JP6985182B2 - How to measure the center position of the rotating shaft in a machine tool - Google Patents

How to measure the center position of the rotating shaft in a machine tool Download PDF

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Description

本発明は、並進軸を３軸以上、回転軸を２軸以上有する工作機械において、各回転軸の中心位置を計測する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring the center position of each rotation axis in a machine tool having three or more translational axes and two or more rotation axes.

図１は、３つの並進軸および２つの回転軸を有する５軸制御の工作機械の模式図である。主軸頭２は、並進軸であり互いに直交するＹ軸、Ｚ軸によってベッド１に対して並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、第１の回転軸であるＣ軸によってクレードル４に対して回転１自由度の運動が可能であり、クレードル４は、第２の回転軸であるＢ軸によってトラニオン５に対して回転１自由度の運動が可能である。Ｂ軸とＣ軸とは互いに直交している。さらに、トラニオン５は、並進軸でありＹおよびＺ軸に直交するＸ軸によりベッド１に対して並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度および回転２自由度の運動が可能である。各送り軸は図に示していない数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、被加工物をテーブル３に固定し、主軸頭２に工具を装着して回転させ、被加工物と工具の相対位置および相対姿勢を制御して加工を行うことができる。 FIG. 1 is a schematic diagram of a 5-axis controlled machine tool having three translational axes and two rotating axes. The spindle head 2 is a translational axis, and can move with two translational degrees of freedom with respect to the bed 1 by the Y-axis and the Z-axis which are orthogonal to each other. The table 3 can be rotated with one degree of freedom with respect to the cradle 4 by the C axis, which is the first rotation axis, and the cradle 4 is rotated with respect to the tranion 5 by the B axis, which is the second rotation axis. One degree of freedom of exercise is possible. The B-axis and the C-axis are orthogonal to each other. Further, the trunnion 5 is a translational axis and can move with one translational degree of freedom with respect to the bed 1 by the X axis orthogonal to the Y and Z axes. Therefore, the spindle head 2 can move with respect to the table 3 with 3 translational degrees of freedom and 2 rotation degrees of freedom. Each feed shaft is driven by a servomotor controlled by a numerical control device (not shown in the figure), the work piece is fixed to the table 3, a tool is attached to the spindle head 2, and the work piece and the tool are rotated. Machining can be performed by controlling the relative position and relative posture.

このような５軸制御工作機械の運動精度に影響を及ぼす大きな要因として、回転軸の中心位置の誤差がある。例えば、図１の５軸制御工作機械において、Ｃ軸とＢ軸の中心位置に誤差がある場合、指令した位置に対してずれた位置を加工してしまい、加工した工作物が望みどおりの形状・寸法にならない。
これに対して、回転軸の中心位置をパラメータとして補正制御を行えば、高精度な加工を行うことができる。このような補正制御を行うためには、予め回転軸の中心位置を計測し、数値制御装置に入力しておく必要がある。
そこで、回転軸の中心位置を計測する方法として、図２に示すように、基準マスタとなるターゲット球１２をテーブル３上に固定し、回転軸を複数の角度に割り出して、主軸頭２に装着させたタッチプローブ１１を用いてターゲット球１２の中心位置をそれぞれ計測し、計測値から回転軸中心位置を算出する方法が知られている。 An error in the center position of the rotating shaft is a major factor that affects the motion accuracy of such a 5-axis controlled machine tool. For example, in the 5-axis control machine tool shown in FIG. 1, if there is an error in the center position of the C axis and the B axis, the position deviated from the commanded position is machined, and the machined workpiece has the desired shape.・ It does not become a dimension.
On the other hand, if the correction control is performed with the center position of the rotation axis as a parameter, high-precision machining can be performed. In order to perform such correction control, it is necessary to measure the center position of the rotation axis in advance and input it to the numerical control device.
Therefore, as a method of measuring the center position of the rotating shaft, as shown in FIG. 2, the target sphere 12 serving as the reference master is fixed on the table 3, the rotating shaft is determined at a plurality of angles, and the rotating shaft is mounted on the spindle head 2. A method is known in which the center position of the target sphere 12 is measured by using the touch probe 11 and the center position of the rotation axis is calculated from the measured value.

