JP7082629B2

JP7082629B2 - ５軸制御加工機

Info

Publication number: JP7082629B2
Application number: JP2020048350A
Authority: JP
Inventors: 祥也横田; 通久川▲崎▼; 宗孝安倍
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2022-06-08
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: JP2021149466A

Description

本発明は、５軸加工機に関する。

従来、直線３軸と回転２軸を備え、当該５軸における加工具とワークの相対位置を変化させることで,
ワークの加工を行う５軸加工機が知られている。例えば、特許文献１には、回転軸の誤差を補正して加工を行う５軸加工機が開示されている。

特開２０１２－１６４３０６号公報

しかし、特許文献１に記載の構成では、回転軸の誤差を補正するために、回転軸であるＡ軸およびＣ軸の一方と工具の取り付け位置方向との角度を算出した上で回転２軸の補正回転角度を算出し、さらに回転２軸を補正回転角度だけ回転させるといった処理が必要であった。通常、５軸加工におけるＮＣデータは非常に精緻な加工が求められているため、加工点の数も膨大となり、上記特許文献１に記載の加工機では、加工処理に長時間を要するといった不具合が生じていた。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より迅速な処理による回転軸の誤差を考慮した加工を実現することで、加工時間を短縮することである。

本発明によれば、工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機であって、前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、前記５軸制御加工機は制御部を備え、前記制御部は、前記回転２軸の回転角度を算出する際に、実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａ、および実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを取得し、前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出し、前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出する、５軸制御加工機が提供される。

このような構成とすることにより、回転軸の誤差を考慮した回転角度を迅速に求めることが可能となり、加工時間を短縮することが可能となる。

好ましくは、前記制御部は、前記姿勢ベクトルＫを算出する際に、前記ＮＣデータから始点としての姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ１と終点しての姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ２とを取得し、前記姿勢ベクトルＫ１と前記姿勢ベクトルＫ２とで規定される大円距離を所定数に分割し、当該分割により決定される分割点ごとに姿勢ベクトルＫを算出する。
好ましくは、前記制御部は、前記載置台上に垂直方向に起立させた棒状物の第１点および第２点の位置、および、当該載置台を前記実際の第２軸周りに１８０度回転させた場合の前記棒状物の前記第１点および前記第２点の位置から、前記軸ベクトルＮｃを算出して、前記軸ベクトルＮｃを取得する。

本発明の他の態様では、工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機の制御方法であって、前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、前記５軸制御加工機は制御部を備え、前記制御方法は、前記制御部が、実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａ、および実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを取得する工程と、前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出する工程と、前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出する工程とを含む、５軸制御加工機の制御方法が提供される。

本発明のさらに他の態様では、工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機によって加工するワークの製造方法であって、前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、前記５軸制御加工機は制御部を備え、前記制御方法は、前記制御部が、実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａ、および実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを取得する工程と、前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出する工程と、前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出する工程とを含む、ワークの製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係る５軸制御加工機１００の概略斜視図である。情報処理装置１０の機能構成図である。図３Ａは回転テーブル７に測定バー３１を取り付けた図である。図３Ｂは測定バー３１にエクステンションバー３２を取り付けた図である。図４Ａは姿勢ベクトルＫと回転軸周りの回転について説明する図である。図４Ｂは中間姿勢を示す姿勢ベクトルＫ_ｎを説明する図である。図４Ｃは中間姿勢を示す姿勢ベクトルＫｎの算出方法を説明する図である。図５Ａは任意のベクトルＮ周りのベクトルＰの回転を説明する図である。図５ＢはＡ軸およびＣ軸周りの回転を説明する図である。図６Ａは５軸制御加工機１００における加工処理の手順を説明する図である。図６Ｂは図６ＡのステップＳ１３０である加工姿勢算出処理の手順を説明する図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能であり、それぞれが独立して発明を構成する。また、図１Ａに示した座標に基づいてＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向を定義して説明する。

＜１．実施形態＞
（１．１．５軸制御加工機１００）

図１を参照して、５軸制御加工機１００の構成を説明する。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、５軸制御加工機１００は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線軸３軸と、Ａ軸（特許請求の範囲における「第１軸」に相当）、Ｃ軸（特許請求の範囲における「第２軸」に相当）の回転軸２軸の５軸制御を行う加工機であり、加工機本体１と、加工ヘッド２と、Ｙ軸移動テーブル３と、情報処理装置１０を備える。

