机床的控制方法以及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机床的控制方法W及控制装置，所述机床利用2个轴W上的平动轴和 1个轴W上的旋转轴，使安装工具的主轴与保持工件的工作台进行相对移动，由此利用所述 工具来加工所述工件，所述机床具备的所述主轴和所述工作台中的至少一方为多个，对由 机床的误差而产生的所述工具相对于所述工件的位置误差进行校正，来计算出用于控制所 述平动轴的平动轴指令值W及用于控制所述旋转轴的旋转轴指令值。
【背景技术】
[000引图7是该机床的一例，是具有3个平动轴和2个旋转轴的5轴控制加工中屯、101 的示意图。利用作为平动轴且彼此正交的X轴和Z轴，主轴头102能够相对于底座103能 够进行二自由度平动的运动。利用作为旋转轴的C轴，工作台104能够相对于托架105进 行一自由度旋转的运动。利用作为旋转轴的A轴，托架105能够相对于耳轴106进行一自 由度旋转的运动，其中A轴与C轴彼此正交。利用作为平动轴且与X轴和Z轴正交的Y轴， 耳轴106能够相对于底座103进行一自由度平动的运动。通过由数控装置（未图示）控制 的伺服电机（未图示）来驱动各轴，将工件固定在工作台104,在主轴头102安装工具（未 图示）并使其旋转，对工件与工具的相对位置进行控制来进行工件加工。
[0003] 作为对所述5轴控制加工中屯、101的运动精度造成影响的因素，例如存在如下误 差；旋转轴的中屯、位置的误差（相对于所设想的位置的偏移）；W及旋转轴的倾斜误差（轴 间的垂直度和平行度）等各轴之间的几何学的误差（几何误差）。如果存在几何误差，则作 为5轴控制加工中屯、101的运动精度劣化，工件的加工精度劣化。因此，需要通过调整来减 小几何误差，但是使几何误差为零是困难的，通过执行对几何误差进行校正的控制，能够进 行高精度的加工。
[0004] 作为对几何误差进行校正的方案，提出了如专利文献1所记载的方法。在专利文 献1所记载的方法中，考虑到机床的几何误差，将工具前端点的位置变换成各平动轴的位 置，并且将它们设为用于控制平动轴的指令值，由此能够对由几何误差而产生的工具前端 点的位置误差进行校正。
[0005] 另外，在专利文献2中提出了如下方法；将伴随机床的动作的变形误差、与平动轴 的指令位置对应地产生的定位误差、W及由机床的各要素的发热等所引起的热位移而产生 的误差视为所述几何误差，并且将根据该几何误差计算出的平动轴的校正值相加至该平动 轴的指令值，由此计算出用于控制平动轴的指令值。
[0006] 再有，在专利文献3中提出了如下方法；在该方法中，对由机床的热变形而产生的 加工误差进行校正，所述机床具有：在同一轴线上对置的左主轴台W及右主轴台；左刀架， 其能够利用平动轴进行移动且在左加工区域中与所述左主轴台一起用于工件加工；右刀 架，其能够利用平动轴进行移动且在右加工区域中与所述右主轴台一起使用于工件加工； W及上刀架，其能够利用平动轴和旋转轴进行移动且在左加工区域W及右加工区域该两个 区域中用于工件加工。在该方法中，按各加工区域分别运算出对由机床的热变形而产生的 加工误差进行校正的平动轴方向w及旋转轴的旋转方向的各校正值，根据w该各校正值进 行了校正后的平动轴的指令值和旋转轴的指令值，对所述左右刀架和所述上刀架进行控 制。
[0007] 专利文献1 ;日本特开2004 - 272887号公报 [000引专利文献2 ;日本特开2009 - 104317号公报
[0009] 专利文献3 ;日本特开2009 - 172716号公报
[0010] 然而，在专利文献1和2所记载的方法中，由于将具有一个主轴和一个工作台的 机床作为对象，其中，所述主轴用于安装对工件进行加工的工具，所述工作台用于保持该工 件，因此该方法中存在如下问题：在所具备的所述主轴和所述工作台中的至少一方为多个、 且利用2个轴W上的平动轴和1个轴W上的旋转轴使所述主轴和所述工作台进行相对移动 的机床中，无法对W几何误差为首的机床的误差进行校正来计算出所述平动轴的指令值， 而且无法对该误差进行校正来计算出所述旋转轴的指令值。
