(57)【要約】      （修正有）【課題】工作機械の第１の回転軸中心と他の駆動軸原点の偏差に関する情報の推定ができる方法を提供する。【解決手段】ＸＹＺ軸とＣ軸とＵ軸とを有するＣＮＣ制御の研削装置において、Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を推定する方法であって、ワークＷを一辺が直線状になるように研削し、Ｕ軸０の位置７０２に砥石軸の送り指令を出し、砥石ＳをワークにＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録し、一旦、砥石をワークから離し、方向とは１８０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録し、両記録座標の差によりずれ量ｐを算出する。同様に、砥石を前記方向とは９０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録し、２７０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録し、両記録座標の差によりずれ量ｑを算出する。求めたｐ,ｑの値を用いて、Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を所定の数式により求める。【選択図】図７
2019155557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＸ−Ｙ−Ｚから成る第１乃至第３の送り軸を有し、うち二軸以上の同時制御ができるＣＮＣ制御の研削装置であって、更に、砥石回転軸であるＣ軸と、該砥石回転軸であるＣ軸の角度に応じて砥石回転機構を水平に直線移動させる第４の送り軸であるＵ軸とを有する研削装置において、任意の形状のワークを用いて、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を推定する方法であって、
前記ワークを、当該ワークの一辺が直線状になるように研削する工程と、
Ｕ軸の０の位置に砥石軸の送り指令を出す工程と、
砥石をワークＷに対しＸ軸またはＹ軸ないしＸ−Ｙで組み合わせた仮想の直線軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第１の前進・接触工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは１８０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第２の前進・接触工程と、
前記第１の前進・接触工程による記録座標と前記第２の前進・接触工程による記録座標との差分を取得することにより前記Ｃ軸とＵ軸原点とのずれ量pを算出する工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは９０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第３の前進・接触工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは２７０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第４の前進・接触工程と、
前記第３の前進・接触工程による記録座標と前記第４の前進・接触工程による記録座標との差分を取得することにより前記Ｃ軸とＵ軸原点とのずれ量qを算出する工程と、を有し、
求めたp, qの値を用いて、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を求めることを特徴とする推定方法。
【請求項２】
少なくともＸ−Ｙ−Ｚから成る第１乃至第３の送り軸を有し、うち二軸以上の同時制御ができるＣＮＣ制御の研削装置であって、更に、砥石回転軸であるＣ軸と、該砥石回転軸であるＣ軸の角度に応じて砥石回転機構を水平に直線移動させる第４の送り軸であるＵ軸とを有する研削装置において、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を推定する方法において、砥石の旋回中の包絡線が円柱状であると仮定すると、互いに平行でない３つ以上の方向であれば、p, qを算出できる方法であって、
Ｃ軸が角度θ0を向いている時、Ｃ軸が角度θ１を向いている時、Ｃ軸が角度θ２を向いている時において、θ0、θ１、θ２は、互いに平行でない３つの角度（方向）を示しているものとし、θ0、θ１、θ２それぞれの時にＵ軸の０の位置に砥石軸の送り指令を出しておき、砥石をワークに対しＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する工程と、
前記記録したθ0、θ１、θ２それぞれの時の接触位置の座標から、Ｃ軸座標がθ0の時とθ１の時の接触座標の差と、Ｃ軸座標がθ1の時とθ2の時の接触座標の差と、Ｃ軸座標がθ2の時とθ0の時の接触座標の差を算出する工程と、
