CN103713577B - 并进/旋转误差修正量生成装置 - Google Patents

并进/旋转误差修正量生成装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种并进/旋转误差修正量生成装置，其生成具有2个旋转轴的多轴加工机的依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，该并进/旋转误差修正量生成装置根据多轴加工机中的至少包含工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差（设定值）和多轴加工机的2个旋转轴的位置，计算并进误差修正量和旋转误差修正量，输入到控制多轴加工机的数值控制装置。

Description

并进/旋转误差修正量生成装置
技术领域
本发明涉及一种为了修正至少具有2个旋转轴的多轴加工机的安装误差而根据预先设定的安装误差和旋转轴位置生成依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量的装置。
背景技术
在此，说明依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量。
在日本工业规格的“JIS B6190-7（图1b）旋转轴的误差运动”中，依存于C轴的误差表示为：
“EXC X方向的半径方向运动”、
“EYC Y方向的半径方向运动”、
“EZC轴方向运动”、
“EAC围绕X轴的倾斜运动”、
“EBC围绕Y轴的倾斜运动”、以及
“ECC角度定位误差”。
在本发明中，将上述依存于C轴的误差中的“EXC X方向的半径方向运动”、“EYC Y方向的半径方向运动”以及“EZC轴方向运动”称为并进误差（详细地说，依存于C轴的并进误差），另外将“EAC围绕X轴的倾斜运动”、“EBC围绕Y轴的倾斜运动”以及“ECC角度定位误差”称为旋转误差（详细地说，依存于C轴的旋转误差）。
对于其他旋转轴、例如A轴也同样存在“EXA X方向的半径方向运动”、“EYA Y方向的半径方向运动”、“EZA轴方向运动”、“EAA围绕X轴的倾斜运动”、“EBA围绕Y轴的倾斜运动”以及“ECA角度定位误差”。
因此，在本发明中，将这些根据旋转轴位置而变化的并进误差和旋转误差称为依存于旋转轴的并进误差和旋转误差，将修正这些误差的修正量称为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量。
在日本特开2004-272887号公报（以下称为专利文献1）中，揭示了修正具有旋转轴的多轴加工机中的旋转轴的安装误差的技术。该技术经常使用利用了三角函数的矩阵运算，因此能够部分地实际执行，但在必须高速进行控制的数值控制装置中计算花费时间，因此难以全面地实际执行。进而，在该技术中存在以下的问题点，即没有考虑到工作台面的安装误差、即工作台面中心线和工作台旋转轴中心线之间的误差、更详细地说工作台面不与工作台旋转轴（后述的C轴）旋转中心线垂直并且工作台面中心线从工作台旋转轴（C轴）旋转中心线偏离的误差。
另一方面，在日本特开2009-151756号公报（以下称为专利文献2）中，揭示了根据依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量修正误差的技术。在该技术中进行矩阵运算，但不需要专利文献1所记载的技术那么多的运算时间。因此，能够根据专利文献2所揭示的技术在数值控制装置中实际进行修正。但是，作为修正量的求取方法，将2个旋转轴的2维坐标系分割为格子状，在该分割的各格子点处设定并进误差修正量和旋转误差修正量，针对旋转轴位置根据围住该旋转轴位置的格子点的各修正量计算对该旋转轴位置的修正量。即，不是根据安装误差得到修正量的方法。因此，如果要根据专利文献2所揭示的技术修正安装误差，则必须将安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量来设定这些修正量，但专利文献2并没有揭示这样的变换技术。
另外，在日本公开技术2009-505137号（以下称为非专利文献1）中，揭示了根据专利文献1所揭示的具有工作台旋转用的2个旋转轴的多轴加工机（工作台旋转型多轴加工机）的安装误差生成专利文献2所揭示的修正量的技术。在该技术中没有考虑到工作台面的安装误差。该非专利文献1说明根据工作台旋转型5轴加工机中的安装误差生成修正量的技术，根据它们，说明了也能够在头部（head）通过2个旋转轴旋转的头部旋转型5轴加工机（参照图10）、头部、工作台一起旋转的混合型5轴加工机（参照图14）中应用该技术。
但是，可知直接将非专利文献1所揭示的技术应用于刀具头旋转型5轴加工机、混合型5轴加工机并不充分。其理由如下。
从安装在旋转体上的部件的误差的观点看，与工作台旋转型多轴加工机中的工作台面的安装误差对应的刀具头旋转型多轴加工机中的安装误差是主轴回转中心线的安装误差、即主轴回转中心线和刀具头倾斜轴（后述的A轴）的旋转中心线不垂直的误差。在专利文献1中，虽然考虑到主轴回转中心线的安装误差，但如上述那样，在非专利文献1中没有考虑工作台旋转型多轴加工机中的工作台面的安装误差。因此，即使将非专利文献1的技术应用于专利文献1所揭示的刀具头旋转型多轴加工机中，也不会修正主轴回转中心线的安装误差。对于混合型多轴加工机也同样。
发明内容
因此，本发明的目的在于：提供一种包含并进/旋转误差修正量生成装置的数值控制装置，其将具有旋转工作台的工作台旋转型多轴加工机中的包含工作台面的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，将刀具头旋转型多轴加工机中的包含主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，或将混合型多轴加工机中的包含工作台面的安装误差和主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，由此控制具有至少2个旋转轴的多轴加工机，在该数值控制装置中，能够更短时间地实际对工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差进行修正。
