JP6506149B2 - Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械において幾何誤差を計測して同定するための方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a method and program for measuring and identifying geometric errors in a machine tool.
図１は、３つの並進軸および２つの回転軸を有する５軸制御複合加工機（以下、「５軸機」という。）の模式図である。５軸機は、工具を保持し工具を回転させ傾斜させることが可能な刃物台２と、工作物を保持し回転可能な旋削主軸３を有している。刃物台２はＢ軸ユニット４に内蔵された回転軸Ｂ軸により１自由度の回転運動と、さらにコラム５に設けられた並進軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により３自由度の並進運動がベッド１に対して可能である。旋削主軸３は、回転軸Ｃ軸により１自由度の回転運動がベッド１に対して可能である。各軸は、図示しないＮＣ装置によって制御されたサーボモータにより駆動され、旋削主軸３に保持した工作物を刃物台２に保持した工具により相対位置および相対姿勢を制御して加工を行うことができる。
この５軸機の運動精度に影響を及ぼす要因として、例えば、回転軸の中心位置の誤差（想定されている位置からのズレ）や回転軸の傾き誤差（軸間の直角度、平行度）などの各軸間の幾何学的な誤差（以下、「幾何誤差」という。）がある。幾何誤差が存在すると機械としての運動精度が悪化し、工作物の加工精度が悪化する。そのため、調整により幾何誤差を小さくする必要があるが、ゼロにすることは困難であり、幾何誤差を補正する制御を行うことで高精度な加工を行うことができる。
機械の幾何誤差を測定する手段として様々な手法が提案されているが、測定には高価な測定機器もしくは複数の測定機器が必要であり、また幾何誤差の測定にはある程度の技量が要求される。そこで、特許文献１に開示のように、機械の刃物台にタッチプローブを取付け、テーブルにターゲット球を設置して、指定した割出指令位置に機械が自動で傾斜軸・回転軸の割出動作を行い、各割出指令位置でターゲット球の中心座標を計測し、この結果を元に幾何誤差を同定・補正するシステムが開発されている。
FIG. 1 is a schematic view of a 5-axis control complex processing machine (hereinafter referred to as "5-axis machine") having three translational axes and two rotational axes. The 5-axis machine has a
Factors that affect the motion accuracy of this 5-axis machine include, for example, an error in the center position of the rotation axis (displacement from the assumed position), a tilt error in the rotation axis (squareness between axes, parallelism), etc. There is a geometrical error between each axis of (hereinafter referred to as "geometrical error"). If there is a geometric error, the motion accuracy as a machine is degraded, and the machining accuracy of the workpiece is degraded. Therefore, although it is necessary to reduce the geometric error by adjustment, it is difficult to make it zero, and high precision processing can be performed by performing control to correct the geometric error.
Although various methods have been proposed as means for measuring mechanical geometric errors, measurement requires expensive measuring equipment or multiple measuring instruments, and measuring geometric errors requires a certain level of skill. . Therefore, as disclosed in
しかし、回転軸が、?み合い方式のクランプ機構や位置決め用のピンが設けられたクランプ機構のように離散的な位置でのみクランプ可能なクランプ機構を有する場合は、予め設定された複数の割出指令位置の一部でクランプ不可能となり、クランプ可能な割出位置とクランプ不可能な割出位置が混在する場合がある。こうした異なるクランプ状態による計測結果が混在すると、クランプ機構による力の作用によってわずかに位置誤差や姿勢変化が生じ、工具先端点がずれるため、計測対象のクランプ状態における幾何誤差の同定精度が低下するといった問題がある。 However, in the case where the rotating shaft has a clamp mechanism that can clamp only at discrete positions, such as a clamp mechanism of a mating system or a clamp mechanism provided with a pin for positioning, a plurality of preset splits are possible. In some cases, the clamping can not be performed at a part of the output command position, and the clampable indexing position and the non-clamping indexing position may be mixed. If measurement results from different clamp states are mixed, position error and posture change will be slightly caused by the action of the force by the clamp mechanism, and the tool tip point will be shifted, so the accuracy of identification of geometric errors in the clamp state of the measurement object will decrease. There's a problem.