[0011] 再有，在专利文献3所记载的方法中，对由机床的热位移而产生的加工误差进行 校正，来计算出能够使各刀架移动的平动轴的指令值、W及能够使上刀架所具备的主轴旋 转移动的旋转轴的指令值，其中所述机床具有具备主轴的多个刀架（左右刀架W及上刀 架）W及相当于工作台的多个主轴台（左主轴台W及右主轴台），然而无法响应想要进行如 下工作的请求；与具有多个平动轴所包含的任意平动轴和旋转轴的任意轴结构对应地，对 机床的误差进行校正来计算出平动轴的指令值，W及对该机床的误差进行校正来计算出旋 转轴的指令值。
【发明内容】
[0012] 本发明是鉴于W上状况而提出的，其目的在于提供机床的控制方法W及控制装 置，能够对所具备的主轴和工作台中的至少一方为多个的机床的误差进行校正，并且能够 与具有任意平动轴和任意旋转轴的任意轴结构对应地计算出平动轴的指令值和旋转轴的 指令值。
[0013] 本发明的技术方案1的机床的控制方法的特征在于，所述机床利用2个轴W上的 平动轴和1个轴W上的旋转轴，使安装工具的主轴与保持工件的工作台进行相对移动，由 此利用所述工具来加工所述工件，所述机床具备的所述主轴和所述工作台中的至少一方为 多个，根据存在所述机床的误差时的所述工具的位置和理想的所述工具的位置，计算出由 所述机床的误差而产生的所述工具相对于所述工件的位置误差，而且对所述工具的位置误 差进行校正，来计算出用于控制所述平动轴的平动轴指令值和用于控制所述旋转轴的旋转 轴指令值，其中，存在所述机床的误差时的所述工具的位置是通过从考虑了所述机床的误 差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐标变换而求出的，理想的所述工具的位置是通过从 没有考虑所述机床的误差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐标变换而求出的，所述机床 的控制方法包含W下步骤：选择步骤，选择任意轴结构，所述任意轴结构具有所述2个轴W 上的平动轴所包含的任意平动轴和所述1个轴W上的旋转轴所包含的任意旋转轴；平动轴 校正值计算步骤，将所述工具的位置误差从所述工件坐标系齐次坐标变换到通过所述选择 步骤选择出的所述任意轴结构所包含的所述平动轴的指令值坐标系上，由此计算出在该平 动轴的指令值坐标系上对所述工具的位置误差进行校正的所述平动轴的校正值；旋转轴校 正值计算步骤，根据通过所述选择步骤选择出的所述任意轴结构所包含的所述旋转轴的旋 转方向上的所述机床的误差，计算出在该旋转轴的指令值坐标系上对所述工具的位置误差 进行校正的所述旋转轴的校正值；W及更新步骤，将通过所述平动轴校正值计算步骤计算 出的所述校正值相加至所述平动轴指令值，由此对所述平动轴指令值进行更新，并且，将通 过所述旋转轴校正值计算步骤计算出的所述校正值相加至所述旋转轴指令值，由此对所述 旋转轴指令值进行更新。
[0014] 本发明的技术方案2的特征在于，在技术方案1中，将所述机床的误差设为几何学 的误差，根据存在所述几何学的误差时的所述工具的位置和理想的所述工具的位置，来计 算出所述工具的位置误差，其中，存在所述几何学的误差时的所述工具的位置是通过从考 虑了所述几何学的误差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐标变换而求出的，而理想的所 述工具的位置是通过从没有考虑所述几何学的误差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐 标变换而求出的，在所述平动轴校正值计算步骤中，将所述工具的位置误差从所述工件坐 标系齐次坐标变换到通过所述选择步骤选择出的所述任意轴结构所包含的所述平动轴的 指令值坐标系上，由此计算出在该平动轴的指令值坐标系上对所述工具的位置误差进行校 正的所述平动轴的校正值，在所述旋转轴校正值计算步骤中，根据通过所述选择步骤选择 出的所述任意轴结构所包含的所述旋转轴的旋转方向上的所述几何学的误差，计算出在该 旋转轴的指令值坐标系上对所述工具的位置误差进行校正的所述旋转轴的校正值。
