(57)【要約】【課題】並進軸を制御するための指令値の算出に要する時間を短縮できる工作機械の制御方法を提供する。【解決手段】２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とを備え、工具の先端位置及び工具の姿勢を指令することで、幾何学的な誤差による工作物に対する先端位置及び姿勢の誤差を補正して、並進軸を制御するための指令値を算出する工作機械の制御方法であって、予め設定した先端位置の指令座標値と、工作機械の機械座標系又は工作物座標系において予め指定した１つの点である補正基準点Ｐｄの座標値を用い、幾何学的な誤差がある実際の回転軸の回転中心点ＰＡの座標値を、幾何学的な誤差がない理想の前記回転軸に対する実際の回転軸の傾き誤差が無い場合の座標値に変換した変換座標値と、理想の回転軸の軸方向単位ベクトルＶと、に基づいて指令値を算出する。【選択図】図５
2014238782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とを備え、工具の先端位置及び前記工具の姿勢を指令することで、幾何学的な誤差による工作物に対する前記先端位置及び前記姿勢の誤差を補正して、前記並進軸を制御するための指令値を算出する工作機械の制御方法であって、
予め設定した前記先端位置の指令座標値と、
前記工作機械の機械座標系又は工作物座標系において予め指定した１つの点である補正基準点の座標値を用い、前記幾何学的な誤差がある実際の前記回転軸の回転中心点の座標値を、前記幾何学的な誤差がない理想の前記回転軸に対する前記実際の回転軸の傾き誤差が無い場合の座標値に変換した変換座標値と、
前記理想の回転軸の軸方向単位ベクトルと、
に基づいて前記指令値を算出することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項２】
前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記補正基準点を通り、前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面と、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルとが交差する交点を算出する第１交点算出ステップと、
前記第１交点算出ステップによって算出された前記交点を、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記理想の回転軸の軸方向で、前記実際の回転軸の回転中心点を通り前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影した投影点の座標値を、前記変換座標値として算出する第１変換座標値算出ステップと、
を実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御方法。
【請求項３】
前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記補正基準点を通り、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面と、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルとが交差する交点を算出する第２交点算出ステップと、
前記第２交点算出ステップによって算出された前記交点を、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記理想の回転軸の軸方向で、前記実際の回転軸の回転中心点を通り前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影した投影点の座標値を、前記変換座標値として算出する第２変換座標値算出ステップと、
を実行することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とを備え、工具の先端位置及び前記工具の姿勢を指令することで、幾何学的な誤差による工作物に対する前記先端位置及び前記姿勢の誤差を補正して、前記並進軸を制御するための指令値を算出する工作機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は当該工作機械の一例である、３つの並進軸と２つの回転軸を有する５軸制御マシニングセンタ１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Ｘ軸・Ｚ軸によって、ベッド３に対して並進２自由度の運動が可能である。テーブル４は、回転軸であるＣ軸によってクレードル５に対して回転１自由度の運動が可能である。クレードル５は、回転軸であるＡ軸によって、トラニオン６に対して回転１自由度の運動が可能であり、Ａ軸とＣ軸とは互いに直交している。トラニオン６は、並進軸でありＸ軸・Ｚ軸に直交するＹ軸により、ベッド３に対して並進１自由度の運動が可能である。各軸は数値制御装置により制御されるサーボモータ（図示せず）により駆動され、工作物をテーブル４に固定し、主軸頭２に工具を装着して回転させ、工作物と工具の相対位置を制御して加工を行う。
【０００３】
前記５軸制御マシニングセンタ１の運動精度に影響を及ぼす要因として、例えば、回転軸の中心位置の誤差（想定されている位置からのズレ）や回転軸の傾き誤差（軸間の直角度や平行度）等の各軸間の幾何学的な誤差（幾何誤差）がある。幾何誤差が存在すると５軸制御マシニングセンタ１としての運動精度が悪化し、工作物の加工精度が悪化する。そのため、調整により幾何誤差を小さくする必要があるが、ゼロにすることは困難であり、幾何誤差を補正する制御を行うことで高精度な加工を行うことができる。
【０００４】
