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JP2018128328A - Geometric error measurement method for machine tools - Google Patents

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JP2018128328A
JP2018128328A JP2017020876A JP2017020876A JP2018128328A JP 2018128328 A JP2018128328 A JP 2018128328A JP 2017020876 A JP2017020876 A JP 2017020876A JP 2017020876 A JP2017020876 A JP 2017020876A JP 2018128328 A JP2018128328 A JP 2018128328A
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静雄 西川
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昌広 下池
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring method capable of a geometrical error of an axis of rotation in a state that a main axis is rotated.SOLUTION: A detection device 40 is fixed on a table in a state that an object is put into a non-contact state, and then, a detection position in a three-dimensional space is recognized with an X axis, a Y axis, and a Z axis of the tool T detected by the detection device 40 as a coordinate axis in a state that the tool T is held and rotated by a main axis 8. Next, the main axis and the table are relatively rotated by a predetermined angle around the rotation axis, and after the rotation, the detection position in the three dimensional space of the tool T detected by the detection device 40 is recognized. Then, a geometrical error of the rotation axis relating to a rotary feed device is calculated on the basis of each detection position in the recognized three dimensional space.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、工作機械の幾何誤差を測定する方法に関し、特に、主軸とテーブルとを相対的に回転させる回転送り装置について、その回転軸に係る幾何誤差を測定する方法に関する。   The present invention relates to a method of measuring a geometric error of a machine tool, and more particularly to a method of measuring a geometric error related to a rotating shaft of a rotary feeding device that relatively rotates a spindle and a table.

近年、工作機械の分野では、相互に直交する直進3軸方向の送り装置であるX軸送り装置、Y軸送り装置及びZ軸送り装置に加えて、主軸とテーブルとを相対的に回転させる2つの回転送り装置を備えた所謂5軸工作機械が多く用いられるようになってきている。   In recent years, in the field of machine tools, in addition to an X-axis feeding device, a Y-axis feeding device, and a Z-axis feeding device, which are three-axis linear feeding devices orthogonal to each other, the main shaft and the table 2 are relatively rotated. A so-called 5-axis machine tool having two rotary feeding devices has been widely used.

この5軸工作機械は、複雑な加工を行うことができるという利点を有する反面、単純な直進3軸の工作機械に比べて高い加工精度が得られ難いという一面を有する。その原因の一つとしては、5軸工作機械は直進3軸に加えて2つの回転軸を有し、しかも各軸が直列に繋がった構成を備えているため、各軸の組み立て誤差、即ち、各軸の取り付け位置及び向きに係る誤差が累積的に積み重なって大きな誤差になるものと考えらえる。また、5軸工作機械はこのような機械構造を有するものであるため、熱変形や経年変化の影響を受け易く、このことも一因であると考えられる。   This five-axis machine tool has an advantage that it can perform complicated machining, but has one aspect that it is difficult to obtain high machining accuracy as compared with a simple straight three-axis machine tool. One of the causes is that a 5-axis machine tool has two rotating shafts in addition to three linear axes, and each shaft is connected in series. It can be considered that errors related to the mounting positions and orientations of the respective shafts are accumulated and become large errors. Further, since the 5-axis machine tool has such a machine structure, it is easily affected by thermal deformation and aging, which is considered to be a factor.

そこで、前記X軸送り装置、Y軸送り装置及びZ軸送り装置の送り精度や各送り軸の幾何誤差、並びに各回転送り装置の送り精度やその回転軸の幾何誤差を機上で測定する試みがなされている。特に、回転軸の幾何誤差の測定については、近時、鋭意研究がなされているところであり、その一つとして、下記非特許文献1に開示される測定方法が提案されている。尚、前記幾何誤差とは、各送り軸及び回転軸に係る軸平均線の位置及び向きの誤差を意味し、ISO 230−7:2015に規定される「location errors」に相当するものである。   Therefore, an attempt to measure the feed accuracy of the X-axis feed device, the Y-axis feed device and the Z-axis feed device, the geometric error of each feed shaft, the feed accuracy of each rotary feed device and the geometric error of the rotary shaft on the machine. Has been made. In particular, the measurement of the geometric error of the rotating shaft has been intensively studied recently, and as one of them, a measurement method disclosed in Non-Patent Document 1 below has been proposed. The geometric error means an error in the position and orientation of the axis average line related to each feed axis and rotation axis, and corresponds to “location errors” defined in ISO 230-7: 2015.

この非特許文献1に開示された測定方法は、伸縮可能なバーの両端にそれぞれボールを備えた所謂ダブルボールバーを用いるものである。具体的には、一方のボール側をテーブルに装着し、他方のボール側を工作機械の主軸に装着した状態で、前記回転軸を中心にテーブルを回転させるとともに、これと同期させて、直進送り軸により前記主軸を前記バーの長さが理論上変化しないように3次元空間内で移動させ、そのときのバーの伸縮量を測定する。そして、得られた測定値、及び所定の理論計算式を基に、前記回転軸の幾何誤差を算出する。   The measurement method disclosed in Non-Patent Document 1 uses a so-called double ball bar having balls at both ends of an extendable bar. Specifically, with one ball side mounted on the table and the other ball side mounted on the spindle of the machine tool, the table is rotated around the rotation axis and synchronized with this to move straight forward. The main shaft is moved in a three-dimensional space by a shaft so that the length of the bar does not change theoretically, and the amount of expansion and contraction of the bar at that time is measured. Then, the geometric error of the rotating shaft is calculated based on the obtained measured value and a predetermined theoretical calculation formula.

この他、被加工物の形状を計測するためのタッチプローブを用いて、前記回転軸の幾何誤差を測定する方法も、従来、提案されている。   In addition, a method for measuring the geometric error of the rotating shaft using a touch probe for measuring the shape of the workpiece has also been proposed.

登根慎太郎、加藤教之、堤正臣著 「幾何偏差の測定及び補正による5軸制御マシニングセンタの工具経路精度の向上」 日本機械学会論文集(C編)78巻794号(2012−10) 第227頁〜第238頁Shintaro Tone, Noriyuki Kato, Masaomi Tsutsumi “Improvement of the tool path accuracy of a 5-axis control machining center by measuring and correcting geometric deviations” The Japan Society of Mechanical Engineers (C), Vol. 78, No. 794 (2012-10), page 227 ~ Page 238

ところが、上述した非特許文献1に開示される測定方法は、主軸にダブルボールバーを装着した状態で行うものであり、測定時には当該主軸の回転を停止する必要があるため、実際の加工状態に近い状態、即ち、主軸が回転している状態の前記幾何誤差を測定することができないという問題があった。このことは、タッチプローブを用いる測定方法においても同様である。   However, the measurement method disclosed in Non-Patent Document 1 described above is performed in a state where a double ball bar is attached to the main shaft, and it is necessary to stop the rotation of the main shaft at the time of measurement. There is a problem that the geometric error in a close state, that is, a state where the main shaft is rotating cannot be measured. The same applies to the measurement method using a touch probe.

主軸を回転させた加工状態では、当該主軸を回転させる主軸モータが発熱し、この主軸モータからの熱によって工作機械が熱変形することが従来より知られており、前記回転軸の幾何誤差もこの熱変形の影響を少なからず受けている。したがって、主軸を停止した状態で測定された幾何誤差と、主軸を回転させた状態で測定される幾何誤差とでは、無視できないほどの大きな差を有するものと考えられる。   In a machining state in which the main shaft is rotated, it has been conventionally known that a main shaft motor that rotates the main shaft generates heat and the machine tool is thermally deformed by heat from the main shaft motor. Not a little affected by thermal deformation. Therefore, it is considered that there is a large difference that cannot be ignored between the geometric error measured with the main shaft stopped and the geometric error measured with the main shaft rotated.

このため、従来の測定方法、即ち、主軸を停止した状態で測定される幾何誤差データを基に、当該工作機械の運動誤差を補正しても、加工状態で生じている本来の幾何誤差を正確には補正することができず、したがって、高精度な加工を保証することはできない。   For this reason, even if the motion error of the machine tool is corrected based on the conventional measurement method, that is, the geometric error data measured with the spindle stopped, the original geometric error occurring in the machining state can be accurately corrected. Therefore, it cannot be corrected, and therefore, high-precision machining cannot be guaranteed.

本発明は以上の実情に鑑みなされたものであって、実際の加工に即した状態、即ち、主軸を回転させた状態で、回転軸の幾何誤差を測定することができる測定方法の提供を、その目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a measurement method capable of measuring a geometric error of a rotating shaft in a state in accordance with actual processing, that is, in a state where the main shaft is rotated. For that purpose.

上記課題を解決するための本発明は、
工具を保持して回転させる主軸と、
ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸とテーブルとを、前記主軸の軸線に平行なZ軸、該Z軸に直交するX軸、並びに前記X軸及びZ軸に直交するY軸の直交3軸方向にそれぞれ相対的に移動させるZ軸送り装置,X軸送り装置及びY軸送り装置と、
前記主軸とテーブルとを相対的に回転させる少なくとも一つの回転送り装置と、
前記X軸送り装置,Y軸送り装置,Z軸送り装置及び回転送り装置をそれぞれ数値制御する数値制御装置とを備えた工作機械の、前記回転送り装置に係る回転軸の幾何誤差を測定する方法であって、
物体を非接触状態で検出する検出装置を前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記検出装置によって検出される前記工具の、前記X軸,Y軸及びZ軸を座標軸とした三次元空間内における検出位置を認識し、
次に、前記回転送り装置により前記主軸とテーブルとを相対的に前記回転軸回りに予め設定した角度回転させるとともに、回転後に前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における各検出位置を基に、前記回転送り装置に係る前記回転軸の幾何誤差を算出するようにした工作機械の幾何誤差測定方法に係る。
The present invention for solving the above problems is as follows.
A spindle that holds and rotates the tool,
A table to which the workpiece is mounted;
The main shaft and the table are relatively moved in the three orthogonal directions of the Z axis parallel to the axis of the main shaft, the X axis orthogonal to the Z axis, and the Y axis orthogonal to the X axis and the Z axis. A Z-axis feeder, an X-axis feeder and a Y-axis feeder;
At least one rotary feed device for relatively rotating the spindle and the table;
A method for measuring a geometric error of a rotary shaft related to the rotary feed device of a machine tool including the X-axis feed device, the Y-axis feed device, the Z-axis feed device, and a numerical control device that numerically controls the rotary feed device. Because
After fixing a detection device for detecting an object in a non-contact state on the table,
Recognizing the detection position in the three-dimensional space with the X axis, Y axis and Z axis as coordinate axes of the tool detected by the detection device in a state where the tool is held and rotated by the main axis;
Next, the spindle and the table are relatively rotated around the rotation axis by the rotary feeding device at a preset angle, and the detection position of the tool detected in the three-dimensional space after the rotation is detected by the detection device. Recognize
Next, the present invention relates to a geometric error measuring method for a machine tool that calculates a geometric error of the rotating shaft related to the rotary feed device based on each detected position in the recognized three-dimensional space.

この幾何誤差測定方法では、まず、物体を非接触状態で検出する検出装置をテーブル上に固定した後、主軸に、例えば、実際に加工で使用する工具を保持させるとともに、これを実加工時の回転速度で回転させた状態にし、前記検出装置によって検出される前記工具の、前記X軸,Y軸及びZ軸を座標軸とした三次元空間内における検出位置を認識する。   In this geometric error measurement method, first, a detection device that detects an object in a non-contact state is fixed on a table, and then, for example, a tool that is actually used in machining is held on the spindle, and this is used during actual machining. The tool is rotated at a rotational speed, and the detection position of the tool detected by the detection device in a three-dimensional space with the X, Y, and Z axes as coordinate axes is recognized.

尚、この検出位置は、前記X軸送り装置,Y軸送り装置及びZ軸送り装置から入力される位置信号を基に前記数値制御装置において認識されている、例えば機械座標系における位置であって、前記検出装置によって工具が検出されたときの位置である。前記位置信号は、例えば、前記X軸送り装置,Y軸送り装置及びZ軸送り装置にそれぞれ設けられるエンコーダやリニアスケールから出力される信号である。   This detected position is a position recognized in the numerical controller based on a position signal input from the X-axis feeder, Y-axis feeder, and Z-axis feeder, for example, in the machine coordinate system. The position when the tool is detected by the detection device. The position signal is, for example, a signal output from an encoder or a linear scale provided in each of the X-axis feeding device, the Y-axis feeding device, and the Z-axis feeding device.

