JP7448336B2

JP7448336B2 - 数値制御装置

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Publication number: JP7448336B2
Application number: JP2019200510A
Authority: JP
Inventors: 露規清水
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: JP2021076892A; DE102020212646A1; CN112783086A; US20210129281A1; US11241766B2

Description

本発明は、数値制御装置に関する。

工作機械は、数値制御装置によってＸＹＺ軸等の多軸の動作が制御され、主軸に取り付けられた工具によってワークに対して高精度な加工を行うことが可能である。しかし、例えば、主軸を取り付けているコラムがベースに対して僅かに傾くような位置誤差（直角度誤差）が発生していると、工具の先端とワークの加工点との相対位置に誤差が生じることによって、加工品質を低下させるおそれがある。

従来、工作機械の機械系に起因する誤差を補正するために、３次元座標系を格子状領域に分割し、各格子点において格子点補正ベクトルを格納し、その格子点補正ベクトルに基づいて現在の位置補正ベクトルを算出して位置誤差を補正する技術が知られている（特許文献１参照）。また、基準工具と使用工具との工具長差と、工具長差に直交する２軸間の直角度誤差とに基づいて偏差量を算出し、その偏差量によって位置決め誤差を補正する技術も知られている（特許文献２参照）。

特許第３１７４７０４号公報特開２００９－１４６０５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、機械出荷時の組付け誤差調整用の補正技術として用いられる技術であり、各格子点の誤差の計測、補正量の計算及び設定が難しい。そのため、工作機械の経時変化によって生じるコラムの傾きによる直角度誤差をオペレータが簡単に追加補正することができない。また、特許文献２に記載の技術は、工具径差の影響を考慮した補正を行うことができない。よって、工作機械の経時変化による直角度誤差を、工具長差だけでなく工具径差をも考慮して、ユーザーによって簡単に補正することが可能な数値制御装置が望まれている。

本開示の一態様は、コラムに取り付けられた工具を制御する数値制御装置であって、前記コラムの直線駆動軸組合せ、前記コラムの倒れ方向、及び前記コラムの直角度誤差を選択入力して設定する補正用データ設定部と、前記工具の取り付け位置から工具先端までの軸方向の距離である工具長、及び前記工具の取り付け位置から工具先端までの前記軸方向と直角方向の距離である工具径から工具ベクトルを生成し、前記補正用データ設定部によって設定された前記コラムの直線駆動軸組合せ、前記コラムの倒れ方向、及び前記コラムの直角度誤差と前記工具ベクトルとによって、実行プロクラムにおける加工点である工具先端の位置補正量を計算する補正量計算部と、を備える。

一態様によれば、工作機械の経時変化による誤差を、工具長差だけでなく工具径差をも考慮して、ユーザーによって簡単に補正することが可能な数値制御装置を提供することができる。

本開示の一態様に係る数値制御装置の構成を示す機能ブロック図である。工作機械におけるコラムの倒れ方向を示す模式図である。工作機械におけるコラムの倒れ方向を示す模式図である。本開示の一態様に係る数値制御装置における直線駆動軸組合せ設定部によるコラム直線駆動軸組合せ選択画面を示す図である。本開示の一態様に係る数値制御装置における倒れ方向設定部によるコラム倒れ方向選択画面を示す図である。本開示の一態様に係る数値制御装置における直角度誤差設定部による直角度誤差入力画面を示す図である。工作機械におけるコラムの倒れ方向をベクトル表示した図である。工作機械におけるコラムの倒れ方向をベクトル表示した図である。付加軸を有する工作機械におけるコラムの倒れ方向を示す模式図である。付加軸を有する工作機械におけるコラムの倒れ方向を示す模式図である。本開示の他の一態様に係る数値制御装置における直線駆動軸組合せ設定部によるコラム直線駆動軸組合せ選択画面を示す図である。本開示の他の一態様に係る数値制御装置における倒れ方向設定部によるコラム倒れ方向選択画面を示す図である。本開示の他の一態様に係る数値制御装置における直角度誤差設定部による直角度誤差入力画面を示す図である。付加軸を有する工作機械におけるコラムの倒れ方向をベクトル表示した図である。付加軸を有する工作機械におけるコラムの倒れ方向をベクトル表示した図である。