幾何誤差を補正する手段として、特許文献１に記載されるような方法が提案されている。特許文献１に記載の方法では、工作機械の幾何誤差を考慮して工具先端点の位置を各並進軸の位置に変換し、それらを指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。ところが特許文献１に記載の方法では、回転軸の傾き誤差を補正する場合、並進軸の動作に伴って並進軸が補正指令されるため、並進軸を１軸だけ動作させても他の並進軸が微小動作する。例えば、Ｘ軸とＡ軸との平行度誤差が存在する場合に、Ｘ軸のみを動作させても、Ｙ軸もしくはＺ軸が微小動作する。
【０００５】
このような動作は、平面加工や穴開け加工などの加工精度に悪影響を与える場合がある。例えば、図１の５軸制御マシニングセンタ１において、図２に示すように、Ａ軸がＸ軸に対して角度βだけ傾いている場合、図２中の太矢印Ｐ方向をピック方向としてスクエアエンドミル（工具）７にて工作物８に平面加工を行うとすると、工具先端点は、ピック方向において、補正によりＸ軸に対して傾きβの直線上の点群上に位置決めされ、即ちピック方向の各位置決め位置Ｑが傾きβで傾いた直線上に並ぶため、加工面に段差が発生してしまう。また、直線軸がスベリ案内の場合、上述のような微小動作をさせると、軸が動いたり動かなかったりする、いわゆる「ため送り」が発生し、加工面に凹凸ができる等、加工面性状を低下させてしまう。さらに、スクエアエンドミル７での平面加工ではなく、工作物８にドリルによる穴開け加工を行う場合、ドリルの軸方向であるＺ軸に対して傾きβの方向にＺ軸が送られることになるため、穴径異常が発生し、ドリルの寿命低下も招くという不都合があった。
【０００６】
これを防止する手段として、特許文献２に記載されるような方法が提案されている。特許文献２に記載の方法では、並進軸の指令値の代わりに、工作物座標系において予め指定した１つの点である補正基準点の座標値を使用して並進軸の補正値を算出し、この補正値を並進軸の指令値に加算して指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。特許文献２に記載の方法では、回転軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させるものの、並進軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させないため、並進軸の微小動作が行われないようにして、工作物の加工精度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７２８８７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２１００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、並進軸の微小動作が行われないようにしながら幾何誤差による工具先端点の位置誤差の補正を行うために、仮に特許文献１に記載の方法と特許文献２に記載の方法とを別個で同時に行おうとすると、並進軸を制御するための指令値の算出が複雑になって、該指令値の算出に要する時間が長くなることが懸念される。
【０００９】
この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、並進軸を制御するための指令値の算出に要する時間を短縮できる工作機械の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明に係る工作機械の制御方法は、２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とを備え、工具の先端位置及び前記工具の姿勢を指令することで、幾何学的な誤差による工作物に対する前記先端位置及び前記姿勢の誤差を補正して、前記並進軸を制御するための指令値を算出する工作機械の制御方法であって、予め設定した前記先端位置の指令座標値と、前記工作機械の機械座標系又は工作物座標系において予め指定した１つの点である補正基準点の座標値を用い、前記幾何学的な誤差がある実際の前記回転軸の回転中心点の座標値を、前記幾何学的な誤差がない理想の前記回転軸に対する前記実際の回転軸の傾き誤差が無い場合の座標値に変換した変換座標値と、前記理想の回転軸の軸方向単位ベクトルと、に基づいて前記指令値を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記補正基準点を通り、前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面と、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルとが交差する交点を算出する第１交点算出ステップと、前記第１交点算出ステップによって算出された前記交点を、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記理想の回転軸の軸方向で、前記実際の回転軸の回転中心点を通り前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影した投影点の座標値を、前記変換座標値として算出する第１変換座標値算出ステップと、を実行することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記補正基準点を通り、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面と、前記実際の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルとが交差する交点を算出する第２交点算出ステップと、前記第２交点算出ステップによって算出された前記交点を、前記機械座標系又は前記工作物座標系において、前記理想の回転軸の軸方向で、前記実際の回転軸の回転中心点を通り前記理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影した投影点の座標値を、前記変換座標値として算出する第２変換座標値算出ステップと、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明に係る工作機械の制御方法によれば、並進軸を制御するための指令値を算出する際には、予め設定した工具の先端位置の指令座標値を用いることで、前記指令値の算出する際の計算負荷を下げることができる。よって、並進軸を制御するための指令値の算出に要する時間を短縮できる。
