專利名稱：工作機械的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工作機械，更具體地說，是一種具備有與用以反饋控制工具及工件的移動位置的位置檢測器不同的位置檢測器的工作機械。
背景技術：
工作機械，由已知技術可知，工具及工件的移動位置是由反饋控制而得以控制，作為其一例，例如特開2008-114322號公報中所公開的工作機械。這種工作機械，是具備有， 基臺；移動自在地設在與基臺上的水平方向相當?shù)腦軸方向上，安裝有工件的工作臺；移動自在地設在基臺上的與X軸相垂直的水平方向相當?shù)腪軸方向上的立柱；移動自在地設在立柱的上下方向相當?shù)腨軸方向上的主軸頭；支持在主軸頭上，安裝有工具的主軸；利用X 軸電動機，使工作臺移動于X軸方向上的X軸移行機構；利用Z軸電動機，使立柱移動在Z 軸方向上的Z軸移行機構；利用Y軸電動機，使主軸頭移動在Y軸方向上的Y軸移行機構； 檢測于X軸方向中，工作臺的位置的X軸位置檢測器；檢測在Z軸方向中，立柱的位置的Z 軸位置檢測器；檢測在Y軸方向中，主軸頭的位置的Y軸位置檢測器；以及，以工作臺、立柱及主軸頭的X軸方向、Z軸方向及Y軸方向中的目標移動位置與利用X軸、Z軸及Y軸位置檢測器檢測的位置為基準，反饋控制X軸、Z軸及Y軸移行機構，使工作臺、立柱及主軸頭移動至所述目標移動位置的控制裝置。此外，所述X軸、Z軸及Y軸位置檢測器，是由在X軸方向、Z軸方向及Y軸方向上形成有度數(shù)的X軸、Z軸及Y軸尺度計；以及用以讀取X軸、Z軸及Y軸尺度計的度數(shù)的X 軸、Z軸及Y軸讀取器所構成，其中，X軸及Z軸尺度計是設在基臺中，Y軸尺度計則設在立柱中。X軸讀取器是設在工作臺中、Z軸讀取器是設在立柱中、Y軸讀取器則是設在主軸頭中。然而，利用在基臺、工作臺、立柱及主軸頭等的工作機械構造體上，分別安裝的尺度計及讀取器，而得以檢測工作臺、立柱及主軸頭的位置的上述已知的工作機械中，由于工作機械構造體的本身重量及外力所產生的彈性變性或熱變性，進而，讀取器在三維空間內的位置或各讀取器間的位置關系會產生變化，因而位置檢測器的檢測值將成為含有誤差的數(shù)值，而無法檢測出正確的位置。因此，例如，取代工具而將測定頭安裝至主軸上，將此種測定頭的測定子接近至固定在工作臺上的加工后的工件上，使其接觸，在測定子接觸至工件的時點中，將工作臺、立柱及主軸頭的X軸方向、Z軸方向及Y軸方向的位置，利用X軸、Z軸及Y軸位置檢測器檢測，以檢測出的位置為基準，即便可計算出工件的形狀精度，但仍無法進行精度良好的機上測定。此外，不僅可計算出工件的形狀精度，當以所計算出的工件的形狀精度為基準，在工件加工時，即便將工作臺、立柱及主軸頭的X軸方向、Z軸方向及Y軸方向的位置進行補正，同樣地，無法實施高精度的補正。新型內容[0008]由于現(xiàn)有技術存在上述的問題，本實用新型以提供一種可檢測工具及工件的正確的位置的工作機械為目的。為達到上述目的，本實用新型提出一種具備有，安裝有工具的一工具安裝手段；安裝有工件的一工件安裝手段；支持工具安裝手段及工件安裝手段，在一直交三軸方向上移動自在的一第一支持手段；使工具安裝手段及工件安裝手段移動在直交三軸方向上的一移行手段；檢測工具安裝手段及工件安裝手段在直交三軸方向中的位置的一第一位置檢測手段；以工具安裝手段及工件安裝手段的直交三軸方向中的一目標移動位置與利用第一位置檢測手段檢測出的位置為基準，反饋控制移行手段，使工具安裝手段及工件安裝手段移動至目標移動位置的一控制手段的工作機械，其中，更具備有，設有與第一支持手段不同的一第二支持手段；在工具安裝手段及工件安裝手段內，設在一可移動手段中的一尺度計；設在第二支持手段中，以讀取尺度計的度數(shù)的讀取器，至少具有二組；檢測工具安裝手段及工件安裝手段于直交三軸方向中的位置的一第二位置檢測手段。根據(jù)此種實用新型，以工具安裝手段及工件安裝手段的直交三軸方向中的目標移動位置與利用第一位置檢測手段檢測出的位置為基準，由控制手段，移行手段被反饋控制后，令工具安裝手段及工件安裝手段移動至目標移動位置。此外，利用第二位置檢測手段而可檢測工具安裝手段及工件安裝手段的直交三軸方向中的位置。