JP6960893B2 - Machine tool measurement error evaluation method and program - Google Patents

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Description

本発明は、広く工作機械の測定誤差や計測能力を評価する方法等に関し、より詳細には、多軸制御可能な数値制御機械(NCあるいはCNC工作機械)の測定誤差や計測能力を評価したり、評価に基づき補正値を算出したりするための方法等に関する。 The present invention broadly relates to a method for evaluating the measurement error and measurement ability of a machine tool, and more specifically, evaluates the measurement error and measurement ability of a numerical control machine (NC or CNC machine tool) capable of multi-axis control. , The method for calculating the correction value based on the evaluation.

従来、機械部品の寸法測定や工作に際しては、例えば測定/工作テーブル上にセッティングされた被測定物に対して3次元方向に移動制御可能なプローブ(測定子)の先端を接触させて所定箇所の測定を行うなどして、その誤差や精度を評価することが行われてきた。そして、これらの誤差や精度を高めるために、ゲージや補正処理方法において様々な工夫がなされてきた。 Conventionally, when measuring the dimensions of mechanical parts or machining, for example, the tip of a probe (measurer) that can be moved and controlled in three dimensions is brought into contact with an object to be measured set on a measurement / machining table to a predetermined position. It has been practiced to evaluate the error and accuracy by making measurements. Then, in order to improve these errors and accuracy, various measures have been taken in the gauge and the correction processing method.

例えば、従来の3次元座標測定機を校正するためのゲージは、必ずしも正確なものとはいえないことを踏まえ、国家標準器に基づくゲージを提供すると共に、そのゲージを使用した3次元座標測定機校正方法が提案されている(特許文献1)。 For example, considering that the gauge for calibrating a conventional 3D coordinate measuring machine is not always accurate, a gauge based on a national standard is provided and a 3D coordinate measuring machine using the gauge is provided. A calibration method has been proposed (Patent Document 1).

すわなち、特許文献1には、国家標準器として第1端面6と第2端面7間の長さの絶対値が保証されているブロックゲージ1の表面3に、球体2を載置して固定することにより3次元座標測定機校正ゲージ4が構成され、使用に際しては、第1端面6に3点以上3次元座標測定機の測定子を当てて第1端面6の平面を特定し、次いで球体2の赤道部分に3点測定子を当てると共に極点にも当てて、第1端面6の平面からの球体2の中心座標と球体の直径を特定し、次いで第2端面7に測定子を当てて第2端面と球体の上記特定値を補正し、球体の3次元空間の座標が正確に特定された3次元座標測定機校正ゲージとする方法が開示されている。 That is, in Patent Document 1, the sphere 2 is placed on the surface 3 of the block gauge 1 whose absolute value of the length between the first end surface 6 and the second end surface 7 is guaranteed as a national standard. By fixing, the 3D coordinate measuring machine calibration gauge 4 is configured, and when using it, three or more points are applied to the first end surface 6 with the stylus of the 3D coordinate measuring machine to specify the plane of the first end surface 6, and then. A three-point stylus is applied to the equatorial portion of the sphere 2, and a pole is also applied to specify the center coordinates of the sphere 2 and the diameter of the sphere from the plane of the first end surface 6, and then the stylus is applied to the second end surface 7. A method of correcting the above-mentioned specific values of the second end face and the sphere to obtain a three-dimensional coordinate measuring machine calibration gauge in which the coordinates of the three-dimensional space of the sphere are accurately specified is disclosed.

また、小型のアーティファクトを用いて、広い操作空間を有する3次元座標測定機等を校正することができる方法も提案されている(特許文献2)。 Further, a method capable of calibrating a three-dimensional coordinate measuring machine or the like having a wide operating space by using a small artifact has also been proposed (Patent Document 2).

すなわち、特許文献2には、校正対象のパラメータを有する運動機構の操作空間内に、第1アーティファクト及び第2アーティファクトを設置する設置工程と、前記運動機構を操作して、第1アーティファクトの標準座標を測定する第1測定工程と、前記運動機構を操作して、第2アーティファクトの標準座標を測定する第2測定工程と、前記第1測定工程にて得られる各座標値についての前記各パラメータによる偏微分値を成分とする行列をP1行列、前記第2測定工程にて得られる各座標値についての前記各パラメータによる偏微分値を成分とする行列をP2行列、前記第1測定工程にて得られる各座標値についての、前記運動機構の座標系を前記第1アーティファクトの座標系に変換する座標変換ベクトルの各成分による偏微分値を成分とする行列をR1行列、前記第2測定工程にて得られる各座標値についての、前記運動機構の座標系を前記第2アーティファクトの座標系に変換する座標変換ベクトルの各成分による偏微分値を成分とする行列をR2行列、とした時の行列を計画行列とし、最小二乗法によって前記パラメータを推定する計算工程と、を備えたことを特徴とする運動機構の校正方法が開示されている。 That is, Patent Document 2 describes an installation step of installing the first artifact and the second artifact in the operation space of the motion mechanism having the parameters to be calibrated, and the standard coordinates of the first artifact by operating the motion mechanism. According to the first measurement step of measuring the above, the second measurement step of operating the motion mechanism to measure the standard coordinates of the second artifact, and the parameters of each coordinate value obtained in the first measurement step. The matrix whose component is the partial differential value is the P1 matrix, and the matrix whose component is the partial differential value according to each parameter for each coordinate value obtained in the second measurement step is the P2 matrix, which is obtained in the first measurement step. The R1 matrix is a matrix whose component is the partial differential value of each component of the coordinate conversion vector that converts the coordinate system of the motion mechanism into the coordinate system of the first artifact for each coordinate value to be measured, in the second measurement step. For each obtained coordinate value, the matrix when the matrix whose component is the partial differential value of each component of the coordinate conversion vector that converts the coordinate system of the motion mechanism into the coordinate system of the second artifact is the R2 matrix. A method of calibrating a motion mechanism is disclosed, which comprises a design matrix, a calculation step of estimating the parameters by the minimum square method, and a method of calibrating the motion mechanism.

また、より高精度、より簡便に構成可能な3次元座標測定機ゲージを提供するとともに、当該3次元座標測定機ゲージを用いた精度評価方法も提案されている(特許文献3)。 Further, a three-dimensional coordinate measuring machine gauge that can be configured with higher accuracy and more easily is provided, and an accuracy evaluation method using the three-dimensional coordinate measuring machine gauge has also been proposed (Patent Document 3).

