JP4038185B2 - Numerical control method - Google Patents

Numerical control method Download PDF

Info

Publication number
JP4038185B2
JP4038185B2 JP2004037625A JP2004037625A JP4038185B2 JP 4038185 B2 JP4038185 B2 JP 4038185B2 JP 2004037625 A JP2004037625 A JP 2004037625A JP 2004037625 A JP2004037625 A JP 2004037625A JP 4038185 B2 JP4038185 B2 JP 4038185B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
rotation axis
machine
command
deviation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004037625A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004272887A (en
Inventor
俊明 大槻
秀雄 荻野
孝文 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP2004037625A priority Critical patent/JP4038185B2/en
Publication of JP2004272887A publication Critical patent/JP2004272887A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4038185B2 publication Critical patent/JP4038185B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、直線移動軸以外に回転軸を有する機械を制御する数値制御方法に関する。 The present invention relates to a numerical control method of controlling a machine having a rotating shaft in addition to the linear movement axis.

金型等の自由曲面を加工する工作機械として、直線移動軸以外に回転軸を有する機械が使用されている。X,Y,Zの直線移動軸と、2つの回転軸を備えた5軸工作機械が知られている。回転軸を備えていることから、これらの回転軸の回転に伴って、工具を被加工物のワーク加工面に対して任意に傾けて加工することができる。工具が傾くことによって工具長補正量が変化することから、この工具長を補正しながら加工するようにされている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。   As a machine tool for machining a free-form surface such as a mold, a machine having a rotation axis in addition to a linear movement axis is used. A 5-axis machine tool having X, Y, and Z linear movement axes and two rotation axes is known. Since the rotary shafts are provided, the tool can be arbitrarily tilted with respect to the workpiece processing surface of the workpiece as the rotary shafts rotate. Since the tool length correction amount changes as the tool tilts, machining is performed while correcting the tool length (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

又、X,Y,Zの直線移動軸と鉛直軸線周りの回転軸のC軸、該C軸に対して所定角度傾斜したB’軸周りに回転する部材を備えた5軸工作機械において、C軸の鉛直線軸からの傾き誤差、B’軸の傾斜角度誤差、及びB’,C軸の回転中心位置の誤差を補正するために、B’軸を所定角度に固定し、C軸周りに回転させ所定旋回角度毎の主軸先端位置を測定し、この測定データから回帰方程式より重回帰分析して旋回平面を求めて、C軸部材の軸方向ベクトルを求め、C軸を所定角度に固定し、B軸周りに回転させ所定旋回角度毎の主軸先端位置を測定し、この測定データから回帰方程式より重回帰分析して旋回平面を求めてB軸部材の軸方向ベクトルを求め、これら軸方向ベクトルの軸線周りに旋回した状態での主軸先端位置を求め、この主軸先端位置と誤差のない場合の主軸位置との差分を主軸頭位置誤差とし、主軸頭位置誤差の符号を反転させて補正値とし、NCプログラムの座標系をオフセットして主軸頭誤差補正を行うようにしたものが知られている(特許文献3参照)。   Further, in a 5-axis machine tool including a linear movement axis of X, Y, and Z, a C axis of a rotation axis around a vertical axis, and a member that rotates about a B ′ axis inclined by a predetermined angle with respect to the C axis, In order to correct the tilt error from the vertical axis of the shaft, the tilt angle error of the B ′ axis, and the error of the rotation center position of the B ′ and C axes, the B ′ axis is fixed at a predetermined angle and rotated around the C axis. The spindle tip position for each predetermined turning angle is measured, multiple regression analysis is performed from the regression data from the measurement data to obtain the turning plane, the axial direction vector of the C axis member is obtained, the C axis is fixed at the predetermined angle, Rotate around the B axis and measure the spindle tip position for each predetermined turning angle. From this measurement data, multiple regression analysis is performed from the regression equation to obtain the turning plane to obtain the axis direction vector of the B axis member. Find the spindle tip position when swiveling around the axis. The difference between the spindle tip position and the spindle position when there is no error is taken as the spindle head position error, the sign of the spindle head position error is inverted to obtain a correction value, and the NC program coordinate system is offset to correct the spindle head error. What was made is known (refer patent document 3).

特開平3−109606号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-109606 特開平5−100723公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-100723 特開2001−269839号公報JP 2001-269839 A

前述した特許文献1,2の工具長補正方法では、回転軸中心のずれや傾斜は考慮されていない。回転軸中心が本来の位置から乖離または傾斜している場合(加工プログラムを実行する制御系が認識している回転中心軸及びその方向と実際に回転中心軸及びその方向に誤差がある場合)は考慮されていない。また、主軸旋回中心が本来の位置から乖離または傾斜している場合においても、考慮されていない。   In the above-described tool length correction methods of Patent Documents 1 and 2, a shift or inclination of the rotation axis center is not taken into consideration. When the rotation axis center deviates or tilts from the original position (when there is an error in the rotation center axis and its direction recognized by the control system executing the machining program and the rotation center axis and its direction) Not considered. Further, even when the main spindle turning center is deviated or inclined from the original position, no consideration is given.

しかし、工作機械の製造上、回転軸中心を本来の位置、方向に、また主軸旋回中心を本来の位置、方向に正確に製造することは困難で誤差が発生する。前述した特許文献3では、回転軸の中心位置誤差、傾きの誤差を考慮し、主軸頭位置誤差補正を行っているが、この方法は、2つある一方の回転軸を固定し、他方を所定角度回転させた位置毎に主軸先端位置を測定して得られたデータに基づいて回帰方程式より重回帰分析して旋回平面を求めて軸方向ベクトルを求め、さらに、これらの軸方向ベクトルを旋回させた状態での主軸先端位置を求め、本来の主軸位置との差を主軸頭位置誤差として、NC座標系をこの主軸頭位置誤差に対応してオフセットするものであり、処理が複雑である。   However, in manufacturing the machine tool, it is difficult to accurately manufacture the rotation axis center in the original position and direction and the spindle turning center in the original position and direction, and an error occurs. In Patent Document 3 described above, the spindle head position error correction is performed in consideration of the center position error and the tilt error of the rotation axis. This method, however, fixes one of the two rotation axes and the other is a predetermined one. Based on the data obtained by measuring the spindle tip position for each angle rotated position, multiple regression analysis is performed from the regression equation to obtain the turning plane to obtain the axial direction vector, and further, the axial direction vector is rotated. In this state, the spindle tip position is obtained, the difference from the original spindle position is set as the spindle head position error, and the NC coordinate system is offset corresponding to the spindle head position error, and the processing is complicated.

さらに、特許文献3に記載された方法では、次のような問題点がある。
2つの回転軸の位置決めごとに、それらの回転軸を所定角度ずつ旋回させて測定し、それらの回転軸の実際の方向ベクトルを求めている。従って、回転軸の位置決めごとに測定のための時間がかかるという問題と、回転軸の移動を含めた連続加工には使用できないという問題がある。又、2つある回転軸の回転中心はお互いに交叉していることを前提としており、2つの回転中心の間に乖離がある場合を考慮していない。さらに、主軸回転中心と回転軸の間の誤差を考慮していないという問題がある。
Furthermore, the method described in Patent Document 3 has the following problems.
For each positioning of the two rotating shafts, the rotating shafts are rotated by a predetermined angle and measured, and the actual direction vector of these rotating shafts is obtained. Therefore, there is a problem that it takes time for measurement every time the rotary shaft is positioned, and a problem that it cannot be used for continuous machining including the movement of the rotary shaft. Further, it is assumed that the rotation centers of the two rotation shafts cross each other, and the case where there is a divergence between the two rotation centers is not considered. Furthermore, there is a problem that an error between the spindle rotation center and the rotation axis is not considered.

そこで、本発明の目的は、回転軸を含む機械を制御する数値制御方法において、回転軸中心が本来の位置から乖離または傾斜している場合や、主軸旋回中心が本来の位置から乖
離または傾斜している場合においても、簡単で精度の高い加工、かつ回転軸の移動を含めた連続加工ができる数値制御方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a numerical control method for controlling a machine including a rotating shaft when the center of the rotating shaft is deviated or inclined from the original position, or when the spindle turning center is deviated or inclined from the original position. in case it is also to provide a numerical control method which can easily and highly accurate machining, and including the movement of the rotary shaft continuous processing.

本願請求項1に係る発明は、直線移動軸と工具ヘッド回転用の第1回転軸と前記第1回転軸の上に第2回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、
主軸旋回中心の機械誤差のない基準位置と実際の主軸旋回中心のずれ量による変換行列によって工具長ベクトルが補正された実工具長ベクトルV3を求め、
前記第2回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第2回転軸への指令位置による変換行列によって前記実工具長ベクトルV3を前記第2回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第2回転軸のずれが補正された実工具長ベクトルV5を求め、
前記第1回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第1回転軸への指令位置による変換行列によって前記実工具長ベクトルV5を前記第1回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第回転軸のずれが補正された実工具長ベクトルV7を求め、
前記実工具長ベクトルV7に指令位置ベクトルとワーク原点オフセットベクトルを加算し機械位置を求め、
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法である。
The invention according to claim 1 of the present application is a numerical control method by a numerical control device for a machine having a linear movement axis, a first rotation axis for rotating a tool head, and a second rotation axis on the first rotation axis,
An actual tool length vector V3 in which the tool length vector is corrected by a conversion matrix based on a deviation position between the spindle center of rotation without a mechanical error and the actual spindle center of rotation is obtained.
The actual tool length vector V3 is rotated by a command for the second rotation axis by a conversion matrix based on a reference position free from a mechanical error of the second rotation axis, an actual rotation axis shift amount, and a command position to the second rotation axis. Thus, an actual tool length vector V5 in which the deviation of the second rotation axis is corrected is obtained,
The actual tool length vector V5 is rotated by a command with respect to the first rotation axis based on a conversion matrix based on a reference position free from a mechanical error of the first rotation axis, an actual rotation axis deviation amount, and a command position to the first rotation axis. Accordingly, an actual tool length vector V7 in which the deviation of the first rotation axis is corrected is obtained,
Adding a command position vector and a workpiece origin offset vector to the actual tool length vector V7 to obtain a machine position;
In the numerical control method, the linear movement shaft and the rotation shaft are moved to the determined machine position.

請求項2に係る発明は、直線移動軸とテーブル回転用の第1回転軸と前記第1回転軸の上に第2回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、The invention according to claim 2 is a numerical control method by a numerical controller of a machine having a linear movement shaft, a first rotation shaft for table rotation, and a second rotation shaft on the first rotation shaft,
テーブル座標系上における指令位置に前記テーブル座標系原点のオフセットを加算して機械座標系上指令位置を求め、Add the offset of the table coordinate system origin to the command position on the table coordinate system to obtain the command position on the machine coordinate system,
前記第2回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第2回転軸への指令位置による変換行列によって前記機械座標系上指令位置を前記第2回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第2回転軸のずれが補正された第2回転軸回転位置を求め、The command position on the machine coordinate system is only the command for the second rotation axis by a conversion matrix based on the reference position where there is no mechanical error of the second rotation axis, the actual deviation amount of the rotation axis, and the command position to the second rotation axis. Rotate, thereby obtaining the second rotational axis rotational position in which the deviation of the second rotational axis is corrected,
前記第1回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第1回転軸への指令位置による変換行列によって前記第2回転軸回転位置を前記第1回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第1回転軸のずれが補正された第1回転軸回転位置を求め、The second rotational axis rotational position is determined only by a command for the first rotational axis based on a conversion matrix based on a reference position where there is no mechanical error of the first rotational axis, a deviation amount of the actual rotational axis, and a command position for the first rotational axis. Rotate, thereby obtaining a first rotational axis rotational position in which the deviation of the first rotational axis is corrected,
前記第1回転軸回転位置に工具長ベクトルを加算して機械位置を求め、Adding a tool length vector to the first rotational axis rotational position to obtain a machine position;
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法である。In the numerical control method, the linear movement shaft and the rotation shaft are moved to the determined machine position.

