JP4491681B2 - 工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置に関するものである。

従来、工作機械において、ワークを設置したＸ−ＹテーブルをＸ軸方向またはＹ軸方向に所定距離移動させることにより、微小距離測定器で前記Ｘ−Ｙテーブル上のワークのＸ軸方向またはＹ軸方向の傾きを測定し、その測定値を加工を行うためのＮＣ移動速度指令値に加算、減算してＮＣ補正移動速度指令値を算出し、このワークの傾きを考慮に入れて修正したＮＣ補正移動速度指令値にもとづいてＸ軸駆動モータとＹ軸駆動モータを駆動して前記Ｘ−Ｙテーブルを移動させ、前記ワークの位置決め精度を保証するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、ベースのＸ軸案内面上にテーブルをＸ軸方向に移動位置決め可能に設け、ベースのＺ軸案内面上にＺ軸方向に移動位置決め可能にコラム設けると共に、前記テーブル上に旋回割出可能に回転テーブルを設け、該回転テーブル上に載置したパレットに取り付けたワークを、前記コラムにＹ軸方向に移動位置決め可能に設けた主軸ヘッドの主軸に装着した工具によって加工を行う横型マシニングセンタにおいて、前記ベースのＸ軸案内面に対するテーブルの傾斜を求め、この傾斜にもとづくテーブル上のワークの各制御軸方向における変位を演算し、この変位に応じた補正量にもとづいて補正を行って各制御軸駆動モータを駆動させ、前記ワークの位置決め誤差を補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−３１８２７８号公報 特開２００１−３２５０１２号公報

しかしながら、前者の工作機械においては、単に、Ｘ−Ｙテーブル上のワークの水平面内における傾きにもとづいて該ＸＹテーブルのＸ，Ｙ軸方向の移動位置を補正するものであるから、前記Ｘ−Ｙテーブル上にＢ軸回りに回転する回転テーブルが設けられ、該回転テーブル上に取り付けたワークが、前記Ｂ軸に対して偏心して取り付けられていたり、回転テーブル上面に対して傾斜して取り付けられていて、前記回転テーブルの旋回割出しによって、ワークの姿勢が複雑に変化する場合には、該ワークの位置決め精度を高精度に保証することができない問題がある。
また、後者の横型マシニングセンタにおいては、回転テーブル上に取り付けたワークの、回転テーブル面に対する傾斜や、Ｂ軸の中心からの偏心にもとづく各制御軸方向への変位を補正することについては何ら考慮されていないので、前者の工作機械と同様にワークの位置決め精度を十分に向上させることができない問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回転テーブル上に取り付けたワークを各制御軸方向に高精度に位置決めすることができる工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法であって、
前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求め、この補正値にもとづいて作動指令されたＸ，Ｚ軸の機械座標位置を修正して制御軸駆動手段を作動させ、
その修正する補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させることを特徴としている。

請求項２に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置であって、
前記ＮＣ装置は、前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求める演算手段と、該補正値にもとづいて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置にもとづく作動指令値を修正する補正値を前記制御軸駆動手段に出力する補正手段とを備え、
前記誤差係数メモリは、予め、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きのＸ軸成分とＺ軸成分を記憶しておき、これらの軸成分を前記誤差係数に加えて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置に対する機械固有の補正値を求める機能を備え、
前記補正手段では、前記補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させていることを特徴としている。

本発明の請求項１，２に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置によれば、回転テーブルに対するワークの取付位置に位置ずれがあって、該ワークがＢ軸の回りに振れ回り移動して位置決めされる場合や、回転テーブルに対してワークが傾斜して取り付けられていた場合であっても、それらの位置ずれや傾きによる各制御軸における位置決め誤差を可及的に小さく抑えて、ワークと工具とを所定の加工位置へ相対的に高精度に位置決めすることができる。
架台に対する回転テーブルの組立誤差等によってＹ軸に対してＢ軸が傾いている場合であっても、その傾きによる各制御軸における位置決め誤差を確実に低減することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置を示す。この工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１は、横型マシニングセンタ等の工作機械２を制御するＮＣ装置の機能の一部として構成されている。
前記工作機械２は、ベッド３上に支持されてＸ軸サーボモータ４によってＸ軸方向（図１で紙面に垂直な方向）に移動されるテーブル（架台）５と、前記ベッド３上に支持されてＺ軸サーボモータ６によってＸ軸に直角なＺ軸方向（図１で左右方向）に移動されるコラム（支持部材）７と、該コラム７に支持されＹ軸サーボモータ８によってＸ、Ｚ軸に直角なＹ軸方向（図１で上下方向）に移動される主軸ヘッド９と、前記テーブル５上に支持されてＢ軸サーボモータ１０によって、前記テーブル５の上面における中心に位置し、該上面に垂直なＢ軸回りに旋回、割出可能な回転テーブル１１とを備えている。

