[发明专利]机床的误差辨识方法及误差辨识系统

说明书

提供机床的误差辨识方法及误差辨识系统。使用位置计测传感器计测被计测用具并根据该被计测用具的位置辨识机床的几何误差时，也同时进行位置计测传感器的径向、长度方向校正值的校准。在S1中进行接触式探头的长度方向校正值的校准，在S2中计测目标球的初始位置并进行接触式探头的径向校正值校准。在S3中，使用目标球初始位置和接触式探头的长度方向校正值，计算在所设定的计测条件下预计的各目标球中心位置和接触式探头末端位置，根据算出的坐标值制作指令值列表。在S4中，根据指令值列表使接触式探头与目标球接触，使用长度方向校正值和径向校正值进行校正，求出目标球的中心位置和直径。在S5中，根据目标球的中心位置坐标值、各指令值，进行机床的几何误差的辨识计算。

技术领域

本发明涉及从机床上的对象物的位置计测结果辨识机床的几何误差的方法及系统。

背景技术

图1是具有三根平移轴和两根旋转轴的五轴控制加工中心机的示意图。主轴2能够利用作为平移轴且彼此垂直的X轴、Z轴来相对于底座1进行两个自由度的平移运动。工作台3能够利用作为旋转轴的C轴相对于托架4进行一个自由度的旋转运动，托架4能够根据作为旋转轴的A轴相对于耳轴5进行一个自由度的旋转运动。A轴与C轴彼此垂直。并且，耳轴5能够利用作为平移轴且与X、Z轴垂直的Y轴相对于底座1进行一个自由度的平移运动。因此，主轴2能够相对于工作台3进行三个自由度的平移运动以及两个自由度的旋转运动。各进给轴被由未图示的数值控制装置控制的伺服电机驱动，将被加工物固定在工作台3上，在主轴2上安装刀具并使其旋转，能够控制被加工物与刀具的相对位置及相对姿势而进行加工。

对这样的五轴控制加工中心机的运动精度带来影响的主要因素在于，存在旋转轴的中心位置的误差(相对于假定的位置的偏差)、旋转轴的倾斜误差(轴间的直角度、平行度)等各轴间的几何误差。例如，在图1的五轴控制加工中心机上，作为与平移轴相关的几何误差，具有X-Y轴间直角度、Y-Z轴间直角度、Z-X轴间直角度这三个，作为与主轴相关的几何误差，具有刀具-Y轴间直角度、刀具-X轴间直角度这两个，作为与旋转轴相关的几何误差，具有C轴中心位置X方向误差、C-A轴间偏移误差、A轴角度偏移误差、C-A轴间直角度、A轴中心位置Y方向误差、A轴中心位置Z方向误差、A-Z轴间直角度、A-Y轴间直角度这八个，共计存在十三个几何误差。

若存在几何误差，则机床的运动精度恶化，从而被加工物的加工精度恶化。因此，必须通过调整来减小几何误差，但难以使其为零，通过进行校正几何误差的控制，能够进行高精度的加工。

为了进行这样的校正控制，必须计测或辨识机床固有的几何误差。发明者提出专利文献1那样的方法作为辨识机床的几何误差的方法。在该发明的方法中，利用旋转轴将工作台旋转、倾斜转位到多个角度，使用安装在主轴上的接触式探头，分别计测固定在工作台上的球的中心位置，根据所得的计测值辨识机床的几何误差。

接触式探头具有感知接触到测定对象这一情况的传感器，在感知到接触的瞬间，通过红外线或电波等发送信号，取得由与数值控制装置连接的接收器接收到该信号的瞬间或考虑到延迟量的时刻的各轴的当前位置(跳跃值)，将该值作为计测值。

但是，在接触式探头的计测中必须校正取得的位置。这是因为，相对于接触式探头与测定对象接触时的进给轴的位置，作为进给轴的位置基准的控制点(X、Y轴为主轴中心，Z轴为主轴端面)与接触式探头的接触点不同。例如，在X、Y轴方向，偏移接触式探头的探针球的半径量，也因主轴中心与接触式探头的芯偏差、接触时的信号的延迟、接触式探头的传感器的方向依赖性等而存在偏移。关于Z轴方向，偏移接触式探头主体及探针长度的量，存在接触时的信号延迟等引起的偏移。因此，必须进行取得校正这些偏移的校正值的校准。

作为该接触式探头的径向校正值的校准方法，存在专利文献2、3所示的公知技术。

在专利文献2的方法中，使用刻度表，调整主轴中心位置，使得作为基准的环规的中心与主轴中心一致，根据使接触式探头与环规的内径接触时的跳跃值和环规的内径值求出接触式探头的径向校正值。