JP5740201B2 - Geometric error identification device - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば5軸制御マシニングセンタ等といった多軸工作機械における幾何誤差を同定するための幾何誤差同定装置に関するものである。 The present invention relates to a geometric error identification device for identifying a geometric error in a multi-axis machine tool such as a 5-axis control machining center.
従来、たとえば特許文献1に開示されているように、直交3軸であるX軸、Y軸、及びZ軸に加え、テーブルの回転軸となるC軸及びA軸の合計5軸方向への動作を制御して加工する5軸制御マシニングセンタといった多軸工作機械が知られている。このような多軸工作機械においては、各部材の寸法精度や部材の組み立て精度の向上にも限度があるため、隣り合う軸間での傾きや位置誤差等といった所謂幾何誤差を同定する必要がある。
そして、上記5軸制御マシニングセンタにおける幾何誤差を同定する方法としては、ボールバーと呼ばれる変位センサを用いて行う3軸円弧補間運動測定、すなわち直線軸2軸と回転軸1軸とを同期させて、テーブル上の所定点と主軸の相対間変位を保持したまま円運動させ、得られた円軌跡の中心偏差量から幾何誤差を同定する方法が一般的に知られている。しかしながら、この方法では、ボールバーという特殊な測定器が必要になるとともに、ボールバーの設置方法によって同定精度に与える影響が大きく、幾何誤差の正確な同定に高い技能が必要になるという問題がある。
Conventionally, as disclosed in, for example,
And as a method of identifying the geometric error in the 5-axis control machining center, three-axis circular interpolation motion measurement performed using a displacement sensor called a ball bar, that is, two linear axes and one rotary axis are synchronized. A method is generally known in which a geometric error is identified from a center deviation amount of a circular locus obtained by circular movement while maintaining a relative displacement between a predetermined point on the table and the spindle. However, this method requires a special measuring device called a ball bar, and the influence of the ball bar installation method on the identification accuracy is large, and there is a problem that high skill is required for accurate identification of geometric errors. .
そこで、ボールバーの代わりにタッチプローブ(ボールバーと比べると一般的な測定器である)及び計測ターゲットとなるターゲット球を用いて、上記3軸円弧補間運動測定と同様の幾何誤差同定原理からなる幾何誤差同定方法が考案されている。これは、たとえば上記5軸制御マシニングセンタにおいては、テーブル上にターゲット球を設置し、テーブルをC軸周り及びA軸周りおいて複数の角度で割り出すとともに、テーブル上のターゲット球の位置を主軸に装着したタッチプローブで計測し、この計測されたターゲット球の位置にもとづき複数の割出条件によって描かれた円弧軌跡の中心偏差量から幾何誤差を同定するという方法である。つまり、この方法では、たとえばテーブルをA軸周りについては任意の角度で固定し、C軸周りについて複数回割り出す、或いは逆にテーブルをC軸周りについては任意の角度で固定し、A軸周りについて複数回割り出し、それぞれの割出条件でタッチプローブをターゲット球に複数回接触させ、ターゲット球の中心座標を算出するといった計測を繰り返すことになる。そして、このような計測を繰り返すに際しては、複数回割り出す軸(A軸又はC軸)の動作範囲を設定し、次に計測ポイント数を任意に設定し、動作範囲と計測ポイント数とから等ピッチで割出角度ピッチを算出し、各割出条件でターゲット球の中心座標を計測することになる。 Therefore, instead of the ball bar, a touch probe (which is a general measuring instrument compared to the ball bar) and a target sphere serving as a measurement target are used, and the geometric error identification principle is the same as that of the above three-axis circular interpolation motion measurement. A geometric error identification method has been devised. For example, in the above 5-axis control machining center, the target sphere is set on the table, the table is indexed at multiple angles around the C axis and the A axis, and the position of the target sphere on the table is mounted on the main axis. The geometric error is identified from the center deviation amount of the arc locus drawn by a plurality of indexing conditions based on the measured position of the target sphere. That is, in this method, for example, the table is fixed at an arbitrary angle around the A axis and is indexed a plurality of times around the C axis, or conversely, the table is fixed at an arbitrary angle around the C axis. The measurement is repeated a plurality of times, the touch probe is brought into contact with the target sphere a plurality of times under the respective indexing conditions, and the center coordinates of the target sphere are calculated. When repeating such measurement, set the operating range of the axis (A-axis or C-axis) to be indexed multiple times, then set the number of measurement points arbitrarily, and make an equal pitch from the operating range and the number of measurement points Thus, the index angle pitch is calculated, and the center coordinates of the target sphere are measured under each index condition.
