DE112011104760T5

DE112011104760T5 - Fehlermessvorrichtung und Fehlermessverfahren

Info

Publication number: DE112011104760T5
Application number: DE112011104760T
Authority: DE
Inventors: Shunro Ono; Ryuta Sato; Yukihiro Iuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2013-12-19
Also published as: CN103328154B; JP4959028B1; US20130282328A1; WO2012101742A1; JPWO2012101742A1; CN103328154A

Abstract

Die vorliegende Erfindung weist einen Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt (S2) des Hessens einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punktes auf einer Oberfläche eines Werkstücks, das an einer Rotationsachse fixiert ist, einen Geometrieabweichungsparametereinstellschritt (S3) des Einstellens eines Korrekturbetrags der gemessenen Position und Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung, einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt (S4) des Messens einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie und einen Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt (S5) des Einstellens der gemessenen Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in der Numeriksteuervorrichtung auf, und ermöglicht entsprechend die Messung einer Position und einer Verkippung des Rotationsachsenzentrums durch Messen der Position eines Punkts auf der Werkstückoberfläche in einem Zustand, bei dem das Werkstück an der Rotationsachse fixiert ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fehlermessvorrichtung und ein Fehlermessverfahren, das Fehler misst, wie etwa eine Position und eine Verkippung einer Drehachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in einer Mehrachsenwerkzeugmaschine, wie etwa einem Fünf-Achsen-Steuerbearbeitungszentrum.
Hintergrund
Es weist beispielsweise eine Numeriksteuervorrichtung einer durch beispielsweise eine Fünf-Achsen-Steuerbearbeitungszentrums repräsentierten Mehrachsenwerkzeugmaschine eine Funktion auf, Einflüsse einer Installationsposition und einer Verkippung eines auf einem Werktisch installierten Werkstücks zu korrigieren, und eine Funktion zur Korrektur von Einflüssen einer Position und einer Verkippung einer Drehachsenzentrallinie. Um diese Funktionen effektiv einzusetzen, ist es notwendig, genau die Position und die Verkippung des Werkstücks oder die Rotationsachsenzentrallinie zu messen und die gemessene Position und Verkippung in einen Korrekturwerteinstellbereich der Steuervorrichtung als Parameter angemessen einzustellen.
Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren des Detektierens von Positionen von drei Punkten auf jeder der drei zueinander orthogonalen Flächen eines auf einem Werktisch installierten kubusförmigen Werkstücks mit einer Berührungssonde, Erhaltens von drei Ausdrücken, die alle eine Ebene repräsentieren, welche drei Punkte passiert, basierend auf drei Punkten in derselben Ebene, und Erhalten einer Position eines Punktes O', wo die drei Ebenen einander schneiden, wie auch Erhalten eines bei einer Strecke L ab dem Punkt O', wo sich die drei Ebenen miteinander schneiden, lokalisierten Punktes und Erhalten einer Rotationsmatrix, basierend auf einer Koordinate des Punkts O' und der Strecke L, wodurch eine Verkippung des Werkstücks ermittelt wird. Mit diesem Ansatz können die Installationsposition und die Verkippung des Werkstücks gemessen werden.
Weiterhin offenbart Patentliteratur 2 ein Verfahren zum Installieren einer Referenzsphäre (Hauptsphäre bzw. -kugel) an einer vorbestimmten Position auf einem Werktisch, Erhalten einer Zentralkoordinate der Referenzsphäre in einem Zustand, bei dem eine Rotationsachse derselben um einen beliebigen Winkel rotiert wird, und Erhalten einer Zentralkoordinate der Referenzsphäre in einem Zustand, bei dem die Rotationsachse weiter um den vorgegebenen Winkel rotiert wird (in einem zustand, bei dem die Rotationsachse durch den vorgegebenen Winkel indiziert ist), um eine Rotationszentrumskoordinate des Werktischs über Berechnung zu erhalten, basierend auf den zwei Zentralkoordinaten und dem Indexwinkel.
Weiterhin offenbart Nicht-Patentliteratur 1 ein Verfahren zum automatischen Messen einer Zentralkoordinate einer auf einem Werktisch installierten Referenzsphäre unter Verwendung einer Berührungssonde, wobei eine Rotationsachse derselben durch einen vorgegebenen Winkel indiziert ist, und auch Identifizieren einer Rechtwinkligkeit zwischen zwei Translationsachsen, wie auch einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie.
Zitateliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-289524
Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-44802

Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patentliteratur 1: Tetsuya MATSUSHITA, Tadahiro OKI: Identification of geometric errors in five-axis control machine tool using touch probe, Sammlung von Konferenz-Veröffentlichungen auf der Akademischen Konferenz der Japanischen Gesellschaft für Präzisions-Ingenieurswissenschaften 2010, Frühjahrstagung (2010), Seiten 1105–1106
Nicht-Patentliteratur 2: Japanische Werkzeugmaschinenbauer-Vereinigung: Handout of Briefing Session an Standardization of Accuracy Test for Five-axis control machining center (2008)

Zusammenfassung
Technisches Problem
Wenn Einflüsse einer Installationsposition und einer Verkippung eines auf einem Werktisch installierten Werkstücks durch eine Numeriksteuervorrichtung zu korrigieren sind, wird eine Rotationsachse betrieben, um die Einflüsse der Verkippung des Werkstücks zu korrigieren, selbst wenn die Rotationsachse nicht durch ein NC-Programm bewegt wird. In diesem Fall, wenn Einflüsse einer Position und einer Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie nicht entsprechend korrigiert werden, wird die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt. Jedoch gibt es bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren das Problem, dass, während eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks gemessen werden können, eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie nicht gemessen werden können.
Wenn Einflüsse einer Installationsposition und einer Verkippung eines Werkstücks in einer Mehrachsen-Werkzeugmaschine eines Typs, die eine Rotationsachse auf der Seite eines Tischs aufweist, zu korrigieren sind, wird die Installationsposition des Werkstücks oft als eine Relativposition in Bezug auf eine Position der Rotationsachsenzentrallinie repräsentiert und wird an der Numeriksteuervorrichtung eingegeben. Zu dieser Zeit, wenn die Position der Rotationsachsenzentrallinie nicht durch den Bediener oder eine Numeriksteuervorrichtung genau erkannt wird, kann die Installationsposition des Werkstücks nicht genau in der Numeriksteuervorrichtung eingestellt werden. Mit dem in Patentliteratur 1 beschriebenem Verfahren kann die Position der Rotationsachsenzentrallinie nicht gemessen werden und somit gibt es keine Alternative dazu, die Installation des Werkstücks als einen Wert in Bezug auf eine zuvor eingestellte Rotationsachsenzentrallinie einzustellen. Als Ergebnis gibt es das Problem, dass der Einfluss der Installationsposition des Werkstücks nicht richtig korrigiert werden kann.
Weiterhin, weil die Position und die Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Mehrachsen-Werkzeugmaschine beispielsweise entsprechend einer Masse oder einer Temperatur eines Werkstücks variiert, ist es erwünscht, dass die Position und die Verkippung unmittelbar vor Bearbeitung in einem Zustand gemessen werden kann, bei dem das Werkstück auf einem Werktisch installiert ist. Weil jedoch eine Referenzsphäre auf einem Werktisch in einem in Patentliteratur 2 oder Nicht-Patentliteratur 1 offenbarten Verfahren installiert werden muss, gibt es das Problem, dass die Position und die Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie nicht in dem Zustand gemessen werden können, in dem das Werkstück installiert ist, und entsprechend die Position und die Verkippung der Zentrallinie während der tatsächlichen Bearbeitung nicht richtig korrigiert werden können.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fehlermessvorrichtung und ein Fehlermessverfahren bereitzustellen, welche eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrallinie genau messen können, selbst wenn die Position und die Verkippung der Rotationszentrallinie anhand einer Änderung bei der Masse oder einer Temperatur eines Werkstücks variieren, und auch eine Installationsposition des Werkstücks als eine relative Verschiebung gegenüber einer Rotationsachsenzentrallinie genau messen kann.
Problemlösung
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Fehlermessvorrichtung bereitgestellt, die eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei die Fehlermessvorrichtung beinhaltet: eine Rotationsachsengeometrie-Abweichungsmesseinheit, die eine Position und eine Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punkts auf einer Oberfläche des fixierten Werkstücks misst; eine Geometrieabweichungsparameter-Einstelleinheit, welche die Messposition und Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt; eine Werkstückinstallations-Fehlermesseinheit, die eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie misst; und eine Werkstückinstallations-Fehlerparameter-Einstelleinheit, welche die gemessene Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlermessvorrichtung bereitgestellt, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei die Fehlermessvorrichtung beinhaltet: eine Rotationszentrumspositionsmesseinheit, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punkts auf einer Oberfläche eines Werkstücks misst; eine Rotationszentrumsparametereinstelleinheit, die die Messposition der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt; eine Werkstückinstallations-Fehlermesseinheit, die eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in Bezug auf die Position und die Rotationsachsenzentrallinie misst; und eine Werkstückinstallations-Fehlerparameter-Einstelleinheit, welche die gemessene Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlermessvorrichtung bereitgestellt, welche eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei eine dreidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt auf dem Werkstück ist und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, ermittelt wird, unter zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, ermittelt wird, und eine Position und eine Verkippung der Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl von dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet werden.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlermessvorrichtung bereitgestellt, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse misst, auf welcher ein Werkstück in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse installiert ist, wobei eine zweidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein durch Projizieren des Werkstücks auf eine zur Rotationsachse rechtwinklige zweidimensionale Ebene erhaltener Punkt ist, und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt sind, erhalten wird, unter zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse bei einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet wird.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fehlermessverfahren vorgesehen, des Messens einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, und einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse, wobei das Fehlermessverfahren beinhaltet: einen Rotationsachsengeometrie-Abweichungsmessschritt des Messens einer Position und einer Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punktes auf einer Oberfläche des auf der Rotationsachse fixierten Werkstücks; einen Geometrieabweichungsparameter-Einstellschritt des Einstellens eines Korrekturbetrags einer Messposition und Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung;
einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt des Messens einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie; und einen Werkstückinstallationsparametereinstellschritt des Einstellens der gemessenen Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fehlermessverfahren des Messens einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, und einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse vorgesehen, wobei das Fehlermessverfahren beinhaltet: einen Rotationszentrumspositionsmessschritt des Messens eines Position der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punktes auf einer Oberfläche des an der Rotationsachse fixierten Werkstücks; einen Rotationszentrumsparametereinstellschritt des Einstellens eines Korrekturbetrags der gemessenen Position der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung; einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt des Messens einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie; und einen Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt des Einstellens der gemessenen Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fehlermessverfahren des Messens einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse bereitgestellt, wobei eine dreidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt auf dem Werkstück ist und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert wird, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück ermittelt wird, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl von dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet werden.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fehlermessverfahren des Messens einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse installiert ist, bereitgestellt, wobei eine zweidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt ist, der durch Projizieren des Werkstücks auf eine zweidimensionale Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse ermittelt wird, und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück erhalten wird, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position einer Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine, die eine Numeriksteuervorrichtung enthält, die Einflüsse einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie und einer Installationsposition und einer Verkippung eines Werkstücks korrigieren kann, selbst wenn eine Position und eine Verkippung eines Rotationszentrums anhand einer Änderung bei einer Masse oder einer Temperatur eines Werkstücks variieren, eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrumslinie genau gemessen werden und kann auch eine Installationsposition des Werkstücks als eine Relativverschiebung gegenüber einer Rotationsachsenzentralposition genau gemessen werden. Als Ergebnis kann eine genaue Bearbeitung mit Korrektur durchgeführt werden. Weiterhin können alle Fehler mit weniger Messpunkten als in einem Fall gemessen werden, bei dem die Position und die Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie und die Installationsposition und die Verkippung des Werkstücks getrennt gemessen werden.
