誤差校正量生成裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種誤差校正量生成裝置。在生成用于由數(shù)值控制裝置控制的具有三個直線軸以及兩個旋轉(zhuǎn)軸的五軸加工機(jī)的誤差校正量的誤差校正量生成裝置中，從分別在旋轉(zhuǎn)軸分割的各位置測量的數(shù)據(jù)求出將基于這些旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間分割成格子狀區(qū)域的各格子點(diǎn)的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量，并給予數(shù)值控制裝置。
【專利說明】誤差校正量生成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種誤差校正量生成裝置，其在具有三個直線軸以及兩個旋轉(zhuǎn)軸的五 軸加工機(jī)中，從測量機(jī)測量出的測量數(shù)據(jù)求出針對所述兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸依存平移校正 量以及旋轉(zhuǎn)軸依存旋轉(zhuǎn)校正量的至少一方，生成誤差校正量。

【背景技術(shù)】
[0002] 在具有三個直線軸以及兩個旋轉(zhuǎn)軸的五軸加工機(jī)中，按照移動指令移動旋轉(zhuǎn)軸 時，產(chǎn)生依存于旋轉(zhuǎn)軸（也就是說，與旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)量對應(yīng)）的誤差。因此，當(dāng)進(jìn)行精度較 高的加工時，需要通過旋轉(zhuǎn)軸依存的誤差校正量來校正依存于旋轉(zhuǎn)軸的誤差。
[0003] 在日本特開2009-151756號公報(bào)和日本公開技報(bào)2009-505137號中公開了如下技 術(shù)：根據(jù)使用測量機(jī)測量出的測量數(shù)據(jù)，求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差量以及旋轉(zhuǎn)誤差量，生 成誤差校正表，由此來校正旋轉(zhuǎn)軸依存的誤差。
[0004] 在所述的日本特開2009-151756號公報(bào)中公開了如下技術(shù)：在五軸加工機(jī)中，在 各軸方向等間隔或不等間隔地分割基于兩個旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間，根據(jù)進(jìn)行了分割的 各位置的測量數(shù)據(jù)，求出在各軸方向?qū)⒒趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間分割為等間隔或 不等間隔的格子狀區(qū)域的各格子點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差量以及旋轉(zhuǎn)誤差量。
[0005] 在日本公開技報(bào)2009-505137號中記載了如下技術(shù)：以旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心的誤差不 伴隨旋轉(zhuǎn)而變化為前提，在五軸加工機(jī)中，在各軸方向?qū)⒒趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空 間等間隔或不等間隔的格子狀區(qū)域，根據(jù)這些兩個旋轉(zhuǎn)軸的角度都成為〇度的位置上的測 量數(shù)據(jù)來求出各格子點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差量以及旋轉(zhuǎn)誤差量。
[0006] 然而，在所述的日本特開2009-151756號公報(bào)中公開的技術(shù)中，測量分割的各位 置的誤差時需要花費(fèi)時間。此外，在所述的日本公開技報(bào)2009-505137號公開的技術(shù)中，不 能對應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心的誤差伴隨旋轉(zhuǎn)而變化的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種誤差校正量生成裝置，其能夠?qū)?yīng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中 心的誤差伴隨旋轉(zhuǎn)而變化的情況，并且從較少的測量數(shù)據(jù)求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正 量以及旋轉(zhuǎn)軸依存的旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方，由此能夠簡化誤差的測量，高速化誤差 校正量的計(jì)算。
