JP2755346B2 - 自動工作機械の運動精度測定方法及びその装置 - Google Patents

自動工作機械の運動精度測定方法及びその装置

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JP2755346B2 JP3011594A JP3011594A JP2755346B2 JP 2755346 B2 JP2755346 B2 JP 2755346B2 JP 3011594 A JP3011594 A JP 3011594A JP 3011594 A JP3011594 A JP 3011594A JP 2755346 B2 JP2755346 B2 JP 2755346B2
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幸司 豊田
充夫 後藤
収 中村
吉久 谷村
徹 伊勢
友宏 真田
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は自動工作機械の運動精度測
定方法及びその装置に係り、特に、マシンニングセン
タ、NC工作機械等の自動工作機械の運動精度を測定す
る測定方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マシンニングセンタ、NC工作機
械等の自動工作機械のX、Y及びZの各軸の運動精度
(指示精度、直角度、真直度、ピッチング、ヨーイン
グ、ローリング)を測定する方法としては、運動精度の
各要素ごとにレーザ測長器、直定規、直角定規、オート
コリメータ、電気水準器等を用いて測定する方法と、最
近使用されたばかりであるが、ダブルボールバーという
測定器を用いて総合精度として測定する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
測長器、直定規、直角定規、オートコリメータ、電気水
準器等を用いて測定する方法は、測定に時間がかかると
いう欠点がある。また、ダブルボールバーを用いる方法
は、工具取付け軸と自動工作機械のテーブルとの間で球
運動をさせる方法なので、測定範囲が限定されるという
欠点がある。
【0004】更には、これらの方法は、加工中における
自動工作機械の運動精度を測定できないという欠点があ
る。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもの
で、自動工作機械の運動精度を広い範囲に渡って短時間
で測定でき、且つ加工中でも測定できる自動工作機械の
運動精度測定方法及びその装置を提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、自動工作機械の運動精度を測定する自動工作
機械の運動精度測定方法に於いて、前記自動工作機械の
工具取付け軸に反射体を固定し、前記反射体を追尾し
て、その追尾する反射体の移動量を測定する複数の追尾
式レーザ干渉計をそれぞれ所定位置に固定し、前記反射
体が指定位置に移動するように前記工具取付け軸を動作
させると共に、前記移動する反射体を前記追尾式レーザ
干渉計で追尾して反射体の移動量を測定し、前記測定し
た移動量から算出した前記反射体の移動後の位置と前記
指定位置を比較することによって運動精度を測定するこ
とを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明によれば、自動工作機械の工具取付け軸
に反射体を取り付ける一方、この反射体を追尾し、その
追尾する反射体の移動量を測定する複数の追尾式レーザ
干渉計を所定位置に固定する。次に、反射体が指定位置
に移動するように工具取付け軸を動作させると共に、工
具取付け軸の移動と共に移動する反射体を所定位置に配
設した複数の追尾式レーザ干渉計で追尾して反射体の移
動量を測定する。そして、測定した移動量から算出され
る前記反射体の移動後の位置と前記指定位置を比較する
ようにした。即ち、予め反射体の初期位置と各追尾式レ
ーザ干渉計の位置を同一座標系、例えば自動工作機械の
座標系で求めておけば、反射体を指定位置に移動させる
ように工具取付け軸を動作させた場合、反射体の初期位
置と追尾式レーザ干渉計で求めた反射体の移動量データ
から反射体の移動後の位置を逐次算出することができ
る。従って、追尾式レーザ干渉計により求めた反射体の
移動後の位置と指定位置を比較することにより、自動工
作機械の運動精度が良ければ、移動位置と指定位置との
差は小さく、もし自動工作作機械の運動精度が悪けれ
ば、指定位置に対する追尾式レーザ干渉計で測定した移
動位置の差が大きくなる。
【0007】また、各軸のうちどの軸の運動精度が悪い
かを知りたい場合には、各軸方向ごとに個々に工具取付
け軸を駆動させて移動させた反射体の指定位置と追尾式
レーザ干渉計で測定した反射体の移動後の位置を比較す
ればよい。また、2軸面内で反射体を移動させれば、2
軸面内の運動精度を測定することができる。
【0008】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る自動工作