そこで、本発明は、回転軸が離散的な位置でのみクランプ可能なクランプ機構を有する場合であっても、全ての割出指令位置において回転軸をクランプして計測可能となり、クランプ時の幾何誤差を高精度に同定することができる工作機械の幾何誤差同定方法及び幾何誤差同定プログラムを提供することを目的としたものである。 Therefore, according to the present invention, even in the case of having a clamp mechanism that can clamp only when the rotation axis is discrete, it becomes possible to clamp and measure the rotation axis at all indexing command positions, and geometric error at the time of clamping It is an object of the present invention to provide a geometric error identification method and a geometric error identification program of a machine tool capable of identifying with high accuracy.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、２軸以上の並進軸と、離散的な位置で工具又はワークをクランプ可能なクランプ機構を備えた１軸以上の回転軸とを有する工作機械において、
前記回転軸を予め設定された割出指令位置に基づいて所定の角度に割り出して前記回転軸に取り付けた被測定治具を複数箇所に位置決めし、位置計測センサにより前記被測定治具の三次元空間上の位置を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された複数の位置計測値から幾何学的な誤差を同定する幾何誤差同定ステップと、を実行する幾何誤差同定方法であって、
前記計測ステップでは、前記回転軸を前記所定の角度に割り出す前に、
前記クランプ機構をクランプ状態にする設定か否かを判定するクランプ状態判定ステップと、
当該クランプ状態判定ステップでクランプ状態にする設定であると判定された場合、前記割出指令位置が前記クランプ機構をクランプ可能な位置か否かを判定するクランプ可能位置判定ステップと、
前記クランプ可能位置判定ステップでクランプ可能な位置でないと判定された場合、当該割出指令位置を前記クランプ機構がクランプ可能な位置に変更する位置変更ステップと、を実行して、変更された前記割出指令位置に基づいて前記回転軸を前記所定の角度に割り出すことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記計測ステップでは、前記クランプ状態判定ステップで前記クランプ機構をクランプ状態にする設定であると判定したら、隣り合う前記割出指令位置同士の間隔と、前記クランプ機構がクランプ可能な隣り合う位置同士の間隔とを比較する間隔比較ステップと、
前記間隔比較ステップで前記割出指令位置同士の間隔が前記クランプ可能な位置同士の間隔よりも小さいと判定された場合、前記割出指令位置同士の間隔が前記クランプ可能な位置同士の間隔と等しくなるように計測点数を変更して前記割出指令位置同士の間隔を変更する計測点数変更ステップと、をさらに実行した後、前記クランプ可能位置判定ステップを実行することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、前記位置変更ステップでは、前記割出指令位置を最も近いクランプ可能な位置に変更することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、工作機械の幾何誤差同定プログラムであって、請求項１乃至３の何れかに記載の工作機械の幾何誤差同定方法を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
The rotary shaft is indexed at a predetermined angle based on a preset indexing command position, and the jigs attached to the rotary shaft are positioned at a plurality of locations, and a three-dimensional measurement of the jig by a position measurement sensor Measuring step for measuring the position in space;
A geometric error identification step of identifying a geometric error from a plurality of position measurement values measured in the measurement step;
In the measuring step, before the rotation axis is indexed to the predetermined angle,
A clamp state determination step of determining whether or not the clamp mechanism is set to be in a clamp state;
A clampable position determination step of determining whether or not the index command position is a position at which the clamp mechanism can clamp, when it is determined in the clamp state determination step that the setting is to be in the clamp state;
The position change step of changing the index command position to a position where the clamp mechanism can clamp when it is determined that the position is not a clampable position in the clampable position determination step; It is characterized in that the rotation axis is indexed to the predetermined angle based on the output command position.
The invention according to
When it is determined in the interval comparison step that the interval between the index command positions is smaller than the interval between the clampable positions, the interval between the index command positions is equal to the interval between the clampable positions. The clampable position determination step is performed after the measurement point change step of changing the number of measurement points and changing the interval between the index command positions as described above is further performed.
