特許 6960893 工作機械の計測誤差評価方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6960893

(24)【登録日】2021年10月14日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】工作機械の計測誤差評価方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/00 20060101AFI20211025BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/00 P

   B23Q17/00 A

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-174953(P2018-174953)

(22)【出願日】2018年9月19日

(65)【公開番号】特開2020-46301(P2020-46301A)

(43)【公開日】2020年3月26日

【審査請求日】2020年10月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】505209625

【氏名又は名称】株式会社キャプテン インダストリーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100136744

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 佳正

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】山下 宏

(72)【発明者】

【氏名】小島 幸浩

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３０２２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３９１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５８０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０８７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０４８９３５８１（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００ー ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

Ｂ２３Ｑ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械の測定誤差を評価する方法であって、
長尺状のアームと、前記アームの長尺軸方向に略等間隔で前記アーム上に固定された複数の球体からなる球体列と、前記アームを鉛直軸周りに回転させる回転機構および前記鉛直軸と前記アームの長尺軸に直交する軸周りに回転させる回転機構と、を有し、前記球体列を構成する各球体間の距離は予め保証された基準値の距離となっているゲージを提供するゲージ提供ステップと、
前記ゲージを前記工作機械の測定空間内に配置するゲージ配置ステップと、
前記回転機構によって前記アームを所望の角度に回転させ、前記球体列の方向を調整する球体列方向調整ステップと、
前記工作機械によって前記球体列に含まれる球体間の距離を測定する第一の演算ステップと、
演算された球体間の距離を予め保証された球体間の距離の基準値と比較し、所定の球体列方向の誤差を演算する第二の演算ステップと、
前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する評価ステップと
を含むことを特徴とする工作機械の測定誤差評価方法。

【請求項2】

前記第一の演算ステップと、前記第二の演算ステップとを繰り返し、複数の球体列方向それぞれに対応した誤差を演算し、
前記評価ステップは、前記複数の球体列方向それぞれに対応した誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の測定誤差評価方法。

【請求項3】

前記評価ステップは、前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて所定の球体列方向の誤差の程度を表す伸縮係数を演算し、前記伸縮係数を用いて工作機械の精度を評価する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の測定誤差評価方法。

【請求項4】

前記評価ステップは、前記伸縮係数を用いて前記工作機械の測定空間における鉛直軸を含み互いに略直交する３軸からなる測定座標系の各軸の交差角度が直角からどの程度ずれているかを表す軸ずれ係数を演算し、前記伸縮係数および前記軸ずれ係数を用いて工作機械を評価する
ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械の測定誤差評価方法。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械の測定誤差評価方法によって得られた評価に基づいて、前記工作機械による被測定対象に対する測定結果を補正する補正ステップを含む
ことを特徴とする工作機械の測定結果補正方法。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の各ステップのうちの少なくとも一部は、前記工作機械とは独立した装置上で実行される方法。

【請求項7】

工作機械上で実行されるプログラムであって、
前記工作機械上で請求項１〜５のいずれか１項に記載のステップが実行されることを特徴とするプログラム。

【請求項8】

工作機械及び前記工作機械とは独立した装置上で実行されるプログラムであって、
前記工作機械及び前記工作機械とは独立した装置上で、請求項１〜５のいずれか１項に記載のステップが実行されることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、広く工作機械の測定誤差や計測能力を評価する方法等に関し、より詳細には、多軸制御可能な数値制御機械（ＮＣあるいはＣＮＣ工作機械）の測定誤差や計測能力を評価したり、評価に基づき補正値を算出したりするための方法等に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、機械部品の寸法測定や工作に際しては、例えば測定／工作テーブル上にセッティングされた被測定物に対して３次元方向に移動制御可能なプローブ（測定子）の先端を接触させて所定箇所の測定を行うなどして、その誤差や精度を評価することが行われてきた。そして、これらの誤差や精度を高めるために、ゲージや補正処理方法において様々な工夫がなされてきた。

【0003】

例えば、従来の３次元座標測定機を校正するためのゲージは、必ずしも正確なものとはいえないことを踏まえ、国家標準器に基づくゲージを提供すると共に、そのゲージを使用した３次元座標測定機校正方法が提案されている（特許文献１）。