請求項3に係る発明は、直線移動軸と工具ヘッド回転用の1つの回転軸とテーブル回転用の1つの回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、
テーブル座標系上における指令位置に前記テーブル座標系原点のオフセットを加算して機械座標系上指令位置を求め、
前記テーブル回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記テーブル回転軸への指令位置による変換行列によって前記機械座標系上指令位置を前記テーブル回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記テーブル回転軸のずれが補正されたテーブル回転軸回転位置を求め、
前記工具ヘッド回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記工具ヘッド回転軸への指令位置による変換行列によって工具長ベクトルを前記工具ヘッド回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記工具ヘッド回転軸のずれが補正された工具長ベクトルを求め、
前記テーブル回転軸回転位置に工具長ベクトルを加算して機械位置を求め、
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法である。
The invention according to claim 3 is a numerical control method by a numerical control device of a machine having a linear movement axis, one rotation axis for rotating the tool head, and one rotation axis for rotating the table,
Add the offset of the table coordinate system origin to the command position on the table coordinate system to obtain the command position on the machine coordinate system,
Rotate the command position on the machine coordinate system by a command for the table rotation axis by a conversion matrix based on a reference position where there is no mechanical error of the table rotation axis, a deviation amount of the actual rotation axis, and a command position to the table rotation axis, Accordingly, the table rotation axis rotation position in which the deviation of the table rotation axis is corrected is obtained,
Rotating Engineering Gucho vector by a transformation matrix shift amount of the actual rotation axis mechanical error is no reference position of the tool head rotary shaft and by the command position to the tool head rotary axis only command to the tool head rotary shaft And thereby obtaining a tool length vector in which the deviation of the rotation axis of the tool head is corrected,
Add the tool length vector to the table rotation axis rotation position to obtain the machine position,
In the numerical control method, the linear movement shaft and the rotation shaft are moved to the determined machine position.

本発明は、回転軸や主軸旋回軸にずれがあっても、そのずれを補正して機械位置が指令されることになるから、加工精度の高い制御を行うことができる。   In the present invention, even if there is a deviation in the rotation axis or the main spindle turning axis, the machine position is instructed by correcting the deviation, so that it is possible to perform control with high machining accuracy.

回転軸を有する機械(工作機械)には、複数のタイプ(構成の差異)がある。各タイプの機械に対する本発明の適用の実施形態を、工具ヘッド回転形の機械、テーブル回転形の機械、工具ヘッド及びテーブル回転形の機械の、3つのタイプの機械に適用するものとし、以下この3つの実施形態の本発明の原理について説明する。
1.本発明の第1の実施形態(工具ヘッド回転形の機械)
本発明の第1の実施形態として、工具ヘッド回転式の機械であって、直交するX,Y,Z軸の直線移動軸と、工具ヘッドに回転軸としてA軸(X軸周り)とC軸(Z軸周り)を備え、C軸がマスタ軸となり、C軸上でA軸が動作し、かつ、A軸、C軸の回転角が「0」のとき、工具方向はZ軸方向である工具ヘッド回転形の機械について説明する。
There are a plurality of types (differences in configuration) of machines (machine tools) having a rotation axis. The embodiment of application of the present invention to each type of machine shall be applied to three types of machines: a tool head rotary machine, a table rotary machine, a tool head and a table rotary machine, The principle of the present invention in three embodiments will be described.
1. First embodiment of the present invention (tool head rotating type machine)
As a first embodiment of the present invention, a tool head rotary machine, which is an X, Y, Z axis linear movement axis orthogonal to each other, and an A axis (around the X axis) and C axis as rotation axes of the tool head (Around the Z axis), the C axis becomes the master axis, the A axis operates on the C axis, and the rotation angle of the A axis and the C axis is “0”, the tool direction is the Z axis direction A tool head rotating type machine will be described.

なお、A軸、C軸の回転角が「0」のときの工具長ベクトルVt-H(0,0,h,1) T、ワーク原点オフセット量WO-H(WOx-H,WOy-H,WOz-H,1) Tは初期条件として与えられているものとする。また、以降、同次座標系で表し「T」は転置を意味する。
(1−1)ずれのない場合の機械位置の求め方
まず、回転軸中心や主軸旋回中心が位置ずれや傾きがなく本来の位置から乖離または傾斜がなく、ずれがない場合、すなわち、加工プログラム及び制御系が認識している回転軸中心や主軸旋回中心の位置及び方向と実際の位置と方向が一致している場合について説明する。
The tool length vector Vt -H (0,0, h, 1) T and the workpiece origin offset amount WO -H (WOx -H , WOy -H , WOz -H , 1) T is assumed to be given as an initial condition. Further, hereinafter, it is expressed in a homogeneous coordinate system, and “ T ” means transposition.
(1-1) How to obtain the machine position when there is no deviation First, when the rotation axis center and the spindle turning center have no position deviation or inclination and no deviation or inclination from the original position, that is, there is no deviation, that is, a machining program. A case where the position and direction of the rotation axis center or the spindle turning center recognized by the control system coincide with the actual position will be described.

図1は、このずれのない場合での機械位置の算出を説明する説明図である。符号1は工具ヘッドで、符号2は工具である。
X,Y,Z軸の直線移動軸に対しては位置指令値P(x,y,z)及び回転軸のA軸、C軸に対しては位置指令R(a,c)が与えられたとき、機械位置Vm-H(X,Y,Z,1)は、次の1式によって求められる。
Vm-H=Mwo-H*Mp-H*Mc-H*Ma-H*Vt-H ……(1)
この1式において、Mwo-H,Mp-H,Mc-H,Ma-Hは変換マトリックスで、次の通りである。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the machine position when there is no deviation. Reference numeral 1 is a tool head, and reference numeral 2 is a tool.
A position command value P (x, y, z) was given to the X, Y, Z axis linear movement axes, and a position command R (a, c) was given to the A axis and C axis of the rotation axis. Then, the machine position Vm -H (X, Y, Z, 1) T is obtained by the following equation (1).
Vm- H = Mwo- H * Mp- H * Mc- H * Ma- H * Vt- H (1)
In this equation, Mwo- H , Mp- H , Mc- H and Ma- H are transformation matrices as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

すなわち、マトリックスMwo-Hは初期条件として与えられているワーク原点オフセット量WO-H(WOx-H,WOy-H,WOz-H,1) Tによって決まるものであり、マトリックスMp-H,は、位置指令値P(x,y,z)によって求められる。マトリックスMc-H,は、回転軸C軸への指令cによってもとめられ、マトリックスMa-Hは回転軸A軸への指令aによって求められるものである。 That is, the matrix Mwo- H is determined by the workpiece origin offset amount WO- H (WOx- H , WOy- H , WOz- H , 1) T given as an initial condition, and the matrix Mp- H , It is obtained from the position command value P (x, y, z). The matrix Mc -H is obtained by a command c for the rotation axis C, and the matrix Ma -H is obtained by a command a for the rotation axis A.

図1に示すように、機械原点に設定されているワーク原点オフセット量WO-Hのベクトルを加算してワーク座標系原点位置を求め、さらに、該ワーク座標系原点位置からプログラム指令値P(x,y,z)に対応するベクトルを加算し、さらに、A軸,C軸の回転量が「0」のときの工具長ベクトルVt-H(0,0,h,1) TをA軸,C軸を回転指令a,cだけ回転させて得られた工具長ベクトルを加算することによって、機械位置Vm-H(X,Y,Z,1)が求まる。 As shown in FIG. 1, the workpiece coordinate system origin position is obtained by adding the workpiece origin offset amount WO- H vector set at the machine origin, and the program command value P (x , Y, z), and the tool length vector Vt -H (0,0, h, 1) T when the rotation amounts of the A-axis and C-axis are “0”, The machine position Vm -H (X, Y, Z, 1) T is obtained by adding the tool length vector obtained by rotating the C axis by the rotation commands a and c.

(1−2)ずれ(回転中心軸、主軸旋回中心の位置の乖離、及び傾斜)の要素について
この第1の実施形態において発生するずれは、(i)C軸回転中心のずれ、(ii)A軸回転中心のずれ、(iii)主軸旋回中心のずれである。これらずれを表すにあたって、関連する事項を次の記号で表す。また図2は、このずれを有する機械の位置の算出を説明する説明図である。
As-H:A=0,C=0の時の実際の主軸旋回中心
Cs-H:A=0,C=0の時の本来の主軸旋回中心(基準位置)
Ac-H:実際のC軸回転中心
Cc-H:本来のC軸回転中心(基準位置)
Aa-H:実際のA軸回転中心
Ca-H:本来のA回転中心(基準位置)
また、本来のC軸回転中心(基準位置)Cc-Hの軸とA軸回転中心(基準位置)Ca-Hの軸は直交するものとしている。
(1-2) Regarding the element of deviation (deviation of the position of the rotation center axis, main axis turning center, and inclination) The deviation that occurs in this first embodiment is (i) deviation of the C axis rotation center, (ii) A deviation of the A-axis rotation center, and (iii) a deviation of the main spindle turning center. In expressing these deviations, related items are represented by the following symbols. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the position of the machine having this deviation.
As- H : Actual spindle turning center when A = 0, C = 0 Cs- H : Original spindle turning center (reference position) when A = 0, C = 0
Ac -H : Actual C axis rotation center Cc -H : Original C axis rotation center (reference position)
Aa- H : Actual A-axis rotation center Ca- H : Original A-rotation center (reference position)
Further, the axis of the original C-axis rotation center (reference position) Cc- H and the axis of the A-axis rotation center (reference position) Ca- H are assumed to be orthogonal.

(i)実際のC軸回転中心Ac-Hの本来のC軸回転中心(基準位置) Cc-Hに対するずれ (C軸のずれ)。
このずれを、実際のA軸回転中心Aa-Hから実際のC軸回転中心Ac-Hへの乖離距離のX,Y,Z軸各成分δac-H (δacx-H, δacy-H, δacz-H)と、C軸回転中心のこれらX,Y,Z軸の軸周りの回転ずれ(αc-H, βc-H, γc-H)で表す。
(I) Deviation of the actual C-axis rotation center Ac- H from the original C-axis rotation center (reference position) Cc- H (C-axis deviation).
This deviation, the actual A-axis rotation center Aa -H from the actual deviation distance to the C-axis rotation center Ac -H X, Y, Z-axis components δac -H (δacx -H, δacy -H , δacz - H ) and the rotational deviation (αc -H , βc -H , γc -H ) around the X, Y, and Z axes around the C axis rotation center.