Weiterhin kann in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine, die eine Numeriksteuervorrichtung enthält, die einen Einfluss einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie und Einflüsse einer Installationsposition und einer Verkippung eines Werkstücks korrigieren kann, selbst wenn eine Rotationszentrumsposition anhand einer Änderung in einer Masse oder einer Temperatur eines Werkstücks variiert, eine Position einer Rotationszentrumslinie genau gemessen werden und kann eine Installationsposition des Werkstücks als eine relative Verschiebung gegenüber einer Rotationsachsenzentralposition auch genau gemessen werden. Als Ergebnis kann eine genaue Bearbeitung mit Korrektur durchgeführt werden.
Weiterhin, weil eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrallinie einer Rotationsachse unter Verwendung eines Werkstücks gemessen werden können, kann die Messung unmittelbar vor der Bearbeitung durchgeführt werden. Als Ergebnis können, selbst wenn eine Position und eine Verkippung eines Rotationszentrums anhand einer Änderung bei einer Masse oder einer Temperatur des Werkstücks variieren, die Position und die Verkippung der Rotationszentrumslinie genau gemessen werden und somit kann eine genaue Bearbeitung mit Korrektur durchgeführt werden.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1 ist ein Flussdiagramm von Betriebsprozeduren, die durch eine Fehlermessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
2 ist ein Flussdiagramm von Betriebsprozeduren, die durch eine Fehlermessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
3 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren, die in einem Rotationsachsengeometriemessschritt S2 der in 1 gezeigten Prozessprozeduren durchgeführt werden.
4 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren bei einem Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 in den in 2 gezeigten Prozessprozeduren.
5 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren zum Detektieren einer groben Installationsposition eines Werkstücks und Rotieren einer Rotationsachse.
6 sind erläuternde Diagramme einer Beziehung zwischen einer Raumlage einer Rotationsachse und einer Referenzposition auf einem Werkstück zum Messen einer Position und einer Verkippung einer Rotationszentrumslinie.
7 sind erläuternde Diagramme einer Messroute, wenn ein Position und eine Verkippung einer Rotationszentrumslinie gemessen werden.
8 sind erläuternde Diagramme eines Verfahrens des Messens einer Rotationszentrumsposition einer C-Achse.
9 sind erläuternde Diagramme einer Messroute, wenn die Rotationszentrumsposition der C-Achse gemessen wird.
10 sind erläuternde Diagramme eines Verfahrens zum Messen einer Rotationszentrumsposition einer A-Achse.
11 sind erläuternde Diagramme einer Messroute, wenn die Rotationszentrumsposition der A-Achse gemessen wird.
12 sind erläuternde Diagramme einer Position und einer Verkippung einer Installationsposition eines Werkstücks, das in der vorliegenden Erfindung zu messen ist.
13 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern eines Messpunkts zum Messen einer Position in einer unteren linken Ecke auf einer oberen Oberfläche eines Werkstücks und eine Messroute desselben.
14 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern eines Messpunkts zum Messen einer Position in einer oberen linken Ecke auf einer oberen Oberfläche eines Werkstücks und einer Messroute desselben.
Beschreibung von Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit einer Multiachsen-Werkzeugmaschine mit einer A-Achse (einer Verkippungsachse) und einer C-Achse (einer Rotationsachse) auf Seite eines Werktischs als einem Beispiel erläutert. Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit einer anderen Achsenkonfiguration als der in den Ausführungsformen beschriebenen verwendet werden, mit identischen Effekten zu jenen der nachfolgenden Ausführungsformen.
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 erläutert. 1 ist ein Flussdiagramm von Betriebsprozeduren, die durch eine Fehlermessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden. Die Fehlermessvorrichtung beinhaltet ein Betriebsprogramm, in welchem die in 1 gezeigten Prozeduren beschrieben sind und eine Zentraleinheit (CPU), welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, und die Fehlermessvorrichtung arbeitet anhand den in 1 gezeigten Prozeduren. Teile, in denen die Prozeduren des Betriebsprogramms beschrieben sind, und die CPU, welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, bilden Einheiten, die Betriebsprozeduren durchführen. Die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Werkstückeinstellschritt (Werkstückeinstelleinheit) S1, einen Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt (Rotationsachsengeomietrieabweichungsmesseinheit) S2, einen Geometrieabweichungsparametereinstellschritt (Geometrieabweichungsparametereinstelleinheit) S3, einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt (Werkstückinstallationsfehlermesseinheit) S4 und einen Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt (Werkstückinstallationsfehlerparametereinstelleinheit) S5 auf.
Die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform stell zuerst Größe und Form eines Werkstücks, das bei einer vorgegebenen Position auf dem Werktisch fixiert ist, im Werkstückeinstellschritt S1 ein. Um die Größe und Form einzustellen, können die Größe und Form beispielsweise als ein dreidimensionales computerunterstütztes Design (CAD) oder als zweidimensionale CAD-Daten eingegeben werden. Alternativ ist es möglich, ein geeignetes von zuvor bereitgestellten Formmustern auszuwählen und die Größe desselben einzugeben.
Im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 werden eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie basierend auf der Größe und Form des im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellten Werkstücks, Informationen, welche die Größe des Werktischs anzeigen, an dem das Werkstück fixiert ist, Maschineninformationen, die in einer Numeriksteuervorrichtung eingestellt sind, wie etwa ein Achsenkonfigurationstyp einer Werkzeugmaschine und ein Bewegungsbereich jeder Achse, und Informationen, die sich auf eine Messvorrichtung beziehen, welche eine Koordinate eines beliebigen Punktes auf dem Werkstück messen kann, gemessen. In diesem Fall wird ein geometrischer Fehler, wie etwa die Position oder die Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie als eine ”Rotationsachsengeometrieabweichung” bezeichnet. Die Rotationsachsengeometrieabweichung wird im Detail beispielsweise in der oben erwähnten Nicht-Patentliteratur 2 erläutert.
Eine als ”Berührungssonde” bezeichnete Vorrichtung ist allgemein als eine Messvorrichtung bekannt, welche eine Koordinate eines beliebigen Punkts auf dem Werkstück messen kann. Sich auf die Messvorrichtung beziehende Informationen beinhalten in diesem Fall einen Durchmesser eines Spitzenkontaktpunkts der Berührungssonde, eine Fühlerlänge und eine Werkzeuglänge. Jedoch ist das Messverfahren in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf das beschränkt, das die Beschreibung verwendet, und identische Effekte werden bei einem Messverfahren erwartet, das eine andere Vorrichtung als die Berührungssonde verwendet, beispielsweise einen Laserverschiebungsmesser oder einen Bildsensor.
Die im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 gemessene Rotationsachsengeometrieabweichung in 1 wird in der Numeriksteuervorrichtung im Geometrieabweichungsparametereinstellschritt S3 eingestellt. Der Geometrieabweichungsparametereinstellschritt S3 kann beispielsweise in einem Modus durchgeführt werden, in welchem ein Parameter einer auf einem Bildschirm angezeigten Geometrieabweichung durch einen Bediener oder einen Modus eingegeben wird, in welchem ein Messwert direkt an einem Parameter der Numeriksteuervorrichtung widergespiegelt wird.
Im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 werden eine Installationsposition und eine Verkippung der in der vorgegebenen Position fixierten Werkstücks gemessen. Die Installationsposition wird als eine Relativposition zur im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 gemessenen Rotationsachsenzentralposition berechnet. Im Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt S5 werden die im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 gemessene Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in der Numeriksteuervorrichtung eingestellt. Der Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt S5 kann beispielsweise in einem Modus ausgeführt werden, in welchem ein auf einen Bildschirm angezeigter Wert durch einen Bediener oder einen Modus eingegeben wird, in welchem ein Messwert direkt an einem Parameter der Numeriksteuervorrichtung widergespiegelt wird. In diesem Fall werden die Installationsposition des Werkstücks unter Bezugnahme auf die Rotationszentrumsposition und die Verkippung des Werkstücks als ”Werkstückinstallationsfehler” bezeichnet.
Ein detailliertes Verfahren des Messens einer geometrischen Abweichung einer Rotationsachse im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 wird unten mit einem spezifischen Beispiel erläutert, in welchem eine geometrische Abweichung unter Verwendung einer Berührungssonde gemessen wird, wenn ein kubusförmiges Werkstück auf einem Werktisch fixiert wird.
3 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren, die im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 der in 1 gezeigten Prozessprozeduren durchgeführt werden. Der Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 beinhaltet ein Betriebsprogramm, in welchem die in 3 gezeigten Prozeduren beschrieben sind und eine CPU, welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, und der Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 wird anhand der in 3 gezeigten Prozeduren durchgeführt. Teile, in denen die Prozeduren des Betriebsprogramms beschrieben ist, und die CPU, welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, bilden Einheiten, welche Operationen der Prozeduren durchführen. Die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Referenzpunkteinstellschritt (Referenzpunkteinstelleinheit) S8, einen Messpunktentscheidungsschritt (Messpunktentscheidungseinheit) S9, einen Koordinatenmessschritt (Koordinatenmesseinheit) S10, einen Referenzpunktkoordinatenberechnungsschritt (Referenzpunktkoordinatenberechnungseinheit) S11, einen Rotationsachsenrotationsschritt (Rotationsachsenrotationseinheit) S12, einen Postrotationsmesspunktberechnungsschritt (Postrotationsmesspunktberechnungseinheit) S13 und einen Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungsschritt (Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungseinheit) S14 als den Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 (Rotationsachsengeometrieabweichungsmesseinheit) auf.