回転行列を掛けて、下記の数式（１）を得る工程と、
【数７】
2019155557.tif 000009
数式（１）において、θiは、Ｃ軸座標（Ｕ軸の方向）である。
展開により、下記の数式（２）を得る工程と、
【数８】
2019155557.tif 000010
数式（２）において、_Ａは、Ｃ軸座標がθ0の時とθ１の時の接触座標の差であり、_Ｂは、Ｃ軸座標がθ1の時とθ2の時の接触座標の差であり、_Ｃは、Ｃ軸座標がθ2の時とθ0の時の接触座標の差である。
θ0をＣ軸が０度（基準の方向）とし（０でない場合は更に座標変換により0に置き換える操作を加え）、上記数式（２）を数式（３）に書き換える工程と、
【数９】
2019155557.tif 000011
上記数式（３）から、連立方程式（４）を得る工程と、
【数１０】
2019155557.tif 000012
連立方程式（４）の[1]より、数式（５）を得る工程と、
【数１１】
2019155557.tif 000013
互いに平行でないから分母は０ではない。連立方程式（４）の[2]より、数式（６）得る工程と、
【数１２】
2019155557.tif 000014
互いに平行でないから分母は０ではない。数式（６）を数式（５）に代入し、qを得る工程と、
得られたqを数式（６）に代入し、pを得る工程と、を有し、
求めたp, qの値を用いて、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を求めることを特徴とする推定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の研削装置は、更に、法線方向制御の有無を選択可能であり、前記ずれ量p, qに起因して前記法線方向制御の有りを選択した場合と無しを選択した場合とでワークに対する前記砥石回転軸の軌跡がずれることを利用し、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を求めることを特徴とする推定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の偏差の推定方法を用いることを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、特に研削装置における駆動軸位置の管理技術に関し、特に、駆動軸と基準位置との偏差のブラインド推定方法及びそれを用いた駆動軸偏差推定機能付き工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に研削装置では、砥石を回転させ、砥石と工作物とを接触させつつ工作物を削り取ることで加工を行う。この時、砥石は常に磨り減って小さく変化しており径を管理しないと仕上がりの寸法が当初の意図と異なるものに仕上がってしまう。特に、ツルーイングやドレッシングと呼ばれる作業の後には大きく砥石径が変化するため、自動化対応の機械では径を自動測定する装置が設けられる（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
この様な砥石径管理に限らず測定用途対応のＮＣ工作機械では送り指令を外部装置の信号で停止できるスキップ機能と呼ばれる機能が利用されており、停止したときの座標を基準として様々な測定に利用されている。そのスキップ機能に使用される、外部装置から出力される信号ないしＮＣに入力される信号をスキップ信号と呼ぶ（例えば、特許文献３参照）。一方で砥石と工作物が接触した時に接触検知の信号を出力するＡＥセンサと呼ばれる装置があり、この装置をスキップ信号として使用する例も多い（例えば、特許文献４参照）。また、従来の砥石径の推定方法として、例えば、ある寸法の既知のブロックを砥石の両側から当ててスキップ機能で接触位置で送りを止めることにより、その座標差から砥石径を推定する方法がある（比較例として後述する）。また、光学機械の分野であるが、ＳＰＭの測定器のチップのブラインド推定方法に関し、測定器の軸方向の移動機構の精度を信頼した上で、その移動距離からＳＰＭの測定器のチップ形状を推定する方法も開示されている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９９７４６号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９５８７号公報
【特許文献３】特開２０１４−００２６５４号公報
【特許文献４】特開２００５−３１３３２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Algorithm for Scanned Probe Microscope Image Simulation, Surface Reconstruction, and Tip Estimation, J. S. Villarrubia, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology Volume 102, Number 4, July-August 1997, P425-454