另外，第二位置檢測手段只要可以檢測直交三軸方向的位置，采用任何一種裝置皆可，例如，可利用可檢測直交二軸方向的位置的尺度計及讀取器，與僅可檢測一軸方向的位置的尺度計及讀取器，來檢測直交三軸方向的位置、或者是利用三組僅可檢測一軸方向的位置的尺度計及讀取器，來檢測直交三軸方向的位置、或是利用三組可檢測直交二軸方向的位置的尺度計及讀取器，來檢測直交三軸方向的位置皆可。于本實用新型中，第二位置檢測手段的讀取器，因為設在與支持工具安裝手段及工件安裝手段的第一支持手段不同的第二支持手段中，即便第一支持手段由于本身重量或外力而彈性變形或熱變形，第二支持手段將不易受到這些影響，而得以抑制讀取器在三維空間內的位置或各讀取器間的位置關系產生變化。因此，這種第二位置檢測手段可以防止其檢測值中含有誤差，而可正確地檢測出工具安裝手段及工件安裝手段(工具及工件)的直交三軸方向中的位置。從而，例如，將利用第二位置檢測手段檢測出的位置、所述目標移動位置或利用第一位置檢測手段檢測出的位置相互比較，就可高精度地解析工具安裝手段及工件安裝手段的運動誤差。此外，在工件加工時，當使工具安裝手段及工件安裝手段移動在直交三軸方向上， 將第一位置檢測手段的檢測值等類的工具安裝手段及工件安裝手段的位置，以解析出的運動誤差為基準，進行補正時，即可高精度地對工件進行加工。再者，取代工具而將測定頭安裝至主軸上，將此種測定頭的測定子接近至安裝在工件安裝手段上的加工后的工件上，使其接觸，在測定子接觸至工件的時點中，工具安裝手段及工件安裝手段的直交三軸方向的位置，利用第一位置檢測手段加以檢測，當以所檢測出的位置為基準，計算出工件的形狀精度時，將第一位置檢測手段的檢測值，以解析出的運動誤差為基準，進行補正時，即可高精度地實施機上測定。另外，第一支持手段，是由，車床；以及固設在車床上，呈門形的立柱所構成，其中， 該呈門形的立柱具有設于車床的兩側上成對的支柱；以及架設于成對的支柱間的橫梁，工具安裝手段，是由，移動自在地設于與橫梁的上下方向相當?shù)囊坏谝惠S方向上的一主軸頭； 以及利用主軸頭，而使軸線與第一軸相平行地被支持，安裝有工具的一主軸所構成，工件安裝手段，是由，移動自在地設于與車床上的水平方向相當?shù)囊坏诙S方向上的一鞍座；以及于鞍座上，移動自在地設于與第二軸相垂直的水平方向相當?shù)牡谌S方向上，安裝有工件的一工作臺所構成，移行手段，是構成為分別使主軸頭朝所述第一軸方向移動、使鞍座朝第二軸方向移動、使工作臺朝第三軸方向移動的結構，第一位置檢測手段，是構成為分別檢測主軸頭于第一軸方向中的位置、鞍座于第二軸方向中的位置及工作臺于第三軸方向中的位置的結構，控制手段，是構成以主軸頭、鞍座及工作臺的第一軸、第二軸及第三軸方向中的一目標移動位置與利用第一位置檢測手段檢測出的一位置為基準，反饋控制移行手段，使主軸頭、鞍座及工作臺移動至目標移動位置的結構，鞍座，是在工作臺的移動區(qū)域內，具有貫通上下的貫通孔，第二支持手段是由矩形狀且框狀的構件所構成，縱邊部是沿著第一軸、 橫邊部是沿著橫梁的縱向、且鞍座及工作臺是位于框內，配設在車床及立柱上，第二位置檢測手段，是由在第一軸方向上形成有度數(shù)，在主軸頭上設有一第一尺度計；在第二軸方向及第三軸方向上形成有度數(shù)，在工作臺的下面設有一第二尺度計；設在第二支持手段的主軸頭的近旁部分上，以讀取第一尺度計的度數(shù)的一第一讀取器；以及設在第二支持手段的工作臺的下方部分且與貫通孔相對應部分上，以讀取第二尺度計的度數(shù)的一第二讀取器所構成即可。在這種場合中，以主軸頭、鞍座及工作臺的第一軸、第二軸及第三軸方向中的目標移動位置與利用第一位置檢測手段檢測出的位置為基準，由控制手段，移行手段被反饋控制后，令主軸頭、鞍座及工作臺移動至目標移動位置。此外，主軸頭于第一軸方向中的位置， 可利用第二位置檢測手段的第一尺度計及第一讀取器檢測、鞍座于第二軸方向中的位置及工作臺于第三軸方向中的位置，則可利用第二位置檢測手段的第二尺度計及第二讀取器檢測。此外，在這種場合中，因為第一讀取器及第二讀取器可設于相同構件(呈矩形狀且框狀的構件)上，所以可容易且精度良好地識別出各讀取器間的位置關系，而可較為高精度地檢測出主軸頭、鞍座及工作臺的位置。此外，各尺度計及讀取器，較佳是配設在與工具與工件間的接觸點相當?shù)那邢鼽c的近旁，像這樣配設在切削點的近旁時，與遠離切削點時相比，可較為高精度地進行位置檢測。此外，第二讀取器，較佳是配設在主軸的正下方，像這樣配設在主軸的正下方時， 與配置在正下方以外的地方時相比，位置檢測精度可為較高的精度。