すなわち、特許文献3には、3次元座標測定機の精度を評価するためのゲージであって、上面が平坦な基板と、前記基板の上面に配置される第1の球体列と、前記基板の上面に対して傾斜して配置される第2の球体列とを備えることを特徴とする3次元座標測定機ゲージが開示されている。 That is, Patent Document 3 describes a gauge for evaluating the accuracy of a three-dimensional coordinate measuring machine, which includes a substrate having a flat upper surface, a first row of spheres arranged on the upper surface of the substrate, and the substrate. A three-dimensional coordinate measuring machine gauge is disclosed, which comprises a second row of spheres that are arranged at an angle with respect to an upper surface.

特開2000−180103号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-180103 特開2004−333312号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-333312 特開2012−58057号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-58057

(空間座標と空間補正について)
3次元座標測定機や製品部品の加工を行う工作機械においては、必ず機械上に測定や加工を行うための3次元的な空間を備えている。この空間は、図15に示されるとおり、直行するXYZの3つの軸方向の運動機構と、各軸に並行に配置されたスケール(高精度な電子定規など)によって構成されるのが一般的であり、機械の軸運動量を各スケールの読み取り値で把握する仕組みとなっている。
(About spatial coordinates and spatial correction)
A three-dimensional coordinate measuring machine or a machine tool that processes product parts always has a three-dimensional space on the machine for measuring and processing. As shown in FIG. 15, this space is generally composed of three orthogonal XYZ axial motion mechanisms and scales (high-precision electronic ruler, etc.) arranged in parallel with each axis. There is a mechanism to grasp the axial momentum of the machine by the reading value of each scale.

また、各スケールの読み取り値は「座標値」と呼ばれ、XYZの3つの座標値を合せて「空間座標」と呼び、この空間座標を元に、工作機械であれば空間上の「寸法」を把握しながら加工を行っている。また、空間座標自体は機械構造を用いて形成されているため、理想的な空間に比べ、構造上の誤差を含んでおり、その誤差は、本来、機械的な調整を行わない限り軽減除去することは難しい。 In addition, the reading value of each scale is called "coordinate value", and the three coordinate values of XYZ are collectively called "spatial coordinates". Based on these spatial coordinates, if it is a machine tool, "dimensions" in space. We are processing while grasping. In addition, since the spatial coordinates themselves are formed using a mechanical structure, they include structural errors compared to the ideal space, and the errors are originally reduced and removed unless mechanical adjustment is performed. It's difficult.

しかし、機械的な調整は、高い技術に加えて時間及びコストを必要とするため、決して容易な方法とは言えず、実用上頻繁に実施することは困難であった。この難点に対し有用な方法として、なんらかの手段で機械の空間的誤差を把握し、その誤差が軽減除去できるように、検出座標値を電子的な計算で変換する方法がある。この手法は一般に「空間補正」と呼ばれる。 However, mechanical adjustment requires time and cost in addition to high technology, so it cannot be said to be an easy method, and it has been difficult to carry out it frequently in practice. As a useful method for this difficulty, there is a method of grasping the spatial error of the machine by some means and converting the detected coordinate value by electronic calculation so that the error can be reduced and removed. This technique is commonly referred to as "spatial correction".

空間補正の用途は、一般的には機械の出力値の精度を高めるために用いられており、それらは主に機械メーカーが自社製品に内包する方式で提供されるため、機械のユーザ自身が自主的に実施することは困難であった。 Spatial correction applications are generally used to improve the accuracy of machine output values, and since they are mainly provided by the machine manufacturer in a method that is included in their own products, the machine user himself / herself is voluntary. It was difficult to implement it in a targeted manner.

これに対し、近年普及が進む工作機械上での計測である「機上計測」においては、要求される精度が単純な加工精度レベルではなく、段階の高い測定機器の精度になること、加えて計測結果があくまで電子的データであることから、測定後に計測データの信頼度を向上させる手段として、上述した空間補正を効果的に用いることが望まれる。 On the other hand, in "machine measurement", which is a measurement on a machine tool that has become popular in recent years, the required accuracy is not a simple machining accuracy level, but the accuracy of a high-level measuring device. Since the measurement result is only electronic data, it is desired to effectively use the above-mentioned spatial correction as a means for improving the reliability of the measurement data after the measurement.

そこで、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法は、工作機械の測定誤差を評価する方法であって、長尺状のアームと、前記アームの長尺軸方向に略等間隔で前記アーム上に固定された複数の球体からなる球体列と、前記アームを鉛直軸周りに回転させる回転機構および前記鉛直軸と前記アームの長尺軸に直交する軸周りに回転させる回転機構と、を有し、前記球体列を構成する各球体間の距離は予め保証された基準値の距離となっているゲージを提供するゲージ提供ステップと、前記ゲージを前記工作機械の測定空間内に配置するゲージ配置ステップと、前記回転機構によって前記アームを所望の角度に回転させ、前記球体列の方向を調整する球体列方向調整ステップと、前記工作機械によって前記球体列に含まれる球体間の距離を測定する第一の演算ステップと、演算された球体間の距離を予め保証された球体間の距離の基準値と比較し、所定の球体列方向の誤差を演算する第二の演算ステップと、前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する評価ステップとを含むことを特徴とする。 Therefore, the measurement error evaluation method according to the embodiment of the present invention is a method for evaluating the measurement error of a machine tool, and is a method of evaluating a long arm and the arm at substantially equal intervals in the long axial direction of the arm. It has a sphere row composed of a plurality of spheres fixed on the top, a rotation mechanism for rotating the arm around a vertical axis, and a rotation mechanism for rotating the arm around an axis orthogonal to the long axis of the arm. A gauge providing step for providing a gauge in which the distance between the spheres constituting the sphere row is a distance of a reference value guaranteed in advance, and a gauge arrangement for arranging the gauge in the measurement space of the machine tool. A step, a sphere row direction adjusting step in which the arm is rotated to a desired angle by the rotation mechanism to adjust the direction of the sphere row, and a distance between the spheres included in the sphere row are measured by the machine tool. The first calculation step, the second calculation step in which the calculated distance between the spheres is compared with the reference value of the distance between the spheres guaranteed in advance, and the error in the predetermined sphere row direction is calculated, and the second calculation step described above. It is characterized by including an evaluation step for evaluating the accuracy of the machine tool using the error calculated in the calculation step.