δac-H (δacx-H, δacy-H, δacz-H) :
実際のA軸回転中心Aa-Hから実際のC軸回転中心Ac-Hへの乖離距離のX,Y,Z各成分は、実際のA軸回転中心から実際のC軸回転中心へのベクトルであり、これは、本来のC軸回転中心Cc-Hと本来のA軸回転中心Ca-Hの交点から実際のC軸回転中心Ac-Hへのベクトルをδc-H (δcx-H, δcy-H, δcz-H)とすると、δac-H=−δa-H+δc-H である。(なお、δa-Hは後述する。)
(αc-H, βc-H, γc-H):
実際のC軸回転中心Ac-Hが本来のC軸回転中心Cc-Hから、X軸周りにαc-H、Y軸周りにβc-H、Z軸周りにγc-H回転して傾斜したずれを表す。
δac -H (δacx -H , δacy -H , δacz -H ):
The X, Y, and Z components of the separation distance from the actual A axis rotation center Aa -H to the actual C axis rotation center Ac -H are vectors from the actual A axis rotation center to the actual C axis rotation center. There, it is primarily in the C-axis rotation center Cc -H and vector .delta.c -H to the actual C-axis rotation center Ac -H from the intersection of the original a-axis rotation center Ca -H (δcx -H, δcy - H, When δcz -H), a δac -H = -δa -H + δc -H . (Note that δa -H will be described later.)
(Αc -H , βc -H , γc -H ):
The actual C-axis rotation center Ac -H is inherently C axis rotation center Cc -H, .alpha.c -H around the X axis, .beta.c -H around the Y axis, displacement inclined rotating [gamma] c -H around the Z axis Represents.

(ii)実際のA軸回転中心Aa-Hの本来のA軸回転中心(基準位置)Ca-Hに対するずれ( A軸のずれ)。
このずれを、X,Y,Z軸の直線軸方向のずれδa-H (δax-H, δay-H, δaz-H)と、A軸回転中心のこれらの軸周りの回転ずれ(αa-H, βa-H, γa-H)で表す。
δa-H (δax-H, δay-H, δaz-H) :
本来のA軸回転中心Ca-Hから実際のA軸回転中心Aa-Hへの乖離距離のX,Y,Z各成分 (本来のC軸回転中心Cc-Hと本来のA軸回転中心Ca-Hの交点から実際のA軸回転中心へのベクトル)。
(αa-H, βa-H, γa-H) :
実際のA軸回転中心Aa-Hが本来のA軸回転中心Ca-Hから、X軸周りにαa-H、Y軸周りにβa-H、Z軸周りにγa-H回転して傾斜した誤差を表す。
(Ii) Deviation of the actual A-axis rotation center Aa- H from the original A-axis rotation center (reference position) Ca- H (A-axis deviation).
The deviation, X, Y, the linear axis of displacement .delta.a -H of Z-axis (δax -H, δay -H, δaz -H) and the rotational displacement around the axes of the A-axis rotation center (.alpha.a -H , βa- H , γa- H ).
δa -H (δax -H , δay -H , δaz -H ):
X of the offset distance to the actual A-axis rotation center Aa -H from the original A-axis rotation center Ca -H, Y, Z components (the original C-axis rotation center Cc -H and the original A-axis rotation center Ca - A vector from the intersection of H to the actual center of rotation of the A axis).
(Αa -H, βa -H, γa -H):
The actual A-axis rotation center Aa -H is original A axis rotation center Ca -H, .alpha.a -H around the X axis, .beta.a -H around the Y axis, errors inclined by .gamma.a -H rotated around the Z axis Represents.

(iii)実際の主軸旋回中心As-Hの本来の主軸旋回中心(基準位置)Cs-Hに対するずれ (主軸のずれ)。
このずれを、X,Y,Z軸の直線軸方向のずれδs-H (δsx-H, δsy-H, δsz-H)と、主軸旋回中心のこれらの軸周りの回転ずれεs-H(αs-H, βs-H, γs-H)で表す。
δs-H (δsx-H, δsy-H, δsz-H) :
実際の主軸旋回中心As-Hから本来の主軸旋回中心Cs-Hへの乖離距離のX,Y,Z各成分 (A,C=0の時の工具先端から実際の主軸旋回中心As-H上を工具長分(h)延ばした位置から本来のC軸回転中心Cc-Hと本来のA軸回転中心Ca-H との交点へのベクトル)。
εs-H(αs-H, βs-H, γs-H) :
実際の主軸旋回中心As-Hが本来の主軸旋回中心Cs-Hから、X軸周りにαs-H、Y軸周りにβs-H、Z軸周りにγs-H回転して傾斜した誤差を表す。なお、以降も含めて、回転角を表すα, β, γの単位はラジアンである。
(Iii) Deviation of the actual spindle turning center As- H from the original spindle turning center (reference position) Cs- H (shift of the spindle).
This deviation is represented by the deviation δs -H (δsx -H , δsy -H , δsz -H ) in the linear axis direction of the X, Y, and Z axes and the rotational deviation εs -H (αs -H , βs- H , γs- H ).
δs -H (δsx -H , δsy -H , δsz -H ):
X, Y, Z components of the deviation distance from the actual spindle turning center As- H to the original spindle turning center Cs- H (on the actual spindle turning center As- H from the tool tip when A, C = 0) To the intersection of the original C-axis rotation center Cc- H and the original A-axis rotation center Ca- H ).
εs -H (αs -H , βs -H , γs -H ):
The actual spindle turning center As- H represents an error that is tilted from the original spindle turning center Cs- H by αs- H around the X-axis, βs- H around the Y-axis, and γs- H around the Z-axis. . Including the following, the units of α, β, and γ representing the rotation angle are radians.

(1−3)ずれがある場合の機械位置の求め方
上述したC軸、A軸、主軸の3つのずれ(直線移動軸成分の乖離距離と回転量)の何れかが1つある場合、このずれを考慮して、機械位置を求める必要がある。図2はこれらずれを考慮して機械位置を求める説明図であり、図3は、ずれのみを表した説明図である。また、図4〜図6は、これらずれを考慮して機械位置を求める原理説明図である。
(1-3) How to determine the machine position when there is a deviation When there is one of the above-described three deviations of the C-axis, A-axis, and spindle (the deviation distance and the rotation amount of the linear movement axis component), It is necessary to obtain the machine position in consideration of the deviation. FIG. 2 is an explanatory diagram for obtaining the machine position in consideration of these deviations, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing only the deviations. 4 to 6 are explanatory diagrams of the principle for obtaining the machine position in consideration of these deviations.

図4は回転軸A,Cが「0」である状態を示している。破線で示したベクトルは、本来の主軸旋回中心Cs-Hに沿った工具先端から本来のC軸回転中心Cc-Hと本来のA軸回転中心Ca-Hの交点P1までの実工具長ベクトルV1を表す。主軸の傾斜誤差εs-H(αs-H, βs-H, γs-H)によってこのベクトルはV2となる。さらに、主軸の直線軸方向の誤差δs-H (δsx-H, δsy-H, δsz-H)によって、このベクトルはV3となる。すなわち、ベクトルV3は、回転軸A,Cの回転角が「0」で、主軸のずれによる工具先端から工具長hの実工具長ベクトルを表すことになる。この実工具長ベクトルV3は、実際のA軸回転中心Aa-Hの本来のA回転中心Ca-Hに対するずれとA軸への回転指令aによって、図5に示すV5のベクトルに変わる。すなわち、図4で求めた、実工具長ベクトルV3は、A軸のずれδa-H (δax-H, δay-H, δaz-H)、(αa-H, βa-H, γa-H)によって、ベクトルV4に変わり、実際のA軸の回転中心はP2となる。そして、A軸への回転指令aだけ工具が回転すると、この回転後の実工具長ベクトルはV5となる。 FIG. 4 shows a state in which the rotation axes A and C are “0”. The vector indicated by the broken line is an actual tool length vector V1 from the tool tip along the original spindle turning center Cs- H to the intersection P1 of the original C-axis rotation center Cc- H and the original A-axis rotation center Ca- H. Represents. This vector becomes V2 due to the tilt error εs -H (αs -H , βs -H , γs -H ) of the main axis. Furthermore, this vector becomes V3 due to an error δs −H (δsx −H , δsy −H , δsz −H ) in the linear axis direction of the main shaft. That is, the vector V3 represents an actual tool length vector of the tool length h from the tool tip due to the deviation of the main axis when the rotation angle of the rotation axes A and C is “0”. The actual tool length vector V3 is changed to the vector V5 shown in FIG. 5 according to the deviation of the actual A-axis rotation center Aa- H from the original A-rotation center Ca- H and the rotation command a to the A-axis. That was determined by 4, the actual tool length vector V3 is the deviation of the A-axis δa -H (δax -H, δay -H , δaz -H), (αa -H, βa -H, γa -H) by Instead of the vector V4, the actual center of rotation of the A axis is P2. When the tool rotates by the rotation command a to the A axis, the actual tool length vector after this rotation is V5.

さらに、この実工具長ベクトルV5は、実際のC軸中心Ac-Hの本来のC軸中心Cc-Hに対するずれとC軸への回転指令cによって、図6に示すベクトルV7となる。C軸のずれ、すなわち、実際のA軸回転中心Aa-Hから実際のC軸回転中心Ac-Hへの乖離距離のX,Y,Z軸、各成分δac-H (δacx-H, δacy-H, δacz-H)と、これらX,Y,Z軸の軸周り回転ずれ(αc-H, βc-H, γc-H)によりC軸の回転中心は、図6の点P3に移動し、実工具長ベクトルV5はベクトルV6に変わる。そして、点P3を中心にC軸回転指令値cだけ回転することにより、実工具長ベクトルはV7となる。そしてこの点P3が、ずれがある場合の機械位置となる。これにより、位置指令P(x,y,z)に対して、ずれ補正と回転軸のA,C軸への位置指令R(a,c)を実行したときの実工具長ベクトルV7を加えれば機械位置が求まることになる(図2参照)。 Further, the actual tool length vector V5 becomes a vector V7 shown in FIG. 6 according to the deviation of the actual C-axis center Ac- H from the original C-axis center Cc- H and the rotation command c to the C-axis. Deviation of C-axis, i.e., the actual A-axis rotation center Aa -H from the actual deviation distance to the C-axis rotation center Ac -H X, Y, Z-axis, the components δac -H (δacx -H, δacy - H , δacz -H ) and the rotational deviations about the X, Y, and Z axes (αc -H , βc -H , γc -H ), the center of rotation of the C axis moves to point P3 in FIG. The actual tool length vector V5 is changed to the vector V6. Then, the actual tool length vector becomes V7 by rotating around the point P3 by the C-axis rotation command value c. This point P3 is the machine position when there is a deviation. As a result, the actual tool length vector V7 obtained when the displacement command and the position command R (a, c) for the rotation axes A and C are executed is added to the position command P (x, y, z). The machine position is obtained (see FIG. 2).