The invention according to
The invention according to
本発明によれば、幾何誤差を測定する際のクランプ状態のユーザ設定を判定し、クランプ機構によるクランプを行う設定の場合には、割出指令位置がクランプ可能な位置かどうか判定し、クランプ不可能な位置の場合は、割出指令位置をクランプ可能な位置に自動的に変更する。よって、全ての割出指令位置において回転軸をクランプして計測可能となり、クランプ時の幾何誤差を高精度に同定することが可能となる。 According to the present invention, the user setting of the clamp state at the time of measuring the geometric error is determined, and in the case of setting to perform clamping by the clamp mechanism, it is determined whether the index command position is a clampable position or not. In the case of the possible position, the index command position is automatically changed to the clampable position. Therefore, it becomes possible to clamp and measure the rotation axis at all indexing command positions, and it becomes possible to identify the geometric error at the time of clamping with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
ここでの工作機械は、３つの並進軸と２つの回転軸を有する図１の５軸機であって、ワークから工具への軸構成は、Ｃ軸−Ｚ軸−Ｙ軸−Ｘ軸−Ｂ軸となっている。なお、本発明に関わる工作機械としては複合加工機に限らず、旋盤やマシニングセンタ、研削盤などでもよい。また、軸数は５軸に限らず、４軸、６軸以上でもよい。さらに、回転軸により刃物台２と旋削主軸３がそれぞれ回転１自由度を持つ機構に限らず、刃物台２が回転２自由度を持つ機構や、旋削主軸３が回転２自由度を持つ機構でもよい。
この５軸機において、各軸間の相対並進誤差および相対回転誤差の合計６成分（δｘ、δｙ、δｚ、α、β、γ）から定義される幾何誤差は３６個存在する。しかし冗長の関係にあるものが存在するため、それらを除くと合計１３個となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
The machine tool here is the 5-axis machine of FIG. 1 having three translation axes and two rotation axes, and the axis configuration from the work to the tool is C-axis-Z-axis-Y-axis-X-axis-B It is an axis. The machine tool according to the present invention is not limited to a multi-tasking machine, and may be a lathe, a machining center, a grinder or the like. The number of axes is not limited to five, and may be four or six or more. Furthermore, not only the mechanism in which the tool rest 2 and the turning
In this 5-axis machine, there are 36 geometric errors defined from total 6 components (δx, δy, δz, α, β, γ) of relative translation error and relative rotation error between each axis. However, since there are redundant relationships, there are 13 in total excluding those.
続いて、この幾何誤差の計測方法のフローについて説明する。図２はこの計測方法のフローの一例で、ここでは５軸機の制御手段であるＮＣ装置が、記憶装置に記録されたプログラムに従って計測を実行する。後述する図３の割出条件のデータリストの作成も、プログラムに従ってＮＣ装置が実行する。 Subsequently, the flow of the method of measuring the geometric error will be described. FIG. 2 shows an example of the flow of this measurement method. Here, an NC device, which is a control unit of a 5-axis machine, executes measurement according to a program recorded in a storage device. The NC apparatus also executes creation of a data list of indexing conditions in FIG. 3 described later according to a program.
まず、幾何誤差の計測を行う前に、回転軸である旋削主軸３に被測定治具としてのターゲット球を設置し、傾斜軸である刃物台２に装着した位置計測センサとしてのタッチプローブにより球の位置（初期・基準位置）を特定する（Ｓ１１）。
次に、幾何誤差の同定を行うための割出計測を、割出条件で設定されている回数実行する（Ｓ１２〜Ｓ１６の計測ループ（計測ステップ））。ここでは後記する傾斜軸・回転軸の割出条件のデータリストを読み込み（Ｓ１３）、このデータリストに従って傾斜軸・回転軸の割出動作を実行し（Ｓ１４）、各割出条件でターゲットの座標を計測する（Ｓ１５）。そして、Ｓ１２〜Ｓ１６の計測ループが終了したら、Ｓ１７で、計測結果から幾何誤差を同定する（幾何誤差同定ステップ）。この幾何誤差の同定は、先の特許文献１に開示されるように、計測された複数の位置計測値を円弧近似し、近似された円弧から回転軸の中心位置の誤差や回転軸の傾き誤差、並進軸の傾き誤差等を算出する公知の方法で行う。
First, before measuring the geometrical error, a target sphere as a jig to be measured is installed on the turning
Next, the index measurement for identifying the geometric error is performed the number of times set under the index condition (measurement loop (measurement step) of S12 to S16). Here, a data list of indexing conditions for the tilt axis and rotation axis described later is read (S13), and indexing operation of the tilt axis and rotation axis is executed according to this data list (S14), the coordinates of the target under each indexing condition Is measured (S15). And if the measurement loop of S12-S16 is complete | finished, a geometric error is identified from a measurement result by S17 (geometric-error identification step). The identification of this geometric error is carried out by arc approximation of a plurality of measured position values as disclosed in the above-mentioned
次に、幾何誤差の計測ステップで使用される割出条件のデータリストの作成手順について、図３の割出条件作成処理フローに基づいて説明する。
まず、Ｓ２１で、ユーザ設定された幾何誤差の計測条件の設定を読込むと共に、Ｓ２２で、計測時の各傾斜軸・回転軸に備えたクランプ機構のクランプ状態に関するユーザ設定の読込みを行う。
計測条件の設定の一例を図４に示す。計測条件の設定は、傾斜軸（Ｂ軸）・回転軸（Ｃ軸）の一方を動作軸として割出して計測を行う計測点数Ｎと、Ｎ回の割出動作を行う動作軸の名称と、割出動作の開始角度θｓｔと終了角度θｅｘと、動作軸の他方で割出位置を変更しない固定軸の名称と、その角度と、から構成される。
一方、クランプ状態のユーザ設定は、計測時にクランプ機構をクランプするかどうか、クランプ機構は連続的な位置でクランプ可能か離散的な位置でのみクランプ可能か、などの情報を有する。
Next, a procedure of creating a data list of indexing conditions used in the measurement step of the geometric error will be described based on the indexing condition creation processing flow of FIG.
