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JP2023084538A - ERROR ESTIMATION METHOD IN MACHINE TOOL, CONTROL DEVICE FOR MACHINE TOOL - Google Patents

ERROR ESTIMATION METHOD IN MACHINE TOOL, CONTROL DEVICE FOR MACHINE TOOL Download PDF

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JP2023084538A
JP2023084538A JP2021198780A JP2021198780A JP2023084538A JP 2023084538 A JP2023084538 A JP 2023084538A JP 2021198780 A JP2021198780 A JP 2021198780A JP 2021198780 A JP2021198780 A JP 2021198780A JP 2023084538 A JP2023084538 A JP 2023084538A
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JP
Japan
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workpiece
datum
machine tool
measurement
error
Prior art date
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Pending
Application number
JP2021198780A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
哲也 松下
Tetsuya Matsushita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
Application filed by Okuma Corp, Okuma Machinery Works Ltd filed Critical Okuma Corp
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Abstract

To provide an error estimation method in a machine tool and a control device of the machine tool capable of reducing influence of uneven thermal displacement and strain due to a temperature distribution and providing the machine tool of high precision with respect to a target size and shape.SOLUTION: An error estimation method in a machine tool includes a process S0 of correcting machine precisions, a succeeding process S1a of confirming that the machine tool and a workpiece have stable precisions to work a hole datum which becomes a measurement standard on S2 onto the workpiece, a process S1b of again confirming that the machine tool and the workpiece have stable precision, a process S3 of measuring the hole datum by using a touch probe to provide first measurement data, a succeeding process S4 of again measuring the hole datum by using the touch probe just before or during working the workpiece into a target shape to provide second measurement data and a further process S5 of estimating errors of the workpiece or the machine tool including the workpiece on the basis of the first and second measurement data.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、工作機械において、工作物又は工作物を含む工作機械の誤差を推定する方法と、その誤差推定方法を実現するための工作機械の制御装置とに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a method of estimating an error of a workpiece or a machine tool including the workpiece in a machine tool, and a machine tool control device for realizing the error estimation method.

環境温度や自己発熱、加工熱によって、工作機械の構成要素や工作物は熱変形し、指令位置に対して位置決め誤差すなわち熱変位が発生する。熱変位がある状態で工作物の加工を行うと、目標形状に対して加工誤差が発生し問題となる。このため、熱変位に対する補正技術はこれまでに数多く考案されている。
例えば特許文献1~3には、工作機械の構成要素や工作物の線膨張係数や温度から工作物の熱変位を推定して補正する方法が示されている。
特許文献4には、あらかじめ工作機械の温度を測定しながら複数の工作物を加工し、加工した複数の工作物の寸法を測定器にて測定して、実際の工作物の加工時には、測定した温度とそれに対応する寸法誤差との関係を用いて補正を行う方法が示されている。
特許文献5,6には、寸法が既知の基準ゲージをテーブルもしくは治具に取り付けてタッチプローブにて測定し、測定した寸法誤差をもとに熱変位を補正する方法が示されている。
Due to environmental temperature, self-heating, and processing heat, components of machine tools and workpieces are thermally deformed, causing positioning errors, ie, thermal displacement, with respect to command positions. If the workpiece is machined in the presence of thermal displacement, a machining error occurs with respect to the target shape, which poses a problem. For this reason, many correction techniques for thermal displacement have been devised so far.
For example, Patent Documents 1 to 3 disclose methods of estimating and correcting the thermal displacement of a workpiece from the linear expansion coefficient and temperature of the components of the machine tool and the workpiece.
In Patent Document 4, a plurality of workpieces are machined while measuring the temperature of the machine tool in advance, and the dimensions of the machined plurality of workpieces are measured with a measuring instrument. A method of correction using the relationship between temperature and the corresponding dimensional error is shown.
Patent Literatures 5 and 6 disclose a method of mounting a reference gauge with known dimensions on a table or a jig, measuring with a touch probe, and correcting thermal displacement based on the measured dimensional error.

特開2006-116654号公報JP 2006-116654 A 特開2006-281335号公報JP 2006-281335 A 特開2012-187683号公報JP 2012-187683 A 特開2005-52917号公報JP-A-2005-52917 特開2006-212765号公報JP 2006-212765 A 特開2018-30195号公報JP 2018-30195 A

工作機械の構成要素や工作物の線膨張係数の正確な値を知ることは困難である。メーカが提示する線膨張係数の値にはある一定の公差があり、この値を用いて熱変位を推定すると公差以内の推定誤差が発生する。例えば、線膨張係数が(10±1)×10-6 K/mで長さ2mの工作物の場合、±20μmもの推定誤差が発生する可能性がある。
一方、物体の温度は一様ではなく分布がある場合がほとんどであり、加工による熱が工作物に加わると工作物の温度分布の幅は大きくなる。このため、温度センサを用いて工作物の温度を局所的に測定し、その温度と上述の誤差とを含んだ線膨張係数から熱変位を推定した場合、推定誤差が大きくなる。
したがって、工作物の線膨張係数や温度を用いて熱変位を推定する特許文献1~3の方法では、推定誤差があるという課題がある。
特許文献4の方法においては、複数の基準ワークを加工して、その寸法を別途測定する必要があり、また、機械温度と寸法誤差との対応関係を得るためには、様々な機械温度にて多くの加工を行う必要があり、非常に労力と時間がかかるという課題がある。さらに、短時間で大量に生産できる量産部品にしか適用できず、生産数の少ない部品加工などには向かない。
特許文献5の方法では、低膨張材に施された基準の計測結果をもとに補正を行っているため、機械の温度が20℃(線膨張係数の基準温度)でなければ、環境温度における機械の膨張収縮分だけ誤差となるという課題がある。また、工作物の熱変位には対応していない。
特許文献6の方法では、工作物と同じ材質の基準ゲージを測定して補正するため、環境温度による誤差は発生しないが、基準ゲージと工作物とが同一の温度でない場合に誤差が発生する課題がある。
It is difficult to know the exact values of linear expansion coefficients of machine tool components and workpieces. The value of the coefficient of linear expansion presented by the manufacturer has a certain tolerance, and if this value is used to estimate the thermal displacement, an estimation error within the tolerance occurs. For example, in the case of a workpiece with a coefficient of linear expansion of (10±1)×10 −6 K/m and a length of 2 m, an estimation error of as much as ±20 μm can occur.
On the other hand, in most cases, the temperature of an object is not uniform and has a distribution, and when heat is applied to a workpiece due to processing, the width of the temperature distribution of the workpiece widens. Therefore, when the temperature of the workpiece is locally measured using a temperature sensor and the thermal displacement is estimated from the linear expansion coefficient including the temperature and the above error, the estimation error becomes large.
Therefore, the methods of Patent Documents 1 to 3, in which thermal displacement is estimated using the linear expansion coefficient and temperature of the workpiece, have a problem of estimation error.
In the method of Patent Document 4, it is necessary to machine a plurality of reference workpieces and separately measure their dimensions. There is a problem that it is necessary to perform many processes, and that it takes a lot of labor and time. Furthermore, it can only be applied to mass-produced parts that can be mass-produced in a short time, and is not suitable for parts processing with a small production volume.
In the method of Patent Document 5, since the correction is performed based on the reference measurement results applied to the low-expansion material, if the temperature of the machine is not 20 ° C. (the reference temperature of the coefficient of linear expansion), There is a problem that the error is due to the expansion and contraction of the machine. Moreover, it does not correspond to the thermal displacement of the workpiece.
In the method of Patent Document 6, since the reference gauge made of the same material as the workpiece is measured and corrected, no error occurs due to the environmental temperature, but an error occurs when the reference gauge and the workpiece are not at the same temperature. There is

