(57)【要約】【課題】ツールの加工位置決めを補償できる位置決め誤差補正方法を提供する。  【解決手段】主軸にワークを固定し、Ｂ軸テーブルにツールを固定し、ツール中心とツール端部及びツール端部とワーク加工中心との距離Ｌを求め、ツール中心と設定されたワーク加工中心及び理想的なツール中心の間角θを求め、Ｂ軸テーブルを一方にθ＋α回動させた後のツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定し、Ｂ軸テーブルを他方にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定し、Ｒ１及びＲ２を用いてツール中心の誤差Ｘｅを求め、Ｂ軸テーブルに設けられた曲率半径がＲ１であるツールを一方にβほど回転させ、ツール端部の座標値と回動時のツールとワークのタッチ座標値とのＺ軸方向距離Ｒ３をＺ軸方向の誤差Ｚｅを用いて定義し、これにより誤差Ｚｅを算定する。【選択図】  図１
2007257606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向であるＺ軸方向に設けられる主軸にワークを固定するワーク固定段階と、
前記Ｚ軸に対して垂直方向に設けられ主軸の回転中心または設定されたワークの加工中心に対して回動されるＢ軸テーブルにツールを固定するツール固定段階と、
前記ツール中心とツールの端部及びツールの端部とワークの加工中心との距離Ｌを求める段階と、
Ｂ軸テーブルに設けられたツールの中心と設定されたワークの加工中心及び理想的なツール中心の間角θを求める誤差角算出段階と、
前記Ｂ軸テーブルを所定の一方の方向にθ＋α角度回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定する第１回動段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の他方の方向にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定する第２回動段階と、前記各変数を用いてツールの中心と理想的なツールの中心との誤差Ｘｅを求めるツールのＸ方向位置決め誤差値算定段階を含み、
前記Ｂ軸テーブルに設けられたツールを一方の方向にβほど回転させ、ツールの端部の座標値と回動時ツールとワークのタッチ座標値との間のＺ軸方向距離Ｚｅ値を算定するＺ軸方向位置決め誤差値算定段階と、
前記ツールのＸ軸位置決め誤差値ＸｅとＺ軸位置決め誤差値Ｚｅを用いてツールの位置誤差を補正するツールの位置決め誤差補正段階とを含んでなることを特徴とするツールの加工位置決め誤差補正方法。
【請求項２】
水平方向であるＺ軸方向に設けられる主軸にワークを固定するワーク固定段階と、
前記Ｚ軸に対して垂直方向に設けられ主軸の回転中心または設定されたワークの加工中心に対して回動されるＢ軸テーブルにツールを固定するツール固定段階と、
前記ツール中心とツールの端部及びツールの端部とワークの加工中心との距離Ｌを求める段階と、
Ｂ軸テーブルに設けられたツールの中心と設定されたワークの加工中心及び理想的なツール中心間角θを求める誤差の算出段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の一方の方向にθ＋α角度回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定する第１回動段階と、
前記Ｂ軸テーブルを所定の他方の方向にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定する第２回動段階を含み、
数式Ｌｃｏｓ（α＋θ）＝Ｒ１−Ｚｅ、Ｌｃｏｓ（α−θ）＝Ｒ１−Ｚｅを定義する段階と、
前記数式からＬｓｉｎθ＝Ｘｅ＝（Ｒ１−Ｒ２）／−２ｓｉｎα値であるツールの中心と理想的なツールの中心との誤差Ｘｅを求めるツールのＸ方向位置決め誤差値算定段階と、