[0008] 本發(fā)明的誤差校正量生成裝置生成用于由數(shù)值控制裝置控制的具有三個直線軸 以及兩個旋轉(zhuǎn)軸的五軸加工機(jī)的誤差校正量。該誤差校正量生成裝置具備：測量數(shù)據(jù)輸入 部，其將測量機(jī)測量的分別在所述兩個旋轉(zhuǎn)軸中等間隔或不等間隔地進(jìn)行分割的各位置的 平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差作為運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)而進(jìn)行輸入；誤差校正量運(yùn)算部，其根據(jù)所述 運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)求出在各軸方向?qū)⒒谒鰞蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間分割為所述等 間隔或不等間隔的格子狀區(qū)域的各格子點(diǎn)的平移誤差校正量即旋轉(zhuǎn)軸依存平移誤差校正 量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量即旋轉(zhuǎn)軸依存旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方；以及誤差校正量輸出 部，其向控制所述五軸加工機(jī)的所述數(shù)值控制裝置輸出所述旋轉(zhuǎn)軸依存平移誤差校正量以 及旋轉(zhuǎn)軸依存旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方。
[0009] 在所述誤差校正量生成裝置可以獨(dú)立于所述數(shù)值控制裝置，也可以存在于所述數(shù) 值控制裝置中。
[0010] 所述五軸加工機(jī)可以是通過所述兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加 工機(jī)，也可以是通過所述兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)刀具頭的刀具頭旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明提供一種誤差校正量生成裝置，其能夠?qū)?yīng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)中心的誤差伴 隨旋轉(zhuǎn)而變化的情況，并且從較少的測量數(shù)據(jù)求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn) 軸依存的旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方，由此能夠簡化誤差的測量，高速化誤差校正量的計(jì) 算。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 參照附圖對以下的實(shí)施例進(jìn)行說明，從而使本發(fā)明的所述以及其他目的和特征更 加明確。
[0013] 圖1是說明具有沒有誤差的兩個旋轉(zhuǎn)軸的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)的圖。
[0014] 圖2A-圖2C是說明將C軸固定在任意位置上，并將A軸分別設(shè)成0度、45度、90 度時的A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的圖。
[0015] 圖3A是表示在各軸方向?qū)⒒趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間等間隔或不等間隔 地進(jìn)行分割的各位置的圖。
[0016] 圖3B是說明如圖3A所示那樣進(jìn)行分割的各位置的A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差 的圖。
[0017] 圖4A-圖4E是表示C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的圖。
[0018] 圖5A以及圖5B分別是說明A軸坐標(biāo)系的定義、運(yùn)動的圖。
[0019]圖6是說明將C軸固定為任意角度c且將A軸設(shè)成0度時，存在C軸依存的平移 誤差（EXQyEYQyEZC。，。）以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAQyEBQyECC。，。）的圖。
[0020] 圖7是說明將通過機(jī)械坐標(biāo)系XYZ定義的C軸依存的平移誤差（EXC。，。，EYC。，。， EZC。，。）以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAC^EBC^ECC。，。）轉(zhuǎn)換成A軸坐標(biāo)系時的圖。
[0021] 圖8是說明將C軸固定為任意角度c，并使A軸變化成0度以外的角度a的圖。
[0022] 圖9是說明從如圖3A所示的進(jìn)行了分割的各位置的A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依 存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的圖。
[0023] 圖10是說明A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差僅根據(jù)A軸位置a變化而不是根 據(jù)C軸位置變化，因此縱列的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差（虛線框內(nèi)）變得相同的 圖。