ここで、一般的に直交3軸間における傾き誤差(ここでは、直角度誤差となる)は、ボールバーを用いた測定の結果において±45degの楕円成分になることが知られている。これは、上記タッチプローブを用いた方法においても同様であり、直角度誤差は、計測により得られた円軌跡において45degの楕円成分として現れることになる。そのため、直角度誤差を精度良く同定するためには、直角度誤差の影響が大きく現れる±45degのポイントを計測する必要がある。 Here, it is generally known that a tilt error between three orthogonal axes (herein, a squareness error) becomes an elliptic component of ± 45 deg as a result of measurement using a ball bar. This also applies to the method using the touch probe, and the squareness error appears as an elliptic component of 45 deg in the circular locus obtained by the measurement. Therefore, in order to identify the squareness error with high accuracy, it is necessary to measure ± 45 deg points at which the influence of the squareness error greatly appears.
しかしながら、従来では、上述したように動作範囲と計測ポイント数とから等ピッチで割出角度ピッチを算出し、各割出条件でターゲット球の中心座標を計測するため、±45degとなるポイントが必ずしも計測ポイントになるとは限らない。したがって、±45degとなるポイントで計測を行わないような場合には、直角度誤差の同定精度が低くなるといった問題がある。 However, conventionally, as described above, the index angle pitch is calculated at an equal pitch from the operation range and the number of measurement points, and the center coordinates of the target sphere are measured under each index condition. It is not always a measurement point. Therefore, when measurement is not performed at a point that is ± 45 deg, there is a problem that the accuracy of squareness error identification is lowered.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、各軸間における傾き誤差を常に精度良く同定することができる幾何誤差同定装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a geometric error identification device that can always accurately identify an inclination error between axes.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、工具を装着する主軸と、ワークを保持するテーブルとが、少なくとも1つの回転軸と、前記回転軸に直交する平面内で互いに直交する2方向の並進軸とによって相対移動することにより前記ワークを前記工具で加工する多軸工作機械において、前記主軸又は前記テーブルの一方に取り付けられたターゲットの位置を前記回転軸周りで複数の割出角度に割り出すとともに、前記主軸又は前記テーブルの他方に取り付けられたタッチプローブを用いて、各割出角度での前記ターゲットの位置を計測することにより、前記平面内にある2つの軸間での傾き誤差を同定する制御装置を備えた幾何誤差同定装置であって、前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度の中に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には、前記第1割出角度を計測ポイントとして追加し、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項2に記載の発明は、工具を装着する主軸と、ワークを保持するテーブルとが、少なくとも1つの回転軸と、前記回転軸に直交する平面内で互いに直交する2方向の並進軸とによって相対移動することにより前記ワークを前記工具で加工する多軸工作機械において、前記主軸又は前記テーブルの一方に取り付けられたターゲットの位置を前記回転軸周りで複数の割出角度に割り出すとともに、前記主軸又は前記テーブルの他方に取り付けられたタッチプローブを用いて、各割出角度での前記ターゲットの位置を計測することにより、前記平面内にある2つの軸間での傾き誤差を同定する制御装置を備えた幾何誤差同定装置であって、前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