請求項２の発明によれば、第１交点算出ステップによって算出した交点を、第１変換座標値算出ステップによって、実際の回転軸の回転中心点を通り理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影するという簡単な手法で、実際の回転軸の回転中心点の座標値を理想の回転軸に対する前記実際の回転軸の傾き誤差が無い場合の座標値に変換した変換座標値を算出できる。
請求項３の発明によれば、第２交点算出ステップによって算出した交点を、第２変換座標値算出ステップによって、実際の回転軸の回転中心点を通り理想の回転軸の回転中心点を通る該回転軸の軸方向単位ベクトルと直交する平面上に投影するという簡単な手法で、実際の回転軸の回転中心点の座標値を理想の回転軸に対する前記実際の回転軸の傾き誤差がない場合の座標値に変換した変換座標値を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１の５軸制御マシニングセンタの模式図である。
【図２】従来例の５軸制御マシニングセンタによる加工においてテーブル等をピック方向と垂直な方向から見た場合の模式図である。
【図３】実施形態１の制御方法を行う数値制御装置のブロック線図である。
【図４】並進軸の指令値を算出する処理のフローチャートである。
【図５】実施形態１において補正基準点を使用して幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点の座標値を幾何誤差が無い場合の座標値に変換する方法の説明図である。
【図６】実施形態１の５軸制御マシニングセンタによる加工においてテーブル等をピック方向と垂直な方向から見た場合の模式図である。
【図７】実施形態２において補正基準点を使用して幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点の座標値を幾何誤差が無い場合の座標値に変換する方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１の例として、図１に示す５軸制御マシニングセンタ１の制御について、図１ないし図６に基づいて説明する。当該制御は制御プログラムを実行するコンピュータにより行われるが、そのコンピュータとは、５軸制御マシニングセンタ１の数値制御装置であっても良いし、これと接続された独立の制御装置であっても良いし、これらの組合せであっても良い。なお、本発明は、下記の例に限定されず、例えば４軸以下や６軸以上の工作機械に適用しても良いし、回転軸によりテーブル４が回転２自由度を持つことに代えて、主軸頭２が回転２自由度を持つこととしても良いし、主軸頭２とテーブル４とがそれぞれ回転１自由度以上を持つこととしても良い。また、工作機械として、マシニングセンタ（図１）に代えて、旋盤、複合加工機、研削盤等を採用することができる。
【００１６】
図３は実施形態１の制御を行うための数値制御装置１０の一例である。指令値生成手段１２は、工作物８（図２参照。）に加工を行う際に工具（スクエアエンドミル７等）を該加工を行う位置に移動させる指令として該工具の先端位置の指令座標値が記述された加工プログラム１１が入力されると、各軸（Ａ軸，Ｃ軸，Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の指令値を生成する。この指令値はサーボ指令値変換手段１３に送られる。この指令値を受けたサーボ指令値変換手段１３は、前記各軸のサーボ指令値を演算して、各軸のサーボアンプ１４ａ〜１４ｅへ送る。各軸のサーボアンプ１４ａ〜１４ｅはそれぞれサーボモータ１５ａ〜１５ｅを駆動し、テーブル４に対する主軸頭２に装着された工具の相対位置および姿勢を制御する。
【００１７】
続いて、数値制御装置１０によって実行される並進軸の指令値の算出方法について説明する。この数値制御装置１０（指令値生成手段１２）は、回転軸としてのＡ軸及びＣ軸の配置状況を定義する幾何パラメータを考慮して、前記指令値を算出可能としている。
【００１８】
図４中のステップＳ１では、指令値生成手段１２が補正基準点Ｐｄ（図５参照。）を使用するか否かを判定する。本実施形態では、数値制御装置１０に設けられて操作者が操作可能な操作部によって、補正基準点Ｐｄを使用するか否かが設定可能とされている。この補正基準点Ｐｄとは、５軸制御マシニングセンタ１の機械座標系に属する任意の点であり、その座標値は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の指令値の範囲内の値とし、予め設定して数値制御装置１０に含まれる記憶手段（図示せず。）に記憶された値や加工プログラム１１等に記述した値を用いる。
【００１９】