ここで、タッチプローブは、測定対象に接触したことを感知するセンサを有しており、接触を感知した瞬間に赤外線や電波などで信号を発信して、数値制御装置に接続された受信機でその信号を受信した瞬間もしくは遅れ分を考慮した時点の各軸の現在位置（スキップ値）を取得し、この値を計測値とするものである。また、タッチプローブによるターゲット球の中心位置の計測は、ターゲット球の表面上の４点以上（ターゲット球の直径が既知の場合は３点以上）にタッチプローブを接触させ、それぞれの計測値からターゲット球の中心位置を計測する。
最も一般的な計測パターンを図３に示す。この方法を従来法Ａと呼ぶ。従来法Ａでは、始めに、Ｂ軸０°の状態で、Ｐ３の位置でターゲット球の中心位置を計測する。次にＣ軸を１８０°旋回させてＰ１の位置で計測する。さらに、Ｂ軸を９０°旋回させ、Ｐ５の位置で計測を行う。こうして得られたＰ１とＰ３とのターゲット球中心位置の計測値からＣ軸の回転中心を算出する。さらに、Ｐ１とＰ５の計測値からＢ軸の回転中心を算出する。これらの計算は、四則演算だけの非常に単純な計算で行うことができる。 Here, the touch probe has a sensor that detects that it has touched the measurement target, and at the moment when the contact is detected, it transmits a signal by infrared rays, radio waves, etc., and is a receiver connected to the numerical control device. The current position (skip value) of each axis at the moment when the signal is received or at the time when the delay is taken into consideration is acquired, and this value is used as the measured value. In addition, when measuring the center position of the target sphere with the touch probe, the touch probe is brought into contact with four or more points on the surface of the target sphere (three or more points if the diameter of the target sphere is known), and the target is measured from each measured value. Measure the center position of the sphere.
The most common measurement pattern is shown in FIG. This method is called the conventional method A. In the conventional method A, first, the center position of the target sphere is measured at the position of P3 in the state of 0 ° on the B axis. Next, the C axis is swiveled by 180 ° and measured at the position of P1. Further, the B axis is swiveled by 90 °, and measurement is performed at the position of P5. The rotation center of the C axis is calculated from the measured values of the target sphere center positions of P1 and P3 thus obtained. Further, the rotation center of the B axis is calculated from the measured values of P1 and P5. These calculations can be performed by a very simple calculation with only four arithmetic operations.

一方、特許文献１には、回転軸によってテーブルを複数の角度に回転・傾斜割出して、主軸に装着されたタッチプローブを用いて、テーブル上に固定されたターゲット球の中心位置をそれぞれ計測し、得られた計測値から計測値が描く円弧の誤差を算出し、この円弧誤差から機械の幾何誤差を同定する方法が開示されている。同定した幾何誤差の中には回転軸の中心位置の誤差が含まれており、結果として、回転軸の中心位置を計測していることになる。 On the other hand, in Patent Document 1, the table is rotated and tilted to a plurality of angles by a rotation axis, and the center position of the target sphere fixed on the table is measured by using a touch probe mounted on the spindle. , A method of calculating the error of the arc drawn by the measured value from the obtained measured value and identifying the geometric error of the machine from this arc error is disclosed. The identified geometric error includes an error in the center position of the rotation axis, and as a result, the center position of the rotation axis is measured.

特開２０１１−３８９０２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-38902

しかし、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合、従来法Ａでは回転軸の中心位置を計測できない場合がある。例えば図４に示すように、並進軸の動作範囲の制限により、二重線に囲まれた領域Ｒの中だけ主軸頭２が相対的に動作可能な機械の場合、Ｘ軸の動作範囲外となるためＰ１の位置の計測ができず、Ｐ１とＰ３の計測値からＣ軸の中心位置を求めることができない。さらに、Ｐ１とＰ５の計測値からＢ軸の中心位置も求めることができない。
ここで、Ｐ１に対してＣ軸を９０°旋回したＰ２と、２７０°旋回したＰ４とを計測することで、Ｐ１とＰ３の場合と同様に、それらの計測値からＣ軸中心位置を求めることは可能である。
しかし、Ｚ軸の動作範囲外となるため、Ｂ軸を９０°旋回させたＰ６やＰ８の位置が計測できず、Ｐ２とＰ６、もしくはＰ４とＰ８からＢ軸中心を求めることができない。さらに、Ｐ７の位置も計測できないことから、Ｐ３とＰ７の計測値からもＢ軸中心を求めることができない。
したがって、従来法Ａでは、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合にＢ軸中心を計測することができないという課題がある。 However, in the case of a machine in which the operating range of the translation axis is limited, the center position of the rotation axis may not be measured by the conventional method A. For example, as shown in FIG. 4, in the case of a machine in which the spindle head 2 can relatively operate only in the region R surrounded by the double line due to the limitation of the operating range of the translation axis, it is out of the operating range of the X axis. Therefore, the position of P1 cannot be measured, and the center position of the C axis cannot be obtained from the measured values of P1 and P3. Furthermore, the center position of the B axis cannot be obtained from the measured values of P1 and P5.
Here, by measuring P2 swirling 90 ° with respect to P1 and P4 swirling 270 °, the C-axis center position can be obtained from those measured values as in the case of P1 and P3. Is possible.
However, since it is out of the operating range of the Z axis, the positions of P6 and P8 obtained by turning the B axis by 90 ° cannot be measured, and the center of the B axis cannot be obtained from P2 and P6 or P4 and P8. Further, since the position of P7 cannot be measured, the center of the B axis cannot be obtained from the measured values of P3 and P7.
Therefore, the conventional method A has a problem that the center of the B axis cannot be measured in the case of a machine in which the operating range of the translation axis is limited.