以下、本開示の一態様について図面を参照して説明する。
図１は、本開示の一態様に係る数値制御装置の構成を示す機能ブロック図である。図１に示す数値制御装置１は、コラムに配置される工具とその工具の下方に配置されるワークと（いずれも図示せず）を、互いに直交する軸であるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って相対的に移動させてワークに対する加工を行う工作機械を制御する。この数値制御装置１は、指令解析部２と、補間部３と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸用加減速指令生成部４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ，４Ｗと、補正部５と、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ，６Ｗと、補正用データ設定部７と、補正量計算部８と、を有する。

指令解析部２は、工具によるワークへの加工のための実行プログラムを解析し、その実行プログラムに基づいて工作機械のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びＷ軸をそれぞれ動作させる移動指令を生成する。指令解析部２で生成された移動指令は補間部３に出力される。補間部３は、指令解析部２から送られたＸＹＺＷの各軸の移動指令を補間移動量にそれぞれ変換する。補間部３で生成されたＸＹＺＷ軸毎の補間移動量は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸用加減速指令生成部４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ，４Ｗにそれぞれ出力される。

Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸用加減速指令生成部４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ，４Ｗは、補間部３から送られた補間移動量に基づいて、ＸＹＺＷ軸を動作させて目標位置へ移動させるための速度指令をそれぞれ生成する。生成されたＸＹＺＷ軸毎の速度指令は補正部５に出力される。補正部５は、後述する補正用データ設定部７及び補正量計算部８によって工作機械のコラムの直角度誤差が補正された後のＸＹＺＷ軸毎の速度指令をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ，６Ｗにそれぞれ出力する。Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ，６Ｗは、補正部５によって補正された後の速度指令に基づいて、ＸＹＺＷ軸の各軸駆動モータ（図示せず）の回転を制御し、工具とワークとをＸＹＺＷの各軸に沿ってそれぞれ相対移動させる。

補正用データ設定部７は、直線駆動軸組合せ設定部７１と、倒れ方向設定部７２と、直角度誤差設定部７３と、を有する。補正用データ設定部７は、これらの設定部７１，７２，７３によって、コラム直角度誤差補正用データについて、ユーザーであるオペレータからの選択入力を受け付けて設定する。補正用データ設定部７におけるオペレータからの選択入力は、例えば、数値制御装置１に設けられるモニタ画面又は数値制御装置１に接続されるパーソナルコンピュータ等の外部端末のモニタ画面によるタッチ入力、あるいはキーボードの入力操作によって実行され得る。

直線駆動軸組合せ設定部７１、倒れ方向設定部７２、及び直角度誤差設定部７３は、オペレータに対して、図３、図４及び図５に示すような選択画面７１０，７２０，７３０をモニタ画面にそれぞれ表示する。これらの直線駆動軸組合せ設定部７１、倒れ方向設定部７２、及び直角度誤差設定部７３（選択画面７１０，７２０，７３０）は互いに連動しており、いずれかの選択画面７１０，７２０，７３０における入力結果が、他の選択画面７１０，７２０，７３０における表示に反映されるように構成される。各選択画面７１０，７２０，７３０は、モニタ画面に一画面ずつ順番に表示されてもよいし、いずれか２つ以上の選択画面が一つのモニタ画面に同時に表示されてもよい。

直線駆動軸組合せ設定部７１は、例えば図３に示すようなコラム直線駆動軸組合せ選択画面７１０を表示する。これによって、直線駆動軸組合せ設定部７１は、オペレータによる工作機械の機械情報としてのコラム直線駆動軸の組合せの選択入力を受け付け、その選択入力された直線駆動軸の組合せを設定する。

直線駆動軸の組合せは、工作機械におけるコラムのＸＹＺＷ軸を基準とした倒れ方向を規定するために必要な駆動軸の組合せである。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに模式的に示すように、工作機械１００は、ベッド１０１上にＹ軸方向に垂直に立ち上がるコラム１０２が設けられ、そのコラム１０２がベッド１０１上でＹ軸に直交するＸ軸方向に沿って往復移動可能に設けられている。そのコラム１０２の一側面にＹ軸方向に沿って移動可能に設けられる主軸（図示せず）に工具１０３が取り付けられている。この工作機械１００は、Ｗ軸を有していない。このような工作機械１００の場合、コラム１０２の駆動軸はＸ軸及びＹ軸であるため、コラム直線駆動軸組合せ選択画面７１０において「ｂＸＹ（Ｃ）ｔ」がオペレータによって入力される。なお、「ｂ」は工作機械１００のベッド１０１であり、「ｔ」は工具１０３である。「（Ｃ）」は主軸である。

