１７を有している。この測定制御部１７は上記数値制御部１３と同じコンピュータシステムによって実現されており、予め格納されている測定プログラムを実行し、Ｕ軸モータ、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータを制御して、砥石車Ｔを測定ポイントに設定する。また、この測定制御部１７は変位量センサ１１，１２で計測した砥石車Ｔの位置ずれ量を取り込み、かかる位置ずれ量を用いて数値制御部１３に格納されているワークＷ加工時の砥石車Ｔの移動量、すなわち加工移動量を補正して書き換えるように構成されている。
【００３５】
図８は上記測定プログラムの流れを示したフローチャートである。この測定プログラムは、前回のワーク加工から次回のワーク加工迄の間に、砥石台４を用いた砥石車Ｔの送り量に誤差が発生している蓋然性が高い場合、例えば、長時間にわたり機械を停止していた後や、砥石車Ｔを交換した後、多数のワークＷを連続的に加工した後等をトリガーとして自動的に実行される。また、ドレッサー７による砥石車Ｔの形状修正を高精度に行うため、砥石車Ｔのドレッシング開始前には必ず実行される。
【００３６】
この測定プログラムが実行されると、上記測定制御部１７はＹ軸モータ１６に対して駆動信号を送出し、ワークテーブル２をテーブル原点に設定させると共に、メモリ内に格納されている測定ポイントＳの座標を読み出し、これを測定移動量としてＸ軸モータ１４及びＵ軸モータ１５に指令する（ＳＴ１）。仮に、砥石台４による砥石車Ｔの送り量に誤差が存在しないのであれば、これによって砥石車Ｔは正確にプログラム原点から測定ポイントに設定される筈である。次に、測定制御部１７はＸ軸センサ１２の測定値をチェックし、砥石車ＴがＸ軸方向に関して測定ポイントからどの程度変位しているかを計測し（ＳＴ２）、その値をＸ軸方向の位置ずれ量としてメモリに格納する（ＳＴ３）。また、測定制御部は計測した位置ずれ量が所定値よりも大きいか否かをチェックし（ＳＴ４）、大きいと判断される場合には、機械そのものの故障、制御系の異常が考えられるため、液晶パネル等のユーザインターフェースを通じてエラー表示を行い（ＳＴ５）、測定プログラムを終了する。一方、計測したＸ軸方向の位置ずれ量が所定値以内に収まっていると判断されるのであれば、次に、測定制御部１７はＵ軸センサ１１の測定値をチェックし、砥石車ＴがＵ軸方向に関して測定ポイントからどの程度変位しているかを計測し（ＳＴ６）、その値をＵ軸方向の位置ずれ量としてメモリに格納する（ＳＴ７）。また、測定制御部は計測した位置ずれ量が所定値よりも大きいか否かをチェックし（ＳＴ８）、大きいと判断される場合には、やはり機械そのものの故障、制御系の異常が考えられるため、液晶パネル等のユーザインターフェースを通じてエラー表示を行い（ＳＴ５）、測定プログラムを終了する。
【００３７】
そして、計測したＵ軸方向の位置ずれ量が所定値以内に収まっていると判断されるのであれば、次に、ワーク加工の際にＵ軸モータ１４及びＸ軸モータ１５に指令する加工移動量に対して計測したＸ軸方向及びＵ軸方向の位置ずれ量を加算し、かかる加工移動量の補正を行う（ＳＴ１０）。ここで、加算する位置ずれ量には正負の符号が含められている。また、既に測定プログラムが実施され、初期の加工移動量が前回の測定プログラムで補正されているのであれば、測定制御部１７は前回の測定プログラムの際に計測してメモリ内に格納している位置ずれ量を読み出して、これをワーク加工に用いている加工移動量から減算し、この後に今回の測定プログラムで計測した位置ずれ量を加算して、かかる加工移動量の補正をを行う。また、ＳＴ９〜１０では、同様にして、砥石車Ｔをプログラム原点Ｏからドレッシング位置Ｄに設定する際に使用するドレス移動量も補正する。ここまでで、測定プログラムは終了する。
【００３８】
これにより、測定プログラム実行後のワーク加工では、砥石台４に存在する送り量誤差分だけＵ−Ｘ平面の座標が変更されたことになり、補正後の加工移動量及びドレス移動量を用いて砥石車Ｔを移動設定すれば、かかる砥石車ＴをワークＷの加工位置及びドレッシング位置Ｄに対して高精度に位置決めすることが可能となる。特に、本実施例では、測定ポイントＳに対してＹ軸方向に重なっているドレッシング位置Ｄに対し、正確に砥石車Ｔを設定することができるようになるので、ロータリドレッサー７を道いた砥石車Ｔの形状修正を高精度に行うことができ、ワークＷの加工精度を向上させることができるものである。また、砥石車Ｔをドレッシング位置Ｄに対して正確に位置決めすることができるので、ダイヤモンドホイール９に対する砥石車Ｔの切り込み量を微少量に抑えながらも、かかる砥石車Ｔの形状修正を的確に行うことが可能となり、砥石寿命が延命化する分、高価なＣＢＮホイールを導入し、生産効率の向上をも図ることが可能となる。