First, in S21, the setting of the measurement condition of the geometrical error set by the user is read, and in S22, the user setting regarding the clamp state of the clamp mechanism provided on each tilt axis and rotation axis at the time of measurement is read.
An example of setting of measurement conditions is shown in FIG. The measurement conditions are set by using the number N of measurement points for performing measurement by indexing one of the inclination axis (B axis) and the rotation axis (C axis), and the name of the operation axis performing N index operations, It comprises the start angle θ st and the end angle θ ex of the indexing operation, and the name of the fixed axis whose index position is not changed in the other of the operation axes, and the angle thereof.
On the other hand, the user setting of the clamp state has information such as whether to clamp the clamp mechanism at the time of measurement, and whether the clamp mechanism can clamp at a continuous position or can only clamp at a discrete position.
こうして計測条件とクランプ状態のユーザ設定との読込みを行った後、Ｓ２３で、動作軸のクランプ設定を判定する（クランプ状態判定ステップ）。ここでクランプ設定が離散クランプの場合、Ｓ２４で割出ピッチの判定を行う。一方、Ｓ２３の判定で離散クランプ以外（後述する連続クランプや、離散クランプであってもクランプ状態にしないアンクランプも含む。）の場合は、Ｓ２６でそのまま割出指令位置のデータリストを作成する。
Ｓ２４での判定に使用される割出ピッチΔθは、以下の式（１）により得られる。
Δθ＝ (θｅｘ−θｓｔ）／（Ｎ−１） ・・（１）
Ｓ２４では、この割出ピッチΔθが、クランプ機構をクランプ可能な隣り合う割出指令位置のピッチΔθｃｌ（以下、「クランプピッチ」と呼ぶ）より小さいか否かを判定する（間隔比較ステップ）。ここで割出ピッチの方が小さい場合、Ｓ２５で、割出ピッチがクランプピッチと等しくなるように計測点数の変更を行い、変更後の計測点数Ｎ’を計測条件として再設定する（計測点数変更ステップ）。割出ピッチがクランプピッチより大きい場合は、Ｓ２６に移行する。Ｓ２５での変更後の計測点数Ｎ’は、以下の式（２）により得られる。
Ｎ’＝（θｅｘ−θｓｔ)／Δθｃｌ＋１ ・・（２）
After reading the measurement condition and the user setting of the clamp state in this way, the clamp setting of the motion axis is determined in S23 (clamp state determination step). Here, when the clamp setting is a discrete clamp, the index pitch is determined in S24. On the other hand, in the case of determination other than the discrete clamp (including a continuous clamp described later and an unclamp even if discrete clamp is not in a clamp state) in the determination of S23, a data list of index command positions is created as it is in S26.
The index pitch Δθ used for the determination in S24 is obtained by the following equation (1).
Δθ = (θ ex −θ st ) / (N−1) ··· (1)
In S24, it is determined whether the index pitch Δθ is smaller than the pitch Δθ cl (hereinafter referred to as “clamp pitch”) of adjacent index command positions capable of clamping the clamp mechanism (interval comparison step). Here, if the indexing pitch is smaller, the number of measurement points is changed so that the indexing pitch becomes equal to the clamp pitch in S25, and the changed measurement point N 'is re-set as the measurement condition (change of measurement points) Step). If the index pitch is larger than the clamp pitch, the process proceeds to S26. The measurement score N 'after the change in S25 is obtained by the following equation (2).