度の中に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には、前記複数の割出角度のうち最も前記第1割出角度に近い割出角度を前記第1割出角度に置換し、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項3に記載の発明は、工具を装着する主軸と、ワークを保持するテーブルとが、少なくとも1つの回転軸と、前記回転軸に直交する平面内で互いに直交する2方向の並進軸とによって相対移動することにより前記ワークを前記工具で加工する多軸工作機械において、前記主軸又は前記テーブルの一方に取り付けられたターゲットの位置を前記回転軸周りで複数の割出角度に割り出すとともに、前記主軸又は前記テーブルの他方に取り付けられたタッチプローブを用いて、各割出角度での前記ターゲットの位置を計測することにより、前記平面内にある2つの軸間での傾き誤差を同定する制御装置を備えた幾何誤差同定装置であって、前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には更に前記複数の割出角度のうち最も前記第1割出角度に近い割出角度と前記第1割出角度との角度差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断し、前記角度差が前記許容範囲内にない場合には前記第1割出角度を前記複数の割出角度に含め、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定する一方、前記角度差が前記許容範囲内にある場合には前記第1割出角度を前記複数の割出角度に含めず、前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出すことなく前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記並進軸が直交3軸であり、前記回転軸が前記並進軸の異なる何れかと平行である多軸工作機械における直交2軸間での傾き誤差を同定する幾何誤差同定装置であって、前記第1割出角度が、±45deg及び/又は±135degであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
In order to achieve the above object, the invention according to
Furthermore , in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
The invention according to
本発明によれば、回転若しくは旋回させる軸に直交する平面内にある2つの軸間での傾き誤差を同定するに際して、その平面において2つの軸間を二等分する角度上にターゲット球が位置する第1割出角度を求め、少なくとも第1割出角度にターゲット球を割り出してタッチプローブを用いた計測を行い、2つの軸間での傾き誤差を同定する。したがって、傾き誤差の影響が最も大きく現れる計測ポイント(請求項4では許容範囲内にある計測ポイントを含む)での計測を必ず実行するため、傾き誤差の同定精度が極めて高い。また、傾き誤差の同定精度が高いが故に、傾き誤差の影響が大きいC軸やA軸に固有の幾何誤差の同定精度も向上することができる。 According to the present invention, when identifying an inclination error between two axes in a plane orthogonal to the axis to be rotated or swiveled, the target sphere is positioned on an angle that bisects the two axes in that plane. The first indexing angle to be obtained is obtained, the target sphere is indexed to at least the first indexing angle, measurement using the touch probe is performed, and the tilt error between the two axes is identified. Therefore, since measurement is always performed at the measurement points where the influence of the tilt error is most significant (including measurement points within the allowable range in claim 4), the accuracy of tilt error identification is extremely high. In addition, since the accuracy of identifying the tilt error is high, the accuracy of identifying the geometric error inherent to the C axis and the A axis, which are greatly affected by the tilt error, can be improved.
