JP5581825B2 - 工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法 - Google Patents

工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば５軸マシニングセンタなどの直進軸および回転軸を制御して加工を行う工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法に関するものである。
工作機械は、制御装置により直進軸および回転軸を位置制御することで工作物の加工を行っている。この工作機械の構成として、例えば、ベッドの上にＡ軸回転するチルトテーブルを搭載し、このチルトテーブル上にＢ軸回転するターンテーブルが搭載され、このターンテーブル上に工作物を載置するワークテーブルが配置されているものがある。
このような工作機械において、加工の高精度化を図るために、Ａ軸の軸中心およびＢ軸の軸中心の正確な位置を把握する必要がある。そこで、例えば、特許文献１には、タッチセンサによりワークテーブル上に配置された真球をセンシングして、Ａ軸の軸中心およびＢ軸の軸中心を検出する方法が開示されている。これにより、工作機械における基準位置である回転軸の軸中心を検出し、加工の高精度化を図っている。
特開２００７−４４８０２号公報
ここで、回転軸であるＡ軸およびＢ軸は、それぞれの回転角が０（ｄｅｇ）の場合にＸ軸およびＹ軸と一致する。しかし、工作機械の組付けや設置において、チルトテーブルやターンテーブルなどの組付け誤差または加工誤差により、Ａ軸中心およびＢ軸中心がそれぞれＸ軸およびＹ軸と一致せずに、傾き誤差や位置誤差が生じることがある。
さらに、工作機械による加工において、主軸の回転や駆動軸の作動に伴う熱変位やベアリング与圧などにより、主軸に対する回転軸の位置が変位することがある。また、主軸に対する回転軸の変位量は、主軸の回転数や工作物の載置状態などによっても変動する。そのため、工作機械における基準位置の検出は、加工時において適宜行われることが好適である。
上述した特許文献１に記載の方法では、加工前に回転軸の軸中心を検出した場合に、ワークテーブル上に配置した真球などの測定治具を被加工物である工作物に交換するなどの段取り換えが必要となる。そのため、基準位置を検出した後に、検出した基準位置がさらに変動してしまうおそれがある。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、より簡易に工作機械の基準位置を検出することができる工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法を提供することを目的とする。
（工作機械の基準位置検出装置）
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の工作機械の基準位置検出装置の発明の構成上の特徴は、
直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出装置であって、
前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
前記回転体に固定される検出体と、
平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め手段と、
それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出手段と、
を備え、
前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交し且つ互いに直交する第一直進軸および第二直進軸を有し、
前記テーブルの前記回転軸は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第一回転軸を有し、
前記軸中心検出用センサは、前記検出方向が前記第一回転軸に対して垂直になるように設置される第一軸中心検出用センサを有し、
前記位置決め手段は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して前記第一回転軸の軸方向が直交する状態において、前記検出方向が前記第一直進軸または前記第二直進軸と垂直となる位相に前記テーブルを位置決めし、
前記位置情報取得手段は、
前記第二直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第一位置情報を取得し、
前記第一直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相のうち少なくとも一方の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第二位置情報を取得し、
前記基準位置検出手段は、前記第一位置情報および前記第二位置情報に基づいて前記第一回転軸の軸中心を検出することである。
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、
前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交する第二直進軸、および前記第二直進軸に直交し且つ前記回転体の軸方向に平行な第三直進軸を有し、
前記テーブルの前記回転軸は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第二回転軸を有し、
前記軸中心検出用センサは、異なる複数の方向から前記検出体の接近を検出可能な複数の前記検出方向が前記第二回転軸に対して垂直になるように設置される第二軸中心検出用センサを有し、
前記位置決め手段は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して前記第二回転軸の軸方向が直交する状態において、少なくとも異なる３箇所の前記位相に前記テーブルを位置決めし、
前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、複数の前記検出方向から前記検出体を前記第二軸中心検出用センサに接近させ、前記第二軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第三位置情報を取得し、
前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報に基づいて前記第二回転軸の軸中心を検出することである。
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、
前記第一軸中心検出用センサは、直線状の前記検出域を有し、
前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、前記第一軸中心検出用センサに前記検出体を接近させる際に、前記検出体の前記第一回転軸における軸方向位置が一定に設定されていることである。
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、
前記第一軸中心検出用センサに検出される前記検出体の先端部は球状に形成されていることである。
上記の課題を解決するため、請求項５に記載の工作機械の基準位置検出装置の発明の構成上の特徴は、
直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出装置であって、
前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
前記回転体に固定される検出体と、
平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め手段と、
それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出手段と、
を備え、
前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交する第二直進軸、および前記第二直進軸に直交し且つ前記回転体の軸方向に平行な第三直進軸を有し、
前記テーブルの前記回転軸は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第二回転軸を有し、
前記軸中心検出用センサは、異なる複数の方向から前記検出体の接近を検出可能な複数の前記検出方向が前記第二回転軸に対して垂直になるように設置される第二軸中心検出用センサを有し、
前記位置決め手段は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して前記第二回転軸の軸方向が直交する状態において、少なくとも異なる３箇所の前記位相に前記テーブルを位置決めし、
前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、複数の前記検出方向から前記検出体を前記第二軸中心検出用センサに接近させ、前記第二軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第三位置情報を取得し、
前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報に基づいて前記第二回転軸の軸中心を検出することである。
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、前記基準位置検出手段により検出された前記回転軸の軸中心から算出される前記回転軸の位置誤差に基づいて、前記基準位置検出装置に記憶されている前記回転軸の軸中心を補正する補正手段をさらに備えることである。
請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記基準位置検出装置は、平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記第一回転軸に対して平行になるように前記テーブルに設置された第一軸傾き検出用センサをさらに備え、
前記位置情報取得手段は、前記第一位置情報および前記第二位置情報を取得した各前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸傾き検出用センサに接近させ、前記第一軸傾き検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第四位置情報を取得し、
前記基準位置検出手段は、前記第一位置情報、前記第二位置情報および前記第四位置情報に基づいて前記第一回転軸の傾きを検出することである。
請求項８に記載の発明の構成上の特徴は、請求項５において、
前記基準位置検出装置は、平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記第二回転軸に対して平行になるように前記テーブルに設置された第二軸傾き検出用センサをさらに備え、
前記位置情報取得手段は、前記第三位置情報を取得した各前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第二軸傾き検出用センサに接近させ、前記第二軸傾き検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第五位置情報を取得し、
前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報および前記第五位置情報に基づいて前記第二回転軸の傾きを検出することである。
請求項９に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜８の何れか一項において、前記検出体は、前記回転体に支持される前記工具であることである。
請求項１０に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜９の何れか一項において、前記軸中心検出用センサは、非接触式センサであり、前記位置情報取得手段は、前記軸中心検出用センサに前記検出体を接近させる際に、前記検出体を所定回転数で回転させた状態とすることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
請求項１１に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１０において、前記検出体の前記所定回転数は、加工時における前記工具の回転数に設定されていることである。
請求項１２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜１１の何れか一項において、前記軸中心検出用センサは、前記テーブルのうち前記工作物を載置し得る領域の外部に設置されていることである。
請求項１３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜１２の何れか一項において、前記軸中心検出用センサは、前記工具の工具長および工具径の少なくとも一方を測定する工具センサであることである。
（工作機械の基準位置検出方法）
上記の課題を解決するため、請求項１４に記載の工作機械の基準位置検出方法の発明の構成上の特徴は、
直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出方法であって、
前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
前記回転体に固定される検出体と、
平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め工程と、
それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出工程と、
を備え、
前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交し且つ互いに直交する第一直進軸および第二直進軸を有し、
前記テーブルの前記回転軸は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第一回転軸を有し、
前記軸中心検出用センサは、前記検出方向が前記第一回転軸に対して垂直になるように設置される第一軸中心検出用センサを有し、
前記位置決め工程は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して前記第一回転軸の軸方向が直交する状態において、前記検出方向が前記第一直進軸または前記第二直進軸と垂直となる位相に前記テーブルを位置決めし、
前記位置情報取得工程は、
前記第二直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第一位置情報を取得し、
