特開 2015-55923 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-55923(P2015-55923A)

(43)【公開日】2015年3月23日

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/404 20060101AFI20150224BHJP

   B23Q 15/26 20060101ALI20150224BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/404 G

   G05B19/404 K

   B23Q15/26

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-187571(P2013-187571)

(22)【出願日】2013年9月10日

(11)【特許番号】特許第5631468号(P5631468)

(45)【特許公報発行日】2014年11月26日

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100130133

【弁理士】

【氏名又は名称】曽根 太樹

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100171251

【弁理士】

【氏名又は名称】篠田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】阿部 正義

(72)【発明者】

【氏名】秋山 知広

(72)【発明者】

【氏名】長屋 昌史

(72)【発明者】

【氏名】中安 和正

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宗生

【テーマコード（参考）】

3C001

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C001KA01

3C001TA01

3C001TB06

3C269AB01

3C269BB03

3C269CC01

3C269CC15

3C269DD01

3C269EF10

(57)【要約】

【課題】ワークを精度よく加工できる工作機械を提供する。
【解決手段】テーブル３５が回転するＢ軸の軸線が直線送り軸に対して傾斜している工作機械であって、テーブル３５に配置されたワークの質量を推定するワーク質量推定部と、ワーク質量推定部により推定された質量に基づいてワークをテーブル３５に配置したときのＢ軸の軸線の誤差を算出する誤差算出部と、誤差算出部により算出された誤差データを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された誤差データに基づいてＢ軸の軸線を補正する補正部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

テーブルが回転する回転軸を有し、前記回転軸が直線送り軸に対して傾斜している回転送り軸を有する工作機械であって、
前記テーブルに配置されたワークの質量を推定するワーク質量推定部と、
前記ワーク質量推定部により推定された前記質量に基づいて前記ワークをテーブルに配置したときの前記回転軸の誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部により算出された前記誤差を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記誤差に基づいて前記回転軸を補正する補正部とを備えることを特徴とした、工作機械。

【請求項2】

前記回転軸が第１回転軸を構成し、前記第１回転軸とは異なる第２回転軸の周りに前記テーブルが回転する回転送り軸を有し、
前記誤差算出部は、単一の回転中心点の周りの回転に基づいて、前記第１回転軸および前記第２回転軸の傾き角度の誤差を算出する、請求項１に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術では、ワークに対して工具を相対移動させて切削等の加工を行う工作機械が知られている。また、このような工作機械において工具の経路を所定の軸の座標等により指定し、ワークに対して工具を移動させながら加工を行う数値制御式の工作機械が知られている。ワークおよび工具のうち少なくとも一方を移動することにより、ワークに対する工具の相対位置を変更することができる。このようなワークに対する工具の相対位置を変更する方法としては、直線送り軸に沿ってワークまたは工具を移動させる制御の他に、回転軸の周りの回転送り軸に沿ってワークまたは工具を回転させることが知られている。

【0003】

工作機械の回転軸は、製造時に生じる製造誤差や使用時の経年変化等により、設計時の角度から僅かにずれる場合がある。また、回転軸の位置、すなわち回転軸が通る所定の点についても、設計時の位置から僅かにずれる場合がある。特許文献１には、回転テーブル等の組付誤差による回転軸の傾き誤差又は位置誤差を補正して加工精度を向上させる数値制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−５９１０２号公報

【特許文献2】特開２００６−７３９７号公報

【特許文献3】特許第５０５６３０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ワークに対して工具を相対的に回転移動させる場合には、ワークを配置するテーブルを回転させることができる。テーブルを回転させるための回転軸は、テーブルの表面に対して任意の傾き角度に設定することができる。たとえば、テーブルの表面に対して垂直な方向に延びる回転軸の他に、２つの直線送り軸を含む平面に対して傾斜する方向に回転軸を設定し、回転軸周りの回転送り軸に沿ってテーブルを回転させることができる。このようなテーブルの回転軸が傾斜する工作機械について、直線送り軸を含む平面に対する角度は、設計時に予め設定されている。ところが、テーブルにワークを配置した場合には、回転軸の傾きや位置が設計値から僅かにずれるという問題があった。回転軸がずれるために、ワークに対する工具の相対位置が所望の位置から僅かにずれて、加工精度が低下するという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の工作機械は、テーブルが回転する回転軸を有し、回転軸が直線送り軸に対して傾斜している回転送り軸を有する工作機械であって、テーブルに配置されたワークの質量を推定するワーク質量推定部と、ワーク質量推定部により推定された質量に基づいてワークをテーブルに配置したときの回転軸の誤差を算出する誤差算出部と、誤差算出部により算出された誤差を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された誤差に基づいて回転軸を補正する補正部とを備える。