以下、本発明の一実施形態となる幾何誤差同定装置について、図面にもとづき詳細に説明する。尚、本実施形態では、多軸工作機械の一例である5軸制御マシニングセンタにおける幾何誤差(特に、並進軸間の傾き誤差)の同定について説明する。 Hereinafter, a geometric error identification device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, identification of a geometric error (particularly, an inclination error between translation axes) in a 5-axis control machining center which is an example of a multi-axis machine tool will be described.
まず、多軸工作機械1について、図1をもとに説明する。図1は、多軸工作機械1を示した斜視説明図である。尚、図1中のX軸、Y軸、及びZ軸は直交3軸(多軸工作機械1が有する並進軸)であって、Y軸方向を多軸工作機械1における前後方向、X軸方向を左右方向、Z軸方向を上下方向とする。
多軸工作機械1のベッド2の上面には、Y軸案内3、3が形成されており、該Y軸案内3、3には、トラニオン構造のAC軸ユニット4がY軸方向へ移動可能に設置されている。AC軸ユニット4は、前面視で左右方向に幅広なU字状に形成されたクレードル5を備えてなるもので、該クレードル5は、左右に内蔵されたA軸駆動機構(図示せず)により、X軸方向と平行なA軸(回転軸)周りに旋回傾斜可能となっている。また、AC軸ユニット4は、クレードル5の上面に加工対象となるワークを載置するためのテーブル6を備えており、該テーブル6は、クレードル5に内蔵されたC軸駆動機構(図示せず)により、Z軸と平行なC軸(回転軸)周りに360度回転可能となっている。
First, the
Y-
一方、ベッド2には、Y軸案内3、3を跨ぐように門形構造のクロスレール7が固定されており、クロスレール7の前面には、X軸案内面8が形成されている。そして、X軸案内面8に、ラムサドル9がX軸方向へ移動可能に設置されている。また、ラムサドル9には、Z軸案内面10が形成されており、該Z軸案内面10には、下端に主軸11を備えた主軸頭12がZ軸方向へ移動可能に設置されている。尚、ラムサドル9、AC軸ユニット4、及び主軸頭12は、各案内面と平行に設置されたボールネジと、該ボールネジに連結されたサーボモータ(図示せず)とにより移動可能となっている。また、多軸工作機械1には、幾何誤差同定装置を含んだ図示しないNC装置(制御装置)が設けられており、NC装置によって、AC軸ユニット4や主軸頭12等の各部材の各軸方向での駆動が制御されている。
そして、上記多軸工作機械1は、テーブル6上に固定されるワークをA軸周り及びC軸周りで旋回・回転させるとともにY軸方向へと移動させる一方、工具を取り付けた主軸11をX軸及びZ軸へと移動させることにより、ワークに対して多面加工を施すようになっている。
On the other hand, a gate-shaped
The
ここで、本発明の要部となる多軸工作機械1におけるXY軸間での直角度誤差γ、及び
YZ軸間での直角度誤差αの同定について説明する。
上述したような多軸工作機械1のXY平面においてXY軸間に直角度誤差γ[rad]が存在した場合、図2に示すような半径Rの円軌跡を描くと、XY平面における円軌跡の極座標をθ[deg]とすると、半径誤差ΔRは下記(式1)で表され、±45degの傾きをもった楕円となることが一般的に知られている。
Here, the identification of the squareness error γ between the XY axes and the squareness error α between the YZ axes in the
When there is a squareness error γ [rad] between the XY axes on the XY plane of the
そして、タッチプローブ及びターゲット球21を用いて直角度誤差γを同定しようとすると、まず図3に示すようにテーブル6の回転中心からRだけ離れた位置へターゲット球21を固定する。そして、A軸旋回中心22がC軸中心線上にあるとすると、C軸中心線とA軸旋回中心22との交点を座標原点とした場合におけるターゲット球21の中心座標[X0 Y0 Z0 A0 C0]を下記(式2)と設定する。
When the squareness error γ is to be identified using the touch probe and the
次に、計測範囲を0[deg]〜360[deg]と設定するとともに、計測ポイント数を8個とする。すると、割出角度ピッチは45degとなるため、AC軸ユニット4において、A軸周りについては任意の角度(ここではテーブル6が水平となる角度)で固定したまま、テーブル6を45degピッチでC軸周りに割り出していき、各計測ポイントにおいて主軸に装着したタッチプローブでターゲット球21の座標を計測する。そして、得られた計測座標を用い、最小二乗法等により円の軌跡に関する関係式である下記(式3)におけるA〜Eの各係数を求める。すると、このようにして求めた係数のうち係数Dと上記(式1)とに相関があるため、XY軸間の直角度誤差γを同定することができる。尚、この場合、極座標を示すθはC軸周りでのテーブル6の割出角度と一致する。