倒れ方向設定部７２は、直線駆動軸組合せ設定部７１においてオペレータによって選択入力されたコラム直線駆動軸組合せ（「ｂＸＹ（Ｃ）ｔ」）について、例えば図４に示すようなコラム倒れ方向選択画面７２０を表示する。これによって、倒れ方向設定部７２は、オペレータによるコラムの倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’，Ｅ２，Ｅ２’の選択入力を受け付け、その選択入力された倒れ方向を設定する。倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’は、Ｘ軸に沿って互いに相反する方向であり、倒れ方向Ｅ２，Ｅ２’は、Ｘ軸に直交して互いに相反する方向である。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向の軸であり、ワークが載置されるテーブル（図示せず）の移動方向を示す。

オペレータによって選択入力されるコラムの倒れは、専ら工作機械１００の経時変化に起因する。したがって、例えば工作機械１００によってワークに対する加工を開始する前に、オペレータは、工作機械１００のコラム１０２がＹ軸に沿ってベッド１０１に対して直角に立ち上がっている状態をコラム１０２の基準位置として、ゲージ、レーザ測定器、タッチプローブ等の適宜の測定器を用いて、その基準位置に対するコラム１０２の倒れ方向及び倒れ角度を予め測定しておく。オペレータは、コラム倒れ方向選択画面７２０において、コラム１０２の倒れ方向の情報を、コラム倒れ方向選択画面７２０に表示された倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’，Ｅ２，Ｅ２’のうちのいずれか２つを選択して入力する。

ここでは、コラム１０２の倒れは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ベッド１０１に対してＥ１及びＥ２の２方向に発生しているものとする。その場合、コラム倒れ方向選択画面７２０において、倒れ方向Ｅ１，Ｅ２がオペレータによって選択入力され、倒れ方向設定部７２に設定される。なお、実際のコラム１０２の倒れ角度は目視し得ない程の微小なものであるが、図２Ａ及び図２Ｂでは、理解を容易にするため、コラム１０２の倒れ角度を誇張して示している。図６Ａ及び図６Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂに示すコラム１０２の倒れ方向をベクトル表示したものである。

直角度誤差設定部７３は、倒れ方向設定部７２においてオペレータによって選択入力された倒れ方向Ｅ１，Ｅ２について、例えば図５に示すような直角度誤差入力画面７３０を表示する。これによって、直角度誤差設定部７３は、オペレータによるコラム１０２の倒れ方向Ｅ１，Ｅ２についての直角度誤差である倒れ角度の入力を受け付け、その入力された倒れ角度を設定する。

すなわち、オペレータは、コラム倒れ方向選択画面７２０による倒れ方向の選択入力のためにコラム１０２の倒れ方向とともに測定された倒れ方向Ｅ１，Ｅ２のそれぞれの倒れ角度を、直角度誤差入力画面７３０によって入力する。入力された２つの倒れ方向Ｅ１，Ｅ２についての倒れ角度は、それぞれＩＳＯ／ＪＩＳ規格データへ自動変換される。

以上のように直線駆動軸組合せ設定部７１、倒れ方向設定部７２、及び直角度誤差設定部７３においてコラムの直線駆動軸組合せ、コラムの倒れ方向、及びコラムの直角度誤差の各情報がオペレータによって入力されて設定されると、補正用データ設定部７は、設定された上記の各情報を補正量計算部８に出力する。

補正量計算部８は、工具長補正量取得部８１と、工具径補正量取得部８２と、付加軸判定部８３と、位置補正量計算部８４と、を有し、これらによって、実行プログラムにおける加工点である工具先端１０３ｂの位置補正量を計算する。

工具長補正量取得部８１は、数値制御装置１の数値制御プログラムにおける工具長補正のＧコード「Ｇ４３Ｈ１Ｚ０」に基づいて、例えば補正部５に予め記憶されている工具１０３毎に関連付けられた工具長Ｔ_Ｈの情報を取得する。工具長Ｔ_Ｈは、図６Ａに示すように、工具の取り付け位置１０３ａから工具先端１０３ｂまでの工具の軸方向の距離である。