本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等によれば、空間補正を効果的に用いて工作機械の計測誤差評価の信頼性を向上させ、あるいは、工作機械に対して精度の高い補正を施すことができという効果を奏する。 According to the measurement error evaluation method or the like according to the embodiment of the present invention, the space correction is effectively used to improve the reliability of the measurement error evaluation of the machine tool, or the machine tool is corrected with high accuracy. It has the effect of being able to be applied.

本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステムモジュール等の構成概念を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structural concept of the system module and the like which carry out the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を説明する説明図である。Among the modules shown in FIG. 1, it is explanatory drawing explaining the structural concept of the submodule and the like in the measurement program generation module. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用されるゲージの外観構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the appearance structure of the gauge adopted in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における処理フローを説明するフロー図である。It is a flow figure explaining the processing flow in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用される長さの検査を用いた機械の精度検査要領を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the accuracy inspection procedure of the machine using the length inspection adopted in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用される6方向の検査要領を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the inspection procedure of 6 directions adopted in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the detail of the calculation process in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the detail of the calculation process in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the detail of the calculation process in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における補正処理の詳細を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the detail of the correction process in the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the variation of the system configuration which carries out the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the variation of the system configuration which carries out the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the variation of the system configuration which carries out the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the variation of the system configuration which carries out the measurement error evaluation method and the like which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の工作機械等において機械上(機上)に備えられた3次元空間の座標系を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the coordinate system of the three-dimensional space provided on the machine (on the machine) in the conventional machine tool and the like.

本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法及びプログラムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。 The measurement error evaluation method and program according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法を実施するシステムモジュール等の構成概念を示す。これらのシステムモジュール等は、一実施形態において以下のハードウェア(図1において不図示)を前提としている。
[ハードウェア構成例]
(1)NC等の工作機械(3〜6軸のマシニングセンタ、あるいは、複合加工機)
(2)外付け端末(PC等)
工作機械には、測定プログラム生成モジュール(一実施形態において、商品名:NCゲージを採用することができる)や統計分析ソフトウェア(一実施形態において、商品名:O-QIS, SolaraMPを採用することができる)が実装されている。あるいは、これらのソフトウェアはPC等の外付け端末に実装されてもよい(この場合には、工作機械から外付け端末へ測定データが逐次送信されることとなる)。
FIG. 1 shows a configuration concept of a system module or the like that implements the measurement error evaluation method according to the embodiment of the present invention. These system modules and the like are premised on the following hardware (not shown in FIG. 1) in one embodiment.
[Hardware configuration example]
(1) Machine tools such as NC (3 to 6-axis machining center or multi-tasking machine)
(2) External terminal (PC, etc.)
For the machine tool, a measurement program generation module (in one embodiment, product name: NC gauge can be adopted) and statistical analysis software (in one embodiment, product name: O-QIS, SolaraMP can be adopted). Can be) is implemented. Alternatively, these software may be implemented in an external terminal such as a PC (in this case, the measurement data is sequentially transmitted from the machine tool to the external terminal).

ここで、測定プログラム生成モジュールは、工作機械側のAPI(Application Programing Interface)を介して通信する。また、統計分析ソフトウェアは、測定プログラム生成モジュールで測定された結果を分析するための種々の処理を実施する。 Here, the measurement program generation module communicates via the API (Application Programming Interface) on the machine tool side. In addition, the statistical analysis software performs various processes for analyzing the results measured by the measurement program generation module.

図1において、システムモジュール100は、NC等の工作機械側に実装される工作機械制御モジュール110とPC等の端末側に実装される端末側モジュール120とを含む。本発明の一実施形態において、工作機械制御モジュール110は、NC等の工作機械(不図示)に接続される2種類のプローブからの測定信号を受信する。 In FIG. 1, the system module 100 includes a machine tool control module 110 mounted on the machine tool side such as NC and a terminal side module 120 mounted on the terminal side such as a PC. In one embodiment of the present invention, the machine tool control module 110 receives measurement signals from two types of probes connected to a machine tool (not shown) such as NC.

2種類のプローブのうちの1つは、ワーク形状測定用のプローブ191である。他の1つは、ワーク温度測定用のプローブ192である。
なお、本発明において2種類のプローブは必須の構成ではなく、少なくともワーク形状測定用のプローブ191を備えていればよい。
One of the two types of probes is the probe 191 for measuring the shape of the work. The other one is a probe 192 for measuring the temperature of the work.
In the present invention, the two types of probes are not indispensable, and at least a probe 191 for measuring the shape of the work may be provided.

また、プローブのキャリブレーション等にあたっては、一実施形態として、マスターゲージ199(本発明において特徴的なゲージについては、図3を参照して後述する)が使用される。本発明はこれに限定されないが、具体的には、測定に使用されるプローブは測定プログラム生成モジュールに登録され、プローブのキャリブレーションが行われる。キャリブレーションの結果は、測定プログラム生成モジュールの測定結果の補正に使用される。なお、5軸制御マシニングセンタの場合には、回転軸(第5軸であるC軸と、第4軸であるA軸またはB軸)のキャリブレーションも必要とされる。 Further, in calibrating the probe and the like, as one embodiment, a master gauge 199 (a gauge characteristic in the present invention will be described later with reference to FIG. 3) is used. The present invention is not limited to this, but specifically, the probe used for the measurement is registered in the measurement program generation module, and the probe is calibrated. The calibration result is used to correct the measurement result of the measurement program generation module. In the case of a 5-axis control machining center, it is also necessary to calibrate the rotation axis (the C-axis which is the fifth axis and the A-axis or B-axis which is the fourth axis).

工作機械制御モジュール110は、ワーク形状測定プローブ191からの測定データを受信して処理するための測定プログラム生成モジュール111と、ワーク温度測定プローブ192からの測定データを受信して処理するための専用マクロプログラム112と、マクロ変数に温度情報等を書き込むマクロ変数生成等モジュール113とを含む。 The machine tool control module 110 includes a measurement program generation module 111 for receiving and processing measurement data from the work shape measurement probe 191 and a dedicated macro for receiving and processing measurement data from the work temperature measurement probe 192. It includes a program 112 and a macro variable generation module 113 that writes temperature information and the like in macro variables.