此外，第二位置檢測手段是由，在第一軸方向及所述第二軸方向上形成有度數(shù)，在主軸頭上設有一第一尺度計；在第二軸方向及第三軸方向上形成有度數(shù)，在工作臺的下面設有一第二尺度計；在第一軸方向及第三軸方向上形成有度數(shù)，在主軸頭上設有一第三尺度計；設在第二支持手段的主軸頭的近旁部分上，以讀取第一尺度計的度數(shù)的一第一讀取器；設在第二支持手段的工作臺的下方部分且與貫通孔相對應部分上，以讀取第二尺度計的度數(shù)的一第二讀取器；以及設在第二支持手段的主軸頭的近旁部分上，以讀取第三尺度計的度數(shù)的一第三讀取器等三組尺度計及讀取器所構成即可。在這種場合中，主軸頭在第一軸方向及第二軸方向中的位置，可利用第一尺度計及第一讀取器檢測、主軸頭于第一軸方向及第三軸方向中的位置，可利用第三尺度計及第三讀取器檢測、工作臺在第二軸方向及第三軸方向中的位置，可利用第二尺度計及第二讀取器檢測。依照這樣，以所檢測出關于各軸方向上的兩個(合計六個)檢測值為基準，而得以實施精度較高的位置檢測。此外，第二支持手段，較佳是由其線膨脹系數(shù)為1. 5 X 10-6/oC的構件所構成，采取這種構成時，即便周圍溫度變動，或自工作機械的發(fā)熱源(例如，軸承或電動機等)的熱被傳導，仍可將第二支持手段的熱變位扼制在極小值，因而可防止在讀取器的三維空間內的位置或各讀取器間的位置關系產生變化，進而可以防止第二位置檢測手段的檢測精度降低。由于使用了上述方案，根據(jù)本實用新型的工作機械，因為將第二位置檢測手段的讀取器設在第二支持手段上，而使其自工具安裝手段、工件安裝手段及第一支持手段分離， 所以可以檢測出工具及工件的正確的位置。

圖1為本實用新型的一實施形態(tài)所涉及工作機械的概略構成的立體圖。圖2為圖1中沿箭頭A-A所示方向的剖視圖。圖3為圖1中沿箭頭B所示方向的平面圖。圖4為圖1中沿箭頭C-C所示方向的剖視圖。圖5為本實施形態(tài)所涉及的控制裝置及位置檢測器等的概略構成的框圖。圖6為本實用新型的另一實施形態(tài)所涉及的控制裝置及位置檢測器等的概略構成的框圖。圖7為用以說明尺度計與讀取器間的關系的說明圖。圖中1，工作機械；11，車床；11a，溝；12，立柱；13，支柱；13a，溝；14，橫梁；14a，貫通孔；14b，溝；15，主軸頭；16，主軸； 17，鞍座； 17a，貫通孔； 18，工作臺； 20，導引構件； 21，導引構件； 22，導引部； 23，導引構件； 24，導引部; %，導引部； 沈，Z軸驅動電動機 27，Y軸驅動電動機觀，X軸驅動電動機 30，Z軸位置檢測器 31，Z軸尺度計； 32，Z軸讀取器; 33，Y軸位置檢測器 34，Y軸尺度計； 35，Y軸讀取器; 36，X軸位置檢測器 37，X軸尺度計； 38，X軸讀取器; 40，控制裝置； 41，程式記憶部 42，程式解析部 43，移行控制部 44，檢測結果記憶部 45，誤差算出部; 46，誤差記憶部； 50，測量機架; 50a，筒狀部； 50b，內部空間； 50c，突起部； 51，X-Z位置檢測器 52，X-Z尺度計； 53，X-Z讀取器； 54，Y-Z位置檢測器 55，Y-Z尺度計； 56，Y-Z讀取器；[0091]57，X-Y位置檢測器；58，X-Y 尺度計；59，X-Y 讀取器；70，尺度計；71，讀取器；W,工件；T，工具；
具體實施方式
以下根據(jù)附圖對本實用新型的具體實施形態(tài)加以說明。如圖1至圖5所示，本實施例的工作機械1，是由呈矩形狀的車床11、固設在車床 11上的呈門形的立柱12、移動自在地設于與立柱12的上下方向相當?shù)腪軸方向上的主軸頭15、利用主軸頭15，而使軸線與Z軸相平行且回轉自在地被支持在軸線中心上，于下端安裝有工具T的主軸16、移動自在地設于車床11上的水平方向相當?shù)腨軸方向上的鞍座17、 在鞍座17上，移動自在地設于與Y軸及Z軸雙方相垂直的X軸方向上，在上面安裝有工件 W的工作臺18、使主軸頭15移動在Z軸方向上的Z軸移行機構、使鞍座17移動在Y軸方向上的Y軸移行機構、使工作臺18移動在X軸方向上的X軸移行機構、檢測主軸頭15在Z軸方向中的位置的Z軸位置檢測器30、檢測鞍座17在Y軸方向中的位置的Y軸位置檢測器 33、檢測工作臺18在X軸方向中的位置的X軸位置檢測器36、以及控制各移行機構的控制裝置40所構成。