本发明的并进/旋转误差修正量生成装置生成具有至少2个旋转轴的多轴加工机的依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，该并进/旋转误差修正量生成装置具备：安装误差设定部，其预先设定至少包含上述多轴加工机中的工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差；并进/旋转误差修正量计算部，其根据由上述安装误差设定部设定的安装误差和上述2个旋转轴的位置，计算上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量；并进/旋转误差修正量输入部，其将计算出的上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量输入到控制上述多轴加工机的数值控制装置。
上述2个旋转轴的位置可以是从上述数值控制装置在每个插补周期得到的2个旋转轴的位置。
可以设上述2个旋转轴是工作台旋转用的2个旋转轴，上述多轴加工机是工作台旋转型多轴加工机，上述安装误差是工作台面的安装误差和上述工作台旋转用的2个旋转轴的安装误差。
可以设上述2个旋转轴是刀具头旋转用的2个旋转轴，上述多轴加工机是刀具头旋转型多轴加工机，上述安装误差是主轴回转中心线的安装误差和上述刀具头旋转用的2个旋转轴的安装误差。
可以设上述2个旋转轴是工作台旋转用的1个旋转轴和刀具头旋转用的1个旋转轴，上述多轴加工机是具有工作台旋转用的1个旋转轴和刀具头旋转用的1个旋转轴的混合型多轴加工机，上述安装误差是工作台面的安装误差、工作台旋转用的1个旋转轴的安装误差、刀具头旋转用的1个旋转轴的安装误差、主轴回转中心线的安装误差。
本发明的数值控制装置控制具有至少2个旋转轴的多轴加工机，具备：数值控制部，其对加工程序进行分析并插补；并进/旋转误差修正量生成装置，其生成依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量。另外，上述并进/旋转误差修正量生成装置包括：安装误差设定部，其预先设定至少包含上述多轴加工机中的工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差；并进/旋转误差修正量计算部，其根据由上述安装误差设定部设定的安装误差和上述2个旋转轴的位置，计算并进误差修正量和旋转误差修正量；并进/旋转误差修正量输入部，其将计算出的上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量输入到上述数值控制部。
上述2个旋转轴的位置可以是从上述数值控制部在每个插补周期得到的2个旋转轴的位置。
根据本发明，能够提供一种包含并进/旋转误差修正量生成装置的数值控制装置，其将具有旋转工作台的工作台旋转型多轴加工机的包含工作台面的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，或将刀具头旋转型多轴加工机的包含主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，或将混合型多轴加工机的包含工作台面的安装误差和主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，由此控制具有至少2个旋转轴的多轴加工机，在该数值控制装置中，能够更短时间地实际对工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差进行修正。
该变换的计算如在后述的实施方式中说明的那样，与非专利文献1所记载的将工作台旋转型多轴加工机的不包含工作台面的安装误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量的计算相比复杂很多。
在此，与专利文献2的标记一致地，将依存于旋转轴的并进误差修正量标记为（ΔXR，ΔYR，ΔZR），将旋转误差修正量标记为（ΔIR，ΔJR，ΔKR）。
此外，在此修正是指对直线轴机械坐标位置进行修正，使得本来的指令中的工作台和刀具前端点的相对位置关系与实际的（具有安装误差的）工作台和修正后的刀具前端点的相对位置关系相同。
此外，在此，在工作台旋转型多轴加工机或混合多轴加工机中，对象为将包含工作台面的安装误差、即工作台面（后述的工作台中心线）相对于工作台旋转轴旋转中心线的并进误差和旋转误差在内的安装误差变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，但也可以将设置工件（加工物）时的设置误差（后述的工件中心线的并进误差和旋转误差）也看作工作台面的安装误差（并进误差和旋转误差）。因此，本发明也能够应用于设置工件时的误差。
附图说明
参照附图根据以下的实施例的说明可以了解本发明的上述和其他目的和特征。
图1是说明没有安装误差的工作台旋转型多轴加工机（5轴加工机）的图。
图2是说明将包含工作台面的安装误差在内的安装误差表示为旋转轴旋转中心线（A轴和C轴旋转中心线）的误差和工作台面相对于工作台旋转轴旋转中心线（C轴旋转中心线）的误差（并进误差和旋转误差）的情况的图。
图3是只着眼于偏离的旋转轴旋转中心线来表示该旋转轴旋转中心线变化的情况的图。
图4是说明将工件设置在图2的偏离的工作台上的偏离的工件设置面上的情况的图。
图5是说明并进误差修正量和旋转误差修正量的数据表的图。
图6是说明将依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量输入到数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的一个实施方式的框图。
图7是说明在数值控制装置内包含并进/旋转误差修正量生成装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的其他实施方式的框图。