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の砥石径の推定方法のうち、例えば、比較例として後述する方法では、ある寸法の既知のブロックを両側から当て、スキップ機能で接触位置で送りを止めた座標差から砥石径を評価するので、ブロックは正方形である必要はないが寸法が既知でなければいけないという制約がある。また、ＡＥセンサ等の接触検知手段を用いる方法では、ＡＥセンサ等の感度が十分ではなく、接触と非接触の差が十分に明瞭とは言えないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者は、本出願人による特願２０１６−１９０５８３号において、工作機械  特に、ＡＥセンサ等の接触検知手段を用いる場合に、その感度が十分に高い、即ち、接触と非接触の差が明瞭であり、或いは一定の条件が揃えば、既知の寸法の物体を用意する手間を省略できる砥石径の新規な推定方法及びそれを用いた研削装置等の工作機械を提案するようにした。即ち、本発明者は、上述した非特許文献１に記載の方法を応用し、ＡＥセンサ等の接触検知手段と工作機械の送り軸を用い、砥石が丸いという前提で、砥石径のブラインド推定が可能になるようにした。
【０００８】
しかしながら、上記特願２０１６−１９０５８３号に開示した推定法は、砥石径の推定だけに注目しており、工作機械の他の制御への応用を示唆するものではない。そこで、上記特願２０１６−１９０５８３号に開示した推定法を工作機械の他の制御へ応用するための技術開発が望まれている。一方、工作機械（研削装置）では、砥石軸の回転中心と、他の制御軸の回転中心乃至直線移動軸の原点との不一致（偏差）が実際上生じてしまう不具合を防止するため、加工用のＮＣデータを補正する必要が生じる場合もあり、かかる偏差を機上測定できる有効な方法の開発が待たれていた。
【０００９】
本発明の目的は、上記特願２０１６−１９０５８３号に開示した推定法を工作機械の他の制御へ応用するための技術を開発し、工作機械（研削装置）において、砥石軸の回転中心と、他の制御軸の回転中心乃至直線移動軸の原点との不一致（偏差）を機上測定できる有効な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、軸の動かし方によって、具体的には特願2016-190583号に記載した動かし方に加えて、工作機械、特にジグ研削盤における、いわゆる法線方向制御が有りの時と無しの時でスキップ信号の挙がった位置の差から、所定の第１の回転軸（C軸）中心と他の駆動軸（U軸）原点の偏差に関する情報の推定ができることを見出した。
【００１１】
即ち、本発明の様相によれば、少なくともＸ−Ｙ−Ｚから成る第１乃至第３の送り軸を有し、うち二軸以上の同時制御ができるＣＮＣ制御の研削装置であって、更に、砥石回転軸であるＣ軸と、該砥石回転軸であるＣ軸の角度に応じて砥石回転機構を水平に直線移動させる第４の送り軸であるＵ軸とを有する研削装置において、任意の形状のワークを用いて、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を推定する方法であって、
前記ワークを、当該ワークの一辺が直線状になるように研削する工程と、
Ｕ軸の０の位置に砥石軸の送り指令を出す工程と、
砥石をワークＷに対しＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第１の前進・接触工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは１８０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第２の前進・接触工程と、
前記第１の前進・接触工程による記録座標と前記第２の前進・接触工程による記録座標との差分を取得することにより前記Ｃ軸とＵ軸原点とのずれ量pを算出する工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは９０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第３の前進・接触工程と、
一旦、砥石をワークとの接触位置から離し、前記第１の前進・接触工程における方向とは２７０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する第４の前進・接触工程と、
前記第３の前進・接触工程による記録座標と前記第４の前進・接触工程による記録座標との差分を取得することにより前記Ｃ軸とＵ軸原点とのずれ量qを算出する工程と、を有し、
求めたp, qの値を用いて、前記Ｃ軸とＵ軸原点との偏差を求めることを特徴とする推定方法が得られる。