Next, the measurement range is set to 0 [deg] to 360 [deg], and the number of measurement points is set to eight. Then, since the indexing angle pitch is 45 deg, in the
同様に、C軸周りについては固定したまま、A軸周りでクレードル5を割り出していけば、YZ軸間の直角度誤差αを同定することができる。以下、この同定に関して、図9のフローチャートにしたがって説明する。
AC軸ユニット4におけるクレードル5のA軸周りでの旋回動作は、テーブル6をC軸周りで回転させる場合と異なって動作範囲に制限がある上、A軸周りでの旋回動作中にクレードル5がラムサドル9と干渉するおそれ等もある。そこで、干渉等の問題を出来る限り回避すべく、図4に示すように、テーブル6のC軸周りでの回転角度を90degオフセットさせてから計測する方法を採用する。この場合、上記(式2)の状態からA軸周りでの旋回角度をAi、C軸周りでの回転角度をCiに夫々割り出した際におけるターゲット球21の中心座標[Xi Yi Zi]は下記(式4)で推定される。
Similarly, if the
The turning operation of the
その上で、まずYZ軸間の直角度誤差αを同定するための割出条件リストを作成する(S1)。たとえば、テーブル6をC軸周りで−90degに割り出した状態において、クレードル5のA軸周りでの動作範囲を−15deg〜+105deg、計測ポイント数を9点として夫々設定すると、割出角度ピッチは15degとなり、図5に示すような割出条件リストが作成される。尚、図5における割出条件A’軸及びC’軸の旋回若しくは回転角度は、機械指令座標である。
Then, first, an indexing condition list for identifying the perpendicularity error α between the YZ axes is created (S1). For example, in a state where the table 6 is indexed to −90 deg around the C axis, if the operation range of the
以上のようにC’軸を割り出した場合にはYi及びHが存在するため、図6で示すようにYZ平面においてA軸旋回中心を座標原点とすると、A軸周りでの旋回に伴いターゲット球21の中心が描く軌跡は、半径RRで角度A0のオフセットが生じることになる。そこで、固定割出角度情報(すなわち、C軸周りでの回転角度)とターゲット球21の位置とからオフセット角度A0を算出する(S2)。つまり、上記(式4)からA軸周りでの旋回角度0deg、C軸周りでの回転角度CiにおけるY軸方向での位置Yi0は下記(式5)となる。また、半径RRは下記(式6)となり、オフセット角度A0は下記(式7)となる。
When the C ′ axis is determined as described above, Y i and H exist. Therefore, if the A axis turning center is the coordinate origin in the YZ plane as shown in FIG. 6, the target is accompanied by turning around the A axis. locus drawn by the center of the
それから、直角度誤差αを最も同定しやすい割出角度、すなわちYZ平面で見た実際の割出角度A’が±45degとなるA軸周りでの旋回割出角度AEを算出する(S3)。つまり、上記(式8)においてA’=±45degであるため、S3で算出される旋回割出角度AE=±45−A0[deg]となる。したがって、例えばR=200mm、H=50mm、Ci=90degとすると、YZ平面での半径RR=206.155mm、オフセット角度A0=13.633degとなるため、YZ平面で見た実際の割出角度A’が±45degとなるA軸周りでの旋回割出角度AEは、上記動作範囲において、−58.633degということになる。 Then, the index angle at which the perpendicularity error α is most easily identified, that is, the turning index angle AE around the A axis where the actual index angle A ′ viewed in the YZ plane is ± 45 deg is calculated (S3). . That is, since A ′ = ± 45 deg in the above (Equation 8), the turning index angle A E calculated in S3 = ± 45−A 0 [deg]. Therefore, for example, when R = 200 mm, H = 50 mm, and C i = 90 deg, the radius RR = 206.155 mm and the offset angle A 0 = 13.633 deg in the YZ plane, so the actual index viewed in the YZ plane The turning index angle AE around the A axis at which the angle A ′ is ± 45 deg is −58.633 deg in the above operating range.