次に、前記回転送り装置により前記主軸とテーブルとを相対的に前記回転軸回りに予め設定した角度回転させ、回転後に前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識する。   Next, the rotary feed device relatively rotates the spindle and the table around the rotation axis at a preset angle, and detects the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device after the rotation. recognize.

そして、認識された前記三次元空間内における各検出位置を基に、前記回転送り装置に係る前記回転軸の幾何誤差を算出する。   Then, based on the recognized detection positions in the three-dimensional space, a geometric error of the rotary shaft related to the rotary feed device is calculated.

斯くして、この幾何誤差測定方法によれば、実際の加工と同様に、主軸を回転させた状態、即ち、主軸モータの熱によって熱変形した状態の工作機械における、前記回転軸の幾何誤差を測定することができるので、実際の加工時に即した正確な幾何誤差を測定することができる。したがって、このようにして測定された正確な幾何誤差を基に、当該工作機械の運動誤差を補正することで、高精度な加工を保証することが可能となる。   Thus, according to this geometric error measuring method, the geometric error of the rotating shaft in the machine tool in a state where the main shaft is rotated, that is, in a state where the main shaft motor is thermally deformed by the heat of the main shaft motor, as in actual machining. Since it can be measured, it is possible to measure an accurate geometric error in conformity with actual processing. Therefore, it is possible to guarantee highly accurate machining by correcting the motion error of the machine tool based on the accurate geometric error measured in this way.

尚、本発明では、前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用いることができる。   In the present invention, as the detection device, a detection device configured to irradiate a laser beam and detect the object when the laser beam is blocked by the object can be used.

また、本発明では、前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面に直交し、且つ前記Z軸と平行なC軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるC軸送り装置を備えた第1の態様を採ることができる。   In the present invention, the machine tool includes a C-axis feeding device that rotates the table about the C-axis that is orthogonal to the table upper surface and parallel to the Z-axis, as the rotation feeding device. The first aspect can be taken.

そして、この第1の態様の工作機械において、前記C軸の幾何誤差を測定する場合、まず、前記検出装置をそのレーザ光が前記テーブル上面と平行になり、且つ前記X軸又はY軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記レーザ光が前記X軸又はY軸と平行になる回転位置に前記テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
前記C軸送り装置により前記テーブルをC軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
前記C軸送り装置により前記テーブルを更に前記一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記C軸送り装置により前記テーブルを更に前記一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における4つの検出位置を基に、前記C軸送り装置に係る前記C軸の幾何誤差を算出する。
In the machine tool according to the first aspect, when measuring the geometric error of the C-axis, first, the laser beam of the detection device is parallel to the upper surface of the table and parallel to the X-axis or Y-axis. After fixing on the table so that
The tool of the tool detected by the detection device when the table is in a rotational position where the laser beam is parallel to the X axis or the Y axis in a state where the tool is held and rotated by the spindle. Recognize the detection position in the three-dimensional space,
Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by rotating the table by 90 ° in one direction around the C axis by the C-axis feeding device;
While recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by further rotating the table by 90 ° in the one direction by the C-axis feeding device,
Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by further rotating the table by 90 ° in the one direction by the C-axis feeding device;
Thereafter, based on the four detected positions in the recognized three-dimensional space, the geometric error of the C axis related to the C axis feeding device is calculated.

また、前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面及び前記Y軸と平行なB軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるB軸送り装置を備えた第2の態様をとることができる。   In addition, the machine tool may take a second mode in which the rotary feed device includes a B-axis feed device that rotates the table about the table upper surface and a B-axis parallel to the Y-axis as the rotation axis. it can.

そして、この第2の態様の工作機械において、前記B軸の幾何誤差を測定する場合、まず、前記検出装置をそのレーザ光が前記B軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、上面が前記Z軸と直交する回転位置に前記テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記B軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、B軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出する。
And in the machine tool of this second aspect, when measuring the geometric error of the B axis, first, after fixing the detection device on the table so that the laser beam is parallel to the B axis,
Detection of the tool in the three-dimensional space detected by the detection device when the table is at a rotational position where the upper surface is orthogonal to the Z-axis while the tool is held and rotated by the spindle. While recognizing the position,
The tool detected by the detection device at a rotational position obtained by rotating the table 90 degrees in one direction around the B axis from a rotational position whose upper surface is orthogonal to the Z axis by the B-axis feeding device. Recognizing a detection position in the three-dimensional space;
Next, based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space, the geometric error of the B axis related to the B axis feeding device is calculated.

尚、この場合に、更に、前記B軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしても良い。
In this case, the B-axis feeding device further rotates the table at a rotational position where the upper surface of the table is rotated 90 ° in a direction opposite to the one direction from the rotational position orthogonal to the Z-axis. Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
Thereafter, the geometric error of the B-axis relating to the B-axis feeding device may be calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space.

このようにすれば、前記B軸の幾何誤差を、より正確に測定することができる。   In this way, the geometric error of the B axis can be measured more accurately.

また、前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面及び前記Y軸と平行なB軸を前記回転軸として前記主軸を回転させるB軸送り装置を備えた第3の態様を採ることができる。   In addition, the machine tool may adopt a third aspect that includes a B-axis feed device that rotates the main shaft with the B-axis parallel to the table upper surface and the Y-axis as the rotation axis, as the rotary feed device. it can.

そして、この第3の態様の工作機械において、前記B軸の幾何誤差を測定する場合、まず、前記検出装置をそのレーザ光が前記B軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記主軸の軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置に該主軸が在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記B軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置から、B軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出する。
And in the machine tool of this third aspect, when measuring the geometric error of the B axis, first, after fixing the detection device on the table so that the laser beam is parallel to the B axis,
The three-dimensional space of the tool detected by the detection device when the spindle is in a rotational position where the axis of the spindle is orthogonal to the table top surface while the spindle is held and rotated. While recognizing the detection position in the
The tool detected by the detection device at a rotational position obtained by rotating the main shaft by 90 ° in one direction around the B axis from a rotational position whose axis is orthogonal to the table top surface by the B-axis feeder. Recognizing a detection position in the three-dimensional space;
Next, based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space, the geometric error of the B axis related to the B axis feeding device is calculated.

尚、この場合に、更に、前記B軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしても良い。
In this case, further, the B-axis feeding device further rotates the main shaft 90 ° in a direction opposite to the one direction from a rotation position whose axis is orthogonal to the table upper surface. Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
Thereafter, the geometric error of the B-axis relating to the B-axis feeding device may be calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space.

このようにすれば、前記B軸の幾何誤差を、より正確に測定することができる。   In this way, the geometric error of the B axis can be measured more accurately.

また、前記工作機械は、前記回転送り装置として、Y軸−Z軸平面内で該Y軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるD軸送り装置を備えた第4の態様をとることができる。   In addition, the machine tool, as the rotary feeding device, rotates the table using the D axis that intersects the Y axis and the Z axis at an angle of 45 ° in the Y axis-Z axis plane as the rotation axis. The 4th aspect provided with the feeder can be taken.

そして、この第4の態様の工作機械において、前記D軸の幾何誤差を測定する場合、まず、前記検出装置を、上面が前記Z軸と平行になる回転位置に前記テーブルが在るときに、レーザ光が前記Y軸及びZ軸と直交した状態となるように、前記検出装置を前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記テーブル上面が前記Z軸と直交する回転位置に該テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記D軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、D軸回りの一方向に180°回転させた、前記上面が前記Z軸と平行となる回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出する。
And in the machine tool of this fourth aspect, when measuring the geometric error of the D-axis, first, when the table is at a rotational position where the upper surface is parallel to the Z-axis, After fixing the detection device on the table so that the laser beam is in a state perpendicular to the Y axis and the Z axis,
In the three-dimensional space of the tool detected by the detection device when the table is located at a rotational position where the upper surface of the table is orthogonal to the Z-axis while the tool is held and rotated by the spindle. While recognizing the detection position in
The table is rotated by 180 degrees in one direction around the D axis from the rotation position where the upper surface of the table is orthogonal to the Z axis by the D-axis feeding device. At the rotation position where the upper surface is parallel to the Z axis. , Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
Next, based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space, the geometric error of the D axis related to the D axis feeding device is calculated.

この場合に、更に、前記D軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に180°回転させた、前記上面が前記Z軸と平行となる回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしても良い。
In this case, the table is further rotated by 180 degrees in a direction opposite to the one direction from the rotational position where the upper surface is orthogonal to the Z axis by the D-axis feeding device. Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotational position parallel to the axis;
Thereafter, the geometric error of the D-axis related to the D-axis feeding device may be calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space.

このようにすれば、前記D軸の幾何誤差を、より正確に測定することができる。   In this way, the geometric error of the D axis can be measured more accurately.

また、前記工作機械は、前記回転送り装置として、Y軸−Z軸平面内で該Y軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸を前記回転軸として前記主軸を回転させるD軸送り装置を備えた第5の態様をとることができる。   Further, the machine tool, as the rotary feed device, rotates the main shaft with the D axis that intersects the Y axis and the Z axis at an angle of 45 ° in the Y axis-Z axis plane as the rotation axis. A fifth aspect having a feeding device can be taken.

そして、この第5の態様の工作機械において、前記D軸の幾何誤差を測定する場合、まず、前記検出装置をそのレーザ光が前記Y軸及びZ軸と直交するように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記主軸の軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置に該主軸が在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記D軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置から、D軸回りの一方向に180°回転させた、前記軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出する。
In the machine tool of the fifth aspect, when measuring the geometric error of the D axis, first, the detection device is fixed on the table so that the laser beam is orthogonal to the Y axis and the Z axis. rear,
The three-dimensional of the tool detected by the detection device when the spindle is in a rotational position where the axis of the spindle is parallel to the table top surface while the spindle is held and rotated. While recognizing the detection position in space,
The spindle is rotated by 180 ° in one direction around the D axis from the rotational position where the axis is parallel to the table upper surface by the D-axis feeding device, at the rotational position where the axis is orthogonal to the table upper surface. , Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
Next, based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space, the geometric error of the D axis related to the D axis feeding device is calculated.

この場合に、更に、前記D軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置から、前記一方向とは逆の方向に180°回転させた、前記軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしても良い。
In this case, the spindle is further rotated by 180 degrees in a direction opposite to the one direction from the rotational position where the axis is parallel to the table top surface by the D-axis feeding device. Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position orthogonal to the table upper surface;
Thereafter, the geometric error of the D-axis related to the D-axis feeding device may be calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space.

このようにすれば、前記D軸の幾何誤差を、より正確に測定することができる。   In this way, the geometric error of the D axis can be measured more accurately.

本発明において、前記検出装置は、前記テーブルと前記主軸が相対移動する動作領域外の待機位置に配設され、幾何誤差測定時に、前記検出装置を待機位置から前記テーブル上に搬送して固定するようにしても良い。   In the present invention, the detection device is disposed at a standby position outside the operation region in which the table and the spindle move relative to each other, and conveys and fixes the detection device from the standby position onto the table when measuring a geometric error. You may do it.

また、本発明では、前記工作機械の加工領域内の雰囲気温度、又は前記工作機械の各構成要素の温度を、該工作機械で実行される加工時の温度と見做せる温度に設定した後、前記幾何誤差測定を行うようにしても良い。   In the present invention, after setting the ambient temperature in the machining area of the machine tool or the temperature of each component of the machine tool to a temperature that can be regarded as the temperature at the time of machining executed by the machine tool, The geometric error measurement may be performed.

以上説明したように、本発明によれば、実際の加工と同様に、主軸を回転させた状態、即ち、主軸モータの熱によって熱変形した状態の工作機械における、前記回転軸の幾何誤差を測定することができるので、実際の加工時に即した正確な幾何誤差を測定することができる。そして、このようにして測定された正確な幾何誤差を基に、当該工作機械の運動誤差を補正することで、高精度な加工を保証することが可能となる。   As described above, according to the present invention, as in actual machining, the geometric error of the rotary shaft is measured in a machine tool in a state where the main shaft is rotated, that is, in a state in which the main shaft motor is thermally deformed by heat. Therefore, it is possible to measure an accurate geometric error in accordance with actual processing. Then, by correcting the motion error of the machine tool based on the accurate geometric error measured in this way, it becomes possible to guarantee highly accurate machining.