加工ヘッド２は、加工機本体１に対して、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に構成されている。加工ヘッド２には工具５を取り付けるための取付部４が設けられており、取付部４が回転することにより、工具５を回転させて切削加工を行うことができる。

Ｙ軸移動テーブル３は、加工機本体１に対して、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。Ｙ軸移動テーブル３上には、チルトテーブル６が載置されている。チルトテーブル６の上には回転テーブル７がさらに載置されている（チルトテーブル６および回転テーブル７を含む概念が、特許請求の範囲における「載置台」に相当）。作業者は、回転テーブル７上にワーク８を載置することで、工具５によってワーク８を加工することができる。

チルトテーブル６は、回転軸としてのＡ軸周りに回転可能に構成されており、Ａ軸とＸ軸とが平行となるようにＹ軸移動テーブル上に載置される。回転テーブル７は、回転軸としてのＣ軸周りに回転可能に構成されており、Ａ軸の回転角度が０°の場合に、Ｃ軸とＺ軸とが平行となるようにチルトテーブル６上に載置される。チルトテーブル６及び回転テーブル７をＡ軸およびＣ軸回りに任意の角度に回転させることで、回転テーブル７上に載置されたワーク８の工具に対する姿勢を変更して加工することができる。

このように、チルトテーブル６のＡ軸はＸ軸と平行に、回転テーブル７のＣ軸はＺ軸と平行に設置されていることが望ましいが、実際には各テーブルの加工誤差や取付誤差により、Ａ軸およびＣ軸がそれぞれＸ軸およびＺ軸に対して傾いた状態で取り付けられることとなる。そこで、本実施形態では、実際のＡ軸およびＣ軸の回転中心の向き（以下、単にＡ軸およびＣ軸の向きともいう。）を測定して、加工処理に用いている。回転軸の回転中心の向きの測定方法については、詳細は後述する。

情報処理装置１０は、加工対象物についてのＮＣデータの解析を行い、加工機本体１に対する移動指示を出力する。以下、情報処理装置１０の機能構成について詳細に説明する。

（１．２．情報処理装置１０の機能構成）
図２を参照して、情報処理装置１０の機能構成を説明する。図２に示すように、情報処理装置１０は、制御部２０と、記憶部２６を備える。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）等で構成され、情報処理装置１０の全体の動作を制御する。

記憶部２６は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等で構成されており、制御部２０による各種プログラムに基づく処理の実行時のワークエリア等として用いられる。また、記憶部２６は、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の不揮発性メモリ、又はＳＤＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）を備えており、制御部２０の処理に利用されるデータ及びプログラム等を記憶する。

制御部２０は、ＮＣデータ取得部２１と、加工位置算出部２２と、加工姿勢算出部２３と、回転角度算出部２４と、分配器２５を備える。

ＮＣデータ取得部２１は、記憶部２６に記憶されている加工対象物についてのＮＣデータを取得する。加工位置算出部２２は、取得したＮＣデータに基づいて、ワーク８の加工点ごとにおける加工位置と直線軸方向の移動量を算出する。

加工姿勢算出部２３は、取得したＮＣデータに基づいて、ワーク８の加工点ごとにおける加工時の工具５に対するワーク８の姿勢を算出する。ここで、ＮＣデータは、Ａ軸およびＣ軸は、Ｘ軸およびＺ軸と平行であるものとして生成されている。加工姿勢算出部２３は、さらに、ＮＣデータに規定された加工点間の工具５に対するワーク８の姿勢（以下、中間姿勢という）を算出する。中間姿勢の算出方法については、詳細を後述する。

このように、ＮＣデータにおいては、Ａ軸およびＣ軸は、Ｘ軸およびＺ軸と平行であるものとして生成されているが、実際には、チルトテーブル６および回転テーブル７の取付誤差等により、Ａ軸およびＣ軸がそれぞれＸ軸およびＺ軸に対して傾いていることがある。そこで、回転角度算出部２４は、加工姿勢算出部２３が算出した加工時におけるワーク８の姿勢を実現するために、実際の５軸制御加工機１００におけるＡ軸の回転角度θおよびＣ軸の回転角度Φを算出する。回転角度θおよびΦの算出方法については、詳細を後述する。