图8是表示本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第一实施方式的并进/旋转误差修正量计算部和并进/旋转误差修正量输入部所执行的处理的流程的流程图。
图9是说明从数值控制装置得到2个旋转轴的位置来计算依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量并输入到数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的一个实施方式的框图。
图10是说明没有安装误差的刀具头旋转型多轴加工机（5轴加工机）的图。
图11是说明在图10所示的刀具头旋转型多轴加工机（5轴加工机）中A=0时将刀具头的刀具方向设为Z轴方向的图。
图12是说明将包含主轴回转中心线的安装误差的在内的安装误差表示为旋转轴旋转中心线的误差和主轴回转中心线的误差（并进误差和旋转误差）的情况的图。
图13是只着眼于偏离的旋转轴旋转中心线来表示该旋转轴旋转中心线变化的情况的图。
图14是说明作为对象机械的混合型多轴加工机（5轴加工机）的图。
图15是说明C轴用、A轴用的各自的1维的数据表的图。
具体实施方式
第一实施方式
<1>对象机械和误差：
在图1中表示没有安装误差的工作台旋转型多轴加工机（5轴加工机）。在此，工作台2通过A轴和C轴旋转，安装了具有刀具前端点8的刀具6的刀具头4通过X轴、Y轴和Z轴移动。只要是工作台2通过2个旋转轴旋转的加工机，则也可以是其他的轴结构。
假设在A=0时，旋转工作台如图1那样水平。本来的A轴旋转中心线Ca-T和本来的C轴旋转中心线Cc-T垂直，本来的C轴旋转中心线Cc-T和本来的工作台中心线Ct-T一致。在此，“C”是“Correct（正确）”的意思，后面出现的At-T（偏离的工作台中心线）等的“A”是“Actual（实际）”的意思。另外，“-T”表示是构成工作台的误差的数据。将对作为旋转轴的A轴和C轴的位置指令设为（a，c）。
包含工作台面的安装误差在内的安装误差如图2那样，表示为旋转轴旋转中心线（A轴和C轴旋转中心线）的误差和工作台面相对于工作台中心线（C轴旋转中心线）的安装误差（并进误差和旋转误差）。实际的误差小，但在图2中夸张地描绘出误差。
在此，如下表示各误差。预先测定这些误差并由安装误差设定部进行设定。
（1）偏离的工作台中心线At-T相对于本来的工作台中心线Ct-T的误差：
δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）T：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-T处的A=0、C=0时的Ct-T到At-T的背离距离的X、Y、Z各分量。这是工作台面的安装误差的并进误差。“T”表示转置，以后在清楚的情况下不特别记载。
（αt-T，βt-T，γt-T）：表示在A=0、C=0时，At-T从Ct-T围绕X轴具有αt-T的旋转误差、围绕Y轴具有βt-T的旋转误差、围绕Z轴具有γt-T的旋转误差而倾斜的情况。这是工作台面的安装误差的旋转误差，单位是弧度。以后，表示角度的数据只要没有特别要求则是弧度单位。
nT-T：At-T的方向向量。因此，与实际（偏离的）工作台面垂直。
（2）偏离的C轴旋转中心线Ac-T相对于本来的C轴旋转中心线Cc-T的误差：
δc-T（δcx-T，δcy-T，δcz-T）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-T处的A=0时的Cc-T到Ac-T的背离距离的X、Y、Z各分量。这是C轴的安装误差的并进误差。
在此，Ac-T也有时根据C轴的位置如陀螺那样变化。在该情况下，δc-T成为根据c而变化的δc-T（c）（δcx-T（c），δcy-T（c），δcz-T（c））。
进而，Ac-T也有时受到其他的轴位置的影响。在受到A轴位置的影响的情况下，δc-T成为根据（a，c）变化的δc-T（a，c）（δcx-T（a，c），δcy-T（a，c），δcz-T（a，c））。在图3中只着眼于旋转轴旋转中心线而图示了Ac-T和下一项的Aa-T变化的情况。
（αc-T，βc-T，γc-T）：表示在A=0时，Ac-T从Cc-T围绕X轴具有αc-T的旋转误差、围绕Y轴具有βc-T的旋转误差、围绕Z轴具有γc-T的旋转误差而倾斜的情况。这是C轴的安装误差的旋转误差。与δc-T同样，在Ac-T根据C轴位置而变化的情况下，（αc-T，βc-T，γc-T）成为根据c而变化的（αc-T（c），βc-T（c），γc-T（c））。进而，在受到其他轴（A轴）位置的影响的情况下，（αc-T，βc-T，γc-T）成为根据（a，c）而变化的（αc-T（a，c），βc-T（a，c），γc-T（a，c））（参照图3）。
nC-T：Ac-T的方向向量。
（3）偏离的A轴旋转中心线Aa-T相对于本来的A轴旋转中心线Ca-T的误差：
δa-T（δax-T，δay-T，δaz-T）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-T处的Ca-T到Aa-T的背离距离的X、Y、Z各分量。这是A轴的安装误差的并进误差。与δc-T同样，在Aa-T根据A轴位置而变化的情况下，δa-T成为根据a而变化的δa-T（a）（δax-T（a），δay-T（a），δaz-T（a））（参照图3）。
（αa-T，βa-T，γa-T）：表示Aa-T从Ca-T围绕X轴具有αa-T的旋转误差、围绕Y轴具有βa-T的旋转误差、围绕Z轴具有γa-T的旋转误差而倾斜的情况。这是A轴的安装误差的旋转误差。与δa-T同样，在Aa-T根据A轴位置而变化的情况下，（αa-T，βa-T，γa-T）成为根据a而变化的（αa-T（a），βa-T（a），γa-T（a））（参照图3）。
nA-T：Aa-T的方向向量。
<2>依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量：