ステップＳ１で補正基準点Ｐｄを使用しないと判定した場合には、ステップＳ６において指令値生成手段１２は、［数１］を用いて並進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）のベクトルＰｃｍｄを算出する。この［式１］を用いることで、加工プログラム１１に記述された工具の先端位置の指令座標値（ｘｔｃｐ，ｙｔｃｐ，ｚｔｃｐ）を、Ａ軸の変換行列（ＭＲ２ａ）やＣ軸の変換行列（ＭＲ１ａ）等を用いて前記機械座標系の座標値に変換する。ここで、Ａ軸の指令位置（回転角度）をａ、Ｃ軸の指令位置（回転角度）をｃ、使用する工具（スクエアエンドミル７）の長さをｔ、機械座標系の原点座標値を（ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ）、幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点の座標値を（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）、幾何誤差がある実際のＣ軸の回転中心点の座標値を（ｘＲ１ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）、実際のＡ軸の軸方向単位べクトルを（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）、実際のＣ軸の軸方向単位ベクトルを（λＲ１ａ，μＲ１ａ，νＲ１ａ）とする。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
一方ステップＳ１で指令値生成手段１２が補正基準点Ｐｄを使用すると判定した場合には、ステップＳ２において、以下に説明するように基準交点ＰＮ（図５参照。）を算出する。ステップＳ２では、機械座標系に図５に示す平面ＬＮを定義する。この平面ＬＮは、補正基準点Ｐｄを通り、幾何誤差がない理想のＡ軸の回転中心点ＰＩを通る理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶと直交する平面である。これに続きステップＳ２では機械座標系に、幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点ＰＡを通る実際のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶＡ（図５参照。）を定義する。そして、平面ＬＮと前記軸方向単位ベクトルＶＡとが交差するところを基準交点ＰＮと定義する。ここで、補正基準点Ｐｄの座標値を（ｘｄ，ｙｄ，ｚｄ）、理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶを（１，０，０）、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値を（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）、実際のＡ軸の軸方向単位べクトルＶＡを（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）とすると、指令値生成手段１２は、［数２］を用いて基準交点ＰＮの座標値（ｘＮ，ｙＮ，ｚＮ）を算出する。なおステップＳ２は、本発明の第１交点算出ステップの一例である。
【００２２】
【数２】
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【００２３】
ステップＳ２の後には、指令値生成手段１２が、ステップＳ３において以下に説明するように補正交点ＰＣ（図５参照。）を算出する。ステップＳ３では、機械座標系に図５に示す平面ＬＩを定義する。この平面ＬＩは、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡを通り、理想のＡ軸の回転中心点ＰＩを通る理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶと直交する平面である。これに続きステップＳ３では、ステップＳ２で定義した基準交点ＰＮを理想のＡ軸の軸方向（図５の左右方向）で平面ＬＩに投影したところ（投影点）を補正交点ＰＣと定義する。指令値生成手段１２は、［数３］を用いて補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）を算出する。図５に示すように補正交点ＰＣを定義することで、平面ＬＩ上における補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）は、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値へと変換したものになる。なおステップＳ３は、本発明の第１変換座標値算出ステップの一例であり、補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）は、本発明の変換座標値の一例である。
【００２４】
【数３】
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【００２５】
ステップＳ３の後には、指令値生成手段１２が、ステップＳ４において、Ａ軸の配置状況を定義する幾何パラメータの置き換えを行う。ステップＳ４では、幾何パラメータである［数１］中の実際のＡ軸の回転中心点の座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を、ステップＳ３で算出した補正交点Ｐｃの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）に置き換える。加えて、幾何パラメータである［数１］中の実際のＡ軸の軸方向単位べクトル（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）を、理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶ（１，０，０）に置き換える。
【００２６】