分配器２５は、加工位置算出部２２および回転角度算出部２４から出力されたデータに基づき、直線３軸および回転２軸に対する移動指示を、加工機本体１の駆動制御部２８へ分配して出力する。駆動制御部２８は、駆動部２９を制御することにより、Ｙ軸移動テーブル３、加工ヘッド２、チルトテーブル６および回転テーブル７を駆動させ、直線３軸および回転２軸に対する移動を実現する。

（１．３．回転軸の回転中心の向きの測定方法）
図３を参照して、回転軸の回転中心の向きの測定方法を説明する。回転軸の向きの測定方法はすでに様々な方法が知られているが、一例として、Ｃ軸の向きの測定方法を説明する。

図３Ａに示すように、回転テーブル７上に棒状物の測定バー３１を垂直方向に起立させ、測定バー３１上部に設けられた基準球３１ａの中心の位置Ｄ１を測定する。その後、回転テーブル７を１８０°回転させ、再度基準球３１ａの中心の位置Ｄ２を測定する。

次に、測定バー３１上にエクステンションバー３２を取り付け、エクステンションバー３２上部に設けられた基準球３２ａの中心の位置Ｅ１を測定する。その後、回転テーブル７を１８０°回転し、再度基準球３２ａの中心の位置Ｅ２を測定する。

このようにして、位置Ｄ１，Ｅ１によって求まるベクトルＦ１と、位置Ｄ２，Ｅ２によって求まるベクトルＦ２との中間に、Ｃ軸の回転中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃが規定される。すなわち、回転テーブル７上に垂直方向に起立させた棒状物の第１点および第２点の位置、および、回転テーブルをＣ軸周りに１８０度回転させた第１点および第２点の位置から、軸ベクトルＮｃを求めることができる。軸ベクトルＮｃの算出は、加工時に毎回行う必要はなく、回転テーブル７の設置時および５軸制御加工機１００のメンテナンス毎に軸ベクトルＮｃを算出し、当該算出されたデータを記憶部２６に格納しておけばよい。

（１．４．中間姿勢の算出方法）
図４を参照して、中間姿勢の算出方法を説明する。上述したように、中間姿勢とは、ＮＣデータに規定された加工点間における工具５に対するワーク８の姿勢である。なお、本実施形態では、工具５に対するワーク８の姿勢は大きさを１とする姿勢ベクトルＫとして表される。図４Ａに示すように、回転２軸における回転角度αおよびβは、ベクトルによって一意に規定できるためである。

図４Ｂに示す例では、ある加工点における工具５に対するワーク８の姿勢を示す姿勢ベクトルＫ１と、次の加工点における工具５に対するワーク８の姿勢を示す姿勢ベクトルＫ２が示されている。この場合、姿勢ベクトルＫ１と姿勢ベクトルＫ２との間の姿勢ベクトルＫ_ｎが中間姿勢となる。

加工姿勢算出部２３は、まず、姿勢ベクトルＫ１と姿勢ベクトルＫ２とで規定される球面Ｓにおける大円距離Ｌを想定する。大円距離Ｌとは、球面Ｓ上の２点間の最短となる長さのことである。加工姿勢算出部２３は、さらに、大円距離Ｌを所定数に分割し、当該分割により決定される分割点ごとに工具５に対するワーク８の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ_ｎを算出する。ここで、ｎは分割点の位置を表すインデックス（０≦ｎ＜Ｎ）であり、Ｎは大円距離Ｌの分割数を表す。

具体的には、図４Ｃに示すように、姿勢ベクトルＫ１から姿勢ベクトルＫ２への回転角度をγとした場合、姿勢ベクトルＫ_ｎは以下の式（１）で求められる。

ここでｔは０＜ｔ＜１の値をとるパラメータであり、大円距離Ｌの分割数Ｎに応じて設定する。例えば、大円距離Ｌを５分割する場合には、ｔ＝０．２、０．４、０．６、０．８で指定されるそれぞれの分割点について、姿勢ベクトルＫ_ｎを求める。このようにして、加工姿勢算出部２３は、ＮＣデータに規定された加工点間における中間姿勢を算出する。

（１．５．回転角度θおよびΦの算出について）
（１．５．１．回転角度の算出方法）
図５を参照して、Ａ軸周りの回転角度θおよびＣ軸周りの回転角度Φの算出方法を説明する。まず、回転角度算出部２４は、記憶部２６に記憶されている実際のＡ軸の向きを指定する軸ベクトルＮａ、および実際のＣ軸の向きを指定する軸ベクトルＮｃを取得する。