工具径補正量取得部８２は、数値制御装置１の数値制御プログラムにおける工具径補正のＧコード「Ｇ４１Ｄ１Ｘ０Ｙ０」に基づいて、例えば補正部５に予め記憶されている工具１０３毎に関連付けられた工具径Ｔ_Ｄを取得する。工具径Ｔ_Ｄは、図６Ａに示すように、工具の取り付け位置１０３ａから工具先端１０３ｂまでの工具の軸方向と直角方向の距離である。

補正量計算部８は、工具長補正量取得部８１により取得された工具長Ｔ_Ｈ及び工具径補正量取得部８２により取得された工具径Ｔ_Ｄから工具ベクトルＴ_Ｌを生成する。工具ベクトルＴ_Ｌは、Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｈ＋Ｔ_Ｄによって求められる。工具ベクトルＴ_Ｌは、例えば、図１に示すように、工具長補正量取得部８１で取得した工具長Ｔ_Ｈが工具径補正量取得部８２に出力されることによって、工具径補正量取得部８２において生成することができる。

付加軸判定部８３は、工作機械１００において、直線駆動軸組合せ設定部７１の情報より、コラム１０２の可動軸（ＸＹＺ軸）のいずれかの軸に平行に沿って移動する付加軸（Ｗ軸）が存在するか否かを判定する。ここでは、図２Ａ、図２Ｂ及び図４に示すように、付加軸（Ｗ軸）を有しない工作機械１００を対象にしているため、付加軸判定部８３は機能しない。

位置補正量計算部４３は、補正用データ設定部７から送られたコラム１０２の直線駆動軸組合せ、コラム１０２の倒れ方向、コラム１０２の直角度誤差の各情報と上記の工具ベクトルＴ_Ｌとによって、ＸＹＺ軸の各々について工具先端１０３ｂの位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺを計算する。具体的には、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは以下の計算式によって求められる。

ΔＸ＝ΔＸ１＝（ｙ_ｐ・ＥＣ０Ｙ）_Ｘ
ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹ２＋ΔＹ３＝（ｙ_ｐ・ＥＡ０Ｙ）_Ｙ＋（Ｔ_Ｌ・ＥＡ０Ｙ）_Ｙ＋（ｙ_ｐ・ＥＣ０Ｙ）_Ｙ
ΔＺ＝ΔＺ１－ΔＺ２＝（ｙ_ｐ・ＥＡ０Ｙ）_Ｚ＋（Ｔ_Ｌ・ＥＡ０Ｙ）_Ｚ

上記式において、
ｙ_ｐは、Ｙ軸の機械座標（工具位置）を表す。
ＥＣ０Ｙは、Ｙ軸のＺ軸周りの直角度（radian）を表す。
ＥＡ０Ｙは、Ｙ軸のＸ軸周りの直角度（radian）を表す。
（ｙ_ｐ・ＥＣ０Ｙ）_Ｘは、ｙ_ｐをＥＣ０Ｙ分回転させたＸ軸成分を表す。
（ｙ_ｐ・ＥＣ０Ｙ）_Ｙは、ｙ_ｐをＥＣ０Ｙ分回転させたＹ軸成分を表す。
（ｙ_ｐ・ＥＡ０Ｙ）_Ｙ、（Ｔ_Ｌ・ＥＡ０Ｙ）_Ｙは、ｙ_ｐ、Ｔ_ＬをそれぞれＥＡ０Ｙ分回転させたＹ軸成分を表す。
（ｙ_ｐ・ＥＡ０Ｙ）_Ｚ、（Ｔ_Ｌ・ＥＡ０Ｙ）_Ｚは、ｙ_ｐ、Ｔ_ＬをそれぞれＥＡ０Ｙ分回転させたＺ軸成分を表す。

補正量計算部８は、位置補正量計算部４３において以上のようにして求めた位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺを補正部５に出力する。補正部５は、補正量計算部８から送られた位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺを、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸用加減速指令生成部４Ｘ，４Ｙ，４Ｚからそれぞれ送られたＸＹＺ軸毎の速度指令に加算する。これによって、補正部５は、コラム１０２の直角度誤差が補正されたＸＹＺ軸毎の速度指令をＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚにそれぞれ出力する。したがって、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚによって回転制御されるＸＹＺ軸の各軸駆動モータ（図示せず）は、工具長及び工具径についてコラム１０２の直角度誤差が補正された速度指令によって、工具１０３とワーク（図示せず）とをＸＹＺの各軸に沿ってそれぞれ相対移動させることができる。