そこで、本開示は、工作物の温度分布による不均一な熱変位やひずみの影響を低減することができ、目標寸法・形状に対して高い精度の工作物が得られる工作機械における誤差推定方法と、工作機械の制御装置とを提供することを目的としたものである。 Therefore, the present disclosure is an error estimation method in a machine tool that can reduce the effects of uneven thermal displacement and strain due to the temperature distribution of the workpiece and obtain a highly accurate workpiece with respect to the target size and shape. , and a control device for a machine tool.

上記目的を達成するために、本開示の第1の構成は、工具を装着して回転可能な主軸と、工作物を固定可能なテーブルと、3つ以上の直進軸とを有し、前記テーブルに対する前記主軸の相対位置を制御することで、前記テーブルに固定した工作物を前記主軸に装着した工具を用いて加工を行うことが可能で、且つ前記主軸に装着した位置計測センサを用いて、前記工作物の位置及び形状を計測可能な工作機械において、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する方法である。
そして、第1の構成は、前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態であることを確認する精度安定確認ステップと、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態で、前記工作物の所定の位置に、計測基準となるデータムを加工するデータム加工ステップと、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態で、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第1データム計測ステップと、
前記工作物を目標形状に加工する直前もしくは加工中に、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第2データム計測ステップと、
前記第1データム計測ステップで得られた第1計測データと、前記第2データム計測ステップで得られた第2計測データとに基づいて、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する誤差推定ステップと、を実行することを特徴とする。
なお、本開示において、「工作機械及び工作物が精度的に安定した状態」とは、工作機械の各部位に設置された温度センサや、工作物に設置された温度センサの温度情報や、機械の稼働情報、切削水吐出の有無や吐出時間等、工作物又は工作機械から取得でき熱変位に影響のある各種情報に基づいて、工作機械及び工作物の精度変化が小さいと推定できる状態をいう。精度変化が小さいとの推定は、例えば各情報を所定の閾値と比較したり、所定時間での平均データと比較したりすることで診断する。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記データム加工ステップの前に、前記位置計測センサを用いて、前記テーブル上に設置した精度マスタを計測し、該計測結果を用いて機械精度を校正する機械精度校正ステップを更に実行することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記第1データム計測ステップの前に、基準器を用いて前記位置計測センサを校正する第1位置計測センサ校正ステップを更に実行することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記第2データム計測ステップの前に、基準器を用いて前記位置計測センサを校正する第2位置計測センサ校正ステップを更に実行することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記第1データム計測ステップの後に、前記第1計測データに基づいて前記データムの形状精度の良否を判定するデータム良否判定ステップを実行し、当該ステップでの判定結果が否の場合には、前記データム加工ステップをやり直すことを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記第2データム計測ステップの後に、前記第1計測データと前記第2計測データとに基づいて、前記第2計測データの異常の有無を判定する計測データ異常判定ステップを実行し、当該ステップでの判定結果が異常の場合には、前記第2データム計測ステップをやり直すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first configuration of the present disclosure has a spindle on which a tool is mounted and rotatable, a table on which a workpiece can be fixed, and three or more rectilinear axes, the table By controlling the relative position of the spindle with respect to the workpiece, it is possible to machine the workpiece fixed to the table using the tool attached to the spindle, and using the position measurement sensor attached to the spindle, A method for estimating an error of a workpiece or a machine tool including the workpiece in a machine tool capable of measuring the position and shape of the workpiece.
A first configuration includes an accuracy stability confirmation step for confirming that the machine tool and the workpiece are in an accurate and stable state;
a datum machining step of machining a datum, which serves as a reference for measurement, at a predetermined position of the workpiece while the machine tool and the workpiece are stable in accuracy;
a first datum measurement step of measuring the datum with the position measurement sensor in a state in which the machine tool and the workpiece are accurately stabilized;
a second datum measurement step of measuring the datum with the position measurement sensor immediately before or during machining of the workpiece into a target shape;
Based on the first measurement data obtained in the first datum measurement step and the second measurement data obtained in the second datum measurement step, an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece is calculated. and an estimating error estimation step.
In the present disclosure, "the state in which the machine tool and the workpiece are stabilized with accuracy" refers to temperature information from temperature sensors installed in each part of the machine tool, temperature sensors installed in the workpiece, and Based on various information that can be obtained from the workpiece or machine tool and affects thermal displacement, such as operation information, presence or absence of cutting water discharge, discharge time, etc., it can be estimated that the accuracy change of the machine tool and workpiece is small. . The estimation that the accuracy change is small is diagnosed by comparing each piece of information with a predetermined threshold value or comparing it with average data over a predetermined period of time, for example.
Another aspect of the first configuration is that in the above configuration, before the datum processing step, the position measurement sensor is used to measure the accuracy master placed on the table, and the measurement result is used to measure the machine accuracy is further performed by a machine precision calibration step for calibrating the
Another aspect of the first configuration is characterized in that in the above configuration, a first position measurement sensor calibration step of calibrating the position measurement sensor using a reference device is further executed before the first datum measurement step. and
Another aspect of the first configuration is characterized in that, in the above configuration, a second position measurement sensor calibration step of calibrating the position measurement sensor using a reference device is further executed before the second datum measurement step. and
Another aspect of the first configuration is that in the above configuration, after the first datum measurement step, a datum quality determination step of determining quality of shape accuracy of the datum based on the first measurement data is performed, and If the determination result in the step is negative, the datum processing step is redone.
According to another aspect of the first configuration, in the above configuration, after the second datum measuring step, the presence or absence of an abnormality in the second measurement data is determined based on the first measurement data and the second measurement data. and, if the determination result in this step is abnormal, the second datum measurement step is redone.