【0004】

すわなち、特許文献１には、国家標準器として第１端面６と第２端面７間の長さの絶対値が保証されているブロックゲージ１の表面３に、球体２を載置して固定することにより３次元座標測定機校正ゲージ４が構成され、使用に際しては、第１端面６に３点以上３次元座標測定機の測定子を当てて第１端面６の平面を特定し、次いで球体２の赤道部分に３点測定子を当てると共に極点にも当てて、第１端面６の平面からの球体２の中心座標と球体の直径を特定し、次いで第２端面７に測定子を当てて第２端面と球体の上記特定値を補正し、球体の３次元空間の座標が正確に特定された３次元座標測定機校正ゲージとする方法が開示されている。

【0005】

また、小型のアーティファクトを用いて、広い操作空間を有する３次元座標測定機等を校正することができる方法も提案されている（特許文献２）。

【0006】

すなわち、特許文献２には、校正対象のパラメータを有する運動機構の操作空間内に、第１アーティファクト及び第２アーティファクトを設置する設置工程と、前記運動機構を操作して、第１アーティファクトの標準座標を測定する第１測定工程と、前記運動機構を操作して、第２アーティファクトの標準座標を測定する第２測定工程と、前記第１測定工程にて得られる各座標値についての前記各パラメータによる偏微分値を成分とする行列をＰ１行列、前記第２測定工程にて得られる各座標値についての前記各パラメータによる偏微分値を成分とする行列をＰ２行列、前記第１測定工程にて得られる各座標値についての、前記運動機構の座標系を前記第１アーティファクトの座標系に変換する座標変換ベクトルの各成分による偏微分値を成分とする行列をＲ１行列、前記第２測定工程にて得られる各座標値についての、前記運動機構の座標系を前記第２アーティファクトの座標系に変換する座標変換ベクトルの各成分による偏微分値を成分とする行列をＲ２行列、とした時の行列を計画行列とし、最小二乗法によって前記パラメータを推定する計算工程と、を備えたことを特徴とする運動機構の校正方法が開示されている。

【0007】

また、より高精度、より簡便に構成可能な３次元座標測定機ゲージを提供するとともに、当該３次元座標測定機ゲージを用いた精度評価方法も提案されている（特許文献３）。

【0008】

すなわち、特許文献３には、３次元座標測定機の精度を評価するためのゲージであって、上面が平坦な基板と、前記基板の上面に配置される第１の球体列と、前記基板の上面に対して傾斜して配置される第２の球体列とを備えることを特徴とする３次元座標測定機ゲージが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０００−１８０１０３号公報

【特許文献2】特開２００４−３３３３１２号公報

【特許文献3】特開２０１２−５８０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

（空間座標と空間補正について）
３次元座標測定機や製品部品の加工を行う工作機械においては、必ず機械上に測定や加工を行うための３次元的な空間を備えている。この空間は、図１５に示されるとおり、直行するＸＹＺの３つの軸方向の運動機構と、各軸に並行に配置されたスケール（高精度な電子定規など）によって構成されるのが一般的であり、機械の軸運動量を各スケールの読み取り値で把握する仕組みとなっている。

【0011】

また、各スケールの読み取り値は「座標値」と呼ばれ、ＸＹＺの３つの座標値を合せて「空間座標」と呼び、この空間座標を元に、工作機械であれば空間上の「寸法」を把握しながら加工を行っている。また、空間座標自体は機械構造を用いて形成されているため、理想的な空間に比べ、構造上の誤差を含んでおり、その誤差は、本来、機械的な調整を行わない限り軽減除去することは難しい。

【0012】

しかし、機械的な調整は、高い技術に加えて時間及びコストを必要とするため、決して容易な方法とは言えず、実用上頻繁に実施することは困難であった。この難点に対し有用な方法として、なんらかの手段で機械の空間的誤差を把握し、その誤差が軽減除去できるように、検出座標値を電子的な計算で変換する方法がある。この手法は一般に「空間補正」と呼ばれる。