Zuerst wird im Referenzpunkteinstellschritt S8 ein Punkt auf dem Werkstück als ein Referenzpunkt eingestellt, basierend auf den im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellten Informationen. 6 sind erläuternde Diagramme einer Beziehung zwischen einer Raumlage einer Rotationsachse und einer Referenzposition auf einem Werkstück zum Messen einer Position und einer Verkippung einer Rotationszentrumslinie. Eine Werktischeinheit 2, auf der ein Werkstück 1 an einer vorgegebenen Position montiert ist, rotiert auf einer Verkippungsachseneinheit 3 um eine Zentralachse (C-Achse) der Verkippungsachseneinheit 3. 6(a) zeigt einen Fall, bei dem die A-Achse auf 0 Grad ist und die C-Achse auf 0 Grad ist, 6(b) stellt einen Fall dar, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 180 Grad ist, und 6(c) zeigt einen Fall, bei dem die A-Achse bei 90 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist. In 6 sind ein Referenzpunkt 5 zum Messen einer Geometrieabweichung zwischen der A-Achse und der C-Achse und Positionen des Referenzpunkts 5, die aus der Rotation der Rotationsachse herrühren, schematisch gezeigt. Wenn das Werkstück ein Kuboid ist, wird der Referenzpunkt 5 an einer Ecke so weit vom Rotationszentrum 4 wie möglich entfernt eingestellt. Dies dient zum genaueren Spezifizieren einer Koordinate des Referenzpunkts mit weniger Messpunkten als in einem Fall, bei dem beispielsweise der Referenzpunkt 5 im Zentrum des Kuboids eingestellt ist.
Jedoch ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt, wenn eine andere Messvorrichtung als die Berührungssonde verwendet wird, und es kann ein geeigneter Referenzpunkt für Charakteristika eines zu verwendenden Sensors eingestellt werden. Auch wenn das Werkstück in einer anderen Form als einem Kuboid vorliegt, reicht es aus, einen geeigneten Referenzpunkt für die Form auszuwählen. Wenn beispielsweise das Werkstück zylinderförmig ist, wird es bevorzugt, das Zentrum einer Endfläche des Zylinders auszuwählen und wenn das Werkstück einen Sphäre ist, ist es bevorzugt, das Sphärenzentrum auszuwählen.
Im Allgemeinen ist in einer Maschine, die die als eine Verkippungsachse dienende A-Achse und die als eine Rotationsachse dienende C-Achse aufweist, der Bewegungsbereich der A-Achse kleiner als derjenige der C-Achse, die 360 Grad rotieren kann, und ist unsymmetrisch auf beispielsweise einen Bereich von –30 Grad bis 120 Grad beschränkt, annehmend, dass die Richtung eines rechts drehenden Gewindes positiv ist. Wenn das Werkstück 1 wie in 6 gezeigt installiert wird, kann die Koordinate des Referenzpunkts 5 durch die Berührungssonde spezifiziert werden selbst in einem Zustand, bei dem die A-Achse 90 Grad rotiert wird. Falls jedoch beispielsweise das Werkstück auf der –Y-Seite der A-Achsen-Zentrallinie installiert wird, kann Messung der Berührungssonde nicht in einem Zustand durchgeführt werden, bei dem die A-Achse um 90 Grad rotiert ist.
Um dieses Problem zu lösen, hat die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Einheit, die eine grobe Installationsposition des Werkstücks detektiert, eine Einheit, die einen Messpunkt auf dem Werkstück berechnet, der zum Spezifizieren einer Position des Referenzpunkts notwendig ist, wenn die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel rotiert wird, und eine Einheit, die feststellt, ob der Messpunkt durch eine in einer numerischen Steuerwerkzeugmaschine enthaltene Messfunktion gemessen werden kann, wenn festgestellt wird, dass die Messung nicht durchgeführt werden kann, den Referenzpunkt wechselt, den vorgegebenen Winkel der Rotationsachse verändert, eine Rotationsachse, an der das Werkstück fixiert ist, rotiert, oder eine Fixierungsposition des Werkstücks ändert.
Ein spezifisches Beispiel für die in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Mehrachsen-Werkzeugmaschine wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren zum Detektieren einer groben Installationsposition des Werkstücks und Rotieren der Rotationsachse. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet die Fehlermessvorrichtung einen Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt (Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungseinheit) S16, einen Werktischrotationsschritt (Werktischrotationseinheit) S17 und einen Werkstücknachfolgeschritt (Werkstücknachfolgeeinheit) S18.
Zuerst wird im Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt S16 eine Spindel zu einer Grobzentrumsposition auf dem Werkstück bewegt, beispielsweise mit einem manuellen Impulshandgriff, und werden Koordinatenwerte zu dieser Zeit erfasst. Im Falle der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Mehrachsen-Werkzeugmaschine kann ein Messung nicht ausgeführt werden, wenn das Werkstück auf der –Y-Seite der A-Achsen-Zentrallinie lokalisiert ist und somit wird, wenn das Vorzeichen einer im Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt S16 erfassten Y-Koordinate negativ ist, die C-Achse um 180 Grad rotiert, um die Position des Werkstücks zu ändern. Auf diese Weise wird das Werkstück zur +Y-Seite bewegt und daher kann die Koordinate des Referenzpunkts 5 selbst in einem Zustand spezifiziert werden, bei dem die A-Achse 90 Grad rotiert ist.
Der in 5 gezeigte Prozess ist ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Ausführungsform und die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in 5 gezeigten Prozess begrenzt. Beispielsweise kann der Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt durch einen Bildsensor oder dergleichen erzielt werden, und die Installationsposition des Werkstücks kann verändert werden, statt den Werktischrotationsschritt S17 durchzuführen.
Im Messpunktentscheidungsschritt S9 wird über Messpunkte entschieden, die zum Spezifizieren der Koordinate des Referenzpunkts 5 benötigt werden, der im Referenzpunkteinstellschritt S8 eingestellt wird. 7(a), 7(b) und 7(c) sind perspektivische Ansichten von Positionen von Messpunkten auf dem Werkstück 1 und einer Messroute (Messreihenfolge) derselben, und 7(d) stellt dar, wie die Werktischeinheit 2 mit dem darauf montierten Werkstück 1 um die A-Achse rotiert.
7 zeigen Messpunkte, über die im Messpunktentscheidungsschritt S9 entschieden wurde, und eine Messroute derselben. Jede Messpunktkoordinate Pn = (Pnx, Pny, Pnz) und jede Eckenkoordinate Cn = (Cnx, Cny, Cnz) werden wie folgt berechnet. Der Werkzeugnachfolgeschritt S18 im in 5 gezeigten Prozess wird gestartet oder Bewegung wird ab einem Messstartpunkt gestartet, der im Wesentlichen im Zentrum über dem Werkstück eingestellt ist, und wird in der -Z-Richtung zum Messen einer Koordinate eines ersten Messpunkts verschoben, und dann werden Ecken und Messpunkte in numerischer Reihenfolge passiert. Koordinaten der Messpunkte und der Ecken sind Koordinatenwerte mit Referenz auf eine Design-Rotationszentrumskoordinate.
Im Koordinatenmessschritt S10 wird ein dreidimensionaler Koordinatenwert jedes der Messpunkte erfasst und dann wird über Koordinaten der nächsten Ecke und des nächsten Messpunkts sequentiell basierend auf dem erfassten Koordinatenwert entschieden. Wenn die Messung von neun Punkten in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage (Indexwinkel) abgeschlossen ist, wird die Rotationsachse im Rotationsachsenrotationsschritt S12 rotiert und es werden Koordinaten der Messpunkte nach Rotation der Rotationsachse sequentiell im Postrotationsmesspunktberechnungsschritt S13 berechnet, wodurch die Koordinaten der Messpunkte gemessen werden.
In diesem Fall ist W eine Breite (X-Richtung) des Werkstücks, ist D eine Tiefe (Y-Richtung) des Werkstücks, ist H eine Höhe (Z-Richtung) des Werkstücks, ist Zo ein Z-Achsen-Arbeitsursprung, ist Ls eine Fühlerlänge der Berührungssonde und ist Do eine Versatzdistanz ab einer Werkstückoberfläche zur Zeit der Bewegung. Die nachfolgenden Koordinatenberechnungsformen sind Beispiele in einem Fall, bei dem eine Messung mit der um 90 Grad rotierten A-Achse durchgeführt wird.