前記Ｂ軸テーブルに設けられた曲率半径がＲ１であるツールを一方の方向にβほど回転させ、ツールの端部の座標値と回動時ツールとワークのタッチ座標値との間のＺ軸方向距離をＲ３を用いてＺ軸方向へのツール位置決め誤差Ｚｅを含む式を（Ｒ＋Ｚｅ）（１−ｃｏｓα）＝Ｒ３を定義し、これよりＺ軸方向に誤差Ｚｅを算定するＺ軸方向位置決め誤差値算定段階とを含んでなることを特徴とするツールの加工位置決め誤差補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械のツールの加工位置誤差補正方法に係り、さらに詳しくはツールの加工位置決めを補償できるツールの加工位置決め誤差補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コンピュータ数値制御を用いた工作機械であるＣＮＣ（computerized numerically controlled machine tool）、マシニングセンタ（machining center）、超精密加工のためのミリング、研削器などは、コンピュータに入力された加工数値及び形状、ツール移送速度などの加工条件によって自動的にツールの位置決めが行なわれ、このような工作機械は工場自動化及びワークの大量生産に有利なので幅広く普及されている。
【０００３】
一方、数値制御旋盤機械による加工が長時間行なわれるとツールが磨耗され加工精度が劣化する。かかる問題点を解消するため、数値制御機械でワークを加工するツールと基準座標との偏差量を補正して、操作が便利になるような加工作業時プログラムを有するツール補正装置が提供される。すなわち、ツール補正装置がツールの先端位置を感知し、その位置をメインプログラムが内蔵された制御部に提供すれば、制御部ではツールの最初先端位置から変更位置の変化量を計算し、その変化量ほどツール位置を補正して加工精度がアップするようにする。
【０００４】
韓国特許公開第２００５−００９８２０７号（特許文献１）には工作機械のツール変位補正方法が開示されている。
開示された補正方法はＺ軸サーボモータを通じて昇降するヘッドと、該ヘッドの内部に装着され主軸モータを通じて回転され、下部にテーパ面を含む中空部を有する主軸、及び前記主軸に固定されるシャンクを有するアダプタを含む工作機械を制御する際に、設定信号に応じて主軸回転数を検出する検出段階と、前記検出段階を通じて検出された主軸回転数と直前に検出された回転数を相互比較して変化有無を判断する判断段階と、判断結果により検出された回転数に該当するツール変位量を算出する算出段階と、算出された変位量により前記ツールを含むヘッドを変位量ほどＺ軸に移動させる補正段階を備える。
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−００９８２０７号
【０００５】
このようなツール位置補正方法はＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動されるツールの回転中変位を実時間で補正するもので、Ｂ軸（ワークに対して垂直方向にツールが回転する軸）を有する工作機械のツールの位置を補正することができない問題点がある。
特に、Ｂ軸方向に回動されるツールを用いて曲面を加工する場合、超精密加工が行ない難いという問題点がある。
【０００６】
このような点を勘案して従来はテーブルに垂直に主軸の方向に対して直角方向にテーブルに設けられるシングルポイント基準バーを用いてツール位置決め基準を求め、マイクロスコープを用いてツールであるバイト及びホイールの先端焦点を目視で判別してツール位置を設定した。
【０００７】
しかし、このようなツールの位置決め方法はマイクロスコープと目視で設定するようになるためその精度を高めることができず、設定による作業工数が非常に多いのみならず、ツール位置決め誤差によって超精密加工が行ない難いという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的はＢ軸を中心にしたＸ軸とＺ軸方向のツール位置決め誤差補正による精度を高められるツールの加工位置決め誤差補正方法を提供するところにある。