本発明の一実施形態における工作機械の概略構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed schematic structure of the machine tool in one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る検出装置及び位置検出方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection apparatus and position detection method which concern on this embodiment. 本実施形態に係る検出装置及び位置検出方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection apparatus and position detection method which concern on this embodiment. 本実施形態に係る検出装置及び位置検出方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the detection apparatus and position detection method which concern on this embodiment. 本実施形態において、工作機械のC軸の幾何誤差を測定する方法を説明するための説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing for demonstrating the method to measure the geometric error of the C-axis of a machine tool. 本実施形態において、工作機械のC軸の幾何誤差を測定する方法を説明するための説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing for demonstrating the method to measure the geometric error of the C-axis of a machine tool. 本実施形態において、工作機械のB軸の幾何誤差を測定する方法を説明するための説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing for demonstrating the method to measure the geometric error of the B-axis of a machine tool. 本実施形態において、工作機械のB軸の幾何誤差を測定する方法を説明するための説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing for demonstrating the method to measure the geometric error of the B-axis of a machine tool. 本実施形態に係る測定方法によって測定された幾何誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the geometric error measured by the measuring method concerning this embodiment. 本実施形態に係る測定方法によって測定された幾何誤差を示すグラフである。It is a graph which shows the geometric error measured by the measuring method concerning this embodiment. 本発明を適用可能な他の工作機械の概略構成を示した正面図である。It is the front view which showed schematic structure of the other machine tool which can apply this invention. 本発明を適用可能な更に他の工作機械の概略構成を示した正面図である。It is the front view which showed schematic structure of the other machine tool which can apply this invention.

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[工作機械の構成]
まず、測定対象としての工作機械の概略構成について説明する。尚、当該工作機械は、一例に過ぎないものであり、本発明を適用することができる工作機械は、これに限定されるものではない。
[Configuration of machine tool]
First, a schematic configuration of a machine tool as a measurement target will be described. In addition, the said machine tool is only an example, The machine tool which can apply this invention is not limited to this.

図1に示すように、本例の工作機械1は、所謂5軸マシニングセンタであり、ベッド3、ベッド3上に所定間隔をあけて立設された左側壁部4及び右側壁部5、並びに同じくベッド3上で、前記左側壁部4及び右側壁部5の後方に立設された後壁部6からなる支持構造体2と、この支持構造体2によって支持されるサドル7、主軸頭8、揺動部材10及び回転テーブル11と、数値制御装置30などを備えている。   As shown in FIG. 1, the machine tool 1 of this example is a so-called 5-axis machining center, and includes a bed 3, a left side wall part 4 and a right side wall part 5 erected on the bed 3 at a predetermined interval, and the same On the bed 3, a support structure 2 comprising a rear wall portion 6 standing behind the left wall portion 4 and the right wall portion 5, a saddle 7 supported by the support structure 2, a spindle head 8, The rocking member 10, the rotary table 11, and a numerical control device 30 are provided.

前記サドル7は、前記左側壁部4及び右側壁部5上に、これらに跨るように配設されており、前後方向の水平な軸であるY軸方向に沿って移動可能になっている。また、主軸頭8は、前記サドル7の前面に設けられており、前記Y軸と直交する水平なX軸方向(左右方向)に沿って移動可能になっている。また、主軸頭8には、前記X軸及びY軸に直交するZ軸方向(垂直方向)に沿って設けられた主軸9が回転自在に保持されており、当該主軸9は前記Z軸方向に沿って移動可能になっている。   The saddle 7 is disposed on the left side wall 4 and the right side wall 5 so as to straddle them, and is movable along the Y-axis direction which is a horizontal axis in the front-rear direction. The spindle head 8 is provided on the front surface of the saddle 7 and is movable along a horizontal X-axis direction (left-right direction) orthogonal to the Y-axis. A spindle 9 provided along a Z-axis direction (vertical direction) orthogonal to the X-axis and the Y-axis is rotatably held by the spindle head 8, and the spindle 9 extends in the Z-axis direction. It is possible to move along.

前記揺動部材10は左側面視L字状をした部材であり、その垂直辺部10aが前記後壁部6の前面に取り付けられて、前記Y軸と平行なB軸を中心として揺動可能になっている。また、前記回転テーブル11は、前記揺動部材10の水平辺部10b上に設けられており、前記B軸と直交するC軸を中心として回転可能になっている。   The rocking member 10 is an L-shaped member when viewed from the left side, and its vertical side portion 10a is attached to the front surface of the rear wall portion 6 and can rock around a B axis parallel to the Y axis. It has become. The rotary table 11 is provided on the horizontal side portion 10b of the swing member 10, and is rotatable about a C axis orthogonal to the B axis.

そして、前記サドル7はY軸送り装置21により駆動されて前記Y軸方向に移動し、前記主軸頭8はX軸送り装置20により駆動されて前記X軸方向に移動し、前記主軸9はZ軸送り装置22により駆動されて前記Z軸方向に移動する。また、前記揺動部材10はB軸送り装置23により駆動されてB軸回りに揺動し、回転テーブル11はC軸送り装置24により駆動されてC軸回りに回転する。また、主軸9は主軸モータ(図示せず)により駆動されてその軸中心に回転する。   The saddle 7 is driven by the Y-axis feeding device 21 to move in the Y-axis direction, the spindle head 8 is driven by the X-axis feeding device 20 to move in the X-axis direction, and the spindle 9 is moved to the Z-axis direction. It is driven by the shaft feeder 22 and moves in the Z-axis direction. The swing member 10 is driven by the B-axis feeding device 23 to swing about the B-axis, and the rotary table 11 is driven by the C-axis feeding device 24 to rotate about the C-axis. The main shaft 9 is driven by a main shaft motor (not shown) and rotates about its axis.

前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21、Z軸送り装置22、B軸送り装置23及びC軸送り装置24は、それぞれ前記数値制御装置30によってその作動が制御される。   The operations of the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, the Z-axis feeding device 22, the B-axis feeding device 23, and the C-axis feeding device 24 are controlled by the numerical control device 30, respectively.

前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22はそれぞれ直進送り軸を構成し、これらの送り軸によって、X軸,Y軸及びZ軸の直交3軸から構成される機械座標系の3次元空間が形成される。そして、これらX軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22は、それぞれボールねじ、ボールねじに螺合するボールナット、ボールねじを駆動するサーボモータ及びサーボモータに付設されるロータリエンコーダなどを備えて構成され、数値制御装置30は各ロータリエンコーダから送信される位置信号を基に、各送り軸における機械座標系の位置を認識し、各送り軸、即ち、X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22の位置制御を行う。   The X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 each constitute a linear feed shaft, and these feed axes constitute a machine composed of three orthogonal axes of the X, Y, and Z axes. A three-dimensional space of the coordinate system is formed. The X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 are respectively a ball screw, a ball nut screwed to the ball screw, a servo motor that drives the ball screw, and a rotary attached to the servo motor. The numerical controller 30 recognizes the position of the machine coordinate system in each feed axis based on the position signal transmitted from each rotary encoder, and each feed axis, that is, the X-axis feed device 20 is configured. The position control of the Y-axis feeding device 21 and the Z-axis feeding device 22 is performed.

一方、前記B軸送り装置23及びC軸送り装置24は回転送り装置であり、それぞれ回転駆動用のサーボモータ及びこのサーボモータに付設されるロータリエンコーダなどを備えて構成され、数値制御装置30は各ロータリエンコーダから送信される位置信号を基に、各回転軸(B軸、C軸)回りの回転位置(角度位置)を認識し、前記B軸送り装置23及びC軸送り装置24の回転位置を制御する。   On the other hand, the B-axis feeding device 23 and the C-axis feeding device 24 are rotary feeding devices each including a servo motor for rotational driving and a rotary encoder attached to the servo motor. Based on the position signal transmitted from each rotary encoder, the rotation position (angular position) around each rotation axis (B axis, C axis) is recognized, and the rotation position of the B axis feeding device 23 and the C axis feeding device 24. To control.

以上の構成を備えた本例の工作機械1は、前記数値制御装置30による制御の下で、X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22により駆動されて、機械座標系の3次元空間内で主軸9が移動し、また、B軸送り装置23及びC軸送り装置24により駆動されて、回転テーブル11がB軸及びC軸を中心に回転する。   The machine tool 1 of the present example having the above configuration is driven by the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 under the control of the numerical control device 30, and the machine coordinate system. The main shaft 9 moves within the three-dimensional space and is driven by the B-axis feeding device 23 and the C-axis feeding device 24 to rotate the rotary table 11 around the B-axis and the C-axis.

斯くして、このような各送り装置20,21,22,23,24の動作により、主軸9と回転テーブル11とが3次元空間内で相対的にその位置、姿勢及び向きを変化させ、これにより、回転テーブル11上に設けられたワークが主軸9に装着された工具によって加工される。   Thus, the operation of each of the feeding devices 20, 21, 22, 23, and 24 changes the position, posture, and orientation of the main shaft 9 and the rotary table 11 relatively in the three-dimensional space. Thus, the workpiece provided on the rotary table 11 is processed by the tool mounted on the spindle 9.

尚、図1において、前記各送り装置20,21,22,23,24についての具体的な構造物の作図は、簡略化のために省略した。   In FIG. 1, the drawing of specific structures of the feeding devices 20, 21, 22, 23, and 24 is omitted for simplification.

[検出装置の構成]
次に、検出装置の概略構成について説明する。図2に示すように、本例の検出装置40は、水平な基部42、及びこの基部42上に適宜間隔をあけて設けられた2つの垂直辺部42,43からなる正面視U字状をした本体41と、一方側の垂直辺部43に内蔵され、他方側の垂直辺部44に向けてレーザ光Lを照射する発光素子45と、この垂直辺部44に内蔵され、発光素子45から照射されたレーザ光Lを受光する受光素子46とから構成される。そして、受光素子46は受光するレーザ光Lが物体により遮られてその受光量が一定量減少したとき、即ち、受光量が所定の閾値を超えて減少したとき、検出信号を前記数値制御装置30に送信する。
[幾何誤差測定方法]
次に、上述した工作機械1に関し、そのB軸送り装置23の回転軸であるB軸、及びC軸送り装置24の回転軸であるC軸に係る幾何誤差を、前記検出装置40を用いて測定する測定方法について説明する。
1.C軸に関する精度測定
まず、C軸に関する精度測定を行う。即ち、B軸送り装置23のB軸の角度を0°にして、前記回転テーブル11の上面を水平にするとともに、C軸送り装置24のC軸の角度を0°にして、この回転テーブル11上の、回転中心軸である前記C軸よりY軸方向マイナス側に、前記検出装置40を取り付ける。その際、検出装置40のレーザ光LがX軸と平行となり、且つB軸とC軸を含む平面が本体41の垂直辺部42,43間に位置するように、当該検出装置40を回転テーブル11上に固定する(図5参照)。また、主軸9に加工に使用する工具Tを装着する。
[Configuration of detection device]
Next, a schematic configuration of the detection device will be described. As shown in FIG. 2, the detection device 40 of this example has a U-shape in a front view composed of a horizontal base portion 42 and two vertical side portions 42 and 43 provided on the base portion 42 at appropriate intervals. The light emitting element 45 that is built in the main body 41 and the vertical side portion 43 on one side and irradiates the laser light L toward the vertical side portion 44 on the other side. It comprises a light receiving element 46 that receives the irradiated laser light L. The light receiving element 46 detects the detection signal when the received laser beam L is blocked by an object and the amount of received light decreases by a certain amount, that is, when the amount of received light decreases beyond a predetermined threshold, the numerical control device 30. Send to.
[Geometric error measurement method]
Next, with respect to the machine tool 1 described above, geometric errors relating to the B-axis that is the rotation axis of the B-axis feeding device 23 and the C-axis that is the rotation axis of the C-axis feeding device 24 are detected using the detection device 40. A measurement method for measurement will be described.
1. First, accuracy measurement regarding the C axis is performed. In other words, the B-axis angle of the B-axis feeding device 23 is set to 0 °, the upper surface of the rotary table 11 is made horizontal, and the C-axis angle of the C-axis feeding device 24 is set to 0 °. The detection device 40 is attached on the negative side in the Y-axis direction from the C-axis, which is the upper rotation axis. At this time, the detection device 40 is placed on the rotary table so that the laser light L of the detection device 40 is parallel to the X axis and a plane including the B axis and the C axis is positioned between the vertical sides 42 and 43 of the main body 41. 11 (see FIG. 5). A tool T used for machining is mounted on the spindle 9.