前記回転テーブル１１に対して、自動パレット交換装置等（図示せず）により、パレット（図１には図示されていない）に載せたワークＷが搬入されて固定され、また、該固定を解除されて搬出されるようになっている。前記主軸ヘッド９に軸回りに回転自在に支持された主軸１２が支持され、主軸１２に装着した工具によって、前記回転テーブル１１上のワークＷの加工が行われるようになっている。
前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸サーボモータ４，８，６，１０には、それらを駆動させるサーボアンプを有するＸ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路（制御軸位置制御回路）１３が接続されており、該Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３が、前記各軸サーボモータ４，８，６，１０に設けたエンコーダ等の位置検出器によって検出された移動位置信号にもとづいて、各軸サーボモータ４，８，６，１０をフィードバック制御するようになっている。
前記各軸サーボモータ４，８，６，１０と前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３とによって、前記回転テーブル１１と主軸ヘッド９とを相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させ、前記回転テーブル１１をＢ軸回りに回転させる制御軸駆動手段を構成している。

前記位置決め制御装置１は、前記回転テーブル１１に載置されたワークＷの加工点の位置、すなわち、Ｂ軸座標軸（機械座標軸）および前記回転テーブル１１の中心（Ｂ軸）に原点を有し、Ｂ軸方向にＹ座標軸を沿わせたＸ，Ｙ，Ｚ座標軸（機械座標軸）にもとづいて、前記ワークＷの加工面を指令するＢ軸の機械座標位置Ｐｂおよび前記主軸１２に装着された工具のＹ軸の機械座標位置Ｐｙを記憶する機械座標位置メモリ１４と、前記回転テーブル１１の上面に搭載されるワークＷの加工精度に誤差を生じさせる誤差要因とその大きさ（以下「誤差係数」と称する）を記憶する誤差係数用データメモリ（誤差係数メモリ）１５と、前記機械座標位置メモリ１４から前記Ｂ軸の機械座標位置ＰｂとＹ軸の機械座標位置Ｐｙとを読み出す機械座標位置入力手段１６と、該機械座標位置入力手段１６から入力された各機械座標位置Ｐｂ，Ｐｙと前記誤差係数用データメモリ１５から読み出した誤差係数にもとづいて、ワークＷの加工面における加工位置を指令するＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値δｘ，δｙ，δｚを補正プログラムの実行により演算する演算手段１７と、該演算手段１７が求めた前記補正値（新規補正値）δｘ，δｙ，δｚを補正値出力手段１８を介して入力し、補正値データメモリ１９に記憶されている現在のＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値（現在補正値）に新規補正値δｘ，δｙ，δｚを加えた値を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置の新たな補正値として前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３に出力する補正手段２０とを備えている。

そして、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３は、ＮＣ装置の主メモリに記憶された加工プログラムで設定されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置（制御軸位置指令値）ｅを前記補正値によって補正し、この補正した位置指令値にもとづいて前記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ４，８，６を駆動させると共に、前記補正値データメモリ１９に新規補正値を現在補正値に代えて記憶させるようになっている。
なお、前記機械座標位置メモリ１４を設ける代わりに、前記機械座標位置入力手段１６がＮＣ装置の主メモリに記憶された加工プログラムに設定された制御軸位置指令値から直接に前記Ｂ軸の機械座標位置ＰｂとＹ軸の機械座標位置Ｐｙを読み出して前記演算手段１７に入力するようにしてもよい。