回転角度算出部２４は、加工姿勢算出部２３が算出した加工点および中間姿勢における姿勢ベクトルＫについて、１の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫから次の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′に移動する際における実際のＡ軸およびＣ軸の回転角度を算出する。ここで、回転角度算出部２４は、式（２）および式（３）で表されるロドリゲスの回転公式を用いる。

ここで、回転行列Ｒｎは、図５Ａに示すように、任意のベクトルＰをベクトルＮの周りに角度ω回転させたベクトルＰ′に変換する行列である。この回転公式を用いて、回転角度算出部２４は、式（４）で表される方程式および式（５）～（８）で表される関係式を生成する。

ここでＲａ（θ）はＡ軸の周りに回転角度θだけ回転させる回転行列であり、Ｒｃ（Φ）はＣ軸の周りに回転角度Φだけ回転させる回転行列であり、ｎ_ａ１，ｎ_ａ２およびｎ_ａ３はベクトルＮａの成分であり、ｎ_ｃ１，ｎ_ｃ２およびｎ_ｃ３はベクトルＮｃの成分である。

式（４）の意味するところは、図５Ｂに示すように、「姿勢ベクトルＫをＣ軸回りに回転行列Ｒｃにより角度Φ回転させ、Ａ軸回りに回転行列Ｒａによりθ回転させると、次の姿勢ベクトルＫ′になる」ということである。ここで、図５Ｂにおいて、姿勢ベクトルＫをＣ軸回りに角度Φ回転させたベクトルをＫΦで表している。

回転角度算出部２４は、式（４）で表される方程式をθおよびΦについて解くことにより、加工姿勢算出部２３が算出した加工点における姿勢ベクトルＫから次の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′に姿勢を移動する際におけるＡ軸の回転角度θおよびＣ軸の回転角度Φを算出する。

（１．５．２．算出手順）
以下、加工姿勢算出部２３が算出した姿勢ベクトルＫおよび中間姿勢ベクトルＫ_ｎについての回転角度θおよびΦの計算手順を説明する。

以下の説明では、姿勢ベクトルをＫ_ｍ,ｎとして表す。ここで、ｍは加工点の位置を表すインデックス（０≦ｍ≦Ｍ）であり、Ｍは加工点の数を表す。また、ｎは分割点の位置を表すインデックス（０≦ｎ＜Ｎ）であり、Ｎは分割数を表す。

このとき、Ｋ_０,０は、工具の初期姿勢を示す初期姿勢ベクトルであり、本実施形態では、Ｋ_０,０＝（０，０，１）のベクトルを示す。Ｋ_ｍ,０は、ｍ番目の加工点での姿勢を示す姿勢ベクトルである。Ｋ_ｍ,ｎは、ｍ番目の加工点とｍ＋１番目の加工点の間のｎ番目の中間姿勢ベクトルである。Ｋ_Ｍ,０は、最後の加工点における姿勢を示す姿勢ベクトルである。

まず、初期姿勢ベクトルＫ_０,０から１番目の加工点の姿勢ベクトルＫ_１,０の間をＮ分割し、分割後の中間姿勢ベクトルをそれぞれＫ_０,１，Ｋ_０,２，Ｋ_０,３，・・・，Ｋ_０,ｎ，・・・・，Ｋ_{０,Ｎ－１}とすると、中間姿勢ベクトルＫ_０,ｎは以下の式（９）で算出される。ここで、等分割である場合には、ｔ_ｎ＝ｎ／Ｎとなる。

次に、中間姿勢ごとにＡ軸周りの回転角度θ_ｍ,ｎ、およびＣ軸周りの回転角度Φ_ｍ,ｎを求める。ここで、回転角度θ_ｍ,ｎは、ｍ番目の加工点とｍ＋１番目の加工点の間の、ｎ番目の中間姿勢ベクトルからｎ＋１番目の中間姿勢ベクトルに移動させるためのＡ軸周りの回転角度である。同様に、回転角度Φ_ｍ,ｎは、ｍ番目の加工点とｍ＋１番目の加工点の間の、ｎ番目の中間姿勢ベクトルからｎ＋１番目の中間姿勢ベクトルに移動させるためのＣ軸周りの回転角度である。回転角度θ_０,ｎおよびΦ_０,ｎは、以下の式（１０）を満たす。