[0015] 本发明的技术方案3的特征在于，在技术方案2中，将所述任意平动轴设为实际 使用于所述工件的加工中的所述平动轴，将所述任意旋转轴设为实际使用于该加工中的所 述旋转轴，在所述选择步骤中，根据用于判别使用轴结构的使用轴结构判别信息，来判别具 有所述2个轴W上的平动轴所包含的该平动轴和所述1个轴W上的旋转轴所包含的该旋转 轴的轴结构中是否存在所述使用轴结构，而选择该判别出的使用轴结构作为所述任意轴结 构，所述使用轴结构具有实际使用于所述加工中的平动轴和实际使用于所述加工中的旋转 轴，在所述平动轴校正值计算步骤中，将所述工具的位置误差从所述工件坐标系齐次坐标 变换到通过所述选择步骤选择出的所述使用轴结构所包含的所述平动轴的指令值坐标系 上，由此计算出所述平动轴的校正值，在所述旋转轴校正值计算步骤中，根据通过所述选择 步骤选择出的所述使用轴结构所包含的所述旋转轴的旋转方向上的所述几何学的误差，计 算出所述旋转轴的校正值。
[0016] 本发明的技术方案4的特征在于，在技术方案3中，所述机床的控制方法包含误差 决定步骤，在所述误差决定步骤中，在通过所述选择步骤判别为在所述轴结构中存在没有 实际使用于所述加工中的轴结构时，决定为使所述工具的位置误差保持上一次的误差或者 设定成零。
[0017] 本发明的技术方案5的特征在于，在技术方案3或4中，所述机床的控制方法包含 W下步骤：平动轴校正值决定步骤，当通过所述选择步骤判别出的所述使用轴结构存在多 个的情况下，从通过所述平动轴校正值计算步骤针对所述多个使用轴结构所包含的各个所 述平动轴计算出的所述校正值中，将根据判别各所述使用轴结构的所述使用优先顺序的优 先顺序判别信息而判别为所述使用优先顺序最高的所述使用轴结构所包含的所述平动轴 的校正值，决定为所述更新步骤中相加至所述平动轴指令值的校正值；W及旋转轴校正值 决定步骤，当通过所述选择步骤判别出的所述使用轴结构存在多个的情况下，从通过所述 旋转轴校正值计算步骤针对所述多个使用轴结构所包含的各个所述旋转轴计算出的所述 校正值中，将根据所述优先顺序判别信息而判别为所述使用优先顺序最高的所述使用轴结 构所包含的所述旋转轴的校正值，决定为所述更新步骤中相加至所述旋转轴指令值的校正 值。
[0018] 本发明的技术方案6的机床的控制装置的特征在于，所述机床利用2个轴W上的 平动轴和1个轴W上的旋转轴，使安装工具的主轴与保持工件的工作台进行相对移动，由 此利用所述工具来加工所述工件，所述机床具备的所述主轴和所述工作台中的至少一方为 多个，根据存在所述机床的误差时的所述工具的位置和理想的所述工具的位置，计算出由 所述机床的误差而产生的所述工具相对于所述工件的位置误差，而且对所述工具的位置误 差进行校正，来计算出用于控制所述平动轴的平动轴指令值和用于控制所述旋转轴的旋转 轴指令值，其中，存在所述机床的误差时的所述工具的位置是通过从考虑了所述机床的误 差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐标变换而求出的，理想的所述工具的位置是通过从 没有考虑所述机床的误差的工具坐标系向工件坐标系的齐次坐标变换而求出的，所述机床 的控制装置具有：选择单元，其选择任意轴结构，所述任意轴结构具有所述2个轴W上的平 动轴所包含的任意平动轴和所述1个