[0024] 圖IlA是說明測量誤差的各位置的圖。
[0025] 圖IlB是說明針對測量誤差的位置的A軸、C軸的測量數(shù)據(jù)的圖。
[0026] 圖12是為了求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一 方，定義坐標(biāo)系和正方向的旋轉(zhuǎn)方向的圖。
[0027] 圖13A-圖13H是說明通過變換參考坐標(biāo)系，得出將旋轉(zhuǎn)軸A軸變換成a、將 旋轉(zhuǎn)軸C軸變換成c時的工件坐標(biāo)系XwYwZw的圖。
[0028] 圖14A是說明平移誤差校正量和旋轉(zhuǎn)誤差校正量的誤差校正表的圖。
[0029] 圖14B是說明圖14A所示的各格子點(diǎn)的平移誤差校正量和旋轉(zhuǎn)誤差校正量的圖。
[0030] 圖15是說明求出（ai，cj)的平移誤差校正量（AXai，。」，AYai，?！?，AZai，?！梗┮约靶D(zhuǎn) 誤差校正量（AIai^j, AKai^j)的至少一方，能夠向數(shù)值控制裝置輸出并進(jìn)行設(shè)定的 圖。
[0031] 圖16是說明在數(shù)值控制裝置內(nèi)包括平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量生成裝置的結(jié) 構(gòu)的圖。
[0032] 圖17是說明第一實(shí)施方式的運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)輸入部、平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差校 正量運(yùn)算部和平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量輸出部的處理的流程圖。
[0033] 圖18是表示具有沒有誤差的兩個旋轉(zhuǎn)軸的刀具頭旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)的圖。
[0034] 圖19是說明兩個旋轉(zhuǎn)軸無誤差，并且A=0度時，將刀具頭的刀具方向設(shè)成Z軸 方向的圖。
[0035] 圖20是表示C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的圖。
[0036] 圖2IA以及圖2IB分別是說明C軸坐標(biāo)系的定義、運(yùn)動的圖。
[0037] 圖22A是說明從C軸坐標(biāo)系觀察到的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差（將A軸 固定為任意角度a，并將C軸變化成0度時）的圖。
[0038] 圖22B是說明從C軸坐標(biāo)系觀察到的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差（將A軸 固定為任意角度a，并將C軸變化成0度以外的角度c時）的圖。
[0039] 圖23A是表示在各軸方向?qū)⒒趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間等間隔或不等間 隔地進(jìn)行分割的各位置的圖。
[0040] 圖23B是說明將進(jìn)行了分割的各位置的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差、從C 軸坐標(biāo)系觀察到的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差分別進(jìn)行組合的情況的圖。
[0041] 圖24A是說明測量誤差的各位置的圖。
[0042] 圖24B是說明針對測量誤差的各位置的C軸、A軸的測量數(shù)據(jù)的圖。
[0043] 圖25是說明為了求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少 一方，定義坐標(biāo)系和正方向的旋轉(zhuǎn)方向的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044](第一實(shí)施方式）
[0045](1)關(guān)于對象機(jī)械和誤差
[0046] 圖1是表示具有沒有誤差的兩個旋轉(zhuǎn)軸的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)的圖。工作臺 2通過A軸、C軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且通過X軸進(jìn)行移動。安裝有刀具3的刀具頭通過Y軸、Z軸 進(jìn)行移動。另外，如果工作臺2是通過兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的加工機(jī)，則也可以采用其他軸結(jié) 構(gòu)。
[0047] 當(dāng)兩個旋轉(zhuǎn)軸無誤差且A=O度時，工作臺2如圖1所示成為水平。本來的A軸旋 轉(zhuǎn)中心線NaT與原來的C軸旋轉(zhuǎn)中心線NeT在交點(diǎn)NtjT正交。在此，"N"表示名稱（nominal)， 之后的MA_T(偏離的A軸旋轉(zhuǎn)中心線）等的"M"表示角誤差（misalignment)。此外，"_T "表 示構(gòu)成工作臺誤差的數(shù)據(jù)。將針對旋轉(zhuǎn)軸即A軸、C軸的位置指令設(shè)成（a，c)。