また、本発明の他の様相によれば、上記偏差の推定方法を用いることを特徴とする工作機械が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、工作機械、特に研削装置における、いわゆる法線方向制御が有りの時と無しの時でスキップ信号の挙がった位置の差から、所定の第１の回転軸（C軸）中心と他の駆動軸（U軸）原点の偏差に関する情報の推定ができる方法及びそれを用いた軸偏差推定機能付き工作機械を提供することができる。また、たとえ工作機械の送りの繰り返し性や分解能に対して妥当なほど正確な数値が得られなくても概ねの数値が得られれば、それを管理することで軸周辺の異常検知にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される工作機械の一例としての研削装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示した工作機械（研削装置）におけるＵ軸送り装置と砥石軸周辺の拡大図である。
【図３】図１に示した工作機械（研削装置）における駆動軸の制御を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の偏差の推定方法について説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の偏差の推定方法の工程について説明するための第１の図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の偏差の推定方法の工程について説明するための第２の図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の偏差の推定方法の工程について説明するための第３の図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の偏差の推定方法について説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第２の図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第１の図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第２の図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第３の図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第４の図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第５の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明が適用される工作機械の一例を示す斜視図、図２は、そのＵ軸送り装置と砥石軸周辺の拡大図である。本発明の駆動軸の偏差推定方法は、少なくともＸ−Ｙ−Ｚの三軸の同時制御ができるＣＮＣ制御の工作機械（研削装置）であり、例えば、砥石回転軸のような回転軸と軸方向が平行な駆動軸（回転軸又は直線駆動軸）の原点があれば適用可能である。本発明が適用される工作機械としての研削装置１０は、図１に示すように、ベッド１２上にテーブル送り装置３６およびテーブル３０がレール１６を介してＹ軸方向（前後方向）へ移動可能に支持されている。コラム１４はベッド１２に固定されているが、前述の通り、送り装置３６との間にはレール１６に沿った方向に相対運動を与えることができる。ベッド１２の後部には図示しない送り装置３６移動用モータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してテーブル送り装置３６がレール１６に沿って前後移動されるようになっている。コラム１４にはヘッド１８がＷ軸方向に移動可能（昇降可能）に支持され、そのヘッド１８の先端には砥石軸２０が設けられており、砥石軸２０の先端には、砥石Ｓ（図２参照）が取付けられる。コラム１４の上部には図示しないヘッド昇降用モータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してヘッド１８が昇降されるようになっている。ヘッド１８の後部には砥石軸（回転用）モータ２４（図２参照）が配設され、このモータにより砥石軸２０が回転されるようになっている。ヘッド昇降用モータには、図示しない計測手段を構成するエンコーダが付設される。このほかの砥石軸を除く直線軸および回転軸には図示しない場合にもエンコーダおよびモータを備え送り量ないし回転量が算出・制御できるようになっている。このエンコーダから出力されるデータによりヘッド１８の昇降量、及び図示しないワークに対する切り込み量が算出される。Ｗ軸方向に平行にＺ軸が設けられており、Ｗ軸のヘッドの動き、Ｃ軸回転およびＵ軸直線運動を妨げることなくＺ軸運動を与えることができる。
【００１５】