前記誤差係数用データメモリ１５に記憶される誤差係数は、前記回転テーブル１１に対する、ワークＷを取り付けたパレットの設置誤差等によって特定され、予め個々の機械を検査、測定することによって得られる機械固有の定数値である。
前記誤差係数としては、図２、図３に示すように、前記回転テーブル１１の中心位置Ｓ１におけるパレットＰの上面に原点を有し、該回転テーブル１１の上面に垂直な直線（Ｂ軸）上にＹ軸を一致させたＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標軸（図２では、前記パレットＰの上面の中心位置Ｓ２を原点としてＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標軸に平行な座標軸をｘ，ｙ，ｚ座標軸として表示する）を想定した場合、
（１）回転テーブル１１に中心位置Ｓ１（Ｂ軸）に対する前記パレットＰ（ワークＷ）の中心位置Ｓ２の偏心量（ワークＷのＢ軸からの偏心量）Ｒ、
（２）パレットＰの中心位置Ｓ２の偏心方向（各中心位置Ｓ１，Ｓ２を結ぶ方向）ｋのＺ座標軸に対する偏り角度α、
（３）回転テーブル１１の上面（Ｘ，Ｚ座標軸を含む平面）に対する前記パレットＰの上面の傾き角度、すなわち、Ｂ軸に対するパレット上面に垂直な軸（パレット中心軸）ｐの傾き角度（ワークＷのＢ軸に対する傾き角度）ω、
（４）ワークＷのＢ軸に対する傾き方向の向きを表す角度、すなわち、パレット中心軸ｐを含みＸ，Ｚ座標軸を含む平面に垂直な平面ｆのＺ座標軸からの偏り角度θ、
（５）Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分β（図３参照）、
（６）Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γ（図３参照）
が挙げられる。

前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γによって、前記回転テーブル１１上にパレットＰを介して搭載したワークＷを加工する際に、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に生じる位置決め誤差の補正値δｘ，δｙ，δｚは、
δｘ＝Ｒ・ｓｉｎ（α＋Ｐｂ）＋Ｐｙ・ｓｉｎω・ｓｉｎ（θ＋Ｐｂ）＋Ｐｙ・β
δｙ＝Ｐｙ・ｓｉｎ^２ ω≒０
δｚ＝Ｒ・ｃｏｓ（α＋Ｐｂ）＋Ｐｙ・ｓｉｎω・ｃｏｓ（θ＋Ｐｂ）＋Ｐｙ・γ
の演算式によって求められる。
したがって、前記ワークＷを加工する際に、ワークＷの加工面を指定するＢ軸の機械座標位置Ｐｂと、前記パレットＰの上面からの高さを指定するＹ軸の機械座標位置Ｐｙとが変数として与えられると、前記位置決め誤差の補正値δｘ，δｙ，δｚが、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各制御軸の位置決め指令値に対する補正値となる。

次に、上記構成の工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置の作用と共に、本発明の一実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め方法について、ワークにボーリング工具（切削工具）により穴あけ加工を行う例を挙げて説明する。
工作機械２が作動を開始され、前記ワークＷを搭載したパレットＰが自動パレット交換装置等によって前記回転テーブル１１上に搬入されて固定されると、ＮＣ装置によって加工プログラムが実行されて、前記機械座標位置メモリ１４に記憶されていたワークＷの加工面を指定するＢ軸の機械座標位置Ｐｂとボーリング加工穴のＹ軸位置を指定するＹ軸の機械座標位置Ｐｙとを前記機械座標位置入力手段１６が読み出して演算手段１７に入力する。該演算手段１７は、その補正プログラムを起動して、前記誤差係数用データメモリ１５から読み出した前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γと前記機械座標位置入力手段１６から入力されたＢ軸の機械座標位置ＰｂおよびＹ軸の機械座標位置Ｐｙとから、前記各演算式にもとづいてＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置（制御軸位置指令値）に対する補正値δｘ，δｙ，δｚを演算する。

これらの補正値δｘ，δｙ，δｚは補正値出力手段１８によって補正手段２０に出力される。一方、Ｙ軸とＢ軸の機械座標位置が入力されなければ、補正値δｘ，δｙ，δｚの変更は無いため、補正値データメモリ１９に既に記憶されていた補正値が補正手段２０に出力される。補正手段２０は、補正値出力手段１８または補正値データメモリ１９の補正値を加えた値を、加工プログラムによって指定されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置にもとづく作動指令を修正する補正値として前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３に出力する。これにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３は、加工プログラムによって指定（指令）されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標値を前記補正値によって修正して、各軸サーボモータ４，８，６をフィードバック制御により作動させるので、前記テーブル５（回転テーブル１１）と主軸ヘッド９とが相対的にＸ，Ｙ軸方向に移動されて、ワークＷの加工面における穴あけ位置へ主軸１２のボーリング工具が位置決め誤差を低減されて正確に位置決めされる。この位置決めの後、前記テーブル５（回転テーブル１１）とコラム７（主軸ヘッド９）とがＺ軸方向に相対的に移動されて、主軸１２のボーリング工具がワークＷに対して穴ぐりが行われる。その場合、ワークＷに対する穴ぐりの加工深さが指定されていても、その加工深さにおける位置決め誤差を低減して指定どおりに正確に穴あけ加工が行われる。
なお、前記補正値によって加工プログラム上で指定されたＹ，Ｂ軸の機械座標位置が修正されると、前記演算によって求めた新たな補正値δｘ，δｙ，δｚが現在の補正値に代わって前記補正値データメモリ１９に記憶され、以降の補正値の算出の際に使用される。