【0013】

空間補正の用途は、一般的には機械の出力値の精度を高めるために用いられており、それらは主に機械メーカーが自社製品に内包する方式で提供されるため、機械のユーザ自身が自主的に実施することは困難であった。

【0014】

これに対し、近年普及が進む工作機械上での計測である「機上計測」においては、要求される精度が単純な加工精度レベルではなく、段階の高い測定機器の精度になること、加えて計測結果があくまで電子的データであることから、測定後に計測データの信頼度を向上させる手段として、上述した空間補正を効果的に用いることが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

そこで、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法は、工作機械の測定誤差を評価する方法であって、長尺状のアームと、前記アームの長尺軸方向に略等間隔で前記アーム上に固定された複数の球体からなる球体列と、前記アームを鉛直軸周りに回転させる回転機構および前記鉛直軸と前記アームの長尺軸に直交する軸周りに回転させる回転機構と、を有し、前記球体列を構成する各球体間の距離は予め保証された基準値の距離となっているゲージを提供するゲージ提供ステップと、前記ゲージを前記工作機械の測定空間内に配置するゲージ配置ステップと、前記回転機構によって前記アームを所望の角度に回転させ、前記球体列の方向を調整する球体列方向調整ステップと、前記工作機械によって前記球体列に含まれる球体間の距離を測定する第一の演算ステップと、演算された球体間の距離を予め保証された球体間の距離の基準値と比較し、所定の球体列方向の誤差を演算する第二の演算ステップと、前記第二の演算ステップで演算された誤差を用いて前記工作機械の精度を評価する評価ステップとを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等によれば、空間補正を効果的に用いて工作機械の計測誤差評価の信頼性を向上させ、あるいは、工作機械に対して精度の高い補正を施すことができという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステムモジュール等の構成概念を説明する説明図である。

【図2】図１に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を説明する説明図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用されるゲージの外観構成を説明する説明図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における処理フローを説明するフロー図である。

【図5】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用される長さの検査を用いた機械の精度検査要領を説明する説明図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用される６方向の検査要領を説明する説明図である。

【図7】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。

【図8】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。

【図9】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における算出処理の詳細を説明する説明図である。

【図10】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における補正処理の詳細を説明する説明図である。

【図11】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。

【図12】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。

【図13】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。

【図14】本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを説明する説明図である。

【図15】従来の工作機械等において機械上（機上）に備えられた３次元空間の座標系を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法及びプログラムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0019】

図１に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法を実施するシステムモジュール等の構成概念を示す。これらのシステムモジュール等は、一実施形態において以下のハードウェア（図１において不図示）を前提としている。
［ハードウェア構成例］
（１）ＮＣ等の工作機械（３〜６軸のマシニングセンタ、あるいは、複合加工機）
（２）外付け端末（ＰＣ等）
工作機械には、測定プログラム生成モジュール（一実施形態において、商品名：ＮＣゲージを採用することができる）や統計分析ソフトウェア（一実施形態において、商品名：O-QIS, SolaraMPを採用することができる）が実装されている。あるいは、これらのソフトウェアはＰＣ等の外付け端末に実装されてもよい（この場合には、工作機械から外付け端末へ測定データが逐次送信されることとなる）。

【0020】

ここで、測定プログラム生成モジュールは、工作機械側のＡＰＩ（Application Programing Interface）を介して通信する。また、統計分析ソフトウェアは、測定プログラム生成モジュールで測定された結果を分析するための種々の処理を実施する。

【0021】

図１において、システムモジュール１００は、ＮＣ等の工作機械側に実装される工作機械制御モジュール１１０とＰＣ等の端末側に実装される端末側モジュール１２０とを含む。本発明の一実施形態において、工作機械制御モジュール１１０は、ＮＣ等の工作機械（不図示）に接続される２種類のプローブからの測定信号を受信する。

【0022】

２種類のプローブのうちの１つは、ワーク形状測定用のプローブ１９１である。他の１つは、ワーク温度測定用のプローブ１９２である。
なお、本発明において２種類のプローブは必須の構成ではなく、少なくともワーク形状測定用のプローブ１９１を備えていればよい。