前記第一直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相のうち少なくとも一方の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第二位置情報を取得し、
前記基準位置検出工程は、前記第一位置情報および前記第二位置情報に基づいて前記第一回転軸の軸中心を検出することである。
請求項１に係る発明によると、位置決め手段により設定された複数の位相にテーブルを位置決めするとともに、位置情報取得手段がそれぞれの位相において軸中心検出用センサが検出する検出体の位置情報を取得する。そして、基準位置検出手段は、検出された複数の検出体の位置情報に基づいて、工作機械の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出する構成となっている。ここで、検出体は、工作機械の主軸台に回転可能に設けられた回転体に固定される、加工工具や専用の測定器などを含む軸部材である。この回転体および検出体は、主軸台に対して回転するものであり、工作機械の主軸に相当する。
軸中心検出用センサは、平面状または直線状の検出域を有する検出器である。平面状の検出域を有するものとしては、例えば、静電容量式検出器や磁気式検出器などがある。軸中心検出用センサとして平面状の検出域を有する場合に、軸中心検出用センサは、電極からなる検出部を有し、検出体がこの検出部に接触を含む所定距離にまで接近した際に、検出体の位置を検出している。また、軸中心検出用センサは、検出部から所定距離だけ離間した位置において検出体を検出可能な領域を平面状の検出域とし、この検出域に直交する方向を当該軸中心検出用センサの検出方向としている。そして、平面状の検出域を有する軸中心検出用センサは、この検出方向が回転軸に対して垂直になるようにテーブルに設置されている。
また、直線状の検出域を有するものとしては、例えば、レーザ検出器などがある。軸中心検出用センサとしてレーザ検出器を使用する場合に、レーザ検出器は、レーザ発振器および受光器からなり、レーザの一部を検出体が遮断することにより検出体の位置を検出している。また、軸中心検出用センサは、レーザ発振器から受光器まで間の線分を直線状の検出域とし、この検出域に直交する方向を当該軸中心検出用センサの検出方向としている。つまり、この場合の検出方向は、上記の線分と直交する平面において、上記の線分を中心とする円の径方向となる。そして、直線状の検出域を有する軸中心検出用センサは、この検出方向の少なくとも一部が回転軸に対して垂直になるように、即ち上記の線分の延伸方向が回転軸に対して垂直または平行になるように、テーブルに設置されている。
ここで、軸中心検出用センサの検出域における「検出方向が回転軸に対して垂直」とは、回転軸に直交する何れかの直線に対して、検出方向が垂直になっていることをいう。換言すれば、回転軸が直交する何れかの平面に検出方向が含まれていることをいう。よって、検出方向が回転軸に対して垂直であっても、軸中心検出用センサの検出域と、回転軸とが交差するとは限らない。
このような構成において、検出体は、軸中心検出用センサに対して接近され、その位置を検出される。これにより、工作機械の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出することができる。また、従来、回転軸の軸中心を検出するためにワークテーブル上に配置した測定治具が不要となるため、基準位置の検出を簡易化することができる。よって、例えば、ワークテーブル上には加工対象である工作物を載置した状態で回転軸の軸中心を検出する構成としてもよい。これにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に回転軸の軸中心を検出することができる。
また、位置情報取得手段は、検出方向が第一直進軸および第二直進軸に垂直となるテーブルの位相において、検出体を第一軸中心検出用センサに接近させ、第一軸中心検出用センサが検出域において検出することにより、第一位置情報および第二位置情報を取得する。そして、基準位置検出手段は、第一位置情報および第二位置情報に基づいて第一回転軸の軸中心を検出する構成となっている。ここで、第一回転軸は、工作機械におけるテーブルの回転軸であって、テーブルを所定の位相に位置決めするために位置決め手段により回転される。また、第一軸中心検出用センサは、検出域における検出方向が第一回転軸に対して垂直になるように設置される軸中心検出用センサである。
このような構成により、基準位置検出手段は、第一位置情報に基づいて第一直進軸の軸方向における第一回転軸の軸中心座標を算出することができる。同様に、基準位置検出手段は、第二位置情報に基づいて第二直進軸の軸方向における第一回転軸の軸中心座標を算出することができる。これにより、基準位置検出手段は、第一回転軸の軸中心を検出することができる。
例えば、工作機械がＢ軸回りに回転するターンテーブルを有する場合に、第一軸中心検出用センサは、検出域における検出方向がＢ軸に対して垂直となるように設置される。そして、その検出方向がＸ軸およびＺ軸と垂直となる４箇所のターンテーブルの位相のうち少なくとも３箇所以上の位相において、検出体の位置情報を取得することにより、Ｂ軸のＸ座標およびＺ座標が算出される。このようにして、基準位置検出装置は、ターンテーブルを有する工作機械において、ターンテーブルの回転軸の軸中心を検出することができる。
請求項２，５に係る発明によると、位置情報取得手段は、少なくとも異なる３箇所の位相において、検出体を複数の検出方向から第二軸中心検出用センサに接近させ、第二軸中心検出用センサが検出域において検出することにより第三位置情報を取得する。そして、基準位置検出手段は、第三位置情報に基づいて第二回転軸の軸中心を検出する構成となっている。ここで、第二回転軸は、工作機械におけるテーブルの回転軸であって、テーブルを所定の位相に位置決めするために位置決め手段により回転される。また、第二軸中心検出用センサは、検出域における検出方向が第二回転軸に対して垂直になるように設置される軸中心検出用センサである。
このような構成により、基準位置検出手段は、それぞれの位相における第二軸中心検出用センサの検出域が位置する、第二直進軸の軸方向位置および第三直進軸の軸方向位置を第三位置情報に基づいて検出することができる。これにより、基準位置検出手段は、例えば、第二軸中心検出用センサの検出域のそれぞれの位置を通る円弧の中心を求めることにより、第二回転軸の軸中心を検出することができる。
例えば、工作機械がＡ軸回りに回転するチルトテーブルを有する場合に、第二軸中心検出用センサは、検出域における複数の検出方向がＡ軸に対してともに垂直となるように設置される。これは、第二軸中心検出用センサは、平面状の検出域を有する場合に、当該検出域を有する複数の検出器により構成され、それぞれの検出方向がＡ軸に対して垂直となるように設置される。一方で、第二軸中心検出用センサは、直線状の検出域を有する場合に、当該検出域の延伸方向がＡ軸に対して垂直となるように設置される。
そして、所定の位相において、検出体を複数の検出方向から第二軸中心検出用センサに接近させることで、その位相における第二軸中心検出用センサの検出域のＺ座標およびＹ座標が算出される。そして、これをチルトテーブルの異なる３箇所の位相で行い、それぞれの位相における第二軸中心検出用センサの検出域の検出位置を通る円弧の中心を求めることにより、Ａ軸のＺ座標およびＹ座標が算出される。このようにして、基準位置検出装置は、チルトテーブルを有する工作機械において、チルトテーブルの回転軸の軸中心を検出することができる。
また、工作機械が互いに直交する第一回転軸および第二回転軸を有する場合に、第二軸中心検出用センサは第一軸中心検出用センサと同一の軸中心検出用センサとする構成としてもよい。例えば、工作機械がＡ軸回転するチルトテーブル上にＢ軸回転するターンテーブルを有する構成とする。この時、Ａ軸方向に対してＢ軸方向が垂直であれば、軸中心検出用センサの検出域における検出方向をＡ軸およびＢ軸に対して垂直になるように軸中心検出用センサを設置することが可能である。このようにすることにより、第一軸中心検出用センサおよび第二軸中心検出用センサを共通化し、機械構成を簡素化することができる。
請求項３，４に係る発明によると、位置情報取得手段は、それぞれの位相において、第一軸中心検出用センサに検出体を接近させる際に、検出体の第一回転軸における軸方向位置が一定に設定されている構成となっている。これは、第一軸中心検出用センサの検出域における検出方向を第一回転軸に対して垂直になるように第一軸中心検出用センサをテーブルに設置し、第一回転軸の軸中心を検出する際の検出体の接近を対象としているものである。この時、第一軸中心検出用センサは、直線状の検出域を有するものとしている。
このような場合に、位置情報取得手段は、検出体を第一回転軸の軸中心に対して求心方向、または、遠心方向から第一軸中心検出用センサに接近させる。この時、上記構成とすることにより、検出体の先端部は、球状に形成することができる。よって、検出体は、軸中心検出用センサの検出域において、より確実に検出されることになる。従って、軸中心検出用センサの検出精度を向上させることができるので、より高精度な回転軸の軸中心を検出することができる。
請求項６に係る発明によると、補正手段は、回転軸の軸中心から算出される回転軸の位置誤差に基づいて、基準位置検出装置に記憶されている回転軸の軸中心を補正する構成となっている。上述したように、基準位置検出装置は、従来と比較して基準位置検出を簡易化することができる。これにより、例えば、加工に使用する工具の変更や載置された工作物の重量変化に伴う回転軸の変位量の変動を検出するように、加工時に近い状態における基準位置検出を適宜行うことができる。そして、基準位置検出装置がこのような回転軸の位置誤差に基づく補正量を算出することにより、工作機械は補正量を加工に反映し、より高精度な加工を行うことができる。
請求項７に係る発明によると、位置情報取得手段は、第一位置情報および第二位置情報を取得した各位相において、検出体を第一軸傾き検出用センサに接近させ、第一軸傾き検出用センサが検出域において検出することにより第四位置情報を取得する。そして、基準位置検出手段は、第一位置情報、第二位置情報および第四位置情報に基づいて第一回転軸の傾きを検出する構成となっている。ここで、第一軸傾き検出用センサは、検出域における検出方向が第一回転軸に対して平行になるようにテーブルに設置されるものである。
このような構成により、基準位置検出手段は、第一位置情報および第二位置情報に加えて、各位置情報を取得した際に検出体の第一回転軸における軸方向位置を第四位置情報として取得する。つまり、基準位置検出手段は、検出体が第一軸中心検出用センサおよび第一軸傾き検出用センサにより検出された異なる３箇所以上の座標値に基づいて、第一回転軸の軸方向を法線とする平面を算出することができる。これにより、基準位置検出手段は、第一回転軸の軸傾きを検出することができる。
例えば、工作機械がＢ軸回りに回転するターンテーブルを有する場合に、第一軸傾き検出用センサは、検出域における検出方向がＢ軸に対して平行になるように設置される。そして、第一軸傾き検出用センサは、異なる３箇所以上の位相において、検出体のＢ軸における軸方向位置を検出する。これにより、検出体を検出した各点の座標値からＢ軸が直交する平面を算出する。このようにして、基準位置検出装置は、ターンテーブルを有する工作機械において、ターンテーブルの回転軸の軸傾きを検出することができる。
請求項８に係る発明によると、位置情報取得手段は、第三位置情報を取得した各位相において、検出体を第二軸傾き検出用センサに接近させ、第二軸傾き検出用センサが検出域において検出する検出体の第五位置情報を取得する。そして、基準位置検出手段は、第三位置情報および第五位置情報に基づいて第二回転軸の傾きを検出する構成となっている。ここで、第二軸傾き検出用センサは、検出域における検出方向が第二回転軸に対して平行になるようにテーブルに設置されるものである。
このような構成により、基準位置検出手段は、第三位置情報に加えて、第三位置情報を取得した際に検出体の第二回転軸における軸方向位置を第五位置情報として取得する。つまり、基準位置検出手段は、検出体が第二軸中心検出用センサおよび第二軸傾き検出用センサにより検出された異なる３箇所以上の座標値に基づいて、第二回転軸の軸方向を法線とする平面を算出することができる。これにより、基準位置検出手段は、第二回転軸の軸傾きを検出することができる。
例えば、工作機械がＡ軸回りに回転するチルトテーブルを有する場合に、第二軸傾き検出用センサは、検出域における検出方向がＡ軸に対して平行になるように設置される。そして、第二軸傾き検出用センサは、異なる３箇所以上の位相において、検出体のＡ軸における軸方向位置を検出する。これにより、検出体を検出した各点の座標値からＡ軸が直交する平面を算出する。このようにして、基準位置検出装置は、チルトテーブルを有する工作機械において、チルトテーブルの回転軸の軸傾きを検出することができる。
請求項９に係る発明によると、検出体は、回転体に支持される工具である構成としている。工作機械による加工において、回転軸の軸中心は、別工具への交換や主軸の回転数などによって変位することがある。つまり、検出体を用いて回転軸の軸中心を検出した後に、加工に使用する工具に交換すると回転軸の軸中心が変位するおそれがある。また、主軸の回転数による影響を考慮すると、実際に使用する工具を回転させた状態で、回転軸の軸中心を検出し、その後に工具を交換することなく加工工程に移行することが望ましい。そこで、上記構成とすることで、加工時に近い状態となることから、より高精度に回転軸の軸中心を検出することができる。
請求項１０に係る発明によると、位置情報取得手段は、軸中心検出用センサに検出体を接近させる際に、検出体を所定回転数で回転させた状態とする構成としている。この時、軸中心検出用センサは、検出体に直接接触することなく検出体の位置を検出可能な非接触式の検出器であるものとしている。このような構成により、軸中心検出用センサにより検出された回転軸の軸中心は、主軸の回転に伴う工作機械の熱変位やベアリング与圧などによる変位量を含ませることができる。
これにより、基準位置検出装置は、回転軸の変位量を測定することができる。ここで、回転軸の変位量とは、工作機械の基準状態において主軸に対する回転軸の位置が、主軸回転状態において主軸に対する回転軸の位置に変位したときの変位量である。また、工作機械の基準状態とは、主軸が停止している状態、且つ、工作物を未載置としている状態としている。つまり、上記のような構成により、主軸の回転に伴う回転軸の変位量である回転軸の位置誤差を測定することができる。そして、例えば、基準位置検出装置が補正手段を備える構成においては、主軸の回転に伴う回転軸の位置誤差を検出し、当該位置誤差に基づく補正量を加工に反映することができる。従って、工作機械の加工精度を向上させることができる。