N ′ = (θ ex −θ st ) / Δθ cl +1 ··· (2)
次に、設定された計測条件とクランプ状態をもとに、各傾斜軸・回転軸のそれぞれの割出位置とクランプ状態の情報を有するデータリストを作成する（Ｓ２６）。
図５は、Ｓ２６において図４の計測条件をもとに作成されるデータリストの一例である。計測条件の設定では１点目〜４点目はＢ軸を−３０°〜９０°に割出すとしているため、４点を等間隔に割り振ると、データリスト１行目〜４行目のＢ軸の割出指令位置は、４０°ごとの−３０°、１０°、５０°、９０°となる。一方、Ｃ軸は、１点目〜４点目では０°に固定されているため、データリスト１行目〜４行目のＣ軸の割出指令位置は０°となる。５行目〜８行目ではＣ軸割出指令位置が０°、９０°、１８０°、２７０°に、Ｂ軸割出指令位置が０°になりデータリストが作成される。さらに、Ｂ軸のクランプ設定を離散クランプ、Ｃ軸のクランプ設定をディスクブレーキのように連続的な位置でクランプ可能な機構によるクランプ（以下、「連続クランプ」という。）として、その情報を各行に含める。
Next, based on the set measurement conditions and the clamp state, a data list having information on index positions of each tilt axis and rotation axis and the clamp state is created (S26).
FIG. 5 is an example of a data list created based on the measurement conditions of FIG. 4 in S26. Since the B axis is indexed to -30 ° to 90 ° for the first to fourth points in setting the measurement conditions, if four points are allocated at equal intervals, the B axis for the first to fourth lines of the data list The indexing command position of is set to −30 °, 10 °, 50 °, 90 ° every 40 °. On the other hand, since the C-axis is fixed at 0 ° at the first to fourth points, the indexing command position of the C-axis at the first to fourth rows of the data list is 0 °. In the fifth to eighth lines, the C-axis indexing command position is 0 °, 90 °, 180 °, 270 °, and the B-axis indexing command position is 0 °, and a data list is created. Furthermore, the clamp setting of the B axis is a discrete clamp, and the clamp setting of the C axis is a clamp by a mechanism capable of clamping at a continuous position like a disc brake (hereinafter referred to as "continuous clamp") include.
作成したデータリストについては、Ｓ２７〜Ｓ３０の確認・修正ループにおいてチェックを行う。まず、Ｓ２８で、動作軸のクランプ設定を判定する（クランプ状態判定ステップ）。ここでクランプ設定が離散クランプの場合は、Ｓ２９で割出指令位置がクランプ可能な位置かどうか判定する（クランプ可能位置判定ステップ）。離散クランプ以外の場合はＳ３１でループ終了となる。
Ｓ２９の判定で、クランプ可能な位置でない場合は、Ｓ３０で、割出指令位置を最も近いクランプ可能な位置に変更する（位置変更ステップ）。クランプ可能な位置である場合はＳ３１へ移る。なお、Ｓ３０で、最も近いクランプ可能な位置が複数存在する場合には、どちらに変更しても良いが、変更の仕方はデータリストの全行で統一する。
The created data list is checked in the confirmation / correction loop of S27 to S30. First, in S28, clamp setting of the motion axis is determined (clamp state determination step). Here, if the clamp setting is a discrete clamp, it is determined in S29 whether the index command position is a clampable position (clampable position determination step). In the case other than the discrete clamp, the loop ends in S31.
If it is determined in S29 that the position is not a clampable position, the index command position is changed to the nearest clampable position in S30 (position change step). If it is the clampable position, the process proceeds to S31. If there are a plurality of nearest clampable positions in S30, whichever one may be changed, but the method of change is unified in all the lines of the data list.
具体的に、図５のデータリストを例に説明する。この場合、Ｓ２８ではＢ軸のクランプ設定が全行離散クランプと判定されるため、Ｓ２９では全行に対してクランプ可能な位置の判定が行われる。このとき、Ｂ軸のクランプ可能な割出位置が１５の倍数（−３０°、−１５°、０°、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、９０°・・）であると、リストＮｏ．２，３の割出位置（１０°、５０°）でクランプ不可能と判定（クランプ判定が×）される。よって、Ｓ３０では、図６に示すように、リストＮｏ．２は１０°から最も近いクランプ可能な位置である１５°に変更される。同様にリストＮｏ．３は５０°から最も近いクランプ可能な位置である４５°に変更される。 Concretely, the data list of FIG. 5 is demonstrated to an example. In this case, since the clamp setting of the B axis is determined to be the all-row discrete clamp in S28, the determination of the clampable position for all the rows is performed in S29. At this time, the clampable index position of the B axis is a multiple of 15 (-30, 15, 0, 15, 30, 30, 45, 60, 75, 90). And list no. It is determined that clamping can not be performed (clamp determination is x) at a few indexing positions (10 °, 50 °). Therefore, in S30, as shown in FIG. 2 is changed from 10 ° to 15 ° which is the closest clampable position. Similarly, the list No. 3 is changed from 50 ° to 45 ° which is the closest clampable position.