【００３９】
更に、このような測定プログラムは、従来の研削盤に対して変位量センサを備えた測定ポイントＯを設けるのみで容易に実施することが可能であり、従来の定寸装置のように大がかりな装置を必要とせず、低コストでワークの加工精度を向上させることができるといったメリットもある。また、定寸装置を用いてマスターピースと加工後のワークとを比較する必要もないので、ワークの加工を短時間で終了することができ、この点においても生産効率を高めることが可能である。
【００４０】
次に、図９は測定プログラムの他の系を示すフローチャートである。この測定プログラムも開始されるトリガーに関しては図８に示す測定プログラムと同一である。この測定プログラムが実行されると、上記測定制御部１７はＹ軸モータ１６に対して駆動信号を送出し、ワークテーブル２をテーブル原点に設定させると共に、メモリ内に格納されている測定ポイントＳの座標を読み出し、これを測定移動量としてＸ軸モータ１４及びＵ軸モータ１５に指令する（ＳＴ１１）。また、指令した初期移動量、すなわち測定ポイントＳの座標として格納されているＵ軸及びＸ軸の座標を測定位置座標Ｃとしてメモリに格納しておく（ＳＴ１２）。やはり、砥石台４による砥石車Ｔの送り量に誤差が存在しないのであれば、これによって砥石車Ｔは正確にプログラム原点から測定ポイントに設定される筈である。
【００４１】
次に、測定制御部１７はＸ軸センサ１２の測定値をチェックし、砥石車ＴがＸ軸方向に関して測定ポイントからどの程度変位しているかを計測し（ＳＴ１３）、その値をＸ軸方向の位置ずれ量としてメモリに格納する（ＳＴ１４）。また、測定制御部は計測した位置ずれ量が所定値よりも大きいか否かをチェックし（ＳＴ１５）、大きいと判断される場合（例えば、０．０５ｍｍ以上）には、機械そのものの故障、制御系の異常が考えられるため、液晶パネル等のユーザインターフェースを通じてエラー表示を行い（ＳＴ１６）、測定プログラムを終了する。一方、計測したＸ軸方向の位置ずれ量が所定値以内に収まっていると判断されるのであれば、次に、測定制御部１７はＵ軸センサ１１の測定値をチェックし、砥石車ＴがＵ軸方向に関して測定ポイントからどの程度変位しているかを計測し（ＳＴ１７）、その値をＵ軸方向の位置ずれ量としてメモリに格納する（ＳＴ１８）。また、測定制御部１７は計測した位置ずれ量が所定値よりも大きいか否かをチェックし（ＳＴ１９）、大きいと判断される場合には、やはり機械そのものの故障、制御系の異常が考えられるため、液晶パネル等のユーザインターフェースを通じてエラー表示を行い（ＳＴ１６）、測定プログラムを終了する。このＳＴ１３〜１９までの手順は図８に示した測定プログラムのＳＴ２〜８までの手順と同一である。
【００４２】
そして、計測したＵ軸方向の位置ずれ量が所定値以内に収まっていると判断されるのであれば、次に、計測した砥石車ＴのＵ軸方向及びＸ軸方向の位置ずれ量が共に所定値（例えば、２μｍ）以下か否かをチェックする（ＳＴ２０）。ここでの所定値とは機械的な構成上から排除しきれない程度に微細な位置ずれ量をいう。そして、所定値よりも大きいと判断される場合には、計測した位置ずれ量を用いてＳＴ１１で指令した測定移動量を補正した後（ＳＴ２１）、補正した測定移動量を用いてＵ軸モータ１４及びＸ軸モータ１５に駆動信号を送出し、砥石車Ｔをプログラム原点から測定ポイントへ再設定する。次に、ＳＴ１３〜１９までと全く同様にして、測定ポイントにおいて砥石車ＴのＸ軸方向及びＵ軸方向の位置ずれ量を計測する。計測が終了したならば、かかる計測によって得られた位置ずれ量が共に所定値以下か否かをチェックし（ＳＴ２０）、所定値以下であると判断される場合には、ＳＴ２１で使用した補正後の測定移動量から最後に計測を行った際の砥石車Ｔの測定位置座標ｄを算出し、これをメモリに格納する（ＳＴ２２）。また、ＳＴ２０でＵ軸位置ずれ量又はＸ軸位置ずれ量のいずれか一方でも所定値内に収まらなかった場合には、再度ＳＴ２１へ進み、前回の計測の際に用いた測定移動量（既に１回は補正されている）を再補正した後、ＳＴ１３〜１９を繰り返す。
【００４３】