一方、特許文献１の方法では、図５に示すように、Ｂ軸割出により９０°未満の計測値による円弧軌跡を取得でき、理論的にはＢ軸中心誤差を同定することができる。しかし、円弧の中心を計算する場合、円弧の角度が小さいほど計算精度が低くなることが一般的にわかっており、特許文献１の方法では９０°未満しか取得できないため、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合は精度よくＢ軸中心誤差を同定できないという課題がある。
また、円弧の中心を計測する場合は、最小自乗法や擬似逆行列など複雑な計算を行う必要があるため、四則演算などの単純な計算しか行えない、例えばＮＣプログラム解釈処理では、この計算を実行できないという課題もある。 On the other hand, in the method of Patent Document 1, as shown in FIG. 5, an arc locus based on a measured value of less than 90 ° can be obtained by B-axis indexing, and a B-axis center error can be theoretically identified. However, when calculating the center of an arc, it is generally known that the smaller the angle of the arc, the lower the calculation accuracy. Since the method of Patent Document 1 can obtain less than 90 °, the operating range of the translation axis is wide. In the case of a limited machine, there is a problem that the B-axis center error cannot be identified accurately.
In addition, when measuring the center of an arc, it is necessary to perform complicated calculations such as the least squares method and the pseudo-inverse matrix, so only simple calculations such as four arithmetic operations can be performed. For example, in NC program interpretation processing, this calculation is performed. There is also the issue of not being able to do it.

そこで、本発明は、並進軸の動作範囲が制限されている工作機械の場合でも、単純な計算で高精度に回転軸の中心位置を計測できる回転軸の中心位置計測方法を提供することを目的としたものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for measuring the center position of a rotating shaft, which can measure the center position of the rotating shaft with high accuracy by a simple calculation even in the case of a machine tool in which the operating range of the translation axis is limited. It was.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第２割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第３割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第２割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第３割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、を実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記第２割出角度は、前記第１基準角度から１８０°回転した角度であり、前記第３割出角度は、前記第１割出角度から１８０°回転した角度であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、前記第１基準角度を０°として、前記第１割出角度が９０°、前記第２割出角度が１８０°、前記第３割出角度が２７０°であり、前記第２基準角度を０°として、前記旋回角度が９０°若しくは−９０°であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置を回転変換することで、前記基準マスタの仮想位置を算出することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第２割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、を実行することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５の構成において、前記第１割出角度が前記第１基準角度から１８０°回転した角度、前記第２割出角度が前記第１基準角度から２７０°回転した角度、前記旋回角度が前記第２基準角度から９０°若しくは−９０°回転した角度であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６の構成において、前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記基準位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置をそれぞれ回転変換することで、前記基準マスタの前記仮想位置を算出することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れかの構成において、前記基準マスタは、球形状もしくは円筒形状もしくは円柱形状であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a spindle to which a tool can be mounted, a table, a translational axis having three or more axes, a first rotating shaft capable of turning the table, and the above-mentioned invention. In a machine tool having a second rotating shaft capable of turning a unit equipped with a first rotating shaft, a sensor attached to the main shaft measures the position of a reference master attached to the table in three-dimensional space. Then, it is a method of measuring the center position of each rotation axis from the measured value.
An initial position measurement step for measuring the initial position of the reference master using the sensor, and
A reference angle for calculating the first reference angle of the first rotation axis in which the reference master is located within the operating range of the translation axis that can be measured by the sensor from the initial position measured in the initial position measurement step. Calculation steps and
With the reference position measurement step of indexing the second rotation axis to a predetermined second reference angle, indexing the first rotation axis to the first reference angle, and measuring the position of the reference master using the sensor. ,
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The first indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The second indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is determined to a turning angle that is swiveled by a predetermined angle from the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the translation axis is within the operating range of the translation axis. A turning / indexing position measurement step of indexing to the third indexing angle where the reference master is located and measuring the position of the reference master using the sensor.
The first rotation that calculates the rotation center position of the first rotation axis from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the second indexing position measurement step. Axis center calculation step and
The virtual position of the reference master, which is outside the operating range of the translation axis when the second rotation axis is indexed to the second reference angle and the first rotation axis is indexed to the third index angle, is described. A pseudo measurement step calculated from the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step.
The second rotation axis center for calculating the rotation center position of the second rotation axis from the virtual position calculated in the pseudo measurement step and the position of the reference master measured in the turning / indexing position measurement step. It is characterized by performing a calculation step and.
According to the second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the second indexing angle is an angle rotated by 180 ° from the first reference angle, and the third indexing angle is the tenth percentile. It is characterized by an angle rotated by 180 ° from the ejection angle.
According to the third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, the first reference angle is 0 °, the first indexing angle is 90 °, the second indexing angle is 180 °, and the first indexing angle is 180 °. 30 The indexing angle is 270 °, the second reference angle is 0 °, and the turning angle is 90 ° or −90 °.
The invention according to claim 4 is centered on the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step in the pseudo measurement step in any of the configurations of claims 1 to 3. It is characterized in that the virtual position of the reference master is calculated by rotationally converting the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step.
In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 comprises a spindle to which a tool can be mounted, a table, a translational axis having three or more axes, a first rotating shaft capable of turning the table, and the above-mentioned invention. In a machine tool having a second rotating shaft capable of turning a unit equipped with a first rotating shaft, a sensor attached to the main shaft measures the position of a reference master attached to the table in three-dimensional space. Then, it is a method of measuring the center position of each rotation axis from the measured value.
An initial position measurement step for measuring the initial position of the reference master using the sensor, and
A reference angle for calculating the first reference angle of the first rotation axis in which the reference master is located within the operating range of the translation axis that can be measured by the sensor from the initial position measured in the initial position measurement step. Calculation steps and
With the reference position measurement step of indexing the second rotation axis to a predetermined second reference angle, indexing the first rotation axis to the first reference angle, and measuring the position of the reference master using the sensor. ,
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The first indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is determined to a turning angle that is swiveled by a predetermined angle from the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the translation axis is within the operating range of the translation axis. A turning / indexing position measurement step of indexing to the second indexing angle where the reference master is located and measuring the position of the reference master using the sensor.
The first rotation that calculates the rotation center position of the first rotation axis from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step. Axis center calculation step and
When the second rotation axis is indexed to the second reference angle and the first rotation axis is indexed to the second index angle, the virtual position of the reference master that is outside the operating range of the translation axis is determined. A pseudo measurement step calculated from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step.
The second rotation axis center for calculating the rotation center position of the second rotation axis from the virtual position calculated in the pseudo measurement step and the position of the reference master measured in the turning / indexing position measurement step. It is characterized by performing a calculation step and.
According to the sixth aspect of the present invention, in the configuration of the fifth aspect, the first indexing angle is rotated by 180 ° from the first reference angle, and the second indexing angle is 270 ° from the first reference angle. It is characterized in that the angle of rotation and the turning angle are angles rotated by 90 ° or −90 ° from the second reference angle.
According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the fifth or sixth aspect, in the pseudo measurement step, the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step is used as a center. The virtual position of the reference master is calculated by rotationally converting the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step. It is characterized by that.
The invention according to claim 8 is characterized in that, in any of the configurations of claims 1 to 7, the reference master has a spherical shape, a cylindrical shape, or a cylindrical shape.