C1 = (P1x, P1y, P1z + Do)
C2 = (P1x – W/4, P1y, P1z + Do)
C3 = (P2x – W/4 – Do, P2y, P2z + Do)
if Ls > H
C4 = (P2x – W/4 – Do, P2y, P2z – (H – Do)/2)
else
C4 = (P2x – W/4 – Do, P2y, P2z – (Ls– Do)/2)
end
C5 = (P3x – Do, P3y, 2P3z – P2z)
C6 = (P4x – Do, P4y + D/4, P4z)
C7 = (P5x – Do, P5y + D/4 + Do, P5z)
C8 = (P5x + W/4, P5y + D/4 + Do, P5z)
C9 = (P6x + W/4, P6y + Do, P6z)
C10 = (P7x, P7y + Do, P3z)
C11 = (P8x, P8y + Do, P1z + Do)
C12 = (P1x, P1y + D/4, P1z + Do)
C13 = (–P1x, –P1y, P1z + Do)
C14 = (P10x + W/4, P10y, P10z + Do)
C15 = (P11x + W/4 + Do, P11y, P11z + Do)
if Ls > H
C16 = (P11x + W/4 + Do, P11y, P11z – (H – Do)/2)
else
C16 = (P11x + W/4 + Do, P11y, P11z – (Ls – Do)/2)
end
C17 = (P12x + Do, P12y, 2P12z – P11z)
C18 = (P13x + Do, P13y – D/4, P13z)
C19 = (P14x + Do, P14y – D/4 – Do, P14z)
C20 = (P14x – D/4, P14y – D/4 – Do, P14z)
C21 = (P15x – W/4, P15y – Do, P15z)
C22 = (P16x, P16y – Do, P12z)
C23 = (P17x, P17y – Do, P10z + Do)
C24 = (P10x, P10y – D/4, P10z + Do)
C25 = (P18x, P18y, Zo)
C26 = (P7x, –P7z, Zo)
C27 = (P7x, –P7z, P7y + Do)
C28 = (P19x, –P8z, P19z + Do)
C29 = (P20x, –P9z – Do, P19z + Do)
C30 = (P20x, –P9z – Do, P20z – (Ls – Do)/2)
C31 = (P21x, P21y – Do, 2P21z – P20z)
C32 = (P22x – W/4, P22y – Do, P22z)
C33 = (P23x – W/4 – Do, P23y – Do, P23z)
C34 = (P23x – W/4 – Do, P20y, P23z)
C35 = (P24x – Do, P19y, P24z)
C36 = (P25x – Do, P25y, P21z)
C37 = (P26x – Do, P26y, P19z + Do)
C38 = (P19x – W/4, P19y, P19z + Do)
In der vorliegenden Ausführungsform werden Koordinaten von neun Punkten, einschließlich dreier Punkte auf jeder der Ebenen in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage und für drei Rotationsachsenraumlagen, das heißt insgesamt 27 Punkte, gemessen. Jedoch können unter der Annahme, dass die Ebenen des Werkstücks zueinander rechtwinklig sind, Referenzpunktkoordinaten durch Messung eines Minimums von sechs Punkten in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage ermittelt werden, das heißt insgesamt 18 Punkte.
Im Referenzpunktkoordinatenberechnungsschritt S11 wird eine Gleichung einer Ebene aus Messergebnissen von drei Punkten auf derselben Ebene erhalten, und es wird eine Koordinate eines Schnittpunkts von drei Ebenen aus drei Gleichungen einer Ebene als eine Referenzpunktkoordinate berechnet. Die Berechnung einer Gleichung einer Ebene und eines Schnittpunkts von Ebenen kann durch ein allgemein bekanntes Verfahren erreicht werden. Das Verfahren wird auch im Detail in Erläuterungen des Werkstückinstallationsfehlermessschritts S4 erläutert und kann so wie es ist angewendet werden. Im Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungs schritt S14 werden eine Position und eine Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie unter Verwendung von Referenzpunktkoordinaten von zwei Winkeln in Bezug auf eine Rotationsachse berechnet.
Wenn eine Referenzpunktkoordinate in einem Fall, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist, P_A0C0 ist, und eine Referenzpunktkoordinate in einem Fall, wenn die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 180 Grad ist, PA_0C180 ist, werden eine Position P_c und eine Verkippung θ_c der C-Achsen-Rotationszentrallinie durch Ausdrücke (1) bzw. (2) repräsentiert. Die Rotationszentrumsposition P_c in diesem Fall ist die Zentrumsposition bei einer Höhe z_c.
Wenn ein C-Achsenvektor [0 0 1]^T um jede Achse unter Verwendung eines Ergebnisses von Ausdruck 2 rotiert wird, wird ein C-Achsen-Vektor C durch den nachfolgenden Ausdruck 3 repräsentiert.
Daher wird ein Ausdruck 4 als eine Gleichung einer, die Rotationszentrumslinie der C-Achse repräsentierenden Linie erhalten.
Weiterhin, wenn eine Referenzpunktkoordinate in einem Fall, bei dem die A-Achse bei 90 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist, P_A90C0 ist, werden eine Position P_A und eine Verkippung θ_A der C-Achsen-Rotationszentrumslinie durch Ausdrücke 5 bzw. 6 repräsentiert.
Eine y-Richtungsposition y_a und eine z-Richtungsposition z_a der A-Achsenzentrumslinie werden als ein Schnittpunkt zwischen einem Liniensegment, das durch Rotieren eines den Referenzpunkt P_A0C0 mit dem Referenzpunkt P_A90C0 verbindenden Liniensegmentes um 45 Grad um den Referenzpunkt P_A0C0 erhalten wird, und einem Liniensegment, das durch Rotieren des den Referenzpunkt P_A0C0 und den Referenzpunkt P_A90C0 verbindenden Liniensegments um –45 Grad um den Referenzpunkt P_A90C0 erhalten wird, berechnet.
Wenn ein A-Achsenvektor [1 0 0]^T um jede Achse rotiert wird, unter Verwendung eines Ergebnisses von Ausdruck 6, wird der A-Achsenvektor durch den nachfolgenden Ausdruck 7 repräsentiert.
Daher wird ein Ausdruck 8 als eine Gleichung einer die Rotationsachsenzentrallinie der A-Achse repräsentierenden Linie erhalten.
Ein Schnittpunkt zwischen einer Ebene, welche die A-Achsen-Zentrumslinie enthält, und der Y-Achse und der C-Achsen-Zentrumslinie wird dann berechnet. Ein Normalvektor der die A-Achsen-Zentrumslinie enthaltenden Ebene und der Y-Achse ist ein Kreuzprodukt des A-Achsenvektors (des Ausdrucks 7) und eines Y-Achsenvektors [0 1 0]^T und kann daher wie folgt berechnet werden. A × Y = (0·a_j – 1·a_k 0·a_k – 0·a_i 1·a_i – 0·a_j) = (–a_k 0 a_i) (9)
Daher wird eine Gleichung der Ebene, welche die A-Achsen-Zentrumslinie und die Y-Achse enthält, zum Ausdruck 10. –a_z(x – x_a) + a_x(z – z_a) = 0 (10)
Ein Schnittpunkt zwischen der durch den Ausdruck 10 repräsentierten Ebene und der Rotationsachsenzentrallinie der C-Achse ist die C-Achsen-Rotationszentrumsposition P_c auf Höhe des A-Achsen-Rotationszentrums. Der Schnittpunkt zwischen der die A-Achsen-Zentrumslinie enthaltenden Ebene und der Y-Achsen- und der C-Achsen-Rotationsachsenzentrallinie wird wie folgt gemäßdrücken 4 und 10 erhalten.
Dann wird ein Schnittpunkt zwischen einer die C-Achsen-Zentrumslinie und die Y-Achse enthaltenden Ebene und der A-Achsen-Zentrumslinie berechnet. Ein Normalvektor der die C-Achsen-Zentrumslinie und die Y-Achse enthaltenden Ebene ist ein Kreuzprodukt des C-Achsenvektors (Ausdruck 3) und des Y-Achsenvektors [0 1 0]^T und kann damit wie folgt berechnet werden. C × Y = (0·c_j – 1·c_k 0·c_k – 0·c_i 1·c_i – 0·c_j) = (–c_k 0 c_i) (12)
Daher wird eine Gleichung der die C-Achsen-Zentrumslinie und die Y-Achse enthaltenen Ebene zum Ausdruck 13. –c_z(x – x_c) + c_x(z – z_c) = 0 (13)
Ein Schnittpunkt zwischen der durch den Ausdruck 13 repräsentierten Ebene und der Rotationsachsenzentrallinie der A-Achse ist eine A-Achsen-Rotationszentrumsposition P_A in einer X-Richtungsposition des C-Achsen-Rotationszentrums. Der Schnittpunkt zwischen der die C-Achsen-Zentrumslinie und die C-Achse enthaltenden Ebene und der A-Achsen-Zentrumslinie wird wie folgt gemäß den Ausdrücken 8 und 13 erhalten.
Aus diesen Ergebnissen können acht in den Rotationsachsen der Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit der A-Achse und der C-Achse auf der Tischseite enthaltene geometrische Abweichungen anhand eines Ausdrucks 15 berechnet werden. In diesem Ausdruck ist δ_xAX, eine X-Richtungsabweichung des A-Achsenursprungs, ist δ_yAX eine Y-Richtungsabweichung des A-Achsenursprungs, ist δ_zAX eine Z-Richtungsabweichung des A-Achsenursprungs, ist δ_yCA ein Y-Richtungsversatz zwischen der A-Achsen-Zentrumslinienposition und der C-Achsen-Zentrumslinienposition, ist α_AX eine Winkelabweichung zwischen der C-Achsen-Zentrumslinie und der Z-Achse auf einer YZ-Ebene, ist γ_AX eine Winkelabweichung zwischen der A-Achsen-Zentrumslinie und der X-Achse auf einer XZ-Ebene, ist β_AX eine Winkelabweichung zwischen der A-Achsen-Zentrumslinie und der X-Achse auf einer XY-Ebene und ist β_CA eine Winkelabweichung zwischen der A-Achsen-Zentrumslinie und der C-Achsen-Zentrumslinie auf der XZ-Ebene.
Während oben das Verfahren des Messens geometrischer Abweichungen in der Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit der A-Achse und der C-Achse auf Seiten eines Werkstücks unter Verwendung einer Berührungssonde, wenn ein kubusförmiges Werkstück auf einem Werktisch fixiert ist, erläutert worden ist, kann die vorliegende Ausführungsform durch Fachleute gleichermaßen auf eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine angewendet werden, die eine andere Achsenkonfiguration aufweist. Selbst wenn das auf dem Tisch fixierte Werkstück nicht ein Kuboid ist, kann dasselbe Verfahren angewendet werden, indem nur das Verfahren des Messens des Referenzpunktes geändert wird.
Ein im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 durchgeführter Prozess wird im Detail unten mit einem Beispiel erläutert, in welchem ein Werkstück ein Kuboid ist. Während die vorliegende Ausführungsform für einen Fall erläutert wird, bei dem das Werkstück ein Kuboid ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und auch wenn das Werkstück in einer zylindrischen Form oder anderen Formen ist, kann die vorliegende Erfindung durch Ausführen eines für die Form geeigneten Messverfahrens angewendet werden.
12 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern von Werkstückinstallationsfehlern in einem Fall, wenn das Werkstück 1 in einer kuboiden Form auf dem Werktisch 2 installiert ist. 12(a) ist eine Frontansicht, bei Sicht aus der Z-Achsen-Richtung, 12(b) ist eine Seitenansicht bei Sicht aus der X-Achsenrichtung und 12(c) ist eine Seitenansicht bei Sicht aus der Y-Achsenrichtung. Eine Installationsposition des Werkstücks 1 ist in diesem Fall als eine Verschiebung (Δx, Δy, Δz) des Referenzpunkts 5 gegenüber dem Rotationszentrum 4 des Werktischs definiert. Eine Verkippung des Werkstücks 1 wird als Rotationswinkel (Δa, Δb, Δc) um die X-, Y- bzw. Z-Achsen definiert.