先に述べた通り、ベッド１２上にはレール１６を介してＸ軸送り装置３６が載っている。このＸ軸送り装置３６はレール１６の方向に沿ってＹ方向に前後直線運動できるように構成されている。このＸ軸送り装置３６の上に更に図示しないレールを介してテーブル３０が支持されている。このテーブル３０はＸ軸送り装置３６に対して左右方向に直線運動できるように構成されている。その上面には図示しないワークが着脱可能に設置固定されるようになっている。当然ながらベッド１２にはＸ軸送り装置３６を移動する用のモータが配設され、このモータにより図示しないボールネジ等を介してＸ軸送り装置３６がレール１６に沿って移動されるようになっている。テーブル３０についても同様に図示しないモータおよびボールネジ等を介してＸ軸送り装置３６上を動くようになっている。そして、上記砥石軸回転用モータ２４により砥石軸２０が回転された状態で、上記ヘッド昇降用モータによりヘッド１８（砥石軸２０）が下降されて、砥石軸２０の先端に取り付けられた砥石Ｓがテーブル３０上のワークの面に接触させられる。テーブル３０は上述の2つのモータでＸ−Ｙ方向に自由に可動させられる。これにより、ワークの表面が砥石Ｓにて研削されるようになっている。尚、研削装置１０は、砥石Ｓとワークとの接触検知手段としての図示しないＡＥ（アコースティックエミッション）センサをワーク側に備えている。そして、ＡＥセンサによりワークと砥石Ｓとの接触を検知したら、スキップ信号により砥石Ｓの送りを止めることができるように構成されている。
【００１６】
図１に示す工作機械（研削装置）１０は、以上に述べたように、少なくともＸ−Ｙ−Ｚの三軸の同時制御ができるＣＮＣ制御の工作機械（研削装置）であり、更に、砥石軸２０という回転軸と軸方向が平行な駆動軸（回転軸又は直線駆動軸）を有している。即ち、工作機械（研削装置）１０は、ヘッド１８の下部にＵ軸送り装置４０を有しており、このＵ軸送り装置４０は、砥石軸２０と、その上部の円盤体２７を含む直線送り機構であり、砥石軸２０とその上部の円盤体２７を、その時のＣ軸の角度位置に応じて所定のストロークの範囲内で直線移動させる装置であり、この直線移動方向をＵ軸（方向）と定義している。即ち、図１に示す工作機械（研削装置）１０では、ヘッド１８は、Ｚ軸方向に直線移動（上下移動）できる。Ｚ軸との区別のため、Ｗ軸送り装置と呼称する。また、ヘッド１８に対して、Ｕ軸送り装置４０をＺ軸直線移動とＺ軸周り旋回（Ｃ軸と呼称する）に旋回させることができる。Ｕ軸送り装置４０は、砥石軸２０をＵ軸方向に直線移動させることができる。図２及び図３を参照して、工作機械（研削装置）１０の駆動軸制御を更に具体的に述べれば、工作機械（研削装置）１０では、Ｕ軸の直線送り機構はＣ軸の回転側に載っている。砥石軸（Ｕ軸）の送り指令によって、Ｕ軸送り装置４０をＵ軸の方向に沿って直線移動させることができる。Ｃ軸の回転指令によって砥石軸の中心ごと回転する。更に、このＣ軸装置は、Ｚ軸装置で鉛直方向に直線移動させることができる。
【００１７】
本発明の実施形態に係る駆動軸の偏差推定方法を、図２乃至図７を参照して分かり易く説明する。上述したように、図１に示す工作機械（研削装置）１０では、ヘッド１８に対して、Ｕ軸送り装置４０をＺ軸直線移動とＺ軸周り旋回（Ｃ軸と呼称する）に旋回させることができ、Ｕ軸送り装置４０は、砥石軸２０をＵ軸方向に直線移動させることができる。しかしながら、図３及び図４に示すように、砥石軸２０の回転中心４０２と、Ｃ軸回転中心４０４とが一致せず、このため、Ｃ軸の回転角度が０度の時のＵ軸の方向４０６が示すように、砥石軸２０の回転中心４０２とＣ軸回転中心（Ｕ軸原点）４０４とが一致しない事態が生じ、これは加工量等の不具合を招きかねない重要な差異である。このような砥石軸２０の回転中心４０２とＣ軸回転中心（Ｕ軸原点）との不一致（偏差）は、理想上は無いか明確になっているのが好ましいが、実際は生じてしまうことから、かかる偏差を考慮して加工のためのＮＣデータを補正する必要が生じる。具体的には一度削ってみて、機上で測定をして、偏差分を再加工するという手間をかけていた。そこで、かかる偏差を機上測定できる有効な方法の開発が待たれていた。図４を参照して、更に具体的に述べれば、工作機械（研削装置）の製造上は、Ｃ軸中心とＵ軸の０の時の砥石軸の中心は、同軸上にあることを期待している。ところが、上述した砥石軸モータ２４（図２参照）は、ユーザにて交換可能にされており、実際には、図２乃至図４に示すように、Ｕ軸の０の時の砥石軸２０の回転中心４０２と、Ｃ軸回転中心４０４とが一致せず、微小ではあるがずれp,q（p,qは方向によって符号を持っていると考える）が生じる。そこで、かかる偏差を考慮して加工のためのＮＣデータを補正する必要が生じるので、かかる偏差を機上測定できる有効な方法の開発が待たれていた。
【００１８】