本発明によれば、並進軸の動作範囲が制限されている工作機械の場合でも、高精度に回転軸の中心位置を計測することが可能になる。
特に、第１の回転軸では、第１基準角度を０°として割出角度をそれぞれ９０°、１８０°、２７０°とし、第２の回転軸では、第２基準角度を０°として旋回角度を９０°若しくは−９０°として、それぞれの計測値を用いて計算を行えば、四則演算や三角関数などの単純な計算のみで計算できるため、単純な演算のみしか対応できないＮＣプログラム解釈処理などでも実行可能になる。また、第２の回転軸では、第２基準角度を０°、旋回角度を９０°若しくは−９０°としてそれぞれの計測値を使用して中心位置を計算するので、０°と９０°での精度が最適化され、各角度で高精度な加工を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to measure the center position of the rotating shaft with high accuracy even in the case of a machine tool in which the operating range of the translational shaft is limited.
In particular, on the first rotation axis, the first reference angle is 0 ° and the indexing angles are 90 ° and 180 ° and 270 °, respectively, and on the second rotation axis, the second reference angle is 0 ° and the turning angle is set. If the calculation is performed using each measured value at 90 ° or -90 °, it can be calculated only by simple calculations such as four rules and trigonometric functions, so it can be executed even in NC program interpretation processing that can only handle simple calculations. It will be possible. Further, in the second rotation axis, the center position is calculated using the measured values with the second reference angle set to 0 ° and the turning angle set to 90 ° or −90 °, so that the accuracy at 0 ° and 90 ° is calculated. Is optimized, and high-precision machining can be performed at each angle.

５軸制御工作機械の一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of a 5-axis control machine tool. センサ及び基準マスタの一例の模式図である。It is a schematic diagram of an example of a sensor and a reference master. 従来法による回転軸の中心位置計測方法の模式図である。It is a schematic diagram of the center position measurement method of the rotation axis by the conventional method. 並進軸の動作範囲に制限がある機械における従来法での計測位置の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement position by the conventional method in the machine which the operating range of a translation axis is limited. 並進軸の動作範囲に制限がある機械における従来法での計測位置の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement position by the conventional method in the machine which the operating range of a translation axis is limited. 形態１の中心位置計測方法のフローチャートである。It is a flowchart of the center position measurement method of Embodiment 1. Ｃ軸初期位置及び基準角度の模式図である。It is a schematic diagram of a C-axis initial position and a reference angle. 形態１での計測位置の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement position in the form 1. 形態２の中心位置計測方法のフローチャートである。It is a flowchart of the center position measurement method of the 2nd form. 形態２での計測位置の模式図である。It is a schematic diagram of the measurement position in the 2nd form.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
第１の発明の一実施形態を、図６のフローチャート及び図７，８の模式図に基づいて説明する。なお、計測対象としては、図１に示す５軸制御工作機械のＣ軸（第１の回転軸）とＢ軸（第２の回転軸）とする。
まず、ステップＳ１において、Ｂ軸を基準角度である０°に割り出した状態で、センサとしての図２のタッチプローブ１１を用いてテーブル３上に設置された基準マスタとしての図２のターゲット球１２の初期位置Ｐ０(Ｘini,Ｙini,Ｚini)を計測する（図７）（初期位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ２において、初期位置Ｐ０からＣ軸の基準角度Ｃdtmを計算する（基準角度算出ステップ）。
Ｃ軸基準角度は、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、３つの並進軸の動作範囲内でＣ軸がＣ軸基準角度およびＣ軸基準角度＋１８０°の両方でターゲット球１２を計測可能な角度とする。すなわち本実施例では、図７の初期位置Ｐ０と角度ｃ０異なる位置Ｐ２でのＣ軸の角度とする。
ここで、Ｃ軸中心位置の仮定位置Ｃasm(Ｘcs,Ｙcs,Ｚcs)とすると、基準角度Ｃdtmは、下記の数１により求められる。ここで、逆正接関数は、いわゆるatan２関数を用いることで、−１８０°〜１８０°の解を求める。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Form 1]
An embodiment of the first invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 and the schematic views of FIGS. 7 and 8. The measurement targets are the C-axis (first rotation axis) and the B-axis (second rotation axis) of the 5-axis control machine tool shown in FIG.
First, in step S1, the target sphere 12 in FIG. 2 as a reference master installed on the table 3 using the touch probe 11 in FIG. 2 as a sensor with the B axis indexed to 0 °, which is a reference angle. The initial position P0 (Xini, Yini, Zini) of is measured (FIG. 7) (initial position measurement step).
Next, in step S2, the reference angle Cdtm of the C axis is calculated from the initial position P0 (reference angle calculation step).
As for the C-axis reference angle, the target sphere 12 can be measured with both the C-axis reference angle and the C-axis reference angle + 180 ° within the operating range of the three translational axes when the B-axis is the reference angle of 0 °. Let it be an angle. That is, in this embodiment, the angle of the C axis is set to the position P2 different from the initial position P0 in FIG. 7 by the angle c0.
Here, assuming that the assumed position of the center position of the C axis is Casm (Xcs, Ycs, Zcs), the reference angle Cdtm can be obtained by the following equation 1. Here, the inverse tangent function obtains a solution of −180 ° to 180 ° by using the so-called atan2 function.