【0007】

上記発明においては、回転軸が第１回転軸を構成し、第１回転軸とは異なる第２回転軸の周りにテーブルが回転する回転送り軸を有し、誤差算出部は、単一の回転中心点の周りの回転に基づいて、第１回転軸および第２回転軸の傾き角度の誤差を算出することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、回転送り軸を有する工作機械において、ワークを精度よく加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態における工作機械の概略斜視図である。

【図2】工作機械の移動体およびテーブルの部分の概略側面図である。

【図3】Ｂ軸の軸線とＣ軸の軸線との関係を説明する概略図である。

【図4】回転軸を測定する測定制御のフローチャートである。

【図5】実施の形態における工作機械のブロック図である。

【図6】テーブルに配置されているワークの情報を確認する確認画面である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１から図６を参照して、実施の形態における工作機械について説明する。

【0011】

図１は、本実施の形態における工作機械の概略斜視図である。図２は、工作機械の移動体の部分の概略側面図である。図１および図２を参照して、工作機械１１は、基台となるベッド１３と、ベッド１３の上面に立設されたコラム１５とを備える。ベッド１３の上面には、移動体２７が配置されている。移動体２７は、傾斜旋回台２８を介してテーブル３５を支持している。テーブル３５の上面には、ワーク１０が固定される。

【0012】

コラム１５の前面には、サドル１７が配置されている。さらに、サドル１７の前面には、主軸ヘッド２１が配置されている。主軸ヘッド２１には主軸２５が取り付けられている。主軸２５には、ワーク１０を加工する工具が取り付けられる。工具は、主軸２５と共に回転しながらワーク１０を加工する。

【0013】

本実施の形態における工作機械１１は、ワーク１０の加工の期間中に工具とワーク１０との相対位置を変更する移動装置を備えている。本実施の形態においては、工作機械における所定の位置を原点とした機械座標系が設定されている。機械座標系について互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が予め定められている。本実施の形態においては、工作機械の設計時に、主軸２５が移動する方向に延びる軸をＺ軸と称する。また、移動体２７が移動する方向に延びる軸をＹ軸と称する。また、Ｚ軸およびＹ軸に垂直な方向に延びる軸をＸ軸と称する。

【0014】

移動装置は、直線送り軸としてのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って工具とワーク１０とを相対的に移動させることができる。さらに、移動装置は、Ｂ軸の軸線５２の周りの回転送り軸、およびＣ軸の軸線５３の周りの回転送り軸に沿って工具に対してワーク１０を相対的に回転移動させることができる。

【0015】

移動装置は、ワーク１０に対して工具をＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動装置を含む。Ｘ軸移動装置は、コラム１５の前面に形成されている一対のＸ軸レール１９ａ，１９ｂを含む。サドル１７は、Ｘ軸レール１９ａ，１９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｘ軸移動装置は、ボールねじ機構によりサドル１７を移動する。Ｘ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＸ軸サーボモータ２０を含む。Ｘ軸移動装置は、Ｘ軸サーボモータ２０を駆動することにより、サドル１７を移動させる。主軸ヘッド２１および工具は、サドル１７と共にＸ軸方向に移動する。

【0016】

移動装置は、ワーク１０に対して工具をＺ軸方向に相対移動させるＺ軸移動装置を含む。Ｚ軸移動装置は、サドル１７の前面に形成されている一対のＺ軸レール２３ａ，２３ｂを含む。主軸ヘッド２１は、Ｚ軸レール２３ａ，２３ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｚ軸移動装置は、ボールねじ機構により主軸ヘッド２１を移動する。Ｚ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＺ軸サーボモータ２４を含む。Ｚ軸移動装置は、Ｚ軸サーボモータ２４を駆動することにより、主軸ヘッド２１を移動させる。工具は、主軸ヘッド２１と共にＺ軸方向に移動する。更に、主軸ヘッド２１の内部には、主軸２５を軸周りに回転する駆動モータが配置されている。