ついで、前記数値制御装置30による制御の下で、主軸9を実加工における平均的な回転速度と同じ回転速度で回転させた状態で、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を駆動して、工具Tを前記検出装置40のレーザ光Lの僅か上方に移動させる。その際、工具Tの下端中心ToのX軸方向の移動位置xを、機械座標系の原点位置(x=0)とする。尚、本例において、数値制御装置30は、その制御上認識しているB軸とC軸との交点を機械座標系の原点として、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を制御するものとする。 Next, under the control of the numerical controller 30, the X-axis feeder 20, the Y-axis feeder 21 and the Z-axis are rotated in a state where the main shaft 9 is rotated at the same rotational speed as the average rotational speed in actual machining. The feeding device 22 is driven to move the tool T slightly above the laser beam L of the detection device 40. At that time, the movement position x 1 in the X-axis direction of the lower end center To of the tool T, the origin position of the machine coordinate system (x 1 = 0). In this example, the numerical control device 30 uses the intersection of the B axis and the C axis recognized in the control as the origin of the machine coordinate system, and the X axis feeding device 20, the Y axis feeding device 21, and the Z axis. It is assumed that the feeding device 22 is controlled.

次に、Z軸送り装置22を駆動して、工具Tを低速で降下させる。これにより、図2に示すように、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46によって受光される受光量が所定の閾値を超えたとき、当該受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信される。そして、本例では、数値制御装置30は、受光素子46から検出信号を受信したとき、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22から送信される位置信号を基に、機械座標系における工具Tの下端中心Toの位置を記録するように構成されている。斯くして、この操作によって、下端中心ToのZ軸方向の位置zが数値制御装置30に記録される。 Next, the Z-axis feeding device 22 is driven to lower the tool T at a low speed. As a result, as shown in FIG. 2, when the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and the amount of light received by the light receiving element 46 exceeds a predetermined threshold value, the numerical control device 30 starts from the light receiving element 46. A detection signal is transmitted. In this example, when the numerical controller 30 receives the detection signal from the light receiving element 46, the numerical controller 30 is based on the position signals transmitted from the X-axis feeder 20, the Y-axis feeder 21, and the Z-axis feeder 22. The position of the lower end center To of the tool T in the machine coordinate system is recorded. Thus, the position z 1 in the Z-axis direction of the lower end center To is recorded in the numerical controller 30 by this operation.

次に、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を駆動して、工具TをY軸マイナス方向及びZ軸マイナス方向に移動させて、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮らない状態で、当該レーザ光LよりY軸方向マイナス側に位置し、且つその下端がZ軸方向マイナス側に位置する状態にする。   Next, the Y-axis feeding device 21 and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T in the Y-axis minus direction and the Z-axis minus direction so that the tool T does not block the laser beam L of the detection device 40. Thus, the laser beam L is positioned on the negative side in the Y-axis direction, and the lower end thereof is positioned on the negative side in the Z-axis direction.

ついで、Y軸送り装置21を駆動して、工具Tを低速でY軸プラス方向に移動させる。これにより、図3に示すように、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46によって受光される受光量が所定の閾値を超えたとき、当該受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信され、そのときの下端中心ToのY軸方向の位置yが数値制御装置30に記録される。 Next, the Y-axis feeding device 21 is driven to move the tool T in the Y-axis plus direction at a low speed. Thereby, as shown in FIG. 3, when the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and the amount of light received by the light receiving element 46 exceeds a predetermined threshold value, the numerical control device 30 starts from the light receiving element 46. Is detected, and the position y 1 in the Y-axis direction of the lower end center To at that time is recorded in the numerical controller 30.

以上のようにして、C軸送り装置24の回転位置が0°であるときに、検出装置40によって検出される工具Tの下端中心Toの位置y,z(図4参照)、言い換えれば、検出装置40の位置が数値制御装置30に記録される。 As described above, when the rotational position of the C-axis feeding device 24 is 0 °, the positions y 1 and z 1 of the lower end center To of the tool T detected by the detection device 40 (see FIG. 4), in other words The position of the detection device 40 is recorded in the numerical control device 30.

次に、C軸送り装置24により回転テーブル11を、C軸を中心として左回りに90°回転させて、回転テーブル11を−90°の回転位置に回転させる。そして、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を駆動して、上記と同様に、工具Tを前記検出装置40のレーザ光Lの僅か上方に移動させる。その際、工具Tの下端中心ToのY軸方向の移動位置yを原点位置(y=0)とする。 Next, the rotary table 11 is rotated 90 ° counterclockwise around the C axis by the C-axis feeding device 24, and the rotary table 11 is rotated to a rotation position of −90 °. Then, the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T slightly above the laser beam L of the detection device 40 in the same manner as described above. At that time, the movement position y 2 in the Y-axis direction of the lower end center To of the tool T is set as the origin position (y 2 = 0).

次に、Z軸送り装置22を駆動して、工具Tを低速で降下させ、上記と同様にして、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのZ軸方向の位置zを数値制御装置30に記録する。 Next, the Z-axis feeding device 22 is driven to lower the tool T at a low speed, and in the same manner as described above, the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and is detected from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. The position z 2 in the Z-axis direction of the lower end center To when the signal is transmitted is recorded in the numerical controller 30.

次に、X軸送り装置20及びZ軸送り装置22を駆動して、工具TをX軸プラス方向及びZ軸マイナス方向に移動させて、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮らない状態で、当該レーザ光LよりX軸方向プラス側に位置し、且つその下端がZ軸方向マイナス側に位置する状態にする。   Next, the X-axis feeding device 20 and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T in the X-axis plus direction and the Z-axis minus direction so that the tool T does not block the laser beam L of the detection device 40. Thus, the laser beam L is positioned on the positive side in the X-axis direction, and the lower end thereof is positioned on the negative side in the Z-axis direction.

ついで、X軸送り装置20を駆動して、工具Tを低速でX軸マイナス方向に移動させ、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのX軸方向の位置xを数値制御装置30に記録する。 Next, the X-axis feeding device 20 is driven to move the tool T in the X-axis minus direction at a low speed. The tool T blocks the laser light L of the detection device 40, and a detection signal is sent from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. when it is sent, and records the position x 2 of the X-axis direction of the lower end center to the numerical controller 30.

以上のようにして、C軸送り装置24の回転位置が−90°であるときに、検出装置40によって検出される工具Tの下端中心Toの位置x,z、言い換えれば、検出装置40の位置を数値制御装置30に記録する。 As described above, when the rotational position of the C-axis feeding device 24 is −90 °, the position x 2 , z 2 of the lower end center To of the tool T detected by the detection device 40, in other words, the detection device 40. Is recorded in the numerical controller 30.

次に、C軸送り装置24により回転テーブル11を、C軸を中心として左回りに更に90°回転させて、回転テーブル11を−180°の回転位置に回転させる。そして、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を駆動して、上記と同様に、工具Tを前記検出装置40のレーザ光Lの僅か上方に移動させる。その際、工具Tの下端中心ToのX軸方向の移動位置xを原点位置(x=x=0)とする。 Next, the rotary table 11 is further rotated 90 ° counterclockwise around the C axis by the C-axis feeding device 24, and the rotary table 11 is rotated to a rotation position of −180 °. Then, the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T slightly above the laser beam L of the detection device 40 in the same manner as described above. At that time, the movement position x 3 in the X-axis direction of the lower end center To of the tool T and the home position (x 3 = x 1 = 0 ).

次に、Z軸送り装置22を駆動して、工具Tを低速で降下させ、上記と同様にして、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのZ軸方向の位置zを数値制御装置30に記録する。 Next, the Z-axis feeding device 22 is driven to lower the tool T at a low speed, and in the same manner as described above, the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and is detected from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. The position z 3 in the Z-axis direction of the lower end center To when the signal is transmitted is recorded in the numerical controller 30.

次に、X軸送り装置20及びZ軸送り装置22を駆動して、工具TをY軸プラス方向及びZ軸マイナス方向に移動させて、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮らない状態で、当該レーザ光LよりY軸方向プラス側に位置し、且つその下端がZ軸方向マイナス側に位置する状態にする。   Next, the X-axis feeding device 20 and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T in the Y-axis plus direction and the Z-axis minus direction so that the tool T does not block the laser beam L of the detection device 40. Thus, the laser beam L is positioned on the Y axis direction plus side, and the lower end thereof is positioned on the Z axis direction minus side.

ついで、Y軸送り装置21を駆動して、工具Tを低速でY軸マイナス方向に移動させ、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのY軸方向の位置yを数値制御装置30に記録する。 Next, the Y-axis feeding device 21 is driven to move the tool T in the Y-axis minus direction at a low speed. The tool T blocks the laser light L of the detection device 40, and a detection signal is sent from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. The position y 3 in the Y-axis direction of the lower end center To at the time of transmission is recorded in the numerical controller 30.

以上のようにして、C軸送り装置24の回転位置が−180°であるときに、検出装置40によって検出される工具Tの下端中心Toの位置y,z、言い換えれば、検出装置40の位置を数値制御装置30に記録する。 As described above, when the rotational position of the C-axis feeding device 24 is −180 °, the position y 3 , z 3 of the lower end center To of the tool T detected by the detection device 40, in other words, the detection device 40. Is recorded in the numerical controller 30.

次に、C軸送り装置24により回転テーブル11を、C軸を中心として更に左回りに90°回転させて、回転テーブル11を−270°の回転位置に回転させる。そして、前記X軸送り装置20、Y軸送り装置21及びZ軸送り装置22を駆動して、上記と同様に、工具Tを前記検出装置40のレーザ光Lの僅か上方に移動させる。その際、工具Tの下端中心ToのY軸方向の移動位置yを原点位置(y=y=0)とする。 Next, the rotary table 11 is further rotated 90 ° counterclockwise around the C axis by the C-axis feeding device 24, and the rotary table 11 is rotated to a rotational position of −270 °. Then, the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T slightly above the laser beam L of the detection device 40 in the same manner as described above. At that time, the movement position y 4 in the Y-axis direction of the lower end center To of the tool T is set as the origin position (y 4 = y 2 = 0).

次に、Z軸送り装置22を駆動して、工具Tを低速で降下させ、上記と同様にして、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのZ軸方向の位置zを数値制御装置30に記録する。 Next, the Z-axis feeding device 22 is driven to lower the tool T at a low speed, and in the same manner as described above, the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and is detected from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. The position z 4 in the Z-axis direction of the lower end center To when the signal is transmitted is recorded in the numerical controller 30.

次に、X軸送り装置20及びZ軸送り装置22を駆動して、工具TをX軸マイナス方向及びZ軸マイナス方向に移動させて、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮らない状態で、当該レーザ光LよりX軸方向マイナス側に位置し、且つその下端がZ軸方向マイナス側に位置する状態にする。   Next, the X-axis feeding device 20 and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T in the X-axis minus direction and the Z-axis minus direction so that the tool T does not block the laser beam L of the detection device 40. Thus, the laser beam L is positioned on the minus side in the X-axis direction, and its lower end is located on the minus side in the Z-axis direction.

ついで、X軸送り装置20を駆動して、工具Tを低速でX軸プラス方向に移動させ、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのX軸方向の位置xを数値制御装置30に記録する。 Next, the X-axis feeder 20 is driven to move the tool T in the X-axis plus direction at a low speed. The tool T blocks the laser light L from the detector 40, and a detection signal is sent from the light receiving element 46 to the numerical controller 30. when it is sent, and records the position x 4 in the X-axis direction of the lower end center to the numerical controller 30.

以上のようにして、C軸送り装置24の回転位置が−270°であるときに、検出装置40によって検出される工具Tの下端中心Toの位置x,z、言い換えれば、検出装置40の位置を数値制御装置30に記録する。 As described above, when the rotational position of the C-axis feeding device 24 is −270 °, the position x 4 , z 4 of the lower end center To of the tool T detected by the detection device 40, in other words, the detection device 40. Is recorded in the numerical controller 30.