本発明の一実施形態において、マクロ変数生成等モジュール113で生成された温度に関するマクロ変数は端末側モジュール120内の温度補正モジュール122へ送信され、温度補正処理(詳細な説明は割愛)されたうえで測定プログラム生成モジュール111へフィードバックされることにより、計測誤差評価の信頼性を向上させることができる。 In one embodiment of the present invention, the macro variables related to the temperature generated by the module 113 for generating macro variables, etc. are transmitted to the temperature correction module 122 in the terminal side module 120, and are subjected to temperature correction processing (detailed description is omitted). By feeding back to the measurement program generation module 111, the reliability of the measurement error evaluation can be improved.

本発明の一実施形態において、測定プログラム生成モジュール111で処理されたデータは端末側モジュール120内のゲージ能力評価モジュール121へ送信され、ゲージ能力評価を行うこともできる。 In one embodiment of the present invention, the data processed by the measurement program generation module 111 can be transmitted to the gauge capacity evaluation module 121 in the terminal side module 120 to evaluate the gauge capacity.

図2に、図1に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を示す。図2において、サブモジュール200は、工作機側コントローラ201が、マクロ202、測定プログラム生成モジュール203、3次元計測モジュール(CADデータからオフラインで測定プログラムを生成可能なソフトウェアモジュールであり、一実施形態において、商品名:PC-DMIS NCなどを採用することができる)204を制御するように構成されており、これらのモジュールにより計測等されたデータは変換部205において所定のデータ形式に変換されてレポートモジュール(一実施形態において、商品名:O-QISを採用することができる)206へ送信され測定結果データが処理され報告データが生成される。そして、必要に応じてグラフィック解析モジュール207へ送信され、報告情報が視覚的に表示される。このとき、報告情報の変化に応じてリアルタイムに処理されてもよい。 FIG. 2 shows the configuration concept of the submodules and the like in the measurement program generation module among the modules shown in FIG. In FIG. 2, the sub-module 200 is a software module in which the machine tool side controller 201 has a macro 202, a measurement program generation module 203, and a three-dimensional measurement module (a software module capable of generating a measurement program offline from CAD data, and in one embodiment. , Product name: PC-DMIS NC etc. can be adopted) It is configured to control 204, and the data measured by these modules is converted into a predetermined data format by the conversion unit 205 and reported. It is transmitted to the module (trade name: O-QIS can be adopted in one embodiment) 206, the measurement result data is processed, and the report data is generated. Then, it is transmitted to the graphic analysis module 207 as needed, and the report information is visually displayed. At this time, it may be processed in real time according to the change of the report information.

図3に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用されるゲージの外観構成を示す。 FIG. 3 shows the appearance configuration of the gauge adopted in the measurement error evaluation method or the like according to the embodiment of the present invention.

ゲージ300は、土台301と、土台301上に固定された台座302aおよび302bと、台座302bに取り付けられた回転支持部材305aおよび305bと、回転支持部材305aに固定されたアーム303と、アーム303上に略等間隔に設置固定された球体304a〜304dとを有する。本発明の一実施形態において、土台301は、200mm四方程度の正方形状の平板である。台座302bは、略円柱状であり、土台301及び台座302aに対して円柱の軸周りに回転可能に構成されている。台座302bが回転することによって、アーム303を水平方向に任意の角度に回転させることができる。回転支持部材305aは、回転支持部材305bを介して台座302bに取り付けられており、台座302bの軸方向と直交する回転部材支持305bの軸の周りに回転に構成されている。回転支持部材305aが回転することによって、一実施形態においてはアーム303を垂直方向に最大45°まで任意の角度で回転させることができる。 The gauge 300 includes a base 301, pedestals 302a and 302b fixed on the base 301, rotation support members 305a and 305b attached to the pedestal 302b, an arm 303 fixed to the rotation support member 305a, and an arm 303. It has spheres 304a to 304d installed and fixed at substantially equal intervals. In one embodiment of the present invention, the base 301 is a square flat plate of about 200 mm square. The pedestal 302b has a substantially cylindrical shape, and is configured to be rotatable around the axis of the cylinder with respect to the base 301 and the pedestal 302a. By rotating the pedestal 302b, the arm 303 can be rotated at an arbitrary angle in the horizontal direction. The rotation support member 305a is attached to the pedestal 302b via the rotation support member 305b, and is configured to rotate around the axis of the rotation member support 305b orthogonal to the axial direction of the pedestal 302b. By rotating the rotation support member 305a, in one embodiment, the arm 303 can be rotated at an arbitrary angle up to a maximum of 45 ° in the vertical direction.

このようにアーム303を水平方向および/または垂直方向の任意角度(所望の角度)に回転させる回転機構によって、球体304a〜304dの位置を様々に調整する(「球体列方向調整」という)ことができるため、任意の設定条件を作り出して誤差を計測することが可能となる。一実施形態において、アーム303は、長さ620mmの長尺体である。球体304a〜304dは、アーム303上に約200mm間隔で略等間隔に固定されている。アーム303は、他の実施形態においては長さ600mmから1000mmのものを採用することも可能であり、これにより球体304a〜304dの間隔をより広くすることも可能である。 In this way, the positions of the spheres 304a to 304d can be variously adjusted (referred to as "sphere row direction adjustment") by the rotation mechanism that rotates the arm 303 at an arbitrary angle (desired angle) in the horizontal direction and / or the vertical direction. Therefore, it is possible to create an arbitrary setting condition and measure the error. In one embodiment, the arm 303 is a long body having a length of 620 mm. The spheres 304a to 304d are fixed on the arm 303 at substantially equal intervals of about 200 mm. In other embodiments, the arm 303 may have a length of 600 mm to 1000 mm, whereby the distance between the spheres 304a to 304d can be made wider.

従来のゲージでは100mm程度のアームが採用されていたが、本実施形態のように従来の約10倍の長さのアームを採用することにより、高精度で誤差を検出することが可能となる。換言すれば、検出される誤差及びそこから読み取られる全体誤差傾向に対する信頼性を大きく高めている。なお、本発明の一実施形態においては、4つの球体がアーム上に等間隔に固定されるが、本発明における球体の数は4つに限定されず、5つ以上としてもよい。 An arm of about 100 mm has been adopted in the conventional gauge, but by adopting an arm having a length of about 10 times that of the conventional one as in the present embodiment, it is possible to detect an error with high accuracy. In other words, it greatly enhances the reliability of the detected error and the overall error tendency read from it. In one embodiment of the present invention, four spheres are fixed on the arm at equal intervals, but the number of spheres in the present invention is not limited to four, and may be five or more.