よって、ずれがある場合の機械位置Vm-H’は次の2式を演算することによって求められる。
Vm-H'=Mwo-H*Mp-H*Mc-H'*δac-H*Ma-H'*δa-H*δs-H*εs-H*Vt-H ……(2)
上記2式において、変換マトリックスMwo-H,Mp-Hは前述した通りであり他の要素は、次の通りである。
Therefore, the machine position Vm -H 'when there is a deviation can be obtained by calculating the following two expressions.
Vm -H '= Mwo -H * Mp -H * Mc -H ' * δac -H * Ma -H '* δa -H * δs -H * εs -H * Vt -H (2)
In the above two equations, the transformation matrices Mwo- H and Mp- H are as described above, and the other elements are as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

上記2式を説明すると、初期設定されている工具長ベクトルVt-H(0,0,h,1) Tに主軸のX,Y,Z軸の回転誤差εs-Hの変換マトリックス、及び主軸ずれのX,Y,Z成分δs-Hをかけて図4に示す実工具長ベクトルV3を求め、さらに、A軸のX,Y,Z成分ずれδa-HとX,Y,Z軸周りの回転ずれ(αa-H, βa-H, γa-H)、及びA軸への回転指令aを含む変換マトリックスMa-H’をかけて図5に示す実工具長ベクトルV5を求める。 Explaining the above two formulas, the tool length vector Vt -H (0,0, h, 1) T , which is the initial setting, the transformation matrix of the rotation error εs -H of the X, Y, and Z axes of the spindle, and the spindle deviation seeking of X, Y, Z components .delta.s -H over 4 to the actual tool length vector V3 shown, further, X in a-axis, Y, Z components deviation .delta.a -H and X, Y, rotation about the Z axis deviation (αa -H, βa -H, γa -H), and over the transformation matrix Ma -H 'including a rotation command a to the a-axis determining an actual tool length vector V5 shown in Fig.

さらに、実際のA軸回転中心Aa-Hから実際のC軸回転中心Ac-Hへの乖離距離のX,Y,Zの各成分δac-Hの変換マトリックスと、C軸のX,Y,Z軸周りの回転ずれ(αc-H, βc-H, γc-H)とC軸への回転指令cを含む変換マトリックスMc-H’をかけて図6に示す実工具長ベクトルV7を求める。
そして図2に示すように、ワーク座標系原点から位置指令値P(x,y,z)のベクトルを加えるマトリックスMp-Hをかけ、さらに機械原点とワーク原点オフセットベクトルを加えるマトリックスMwo-H をかけることによって、ずれがある機械において、そのずれを補正した指令位置における機械位置Vm-H'が求められる。
Furthermore, the transformation matrix of each component δac- H of X, Y, Z of the deviation distance from the actual A axis rotation center Aa -H to the actual C axis rotation center Ac -H , and the X, Y, Z of the C axis The actual tool length vector V7 shown in FIG. 6 is obtained by multiplying the rotation deviations (αc −H , βc −H , γc −H ) around the axes and the conversion matrix Mc −H ′ including the rotation command c to the C axis.
Then, as shown in FIG. 2, a matrix Mp- H for adding the vector of the position command value P (x, y, z) from the workpiece coordinate system origin is applied, and further a matrix Mwo- H for adding the machine origin and workpiece origin offset vector. By applying, the machine position Vm- H ′ at the command position where the deviation is corrected is obtained in the machine having the deviation.

2.本発明の第2の実施形態(テーブル回転形の機械)
本発明の第2の実施形態として、2軸の回転軸でワークを取り付けるテーブルが回転する機械の例を説明する。図7に示すように、直交するX,Y,Z軸の直線移動軸と、テーブル3の回転軸としてA軸(X軸周り)とC軸(Z軸周り)を備え、A軸がマスタ軸となり、A軸上でC軸が動作し、かつ、A軸の回転中心Ca-TとC軸の回転中心Cc-Tは直交するものとする。また、工具方向はZ軸方向とする。
2. Second embodiment of the present invention (table rotary machine)
As a second embodiment of the present invention, an example of a machine in which a table for mounting a workpiece on two rotating shafts rotates will be described. As shown in FIG. 7, the X axis, the Y axis, and the Z axis linear movement axes are orthogonal, and the A axis (around the X axis) and the C axis (around the Z axis) are provided as the rotation axes of the table 3, and the A axis is the master axis. Thus, it is assumed that the C-axis operates on the A-axis, and the A-axis rotation center Ca- T and the C-axis rotation center Cc- T are orthogonal to each other. The tool direction is the Z-axis direction.

この第2の実施形態の場合は、工具長ベクトルVt--T (0,0,h,1) T、ワーク原点オフセット量WO-T (WOx-T ,WOy-T ,WOz-T ,1) T、A軸の回転中心Ca-TとC軸の回転中心Cc-Tの交点ベクトルCo-T(Cox-T,Coy-T,Coz-T,1)Tが初期条件として与えられているものとする。 In this case of the second embodiment, the tool length vector Vt --T (0,0, h, 1 ) T, workpiece origin offset WO -T (WOx -T, WOy -T , WOz -T, 1) T , the intersection vector Co- T (Cox- T , Coy- T , Coz- T , 1) T of the rotation center Ca - T of the A-axis and the rotation center Cc - T of the C-axis is given as an initial condition And

(2−1)ずれのない場合の機械位置の求め方
テーブル座標系(ワーク座標系)上のX,Y,Z座標に対する位置指令値P(x,y,z)、及び回転軸A,Cに対する位置指令R(a,c)が与えられているとき、機械位置Vm-T (X.Y.Z,1)は、次の3式によって求められる。
Vm-T=Mvt-T*Mad-T*Mcd-T*Mwo-T*P-T …………(3)
この3式における要素の各変換マトリックスは次の通りである。
(2-1) Determination of machine position when there is no deviation Position command value P (x, y, z) for the X, Y, Z coordinates on the table coordinate system (work coordinate system), and rotation axes A, C When the position command R (a, c) for is given, the machine position Vm -T (XYZ, 1) T is obtained by the following three equations.
Vm -T = Mvt -T * Mad -T * Mcd -T * Mwo -T * P -T (3)
Each conversion matrix of the elements in these three formulas is as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

すなわち、図7に示すように、テーブル座標系(ワーク座標系)上で指令された位置P(x,y,z)のベクトルP-Tに機械座標原点からテーブル座標系(ワーク座標系)の原点までのワーク原点オフセットベクトルを加算するマトリックスMwo-Tをかけることによって、回転軸A,Cの回転がないときの指令位置が求まる。これに対して、C軸を指令位置cだけ回転させる変換マトリックスMcd-Tをかけることによって、C軸を指令cだけ回転させたときの指令位置が求まる。さらに、A軸を指令位置aだけ回転させる変換マトリックスMad-Tをかけることによって、A軸を指令aだけ回転させたときの指令位置が求まる。これに、工具長ベクトルを加算するマトリックスMvt-Tをかけることによって、機械位置Vm-Tが求まる。 That is, as shown in FIG. 7, a vector P -T of a position P (x, y, z) commanded on the table coordinate system (work coordinate system) is changed from the machine coordinate origin to the table coordinate system (work coordinate system). By applying a matrix Mwo- T for adding the workpiece origin offset vector to the origin, the command position when the rotation axes A and C do not rotate can be obtained. On the other hand, by applying a conversion matrix Mcd- T for rotating the C axis by the command position c, the command position when the C axis is rotated by the command c is obtained. Further, by applying a conversion matrix Mad- T that rotates the A axis by the command position a, the command position when the A axis is rotated by the command a can be obtained. The machine position Vm- T is obtained by multiplying this by a matrix Mvt- T to which the tool length vector is added.

この機械位置を求める3式とヘッド回転式における1式を比較し、1式における変換マトリックスMc-H,Ma-Hと3式における変換マトリックスMci-T,Mai-Tは、角度の符号が反転している。これは、指令角度に対してヘッドは指令された方向(回転軸ベクトルのベクトルの根元側からベクトル先端側を見たとき、時計方向がプラス回転)に回転するが、テーブルは逆方向に回転するためである。 The three formulas for determining the machine position are compared with one formula in the head rotation formula, and the conversion matrixes Mc -H and Ma -H in the formula 1 and the transformation matrices Mc -T and Mai -T in the formula 3 are inverted in sign of angle. is doing. This is because the head rotates in the commanded direction with respect to the command angle (clockwise when the vector tip side is viewed from the base side of the rotation axis vector vector, but the table rotates in the opposite direction). Because.

(2−2)ずれ(回転中心軸、主軸旋回中心の位置の乖離、及び傾斜)の要素について
この第2の実施形態(テーブル回転形)においては、(i)C軸回転中心のずれ、(ii)A軸回転中心のずれがあるものとする。そこで、
Ac-T :実際のC軸回転中心
Cc-T :本来のC軸回転中心(基準位置)
Aa-T :実際のA軸回転中心
Ca-T :本来のA軸回転中心(基準位置)
とすると、
(2-2) Elements of deviation (deviation of position of rotation center axis, main axis turning center, and inclination) In the second embodiment (table rotation type), (i) deviation of C axis rotation center, ( ii) It is assumed that there is a shift of the A-axis rotation center. Therefore,
Ac- T : Actual C-axis rotation center Cc- T : Original C-axis rotation center (reference position)
Aa- T : Actual A-axis rotation center Ca- T : Original A-axis rotation center (reference position)
Then,

(i)C軸回転中心のずれ、
実際のC軸回転中心Ac-Tの本来のC軸回転中心(基準位置)Cc-Tに対するずれを直線移動軸X,Y,Z方向のずれδc-T(δcx-T, δcy-T, δcz-T)と、該各軸周りの回転ずれ(αc-T, βc-T, γc-T)で表す。
δc-T(δcx-T, δcy-T, δcz-T) :
実際のC軸回転中心Ac-Tから本来のC軸回転中心Cc-Tへの乖離距離のX,Y,Z各成分である。本来のC軸回転中心Cc-Tと本来のA軸回転中心Ca-Tの交点から実際のC軸回転中心へのベクトルとして表す。
(αc-T, βc-T, γc-T):
実際のC軸回転中心Ac-Tが本来のC軸回転中心Cc-Tから、X軸周りにαc-T、Y軸周りにβc-T、Z軸周りにγc-T回転して傾斜しているずれとして表す。
(I) C axis rotation center shift,
Actual C-axis rotation center Ac original C-axis rotation center (reference position) Cc linear movement axis deviation relative to -T X of -T, Y, and Z-direction displacement δc -T (δcx -T, δcy -T , δcz −T ) and rotational deviations about each axis (αc −T , βc −T , γc −T ).
δc -T (δcx -T , δcy -T , δcz -T ):
X, Y, and Z components of the separation distance from the actual C-axis rotation center Ac- T to the original C-axis rotation center Cc- T . This is expressed as a vector from the intersection of the original C-axis rotation center Cc- T and the original A-axis rotation center Ca- T to the actual C-axis rotation center.
(Αc -T , βc -T , γc -T ):
The actual C-axis rotation center Ac -T is the original C-axis rotation center Cc -T, .alpha.c -T around the X axis, .beta.c -T around the Y axis, to be inclined by rotating [gamma] c -T around the Z axis Expressed as misalignment.