このようにして、初期姿勢ベクトルＫ_０,０から、Ｋ_０,１，Ｋ_０,２，...，Ｋ_{０,Ｎ－１}，Ｋ_１,０，Ｋ_１,１，...,Ｋ_Ｍ,０の順に、Ａ軸周りの回転角度θ_ｍ,ｎ、およびＣ軸周りの回転角度Φ_ｍ,ｎを算出する。

式（９）および式（１０）を一般化すると以下の式（１１）および式（１２）となる。

（１．６．加工処理の流れ）
図６を参照して、５軸制御加工機１００における加工処理の流れを説明する。図６ＡのステップＳ１１０において、情報処理装置１０の制御部２０は、記憶部２６に格納されている加工対象物についてのＮＣデータを取得する。ステップＳ１２０において、制御部２０は、加工点ごとの加工位置を算出する。

ステップＳ１３０において、制御部２０は加工姿勢算出処理を行う。ステップＳ１４０において、制御部２０は直線３軸および回転２軸についての移動指示を加工機本体１へ出力する。ステップＳ１５０において、駆動部２９は、直線３軸および回転２軸についての駆動制御を行う。

図６Ｂを参照して、加工姿勢算出処理（ステップＳ１３０）の流れを説明する。ステップＳ１３１において、加工姿勢算出部２３は、加工点ごとの加工姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出する。ステップＳ１３３において、加工姿勢算出部２３は、中間姿勢についての姿勢ベクトルＫを算出する。

ステップＳ１３５において、回転角度算出部２４は、記憶部２６から軸ベクトルＮａおよび軸ベクトルＮｃのデータを取得する。ステップＳ１３７において、回転角度算出部２４は、Ａ軸およびＣ軸の回転角度θおよびΦを算出する。

＜２．その他の実施形態＞
以上、本発明における実施形態及びその変形例について説明したが、本開示の適用は上述の内容に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、加工姿勢算出部２３が中間姿勢における姿勢ベクトルＫｎを算出していたが、この場合において、加工点間における直線３軸における移動量と同期して中間姿勢を算出してもよい。この場合、加工位置間の直線軸における移動距離に比例するように、分割数を決定することにより、直線軸方向の移動量と姿勢の変更が同期され、姿勢の変更を円滑に行うことが可能となる。

また、上記実施形態では、チルトテーブル６と回転テーブル７を駆動することでワーク８の姿勢を制御して、工具５に対するワーク８の姿勢を変更しているが、この形態に限定されることはない。たとえば、工具５の姿勢を制御することで、工具５に対するワーク８の姿勢を変更してもよい。

また、上記実施形態では、チルトテーブル６および回転テーブル７といったテーブル側に回転軸２軸が設けられていたが、この形態に限定されることはない。たとえば、テーブル側および工具側に１軸ずつ設けられている形態や、工具側に２軸設けられている５軸制御加工機に対しても、本発明を適用することができる。

また、本発明の実施形態においては、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直線軸３軸と、Ａ軸とＣ軸の回転軸２軸の５軸制御加工機に関して説明を行ったが、この形態に限定されることはない。たとえば、Ａ軸の代わりにＢ軸（すなわち、Ｙ軸に平行な回転軸）の回転で制御してもよいし、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直線軸３軸と、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の回転軸３軸の６軸制御の工作機械に対しても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、加工対象物についてのＮＣデータは記憶部２６に格納されていたが、この形態に限定されるものではない。たとえば、ＮＣデータを他の記憶媒体から取得してもよいし、ＮＣデータを生成する情報処理装置から直接取得してもよい。

また、上記実施形態では、加工機本体１と情報処理装置１０が別の装置として構成されていたが、この形態に限定されるものではない。たとえば、加工機本体１に、情報処理装置１０が備える各機能を内蔵させてもよい。

以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１：加工機本体、２：加工ヘッド、３：Ｙ軸移動テーブル、４：取付部、５：工具、６：チルトテーブル、７：回転テーブル、８：ワーク、１０：情報処理装置、２０：制御部、２１：ＮＣデータ取得部、２２：加工位置算出部、２３：加工姿勢算出部、２４：回転角度算出部、２５：分配器、２６：記憶部、２８：駆動制御部、２９：駆動部、３１：測定バー、３１ａ：基準球、３２：エクステンションバー、３２ａ：基準球、１００：５軸制御加工機。