上記目的を達成するために、本開示の第2の構成は、工具を装着して回転可能な主軸と、工作物を固定可能なテーブルと、3つ以上の直進軸とを有し、前記テーブルに対する前記主軸の相対位置を制御することで、前記テーブルに固定した工作物を前記主軸に装着した工具を用いて加工を行うことが可能で、且つ前記主軸に装着した位置計測センサを用いて、前記工作物の位置及び形状を計測可能な工作機械に設けられ、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する制御装置である。
そして、第2の構成は、前記工作物上に加工する計測基準となるデータムを設定するデータム設定手段と、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態であることを判定する精度安定判定手段と、
前記精度安定判定手段によって前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定していると判定された状態で、前記データム設定手段で設定された前記データムを前記工作物の所定の位置に加工するデータム加工手段と、
前記精度安定判定手段によって前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定していると判定された状態で、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第1データム計測手段と、
前記工作物を目標形状に加工する直前もしくは加工中に、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第2データム計測手段と、
前記第1データム計測手段から得られた第1計測データと、前記第2データム計測手段から得られた第2計測データとに基づいて、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する誤差推定手段と、を備えることを特徴とする。
第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記第1計測データに基づいて前記データムの形状精度の良否を判定するデータム良否判定手段を更に備えることを特徴とする。
第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記第1計測データと前記第2計測データとに基づいて、前記第2計測データの異常を判定する計測データ異常判定手段を更に備えることを特徴とする。
第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記誤差推定手段にて推定した前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差推定値をもとに、前記各直進軸を補正制御するための補正値を算出する補正値生成手段と、
前記補正値を用いて前記各直進軸を補正制御する補正制御手段と、を更に備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a second configuration of the present disclosure has a spindle on which a tool is mounted and rotatable, a table on which a workpiece can be fixed, and three or more rectilinear axes, the table By controlling the relative position of the spindle with respect to the workpiece, it is possible to machine the workpiece fixed to the table using the tool attached to the spindle, and using the position measurement sensor attached to the spindle, The control device is provided in a machine tool capable of measuring the position and shape of the workpiece, and estimates an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece.
A second configuration includes datum setting means for setting a datum as a measurement reference for machining on the workpiece;
Accuracy stability determination means for determining whether the machine tool and the workpiece are in an accurate stable state;
A datum for processing the datum set by the datum setting means at a predetermined position on the workpiece in a state in which the accuracy stability determining means determines that the machine tool and the workpiece are stable in accuracy. a processing means;
a first datum measuring means for measuring the datum with the position measuring sensor in a state in which the accuracy stability determining means determines that the machine tool and the workpiece are stable in accuracy;
a second datum measuring means for measuring the datum with the position measuring sensor immediately before or during machining of the workpiece into a target shape;
Based on the first measurement data obtained from the first datum measuring means and the second measurement data obtained from the second datum measuring means, an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece is calculated. and error estimating means for estimating.
Another aspect of the second configuration is the above configuration, further comprising datum quality determination means for determining quality of shape accuracy of the datum based on the first measurement data.
Another aspect of the second configuration is the above configuration, further comprising measurement data abnormality determination means for determining abnormality of the second measurement data based on the first measurement data and the second measurement data. Characterized by
According to another aspect of the second configuration, in the above configuration, correction control is performed on each of the linear axes based on the estimated error value of the workpiece or the machine tool including the workpiece estimated by the error estimating means. a correction value generating means for calculating a correction value for
correction control means for correcting and controlling each of the rectilinear axes using the correction value.

本開示によれば、工作物に加工されたデータムを計測して機械精度の補正を行うことで、工作物の温度分布による不均一な熱変位やひずみの影響を低減することができ、目標寸法・形状に対して高い精度の工作物を得ることができる。 According to the present disclosure, by measuring the datum machined on the workpiece and correcting the machine accuracy, it is possible to reduce the influence of uneven thermal displacement and strain due to the temperature distribution of the workpiece, and the target dimension・It is possible to obtain workpieces with high precision for their shapes.

3軸制御マシニングセンタの模式図である。1 is a schematic diagram of a three-axis control machining center; FIG. タッチプローブによるボールアレイの測定の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of measurement of a ball array with a touch probe; 工作物に加工されたデータムの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a datum machined into a workpiece; 誤差推定方法のフローチャートである。4 is a flow chart of an error estimation method; 図4のステップS0の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing details of step S0 in FIG. 4; FIG. 図4のステップS3の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing details of step S3 in FIG. 4; FIG. 図4のステップS4の詳細を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing details of step S4 in FIG. 4; FIG. 数値制御装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a numerical controller; FIG.

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、工作機械の一例である3軸制御マシニングセンタの模式図である。工具4を装着可能して回転可能な主軸を搭載した主軸頭2は、並進軸であり互いに直交するY軸、Z軸によってベッド1に対して並進2自由度の運動が可能である。工作物5を固定可能なテーブル3は、並進軸でありX軸及びZ軸に直交するY軸によりベッド1に対して並進1自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭2は、テーブル3に対して並進3自由度の運動が可能である。X,Y,Zの各送り軸は、後述する数値制御装置7により制御される図示しないサーボモータ及び送り機構により駆動される。数値制御装置7により制御される図示しないモータにより主軸が回転される。工作物5をテーブル3に固定し、主軸頭2に工具4を装着して回転させ、各送り軸を制御することで、工作物5と工具4との相対位置が制御され、工作物5の加工を行うことができる。
Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of a three-axis control machining center, which is an example of a machine tool. A spindle head 2 on which a tool 4 can be mounted and a rotatable spindle is mounted is capable of translational movement with two degrees of freedom with respect to the bed 1 by the Y-axis and the Z-axis which are translational axes and are orthogonal to each other. A table 3 capable of fixing a workpiece 5 is capable of translational movement with one degree of freedom with respect to the bed 1 by means of the Y-axis, which is a translational axis and is perpendicular to the X-axis and the Z-axis. Therefore, the spindle head 2 is capable of translational motion with three degrees of freedom with respect to the table 3 . The X, Y, and Z feed axes are driven by servomotors and feed mechanisms (not shown) controlled by a numerical controller 7, which will be described later. A motor (not shown) controlled by the numerical controller 7 rotates the main shaft. The workpiece 5 is fixed to the table 3, the tool 4 is mounted on the spindle head 2 and rotated, and each feed axis is controlled to control the relative positions of the workpiece 5 and the tool 4. Can be processed.