例えば、ワークＷの途中に小径穴がある加工穴を穴ぐりするときや、加工穴が長くて一方向側からだけでは加工ができないときに、Ｂ軸の機械座標位置の０度位置で加工穴の半分長だけ加工した後に、回転テーブル１１を反転させて、Ｂ軸の機械座標位置の１８０度位置で同じ加工穴を穴ぐり加工（反転加工）する場合、回転テーブル１１に対するパレットＰ（ワークＷ）の設置誤差により、Ｂ軸に対してワークＷがＸ軸方向にδｘだけずれている（誤差がある）と、前記ワークＷの反転加工時の加工穴の中心位置が前記誤差の２倍だけ大きくなり、加工穴の軸心のずれ量が２δｘとなって、軸心を一直線状に正確に一致させた加工穴を加工することができないが、前記工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１および位置決め制御方法によれば、そのような不都合が生じることが無く、高精度な穴加工を行うことができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ａについて図４、図５を参照して説明する。
この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ａは、前記工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１が、別途に設けた誤差データ測定手段（図示せず）によって、前記回転テーブル１１に対して前記パレット（ワークＷ）を搭載した場合の取付精度を測定して、その測定結果から前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γを求め、それらを予め前記誤差係数用メモリ１５に記憶させるようにしたのに対して、図４に示すように、前記誤差係数用メモリ１５に接続させた誤差データ測定手段２１を備え、該誤差データ測定手段２１で前記回転テーブル１１に対する前記パレットの取付精度を測定して求めた前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γを前記誤差係数用メモリ１５に自動的に入力するようにしたものである。その他の構成は前記回転テーブルの位置決め制御装置１と同様であるので、同一の構成部分には同一の符号を付してそれらについての説明は省略する。なお、図５では工作機械２は図示を省略されている。

前記誤差データ測定手段２１は、図５に示すように、前記工作機械２の主軸１２に装着して使用するタッチセンサ２２ａを含む自動計測装置２２と、ワーク取付用のパレットＰの所定位置に固定する形状測定された基準円筒定規２３と、前記自動計測装置２２の測定結果にもとづいて誤差係数を演算する誤差演算手段（図示せず）とを備えている。該基準円筒定規２３は、基準盤部２３ａに垂直に一体形成された基準円筒部２３ｂとからなり、該基準円筒部２３ｂの軸心が前記パレットＰの中心に一致し、かつパレットＰの上面に垂直になるようにして、前記基準盤部２３ａが前記パレットＰ上に、位置決め板２４ａ，２４ｂによって位置決め固定されている。

この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ａにおいては、前記誤差データ測定手段２１によって前記回転テーブル１１に対するパレットＰの取付精度を測定する場合には、前記基準円筒定規２３を固定したパレットＰを自動パレット交換装置等によって、工作機械２の回転テーブル１１に搬入して固定し、Ｂ軸（制御軸）を第１のＢ軸位置に位置決めした後、主軸１２に装着した自動計測装置２２のタッチセンサ２２ａを、前記基準円筒定規２３の基準円筒部２３ｂにＹ軸方向の二位置Ｙｉ１，Ｙｉ２において接触させて、該Ｙ軸位置Ｙｉ１，Ｙｉ２と、該Ｙ軸位置に対応するＺ軸方向におけるＺ軸位置Ｚｉ１，Ｚｉ２を測定する。これらの測定データを回転テーブル１１をＢ軸回りに旋回させて複数のＢ軸位置に対して採取する。前記誤差データ測定手段２１は前記誤差演算手段（図示せず）が前記測定データにもとづいて所定の演算式により演算して前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γを求める。その具体的な方法については、従来知られた手法を用いて行えるので説明を省略する。