本発明の他の目的はＢ軸に設けられるツールを用いたワークの超精密加工による精度を向上させられるツールの位置決め誤差補正方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述したような目的を達成するための本発明のツールの位置決め誤差補正方法は、水平方向であるＺ軸方向に設けられる主軸にワークを固定するワーク固定段階と、前記Ｚ軸に対して垂直方向に設けられ主軸の回転中心または設定されたワークの加工中心に対して回動されるＢ軸テーブルにツールを固定するツール固定段階と、前記ツール中心とツールの端部及びツールの端部とワークの加工中心との距離Ｌを求める段階と、Ｂ軸テーブルに設けられたツールの中心と設定されたワークの加工中心及び理想的なツール中心の間角θを求める誤差角算出段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の一方の方向にθ＋α角度回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定する第１回動段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の他方の方向にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定する第２回動段階と、前記各変数を用いてツールの中心と理想的なツールの中心との誤差Ｘｅを求めるツールのＸ方向位置決め誤差値算定段階を含み、前記Ｂ軸テーブルに設けられたツールを一方の方向にβほど回転させ、ツールの端部の座標値と回動時ツールとワークのタッチ座標値とのＺ軸方向距離Ｚｅ値を算定するＺ軸方向位置決め誤差値算定段階と、前記ツールのＸ軸位置決め誤差値ＸｅとＺ軸位置決め誤差値Ｚｅを用いてツールの位置誤差を補正するツールの位置決め誤差補正段階とを含んでなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他のツールの位置決め誤差補正方法は、水平方向であるＺ軸方向に設けられる主軸にワークを固定するワーク固定段階と、前記Ｚ軸に対して垂直方向に設けられ主軸の回転中心または設定されたワークの加工中心に対して回動されるＢ軸テーブルにツールを固定するツール固定段階と、前記ツール中心とツールの端部及びツールの端部とワークの加工中心との距離Ｌを求める段階と、Ｂ軸テーブルに設けられたツールの中心と設定されたワークの加工中心及び理想的なツール中心の間角θを求める誤差角算出段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の一方の方向にθ＋α角度回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定する第１回動段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の他方の方向にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定する第２回動段階を含み、数式Ｌｃｏｓ（α＋θ）＝Ｒ１−Ｚｅ、Ｌｃｏｓ（α−θ）＝Ｒ１−Ｚｅを定義する段階と、前記数式からＬｓｉｎθ＝Ｘｅ＝Ｒ１−Ｒ２／−２ｓｉｎα値であるツールの中心と理想的なツールの中心との誤差Ｘｅを求めるツールのＸ方向位置決め誤差値算定段階と、前記Ｂ軸テーブルに設けられた曲率半径がＲ１であるツールを一方の方向にβほど回転させ、ツールの端部の座標値と回動時ツールとワークのタッチ座標値とのＺ軸方向距離をＲ３を用いて、Ｚ軸方向へのツール位置決め誤差Ｚｅを含む式を（Ｒ＋Ｚｅ）（１−ｃｏｓα）＝Ｒ３を定義し、これよりＺ軸方向に誤差Ｚｅを算定するＺ軸方向位置決め誤差値算定段階とを含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように本発明に係るツールの位置決め誤差補正方法は、Ｘ軸方向とＺ軸方向への誤差を精度よく補正することができるのでツールの位置決めを通じた加工精度を高めることができる。特にＢ軸制御を用いた工作機械の場合ツールの位置決めによる信頼性をアップすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るツールの位置決め誤差補正方法は、工作機械を用いた研削または切削などの超精密加工時に、Ｂ軸中心に対するツールの位置決め誤差を補正するためのもので、水平方向であるＺ軸方向に設けられる枢軸台に設けられたチャックと主軸台の前面に直角方向に設けられツール台が設けられるＢ軸テーブルを備える工作機械の、Ｂ軸中心に対するツール位置決め誤差を補正するためのものである。