【0017】

移動装置は、ワーク１０に対して工具をＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動装置を含む。Ｙ軸移動装置は、ベッド１３の上面に配置されている一対のＹ軸レール２９ａ，２９ｂを含む。移動体２７は、Ｙ軸レール２９ａ，２９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。コラム１５には、移動体２７がＹ軸方向に移動可能なように空洞部１５ａが形成されている。Ｙ軸移動装置は、ボールねじ機構により移動体２７を移動させる。Ｙ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＹ軸サーボモータを含む。Ｙ軸移動装置は、Ｙ軸サーボモータを駆動することにより、移動体２７を移動させる。傾斜旋回台２８およびテーブル３５は、移動体２７と共にＹ軸方向に移動する。

【0018】

移動装置は、ワーク１０に対して工具をＢ軸方向に相対的に回転させるＢ軸回転移動装置を含む。本実施の形態におけるＢ軸の軸線５２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のいずれの軸とも平行ではない。すなわち、Ｂ軸の軸線５２の回転軸は、３つの直動軸のそれぞれの軸に対して傾斜している。Ｂ軸回転移動装置は、傾斜旋回台２８を含む。移動体２７の内部には、傾斜旋回台２８を回転させるためのサーボモータが配置されている。傾斜旋回台２８を回転させるサーボモータを駆動することにより、Ｂ軸の軸線５２の周りに傾斜旋回台２８が回転する。ワーク１０は、傾斜旋回台２８およびテーブル３５と共にＢ軸方向に回転する。

【0019】

本実施の形態における移動装置は、ワーク１０に対して工具をＣ軸方向に相対的に回転させるＣ軸回転移動装置を含む。Ｃ軸の軸線５３は、Ｂ軸方向の回転位置のうち所定の位置においてＺ軸と平行になるように設計されている。Ｃ軸回転移動装置は、テーブル３５を含む。テーブル３５の内部にはサーボモータが配置されている。テーブル３５のサーボモータを駆動することにより、Ｃ軸の軸線５３の周りにテーブル３５が回転する。ワーク１０は、テーブル３５と共にＣ軸方向に回転する。

【0020】

このように、工作機械１１は、ワーク１０に対して主軸が相対的に移動する３つの直動軸を有する。すなわち、工作機械１１は、直動軸としてのＸ軸、Ｙ軸およびＸ軸を有する。また、工作機械１１は、ワーク１０に対して主軸２５が相対的に回転移動する複数の回転軸を有する。工作機械１１は、第１回転軸としてのＢ軸の軸線５２および第２回転軸としてのＣ軸の軸線５３を有する。本実施の形態では、第１回転方向をＢ軸方向とし、第２回転方向をＣ軸方向として説明する。また、第１軸線をＢ軸の軸線５２とし、第２軸線をＣ軸の軸線５３として説明する。

【0021】

本実施の形態における工作機械は、数値制御装置７０を備える。数値制御装置７０は、移動装置のサーボモータや駆動モータに接続されている。数値制御装置７０は、移動装置のサーボモータを制御することによりワーク１０に対して工具を相対的に移動させることができる。

【0022】

工作機械１１は、それぞれの回転軸に関する回転角度が例えば０°の時に、テーブル３５の表面が機械座標系のＸ軸とＹ軸とを含む平面、すなわちＸＹ平面と厳密に平行な状態になるように設計される。しかしながら、２つの回転軸に関する回転角度が０°の時にも、製造時の製造誤差等によりテーブル３５の表面がＸＹ平面に対して傾いている場合がある。

【0023】

図３に、Ｂ軸の軸線およびＣ軸の軸線を説明する概略図を示す。テーブル３５は、Ｃ軸方向の回転中心Ｃｃの周りに回転する。また、テーブル３５は、矢印１０３に示すようにＢ軸方向に回転する。図２および図３を参照して、本実施の形態の工作機械１１は、製造誤差等による回転軸の傾きを加工前に調整する調整手段として角度調整装置を備える。角度調整装置は、ベッド１３に対する移動体２７の傾きを調整可能に形成されている。本実施の形態においては、Ｙ軸およびＺ軸を含むＹＺ平面に対して、Ｂ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３が平行に延びるように、移動体２７の傾きが予め調整されている。

【0024】

基準平面６１は、Ｘ軸とＹ軸とを含むＸＹ平面に平行な平面である。角度調整装置による調整を行った後も、Ｂ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３は、設計値からのずれが残る場合がある。工作機械は、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とが交わるように設計される。ところが、製造誤差等により、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とは僅かに離れている場合がある。すなわち、Ｂ軸の軸線５２の位置を示すＢ軸中心ＱとＣ軸の軸線５３の位置を示すＣ軸中心Ｒとについても、設計値からずれる場合がある。この場合には、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とが交わらずに、ねじれの関係になっている。また、基準平面６１に対するＢ軸の軸線５２の傾き角度α、および基準平面６１に対するＣ軸の軸線５３の傾き角度βも設計値から僅かにずれる場合がある。