また、基準位置検出装置が回転軸の軸傾きを検出するために、第一軸傾き検出用センサまたは第二軸傾き検出用センサのうち少なくとも一方を備える場合に、この第一、第二軸傾き検出用センサを非接触式センサとし、位置情報取得手段は、第一、第二軸傾き検出用センサに検出体を接近させる際に、検出体を所定回転数で回転させた状態とする構成としてもよい。これにより、上述した軸中心検出用センサによる検出の際に、検出体を所定回転数で回転させた場合と同様の効果を奏する。
請求項１１に係る発明によると、検出体の所定回転数は、加工時における工具の回転数に設定されている構成となっている。工作機械による加工において、回転軸の軸中心は、主軸の回転数などによって変位することがある。これは、回転による主軸の熱変位や固有振動などに起因していることが考えられる。そして、工作機械における加工においては、使用する工具や加工状態などによって回転数が設定される。よって、主軸の回転数による影響を考慮し、加工時における回転数で回転させた状態で、回転軸の軸中心を検出することが望ましい。そこで、上記構成とすることで、加工時に近い状態となることから、より高精度に工作機械の基準位置を検出することができる。
また、基準位置検出装置が回転軸の軸傾きを検出するために、第一軸傾き検出用センサまたは第二軸傾き検出用センサのうち少なくとも一方を備える場合に、位置情報取得手段は、第一、第二軸傾き検出用センサに検出体を接近させる際に、検出体の所定回転数を加工時における工具の回転数に設定する構成としてもよい。これにより、上述した軸中心検出用センサによる検出の際に、検出体を所定回転数で回転させた場合と同様の効果を奏する。
請求項１２に係る発明によると、軸中心検出用センサは、テーブルのうち工作物を載置し得る領域の外部に設置されている構成となっている。工作機械による加工において、回転軸の軸中心は、主軸の回転数の他に工作物の載置状態などによって変位することがある。これは、工作物をテーブルに載置した場合に、工作物の重量や載置位置、工作物の固定治具などを含む工作物の載置状態が回転軸の動作に影響を及ぼすことに起因しているものと考えられる。つまり、回転軸の軸中心を検出した後に、テーブルに工作物を載置すると回転軸の軸中心が変位するおそれがある。そこで、工作物の載置状態による影響を考慮し、回転軸の軸中心を検出することが望ましい。そこで、軸中心検出用センサをテーブルのうち工作物を載置し得る領域の外部に設置することで、テーブルに工作物の載置することができるものとしている。これにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に工作機械の基準位置を検出することができる。
請求項１３に係る発明によると、軸中心検出用センサは、工具の工具長および工具径の少なくとも一方を測定する工具センサである構成としている。一般に、工作機械による加工において、工具センサにより使用する工具の工具長および工具径を測定し、それぞれの補正量を算出している。この工具センサは、接触式または非接触式の測定器であって、平面状または直線状の検出域を有している。そこで、この工具センサの検出方向がテーブルの回転軸に対して垂直になるようにテーブルに設置することで、基準位置検出装置の軸中心検出用センサに適用している。これにより、工具センサが軸中心検出用センサを兼ねるため、コストの低減を図ることができる。
また、基準位置検出装置が回転軸の軸傾きを検出するために、第一軸傾き検出用センサまたは第二軸傾き検出用センサのうち少なくとも一方を備える場合に、これらの第一、第二軸傾き検出用センサは、工具センサである構成としてもよい。この時、工具センサの検出方向がテーブルの回転軸に対して平行になるようにテーブルに設置されていることになる。このような構成により、上述した軸中心検出用センサを工具センサとした場合と同様の効果を奏する。
請求項１４に係る発明によると、位置決め工程により設定された複数の位相にテーブルを位置決めするとともに、位置情報取得工程によりそれぞれの位相において軸中心検出用センサが検出する検出体の位置情報を取得する。そして、基準位置検出工程により、検出された複数の検出体の位置情報に基づいて、工作機械の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出する構成としている。
このような構成において、検出体は、軸中心検出用センサに対して接近され、その位置を検出される。これにより、工作機械の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出することができる。また、従来、回転軸の軸中心を検出するためにワークテーブル上に配置した測定治具が不要となるため、基準位置の検出を簡易化することができる。よって、例えば、ワークテーブル上には加工対象である工作物を載置した状態で回転軸の軸中心を検出する構成としてもよい。これにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に回転軸の軸中心を検出することができる。
また、本発明の工作機械の基準位置検出装置としての他の特徴部分について、本発明の工作機械の基準位置検出方法に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記工作機械の基準位置検出装置としての効果と同様の効果を奏する。
第一実施形態：工作機械１の全体図である。 レーザ検出器４０を示す図である。（ａ）はレーザ検出器４０の平面図であり、（ｂ）は、レーザ検出器４０の検出方向を示す側面図である。 数値制御装置５０を示すブロック図である。 回転軸の誤差を説明する図である。（ａ）は本実施形態における検出体２３とレーザ検出器４０の位置関係を示す図であり、（ｂ）は回転軸の誤差を示す図である。 Ｂ軸の軸中心を補正するフローチャートである。 Ｂ軸の軸中心におけるＸ座標値の算出を説明する図である。（ａ）（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図であり、（ｃ）は検出体の位置情報からＸ座標値の算出を説明する図である。 Ｂ軸の軸中心におけるＹ座標値の算出を説明する図である。（ａ）（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図であり、（ｃ）は検出体の位置情報からＹ座標値の算出を説明する図である。 Ａ軸の軸中心を補正するフローチャートである。 Ａ軸の軸中心の検出を説明する図である。（ａ）は検出体の位置情報からＡ軸の軸中心の検出する説明図であり、（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図である。 第二実施形態：（ａ）は検出体の位置情報とＢ軸の関係を示す図であり、（ｂ）は検出体の位置情報とＡ軸の関係を示す図である。 Ｂ軸の傾き誤差を示す図である。（ａ）はＸ−Ｚ平面上のＢ軸の傾き誤差を示す図であり、（ｂ）はＹ−Ｚ平面上のＢ軸の傾き誤差を示す図である。 第三実施形態：所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図である。
以下、本発明の工作機械の基準位置検出装置および基準位置検出方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。工作機械として、５軸マシニングセンタを例に挙げて説明する。つまり、当該工作機械は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）と、２つの回転軸（Ａ，Ｂ軸）を有する工作機械である。
＜第一実施形態＞
第一実施形態の工作機械１の基準位置検出装置について図１〜図３を参照して説明する。図１は、第一実施形態の工作機械１の全体図である。図２は、レーザ検出器４０を示す図である。図２（ａ）は、レーザ検出器４０の平面図である。図２（ｂ）は、レーザ検出器４０の検出方向を示す側面図である。図３は、数値制御装置５０を示すブロック図である。
（工作機械１の構成）
工作機械１は、図１に示すように、ベッド２と、Ｘ軸移動体１０と、Ｙ軸移動体２０と、Ｚ軸移動体３０と、レーザ検出器４０（本発明の「軸中心検出用センサ」に相当する）と、数値制御装置５０（本発明の「基準位置検出装置」に相当する）とから構成される。また、この工作機械１は、チルトテーブル１２を支持す支持部１１により工作物ＷがＡ軸回りに回転し、工作物Ｗを載置するワークテーブル１４を支持するターンテーブル１３により工作物ＷがＢ軸回りに回転する構成となっている。工作物Ｗは、工作機械１によって加工される被加工部材である。
ベッド２は、床面に設置されるＴ字型に形成された基台である。また、ベッド２は、２つのＺ軸ガイド３と、Ｚ軸駆動用ボールねじ（図示せず）と、Ｚ軸駆動用モータ４と、Ｘ軸ガイド（図示せず）と、２本のＸ軸駆動用ボールねじ（図示せず）と、２つのＸ軸駆動用モータ５を有する。Ｚ軸ガイド３およびＸ軸ガイドは、ベッド２の上面にＺ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ平行に設置されている。Ｚ軸駆動用ボールねじは、Ｚ軸ガイド３のほぼ中央に、Ｚ軸ガイド３に平行に設置されている。２本のＸ軸駆動用ボールねじは、Ｘ軸ガイドのほぼ中央に、Ｘ軸ガイドに平行に設置されている。これらのＺ軸駆動用ボールねじおよびＸ軸駆動用ボールねじには、それぞれの軸方向に移動可能なボールねじナットが取り付けられている。Ｚ軸駆動用モータ４およびＸ軸駆動用モータ５は、それぞれＺ軸駆動用ボールねじの端側およびＸ軸駆動用ボールねじの端側に設けられ、それぞれＺ軸駆動用ボールねじおよびＸ軸駆動用ボールねじを回転駆動する。
Ｘ軸移動体１０は、ベッド２のＸ軸方向のガイド上に設けられ、ベッド２に対してＸ軸方向に移動可能な送り台ある。Ｚ軸移動体３０は、ベッド２のＺ軸方向のガイド上に設けられ、ベッド２に対してＺ軸方向に移動可能なコラムである。また、Ｚ軸移動体３０は、側面にＹ軸方向（床面に垂直な方向）のガイドが形成されている。Ｙ軸移動体２０は、Ｚ軸移動体３０のガイド上に設けられ、Ｚ軸移動体３０に対してＹ軸方向に移動可能な送り台である。
Ｘ軸移動体１０は、支持部１１と、チルトテーブル１２と、ターンテーブル１３と、ワークテーブル１４とを有する。このＸ軸移動体１０は、Ｘ軸方向両端側に設けられた一対の支持部１１によりチルトテーブル１２を支持している。さらに、この支持部１１の一方側には、チルトテーブル１２を回転可能とするＡ軸回転用モータ（図示せず）が設けられている。また、Ｘ軸移動体１０の下方側は、Ｘ軸ガイドに摺動可能に嵌合されるとともに、Ｘ軸駆動用ボールねじのボールねじナットに連結されている。よって、Ｘ軸移動体１０は、Ｘ軸駆動用ボールねじの回転駆動に伴い、Ｘ軸ガイドに沿ってＸ軸方向に摺動する。
チルトテーブル１２は、コの字型形状からなり、両端側がＸ軸移動体１０の一対の支持部１１に回転可能に軸支されている。このチルトテーブル１２の回転軸は、Ｘ軸に平行な軸（Ａ軸）となる。なお、チルトテーブル１２は、Ｘ軸移動体１０の支持部１１に設けられているＡ軸回転用モータの駆動により、Ａ軸回転を行う。さらに、チルトテーブル１２の下面側には、ターンテーブル１３を回転可能とするＢ軸回転用モータ（図示せず）が設けられている。
ターンテーブル１３は、チルトテーブル１２上に載置され、チルトテーブル１２の載置面に垂直な方向に回転可能に支持されている。つまり、チルトテーブル１２が図１に示す状態の場合には、ターンテーブル１３の回転軸は、Ｙ軸に平行な軸（Ｂ軸）となる。なお、ターンテーブル１３は、チルトテーブル１２の下面側に設けられているＢ軸回転用モータの駆動により、Ｂ軸回転を行う。
ワークテーブル１４は、ターンテーブル１３の上に配置され、上面に載置した工作物Ｗを治具などにより固定するテーブルである。また、ワークテーブル１４は、下面をターンテーブル１３に固定されている。また、ワークテーブル１４のうち工作物Ｗを載置し得る領域は、ワークテーブル１４の上面としている。このワークテーブル１４は、主軸台２１に回転可能に支持された工具２３に対して、チルトテーブル１２のＡ軸回転によりＡ軸回転が可能となり、ターンテーブル１３のＢ軸回転によりＢ軸回転が可能となる。なお、図１に示す状態が、Ａ軸およびＢ軸の回転角０°と定義される。
Ｚ軸移動体３０は、Ｙ軸ガイド（図示せず）と、２本のＹ軸駆動用ボールねじ（図示せず）と、２つのＹ軸駆動用モータ３１とを有する。このＺ軸移動体３０の下方側は、Ｚ軸ガイド３に摺動可能に嵌合されると共に、Ｚ軸駆動用ボールねじのボールねじナットに連結されている。すなわち、Ｚ軸移動体３０は、Ｚ軸駆動用ボールねじの回転駆動に伴い、Ｚ軸ガイド３に沿ってＺ軸方向に摺動する。そして、Ｚ軸移動体３０のＹ軸ガイドは、Ｚ軸移動体３０のほぼ中央にＹ軸方向に平行に配置されている。Ｙ軸駆動用ボールねじは、Ｙ軸ガイドのほぼ中央に、Ｙ軸ガイドに平行に配置されている。このＹ軸駆動用ボールねじには、軸方向に移動可能なボールねじナットが取り付けられている。そして、Ｙ軸駆動用モータ３１は、Ｙ軸駆動用ボールねじの端側に配設され、Ｙ軸駆動用ボールねじを回転駆動する。
Ｙ軸移動体２０は、Ｚ軸移動体３０の幅方向の中央部に配置され、主軸台２１と、回転体２２と、工具２３（本発明の「検出体」に相当する）とを有する。Ｙ軸移動体２０の主軸台２１は、Ｙ軸ガイドに摺動可能に嵌合されると共に、Ｙ軸駆動用ボールねじのボールねじナットに連結されている。つまり、主軸台２１は、Ｙ軸駆動用ボールねじの回転駆動に伴い、Ｙ軸ガイドに沿ってＹ軸方向に摺動する。回転体２２は、主軸台２１のハウジング内に収容された主軸モータにより回転可能に設けられ、工具２３を支持している。
工具２３は、回転体２２の先端に固定されている加工工具である。つまり、工具２３は、回転体２２を介して主軸台２１に回転可能に支持され、主軸モータの回転に伴って回転体２２と共に回転する。なお、工具２３は、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップなどである。本実施形態において、工具２３は、回転軸の軸中心を検出する際の検出体であり、先端部が半球形状のボールエンドミルとして説明する。また、主軸台２１に回転可能に支持される回転体２２および工具２３は、工作機械１における主軸に相当し、Ｚ軸回り（Ｃ軸）に回動可能とされている。以下、工具２３は、「検出体２３」とも称する。
このような構成とされる５軸マシニングセンタである工作機械１は、工具２３をベッド２に対してＹ軸方向およびＺ軸方向に移動可能としている。さらに、工作機械１は、工作物Ｗをベッド２に対してＸ軸方向に移動可能とし、且つ、工作物ＷをＡ軸およびＢ軸に回転可能としている。
