Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6506149B2 - Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program - Google Patents

Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program Download PDF

Info

Publication number
JP6506149B2
JP6506149B2 JP2015187075A JP2015187075A JP6506149B2 JP 6506149 B2 JP6506149 B2 JP 6506149B2 JP 2015187075 A JP2015187075 A JP 2015187075A JP 2015187075 A JP2015187075 A JP 2015187075A JP 6506149 B2 JP6506149 B2 JP 6506149B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
clamp
clampable
axis
measurement
positions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015187075A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017061011A (en
Inventor
拓也 小島
拓也 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2015187075A priority Critical patent/JP6506149B2/en
Publication of JP2017061011A publication Critical patent/JP2017061011A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6506149B2 publication Critical patent/JP6506149B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

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 tool rest 2 capable of holding a tool and rotating and tilting the tool, and a turning spindle 3 capable of holding and rotating a workpiece. The tool post 2 has rotational motion with one degree of freedom by the rotation axis B axis built in the B axis unit 4 and translational motion with three degrees of freedom by the translation axis X axis, Y axis and Z axis provided at the column 5 Possible for bed 1 The turning spindle 3 is capable of rotational movement with one degree of freedom relative to the bed 1 by means of the rotation axis C axis. Each axis is driven by a servomotor controlled by an NC device (not shown), and machining can be carried out by controlling the relative position and relative attitude with the tool holding the workpiece held by the turning spindle 3 by the tool post 2 .
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 Patent Document 1, the touch probe is attached to the tool base of the machine, the target ball is installed on the table, and the machine automatically performs the indexing operation of the tilt axis and rotation axis at the designated indexing command position. A system has been developed that measures the center coordinates of the target sphere at each indexing command position and identifies and corrects geometric errors based on this result.

特開2011−38902号公報JP, 2011-38902, A

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 claim 1 comprises two or more translational axes, and one or more axes of rotation provided with a clamp mechanism capable of clamping a tool or a work at discrete positions. In machine tools that have
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 claim 2 is the configuration according to claim 1, wherein, in the measurement step, when it is determined that the clamp mechanism is set to be in the clamp state in the clamp state determination step, the index command positions adjacent to each other An interval comparing step of comparing an interval between the adjacent points with an interval between adjacent positions where the clamp mechanism can clamp.
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 claim 3 is characterized in that, in the configuration according to claim 1 or 2, in the position changing step, the index command position is changed to a nearest clampable position.
The invention according to claim 4 is a program for identifying a geometric error of a machine tool, which is characterized by making a computer execute the geometric error identification method for a machine tool according to any one of claims 1 to 3.

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.

5軸制御複合加工機の模式図である。It is a schematic diagram of a 5-axis control compound machine. 幾何誤差の計測処理のフローチャートである。It is a flowchart of a measurement process of geometric error. 割出条件の作成処理のフローチャートである。It is a flowchart of creation processing of indexing conditions. 幾何誤差を計測するための計測条件の設定例である。It is an example of setting of measurement conditions for measuring a geometric error. 図4に示す計測条件に対する割出条件のリストの作成例である。It is an example of creation of a list of indexing conditions for measurement conditions shown in FIG. 図5の割出条件のリストの割出指令位置の変更例である。It is an example of a change of the indexing command position of the list of indexing conditions of FIG. 幾何誤差を計測するための計測条件の他の設定例である。It is another setting example of measurement conditions for measuring a geometric error. 割出条件の設定の変更例である。It is an example of a change of setting of indexing conditions. 図8に示す計測条件に対する割出条件のリストの作成例である。It is an example of creation of a list of indexing conditions for measurement conditions shown in FIG. 図9の割出条件のリストの割出指令位置の変更例である。It is an example of a change of the indexing command position of the list of indexing conditions of FIG.

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 spindle 3 each have one rotation degree of freedom by the rotation axis, but also the mechanism in which the tool rest 2 has two rotation degrees of freedom and the mechanism in which the turning spindle 3 has two rotation degrees of freedom Good.
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 spindle 3 which is the rotation axis, and the ball is measured by a touch probe as a position measurement sensor mounted on the tool post 2 which is the inclined axis. The position (initial position and reference position) of is identified (S11).
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 Patent Document 1, and from the approximated arc, the error of the center position of the rotation axis and the inclination error of the rotation axis , And a known method for calculating an inclination error of the translational axis or the like.