【0025】

本実施の形態では、Ｂ軸中心ＱおよびＣ軸中心Ｒは、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とが最も接近する位置に設定している。Ｂ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３はＹＺ平面に平行に延びているために、Ｂ軸中心ＱのＹ座標とＣ軸中心ＲのＹ座標は等しくなる。また、Ｂ軸中心ＱのＺ座標とＣ軸中心ＲのＺ座標とは等しくなる。すなわち、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とをＹＺ平面に投影したときの交点のＹ座標およびＺ座標は、Ｂ軸中心ＱおよびＣ軸中心Ｒに関するＹ座標およびＺ座標になる。

【0026】

本実施の形態においては、２つの回転軸の測定を事前に行っている。この事前の測定により、ワーク１０を配置していないときの傾き角度α，βが予め知られている。また、２つの回転軸の位置も事前に測定されている。すなわち、Ｂ軸中心Ｑの機械座標系における座標（Ｃｘｂ，Ｃｙ，Ｃｚ）およびＣ軸中心Ｒの機械座標系における座標（Ｃｘｃ，Ｃｙ，Ｃｚ）が予め測定されている。

【0027】

ところで、テーブル３５の表面にワーク１０が配置されることにより、ワーク１０の質量によりテーブル３５が僅かに傾く場合がある。すなわち、Ｂ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３は、ワーク１０が配置されると僅かに傾く場合がある。ワーク１０を配置することにより、Ｂ軸の軸線５２は、矢印１０１に示すように僅かに移動し、また、Ｃ軸の軸線５３は矢印１０２に示すように僅かに移動する。

【0028】

本実施の形態の工作機械１１は、ワーク１０をテーブル３５に配置したときのＢ軸の軸線５２の傾き角度の誤差を算出する。また、Ｃ軸の軸線５３の傾き角度の誤差を算出する。本実施の形態においては、ワーク１０をテーブル３５に配置する前後のＢ軸の軸線５２の傾き角度の変化量Δαと、Ｃ軸の軸線５３の傾き角度の変化量Δβとを算出する。そして、変化量Δα，Δβに基づいて、それぞれの回転軸の回転軸中心と傾き角度とを補正する。補正した回転軸中心と傾き角度とに基づいて工具経路を算出する。

【0029】

工作機械１１は、このような回転軸の測定を行う測定制御を実施可能に形成されている。また、工作機械１１は、回転軸の測定制御の結果に基づいて、ワーク１０の加工を行う加工制御を実施可能に形成されている。

【0030】

図４に、回転軸の測定を行う測定制御のフローチャートを示す。本実施の形態の測定制御は、ワーク１０を加工する前にワーク１０をテーブル３５に配置した状態にて実施することができる。

【0031】

工作機械１１は、始めにワーク１０の質量を推定する。工作機械１１は、移動体２７をＹ軸方向に移動し、このときのＹ軸サーボモータのトルクと回転速度とを取得する。次に、Ｙ軸サーボモータのトルクのモデル式に基づいて、Ｙ軸サーボモータの軸換算の全体のイナーシャを推定する。算出した全体のイナーシャから移動体２７等のイナーシャを減算することによりワーク１０のイナーシャを算出する。次に、ワーク１０のイナーシャに基づいてワーク１０の質量を推定する。

【0032】

ステップ１１１においては、Ｙ軸方向の移動体２７の移動を開始する。Ｙ軸移動装置により、Ｙ軸方向に移動体２７を往復させる。本実施の形態では、１回の往復運動を行っているが、この形態に限られず、一方向の移動のみを行っても構わない。または、複数回の移動を行っても構わない。

【0033】

ステップ１１２においては、移動体２７が移動している期間中のＹ軸サーボモータのトルクと回転速度とを取得する。予め定められた時間間隔ごとにＹ軸サーボモータのトルクと回転速度とを取得する。本実施の形態では、Ｙ軸サーボモータのトルクに対応するＹ軸サーボモータの電流値を取得する。Ｙ軸サーボモータの回転速度は、例えばＹ軸移動装置に配置された回転数測定器により取得することができる。

