6985182 工作機械における回転軸の中心位置計測方法

(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】6985182

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】工作機械における回転軸の中心位置計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/00 20060101AFI20211213BHJP

   B23Q 15/22 20060101ALI20211213BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/00 F

   B23Q15/22

   B23Q17/00 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-38910(P2018-38910)

(22)【出願日】2018年3月5日

(65)【公開番号】特開2019-152574(P2019-152574A)

(43)【公開日】2019年9月12日

【審査請求日】2020年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000149066

【氏名又は名称】オークマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078721

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 喜樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121142

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 恭一

(72)【発明者】

【氏名】松下 哲也

(72)【発明者】

【氏名】小島 拓也

【審査官】 山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３８９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３３０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５５１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

Ｂ２３Ｑ １５／００−１５／２８

１７／００−２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第２割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第３割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第２割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第３割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項2】

前記第２割出角度は、前記第１基準角度から１８０°回転した角度であり、前記第３割出角度は、前記第１割出角度から１８０°回転した角度であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項3】

前記第１基準角度を０°として、前記第１割出角度が９０°、前記第２割出角度が１８０°、前記第３割出角度が２７０°であり、前記第２基準角度を０°として、前記旋回角度が９０°若しくは−９０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項4】

前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置を回転変換することで、前記基準マスタの仮想位置を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項5】

工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第２割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項6】

前記第１割出角度が前記第１基準角度から１８０°回転した角度、前記第２割出角度が前記第１基準角度から２７０°回転した角度、前記旋回角度が前記第２基準角度から９０°若しくは−９０°回転した角度であることを特徴とする請求項５に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項7】

前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記基準位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置をそれぞれ回転変換することで、前記基準マスタの前記仮想位置を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【請求項8】

前記基準マスタは、球形状もしくは円筒形状もしくは円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の工作機械における回転軸の中心位置計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、並進軸を３軸以上、回転軸を２軸以上有する工作機械において、各回転軸の中心位置を計測する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図１は、３つの並進軸および２つの回転軸を有する５軸制御の工作機械の模式図である。主軸頭２は、並進軸であり互いに直交するＹ軸、Ｚ軸によってベッド１に対して並進２自由度の運動が可能である。テーブル３は、第１の回転軸であるＣ軸によってクレードル４に対して回転１自由度の運動が可能であり、クレードル４は、第２の回転軸であるＢ軸によってトラニオン５に対して回転１自由度の運動が可能である。Ｂ軸とＣ軸とは互いに直交している。さらに、トラニオン５は、並進軸でありＹおよびＺ軸に直交するＸ軸によりベッド１に対して並進１自由度の運動が可能である。したがって、主軸頭２は、テーブル３に対して並進３自由度および回転２自由度の運動が可能である。各送り軸は図に示していない数値制御装置により制御されるサーボモータにより駆動され、被加工物をテーブル３に固定し、主軸頭２に工具を装着して回転させ、被加工物と工具の相対位置および相対姿勢を制御して加工を行うことができる。

【0003】

このような５軸制御工作機械の運動精度に影響を及ぼす大きな要因として、回転軸の中心位置の誤差がある。例えば、図１の５軸制御工作機械において、Ｃ軸とＢ軸の中心位置に誤差がある場合、指令した位置に対してずれた位置を加工してしまい、加工した工作物が望みどおりの形状・寸法にならない。
これに対して、回転軸の中心位置をパラメータとして補正制御を行えば、高精度な加工を行うことができる。このような補正制御を行うためには、予め回転軸の中心位置を計測し、数値制御装置に入力しておく必要がある。
そこで、回転軸の中心位置を計測する方法として、図２に示すように、基準マスタとなるターゲット球１２をテーブル３上に固定し、回転軸を複数の角度に割り出して、主軸頭２に装着させたタッチプローブ１１を用いてターゲット球１２の中心位置をそれぞれ計測し、計測値から回転軸中心位置を算出する方法が知られている。