Messpunkte und eine Messroute derselben in einem Fall, bei dem der Referenzpunkt 5 eine untere linke Ecke auf einer XY-Ebene ist, sind in 13 gezeigt. Jede Messpunktkoordinate Pn = (Pnx, Pny, Pnz) und jede Eckkoordinate Cn = (Cnx, Cny, Cnz) werden wie folgt berechnet. In diesem Fall ist n ein Messpunkt oder eine Eckennummer. Die Messung wird ab einem Messstartpunkt gestartet, der im Wesentlichen im Zentrum über dem Werkstück eingestellt ist und in der -Z-Richtung verschoben wird. Nachdem eine Koordinate eines ersten Messpunkts gemessen ist, werden Ecken und Messpunkte in einer numerischen Reihenfolge passiert. Koordinaten der Messpunkte und der Ecken sind Koordinatenwerte in Bezug auf die im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 gemessene Rotationszentrumskoordinate.
C1 = (P1x, P1y, P1z + Do)
C2 = (P1x, P1y – D/4, P1z + Do)
C3 = (P2x, P2y – D/4 – Do, P2z + Do)
if Ls > H
C4 = (P2x, P2y – D/4 – Do, P2z – (H – Do)/2)
else
C4 = (P2x, P2y – D/4 – Do, P2z – (Ls – Do)/2)
end
C5 = (P3x, P3y – Do, 2P3z – P2z)
C6 = (P4x – W/4, P4y – Do, P4z)
C7 = (P5x – W/4 – Do, P5y – Do, P5z)
C8 = (P5x – W/4 – Do, P5y + D/4, P5z)
C9 = (P6x – Do, P6y + D/4, P6z)
C10 = (P7x – Do, P7y, P3z)
C11 = (P8x – Do, P8y, P1z + Do)
C12 = (P1x – W/4, P1y, P1z + Do)
In diesem Fall ist W eine Breite (X-Richtung) des Werkstücks, ist D eine Tiefe (Y-Richtung) des Werkstücks, ist H eine Höhe (Z-Richtung) des Werkstücks, ist Zo ein Z-Achsen-Maschinenursprung, ist Ls eine Fühlerlänge der Berührungssonde und ist Do eine Versatzdistanz ab einer Werkstückoberfläche zur Zeit der Bewegung.
Messpunkte und eine Messroute derselben in einem Fall, bei dem der Referenzpunkt 5 eine obere linke Ecke auf der XY-Ebene ist, sind in 14 gezeigt. Die Messroute ist in diesem Fall dieselbe wie diejenige für die Messung eines Referenzpunkts, wenn die A-Achse und die C-Achse beide bei 0 Grad im Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt S2 sind und in diesem Fall wird die Messoperation nicht wieder im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 durchgeführt.
Während die Koordinaten der drei Punkte in Bezug auf alle Ebenen des Werkstücks, das heißt insgesamt neun Punkte, in den in 13 und 14 gezeigten Messrouten gemessen werden, kann die Koordinate des Referenzpunktes mit Messung von insgesamt sechs Punkten spezifiziert werden, unter der Annahme, dass die Ebenen zueinander rechtwinklig stehen. Auch wenn der Referenzpunkt ein anderer Punkt auf dem Werkstück ist, wie etwa eine obere rechte Ecke, eine untere rechte Ecke oder das Zentrum einer oberen Oberfläche, kann die Messung durch Erzeugen einer Messroute in ähnlicher Weise durchgeführt werden.
Wenn die Koordinaten P₀, P₁ und P₂ der drei mit der Berührungssonde gemessenen Punkte (x₀, y₀, z₀), (x₁, y₁, z₁) bzw. (x₂, y₂, z₂) sind, kann ein Normalvektor n der Ebene anhand der Ausdrücke (16) und (17) berechnet werden.
Die gemessenen Koordinaten der drei Punkte sind um den Radius des Kontaktpunktes der Berührungssonde unter Verwendung des Normalvektors n, der anhand Ausdruck 17 berechnet ist, versetzt. Ein Normalvektor wird wieder basierend auf Versatzkoordinaten der drei Punkte anhand der Ausdrücke 16 und 17 berechnet, um eine allgemeine Form einer Gleichung der Ebene zu erhalten. ax + by + cz + d = 0 where d = n·(–P₀) = n·(–P₁) = n·(–P₂) (18)
Die oben erwähnte Berechnung wird für jede der drei Ebenen durchgeführt und drei Gleichungen einer Ebene werden als simultane Gleichungen gelöst, wodurch eine Referenzpunktkoordinate (Δy, Δy, Δz) als ein Schnittpunkt gemäß Ausdruck 19 berechnet wird.
Die Verkippung (Δa, Δb, Δc) des Werkstücks entspricht einem Rollwinkel, einem Nick-Winkel und einem Gier-Winkel und eine Koordinatenrotationsmatrix derselben wird anhand von Ausdruck 20 berechnet.
Wenn ein Normalvektor (die Hauptkomponente ist in der X-Richtung) der linksseitigen Oberfläche des Werkstücks in einer kuboiden Form n₁ = (a₁ b₁, c₁) ist, ein Normalvektor (die Hauptkomponente ist in Y-Richtung) der Frontoberfläche n₂ = (a₁, b₂, c₂) ist und ein Normalvektor (die Hauptkomponente ist in Z-Richtung) der oberen Oberfläche = n₃ = (a₃, b₃, c₃) ist, wird eine die Verkippung des Werkstücks repräsentierende Koordinatentransformationsmatrix auch durch eine Gleichung 21 ausgedrückt.
Daher, wenn die Ausdrücke 20 und 21 gleichgesetzt werden, kann der nachfolgende Ausdruck 22 abgeleitet werden und die Verkippung (Δa, Δb, Δc) des Werkstücks kann berechnet werden.
Jedoch gelten die Ausdrücke 21 und 22 in einem Idealzustand, wenn die Ebenen des Kuboids vollständig rechtwinklig zueinander sind und diese können nicht, so wie sie vorliegen, auf einen Fall angewendet werden, wenn ein tatsächliches Werkstück gemessen wird. Entsprechend wird dann eine Ebene des Kuboids als eine Hauptreferenzebene eingestellt, wird eine andere Ebene rechtwinklig zur Hauptreferenzebene als eine Unterreferenzebene eingestellt und werden dann Normalvektoren der Ebenen berechnet. Es gibt fünf Wege zur Auswahl der Hauptreferenzebene und drei Wege zur Auswahl der dazu entsprechenden Unterreferenzebene, das heißt insgesamt fünfzehn Wege. Von diesen Wegen wird ein Weg des Auswählens der linken Seitenoberfläche als Hauptreferenzebene und der Frontoberfläche als Unterreferenzebene in der vorliegenden Ausführungsform erläutert.
Zuerst wird ein Kreuzprodukt des Normalvektors n₁ der linksseitigen Oberfläche als der Hauptreferenzebene und des Normalvektors n₂ der Frontoberfläche als der Unterreferenzebene berechnet, um das berechnete Kreuzprodukt als den Normalvektor n₃ der oberen Oberfläche einzustellen. Ein Kreuzprodukt des erhaltenen Normalvektors n₃ der oberen Oberfläche und des Normalvektors n₁ der linken Seitenoberfläche wird berechnet, um den Normalvektor n₂ der Frontoberfläche durch das berechnete Kreuzprodukt zu ersetzen. Alle Normalvektoren werden normalisiert, eine die Verkippung des Werkstücks repräsentierende Koordinatentransformationsmatrix wird anhand des Ausdrucks 21 berechnet und die Verkippung (Δa, Δb, Δc) des Werkstücks wird anhand von Ausdruck 22 berechnet. Durch das oben erwähnte Verfahren kann die Verkippung des Werkstücks ungefähr berechnet werden, selbst wenn die Ebenen bei einem tatsächlichen Werkstück nicht zueinander rechtwinklig sind.
Es ist dem Fachmann leicht möglich, eine Verkippung eines Werkstücks unter Bezugnahme auf das oben erwähnte Verfahren zu berechnen, selbst wenn verschiedene Hauptreferenzebenen und Unterreferenzebenen ausgewählt werden.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Messen einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie, und einer Installationsposition und einer Verkippung eines Werkstücks in einer numerischen Steuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse und eine numerische Steuervorrichtung beinhaltend, die einen Einfluss einer Position der Rotationsachsenzentrallinie und Einflüsse einer Installationsposition und einer Verkippung eines Werkstücks korrigieren kann, erläutert.
2 ist ein Flussdiagramm von Betriebsprozeduren, die durch eine Fehlermessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden. Die Fehlermessvorrichtung beinhaltet ein Betriebsprogramm, in welchem die in 2 gezeigten Prozeduren beschrieben sind, und eine CPU, welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, und die Fehlermessvorrichtung arbeitet anhand der in 2 gezeigten Prozeduren. Teile, in denen die Prozeduren des Betriebsprogramms beschrieben sind, und die CPU, welche die Vorrichtung veranlasst, das Betriebsprogramm auszuführen, bilden Einheiten, die Operationsprozeduren durchführen. Die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist einen Rotationszentrumspositionsmessschritt (Rotationszentrumspositionsmesseinheit) S6 und einen Rotationszentrumsparametereinstellschritt (Rotationszentrumsparametereinstelleinheit) S7 anstelle des Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritts (Rotationsachsengeometrieabweichungsmesseinheit) S2 und des Geometrieabweichungsparametereinstellschritts (Geometrieabweichungsparametereinstelleinheit) S3 in der ersten Ausführungsform auf.
In der vorliegenden Ausführungsform werden zuerst die Größe und Form eines an einer vorgegebenen Position fixierten Werkstücks im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellt. Um die Größe und Form einzustellen, können die Größe und Form als dreidimensionale CAD oder zweidimensionale CAD-Daten beispielsweise eingegeben werden. Alternativ ist es möglich, ein geeignetes von zuvor bereitgestellten Formmustern auszuwählen und dessen Größe einzugeben.
Im Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 wird eine Position der Rotationsachsenzentrallinie basierend auf der Größe und Form des im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellten Werkstücks, von Informationen, welche die Größe eines Werktischs anzeigen, auf welchem das Werkstück fixiert ist, Maschineninformationen, die in der Numeriksteuervorrichtung eingestellt sind, wie etwa einen Achsenkonfigurationstyp einer Werkzeugmaschine und ein Bewegungsbereich jeder Achse, und Informationen, die sich auf eine Messvorrichtung beziehen, welche eine Koordinate eines beliebigen Punktes auf dem Werkstück messen kann, gemessen.