図2は、位置計測センサの一例であるタッチプローブの模式図である。タッチプローブ6は、スタイラス先端の球を測定対象物に接触させた際にトリガー信号を発信するセンサであり、接触時のトリガー信号を受信した瞬間の各送り軸の現在位置を数値制御装置7が取得し、取得した各現在位置とタッチプローブ校正値とを用いて、接触点の位置を測定する。タッチプローブ6を主軸頭2に装着し、テーブル3上に設置した測定対象物に対してタッチプローブ6のスタイラス球が接触するよう各送り軸を制御し、数か所接触させることで測定対象物の位置を測定することができる。 FIG. 2 is a schematic diagram of a touch probe that is an example of a position measurement sensor. The touch probe 6 is a sensor that emits a trigger signal when the ball at the tip of the stylus is brought into contact with the object to be measured. Using each acquired current position and the touch probe calibration value, the position of the touch point is determined. A touch probe 6 is mounted on the spindle head 2, and each feed axis is controlled so that the stylus ball of the touch probe 6 contacts the object to be measured placed on the table 3. position can be measured.

図4は、本開示の第1の構成の一例である誤差推定方法のフローチャートを示している。
まず、ステップ(以下単に「S」と表記する)0では、精度マスタを基準として機械精度の校正を行う(機械精度校正ステップ)。S0の詳細については後述する。
S1aでは、機械や工作物の精度が安定している状態かどうかを診断する(精度安定確認ステップ)。
図1の工作機械の各部位に設置された温度センサや、工作物に設置された温度センサの温度情報や、工作機械の稼働情報、切削水吐出の有無や吐出時間などの工作物又は工作機械から取得でき熱変位に影響のある各種情報から、機械や工作物の精度変化が小さいかどうか(例えば所定の閾値と比較したり、所定時間での平均データと比較したりする)を推定し、精度が安定しているかどうかを診断する。
S2では、機械や工作物の精度が安定している状態で、工作物に対して、計測の基準となる複数のデータムを加工する(データム加工ステップ)。
FIG. 4 shows a flowchart of an error estimation method that is an example of the first configuration of the present disclosure.
First, in step (hereinafter simply referred to as "S") 0, the machine accuracy is calibrated based on the accuracy master (mechanical accuracy calibration step). Details of S0 will be described later.
In S1a, it is diagnosed whether the accuracy of the machine or workpiece is stable (accuracy stability confirmation step).
Workpiece or machine tool such as temperature sensors installed in each part of the machine tool in FIG. From the various information that can be obtained from and that affects thermal displacement, it is estimated whether the accuracy change of the machine or workpiece is small (for example, compared with a predetermined threshold value, or compared with the average data over a predetermined period of time), Diagnose whether the accuracy is stable.
In S2, while the accuracy of the machine and workpiece is stable, a plurality of datums that serve as measurement references are machined on the workpiece (datum machining step).

図3は、穴形状の複数の穴データム11を工作物5に加工した一例の模式図である。
穴データム11は、工作物5の最終目標形状に影響ない場所に複数加工されており、本実施例では、X軸もしくはY軸と平行に加工されている。ただし、目標形状にデータムの代わりとなる部位がある場合は、その一部をデータムとして利用してもよい。また、本実施例ではデータムの形状を穴形状としたが、ポケット形状、円柱形状、角柱形状、面などでもよく、タッチプローブ6にてその中心位置や頂点位置などを計測できるサイズにすればよい。
S1bでは、機械や工作物の精度が安定している状態かどうかを再度診断する(精度安定確認ステップ)。診断の方法はS1aと同じであるため説明は省略する。但し、機械や工作物の精度が安定している状態であると別途判断できればS1bは省略してもよい。
FIG. 3 is a schematic diagram of an example in which a plurality of hole-shaped hole datums 11 are machined on the workpiece 5. As shown in FIG.
A plurality of hole datums 11 are machined at locations that do not affect the final target shape of the workpiece 5, and in this embodiment are machined parallel to the X-axis or the Y-axis. However, if the target shape has a part that can be used as a datum, part of it may be used as the datum. In this embodiment, the shape of the datum is a hole shape, but it may be a pocket shape, a cylinder shape, a prism shape, a surface, or the like, and the size may be set so that the center position, vertex position, etc., can be measured by the touch probe 6. .
In S1b, it is again diagnosed whether the accuracy of the machine or workpiece is stable (accuracy stability confirmation step). Since the diagnosis method is the same as that of S1a, the explanation is omitted. However, S1b may be omitted if it can be separately determined that the accuracy of the machine or workpiece is stable.

S3では、機械や工作物の精度が安定している状態で、工作物5に加工された複数の穴データム11をタッチプローブ6で計測し、初期データム情報として記憶する。図6に、S3の詳細を示す。
S3-1では、タッチプローブ6の計測精度の不確かさを低減するため、タッチプローブ6の校正を行う(第1位置計測センサ校正ステップ)。校正方法としては、基準球などの基準器を用いて補正値を取得するなど既存技術を用いることができる。但し、タッチプローブ6の計測精度が問題ないと判断できれば、本ステップを省略してもよい。
S3-2では、機械や工作物の精度が安定している状態で、S2で加工した複数の穴データム11のそれぞれの円筒面の中心位置や底面高さを、タッチプローブ6を用いて計測する(第1データム計測ステップ)。また、後述するS3-3にて中心位置の計測結果の良否判定のための情報とするため、同時に直径や真円度、面粗さを計測する。
In S3, a plurality of hole datums 11 machined on the workpiece 5 are measured by the touch probe 6 while the accuracy of the machine and workpiece is stable, and stored as initial datum information. FIG. 6 shows details of S3.
In S3-1, the touch probe 6 is calibrated in order to reduce the uncertainty of the measurement accuracy of the touch probe 6 (first position measurement sensor calibration step). As a calibration method, an existing technique such as acquiring a correction value using a reference device such as a reference sphere can be used. However, if it can be determined that there is no problem with the measurement accuracy of the touch probe 6, this step may be omitted.
In S3-2, while the accuracy of the machine or workpiece is stable, the center positions and bottom heights of the cylindrical surfaces of the plurality of hole datums 11 machined in S2 are measured using the touch probe 6. (first datum measurement step). At S3-3, which will be described later, the diameter, roundness, and surface roughness are also measured at the same time as information for judging whether the measurement result of the center position is good or bad.