【0004】

ここで、タッチプローブは、測定対象に接触したことを感知するセンサを有しており、接触を感知した瞬間に赤外線や電波などで信号を発信して、数値制御装置に接続された受信機でその信号を受信した瞬間もしくは遅れ分を考慮した時点の各軸の現在位置（スキップ値）を取得し、この値を計測値とするものである。また、タッチプローブによるターゲット球の中心位置の計測は、ターゲット球の表面上の４点以上（ターゲット球の直径が既知の場合は３点以上）にタッチプローブを接触させ、それぞれの計測値からターゲット球の中心位置を計測する。
最も一般的な計測パターンを図３に示す。この方法を従来法Ａと呼ぶ。従来法Ａでは、始めに、Ｂ軸０°の状態で、Ｐ３の位置でターゲット球の中心位置を計測する。次にＣ軸を１８０°旋回させてＰ１の位置で計測する。さらに、Ｂ軸を９０°旋回させ、Ｐ５の位置で計測を行う。こうして得られたＰ１とＰ３とのターゲット球中心位置の計測値からＣ軸の回転中心を算出する。さらに、Ｐ１とＰ５の計測値からＢ軸の回転中心を算出する。これらの計算は、四則演算だけの非常に単純な計算で行うことができる。

【0005】

一方、特許文献１には、回転軸によってテーブルを複数の角度に回転・傾斜割出して、主軸に装着されたタッチプローブを用いて、テーブル上に固定されたターゲット球の中心位置をそれぞれ計測し、得られた計測値から計測値が描く円弧の誤差を算出し、この円弧誤差から機械の幾何誤差を同定する方法が開示されている。同定した幾何誤差の中には回転軸の中心位置の誤差が含まれており、結果として、回転軸の中心位置を計測していることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−３８９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合、従来法Ａでは回転軸の中心位置を計測できない場合がある。例えば図４に示すように、並進軸の動作範囲の制限により、二重線に囲まれた領域Ｒの中だけ主軸頭２が相対的に動作可能な機械の場合、Ｘ軸の動作範囲外となるためＰ１の位置の計測ができず、Ｐ１とＰ３の計測値からＣ軸の中心位置を求めることができない。さらに、Ｐ１とＰ５の計測値からＢ軸の中心位置も求めることができない。
ここで、Ｐ１に対してＣ軸を９０°旋回したＰ２と、２７０°旋回したＰ４とを計測することで、Ｐ１とＰ３の場合と同様に、それらの計測値からＣ軸中心位置を求めることは可能である。
しかし、Ｚ軸の動作範囲外となるため、Ｂ軸を９０°旋回させたＰ６やＰ８の位置が計測できず、Ｐ２とＰ６、もしくはＰ４とＰ８からＢ軸中心を求めることができない。さらに、Ｐ７の位置も計測できないことから、Ｐ３とＰ７の計測値からもＢ軸中心を求めることができない。
したがって、従来法Ａでは、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合にＢ軸中心を計測することができないという課題がある。

【0008】

一方、特許文献１の方法では、図５に示すように、Ｂ軸割出により９０°未満の計測値による円弧軌跡を取得でき、理論的にはＢ軸中心誤差を同定することができる。しかし、円弧の中心を計算する場合、円弧の角度が小さいほど計算精度が低くなることが一般的にわかっており、特許文献１の方法では９０°未満しか取得できないため、並進軸の動作範囲が制限されている機械の場合は精度よくＢ軸中心誤差を同定できないという課題がある。
また、円弧の中心を計測する場合は、最小自乗法や擬似逆行列など複雑な計算を行う必要があるため、四則演算などの単純な計算しか行えない、例えばＮＣプログラム解釈処理では、この計算を実行できないという課題もある。