【0023】

また、プローブのキャリブレーション等にあたっては、一実施形態として、マスターゲージ１９９（本発明において特徴的なゲージについては、図３を参照して後述する）が使用される。本発明はこれに限定されないが、具体的には、測定に使用されるプローブは測定プログラム生成モジュールに登録され、プローブのキャリブレーションが行われる。キャリブレーションの結果は、測定プログラム生成モジュールの測定結果の補正に使用される。なお、５軸制御マシニングセンタの場合には、回転軸（第５軸であるＣ軸と、第４軸であるＡ軸またはＢ軸）のキャリブレーションも必要とされる。

【0024】

工作機械制御モジュール１１０は、ワーク形状測定プローブ１９１からの測定データを受信して処理するための測定プログラム生成モジュール１１１と、ワーク温度測定プローブ１９２からの測定データを受信して処理するための専用マクロプログラム１１２と、マクロ変数に温度情報等を書き込むマクロ変数生成等モジュール１１３とを含む。

【0025】

本発明の一実施形態において、マクロ変数生成等モジュール１１３で生成された温度に関するマクロ変数は端末側モジュール１２０内の温度補正モジュール１２２へ送信され、温度補正処理（詳細な説明は割愛）されたうえで測定プログラム生成モジュール１１１へフィードバックされることにより、計測誤差評価の信頼性を向上させることができる。

【0026】

本発明の一実施形態において、測定プログラム生成モジュール１１１で処理されたデータは端末側モジュール１２０内のゲージ能力評価モジュール１２１へ送信され、ゲージ能力評価を行うこともできる。

【0027】

図２に、図１に示したモジュールのうち、測定プログラム生成モジュール内のサブモジュール等の構成概念を示す。図２において、サブモジュール２００は、工作機側コントローラ２０１が、マクロ２０２、測定プログラム生成モジュール２０３、３次元計測モジュール（ＣＡＤデータからオフラインで測定プログラムを生成可能なソフトウェアモジュールであり、一実施形態において、商品名：PC-DMIS NCなどを採用することができる）２０４を制御するように構成されており、これらのモジュールにより計測等されたデータは変換部２０５において所定のデータ形式に変換されてレポートモジュール（一実施形態において、商品名：O-QISを採用することができる）２０６へ送信され測定結果データが処理され報告データが生成される。そして、必要に応じてグラフィック解析モジュール２０７へ送信され、報告情報が視覚的に表示される。このとき、報告情報の変化に応じてリアルタイムに処理されてもよい。

【0028】

図３に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等において採用されるゲージの外観構成を示す。

【0029】

ゲージ３００は、土台３０１と、土台３０１上に固定された台座３０２ａおよび３０２ｂと、台座３０２ｂに取り付けられた回転支持部材３０５ａおよび３０５ｂと、回転支持部材３０５ａに固定されたアーム３０３と、アーム３０３上に略等間隔に設置固定された球体３０４ａ〜３０４ｄとを有する。本発明の一実施形態において、土台３０１は、２００ｍｍ四方程度の正方形状の平板である。台座３０２ｂは、略円柱状であり、土台３０１及び台座３０２ａに対して円柱の軸周りに回転可能に構成されている。台座３０２ｂが回転することによって、アーム３０３を水平方向に任意の角度に回転させることができる。回転支持部材３０５ａは、回転支持部材３０５ｂを介して台座３０２ｂに取り付けられており、台座３０２ｂの軸方向と直交する回転部材支持３０５ｂの軸の周りに回転に構成されている。回転支持部材３０５ａが回転することによって、一実施形態においてはアーム３０３を垂直方向に最大４５°まで任意の角度で回転させることができる。

【0030】

このようにアーム３０３を水平方向および／または垂直方向の任意角度（所望の角度）に回転させる回転機構によって、球体３０４ａ〜３０４ｄの位置を様々に調整する（「球体列方向調整」という）ことができるため、任意の設定条件を作り出して誤差を計測することが可能となる。一実施形態において、アーム３０３は、長さ６２０ｍｍの長尺体である。球体３０４ａ〜３０４ｄは、アーム３０３上に約２００ｍｍ間隔で略等間隔に固定されている。アーム３０３は、他の実施形態においては長さ６００ｍｍから１０００ｍｍのものを採用することも可能であり、これにより球体３０４ａ〜３０４ｄの間隔をより広くすることも可能である。