図4に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における処理フローを示す。本処理フローは、工作機械等の空間的誤差を把握し、実際の計測時にその誤差を補正するまでの手順を説明するものであり、大別すると以下4つの手順に分けられる。
手順1:標準器を用いて機械の精度を検査する。
手順2:検査結果から6つの空間補正パラメータを算出する。
手順3:補正対象とする機上計測を実施し計測データを取得する。
手順4:空間補正パラメータを用いて計測データを補正する。
FIG. 4 shows a processing flow in the measurement error evaluation method or the like according to the embodiment of the present invention. This processing flow describes the procedure for grasping the spatial error of a machine tool or the like and correcting the error at the time of actual measurement, and can be roughly divided into the following four procedures.
Step 1: Check the accuracy of the machine using a standard.
Step 2: Six spatial correction parameters are calculated from the inspection result.
Step 3: Perform on-board measurement to be corrected and acquire measurement data.
Step 4: Correct the measurement data using the spatial correction parameters.

手順1に先立って、予め目標とする精度よりも上位の精度での長さ値が保証(校正)された標準器を用意する(ステップ401)。標準器としては、例えば図3で説明したような、複数の真球度の高いボールを固定し、不変なボールの中心間距離を提供するボール型座標用ゲージを用いることができる。ボール型座標用ゲージに対して高精度な3次元測定機を用いて球表面の接触点から球の中心座標を割り出し、その値を元に複数の球の空間的な距離を高精度に算出して、図5(A)に示されるように校正値として各球間距離La、Lb、Lcを得る(ステップ402)。なお、Lcは図5には図示されていない球Bの右隣に設定固定された球である。 Prior to step 1, a standard device whose length value is guaranteed (calibrated) with an accuracy higher than the target accuracy is prepared (step 401). As a standard device, for example, as described with reference to FIG. 3, a ball-shaped coordinate gauge that fixes a plurality of balls having a high degree of sphericity and provides an invariant distance between the centers of the balls can be used. Using a high-precision 3D measuring machine for the ball-shaped coordinate gauge, the center coordinates of the sphere are calculated from the contact points on the surface of the sphere, and the spatial distances of multiple spheres are calculated with high accuracy based on the values. Then, as shown in FIG. 5A, the inter-sphere distances La, Lb, and Lc are obtained as calibration values (step 402). Lc is a sphere set and fixed to the right of the sphere B (not shown in FIG. 5).

手順1−1では、このボール型座標用ゲージを、機上計測を行う機械上に配置し、校正時と同じように球表面の接触点を用いて球中心座標及び各球間距離を検出して、各球間距離La’、Lb’、Lc’を得る(ステップ411)。 In step 1-1, this ball-shaped coordinate gauge is placed on the machine for on-board measurement, and the sphere center coordinates and the distance between each sphere are detected using the contact points on the surface of the sphere as in the case of calibration. Then, the inter-sphere distances La', Lb', and Lc'are obtained (step 411).

手順1−2では、標準器に対応した校正値である各球間距離La、Lb、Lcを予め登録しておき(ステップ412)、検出した各球間距離La’、Lb’、Lc’から、校正値である各球間距離La、Lb、Lcを減算して、機械上の各長さでの誤差を下式のとおり算出する(ステップ413)。
La’−La=誤差a
Lb’−Lb=誤差b
Lc’−Lc=誤差c
この手順1−1および手順1−2を、評価機械上で、図6に示すX方向、Y方向、空間対角4方向(V4、V5、V6、V7)に対して繰り返し実施して各方向における誤差を算出する。
In step 1-2, the inter-ball distances La, Lb, and Lc, which are calibration values corresponding to the standard device, are registered in advance (step 412), and the detected inter-ball distances La', Lb', and Lc'are used. , The distances between balls La, Lb, and Lc, which are calibration values, are subtracted, and the error at each length on the machine is calculated as shown in the following equation (step 413).
La'-La = error a
Lb'-Lb = error b
Lc'-Lc = error c
This procedure 1-1 and procedure 1-2 are repeatedly performed on the evaluation machine in the X direction, the Y direction, and the four diagonal spatial directions (V4, V5, V6, V7) shown in FIG. 6 in each direction. Calculate the error in.

手順2では、まず図7に示されるように手順1で算出した所定方向における長さの誤差を複数プロットし、最小二乗法などの統計計算を用いて当該方向における長さの全体伸縮傾向を表す伸縮係数Sを得る。これをX方向、Y方向、空間対角4方向(V4、V5、V6、V7)で実施して、それぞれの伸縮係数Sx、Sy、Sv4、Sv5、Sv6、Sv7を得る(ステップ414)。
そして、Sv4〜Sv7を統計合成した全体伸縮傾向Svaを計算する。より具体的には、Svaは、空間4方向の長さ(V4、V5、V6、V7)の傾きの平均として算出される。
In step 2, first, as shown in FIG. 7, a plurality of length errors in a predetermined direction calculated in step 1 are plotted, and a statistical calculation such as the least squares method is used to show the overall expansion / contraction tendency of the length in the direction. The expansion / contraction coefficient S is obtained. This is carried out in the X direction, the Y direction, and the four diagonal directions (V4, V5, V6, V7) to obtain the expansion / contraction coefficients Sx, Sy, Sv4, Sv5, Sv6, and Sv7, respectively (step 414).
Then, the overall expansion / contraction tendency Sva, which is a statistical synthesis of Sv4 to Sv7, is calculated. More specifically, Sva is calculated as the average of the slopes of the lengths (V4, V5, V6, V7) in the four space directions.

次に、対角方向の検査時の配置角度を変数として、Svaに含まれるSxとSyの影響成分を、計算テーブルを準備し、実際のSxとSyを代入して実係数を得る。図8に示すとおり、この係数を用いてSvaからSxとSyの影響を除外し、実際には検査していないZ方向の伸縮係数Szを仮想値として得る(ステップ415)。
このように、Szは、上述のSvaから、既に判明しているX軸とY軸の長さの傾きの影響を除去したZ軸の長さの傾きの想定値ということができる。
Next, a calculation table is prepared for the influence components of Sx and Sy contained in Sva, with the arrangement angle at the time of inspection in the diagonal direction as a variable, and the actual coefficients are obtained by substituting the actual Sx and Sy. As shown in FIG. 8, this coefficient is used to exclude the influence of Sx and Sy from Sva, and the expansion / contraction coefficient Sz in the Z direction, which is not actually inspected, is obtained as a virtual value (step 415).
As described above, Sz can be said to be an assumed value of the slope of the length of the Z-axis obtained by removing the influence of the slope of the lengths of the X-axis and the Y-axis, which has already been known, from the above-mentioned Sva.