【0034】

ステップ１１３においては、移動体２７がＹ軸方向に往復した後に移動体２７の移動を終了する。また、Ｙ軸サーボモータのトルクおよび回転速度の取得を終了する。

【0035】

次に、ステップ１１４においては、全体イナーシャＪを算出する。全体イナーシャＪには、Ｙ軸サーボモータのロータ、Ｙ軸サーボモータから移動体２７までのボールねじ等の動力伝達機構、移動体２７、傾斜旋回台２８、テーブル３５、およびワーク１０を含む構成品のイナーシャが含まれる。全体のイナーシャＪとＹ軸サーボモータのトルクとの関係は次式により表すことができる。

【0036】

【数1】

【0037】

ここで、Ｙ軸サーボモータの電流値に基づいて全体のトルクτを取得することができる。また、Ｙ軸サーボモータの回転速度に基づいて角速度Ｖおよび角加速度ａを算出することができる。速度方向を示す単位ベクトルＵは、移動体２７がＹ軸方向の一方の向きに移動するときに正の値になり、他方の向きに移動するときに負の値になる。移動体２７のＹ軸方向の往復移動の期間中に取得されるそれぞれの変数は次式のように表すことができる。

【0038】

【数2】

【0039】

このように、複数のトルクτの値、複数の角速度Ｖの値、複数の角加速度ａの値、および速度方向を示す単位ベクトルＵを取得することができる。次に、式（２−１）に示されるトルクτｎと、式（２−２）、式（２−３）および式（２−４）に示される変数を式（１−１）に代入して得られるトルクτとの差の二乗和が最小となるように、全体のイナーシャＪ、粘性係数Ｄ、およびクーロン摩擦Ｆを算出する。すなわち、最小二乗法により、これらの変数の算出を行う。このように、全体のイナーシャＪを算出することができる。

【0040】

次に、ステップ１１５においては、ワーク１０の質量Ｗを算出する。本実施の形態では、全体のイナーシャＪに基づいて、ワーク１０のイナーシャＪｗを次式により算出する。更に、ワーク１０のイナーシャＪｗに基づいて、ワーク１０の質量Ｗを次式により算出する。

【0041】

【数3】

【0042】

ここで、Ｙ軸サーボモータのロータ、ボールねじ、移動体２７、傾斜旋回台２８、テーブル３５等のワーク１０以外のイナーシャＪｅは、予め実験等により求めておくことができる。全体のイナーシャＪから移動体２７等を含むイナーシャＪｅを減算することにより、ワーク１０のイナーシャＪｗを算出することができる。また、換算係数Ｋｗを用いて、ワークの質量Ｗを算出することができる。換算係数Ｋｗは、工作機械の特性により定まる定数であり、実験等により予め定めておくことができる。

【0043】

次に、ステップ１１６においては、回転軸の傾き角度の変化量を算出する。Ｂ軸の軸線５２の傾き角度の変化量ΔαおよびＣ軸の軸線５３の傾き角度の変化量Δβは、次式で表すことができる。

【0044】

【数4】

【0045】

ここで、ワーク１０の質量Ｗに基づいてＢ軸の軸線５２の傾き角度の変化量Δαを算出するための変換係数Ｋαと、ワーク１０の質量Ｗに基づいてＣ軸の軸線５３の傾き角度の変化量Δβを算出するための変換係数Ｋβは、予め設定しておくことができる。これらの換算係数Ｋα，Ｋβを用いることにより、それぞれの回転軸の変化量を算出することができる。すなわち、それぞれの回転軸の傾き角度の誤差を算出することができる。上記の式（４−１）および式（４−２）に示されるように、ワーク１０の質量Ｗが大きいほど回転軸の傾き角度の誤差が大きくなる。

【0046】

次に、ステップ１１７においては、算出した回転軸の変化量に基づいて回転軸の傾き角度および位置を補正する。補正後のＢ軸の軸線５２の傾き角度α ’および補正後のＣ軸の軸線５３の傾き角度β’は、次式になる。