此外，工作機械1，更可具備有檢測主軸頭15在X軸方向及Z軸方向中的位置的 X-Z位置檢測器51、檢測主軸頭15在Y軸方向及Z軸方向中的位置的Y-Z位置檢測器54、 檢測鞍座17在Y軸方向中的位置及工作臺18在X軸方向中的位置(也就是工作臺18在 X軸方向及Y軸方向中的位置)的X-Y位置檢測器57、車床11及立柱12則是另外設置，并配設有構成各位置檢測器51、54、57的后述的讀取器53、56、59的測量機架(第二支持手段)50。另外，車床11及立柱12是作為權利要求范圍中所載的第一支持手段，該立柱12 為一門形的立柱，且該門形的立柱固設有所述車床上；主軸頭15及主軸16是作為權利要求范圍中所載的工具安裝手段；鞍座17及工作臺18是作為權利要求范圍中所載的工件安裝手段；Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36是作為權利要求范圍中所載的第一位置檢測手段，X-Z、Y-Z、X-Y位置檢測器51、54、57是作為權利要求范圍中所載的第二位置檢測手段， 各自分別發(fā)揮機能。車床11中，開口在其上面的溝Ila是沿X軸方向所形成。立柱12，是由立設在車床11的X軸方向的兩側上的成對的支柱13 ；以及架設于成對的支柱13的上部間上，與X 軸相平行的橫梁14所構成且橫梁14架設于所述成對的支柱13間。在支柱13中，開口在其相互面對面的平面上的溝13a是沿著Z軸方向所形成，此溝13a的下端是連接至溝11a。 另一方面，在橫梁14中，于其縱方向的中央部上，形成有上下貫通的貫通孔14a，于此貫通孔Ha的X軸方向的兩側上，開口在下面的溝14b是沿X軸方向所形成，此溝14b的兩端則是分別連接至貫通孔Ha及溝13a。[0103]主軸頭15，是配置于橫梁14的貫通孔1 內，利用與設于主軸頭15的外周面上的導引構件20;以及設于貫通孔14a的內周面上的導引構件21間的卡合關系，可被導引而于 Z軸方向上移動。鞍座17，其縱方向是沿X軸方向形成為矩形狀，并在工作臺18的移動區(qū)域內且縱方向的中央部中，形成有貫通上下的矩形狀的貫通孔17a。此鞍座17，是利用形成在其下面的導引部22 ；以及設于車床11的上面上的導引構件23間的卡合關系，可被導引而于Y軸方向上移動。此外，工作臺18，則是利用形成于其下面上的導引部M ；以及形成于鞍座17 的上面上的導引部25間的卡合關系，可被導引而在X軸方向上移動。Z軸、Y軸及X軸移行機構，是具備有Z軸驅動電動機沈、Y軸驅動電動機27及X 軸驅動電動機觀；或利用ζ軸、Y軸及X軸驅動電動機沈、27、觀，而被回轉的Z軸滾珠螺桿、 Y軸滾珠螺桿及X軸滾珠螺桿；以及與Z軸、Y軸及X軸滾珠螺桿相螺合的Z軸螺帽、Y軸螺帽及X軸螺帽，由驅動Z軸、Y軸及X軸驅動電動機沈、27、觀，而使主軸頭15、鞍座17及工作臺18移動在Z軸方向、Y軸方向及X軸方向上。Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36，分別由線性編碼器所構成，將檢測出的位置傳送至控制裝置40。Z軸位置檢測器30，是由沿貫通孔1 的內周面的Z軸方向上設置，并且在Z軸方向上形成有度數(shù)的ζ軸尺度計31 ；以及在主軸頭15的外周面上，與Z軸尺度計31相對向地設置，以讀取Z軸尺度計31的度數(shù)的Z軸讀取器32所組成。Y軸位置檢測器33，是由沿車床11的導引構件23的側面的Y軸方向上所設置，并且在Y軸方向上形成有度數(shù)的Y軸尺度計34 ；以及于鞍座17的側面上，與Y軸尺度計34相對向地設置，以讀取Y軸尺度計34的度數(shù)的Y軸讀取器35所組成。X軸位置檢測器36，是由沿鞍座17的的側面的X軸方向上所設置，并且在X軸方向上形成有度數(shù)的X軸尺度計37 ；以及在工作臺18的側面上，與X軸尺度計37相對向地設置，以讀取X軸尺度計37的度數(shù)的X軸讀取器3 8所組成?？