次に、数値制御装置１が、付加軸（Ｗ軸）を有する工作機械のコラムに取り付けられた工具の一補正を行う場合について説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、付加軸としてのクロスレール１０４を有する工作機械１００Ａを模式的に示している。クロスレール１０４は、ベッド１０１上にＺ軸に平行なＷ軸に沿って垂直に立ち上がる一対の縦レール１０４ａ，１０４ａに、１本の横レール１０４ｂが架け渡されている。横レール１０４ｂは、縦レール１０４ａ，１０４ａに沿ってＷ軸方向に上下移動可能に取り付けられている。コラム１０２は、横レール１０４ｂにＹ軸方向に沿って移動可能に取り付けられている。すなわち、コラム１０２は、クロスレール１０４に設けられて操作される。工具１０３は、コラム１０２の一側面にＺ軸方向に沿って移動可能に設けられる主軸（図示せず）に取り付けられている。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸（Ｗ軸）に直交する方向であり、ワークが載置されるテーブル（図示せず）の移動方向を示す。一般的には、コラム１０２はサドル、縦レール１０４ａは左右コラムと表記される。

このような工作機械１００Ａの場合、コラム１０２の駆動軸はＸ軸、Ｚ軸及びＷ軸であるため、補正用データ設定部７のコラム直線駆動軸組合せ選択画面７１０において、「ｂＷＹＺ（Ｃ）ｔ」がオペレータによって入力される。すなわち、付加軸（Ｗ軸）であるクロスレール１０４を有する工作機械１００Ａの場合は、数値制御装置１の補正用データ設定部７は、コラム１０２だけでなく、クロスレール１０４の直角駆動軸組合せについても選択入力するように構成される。

次に、倒れ方向設定部７２は、直線駆動軸組合せ設定部７１においてオペレータによって選択入力された付加軸（Ｗ軸）を含むコラム直線駆動軸組合せ（「ｂＷＸＺ（Ｃ）ｔ」）について、例えば図９に示すようなコラム倒れ方向選択画面７２０を表示する。この場合では、倒れ方向は、コラム１０２の倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’，Ｅ２，Ｅ２’の他に、クロスレール１０４の倒れ方向Ｅ３，Ｅ３’，Ｅ４，Ｅ４’を含む。これによって、倒れ方向設定部７２は、オペレータによるコラム１０２の倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’，Ｅ２，Ｅ２’とクロスレール１０４の倒れ方向Ｅ３，Ｅ３’，Ｅ４，Ｅ４’との選択入力を受け付け、その選択入力された倒れ方向を設定する。クロスレール１０４の倒れ方向Ｅ３，Ｅ３’は、Ｘ軸に沿って互いに相反する方向であり、倒れ方向Ｅ４，Ｅ４’は、Ｙ軸に沿って互いに相反する方向である。

オペレータは、工作機械１００の場合と同様にして、適宜の測定器を用いて、工作機械１００Ａのコラム１０２及びクロスレール１０４の倒れ方向及び倒れ角度を予め測定しておく。オペレータは、コラム倒れ方向選択画面７２０において、コラム１０２の倒れ方向の情報を、コラム倒れ方向選択画面７２０に表示されたコラム１０２の倒れ方向Ｅ１，Ｅ１’，Ｅ２，Ｅ２’のうちのいずれか２つ、及びクロスレール１０４の倒れ方向Ｅ３，Ｅ３’，Ｅ４，Ｅ４’のうちのいずれか２つを選択して入力する。

ここでは、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、コラム１０２の倒れは、ベッド１０１に対してＥ１及びＥ２の２方向に発生し、クロスレール１０４の倒れは、ベッド１０１に対してＥ３及びＥ４の２方向に発生しているものとする。その場合、コラム倒れ方向選択画面７２０において、倒れ方向Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３，Ｅ４がオペレータによって選択入力され、倒れ方向設定部７２に設定される。なお、実際のコラム１０２の倒れ角度は目視し得ない程の微小なものであるが、図７Ａ及び図７Ｂでは、理解を容易にするため、コラム１０２の倒れ角度を誇張して示している。図１１Ａ及び図１１Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂに示すコラム１０２の倒れ方向をベクトル表示したものである。