【0047】

【数5】

【0048】

次に、Ｂ軸の軸線５２のＢ軸中心ＱおよびＣ軸の軸線５３のＣ軸中心Ｒを補正する。すなわち、補正後の回転軸の位置を算出する。

【0049】

ここで、図２を参照して、Ｂ軸の軸線５２は、傾斜旋回台２８の回転軸に相当する。また、Ｃ軸の軸線５３は、テーブル３５の回転軸に相当する。本実施の形態における２つの回転軸は、互いに延びる方向が異なる。このために、テーブル３５にワーク１０が配置されてテーブル３５が傾いた場合には、互いに異なる回転中心点により、個別に回転軸が回転すると考えられる。ところが、発明者らは、互いに異なる２つの回転軸の回転中心点を単一の点としても、充分な精度が得られることを見出した。すなわち、Ｂ軸の軸線５２が傾く回転中心点およびＣ軸の軸線５３が傾く回転中心点を、共通の回転中心点ＲＯとした場合にも、充分な加工精度が得られることを見出した。

【0050】

共通の回転中心点ＲＯとしては、Ｂ軸中心Ｑが回転する時の回転中心を採用することができる。このような共通の回転中心ＲＯは、コンピューターによる解析により理論上の点を設定することができる。または、回転中心ＲＯは、実験的に予め定めておくことができる。本実施の形態においては、Ｂ軸の軸線５２の回転中心点ＲＯを予め設定し、Ｃ軸の軸線５３についても、ワーク１０がテーブル３５に配置された時に回転中心点ＲＯを中心に回転するとしている。補正後の回転軸中心点のＹ座標およびＺ座標は、回転行列を用いると次式になる。なお、ワーク１０をテーブル３５に配置にする前のＢ軸中心ＱのＹ座標をＣｙとし、Ｚ座標をＣｚとしている。

【0051】

【数6】

【0052】

上記の式（６−１）および式（６−２）により、補正後のＢ軸中心Ｑ’のＹ座標およびＺ座標と、補正後のＣ軸中心Ｒ’のＹ座標およびＺ座標は次式になる。なお、補正後のＢ軸中心Ｑ’のＸ座標はＣｘｂとなり、補正後のＣ軸中心Ｒ’のＸ座標はＣｘｃとなり、それぞれが補正前のＸ座標と等しくなる。

【0053】

【数7】

【0054】

なお、上記の式（６−２）、式（７−３）および式（７−４）においては、補正後のＢ軸中心Ｑ’に対するＣ軸中心Ｒ’のオフセット（相対位置）を算出している。オフセットは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれについて算出される。本実施の形態においては、Ｂ軸中心ＱおよびＣ軸中心ＲのＹ座標およびＺ座標を、２つの回転軸をＹＺ平面に投影したときの交点のＹ座標およびＺ座標としている。このために、本実施の形態では補正前および補正後において、Ｂ軸中心に対するＣ軸中心のオフセットは零になる。

【0055】

上記のように、ワーク１０をテーブル３５に配置したときの２つの回転軸の傾き角度および回転軸中心を算出することができる。上記の測定制御においては、回転軸の傾き角度の誤差に基づいて補正後の回転軸中心を算出しているが、この形態に限られず、回転軸の傾き角度の誤差に基づいて、回転軸中心の誤差を算出し、回転軸中心の誤差に基づいて補正後の回転軸中心を算出しても構わない。加工制御では、補正後の回転軸の傾き角度および補正後の回転軸中心に基づいて、各軸のサーボモータの指令値を算出することができる。

【0056】

図５に、本実施の形態における工作機械のブロック図を示す。本実施の形態においては、回転軸の誤差を計測する測定制御の入力プログラムは、予め作成されており、数値制御装置７０に記憶されている。なお、測定制御のプログラムについても使用者が作成し、入力プログラム７１に入力しても構わない。

【0057】

測定制御においては、使用者は、表示装置７６に表示の所定のボタンを押すことにより測定制御の開始を指令する。数値制御装置７０は、ワーク質量推定部７７を含む。ワーク質量推定部７７は、Ｙ軸方向に移動体２７を移動させるようにサーボモータ制御部７４に動作指令を送出する。サーボモータ制御部７４は、受信した動作指令値に基づいて各軸サーボモータ７５を駆動する。測定制御では、Ｙ軸サーボモータを駆動する。また、ワーク質量推定部７７は、Ｙ軸サーボモータの電流値および回転速度を取得し、テーブル３５に配置されたワーク１０の質量Ｗを推定する。

【0058】

数値制御装置７０は、誤差算出部７８を含む。誤差算出部７８は、ワーク質量推定部７７により推定されたワークの質量Ｗに基づいて回転軸の誤差データを算出する。本実施の形態の誤差算出部７８は、Ｂ軸の軸線５２の傾き角度の変化量ΔαおよびＣ軸の軸線５３の傾き角度の変化量Δβを算出する。

