[發明專利]機床的誤差辨識方法及誤差辨識系統

有效

• 申請號: 201710252875.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107303643B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 松下哲也;神戶禮士
• 申請（專利權）人: 大隈株式會社
• 主分類號: B23Q17/22
• 分類號: B23Q17/22;B23Q17/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

提供機床的誤差辨識方法及誤差辨識系統。使用位置計測傳感器計測被計測用具并根據該被計測用具的位置辨識機床的幾何誤差時，也同時進行位置計測傳感器的徑向、長度方向校正值的校準。在S1中進行接觸式探頭的長度方向校正值的校準，在S2中計測目標球的初始位置并進行接觸式探頭的徑向校正值校準。在S3中，使用目標球初始位置和接觸式探頭的長度方向校正值，計算在所設定的計測條件下預計的各目標球中心位置和接觸式探頭末端位置，根據算出的坐標值制作指令值列表。在S4中，根據指令值列表使接觸式探頭與目標球接觸，使用長度方向校正值和徑向校正值進行校正，求出目標球的中心位置和直徑。在S5中，根據目標球的中心位置坐標值、各指令值，進行機床的幾何誤差的辨識計算。

技術領域

本發明涉及從機床上的對象物的位置計測結果辨識機床的幾何誤差的方法及系統。

背景技術

圖1是具有三根平移軸和兩根旋轉軸的五軸控制加工中心機的示意圖。主軸2能夠利用作為平移軸且彼此垂直的X軸、Z軸來相對于底座1進行兩個自由度的平移運動。工作臺3能夠利用作為旋轉軸的C軸相對于托架4進行一個自由度的旋轉運動，托架4能夠根據作為旋轉軸的A軸相對于耳軸5進行一個自由度的旋轉運動。A軸與C軸彼此垂直。并且，耳軸5能夠利用作為平移軸且與X、Z軸垂直的Y軸相對于底座1進行一個自由度的平移運動。因此，主軸2能夠相對于工作臺3進行三個自由度的平移運動以及兩個自由度的旋轉運動。各進給軸被由未圖示的數值控制裝置控制的伺服電機驅動，將被加工物固定在工作臺3上，在主軸2上安裝刀具并使其旋轉，能夠控制被加工物與刀具的相對位置及相對姿勢而進行加工。

對這樣的五軸控制加工中心機的運動精度帶來影響的主要因素在于，存在旋轉軸的中心位置的誤差(相對于假定的位置的偏差)、旋轉軸的傾斜誤差(軸間的直角度、平行度)等各軸間的幾何誤差。例如，在圖1的五軸控制加工中心機上，作為與平移軸相關的幾何誤差，具有X-Y軸間直角度、Y-Z軸間直角度、Z-X軸間直角度這三個，作為與主軸相關的幾何誤差，具有刀具-Y軸間直角度、刀具-X軸間直角度這兩個，作為與旋轉軸相關的幾何誤差，具有C軸中心位置X方向誤差、C-A軸間偏移誤差、A軸角度偏移誤差、C-A軸間直角度、A軸中心位置Y方向誤差、A軸中心位置Z方向誤差、A-Z軸間直角度、A-Y軸間直角度這八個，共計存在十三個幾何誤差。

若存在幾何誤差，則機床的運動精度惡化，從而被加工物的加工精度惡化。因此，必須通過調整來減小幾何誤差，但難以使其為零，通過進行校正幾何誤差的控制，能夠進行高精度的加工。

為了進行這樣的校正控制，必須計測或辨識機床固有的幾何誤差。發明者提出專利文獻1那樣的方法作為辨識機床的幾何誤差的方法。在該發明的方法中，利用旋轉軸將工作臺旋轉、傾斜轉位到多個角度，使用安裝在主軸上的接觸式探頭，分別計測固定在工作臺上的球的中心位置，根據所得的計測值辨識機床的幾何誤差。

接觸式探頭具有感知接觸到測定對象這一情況的傳感器，在感知到接觸的瞬間，通過紅外線或電波等發送信號，取得由與數值控制裝置連接的接收器接收到該信號的瞬間或考慮到延遲量的時刻的各軸的當前位置(跳躍值)，將該值作為計測值。

但是，在接觸式探頭的計測中必須校正取得的位置。這是因為，相對于接觸式探頭與測定對象接觸時的進給軸的位置，作為進給軸的位置基準的控制點(X、Y軸為主軸中心，Z軸為主軸端面)與接觸式探頭的接觸點不同。例如，在X、Y軸方向，偏移接觸式探頭的探針球的半徑量，也因主軸中心與接觸式探頭的芯偏差、接觸時的信號的延遲、接觸式探頭的傳感器的方向依賴性等而存在偏移。關于Z軸方向，偏移接觸式探頭主體及探針長度的量，存在接觸時的信號延遲等引起的偏移。因此，必須進行取得校正這些偏移的校正值的校準。

作為該接觸式探頭的徑向校正值的校準方法，存在專利文獻2、3所示的公知技術。

在專利文獻2的方法中，使用刻度表，調整主軸中心位置，使得作為基準的環規的中心與主軸中心一致，根據使接觸式探頭與環規的內徑接觸時的跳躍值和環規的內徑值求出接觸式探頭的徑向校正值。