［数１］
Ｃdtm＝Ｃini＋ｃ０＝Ｃini＋tan−１{−(Ｘini−Ｘcs)／−(Ｙini−Ｙcs)} [Number 1]
Cdtm = Cini + c0 = Cini + tan -1 {-(Xini-Xcs) /-(Yini-Ycs)}

次に、ステップＳ３において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度をＣq２（＝Ｃdtm）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ２(Ｘq２,Ｙq２,Ｚq２)を計測する（基準位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ４において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度を第１割出角度であるＣq３（＝Ｃdtm＋９０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ３(Ｘq３,Ｙq３,Ｚq３)を計測する（第１割出位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ５において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度を第２割出角度であるＣq４（＝Ｃdtm＋１８０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ４(Ｘq４,Ｙq４,Ｚq４)を計測する（第２割出位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ６において、Ｂ軸を旋回角度である９０°に割り出し、Ｃ軸角度を第３割出角度であるＣq１（＝Ｃdtm＋２７０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ５(Ｘq５,Ｙq５,Ｚq５)を計測する（旋回／割出位置計測ステップ）。
なお、Ｃ軸基準角度をＱ５の位置でのＣ軸角度としてもよい。この場合、Ｃq２＝Ｃdtm＋９０°、Ｃq３＝Ｃdtm＋１８０°、Ｃq４＝Ｃdtm＋２７０°となる。 Next, in step S3, with the B axis having a reference angle of 0 °, the C axis angle is calculated to Cq2 (= Cdtm), and the center position Q2 (Xq2, Yq2, Zq2) of the target sphere 12 is measured (reference). Position measurement step).
Next, in step S4, with the B axis having a reference angle of 0 °, the C axis angle is indexed to Cq3 (= Cdtm + 90 °), which is the first indexing angle, and the center position Q3 (Xq3, Yq3) of the target sphere 12 is calculated. , Zq3) is measured (1st index position measurement step).
Next, in step S5, with the B axis having a reference angle of 0 °, the C axis angle is indexed to Cq4 (= Cdtm + 180 °), which is the second indexing angle, and the center position Q4 (Xq4, Yq4) of the target sphere 12 is calculated. , Zq4) is measured (second index position measurement step).
Next, in step S6, the B-axis is indexed to 90 °, which is the turning angle, the C-axis angle is calculated to Cq1 (= Cdtm + 270 °), which is the third indexing angle, and the center position Q5 (Xq5, Xq5, of the target ball 12) is calculated. Yq5, Zq5) is measured (turning / indexing position measurement step).
The C-axis reference angle may be the C-axis angle at the position of Q5. In this case, Cq2 = Cdtm + 90 °, Cq3 = Cdtm + 180 °, and Cq4 = Cdtm + 270 °.

次に、ステップＳ７において、Ｃ軸の中心位置Ｃpvt(Ｘc,Ｙc,Ｚc)を計算する（第１回転軸中心算出ステップ）。この計算は、Ｑ２とＱ４での計測値を用いて四則演算のみの以下の数２にて行う。 Next, in step S7, the center position Cpvt (Xc, Yc, Zc) of the C axis is calculated (first rotation axis center calculation step). This calculation is performed by the following number 2 with only four arithmetic operations using the measured values in Q2 and Q4.

［数２］
Ｘc＝(Ｘq２＋Ｘq４)／２
Ｙc＝(Ｙq２＋Ｙq４)／２ [Number 2]
Xc = (Xq2 + Xq4) / 2
Yc = (Yq2 + Yq4) / 2

次に、ステップＳ８において、Ｃ軸の中心位置Ｃpvtを用いてＱ３の計測値を１８０°回転変換することで、並進軸の動作範囲外となる仮想位置Ｖ１でのターゲット球１２の疑似計測値(Ｘv１,Ｙv１,Ｚv１)を計算する（疑似計測ステップ）。この計算は、Ｑ３での計測値とＣ軸中心位置Ｃpvtを用いて四則演算のみの以下の数３にて行う。 Next, in step S8, the measured value of Q3 is rotationally converted by 180 ° using the center position Cpvt of the C axis, so that the pseudo measured value of the target sphere 12 at the virtual position V1 outside the operating range of the translation axis ( Xv1, Yv1, Zv1) is calculated (pseudo-measurement step). This calculation is performed by the following number 3 with only four arithmetic operations using the measured value in Q3 and the C-axis center position Cpvt.