刂蒲b置40是具備有，儲存有事先作成的NC程式的程式記憶部41 ；解析儲存在程式記憶部41內的NC程式后，抽出關于主軸頭15、鞍座17及工作臺18的移動位置等動作指令的程式解析部42 ；以利用程式解析部42所抽出的動作指令為基準，生成主軸頭15、鞍座17及工作臺18，于Z軸方向、Y軸方向及X軸方向中的目標移動位置，以所生成的目標移動位置及自Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36所傳送的位置(利用Z軸、Y軸及X軸讀取器32、35、38讀取的位置)為基準，反饋控制Z軸、Y軸及X軸驅動電動機沈、27、觀后，使主軸頭15、鞍座17及工作臺18移動至目標移動位置的移行控制部43 ；以及儲存所述X-Z、 Y-Z及X-Y位置檢測器51、54、57的檢測結果的檢測結果記憶部44。測量機架50，是由矩形狀且框狀的構件所構成，橫邊(上邊及下邊)部是設成與X 軸相平行，縱邊部則是設成與Z軸相平行，鞍座17及工作臺18是位于框架的中空部內。此測量機架50的上邊部上，其X軸方向的中間部中，形成有于上下開口，內部成中空的筒狀部 50a，此筒狀部50a的內部空間50b是與橫梁14的貫通孔1 相連通。此外，測量機架50 的下邊部上，其X軸方向的中間部中，形成有朝上邊側突出的突起部50c，此突起部50c，是位于工作臺18的下方且鞍座17的貫通孔17a內。另外，此測量機架50，其各邊部是收納配置于車床11的溝11a、支柱13的溝13a及橫梁14的溝14b內，并且筒狀部50a是收納配置于貫通孔14a的下部。此外，測量機架 50，是由與所謂的車床11、立柱12、主軸頭15、鞍座17及工作臺18等構造體不同的構件所構成，線膨脹系數(shù)較低(至少比所述構造體為低)，例如，較佳可由1.5X10_6/°C以下的材料所構成，作為此類材料，例如，可舉玻璃狀陶瓷為例。Χ-Ζ、Υ_Ζ及X-Y位置檢測器51、54、57，分別是由雷射式的位置檢測器所構成，將檢測出的位置(利用讀取器53、56、59讀取的位置)儲存至檢測結果記憶部44內。X-Z位置檢測器51，是由在X軸方向及Z軸方向上，形成有格狀的度數(shù)的X-Z尺度計52 ；以及用以讀取X-Z尺度計52的度數(shù)的X-Z讀取器53所構成，X-Z尺度計52，是配設于主軸頭15的外周面上，且配設成與接近主軸頭15的下部的X軸-Z軸平面相平行；而X-Z 讀取器53，則是與X-Z尺度計52相對向地配設在測量機架50的筒狀部50a的內周面上。 另外，將X-Z尺度計52配置在接近主軸頭15的下部上，且在工具T與工件W間的接觸點相當?shù)那邢鼽c的近旁的位置上，配置X-Z尺度計52，以及于測量機架50中，算是在切削點的近旁的位置上，配置X-Z讀取器53。Y-Z位置檢測器M，是由在Y軸方向及Z軸方向上，形成有格狀的度數(shù)的Y-Z尺度計陽；以及用以讀取Y-Z尺度計55的度數(shù)的Y-Z讀取器56所構成，Y-Z尺度計55，是配設于主軸頭15的外周面上，且配設成與接近主軸頭15的下部的Y軸-Z軸平面相平行；而Y-Z 讀取器56，則是與Y-Z尺度計55相對向地配設在測量機架50的筒狀部50a的內周面上。 另外，關于此Y-Z尺度計55及Y-Z讀取器56，也可與X-Z尺度計52及X-Z讀取器53同樣地配置在切削點的近旁位置上。X-Y位置檢測器57，是由在X軸方向及Y軸方向上，形成有格狀的度數(shù)的X-Y尺度計58 ；以及用以讀取X-Y尺度計58的度數(shù)的X-Y讀取器59所構成，X-Y尺度計58，是配設于與X軸-Y軸平面相平行的工作臺18的下面上；而X-Y讀取器59，則是與X-Y尺度計 58相對向，且位于主軸16的正下方配設在測量機架50的突起部50c的上面上。另外，X-Y 尺度計58，設于工作臺18的下面上，且配置在切削點的近旁的位置上，以及X-Y讀取器59， 設于主軸16的正下方，且配置于測量機架50中，算是切削點的近旁的位置上。根據(jù)如上述所構成的本實施例的工作機械1，由移行控制部43，可生成主軸頭15、 鞍座17及工作臺18于Z軸方向、Y軸方向及X軸方向中的目標移動位置，以所生成的目標移動位置與自Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36所傳送的位置為基準，Z軸、Y軸及X 軸驅動電動機沈、27、觀可被反饋控制，而令主軸頭15、鞍座17及工作臺18移動至目標移動位置，如此一來，工具T及工件W可移動在直交三軸方向上。此外，利用Χ-Ζ、Υ_Ζ及X-Y位置檢測器51、M、57，而可檢測出主軸頭15于X軸方向及Z軸方向中的位置、主軸頭15于Y軸方向及Z軸方向中的位置、以及工作臺18于X軸方向及Y軸方向中的位置，并儲存至檢測結果記憶部44內。