(ii)A軸回転中心のずれ
実際のA軸回転中心Aa-Tの本来のA軸回転中心(基準位置)Ca-Tに対するずれを、次のように表す。
δa-T (δax-T, δay-T, δaz-T) :
本来のA軸回転中心Ca-Tから実際のA軸回転中心Aa-Tへの乖離距離のX,Y,Z各成分で表す。本来のC軸回転中心Cc-Tと本来のA軸回転中心Ca-Tの交点から実際のA軸回転中心へのベクトルで表す。
(αa-T, βa-T, γa-T) :
実際のA軸回転中心Aa-Tが本来のA軸回転中心Ca-Tから、X軸周りにαa-T、Y軸周りにβa-T、Z軸周りにγa-T回転して傾斜いるずれとして表す。
なお、この第2の実施形態では、工具長ベクトルVt-Tに対するずれはないものとする。
(Ii) Deviation of the A-axis rotation center The deviation of the actual A-axis rotation center Aa- T from the original A-axis rotation center (reference position) Ca- T is expressed as follows.
δa -T (δax -T , δay -T , δaz -T ):
This is represented by X, Y, and Z components of the deviation distance from the original A-axis rotation center Ca- T to the actual A-axis rotation center Aa- T . This is expressed as a vector from the intersection of the original C-axis rotation center Cc- T and the original A-axis rotation center Ca- T to the actual A-axis rotation center.
(Αa -T, βa -T, γa -T):
The actual A-axis rotation center Aa -T is the original A-axis rotation center Ca -T, .alpha.a -T around the X axis, .beta.a -T around the Y axis, deviation are inclined rotating .gamma.a -T around the Z axis Represent as
In the second embodiment, it is assumed that there is no deviation from the tool length vector Vt- T .

(2−3)ずれがある場合の機械位置の求め方
この第2実施形態におけるずれのある機械の機械位置は、上述したずれのない場合の機械位置を求める3式に対応する計算式は次の4式となる。
Vm-T' =Mvt-T*Mad-T' *Mcd-T' *Mwo-T*P-T ………(4)
4式に示す要素の変換マトリックスは次の通りである。
(2-3) How to obtain machine position when there is a deviation The machine position of the machine with a deviation in the second embodiment is the following calculation formula corresponding to the above-described three formulas for obtaining the machine position when there is no deviation. The following four formulas.
Vm -T '= Mvt -T * Mad -T ' * Mcd -T '* Mwo -T * P -T (4)
The conversion matrix of the elements shown in Formula 4 is as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

なお、指令位置P(x,y,z)のベクトルP-T、及びワーク原点オフセット量WO-T (WOx-T ,WOy-T ,WOz-T ,1) Tの変換マトリックスMwo-T、工具長ベクトルVt-T (0,0,h,1) TのマトリックスMvt-Tは、前述した通りである。 The vector P -T of the command position P (x, y, z) and the workpiece origin offset amount WO -T (WOx -T , WOy -T , WOz -T , 1) T conversion matrix Mwo -T , tool The matrix Mvt - T of the long vector Vt- T (0,0, h, 1) T is as described above.

図8に示すように、テーブル座標系上における指令位置P(x,y,z)のベクトルP-T、にワーク原点オフセット量WO-Tのベクトルを加算して機械座標系上の指令位置を求める。そして、C軸のずれδc-T(δcx-T, δcy-T, δcz-T)、(αc-T, βc-T, γc-T)とC軸への指令cによる変換行列Mcd-T'をかけてC軸のずれを補正し、C軸を指令cだけ回転させた位置を求める。さらに、A軸のずれδa-T (δax-T, δay-T, δaz-T)、(αa-T, βa-T, γa-T)とA軸への指令aによる変換行列Mad-T'をかけてA軸のずれを補正しA軸を指令aだけ回転させた位置を求める。そして、工具長ベクトルVt-T (0,0,h,1) T、のマトリックスMvt-Tをかけて機械位置Vm-T'を求めるものである。 As shown in FIG. 8, the vector P -T of the command position P (x, y, z) on the table coordinate system is added to the vector of the workpiece origin offset amount WO -T to obtain the command position on the machine coordinate system. Ask. Then, a conversion matrix Mcd- T ′ according to the C axis deviation δc - T (δcx- T , δcy- T , δcz- T ), (αc- T , βc - T , γc - T ) and the command c to the C axis. To correct the deviation of the C axis and obtain the position where the C axis is rotated by the command c. Furthermore, the deviation of the A-axis δa -T (δax -T, δay -T , δaz -T), (αa -T, βa -T, γa -T) transformation matrix by the command a to the A-axis and Mad -T ' To correct the deviation of the A axis and obtain the position where the A axis is rotated by the command a. Then, the machine position Vm -T 'is obtained by multiplying the matrix Mvt -T of the tool length vector Vt -T (0,0, h, 1) T.

3.本発明の第3の実施形態(工具ヘッド及びテーブルが回転する機械)
本発明の第3の実施形態として、1軸の回転軸(C軸)でテーブル3を回転させ、他の1軸の回転軸(B軸)で工具ヘッド1を回転させる機械とし、C軸はZ軸周り、B軸はY軸周りの回転とする。また、回転軸位置がともに0(B,C=0)の場合の工具方向はZ方向とする。
この第3の実施形態においては、次のデータが初期条件として与えられている。
・工具長ベクトルVt-M(0,0,h,1) T
・ワーク原点オフセット量WO-M (WOx-M,WOy-M,WOz-M,1) T
・C軸の回転中心Cc-M (Ccx-M,Ccy-M,Ccz-M,1)T
3. Third embodiment of the present invention (machine in which a tool head and a table rotate)
As a third embodiment of the present invention, the table 3 is rotated by one rotation axis (C axis) and the tool head 1 is rotated by another rotation axis (B axis). The rotation about the Z axis and the B axis is about the Y axis. Further, the tool direction when the rotation axis positions are both 0 (B, C = 0) is the Z direction.
In the third embodiment, the following data is given as an initial condition.
・ Tool length vector Vt -M (0,0, h, 1) T
・ Workpiece origin offset amount WO -M (WOx -M , WOy -M , WOz -M , 1) T
・ C-axis rotation center Cc -M (Ccx -M , Ccy -M , Ccz -M , 1) T

(3−1)ずれがない場合の機械位置の求め方
この第3の実施形態においては、X,Y,Zに対するテーブル座標系上の位置指令値P(x,y,z)、および回転軸B,C軸に対する位置指令値R(b,c)が与えられたとき、次の演算を行って工具長補正をした機械位置Vm-M(x,y,z,1)Tを求める。
Vp-M=Mcd-M*Mwo-M*P-M …………(5)
Vv-M=Mb-M*Vt-M …………(6)
とすると、
Vm-M=Vp-M+Vv-M …………(7)
上記5〜7式における各要素は以下の通りである。
(3-1) Method for obtaining machine position when there is no deviation In the third embodiment, the position command value P (x, y, z) on the table coordinate system for X, Y, Z and the rotation axis When the position command value R (b, c) for the B and C axes is given, the following calculation is performed to obtain the machine position Vm -M (x, y, z, 1) T corrected for the tool length.
Vp -M = Mcd -M * Mwo -M * P -M (5)
Vv -M = Mb -M * Vt -M (6)
Then,
Vm -M = Vp -M + Vv -M (7)
Each element in the above formulas 5 to 7 is as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

すなわち、図9に示すように、テーブル座標系上の位置指令値P(x,y,z)を示すベクトルP-Mにワーク原点オフセット量WO-M (WOx-M,WOy-M,WOz-M,1) TのベクトルMwo-Mを加算し、さらに、C軸回転指令cの回転変換マトリックスMcd-Mをかけて、C軸を指令cだけ回転させた後の指令位置Vp-Mを求める(5式)。
また、工具長ベクトルVt-MにB軸を指令bだけ回転させる回転変換マトリックスMb-MをかけてB軸をbだけ回転させた工具長ベクトルVv-M を求める(6式)。
そして、上記7式に示すように、C軸を指令cだけ回転させた後の指令位置Vp-MにB軸をbだけ回転させた工具長ベクトルVv-Mを加算することによって、機械位置Vm-Mが求まる。
That is, as shown in FIG. 9, the position command value P on the table coordinate system (x, y, z) workpiece zero offset vector P -M showing the amount WO -M (WOx -M, WOy -M , WOz - M , 1) The vector Mwo- M of T is added, and further, the command position Vp- M after rotating the C-axis by the command c is obtained by applying the rotation conversion matrix Mcd- M of the C-axis rotation command c. (Formula 5).
Further, the tool length vector Vt- M is obtained by multiplying the tool length vector Vt- M by the rotation conversion matrix Mb- M for rotating the B axis by the command b to obtain the tool length vector Vv- M by rotating the B axis by b (Equation 6).
Then, as shown in the above equation 7, the machine position Vm is obtained by adding the tool length vector Vv -M obtained by rotating the B axis by b to the command position Vp -M after rotating the C axis by the command c. -M is found.

(3−2)ずれ(回転中心軸、主軸旋回中心の位置の乖離、及び傾斜)の要素について
この第3の実施形態(工具ヘッド及びテーブル回転形)において発生するずれを、(i)C軸回転中心のずれ、(ii)B軸回転中心のずれとする。そこで、
Ac-M :実際のC軸回転中心
Cc-M :本来のC軸回転中心(基準位置)
Ab-M :実際のB軸回転中心
Cb-M :本来のB軸回転中心(基準位置)
とすると、
(3-2) Elements of deviation (deviation of rotation center axis, deviation of position of spindle turning center, and inclination) The deviation that occurs in this third embodiment (tool head and table rotation type) is (i) C axis Rotation center deviation, (ii) B axis rotation center deviation. Therefore,
Ac -M : Actual C axis rotation center Cc -M : Original C axis rotation center (reference position)
Ab- M : Actual B-axis rotation center Cb- M : Original B-axis rotation center (reference position)
Then,

(i)C軸回転中心のずれ、
実際のC軸回転中心Ac-Mの本来のC軸回転中心(基準位置)Cc-Mに対するずれを直線移動軸X,Y,Z方向のずれδc-M(δcx-M, δcy-M, δcz-M)と、該各軸周りの回転ずれ(αc-M, βc-M, γc-M)で表す。
δc-M(δcx-M, δcy-M, δcz-M):
実際のC軸回転中心Ac-Mから本来のC軸回転中心Cc-Mへの乖離距離のX,Y,Z各成分である。
(αc-M, βc-M, γc-M):
実際のC軸回転中心Ac-Mが本来のC軸回転中心Cc-Mから、X軸周りにαc-M、Y軸周りにβc-M、Z軸周りにγc-M回転して傾斜しているずれを表す。
(I) C axis rotation center shift,
The deviation of the actual C-axis rotation center Ac- M from the original C-axis rotation center (reference position) Cc - M is defined as the deviation δc - M (δcx- M , δcy- M , δcz in the linear movement axis X, Y, Z direction. -M ) and rotational deviations about each axis (αc -M , βc -M , γc -M ).
δc -M (δcx -M , δcy -M , δcz -M ):
X, Y, and Z components of the separation distance from the actual C-axis rotation center Ac- M to the original C-axis rotation center Cc- M .
(Αc -M , βc -M , γc -M ):
The actual C-axis rotation center Ac -M is inherently C axis rotation center Cc -M, .alpha.c -M around the X axis, .beta.c -M around the Y axis, to be inclined by rotating [gamma] c -M around the Z axis This represents a gap.