測定位置座標ｄを記録したならば、ＳＴ１２において格納しておいた最初の測定位置座標ｃを読み出し、座標ｃと座標ｄの差をＵ軸方向及びＸ軸方向について計算する（ＳＴ２３）。この差は、最初の測定移動量によって砥石車Ｔが設定された測定座標ｃと測定ポイントＳとの位置ずれ量に相当する。従って、次のＳＴ２４では、数値制御部１３のメモリから読み出されたワーク加工時の加工移動量をＳＴ２３で計算された位置ずれ量を用いて補正し、更に、ＳＴ２５では、砥石車をプログラム原点からドレッシング位置に設定する際に使用するドレス移動量をも上記位置ずれ量で補正する。これにより、測定プログラムは終了し、これ以降は補正された新たな加工移動量を使用してワークの研削加工が行われ、また、補正された新たなドレス移動量を使用して砥石車のドレッシングが行われる。
【００４４】
そして、この図９に示す測定プログラムでは、Ｕ軸センサ及びＸ軸センサによって計測した位置ずれ量を用いて測定移動量を補正し、再度砥石車を測定ポイントに再設定することにより、補正が砥石台による砥石車の送りに対して正確に反映されるか否かを確認することができるので、図８の測定プログラムに比較し、砥石車ＴをワークＷの加工位置及びドレッシング位置Ｄに対して更に高精度に位置決めすることが可能となり、その分だけワークの加工を高精度に行うことができるものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の加工誤差補正方法によれば、環境温度の変動によって砥石台の送り量が変動したり、かかる砥石台を支えるコラムの膨張又は収縮する等しても、その影響を排除することができ、定寸装置によるマスターとの比較を行わずとも、高精度にワークを加工することが可能となり、生産効率を高めることが可能となる。
【００４６】
また、本発明方法を研削盤に適用し、ツールをプログラム原点からドレッシング位置へ設定するために使用するドレス移動量を上記位置ずれ量で補正するように構成すれば、環境温度の変動によって砥石台の送り量が変動する等しても、ドレッサーによって砥石形状の修正を行う際に、このドレッサーに対するツールの実際の送り量の変動を排除し、砥石をドレッサーに対して正確に位置決めすることが可能となるので、砥石の形状修正を高精度に行うことができ、ひいてはワークを高精度に加工することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用した研削盤の実施例を示す側面図である。
【図２】実施例に係る研削盤で加工される直線案内装置の例を示すものである。
【図３】直線案内装置の摺動ブロックを総型砥石で研削加工する際の様子を示す断面図である。
【図４】変位量センサが取り付けられたセンサベースを示す正面図である。
【図５】図４のＡ部拡大図である。
【図６】Ｕ−Ｘ−Ｙ空間内におけるプログラム原点、測定ポイント、ドレッシング位置の位置関係を示す図である。
【図７】実施例の研削盤における砥石台及びワークテーブルの制御系を示すブロック図である。
【図８】測定プログラムの一例を示すフローチャートである。
【図９】測定プログラムの他の例を示すフローチャートである。
【図１０】定寸装置を備えた従来の研削盤を示す側面図である。
【符号の説明】
１…ベース、２…ワークテーブル、３…コラム、４…砥石台（ツール移動手段）、５…スピンドル、６…ワーク固定台、７…ドレッサー、１１…Ｕ軸センサ、１２…Ｘ軸センサ、１３…数値制御部、１７…測定制御部

Claims

加工対象物であるワークが固定されると共に一軸方向へ移動可能なワークテーブルと、このワークテーブルの移動方向と直交する平面内においてツールである砥石をワークに対する加工位置へ設定するツール移動手段と、前記ワークテーブルに搭載されて前記砥石の形状を修正するドレッサーと、前記ワーク及びドレッサーに対するツールの移動量がプログラム入力されると共に該ツール移動手段の駆動信号を生成する数値制御部とを備え、
前記砥石の移動平面内で且つ前記ワークテーブルの移動方向に関して前記ドレッサーによる砥石のドレッシング位置と重なる位置には、プログラム原点とは別個に測定ポイントを設ける一方、所定のタイミング毎に砥石をプログラム原点から前記測定ポイントへ移動設定させるよう前記ツール移動手段に対して指令する測定制御部を設け、
前記測定制御部は、測定ポイントに移動設定された筈のツールと測定ポイントとの位置ずれ量を変位量センサによって計測し、かかる位置ずれ量を用いて前記数値制御部に設定されている加工移動量及び前記砥石をドレッシング位置に設定するためのドレス移動量を補正することを特徴とする数値制御工作機械。
前記変位量センサは、前記砥石の移動平面を構成する２軸方向に関して該砥石の位置ずれ量を計測する一対の近接センサから構成され、一方の変位量センサは砥石の回転軸の先端に対向する一方、他方の変位量センサは砥石の回転軸の周面と対向していることを特徴とする請求項１記載の数値制御工作機械。