【0031】

従来のゲージでは１００ｍｍ程度のアームが採用されていたが、本実施形態のように従来の約１０倍の長さのアームを採用することにより、高精度で誤差を検出することが可能となる。換言すれば、検出される誤差及びそこから読み取られる全体誤差傾向に対する信頼性を大きく高めている。なお、本発明の一実施形態においては、４つの球体がアーム上に等間隔に固定されるが、本発明における球体の数は４つに限定されず、５つ以上としてもよい。

【0032】

図４に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等における処理フローを示す。本処理フローは、工作機械等の空間的誤差を把握し、実際の計測時にその誤差を補正するまでの手順を説明するものであり、大別すると以下４つの手順に分けられる。
手順１：標準器を用いて機械の精度を検査する。
手順２：検査結果から６つの空間補正パラメータを算出する。
手順３：補正対象とする機上計測を実施し計測データを取得する。
手順４：空間補正パラメータを用いて計測データを補正する。

【0033】

手順１に先立って、予め目標とする精度よりも上位の精度での長さ値が保証（校正）された標準器を用意する（ステップ４０１）。標準器としては、例えば図３で説明したような、複数の真球度の高いボールを固定し、不変なボールの中心間距離を提供するボール型座標用ゲージを用いることができる。ボール型座標用ゲージに対して高精度な３次元測定機を用いて球表面の接触点から球の中心座標を割り出し、その値を元に複数の球の空間的な距離を高精度に算出して、図５（Ａ）に示されるように校正値として各球間距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを得る（ステップ４０２）。なお、Ｌｃは図５には図示されていない球Ｂの右隣に設定固定された球である。

【0034】

手順１−１では、このボール型座標用ゲージを、機上計測を行う機械上に配置し、校正時と同じように球表面の接触点を用いて球中心座標及び各球間距離を検出して、各球間距離Ｌａ’、Ｌｂ’、Ｌｃ’を得る（ステップ４１１）。

【0035】

手順１−２では、標準器に対応した校正値である各球間距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを予め登録しておき（ステップ４１２）、検出した各球間距離Ｌａ’、Ｌｂ’、Ｌｃ’から、校正値である各球間距離Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃを減算して、機械上の各長さでの誤差を下式のとおり算出する（ステップ４１３）。
Ｌａ’−Ｌａ＝誤差ａ
Ｌｂ’−Ｌｂ＝誤差ｂ
Ｌｃ’−Ｌｃ＝誤差ｃ
この手順１−１および手順１−２を、評価機械上で、図６に示すＸ方向、Ｙ方向、空間対角４方向（Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７）に対して繰り返し実施して各方向における誤差を算出する。

【0036】

手順２では、まず図７に示されるように手順１で算出した所定方向における長さの誤差を複数プロットし、最小二乗法などの統計計算を用いて当該方向における長さの全体伸縮傾向を表す伸縮係数Ｓを得る。これをＸ方向、Ｙ方向、空間対角４方向（Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７）で実施して、それぞれの伸縮係数Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｖ４、Ｓｖ５、Ｓｖ６、Ｓｖ７を得る（ステップ４１４）。
そして、Ｓｖ４〜Ｓｖ７を統計合成した全体伸縮傾向Ｓｖａを計算する。より具体的には、Ｓｖａは、空間４方向の長さ（Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７）の傾きの平均として算出される。

【0037】

次に、対角方向の検査時の配置角度を変数として、Ｓｖａに含まれるＳｘとＳｙの影響成分を、計算テーブルを準備し、実際のＳｘとＳｙを代入して実係数を得る。図８に示すとおり、この係数を用いてＳｖａからＳｘとＳｙの影響を除外し、実際には検査していないＺ方向の伸縮係数Ｓｚを仮想値として得る（ステップ４１５）。
このように、Ｓｚは、上述のＳｖａから、既に判明しているＸ軸とＹ軸の長さの傾きの影響を除去したＺ軸の長さの傾きの想定値ということができる。