ここで、データムの形状がポケットの場合は、ポケットの中心位置、底面高さ、ポケット幅、表面粗さなどが計測対象である。円柱形状の場合は、円柱の中心位置、上面高さ、真円度、表面粗さなどが計測対象である。角柱形状の場合は、角柱の中心位置、上面高さ、2側面間の幅、表面粗さなどが計測対象である。面形状の場合は、面の位置、表面粗さなどが計測対象である。
S3-3では、S3-2で計測した穴データム11の計測結果(形状精度)の良否判定を行う(データム良否判定ステップ)。穴データム11の場合は、直径、真円度、面粗さの値が、予め設定した閾値より大きい場合に、加工不良と判定する。加工不良と判定した場合は、S1aに戻って精度状態を診断した後、S2以降で改めて穴データム11の加工・計測を行う。
なお、各穴データム11について、S3-2の計測とS3-3の良否判定とをセットで行ってもよい。
S3-4では、S3-2で計測した複数の穴データム11の中心位置、直径、真円度の計測値を、初期データム情報(第1計測データ)として記憶する。
Here, when the shape of the datum is a pocket, the center position, bottom height, pocket width, surface roughness, etc. of the pocket are to be measured. In the case of a cylinder shape, the measurement targets include the center position of the cylinder, the height of the upper surface, the roundness, the surface roughness, and the like. In the case of a prismatic shape, the measurement targets include the center position of the prism, the height of the upper surface, the width between two sides, the surface roughness, and the like. In the case of the surface shape, the position of the surface, the surface roughness, etc. are to be measured.
In S3-3, the quality of the measurement result (shape accuracy) of the hole datum 11 measured in S3-2 is determined (datum quality determination step). In the case of the hole datum 11, if the values of the diameter, roundness, and surface roughness are larger than preset threshold values, it is determined that the hole datum 11 is defective. If it is determined that the machining is defective, the process returns to S1a to diagnose the accuracy state, and then the hole datum 11 is machined and measured again from S2 onward.
For each hole datum 11, the measurement in S3-2 and the pass/fail judgment in S3-3 may be performed as a set.
In S3-4, the measured values of the center position, diameter, and roundness of the plurality of hole datums 11 measured in S3-2 are stored as initial datum information (first measurement data).

S4では、工作物5の加工直前もしくは加工中に、工作物5に加工された複数の穴データム11をタッチプローブ6で計測し、加工時データム情報として記憶する。図7にS4の詳細を示す。
S4-1では、タッチプローブ6の計測精度の不確かさを低減するため、タッチプローブ6の校正を行う(第2位置計測センサ校正ステップ)。校正方法はS3-1と同じであるため説明は省略する。但し、タッチプローブ6の計測精度が問題ないと判断できれば、本ステップを省略してもよい。
S4-2では、工作物5の加工直前もしくは加工中に、工作物5上の複数の穴データム11のそれぞれの円筒面の中心位置や底面高さを、タッチプローブ6を用いて計測する(第2データム計測ステップ)。
S4-3では、S4-2で計測した穴データム11の計測結果(第2計測データ)の異常判定を行う(計測データ異常判定ステップ)。穴形状の穴データム11の場合は、計測結果のうちの直径や真円度を、S3-4で記憶された第1計測データのそれぞれと比較し、各差分値が予め設定した閾値より大きい場合に、第2計測データの異常と判定する。異常と判定した場合は、エアブローなどにより洗浄を行い、改めてS4-2の計測を行う。
なお、ここでも各穴データム11について、S4-2の計測とS4-3の判定とをセットで行ってもよい。
S4-4では、S4-2で計測した複数の穴データム11の中心位置、直径、真円度の計測値を、加工時データム情報として記憶する。
In S4, a plurality of hole datums 11 machined on the workpiece 5 are measured by the touch probe 6 immediately before or during machining of the workpiece 5, and stored as machining datum information. FIG. 7 shows details of S4.
In S4-1, the touch probe 6 is calibrated in order to reduce the uncertainty of the measurement accuracy of the touch probe 6 (second position measurement sensor calibration step). Since the calibration method is the same as in S3-1, the description is omitted. However, if it can be determined that there is no problem with the measurement accuracy of the touch probe 6, this step may be omitted.
In S4-2, the center positions and bottom heights of the cylindrical surfaces of the plurality of hole datums 11 on the workpiece 5 are measured using the touch probe 6 immediately before or during machining of the workpiece 5 (second 2 datum measurement step).
In S4-3, the measurement result (second measurement data) of the hole datum 11 measured in S4-2 is judged to be abnormal (measurement data abnormality judgment step). In the case of the hole-shaped hole datum 11, the diameter and roundness of the measurement results are compared with each of the first measurement data stored in S3-4, and if each difference value is greater than a preset threshold value Then, it is determined that the second measurement data is abnormal. If it is judged to be abnormal, it is cleaned by air blow or the like, and the measurement of S4-2 is performed again.
Here, for each hole datum 11, the measurement of S4-2 and the determination of S4-3 may be performed as a set.
In S4-4, the measured values of the center position, diameter, and roundness of the plurality of hole datums 11 measured in S4-2 are stored as machining datum information.

S5では、初期データム情報と加工時データム情報とを用いて、工作物の誤差もしくは工作機械と工作物とを合わせた誤差を同定する(誤差推定ステップ)。図3の工作物5の穴データム11の場合、工作物の誤差成分を含むX軸の位置決め誤差や真直度、Y軸の位置決め誤差や真直度を同定することができる。
工作物5の加工中に必要に応じて適宜S4,S5を行って誤差を推定し、同定した誤差をもとに補正制御を行って加工することで、工作物の熱変形などがあった場合でも高精度に加工することができる。
In S5, the initial datum information and the machining datum information are used to identify the error of the workpiece or the combined error of the machine tool and the workpiece (error estimation step). In the case of the hole datum 11 of the workpiece 5 in FIG. 3, it is possible to identify the X-axis positioning error and straightness and the Y-axis positioning error and straightness that include the error components of the workpiece.
By performing S4 and S5 as necessary during machining of the workpiece 5, estimating the error, performing correction control based on the identified error, and machining, if there is thermal deformation of the workpiece. However, it can be processed with high precision.

次に、S0の詳細について、図5のフローチャートを用いて説明する。
S0-1では、機械の精度が安定している状態かどうかを診断する。診断の方法はS1aと同様であるため説明は省略する。
S0-2では、タッチプローブ6の計測精度の不確かさを低減するため、タッチプローブ6の校正を行う。校正方法はS3-1と同じであるため説明は省略する。
S0-3では、校正されて寸法などが既知の精度マスタを、タッチプローブ6にて計測する。図2は、精度マスタの一例として、中心位置が校正された複数の球を有するボールアレイ10を示している。他の精度マスタとしては、中心位置が校正された複数の穴を有するホールゲージ、面間距離が校正された複数のブロックを有するステップゲージ、ブロックゲージ、真直マスタ、直角マスタなどがある。校正したい機械の誤差に応じて必要な精度マスタを計測する。
Next, details of S0 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In S0-1, it is diagnosed whether the machine accuracy is stable. Since the diagnosis method is the same as that of S1a, the explanation is omitted.
In S0-2, the touch probe 6 is calibrated in order to reduce the uncertainty of the measurement accuracy of the touch probe 6. FIG. Since the calibration method is the same as in S3-1, the description is omitted.
In S0-3, the touch probe 6 measures a calibrated precision master whose dimensions and the like are known. FIG. 2 shows a ball array 10 having a plurality of spheres with calibrated center positions as an example of an accuracy master. Other accuracy masters include hall gauges with calibrated center positions and multiple holes, step gauges and block gauges with calibrated face-to-face distances, block gauges, straightness masters, square masters, and the like. Measure the required accuracy master according to the error of the machine you want to calibrate.