[0048] 按照移動指令實(shí)際移動C軸時，產(chǎn)生誤差。在"JISB6190-7圖lb)旋轉(zhuǎn)軸的誤差 運(yùn)動"中，通過"EXC:X方向的半徑方向運(yùn)動"、"EYC:Y方向的半徑方向運(yùn)動"、"EZC:軸方向 運(yùn)動"、"EAC:繞X軸的傾斜運(yùn)動"、"EBC:繞Y軸的傾斜運(yùn)動"、"ECC:角度定位誤差"表示C 軸的誤差。在本發(fā)明中，將"EXC:X方向的半徑方向運(yùn)動"、"EYC:Y方向的半徑方向運(yùn)動"、 "EZC:軸方向運(yùn)動"稱為平移誤差，將"EAC:繞X軸的傾斜運(yùn)動"、"EBC:繞Y軸的傾斜運(yùn)動"、 "ECC:角度定位誤差"稱為旋轉(zhuǎn)誤差。
[0049] 同樣地，在A軸也存在"EXA:X方向的半徑方向運(yùn)動"、"EYA:Y方向的半徑方向運(yùn) 動"、"EZA:軸方向運(yùn)動"作為A軸的平移誤差，此外，存在"EAA:繞X軸的傾斜運(yùn)動"、"EBA: 繞Y軸的傾斜運(yùn)動"、"ECA:角度定位誤差"作為A軸的旋轉(zhuǎn)誤差。
[0050] (2)關(guān)于A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差
[0051] 圖2A、圖2B、圖2C是表示將C軸固定在任意位置上，將A軸分別設(shè)成0度、45度、 90度時的A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的圖。另外，雖然實(shí)際的誤差較小，但在圖2A-圖 2C中夸大這些誤差來進(jìn)行描述。
[0052] 通過機(jī)械坐標(biāo)系XYZ定義A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。并且，A軸的平移誤差 是從通過本來的A軸旋轉(zhuǎn)中心線與本來的C軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)即Ncjt的Nat向Mat的距 離的X、Y、Z各成分。此外，A軸的旋轉(zhuǎn)誤差是MaT針對NaT的繞X軸、Y軸、Z軸的傾斜。
[0053] 如圖2A、圖2B、圖2C所示，將C軸固定成任意角度，并使A軸分別變化成0度、45 度、90度時，有時MaT僅根據(jù)A軸位置a進(jìn)行變化，因此A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差根據(jù) A軸位置a進(jìn)行變化。在本發(fā)明中，對根據(jù)A軸位置a進(jìn)行變化的A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn) 誤差進(jìn)行如下的設(shè)定。
[0054] 當(dāng)A=a時，分別將從NaT向MaT的距離的X成分、Y成分、Z成分設(shè)成EXA(a)、 EYA(a)、EZA(a)，此外，
[0055] 當(dāng)A=a時，分別將MaT針對NaT的繞X軸的傾斜、繞Y軸的傾斜、繞Z軸的傾斜設(shè) 成EAA(a)、EBA(a)、ECA(a)。
[0056] 以下，為了便于說明，將A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差"EXA(a) "、"EYA(a) "、 "EZA(a) "、"EAA(a) "、"EBA(a) "、"ECA(a) " 表示成 "EXAa"、"EYAa"、"EZAa"、"EAAa"、"EBAa"、 "ECAa，，。
[0057] 圖3A表示在各軸方向?qū)⒒趦蓚€旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間等間隔或不等間隔地 進(jìn)行分割的各位置。等間隔分割時的間隔可以是設(shè)定為誤差間隔用參數(shù)的誤差用間隔，也 可以是通過程序指令的誤差用間隔。不等間隔分割時的間隔作為與A軸、C軸位置對應(yīng)地 變化的間隔，可以是被設(shè)定為多個誤差間隔用參數(shù)的誤差用間隔，也可以是通過程序指令 的誤差用間隔。
[0058] 分割的各位置的A軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差如圖3B所示?？v列（虛線框內(nèi)） 表示A軸位置相同的各位置的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。A軸的平移誤差以及旋 轉(zhuǎn)誤差僅根據(jù)A軸位置a(a= 1，……0,……am)變化，因此縱列中的A軸依存的平移誤 差以及旋轉(zhuǎn)誤差相同（不依存于C軸位置）。
[0059] (3)關(guān)于C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差