そこで、上記旋回割出角度AEがS1で作成した割出条件リストに存在するか否かを判断する(S4)。そして、旋回割出角度AEが割出条件リストに存在する場合には、割出条件リストを修正することなく計測動作、すなわちクレードル5を割出条件リストにしたがってA軸周りで順に割り出していき、各計測ポイントにおいて主軸に装着したタッチプローブでターゲット球21の座標を計測する動作を開始し(S7)、その計測結果に基づいてYZ軸間の直角度誤差αを同定する(S8)。
Therefore, it is determined whether or not the turning index angle AE exists in the index condition list created in S1 (S4). When the turning index angle AE exists in the index condition list, the measurement operation, that is, the
また、S4における判断の結果、旋回割出角度AEが割出条件リストに存在しない場合、旋回割出角度AEとS1で作成した割出条件リストの内の最も近い旋回割出角度との差が所定の許容範囲内にあるかを判断する(S5)。たとえば、許容範囲を±1degと設定していたとすると、旋回割出角度AEとS1で作成した割出条件リスト(図5のもの)の内の最も近い旋回割出角度は−60degであるため、両角度の差が許容範囲を超えることになり、S5でNOと判断することになる。このようにして許容範囲外であると判断すると、S1で作成した割出条件リストを修正する(S6)。たとえば、図7に示すように動作経路の途中(−45degと−60degとの間)に旋回割出角度AEを計測ポイントとして追加したり、図8に示すように旋回割出角度AEに最も近い旋回割出角度−60degを旋回割出角度AEに置換する。そして、その修正された割出条件リストにしたがって計測動作を開始し(S7)、その計測結果に基づいてYZ軸間の直角度誤差αを同定する(S8)。尚、S5における判断の結果、許容範囲内であると、割出条件リストを修正することなくS7で計測動作を開始することになる。
If the result of determination in S4 is that the turning index angle A E does not exist in the indexing condition list, the turning index angle A E and the nearest turning index angle in the indexing condition list created in S1 It is determined whether the difference is within a predetermined allowable range (S5). For example, if the allowable range is set to ± 1 deg, the nearest turning index angle in the indexing condition list (in FIG. 5) created by turning index angles AE and S1 is −60 deg. The difference between the two angles exceeds the allowable range, and NO is determined in S5. If it is determined that it is out of the allowable range in this way, the indexing condition list created in S1 is corrected (S6). For example, to add turning index angle A E as measured point in the middle (between -45deg and -60Deg) operation path as shown in FIG. 7, the turning
以上のような構成を有する幾何誤差同定装置によれば、直角度誤差を同定するにあたって上述したような方法で割出条件リストを修正し、直角を形成する2軸平面において直角度誤差の影響が最も大きく現れる±45degのポイント(若しくは許容範囲内にある計測ポイント)での計測を必ず実行するため、直角度誤差の同定精度が極めて高い。また、直角度誤差の同定精度が高いが故に、直角度誤差の影響が大きいC軸やA軸に固有の幾何誤差の同定精度も向上することができる。 According to the geometric error identification device having the above-described configuration, the index condition list is corrected by the method described above in identifying the squareness error, and the influence of the squareness error is exerted on the biaxial plane forming a right angle. Since the measurement at the point of ± 45 deg that appears most (or the measurement point within the allowable range) is always executed, the accuracy of squareness error identification is extremely high. Further, since the accuracy of perpendicularity error identification is high, the accuracy of identification of geometric errors inherent to the C-axis and A-axis, which are greatly affected by the squareness error, can be improved.
なお、本発明に係る幾何誤差同定装置は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、割出条件リストの作成や修正の制御に係る構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。 The geometric error identification device according to the present invention is not limited to the aspect of the above embodiment, and the configuration related to the creation and correction control of the index condition list is within the scope of the present invention. Thus, it can be changed as necessary.
たとえば、上記実施形態では、算出した旋回割出角度AEが割出条件リストに存在しない場合に割出条件リストを修正する必要のない許容範囲内にあるかを判断するように構成しているが、そのような判断を行うことなく、存在しなかった場合には必ず割出条件リストを修正するように構成することも可能である。
また、上記実施形態では、割出条件リストを修正する際に、旋回割出角度AEを新たに割出条件リストに加えるにあたって動作経路の途中に加えるとしているが、加える位置は適宜変更可能であって、たとえば割出条件リストの最後に加えてもよい。
For example, in the above embodiment, when the calculated turning index angle AE does not exist in the index condition list, it is determined whether the index condition list is within an allowable range that does not need to be corrected. However, without making such a determination, the index condition list can always be corrected when it does not exist.
In the above embodiment, when the indexing condition list is corrected, the turning index angle AE is newly added to the indexing condition list in the middle of the operation path. However, the position to be added can be changed as appropriate. For example, it may be added to the end of the index condition list.