レーザ検出器４０は、検出体である工具２３を検出する非接触式のセンサである。また、レーザ検出器４０は、ワークテーブル１４の側面、即ち、ワークテーブル１４のうち工作物Ｗを載置し得る領域の外部に設置されている。レーザ検出器４０は、図２（ａ）に示すように、凹字型形状の基台４１の内側に対向して設けられたレーザ発振器４２とフォトダイオード等の受光器４３を備えている。そして、このレーザ検出器４０は、レーザ発振器４２からのレーザを検出体２３が遮ることによる受光器４３の受光量の変化に基づいて検出体２３の先端部の位置を検出することができるものである。
そして、レーザ検出器４０は、受光器４３に接続された図示しないアンプを介して検出体２３の先端部がレーザの一部を遮ったことを数値制御装置５０に通知する。これにより、数値制御装置５０は、検出体が検出された時における制御軸（直進軸および回転軸）の現在位置から検出体２３の先端部の位置を検出することができる。ここで、レーザ検出器４０による検出おいて、検出体２３がレーザ全体を遮る必要はなく、全く遮らない時の受光量に対して所定量だけ受光量が減少したことによって検出することが可能である。
また、レーザ検出器４０は、レーザ発振器４２から受光器４３までの間において検出体の検出が可能な領域とし、この間の線分を直線状の検出域４４としている。このような直線状の検出域４４を有するレーザ検出器４０は、この直線状の検出域４４を中心軸とする径方向がセンサの検出方向となる。つまり、レーザ検出器４０の検出方向は、図２（ｂ）に示すように、直線状の検出域４４に直交する平面Ｓ上において、検出域４４の全周に亘って存在するものである。例えば、図２（ｂ）におけるレーザ検出器４０の検出方向ｄ１，ｄ２は、平面Ｓに平行で、且つ互いに直交している。検出方向ｄ１はレーザ検出器４０が設置されたワークテーブル１４の側面に垂直な方向であり、検出方向ｄ２はワークテーブル１４の上面に垂直な方向としている。
そして、レーザ検出器４０は、検出域４４における検出方向が回転軸であるＡ軸およびＢ軸に対して垂直になるようにワークテーブル１４の側面に設置されている。具体的には、図２（ｂ）に示すように、検出域４４における検出方向ｄ１，ｄ２がＡ軸に対して垂直となり、検出域４４における検出方向ｄ１がＢ軸に対して垂直となる。ここで、レーザ検出器４０の検出域４４における「検出方向がＡ軸に対して垂直」とは、Ａ軸に直交する平面に対して、検出方向が平行になっている状態をいう。よって、検出方向が回転軸に対して垂直であっても、レーザ検出器４０における直線状の検出域４４と、回転軸（Ａ，Ｂ軸）とが交差するとは限らない。また、「検出方向がＢ軸に対して垂直」についてもＡ軸と同様である。
このように構成されるレーザ検出器４０は、回転軸の軸中心を検出する軸中心検出用センサであるとともに、工具２３の工具長および工具径を測定する工具センサであるものとしている。一般に、工作機械１による加工において、工具センサにより使用する工具の工具長および工具径を測定し、それぞれの補正量を算出している。この工具センサは、接触式または非接触式の測定器であって、平面状または直線状の検出域を有している。そこで、この工具センサの検出方向がテーブルの回転軸に対して垂直になるようにテーブルに設置することで、基準位置検出装置の軸中心検出用センサに適用している。つまり、本実施形態のレーザ検出器４０は、工具センサとしての機能を兼ねており、工具交換後などに工具２３の工具長および工具径を測定するのに使用される。
数値制御装置５０は、図３に示すように、制御部５１と、位置決め部５２と、位置情報取得部５３と、基準位置検出部５４と、補正部５５とを備える。制御部５１は、入力されるＮＣデータに基づいて、Ｘ軸駆動用モータ５、Ｙ軸駆動用モータ３１、Ｚ軸駆動用モータ４、Ａ軸回転用モータ、Ｂ軸回転用モータ、および、主軸モータなどを制御する。また、数値制御装置５０は、工作機械１の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出する基準位置検出装置である。この基準位置である回転軸の軸中心は、Ａ軸中心位置およびＢ軸中心位置であって、工作機械１を構成する実軸の中心位置である。これにより、数値制御装置５０は、工作機械１における基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出し、この軸中心に基づいて制御部５１による各モータなどの制御を補正し加工の高精度化を図っている。
位置決め部５２は、制御部５１を介してＡ軸を回転させてチルトテーブル１２をＡ軸における複数の位相に位置決めする位置決め手段である。さらに、位置決め部５２は、制御部５１を介してＢ軸を回転させてターンテーブル１３をＢ軸における複数の位相に位置決めする。このように、位置決め部５２は、基準位置を検出するための検出対象である回転軸における複数の位相に位置決めし、基準位置検出における位置決め工程に相当するものである。
位置情報取得部５３は、レーザ検出器４０が検出域４４において検出する検出体２３の位置情報を取得する位置情報取得手段である。本実施形態では位置情報の取得において、位置情報取得部５３は、制御部５１を介して主軸モータを回転させ、検出体である工具２３を所定回転数で回転させる。また、この所定回転数は、加工時における工具の回転数に設定されている。そして、位置情報取得部５３は、検出体２３を回転させた状態で、制御部５１を介して直進軸の駆動用モータを駆動させ、レーザ検出器４０の検出方向から検出体２３をレーザ検出器４０に接近させる。ここで、検出体２３を接近させる検出方向は、レーザ検出器４０の検出方向成分を含む方向としている。
そして、検出体２３がレーザ検出器４０に近付いていくと、レーザ検出器４０の検出域４４において検出体２３が検知される。この時、位置情報取得部５３は、工作機械１における検出体２３の位置情報を制御部５１から取得する。これを、位置決め部５２が位置決めするそれぞれの位相に対して繰り返し行う。このように、位置情報取得部５３は、検出体の位置情報を取得し、基準位置検出における位置情報検出工程に相当するものである。
基準位置検出部５４は、検出された検出体２３の位置情報に基づいて、工作機械１の基準位置に含まれるＡ軸およびＢ軸の軸中心を検出する基準位置検出手段である。また、基準位置検出部５４による軸中心の検出は、位置決め部５２が位置決めするそれぞれの位相において、位置情報取得部５３が取得した検出体２３の位置情報に基づいている。このように、基準位置検出部５４は、検出体の位置情報に基づいて回転軸の軸中心を検出し、基準位置検出における基準位置検出工程に相当するものである。
補正部５５は、基準位置であるＡ軸およびＢ軸の軸中心から算出される回転軸の位置誤差に基づいて、数値制御装置５０のメモリに記憶されている回転軸の軸中心を補正する補正手段である。本実施形態では、レーザ検出器４０に接近させる検出体は、所定回転数で回転させた検出体２３としている。これにより、主軸の回転に伴う回転軸の変位量である回転軸の位置誤差を測定することになる。ここで、回転軸の変位量とは、工作機械の基準状態において主軸に対する回転軸の位置が、主軸回転状態において主軸に対する回転軸の位置に変位したときの変位量である。また、工作機械の基準状態とは、主軸が停止している状態、且つ、工作物を未載置としている状態としている。
つまり、補正部５５は、このような回転軸の変位量から算出される位置誤差に基づいて回転軸の軸中心を補正し、基準位置を加工に反映させている。このように、補正部５５は、検出対象の回転軸の軸中心を補正し、基準位置検出における補正工程に相当するものである。
（回転軸の誤差）
ここで、５軸マシニングセンタである工作機械１の回転軸の誤差について図１，４を参照して説明する。図４は、回転軸の誤差（傾き誤差および位置誤差）を説明する図である。図４（ａ）は本実施形態における検出体２３とレーザ検出器４０の位置関係を示す図であり、図４（ｂ）は回転軸の誤差を示す図である。図１に示す状態において、工作機械１の回転軸のうちチルトテーブル１２の回転軸であるＡ軸は、Ｘ軸と一致することが理想的な状態である。同様に、工作機械１の回転軸のうちターンテーブル１３の回転軸であるＢ軸は、Ｙ軸と一致することが理想的な状態である。さらに、Ａ軸とＢ軸とは、Ｘ軸およびＹ軸の交点において交差することが理想的な状態である。
また、上記の構成からなる工作機械１は、図１に示す状態では、直進軸の移動のみで検出体２３をレーザ検出器４０に接近させると、その接近可能な方向が限られる。そこで、本実施形態において、回転軸の軸中心の検出は、チルトテーブル１２を９０°回転させ、図４（ａ）に示すように、Ｂ軸が主軸の回転軸であるＺ軸と平行となる状態で実行されるものとする。つまり、直進軸のうちＹ軸およびＺ軸に対してＡ軸の軸方向が直交し、直進軸のうちＸ軸およびＹ軸に対してＢ軸の軸方向が直交する状態である。以下、工作機械１がこのような状態にあるものとして、工作機械１の回転軸の誤差について説明する。
上記の状態において、Ａ軸がＸ軸と一致するとともにＢ軸がＺ軸と一致し、Ｘ軸およびＺ軸の交点においてＡ軸とＢ軸が交差することが理想的な状態である。ところが、チルトテーブル１２を軸支するためのＸ軸移動体１０の一対の支持部１１に形成された貫通孔の加工誤差、Ｘ軸移動体１０およびチルトテーブル１２の組付誤差等により、Ａ軸の軸心がＸ軸と一致しないことがある。すなわち、図４（ｂ）に示すように、Ａ軸の軸心がＸ軸に対して、傾き誤差を有する場合がある。ここで、Ａ軸の傾き誤差は、Ｘ−Ｙ平面に対する傾き誤差角度（Ａ軸Ｘ−Ｙ平面傾き誤差角度）αと、Ｘ−Ｚ平面に対する傾き誤差角度（Ａ軸Ｘ−Ｚ平面傾き誤差角度）βとにより表すことができる。
また、ターンテーブル１３を回転支持するためのチルトテーブル１２に形成された貫通孔の加工誤差、ターンテーブル１３の組付誤差等により、Ｂ軸の軸心が図１の状態においてＹ軸と一致しないことがある。すなわち、チルトテーブル１２を９０°回転させた状態では、図４（ｂ）に示すように、Ｂ軸の軸心がＺ軸に対して、傾き誤差を有する場合がある。ここで、Ｂ軸の傾き誤差は、Ｘ−Ｙ平面に対する傾き誤差角度（Ｂ軸Ｘ−Ｙ平面傾き誤差角度）θと、Ｙ−Ｚ平面に対する傾き誤差角度（Ｂ軸Ｙ−Ｚ平面傾き誤差角度）γとにより表すことができる。
また、上述したように、Ａ軸とＢ軸とは、Ｘ軸およびＺ軸の交点において交差することが理想的な状態である。しかし、Ｘ軸移動体１０、チルトテーブル１２、およびターンテーブル１３などの加工誤差や組付誤差等により、図４（ｂ）に示すように、Ａ軸とＢ軸とがＸ軸とＺ軸の交点において交差しないことがある。すなわち、図４（ｂ）に示すように、Ａ軸の軸心およびＢ軸の軸心が各直進軸に対して位置誤差を有する場合がある。
ここで、Ｘ軸およびＺ軸の交点を基準中心位置（基準位置）Ｏｐとする。そして、Ａ軸およびＢ軸のＸ座標値およびＺ軸標値が同一となるＡ軸およびＢ軸の位置をＡ軸中心位置（実軸心上位置）ＯＡｒおよびＢ軸中心位置（実軸心上位置）ＯＢｒとする。ここで、Ａ軸中心位置ＯＡｒおよびＢ軸中心位置ＯＢｒのＸ軸心誤差をΔＸとし、Ａ軸中心位置ＯＡｒのＹ軸心誤差をΔＹとし、Ａ軸中心位置ＯＡｒおよびＢ軸中心位置ＯＢｒのＺ軸心誤差をΔＺとする。さらに、Ａ軸中心位置ＯＡｒとＢ軸中心位置ＯＢｒのＹ座標値の差であるＡＢ軸心誤差をΔＨとする。そうすると、Ａ軸中心位置ＯＡｒの座標は（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）となり、Ｂ軸中心位置ＯＢｒの座標は（ΔＸ，ΔＨ’，ΔＺ）となる。ここで、Ｘ軸心誤差ΔＸ、Ｙ軸心誤差ΔＹ、Ｚ軸心誤差ΔＺ、ＡＢ軸心誤差ΔＨを位置誤差といい、Ｂ軸中心位置ＯＢｒのＹ座標値ΔＨ’は、ΔＨ−ΔＹとなる。
（基準位置の検出）
続いて、上述した回転軸の誤差のうち位置誤差を対象とした工作機械１の基準位置の検出について、図５〜図９を参照して説明する。図５は、Ｂ軸の軸中心を補正するフローチャートである。図６は、Ｂ軸の軸中心におけるＸ座標値の算出を説明する図である。図６（ａ）（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図であり、図６（ｃ）は検出体の位置情報からＸ座標値の算出を説明する図である。図７は、Ｂ軸の軸中心におけるＹ座標値の算出を説明する図である。図７（ａ）（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図であり、図７（ｃ）は検出体の位置情報からＹ座標値の算出を説明する図である。
図８は、Ａ軸の軸中心を補正するフローチャートである。図９は、Ａ軸の軸中心の検出を説明する図である。図９（ａ）は検出体の位置情報からＡ軸の軸中心の検出する説明図であり、図９（ｂ）は所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図である。また、基準位置の検出において、ワークテーブル１４に対して検出体２３を相対移動させるが、説明を容易にするために直進軸に対して回転軸を固定した状態を図示している。
基準位置検出装置である数値制御装置５０は、基準位置に含まれる回転軸（Ａ軸およびＢ軸）の軸中心を検出し、回転軸の変位量に基づいて回転軸の位置誤差を算出する。そして、この位置誤差に基づいて記憶されている回転軸の軸中心を補正する。また、ここでは説明を簡易にするために、回転軸が傾き誤差を有さない、または傾き誤差の補正がなされているものとし、回転軸の軸中心の検出（位置誤差の算出）のみを対象として説明する。
また、数値制御装置５０による基準位置の検出および補正は、本実施形態では、加工時に工具交換した場合に、工具交換の直後に実行される。この時、工具交換により主軸台２１に支持されている検出体である工具２３は、予定される所定回転数、即ち加工時における工具の回転数で回転している状態となる。また、加工時における工具交換の度に基準位置の検出が実行されるため、ワークテーブル１４には加工途中の工作物Ｗが載置されている状態である。
（Ｂ軸の軸中心補正）
数値制御装置５０によるターンテーブル１３の回転軸であるＢ軸（本発明の「第一回転軸」に相当する）の軸中心を補正する場合について説明する。まず、Ｂ軸が主軸の回転軸であるＺ軸と平行となる状態となるように、Ａ軸を９０°回転させて位置決めする（Ｓ１０１）。これにより、チルトテーブル１２が９０°回転した状態となる。つまり、レーザ検出器４０は、図４（ａ）に示すように、検出域４４における検出方向のうち少なくとも検出方向ｄ１がＡ軸およびＢ軸に対して垂直になるようにワークテーブル１４に設置されていることになる。つまり、レーザ検出器４０は、Ｂ軸の軸中心を検出するための軸中心検出用センサと、Ａ軸の軸中心を検出するための軸中心検出用センサとを共通のものとして兼用され、本発明の「第一軸中心検出用センサ」および「第二軸中心検出用センサ」に相当するものである。