［数３］
Ｘv１＝２＊Ｘc−Ｘq３＝Ｘq２＋Ｘq４−Ｘq３
Ｙv１＝２＊Ｙc−Ｙq３＝Ｙq２＋Ｙq４−Ｙq３
Ｚv１＝Ｚq３ [Number 3]
Xv1 = 2 * Xc-Xq3 = Xq2 + Xq4-Xq3
Yv1 = 2 * Yc-Yq3 = Yq2 + Yq4-Yq3
Zv1 = Zq3

そして、ステップＳ９において、Ｂ軸の中心位置Ｂpvt (Ｘb,Ｙb,Ｚb)を計算する（第２回転軸中心算出ステップ）。この計算は、仮想位置Ｖ１での疑似計測値と中心位置Ｑ５とを用いて四則演算のみの以下の数４にて行う。 Then, in step S9, the center position Bpvt (Xb, Yb, Zb) of the B axis is calculated (second rotation axis center calculation step). This calculation is performed by the following number 4 of only four arithmetic operations using the pseudo measurement value at the virtual position V1 and the center position Q5.

［数４］
Ｘb＝(Ｚv１−Ｚq５＋Ｘv１＋Ｘq５)／２
＝(Ｚq３−Ｚq５＋Ｘq２＋Ｘq４−Ｘq３＋Ｘq５)／２
Ｚb＝(Ｚv１＋Ｚq５−Ｘv１＋Ｘq５)／２
＝(Ｚq３＋Ｚq５−Ｘq２−Ｘq４＋Ｘq３＋Ｘq５)／２ [Number 4]
Xb = (Zv1-Zq5 + Xv1 + Xq5) / 2
= (Zq3-Zq5 + Xq2 + Xq4-Xq3 + Xq5) / 2
Zb = (Zv1 + Zq5-Xv1 + Xq5) / 2
= (Zq3 + Zq5-Xq2-Xq4 + Xq3 + Xq5) / 2

このように、上記形態１の回転軸の中心位置計測方法によれば、並進軸の動作範囲が制限されている５軸制御工作機械の場合でも、高精度に回転軸（Ｃ軸及びＢ軸）の中心位置を計測することが可能になる。
特にここでは、Ｂ軸０°とＢ軸９０°での計測値を使用してＢ軸中心位置を計算しているため、Ｂ軸０°と９０°での精度が最適化され、Ｂ軸０°と９０°で高精度な加工を行うことができるという効果もある。
さらに、Ｃ軸０°、９０°、１８０°、２７０°、Ｂ軸９０°の計測値を用いて計算を行うため、四則演算や三角関数などの単純な計算のみで計算できるため、単純な演算のみしか対応できないＮＣプログラム解釈処理などでも実行可能になる。 As described above, according to the method for measuring the center position of the rotating shaft of the first embodiment, the rotating shaft (C-axis and B-axis) can be accurately measured even in the case of a 5-axis controlled machine tool in which the operating range of the translational shaft is limited. It becomes possible to measure the center position of.
In particular, here, since the B-axis center position is calculated using the measured values at B-axis 0 ° and B-axis 90 °, the accuracy at B-axis 0 ° and 90 ° is optimized, and B-axis 0 It also has the effect of being able to perform high-precision machining at ° and 90 °.
Furthermore, since the calculation is performed using the measured values of C-axis 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and B-axis 90 °, it can be calculated only by simple calculations such as four arithmetic operations and trigonometric functions, so simple calculation. It can be executed even in NC program interpretation processing that can only be handled.

［形態２］
次に、第２の発明の計測方法について、図９のフローチャートおよび図１０の模式図にもとづいて説明する。計測対象は形態１と同じである。
まず、ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ７は形態１と同一であるため、説明を省略する。
形態１と異なるのは、形態１のステップＳ４のＱ３の位置での計測を行わない点である。すなわち、形態２で計測を行うのは、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ５の３箇所となる。よって、図９では，ステップＳ５での中心位置Ｑ４の計測が第２の発明の第１割出位置計測ステップとなり、ステップＳ６での中心位置Ｑ５の計測が第２の発明の旋回／割出位置計測ステップとなる。 [Form 2]
Next, the measurement method of the second invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 9 and the schematic diagram of FIG. The measurement target is the same as that of the first form.
First, since steps S1 to S3 and S5 to S7 are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
The difference from the first embodiment is that the measurement is not performed at the position of Q3 in step S4 of the first embodiment. That is, the measurement is performed at three points, Q2, Q4, and Q5 in the form 2. Therefore, in FIG. 9, the measurement of the center position Q4 in step S5 is the first indexing position measurement step of the second invention, and the measurement of the center position Q5 in step S6 is the turning / indexing position of the second invention. It is a measurement step.