(ii)B軸回転中心のずれ
実際のB軸回転中心Ab-Mの本来のB軸回転中心(基準位置)Cb-Mに対するずれを、次のように表す。
δb-M(δbx-M, δby-M, δbz-M) :
本来のB軸回転中心Cb- Mから実際のB軸回転中心Ab- Mへの乖離距離のX,Y,Z各成分で表す。
(αb-M, βb-M, γb-M) :
実際のB軸回転中心Ab-Mが本来のB軸回転中心Cb-Mから、X軸周りにαb-M、Y軸周りにβb-M、Z軸周りにγb-M回転して傾斜していることを表す。
また、工具長ベクトルVt-Mに対するずれはないものとする。
(Ii) Deviation of the B-axis rotation center The deviation of the actual B-axis rotation center Ab- M from the original B-axis rotation center (reference position) Cb- M is expressed as follows.
δb -M (δbx -M , δby -M , δbz -M ):
This is represented by X, Y, and Z components of the separation distance from the original B-axis rotation center Cb - M to the actual B-axis rotation center Ab - M .
(Αb -M, βb -M, γb -M):
The actual B-axis rotation center Ab -M is original B-axis rotation center Cb -M, .alpha.b -M around the X axis, .beta.b -M around the Y axis, to be inclined by rotating .gamma.b -M around the Z axis Represents that
It is assumed that there is no deviation from the tool length vector Vt- M .

(3−3)ずれがある場合の機械位置の求め方
この第3実施形態におけるずれのある機械の機械位置は、上述したずれのない場合の機械位置を求める5〜7式に対応する計算式は次の8〜10式となる。
Vp-M'=Mcd-M'*Mwo-M*P-M …………(8)
Vv-M'=Mb-M'*δb-M*Vt-M …………(9)
Vm-M'=Vp-M'+Vv-M' …………(10)
上記8〜10式における各要素は以下の通りである。
(3-3) How to determine the machine position when there is a deviation The machine position of the machine with a deviation in the third embodiment is a calculation formula corresponding to the above-described formulas 5 to 7 for obtaining the machine position when there is no deviation. Is the following 8-10 formula.
Vp -M '= Mcd -M ' * Mwo -M * P -M (8)
Vv -M '= Mb -M ' * δb -M * Vt -M (9)
Vm- M '= Vp- M ' + Vv- M '(10)
Each element in the above 8 to 10 expressions is as follows.

Figure 0004038185
Figure 0004038185

すなわち、図10に示すように、テーブル座標系上の位置指令値P(x,y,z)を示すベクトルP-Mにワーク原点オフセット量WO-M (WOx-M,WOy-M,WOz-M,1) Tのベクトルを加算するマトリックスMwo-Mをかけて機械座標系上の指令位置を求める。そして、C軸のずれδc-M(δcx-M, δcy-M, δcz-M)、(αc-M, βc-M, γc-M)とC軸への指令cによる変換マトリックスMcd-M'をかけてC軸のずれを補正し、C軸を指令cだけ回転させた位置Vp-M'を求める(8式)。 That is, as shown in FIG. 10, the position command value P on the table coordinate system (x, y, z) workpiece zero offset vector P -M showing the amount WO -M (WOx -M, WOy -M , WOz - M , 1) The command position on the machine coordinate system is obtained by multiplying the matrix Mwo- M to which the vector of T is added. Then, the conversion matrix Mcd- M ′ according to the C-axis command δc - M (δcx- M , δcy- M , δcz- M ), (αc- M , βc - M , γc - M ) and the C-axis command c. To correct the deviation of the C axis and obtain the position Vp- M ′ obtained by rotating the C axis by the command c (Equation 8).

また、工具長ベクトルVt-MにB軸のX,Y,Z成分のずれのベクトルを加算するマトリックスδb-M をかけ、さらに、B軸の回転ずれを補正し、B軸を指令bだけ回転させる変換マトリックスMb-M'をかけてB軸の回転ずれを補正し、B軸を指令bだけ回転させた工具長ベクトルVv-M'を求める(9式)。
そして、上記10式に示すように、C軸を指令cだけ回転させた後の指令位置Vp-M'にB軸をbだけ回転させた工具長ベクトルVv-M'を加算することによって、機械位置Vm-M'が求まる。
Also, the tool length vector Vt -M is multiplied by a matrix δb -M that adds the vector of deviations of the X, Y, and Z components of the B axis, and further, the B axis rotation deviation is corrected and the B axis is rotated by the command b. By applying the conversion matrix Mb- M ′ to be corrected, the rotational deviation of the B-axis is corrected, and a tool length vector Vv- M ′ obtained by rotating the B-axis by the command b is obtained (Equation 9).
Then, as shown in the above equation 10, by adding the tool length vector Vv -M 'obtained by rotating the B axis by b to the command position Vp -M ' after rotating the C axis by the command c, the machine A position Vm- M ′ is obtained.

(4)その他の機械の場合、
主軸旋回中心が基準位置からずれている場合については、工具ヘッド回転形の機械の場合にのみ説明したが、同様にテーブル回転形機械、および、工具ヘッドおよびテーブルが回転する機械に対しても適用することができるものである。
(4) For other machines,
The case where the center of rotation of the spindle is displaced from the reference position has been described only for the tool head rotating machine, but it is also applicable to the table rotating machine and the machine where the tool head and table rotate. Is something that can be done.

さらに、工具ヘッド回転形の機械の場合において主軸旋回中心が基準位置からずれている場合について述べたが、機構上主軸旋回中心が主軸の乗った回転軸の回転中心になく、図11に示すように、主軸旋回中心Cs-HがA軸回転中心Ca-Hと交差しない場合や、図12に示すように、テーブルが回転する機械において、C軸回転中心Cc-TとA軸回転中心Ca-Tが交差しない場合も、本発明は適用できるものである。 Further, in the case of a tool head rotating type machine, the case where the main spindle turning center is deviated from the reference position has been described. , if the spindle turning center Cs -H does not intersect the a-axis rotation center Ca -H or, as shown in FIG. 12, the machine table is rotated, C axis rotational center Cc -T and a-axis rotation center Ca - The present invention can also be applied when T does not intersect.

さらに、工具ヘッド回転形の機械の場合、および、テーブル回転形機械の場合において、回転軸間は直交しているとしたが、直交していない場合にも適用できる。
又、回転軸の構成について、上述した各実施形態では、工具ヘッド回転形の機械の場合はC,A軸、テーブル回転形機械の場合はA,C軸、および、工具ヘッドおよびテーブルが回転する機械の場合はC,B軸、としたが、他の軸構成の機械の場合にも適用できるものであり、又、当然、1つの回転軸しか備えないものにも適用できるものである。
さらに、回転軸位置=0の時、工具方向はZ軸方向としたが、他の軸方向の場合にも当然適用できるものである。
Furthermore, in the case of a tool head rotary machine and in the case of a table rotary machine, the rotation axes are orthogonal to each other, but the present invention can also be applied to a case where they are not orthogonal.
In addition, regarding the configuration of the rotary shaft, in each of the above-described embodiments, the C and A axes in the case of a tool head rotary machine, the A and C axes in the case of a table rotary machine, and the tool head and table rotate. In the case of a machine, the C and B axes are used. However, the present invention can also be applied to machines having other shaft configurations, and naturally, the present invention can also be applied to a machine having only one rotating shaft.
Furthermore, when the rotation axis position = 0, the tool direction is the Z-axis direction, but the present invention can naturally be applied to other axial directions.

図13は上述したずれを補正して機械位置を求める各実施形態の方法を実施する数値制御装置のブロック図である。
CPU11は数値制御装置100を全体的に制御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に格納されたシステムプログラムを、バス20を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。RAM13には一時的な計算データや表示データ及び表示器/MDIユニット70を介してオペレータが入力した各種データが格納される。CMOSメモリ14は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置100の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。CMOSメモリ14中には、インターフェイス15を介して読み込まれた加工プログラムや表示器/MDIユニット70を介して入力された加工プログラム等が記憶される。また、ROM12には、本発明のずれ補正を実施するための上述した1〜10式の演算処理を行うソフトウェアも格納されている。
FIG. 13 is a block diagram of a numerical control apparatus that implements the method of each embodiment for obtaining the machine position by correcting the deviation described above.
The CPU 11 is a processor that controls the numerical controller 100 as a whole. The CPU 11 reads a system program stored in the ROM 12 via the bus 20 and controls the entire numerical control device according to the system program. The RAM 13 stores temporary calculation data, display data, and various data input by the operator via the display / MDI unit 70. The CMOS memory 14 is configured as a non-volatile memory that is backed up by a battery (not shown) and that retains the memory state even when the numerical controller 100 is turned off. In the CMOS memory 14, a machining program read via the interface 15, a machining program input via the display / MDI unit 70, and the like are stored. The ROM 12 also stores software for performing the arithmetic processing of the above-described formulas 1 to 10 for performing the deviation correction of the present invention.

インターフェイス15は、数値制御装置100とアダプタ等の外部機器72との接続を可能とするものである。外部機器71側からは加工プログラム等が読み込まれる。また、数値制御装置100内で編集した加工プログラムは、外部機器72を介して外部記憶手段に記憶させることができる。PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)16は、内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置(例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ)にI/Oユニット17を介して信号を出力し制御する。なお、PMCは機械側に設けられる場合がある。工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、CPU11に渡す。   The interface 15 enables connection between the numerical controller 100 and an external device 72 such as an adapter. A machining program or the like is read from the external device 71 side. Further, the machining program edited in the numerical control apparatus 100 can be stored in the external storage means via the external device 72. A PMC (programmable machine controller) 16 outputs a signal to an auxiliary device of a machine tool (for example, an actuator such as a robot hand for tool change) via an I / O unit 17 and controls it with a built-in sequence program. Note that the PMC may be provided on the machine side. It receives signals from various switches on the operation panel provided in the machine tool body, performs necessary signal processing, and passes them to the CPU 11.

表示器/MDIユニット70はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インターフェイス18はCRT/MDIユニット70のキーボードからの指令,データを受けてCPU11に渡す。   The display / MDI unit 70 is a manual data input device having a display, a keyboard, and the like. The interface 18 receives commands and data from the keyboard of the CRT / MDI unit 70 and passes them to the CPU 11.

各軸の軸制御回路30〜33はCPU11からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ40〜43に出力する。サーボアンプ40〜43はこの指令を受けて、各軸(直線移動軸のX,Y,Z軸及び回転軸)のサーボモータ50〜53を駆動する。各軸のサーボモータ50〜53は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路30〜33にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、図13では、位置・速度のフィードバックについては省略している。   The axis control circuits 30 to 33 for each axis receive the movement command amount for each axis from the CPU 11 and output the command for each axis to the servo amplifiers 40 to 43. In response to this command, the servo amplifiers 40 to 43 drive the servo motors 50 to 53 of the respective axes (X, Y, Z axes and rotation axes of the linear movement axes). The servo motors 50 to 53 for each axis have a built-in position / speed detector, and a position / speed feedback signal from the position / speed detector is fed back to the axis control circuits 30 to 33 to perform position / speed feedback control. . In FIG. 13, the position / velocity feedback is omitted.