この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ａおよび位置決め制御方法によれば、工作機械２を使用して前記誤差データ測定手段２１によって、パレットＰの回転テーブル１１に対する設置誤差を測定して前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γを容易に求めて、直ちに前記誤差係数用データメモリ１５に記憶させることができると共に、ワークＷの形状、大きさ等が変わってパレットＰが変更されたような場合、前記誤差係数の更新を別途の誤差データ測定手段を用いることなく、速やかに更新処理を行うことができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ｂについて図６を参照して説明する。
この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ｂは、前記工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１の前記演算手段１７に工作物質量入力手段２５を接続したものである。その他の構成は前記回転テーブルの位置決め制御装置１と同様であるので、同一の構成部分には同一の符号を付してそれらについての説明は省略する。なお、図６では工作機械２は図示を省略されている。
前記パレットＰに取り付けるワークＷの質量が大きい場合、該ワークＷの質量の違いにより、機械や地盤の変形が緩やかに変化するので、パレットＰの前記回転テーブル１１に対する設置状態が変化して、前記誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γに微小な変化を与える。そこで、複数（例えば３種）のワークＷの質量Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に関して、前記各誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γに対する補正定数を予め測定して、それらの補正定数に従って補正された各誤差係数（Ｒ１，α１，ω１，θ１，β１，γ１）、（Ｒ２，α２，ω２，θ２，β２，γ２）、（Ｒ３，α３，ω３，θ３，β３，γ３）を、各ワークＷの質量Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対応させて、前記誤差係数用データメモリ１５に記憶させておく。

この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ｂにおいては、工作物質量入力手段２５から加工されるワークＷの質量が前記演算手段１７に入力されると、ＮＣ装置に記憶された加工プログラムに従って加工が実行される際、演算手段１７が入力されたワークＷの質量Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３に対応した誤差係数（Ｒ１，α１，ω１，θ１，β１，γ１）、（Ｒ２，α２，ω２，θ２，β２，γ２）、（Ｒ３，α３，ω３，θ３，β３，γ３）を、前記誤差係数用データメモリ１５から選択して読み出して、前記補正値δｘ，δｙ，δｚを演算し、これにもとづいて補正手段２０を介して前記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸位置制御回路１３が動作されてＸ，Ｙ，Ｚ軸サーボモータ４，８，６が作動されるので、ワークＷが所定位置の加工位置に正確に位置決めされる。

したがって、この実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置１Ｂおよび位置決め制御方法によれば、工作機械２で重さの異なる複数の重いワークＷを加工する場合には、予め、それらのワークＷの質量に対応する補正係数により補正された前記各誤差係数Ｒ，α，ω，θ，β，γにもとづいて求められた補正値δｘ，δｙ，δｚによって、加工プログラムで指定されたＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置が補正されるので、前記回転テーブル１１に対するパレットの設置誤差にもとづくワークＷの加工位置に対する工具の位置決め誤差を低減することができるのに加えて、ワークＷの質量にもとづく回転テーブル１１に対するパレットの設置誤差の影響をも排除して、ワークＷの加工位置に対する工具の位置決め精度を一層高めることができる。
なお、前記工作物質量入力手段２５としては、前記加工プログラムにワークＷの質量を設定しておき、これを読み取るようにしてもよく、自動パレット交換装置にロードセルを設置し、パレットＰが回転テーブル１１に搬入される際、パレットと一緒にワークＷの質量を計測するものとしてもよい。

前記のように、実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法であって、
前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標位置入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求め、この補正値にもとづいて作動指令されたＸ，Ｚ軸の機械座標位置を修正して制御軸駆動手段を作動させ、
その修正する補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させる構成とされている。

また、実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置であって、
前記ＮＣ装置は、前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標位置入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求める演算手段と、該補正値にもとづいて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置にもとづく作動指令値を修正する補正値を前記制御軸駆動手段に出力する補正手段とを備え、
前記誤差係数メモリは、予め、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きのＸ軸成分とＺ軸成分を記憶しておき、これらの軸成分を前記誤差係数に加えて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置に対する機械固有の補正値を求める機能を備え、
前記補正手段では、前記補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させた構成とされている。