機械の運動精度測定方法及びその装置の好ましい実施例
について詳説する。図1は、本発明の自動工作機械の運
動精度測定装置を具備した門型マシンニングセンタ10
の一例である。
【0009】図1に示すように、門型マシンニングセン
タ10は、X軸方向に移動自在なXキャリッジ12、X
キャリッジ12の中をZ軸方向に移動自在な工具取付け
軸14及び基台16上を前後方向、即ちY軸方向にスラ
イドするY軸テーブル18を有すると共に、工具取付け
軸14の先端部に工具14Aが取付けられる。また、
X、Y、Zの各軸には、測長リニアスケールが夫々備え
られ、工具取付け軸14の移動量が検出されるようによ
うになっている。そして、図示しない制御部からの加工
移動経路を指令する指令情報に従ってXキャリッジ1
2、Y軸テーブル18及び工具取付け軸14が図中X−
X方向、Y−Y方向、Z−Z方向に移動すると共に、工
具取付け軸14の移動量は測長リニアスケールで検出さ
れて逐次フィードバックされる。これにより、工具取付
け軸14の先端に取付けられた工具14Aは、加工移動
経路を沿って移動しながらY軸テーブル18上に固定さ
れたワーク(図示せず)を加工する。
【0010】また、前記Y軸テーブル18上の後端に
は、レーザ追尾式の測定装置20が設けられ、測定装置
20はその前面4隅に追尾式レーザ干渉計22、22…
が図示しない回転支持機構を介して夫々設けられる。一
方、前記工具取付け軸14の先端部近傍には、反射体2
4が前記追尾式レーザ干渉計側22に向けて取付けられ
ている。従って、工具取付け軸14の移動と共に移動す
る反射体24に各追尾式レーザ干渉計22からレーザ光
を照射して、反射体24から反射した反射レーザ光を追
尾することにより、反射体24の移動量を測定すること
ができる。尚、Y軸テーブル18の移動においては、反
射体24はY軸テーブル16と共に移動する追尾式レー
ザ干渉計22に対して相対的に変位する。また、各追尾
式レーザ干渉計22は図示しない回転支持機構により反
射レーザ光を追尾できる。また、追尾式レーザ干渉計2
2に入力される反射体24の移動量データは測定装置2
0内の演算処理部で演算されて反射体24の基準点から
の座標位置として表される。
【0011】追尾式レーザ干渉計22は、測長の基準が
X、Y、Zの各軸に備えられた測長リニアスケールを検
定するのに用いるレーザであるので、追尾式レーザ干渉
計22で測定された値はそのまま検定の基準値として用
いることができる。次に、上記の如く構成された門型マ
シンニングセンタ10により、本発明の自動工作機械の
運動精度測定方法を説明する。
【0012】先ず、反射体24が指定座標位置(X、
Y、Z)に移動するように工具取付け軸14を動作させ
ると共に、工具取付け軸14と共に移動する反射体24
を追尾式レーザ干渉計22で追尾して反射体24の移動
量を測定し、測定した移動量から反射体24の移動後の
測定座標位置(x 、y 、z )を求める。そして、指定座
標位置(X、Y、Z)と追尾式レーザ干渉計22で測定
した測定座標位置(x 、y 、z )とを比較することによ
って運動精度を測定する。即ち、門型マシンニングセン
タ10の運動精度が良ければ、指令座標位置(X、Y、
Z)と測定座標位置(x 、y 、z )との差が小さく、も
し門型マシンニングセンタ10のX、Y及びZの各軸方
向の運動精度(指示精度、直角度、真直度、ピッチン
グ、ヨーイング、ローリング)が悪い場合には、指定座
標位置(X、Y、Z)と測定座標位置(x 、y 、z )と
の差が大きくなる。
【0013】前記した運動精度の測定において、制御部
からの加工移動経路を指令する指令情報に従って工具取
付け軸14を動作させ、工具取付け軸14と共に移動す
る反射体14を追尾式レーザ干渉計22で追尾すれば、
加工中でも自動工作機械の運動精度を測定することがで
きる。また、各軸方向ごとに個々に工具取付け軸14を
移動させる指令情報を使用すれば、X、Y及びZの各軸
ごとの運動精度を測定することができる。
【0014】このように、本発明の自動工作機械の運動
精度測定方法によれば、門型マシンニングセンタ10の
工具取付け軸14に固定した反射体24を、複数の追尾
式レーザ干渉計22で追尾して門型マシンニングセンタ
10の運動精度を測定できるようにしたので、広い範囲
に渡って短時間で運動精度を測定でき、且つ加工中でも
測定できる。また、本発明の自動工作機械の運動精度測
定方法で測定した運動精度情報を、Xキャリッジ12、
Y軸テーブル18及び工具取付け軸14を駆動する駆動
手段にフィードバックすることにより、門型マシンニン
グセンタ10の運動精度を向上させることができる。
【0015】また、3基の追尾式レーザ干渉計22があ
れば反射体24の移動後の位置を測定することは可能で
あるが、本実施例のように4基の追尾式レーザ干渉計2
2を使用すれば、追尾式レーザ干渉計22の基準点間距
離の検定を行うことができると共に、1基の追尾式レー
ザ干渉計22と反射体24の間の光路に障害物があって
も測定を行うことができる。