【0009】

そこで、本発明は、並進軸の動作範囲が制限されている工作機械の場合でも、単純な計算で高精度に回転軸の中心位置を計測できる回転軸の中心位置計測方法を提供することを目的としたものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第２割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第３割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第２割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第３割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、を実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、前記第２割出角度は、前記第１基準角度から１８０°回転した角度であり、前記第３割出角度は、前記第１割出角度から１８０°回転した角度であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、前記第１基準角度を０°として、前記第１割出角度が９０°、前記第２割出角度が１８０°、前記第３割出角度が２７０°であり、前記第２基準角度を０°として、前記旋回角度が９０°若しくは−９０°であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置を回転変換することで、前記基準マスタの仮想位置を算出することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、工具を装着可能な主軸と、テーブルと、３軸以上の並進軸と、前記テーブルを旋回可能な第１の回転軸と、前記第１の回転軸を搭載するユニットを旋回可能な第２の回転軸と、を有する工作機械において、前記主軸に取り付けたセンサにより、前記テーブルに取り付けた基準マスタの３次元空間上の位置を計測し、該計測値から各前記回転軸の中心位置をそれぞれ計測する方法であって、
前記センサを用いて前記基準マスタの初期位置を計測する初期位置計測ステップと、
前記初期位置計測ステップにて計測した前記初期位置から、前記センサで計測可能な前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する前記第１の回転軸の第１基準角度を算出する基準角度算出ステップと、
前記第２の回転軸を所定の第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第１基準角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する基準位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第１割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する第１割出位置計測ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度から所定角度旋回した旋回角度に割り出し、前記第１の回転軸を、前記第１基準角度から所定角度回転し、前記並進軸の動作範囲内に前記基準マスタが位置する第２割出角度に割り出して、前記センサを用いて前記基準マスタの位置を計測する旋回／割出位置計測ステップと、
前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第１の回転軸の回転中心位置を算出する第１回転軸中心算出ステップと、
前記第２の回転軸を前記第２基準角度に割り出し、前記第１の回転軸を前記第２割出角度に割り出した場合に前記並進軸の動作範囲外となる前記基準マスタの仮想位置を、前記基準位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから算出する擬似計測ステップと、
前記擬似計測ステップにて算出した前記仮想位置と、前記旋回／割出位置計測ステップで計測した前記基準マスタの位置とから、前記第２の回転軸の回転中心位置を算出する第２回転軸中心算出ステップと、を実行することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５の構成において、前記第１割出角度が前記第１基準角度から１８０°回転した角度、前記第２割出角度が前記第１基準角度から２７０°回転した角度、前記旋回角度が前記第２基準角度から９０°若しくは−９０°回転した角度であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６の構成において、前記擬似計測ステップでは、前記第１回転軸中心算出ステップで算出した前記第１の回転軸の回転中心位置を中心として、前記基準位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置と、前記第１割出位置計測ステップにて計測した前記基準マスタの位置をそれぞれ回転変換することで、前記基準マスタの前記仮想位置を算出することを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れかの構成において、前記基準マスタは、球形状もしくは円筒形状もしくは円柱形状であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、並進軸の動作範囲が制限されている工作機械の場合でも、高精度に回転軸の中心位置を計測することが可能になる。
特に、第１の回転軸では、第１基準角度を０°として割出角度をそれぞれ９０°、１８０°、２７０°とし、第２の回転軸では、第２基準角度を０°として旋回角度を９０°若しくは−９０°として、それぞれの計測値を用いて計算を行えば、四則演算や三角関数などの単純な計算のみで計算できるため、単純な演算のみしか対応できないＮＣプログラム解釈処理などでも実行可能になる。また、第２の回転軸では、第２基準角度を０°、旋回角度を９０°若しくは−９０°としてそれぞれの計測値を使用して中心位置を計算するので、０°と９０°での精度が最適化され、各角度で高精度な加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】５軸制御工作機械の一例の模式図である。