Claims

工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機であって、
前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、
前記５軸制御加工機は制御部を備え、
前記制御部は、前記回転２軸の回転角度を算出する際に、
実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａを取得し、
実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを、前記載置台上に垂直方向に起立させた棒状物の第１点および第２点の位置、および当該載置台を前記実際の第２軸周りに１８０度回転させた場合の前記棒状物の前記第１点および前記第２点の位置から前記軸ベクトルＮｃを算出することにより、取得し、
前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出し、
前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出し、

前記方程式（４）では、下記関係式（５）～（８）が満たされる、５軸制御加工機。

（ここでＲａ（θ）は前記第１軸の周りに回転角度θだけ回転させる回転行列であり、Ｒｃ（Φ）は前記第２軸の周りに回転角度Φだけ回転させる回転行列であり、ｎ_ａ１，ｎ_ａ２およびｎ_ａ３はベクトルＮａの成分であり、ｎ_ｃ１，ｎ_ｃ２およびｎ_ｃ３はベクトルＮｃの成分である。）
請求項１に記載の５軸制御加工機であって、
前記制御部は、前記姿勢ベクトルＫを算出する際に、前記ＮＣデータから始点としての姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ１と終点しての姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ２とを取得し、
前記姿勢ベクトルＫ１と前記姿勢ベクトルＫ２とで規定される大円距離を所定数に分割し、当該分割により決定される分割点ごとに姿勢ベクトルＫを算出する、５軸制御加工機。
工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機の制御方法であって、
前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、
前記５軸制御加工機は制御部を備え、
前記制御方法は、前記制御部が、
実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａを取得し、実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを、前記載置台上に垂直方向に起立させた棒状物の第１点および第２点の位置、および当該載置台を前記実際の第２軸周りに１８０度回転させた場合の前記棒状物の前記第１点および前記第２点の位置から前記軸ベクトルＮｃを算出することにより、取得する、工程と、
前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出する工程と、
前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出する工程とを含み、

前記方程式（４）では、下記関係式（５）～（８）が満たされる、５軸制御加工機の制御方法。

（ここでＲａ（θ）は前記第１軸の周りに回転角度θだけ回転させる回転行列であり、Ｒｃ（Φ）は前記第２軸の周りに回転角度Φだけ回転させる回転行列であり、ｎ_ａ１，ｎ_ａ２およびｎ_ａ３はベクトルＮａの成分であり、ｎ_ｃ１，ｎ_ｃ２およびｎ_ｃ３はベクトルＮｃの成分である。）
工具とワークを載置する載置台を、ＮＣデータに基づいて、直線３軸および回転２軸により相対移動させる５軸制御加工機によって加工するワークの製造方法であって、
前記回転２軸は、第１軸および第２軸を含み、
前記５軸制御加工機は制御部を備え、
前記制御方法は、前記制御部が、
実際の第１軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮａを取得し、実際の第２軸の回転の中心の向きを指定する軸ベクトルＮｃを、前記載置台上に垂直方向に起立させた棒状物の第１点および第２点の位置、および当該載置台を前記実際の第２軸周りに１８０度回転させた場合の前記棒状物の前記第１点および前記第２点の位置から前記軸ベクトルＮｃを算出することにより、取得する、工程と、
前記ＮＣデータから前記工具に対するワークの加工時の姿勢を指定する姿勢ベクトルＫを算出する工程と、
前記軸ベクトルＮａおよびＮｃと、１の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫと、次の前記姿勢を指定する姿勢ベクトルＫ′とから、下記方程式（４）の解として、前記姿勢ベクトルＫから前記姿勢ベクトルＫ′へ前記姿勢を移動する際における前記工具の実際の第１軸周りの回転角度θおよび前記実際の第２軸周りの回転角度Φを算出する工程とを含み、

前記方程式（４）では、下記関係式（５）～（８）が満たされる、ワークの製造方法。

（ここでＲａ（θ）は第１軸の周りに回転角度θだけ回転させる回転行列であり、Ｒｃ（Φ）は第２軸の周りに回転角度Φだけ回転させる回転行列であり、ｎ_ａ１，ｎ_ａ２およびｎ_ａ３はベクトルＮａの成分であり、ｎ_ｃ１，ｎ_ｃ２およびｎ_ｃ３はベクトルＮｃの成分である。）