S0-4では、S0-3での精度マスタの計測結果をもとに、機械の誤差を同定する。例えばボールアレイ10では、各送り軸と平行に設置して計測した結果を用いて、各軸の位置決め誤差や真直度を同定できる。また、直角マスタを2つの送り軸の成す面と平行に設置して計測した結果を用いて、各2軸間の直角度を同定できる。
S0-5では、S0-4で同定した機械の誤差を補正パラメータに変換して、補正パラメータを数値制御装置7に設定する。この補正パラメータで補正制御を行うことで、機械の誤差の影響を排除して加工やタッチプローブ計測を行うことができる。ここで、同定した誤差を加工や計測に反映する方法として、加工や計測のプログラムを生成するCAMソフトフェアのパラメータに、同定した誤差を設定して、このCAMソフトウェアで生成したプログラムを用いて加工や計測を行ってもよい。また、同定した誤差を直接、動作プログラムに反映してもよい。
In S0-4, machine errors are identified based on the measurement result of the accuracy master in S0-3. For example, in the ball array 10, the positioning error and straightness of each axis can be identified by using the results of the measurement performed in parallel with each feed axis. Moreover, the perpendicularity between each two axes can be identified using the result of measuring by setting a right angle master parallel to the plane formed by the two feed axes.
In S0-5, the machine error identified in S0-4 is converted into a correction parameter, and the correction parameter is set in the numerical control device . By performing correction control using these correction parameters, machining and touch probe measurement can be performed while eliminating the effects of machine errors. Here, as a method of reflecting the identified error in machining and measurement, the identified error is set in the parameters of the CAM software that generates the program for machining and measurement, and the program generated by this CAM software is used for machining. or measurements may be taken. Also, the identified error may be directly reflected in the operating program.

図8は、上記誤差推定方法を実施する工作機械の数値制御装置7の模式図である。この数値制御装置7は、本開示の第2の構成の工作機械の制御装置の一例である。
数値制御装置7は、精度安定判定手段20と、データム設定手段21と、データム指令生成手段22と、軸制御手段23と、計測値取得手段24と、初期データム良否判定手段25と、初期データム情報記憶手段26と、加工時データム異常判定手段27と、加工時データム情報記憶手段28と、誤差同定演算手段29と、補正値生成手段30とを備えている。
精度安定判定手段20は、上述のS1aやS1bにおける工作機械や工作物5の精度が安定しているかどうかの判定を行う。
データム設定手段21は、工作物上に加工するデータムの種類と、寸法と、数と、加工位置などの情報を設定でき、これらの情報が記憶される。
データム指令生成手段22は、データム設定手段21で設定・記憶されたデータムの情報をもとに、データムを加工するための指令やデータムをタッチプローブ6で計測するための指令を生成する。
FIG. 8 is a schematic diagram of the numerical controller 7 of the machine tool that implements the error estimation method. This numerical control device 7 is an example of a control device for a machine tool having the second configuration of the present disclosure.
The numerical controller 7 includes accuracy stability determination means 20, datum setting means 21, datum command generation means 22, axis control means 23, measured value acquisition means 24, initial datum quality determination means 25, and initial datum information. It comprises storage means 26 , machining datum abnormality determination means 27 , machining datum information storage means 28 , error identification calculation means 29 , and correction value generation means 30 .
Accuracy stability determination means 20 determines whether or not the accuracy of the machine tool and workpiece 5 in S1a and S1b described above is stable.
The datum setting means 21 can set information such as the type, size, number, and machining position of datums to be machined on the workpiece, and these information are stored.
Based on the datum information set and stored by the datum setting means 21 , the datum command generation means 22 generates a command for processing the datum and a command for measuring the datum with the touch probe 6 .

軸制御手段23は、データム指令生成手段22で生成された指令をもとに、S2のデータムの加工や、S3-2やS4-2の計測のための送り軸の動作を制御する。また、補正値生成手段30で生成された補正値をもとに各送り軸を補正制御することもできる。この軸制御手段23及びデータム指令生成手段22は、本開示のデータム加工手段の一例である。
計測値取得手段24は、タッチプローブ6を測定対象に接触させた際の、図示しない各送り軸の検出器の検出値をもとに計測値を取得する。この計測値取得手段24及び軸制御手段23は、本開示の第1、第2データム計測手段の一例である。
Based on the commands generated by the datum command generating means 22, the axis control means 23 controls the processing of the datum of S2 and the operation of the feed axis for the measurement of S3-2 and S4-2. Also, each feed axis can be corrected and controlled based on the correction value generated by the correction value generating means 30 . The axis control means 23 and the datum command generation means 22 are examples of the datum processing means of the present disclosure.
The measured value acquiring means 24 acquires measured values based on the detected values of the detectors of each feed axis (not shown) when the touch probe 6 is brought into contact with the object to be measured. The measured value acquisition means 24 and the axis control means 23 are examples of the first and second datum measurement means of the present disclosure.

初期データム良否判定手段25は、S3-2にて計測値取得手段24で取得された初期データム情報に対して、S3-3の良否判定を行う。この初期データム良否判定手段25は、本開示のデータム良否判定手段の一例である。
初期データム情報記憶手段26は、初期データム情報を記憶する。
加工時データム異常判定手段27は、S4-2にて計測値取得手段24で取得された加工データム情報に対して、初期データム情報記憶手段26に記憶されている初期データム情報をもとに、S4-3の異常判定を行う。この加工時データム異常判定手段27は、本開示の計測データ異常判定手段の一例である。
加工時データム情報記憶手段28は、加工時データム情報を記憶する。
The initial datum quality determination means 25 performs quality determination in S3-3 on the initial datum information acquired by the measured value acquisition means 24 in S3-2. The initial datum quality determination means 25 is an example of the datum quality determination means of the present disclosure.
The initial datum information storage means 26 stores initial datum information.
Based on the initial datum information stored in the initial datum information storage means 26, the machining datum abnormality determination means 27 determines S4 -3 abnormality judgment is performed. The machining datum abnormality determination means 27 is an example of the measurement data abnormality determination means of the present disclosure.
The machining datum information storage means 28 stores the machining datum information.