また、スピンドル制御回路60は主軸旋回指令を受け、スピンドルアンプ61にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ61はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ62を指令された回転速度で回転させる。ポジションコーダ63は、主軸モータ62の回転に同期して帰還パルスをスピンドル制御回路60にフィードバックし、速度制御を行う。   Further, the spindle control circuit 60 receives the spindle turning command and outputs a spindle speed signal to the spindle amplifier 61. The spindle amplifier 61 receives the spindle speed signal and rotates the spindle motor 62 at the commanded rotational speed. The position coder 63 feeds back a feedback pulse to the spindle control circuit 60 in synchronization with the rotation of the spindle motor 62 to perform speed control.

上述した数値制御装置の構成は従来の数値制御装置の構成と差異はない。但し、前述したように、機械のずれを補正して指令位置を出力するソフトウエアが記憶手段内に格納され、回転軸中心の本来の位置からの乖離と傾斜のずれ、主軸旋回中心の本来の位置からの乖離と傾斜で表されるずれを補正して、移動指令を機械に出力する従来の数値制御装置にない機能が加わっているものである。   The configuration of the numerical control device described above is not different from the configuration of the conventional numerical control device. However, as described above, the software that corrects the machine deviation and outputs the command position is stored in the storage means, and the deviation of the rotation axis center from the original position and the inclination deviation, the original rotation center of the spindle A function that is not included in the conventional numerical control device that corrects a deviation from the position and a deviation represented by an inclination and outputs a movement command to the machine is added.

まず、機械に数値制御装置100を取り付ける際に、その機械のタイプに応じて、前述したずれを数値制御装置に設定登録する。すなわち、機械が工具ヘッド回転形の機械で回転軸をA,C軸を備えている第1の実施形態として説明した場合においては、C軸のずれ、δac-H (δacx-H, δacy-H, δacz-H)、(αc-H, βc-H, γc-H)、A軸のずれδa-H (δax-H, δay-H, δaz-H)、(αa-H, βa-H, γa-H)、主軸のずれδs-H (δsx-H, δsy-H, δsz-H)、εs-H(αs-H, βs-H, γs-H)を設定する。 First, when the numerical control device 100 is attached to a machine, the above-described deviation is set and registered in the numerical control device according to the type of the machine. That is, in the case of the first embodiment in which the machine is a tool head rotation type machine and has the A and C axes as the rotation axes, the deviation of the C axis, δac -H (δacx -H , δacy -H , δacz -H), (αc -H , βc -H, γc -H), displacement of the a-axis δa -H (δax -H, δay -H , δaz -H), (αa -H, βa -H, γa -H ), main axis deviation δs -H (δsx -H , δsy -H , δsz -H ), εs -H (αs -H , βs -H , γs -H ) are set.

又、テーブルが回転する第2の実施形態として説明した機械の場合には、C軸のずれδc-T(δcx-T, δcy-T, δcz-T)、(αc-T, βc-T, γc-T)、A軸のずれδa-T (δax-T, δay-T, δaz-T)、(αa-T, βa-T, γa-T)を設定する。又、第3の実施形態のとして説明した機械の場合には、C軸のずれδc-M(δcx-M, δcy-M, δcz-M)、(αc-M, βc-M, γc-M)、B軸のずれδb-M(δbx-M, δby-M, δbz-M)、(αb-M, βb-M, γb-M)を設定する。 Further, in the case of the machine table it has been described as a second embodiment the rotating deviation .delta.c -T in the C-axis (δcx -T, δcy -T, δcz -T), (αc -T, βc -T, [gamma] c -T), the deviation of the a-axis δa -T (δax -T, δay -T , δaz -T), sets the (αa -T, βa -T, γa -T). In the case of the machine described as the third embodiment, the deviation .delta.c -M in the C-axis (δcx -M, δcy -M, δcz -M), (αc -M, βc -M, γc -M ), B axis deviations δb -M (δbx -M , δby -M , δbz -M ), (αb -M , βb -M , γb -M ) are set.

これらずれ量を設定する方法としては、数値制御装置100内のCMOSメモリ14等に設けられたパラメータに設定する。又は、機械に予めこれらの誤差量を記憶しておき、機械を数値制御装置100に接続したとき、機械側に設けられたPLC(プログラマブル・ロジック・コントローラ)からこのずれ量を送信し、この送り込まれてきたずれ量を設定するようにする。さらには、外部コンピュータからインターフェイス15等を介して、ずれ量を通信で受信しこれを設定するようにする。   As a method for setting these deviation amounts, parameters are set in the CMOS memory 14 or the like in the numerical controller 100. Alternatively, these error amounts are stored in advance in the machine, and when the machine is connected to the numerical controller 100, the deviation amount is transmitted from a PLC (programmable logic controller) provided on the machine side, and this is sent in. Set the amount of deviation. Furthermore, the amount of deviation is received by communication from an external computer via the interface 15 or the like and set.

そして、数値制御装置100には、接続した機械のタイプ、すなわち、工具ヘッド回転形の機械か、テーブル回転形の機械か、工具ヘッド及びテーブルが回転する機械か等の機械のタイプを設定しておく。なお、工具長、ワーク原点(ワーク原点オフセット)、さらには、テーブル回転形の機械の場合には、A軸の回転中心とC軸の回転中心の交点が設定、工具ヘッド及びテーブルが回転する機械の場合には、C軸回転中心位置が設定されているものとする。   In the numerical control device 100, the type of machine connected, that is, the type of machine such as a tool head rotating type machine, a table rotating type machine, or a machine in which the tool head and the table rotate is set. deep. Note that the tool length, workpiece origin (work origin offset), and in the case of a table rotation type machine, the intersection of the A-axis rotation center and the C-axis rotation center is set, and the tool head and table rotate. In this case, it is assumed that the C-axis rotation center position is set.

図14は、数値制御装置100が実行する工具長補正の処理のフローチャートである。 まず、CPU11は、ずれ量が設定されているか否か判別し(ステップ1)、ずれ量が設定されていなければ、設定されている機械の構成(タイプ)を判別し(ステップ2)、工具ヘッド回転形の機械であれば前述した1式の演算処理を選択し(ステップ3)、以後プログラムで指令される位置指令に対して1式の演算を行って工具長補正処理がなされる。   FIG. 14 is a flowchart of a tool length correction process executed by the numerical controller 100. First, the CPU 11 determines whether or not a deviation amount is set (step 1). If the deviation amount is not set, the CPU 11 determines the set machine type (type) (step 2), and the tool head. If the machine is a rotary machine, the above-described one set of calculation processing is selected (step 3), and thereafter, one set of calculations is performed on the position command commanded by the program to perform tool length correction processing.

又、テーブル回転形の機械であれば3式の演算処理を選択し(ステップ4)、工具ヘッド及びテーブルが回転する機械であれば5〜7式の演算処理を選択し(ステップ5)、以後プログラムで指令される位置指令に対して選択された演算処理を行って工具長補正処理がなされる。   If the machine is a table rotating type machine, select 3 types of arithmetic processing (step 4). If the tool head and table rotate, select 5-7 type arithmetic processing (step 5). The tool length compensation process is performed by performing the selected computation process for the position command commanded by the program.

又、ずれ量が設定されている場合には、機械の構成(タイプ)を判別し(ステップ6)、工具ヘッド回転形の機械であれば前述した2式の演算処理を選択し(ステップ7)、テーブル回転形の機械であれば4式の演算処理を選択し(ステップ8)、工具ヘッド及びテーブルが回転する機械であれば8〜10式の演算処理を選択し(ステップ9)、以後プログラムで指令される位置指令に対して選択された演算処理を行って工具長補正処理がなされる。   If the deviation is set, the machine configuration (type) is discriminated (step 6). If the tool head is a rotary machine, the above-described two types of arithmetic processing are selected (step 7). In the case of a table rotating type machine, four types of arithmetic processing are selected (step 8), and in the case of a machine in which the tool head and the table are rotated, the arithmetic processing of eight to ten types is selected (step 9). The tool length correction process is performed by performing the selected calculation process for the position command commanded in step (b).

なお、この工具長補正の計算はブロック毎に行うことも可能であるが、補間周期で行うことや、数値制御装置内における他のタイミングで行うことも可能である。   The calculation of the tool length correction can be performed for each block, but can also be performed at an interpolation cycle or at other timing in the numerical controller.

A軸、C軸の回転軸を有する機械において、ずれのない場合での機械位置の算出を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the calculation of the machine position in the case where there is no deviation in the machine which has the rotation axis of A axis and C axis. 同機械においてずれを有するときの機械位置算出の説明図である。It is explanatory drawing of machine position calculation when there exists deviation in the same machine. 同機械においてずれ部分の拡大説明図である。It is an enlarged explanatory view of a shift part in the machine. 同機械において、主軸旋回中心のずれによる工具長ベクトルの変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the tool length vector by the shift | offset | difference of a spindle turning center in the same machine. 同機械において、A軸回転中心のずれとA軸への指令による工具長ベクトルの変化の説明図である。In the same machine, it is explanatory drawing of the change of the tool length vector by the shift | offset | difference of the A-axis rotation center, and the instruction | command to A-axis. 同機械において、C軸回転中心のずれとC軸への指令による工具長ベクトルの変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the tool length vector by the shift | offset | difference of a C-axis rotation center, and the instruction | command to C-axis in the same machine. テーブルに回転軸A,C軸を有する機械において、ずれがない場合の機械位置の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of how to obtain | require a machine position when there is no shift | offset | difference in the machine which has the rotating shaft A and C axis | shaft in a table. テーブルに回転軸A,C軸を有する機械において、ずれがある場合の機械位置の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of how to obtain | require a machine position when there exists deviation | shift in the machine which has the rotating shaft A and C axis | shaft in a table. 工具ヘッドとテーブルに回転軸を有する機械において、ずれがない場合の機械位置の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of how to obtain | require a machine position when there is no shift | offset | difference in the machine which has a rotating shaft in a tool head and a table. 工具ヘッドとテーブルに回転軸を有する機械おいて、ずれがある場合の機械位置の求め方の説明図である。It is explanatory drawing of how to obtain | require a machine position when there exists a shift | offset | difference in the machine which has a rotating shaft in a tool head and a table. 本発明が適用可能な主軸旋回中心がA軸回転中心と交差しない機械の説明図である。It is explanatory drawing of the machine in which the spindle turning center which can apply this invention does not cross | intersect the A-axis rotation center. 本発明が適用可能なテーブルが回転する機械において、C軸回転中心とA軸回転中心が交差しない機械の説明図である。In the machine in which the table to which the present invention can be applied is rotated, the C axis rotation center and the A axis rotation center do not intersect with each other. 各機械のずれを補正して工具長補正を行う数値制御装置の一実施形態の要部ブロック図である。It is a principal part block diagram of one Embodiment of the numerical control apparatus which correct | amends the shift | offset | difference of each machine, and performs tool length correction | amendment. 同数値制御装置の一実施形態が実行する工具長補正の処理フローチャートである。It is a process flowchart of the tool length correction | amendment which one Embodiment of the same numerical control apparatus performs.