【0059】

数値制御装置７０は、誤差算出部７８により算出された誤差データを記憶する記憶部７９を含む。記憶部７９は、Ｂ軸の軸線５２の傾き角度の誤差およびＣ軸の軸線５３の傾き角度の誤差に加えて、推定したワーク１０の質量を記憶する。そして、ワーク質量推定部７７によって推定されたワーク１０の質量、および誤差算出部７８により算出された誤差データは、表示装置７６により確認することができる。

【0060】

ワーク１０を加工する加工制御を実施する場合には、使用者は、加工制御のための入力プログラム７１を作成する。入力プログラム７１には、加工制御のプログラムおよび他の入力情報が入力される。他の入力情報には、工具の情報等の機械パラメータが含まれる。

【0061】

数値制御装置７０は、読取解釈部７２、補間演算部７３、およびサーボモータ制御部７４を含む。読取解釈部７２は、入力プログラム７１を読み込んで、移動指令を補間演算部７３に送出する。補間演算部７３は、補間周期毎の位置指令値を演算し、位置指令値をサーボモータ制御部７４に送出する。補間演算部７３は、移動指令に基づいて設定された時間間隔ごとの移動量を算出する。サーボモータ制御部７４は、位置指令に基づいて各軸の位置を算出し、各軸サーボモータ７５を駆動する。

【0062】

読取解釈部７２は、入力プログラムに回転軸周りの移動が含まれている場合には、補正部８０に入力プログラム７１を送出する。補正部８０は、入力プログラム７１に加えて記憶部７９に記憶された回転軸の傾き誤差を読み込む。補正部８０は、読み込んだ誤差データに基づいて、補正後の回転軸の傾き角度および位置を算出する。補正部８０は、補正後の回転軸の傾き角度および位置に基づいて移動指令を作成し、移動指令を補間演算部７３に送出する。

【0063】

数値制御装置は、ワーク１０をテーブル３５に配置した後の補正後の回転軸の回転軸中心と傾き角度とに基づいて、各軸のサーボモータを制御するための移動指令値を算出することができる。補正後の回転軸の傾き角度および回転軸中心を用いて各軸の移動を制御することにより、高精度でワークを加工することができる。なお、加工制御においては、補正前の回転軸中心と傾き角度とに基づいて各軸のサーボモータを制御する移動指令値を算出し、各軸のサーボモータを制御する移動指令値を誤差データに基づいて補正しても構わない。

【0064】

ところで、工作機械１１は、それぞれのワーク１０の質量Ｗを推定することができる。これらの推定した質量は、記憶部７９に記憶されており、表示装置７６にて表示させることができる。本実施の形態の表示装置は、ワーク１０を加工する前および加工している期間中に、テーブル３５に配置されているワーク１０が所望のワーク１０であるか否かを判別する確認画面を表示する。

【0065】

図６に、ワークの情報を表示する確認画面の例を示す。それぞれのワーク１０は、パレットと共に搬送装置から工作機械１１に搬送され、パレットと共にテーブル３５に配置される。本実施の形態ではワーク１０の質量の範囲が予め定められている。ワーク１０の質量を予め定められた複数の領域に分割し、分割した質量の領域に番号が割り当てられている。例えば、テーブル３５の最大積載質量が５００ｋｇであり、５段階にて質量の領域を分割する場合には、０ｋｇ以上１００ｋｇ未満の質量の領域を表示番号「１」と定め、１００ｋｇ以上２００ｋｇ未満の質量の領域を表示番号「２」と定める。その他の領域も同様に、質量の領域の番号「１」から「５」までを予め設定しておくことができる。確認画面では、それぞれのワーク１０ごとに、質量の領域の番号を表示する。

【0066】

本実施の形態の確認画面では、推定した質量でなく、質量の領域の数字、すなわち質量バンドの数字にて表示している。最も左のパレット名の欄において、「テーブル（パレット１）」の表示は、パレット１に保持されているワークがテーブルに配置されていることを示す。質量バンドの欄においては、ワークの質量が番号４の領域であることを示す。パレット名の欄において、単に「パレット２」と表記されているワークおよび「パレット３」と表記されているワークは、搬送装置に配置されていることを示している。