直角度誤差設定部７３は、倒れ方向設定部７２においてオペレータによって選択入力されたコラム１０２及びクロスレール１０４の倒れ方向Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３，Ｅ４について、例えば図１０に示すような直角度誤差入力画面７３０によって、オペレータによるコラム１０２の倒れ方向Ｅ１，Ｅ２及びクロスレール１０４の倒れ方向Ｅ３，Ｅ４についての直角度誤差であるコラム１０２の倒れ角度及びクロスレール１０４の倒れ角度の入力を受け付け、その入力された倒れ角度を設定する。入力された倒れ方向Ｅ１，Ｅ２、Ｅ３，Ｅ４についての４つの倒れ角度は、それぞれＩＳＯ／ＪＩＳ規格データへ自動変換される。

上記の各情報が補正用データ設定部７に設定されると、補正用データ設定部７は、設定した各情報を補正量計算部８に出力する。補正量計算部８は、工具長補正量取得部８１において、数値制御装置１の数値制御プログラムにおける工具長補正のＧコード及び工具径補正のＧコードに基づいて、工具長Ｔ_Ｈ及び工具径Ｔ_Ｄを取得し、工具ベクトルＴ_Ｌを生成する。

付加軸判定部８３は、工作機械１００Ａにおいて、直線駆動軸組合せ設定部７１の情報より、コラム１０２の可動軸（ＸＹＺ軸）のいずれかの軸に平行に沿って移動する付加軸（Ｗ軸）が存在していることを判定する。

位置補正量計算部４３は、補正用データ設定部７から送られたコラム１０２とクロスレール１０４についての直線駆動軸組合せ、倒れ方向、及び直角度誤差の各情報と上記の工具ベクトルＴ_Ｌとによって、付加軸を含むＸＹＺＷ軸の各々について工具先端１０３ｂの位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、ΔＷを計算する。具体的には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、ΔＷは以下の計算式によって求められる。

ΔＸ＝ΔＸ１＋ΔＸ２－ΔＸ３＝（Ｗ_ｐ・ＥＢ０Ｗ）_Ｘ＋｛Ｚ_ｐ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｘ－｛Ｔ_Ｌ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｘ
ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹ２＝（Ｗ_ｐ・ＥＡ０Ｗ）_Ｙ＋｛Ｚ_ｐ・（ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ）｝_Ｙ
ΔＺ＝ΔＺ１＋ΔＺ２＋ΔＺ３＝｛Ｚ_ｐ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｚ＋｛Ｔ_Ｌ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｚ＋｛Ｚ_Ｐ・（ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ）｝_Ｚ
ΔＷ＝ΔＷ１＋ΔＷ２＝（Ｗ_ｐ・ＥＢ０Ｗ）_Ｗ＋（Ｗ_ｐ・ＥＡ０Ｗ）_Ｗ

上記式において、
Ｚ_ｐは、Ｚ軸の機械座標（工具位置）を表す。
Ｗ_Ｐは、Ｗ軸の機械座標（コラム位置）を表す。
Ｚ_０は、Ｚ軸の機械原点を表す。
Ｗ_０は、Ｗ軸の機械原点を表す。
ＥＢ０Ｚは、Ｚ軸のＹ軸周りの直角度（radian）を表す。
ＥＡ０Ｚは、Ｚ軸のＸ軸周りの直角度（radian）を表す。
ＥＢ０Ｗは、Ｗ軸のＹ軸周りの直角度（radian）を表す。
ＥＡ０Ｗは、Ｗ軸のＸ軸周りの直角度（radian）を表す。
｛Ｚ_ｐ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｘ、｛Ｔ_Ｌ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｘは、Ｚ_ｐ、Ｔ_Ｌをそれぞれ“ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ”分回転させたＸ軸成分を表す。
｛Ｚ_ｐ・（ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ）｝_Ｙは、Ｚ_ｐを“ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ”分回転させたＹ軸成分を表す。
｛Ｚ_ｐ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｚ、｛Ｔ_Ｌ・（ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ）｝_Ｚは、Ｚ_ｐ、Ｔ_Ｌをそれぞれ“ＥＢ０Ｚ＋ＥＢ０Ｗ”分回転させたＺ軸成分を表す。
｛Ｚ_ｐ・（ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ）｝_Ｚは、Ｚ_ｐを“ＥＡ０Ｚ＋ＥＡ０Ｗ”分回転させたＺ軸成分を表す。
（Ｗ_ｐ・ＥＢ０Ｗ）_Ｘは、Ｗ_ｐをＥＢ０Ｗ分回転させたＸ軸成分を表す。
（Ｗ_ｐ・ＥＡ０Ｗ）_Ｙは、Ｗ_ｐをＥＡ０Ｗ分回転させたＹ軸成分を表す。
（Ｗ_ｐ・ＥＢ０Ｗ）_Ｗは、Ｗ_ｐをＥＢ０Ｗ分回転させたＷ軸成分を表す。
（Ｗ_ｐ・ＥＡ０Ｗ）_Ｗは、Ｗ_ｐをＥＡ０Ｗ分回転させたＷ軸成分を表す。

