[发明专利]几何误差辨识系统及几何误差辨识方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于辨识具有平动驱动轴和旋转驱动轴的机床的几何误差的几何误 差辨识系统及几何误差辨识方法。

背景技术

以往，作为具有平动驱动轴和旋转驱动轴的机床，存在有多轴机床，例如在专利 文献1所公开的多轴机床中，除垂直的3个轴即X轴、Y轴及Z轴外，还对朝向成 为工作台侧的旋转轴的C轴和A轴的共计5个轴向的动作进行控制来进行加工。并 且，在这样的多轴机床中，旋转轴的中心位置的误差以及旋转轴的倾斜误差(轴之间 的垂直度或平行度)等各轴之间的几何误差成为对运动精度产生影响的主要原因。例 如在专利文献1所公开的多轴机床中，存在下述误差：与动轴相关的几何误差即X-Y 轴之间垂直度、Y-Z轴之间垂直度及Z-X轴之间垂直度的3个几何误差；与主轴相关 的几何误差即刀具-Y轴之间垂直度和刀具-X轴之间垂直度的2个几何误差；还有与 工作台侧的旋转轴相关的几何误差即C轴中心位置X方向误差、C-A轴之间偏移误 差、A轴角度偏移误差、C-A轴之间垂直度、A轴中心位置Y方向误差、A轴中心位 置Z方向误差、A-Z轴之间垂直度以及A-Y轴之间垂直度的8个几何误差，共计存 在13个几何误差。因此，在这样的多轴机床中，为了提高加工精度，为了对上述几 何误差进行校正，需要对上述几何误差进行辨识。

并且，作为用于对上述几何误差进行辨识的方法，例如存在专利文献1所公开的 那样的方法。该方法采用接触式探针和目标球来实施，所述接触式探针作为位置计测 传感器安装于主轴，所述目标球为被测量刀具，该方法是下述这样的方法：在将固定 有目标球的工作台分度为多个旋转角度和倾斜角度的情况下，使接触式探针的末端与 目标球的表面接触，从而计测出目标球的中心位置，并根据得到的计测结果来辨识几 何误差。

为了进行上述那样的基于接触式探针的计测，需要进行校准。这是因为，成为进 给轴的位置的基准的主轴中心相对于使接触式探针的末端与目标球的表面接触时的 进给轴的位置偏移接触式探针的末端(针端球)的半径的量。另外，由于主轴中心与 接触式探针之间的偏心、与目标球接触时的信号延迟以及接触式探针的传感器特性 等，也会发生偏移。而且，这些偏移量根据与目标球接触的方向而不同。

因此，作为接触式探针的校准方法，以往，已知专利文献2和专利文献3所述的 方法。专利文献2所述的方法是下述这样的方法：在主轴上安装测微仪(dialgauge)， 并使成为基准的环规的中心与主轴中心同心之后，在主轴上安装接触式探针并使所述 接触式探针与环规的内径接触，并根据此时的跳越(skip)值和环规的内径值来求出 接触式探针的直径校正值。另一方面，专利文献3所述的方法通过下述方式来实施： 采用具有成为基准的孔的加工物，沿该加工物的孔内径的一个方向使接触式探针与该 加工物接触，并且，在沿该方向的相反方向使接触式探针与该加工物接触时，使主轴 旋转180度。然后，根据两个跳越值的平均值求出孔中心位置，同时，求出各方向的 校正值。

专利文献1：日本特开2011-38902号公报

专利文献2：日本特开平4-63664号公报

专利文献3：日本特开昭58-82649号公报

当然，接触式探针的校准需要在用于辨识几何误差的计测之前进行。另外，接触 式探针的校正值根据由主轴的发热所引起的热位移或历时变化等而发生变化，因此， 期望在马上要进行计测之前实施校准。可是，在上述专利文献2和专利文献3所述的 方法中，需要准备测微仪这样的另外的测量器、或者还需要另外准备环规或具有孔的 加工物等成为基准的刀具。因此，存在校准非常烦琐这样的问题。另外，因此，还存 在这样的问题：在实施了一次校准之后不再实施校准这样的情况也很多，导致几何误 差的辨识精度降低，进而机床上的定位精度降低(例如，在机床上无法实施高精度的 加工)。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供能够容易地实施位置 计测传感器的校准、进而能够容易地提高机床上的定位精度的几何误差辨识系统及几 何误差辨识方法。