【図2】センサ及び基準マスタの一例の模式図である。

【図3】従来法による回転軸の中心位置計測方法の模式図である。

【図4】並進軸の動作範囲に制限がある機械における従来法での計測位置の模式図である。

【図5】並進軸の動作範囲に制限がある機械における従来法での計測位置の模式図である。

【図6】形態１の中心位置計測方法のフローチャートである。

【図7】Ｃ軸初期位置及び基準角度の模式図である。

【図8】形態１での計測位置の模式図である。

【図9】形態２の中心位置計測方法のフローチャートである。

【図10】形態２での計測位置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
第１の発明の一実施形態を、図６のフローチャート及び図７，８の模式図に基づいて説明する。なお、計測対象としては、図１に示す５軸制御工作機械のＣ軸（第１の回転軸）とＢ軸（第２の回転軸）とする。
まず、ステップＳ１において、Ｂ軸を基準角度である０°に割り出した状態で、センサとしての図２のタッチプローブ１１を用いてテーブル３上に設置された基準マスタとしての図２のターゲット球１２の初期位置Ｐ０(Ｘini,Ｙini,Ｚini)を計測する（図７）（初期位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ２において、初期位置Ｐ０からＣ軸の基準角度Ｃdtmを計算する（基準角度算出ステップ）。
Ｃ軸基準角度は、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、３つの並進軸の動作範囲内でＣ軸がＣ軸基準角度およびＣ軸基準角度＋１８０°の両方でターゲット球１２を計測可能な角度とする。すなわち本実施例では、図７の初期位置Ｐ０と角度ｃ０異なる位置Ｐ２でのＣ軸の角度とする。
ここで、Ｃ軸中心位置の仮定位置Ｃasm(Ｘcs,Ｙcs,Ｚcs)とすると、基準角度Ｃdtmは、下記の数１により求められる。ここで、逆正接関数は、いわゆるatan２関数を用いることで、−１８０°〜１８０°の解を求める。

【0014】

［数１］
Ｃdtm＝Ｃini＋ｃ０＝Ｃini＋tan^−１{−(Ｘini−Ｘcs)／−(Ｙini−Ｙcs)}

【0015】

次に、ステップＳ３において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度をＣq２（＝Ｃdtm）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ２(Ｘq２,Ｙq２,Ｚq２)を計測する（基準位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ４において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度を第１割出角度であるＣq３（＝Ｃdtm＋９０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ３(Ｘq３,Ｙq３,Ｚq３)を計測する（第１割出位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ５において、Ｂ軸が基準角度０°の状態で、Ｃ軸角度を第２割出角度であるＣq４（＝Ｃdtm＋１８０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ４(Ｘq４,Ｙq４,Ｚq４)を計測する（第２割出位置計測ステップ）。
次に、ステップＳ６において、Ｂ軸を旋回角度である９０°に割り出し、Ｃ軸角度を第３割出角度であるＣq１（＝Ｃdtm＋２７０°）に割り出して、ターゲット球１２の中心位置Ｑ５(Ｘq５,Ｙq５,Ｚq５)を計測する（旋回／割出位置計測ステップ）。
なお、Ｃ軸基準角度をＱ５の位置でのＣ軸角度としてもよい。この場合、Ｃq２＝Ｃdtm＋９０°、Ｃq３＝Ｃdtm＋１８０°、Ｃq４＝Ｃdtm＋２７０°となる。

【0016】

次に、ステップＳ７において、Ｃ軸の中心位置Ｃpvt(Ｘc,Ｙc,Ｚc)を計算する（第１回転軸中心算出ステップ）。この計算は、Ｑ２とＱ４での計測値を用いて四則演算のみの以下の数２にて行う。

【0017】

［数２］
Ｘc＝(Ｘq２＋Ｘq４)／２
Ｙc＝(Ｙq２＋Ｙq４)／２

【0018】

次に、ステップＳ８において、Ｃ軸の中心位置Ｃpvtを用いてＱ３の計測値を１８０°回転変換することで、並進軸の動作範囲外となる仮想位置Ｖ１でのターゲット球１２の疑似計測値(Ｘv１,Ｙv１,Ｚv１)を計算する（疑似計測ステップ）。この計算は、Ｑ３での計測値とＣ軸中心位置Ｃpvtを用いて四則演算のみの以下の数３にて行う。

【0019】

［数３］
Ｘv１＝２^＊Ｘc−Ｘq３＝Ｘq２＋Ｘq４−Ｘq３
Ｙv１＝２^＊Ｙc−Ｙq３＝Ｙq２＋Ｙq４−Ｙq３
Ｚv１＝Ｚq３

【0020】

そして、ステップＳ９において、Ｂ軸の中心位置Ｂpvt (Ｘb,Ｙb,Ｚb)を計算する（第２回転軸中心算出ステップ）。この計算は、仮想位置Ｖ１での疑似計測値と中心位置Ｑ５とを用いて四則演算のみの以下の数４にて行う。

【0021】

［数４］
Ｘb＝(Ｚv１−Ｚq５＋Ｘv１＋Ｘq５)／２
＝(Ｚq３−Ｚq５＋Ｘq２＋Ｘq４−Ｘq３＋Ｘq５)／２
Ｚb＝(Ｚv１＋Ｚq５−Ｘv１＋Ｘq５)／２
＝(Ｚq３＋Ｚq５−Ｘq２−Ｘq４＋Ｘq３＋Ｘq５)／２