[0060] 圖 4A、圖 4B、圖 4C、圖 4D、圖 4E分別表示（A=O度、C=O度）、（A=O度、C= 45 度）、（A= 0 度、C= 90 度）、（A= 45 度、C= 0 度）、（A= 90 度、C= 0 度）時的C軸 的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。另外，雖然實(shí)際的誤差較小，但在圖4A-圖4E中夸大這些誤差 來進(jìn)行描述。
[0061] 通過機(jī)械坐標(biāo)系XYZ定義C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。C軸的平移誤差是從通 過本來的A軸旋轉(zhuǎn)中心線與本來的C軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)即NtjT的NeT向MeT的距離的X、 Y、Z各成分。C軸的旋轉(zhuǎn)誤差是MeT針對NeT的繞X軸、Y軸、Z軸的傾斜。
[0062] 如圖4A?圖4C所示，將A軸固定成0度，并使C軸分別變化成0度、45度、90度 時，有時McT根據(jù)C軸位置c變化。因此，C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差根據(jù)C軸位置c變 化。并且，如圖4D、圖4E所示，將C軸位置固定成0度，使A軸位置分別變化成45度、90度 時，有時Mct根據(jù)A軸位置a變化。因此，C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差也根據(jù)A軸位置a 變化。
[0063] 如上所示，C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差根據(jù)A軸位置a、C軸位置c變化，因此在 本發(fā)明中，對根據(jù)A軸位置a、C軸位置c變化的C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行如下的 設(shè)置。
[0064] 當(dāng)A=a，C=c時，分別將從Nclt向Mclt的距離的X成分、Y成分、Z成分設(shè)成EXC(a, c)、EYC(a，c)、EZC(a，c)，此外，
[0065] 當(dāng)A=a，C=c時，分別將MeT針對NeT的繞X軸的傾斜、繞Y軸的傾斜、繞Z軸 的傾斜設(shè)成EAC(a，c)、EBC(a，c)、ECC(a，c)。
[0066] 以下，為了便于說明，將C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差"EXC(a，c)"、"EYC(a，c)"、 "EZC(a，c)，，、"EAC(a，c)，，、"EBC(a，c)，，、"ECC(a，c)" 表示成"EXCa，c"、"EYCa，c"、"EZCa，c"、 "EACa,c"、"EBCa,c"、"ECCa,c"。
[0067] 如上所述，A軸、C軸的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差根據(jù)A軸位置a、C軸位置c進(jìn)行變 化，因此在本發(fā)明中，將根據(jù)這些旋轉(zhuǎn)軸位置（角度）變化的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差稱為旋 轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差，將校正這些誤差的校正量稱為旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差 校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量。
[0068] (4)關(guān)于A軸坐標(biāo)系
[0069] 如圖5A所不，將兩個旋轉(zhuǎn)軸無k差，且A=O度、C=O度時，原點(diǎn)為本來的A軸 旋轉(zhuǎn)中心線與本來的C軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)即Ncjt，且X、Y、Z的方向與機(jī)械坐標(biāo)系相同的 坐標(biāo)系XaYaZa設(shè)成A軸坐標(biāo)系。
[0070] 將A軸坐標(biāo)系固定在作為旋轉(zhuǎn)軸的A軸上。圖5B表示具有A軸依存的平移誤差 以及旋轉(zhuǎn)誤差，且A= 0度、C= 0度時，A軸坐標(biāo)系存在于具有平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的旋 轉(zhuǎn)軸A軸上。
[0071] (5)關(guān)于從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差
[0072] 將C軸固定成任意角度c，且將A軸設(shè)成0度時，具有A軸依存的平移誤差（EXA。， EYA。，EZA。）以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAA。，EBA。，ECA。），因此如圖6所示，A軸坐標(biāo)系XaYaZa存在于A 軸上。
[0073] 如圖6所示，將C軸固定成任意角度c，且將A軸設(shè)成0度時，具有C軸依存的平移 誤差（EXC。，。，EYC。，。，EZC。，。）以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAC。，。，EBC。，。，ECC。，。）。通過機(jī)械坐標(biāo)系XYZ定 義所有的這些誤差。