誤差同定演算手段29は、初期データム情報記憶手段26に記録されている初期データム情報と、加工時データム情報記憶手段28に記録されている加工時データム情報とに基づいて、S5のように工作物の誤差もしくは工作機械と工作物との誤差を同定演算する。この誤差同定演算手段29は、本開示の誤差推定手段である。
補正値生成手段30は、誤差同定演算手段29で同定された工作物の誤差もしくは工作機械と工作物との誤差を、各送り軸の補正値に変換する。
この補正値をもとに軸制御手段23で補正制御することで、工作物もしくは工作機械と工作物との誤差をキャンセルして工作物の加工や計測を行うことができる。この軸制御手段23は、本開示の補正制御手段の一例である。
The error identification calculation means 29 identifies the workpiece as in S5 based on the initial datum information recorded in the initial datum information storage means 26 and the machining datum information recorded in the machining datum information storage means 28. or the error between the machine tool and the workpiece. This error identification calculation means 29 is the error estimation means of the present disclosure.
The correction value generation means 30 converts the workpiece error identified by the error identification calculation means 29 or the error between the machine tool and the workpiece into a correction value for each feed axis.
By performing correction control by the axis control means 23 based on this correction value, it is possible to process or measure the workpiece while canceling the error between the workpiece or the machine tool and the workpiece. This axis control means 23 is an example of the correction control means of the present disclosure.

上記形態の誤差推定方法及び数値制御装置7は、工作機械及び工作物5が精度的に安定した状態で、穴データム11を工作物5に加工すると共に、タッチプローブ6によって穴データム11を計測して第1計測データを得た後、工作物5を目標形状に加工する直前若しくは加工中に再度タッチプローブ6によって穴データム11を計測して第2計測データを取得し、得られた第1、第2計測データに基づいて、工作物5又は工作物5を含む工作機械の誤差を推定する。
このように、工作物5に加工された穴データム11を計測して機械精度の補正を行うことで、工作物5の温度分布による不均一な熱変位やひずみの影響を低減することができる。よって、目標寸法・形状に対して高い精度の工作物5を得ることができる。
The error estimating method and numerical control device 7 of the above embodiment machine the hole datum 11 on the workpiece 5 and measure the hole datum 11 with the touch probe 6 while the machine tool and the workpiece 5 are accurately stabilized. After obtaining the first measurement data, the hole datum 11 is again measured by the touch probe 6 immediately before or during machining of the workpiece 5 into the target shape to acquire the second measurement data, and the obtained first, An error of the workpiece 5 or the machine tool including the workpiece 5 is estimated based on the second measurement data.
In this way, by measuring the hole datum 11 machined in the workpiece 5 and correcting the machine accuracy, it is possible to reduce the effects of uneven thermal displacement and strain due to the temperature distribution of the workpiece 5 . Therefore, it is possible to obtain a highly accurate workpiece 5 with respect to the target size and shape.

特に、穴データム11を加工する前に、タッチプローブ6を用いて、テーブル3上に設置したボールアレイ10を計測し、当該計測結果を用いて機械精度を校正するので、機械の誤差の影響を排除して穴データム11の加工やタッチプローブ6による計測を行うことができる。
また、各データム計測ステップの前に、基準器を用いてタッチプローブ6を校正するので、タッチプローブ6による計測精度を高めることができる。
さらに、第1データム計測ステップの後に、第1計測データの形状精度の良否を判定し、当該判定結果が否の場合に、穴データム11の加工をやり直すので、加工不良となる穴データム11の第1計測データに基づく不正確な誤差の推定を回避できる。
同様に、第2データム計測ステップの後に、第1計測データと第2計測データとに基づいて第2計測データの異常の有無を判定するので、異物等の混入による不正確な第2計測データに基づく誤差の推定を回避できる。
In particular, before machining the hole datum 11, the touch probe 6 is used to measure the ball array 10 placed on the table 3, and the measurement results are used to calibrate the machine accuracy, so the influence of machine error is minimized. Machining of the hole datum 11 and measurement by the touch probe 6 can be performed by excluding it.
In addition, since the touch probe 6 is calibrated using a reference device before each datum measurement step, the measurement accuracy of the touch probe 6 can be improved.
Furthermore, after the first datum measurement step, it is determined whether the shape accuracy of the first measurement data is good or bad. Inaccurate error estimation based on single measurement data can be avoided.
Similarly, after the second datum measurement step, it is determined whether there is an abnormality in the second measurement data based on the first measurement data and the second measurement data. error estimation based on

1・・ベッド、2・・主軸、3・・テーブル、4・・工具、5・・工作物、6・・タッチプローブ、7・・数値制御装置、10・・ボールアレイ、11・・穴データム、20・・精度安定判定手段、21・・データム設定手段、22・・データム指令生成手段、23・・軸制御手段、24・・計測値取得手段、25・・初期データム良否判定手段、26・・初期データム情報記憶手段、27・・加工時データム異常判定手段、28・・加工時データム情報記憶手段、29・・誤差同定演算手段、30・・補正値生成手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1--bed, 2--spindle, 3--table, 4--tool, 5--work piece, 6--touch probe, 7--numerical controller, 10--ball array, 11--hole datum 20 Accuracy stability determination means 21 Datum setting means 22 Datum command generation means 23 Axis control means 24 Measured value acquisition means 25 Initial datum quality determination means 26 Initial datum information storage means, 27 Datum abnormality determination means during machining, 28 Datum information storage means during machining, 29 Error identification calculation means, 30 Correction value generation means.

Claims (10)