さらに、4つの空間対角方向の伸縮傾向Sv4、Sv5、Sv6、Sv7のバラつき傾向から、XYZ3軸の交差角度が直角からどの程度ずれているか(「軸ずれ係数」という)を演算により推測する。具体的には図9(A)及び図9(B)に示すとおり、4つの空間対角方向の伸縮傾向Sv4〜Sv7を、XY、XZ、YZの直交座標面における2つの対角線になるように投影処理し、対角線の比率からXYθ、XZθ、YZθを得る(ステップ416)。
以上の計算により、6つの空間補正パラメータSx、Sy、Sz、XYθ、XZθ、YZθが得られる。
Further, it is estimated by calculation how much the crossing angle of the XYZ3 axes deviates from the right angle (referred to as "axis deviation coefficient") from the variation tendency of the four spatial diagonal direction expansion / contraction tendencies Sv4, Sv5, Sv6, and Sv7. Specifically, as shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B), the four spatial diagonal stretch tendencies Sv4 to Sv7 are set to be two diagonal lines on the orthogonal coordinate planes of XY, XZ, and YZ. The projection process is performed to obtain XYθ, XZθ, and YZθ from the diagonal ratios (step 416).
By the above calculation, six spatial correction parameters Sx, Sy, Sz, XYθ, XZθ, and YZθ are obtained.

手順3では、空間補正パラメータを取得した機械で、測定要素である製品部品の機上計測を実施し、計測データを保存する(ステップ417)。ここで、保存される計測データは機械上の1つの座標系での座標値を表すデータであり、この座標系は、手順1の精度評価時の座標系と方向が同一の座標系であることとする。また、測定データは測定要素の各ポイント点を座標値で表した、座標点データ群とする。 In step 3, the machine that has acquired the spatial correction parameters performs on-board measurement of the product parts that are measurement elements, and saves the measurement data (step 417). Here, the stored measurement data is data representing the coordinate values in one coordinate system on the machine, and this coordinate system is the coordinate system having the same direction as the coordinate system at the time of accuracy evaluation in step 1. And. Further, the measurement data is a coordinate point data group in which each point point of the measurement element is represented by a coordinate value.

手順4では、補正対象である測定データの全座標値を対象に以下の計算を行う(ステップ418)。
(1)X座標値をパラメータSx(X軸の伸縮係数)で除算して、X座標値を変換する。
(2)Y座標値をパラメータSy(Y軸の伸縮係数)で除算して、Y座標値を変換する。
(3)Z座標値をパラメータSz(仮想Z軸の伸縮係数)で除算して、Z座標を変換する。
In step 4, the following calculation is performed for all the coordinate values of the measurement data to be corrected (step 418).
(1) The X coordinate value is converted by dividing the X coordinate value by the parameter Sx (expansion / contraction coefficient of the X axis).
(2) The Y coordinate value is converted by dividing the Y coordinate value by the parameter Sy (expansion coefficient of the Y axis).
(3) The Z coordinate value is converted by dividing the Z coordinate value by the parameter Sz (expansion / contraction coefficient of the virtual Z axis).

本発明の一実施形態においては、上述の変換されたX座標値、Y座標値、Z座標値に対して、さらに、変換後の座標値を対象に以下の計算を行う。
(4)XY軸直角誤差(XYθ−90°)を用いて三角関数計算でX座標値、Y座標値を変換する。
(5)XZ軸直角誤差(XZθ−90°)を用いて三角関数計算でX座標値、Z座標値を変換する。
(6)YZ軸直角誤差(YZθ−90°)を用いて三角関数計算でY座標値、Z座標値を変換する。
In one embodiment of the present invention, the following calculation is performed on the converted X coordinate value, Y coordinate value, and Z coordinate value, and further on the converted coordinate value.
(4) The X coordinate value and the Y coordinate value are converted by trigonometric function calculation using the XY axis right angle error (XYθ-90 °).
(5) The X coordinate value and the Z coordinate value are converted by trigonometric function calculation using the XZ axis right angle error (XZθ-90 °).
(6) The Y coordinate value and the Z coordinate value are converted by trigonometric function calculation using the YZ axis right angle error (YZθ-90 °).

続いて、以上の手順によって補正された測定要素の座標点データ群に基づいて、測定要素を評価し、その結果を評価レポートとして出力する(ステップ419)。 Subsequently, the measurement element is evaluated based on the coordinate point data group of the measurement element corrected by the above procedure, and the result is output as an evaluation report (step 419).

図11〜14に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを示す。これらの図に示されるとおり、本発明にかかる計測誤差評価方法は多様なソフトウェアモジュール構成をとることができる。以下、説明の便宜上、図14を参照してシステム構成の一形態を説明し、順次図11〜13に示されたシステム構成について説明する。 11 to 14 show variations of the system configuration for implementing the measurement error evaluation method and the like according to the embodiment of the present invention. As shown in these figures, the measurement error evaluation method according to the present invention can have various software module configurations. Hereinafter, for convenience of explanation, one form of the system configuration will be described with reference to FIG. 14, and the system configurations shown in FIGS. 11 to 13 will be sequentially described.

図14に示されるシステム構成は、これまで説明したほぼ全ての機能をNCゲージ(既述の測定プログラム生成モジュールである)上に実装した形態である(図4に示したシステム構成はこれに該当する)。 The system configuration shown in FIG. 14 is a form in which almost all the functions described so far are implemented on an NC gauge (the measurement program generation module described above) (the system configuration shown in FIG. 4 corresponds to this). do).