[0074] 如圖7所示，將通過機(jī)械坐標(biāo)系XYZ定義的C軸依存的平移誤差（EXC。，。，EYC。，。， EZC。，。）以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAC。，。，EBC。，。，ECC。，。）轉(zhuǎn)換成A軸坐標(biāo)系時，對從A軸坐標(biāo)系觀察到 的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差進(jìn)行如下的設(shè)定。
[0075] 當(dāng)A= 0、C=c時，分別將A軸坐標(biāo)系XaYaZa中的、從Za向McT的距離的Xa成分、 Ya 成分、Za 成分設(shè)成 "EXC。，e-EXA。"、"EYC。，e-EYA。"、"EZC。，「EZA。" 此外，
[0076] 當(dāng)A= 0,C=c時，分別將A軸坐標(biāo)系XaYaZa中的MeT針對Za的繞Xa軸的傾斜、 繞Ya 軸的傾斜、繞Za 軸的傾斜設(shè)成 "EAC。，「EAA。"、"EBC。，「EBA。"、"ECC。，「ECA。"。
[0077] 接著，如圖8所示，將C軸固定成任意角度c，將A軸變化成0度以外的角度a。將 A軸坐標(biāo)系XaYaZa固定在旋轉(zhuǎn)軸A軸上，因此A軸坐標(biāo)系與A軸一起運(yùn)動。將C軸旋轉(zhuǎn)工作 臺搭載在旋轉(zhuǎn)軸A軸上，且將C軸固定成任意角度c，因此將A軸變換成0度以外的角度a 時，A= 0、C=c時偏離的C軸旋轉(zhuǎn)中心線Mct (圖7)也與A軸一起運(yùn)動。
[0078] 當(dāng)將C軸固定成任意角度c、將A軸變化成0度以外的角度a時，A軸坐標(biāo)系XaYaZa 和A= 0(度）、C=c(度）時所偏離的C軸旋轉(zhuǎn)中心線M。T與A軸一起運(yùn)動。因此，即使 將A軸變化成0度以外的角度a，從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差 與A=a、C=c時相同。因此，從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差 為"EXC〇，c-EXA〇"、"EYC〇，c-EYV，、"EZC〇，c-EZV，、"EAC〇，c-EAA〇"、"EBC〇，c-EBA〇"、"ECC〇，c-ECA。"。
[0079] 從如圖3A所示進(jìn)行分割的各位置的A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以 及旋轉(zhuǎn)誤差如圖9所示。圖9的橫列（雙點(diǎn)鏈線框內(nèi)）表示從C軸位置相同的各位置的A 軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的 平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差僅根據(jù)C軸位置c進(jìn)行變化，因此從圖9的橫列中的A軸坐標(biāo)系觀 察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差相同。
[0080] (6)關(guān)于必要的測量數(shù)據(jù)
[0081] 根據(jù)圖3A、圖3B以及圖9組合如圖3A所示進(jìn)行分割的各位置中的A軸依存的平 移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差與從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差時，成為 如圖10那樣。圖10的縱列（A軸位置相同的各位置）表示A軸位置相同的各位置中的A 軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差和從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤 差，圖10的橫列（C軸位置相同的各位置）表示C軸位置相同的各位置中的A軸依存的平 移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差和從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。
[0082] A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差僅根據(jù)A軸位置a變化而不是根據(jù)C軸位置變 化，因此圖10中的縱列中的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差（虛線框內(nèi)）相同。因此， 不需要測量如圖3A所示那樣進(jìn)行分割的各位置中的A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。
[0083] 將C軸固定成任意角度后，僅需要測量A軸上的進(jìn)行了分割的各位置中的A軸依 存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差。在本實(shí)施方式中，將C軸固定成0度。因此，在如圖3A所示 那樣進(jìn)行了分割的各位置中，需要測量C= 0、A=a的各位置（圖IlA的虛線框內(nèi)）中的 A軸依存的平移誤差（EXAa，EYAa，EZAa)以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAAa，EBAa，ECAa)(圖IlB的虛線框 內(nèi)）。