由于将工件装载到工作台上，如果着眼于工作台的安装误差（并进误差δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）、旋转误差（αt-T，βt-T，γt-T）），则A=0、C=0时的依存于旋转轴（A轴和C轴）的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）分别是δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）、（αt-T，βt-T，γt-T）。
此外，针对工作台的误差进行修正使得对其跟踪，因此工作台的误差也是修正量。
在A=a、C=c时，通过A轴以及C轴的旋转，并进误差δt-T和旋转误差（αt-T，βt-T，γt-T）如下这样变化。在工作台进行旋转而成为A=a和C=c时，作为工作台自身，围绕C轴旋转-c，围绕A轴旋转-a，因此由并进/旋转误差修正量计算部42（参照图6）进行围绕实际的C轴（偏离的C轴旋转中心线、Ac-T）旋转了-c、围绕实际的A轴（偏离的A轴旋转中心线、Aa-T）旋转了-a时的计算。在该计算中，无视误差、误差修正量的平方项。另外，对于旋转误差，如果将误差设为e，则|e|<<1，因此近似为sin（e）=e，cos（e）=1。在此后的实施方式中也同样。
<2-1>并进误差修正量：
将工作台的并进误差δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）以偏离的C轴旋转中心线Ac-T为中心旋转-c，进而以偏离的A轴旋转中心线Aa-T为中心旋转-a。
将以表示A=0时的Ac-T的方向的向量nC-T为中心旋转-c的矩阵设为Mc-T。将以表示Aa-T的方向的向量nA-T为中心旋转-a的矩阵设为Ma-T。
上述的“将工作台的并进误差δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）以Ac-T为中心旋转-c，进而以Aa-T为中心旋转-a”是指以δc-T处的nC-T为中心使δt-T（δtx-T，δty-T，δtz-T）旋转-c，进而以δa-T处的nA-T为中心旋转-a。因此，与A轴位置（a）和C轴位置（c）对应（即依存于旋转轴）的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）成为下述式（1）那样。
<2-2>旋转误差修正量：
工作台的旋转误差（αt-T，βt-T，γt-T）以偏离的C轴旋转中心线Ac-T为中心旋转-c，进而以偏离的A轴旋转中心线Aa-T为中心旋转-a。将A=a、C=c时的正确的工作台中心线方向的向量设为nZ-T。在A=a、C=c时与其位置对应（即依存于旋转轴）的旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）的旋转矩阵MI成为下述式（2）那样。
如果考虑针对向量nZ-T进行基于旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）的修正后的方向是使向量nT-T以Ac-T为中心旋转-c进而以Aa-T为中心旋转-a后的方向，则下述式（3）成立。
根据上述式（3）第2、3要素得到下述的式（4）。
ΔIR＝-{-βt-Tsin(c)-αt-Tcos(c)-αc-T(1-cos(c))+βc-Tsin(c)}
......(4)
根据式3的第一要素求出ΔJR、ΔKR，但并不唯一决定。因此，如果设想a是倾斜轴，具有-85度<a<85度左右（cos（a）不取0近旁的值）的可动范围，则成为0.0871<cos（a）≤1，因此在此成为下述的式（5）那样。这样求出依存于旋转轴的旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）。当然，也可能有满足式（3）的其他解。
ΔKR＝γa-T
在此，如图4那样，设想将工件偏离地设置在偏离的工作台上的情况。即，如图4那样，设想将工件10设置在图2的偏离的工作台上的偏离的工件设置面12上（将偏离的工件10载置到偏离的工件设置面12上）。这时，与上述的“<1>对象机械和误差”的“（1）偏离的工作台中心线At-T相对于本来的工作台中心线Ct-T的误差”同样地，存在以下的误差。
（4）偏离的工件中心线Aw-T相对于本来的工件中心线Cw-T的误差：
δw-T（δwx-T，δwy-T，δwz-T）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-T处的A=0、C=0时的Cw-T到Aw-T的背离距离的X、Y、Z各分量。这是设置工件时的设置误差的并进误差。
（αw-T，βw-T，γw-T）：表示在A=0、C=0时，Aw-T从Cw-T围绕X轴具有αw-T的旋转误差、围绕Y轴具有βw-T的旋转误差、围绕Z轴具有γw-T的旋转误差而倾斜的情况。这是设置工件时的设置误差的旋转误差。
nW-T：Aw-T的方向向量。因此，与实际（偏离）的工件设置面垂直。
这时，如果将上述“（4）偏离的工件中心线Aw-T相对于本来的工件中心线Cw-T的误差”作为上述的“（1）偏离的工作台中心线At-T相对于本来的工作台中心线Ct-T的误差”的替代，而进行在上述的“<2-1>并进误差修正量”和上述的“<2-2>旋转误差修正量”中所述的处理，则如上述那样，也可以将设置工件时的设置误差（并进误差和旋转误差）看作工作台面的安装误差（并进误差和旋转误差）。另外，当然也能够将工作台面的安装误差（并进误差和旋转误差）与工件设置时的设置误差（并进误差和旋转误差）的合成误差看作为工作台面的安装误差（并进误差和旋转误差）。因此，本发明的工作台面的安装误差也包含设置工件时的设置误差（并进误差和旋转误差）。
<3>并进误差修正量、旋转误差修正量的输入：
<3-1>向数值控制装置内输入并进误差修正量、旋转误差修正量数据表；