工具を装着して回転可能な主軸と、工作物を固定可能なテーブルと、3つ以上の直進軸とを有し、前記テーブルに対する前記主軸の相対位置を制御することで、前記テーブルに固定した工作物を前記主軸に装着した工具を用いて加工を行うことが可能で、且つ前記主軸に装着した位置計測センサを用いて、前記工作物の位置及び形状を計測可能な工作機械において、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する方法であって、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態であることを確認する精度安定確認ステップと、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態で、前記工作物の所定の位置に、計測基準となるデータムを加工するデータム加工ステップと、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態で、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第1データム計測ステップと、
前記工作物を目標形状に加工する直前もしくは加工中に、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第2データム計測ステップと、
前記第1データム計測ステップで得られた第1計測データと、前記第2データム計測ステップで得られた第2計測データとに基づいて、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する誤差推定ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における誤差推定方法。
It has a rotatable spindle with a tool mounted thereon, a table on which a workpiece can be fixed, and three or more rectilinear axes, and is fixed to the table by controlling the relative position of the spindle with respect to the table. A machine tool capable of machining a workpiece using a tool attached to the spindle and capable of measuring the position and shape of the workpiece using a position measurement sensor attached to the spindle, A method of estimating an error of a machine tool including an object or the workpiece, comprising:
an accuracy stability confirmation step of confirming that the machine tool and the workpiece are in an accurate stable state;
a datum machining step of machining a datum, which serves as a reference for measurement, at a predetermined position of the workpiece while the machine tool and the workpiece are stable in accuracy;
a first datum measurement step of measuring the datum with the position measurement sensor in a state in which the machine tool and the workpiece are accurately stabilized;
a second datum measurement step of measuring the datum with the position measurement sensor immediately before or during machining of the workpiece into a target shape;
Based on the first measurement data obtained in the first datum measurement step and the second measurement data obtained in the second datum measurement step, an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece is calculated. an estimated error estimation step;
A method for estimating an error in a machine tool, characterized by performing
前記データム加工ステップの前に、前記位置計測センサを用いて、前記テーブル上に設置した精度マスタを計測し、該計測結果を用いて機械精度を校正する機械精度校正ステップを更に実行することを特徴とする請求項1に記載の工作機械における誤差推定方法。 Before the datum machining step, the position measurement sensor is used to measure the accuracy master placed on the table, and a machine accuracy calibration step is further executed to calibrate the machine accuracy using the measurement result. The error estimation method in the machine tool according to claim 1. 前記第1データム計測ステップの前に、基準器を用いて前記位置計測センサを校正する第1位置計測センサ校正ステップを更に実行することを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械における誤差推定方法。 3. The error in the machine tool according to claim 1, further comprising: before the first datum measuring step, a first position measuring sensor calibrating step of calibrating the position measuring sensor using a reference device. estimation method. 前記第2データム計測ステップの前に、基準器を用いて前記位置計測センサを校正する第2位置計測センサ校正ステップを更に実行することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の工作機械における誤差推定方法。 4. The machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein a second position measuring sensor calibrating step of calibrating said position measuring sensor using a reference device is further executed before said second datum measuring step. A method of error estimation in machines. 前記第1データム計測ステップの後に、前記第1計測データに基づいて前記データムの形状精度の良否を判定するデータム良否判定ステップを実行し、当該ステップでの判定結果が否の場合には、前記データム加工ステップをやり直すことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の工作機械における誤差推定方法。 After the first datum measurement step, a datum quality determination step of determining quality of the shape accuracy of the datum based on the first measurement data is performed. 5. An error estimation method for a machine tool according to claim 1, wherein the machining step is redone. 前記第2データム計測ステップの後に、前記第1計測データと前記第2計測データとに基づいて、前記第2計測データの異常の有無を判定する計測データ異常判定ステップを実行し、当該ステップでの判定結果が異常の場合には、前記第2データム計測ステップをやり直すことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の工作機械における誤差推定方法。 After the second datum measurement step, a measurement data abnormality determination step is performed for determining whether or not there is an abnormality in the second measurement data based on the first measurement data and the second measurement data. 6. The error estimating method for a machine tool according to claim 1, wherein the second datum measuring step is redone when the determination result is abnormal. 工具を装着して回転可能な主軸と、工作物を固定可能なテーブルと、3つ以上の直進軸とを有し、前記テーブルに対する前記主軸の相対位置を制御することで、前記テーブルに固定した工作物を前記主軸に装着した工具を用いて加工を行うことが可能で、且つ前記主軸に装着した位置計測センサを用いて、前記工作物の位置及び形状を計測可能な工作機械に設けられ、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する制御装置であって、
前記工作物上に加工する計測基準となるデータムを設定するデータム設定手段と、
前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定した状態であることを判定する精度安定判定手段と、
前記精度安定判定手段によって前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定していると判定された状態で、前記データム設定手段で設定された前記データムを前記工作物の所定の位置に加工するデータム加工手段と、
前記精度安定判定手段によって前記工作機械及び前記工作物が精度的に安定していると判定された状態で、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第1データム計測手段と、
前記工作物を目標形状に加工する直前もしくは加工中に、前記位置計測センサにて前記データムを計測する第2データム計測手段と、
前記第1データム計測手段から得られた第1計測データと、前記第2データム計測手段から得られた第2計測データとに基づいて、前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差を推定する誤差推定手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。
It has a rotatable spindle with a tool mounted thereon, a table on which a workpiece can be fixed, and three or more rectilinear axes, and is fixed to the table by controlling the relative position of the spindle with respect to the table. A machine tool capable of machining a workpiece using a tool attached to the spindle and capable of measuring the position and shape of the workpiece using a position measurement sensor attached to the spindle, A control device for estimating an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece,
datum setting means for setting a datum that serves as a measurement reference for machining on the workpiece;
Accuracy stability determination means for determining whether the machine tool and the workpiece are in an accurate stable state;
A datum for processing the datum set by the datum setting means at a predetermined position on the workpiece in a state in which the accuracy stability determining means determines that the machine tool and the workpiece are stable in accuracy. a processing means;
a first datum measuring means for measuring the datum with the position measuring sensor in a state in which the accuracy stability determining means determines that the machine tool and the workpiece are stable in accuracy;
a second datum measuring means for measuring the datum with the position measuring sensor immediately before or during machining of the workpiece into a target shape;
Based on the first measurement data obtained from the first datum measuring means and the second measurement data obtained from the second datum measuring means, an error of the workpiece or the machine tool including the workpiece is calculated. error estimating means for estimating;
A control device for a machine tool, comprising:
前記第1計測データに基づいて前記データムの形状精度の良否を判定するデータム良否判定手段を更に備えることを特徴とする請求項7に記載の工作機械の制御装置。 8. The control device for a machine tool according to claim 7, further comprising datum quality determination means for determining quality of shape accuracy of said datum based on said first measurement data. 前記第1計測データと前記第2計測データとに基づいて、前記第2計測データの異常を判定する計測データ異常判定手段を更に備えることを特徴とする請求項7又は8に記載の工作機械の制御装置。 9. The machine tool according to claim 7, further comprising measurement data abnormality determination means for determining abnormality of said second measurement data based on said first measurement data and said second measurement data. Control device. 前記誤差推定手段にて推定した前記工作物又は前記工作物を含む前記工作機械の誤差推定値をもとに、前記各直進軸を補正制御するための補正値を算出する補正値生成手段と、
前記補正値を用いて前記各直進軸を補正制御する補正制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項7乃至9の何れかに記載の工作機械の制御装置。
correction value generating means for calculating a correction value for correcting and controlling each of the linear axes based on the estimated error value of the workpiece or the machine tool including the workpiece estimated by the error estimating means;
correction control means for correcting and controlling each of the rectilinear axes using the correction value;
10. The machine tool control device according to any one of claims 7 to 9, further comprising:
JP2021198780A 2021-12-07 2021-12-07 ERROR ESTIMATION METHOD IN MACHINE TOOL, CONTROL DEVICE FOR MACHINE TOOL Pending JP2023084538A (en)

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