[0084] 從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差僅根據(jù)C軸位置c變化 而不是根據(jù)A軸位置變化，因此從圖10中的橫列的A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤 差以及旋轉(zhuǎn)誤差（雙點(diǎn)鏈線框內(nèi)）相同。為了求出從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移 誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差，僅需要C軸依存的平移誤差（EXQ^EYQ^EZC。，。以及旋轉(zhuǎn)誤差（EAC。，。， EBC。，。，ECCtJ。
[0085] 因此，如圖IlA所示，在如圖3A所示進(jìn)行分割的各位置中，僅需要測量A= 0、C =c的各位置（虛線框內(nèi)）中的C軸依存的平移誤差（EXQ^EYQ^EZC。，。）以及旋轉(zhuǎn)誤差 (EAQmEBQvECC。,。）（圖IlB虛線框內(nèi)）。運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)輸入部21(參照圖15)輸入這 些必要的測量數(shù)據(jù)。另外，圖11A、圖IlB所示的各格子點(diǎn)中的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差的測 量，可以通過使用例如所述的日本特開2009-151756號公報(bào)中記載的方法來進(jìn)行。
[0086] (7)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量
[0087] 如圖IlA以及圖IlB所示，能夠從較少的測量數(shù)據(jù)計(jì)算出在各軸方向?qū)⒒趦蓚€ 旋轉(zhuǎn)軸的二維坐標(biāo)系空間進(jìn)行等間隔或不等間隔分割的各位置中的A軸依存的平移誤差 以及旋轉(zhuǎn)誤差和從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差（圖10)。如上 所述，在此，等間隔分割的間隔可以是設(shè)定為誤差間隔用參數(shù)的誤差用間隔，也可以是通過 程序指令的誤差用間隔。不等間隔進(jìn)行分割時，作為與A軸、C軸位置對應(yīng)地變化的間隔， 可以是設(shè)定為多個誤差間隔用參數(shù)的誤差用間隔，也可以是通過程序指令的誤差用間隔，。
[0088] 當(dāng)從A軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差和從A軸坐標(biāo)系觀察到的C軸依存的平 移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差，求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方 時，能夠?qū)崿F(xiàn)從較少的測量數(shù)據(jù)求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量的 至少一方。誤差校正量運(yùn)算部23(參照圖15)進(jìn)行該計(jì)算。在誤差校正量計(jì)算中無視誤差 校正量的二次方項(xiàng)。此外，關(guān)于誤差，將誤差設(shè)為e時，|e| << 1，因此近似于sin(e) =e， cos(e) = 1。這些在以后的實(shí)施方式中也是相同的。
[0089] 為了求出旋轉(zhuǎn)軸依存的平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方，如圖12 所示，定義以下的坐標(biāo)系和正方向的旋轉(zhuǎn)方向。定義原點(diǎn)為本來的A軸旋轉(zhuǎn)中心線與本 來的C軸旋轉(zhuǎn)中心線的交點(diǎn)，且X、Y、Z方向與機(jī)械坐標(biāo)系相同的參考坐標(biāo)系(靜止 坐標(biāo)系）。以與A軸坐標(biāo)系的定義相同的方式，定義固定在旋轉(zhuǎn)軸即C軸上的工件坐標(biāo)系 XwYwZw (運(yùn)動坐標(biāo)系）。將從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的終端側(cè)看向逆時針方向的旋轉(zhuǎn)設(shè)成旋轉(zhuǎn)軸的正方 向的旋轉(zhuǎn)方向。
[0090] 如圖13A-圖13H所示，在參考坐標(biāo)系XJA中，按照順序進(jìn)行如下的變換[1]? [6]，得出分別將旋轉(zhuǎn)軸即A軸、C軸變換成a、c時的工件坐標(biāo)系XWYWZW。
[0091] [1]將參考坐標(biāo)系XJA作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，繞Xp Yp Zr