接下來，由檢測結果記憶部44 內的資料與于測量機架50中X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59等的位置關系，而可識別出， 例如，工具T及工件W于三維空間內的三維運動。本實施例的工作機械1是如上述，Χ-Ζ、Υ_Ζ及X-Y讀取器53、56、59，例如，是設于由與所謂的車床11、立柱12、主軸頭15、鞍座17及工作臺18等構造體不同的構件所構成的測量機架50中，并自該構造體分離。因此，這些構造體即便由于本身重量或外力而彈性變形或熱變形，該測量機架50將不易受到這些影響，而得以抑制X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59于三維空間內的位置或 X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59間的位置關系產生變化。從而，X_Z、Y-Z及X-Y位置檢測器51、54、57可以防止其檢測值中含有誤差，而可正確地檢測出主軸頭15于X軸方向及Z 軸方向中的位置、主軸頭15于Y軸方向及Z軸方向中的位置、以及工作臺18于X軸方向及 Y軸方向中的位置。此外，因為X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59是設于與所謂測量機架50相同構件上，所以可容易且精度良好地識別出X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59間的位置關系，而可較為高精度地檢測出主軸頭15、鞍座17及工作臺18的位置。再者，將X-Z、Y-Z 及 X-Y 尺度計 52、55、58 及 Χ_Ζ、Υ_Ζ 及 Χ-Υ 讀取器 53、56、59，盡可能地配置成接近所述切削點，像這樣接近切削點，與遠離切削點時相比，可較為高精度地進行位置檢測。此外，因將X-Y讀取器59配置在主軸16的正下方，與配置在主軸16的正下方以外的地方時相比，位置檢測精度可為較高的精度。此外，因為以X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59分別檢測出二平面中的位置，依照這樣，以所檢測出關于各軸方向上的兩個(合計六個)檢測值為基準，而得以實施精度較高的位置檢測。此外，將測量機架50的線膨脹系數(shù)，例如，設為低于1.5X10_6/°C以下時，即便周圍溫度變動，或自工作機械1的發(fā)熱源(例如，軸承或電動機等)的熱被傳導，因為仍可將該測量機架50的熱變位扼制在極小值，因而可防止在X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59于三維空間內的位置或X- Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59間的位置關系產生變化，進而可以防止X-Z、Y-Z及X-Y讀取器53、56、59的檢測精度降低。以上，雖然針對本實用新型的一實施形態(tài)已說明如上，但并非用以限定本實用新型得以采用的具體的實施態(tài)樣。例如，設計成以檢測結果記憶部44內的資料為基準，計算出主軸頭15、鞍座17及工作臺18的運動誤差的構成也可。在這種場合下，于控制裝置40內，如圖6可進一步設有誤差算出部45及誤差記憶部46，誤差算出部45，將檢測結果記憶部44內的資料(主軸頭 15、鞍座17及工作臺18于Z軸方向、Y軸方向及X軸方向中的位置)；目標移動位置；以及利用Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36檢測出的位置相比較后，再求其差值，由此，計算出主軸頭15、鞍座17及工作臺18的運動誤差。接下來，將計算出的運動誤差儲存至誤差記憶部46內。像這樣求運動誤差時，則可精度良好地求得運動誤差。再者，在工件加工時，當使工具T及工件W移動在直交三軸方向上時，將主軸頭15、 鞍座17及工作臺18的位置，以計算出的運動誤差為基準進行補正，可更加高精度地對工件 W進行加工。另外，像這樣進行補正時，例如，以下述設定進行較佳。