Als eine Messvorrichtung, welche eine Koordinate eines beliebigen Punktes auf dem Werkstück messen kann, wird allgemein eine als eine ”Berührungssonde” bezeichnete Vorrichtung verwendet und sich auf die Messvorrichtung in diesem Fall beziehende Informationen beinhalten einen Durchmesser eines Spitzenkontaktpunkts der Berührungssonde, eine Fühlerlänge und eine Werkzeuglänge. Jedoch ist das Messverfahren in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf dasjenige beschränkt, das eine Berührungssonde verwendet, und identische Effekte werden mit einem Messverfahren erwartet, das eine andere Vorrichtung als eine Berührungssonde verwendet, beispielsweise ein Laserverschiebungsmesser oder einen Bildsensor.
Die im Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 gemessene Rotationsachsenzentralposition wird in der Numeriksteuervorrichtung im Rotationszentrumsparametereinstellschritt S7 eingestellt. Der Rotationsachsenzentrumsparametereinstellschritt S7 kann beispielsweise in einem Modus durchgeführt werden, in welchem ein Parameter einer auf einem Bildschirm angezeigten geometrischen Abweichung durch einen Bediener oder einen Modus eingegeben wird, in welchem der gemessene Wert direkt in einem Parameter der Numeriksteuervorrichtung widergespiegelt wird.
Im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 werden eine Installationsposition und eine Verkippung des bei der vorgegebenen Position fixierten Werkstücks gemessen. Die Installationsposition wird als eine Relativposition zur im Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 gemessenen Rotationsachsenzentrumsposition berechnet. Im Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt S5 werden die Installationsposition und die Verkippung des Werkstücks, die im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 gemessen werden, in der Numeriksteuervorrichtung eingestellt. Der Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt S5 kann beispielsweise in einem Modus durchgeführt werden, in welchem ein auf einem Bildschirm angezeigter Wert durch einen Bediener eingegeben wird, oder einem Modus, in welchem ein gemessener Wert direkt in einem Parameter der Numeriksteuervorrichtung widergespiegelt wird. In diesem Fall werden die Installationsposition des Werkstücks in Bezug auf die Rotationszentrumsposition und die Verkippung des Werkstückes als ”Werkstückinstallationsfehler” bezeichnet.
Ein detailliertes Verfahren zum Messen einer Zentralposition der Rotationsachsenzentrallinie im Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 wird unten mit einem spezifischen Beispiel erläutert, in welchem eine geometrische Abweichung unter Verwendung einer Berührungssonde gemessen wird, wenn ein kubusförmiges Werkstück auf einem Werktisch fixiert ist.
4 ist ein Flussdiagramm von Prozessprozeduren im Rotationszentrumspositionsmessschritt S6 in den in 2 gezeigten Prozessprozeduren. Die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Rotationszentrumspositionsberechnungsschritt (Rotationszentrumspositionsberechnungseinheit) S15 anstelle des Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungsschritts (Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungseinheit) S14 in der ersten Ausführungsform.
Zuerst wird im Referenzpunkteinstellschritt S8 ein Punkt auf dem Werkstück 1 in einem Zustand, bei dem das Werkstück 1 auf einer Ebene senkrecht zu einer Rotationsachse, die zu messen ist, projiziert ist, als ein Referenzpunkt eingestellt, basierend auf den im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellten Informationen. 8 zeigt schematisch einen Referenzpunkt 5 zum Messen einer geometrische Abweichung der C-Achse und eine Position des Referenzpunkts 5, die von einer Rotation der Rotationsachse herrührt. 8(a) stellt einen Fall dar, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist und 8(b) stellt einen Fall dar, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 180 Grad ist. Wenn das Werkstück kubusförmig ist, wird der Referenzpunkt 5 an einer Ecke soweit von dem Rotationszentrum 4 wie möglich entfernt eingestellt. Dies dient dazu, die Koordinate des Referenzpunkts genauer mit weniger Messpunkten zu spezifizieren, als beispielsweise in einem Fall, bei dem der Referenzpunkt 5 im Zentrum des Kuboids eingestellt wird.
Wenn jedoch eine andere Messvorrichtung als die Berührungssonde verwendet wird, ist der Referenzpunkt nicht darauf beschränkt und kann an einer geeigneten Position für Charakteristika eines zu verwendenden Sensors eingestellt werden. Auch wenn das Werkstück in einer anderen Form als einem Kuboid vorliegt, reicht es aus, einen für die Form geeigneten Referenzpunkt auszuwählen. Beispielsweise wird es bevorzugt, dass der Referenzpunkt das Zentrum einer Zylinderendfläche ist, wenn das Werkstück in einer zylindrischen Form ist, und das Sphärenzentrum ist, wenn das Werkstück eine Sphäre ist.
Im Messpunktentscheidungsschritt S9 wird über Messpunkte, die zum Spezifizieren der Koordinate des Referenzpunkts 5, der im Referenzpunkteinstellschritt S8 eingestellt ist, entschieden. Die 9(a) und 9(b) sind perspektivische Ansichten von Positionen von Messpunkten auf dem Werkstück 1 und einer Messroute (Messreihenfolge) derselben. Jede Messpunktkoordinate Pn = (Pnx, Pny, Pnz) und jede Eckenkoordinate Cn = (Cnx, Cny, Cnz) werden wie folgt berechnet. In diesem Fall ist n ein Messpunkt oder eine Eckennummer. Die Messung wird ab einem im Wesentlichen am Zentrum über dem Werkstück und in-Z-Richtung verschobenen Messstartpunkt begonnen. Nachdem die Koordinate des ersten Messpunktes gemessen ist, werden die Ecken und Messpunkte in einer numerischen Reihenfolge passiert. Die Koordinaten der Messpunkte und der Ecken sind Koordinatenwerte in Bezug auf eine Design-Koordinate des Rotationszentrums.
Im Koordinatenmessschritt S10 wird ein dreidimensionaler Koordinatenwert jedes der Messpunkte erfasst und dann wird über Koordinaten der nächsten Ecke und des nächsten Messpunkts sequentiell, basierend auf dem erfassten Koordinatenwert gemäß der unten gezeigten Koordinatenberechnungsformeln entschieden. Wenn die Messung von vier Punkten in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage abgeschlossen ist, wird die Rotationsachse im Rotationsachsenrotationsschritt S12 rotiert und dann werden wieder die Koordinaten der Messpunkte gemessen, um die Koordinaten des Referenzpunkts 5 zu berechnen. In diesem Fall ist W eine Breite (X-Richtung) des Werkstücks, ist D eine Tiefe (Y-Richtung) des Werkstücks, ist H eine Höhe (Z-Richtung) des Werkstücks, ist ds ein Fühler-Durchmesser der Berührungssonde, ist Ls eine Fühler-Länge der Berührungssonde und Do eine Versatzdistanz ab einer Werkstückoberfläche zum Zeitpunkt der Bewegung.
C1 = (P1x, P1y, P1z + Do)
C2 = (P1x – W/2 – Do, P1y, P1z + Do)
C3 = (P1x – W/2 – Do, P1y, P1z – ds)
C4 = (P2x – Do, P2y + D/4, P2z)
C5 = (P3x – Do, P3y + D/4 + Do, P3z)
C6 = (P3x + W/4, P3y + D/4 + Do, P3z)
C7 = (P4x + W/4, P4y + Do, P4z)
C8 = (P1x, P5y + Do, P1z)
C9 = (–P1x, –P1y, P1z + Do)
C10 = (P6x + W/2 + Do, P6y, P6z + Do)
C11 = (P6x + W/2 + Do, P6y, P6z – ds)
C12 = (P7x + Do, P7y – D/4, P7z)
C13 = (P8x + Do, P8y – D/4 – Do, P8z)
C14 = (P8x – W/4, P8y – D/4 – Do, P8z)
C15 = (P9x – W/4, P9y – Do, P9z)
C16 = (P6x, P10y – Do, P6z)
Während die Koordinaten von Daten von vier Punkten, welche zwei Punkte für jede Ebene in Bezug auf die eine Rotationsachsenraumlage und für zwei Rotationsachsenraumlagen enthalten, das heißt insgesamt acht Punkte, in der vorliegenden Ausführungsform gemessen werden, kann die Position der Rotationzentrumslinie durch Messen eines Minimums von drei Punkten in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage berechnet werden, das heißt insgesamt sechs Punkte, unter der Annahme, dass die Ebenen des Werkstücks zueinander rechtwinklig stehen. Wenn es zwei Rotationsachsen gibt, ist die Anzahl von Messpunkten ein Minimum von 12 Punkten.
Im Referenzpunktkoordinatenberechnungsschritt S11 wird eine Gleichung einer Linie aus Messergebnissen von zwei Punkten auf einer selben Ebene und der Koordinate eines Schnittpunkts von zwei Linien anhand von zwei Gleichungen einer Linie als eine Referenzpunktkoordinate berechnet. Die Berechnung des Erhaltens einer Gleichung einer Linie aus zwei Punkten und Berechnung des Erhaltens eines Schnittpunkts von zwei Gleichungen einer Linie können durch ein allgemein bekanntes Verfahren erzielt werden. Im Rotationszentrumspositionsberechnungsschritt S15 wird eine Position der Rotationsachsenzentrallinie unter Verwendung von Referenzpunktkoordinaten bei zwei Winkeln in Bezug auf eine Rotationsachse berechnet. Wenn eine Koordinate des Referenzpunkts 5 in einem Fall, bei dem die C-Achse bei 0 Grad ist, P_A0C0 ist, und eine Koordinate des Referenzpunkts 5 in einem Fall, bei dem die C-Achse bei 180 Grad ist, P_A0C180 ist, wird die Rotationszentrumsposition der C-Achse in der vorliegenden Ausführungsform als ein Durchschnitt der zwei Koordinatenwerte berechnet.
Weil die Zentrumsposition der A-Achse auch zusätzlich zur Zentrumsposition der C-Achse in der vorliegenden Ausführungsform berechnet wird, kehrt die Prozedur zum Referenzpunkteinstellschritt S8 zurück, um den Referenzpunkt 5 zum Messen der A-Achsen-Zentrumsposition einzustellen. Im Referenzpunkteinstellschritt S8 wird ein Punkt auf dem Werkstück in einem Zustand, bei dem das Werkstück auf eine Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse, die zu messen ist, projiziert wird, als Referenzpunkt, basierend auf dem im Werkstückeinstellschritt S1 eingestellten Informationen eingestellt.