斯くして、C軸送り装置24の回転位置が0°,−90°,−180°及び−270°であるときの検出装置40の位置が測定される。そして、このようにして測定された検出装置40の位置データから、C軸の幾何誤差を同定することができる。例えば、図6に示すように、回転テーブル11の回転位置が0°のときに測定される検出装置40の位置がy,zであり、また、回転テーブル11の回転位置が−180°のときに測定される検出装置40の位置がy,zであったとし、数値制御装置30において制御上認識されているC軸の位置(図6においてCで示す)と、実際のC軸の位置(図6においてCで示す)との間に、Y軸方向における位置誤差δy BRが存在したとすると、C軸の傾き及びB軸の影響を無視した場合、この位置誤差δy BRは次式によって表される。
2δy BR=y+y
このC軸についての具体的な幾何誤差の同定については後述する。
Thus, the position of the detection device 40 when the rotational position of the C-axis feeding device 24 is 0 °, −90 °, −180 °, and −270 ° is measured. The geometric error of the C axis can be identified from the position data of the detection device 40 measured in this way. For example, as shown in FIG. 6, the position of the detection device 40 measured when the rotational position of the rotary table 11 is 0 ° is y 1 , z 1 , and the rotational position of the rotary table 11 is −180 °. Suppose that the position of the detection device 40 measured at the time is y 3 , z 3 , the position of the C axis recognized by the numerical control device 30 for control (indicated by CR in FIG. 6), and the actual between the position of the C axis (6 indicated by C a), when the positional error .delta.y 0 BR in the Y-axis direction were present, when ignoring the effect of the slope and B axis C axis, the position error δy 0 BR is expressed by the following equation.
2δy 0 BR = y 1 + y 3
Specific geometric error identification for the C axis will be described later.

尚、このC軸の精度測定におけるX軸送り装置20、Y軸送り装置21、Z軸送り装置22及びC軸送り装置24の動作は、数値制御装置30による制御の下で、自動的に行うことができる。
2.B軸に関する精度測定
次に、B軸に関する精度測定を行う。即ち、まず、Z軸送り装置22を駆動して、工具TをZ軸プラス方向に移動させて、B軸を中心として回転する回転テーブル11及び検出装置40と干渉しない位置に退避させる。
The operations of the X-axis feeder 20, the Y-axis feeder 21, the Z-axis feeder 22 and the C-axis feeder 24 in this C-axis accuracy measurement are automatically performed under the control of the numerical controller 30. be able to.
2. Next, accuracy measurement regarding the B axis is performed. That is, first, the Z-axis feeding device 22 is driven, and the tool T is moved in the positive direction of the Z-axis, and is retracted to a position that does not interfere with the rotary table 11 and the detection device 40 that rotate about the B-axis.

ついで、回転テーブル11回転位置が−270°の状態のままB軸送り装置23を駆動して、図7に示すように、揺動部材10及び回転テーブル11を、B軸を中心として右回りに90°回転させ、これらを−90°の回転位置に回転させる。   Next, the B-axis feeding device 23 is driven while the rotation position of the rotary table 11 is −270 °, and the swinging member 10 and the rotary table 11 are rotated clockwise around the B axis as shown in FIG. Rotate 90 ° and rotate them to the -90 ° rotational position.

この後、前記X軸送り装置20及びZ軸送り装置22を駆動して、Y軸方向の位置はそのままにして、回転テーブル11及び検出装置40との干渉を避けつつ、工具Tを前記検出装置40のレーザ光Lの僅か上方に移動させる。   Thereafter, the X-axis feeding device 20 and the Z-axis feeding device 22 are driven, and the position of the Y-axis direction is left as it is, while avoiding interference with the rotary table 11 and the detection device 40, the tool T is detected by the detection device. The laser beam L is moved slightly upward.

次に、Z軸送り装置22を駆動して、工具Tを低速で降下させ、上記と同様にして、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのZ軸方向の位置zを数値制御装置30に記録する。 Next, the Z-axis feeding device 22 is driven to lower the tool T at a low speed, and in the same manner as described above, the tool T blocks the laser light L of the detection device 40 and is detected from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. The position z 5 in the Z-axis direction of the lower end center To when the signal is transmitted is recorded in the numerical controller 30.

次に、X軸送り装置20及びZ軸送り装置22を駆動して、工具TをX軸プラス方向及びZ軸マイナス方向に移動させて、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮らない状態で、当該レーザ光LよりX軸方向プラス側に位置し、且つその下端がZ軸方向マイナス側に位置する状態にする。   Next, the X-axis feeding device 20 and the Z-axis feeding device 22 are driven to move the tool T in the X-axis plus direction and the Z-axis minus direction so that the tool T does not block the laser beam L of the detection device 40. Thus, the laser beam L is positioned on the positive side in the X-axis direction, and the lower end thereof is positioned on the negative side in the Z-axis direction.

ついで、X軸送り装置20を駆動して、工具Tを低速でX軸マイナス方向に移動させ、工具Tが検出装置40のレーザ光Lを遮り、受光素子46から数値制御装置30に検出信号が送信されたときの、下端中心ToのX軸方向の位置xを数値制御装置30に記録する。 Next, the X-axis feeding device 20 is driven to move the tool T in the X-axis minus direction at a low speed. The tool T blocks the laser light L of the detection device 40, and a detection signal is sent from the light receiving element 46 to the numerical control device 30. when it is sent, and records the position x 5 in X-axis direction of the lower end center to the numerical controller 30.

以上のようにして、B軸送り装置23のB軸の角度位置が−90°であるときに、検出装置40によって検出される工具Tの下端中心Toの位置x,z、言い換えれば、検出装置40の位置を数値制御装置30に記録する。 As described above, when the angular position of the B-axis of the B-axis feeding device 23 is −90 °, the position x 5 , z 5 of the lower end center To of the tool T detected by the detection device 40, in other words, The position of the detection device 40 is recorded in the numerical control device 30.

斯くして、B軸送り装置23の回転位置が0°及び−90°であるときの検出装置40の位置が測定される。そして、このようにして測定される検出装置40の位置データから、B軸の幾何誤差を同定することができる。このB軸についての具体的な幾何誤差の同定については後述する。   Thus, the position of the detection device 40 when the rotational position of the B-axis feeding device 23 is 0 ° and −90 ° is measured. The geometric error of the B axis can be identified from the position data of the detection device 40 measured in this way. Specific geometric error identification for the B axis will be described later.

尚、このB軸の精度測定におけるX軸送り装置20、Y軸送り装置21、Z軸送り装置22及びB軸送り装置23の動作は、数値制御装置30による制御の下で、自動的に行うことができる。
3.B軸及びC軸に係る幾何誤差の同定
本例の工作機械1の構成の場合、直進送り軸の運動誤差が無視できる程度に小さいとすると、B軸及びC軸に係る各幾何誤差は、上記の各精度測定値を基に、以下の数式1〜6によって表すことができる。
(数式1)
+y=2δy BR−2z ×α CR
(数式2)
−z=(y −y )×α CR
(数式3)
+x=2(δx BR+δx CB)+2z ×β BR
(数式4)
−z=(x −x )×β BR
(数式5)
−z ×β BR=z+δx BR−δz BR
(数式6)
=−(x−z ×β BR)+δx BR+δz BR
The operations of the X-axis feeding device 20, the Y-axis feeding device 21, the Z-axis feeding device 22, and the B-axis feeding device 23 in this B-axis accuracy measurement are automatically performed under the control of the numerical control device 30. be able to.
3. Identification of Geometric Errors Related to B-axis and C-axis In the case of the configuration of the machine tool 1 of this example, assuming that the motion error of the linear feed shaft is small enough to be ignored, the geometric errors related to the B-axis and C-axis are Can be expressed by the following mathematical formulas 1 to 6.
(Formula 1)
y 1 + y 3 = 2δy 0 BR −2z * 1 × α 0 CR
(Formula 2)
z 3 -z 1 = (y * 3- y * 1 ) × α 0 CR
(Formula 3)
x 2 + x 4 = 2 (δx 0 BR + δx 0 CB ) + 2z * 2 × β 0 BR
(Formula 4)
z 4 −z 2 = (x * 4− x * 2 ) × β 0 BR
(Formula 5)
x 5 −z * 5 × β 0 BR = z 4 + δx 0 BR −δz 0 BR
(Formula 6)
z 5 = − (x 4 −z * 5 × β * BR ) + δx 0 BR + δz 0 BR

尚、上式の各パラメータの定義は以下の通りである。
δx BR:B軸のX軸方向の位置誤差
δy BR:C軸のY軸方向の位置誤差
δz BR:B軸のZ軸方向の位置誤差
δx CB:B軸に対するC軸のX軸方向の位置誤差
α CR:C軸のZ軸に対する平行度(X軸回り)
β CR:C軸のZ軸に対する平行度(Y軸回り)
また、*を付したものは、ノミナルな値、即ち、数値制御装置30において、その制御上認識されている値を意味している。
In addition, the definition of each parameter of the above formula is as follows.
δx 0 BR : Position error of the B axis in the X axis direction δy 0 BR : Position error of the C axis in the Y axis direction δz 0 BR : Position error of the B axis in the Z axis direction δx 0 CB : X axis of the C axis with respect to the B axis Axis position error α 0 CR : Parallelism of C-axis to Z-axis (around X-axis)
β 0 CR : Parallelism of the C axis to the Z axis (around the Y axis)
Those marked with * mean a nominal value, that is, a value recognized by the numerical control device 30 for its control.

斯くして、上述した数式1〜数式6の連立方程式を解くことで、B軸のX軸方向の位置誤差δx BR、C軸のY軸方向の位置誤差δy BR、B軸のZ軸方向の位置誤差δz BR、B軸に対するC軸のX軸方向の位置誤差δx CB、C軸のZ軸に対する平行度(X軸回り)α CR、及びC軸のZ軸に対する平行度(Y軸回り)β CRの6つの幾何誤差を同定することができる。 Thus, by solving the above simultaneous equations 1 to 6, the position error δx 0 BR of the B axis in the X axis direction, the position error δy 0 BR of the C axis in the Y axis direction, and the Z axis of the B axis Position error δz 0 BR in the direction, position error δx 0 CB in the X axis direction of the C axis with respect to the B axis, parallelism of the C axis with respect to the Z axis (around the X axis) α 0 CR , and parallelism of the C axis with respect to the Z axis Six geometric errors of β 0 CR (around Y axis) can be identified.

以上のように、本例の幾何誤差測定方法によれば、実際の加工時と同じ回転速度で主軸9を回転させた状態、即ち、主軸モータ(図示せず)の熱によって熱変形した状態の工作機械1における各回転軸、即ち、B軸及びC軸の幾何誤差を測定することができるので、実際の加工時に即した正確な幾何誤差を測定することができる。したがって、このようにして測定された正確な幾何誤差を基に、当該工作機械1の運動誤差を補正することで、高精度な加工を保証することができる。   As described above, according to the geometric error measuring method of the present example, the spindle 9 is rotated at the same rotational speed as that during actual machining, that is, in a state of being thermally deformed by the heat of the spindle motor (not shown). Since the geometric error of each rotation axis in the machine tool 1, that is, the B axis and the C axis can be measured, an accurate geometric error in accordance with actual machining can be measured. Accordingly, by correcting the motion error of the machine tool 1 on the basis of the accurate geometric error measured in this way, it is possible to ensure high-precision machining.

また、加工に使用する工具Tを用いて測定することができるので、測定のために特別なマスターツールなどを用意する必要がない。また、前記検出装置40には、機上で工具長を測定する一般的なレーザ測定装置を用いることができ、この検出装置40についても、新たなもの用意する必要がない。   Moreover, since it can measure using the tool T used for a process, it is not necessary to prepare a special master tool etc. for a measurement. The detection device 40 may be a general laser measurement device that measures the tool length on the machine, and it is not necessary to prepare a new detection device 40.

このように、本例の幾何誤差測定方法によれば、特に新たな器具を用意することないため、廉価に、しかも工作機械1の熱変形を考慮した正確な幾何誤差を測定することができる。   As described above, according to the geometric error measuring method of this example, since a new tool is not particularly prepared, it is possible to measure an accurate geometric error at low cost and considering the thermal deformation of the machine tool 1.