【0038】

さらに、４つの空間対角方向の伸縮傾向Ｓｖ４、Ｓｖ５、Ｓｖ６、Ｓｖ７のバラつき傾向から、ＸＹＺ３軸の交差角度が直角からどの程度ずれているか（「軸ずれ係数」という）を演算により推測する。具体的には図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すとおり、４つの空間対角方向の伸縮傾向Ｓｖ４〜Ｓｖ７を、ＸＹ、ＸＺ、ＹＺの直交座標面における２つの対角線になるように投影処理し、対角線の比率からＸＹθ、ＸＺθ、ＹＺθを得る（ステップ４１６）。
以上の計算により、６つの空間補正パラメータＳｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、ＸＹθ、ＸＺθ、ＹＺθが得られる。

【0039】

手順３では、空間補正パラメータを取得した機械で、測定要素である製品部品の機上計測を実施し、計測データを保存する（ステップ４１７）。ここで、保存される計測データは機械上の１つの座標系での座標値を表すデータであり、この座標系は、手順１の精度評価時の座標系と方向が同一の座標系であることとする。また、測定データは測定要素の各ポイント点を座標値で表した、座標点データ群とする。

【0040】

手順４では、補正対象である測定データの全座標値を対象に以下の計算を行う（ステップ４１８）。
（１）Ｘ座標値をパラメータＳｘ（Ｘ軸の伸縮係数）で除算して、Ｘ座標値を変換する。
（２）Ｙ座標値をパラメータＳｙ（Ｙ軸の伸縮係数）で除算して、Ｙ座標値を変換する。
（３）Ｚ座標値をパラメータＳｚ（仮想Ｚ軸の伸縮係数）で除算して、Ｚ座標を変換する。

【0041】

本発明の一実施形態においては、上述の変換されたＸ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値に対して、さらに、変換後の座標値を対象に以下の計算を行う。
（４）ＸＹ軸直角誤差（ＸＹθ−９０°）を用いて三角関数計算でＸ座標値、Ｙ座標値を変換する。
（５）ＸＺ軸直角誤差（ＸＺθ−９０°）を用いて三角関数計算でＸ座標値、Ｚ座標値を変換する。
（６）ＹＺ軸直角誤差（ＹＺθ−９０°）を用いて三角関数計算でＹ座標値、Ｚ座標値を変換する。

【0042】

続いて、以上の手順によって補正された測定要素の座標点データ群に基づいて、測定要素を評価し、その結果を評価レポートとして出力する（ステップ４１９）。

【0043】

図１１〜１４に、本発明の一実施形態にかかる計測誤差評価方法等を実施するシステム構成のバリエーションを示す。これらの図に示されるとおり、本発明にかかる計測誤差評価方法は多様なソフトウェアモジュール構成をとることができる。以下、説明の便宜上、図１４を参照してシステム構成の一形態を説明し、順次図１１〜１３に示されたシステム構成について説明する。

【0044】

図１４に示されるシステム構成は、これまで説明したほぼ全ての機能をＮＣゲージ（既述の測定プログラム生成モジュールである）上に実装した形態である（図４に示したシステム構成はこれに該当する）。

【0045】

図１４に示されるとおり、ＮＣゲージ上に次の機能（Ｆ１）〜（Ｆ６）が実現される。
（Ｆ１）機上計測機器の精度検査
（Ｆ２）精度評価機能
（ｆ２−１）標準器校正値登録
（ｆ２−２）機器精度評価
（Ｆ３）補正パラメータ算出機能
（ｆ３−１）各方向伸縮係数計算
（ｆ３−２）仮想Ｚ伸縮係数計算
（ｆ３−３）３直角角度計算
（Ｆ４）測定評価物の機上計測機能
（Ｆ５）補正計算機能
（ｆ５−１）座標値補正計算
（Ｆ６）測定要素評価機能

