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，所述机床利用互相不垂直的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，其中，对由几何学的误差所引起的所述工具相对于 所述工件的位置误差进行修正，来计算用于控制所述平动轴的指令值。
【背景技术】
[000引图6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垂直的X轴和Z轴，主轴头102能够相对于底座103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轴彼此垂直。利用作为平动轴且与X轴和Z轴垂直的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上安装工具（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的运动精度恶化，工件的加工精度恶化。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修正的控制，能够进 行高精度的加工。
[0004] 作为对几何误差进行修正的方案，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，将工具末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末端 点的位置误差进行修正。
[0005] 另外，在专利文献2中提出了如下方法；将与机床的动作相伴随的变形误差、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修正值相加至该 平动轴的指令值，由此计算出用于控制平动轴的指令值。
[0006] 专利文献1 ;日本特开2004-272887号公报
[0007] 专利文献2 ;日本特开2009-104317号公报
[000引但是，专利文献1、2所记载的方法是W作为平动轴的X轴、Y轴及Z轴相互垂直的 机床为对象的，因此，在此方法中存在该样的不良状况：无法对具备相互不垂直的2个轴W 上的平动轴的机床中的几何误差进行修正来计算该平动轴的指令值。
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于该样的状况而提出的，其目的是提供一种机床的控制方法W及控制 装置，能够对具备相互不垂直的2个轴W上的平动轴的机床中的几何误差进行修正来计算 该平动轴的指令值。
[0010] 关于技术方案1的发明所设及的机床的控制方法，所述机床利用相互不垂直的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，由此利用所述工具加工所述工件，在该机床中，对于因几何学的误差而产生的所述 工具相对于所述工件的位置的误差，根据通过考虑了所述几何学的误差的从工具坐标系向 工件坐标系的齐次坐标变换而求出的、存在所述几何学的误差的情况下的所述工具的位 置，和通过不考虑所述几何学的误差的从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，来计算出所述因几何学的误差而产生的所述工具相对于所述 工件的位置的误差，并对所述误差进行修正，计算出用于控制所述平动轴的指令值，该机床 的控制方法的特征在于包含W下步骤：变换步骤，通过从所述工件坐标系向假想地设定为 所述2个轴W上的平动轴相互垂直的假想垂直坐标系的齐次坐标变换，将所述误差变换到 所述假想垂直坐标系上，并且将修正该误差的修正值变换到该假想垂直坐标系上；修正值 计算步骤，将通过所述变换步骤变换到所述假想垂直坐标系上的所述修正值从所述假想垂 直坐标系向所述平动轴的指令值坐标系进行齐次坐标变换，由此计算出所述指令值坐标系 上的修正值；W及更新步骤，将通过所述修正值计算步骤算出的所述修正值与用于控制所 述平动轴的指令值相加，由此来更新所述指令值。
[0011] 技术方案2的发明的特征是，在技术方案1中，在所述变换步骤中，考虑到在所述 相互不垂直的2个轴W上的平动轴中包含的平动轴相对于规定的基准方向所构成的倾斜 角度，将所述误差和所述修正值从所述工件坐标系向所述假想垂直坐标系进行齐次坐标变 换。
[0012] 技术方案3的发明的特征是，在技术方案1或2中，在所述机床的控制方法中执行 选择步骤，在该选择步骤中，对具有在所述2个轴W上的平动轴中所包含的任意的平动轴 和在所述1个轴W上的旋转轴中所包含的任意的旋转轴的任意的轴结构进行选择，在所述 变换步骤中，通过从所述工件坐标系向任意的所述假想垂直坐标系的齐次坐标变换，将所 述误差和所述修正值变换到所述任意的所述假想垂直坐标系上，所述假想垂直坐标系被假 想地设定为在通过所述选择步骤选择出的所述任意的轴结构中所包含的任意的2个轴W 上的平动轴相互垂直，在所述修正值计算步骤中，将通过所述变换步骤变换到所述任意的 所述假想垂直坐标系上的所述修正值从该任意的所述假想垂直坐标系向所述指令值坐标 系进行齐次坐标变换，由此计算出所述指令值坐标系上的修正值。
[0013] 技术方案4的发明的特征是，在技术方案1中，将所述任意的平动轴作为实际使用 于所述工件的加工的所述平动轴，将所述任意的旋转轴作为实际使用于该加工的所述旋转 轴，在所述选择步骤中，根据对具有实际使用于所述工件的加工的平动轴和实际使用于所 述加工的旋转轴的使用轴结构进行判别的判别信息，来判别在具有所述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，将该判别出的使用轴结构选择为所述任意的轴结构，在所述变换步骤中， 通过从所述工件坐标系向一个假想垂直坐标系的齐次坐标变换，将所述误差和所述修正值 变换到所述一个假想垂直坐标系上，所述一个假想垂直坐标系被假想地设定为在通过所述 选择步骤选择的所述使用轴结构中所包含的2个轴W上的平动轴相互垂直，并且所述一个 假想垂直坐标系包含在所述任意的所述假想垂直坐标系中，在所述修正值计算步骤中，将 通过该变换步骤变换到所述一个假想垂直坐标系上的所述修正值从该一个假想垂直坐标 系向所述指令值坐标系进行齐次坐标变换，由此计算出所述指令值坐标系上的修正值。
[0014] 技术方案5的发明的特征是，在技术方案4中，在所述机床的控制方法中包含误差 决定步骤，在该误差决定步骤中，当通过所述选择步骤判别为在所述轴结构中存在不使用 于所述工件的加工的所述轴结构时，决定为将根据存在所述几何学的误差的情况下的所述 工具的位置和所述理想的所述工具的位置算出的所述误差设定为零，或使所述误差保持上 次的误差。
[0015] 关于技术方案6的发明所设及的机床的控制装置，所述机床利用相互不垂直的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，由此利用所述工具加工所述工件，在该机床中，对于因几何学的误差而产生的所述 工具相对于所述工件的位置的误差，根据通过考虑了所述几何学的误差的从工具坐标系向 工件坐标系的齐次坐标变换而求出的、存在所述几何学的误差的情况下的所述工具的位 置，和通过不考虑所述几何学的误差的从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，来计算出所述因几何学的误差而产生的所述工具相对于所述 工件的位置的误差，并对所述误差进行修正，计算出用于控制所述平动轴的指令值，该机床 的控制装置的特征在于，该机床的控制装置具备；变换单元，其通过从所述工件坐标系向假 想地设定为所述2个轴W上的平动轴相互垂直的假想垂直坐标系的齐次坐标变换，将所述 误差变换到所述假想垂直坐标系上，并且将修正该误差的修正值变换到该假想垂直坐标系 上；修正值计算单元，其将通过所述变换单元变换到所述假想垂直坐标系上的所述修正值 从所述假想垂直坐标系向所述平动轴的指令值坐标系进行齐次坐标变换，由此计算出所述 指令值坐标系上的修正值；W及更新单元，其将通过所述修正值计算单元算出的所述修正 值与用于控制所述平动轴的指令值相加，由此来更新所述指令值。
[0016] 技术方案7的发明的特征是，在技术方案6中，所述变换单元考虑到在所述相互不 垂直的2个轴W上的平动轴中包含的平动轴相对于规定的基准方向所构成的倾斜角度，将 所述误差和所述修正值从所述工