Die 10 stellt schematisch den Referenzpunkt 5 zum Messen einer geometrischen Abweichung der A-Achse und einer Position des Referenzpunkts 5, die von der Rotation der Rotationsachse herrührt, dar. 10(a) stellt einen Fall dar, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist und 10(b) stellt einen Fall dar, bei dem die A-Achse bei 90 Grad ist und die C-Achse bei 0 Grad ist. In diesem Fall, wenn das Werkstück wie in 10 installiert wird, kann die Koordinate des Referenzpunkts durch die Berührungssonde spezifiziert werden, selbst in einem Zustand, bei dem die A-Achse 90 Grad rotiert ist. Wenn jedoch beispielsweise das Werkstück 1 auf der –Y-Seite der A-Achsen-Zentrallinie installiert ist, kann eine Messung durch die Berührungssonde nicht in einem Zustand durchgeführt werden, bei dem die A-Achse um 90 Grad rotiert ist.
Um dieses Problem zu lösen, beinhaltet die Fehlermessvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Einheit, die eine grobe Installationsposition eines Werkstücks detektiert, eine Einheit, die Messpunkte auf dem Werkstück berechnet, die zum Spezifizieren des Referenzpunkts in einem Fall nötig sind, wenn die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel rotiert wird, und eine Einheit, die feststellt, ob die Messpunkte durch eine Positionsmessfunktion, die in der Numeriksteuerwerkzeugmaschine enthalten ist, gemessen werden können, und wenn festgestellt wird, dass die Messung nicht durchgeführt werden kann, den Referenzpunkt verändert, den vorgegebenen Winkel der Rotationsachse ändert, eine Rotationsachse, an der das Werkstück fixiert ist, rotiert, oder eine Befestigungsposition auf dem Werkstück ändert.
Ein spezifisches Beispiel der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Mehrachsen-Werkzeugmaschine wird unter Bezugnahme auf 5 erläutert. Zuerst wird im Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt S16 eine Welle zu einer groben Zentrumsposition auf dem Werkstück bewegt, beispielsweise mit einem manuellen Impulshandgriff, und wird zu dieser Zeit ein Koordinatenwert ermittelt. Im Falle der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Mehrachsen-Werkzeugmaschine kann die Messung nicht durchgeführt werden, wenn das Werkstück 1 auf der –Y-Seite der A-Achsen-Zentrumslinie lokalisiert ist, und somit, wenn das Vorzeichen einer im Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt S16 erfassten Y-Koordinate negativ ist, wird die C-Achse um 180 Grad rotiert, um die Position des Werkstücks zu ändern. Auf diese Weise wird das Werkstück 1 zur +Y-Seite bewegt und daher kann die Koordinate des Referenzpunkts 5 selbst in einem Zustand spezifiziert werden, bei dem die A-Achse um 90 Grad rotiert wird.
Der in 5 gezeigte Prozess ist ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Ausführungsform und die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in 5 gezeigten Prozess beschränkt. Beispielsweise kann der Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt S16 durch einen Bildsensor oder dergleichen erzielt werden, oder die Installationsposition des Werkstücks kann verändert werden, statt den Werktischrotationsschritt S17 durchzuführen.
Im Messpunktentscheidungsschritt S9 wird über Messpunkte entschieden, die zum Spezifizieren der Koordinate des im Referenzpunkteinstellschritt S8 eingestellten Referenzpunkts 5 nötig sind. Die 11 stellt Messpunkte dar, über die im Messpunktentscheidungsschritt S9 entschieden wird, und eine Messroute derselben. 11(a) und 11(b) sind perspektivische Ansichten von Positionen von Messpunkten auf dem Werkstück 1 und einer Messroute (Messreihenfolge) derselben, und 11(c) stellt dar, wie die Werktischeinheit 2, auf der das Werkstück 1 montiert ist, um die A-Achse rotiert. Jede Messpunktkoordinate Pn = (Pnx, Pny, Pnz) und jede Eckenkoordinate Cn = (Cnx, Cny, Cnz) werden wie folgt berechnet. In diesem Fall ist n ein Messpunkt oder eine Eckennummer. Der Werkzeugnachfolgeschritt S18 im in 5 gezeigten Prozess wird gestartet oder die Messung wird ab einem Messstartpunkt gestartet, der im Wesentlichen im Zentrum über dem Werkstück eingestellt ist und in der -Z-Richtung verschoben ist. Nachdem die Koordinate des ersten Messpunkts gemessen ist, werden die Ecken und die Messpunkte in einer numerischen Reihenfolge passiert. Die Koordinaten jedes Messpunkts und jeder Ecke sind Koordinatenwerte in Bezug auf eine Design-Koordinate des Rotationszentrums.
Im Koordinatenmessschritt S10 wird ein dreidimensionaler Koordinatenwert jedes der Messpunkte erfasst und dann werden Koordinaten der nächsten Ecke und des nächsten Messpunkts sequentiell entschieden, basierend auf dem erfassten Koordinatenwert, anhand der unten gezeigten Koordinatenberechnungsformeln. Wenn die Messung von vier Punkten in Bezug auf eine Rotationsachsenraumlage abgeschlossen ist, wird die Rotationsachse im Rotationsachsenrotationsschritt S12 rotiert und dann werden die Koordinaten von Messpunkten wieder gemessen, um die Koordinate des Referenzpunkts 5 zu berechnen. In diesem Fall ist W eine Breite (X-Richtung) des Werkstücks, ist D eine Tiefe (Y-Richtung) des Werkstücks, ist H eine Höhe (Z-Richtung) des Werkstücks, ist Zo ein Z-Achsen-Maschinenursprung, ist Ls eine Fühler-Länge der Berührungssonde und ist Do eine Verschiebungsdistanz ab einer Werkstückoberfläche zum Zeitpunkt der Bewegung. Die nachfolgenden Koordinatenformeln sind Beispiele in einem Fall, bei dem eine Messung mit der um 90 Grad rotierten A-Achse durchgeführt wird.
C1 = (P1x, P1y, P1z + Do)
C2 = (P1x, P1y + D/4, P1z + Do)
C3 = (P2x, P2y + D/4 + Do, P2z + Do)
if Ls > H
C4 = (P2x, P2y + D/4 + Do, P2z – (H – Do)/2)
else
C4 = (P2x, P2y + D/4 + Do, P2z – (Ls – Do)/2)
end
C5 = (P3x, P3y + Do, 2P3z – P2z)
C6 = (P1x, P1y, Zo)
C7 = (P1x, –P4z, Zo)
C8 = (P1x, –P4z, P4y + Do)
C9 = (P5x, –P3z, P5y + Do)
C10 = (P5x, –P2z – Do, P6z + Do)
C11 = (P6x, –P2z – Do, P6z – (Ls – Do)/2)
C12 = (P7x, P7y – Do, 2P7z – P6z)
Im Referenzpunktkoordinatenberechnungsschritt S11 wird eine Gleichung einer Linie aus Messergebnissen von zwei Punkten auf einer selben Ebene erhalten, und wird die Koordinate eines Schnittpunkts von zwei Linien anhand von zwei Gleichungen einer Linie als eine Referenzpunktkoordinate berechnet. Die Berechnung des Erhaltens einer Gleichung einer Linie aus zwei Punkten und Berechnen des Erhaltens eines Schnittpunkts von zwei Gleichungen einer Linie können durch ein allgemein bekanntes Verfahren erzielt werden. Im Rotationszentrumspositionsberechnungsschritt S15 wird eine Position der Rotationsachsenzentrallinie unter Verwendung von Referenzpunktkoordinaten bei zwei Winkeln in Bezug auf eine Rotationsachse berechnet. Die Rotationszentrumsposition der A-Achse wird in der vorliegenden Ausführungsform als ein Schnittpunkt zwischen einem Liniensegment, das durch Rotation eines den Referenzpunkt P_A0C0 in einem Fall, bei dem die A-Achse bei 0 Grad ist, und den Referenzpunkt P_A90C0 in einem Fall, bei dem die A-Achse bei 90 Grad ist, um 45 Grad um den Referenzpunkt P_A90C0 und einem Liniensegment, das durch Rotieren des den Referenzpunkt P_AC0 und den Referenzpunkt P_A90C0 verbindenden Liniensegmentes um –45 Grad um den Referenzpunkt P_A90C0 erhalten wird, berechnet.
Während das Verfahren des Messens der Rotationszentrumsposition unter Verwendung der Berührungssonde in einem Fall, bei dem ein kubusförmiges Werkstück auf dem Werktisch in der Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit der A-Achse und der C-Achse auf der Seite des Werkstücks fixiert worden ist, oben erläutert worden ist, kann das Verfahren auch durch Fachleute auf eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine mit einer anderen Achsenkonfiguration angewendet werden. Zusätzlich, selbst wenn das auf dem Tisch fixierte Werkstück nicht kubusförmig ist, kann dasselbe Verfahren nur durch Ändern des Verfahrens der Messung des Referenzpunkts angewendet werden.