【0016】また、工具取付け軸14の3軸方向(3次
元空間)の運動精度を測定することで説明したが、工具
取付け軸14の2軸方向(Xキャリッジ、工具取付け軸
の2次元平面)だけの運動精度を測定する場合には、図
2に示すように、測定装置20を門型マシンニングセン
タ10を設置する床に固定する。また、本発明の自動工
作機械の運動精度測定方法は、門型マシンニングセンタ
10に限定されることはなく、縦型或いは横型のマシン
ニングセンタにも適用することができる。更には、自動
工作機械でも特に2軸以上の直線運動または円弧運動
(回転運動は除く)する構造のものに適用することがで
きる。また、工具取付け軸14に固定する反射体の数は
1個に限定するものではない。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動工作
機械の運動精度測定方法及びその装置によれば、自動工
作機械の工具取付け軸に固定した反射体を、追尾式レー
ザ干渉計で追尾して自動工作機械の運動精度を測定でき
るようにしたので、広い範囲に渡って短時間で運動精度
を測定でき、且つ加工中でも測定できる。
【0018】また、本発明の自動工作機械の運動精度測
定装置で測定した運動精度情報を、自動工作機械の各軸
を駆動する駆動手段にフィードバックすることにより、
自動工作機械の運動精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の自動工作機械の運動精度測定
装置を具備した門型マシンニングセンタの一例で、測定
装置をY軸テーブル上に配置した斜視図
【図2】図2は、本発明の自動工作機械の運動精度測定
装置を具備した門型マシンニングセンタの一例で、測定
装置を床上に配置した斜視図
【符号の説明】
10…本発明の自動工作機械の運動精度測定装置を具備
した門型マシンニングセンタ 12…Xキャリッジ 14…工具取付け軸 16…基台 18…Y軸テーブル 20…測定装置 22…追尾式レーザ干渉計 24…反射体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 収 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 谷村 吉久 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 伊勢 徹 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株 式会社東京精密内 (72)発明者 真田 友宏 東京都三鷹市下連雀9丁目7番1号 株 式会社東京精密内 審査官 岡田 卓弥 (56)参考文献 特開 平5−302813(JP,A) 特開 平2−159504(JP,A) 特開 昭60−216204(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 B23Q 17/00 - 23/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動工作機械の運動精度を測定する自動工
    作機械の運動精度測定方法に於いて、 前記自動工作機械の工具取付け軸に反射体を固定し、 前記反射体を追尾して、その追尾する反射体の移動量を
    測定する複数の追尾式レーザ干渉計をそれぞれ所定位置
    に固定し、 前記反射体が指定位置に移動するように前記工具取付け
    軸を動作させると共に、前記移動する反射体を前記追尾
    式レーザ干渉計で追尾して反射体の移動量を測定し、 前記測定した移動量から算出した前記反射体の移動後の
    位置と前記指定位置を比較することによって運動精度を
    測定することを特徴とする自動工作機械の運動精度測定
    方法。
  2. 【請求項2】前記自動工作機械がワークを加工する加工
    移動経路に従って前記工具取付け軸を動作させるときの
    運動精度を測定することを特徴とする請求項1の自動工
    作機械の運動精度測定方法。
  3. 【請求項3】自動工作機械の運動精度を測定する自動工
    作機械の運動精度測定装置に於いて、 前記自動工作機械の工具取付け軸に固定された反射体
    と、 前記反射体を追尾して、その追尾する反射体の移動量を
    測定する複数の追尾式レーザ干渉計と、 前記測定した反射体の移動量から反射体の移動後の位置
    を算出する演算装置と、 前記反射体が指定位置に移動するように前記工具取付け
    軸を動作させる制御手段と、から成り、 前記算出した前記反射体の移動後の位置と前記指定位置
    を比較することによって運動精度を測定することを特徴
    とする自動工作機械の運動精度測定装置。
JP3011594A 1994-02-28 1994-02-28 自動工作機械の運動精度測定方法及びその装置 Expired - Lifetime JP2755346B2 (ja)

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