【0046】

図１１には、システム構成の他のバリエーションが示されている。同図では、ＮＣゲージに実装されている機能は、（Ｆ１）、（Ｆ４）、（Ｆ６）であり、その他は、評価補正総合ソフトとして実装されている（ＮＣゲージから独立したソフトウェアである）。このため、ＮＣゲージ及び評価補正総合ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データや点群データが送受信されている。

【0047】

図１２には、システム構成のさらに他のバリエーションが示されている。同図では、ＮＣゲージに実装されている機能は、（Ｆ１）、（Ｆ４）、（Ｆ６）であり、その他の機能のうち、（Ｆ５）を除き、評価補正総合ソフトとして実装されている（ＮＣゲージから独立したソフトウェアである）。さらに、（Ｆ５）については補正計算ソフトとして独立して構成されている。このため、ＮＣゲージ、評価補正総合ソフト及び補正計算ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データ、補正パラメータ、点群データが送受信されている。

【0048】

図１３には、システム構成のさらに他のバリエーションが示されている。同図では、ＮＣゲージに実装されている機能は、（Ｆ１）、（Ｆ４）、（Ｆ５）、（Ｆ６）であり、その他は、精度評価・パラメータ算出ソフトとして実装されている（ＮＣゲージから独立したソフトウェアである）。このため、ＮＣゲージ及び精度評価・パラメータ算出ソフト間は、図示された機能間でやりとりされるデータとして、検査データや補正パラメータが送受信されている。

【0049】

以上、具体例に基づき、本発明の一実施形態にかかる工作機械の計測誤差評価方法等の実施形態を説明したが、本発明の実施形態としては、当該評価を実施するための方法又はプログラムの他、プログラムが記録された記憶媒体（一例として、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、ハードディスク、メモリカード）等としての実施態様をとることも可能である。

【0050】

また、プログラムの実装形態としては、コンパイラによってコンパイルされるオブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード等のアプリケーションプログラムに限定されることはなく、オペレーティングシステムに組み込まれるプログラムモジュール等の形態であっても良い。

【0051】

さらに、プログラムは、必ずしも制御基板上のＣＰＵにおいてのみ、全ての処理が実施される必要はなく、必要に応じて基板に付加された拡張ボードや拡張ユニットに実装された別の処理ユニット（ＤＳＰ等）によって、または別のＰＣ上での独立したプログラムとして、その一部又は全部が実施される構成とすることもできる。

【0052】

本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された構成要件の全て及び／又は開示された全ての方法又は処理の全てのステップについては、これらの特徴が相互に排他的である組合せを除き、任意の組合せで組み合わせることができる。

【0053】

また、本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された特徴の各々は、明示的に否定されない限り、同一の目的、同等の目的、または類似する目的のために働く代替の特徴に置換することができる。したがって、明示的に否定されない限り、開示された特徴の各々は、包括的な一連の同一又は均等となる特徴の一例にすぎない。

【0054】

さらに、本発明は、上述した実施形態のいずれの具体的構成にも制限されるものではない。本発明は、本明細書（特許請求の範囲、要約、及び図面を含む）に記載された全ての新規な特徴又はそれらの組合せ、あるいは記載された全ての新規な方法又は処理のステップ、又はそれらの組合せに拡張することができる。

【符号の説明】

【0055】

１００ 計測誤差評価システムモジュール
１１０ ＮＣ工作機械制御モジュール（ＮＣ内）
１１１ 測定プログラム生成モジュール
１１２ 専用マクロプログラム
１１３ マクロ変数生成等モジュール
１２０ 端末（ＰＣ等）側モジュール
１２１ ゲージ能力評価モジュール
１２２ 温度補正モジュール
１９１ ワーク形状測定用のプローブ
１９２ ワーク温度測定用のプローブ
１９９ マスターゲージ
２００ サブモジュール
２０１ 工作機側コントローラ
２０２ マクロ
２０３ 測定プログラム生成モジュール
２０４ ３次元計測モジュール
２０５ 変換部
２０６ レポートモジュール
２０７ グラフィック解析モジュール
３００ ゲージ
３０１ 土台
３０２ａ、３０２ｂ 台座
３０３ アーム
３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ 球体
３０５ａ、３０５ｂ 回転支持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】