Dieselben Verfahren wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, werden auf die Prozesse im Werkstückinstallationsfehlermessschritt S4 und dem Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt S5 angewendet. Während der Fall, in welchem das Werkstück ein Kuboid ist, in der ersten Ausführungsform erläutert worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und auch wenn das Werkstück in einer zylindrischen Form oder anderen Formen vorliegt, kann die vorliegende Erfindung durch Ausführen eines zur Form korrespondierenden Messverfahrens angewendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Fehlermessvorrichtung und das Fehlermessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei Anwendung auf eine Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse nützlich, und ist insbesondere geeignet für eine Verwendung in einer Mehrachsen-Werkzeugmaschine, wie etwa ein Fünfachsen-Steuerbearbeitungszentrum, um Fehler wie etwa eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks zu messen.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Werktischeinheit
3: Verkippungsachseneinheit
4: Rotationszentrum
5: Referenzpunkt auf Werkstück
S1: Werkstückeinstellschritt (Werkstückeinstelleinheit)
S2: Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt (Rotationsachsengeometrieabweichungsmesseinheit)
S3: Geometrieabweichungsparametereinstellschritt (Geometrieabweichungsparametereinstelleinheit)
S4: Werkstückinstallationsfehlermessschritt (Werkstückinstallationsfehlermesseinheit)
S5: Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt (Werkstückinstallationsfehlerparametereinstelleinheit)
S6: Rotationszentrumspositionsmessschritt (Rotationszentrumspositionsmesseinheit)
S7: Rotationszentrumsparameterreinstellschritt (Rotationszentrumsparameterreinstelleinheit)
S8: Referenzpunkteinstellschritt (Referenzpunkteinstelleinheit)
S9: Messpunktentscheidungsschritt (Messpunktentscheidungseinheit)
S10: Koordinatenmessschritt (Koordinatenmesseinheit)
S11: Referenzpunktkoordinatenberechnungsschritt (Referenzpunktkoordinatenberechnungseinheit)
S12: Rotationsachsenrotationsschritt (Rotationsachsenrotationseinheit)
S13: Postrotationsmesspunktberechnungsschritt (Postrotationsmesspunktberechnungseinheit)
S14: Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungsschritt (Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungseinheit)
S15: Rotationzentrumspositionsberechnungsschritt (Rotationszentrumspositionsberechnungseinheit)
S16: Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungsschritt (Werksückannäherungszentrumspositionserfassungseinheit)
S17: Werktischrotationsschritt (Werktischrotationseinheit)
S18: Werkstücknachfolgeschritt (Werkstücknachfolgeeinheit)

Claims

Fehlermessvorrichtung, die eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei die Fehlermessvorrichtung umfasst: eine Rotationsachsengeometrie-Abweichungsmesseinheit, die eine Position und eine Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punkts auf einer Oberfläche des fixierten Werkstücks misst; eine Geometrieabweichungsparameter-Einstelleinheit, welche die Messposition und Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt; eine Werkstückinstallations-Fehlermesseinheit, die eine Installationsposition und eine Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie misst; und eine Werkstückinstallations-Fehlerparameter-Einstelleinheit, welche die gemessene Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt.
Fehlermessvorrichtung, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie und eine Installationsposition und eine Verkippung eines Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei die Fehlermessvorrichtung umfasst: eine Rotationszentrumspositionsmesseinheit, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punkts auf einer Oberfläche des Werkstücks misst; eine Rotationszentrumsparametereinstelleinheit, die die Messposition der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt; eine Werkstückinstallations-Fehlermesseinheit, die eine Installationsposition und eine Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position und die Rotationsachsenzentrallinie misst; und eine Werkstückinstallations-Fehlerparameter-Einstelleinheit, welche die gemessene Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung einstellt.
Fehlermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Rotationsachsengeometrieabweichungsmesseinheit beinhaltet: eine Referenzpunkteinstelleinheit, die eine Form des Werkstücks und einen Punkt auf dem Werkstück als einen Referenzpunkt definiert, eine Messpunktentscheidungseinheit, die über einen Messpunkt auf dem Werkstück entscheidet, der zum Spezifizieren einer dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts nötig ist, eine Referenzpunktkoordinaten-Berechnungseinheit, die eine dreidimensionale Koordinate des Referenzpunkts, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert ist, berechnet, und eine Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungseinheit, die eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse, basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet.
Fehlermessvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Rotationzentrumspositionsmesseinheit beinhaltet eine Referenzpunkteinstelleinheit, die eine Form des Werkstücks und einen durch Projizieren des Werkstücks auf eine zweidimensionale Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse erhaltenen Punkt, als einen Referenzpunkt definiert, eine Messpunktentscheidungseinheit, die über einen Messpunkt auf dem Werkstück entscheidet, der zum Spezifizieren einer zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts nötig ist, eine Referenzpunktkoordinaten-Berechnungseinheit, die eine zweidimensionale Koordinate des Referenzpunkts, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert ist, berechnet, und eine Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungseinheit, die eine Position einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse, basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet.
Fehlermessvorrichtung, welche eine Position und eine Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse misst, wobei eine dreidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt auf dem Werkstück ist und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, ermittelt wird, unter zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position und eine Verkippung der Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl von dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet werden.
Fehlermessvorrichtung, die eine Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse misst, auf welcher ein Werkstück in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse installiert ist, wobei eine zweidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein durch Projizieren des Werkstücks auf eine zur Rotationsachse rechtwinklige zweidimensionale Ebene erhaltener Punkt ist, und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt sind, erhalten wird, unter zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse bei einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet wird.
Fehlermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: eine Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungseinheit, die eine grobe Installationsposition des Werkstücks detektiert; und eine Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungseinheit, welche den Messpunkt auf dem Werkstück berechnet, der zum Spezifizieren des Referenzpunkts in einem Fall notwendig ist, wenn die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel rotiert wird, wobei es festgestellt wird, ob der Messpunkt durch eine in der Numeriksteuerungs-Werkzeugmaschine enthaltene Positionsmessfunktion gemessen werden kann, und wenn festgestellt wird, dass der Messpunkt nicht gemessen werden kann, der Referenzpunkt geändert wird, eine vorgegebene Verkippung der Rotationsachse geändert wird, die Rotationsachse, an der das Werkstück befestigt ist, rotiert wird, oder eine Fixierungsposition des Werkstücks verändert wird.
Fehlermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Messung des Messpunkts durch eine Berührungssonde durchgeführt wird und der Referenzpunkt in einer Ecke soweit vom Rotationszentrum wie möglich entfernt eingestellt wird, wenn das Werkstück ein Kubus ist.
Fehlermessverfahren des Messens einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, und einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse, wobei das Fehlermessverfahren umfasst: einen Rotationsachsengeometrie-Abweichungsmessschritt des Messens einer Position und einer Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punktes auf einer Oberfläche des auf der Rotationsachse fixierten Werkstücks; einen Geometrieabweichungsparameter-Einstellschritt des Einstellens eines Korrekturbetrags einer Messposition und Verkippung der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung; einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt des Messens einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie; und einen Werkstückinstallationsparametereinstellschritt des Einstellens der gemessenen Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung.
Fehlermessverfahren des Messens einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, und einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse, wobei das Fehlermessverfahren umfasst: einen Rotationszentrumspositionsmessschritt des Messens eines Position der Rotationsachsenzentrallinie durch Messen einer Position eines Punktes auf einer Oberfläche des an der Rotationsachse fixierten Werkstücks; einen Rotationszentrumsparametereinstellschritt des Einstellens eines Korrekturbetrags der gemessenen Position der Rotationsachsenzentrallinie in einer Numeriksteuervorrichtung; einen Werkstückinstallationsfehlermessschritt des Messens einer Installationsposition und einer Verkippung des Werkstücks in Bezug auf die Position der Rotationsachsenzentrallinie; und einen Werkstückinstallationsfehlerparametereinstellschritt des Einstellens der gemessenen Installationsposition und Verkippung des Werkstücks in einer Numeriksteuervorrichtung.
Fehlermessverfahren gemäß Anspruch 9, wobei der Rotationsachsengeometrieabweichungsmessschritt beinhaltet: einen Referenzpunkteinstellschritt des Definierens einer Form des Werkstücks und eines Punkt auf dem Werkstück als einen Referenzpunkt, einen Messpunktentscheidungsschritt des Entscheidens über einen Messpunkt auf dem Werkstück, der zum Spezifizieren einer dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts nötig ist, einen Referenzpunktkoordinaten-Berechnungsschritt des Berechnens einer dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert ist, und einen Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungsschritt des Berechnens einer Position und einer Verkippung einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse, basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts.
Fehlermessverfahren gemäß Anspruch 10, wobei der Rotationzentrumspositionsmessschritt beinhaltet einen Referenzpunkteinstellschritt des Definierens einer Form des Werkstücks und eines durch Projizieren des Werkstücks auf eine zweidimensionale Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse erhaltenen Punkts, als einen Referenzpunkt, einen Messpunktentscheidungsschritt des Entscheidens über einen Messpunkt auf dem Werkstück, der zum Spezifizieren einer zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts nötig ist, einen Referenzpunktkoordinaten-Berechnungsschritt des Berechnens einer zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert ist, und einen Rotationsachsengeometrieabweichungsberechnungsschritt des Berechnens einer Position einer Rotationszentrumslinie der Rotationsachse, basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts.
Fehlermessverfahren des Messens einer Position und einer Verkippung einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück installiert ist, in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse, wobei eine dreidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt auf dem Werkstück ist und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert wird, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück ermittelt wird, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der dreidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position und eine Verkippung einer Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl von dreidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet werden.
Fehlermessverfahren des Messens einer Position einer Rotationsachsenzentrallinie einer Rotationsachse, auf der ein Werkstück in einer Numeriksteuerwerkzeugmaschine mit einer Translationsachse und einer Rotationsachse installiert ist, wobei eine zweidimensionale Koordinate eines Referenzpunkts, der ein Punkt ist, der durch Projizieren des Werkstücks auf eine zweidimensionale Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse ermittelt wird, und zusammen mit einer Form des Werkstücks definiert ist, basierend auf einer Mehrzahl von Messpunkten auf dem Werkstück erhalten wird, die als erforderliche Punkte zum Spezifizieren der zweidimensionalen Koordinate des Referenzpunkts bestimmt werden, bei zumindest zwei Indexwinkeln, während die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel indiziert wird, und eine Position einer Rotationszentrallinie der Rotationsachse basierend auf einer Beziehung zwischen den Indexwinkeln und einer Mehrzahl der zweidimensionalen Koordinaten des Referenzpunkts berechnet wird.
Fehlermessverfahren gemäß Anspruch 9, weiter umfassend: einen Werkstückannäherungszentrumspositionserfassungschritt des Erfassens einer angenäherten Zentrulspositions des Werkstücks zum Detektieren einer groben Installationsposition des Werkstücks; und Berechnen eines Messpunkts auf dem Werkstück, der zum Spezifizieren des Referenzpunkts in einem Fall notwendig ist, wenn die Rotationsachse um einen vorgegebenen Winkel rotiert wird, wobei es festgestellt wird, ob der Messpunkt durch eine in der Numeriksteuerungs-Werkzeugmaschine enthaltene Positionsmessfunktion gemessen werden kann, und wenn festgestellt wird, dass der Messpunkt nicht gemessen werden kann, der Referenzpunkt geändert wird, eine vorgegebene Verkippung der Rotationsachse geändert wird, die Rotationsachse, an der das Werkstück befestigt ist, rotiert wird, oder eine Fixierungsposition des Werkstücks verändert wird.