ステップＳ４の後には、指令値生成手段１２が、ステップＳ５において、Ａ軸に加えてＣ軸の配置状況を定義する幾何パラメータの置き換えが終了したか否かを判定する。ステップＳ５で、Ａ軸の幾何パラメータの置き換えのみが終了しＣ軸の幾何パラメータの置き換えが終了していないと判定した場合には、指令値生成手段１２が、Ａ軸の場合と同様にＣ軸についてもステップＳ２ないしステップＳ４の処理を実行する。ここでは、Ａ軸とＣ軸とではステップＳ２ないしステップＳ４の処理は同じであるため、Ｃ軸の場合の処理についてはその説明を省略する。
【００２７】
一方ステップＳ５でＡ軸及びＣ軸の幾何パラメータの置き換えが終了したと判定した場合には、ステップＳ６において指令値生成手段１２が、並進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）のベクトルＰｃｍｄを算出する。ステップＳ６では、ステップＳ４によってＡ軸及びＣ軸の幾何パラメータが置き換えられた［数１］を用いて並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。この指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、テーブル４に対する主軸頭２の相対位置が制御される。このとき、並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）を算出するために用いた補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値にすると、スクエアエンドミル７の先端点を、図６に示すピック方向（Ｐ方向）において、Ｘ軸と平行な直線上に位置決めできる。よって、図２に示した従来例とは異なり、スクエアエンドミル７で工作物８に平面加工を行うときには、該スクエアエンドミル７がＺ軸方向に移動することがなく、工作物８の加工面に段差が発生することを防止できる。
【００２８】
＜実施形態１の効果＞
本実施形態の５軸制御マシニングセンタ１における制御方法では、並進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を制御するための指令値を算出する際には、加工プログラム１１に記述された工具の先端位置の指令座標値（ｘｔｃｐ，ｙｔｃｐ，ｚｔｃｐ）を用いることで、前記指令値を算出する際の計算負荷を下げることができる。よって、並進軸を制御するための指令値の算出に要する時間を短縮できる。
【００２９】
また、図４に示すステップＳ２において算出した基準交点ＰＮを、ステップＳ３において、理想のＡ軸の軸方向（図５の左右方向）で平面ＬＩに投影するという簡単な手法で、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値へと変換することが可能になる。
【００３０】
＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図１、図４及び図７に基づいて説明する。ここでは実施形態１との相違点を中心に説明する。本実施形態では、図４中のステップＳ２Ａ、ステップＳ３Ａ、ステップＳ４Ａ、ステップＳ６Ａの各処理が実施形態１とは異なる。
【００３１】
ステップＳ２Ａでは、図７に示すように、５軸制御マシニングセンタ１Ａの機械座標系に幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点ＰＡを通る実際のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶＡを定義する。これに続きステップ２Ａでは、機械座標系に平面ＬＮ'を定義する。この平面ＬＮ'は、補正基準点Ｐｄを通り、前記軸方向単位ベクトルＶＡと直交する平面である。そして、この軸方向単位ベクトルＶＡと平面ＬＮ'とが交差するところを基準交点ＰＮ'と定義する。指令値生成手段１２は、［数４］を用いて基準交点ＰＮ'の座標値（ｘＮ'，ｙＮ'，ｚＮ'）を算出する。なおステップＳ２Ａは、本発明の第２交点算出ステップの一例である。
【００３２】
【数４】
2014238782.tif 000006
【００３３】
ステップ２Ａの後には、ステップＳ３Ａにおいて補正交点ＰＣ'を算出する。ステップ３Ａでは、機械座標系に実施形態１と同様にして平面ＬＩを定義する。これに続きステップＳ３Ａでは、ステップＳ２Ａで定義した基準交点ＰＮ'を幾何誤差がない理想のＡ軸の軸方向（図７の左右方向）で平面ＬＩに投影したところ（投影点）を補正交点ＰＣ'と定義する。指令値生成手段１２は、［数５］を用いて補正交点ＰＣ'の座標値（ｘＣ'，ｙＣ'，ｚＣ'）を算出する。図７に示すように補正交点ＰＣ'を定義することで、平面ＬＩ上における補正交点ＰＣ'の座標値（ｘＣ'，ｙＣ'，ｚＣ'）は、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値へと変換したものになる。なおステップＳ３Ａは、本発明の第２変換座標値算出ステップの一例であり、補正交点ＰＣ'の座標値（ｘＣ'，ｙＣ'，ｚＣ'）は、本発明の変換座標値の一例である。
【００３４】
【数５】
2014238782.tif 000007
【００３５】
ステップＳ３Ａの後には、指定値生成手段１２が、ステップＳ４Ａにおいて、Ａ軸の配置状況を定義する幾何パラメータの置き換えを行う。ステップＳ４Ａでは、［数１］中の実際のＡ軸の回転中心点の座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を、ステップＳ３Ａで算出した補正交点ＰＣ'の座標値（ｘＣ'，ｙＣ'，ｚＣ'）に置き換える。加えて、［数１］中の実際のＡ軸の軸方向単位ベクトル（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）を、理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶ（１，０，０）に置き換える。