本発明の実施形態に係る駆動軸の偏差推定方法では、まず、適当な形状の板（ワーク）Ｗを用意する。このように、板（ワーク）Ｗの形状は任意であり、その寸法は既知である必要は無い。そして、図５に示すように、工作機械（研削装置）１０自身でワークＷの面を削り、ワークＷに直線部分を出す。即ち、図５に示すように、テーブルをＸ軸方向に送り（往復移動）を実行し、実際に板（ワーク）Ｗを、砥石Ｓにて図５における左辺が直線状になるように砥石Ｓにより削る。これにより、板（ワーク）Ｗに辺（Ｋ）が形成される。次に、図６に示すように、Ｕ軸の０の位置７０２に砥石軸の送り指令を出す。そして、例えば、図７に示すように、砥石ＳをワークＷに対しＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する。尚、図面では板Ｗを平面図で示しているので辺と表現するが、板Ｗの厚みを考えた場合が面という意味である（以下、同様の使い方をする）。即ち、図７（ａ）に示すように、Ｕ軸の０の位置７０２に砥石軸の送り指令を出しておき、砥石ＳをワークＷに対しＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する。一旦、砥石ＳをワークＷとの接触位置から離し、図７（ｂ）に示すように、先程の動き（制御）とは１８０度旋回させ、接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録し、差を取ると、ずれpを算出することができる。同様に、９０度、２７０度旋回させる操作を行うことで、ずれqを算出することができる。ここで言うＸ軸は、Ｙ軸に置き換えても良いしＸ−Ｙの組み合わせで仮想の直線軸としてもよいので接触方向と言う意味だけである。
【００１９】
また、図８に示すように、以上の方法では、４方向に動かしてp, qを見い出しているが、砥石Ｓの旋回中の包絡線が円柱状であると仮定すると、互いに平行でない３つ以上の方向であれば、p, qを算出できる。この第２の実施形態について詳細に説明する。図９は、本発明の第２の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第２の図であり、Ｃ軸の向きが互いに平行でない３つの方向を向いている場合を示している。即ち、（ａ）は、Ｃ軸が角度θ0を向いている時、（ｂ）は、Ｃ軸が角度θ１を向いている時、（Ｃ）は、Ｃ軸が角度θ２を向いている時を示し、θ0、θ１、θ２は、互いに平行でない３つの角度（方向）を示している。図９（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示すように、それぞれＵ軸の０の位置に砥石軸の送り指令を出しておき、砥石ＳをワークＷに対しＸ軸で接触する位置まで前進させて接触位置の座標を記録する。この場合、砥石Ｓの旋回中の包絡線が円柱状であると仮定すると、即ち、回転中の砥石Ｓの外形（包絡線）が円形であると仮定すると、図９（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示すように、ずれ量p, qは、それぞれの矢印が示すような方向成分となり、また、Ｃ軸の角度を互いに平行でない方向に異ならせてＸ軸における接触位置の座標を記録することで、_Ａ、_Ｂ、_Ｃの値が得られる。_Ａは、Ｃ軸座標がθ0の時とθ１の時の接触座標の差であり、_Ｂは、Ｃ軸座標がθ1の時とθ2の時の接触座標の差であり、_Ｃは、Ｃ軸座標がθ2の時とθ0の時の接触座標の差である。
回転行列を掛けて、数式（１）が得られる。
【数１】
2019155557.tif 000003
数式（１）において、θiは、Ｃ軸座標（Ｕ軸の方向）である。
展開により、数式（２）が得られる。
【数２】
2019155557.tif 000004
数式（２）において、_Ａは、Ｃ軸座標がθ0の時とθ１の時の接触座標の差であり、_Ｂは、Ｃ軸座標がθ1の時とθ2の時の接触座標の差であり、_Ｃは、Ｃ軸座標がθ2の時とθ0の時の接触座標の差である。
【００２０】
ここで、一般に未知変数がp, qの２つあり、方程式は３つあるので、条件さえ合えば、連立方程式を解くことで、その解からp, qを算出できる。
例えば、θ0をＣ軸が０度（基準の方向）とすると、上記数式（２）は、数式（３）に書き換えられる。（もし、0度でなくても座標回転すればどれか一つは0度にできるので一般性は失われない。その際、評価したいp, qも回転されるが、最終的に逆回転させて戻せば良い。）
【数３】
2019155557.tif 000005
この数式（３）から、連立方程式（４）が成立する。
【数４】
2019155557.tif 000006
連立方程式（４）の[1]より、数式（５）が得られる。
【数５】
2019155557.tif 000007
互いに平行でないから分母は０ではない。
連立方程式（４）の[2]より、数式（６）が得られる。
【数６】
2019155557.tif 000008
互いに平行でないから分母は０ではない。
数式（６）を数式（５）に代入し、qを得る。得られたqを数式（６）に代入し、pを得る。
【００２１】