即，自計算出的運動誤差， 作成三維誤差映射，以所作成的誤差映射為基準，誤差補正裝置對Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30,33,36的檢測值進行補正，即，自Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36，補正反饋位置資料至移行控制部43內，移行控制部43，以補正后的資料為基準，控制Z軸、Y軸及X 軸驅動電動機26、27、觀。此外當工作機械1運轉中，將運動誤差利用誤差重復性特定系統(tǒng)進行監(jiān)視，當判斷使用于三維誤差映射的運動誤差不會重復的場合中，實施運動誤差資訊的更新及三維誤差映射的再構筑。[0129]此外，取代工具T而將測定頭安裝至主軸16上，將此種測定頭的測定子接近至安裝在工作臺18上的加工后的工件W上，使其接觸，在測定子接觸至工件W的時點中，將主軸頭15、鞍座17及工作臺18的位置，利用Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36Y軸及X軸位置檢測器30、33、36加以檢測，當以所檢測出的位置為基準，計算出工件W的形狀精度的場合中，自計算出的運動誤差，作成三維誤差映射，以所作成的誤差映射為基準，利用誤差補正裝置，于測定子接觸至工件W的時點中，對Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36的檢測值進行補正，將補正后的位置資料設為測定值，即可高精度地實施機上測定。另外，在測定中，關于將運動誤差利用誤差重復性特定系統(tǒng)進行監(jiān)視此點，可與上述相同。此外，在上例中，利用Χ-Ζ、Υ_Ζ及X-Y位置檢測器51、Μ、57，是以分別檢測出二軸方向的位置的方式來實施，但是，取代這些檢測器51、Μ、57，可設三個僅可檢測出一軸方向的位置的檢測器，利用此檢測器檢測出直交三軸方向的位置也可。再者，在上例中，Z軸、Y軸及X軸位置檢測器30、33、36可由線性編碼器所構成，但由旋轉編碼器構成也可。其他，測量機架50，構成為將振動隔絕的結構也可。此外，在上例中，利用X-Z位置檢測器51，檢測出X軸方向及Z軸方向的位置、利用 Y-Z位置檢測器Μ，檢測出Y軸方向及Z軸方向的位置、利用X-Y位置檢測器57，檢測出X 軸方向及Y軸方向的位置，但將X-Z讀取器53構成可檢測出Y軸方向的位置、將Y-Z讀取器56構成可檢測出X軸方向的位置、將X-Y讀取器59構成可檢測出Z軸方向的位置時，則可求得六自由度的運動誤差。如圖7所示，設定于尺度計70中的坐標系為；設定于讀取器71中的坐標系為AYAA感測器1的輸出為Χ+Δχ1;γ感測器1的輸出為y+Ay i ;Z感測器1的輸出為h+Δ Z1 ；Y感測器2的輸出為y+Ay2 ；Z感測器2的輸出為h+Δ ^ ；Z感測器3的輸出為h+Δ&，則相對于讀取器71的尺度計70得回轉，可表示如下。也即，X軸周圍的回轉可表示為(Az3-Az1VL ；Y軸周圍的回轉可表示為(Az2-Az1VL ；Z軸周圍的回轉可表示為 (Ay2-Ay1)/L。另外，x，y為公稱位置、h為尺度計70與讀取器71間的公稱間隙、ΔΧι、 Ay1, ΔΖι、Δγ2> Δ ζ2, Δ &為實際的運動與公稱運動間的偏差。接著，坐標系與坐標系間的同次轉換陣列是如下式(算式1)所示。 1— (Ay2 -Ayi)/L (Az2 -Azi)/L χ + Δχ,
權利要求1.一種工作機械，其特征在于具備有， 安裝有工具的一工具安裝手段；安裝有工件的一工件安裝手段；支持所述工具安裝手段及所述工件安裝手段，于一直交三軸方向上移動自在的一第一支持手段；使所述工具安裝手段及所述工件安裝手段移動在所述直交三軸方向上的一移行手段；檢測所述工具安裝手段及所述工件安裝手段于所述直交三軸方向中的位置的一第一位置檢測手段；以所述工具安裝手段及所述工件安裝手段的所述直交三軸方向中的一目標移動位置與利用所述第一位置檢測手段檢測出的位置為基準，反饋控制所述移行手段，使所述工具安裝手段及所述工件安裝手段移動至所述目標移動位置的一控制手段，其中，更具備有， 設有與所述第一支持手段不同的一第二支持手段；在所述工具安裝手段及所述工件安裝手段內，設于一可移動手段中的一尺度計； 設于所述第二支持手段中，以讀取所述尺度計的度數(shù)的讀取器，至少具有二組；以及檢測所述工具安裝手段及所述工件安裝手段于所述直交三軸方向中的位置的一第二位置檢測手段。