如专利文献2那样，存在在装置内具有并进误差修正量和旋转误差修正量的数据表的数值控制装置。向这样的数值控制装置输入根据本发明计算出的依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，设定到该数值控制装置的数据表中。
数据表如图5那样构成为格子状，将与各格子点（ai，cj）（i=1、2......，j=1、2......）对应的并进误差修正量（VnX，VnY，VnZ）和旋转误差修正量（VnI，VnJ，VnK）输入到数值控制装置而设定。
在此，（ai，cj）是与在数值控制装置中预先指定的各格子点对应的A轴和C轴的位置，n是与（i，j）的组合对应的格子点编号。因此，求出各格子点（ai，cj）的依存于旋转轴（A轴和C轴）的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR），作为并进误差修正量（VnX，VnY，VnZ）和旋转误差修正量（VnI，VnJ，VnK）输入并设定。即，作为（a，c）=（ai，cj），通过在上述的“<2-1>并进误差修正量”和“<2-2>旋转误差修正量”中所述的处理求出（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和（ΔIR，ΔJR，ΔKR），根据下述的式（6），作为（ai，cj）的并进误差修正量（VnX，VnY，VnZ）和旋转误差修正量（VnI，VnJ，VnK）输入到数值控制装置并设定。
VnX＝ΔXR，VnY＝ΔTR，VnZ＝ΔZR
VnI＝ΔIR，VnJ＝ΔJR，VnK＝ΔKR
......(6)
在该情况下，将依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）输入到数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第一实施方式如图6的框图所示那样。即，数值控制装置30对通过指令分析部31输入的加工程序20进行分析，根据该分析后的数据通过插补部32进行插补。该插补部32进而根据并进误差修正量&旋转误差修正量数据表33和当前位置进行修正，驱动各轴伺服电动机34X、34Y、34Z、34A、34C。由此，数值控制装置30控制具有至少2个旋转轴的多轴加工机。此外，将数值控制装置30的指令分析部31和插补部32称为数值控制部。
由插补部32进行修正，该修正方法是在专利文献2中也有记载的现有技术，因此不特别说明。在此，在并进/旋转误差修正量生成装置40中，通过安装误差设定部44设定了至少包含工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差43，并进/旋转误差修正量计算部42在上述处理中设（a，c）=（ai，cj）来计算安装误差43和与2个旋转轴的位置（ai，cj）对应的依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR），并进/旋转误差修正量输入部41将并进误差修正量和旋转误差修正量输入到数值控制装置30。
另外，在此，也可以如图7那样构成为并进/旋转误差修正量生成装置40存在于数值控制装置30内。
<3-2>向数值控制装置直接输入并进误差修正量、旋转误差修正量；
在专利文献2中揭示了根据并进误差修正量和旋转误差修正量进行修正的数值控制装置。从这样的数值控制装置得到2个旋转轴的位置（a，c），将根据本发明计算出的依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）输入到该数值控制装置50，由该数值控制装置进行修正。
在该情况下，从数值控制装置得到2个旋转轴的位置（a，c），计算依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）并输入到上述数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第一实施方式如图9的框图所示那样。即，数值控制装置50通过指令分析部51对输入的加工程序20进行分析，根据该分析后的数据通过插补部52进行插补。该插补部52进而根据并进误差修正量、旋转误差修正量和当前位置进行修正，驱动各轴伺服电动机34X、34Y、34Z、34A、34C。对于通过插补部52进行的该修正，其修正方法是在专利文献2中也有记载的现有技术，因此不特别说明。
在此，在并进/旋转误差修正量生成装置40中，通过安装误差设定部44设定了至少包含工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差43，从数值控制装置50在每个插补周期得到2个旋转轴的位置（a，c），并进/旋转误差修正量计算部42计算安装误差43和与2个旋转轴的位置（a，c）对应的依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR），并进/旋转误差修正量输入部41将这些并进误差修正量和旋转误差修正量输入到数值控制装置50。
另外，在此与图7同样，也可以构成为并进/旋转误差修正量生成装置40存在于数值控制装置50内。图是清楚的，因此省略。
使用图8的流程图说明本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第一实施方式中的并进/旋转误差修正量计算部42和并进/旋转误差修正量输入部41所执行的处理的流程。以下，依照流程图的各步骤进行说明。
[步骤SA01]并进/旋转误差修正量计算部42针对在数值控制装置30中预先指定的与各格子点对应的A轴和C轴的位置（ai，cj），设为a=ai，c=cj。
[步骤SA02]并进/旋转误差修正量计算部42根据式（1）计算与A轴和C轴的位置（a，c）对应的依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）。
[步骤SA03]并进/旋转误差修正量计算部42根据式（2）～（5）计算与A轴和C轴的位置（a，c）对应的依存于旋转轴的旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）。