【００３６】
ステップＳ６Ａでは、並進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）のベクトルＰｃｍｄを算出する。ここでは、ステップＳ４ＡにおいてＡ軸及びＣ軸の幾何パラメータが置き換えられた［数１］を用いて並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。この指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、テーブル４に対する主軸頭２の相対位置が制御されると、実施形態１と同様に、工作物８に平面加工を行うときには、工作物８の加工面に段差が発生することを防止できる。なお、本実施形態でもＡ軸と同様にＣ軸についてもステップＳ２ＡないしステップＳ４Ａの処理を実行するが、Ａ軸とＣ軸とではステップＳ２ＡないしステップＳ４Ａの処理は同じであるため、Ｃ軸の場合の処理の説明を省略する。
【００３７】
＜実施形態２の効果＞
本実施形態の５軸制御マシニングセンタ１Ａにおける制御方法では、図４に示すステップＳ２Ａにおいて算出した基準交点ＰＮ'を、理想のＡ軸の軸方向（図７の左右方向）で平面ＬＩに投影するという簡単な手法で、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値へと変換することが可能になる。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。上述した実施形態１，２では、補正基準点Ｐｄを機械座標系に属する任意の点に設定して、実際の回転軸（Ａ軸及びＣ軸）の回転中心点の座標値を、理想の回転軸に対する実際の回転軸の傾き誤差が無い場合の座標値に変換する例を示したが、これに限らない。例えば図６中に二点鎖線で示すように補正基準点Ｐｄを、工作物８の加工点付近の工作物座標系に属する任意の点に設定し、回転軸の動作に伴って補正基準点Ｐｄを工作物座標系上で移動できるようにして、前記傾き誤差が無い場合の座標値への変換を行うようにしてもよい。このようにすることで、いろいろな角度に割り出した場合でも、補正基準点Ｐｄの付近で幾何誤差を十分な精度で補正して、工作物８に対する加工を行うことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１・・５軸制御マシニングセンタ、２・・主軸頭、６・・トラニオン、７・・スクエアエンドミル、８・・工作物、ＰＡ・・実際のＡ軸の回転中心点、ＰＣ（ＰＣ'）・・補正交点、Ｐｄ・・補正基準点、ＰＩ・・理想のＡ軸の回転中心点、ＰＮ（ＰＮ'）・・基準交点、Ｖ・・理想のＡ軸の軸方向単位ベクトル、ＶＡ・・実際のＡ軸の軸方向単位ベクトル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月15日(2014.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
ステップＳ１で補正基準点Ｐｄを使用しないと判定した場合には、ステップＳ６において指令値生成手段１２は、［数１］を用いて並進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）のベクトルＰｃｍｄを算出する。この［式１］を用いることで、加工プログラム１１に記述された工具の先端位置の指令座標値（ｘｔｃｐ，ｙｔｃｐ，ｚｔｃｐ）を、Ａ軸の変換行列（ＭＲ２ａ）やＣ軸の変換行列（ＭＲ１ａ）等を用いて前記機械座標系の座標値に変換する。ここで、Ａ軸の指令位置（回転角度）をａ、Ｃ軸の指令位置（回転角度）をｃ、使用する工具（スクエアエンドミル７）の長さをｔ、機械座標系の原点座標値を（ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ）、幾何誤差がある実際のＡ軸の回転中心点の座標値を（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）、幾何誤差がある実際のＣ軸の回転中心点の座標値を（ｘＲ１ａ，ｙＲ１ａ，ｚＲ１ａ）、実際のＡ軸の軸方向単位べクトルを（λＲ２ａ，μＲ２ａ，νＲ２ａ）、実際のＣ軸の軸方向単位ベクトルを（λＲ１ａ，μＲ１ａ，νＲ１ａ）とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
ステップＳ２の後には、指令値生成手段１２が、ステップＳ３において以下に説明するように補正交点ＰＣ（図５参照。）を算出する。ステップＳ３では、機械座標系に図５に示す平面ＬＩを定義する。この平面ＬＩは、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡを通り、理想のＡ軸の回転中心点ＰＩを通る理想のＡ軸の軸方向単位ベクトルＶと直交する平面である。これに続きステップＳ３では、ステップＳ２で定義した基準交点ＰＮを理想のＡ軸の軸方向（図５の左右方向）で平面ＬＩに投影したところ（投影点）を補正交点ＰＣと定義する。指令値生成手段１２は、［数３］を用いて補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）を算出する。図５に示すように補正交点ＰＣを定義することで、平面ＬＩ上における補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）は、実際のＡ軸の回転中心点ＰＡの座標値（ｘＲ２ａ，ｙＲ２ａ，ｚＲ２ａ）を理想のＡ軸に対する実際のＡ軸の傾き誤差（角度β）が無い場合の座標値へと変換したものになる。なおステップＳ３は、本発明の第１変換座標値算出ステップの一例であり、補正交点ＰＣの座標値（ｘＣ，ｙＣ，ｚＣ）は、本発明の変換座標値の一例である。