また、上記構成において、第一軸中心検出用センサであるレーザ検出器４０の検出域４４の検出方向ｄ１は、Ｂ軸に対して垂直になるように設置されている。また、工作機械１のチルトテーブル１２が９０°回転し、Ｂ軸が主軸の回転軸であるＺ軸と平行となる状態にある。つまり、直進軸であるＸ軸およびＹ軸に対してＢ軸の軸方向が直交する状態であり、Ｘ軸およびＹ軸は、本発明の「第一直進軸」および「第二直進軸」に相当する。
数値制御装置５０の位置決め部５２は、Ｂ軸の軸中心補正において、Ｙ軸と検出域４４の検出方向ｄ１が垂直となるように設定されたＸ軸に対称な２箇所の位相と、Ｘ軸と検出域４４の検出方向ｄ１が垂直となるように設定されたＹ軸に対称な２箇所の位相と、からなる計４箇所の位相に位置決めする。換言すると、位置決め部５２は、直線状の検出域４４の延伸方向がＹ軸およびＸ軸と平行となる計４箇所の位相に位置決めする。
そして、位置決め部５２は、図６（ａ）に示すように、検出域４４の検出方向ｄ１がＹ軸と垂直となる一方の箇所の位相にターンテーブル１３を位置決めする（Ｓ１０２）。ここで、Ｂ軸の変位量を含むＢ軸中心位置（実軸心上位置）ＯＢｒに対して、数値制御装置５０のメモリに記憶されている工作機械の基準状態におけるＢ軸の中心位置は、図４（ｂ）に示したように基準位置Ｏｐである。また、Ｂ軸中心位置ＯＢｒと基準位置ＯｐのＸ−Ｙ平面上の距離をＢ軸位置誤差ΔＢとする。
次に、位置情報取得部５３は、所定回転数で回転している検出体２３をレーザ検出器４０の検出域４４に接近させる（Ｓ１０３）。この時、位置情報取得部５３は、基準位置Ｏｐに向かって、検出体２３をＸ軸の＋方向に接近させている。また、この接近において、検出体２３のＺ方向位置は、一定に維持されている。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部を遮ったことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ１０４）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を位置情報として取得する（Ｓ１０５）。この時、検出体２３の先端部において、レーザ検出器４０に検出された位置を検出位置ＰＢ１とする。
そして、位置決め部５２が設定した４箇所の位相において、上述したような検出体２３の位置情報の取得を繰り返すために、４箇所とも終了したかを判定する（Ｓ１０６）。ここでは、最初の位相のみが終了した状態なので、Ｓ１０２に戻る（Ｓ１０６：Ｎｏ）。そして、位置決め部５２は、図６（ｂ）に示すように、検出域４４の検出方向ｄ１がＹ軸と垂直となる他方の箇所の位相にターンテーブル１３を位置決めする（Ｓ１０２）。つまり、２箇所目の位相は、１箇所目の位相がＹ軸に対称な位相である。
次に、位置情報取得部５３は、検出体２３をレーザ検出器４０の検出域４４に接近させる（Ｓ１０３）。この時、位置情報取得部５３は、基準位置Ｏｐに向かって、Ｘ軸の−方向に接近させている。また、この接近における検出体２３のＺ方向位置は、最初の位相における接近と同じＺ方向位置に設定され、一定に維持されている。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３を検出したことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ１０４）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を位置情報として取得する（Ｓ１０５）。この時、検出体２３の先端部において、レーザ検出器４０に検出された位置を検出位置ＰＢ２とする。
続いて、Ｘ軸方向の接近のみが終了した状態なので、Ｓ１０２に戻る（Ｓ１０６：Ｎｏ）。そして、位置決め部５２は、図７（ａ）に示すように、検出域４４の検出方向ｄ１がＸ軸と垂直となる一方の箇所の位相にターンテーブル１３を位置決めする（Ｓ１０２）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３をレーザ検出器４０の検出域４４に接近させる（Ｓ１０３）。この時、位置情報取得部５３は、基準位置Ｏｐに向かって、Ｙ軸の−方向に接近させている。また、この接近における検出体２３のＺ方向位置は、一定に維持されている。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３を検出したことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ１０４）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を位置情報として取得する（Ｓ１０５）。この時、検出体２３の先端部において、レーザ検出器４０に検出された位置を検出位置ＰＢ３とする。
さらに、Ｙ軸方向の最初の位相のみが終了した状態なので、Ｓ１０２に戻る（Ｓ１０６：Ｎｏ）。そして、位置決め部５２は、図７（ｂ）に示すように、検出域４４の検出方向ｄ１がＸ軸と垂直となる他方の箇所の位相にターンテーブル１３を位置決めする（Ｓ１０２）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３をレーザ検出器４０の検出域４４に接近させる（Ｓ１０３）。この時、位置情報取得部５３は、基準位置Ｏｐに向かって、Ｙ軸の＋方向に接近させている。また、この接近における検出体２３のＺ方向位置は、３箇所目の位相における接近と同じＺ方向位置に設定され、一定に維持されている。
そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３を検出したことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ１０４）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を位置情報として取得する（Ｓ１０５）。この時、検出体２３の先端部において、レーザ検出器４０に検出された位置を検出位置ＰＢ４とする。
位置情報取得部５３により、位置決め部５２が設定した４箇所すべての位相における検出体２３の位置情報を取得した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、Ｓ１０７に進む。ここで、検出域４４の検出方向ｄ１をＹ軸と垂直となる位相において、検出体２３をＸ軸の＋方向および−方向に接近させて取得した２箇所の位相における位置情報を第一位置情報とする。同様に、検出域４４の検出方向ｄ１をＸ軸と垂直となる位相において、検出体２３をＹ軸の＋方向および−方向に接近させて取得した２箇所の位相における位置情報を第二位置情報とする。
基準位置検出部５４は、この第一位置情報および第二位置情報に基づいてＢ軸の軸中心を検出する（Ｓ１０７）。具体的には、基準位置検出部５４は、まず、図６（ｃ）に示すように、第一位置情報における２箇所の位相のＸ座標値の中間値を、検出したＢ軸の軸中心のＸ座標値とする。同様に、基準位置検出部５４は、図７（ｃ）に示すように、第二位置情報における２箇所の位相のＹ座標値の中間値を、検出したＢ軸の軸中心のＹ座標値とする。このようにして、基準位置検出部５４は、Ｂ軸に係る実軸の軸中心、即ちＢ軸中心位置ＯＢｒを検出する。
補正部５５は、Ｓ１０７により検出されたＢ軸中心位置ＯＢｒと、数値制御装置５０のメモリに記憶されている基準位置Ｏｐとに基づいて、Ｂ軸位置誤差ΔＢを算出する（Ｓ１０８）。つまり、補正部５５は、Ｂ軸のＸ軸方向の補正量ΔＸおよびＢ軸のＹ座標方向の補正量ΔＨ’を算出する。そして、補正部５５は、Ｂ軸位置誤差ΔＢに基づいて、数値制御装置５０のメモリに記憶されている基準位置Ｏｐを補正する（Ｓ１０９）。このようにして、数値制御装置５０は、工作機械１における基準位置であるＢ軸の軸中心を検出し、位置誤差を測定した後、この位置誤差に基づいて記憶されている基準位置Ｏｐを補正し、処理を終了する。
（Ａ軸の軸中心補正）
次に、数値制御装置５０によるチルトテーブル１２の回転軸であるＡ軸（本発明の「第二回転軸」に相当する）の軸中心を補正する場合について説明する。上記構成において、第二軸中心検出用センサであるレーザ検出器４０の検出域４４の検出方向ｄ１，ｄ２は、Ａ軸に対して垂直になるように設置されている。また、工作機械１のチルトテーブル１２が９０°回転し、Ｂ軸が主軸の回転軸であるＺ軸と平行となる状態を初期状態として実行される。また、Ｂ軸の回転角度は、０°を維持した状態で実行される。つまり、直進軸であるＹ軸およびＺ軸に対してＡ軸の軸方向が直交する状態であり、Ｙ軸およびＺ軸は、本発明の「第二直進軸」および「第三直進軸」に相当する。
数値制御装置５０の位置決め部５２は、Ａ軸の軸中心補正において、Ｙ軸およびＺ軸に対してＡ軸の軸方向が垂直になる状態において、図９（ａ）に示すように、異なる３箇所の位相に位置決めする。そして、位置決め部５２は、最初にＡ軸および直線状の検出域４４の延伸方向の両方に直交する直線ＬがＹ軸と平行となる箇所の位相にチルトテーブル１２を位置決めする（Ｓ２０１）。ここで、Ａ軸の変位量を含むＡ軸中心位置（実軸心上位置）ＯＡｒに対して、数値制御装置５０のメモリに記憶されている工作機械の基準状態におけるＡ軸の中心位置は、図４（ｂ）に示したように基準位置Ｏｐである。また、Ａ軸中心位置ＯＡｒと基準位置ＯｐのＹ−Ｚ平面上の距離をＡ軸位置誤差ΔＡとする。
次に、位置情報取得部５３は、所定回転数で回転している検出体２３をレーザ検出器４０の検出域４４に接近させる。ここで、位置情報取得部５３は、それぞれの位相において、検出体２３を異なる複数の方向からレーザ検出器４０に接近させる。本実施形態においては、同一の位相における接近回数を２回に規定し、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の２方向から接近させている。
そこで、位置情報取得部５３は、図９（ｂ）に示すように、基準位置Ｏｐをレーザ検出器４０側に距離Ｄだけシフトさせたシフト位置ＯＡｔ１に向かって、検出体２３をＹ軸の−方向に接近させている（Ｓ２０２）。この距離Ｄは、レーザ検出器４０がワークテーブル１４に設置された際におけるレーザ検出器４０とＡ軸との最短距離である。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部で遮ったことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ２０３）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端位置を取得する。
続いて、位置情報取得部５３が規定した接近回数において、上述したような検出体２３の先端部の位置の取得を繰り返すために、規定回数が終了したかを判定する（Ｓ２０４）。ここでは、２回のうち１回目の接近のみが終了した状態なので、Ｓ２０２に戻る（Ｓ２０４：Ｎｏ）。そして、位置情報取得部５３は、図９（ｂ）に示すように、シフト位置ＯＡｔ２に向かって、検出体２３をＺ軸の−方向に接近させている。このシフト位置ＯＡｔ２は、シフト位置ＯＡｔ１のＹ座標値を１回目の接近において取得した検出体２３の先端位置に基づいて変更した位置である。具体的には、シフト位置ＯＡｔ２のＹ座標値は、１回目の接近において取得した検出体２３の先端位置のＹ座標値と、検出体である工具２３の半径ｒとの差から算出される。これにより、２回目の接近では、検出体２３の先端部がレーザ検出器４０により検出されることになる。
そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部で遮ったことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ２０３）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を取得する。位置情報取得部５３が規定した接近回数において検出体２３の先端部の位置を取得した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５に進む。位置情報取得部５３は、２回目の接近により取得した検出体２３の先端部の位置をレーザ検出器４０の検出域４４における検出位置ＰＡ１とし、検出体２３の位置情報を取得する（Ｓ２０５）。
ここで、２回目の接近ではシフト位置ＯＡｔ２に向かうものとしたが、シフト位置ＯＡｔ１に向けて接近させてもよい。例えば、１回目および２回目の接近で、検出体２３における半球状の先端部分が検出される場合に、検出位置ＰＡ１は、検出体２３としている工具の形状から算出することができる。つまり、ボールエンドミルである工具２３の１回目の接近における検出時の先端位置から半径ｒだけＺ軸の＋方向にシフトした位置を第一工具中心とする。同様に、工具２３の２回目の接近における検出時の先端位置から半径ｒだけＺ軸の＋方向にシフトした位置を第二工具中心とする。そして、第一、第二工具中心を中心として描いた半径ｒの各仮想円の２つの交点のうちレーザ検出器４０側の交点を検出位置ＰＡ１として算出できる。
そして、位置決め部５２が設定した３箇所の位相において、上述したような検出体２３の位置情報の取得を繰り返すために、３箇所とも終了したかを判定する（Ｓ２０６）。ここでは、３箇所の位相のうち最初の位相のみが終了した状態なので、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２０６：Ｎｏ）。そして、位置決め部５２は、図９（ａ）に示すように、上記の直線ＬとＹ軸のなす角が４５°となる箇所の位相にチルトテーブル１２を位置決めする（Ｓ２０１）。
次に、位置情報取得部５３は、検出体２３をシフト位置ＯＡｔ１に向かってＹ軸の−方向に接近させる（Ｓ２０２）。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部で遮ったことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ２０３）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を取得する。さらに、位置情報取得部５３が規定した接近回数において、２回のうち１回目の接近のみが終了した状態なので、Ｓ２０２に戻る（Ｓ２０４：Ｎｏ）。
そして、位置情報取得部５３は、検出体２３をシフト位置ＯＡｔ２に向かってＺ軸の−方向に接近させている。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部で遮ったことを数値制御装置５０に通知する（Ｓ２０３）。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在位置から検出体２３の先端部の位置を取得する。位置情報取得部５３が規定した接近回数において検出体２３の先端部の位置を取得した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５に進む。位置情報取得部５３は、２回目の接近により取得した検出体２３の先端部の位置をレーザ検出器４０の検出域４４における検出位置ＰＡ２とし、検出体２３の位置情報を取得する（Ｓ２０５）。