そして、ステップＳ１０では、仮想位置Ｗ１でのターゲット球１２の疑似計測値(Ｘv１,Ｙv１,Ｚv１)を計算する際、Ｃ軸の中心位置Ｃpvtを用いてＱ２の計測値を９０°回転変換し、Ｑ４の計測値を２７０°回転変換し、両者の平均値を計算して仮想位置Ｗ１を得るようにしている（疑似計測ステップ）。この計算は、計測したターゲット球１２の中心位置Ｑ２、Ｑ４を用いて四則演算のみの以下の数５にて行う。 Then, in step S10, when calculating the pseudo measurement value (Xv1, Yv1, Zv1) of the target sphere 12 at the virtual position W1, the measurement value of Q2 is rotationally converted by 90 ° using the center position Cpvt of the C axis. The measured value of Q4 is rotationally converted by 270 °, and the average value of both is calculated to obtain the virtual position W1 (pseudo measurement step). This calculation is performed by the following number 5 with only four arithmetic operations using the measured center positions Q2 and Q4 of the target sphere 12.

［数５］
Ｘw１＝(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２
Ｙw１＝(Ｘq２−Ｘq４＋Ｙq２＋Ｙq４)／２
Ｚw１＝(Ｚq２＋Ｚq４)／２ [Number 5]
Xw1 = (Xq2 + Xq4-Yq2 + Yq4) / 2
Yw1 = (Xq2-Xq4 + Yq2 + Yq4) / 2
Zw1 = (Zq2 + Zq4) / 2

次に、ステップＳ１１において、Ｂ軸の中心位置Ｂpvt (Ｘb,Ｙb,Ｚb)を計算する（第２回転軸中心算出ステップ）。この計算は、ステップＳ１０で得た仮想位置Ｗ１の疑似計測値とステップＳ６で得た中心位置Ｑ５とを用いて四則演算のみの以下の数６にて行う。 Next, in step S11, the center position Bpvt (Xb, Yb, Zb) of the B axis is calculated (second rotation axis center calculation step). This calculation is performed by the following number 6 with only four arithmetic operations using the pseudo-measured value of the virtual position W1 obtained in step S10 and the center position Q5 obtained in step S6.

［数６］
Ｘb＝(Ｚw１−Ｚq５＋Ｘw１＋Ｘq５)／２
＝{(Ｚq２＋Ｚq４)／２−Ｚq５＋(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２＋Ｘq５}／２
Ｚb＝(Ｚw１＋Ｚq５−Ｘw１＋Ｘq５)／２
＝{(Ｚq２＋Ｚq４)／２＋Ｚq５−(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２＋Ｘq５}／２ [Number 6]
Xb = (Zw1-Zq5 + Xw1 + Xq5) / 2
= {(Zq2 + Zq4) /2-Zq5+(Xq2+Xq4-Yq2+Yq4)/2+Xq5} / 2
Zb = (Zw1 + Zq5-Xw1 + Xq5) / 2
= {(Zq2 + Zq4) / 2 + Zq5- (Xq2 + Xq4-Yq2 + Yq4) / 2 + Xq5} / 2

このように、上記形態２の回転軸の中心位置計測方法においても、並進軸の動作範囲が制限されている５軸制御工作機械の場合でも、高精度に回転軸（Ｃ軸及びＢ軸）の中心位置を計測することが可能になる。特にここでは、計測ステップが形態１よりも少なくなるので、計測が短時間で行える利点がある。 As described above, even in the method of measuring the center position of the rotating shaft according to the second embodiment, even in the case of a 5-axis control machine machine in which the operating range of the translational shaft is limited, the rotating shaft (C-axis and B-axis) can be measured with high accuracy. It becomes possible to measure the center position. In particular, here, since the number of measurement steps is smaller than that in the first form, there is an advantage that the measurement can be performed in a short time.

なお、各形態において、各計測ステップでのＣ軸の割出角度やＢ軸の旋回角度は上記形態に限らず、並進軸の動作範囲内であれば適宜変更可能である。
さらに、基準マスタとして球形状のターゲット球を使用しているが、円筒形状や円柱形状等の基準マスタも使用できる。 In each form, the indexing angle of the C axis and the turning angle of the B axis in each measurement step are not limited to the above form, and can be appropriately changed as long as they are within the operating range of the translation axis.
Further, although a spherical target sphere is used as the reference master, a reference master such as a cylinder shape or a cylinder shape can also be used.

１・・ベッド、２・・主軸頭、３・・テーブル、４・・クレードル、５・・トラニオン、１１・・タッチプローブ、１２・・ターゲット球。 1 ... Bed, 2 ... Spindle head, 3 ... Table, 4 ... Cradle, 5 ... Trunnion, 11 ... Touch probe, 12 ... Target ball.