したがって、前記実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置１，１Ａ，１Ｂによれば、回転テーブル１１に対するワークＷの取付位置に位置ずれがあって、該ワークＷがＢ軸の回りの振れ回り移動して位置決めされる場合や、回転テーブル１１に対してワークＷが傾斜して取り付けられている場合であっても、それらの位置ずれや傾きによるＸ，Ｙ，Ｚ軸の各制御軸における位置決め誤差を可及的に小さく抑えて、ワークＷと工具とを所定の加工位置へ相対的に高精度に位置決めすることができる。
さらに、テーブル５に対する回転テーブル１１の組立誤差等によってＹ軸に対してＢ軸が傾いている場合であっても、その傾きによるＸ，Ｙ，Ｚ軸の各制御軸における位置決め誤差を確実に低減することができる。

なお、前記実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法および位置決め制御装置１においては、回転テーブル１１に固定したワークＷをＢ軸の指令で所定の加工面を割り出した後、前記回転テーブル１１と主軸ヘッド９とをＸ，Ｙ軸の指令で相対的に移動して、主軸１２のボーリング工具を所定の穴あけ位置に位置決めし、しかる後、主軸１２のボーリング工具をＺ軸の指令でＺ軸方向に移動させることにより、前記ワークＷの加工面に所要の穴あけ加工を行う例を示したが、本発明は、このような穴あけ加工に限らず、Ｂ軸の指令で所定の加工面を割り出して位置決めされたワークＷに対し、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の指令で前記主軸ヘッド９をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対的に移動させながら、主軸１２の回転工具でワークＷの表面を連続的に切削加工するような場合にも同様に適用することができる。
また、本発明を横型のマシニングセンタに適用した例を示したが、本発明は、これに限らず、縦型のマシニングセンタやその他の工作機械においても適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置を示すブロック図である。 回転テーブルに対するパレットの設置誤差を表す誤差係数を示す説明図である。 回転テーブルのＢ軸のＹ軸に対する傾斜を表す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置を示すブロック図である。 自動計測装置の一例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置を示すブロック図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 回転テーブルの位置決め制御装置
２ 工作機械
４，６，８，１０ Ｘ，Ｚ，Ｙ，Ｂ軸サーボモータ
５ テーブル（架台）
７ コラム（支持部材）
９ 主軸ヘッド
１２ 主軸
１３ Ｘ，Ｚ，Ｙ，Ｂ軸位置制御回路（制御軸位置制御回路）
１４ 機械座標位置メモリ
１５ 誤差係数用データメモリ（誤差係数メモリ）
１６ 機械座標位置入力手段
１７ 演算手段
１８ 補正値出力手段
１９ 補正値データメモリ
２１ 誤差データ測定手段
２２ 自動計測装置
２３ 基準円筒定規
２５ 工作物質量入力手段

Claims (2)

1. 架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法であって、
   前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
   ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標位置入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求め、この補正値にもとづいて作動指令されたＸ，Ｚ軸の機械座標位置を修正して制御軸駆動手段を作動させ、
   その修正する補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させることを特徴とする工作機械における回転テーブルの位置決め制御方法。
2. 架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに旋回して位置決めし、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動させて、前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により前記回転テーブルに固定したワークの加工を行う工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置であって、
   前記ＮＣ装置は、前記ワークのＢ軸からの偏心位置までの偏心量Ｒと、該偏心位置のＺ軸からの偏り角度αと、前記ワークのＢ軸に対する傾き角度ωと、該傾き方向のＺ軸に対する偏り角度θと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＸ軸成分βと、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きによるＺ軸成分γとを含む誤差係数を前記ＮＣ装置の誤差係数メモリに予め記憶しておき、
   ＮＣ装置から前記制御軸駆動手段に機械座標位置入力手段によってＹ軸の機械座標位置とＢ軸の機械座標位置が入力されたとき、それらＹ，Ｂ軸の機械座標位置と前記誤差係数とにもとづいてＸ，Ｚ軸の機械座標位置に対する補正値を求める演算手段と、該補正値にもとづいて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置にもとづく作動指令値を修正する補正値を前記制御軸駆動手段に出力する補正手段とを備え、
   前記誤差係数メモリは、予め、Ｙ軸に対するＢ軸の傾きのＸ軸成分とＺ軸成分を記憶しておき、これらの軸成分を前記誤差係数に加えて前記Ｘ，Ｚ軸の機械座標位置に対する機械固有の補正値を求める機能を備え、
   前記補正手段では、前記補正値が変更されたときに現在の前記機械座標位置に対する補正値を新規補正値に代えて補正値データメモリに記憶させていることを特徴とする工作機械における回転テーブルの位置決め制御装置。

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