さらに、上記実施形態では、直交3軸を並進軸として有する多軸工作機械1において各直交軸間の傾き誤差(直角度誤差)を同定する方法について説明しており、それ故、±45degの計測ポイントを必ず計測するように構成しているが、たとえばX軸方向への案内面が垂直面から前後方向に所定角度傾斜しており、X軸とZ軸とに加え、X軸とY軸とを合成してなるYs軸(Ys軸が前後方向となる)を並進軸として有するような多軸工作機械において、XYs軸間での角度誤差を精度良く同定するためには±45degではなく、XYs軸間を二等分する角度で計測した方が良い。つまり、傾き誤差の精度を向上するために計測しなければならない計測ポイントは、±45degのポイントに何ら限定されるわけではなく、傾き誤差を同定する対象となる多軸工作機械に応じて変更される。
Furthermore, in the above-described embodiment, a method for identifying an inclination error (perpendicularity error) between orthogonal axes in the
さらにまた、上記実施形態では、クレードルの動作範囲が−15deg〜+105degであるために、S3においてYZ平面で見た実際の割出角度A’が±45degとなるA軸周りでの旋回割出角度AEのみを算出しているが、クレードルの動作範囲に応じて、±45degではなく±135degを用いて旋回割出角度AEを算出したり、両方を用いて旋回割出角度AEを算出したりしても何ら問題はない。
またさらに、許容範囲をどのように設定するかや、計測ポイント数を何個に設定するか等については、言うまでもなく上記実施形態のものに限定されない。
Furthermore, in the above embodiment, since the cradle operating range is -15 deg to +105 deg, the turning index angle around the A axis at which the actual index angle A ′ viewed in the YZ plane in S3 is ± 45 deg. Although only A E is calculated, the turning index angle A E is calculated using ± 135 deg instead of ± 45 deg according to the operating range of the cradle, or the turning index angle AE is calculated using both. There is no problem even if you do.
Needless to say, how to set the allowable range and how many measurement points are set are not limited to those of the above-described embodiment.
加えて、本発明に係る幾何誤差同定装置が対象とする多軸工作機械は、上記実施形態の多軸工作機械に何ら限定されることはなく、たとえば主軸側に回転軸を2軸以上設けてなるものや、主軸側とテーブル側との夫々に回転軸を1軸ずつ設けてなるものであってもよいし、主軸側又はテーブル側の何れか一方にのみ回転軸を1軸しか備えていないものであってもよい。すなわち、5軸加工機と称されるマシニングセンタベースの工作機械のみならず、旋盤をベースとする複合加工機なども対象となる。そして、そのような場合には、並進軸は2軸でも良いし、それらの並進軸は制御上構成可能であれば、実際の案内面が直交ではなく傾斜した関係であってもよい。
また、回転軸の1つであるA軸はクレードルの旋回軸に限定されず、360度回転可能な回転軸であってもよいし、ターゲットとタッチプローブの配置を入れ替えても幾何誤差の同定は可能である。
In addition, the multi-axis machine tool targeted by the geometric error identification device according to the present invention is not limited to the multi-axis machine tool of the above embodiment. For example, two or more rotation axes are provided on the main shaft side. Or a rotation axis provided on each of the main shaft side and the table side, or only one rotation shaft is provided on either the main shaft side or the table side. It may be a thing. That is, not only a machining center-based machine tool called a 5-axis machine, but also a multi-task machine based on a lathe. In such a case, the translation axes may be two axes, or the translation guide axes may be in a relationship where the actual guide surfaces are inclined rather than orthogonal as long as they can be configured for control.
In addition, the A-axis that is one of the rotation axes is not limited to the cradle turning axis, and may be a rotation axis that can rotate 360 degrees, and the geometric error can be identified even if the arrangement of the target and the touch probe is changed. Is possible.
1・・多軸工作機械、4・・AC軸ユニット、5・・クレードル、6・・テーブル、21・・ターゲット球。 1 .... multi-axis machine tool, 4 .... AC axis unit, 5 .... cradle, 6 .... table, 21 ... target ball.