Claims (8)

工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第２割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第３割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第２割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第３割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 A spindle on which a tool can be mounted, a table, a translational axis of three or more axes, a first rotation axis capable of rotating the table, and a second rotation capable of rotating a unit on which the first rotation axis is mounted. In a machine machine having a shaft, a sensor attached to the spindle measures the position of the reference master attached to the table in three-dimensional space, and the center position of each rotating shaft is measured from the measured value. It ’s a method,
An initial position measurement step for measuring the initial position of the reference master using the sensor, and
A reference angle for calculating the first reference angle of the first rotation axis in which the reference master is located within the operating range of the translation axis that can be measured by the sensor from the initial position measured in the initial position measurement step. Calculation steps and
With the reference position measurement step of indexing the second rotation axis to a predetermined second reference angle, indexing the first rotation axis to the first reference angle, and measuring the position of the reference master using the sensor. ,
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The first indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The second indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is determined to a turning angle that is swiveled by a predetermined angle from the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the translation axis is within the operating range of the translation axis. A turning / indexing position measurement step of indexing to the third indexing angle where the reference master is located and measuring the position of the reference master using the sensor.
The first rotation that calculates the rotation center position of the first rotation axis from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the second indexing position measurement step. Axis center calculation step and
The virtual position of the reference master, which is outside the operating range of the translation axis when the second rotation axis is indexed to the second reference angle and the first rotation axis is indexed to the third index angle, is described. A pseudo measurement step calculated from the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step.
The second rotation axis center for calculating the rotation center position of the second rotation axis from the virtual position calculated in the pseudo measurement step and the position of the reference master measured in the turning / indexing position measurement step. Calculation steps and
A method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool, which is characterized by performing. 前記第２割出角度は、前記第１基準角度から１８０°回転した角度であり、前記第３割出角度は、前記第１割出角度から１８０°回転した角度であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 The second indexing angle is an angle rotated by 180 ° from the first reference angle, and the third indexing angle is an angle rotated by 180 ° from the first indexing angle. Item 1. The method for measuring the center position of a rotating shaft in the machine tool according to Item 1. 前記第１基準角度を０°として、前記第１割出角度が９０°、前記第２割出角度が１８０°、前記第３割出角度が２７０°であり、前記第２基準角度を０°として、前記旋回角度が９０°若しくは−９０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 The first reference angle is 0 °, the first indexing angle is 90 °, the second indexing angle is 180 °, the third indexing angle is 270 °, and the second reference angle is 0 °. The method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool according to claim 1 or 2, wherein the turning angle is 90 ° or −90 °. 前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置を回転変換することで、前記基準マスタの仮想位置を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 In the pseudo measurement step, the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step is rotated around the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step. The method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the virtual position of the reference master is calculated by conversion. 工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第２割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 A spindle on which a tool can be mounted, a table, a translational axis of three or more axes, a first rotation axis capable of rotating the table, and a second rotation capable of rotating a unit on which the first rotation axis is mounted. In a machine machine having a shaft, a sensor attached to the spindle measures the position of the reference master attached to the table in three-dimensional space, and the center position of each rotating shaft is measured from the measured value. It ’s a method,
An initial position measurement step for measuring the initial position of the reference master using the sensor, and
A reference angle for calculating the first reference angle of the first rotation axis in which the reference master is located within the operating range of the translation axis that can be measured by the sensor from the initial position measured in the initial position measurement step. Calculation steps and
With the reference position measurement step of indexing the second rotation axis to a predetermined second reference angle, indexing the first rotation axis to the first reference angle, and measuring the position of the reference master using the sensor. ,
The second rotation axis is indexed to the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the reference master is located within the operating range of the translation axis. The first indexing position measurement step of indexing to the indexing angle and measuring the position of the reference master using the sensor, and
The second rotation axis is determined to a turning angle that is swiveled by a predetermined angle from the second reference angle, the first rotation axis is rotated by a predetermined angle from the first reference angle, and the translation axis is within the operating range of the translation axis. A turning / indexing position measurement step of indexing to the second indexing angle where the reference master is located and measuring the position of the reference master using the sensor.
The first rotation that calculates the rotation center position of the first rotation axis from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step. Axis center calculation step and
When the second rotation axis is indexed to the second reference angle and the first rotation axis is indexed to the second index angle, the virtual position of the reference master that is outside the operating range of the translation axis is determined. A pseudo measurement step calculated from the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master measured in the first indexing position measurement step.
The second rotation axis center for calculating the rotation center position of the second rotation axis from the virtual position calculated in the pseudo measurement step and the position of the reference master measured in the turning / indexing position measurement step. Calculation steps and
A method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool, which is characterized by performing. 前記第１割出角度が前記第１基準角度から１８０°回転した角度、前記第２割出角度が前記第１基準角度から２７０°回転した角度、前記旋回角度が前記第２基準角度から９０°若しくは−９０°回転した角度であることを特徴とする請求項５に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 The first indexing angle is rotated 180 ° from the first reference angle, the second indexing angle is rotated 270 ° from the first reference angle, and the turning angle is 90 ° from the second reference angle. Alternatively, the method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool according to claim 5, wherein the angle is rotated by −90 °. 前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記基準位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置をそれぞれ回転変換することで、前記基準マスタの前記仮想位置を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 In the pseudo measurement step, the position of the reference master measured in the reference position measurement step and the position of the reference master, centered on the rotation center position of the first rotation axis calculated in the first rotation axis center calculation step, and the first The rotary shaft in the machine machine according to claim 5 or 6, wherein the virtual position of the reference master is calculated by rotationally converting the position of the reference master measured in the indexing position measurement step. Center position measurement method. 前記基準マスタは、球形状もしくは円筒形状もしくは円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。 The method for measuring the center position of a rotating shaft in a machine tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the reference master has a spherical shape, a cylindrical shape, or a cylindrical shape.
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