そして、位置決め部５２が設定した３箇所の位相において、上述したような検出体２３の位置情報の取得を繰り返すために、３箇所とも終了したかを判定する（Ｓ２０６）。ここでは、３箇所の位相のうち２箇所目の位相が終了した状態なので、Ｓ２０１に戻る（Ｓ２０６：Ｎｏ）。そして、位置決め部５２は、図９（ａ）に示すように、上記の直線ＬとＹ軸のなす角が９０°となる箇所の位相にチルトテーブル１２を位置決めする（Ｓ２０１）。
次に、位置情報取得部５３は、上述したステップ（Ｓ２０２〜Ｓ２０５）を実行することにより、検出体２３の先端部の位置をレーザ検出器４０の検出域４４における検出位置ＰＡ３とし、検出体２３の位置情報を取得する（Ｓ２０５）。位置情報取得部５３により、位置決め部５２が設定した３箇所すべての位相における検出体２３の位置情報を取得した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、Ｓ２０７に進む。ここで、各位相にチルトテーブル１２を位置決めして検出体２３の検出を行い、Ｓ２０５で算出された検出体２３の検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３の３点におけるＹ，Ｚ座標値を検出体２３の第三位置情報とする。
基準位置検出部５４は、この第三位置情報に基づいてＡ軸の軸中心を検出する（Ｓ２０７）。具体的には、基準位置検出部５４は、まず、図９（ａ）に示すように、検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３のＹ，Ｚ座標値である第三位置情報から求められる円弧Ａｒｃを算出する。そして、この円弧Ａｒｃの中心座標を検出したＡ軸の軸中心座標とする。このようにして、基準位置検出部５４は、Ａ軸に係る実軸の軸中心、即ちＡ軸中心位置ＯＡｒを検出する。
補正部５５は、Ｓ２０７により検出されたＡ軸中心位置ＯＡｒと、数値制御装置５０のメモリに記憶されている基準位置Ｏｐとに基づいて、Ａ軸位置誤差ΔＡを算出する（Ｓ２０８）。つまり、補正部５５は、Ａ軸のＹ軸方向の補正量ΔＡｙおよびＡ軸のＺ座標方向の補正量ΔＺを算出する。そして、補正部５５は、Ａ軸位置誤差ΔＡに基づいて、数値制御装置５０のメモリに記憶されている基準位置Ｏｐを補正する（Ｓ２０９）。このようにして、数値制御装置５０は、工作機械１における基準位置であるＡ軸の軸中心を検出し、位置誤差を測定した後、この位置誤差に基づいて記憶されている基準位置Ｏｐを補正し、処理を終了する。
（基準位置検出装置による効果）
上述した工作機械１の基準位置検出装置によれば、位置決め部５２により設定された複数の位相にチルトテーブル１２およびターンテーブル１３を位置決めするとともに、位置情報取得部５３がそれぞれの位相においてレーザ検出器４０が検出する検出体２３の位置情報を取得する。そして、基準位置検出部５４は、検出された複数の検出体２３の位置情報に基づいて、工作機械１の基準位置に含まれる回転軸（Ａ軸およびＢ軸）の軸中心を検出する構成となっている。また、レーザ検出器４０は、検出域４４における検出方向ｄ１がＡ軸およびＢ軸に対して垂直になるように、且つ検出方向ｄ２がＡ軸に対して垂直になるようにワークテーブル１４に設置されている。
このような構成において、検出体２３は軸中心検出用センサであるレーザ検出器４０に対して接近され、その位置を検出される。これにより、工作機械１の基準位置に含まれる回転軸の軸中心を検出することができる。また、検出された回転軸の軸中心は、主軸の回転に伴う工作機械１の熱変位やベアリング与圧などにより変位したものである。また、従来、回転軸の軸中心を検出するためにワークテーブル上に配置した測定治具が不要となるため、基準位置の検出を簡易化することができる。そして、ワークテーブル１４上には工作物Ｗを載置した状態で回転軸の軸中心を検出する構成としている。これにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に回転軸の軸中心を検出することができる。
位置情報取得部５３は、検出域４４の検出方向ｄ１がＸ軸（第一直進軸）およびＹ軸（第二直進軸）に垂直となるターンテーブル１３の位相（すなわち、直線状の検出域の延伸方向がＸ軸およびＹ軸に平行となるターンテーブル１３の位相）において、検出体２３をレーザ検出器４０（第一軸中心検出用センサ）に接近させることにより、第一位置情報および第二位置情報を取得する。そして、基準位置検出部５４は、第一位置情報および第二位置情報に基づいてターンテーブル１３の回転軸であるＢ軸の軸中心を検出する構成となっている。
このような構成により、基準位置検出部５４は、第一位置情報に基づいてＢ軸中心のＸ座標値を算出することができる。同様に、基準位置検出部５４は、第二位置情報に基づいてＢ軸中心のＹ座標値を算出することができる。これにより、基準位置検出部５４は、Ｂ軸の軸中心を検出することができる。また、本実施形態において、チルトテーブル１２を９０°回転させ、Ｂ軸が主軸の回転軸であるＺ軸と平行となる状態で回転軸の軸中心の検出を実行するものとした。これに対して、工作機械の構成によっては、Ａ軸およびＢ軸を回転角０°として、算出される第一直進軸および第二直進軸の座標値に基づいて回転軸の軸中心を検出するものとしてもよい。
位置情報取得部５３は、Ｙ軸（第二直進軸）およびＺ軸（第三直進軸）に対してＡ軸の軸方向が垂直になる状態における異なる３箇所の位相（すなわち、直線状の検出域４４の延伸方向がＹ軸およびＺ軸に垂直になる状態における異なる３箇所の位相）において、複数の検出方向から検出体２３をレーザ検出器４０（第二軸中心検出用センサ）に接近させることにより第三位置情報を取得する。そして、基準位置検出部５４は、第三位置情報に基づいてチルトテーブル１２の回転軸であるＡ軸の軸中心を検出する構成となっている。
このような構成により、基準位置検出部５４は、それぞれの位相におけるレーザ検出器４０の検出域４４が位置する、Ｙ軸方向位置およびＺ軸方向位置、即ち検出体２３の検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３のＹ，Ｚ座標値を第三位置情報に基づいて検出することができる。これにより、基準位置検出部５４は、第三位置情報それぞれの位置を通る円弧Ａｒｃの中心を求めることにより、Ａ軸の軸中心を検出することができる。
また、工作機械１におけるＡ軸およびＢ軸は、互いに直交する回転軸である。そこで、本実施形態において、第一軸中心検出用センサと第二軸中心検出用センサを同一のレーザ検出器４０とする構成とした。工作機械１のような機械構成の場合、Ａ軸方向に対してＢ軸方向が垂直であれば、レーザ検出器４０の検出域４４における検出方向をＡ軸およびＢ軸に対して垂直になるようにレーザ検出器４０を設置することが可能である。このようにすることにより、第一軸中心検出用センサおよび第二軸中心検出用センサを共通化し、機械構成を簡素化することができる。
補正部５５は、回転軸の軸中心から算出される回転軸の位置誤差ΔＡ，ΔＢに基づいて、基準位置検出装置に記憶されている回転軸の軸中心Ｏｐを補正する構成となっている。上述したように、基準位置検出装置である数値制御装置５０は、従来と比較して基準位置検出を簡易にすることができる。これにより、例えば、加工に使用する工具の変更や載置された工作物Ｗの重量変化に伴う回転軸の変位量の変動を検出するように、加工時に近い状態における基準位置検出を適宜行うことができる。そして、基準位置検出装置がこのような回転軸の位置誤差ΔＡ，ΔＢに基づく補正量を加工に反映し、より高精度な加工を行うことができる。
検出体２３は、回転体に支持される工具２３である構成としている。工作機械１による加工において、回転軸の軸中心は、別工具への交換や主軸の回転数などによって変位することがある。つまり、検出体２３を用いて回転軸の軸中心を検出した後に、加工に使用する工具に交換すると回転軸の軸中心が変位するおそれがある。また、主軸の回転数による影響を考慮すると、実際に使用する工具を回転させた状態で、回転軸の軸中心を検出し、その後に工具を交換することなく加工工程に移行することが望ましい。そこで、加工に使用する工具を検出体２３とすることで、加工時に近い状態となることから、より高精度に回転軸の軸中心を検出することができる。
また、位置情報取得部５３は、レーザ検出器４０に検出体２３を接近させる際に、検出体２３を所定回転数で回転させた状態としている。この時、軸中心検出用センサは、レーザ検出器４０であり、検出体２３に直接接触することなく検出体２３の位置を検出可能な非接触式の検出器としている。このような構成により、レーザ検出器４０により検出された回転軸の軸中心は、主軸の回転に伴う工作機械１の熱変位やベアリング予圧などによる変位量を含む回転軸の位置誤差を測定することができる。そして、補正部５５は、検出された位置誤差に基づく補正量を加工に反映することができる。従って、工作機械の加工精度を向上させることができる。
検出体２３の所定回転数は、加工時におる工具の回転数に設定されている構成となっている。工作機械１による加工において、回転軸の軸中心は、主軸の回転数などによって変位することがある。これは、回転による主軸の熱変位や固有振動などに起因していることが考えられる。そして、工作機械１における加工においては、使用する工具や加工状態などによって回転数が設定される。よって、主軸の回転数による影響を考慮し、加工時における回転数で回転させた状態で、回転軸の軸中心を検出することが望ましい。そこで、このような構成とすることにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に工作機械１の基準位置を検出することができる。
レーザ検出器４０は、ワークテーブル１４のうち工作物Ｗを載置し得る領域の外部に設置されている構成となっている。工作機械１による加工において、回転軸の軸中心は、主軸の回転数の他に工作物Ｗの載置状態などによって変位することがある。これは、チルトテーブル１２およびターンテーブル１３に間接的または直接的に固定されるワークテーブル１４に工作物Ｗ載置した場合に、工作物Ｗの重量や載置位置、工作物Ｗの固定治具などを含む工作物Ｗの載置状態が回転軸の動作に影響を及ぼすことに起因しているものと考えられる。
つまり、回転軸の軸中心を検出した後に、ワークテーブル１４に工作物Ｗを載置すると回転軸の軸中心が変位するおそれがある。そこで、工作物Ｗの載置状態による影響を考慮し、回転軸の軸中心を検出することが望ましい。そこで、このような構成とすることにより、ワークテーブル１４に工作物Ｗの載置することができるものとしている。これにより、加工時に近い状態となることから、より高精度に工作機械１の基準位置を検出することができる。
さらに、レーザ検出器４０は、工具の工具長および工具径を測定する工具センサと兼用としている。このような工具センサは、工具長および工具径の補正を行うため、工作機械の機内に配置されることがある。また、このような工具センサは、接触式または非接触式の測定器であって、平面状または直線状の検出域を有している。そこで、この工具センサの検出方向がテーブルの回転軸に対して垂直になるようにテーブルに設置することで、基準位置検出装置の軸中心検出用センサとして適用することができる。これにより、工具センサが軸中心検出用センサを兼用し、コストの低減を図ることができる。
＜第一実施形態の変形態様＞
本実施形態のＢ軸の軸中心補正において、位置決め部５２は、計４箇所の位相に位置決めするものとした。そして、位置情報取得部５３は、第一位置情報（検出位置ＰＢ１，ＰＢ２）と第二位置情報（検出位置ＰＢ３，ＰＢ４）を取得する構成とした。これに対して、位置決め部５２が４箇所の位相のうち３箇所の位相に位置決めし、位置情報取得部５３は、３箇所の位置情報のみを取得する構成としてもよい。
例えば、２箇所の位相で検出した第一位置情報（検出位置ＰＢ１，ＰＢ２）と、１箇所の位相で検出した第二位置情報（検出位置ＰＢ３）とする。そして、本実施形態において、Ｂ軸中心位置ＯＢｒのＸ座標値を第一位置情報から算出する（Ｓ１０７）。ここで、上記のＸ座標値が算出されると、レーザ検出器４０とＢ軸中心位置ＯＢｒまでの距離が算出することができる。そして、ターンテーブル１３をＢ軸中心に回転させ、上述したように１箇所の位相で第二位置情報を取得する。この第二位置情報に上記の距離を加算することにより、Ｂ軸中心位置ＯＢｒのＹ座標値を算出することができる。
このような構成においても同様の効果を奏する。また、レーザ検出器４０により検出体２３を検出する回数を低減することができるため、基準位置検出に必要な時間を短縮することができる。その他に、１箇所の位相で検出した第一位置情報（検出位置ＰＢ１または検出位置ＰＢ２）と、２箇所の位相で検出した第二位置情報（検出位置ＰＢ３，ＰＢ４）とに基づいて、Ｂ軸中心位置ＯＢｒを検出する構成としてもよい。
＜第二実施形態＞
第二実施形態の工作機械１の基準位置検出装置について、図１０，１１を参照して説明する。図１０（ａ）は、検出体の位置情報とＢ軸の関係を示す図である。図１０（ｂ）は、検出体の位置情報とＡ軸の関係を示す図である。図１１は、Ｂ軸の傾き誤差を示す図である。図１１（ａ）はＸ−Ｚ平面上のＢ軸の傾き誤差を示す図である。図１１（ｂ）はＹ−Ｚ平面上のＢ軸の傾き誤差を示す図である。ここで、第一実施形態の基準位置検出装置は、回転軸の軸中心を検出し、回転軸の変位量に基づいて回転軸の位置誤差を算出するものとした。これに対して、本実施形態では、回転軸であるＢ軸の軸傾きを検出し、軸傾き誤差を算出することを目的とする。その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。
また、本実施形態において基準位置検出装置は、Ｂ軸の軸傾き検出に際し、検出方向がＢ軸に対して平行となるようにテーブルに配置された第一軸傾き検出用センサを備える。この第一軸傾き検出用センサは、平面状または直線状の検出域を有する。ここで、第一実施形態におけるレーザ検出器４０は、直線状の検出域４４を有し、図２（ｂ）に示すように、検出方向ｄ２がＢ軸と平行に配置されている。よって、本実施形態では、レーザ検出器４０が上記の第一軸傾き検出用センサを兼用するものとして説明する。
（Ｂ軸の軸傾き検出）
基準位置検出装置によるＢ軸の軸傾き検出は、第一位置情報および第二位置情報に加えて、これらの位置情報を取得した各位相におけるＢ軸の軸方向位置である第四位置情報を取得する。ここで、本実施形態において、第一位置情報は検出位置ＰＢ１，ＰＢ２のＸ，Ｙ座標値、第二位置情報は検出位置ＰＢ３，ＰＢ４のＸ，Ｙ座標値に相当する。そして、第四位置情報は、検出位置ＰＢ１〜ＰＢ４のＺ座標値に相当する。