Claims (4)
前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、
前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度の中に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には、前記第1割出角度を計測ポイントとして追加し、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする幾何誤差同定装置。 The main shaft on which the tool is mounted and the table for holding the workpiece are moved relative to each other by at least one rotation axis and two translation axes orthogonal to each other in a plane orthogonal to the rotation axis. In a multi-axis machine tool machined with a tool, the position of a target attached to one of the spindle or the table is determined at a plurality of index angles around the rotation axis, and attached to the other of the spindle or the table. A geometric error identification device comprising a controller for identifying a tilt error between two axes in the plane by measuring a position of the target at each index angle using a touch probe. ,
In calculating the plurality of index angles around the rotation axis, the control device calculates the plurality of index angles at an equal pitch from an operation range around the rotation axis and an arbitrarily set number of measurement points. While calculating
The first index angle look Rutotomoni of said target between said two shafts before Symbol plane bisecting the angle position, the first indexing angle is present in the plurality of index angle When the first index angle does not exist, the first index angle is added as a measurement point, and the target is indexed to at least the first index angle, and the touch probe A geometric error identification device characterized in that measurement is performed to identify the tilt error.
前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、In calculating the plurality of index angles around the rotation axis, the control device calculates the plurality of index angles at an equal pitch from an operation range around the rotation axis and an arbitrarily set number of measurement points. While calculating
前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度の中に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には、前記複数の割出角度のうち最も前記第1割出角度に近い割出角度を前記第1割出角度に置換し、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする幾何誤差同定装置。A first index angle at which the target is positioned on an angle that bisects the two axes in the plane is obtained, and whether the first index angle exists in the plurality of index angles If the first index angle does not exist, the index angle closest to the first index angle among the plurality of index angles is replaced with the first index angle, A geometric error identification device characterized by identifying the tilt error by performing measurement using the touch probe by determining the target at least at the first index angle.
前記制御装置は、前記回転軸周りでの前記複数の割出角度を算出するにあたり、前記回転軸周りでの動作範囲と任意に設定される計測ポイント数とから等ピッチで前記複数の割出角度を算出する一方、
前記平面において前記2つの軸間を二等分する角度上に前記ターゲットが位置する第1割出角度を求めるとともに、前記第1割出角度が、前記複数の割出角度に存在するか否かを判断し、前記第1割出角度が存在しない場合には更に前記複数の割出角度のうち最も前記第1割出角度に近い割出角度と前記第1割出角度との角度差が所定の許容範囲内にあるか否かを判断し、前記角度差が前記許容範囲内にない場合には前記第1割出角度を前記複数の割出角度に含め、少なくとも前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出して前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定する一方、前記角度差が前記許容範囲内にある場合には前記第1割出角度を前記複数の割出角度に含めず、前記第1割出角度に前記ターゲットを割り出すことなく前記タッチプローブを用いた計測を行い、前記傾き誤差を同定することを特徴とする幾何誤差同定装置。 The main shaft on which the tool is mounted and the table for holding the workpiece are moved relative to each other by at least one rotation axis and two translation axes orthogonal to each other in a plane orthogonal to the rotation axis. In a multi-axis machine tool machined with a tool, the position of a target attached to one of the spindle or the table is determined at a plurality of index angles around the rotation axis, and attached to the other of the spindle or the table. A geometric error identification device comprising a controller for identifying a tilt error between two axes in the plane by measuring a position of the target at each index angle using a touch probe. ,
In calculating the plurality of index angles around the rotation axis, the control device calculates the plurality of index angles at an equal pitch from an operation range around the rotation axis and an arbitrarily set number of measurement points. While calculating
A first indexing angle at which the target is positioned on an angle that bisects the two axes in the plane is obtained, and whether the first indexing angle exists in the plurality of indexing angles. If the first index angle does not exist, an angle difference between the index angle closest to the first index angle and the first index angle among the plurality of index angles is predetermined. If the angle difference is not within the allowable range, the first index angle is included in the plurality of index angles, and at least the first index angle is included. While measuring the target and performing measurement using the touch probe to identify the tilt error, if the angle difference is within the allowable range, the first index angle is set to the plurality of index angles. Do not include, index the target at the first index angle And without it performs measurement using the touch probe, geometric error identification device and identifying the slope error.
前記第1割出角度が、±45deg及び/又は±135degであることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の幾何誤差同定装置。 A geometric error identification device for identifying an inclination error between two orthogonal axes in a multi-axis machine tool in which the translation axes are orthogonal three axes and the rotation axis is parallel to any one of the different translation axes;
The geometric error identification device according to claim 1 , wherein the first index angle is ± 45 deg and / or ± 135 deg.
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