尚、上述した工作機械1において、B軸のX軸方向の位置誤差δx BR、C軸のY軸方向の位置誤差δy BR、B軸のZ軸方向の位置誤差δz BR、B軸に対するC軸のX軸方向の位置誤差δx CB、C軸のZ軸に対する平行度(Y軸回り)β CR、及びC軸のZ軸に対する平行度(X軸回り)α CRの6つの幾何誤差を測定したその結果の一例を図9及び図10に示す。 In the machine tool 1 described above, the position error δx 0 BR of the B axis in the X axis direction, the position error δy 0 BR of the C axis in the Y axis direction, the position error δz 0 BR of the B axis in the Z axis direction, the B axis Position error δx 0 CB in the X-axis direction of the C axis with respect to C, parallelism of the C-axis with respect to the Z-axis (around Y axis) β 0 CR , and parallelism of the C-axis with respect to the Z-axis (around X-axis) α 0 CR An example of the result of measuring two geometric errors is shown in FIGS.

この例では、直径10mmのストレートエンドミルを主軸9に装着して、当該主軸9を20000min−1の回転速度で回転させ、約30分毎に、上述したB軸及びC軸についての精度測定を実行して、その都度測定値から前記各幾何誤差を同定した。そして、この作業を210分間継続した後、主軸9を停止し、停止して約15分経過したときと、約30分経過したときに、同様にして各幾何誤差の測定を行い、その後、再び主軸9を20000min−1の回転速度で回転させ、約320分まで、約15分ごとに各幾何誤差の測定を行った。 In this example, a straight end mill having a diameter of 10 mm is mounted on the main shaft 9, the main shaft 9 is rotated at a rotational speed of 20000 min −1 , and the above-described accuracy measurement for the B axis and the C axis is performed about every 30 minutes. Each geometric error was identified from the measured value each time. Then, after this operation is continued for 210 minutes, the spindle 9 is stopped, and when each of the geometric errors is measured in the same manner when about 15 minutes have passed since the stop and about 30 minutes have passed, The main shaft 9 was rotated at a rotational speed of 20000 min −1 , and each geometric error was measured every 15 minutes up to about 320 minutes.

図9及び図10に示すように、各幾何誤差δx BR、δy BR、δz BR、δx CB、β CR及びα CRは、主軸9の回転を開始後にそれぞれその値が変動し、主軸9を停止することによって、元の状態に戻ろうとする傾向を示している。したがって、このことから、工作機械1を停止した状態と、工作機械1が加工状態にあるときとでは、その各幾何誤差δx BR、δy BR、δz BR、δx CB、β CR及びα CRの値が異なり、主軸9を回転させた状態で測定を行うことで、より実加工時に即した正確な幾何誤差を測定することができることが分かる。 As shown in FIGS. 9 and 10, the values of the geometric errors δx 0 BR , δy 0 BR , δz 0 BR , δx 0 CB , β 0 CR and α 0 CR change after the spindle 9 starts rotating. And the tendency which tries to return to the original state by stopping the main shaft 9 is shown. Therefore, the geometric errors δx 0 BR , δy 0 BR , δz 0 BR , δx 0 CB , β 0 CR when the machine tool 1 is stopped and when the machine tool 1 is in the machining state. And α 0 CR are different from each other, and it can be understood that an accurate geometric error more suitable for actual machining can be measured by performing the measurement while the main shaft 9 is rotated.

また、図9に示すように、B軸のZ軸方向の位置誤差δz BRは、主軸9を回転して210分経過後には80μm変動しており、B軸のZ軸方向の位置誤差δz BRが主軸9の回転による熱影響を最も大きく受けることが分かる。また、主軸9を停止した後、その値は30分で約45μmも変化しており、たとえ十分な時間、主軸9のウォーミングアップを行ったとしても、一旦主軸9を止めれば、短い時間で工作機械1が変形することを示している。また,変位はZ軸方向だけでなく、B軸のX軸方向の位置も約20μm変位した。また、図10に示されるように、C軸の向きに係る誤差の変化は比較的小さかった。 Further, as shown in FIG. 9, the position error δz 0 BR of the B axis in the Z-axis direction fluctuates 80 μm after 210 minutes from the rotation of the main shaft 9, and the position error δz of the B-axis in the Z-axis direction. It can be seen that 0 BR is most greatly affected by the heat caused by the rotation of the main shaft 9. In addition, after the spindle 9 is stopped, the value has changed by about 45 μm in 30 minutes. Even if the spindle 9 is warmed up for a sufficient time, once the spindle 9 is stopped, the machine tool can be stopped in a short time. 1 indicates deformation. Further, not only the displacement in the Z-axis direction but also the position in the X-axis direction of the B-axis was displaced by about 20 μm. Further, as shown in FIG. 10, the change in the error related to the direction of the C-axis was relatively small.

以上のことからすると、上記幾何誤差の測定は、工作機械1の主軸9を所定時間回転させるなど、工作機械1にランニング運転を実行させて、当該工作機械1の加工領域内の雰囲気温度、又は当該工作機械1の各構成要素の温度を、当該工作機械1で実行される加工時の温度と見做せる温度に設定した後行うのが好ましい。   From the above, the geometric error is measured by causing the machine tool 1 to execute a running operation such as rotating the spindle 9 of the machine tool 1 for a predetermined time, or the ambient temperature in the machining area of the machine tool 1 or It is preferable to carry out after setting the temperature of each component of the machine tool 1 to a temperature that can be regarded as the temperature at the time of machining executed by the machine tool 1.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明が採り得る態様は、何らこれに限定されるものではない。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the aspect which this invention can take is not limited to this at all.

例えば、上例では、C軸に関する精度測定を、回転テーブル11の回転位置が0°、−90°、−180°、−270°である順に行うようにしたが、これに限られるものではなく、いずれの回転位置から測定を始めても良く、或いは、順不同に測定しても良い。要は、4カ所における測定値が得られれば良い。   For example, in the above example, the accuracy measurement related to the C axis is performed in the order of the rotation position of the rotary table 11 being 0 °, −90 °, −180 °, and −270 °, but is not limited thereto. The measurement may be started from any rotational position, or may be performed in any order. In short, it is only necessary to obtain measured values at four locations.

また、上例では、B軸に関する精度測定において、図7に示すように、揺動部材10及び回転テーブル11を−90°の回転位置に回転させた状態で、工具Tの下端中心Toの位置x,zを測定するようにしたが、これに限られるものではなく、図8に示すように、揺動部材10及び回転テーブル11を90°の回転位置に回転させた状態で、工具Tの下端中心Toの位置x,zを測定するようにしても良い。 Further, in the above example, in the accuracy measurement with respect to the B axis, as shown in FIG. 7, the position of the lower end center To of the tool T with the swinging member 10 and the rotary table 11 rotated to the −90 ° rotational position. Although x 5 and z 5 are measured, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 8, the tool is rotated in the state where the swing member 10 and the rotary table 11 are rotated to the 90 ° rotation position. The positions x 6 and z 6 of the lower end center To of T may be measured.

更に、揺動部材10及び回転テーブル11を0°、−90°及び90°の回転位置に回転させた状態でそれぞれ測定される、工具Tの下端中心Toの位置(x,z)(x,z)及び(x,z)を用いて前記幾何誤差を算出するようにしても良い。このようにすれば、より正確な幾何誤差を同定することができる。 Further, the position (x 4 , z 4 ) of the lower end center To of the tool T, measured with the swing member 10 and the rotary table 11 rotated to the 0 °, −90 °, and 90 ° rotational positions, respectively. The geometric error may be calculated using x 5 , z 5 ) and (x 6 , z 6 ). In this way, a more accurate geometric error can be identified.

また、前記検出装置40は、通常の状態では、これを、回転テーブル11と主軸9とが相対移動する動作領域外の待機位置に配設し、幾何誤差測定時に、適宜装置を用いて、当該検出装置40を待機位置から回転テーブル11上に搬送して固定するようにするのが好ましい。   Further, in a normal state, the detection device 40 is disposed at a standby position outside the operation region in which the rotary table 11 and the main shaft 9 move relative to each other. It is preferable that the detection device 40 is transported and fixed on the rotary table 11 from the standby position.

また、上例では、工作機械1の回転テーブル11がB軸回りに回転する構成としたが、これに限られるものではなく、前記B軸送り装置23は、主軸頭8をB軸回りに回転させるように構成されていても良い。このような構成の工作機械においても、上述と同様の方法によって、各幾何誤差δx BR、δy BR、δz BR、δx CB、β CR及びα CRを同定することができる。 In the above example, the rotary table 11 of the machine tool 1 rotates around the B axis. However, the present invention is not limited to this, and the B axis feeding device 23 rotates the spindle head 8 around the B axis. You may be comprised so that it may make. Also in the machine tool having such a configuration, the geometric errors δx 0 BR , δy 0 BR , δz 0 BR , δx 0 CB , β 0 CR and α 0 CR can be identified by the same method as described above.

また、前記工作機械1は、図11に示した工作機械50であっても良い。この工作機械50も所謂5軸マシニングセンタであり、ベッド51、紙面に対して直交するX軸に沿って移動可能に前記ベッド51上に設けられたコラム52、前記X軸と直交する垂直なY軸に沿って移動可能にコラム52に保持される主軸頭8’、及びコラム52に対向し、X軸及びY軸に直交するZ軸に沿って移動可能にベッド51上に設けられたサドル55などを備えている。   Further, the machine tool 1 may be the machine tool 50 shown in FIG. The machine tool 50 is also a so-called 5-axis machining center, and includes a bed 51, a column 52 provided on the bed 51 so as to be movable along an X axis orthogonal to the paper surface, and a vertical Y axis orthogonal to the X axis. A spindle head 8 'held by the column 52 so as to be movable along the column 52, and a saddle 55 provided on the bed 51 that faces the column 52 and is movable along the Z axis perpendicular to the X axis and the Y axis. It has.

前記主軸頭8’には、主軸9’が回転自在に保持されている。また、前記サドル55には、前記コラム52に対向する面が前記X軸と平行となり、且つ前記Y軸及びZ軸に対して45°で交差する傾斜面となった支持基台56が配設されている。また、支持基台56の傾斜面には、前記Y軸−Z軸平面内でY軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸(上例におけるB軸に相当)を回転軸として回転可能となった回転基台57が設けられている。この回転基台57は、所定の角度位置のときに水平となる面を有し、この面上に回転テーブル11’が設けられている。   A main shaft 9 'is rotatably held on the main shaft head 8'. The saddle 55 is provided with a support base 56 whose surface facing the column 52 is parallel to the X axis and is an inclined surface that intersects the Y axis and the Z axis at 45 °. Has been. Further, on the inclined surface of the support base 56, the D axis (corresponding to the B axis in the above example) intersecting with the Y axis and the Z axis at an angle of 45 ° within the Y axis-Z axis plane is used as the rotation axis. A rotation base 57 that is rotatable is provided. The rotary base 57 has a horizontal surface at a predetermined angular position, and a rotary table 11 'is provided on this surface.

そして、前記コラム52はX軸送り装置20’により駆動されてX軸方向に移動し、前記主軸頭8’はY軸送り装置21’により駆動されてY軸方向に移動し、前記サドル55はZ軸送り装置22’により駆動されてZ軸方向に移動する。また、回転テーブル11’はC軸送り装置24’により駆動されてC軸回りに回転し、前記回転基台57はD軸送り装置23’により駆動されてD軸回りに回転し、主軸9’は主軸モータ(図示せず)により駆動されてその軸中心に回転する。   The column 52 is driven by the X-axis feeding device 20 ′ to move in the X-axis direction, the spindle head 8 ′ is driven by the Y-axis feeding device 21 ′ to move in the Y-axis direction, and the saddle 55 is It is driven by the Z-axis feeding device 22 ′ to move in the Z-axis direction. The rotary table 11 'is driven by the C-axis feeding device 24' to rotate about the C-axis, and the rotary base 57 is driven by the D-axis feeding device 23 'to rotate about the D-axis, and the main shaft 9'. Is driven by a spindle motor (not shown) and rotates about its axis.