このように、上記形態の幾何誤差同定方法及びプログラムによれば、Ｓ１２〜Ｓ１６の計測ステップでは、動作軸を所定の角度に割り出す前に、クランプ機構をクランプ状態にする設定か否かを判定するクランプ状態判定ステップ（Ｓ２８）と、当該クランプ状態判定ステップでクランプ状態にする設定であると判定された場合、割出指令位置がクランプ機構をクランプ可能な位置か否かを判定するクランプ可能位置判定ステップ（Ｓ２９）と、クランプ可能位置判定ステップでクランプ可能な位置でないと判定された場合、当該割出指令位置をクランプ機構がクランプ可能な位置に変更する位置変更ステップ（Ｓ３０）と、を実行して、変更された割出指令位置に基づいて動作軸を所定の角度に割り出すこととなる。すなわち、幾何誤差を測定する際のクランプ状態のユーザ設定を判定し、クランプ機構によるクランプを行う設定の場合には、割出指令位置がクランプ可能な位置かどうか判定し、クランプ不可能な位置の場合は、割出指令位置をクランプ可能な位置に自動的に変更する。よって、全ての割出指令位置において回転軸をクランプして計測可能となり、クランプ時の幾何誤差を高精度に同定することが可能となる。 As described above, according to the geometric error identification method and program of the above embodiment, in the measurement step of S12 to S16, it is determined whether or not the clamp mechanism is set to be in the clamp state before indexing the operation axis to a predetermined angle. If it is determined in the clamp state determination step (S28) and the clamp state determination step that the setting is made the clamp state, the clampable position determination which determines whether or not the index command position is the clampable position. Step (S29), and a position change step (S30) of changing the index command position to a position where the clamp mechanism can clamp if it is determined that the position is not a clampable position in the clampable position determination step. The motion axis is indexed to a predetermined angle based on the changed indexing command position. That is, the user setting of the clamp state at the time of measuring the geometric error is determined, and in the case of setting to perform clamping by the clamp mechanism, it is determined whether the index command position is a clampable position or not. In this case, the index command position is automatically changed to a clampable position. Therefore, it becomes possible to clamp and measure the rotation axis at all indexing command positions, and it becomes possible to identify the geometric error at the time of clamping with high accuracy.
特にここでは、クランプ状態判定ステップ（Ｓ２３）でクランプ機構をクランプ状態にする設定であると判定したら、割出ピッチとクランプピッチとを比較する間隔比較ステップ（Ｓ２４）と、割出ピッチがクランプピッチよりも小さいと判定された場合、割出ピッチがクランプピッチと等しくなるように計測点数を変更して割出指令位置同士の間隔を変更する計測点数変更ステップ（Ｓ２５）と、をさらに実行した後、クランプ可能位置判定ステップ（Ｓ２９）を実行するので、割出ピッチをクランプピッチに合わせた状態で割出指令位置のデータリストを作成でき、クランプ時の幾何誤差の同定精度の向上が期待できる。 Particularly in this case, if it is determined in the clamp state determination step (S23) that the clamp mechanism is set to be in the clamp state, the interval comparison step (S24) of comparing the index pitch and the clamp pitch; If it is determined that the index pitch is smaller than that, the measurement score changing step (S25) of changing the distance between index command positions by changing the measurement score so that the indexing pitch becomes equal to the clamp pitch Since the clampable position determination step (S29) is performed, a data list of index command positions can be created in a state in which the index pitch is matched with the clamp pitch, and improvement in the identification accuracy of geometric errors at the clamp can be expected.