【0067】

本実施の形態の表示装置は、質量の領域を示す番号にてテーブル３５に配置されているワーク１０が加工対象のワーク１０であるか否かを確認する。使用者は、質量の領域を示す番号により、ワーク１０の大きさを想像することができる。大きさの異なるワーク１０がテーブル３５に配置されていることを容易に判別することができる。例えば、図６に示すように、テーブル３５に配置されているワークの質量バンドが番号４であるにも関わらず、テーブル３５に非常に小さなワークが配置されている場合には、テーブル３５に載置されているワークが所望のワークと異なると容易に判別することができる。

【0068】

表示装置は、実際の単位で質量を表示することが可能である。ところが、たとえば、テーブル３５の最大積載質量が大きくなると、大きな数字が表示され、実際の単位で質量が表示されてもワークの判別が難しいという問題がある。ワークの質量を複数の領域に分割した記号にて表示することにより、実際に加工されるワークが所望のワークであるか否かを容易に判別することができる。なお、質量の領域を示す記号としては、番号に限られず、任意の記号を表示することができる。たとえば、記号には、大型、中型および小型等の単語を含んで表示しても構わない。

【0069】

本実施の形態の加工制御は、少なくとも１つの回転軸にてワークに対する工具の相対位置を変更する工作機械の制御に適用することができる。このような加工制御としては、工具先端点制御を例示することができる。工具先端点制御では、ワークの所定の位置を原点とし、この原点に対する工具の先端の位置を示した座標系を用いる。使用者は、入力プログラムとして、工具の長さ等の工具の情報と、ワーク上の原点に対する工具の相対位置とを入力する。たとえば、使用者は、ワークに対する工具の傾きおよびワークに対する工具の先端の位置を入力する。数値制御装置は、入力プログラムに基づいて各軸の移動量を算出し、各軸サーボモータを駆動する。工具先端点制御では、使用者がテーブルや主軸の機械座標系の位置を入力する必要がなく、容易に入力プログラムを作成することができる。

【0070】

このような工具先端点制御を実施するためには、回転軸中心および回転軸の傾き角度が必要になる。本実施の形態においては、測定制御において算出した回転軸中心および傾き角度を用いて工具先端点制御を実施することができる。実際に検出した回転軸の情報を用いるために、高精度の加工を行うことができる。また、その他の加工制御としては、傾斜面加工指令および切削点指令等を例示することができる。

【0071】

本実施の形態においては、複数の回転軸を有する工作機械を例示して説明したが、この形態に限られず、回転軸が１つの工作機械に対しても、本発明を適用することができる。

【0072】

上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される形態の変更が含まれている。

【符号の説明】

【0073】

１０ ワーク
１１ 工作機械
２５ 主軸
２７ 移動体
２８ 傾斜旋回台
２９ａ，２９ｂ Ｙ軸レール
３５ テーブル
５２ Ｂ軸の軸線
５３ Ｃ軸の軸線
７０ 数値制御装置
７７ ワーク質量推定部
７８ 誤差算出部
７９ 記憶部
８０ 補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2014年8月12日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0006】

本発明の工作機械は、第１回転軸の周りにテーブルが回転する第１回転送り軸と、第１回転軸とは異なる第２回転軸の周りにテーブルが回転する第２回転送り軸とを有する。工作機械は、テーブルに配置されたワークの質量を推定するワーク質量推定部と、ワーク質量推定部により推定された質量に基づいてワークをテーブルに配置したときの第１回転軸および第２回転軸の誤差を算出する誤差算出部と、誤差算出部により算出された第１回転軸および第２回転軸の誤差を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された第１回転軸および第２回転軸の誤差に基づいて第１回転軸および第２回転軸を補正する補正部とを備える。誤差算出部は、単一の回転中心点の周りの回転に基づいて、第１回転軸および第２回転軸の傾き角度の誤差を算出する。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転軸の周りにテーブルが回転する第１回転送り軸と、前記第１回転軸とは異なる第２回転軸の周りに前記テーブルが回転する第２回転送り軸とを有する工作機械であって、
前記テーブルに配置されたワークの質量を推定するワーク質量推定部と、
前記ワーク質量推定部により推定された前記質量に基づいて前記ワークを前記テーブルに配置したときの前記第１回転軸および前記第２回転軸の誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部により算出された前記第１回転軸および前記第２回転軸の誤差を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第１回転軸および前記第２回転軸の誤差に基づいて前記第１回転軸および前記第２回転軸を補正する補正部とを備え、
前記誤差算出部は、単一の回転中心点の周りの回転に基づいて、前記第１回転軸および前記第２回転軸の傾き角度の誤差を算出することを特徴とした、工作機械。