図14に示されるとおり、NCゲージ上に次の機能(F1)〜(F6)が実現される。
(F1)機上計測機器の精度検査
(F2)精度評価機能
(f2−1)標準器校正値登録
(f2−2)機器精度評価
(F3)補正パラメータ算出機能
(f3−1)各方向伸縮係数計算
(f3−2)仮想Z伸縮係数計算
(f3−3)3直角角度計算
(F4)測定評価物の機上計測機能
(F5)補正計算機能
(f5−1)座標値補正計算
(F6)測定要素評価機能
As shown in FIG. 14, the following functions (F1) to (F6) are realized on the NC gauge.
(F1) Accuracy inspection of on-board measuring equipment (F2) Accuracy evaluation function (f2-1) Standard instrument calibration value registration (f2-2) Equipment accuracy evaluation (F3) Correction parameter calculation function (f3-1) Expansion and contraction coefficient in each direction Calculation (f3-2) Virtual Z expansion / contraction coefficient calculation (f3-3) 3 Right angle calculation (F4) On-board measurement function of measurement evaluation object (F5) Correction calculation function (f5-1) Coordinate value correction calculation (F6) Measurement Element evaluation function

図11には、システム構成の他のバリエーションが示されている。同図では、NCゲージに実装されている機能は、(F1)、(F4)、(F6)であり、その他は、評価補正総合ソフトとして実装されている(NCゲージから独立したソフトウェアである)。このため、NCゲージ及び評価補正総合ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データや点群データが送受信されている。 FIG. 11 shows other variations of the system configuration. In the figure, the functions implemented in the NC gauge are (F1), (F4), and (F6), and the others are implemented as evaluation correction comprehensive software (software independent of the NC gauge). .. Therefore, inspection data and point cloud data are transmitted and received between the NC gauge and the evaluation correction comprehensive software as data exchanged between the illustrated functions.

図12には、システム構成のさらに他のバリエーションが示されている。同図では、NCゲージに実装されている機能は、(F1)、(F4)、(F6)であり、その他の機能のうち、(F5)を除き、評価補正総合ソフトとして実装されている(NCゲージから独立したソフトウェアである)。さらに、(F5)については補正計算ソフトとして独立して構成されている。このため、NCゲージ、評価補正総合ソフト及び補正計算ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データ、補正パラメータ、点群データが送受信されている。 FIG. 12 shows yet another variation of the system configuration. In the figure, the functions implemented in the NC gauge are (F1), (F4), and (F6), and among the other functions, except for (F5), they are implemented as evaluation correction comprehensive software (F5). Software independent of NC gauge). Further, (F5) is independently configured as correction calculation software. Therefore, inspection data, correction parameters, and point cloud data are transmitted and received between the NC gauge, the evaluation correction comprehensive software, and the correction calculation software as data exchanged between the illustrated functions.

図13には、システム構成のさらに他のバリエーションが示されている。同図では、NCゲージに実装されている機能は、(F1)、(F4)、(F5)、(F6)であり、その他は、精度評価・パラメータ算出ソフトとして実装されている(NCゲージから独立したソフトウェアである)。このため、NCゲージ及び精度評価・パラメータ算出ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データや補正パラメータが送受信されている。 FIG. 13 shows yet another variation of the system configuration. In the figure, the functions implemented in the NC gauge are (F1), (F4), (F5), and (F6), and the others are implemented as accuracy evaluation / parameter calculation software (from the NC gauge). Independent software). Therefore, inspection data and correction parameters are transmitted and received between the NC gauge and the accuracy evaluation / parameter calculation software as data exchanged between the illustrated functions.

以上、具体例に基づき、本発明の一実施形態にかかる工作機械の計測誤差評価方法等の実施形態を説明したが、本発明の実施形態としては、当該評価を実施するための方法又はプログラムの他、プログラムが記録された記憶媒体(一例として、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、ハードディスク、メモリカード)等としての実施態様をとることも可能である。 Although the embodiment of the measurement error evaluation method of the machine tool according to the embodiment of the present invention has been described above based on the specific example, the embodiment of the present invention includes a method or a program for carrying out the evaluation. In addition, it is also possible to take an embodiment as a storage medium (for example, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a CD-RW, a magnetic tape, a hard disk, a memory card) on which a program is recorded. be.

また、プログラムの実装形態としては、コンパイラによってコンパイルされるオブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード等のアプリケーションプログラムに限定されることはなく、オペレーティングシステムに組み込まれるプログラムモジュール等の形態であっても良い。 Further, the implementation form of the program is not limited to the application program such as the object code compiled by the compiler and the program code executed by the interpreter, and may be in the form of a program module or the like incorporated in the operating system. good.

さらに、プログラムは、必ずしも制御基板上のCPUにおいてのみ、全ての処理が実施される必要はなく、必要に応じて基板に付加された拡張ボードや拡張ユニットに実装された別の処理ユニット(DSP等)によって、または別のPC上での独立したプログラムとして、その一部又は全部が実施される構成とすることもできる。 Further, the program does not necessarily have to perform all processing only on the CPU on the control board, and if necessary, an expansion board added to the board or another processing unit (DSP, etc.) mounted on the expansion unit. ), Or as an independent program on another PC, a part or all of it may be implemented.

本明細書(特許請求の範囲、要約、及び図面を含む)に記載された構成要件の全て及び/又は開示された全ての方法又は処理の全てのステップについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。 These features are mutually exclusive for all of the components described herein (including claims, abstracts, and drawings) and / or for all steps of all disclosed methods or processes. Any combination can be combined except for the combination of.

また、本明細書(特許請求の範囲、要約、及び図面を含む)に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一又は均等となる特徴の一例にすぎない。 Also, each of the features described herein, including claims, abstracts, and drawings, serves the same, equivalent, or similar purpose, unless expressly denied. Can be replaced with alternative features. Therefore, unless explicitly denied, each of the disclosed features is merely an example of a comprehensive set of identical or equal features.

さらに、本発明は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本発明は、本明細書(特許請求の範囲、要約、及び図面を含む)に記載された全ての新規な特徴又はそれらの組合せ、あるいは記載された全ての新規な方法又は処理のステップ、又はそれらの組合せに拡張することができる。 Furthermore, the present invention is not limited to any of the specific configurations of the embodiments described above. The present invention describes all novel features or combinations thereof described herein (including claims, abstracts, and drawings), or all novel methods or processing steps described, or them. Can be extended to a combination of.