なお、上記形態では、計測点数の変更（Ｓ２５）と、割出指令位置の変更（Ｓ３０）とが図３のフローチャートに従って順番に行われる例としているが、Ｓ２３で動作軸のクランプ設定を判定した後、計測点数の変更（Ｓ２５）と割出指令位置の変更（Ｓ３０）とを同時に行ってもよい。以下、この変更例を、図７〜図１０に基づいて説明する。ここではクランプ設定はＢ軸を離散クランプ、Ｃ軸をアンクランプとし、Ｂ軸のクランプ可能な位置は１５の倍数とする。Ｂ軸のクランプピッチは１５°となる。 In the above embodiment, the change in the number of measurement points (S25) and the change in the index command position (S30) are sequentially performed according to the flowchart of FIG. 3, but the clamp setting of the motion axis is determined in S23. After that, the change of the measurement points (S25) and the change of the index command position (S30) may be performed simultaneously. Hereinafter, this modification is demonstrated based on FIGS. 7-10. Here, in the clamp setting, the B axis is a discrete clamp, the C axis is an unclamp, and the clampable position of the B axis is a multiple of 15. The clamp pitch of the B axis is 15 °.
まず、Ｓ２３にて動作軸のクランプ設定について判定する。動作軸がＢ軸の割出指令について、Ｂ軸のクランプ設定は離散クランプであるため、Ｓ２４に移行する。ここで、割出指令の開始角度が−１０°、終了角度が８０°、計測点数が１０点であるため、式（１）に従って割出ピッチを計算すると、Δθ＝（８０−（−１０））／（１０−１）＝１０°となる。Ｂ軸のクランプピッチは１５°であるため、Ｓ２４の判定で、割出ピッチがクランプピッチより小さいと判定され、Ｓ２５に移行する。割出ピッチをクランプピッチと等しくするため、式（２）に従って変更後の計測点数を計算すると、Ｎ’＝（８０−（−１０））／１５＋１＝７となる。なお、動作軸がＣ軸の割出指令については、Ｃ軸のクランプ設定がアンクランプのため、計測点数の再設定は行われない。以上の処理の結果、計測条件は図８のように変更される。変更後の図８の計測条件をもとに、Ｓ２６にて図９のような割出指令位置のデータリストが作成される。 First, in S23, the clamp setting of the movement axis is determined. For the indexing command of the B axis as the motion axis, since the clamp setting of the B axis is a discrete clamp, the process moves to S24. Here, since the start angle of the indexing command is -10 °, the ending angle is 80 °, and the number of measurement points is 10, when the indexing pitch is calculated according to the equation (1), Δθ = (80 − (− 10) ) / (10-1) = 10 °. Since the clamp pitch of the B axis is 15 °, it is determined in the determination of S24 that the indexing pitch is smaller than the clamp pitch, and the process shifts to S25. In order to make the indexing pitch equal to the clamp pitch, the number of measurement points after change is calculated according to the equation (2), N ′ = (80 − (− 10)) / 15 + 1 = 7. Note that, with regard to the indexing command of the C axis for the motion axis, since the clamp setting of the C axis is unclamping, the measurement points are not reset. As a result of the above processing, the measurement conditions are changed as shown in FIG. Based on the measurement conditions of FIG. 8 after the change, a data list of index command positions as shown in FIG. 9 is created at S26.
一方、Ｂ軸のクランプ設定は全行が離散クランプであるため、Ｓ２３の判定の後、Ｓ２４と並行してＳ２９に移行し、全行に対してクランプ可能な位置の判定を行う。Ｂ軸のクランプ可能な割出位置は１５の倍数としているため、リストＮｏ．１〜７の割出指令位置でクランプ不可能と判定される。よって、Ｓ３０において、リストＮｏ．１〜７の割出指令位置が図１０のように変更される。変更後の動作軸の割出指令位置は、Ｓ２１〜Ｓ２５にて割出ピッチがクランプピッチ以上となっているため、他の行の割出位置と重複することはない。
On the other hand, in the clamp setting of the B axis, since all the rows are discrete clamps, after the determination of S23, the process proceeds to S29 in parallel with S24 to determine the clampable position for all the rows. Since the clampable index position of the B axis is a multiple of 15, List No. It is determined that clamping is impossible at
このように、上記変更例の幾何誤差同定方法及びプログラムにおいても、幾何誤差を測定する際のクランプ状態のユーザ設定を判定し、クランプ機構によるクランプを行う設定の場合には、割出指令位置がクランプ可能な位置かどうか判定し、クランプ不可能な位置の場合は、割出指令位置をクランプ可能な位置に自動的に変更する。よって、全ての割出指令位置において回転軸をクランプして計測可能となり、クランプ時の幾何誤差を高精度に同定することが可能となる。また、割出ピッチをクランプピッチに合わせた状態で割出指令位置のデータリストを作成でき、クランプ時の幾何誤差の同定精度の向上が期待できる。 As described above, also in the geometric error identification method and program of the modification, the user setting of the clamp state when measuring the geometric error is determined, and in the case of setting to perform clamping by the clamp mechanism, the index command position is It is determined whether or not it is a clampable position, and in the case of a non-clampable position, the index command position is automatically changed to a clampable position. Therefore, it becomes possible to clamp and measure the rotation axis at all indexing command positions, and it becomes possible to identify the geometric error at the time of clamping with high accuracy. In addition, a data list of index command positions can be created in a state in which the index pitch is matched with the clamp pitch, and improvement in the identification accuracy of geometric errors at the time of clamp can be expected.