[0092] [2]將參考坐標(biāo)系XJA作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，沿著軸平移EXAa、EYAa、EZAa(成 為坐標(biāo)系X1Y1Z1 (圖13B))
[0093] [3]將坐標(biāo)系X1Y1Z1作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，繞X1軸旋轉(zhuǎn)角度a(成為A軸坐標(biāo)系 XaYaZa (圖 13C、圖 13D))
[0094] [4]將A軸坐標(biāo)系XaYaZa作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，繞Xa、Ya、Za軸旋轉(zhuǎn)"EAC。，e-EAA。"、 "EBCm-EBWECUCA。，，
[0095] [5]將A軸坐標(biāo)系XaYaZa作為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，沿著Xa、Ya、Za軸平移"EXCJXA。"、 "EYCm-EYVVEZUZA。"（成為坐標(biāo)系X2Y2Z2 (圖 13F))
[0096] [6]將坐標(biāo)系X2Y2ZJt為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，繞Z2軸旋轉(zhuǎn)角度c(成為工件坐標(biāo)系 XwYwZw (圖 13G、圖 13H))
[0097] 根據(jù)上述的變換，通過式（1)求出從參考坐標(biāo)系向工件坐標(biāo)系XwYwZw的同次 坐標(biāo)變換矩陣（HomogeneousCoordinateTransformationMatrix)rTw〇
[0098]rTw =rT11TaaT22Tw
[0099] ...... (I)
[0100] 1T1 :從參考坐標(biāo)系XJA向坐標(biāo)系X1Y1Z1的同次坐標(biāo)變換矩陣
[0101] 1Ta :從坐標(biāo)系X1Y1Z1向A軸坐標(biāo)系XaYaZa的同次坐標(biāo)變換矩陣
[0102] aT2 :從A軸坐標(biāo)系XaYaZa向坐標(biāo)系X2Y2Z2的同次坐標(biāo)變換矩陣
[0103] 2Tw :從坐標(biāo)系X2Y2Z2向工件坐標(biāo)系XwYwZw的同次坐標(biāo)變換矩陣
[0104] 當(dāng)考慮A軸、C軸依存的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差時，在參考坐標(biāo)系中工作臺 的實(shí)際位置如式（2)所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種誤差校正量生成裝置，其生成用于由數(shù)值控制裝置控制的具有三個直線軸以及 兩個旋轉(zhuǎn)軸的五軸加工機(jī)的誤差校正量，其特征在于，具備： 測量數(shù)據(jù)輸入部，其輸入由測量機(jī)測量的分別在所述兩個旋轉(zhuǎn)軸中等間隔或不等間隔 地分割的各個位置的平移誤差以及旋轉(zhuǎn)誤差作為運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)； 誤差校正量運(yùn)算部，其從所述運(yùn)算用測量數(shù)據(jù)求出在各軸方向?qū)⒒谒鰞蓚€旋轉(zhuǎn)軸 的二維坐標(biāo)系空間分割為所述等間隔或不等間隔的格子狀區(qū)域的各個格子點(diǎn)的平移誤差 校正量即旋轉(zhuǎn)軸依存平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)誤差校正量即旋轉(zhuǎn)軸依存旋轉(zhuǎn)誤差校正量 的至少一方；以及 誤差校正量輸出部，其向控制所述五軸加工機(jī)的所述數(shù)值控制裝置輸出所述旋轉(zhuǎn)軸依 存平移誤差校正量以及旋轉(zhuǎn)軸依存旋轉(zhuǎn)誤差校正量的至少一方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的誤差校正量生成裝置，其特征在于， 所述誤差校正量生成裝置是獨(dú)立于所述數(shù)值控制裝置的裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的誤差校正量生成裝置，其特征在于， 所述誤差校正量生成裝置是存在于所述數(shù)值控制裝置中的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的誤差校正量生成裝置，其特征在于， 所述五軸加工機(jī)是通過所述兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的誤差校正量生成裝置，其特征在于， 所述五軸加工機(jī)是通過所述兩個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)刀具頭的刀具頭旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)。
【文檔編號】G05B19/404GK104516311SQ201410503710
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】劉兆甲 申請人:發(fā)那科株式會社