これにより、図１０（ａ）に示すように、４箇所の検出位置ＰＢ１〜ＰＢ４に基づいてＢ軸を法線とする平面を求めることにより、数値制御装置５０に記憶されているＢ軸に対する傾きを算出することができる。また、Ｂ軸を法線とする平面は、少なくとも３箇所の検出位置により求められるが、本実施形態では、４箇所の検出位置からＢ軸の軸傾きを検出する方法について説明する。
先ず、基準位置検出装置の位置情報取得部５３は、第一位置情報および第二位置情報を取得した各位相において、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、レーザ検出器４０の検出方向から検出体２３をレーザ検出器４０に接近させる。すなわち、検出体２３をＺ軸の−方向に接近させている。そして、レーザ検出器４０は、検出域４４において検出体２３がレーザの一部を遮ったことを数値制御装置５０に通知する。次に、位置情報取得部５３は、検出体２３が検出された時における制御軸の現在の位置から検出体２３の先端部の位置を位置情報として取得する。これを上述した各位相において繰り返し行うことにより、検出位置ＰＢ１〜ＰＢ４のＺ座標値である第四位置情報を取得する。
次に、検出位置ＰＢ１，ＰＢ２に基づいて、図１１（ａ）に示すように、Ｘ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ１を算出する。ここで、Ｂ軸ベクトルは、図１０（ａ）に示すように、Ｂ軸の軸心の方向を示すものである。すなわち、Ｘ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ１とは、Ｂ軸の軸心のＸ−Ｚ成分となる。よって、このＸ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ１に基づいて、Ｂ軸Ｘ−Ｚ平面傾き誤差角度θを算出する。
続いて、Ｂ軸Ｙ−Ｚ平面傾き誤差γを算出する。検出位置ＰＢ３，ＰＢ４に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、Ｙ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ２を算出する。ここで、Ｂ軸ベクトルは、上述したように、Ｂ軸の軸心の方向を示すものである。すなわち、Ｙ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ２とは、Ｂ軸の軸心のＹ−Ｚ成分となる。よって、このＹ−Ｚ平面上のＢ軸ベクトルＢ２に基づいて、Ｂ軸Ｙ−Ｚ平面傾き誤差角度γを算出する。
このように、Ｂ軸Ｘ−Ｚ平面傾き誤差角度θと、Ｂ軸Ｙ−Ｚ平面傾き誤差γは算出される。これにより、数値制御装置５０は、工作機械１による加工の際に、これらの誤差角度θ，γに基づいて制御部５１による各モータなどの制御を補正し加工の高精度化を図っている。例えば、数値制御装置５０は、Ａ軸を９０°回転させる場合に、Ｂ軸Ｙ−Ｚ平面傾き誤差γを補正量としてＡ軸の回転指令の補正が可能となる。
（基準位置検出装置による効果）
上述した工作機械１の基準位置検出装置によれば、位置情報取得部５３は、第一位置情報および第二位置情報を取得した各位相において、検出体２３をレーザ検出器４０に接近させ、レーザ検出器４０が検出域において検出することにより第四位置情報を取得する。そして、基準位置検出部５４は、第一位置情報、第二位置情報および第四位置情報に基づいてＢ軸の傾きを検出する構成となっている。
このような構成により、基準位置検出部５４は、検出体２３が第一軸中心検出用センサおよびレーザ検出器４０により検出された異なる３箇所以上の座標値に基づいて、Ｂ軸の軸方向を法線とする平面を算出することができる。これにより、基準位置検出装置は、数値制御装置５０に記憶されているＢ軸の軸方向と比較することにより、Ｂ軸の軸傾き誤差を検出することができる。
＜第二実施形態の変形態様＞
本実施形態では、回転軸のうちＢ軸の軸傾きのみを検出するものとした。これに対して、基準位置検出装置は、Ａ軸の軸傾きを検出する構成としてもよい。その場合に、基準位置検出は、Ａ軸の軸傾き検出に際し、検出方向がＡ軸に対して平行となるようにテーブルに配置された第二軸傾き検出用センサを備える。この第二軸傾き検出用センサは、平面状または直線状の検出域を有する。よって、第一、第二実施形態におけるレーザ検出器４０に加えて、上記の第二軸傾き検出用センサをテーブルに配置する。
そして、基準位置検出装置によるＡ軸の軸傾きは、第三位置情報に加えて、この置情報を取得した各位相におけるＡ軸の軸方向位置である第五位置情報を取得する。ここで、第三位置情報は検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３のＹ，Ｚ座標値に相当する。そして、第五位置情報は、検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３のＸ座標値に相当する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、３箇所の検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３に基づいてＡ軸を法線とする平面を求めることにより、数値制御装置５０に記憶されているＡ軸に対する傾きを算出することができる。また、第五位置情報の取得については、第三位置情報の取得に加えて各位相において第二軸傾き検出用センサによる検出を追加するのみである。よって、本実施形態における第四位置情報の取得と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。
ここで、Ａ軸ベクトル（実方向ベクトル）とは、図１０（ｂ）に示すように、Ａ軸の軸心の方向を示すものである。Ａ軸ベクトルの算出は、具体的には、検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３に基づいて、この３箇所が含まれる平面を求め、その平面の法線ベクトルを算出することにより行う。なお、この法線ベクトルがＡ軸ベクトルとなる。そして、取得した検出位置ＰＡ１〜ＰＡ３に基づき円弧近似を行い、この円弧の中心位置を算出する。そして、算出した円弧の中心位置と、算出したＡ軸ベクトルとに基づき、Ｙ−Ｚ平面上、且つＡ軸の軸心上である位置座標（０，ΔＹ，ΔＺ）を算出する。この位置座標（０，ΔＹ，ΔＺ）のＹ座標値およびＺ座標値が、Ａ軸に関する位置誤差ΔＹおよびΔＺとなる。
（基準位置検出装置による効果）
上述した工作機械１の基準位置検出装置によれば、位置情報取得部５３は、第三位置情報を取得した各位相において、検出体２３を第二軸傾き検出用センサに接近させ、第二軸傾き検出用センサが検出域において検出する検出体２３の第五位置情報を取得する。そして、基準位置検出部５４は、第三位置情報および第五位置情報に基づいてＡ軸の傾きを検出する構成となっている。ここで、第二軸傾き検出用センサは、検出域における検出方向がＡ軸に対して平行になるようにテーブルに設置されるものである。
このような構成により、基準位置検出部５４は、第三位置情報に加えて、第三位置情報を取得した際に検出体２３のＡ軸における軸方向位置を第五位置情報として取得する。つまり、基準位置検出部５４は、検出体２３が第二軸中心検出用センサおよび第二軸傾き検出用センサにより検出された異なる３箇所以上の座標値に基づいて、Ａ軸の軸方向を法線とする平面を算出することができる。これにより、基準位置検出部５４は、Ａ軸の軸傾きを検出することができる。
＜第三実施形態＞
第三実施形態の工作機械１の基準位置検出装置について図１２を参照して説明する。図１２は、所定の位相において検出体を軸中心検出用センサに接近させる図である。ここで、第三実施形態の構成は、第一実施形態の基準位置検出装置において検出体を工具２３としたのに対して、検出体を基準バー１２４とした点が相違する。その他の構成については、第一実施形態と実質的に同一であるため、詳細な説明を省略する。
Ｙ軸移動体２０は、検出体であって、回転体２２の先端に固定されている基準バー１２４を有する。そして、基準バー１２４は、回転体２２を介して主軸台２１に回転可能に支持され、主軸モータの回転に伴って回転体２２と共に回転する。なお、基準バー１２４は、図１２に示すように、その先端部が球状に形成されている。このような構成においても第一実施形態と同様に回転軸の軸中心補正を行うことができる。
このような構成において、レーザ検出器４０の検出域４４における検出方向に対して垂直となる回転軸の軸中心を補正する場合、即ち第一実施形態におけるＢ軸の軸中心補正の場合、基準バー１２４の接近について以下のように行うものとする。位置情報取得部５３は、位置決め部５２が設定したそれぞれの位相において、レーザ検出器４０に検出体である基準バー１２４を接近させる際に、基準バー１２４におけるＢ軸の軸方向位置が一定に設定されている構成となっている。この時、基準バー１２４は、所定回転数である加工時における工具の回転数で回転した状態としている。
ここで、Ｂ軸の軸中心を検出する場合に、位置情報取得部５３は、検出体をＢ軸の軸中心に対して求心方向、または、遠心方向からレーザ検出器４０に接近させる。この時、上述したように基準バー１２４におけるＢ軸の軸方向位置が一定になるように接近させることにより、検出体を先端部が球状に形成された基準バー１２４とすることができる。基準バー１２４は、回転軸の軸中心を検出するための軸部材であり、レーザ検出器４０の検出域４４においてレーザを良好に遮断し、レーザ検出器４０による検出精度を向上させることができる。従って、より高精度な回転軸の軸中心を検出することができる。
＜その他＞
第一〜第三実施形態において、工作機械１は、２つの回転軸（Ａ，Ｂ軸）を有する５軸マシニングセンタにより例示した。そして、Ａ軸はチルトテーブル１２の回転軸とし、Ｂ軸はターンテーブル１３の回転軸とし、何れの回転軸も工作物Ｗを支持するテーブルを回転させるものである。これに対して、工具を支持する主軸台２１が何れかの回転軸により回転する首振り型のマシニングセンタとしてもよい。このような構成においても同様に、回転軸に対して各検出器の検出方向を垂直または平行となるように適宜配置することにより、第一、第二実施形態において示したように、各回転軸の軸中心および軸傾きを検出することができる。
工作機械１の基準位置検出装置は、基準位置の検出について、加工時における工具交換の直後に実行されるものとした。これに対して、基準位置の検出は、例えば、加工前において加工に使用する工具すべてに対して実行するものとしてもよい。これにより、それぞれの工具に対して予め回転軸の軸中心補正に必要な補正量を算出することになる。また、このような構成にすることにより、同種の工具を使用する場合など同じ軸中心補正を適用させることができる。これにより、基準位置を検出する時間を省略し、サイクルタイムを短縮することができる。
また、基準位置の検出において、検出体２３または基準バー１２４の所定回転数は、加工時における工具の回転数に設定されるものとした。これに対して、所定回転数は、適宜調整されるものとしてもよい。これにより、例えば、加工時における工具の回転数よりも低い回転数とすることで、基準位置の検出に伴う工作機械１の負荷を軽減できる。また、所定回転数を０として、同様に基準位置の検出を行ってもよい。但し、工作機械１による加工において、回転軸の軸中心は、主軸の回転数などによって変位することがあるため、検出体をその回転数で回転させた状態で検出することが望ましい。
さらに、検出体は、第一、第二実施形態ではボールエンドミルである工具２３とし、先端部の形状がほぼ半球形状のものとした。また、第三実施形態では基準バー１２４とし、先端部の形状が球状のものとした。これに対して、検出体は、全体形状として円柱状に形成されるものとしてもよい。例えば、検出体に工具を適用する場合には、ストレートエンドミルを適用することができる。この時、第一実施形態におけるＡ軸の軸中心補正において、検出方向ｄ１から軸中心検出用センサ（レーザ検出器４０）に接近させる際に、検出体の側面と端面でレーザを遮るように移動させることになる。
その他に、第一〜第三実施形態において、検出体を検出する軸中心検出用センサおよび第一軸傾き検出用センサは、レーザを使用するレーザ検出器４０とした。これに対して、軸中心検出用センサおよび第一軸傾き検出用センサは、直線状または平面状の検出域を有するものであれば、接触式の検出器としてもよい。ただし、回転軸の軸位置または軸傾きを検出する際に、検出体の回転させる場合には、非接触式の検出器とする必要がある。
また、平面状の検出域を有する検出器としては、例えば、渦電流を使用した磁気式検出器としてもよい。この場合、検出域の両側に配置した電磁コイルにより磁場を発生させ、検出域に接近された検出体に渦電流を誘導する。これによる誘導起電力を検知することにより検出体を検出することができる。また、軸中心検出用センサおよび第一軸傾き検出用センサは、工具センサと兼用するレーザ検出器４０とした。これに対して、基準位置検出装置は、軸中心または軸傾きを検出する専用検出器を備える構成としてもよい。
１：工作機械、 ２：ベッド、 ３：Ｚ軸ガイド、 ４：Ｚ軸駆動用モータ
５：Ｘ軸駆動用モータ
１０：Ｘ軸移動体、 １１：支持部、 １２：チルトテーブル
１３：ターンテーブル、 １４：ワークテーブル
２０：Ｙ軸移動体、 ２１：主軸台、 ２２：回転体、 ２３：工具（検出体）
１２４：基準バー（検出体）
３０：Ｚ軸移動体、 ３１：Ｙ軸駆動用モータ
４０：レーザ検出器（軸中心検出用センサ、 第一、第二軸中心検出用センサ）
４１：基台、 ４２：レーザ発振器、 ４３：受光器、 ４４：検出域
５０：数値制御装置（基準位置検出装置）、 ５１：制御部、 ５２：位置決め部
５３：位置情報取得部、 ５４：基準位置検出部、 ５５：補正部
Ｗ：工作物

Claims (14)

  1. 直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出装置であって、
    前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
    前記回転体に固定される検出体と、
    平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
    前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め手段と、
    それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
    それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出手段と、