なお、上記各例では幾何誤差の同定方法をＮＣ装置がプログラムに従って実行する内容としているが、同定方法を実行する制御手段としてはＮＣ装置に限らず、ＮＣ装置に接続された外部のコンピュータであってもよい。 In each of the above examples, the NC apparatus performs the geometric error identification method according to the program. However, the control means for executing the identification method is not limited to the NC apparatus, but is an external computer connected to the NC apparatus. May be
１・・ベッド、２・・刃物台、３・・旋回主軸、４・・Ｂ軸ユニット、５・・コラム。 1 · · Bed, 2 · · Tool rest, 3 · · Turning spindle, 4 · · B axis unit, 5 · · · · · ·.
Claims (4)
前記回転軸を予め設定された割出指令位置に基づいて所定の角度に割り出して前記回転軸に取り付けた被測定治具を複数箇所に位置決めし、位置計測センサにより前記被測定治具の三次元空間上の位置を計測する計測ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された複数の位置計測値から幾何学的な誤差を同定する幾何誤差同定ステップと、を実行する幾何誤差同定方法であって、
前記計測ステップでは、前記回転軸を前記所定の角度に割り出す前に、
前記クランプ機構をクランプ状態にする設定か否かを判定するクランプ状態判定ステップと、
当該クランプ状態判定ステップでクランプ状態にする設定であると判定された場合、前記割出指令位置が前記クランプ機構をクランプ可能な位置か否かを判定するクランプ可能位置判定ステップと、
前記クランプ可能位置判定ステップでクランプ可能な位置でないと判定された場合、当該割出指令位置を前記クランプ機構がクランプ可能な位置に変更する位置変更ステップと、を実行して、変更された前記割出指令位置に基づいて前記回転軸を前記所定の角度に割り出すことを特徴とする工作機械の幾何誤差同定方法。 In a machine tool having two or more translational axes, and one or more rotational axes provided with a clamp mechanism capable of clamping a tool or a workpiece at discrete positions,
The rotary shaft is indexed at a predetermined angle based on a preset indexing command position, and the jigs attached to the rotary shaft are positioned at a plurality of locations, and a three-dimensional measurement of the jig by a position measurement sensor Measuring step for measuring the position in space;
A geometric error identification step of identifying a geometric error from a plurality of position measurement values measured in the measurement step;
In the measuring step, before the rotation axis is indexed to the predetermined angle,
A clamp state determination step of determining whether or not the clamp mechanism is set to be in a clamp state;
A clampable position determination step of determining whether or not the index command position is a position at which the clamp mechanism can clamp, when it is determined in the clamp state determination step that the setting is to be in the clamp state;
The position change step of changing the index command position to a position where the clamp mechanism can clamp when it is determined that the position is not a clampable position in the clampable position determination step; A method for identifying geometrical errors in a machine tool, characterized in that the rotation axis is indexed to the predetermined angle based on an output command position.
前記間隔比較ステップで前記割出指令位置同士の間隔が前記クランプ可能な位置同士の間隔よりも小さいと判定された場合、前記割出指令位置同士の間隔が前記クランプ可能な位置同士の間隔と等しくなるように計測点数を変更して前記割出指令位置同士の間隔を変更する計測点数変更ステップと、
をさらに実行した後、前記クランプ可能位置判定ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の幾何誤差同定方法。 In the measurement step, when it is determined in the clamp state determination step that the clamp mechanism is set to be in the clamp state, the interval between the index command positions adjacent to each other and the adjacent positions where the clamp mechanism can clamp An interval comparison step comparing the intervals
When it is determined in the interval comparison step that the interval between the index command positions is smaller than the interval between the clampable positions, the interval between the index command positions is equal to the interval between the clampable positions. Changing the number of measurement points so as to change the interval between the indexing command positions;
The method according to claim 1, further comprising the step of performing the clampable position determination step after the step c.
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