[步骤SA04]并进/旋转误差修正量输入部41根据式（6）计算（ai，cj）的并进误差修正量（VnX，VnY，VnZ）和旋转误差修正量（VnI，VnJ，VnK）并输入到数值控制装置30，结束该处理。
第二实施方式
<1>对象机械和误差：
在图10中表示没有安装误差的刀具头旋转型多轴加工机（5轴加工机）。在此，刀具头通过X轴、Y轴和Z轴移动，并且通过A轴和C轴旋转。只要是刀具头通过2个旋转轴旋转的加工机，则也可以是其他的轴结构。
假设在A=0时，刀具头的刀具方向如图11那样为Z轴方向。本来的A轴旋转中心线Ca-H和本来的C轴旋转中心线Cc-H垂直，另外，本来的C轴旋转中心线Cc-H和本来的主轴回转中心线Cs-H一致。在此，“-H”表示是构成刀具头的误差的数据。将对旋转轴A和C的位置指令设为（a，c）。
包含主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差如图12那样，表示为旋转轴旋转中心线（A轴和C轴旋转中心线）的误差和主轴回转中心线的误差（并进误差和旋转误差）。实际的误差小，但在图12中夸张地描绘出误差。此外，在图12中，δc-H和（αc-H，βc-H，γc-H）本来是不同的向量，但由于没有空间，所以进行简化而用1个向量标记。
在此，如下表示各误差。预先测定这些误差并由安装误差设定部进行设定。
（1）偏离的主轴回转中心线As-H相对于本来的主轴回转中心线Cs-H的误差：
δs-H（δsx-H，δsy-H，δsz-H）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-H处的A=0、C=0时的Cs-H到As-H的背离距离的X、Y、Z各分量。这是主轴回转中心线的安装误差的并进误差。
（αs-H，βs-H，γs-H）：表示在A=0、C=0时，As-H从Cs-H围绕X轴具有αs-H的旋转误差、围绕Y轴具有βs-H的旋转误差、围绕Z轴具有γs-H的旋转误差而倾斜的情况。这是主轴回转中心线的安装误差的旋转误差。
nS-H：As-H的方向向量。因此，表示实际（偏离）的主轴回转中心线方向。
（2）偏离的C轴旋转中心线Ac-H相对于本来的C轴旋转中心线Cc-H的误差：
δc-H（δcx-H，δcy-H，δcz-H）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-H处的A=0时的Cc-H到Ac-H的背离距离的X、Y、Z各分量。这是C轴的安装误差的并进误差。在此，与实施方式1同样，Ac-H也有时根据C轴的位置如陀螺（coma）那样变化。在该情况下，δc-H成为根据c而变化的δc-H（c）（δcx-H（c），δcy-H（c），δcz-H（c））。在图13中，只着眼于旋转轴旋转中心线而图示了Ac-H和下一项的Aa-H变化的情况。
（αc-H，βc-H，γc-H）：表示在A=0时，Ac-H从Cc-H围绕X轴具有αc-H的旋转误差、围绕Y轴具有βc-H的旋转误差、围绕Z轴具有γc-H的旋转误差而倾斜的情况。这是C轴的安装误差的旋转误差。与δc-H同样，在Ac-H根据C轴位置而变化的情况下，（αc-H，βc-H，γc-H）成为根据c而变化的（αc-H（c），βc-H（c），γc-H（c））（参照图13）。
nC-H：Ac-H的方向向量。
（3）偏离的A轴旋转中心线Aa-H相对于本来的A轴旋转中心线Ca-H的误差：
δa-H（δax-H，δay-H，δaz-H）：是从本来的A轴旋转中心线和本来的C轴旋转中心线的交点即Co-H处的Ca-H到Aa-H的背离距离的X、Y、Z各分量。这是A轴的安装误差的并进误差。与δc-H同样，在Aa-H根据A轴位置而变化的情况下，δa-H成为根据a而变化的δa-H（a）（δax-H（a），δay-H（a），δaz-H（a））。进而，Aa-H也有时受到其他的轴位置的影响。在受到C轴位置的影响的情况下，δa-H成为根据（a，c）而变化的δa-H（a，c）（δax-H（a，c），δay-H（a，c），δaz-H（a，c））（参照图13）。
（αa-H，βa-H，γa-H）：表示Aa-H-从Ca-H围绕X轴具有αa-H的旋转误差、围绕Y轴具有βa-H的旋转误差、围绕Z轴具有γa-H的旋转误差而倾斜的情况。这是A轴的安装误差的旋转误差。与δa-H同样，在Aa-H根据A轴位置而变化的情况下，（αa-H，βa-H，γa-H）成为根据a而变化的（αa-H（a），βa-H（a），γa-H（a））。进而，在Aa-H受到其他的轴（C轴）位置的影响的情况下，（αa-H，βa-H，γa-H）成为根据（a，c）变化的（αa-H（a，c），βa-H（a，c），γa-H（a，c））（参照图13）。
nA-H：Aa-H的方向向量。
<2>依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量
如果着眼于主轴回转中心线的安装误差（并进误差δs-H（δsx-H，δsy-H，δsz-H）、旋转误差（αs-H，βs-H，γs-H）），则A=0、C=0时的依存于旋转轴（A轴和C轴）的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）和旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）分别是-δs-H（-δsx-H，-δsy-H，-δsz-H）、（-αs-H，-βs-H，-γs-H）。
此外，针对刀具头的误差进行修正以便将其抵消，因此对刀具头的误差进行符号反转所得的值是修正量。在A=a、C=c时，由于A轴和C轴旋转，δs-H和（αs-H，βs-H，γs-H）如下这样变化。
在刀具头进行旋转而成为A=a和C=c时，由并进/旋转误差修正量计算部42（参照图9）进行围绕实际的A轴（偏离的A轴、Aa-H）旋转了a、围绕实际的C轴（偏离的C轴、Ac-H）旋转了c时的计算。
<2-1>并进误差修正量
将主轴回转中心线的并进误差δs-H（δsx-H，δsy-H，δsz-H）以偏离的A轴旋转中心线Aa-H为中心旋转a，进而以偏离的C轴旋转中心线Ac-H为中心旋转c。