【００１３】
図１及び図２には本発明に係るツールの位置決め誤差補正方法を概略的に示した。
同図を参照すれば、ツールの位置決め誤差補正方法は、まず水平方向であるＺ軸方向に設けられる主軸のチャック１１にワーク１００を固定するワーク固定段階と、前記Ｚ軸に対して垂直方向に設けられ、主軸の回転中心または設定されたワークの加工中心に対して回動されるＢ軸テーブルにツール２００を固定するツール固定段階を行なう。
【００１４】
前述したようにワークとツールの固定が完了すれば、Ｂ軸中心に対するツールの設置位置を補償するようになるが、ツールをＸ軸方向に移送させて加工面１０１の設置状態を検査する加工面及びワーク設置状態測定段階を行なう。
そして、前記ツール２００をＢ軸方向に回動させツールとワークのタッチ値Ｒ１、Ｒ２を求め、これを通じてＸ軸方向ツール位置決め誤差値Ｘｅを求める。
【００１５】
前記Ｘ軸方向ツール位置決め誤差Ｘｅ値を用いてＸ軸方向ツール設定誤差を補正し、Ｘ軸方向設定誤差が補正されたツールを前述したことと同様な方法で一定角度で回動させ、ワークの加工面とツールのタッチ値Ｒ３と比較してＺ軸方向ツール位置決め誤差Ｚｅを求める。
【００１６】
前記Ｘ軸方向ツール位置決め誤差Ｘｅ値を求めるためには、図２に示したように、前記Ｂ軸方向のツール中心とツールの端部及びツールの端部とワークの加工中心との距離Ｌ、すなわちツールの中心（Ｃ１）と加工面に対する加工中心（Ｃ２）との距離Ｌを求める距離算出段階と、前記Ｂ軸テーブルに設けられたツールの中心と設定されたワークの加工中心及び理想的なツール中心との間角θを求める誤差角算出段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の一方の方向にθ＋α角度回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ１を算定する第１回動段階と、前記Ｂ軸テーブルを所定の他方の方向にθ−α回動させた後ツールとワークのタッチ座標値Ｒ２を算定する第２回動段階を行なう。
【００１７】
そして、前記測定された変数を用いて、
［数１］Ｌｃｏｓ（α＋θ）＝Ｒ１−Ｚｅ
［数２］Ｌｃｏｓ（α−θ）＝Ｒ１−Ｚｅ
を定義する。
【００１８】
前記数式１，２を用いて、
Ｌ｛ｃｏｓ（α＋θ）−ｃｏｓ（α−θ）｝＝Ｒ１−Ｒ２
−２Ｌｓｉｎα．ｓｉｎθ＝Ｒ１−Ｒ２
Ｌｓｉｎθ＝（Ｒ１−Ｒ２）／−２ｓｉｎα
Ｌｓｉｎθ＝Ｘｅ＝（Ｒ１−Ｒ２）／−２ｓｉｎα
【００１９】
前述したようにＸ軸方向ツール位置決め誤差Ｘｅ値が定まると、これを用いてツールをＸ軸方向に位置補正する。
【００２０】
前述したようにＸ軸方向への位置調整が完了すれば、Ｚ軸方向ツール位置決め誤差Ｚｅを求めて補正するようになるが、このＺ軸方向のツール位置決め誤差の算定は、前記Ｂ軸テーブルに設けられた曲率半径がＲ３であるツールを一方の方向にβほど回転させ、ツールの端部の座標値と回動時ツールとワークのタッチ座標値とのＺ軸方向距離をＲ４を用いてＺ軸方向への誤差Ｚｅを含む、
［数３］（Ｒ＋Ｚｅ）（１−ｃｏｓα）＝Ｒ４
を算出して定義し、これを整理して、
Ｚｅ＝（Ｒ４／（１−ｃｏｓα）−Ｒ３
を求める。
【００２１】
前述したようにＺｅ値が算出されれば、これを用いてツールの設定位置をＺ軸方向に補正する。
【００２２】
本発明は図面に示された一実施例を参考に説明されたが、これは例示的なことに過ぎず、当該技術の分野における通常の知識を有する者ならばこれより多様な変形及び均等な実施例が可能であることを理解できよう。
従って、本発明の真の保護範囲は請求の範囲によってだけ定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に係るＸ軸方向ツールの位置決め誤差補正方法を概略的に示した斜視図である。
【図２】図２は、Ｚ軸方向ツールの位置決め誤差補正方法を概略的に示した斜視図である。
【図１】
2007257606.tif 000003
【図２】
2007257606.tif 000004