符号の説明Explanation of symbols

1 工具ヘッド
2 工具
3 テーブル
1 Tool head 2 Tool 3 Table

Claims (3)

直線移動軸と工具ヘッド回転用の第1回転軸と前記第1回転軸の上に第2回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、
主軸旋回中心の機械誤差のない基準位置と実際の主軸旋回中心のずれ量による変換行列によって工具長ベクトルが補正された実工具長ベクトルV3を求め、
前記第2回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第2回転軸への指令位置による変換行列によって前記実工具長ベクトルV3を前記第2回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第2回転軸のずれが補正された実工具長ベクトルV5を求め、
前記第1回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第1回転軸への指令位置による変換行列によって前記実工具長ベクトルV5を前記第1回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第回転軸のずれが補正された実工具長ベクトルV7を求め、
前記実工具長ベクトルV7に指令位置ベクトルとワーク原点オフセットベクトルを加算し機械位置を求め、
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法。
A numerical control method by a numerical controller of a machine having a linear movement axis, a first rotation axis for rotating a tool head, and a second rotation axis on the first rotation axis,
An actual tool length vector V3 in which the tool length vector is corrected by a conversion matrix based on a deviation position between the spindle center of rotation without a mechanical error and the actual spindle center of rotation is obtained.
The actual tool length vector V3 is rotated by a command for the second rotation axis by a conversion matrix based on a reference position free from a mechanical error of the second rotation axis, an actual rotation axis shift amount, and a command position to the second rotation axis. Thus, an actual tool length vector V5 in which the deviation of the second rotation axis is corrected is obtained,
The actual tool length vector V5 is rotated by a command with respect to the first rotation axis based on a conversion matrix based on a reference position free from a mechanical error of the first rotation axis, an actual rotation axis deviation amount, and a command position to the first rotation axis. Accordingly, an actual tool length vector V7 in which the deviation of the first rotation axis is corrected is obtained,
Adding a command position vector and a workpiece origin offset vector to the actual tool length vector V7 to obtain a machine position;
A numerical control method, wherein the linear movement axis and the rotation axis are moved to the determined machine position.
直線移動軸とテーブル回転用の第1回転軸と前記第1回転軸の上に第2回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、
テーブル座標系上における指令位置に前記テーブル座標系原点のオフセットを加算して機械座標系上指令位置を求め、
前記第2回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第2回転軸への指令位置による変換行列によって前記機械座標系上指令位置を前記第2回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第2回転軸のずれが補正された第2回転軸回転位置を求め、
前記第1回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記第1回転軸への指令位置による変換行列によって前記第2回転軸回転位置を前記第1回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記第1回転軸のずれが補正された第1回転軸回転位置を求め、
前記第1回転軸回転位置に工具長ベクトルを加算して機械位置を求め、
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法。
A numerical control method by a numerical controller of a machine having a linear movement axis, a first rotation axis for table rotation, and a second rotation axis on the first rotation axis,
Add the offset of the table coordinate system origin to the command position on the table coordinate system to obtain the command position on the machine coordinate system,
The command position on the machine coordinate system is only the command for the second rotation axis by a conversion matrix based on the reference position where there is no mechanical error of the second rotation axis, the actual deviation amount of the rotation axis, and the command position to the second rotation axis. Rotate, thereby obtaining the second rotational axis rotational position in which the deviation of the second rotational axis is corrected,
The second rotational axis rotational position is determined only by a command for the first rotational axis based on a conversion matrix based on a reference position where there is no mechanical error of the first rotational axis, a deviation amount of the actual rotational axis, and a command position for the first rotational axis. Rotate, thereby obtaining a first rotational axis rotational position in which the deviation of the first rotational axis is corrected,
Adding a tool length vector to the first rotational axis rotational position to obtain a machine position;
A numerical control method, wherein the linear movement axis and the rotation axis are moved to the determined machine position.
直線移動軸と工具ヘッド回転用の1つの回転軸とテーブル回転用の1つの回転軸を有する機械の数値制御装置による数値制御方法であって、
テーブル座標系上における指令位置に前記テーブル座標系原点のオフセットを加算して機械座標系上指令位置を求め、
前記テーブル回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記テーブル回転軸への指令位置による変換行列によって前記機械座標系上指令位置を前記テーブル回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記テーブル回転軸のずれが補正されたテーブル回転軸回転位置を求め、
前記工具ヘッド回転軸の機械誤差がない基準位置と実際の回転軸のずれ量と前記工具ヘッド回転軸への指令位置による変換行列によって工具長ベクトルを前記工具ヘッド回転軸に対する指令だけ回転させ、そのことによって前記工具ヘッド回転軸のずれが補正された工具長ベクトルを求め、
前記テーブル回転軸回転位置に工具長ベクトルを加算して機械位置を求め、
前記求められた機械位置へ前記直線移動軸及び前記回転軸を移動させることを特徴とする数値制御方法。
A numerical control method using a numerical control device of a machine having a linear movement axis, a rotary axis for rotating a tool head, and a rotary axis for rotating a table,
Add the offset of the table coordinate system origin to the command position on the table coordinate system to obtain the command position on the machine coordinate system,
Rotate the command position on the machine coordinate system by a command for the table rotation axis by a conversion matrix based on a reference position where there is no mechanical error of the table rotation axis, a deviation amount of the actual rotation axis, and a command position to the table rotation axis, Accordingly, the table rotation axis rotation position in which the deviation of the table rotation axis is corrected is obtained,
Rotating Engineering Gucho vector by a transformation matrix shift amount of the actual rotation axis mechanical error is no reference position of the tool head rotary shaft and by the command position to the tool head rotary axis only command to the tool head rotary shaft And thereby obtaining a tool length vector in which the deviation of the rotation axis of the tool head is corrected,
Add the tool length vector to the table rotation axis rotation position to obtain the machine position,
A numerical control method, wherein the linear movement axis and the rotation axis are moved to the determined machine position.
JP2004037625A 2003-02-19 2004-02-16 Numerical control method Expired - Lifetime JP4038185B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004037625A JP4038185B2 (en) 2003-02-19 2004-02-16 Numerical control method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003041249 2003-02-19
JP2004037625A JP4038185B2 (en) 2003-02-19 2004-02-16 Numerical control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004272887A JP2004272887A (en) 2004-09-30
JP4038185B2 true JP4038185B2 (en) 2008-01-23

Family

ID=33134147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004037625A Expired - Lifetime JP4038185B2 (en) 2003-02-19 2004-02-16 Numerical control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4038185B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8350514B2 (en) 2010-06-30 2013-01-08 Fanuc Corporation Numerical controller for multi-axis machine

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0525306D0 (en) 2005-12-13 2006-01-18 Renishaw Plc Method of machine tool calibration
JP4902316B2 (en) 2006-11-10 2012-03-21 東芝機械株式会社 Posture assurance system for 5-axis machine for oblique machining
JP5030653B2 (en) * 2007-04-20 2012-09-19 株式会社牧野フライス製作所 Numerical control machine tool and numerical control device
JP2009009274A (en) * 2007-06-27 2009-01-15 Fanuc Ltd Numerical controller
JP5399624B2 (en) * 2007-10-22 2014-01-29 オークマ株式会社 Numerical control method and numerical control device
EP2208572B1 (en) 2007-11-02 2016-09-07 Makino Milling Machine Co. Ltd. Method and device for preparing error map and numerically controlled machine tool having error map preparation function
JP4327894B2 (en) 2007-11-30 2009-09-09 ファナック株式会社 Numerical control device for controlling a 5-axis machine
JP2009146057A (en) * 2007-12-12 2009-07-02 Okuma Corp Method and unit for correcting position error
JP4847613B2 (en) 2010-05-10 2011-12-28 ファナック株式会社 Numerical controller for multi-axis machines
JP5764366B2 (en) * 2011-04-04 2015-08-19 オークマ株式会社 Correction value calculation method and program for machine tool
US9002503B2 (en) 2011-04-04 2015-04-07 Okuma Corporation Method and program for calculating correction value for machine tool
JP5713764B2 (en) * 2011-04-04 2015-05-07 オークマ株式会社 Correction value calculation method and program for machine tool
JP5789114B2 (en) 2011-04-04 2015-10-07 オークマ株式会社 Correction value calculation method and program for machine tool
JP2012248098A (en) 2011-05-30 2012-12-13 Okuma Corp Error compensation value calculation method for machine
JP5778649B2 (en) 2012-10-02 2015-09-16 ファナック株式会社 Translation and rotation error correction amount creation device
JP2014238782A (en) 2013-06-10 2014-12-18 オークマ株式会社 Control method of machine tool
JP2015191306A (en) 2014-03-27 2015-11-02 オークマ株式会社 Control method of machine tool, and control device
JP6184363B2 (en) 2014-03-31 2017-08-23 オークマ株式会社 Method and apparatus for controlling machine tool
DE102015113890A1 (en) 2015-08-21 2017-02-23 Gebr. Heller Maschinenfabrik Gmbh Machine tool with workpiece position and weight-dependent deflection compensation
JP6865413B2 (en) * 2017-02-13 2021-04-28 学校法人金沢工業大学 NC lathe and cutting method using it
CN112008491B (en) * 2020-07-29 2021-07-02 成都飞机工业(集团)有限责任公司 CA type five-axis numerical control machine tool RTCP precision calibration method based on measuring head

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8350514B2 (en) 2010-06-30 2013-01-08 Fanuc Corporation Numerical controller for multi-axis machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004272887A (en) 2004-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4038185B2 (en) Numerical control method
US7283889B2 (en) Numerical control device, and numerical control method
CN100493836C (en) Numerical control apparatus and numerical control machine tool
KR100271854B1 (en) Method for measuring 3-dimensional error of machine having plural axis
US9063536B2 (en) Numerical controller having workpiece mounting error compensation unit for three-axis machine tool
CN102207731B (en) Machine tool having function of setting measurement reference point of workpiece
US7269473B2 (en) Work installation error measuring apparatus
JP6570957B2 (en) Geometric error identification method for mechanical structure, numerical control method using the geometric error identification method, numerical control apparatus, and machining center
JP5968749B2 (en) Geometric error identification method and numerical control method, numerical control apparatus and machining center using the geometric error identification method
US10416645B2 (en) Numerical controller enabling increase in number of analysis digits of program instruction
JP2021088024A (en) Numerical control device and control method
US5153490A (en) Numerical control apparatus of machines
JP2011034434A (en) Numerical control device with error compensating means
US5765976A (en) Method of controlling the normal direction of the main shaft of the numerical control machine tool
Lei et al. Error measurement of five-axis CNC machines with 3D probe–ball
JP2009301232A (en) Numerical control device for controlling phase of coordinate-transformation tool
JP2012248098A (en) Error compensation value calculation method for machine
US5545959A (en) Speed control method for a numerical control apparatus
US10073432B2 (en) Numerical controller having tool tip point control function
JP2005071016A (en) Numerical control device
EP1775065B1 (en) Roundness working method and roundness working device in nc machine tool
US20230347463A1 (en) Control device, industrial machine, and control method
US6539274B1 (en) Method for compensating for temperature-related dimensional deviations in machine geometry
EP0593760B1 (en) Gear pitch error correction system of numerical controller
JPH03290705A (en) Numerical controller

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050801

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060223

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20060407

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20060526

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070918

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4038185

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111109

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121109

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109

Year of fee payment: 6