また、前記X軸送り装置20’、Y軸送り装置21’、Z軸送り装置22’、C軸送り装置24’及びD軸送り装置23’は、それぞれ前記数値制御装置30’によってその作動が制御される。   The X-axis feeding device 20 ′, the Y-axis feeding device 21 ′, the Z-axis feeding device 22 ′, the C-axis feeding device 24 ′, and the D-axis feeding device 23 ′ are operated by the numerical control device 30 ′. Be controlled.

この工作機械50では、回転テーブル11’の上面がZ軸と平行になった水平な状態にあるときに、レーザ光Lが前記Y軸及びZ軸と直交した状態となるように、前記検出装置40を前記回転テーブル11’上に固定した後、主軸9’に工具Tを装着して回転させた状態で、まず、D軸送り装置23’を駆動して、回転テーブル11’を、D軸を中心として180°回転させる。この状態では、図11において2点鎖線で示すように、回転テーブル11’の上面は、X軸−Y軸平面と平行になり、Z軸とは直交した状態になっている。この回転位置を原点、即ち、D=0°とする。そして、この状態で、上述したC軸に関する精度測定に準じて、C軸送り装置24’に係るC軸の精度を測定する。ついで、D軸を中心として回転テーブル11’を一方の回転方向、或いはその逆の回転方向に180°回転させて、前記D軸の角度位置(回転位置)がD=180°となる位置に回転させ、上述したB軸に関する精度測定に準じて、D軸送り装置23’に係るD軸の精度を測定する。   In this machine tool 50, when the upper surface of the rotary table 11 ′ is in a horizontal state parallel to the Z axis, the detection device is arranged so that the laser light L is in a state orthogonal to the Y axis and the Z axis. After fixing 40 on the rotary table 11 ′, with the tool T mounted on the spindle 9 ′ and rotated, first, the D-axis feeding device 23 ′ is driven to turn the rotary table 11 ′ to the D-axis. Rotate 180 ° around the center. In this state, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 11, the upper surface of the rotary table 11 ′ is parallel to the X-axis-Y-axis plane and orthogonal to the Z-axis. This rotational position is the origin, that is, D = 0 °. In this state, the accuracy of the C axis related to the C axis feeding device 24 ′ is measured according to the accuracy measurement related to the C axis described above. Next, the rotary table 11 ′ is rotated by 180 ° around the D axis in one rotation direction or the opposite rotation direction, and rotated to a position where the angular position (rotation position) of the D axis becomes D = 180 °. In accordance with the accuracy measurement related to the B-axis described above, the accuracy of the D-axis related to the D-axis feeding device 23 'is measured.

そして、得られたC軸及びD軸に関する測定データを基に、上述した数式1〜数式6と同様の数式を用いて、各幾何誤差を同定する。尚、この工作機械50では、前記B軸がD軸で置き換えられる。   And each geometric error is identified using the numerical formulas similar to the above-mentioned Numerical formula 1-Numerical formula 6 based on the measurement data about the obtained C-axis and D-axis. In this machine tool 50, the B axis is replaced with the D axis.

尚、当然のことながら、前記D軸の精度測定における、D=0°の回転位置と、D=180°の回転位置との測定の順序は、上記と逆であっても良い。   As a matter of course, the measurement order of the rotational position of D = 0 ° and the rotational position of D = 180 ° in the accuracy measurement of the D-axis may be reverse to the above.

また、この工作機械50においても、D軸の精度を測定する際に、前記一方及びその逆の方向の両方向に180°回転させ得られる双方の測定データを用いて、前記幾何誤差を同定するようにしても良い。   Also in this machine tool 50, when measuring the accuracy of the D-axis, the geometric error is identified by using both measurement data obtained by rotating 180 degrees in both the one direction and the opposite direction. Anyway.

また、前記工作機械1は、図12に示した工作機械60であっても良い。この工作機械60も所謂5軸マシニングセンタであり、ベッド61、紙面に対して直交するX軸に沿って移動可能に前記ベッド61上に設けられたコラム62、前記X軸と直交する垂直なY軸に沿って移動可能にコラム62に保持されたサドル63、コラム62と対向するように設けられるとともに、X軸及びY軸に直交する水平なZ軸に沿って移動可能にベッド61上に設けられた回転テーブル11”などを備えている。   Further, the machine tool 1 may be the machine tool 60 shown in FIG. The machine tool 60 is also a so-called 5-axis machining center, and includes a bed 61, a column 62 provided on the bed 61 so as to be movable along the X axis orthogonal to the paper surface, and a vertical Y axis orthogonal to the X axis. Is provided on the bed 61 so as to be movable along the horizontal Z axis perpendicular to the X axis and the Y axis. The rotary table 11 ″ is provided.

前記サドル63は、回転テーブル11”側に、前記X軸と平行となり、且つ前記Y軸及びZ軸に対して45°で交差する傾斜面を有し、この傾斜面に、Y軸−Z軸平面内でY軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸(上例におけるB軸に相当)を回転軸として回転可能となった主軸頭8”が設けられている。また、主軸頭8”には、主軸9”が回転自在に保持されている。   The saddle 63 has, on the turntable 11 ″ side, an inclined surface that is parallel to the X axis and intersects the Y axis and the Z axis at 45 °. There is provided a spindle head 8 ″ that can be rotated about a D axis (corresponding to the B axis in the above example) that intersects the Y axis and the Z axis at an angle of 45 ° in the plane. Further, a spindle 9 "is rotatably held on the spindle head 8".

そして、前記コラム62はX軸送り装置20”により駆動されてX軸方向に移動し、前記サドル63はY軸送り装置21”により駆動されてY軸方向に移動し、前記回転テーブル11”はZ軸送り装置22”により駆動されてZ軸方向に移動する。また、回転テーブル11”はC軸送り装置24”により駆動されてC軸回りに回転し、主軸9”は主軸モータ(図示せず)により駆動されてその軸中心に回転する。また、主軸頭8”はD軸送り装置23”により駆動されてD軸回りに回転し、所定の角度位置(回転位置)のときに、その軸線が垂直となり、また、その位置から180°回転した角度位置(回転位置)のときに、その軸線が水平となる。   The column 62 is driven by the X-axis feed device 20 ″ to move in the X-axis direction, the saddle 63 is driven by the Y-axis feed device 21 ″ to move in the Y-axis direction, and the rotary table 11 ″ is It is driven by the Z-axis feeding device 22 "to move in the Z-axis direction. The rotary table 11 ″ is driven by a C-axis feeder 24 ″ to rotate around the C-axis, and the main shaft 9 ″ is driven by a main-axis motor (not shown) to rotate about its axis. 8 ″ is driven by the D-axis feeding device 23 ″ to rotate around the D-axis, and when it is at a predetermined angular position (rotational position), its axis is vertical and the angular position (180 ° rotated from that position) (Rotational position), the axis is horizontal.

また、前記X軸送り装置20”、Y軸送り装置21”、Z軸送り装置22”、C軸送り装置24”及びD軸送り装置23”は、それぞれ前記数値制御装置30”によってその作動が制御される。   The X-axis feeding device 20 ″, the Y-axis feeding device 21 ″, the Z-axis feeding device 22 ″, the C-axis feeding device 24 ″ and the D-axis feeding device 23 ″ are operated by the numerical control device 30 ″. Be controlled.

この工作機械60では、前記検出装置40を、そのレーザ光Lが前記Y軸及びZ軸と直交するように、回転テーブル11”上に固定した後、主軸9”に工具Tを装着して回転させるとともに、D軸送り装置23”を駆動して、前記主軸9”の軸線が前記Z軸と平行となる回転位置をD軸の原点(D=0°)として、前記主軸9”の軸線が前記Y軸と平行となる回転位置、即ち、D=180°となる回転位置に主軸頭8”を回転させる。図12では、この状態を実線で示している。   In this machine tool 60, after the detection device 40 is fixed on the rotary table 11 ″ so that the laser beam L is perpendicular to the Y axis and the Z axis, the tool T is mounted on the main shaft 9 ″ and rotated. At the same time, the D-axis feeding device 23 ″ is driven so that the rotational position where the axis of the main shaft 9 ″ is parallel to the Z-axis is the origin of the D-axis (D = 0 °), and the axis of the main shaft 9 ″ is The spindle head 8 ″ is rotated to a rotational position parallel to the Y axis, that is, a rotational position where D = 180 °. In FIG. 12, this state is indicated by a solid line.

そして、この状態で、上述したC軸に関する精度測定に準じて、C軸送り装置24”に係るC軸の精度を測定する。ついで、前記D軸を中心として、主軸頭8”を一方の回転方向、或いはその逆の回転方向に180°回転させて、前記D軸の回転位置がD=0°となる位置に回転させ、上述したB軸に関する精度測定に準じて、D軸送り装置23”に係るD軸の精度を測定する。   In this state, the accuracy of the C-axis related to the C-axis feeding device 24 ″ is measured in accordance with the accuracy measurement related to the C-axis described above. Next, the spindle head 8 ″ is rotated around the D-axis on one side. Rotate 180 ° in the direction of rotation or the opposite direction to rotate the D axis to a position where D = 0 °, and according to the accuracy measurement related to the B axis described above, the D axis feeding device 23 ” Measure the accuracy of the D-axis.

そして、得られたC軸及びD軸に関する測定データを基に、上述した数式1〜数式6と同様の数式を用いて、各幾何誤差を同定する。尚、この工作機械60においても、前記B軸がD軸で置き換えられる。   And each geometric error is identified using the numerical formulas similar to the above-mentioned Numerical formula 1-Numerical formula 6 based on the measurement data about the obtained C-axis and D-axis. In this machine tool 60, the B axis is replaced with the D axis.

尚、当然のことながら、前記D軸の精度測定における、D=0°の回転位置と、D=180°の回転位置との測定の順序は、上記と逆であっても良い。   As a matter of course, the measurement order of the rotational position of D = 0 ° and the rotational position of D = 180 ° in the accuracy measurement of the D-axis may be reverse to the above.

また、この工作機械60においても、D軸の精度を測定する際に、前記一方及びその逆の方向の両方向に180°回転させ得られる双方の測定データを用いて、前記幾何誤差を同定するようにしても良い。   Also in this machine tool 60, when measuring the accuracy of the D-axis, the geometric error is identified by using both measurement data obtained by rotating 180 degrees in both the one direction and the opposite direction. Anyway.

1 工作機械
2 支持構造体
3 ベッド
4 左側壁部
5 右側壁部
6 後壁部
7 サドル
8 主軸頭
9 主軸
10 揺動部材
20 X軸送り装置
21 Y軸送り装置
22 Z軸送り装置
23 B軸送り装置
24 C軸送り装置
30 数値制御装置
40 検出装置
41 本体
45 発光素子
46 受光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 2 Support structure 3 Bed 4 Left side wall part 5 Right side wall part 6 Rear wall part 7 Saddle 8 Spindle head 9 Spindle 10 Oscillating member 20 X-axis feed device 21 Y-axis feed device 22 Z-axis feed device 23 B-axis Feed device 24 C-axis feed device 30 Numerical control device 40 Detection device 41 Main body 45 Light emitting element 46 Light receiving element

Claims (13)