将以表示Aa-H的方向的向量nA-H为中心旋转a的矩阵设为Ma-H。
将以表示A=0时的Ac-H的方向的向量nC-H为中心旋转c的矩阵设为Mc-H。上述的“将主轴回转中心线的并进误差δs-H（δsx-H，δsy-H，δsz-H）以Aa-H为中心旋转a，进而以偏离的C轴旋转中心线Ac-H为中心旋转c”是指以δa-H处的nA-H为中心使δs-H（δsx-H，δsy-H，δsz-H）旋转a，进而以δc-H处的nC-H为中心旋转c。而且，并进误差修正量是并进误差的符号反转值。因此，与A轴位置（a）和C轴位置（c）对应（即依存于旋转轴）的并进误差修正量（ΔXR，ΔYR，ΔZR）成为下述式（7）那样。
<2-2>旋转误差修正量：
（αs-H，βs-H，γs-H）以偏离的A轴旋转中心线Aa-H为中心旋转a，进而以偏离的C轴旋转中心线Ac-H为中心旋转c。将A=a、C=c时的正确的主轴回转中心线方向的向量设为nZ-H。与第一实施方式同样，在A=a并且C=c时与其位置对应（即依存于旋转轴）的旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）的旋转矩阵MI成为下述式（8）那样。
如果考虑针对使方向向量nS-H以A轴旋转中心线Aa-H为中心旋转a进而以C轴旋转中心线Ac-H为中心旋转c后的方向进行基于旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）的修正后的方向是nZ-H，则下述式（9）成立。
与第一实施方式同样，如果设为-85度<a<85度，则根据下述的式（9）得到下述的式（10）。这样求出依存于旋转轴的旋转误差修正量（ΔIR，ΔJR，ΔKR）。也可能有满足公式（9）的其他解。
ΔKR＝-γa-H ......(10)
<3>并进误差修正量、旋转误差修正量的输入
与第一实施方式相同，因此省略其说明。
第三实施方式
<1>对象机械和误差：
在图14中表示作为对象机械的混合型多轴加工机（5轴加工机）。在此，刀具头通过X轴、Y轴和Z轴移动并且通过A轴旋转，进而工作台通过C轴旋转。只要是刀具头通过1个旋转轴旋转、工作台通过另一个旋转轴旋转的加工机，则也可以是其他的轴结构。
本实施方式关于刀具头，除了其不通过2个旋转轴而是通过1个旋转轴旋转这一点以外，与第二实施方式相同，另外关于工作台，除了其不通过2个旋转轴而是通过1个旋转轴旋转这一点以外，与第一实施方式相同，因此简化地进行本实施方式的说明。
与在图12中δc-H和（αc-H，βc-H，γc-H）是不同的向量同样地，在图14中，例如δa-H和（αa-H，βa-H，γa-H）本来是不同的向量，但由于没有空间，所以进行简化而用1个向量标记。
<2>依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量：
只进行第一实施方式中的C轴的计算。即，设为a=0，αa-T=0，βa-T=0，γa-T=0，δax-T=0，δay-T=0，δaz-T=0，求出第一实施方式中的依存于旋转轴（C轴）的并进误差修正量（ΔXC，ΔYC，ΔZC）和旋转误差修正量（ΔIC，ΔJC，ΔKC）。
只进行第二实施方式中的A轴的计算。即，设为c=0，αc-H=0，βc-H=0，γc-H=0，δcx-H=0，δcy-H=0，δcz-H=0，求出第二实施方式中的依存于旋转轴（A轴）的并进误差修正量（ΔXA，ΔYA，ΔZA）和旋转误差修正量（ΔIA，ΔJA，ΔKA）。
<3>并进误差修正量、旋转误差修正量的输入：
<3-1>向数值控制装置内输入并进误差修正量、旋转误差修正量数据表；
作为现有技术，对于图15那样的C轴用、A轴用分别存在1维的数据表。在该数据表中输入与各格子点（ai）（i=1，2......）对应的并进误差修正量（ViX，ViY，ViZ）和旋转误差修正量（ViI，ViJ，ViK）并设定。
因此，求出各格子点（ai）处的依存于A轴的并进误差修正量（ΔXA，ΔYA，ΔZA）和依存于A轴的旋转误差修正量（ΔIA，ΔJA，ΔKA），作为并进误差修正量（ViX，ViY，ViZ）和旋转误差修正量（ViI，ViJ，ViK）输入并设定。即，并进/旋转误差修正量生成装置设为a=ai，如上述那样求出依存于旋转轴（A轴）的并进误差修正量（ΔXA，ΔYA，ΔZA）和旋转误差修正量（ΔIA，ΔJA，ΔKA），根据下述的式（11），作为（ai）处的并进误差修正量（ViX，ViY，ViZ）和旋转误差修正量（ViI，ViJ，ViK）输入到数值控制装置并设定。
ViX＝ΔXA，ViY＝ΔYA，ViZ＝ΔZA
ViI＝ΔLA，ViJ＝ΔJA，ViK＝ΔKA
......(11)
另外，输入与各格子点（cj）（j=1，2......）对应的并进误差修正量（VjX，VjY，VjZ）和旋转误差修正量（VjI，VjJ，VjK）并设定。因此，同样求出各格子点（cj）处的依存于C轴的并进误差修正量（ΔXC，ΔYC，ΔZC）和旋转误差修正量（ΔIC，ΔJC，ΔKC），作为并进误差修正量（VjX，VjY，VjZ）和旋转误差修正量（VjI，VjJ，VjK）输入并设定。
在该情况下，将依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量输入到数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第三实施方式如图6或图7的框图所示那样。
<3-2>向数值控制装置直接输入并进误差修正量、旋转误差修正量；
如专利文献2那样，存在根据并进误差修正量和旋转误差修正量进行修正的数值控制装置。并进/旋转误差修正量生成装置40从这样的数值控制装置50得到2个旋转轴的位置（a，c），将上述那样求出的依存于旋转轴的并进误差修正量（ΔXA，ΔYA，ΔZA）、（ΔXC，ΔYC，ΔZC）和旋转误差修正量（ΔIA，ΔJA，ΔKA）、（ΔIC，ΔJC，ΔKC）输入到该数值控制装置50。数值控制装置50根据该输入值进行修正。在该情况下，从数值控制装置得到2个旋转轴的位置（a，c），计算依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量并输入到上述数值控制装置的本发明的并进/旋转误差修正量生成装置的第三实施方式如图9的框图所示那样。另外，与第一实施方式同样，也可以构成为该并进/旋转误差修正量生成装置40存在于数值控制装置内。