100 計測誤差評価システムモジュール
110 NC工作機械制御モジュール(NC内)
111 測定プログラム生成モジュール
112 専用マクロプログラム
113 マクロ変数生成等モジュール
120 端末(PC等)側モジュール
121 ゲージ能力評価モジュール
122 温度補正モジュール
191 ワーク形状測定用のプローブ
192 ワーク温度測定用のプローブ
199 マスターゲージ
200 サブモジュール
201 工作機側コントローラ
202 マクロ
203 測定プログラム生成モジュール
204 3次元計測モジュール
205 変換部
206 レポートモジュール
207 グラフィック解析モジュール
300 ゲージ
301 土台
302a、302b 台座
303 アーム
304a、304b、304c、304d 球体
305a、305b 回転支持部材
100 Measurement error evaluation system module 110 NC machine tool control module (in NC)
111 Measurement program generation module 112 Dedicated macro program 113 Macro variable generation module 120 Terminal (PC, etc.) side module 121 Gauge capacity evaluation module 122 Temperature compensation module 191 Probe for workpiece shape measurement 192 Probe for workpiece temperature measurement 199 Master gauge 200 Sub-module 201 Machine-side controller 202 Macro 203 Measurement program generation module 204 Three-dimensional measurement module 205 Conversion unit 206 Report module 207 Graphic analysis module 300 Gauge 301 Base 302a, 302b Pedestal 303 Arm 304a, 304b, 304c, 304d Sphere 305a, 305b Rotational support member

Claims (8)

工作機械の測定誤差を評価する方法であって、
長尺状のアームと、前記アームの長尺軸方向に略等間隔で前記アーム上に固定された複数の球体からなる球体列と、前記アームを鉛直軸周りに回転させる回転機構および前記鉛直軸と前記アームの長尺軸に直交する軸周りに回転させる回転機構と、を有し、前記球体列を構成する各球体間の距離は予め保証された基準値の距離となっているゲージを提供するゲージ提供ステップと、
前記ゲージを前記工作機械の測定空間内に配置するゲージ配置ステップと、
前記回転機構によって前記アームを所望の角度に回転させ、前記球体列の方向を調整する球体列方向調整ステップと、
前記工作機械によって前記球体列に含まれる球体間の距離を測定する第一の演算ステップと、
演算された球体間の距離を予め保証された球体間の距離の基準値と比較し、所定の球体列方向の誤差を演算する第二の演算ステップと、
前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する評価ステップと
を含むことを特徴とする工作機械の測定誤差評価方法。
It is a method to evaluate the measurement error of machine tools.
A long arm, a row of spheres composed of a plurality of spheres fixed on the arm at substantially equal intervals in the long axis direction of the arm, a rotation mechanism for rotating the arm around a vertical axis, and the vertical shaft. Provided is a gauge having a rotation mechanism that rotates around an axis orthogonal to the long axis of the arm, and a distance between each sphere constituting the sphere row is a distance of a reference value guaranteed in advance. Gauge provision steps and
A gauge placement step for arranging the gauge in the measurement space of the machine tool,
A sphere row direction adjustment step of rotating the arm to a desired angle by the rotation mechanism and adjusting the direction of the sphere row.
The first calculation step of measuring the distance between the spheres included in the sphere row by the machine tool, and
A second calculation step of comparing the calculated distance between spheres with a pre-guaranteed reference value of the distance between spheres and calculating an error in a predetermined sphere row direction,
A method for evaluating a measurement error of a machine tool, which comprises an evaluation step of evaluating the accuracy of the machine tool using the error calculated in the second calculation step.
前記第一の演算ステップと、前記第二の演算ステップとを繰り返し、複数の球体列方向それぞれに対応した誤差を演算し、
前記評価ステップは、前記複数の球体列方向それぞれに対応した誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する
ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械の測定誤差評価方法。
The first calculation step and the second calculation step are repeated to calculate the error corresponding to each of the plurality of sphere row directions.
The measurement error evaluation method for a machine tool according to claim 1, wherein the evaluation step evaluates the accuracy of the machine tool using errors corresponding to each of the plurality of spherical row directions.
前記評価ステップは、前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて所定の球体列方向の誤差の程度を表す伸縮係数を演算し、前記伸縮係数を用いて工作機械の精度を評価する
ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械の測定誤差評価方法。
In the evaluation step, an expansion / contraction coefficient representing the degree of error in a predetermined sphere row direction is calculated using the error calculated in the second calculation step, and the accuracy of the machine tool is evaluated using the expansion / contraction coefficient. The method for evaluating a measurement error of a machine tool according to claim 1.
前記評価ステップは、前記伸縮係数を用いて前記工作機械の測定空間における鉛直軸を含み互いに略直交する3軸からなる測定座標系の各軸の交差角度が直角からどの程度ずれているかを表す軸ずれ係数を演算し、前記伸縮係数および前記軸ずれ係数を用いて工作機械を評価する
ことを特徴とする請求項3に記載の工作機械の測定誤差評価方法。
The evaluation step uses the expansion / contraction coefficient to indicate how much the intersection angle of each axis of the measurement coordinate system including the vertical axis in the measurement space of the machine tool and the three axes substantially orthogonal to each other deviates from the right angle. The measurement error evaluation method for a machine tool according to claim 3, wherein the deviation coefficient is calculated and the machine tool is evaluated using the expansion / contraction coefficient and the axis deviation coefficient.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の工作機械の測定誤差評価方法によって得られた評価に基づいて、前記工作機械による被測定対象に対する測定結果を補正する補正ステップを含む
ことを特徴とする工作機械の測定結果補正方法。
It is characterized by including a correction step for correcting the measurement result of the object to be measured by the machine tool based on the evaluation obtained by the measurement error evaluation method of the machine tool according to any one of claims 1 to 4. How to correct the measurement result of the machine tool.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の各ステップのうちの少なくとも一部は、前記工作機械とは独立した装置上で実行される方法。 A method in which at least a part of each step according to any one of claims 1 to 5 is performed on a device independent of the machine tool. 工作機械上で実行されるプログラムであって、
前記工作機械上で請求項1〜5のいずれか1項に記載のステップが実行されることを特徴とするプログラム。
A program that runs on a machine tool
A program characterized in that the step according to any one of claims 1 to 5 is executed on the machine tool.
工作機械及び前記工作機械とは独立した装置上で実行されるプログラムであって、
前記工作機械及び前記工作機械とは独立した装置上で、請求項1〜5のいずれか1項に記載のステップが実行されることを特徴とするプログラム。
A program that is executed on a machine tool and a device independent of the machine tool.
A program characterized in that the step according to any one of claims 1 to 5 is executed on the machine tool and a device independent of the machine tool.
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