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 index command positions 1 to 7. Therefore, in S30, the list No. The index command positions 1 to 7 are changed as shown in FIG. The indexing command position of the movement axis after the change does not overlap with the indexing positions of the other rows because the indexing pitch is equal to or greater than the clamp pitch in S21 to S25.

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)

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.
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1又は2に記載の工作機械の幾何誤差同定方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein in the position change step, the index command position is changed to a nearest clampable position. 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ための工作機械の幾何誤差同定プログラム。   A machine tool geometric error identification program for causing a computer to execute the machine tool geometric error identification method according to any one of claims 1 to 3.
JP2015187075A 2015-09-24 2015-09-24 Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program Active JP6506149B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015187075A JP6506149B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015187075A JP6506149B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017061011A JP2017061011A (en) 2017-03-30
JP6506149B2 true JP6506149B2 (en) 2019-04-24

Family

ID=58428852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015187075A Active JP6506149B2 (en) 2015-09-24 2015-09-24 Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6506149B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520417A (en) * 2018-10-15 2019-03-26 天津大学 Lathe geometric error and turntable corner position error calibrating installation and method
JP6959389B2 (en) * 2020-04-15 2021-11-02 株式会社ソディック Multi-axis machine, rotation center measurement method and program of multi-axis machine
CN112476059B (en) * 2020-12-03 2022-11-04 武汉重型机床集团有限公司 Method for measuring running clearance error and pitch error of shaft in machine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5448634B2 (en) * 2009-08-11 2014-03-19 オークマ株式会社 Machine error identification method and program
JP5713764B2 (en) * 2011-04-04 2015-05-07 オークマ株式会社 Correction value calculation method and program for machine tool
JP5740201B2 (en) * 2011-04-28 2015-06-24 オークマ株式会社 Geometric error identification device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017061011A (en) 2017-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5448634B2 (en) Machine error identification method and program
JP6295070B2 (en) Geometric error identification method for multi-axis machine tools and multi-axis machine tools
US7278222B2 (en) Method for measuring a program-controlled machine tool
JP5404823B2 (en) 5-axis control processing machine, 5-axis control processing machine numerical control device, numerical control method, program, workpiece manufacturing method, mold and molded product
JP6845612B2 (en) Measurement method and equipment for machine accuracy in machine tools
US8457786B2 (en) Method and an apparatus for calibration of an industrial robot system
US20110295408A1 (en) Process for positioning a workpiece
JP6466777B2 (en) Geometric error parameter identification method, machine tool control method and control apparatus for machine tool
US20160116275A1 (en) Geometric-error identification system and geometric-error identification method
JP2017061012A (en) Machine tool geometrical error identification method and geometrical error identification program
JP6942577B2 (en) Numerical control device and numerical control method for machine tools
JP2013503380A (en) Calibration method for machine tools
JP6570957B2 (en) Geometric error identification method for mechanical structure, numerical control method using the geometric error identification method, numerical control apparatus, and machining center
JP2011173234A (en) Control method for machine tool
JP2016155185A (en) Error identification method for machine tool
US20220063040A1 (en) Workpiece machining method and workpiece machining device
JP6506149B2 (en) Geometrical error identification method for machine tool and geometric error identification program
US10768607B2 (en) Machining device and correction value determination method
JP2007044802A (en) Swivel axis center measuring method in multi-axis machine tool
JP2023010001A (en) Five-axes control machine tool error identification method, error identification program, and five-axes control machine tool
JP2007219951A (en) Attitude control method and nc machine tool for work
JP6234091B2 (en) Robot apparatus and teaching point setting method
EP3189302B1 (en) Coordinate measuring method and apparatus for inspecting workpieces, comprising generating measurement correction values using a reference shape that is known not to deviate substantially from a perfect form
CN115599039A (en) Machine tool, error identification method thereof, and storage medium storing error identification program
JP2007168013A (en) Tool knife edge position computing method and machine tool

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180328

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190328

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6506149

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150