【0022】

このように、上記形態１の回転軸の中心位置計測方法によれば、並進軸の動作範囲が制限されている５軸制御工作機械の場合でも、高精度に回転軸（Ｃ軸及びＢ軸）の中心位置を計測することが可能になる。
特にここでは、Ｂ軸０°とＢ軸９０°での計測値を使用してＢ軸中心位置を計算しているため、Ｂ軸０°と９０°での精度が最適化され、Ｂ軸０°と９０°で高精度な加工を行うことができるという効果もある。
さらに、Ｃ軸０°、９０°、１８０°、２７０°、Ｂ軸９０°の計測値を用いて計算を行うため、四則演算や三角関数などの単純な計算のみで計算できるため、単純な演算のみしか対応できないＮＣプログラム解釈処理などでも実行可能になる。

【0023】

［形態２］
次に、第２の発明の計測方法について、図９のフローチャートおよび図１０の模式図にもとづいて説明する。計測対象は形態１と同じである。
まず、ステップＳ１〜Ｓ３、Ｓ５〜Ｓ７は形態１と同一であるため、説明を省略する。
形態１と異なるのは、形態１のステップＳ４のＱ３の位置での計測を行わない点である。すなわち、形態２で計測を行うのは、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ５の３箇所となる。よって、図９では，ステップＳ５での中心位置Ｑ４の計測が第２の発明の第１割出位置計測ステップとなり、ステップＳ６での中心位置Ｑ５の計測が第２の発明の旋回／割出位置計測ステップとなる。

【0024】

そして、ステップＳ１０では、仮想位置Ｗ１でのターゲット球１２の疑似計測値(Ｘv１,Ｙv１,Ｚv１)を計算する際、Ｃ軸の中心位置Ｃpvtを用いてＱ２の計測値を９０°回転変換し、Ｑ４の計測値を２７０°回転変換し、両者の平均値を計算して仮想位置Ｗ１を得るようにしている（疑似計測ステップ）。この計算は、計測したターゲット球１２の中心位置Ｑ２、Ｑ４を用いて四則演算のみの以下の数５にて行う。

【0025】

［数５］
Ｘw１＝(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２
Ｙw１＝(Ｘq２−Ｘq４＋Ｙq２＋Ｙq４)／２
Ｚw１＝(Ｚq２＋Ｚq４)／２

【0026】

次に、ステップＳ１１において、Ｂ軸の中心位置Ｂpvt (Ｘb,Ｙb,Ｚb)を計算する（第２回転軸中心算出ステップ）。この計算は、ステップＳ１０で得た仮想位置Ｗ１の疑似計測値とステップＳ６で得た中心位置Ｑ５とを用いて四則演算のみの以下の数６にて行う。

【0027】

［数６］
Ｘb＝(Ｚw１−Ｚq５＋Ｘw１＋Ｘq５)／２
＝{(Ｚq２＋Ｚq４)／２−Ｚq５＋(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２＋Ｘq５}／２
Ｚb＝(Ｚw１＋Ｚq５−Ｘw１＋Ｘq５)／２
＝{(Ｚq２＋Ｚq４)／２＋Ｚq５−(Ｘq２＋Ｘq４−Ｙq２＋Ｙq４)／２＋Ｘq５}／２

【0028】

このように、上記形態２の回転軸の中心位置計測方法においても、並進軸の動作範囲が制限されている５軸制御工作機械の場合でも、高精度に回転軸（Ｃ軸及びＢ軸）の中心位置を計測することが可能になる。特にここでは、計測ステップが形態１よりも少なくなるので、計測が短時間で行える利点がある。

【0029】

なお、各形態において、各計測ステップでのＣ軸の割出角度やＢ軸の旋回角度は上記形態に限らず、並進軸の動作範囲内であれば適宜変更可能である。
さらに、基準マスタとして球形状のターゲット球を使用しているが、円筒形状や円柱形状等の基準マスタも使用できる。

【符号の説明】

【0030】

１・・ベッド、２・・主軸頭、３・・テーブル、４・・クレードル、５・・トラニオン、１１・・タッチプローブ、１２・・ターゲット球。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】