    を備え、
    前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交し且つ互いに直交する第一直進軸および第二直進軸を有し、
    前記テーブルの前記回転軸は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第一回転軸を有し、
    前記軸中心検出用センサは、前記検出方向が前記第一回転軸に対して垂直になるように設置される第一軸中心検出用センサを有し、
    前記位置決め手段は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して前記第一回転軸の軸方向が直交する状態において、前記検出方向が前記第一直進軸または前記第二直進軸と垂直となる位相に前記テーブルを位置決めし、
    前記位置情報取得手段は、
    前記第二直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第一位置情報を取得し、
    前記第一直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相のうち少なくとも一方の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第二位置情報を取得し、
    前記基準位置検出手段は、前記第一位置情報および前記第二位置情報に基づいて前記第一回転軸の軸中心を検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  2. 請求項１において、
    前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交する第二直進軸、および前記第二直進軸に直交し且つ前記回転体の軸方向に平行な第三直進軸を有し、
    前記テーブルの前記回転軸は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第二回転軸を有し、
    前記軸中心検出用センサは、異なる複数の方向から前記検出体の接近を検出可能な複数の前記検出方向が前記第二回転軸に対して垂直になるように設置される第二軸中心検出用センサを有し、
    前記位置決め手段は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して前記第二回転軸の軸方向が直交する状態において、少なくとも異なる３箇所の前記位相に前記テーブルを位置決めし、
    前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、複数の前記検出方向から前記検出体を前記第二軸中心検出用センサに接近させ、前記第二軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第三位置情報を取得し、
    前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報に基づいて前記第二回転軸の軸中心を検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記第一軸中心検出用センサは、直線状の前記検出域を有し、
    前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、前記第一軸中心検出用センサに前記検出体を接近させる際に、前記検出体の前記第一回転軸における軸方向位置が一定に設定されていることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  4. 請求項３において、
    前記第一軸中心検出用センサに検出される前記検出体の先端部は球状に形成されていることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  5. 直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出装置であって、
    前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
    前記回転体に固定される検出体と、
    平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
    前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め手段と、
    それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
    それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出手段と、
    を備え、
    前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交する第二直進軸、および前記第二直進軸に直交し且つ前記回転体の軸方向に平行な第三直進軸を有し、
    前記テーブルの前記回転軸は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第二回転軸を有し、
    前記軸中心検出用センサは、異なる複数の方向から前記検出体の接近を検出可能な複数の前記検出方向が前記第二回転軸に対して垂直になるように設置される第二軸中心検出用センサを有し、
    前記位置決め手段は、前記第二直進軸および前記第三直進軸に対して前記第二回転軸の軸方向が直交する状態において、少なくとも異なる３箇所の前記位相に前記テーブルを位置決めし、
    前記位置情報取得手段は、それぞれの前記位相において、複数の前記検出方向から前記検出体を前記第二軸中心検出用センサに接近させ、前記第二軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第三位置情報を取得し、
    前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報に基づいて前記第二回転軸の軸中心を検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  6. 請求項１〜５の何れか一項において、
    前記基準位置検出手段により検出された前記回転軸の軸中心から算出される前記回転軸の位置誤差に基づいて、前記基準位置検出装置に記憶されている前記回転軸の軸中心を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  7. 請求項１〜４の何れか一項において、
    前記基準位置検出装置は、平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記第一回転軸に対して平行になるように前記テーブルに設置された第一軸傾き検出用センサをさらに備え、
    前記位置情報取得手段は、前記第一位置情報および前記第二位置情報を取得した各前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸傾き検出用センサに接近させ、前記第一軸傾き検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第四位置情報を取得し、
    前記基準位置検出手段は、前記第一位置情報、前記第二位置情報および前記第四位置情報に基づいて前記第一回転軸の傾きを検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  8. 請求項５において、
    前記基準位置検出装置は、平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記第二回転軸に対して平行になるように前記テーブルに設置された第二軸傾き検出用センサをさらに備え、
    前記位置情報取得手段は、前記第三位置情報を取得した各前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第二軸傾き検出用センサに接近させ、前記第二軸傾き検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第五位置情報を取得し、
    前記基準位置検出手段は、前記第三位置情報および前記第五位置情報に基づいて前記第二回転軸の傾きを検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  9. 請求項１〜８の何れか一項において、
    前記検出体は、前記回転体に支持される前記工具であることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  10. 請求項１〜９の何れか一項において、
    前記軸中心検出用センサは、非接触式センサであり、
    前記位置情報取得手段は、前記軸中心検出用センサに前記検出体を接近させる際に、前記検出体を所定回転数で回転させた状態とすることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  11. 請求項１０において、
    前記検出体の前記所定回転数は、加工時における前記工具の回転数に設定されていることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  12. 請求項１〜１１において、
    前記軸中心検出用センサは、前記テーブルのうち前記工作物を載置し得る領域の外部に設置されていることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  13. 請求項１〜１２の何れか一項において、
    前記軸中心検出用センサは、前記工具の工具長および工具径の少なくとも一方を測定する工具センサであることを特徴とする工作機械の基準位置検出装置。
  14. 直進軸および回転軸を動作させることにより、テーブルに載置された工作物に対して、主軸台に回転可能に支持された工具を相対移動させて加工する工作機械の基準位置検出方法であって、
    前記主軸台に回転可能に設けられ、前記工具を支持する回転体と、
    前記回転体に固定される検出体と、
    平面状または直線状の検出域を有し、当該検出域に直交する検出方向が前記テーブルの前記回転軸に対して垂直になるように前記テーブルに設置された軸中心検出用センサと、
    前記回転軸を回転させて前記テーブルを前記回転軸における複数の位相に位置決めする位置決め工程と、
    それぞれの前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記軸中心検出用センサに接近させ、前記軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の位置情報を取得する位置情報取得工程と、
    それぞれの前記位相において検出された前記検出体の位置情報に基づいて前記回転軸の軸中心を検出する基準位置検出工程と、
    を備え、
    前記直進軸は、前記回転体の軸方向に直交し且つ互いに直交する第一直進軸および第二直進軸を有し、
    前記テーブルの前記回転軸は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して軸方向が直交する状態で回転可能な第一回転軸を有し、
    前記軸中心検出用センサは、前記検出方向が前記第一回転軸に対して垂直になるように設置される第一軸中心検出用センサを有し、
    前記位置決め工程は、前記第一直進軸および前記第二直進軸に対して前記第一回転軸の軸方向が直交する状態において、前記検出方向が前記第一直進軸または前記第二直進軸と垂直となる位相に前記テーブルを位置決めし、
    前記位置情報取得工程は、
    前記第二直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第一位置情報を取得し、
    前記第一直進軸と前記検出方向が垂直となるように設定された互いに前記第一回転軸に対称な２箇所の前記位相のうち少なくとも一方の前記位相において、前記検出方向から前記検出体を前記第一軸中心検出用センサに接近させ、前記第一軸中心検出用センサが前記検出域において検出する前記検出体の第二位置情報を取得し、
    前記基準位置検出工程は、前記第一位置情報および前記第二位置情報に基づいて前記第一回転軸の軸中心を検出することを特徴とする工作機械の基準位置検出方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5606838B2 (ja) * 2010-09-07 2014-10-15 株式会社ディスコ 切削ブレードを装着する回転スピンドルの取り付け状態確認治具および取り付け状態確認方法
JP5891087B2 (ja) * 2012-03-28 2016-03-22 新日本工機株式会社 工具位置測定装置およびそれを備えた加工装置
JP2016097459A (ja) * 2014-11-19 2016-05-30 ファナック株式会社 回転軸中心位置計測用治具および該治具を用いた回転軸中心位置計測方法
JP6586112B2 (ja) * 2016-04-19 2019-10-02 オークマ株式会社 工作機械の誤差同定方法及び誤差同定システム
JP7330749B2 (ja) * 2019-05-08 2023-08-22 Ｄｇｓｈａｐｅ株式会社 切削加工機および原点の設定方法
CN112935361B (zh) * 2021-03-25 2023-01-13 湖南海创同辉新材料有限公司 基于铣削车床的智能测控装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09300178A (ja) * 1996-05-11 1997-11-25 Makino Milling Mach Co Ltd 工具の刃先位置測定機能を備えたｎｃ工作機械
JP3305216B2 (ja) * 1996-11-07 2002-07-22 株式会社牧野フライス製作所 工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械
JP3917114B2 (ja) * 2003-08-08 2007-05-23 株式会社ジェイテクト 回転軸を有する加工機の誤差算出方法
JP5151545B2 (ja) * 2008-02-27 2013-02-27 株式会社ジェイテクト 同時多軸制御評価方法

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