補正量計算部８は、位置補正量計算部４３において以上のようにして求めた位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、ΔＷを補正部５に出力する。補正部５は、補正量計算部８から送られた位置補正量ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、ΔＷを、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸用加減速指令生成部４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ，４Ｗからそれぞれ送られたＸＹＺＷ軸毎の速度指令に加算する。これによって、補正部５は、コラム１０２の直角度誤差が補正されたＸＹＺＷ軸毎の速度指令をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ，６Ｗにそれぞれ出力する。したがって、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ軸サーボ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ，６Ｗによって回転制御されるＸＹＺＷ軸の各軸駆動モータ（図示せず）は、工具長及び工具径についてコラム１０２の直角度誤差が補正された速度指令によって、工具１０３とワーク（図示せず）とをＸＹＺＷの各軸に沿ってそれぞれ相対移動させることができる。

以上説明したように、この数値制御装置１は、補正用データ設定部７において画面表示されるコラム直線駆動軸組合せ選択画面７１０、コラム倒れ方向選択画面７２０、及び直角度誤差入力画面７３０によって、工作機械１００のコラム１０２の直線駆動軸組合せ、倒れ方向、及び直角度誤差をユーザー（オペレータ）が選択入力するだけで、工具長差だけでなく工具径差をも考慮した直角度誤差に対する工具１０３の加工点に対する位置補正量を自動的に計算することができる。したがって、この数値制御装置１によれば、工作機械１００の経年変化による直角度誤差を、ユーザー（オペレータ）によって簡単に補正することが可能である。

また、工作機械が付加軸（Ｗ軸）を有する工作機械１００Ａである場合でも、数値制御装置１は、付加軸（Ｗ軸）を含むコラム１０２の直線駆動軸組合せ、倒れ方向、及び直角度誤差をユーザー（オペレータ）が選択入力するだけで、同様にして、工具長差だけでなく工具径差をも考慮した直角度誤差に対する工具１０３の加工点に対する位置補正量を自動的に計算することができる。したがって、この数値制御装置１によれば、付加軸を有する工作機械１００Ａの経年変化による直角度誤差も、ユーザー（オペレータ）によって簡単に補正することが可能である。

１数値制御装置
７補正用データ設定部
８補正量計算部
１０２コラム
１０３工具
１０３ａ工具の取り付け位置
１０３ｂ工具先端
Ｔ_Ｈ工具長
Ｔ_Ｄ工具径
Ｔ_Ｌ工具ベクトル

Claims

コラムに取り付けられた工具を制御する数値制御装置であって、
前記コラムの直線駆動軸組合せ、前記コラムの倒れ方向、及び前記コラムの直角度誤差を選択入力して設定する補正用データ設定部と、
前記工具の取り付け位置から工具先端までの軸方向の距離である工具長をＴ _Ｈ、及び前記工具の取り付け位置から工具先端までの前記軸方向と直角方向の距離である工具径をＴ _Ｄとしたとき、予め記憶された前記工具長及び前記工具径の情報に基づいて、Ｔ _Ｈ＋Ｔ _Ｄによって工具ベクトルを生成し、前記補正用データ設定部によって設定された前記コラムの直線駆動軸組合せ、前記コラムの倒れ方向、及び前記コラムの直角度誤差と前記工具ベクトルとによって、実行プログラムにおける加工点である工具先端の位置補正量を計算する補正量計算部と、
を備える、数値制御装置。
前記コラムはクロスレールに設けられて操作されるものであり、
前記補正用データ設定部は、更に、前記クロスレールの直線駆動軸組合せ、前記クロスレールの倒れ方向、及び前記クロスレールの直角度誤差を選択入力するように構成され、
前記補正量計算部は、更に、前記クロスレールの直線駆動軸組合せ、前記クロスレールの倒れ方向、及び前記クロスレールの直角度誤差も加えて、工具先端の位置補正量を計算するように構成される、請求項１に記載の数値制御装置。