工具を保持して回転させる主軸と、
ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸とテーブルとを、前記主軸の軸線に平行なZ軸、該Z軸に直交するX軸、並びに前記X軸及びZ軸に直交するY軸の直交3軸方向にそれぞれ相対的に移動させるZ軸送り装置,X軸送り装置及びY軸送り装置と、
前記主軸とテーブルとを相対的に回転させる少なくとも一つの回転送り装置と、
前記X軸送り装置,Y軸送り装置,Z軸送り装置及び回転送り装置をそれぞれ数値制御する数値制御装置とを備えた工作機械の、前記回転送り装置に係る回転軸の幾何誤差を測定する方法であって、
物体を非接触状態で検出する検出装置を前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記検出装置によって検出される前記工具の、前記X軸,Y軸及びZ軸を座標軸とした三次元空間内における検出位置を認識し、
次に、前記回転送り装置により前記主軸とテーブルとを相対的に前記回転軸回りに予め設定した角度回転させるとともに、回転後に前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における各検出位置を基に、前記回転送り装置に係る前記回転軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする工作機械の幾何誤差測定方法。
A spindle that holds and rotates the tool,
A table to which the workpiece is mounted;
The main shaft and the table are relatively moved in the three orthogonal directions of the Z axis parallel to the axis of the main shaft, the X axis orthogonal to the Z axis, and the Y axis orthogonal to the X axis and the Z axis. A Z-axis feeder, an X-axis feeder and a Y-axis feeder;
At least one rotary feed device for relatively rotating the spindle and the table;
A method for measuring a geometric error of a rotary shaft related to the rotary feed device of a machine tool including the X-axis feed device, the Y-axis feed device, the Z-axis feed device, and a numerical control device that numerically controls the rotary feed device. Because
After fixing a detection device for detecting an object in a non-contact state on the table,
Recognizing the detection position in the three-dimensional space with the X axis, Y axis and Z axis as coordinate axes of the tool detected by the detection device in a state where the tool is held and rotated by the main axis;
Next, the spindle and the table are relatively rotated around the rotation axis by the rotary feeding device at a preset angle, and the detection position of the tool detected in the three-dimensional space after the rotation is detected by the detection device. Recognize
Next, a geometric error measurement method for a machine tool, characterized in that a geometric error of the rotary shaft related to the rotary feed device is calculated based on the recognized detection positions in the three-dimensional space.
前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面に直交し、且つ前記Z軸と平行なC軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるC軸送り装置を備えており、
前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用い、該検出装置をそのレーザ光が前記テーブル上面と平行になり、且つ前記X軸又はY軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記レーザ光が前記X軸又はY軸と平行になる回転位置に前記テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
前記C軸送り装置により前記テーブルをC軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
前記C軸送り装置により前記テーブルを更に前記一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記C軸送り装置により前記テーブルを更に前記一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における4つの検出位置を基に、前記C軸送り装置に係る前記C軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
The machine tool includes a C-axis feeding device that rotates the table with the C-axis orthogonal to the upper surface of the table and parallel to the Z-axis as the rotation axis, as the rotary feeding device.
As the detection device, a detection device configured to detect the object when the laser beam is irradiated and blocked by the object is used, and the laser beam is parallel to the upper surface of the table. And fixing on the table so as to be parallel to the X-axis or Y-axis,
The tool of the tool detected by the detection device when the table is in a rotational position where the laser beam is parallel to the X axis or the Y axis in a state where the tool is held and rotated by the spindle. Recognize the detection position in the three-dimensional space,
Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by rotating the table by 90 ° in one direction around the C axis by the C-axis feeding device;
While recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by further rotating the table by 90 ° in the one direction by the C-axis feeding device,
Recognizing a detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device at a rotation position obtained by further rotating the table by 90 ° in the one direction by the C-axis feeding device;
2. The machine tool according to claim 1, wherein a geometric error of the C-axis related to the C-axis feeding device is calculated based on the four detected positions in the recognized three-dimensional space. Mechanical geometric error measurement method.
前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面及び前記Y軸と平行なB軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるB軸送り装置を備えており、
前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用い、該検出装置をそのレーザ光が前記B軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、上面が前記Z軸と直交する回転位置に前記テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記B軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、B軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
The machine tool includes, as the rotary feed device, a B-axis feed device that rotates the table with the B-axis parallel to the table upper surface and the Y-axis as the rotary shaft,
As the detection device, a detection device configured to detect the object when the laser beam is irradiated and blocked by the object is used, and the laser beam is parallel to the B axis. After fixing on the table as
Detection of the tool in the three-dimensional space detected by the detection device when the table is at a rotational position where the upper surface is orthogonal to the Z-axis while the tool is held and rotated by the spindle. While recognizing the position,
The tool detected by the detection device at a rotational position obtained by rotating the table 90 degrees in one direction around the B axis from a rotational position whose upper surface is orthogonal to the Z axis by the B-axis feeding device. Recognizing a detection position in the three-dimensional space;
2. The machine tool according to claim 1, wherein a geometric error of the B-axis related to the B-axis feeder is calculated based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space. Geometric error measurement method.
更に、前記B軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項3記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
Further, the B-axis feeding device detects the table at the rotational position obtained by rotating the table by 90 ° in the direction opposite to the one direction from the rotational position whose upper surface is orthogonal to the Z-axis. Recognizing the detection position of the tool in the three-dimensional space,
4. The machine tool according to claim 3, wherein a geometric error of the B-axis related to the B-axis feeder is calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space. Mechanical geometric error measurement method.
前記工作機械は、前記回転送り装置として、前記テーブル上面及び前記Y軸と平行なB軸を前記回転軸として前記主軸を回転させるB軸送り装置を備えており、
前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用い、該検出装置をそのレーザ光が前記B軸と平行になるように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記主軸の軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置に該主軸が在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記B軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置から、B軸回りの一方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
The machine tool includes, as the rotary feeder, a B-axis feeder that rotates the main shaft with the B-axis parallel to the table upper surface and the Y-axis as the rotary axis,
As the detection device, a detection device configured to detect the object when the laser beam is irradiated and blocked by the object is used, and the laser beam is parallel to the B axis. After fixing on the table as
The three-dimensional space of the tool detected by the detection device when the spindle is in a rotational position where the axis of the spindle is orthogonal to the table top surface while the spindle is held and rotated. While recognizing the detection position in the
The tool detected by the detection device at a rotational position obtained by rotating the main shaft by 90 ° in one direction around the B axis from a rotational position whose axis is orthogonal to the table top surface by the B-axis feeder. Recognizing a detection position in the three-dimensional space;
2. The machine tool according to claim 1, wherein a geometric error of the B-axis related to the B-axis feeder is calculated based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space. Geometric error measurement method.
更に、前記B軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に90°回転させた回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記B軸送り装置に係る前記B軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項5記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
Further, the B-axis feeding device detects the spindle at a rotational position obtained by rotating the main shaft by 90 ° in a direction opposite to the one direction from a rotational position whose axis is orthogonal to the table top surface. Recognizing the detection position of the tool in the three-dimensional space,
6. The machine tool according to claim 5, wherein thereafter, a geometric error of the B-axis relating to the B-axis feeding device is calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space. Mechanical geometric error measurement method.
前記工作機械は、前記回転送り装置として、Y軸−Z軸平面内で該Y軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸を前記回転軸として前記テーブルを回転させるD軸送り装置を備えており、
前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用い、上面が前記Z軸と平行になる回転位置に前記テーブルが在るときに、レーザ光が前記Y軸及びZ軸と直交した状態となるように、前記検出装置を前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記テーブル上面が前記Z軸と直交する回転位置に該テーブルが在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記D軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、D軸回りの一方向に180°回転させた、前記上面が前記Z軸と平行となる回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
The machine tool is a D-axis feed device that rotates the table as the rotation axis with a D-axis that intersects the Y-axis and the Z-axis at an angle of 45 ° in the Y-axis-Z-axis plane as the rotation axis. With
As the detection device, a detection device configured to detect the object when laser light is irradiated and the laser light is blocked by the object, the table is placed at a rotational position where the upper surface is parallel to the Z axis. After fixing the detection device on the table so that the laser beam is in a state perpendicular to the Y axis and the Z axis when present,
In the three-dimensional space of the tool detected by the detection device when the table is located at a rotational position where the upper surface of the table is orthogonal to the Z-axis while the tool is held and rotated by the spindle. While recognizing the detection position in
The table is rotated by 180 degrees in one direction around the D axis from the rotation position where the upper surface of the table is orthogonal to the Z axis by the D-axis feeding device. At the rotation position where the upper surface is parallel to the Z axis. , Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
2. The machine tool according to claim 1, wherein a geometric error of the D-axis relating to the D-axis feeding device is calculated based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space. Geometric error measurement method.
更に、前記D軸送り装置により、前記テーブルを、その上面が前記Z軸と直交する回転位置から、前記一方向とは逆の方向に180°回転させた、前記上面が前記Z軸と平行となる回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項7記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
Further, the table is rotated by 180 ° in the direction opposite to the one direction from the rotational position where the upper surface of the table is orthogonal to the Z-axis by the D-axis feeding device, and the upper surface is parallel to the Z-axis. Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device,
8. The machine tool according to claim 7, wherein a geometric error of the D-axis relating to the D-axis feeding device is calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space. Mechanical geometric error measurement method.
前記工作機械は、前記回転送り装置として、Y軸−Z軸平面内で該Y軸及びZ軸に対して45°の角度で交わるD軸を前記回転軸として前記主軸を回転させるD軸送り装置を備えており、
前記検出装置として、レーザ光を照射し、物体によってレーザ光が遮られたとき当該物体を検知するように構成された検出装置を用い、該検出装置をそのレーザ光が前記Y軸及びZ軸と直交するように前記テーブル上に固定した後、
前記主軸に工具を保持させ、回転させた状態で、前記主軸の軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置に該主軸が在るときに、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識するとともに、
前記D軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置から、D軸回りの一方向に180°回転させた、前記軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
ついで、認識された前記三次元空間内における2つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項1記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
The machine tool is a D-axis feed device that rotates the main shaft with the D-axis that intersects the Y-axis and the Z-axis at an angle of 45 ° in the Y-axis / Z-axis plane as the rotation axis. With
As the detection device, a detection device configured to detect the object when the laser beam is irradiated and the laser beam is blocked by the object is used. After fixing on the table to be orthogonal,
The three-dimensional of the tool detected by the detection device when the spindle is in a rotational position where the axis of the spindle is parallel to the table top surface while the spindle is held and rotated. While recognizing the detection position in space,
The spindle is rotated by 180 ° in one direction around the D axis from the rotational position where the axis is parallel to the table upper surface by the D-axis feeding device, at the rotational position where the axis is orthogonal to the table upper surface. , Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device;
2. The machine tool according to claim 1, wherein a geometric error of the D-axis relating to the D-axis feeding device is calculated based on the two detected positions in the recognized three-dimensional space. Geometric error measurement method.
更に、前記D軸送り装置により、前記主軸を、その軸線が前記テーブル上面と平行となる回転位置から、前記一方向とは逆の方向に180°回転させた、前記軸線が前記テーブル上面と直交する回転位置において、前記検出装置によって検出される前記工具の前記三次元空間内における検出位置を認識し、
この後、認識された前記三次元空間内における3つの検出位置を基に、前記D軸送り装置に係る前記D軸の幾何誤差を算出するようにしたことを特徴とする請求項9記載の工作機械の幾何誤差測定方法。
Further, the spindle is rotated by 180 degrees in a direction opposite to the one direction from the rotational position where the axis is parallel to the table upper surface by the D-axis feeding device, and the axis is orthogonal to the table upper surface. Recognizing the detection position in the three-dimensional space of the tool detected by the detection device,
The machine tool according to claim 9, wherein thereafter, a geometric error of the D-axis relating to the D-axis feeding device is calculated based on the three detected positions in the recognized three-dimensional space. Mechanical geometric error measurement method.
前記検出装置によって検出される前記工具の検出位置を前記数値制御装置から取得するようにしたことを特徴とする請求項1乃至10記載のいずれかの工作機械の幾何誤差測定方法。   The machine tool geometric error measurement method according to claim 1, wherein the detection position of the tool detected by the detection device is acquired from the numerical control device. 前記検出装置は、前記テーブルと前記主軸が相対移動する動作領域外の待機位置に配設されており、幾何誤差測定時に、前記検出装置を待機位置から前記テーブル上に搬送して固定するようにしたことを特徴とする請求項1乃至11記載のいずれかの工作機械の幾何学誤差測定方法。   The detection device is disposed at a standby position outside an operation region in which the table and the spindle move relative to each other, and when detecting a geometric error, the detection device is transported from the standby position onto the table and fixed. 12. The geometric error measuring method for a machine tool according to claim 1, wherein the geometric error is measured. 前記工作機械の加工領域内の雰囲気温度、又は前記工作機械の各構成要素の温度を、該工作機械で実行される加工時の温度と見做せる温度に設定した後、前記幾何誤差測定を行うようにしたことを特徴とする請求項1乃至12記載のいずれかの工作機械の幾何誤差測定方法。   The geometric error is measured after setting the ambient temperature in the machining area of the machine tool or the temperature of each component of the machine tool to a temperature that can be regarded as the temperature at the time of machining executed by the machine tool. 13. The geometric error measuring method for a machine tool according to claim 1, wherein the geometric error is measured.
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