Claims (2)

1.一种并进/旋转误差修正量生成装置，生成具有至少2个旋转轴的多轴加工机的依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，其特征在于，包括：
安装误差设定部，其预先设定至少包含上述多轴加工机中的工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差；
并进/旋转误差修正量计算部，其根据由上述安装误差设定部设定的安装误差和上述2个旋转轴的位置，计算上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量，其中，上述并进误差修正量采用以下公式(1)计算而得，上述旋转误差修正量采用以下公式(2)、公式(4)和公式(5)计算而得，
ΔIR＝-{-βt-Tsin(c)-αt-Tcos(c)-αc-T(1-cos(c))+βc-Tsin(c)} ……(4)
其中，(ΔXR，ΔYR，ΔZR)为上述并进误差修正量，(ΔIR，ΔJR，ΔKR)为上述旋转误差修正量，δt-T(δtx-T，δty-T，δtz-T)T为上述工作台面的安装误差的并进误差，(αt-T，βt-T，γt-T)为上述工作台面的安装误差的旋转误差，δc-T(δcx-T，δcy-T，δcz-T)为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的安装误差的并进误差，(αc-T，βc-T，γc-T)为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的安装误差的旋转误差，δa-T(δax-T，δay-T，δaz-T)为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的安装误差的并进误差，(αa-T，βa-T，γa-T)为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的安装误差的旋转误差，c为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的位置，a为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的位置，Ma-T是以偏离的第二旋转轴旋转中心线的方向向量为中心旋转-a的矩阵，Mc-T是以工作台面水平时的偏离的第一旋转轴旋转中心线的方向向量为中心旋转-c的矩阵；以及
并进/旋转误差修正量输入部，其将计算出的上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量输入到控制上述多轴加工机的数值控制装置，
上述多轴加工机是工作台旋转型多轴加工机，
上述并进/旋转误差修正量生成装置将该工作台旋转型多轴加工机的工作台面的安装误差同时变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量。
2.一种并进/旋转误差修正量生成装置，生成具有至少2个旋转轴的多轴加工机的依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量，其特征在于，包括：
安装误差设定部，其预先设定至少包含上述多轴加工机中的工作台面的安装误差或主轴回转中心线的安装误差在内的安装误差；
并进/旋转误差修正量计算部，其根据由上述安装误差设定部设定的安装误差和上述2个旋转轴的位置，计算上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量，其中，上述并进误差修正量采用以下公式(7)计算而得，上述旋转误差修正量采用以下公式(8)、公式(9)和公式(10)计算而得，
ΔKR＝-γa-H ……(10)
其中，(ΔXR，ΔYR，ΔZR)为上述并进误差修正量，(ΔIR，ΔJR，ΔKR)为上述旋转误差修正量，δs-H(δsx-H，δsy-H，δsz-H)为上述主轴回转中心线的安装误差的并进误差，(αs-H，βs-H，γs-H)为上述主轴回转中心线的安装误差的旋转误差，δc-H(δcx-H，δcy-H，δcz-H)为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的安装误差的并进误差，(αc-H，βc-H，γc-H)为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的安装误差的旋转误差，δa-H(δax-H，δay-H，δaz-H)为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的安装误差的并进误差，(αa-H，βa-H，γa-H)为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的安装误差的旋转误差，c为上述2个旋转轴中的第一旋转轴的位置，a为上述2个旋转轴中的第二旋转轴的位置，Mc-H是以工作台面水平时的偏离的第一旋转轴旋转中心线的方向向量为中心旋转c的矩阵，Ma-H是以偏离的第二旋转轴旋转中心线的方向向量为中心旋转a的矩阵；以及
并进/旋转误差修正量输入部，其将计算出的上述并进误差修正量和上述旋转误差修正量输入到控制上述多轴加工机的数值控制装置，
上述多轴加工机是刀具头旋转型多轴加工机，
上述并进/旋转误差修正量生成装置将该刀具头旋转型多轴加工机的主轴回转中心线的安装误差同时变换为依存于旋转轴的并进误差修正量和旋转误差修正量。
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