また、図１０に示すように、実線矢印１０６でXY軌跡、点線矢印１０８でC軸（U軸の直進方向）を示せば、法線方向制御というX-Y軌跡の法線方向にC軸を向け続ける機能を有している場合がある。図１１（ａ）は、法線方向制御ありの場合、図１１（ｂ）は、法線方向制御なしの場合を示す。図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ずれ量p, qに起因して法線方向制御ありとなしの軌跡がずれる。図１２は、それぞれワークＷを横から覗いた図であり、図１２（ａ）は、法線方向制御ありの場合、図１２（ｂ）は、法線方向制御なしの場合を示し、左でＵ軸の方向を合わせてアプローチした場合である。図１２（ａ）（ｂ）に示すように、例えば一つのワークの上半分を法線方向制御あり、下半分を法線方向制御なしで加工した結果を測定して輪郭のずれを評価すれば，p,qが見い出せる。測定プローブの代わりに回転する砥石・AEセンサを使用すれば機上でずれを評価することもできる。以上の例は便宜上、四角で行っていたが、任意の形状で同じことができる。この第３の実施形態について詳細に説明する。図１３は、本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第４の図である。例として、pの推定方法を説明する。図１３（ａ）は、法線方向制御ありの場合、図１３（ｂ）は、法線方向制御なしの場合を示し、左でＵ軸の方向を合わせてアプローチした場合である。図１３（ａ）に示すように、法線方向制御がある場合、砥石Ｓが右辺側に位置するようになると、法線方向を向くように制御される結果、右辺を研削中のＵ軸の方向はワークＷの中心側を向くようになる。これに対して、図１３（ｂ）に示すように、法線方向制御が無い場合、砥石Ｓの切込み方向は、常に同図でいう右側を向くようになるので、右辺側に位置するようになっても法線方向を向くようにならない結果、右辺におけるＵ軸の方向はワークＷに対して右側を向くようになる。これにより、図１３（ａ）における右辺との間に差pを生じるので、pの推定方法が成立する。
【００２２】
図１４は、本発明の第３の実施形態の偏差の推定方法について説明するための第５の図である。図１４を参照して、第３の実施形態の変形例について説明する。例として、ｑの推定方法を説明する。図１４（ａ）は、法線方向制御ありの場合、図１４（ｂ）は、法線方向制御なしの場合である。図１４（ａ）に示すように、法線方向制御がある場合、砥石Ｓが上辺側に位置する時、法線方向を向くように制御される結果、上辺を研削中のＵ軸の方向はワークＷの中心側を向く。また、砥石Ｓが下辺側に位置する時、法線方向を向くように制御される結果、下辺を研削中のＵ軸の方向はワークＷの中心側を向く。これに対して、図１４（ｂ）に示すように、法線方向制御が無い場合、砥石Ｓの切込み方向は、常に同図でいう右側を向くようになるので、上辺側や下辺側に位置するようになっても法線方向を向くようにならない結果、右辺におけるＵ軸の方向はワークＷに対して常に右側を向くようになる。これにより、図１４（ａ）における軌跡の中心Ａと図１４（ｂ）における軌跡の中心Ｂとの間に差qを生じるので、qの推定方法が成立する。推定方法を使うための軸の制御の操作例は、まず、「法線方向制御あり」の場合の加工結果を測定し、軌跡の中心Ａを推定する。次に、「法線方向制御なし」の場合の加工結果を測定し、軌跡の中心Ｂを推定する。これにより、ＡとＢの差がqになるので、ＡとＢの差分を求めることによりqの値が求められる。このように、第３の実施形態の変形例では、「法線方向制御あり」の場合と「法線方向制御なし」の場合の軌跡の中心同士の差を使うため、pの推定にも使える一般的な手法と言える。
【００２３】
本発明によれば、工作機械、特に研削装置における、いわゆる法線方向制御が有りの時と無しの時でスキップ信号の挙がった位置の差から、所定の第１の回転軸（C軸）中心と他の駆動軸（U軸）原点の偏差に関する情報の推定ができる方法及びそれを用いた軸偏差推定機能付き工作機械を提供することができる。また、たとえ工作機械の送りの繰り返し性や分解能に対して妥当なほど正確な数値が得られなくても概ねの数値が得られれば、それを管理することで軸周辺の異常検知にも寄与する。
【符号の説明】
【００２４】
１０  研削装置、  Ｓ  砥石、  Ｗ  ワーク、  p, q 座標
【図１】
2019155557.tif 000015
【図２】
2019155557.tif 000016
【図３】
2019155557.tif 000017
【図４】
2019155557.tif 000018
【図５】
2019155557.tif 000019
【図６】
2019155557.tif 000020
【図７】
2019155557.tif 000021
【図８】
2019155557.tif 000022
【図９】
2019155557.tif 000023
【図１０】
2019155557.tif 000024
【図１１】
2019155557.tif 000025
【図１２】
2019155557.tif 000026
【図１３】
2019155557.tif 000027
【図１４】
2019155557.tif 000028