[发明专利]计测系统

说明书

技术领域

本发明涉及计测系统，其用来在多轴机床上计测几何误差并进行校正。

背景技术

在机床的领域中，为了进行高效率加工和复杂形状的工件的加工而开发了一种像5轴加工中心那样的多轴机床，其在以往的3轴加工中心中附加了2个旋转轴，期望提高其加工精度。一般来说，如果轴数增加则组装(制造)变得困难，并且加工精度也存在恶化的倾向，但是，由于在组装中使加工精度提高存在界限，所以开发了一种校正系统，其通过对相邻的轴之间的倾斜度或位置误差这样的所谓几何误差进行校正而使加工精度提高。

在上述那样的校正系统中，作为确定几何误差的方法公知如下的方法：使用位移计和直角尺等测量仪，并根据计测结果求出几何误差，但是这样的方法不但需要多个测量仪，而且会由于测量技能的不同等原因所造成的计测结果的不确定性而引起确定精度大幅变动之类的不良情况。并且，作为5轴加工中心的几何误差的确定方法，还众所周知使用被称为球杆仪的位移传感器进行3轴联动圆弧插补运动测量(即，使2个直线轴和1个旋转轴同步，使球杆仪以保持工作台上的一点与主轴之间的相对位移的方式进行圆运动，并根据所获得的圆轨迹的中心偏差量来确定几何误差的方法)，但是，在这一方法中，不但需要球杆仪这种特殊的测量仪，而且还会产生由于球杆仪的设置方法所造成的确定精度变动之类的不良情况。

因此，开发出一种如专利文献1那样的计测系统，其使用接触式探针(多搭载于机床上)和作为目标的球体(目标球)，根据与通过球杆仪而实现的3轴联动圆弧插补运动测量相同的原理而求出几何误差。在利用该计测系统对例如工作台回转型5轴加工中心求出几何误差的情况下，首先在工作台上设置目标球，并计测所设置的坐标。然后，将旋转轴分度成各种角度，并按照每个分度条件计测目标球的中心坐标和直径。然后，通过对由这些多个目标球的坐标所描绘的圆弧轨迹的中心偏差量进行计算而确定几何误差。并且，在通过该计测系统确定几何误差时，使用3个直线轴对通过旋转轴分度而被定位的目标球的中心坐标和直径进行计测。例如，通过使接触式探针相对于目标球进行仅某1轴的动作，即从+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向、+Z方向进行单轴动作而使接触式探针接触目标球，并通过4点以上的接触点坐标以几何学方式计算中心坐标和直径。

专利文献1：日本特开2011-038902号公报

但是，因为上述的专利文献1的计测系统为了对目标球的中心坐标和直径进行计测必须使接触式探针多次接触目标球(4次以上)，所以目标球的中心坐标和直径的计测需要很多的工夫和时间。因此，有时还采用一种减少接触次数(3次)而计测目标球的中心坐标的方法，但为此需要通过其他的方法事先准确地把握目标球的直径值。并且，还存在如下问题：如果计测时所使用的目标球的直径值产生误差，则会直接导致中心坐标的计测误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计测系统，其消除上述现有的多轴机床中的计测系统所存在的问题，并可以在短时间内没有误差地准确计测目标球的中心坐标。

本发明之中，技术方案1所述的发明的计测系统在具备3个直线轴和2个旋转轴的多轴机床中，在将传感器设置于主轴或者工作台的任意一方并且将目标设置于另一方的状态下，使用初始位置计测步骤和分度计测步骤对多轴机床的几何误差进行计测，其中，所述初始位置计测步骤确定目标或者传感器的坐标和目标的尺寸，所述分度计测步骤按照多个分度条件定位旋转轴，并根据传感器计测坐标值确定几何误差，所述传感器计测坐标值是通过传感器对目标进行计测而得到的坐标值，所述计测系统的特征在于，在所述分度计测步骤中，通过传感器对目标进行仅仅3次计测，使用在所述初始位置计测步骤中所得到的目标的尺寸求出目标的中心坐标。

技术方案2所述的发明的特征在于，在技术方案1所述的发明中，所述目标是球体，并且，在所述初始位置计测步骤中所得到的目标的尺寸是直径值或者半径值，在所述分度计测步骤中，通过在求出所述传感器计测坐标值时参酌所述直径值或者半径值而求出目标的中心坐标。

技术方案3所述的发明的特征在于，在技术方案2所述的发明中，通过沿着3个直线轴的各个进行单轴动作而进行所述传感器向目标的趋近，在使传感器从直线轴的正方向趋近目标的情况下，减去作为所述目标的球体的直径值或者半径值，在使传感器从直线轴的负方向趋近的情况下，加上作为所述目标的球体的直径值或者半径值，从而求出目标的中心坐标。