2.根據(jù)權利要求1所述的工作機械，其特征在于 所述第一支持手段，是由一車床；以及固設在所述車床上，一呈門形的立柱所構成，其中，所述呈門形的立柱具有 設于所述車床的兩側上成對的支柱；以及架設于所述成對的支柱間的一橫梁， 所述工具安裝手段，是由移動自在地設于與所述橫梁的上下方向相當?shù)囊坏谝惠S方向上的一主軸頭；以及利用所述主軸頭，而使軸線與所述第一軸相平行地被支持，安裝有工具的一主軸所構成，所述工件安裝手段，是由移動自在地設于與所述車床上的水平方向相當?shù)囊坏诙S方向上的一鞍座；以及于所述鞍座上，移動自在地設于與所述第二軸相垂直的水平方向相當?shù)囊坏谌S方向上，安裝有工件的一工作臺所構成，所述移行手段，是構成為分別使所述主軸頭朝所述第一軸方向移動、使所述鞍座朝所述第二軸方向移動、使所述工作臺朝所述第三軸方向移動的結構，所述第一位置檢測手段，是構成為分別檢測所述主軸頭于所述第一軸方向中的位置、 所述鞍座于所述第二軸方向中的位置及所述工作臺于所述第三軸方向中的位置的結構，所述控制手段，是構成以所述主軸頭、所述鞍座及所述工作臺的所述第一軸、所述第二軸及所述第三軸方向中的一目標移動位置與利用所述第一位置檢測手段檢測出的一位置為基準，反饋控制所述移行手段，使所述主軸頭、所述鞍座及所述工作臺移動至所述目標移動位置的結構，所述鞍座，是于所述工作臺的移動區(qū)域內，具有貫通上下的貫通孔， 所述第二支持手段，是由矩形狀且框狀的構件所構成，縱邊部是沿著所述第一軸、橫邊部是沿著所述橫梁的縱方向、且所述鞍座及所述工作臺是位于框內，配設在所述車床及所述立柱上，所述第二位置檢測手段，是由在所述第一軸方向上形成有度數(shù)，所述主軸頭上設有一第一尺度計； 在所述第二軸方向及所述第三軸方向上形成有度數(shù)，在所述工作臺的下面設有一第二尺度計；設在所述第二支持手段的所述主軸頭的近旁部分上，以讀取所述第一尺度計的度數(shù)的一第一讀取器；以及設在所述第二支持手段的所述工作臺的下方部分且與所述貫通孔相對應部分上，以讀取所述第二尺度計的度數(shù)的一第二讀取器所構成。
3.根據(jù)權利要求2所述的工作機械，其特征在于所述各尺度計及所述各讀取器，是配設在與所述工具與所述工件間的接觸點相當?shù)那邢鼽c的近旁。
4.根據(jù)權利要求2所述的工作機械，其特征在于所述第二讀取器，是配設在所述主軸的正下方。
5.根據(jù)權利要求2所述的工作機械，其特征在于所述第二位置檢測手段，是由 在所述第一軸方向及所述第二軸方向上形成有度數(shù)，在所述主軸頭上設有一第一尺度計；在所述第二軸方向及所述第三軸方向上形成有度數(shù)，在所述工作臺的下面設有一第二尺度計；在所述第一軸方向及所述第三軸方向上形成有度數(shù)，在所述主軸頭上設有一第三尺度計；設在所述第二支持手段的所述主軸頭的近旁部分上，以讀取所述第一尺度計的度數(shù)的一第一讀取器；設在所述第二支持手段的所述工作臺的下方部分且與所述貫通孔相對應部分上，以讀取所述第二尺度計的度數(shù)的一第二讀取器；以及設在所述第二支持手段的所述主軸頭的近旁部分上，以讀取所述第三尺度計的度數(shù)的一第三讀取器的三組尺度計及讀取器所構成。
6.根據(jù)權利要求1至權利要求5中任一權利要求所述的工作機械，其特征在于所述第二支持手段，其是由線膨脹系數(shù)為1. 5X10_6/°C的構件所構成。
專利摘要本實用新型公開一種可檢測出工具及工件的正確位置的工作機械，該工作機械具備有車床、立柱、主軸頭、主軸、鞍座及工作臺；使主軸頭、鞍座及工作臺移動在Z軸、Y軸及X軸方向上的一移行機構；檢測主軸頭、鞍座及工作臺于Z軸、Y軸及X軸方向中的位置的一位置檢測器；以位置檢測器的檢測位置等為基準，反饋控制移行機構的一控制裝置；檢測主軸頭于X軸及Z軸方向中的位置的位置檢測器；檢測主軸頭于Y軸及Z軸方向中的位置的位置檢測器；檢測工作臺于X軸及Y軸方向中的位置的位置檢測器；車床及立柱是由不同的構件所構成；以及配設有各位置檢測器的讀取器的一測量機架。
文檔編號B23Q17/00GK202174447SQ20112014819
公開日2012年3月28日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者山崎和雄, 藤森徹 申請人:智慧型制造系統(tǒng)國際股份有限公司, 株式會社森精機制作所