機(jī)床的制作方法
機(jī)床的制作方法
【專利摘要】機(jī)床設(shè)有位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)計(jì)量工件中心與刀尖間距離(L)的位移量(ΔL)，工件中心與刀尖間距離(L)是工件支承機(jī)構(gòu)(21)的工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀具支承機(jī)構(gòu)(22)的刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的、與主軸軸心(O)正交的方向(X)上的距離。該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)位于將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開的區(qū)域中的、工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量，由此計(jì)量上述位移(ΔL)。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)由主軸側(cè)及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(31、32)構(gòu)成。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值用于X軸指令值的修正。
【專利說明】機(jī)床
[0001]本申請(qǐng)基于在2011年11月16日申請(qǐng)的日本特愿2011-250592主張優(yōu)先權(quán)，并將其全部?jī)?nèi)容通過參照而作為本申請(qǐng)的一部分來加以引用。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及車床、加工中心(machine center)、磨床、鉆床等機(jī)床,尤其涉及其熱位移修正。
【背景技術(shù)】
[0003]在車床等機(jī)床中，在刀架的進(jìn)給的控制、主軸移動(dòng)型車床中的主軸座的進(jìn)給的控制中，使用包括反饋控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。通常，采用利用了附屬在伺服電機(jī)中的脈沖編碼器的半閉環(huán)方式，但是為了實(shí)現(xiàn)高精度的定位，還有采用通過直線編碼器等直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)直接讀取刀架等的位置來進(jìn)行控制的全閉環(huán)方式的情況。
[0004]而且，在機(jī)床中，由于切削熱量和伴隨機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的各部位的發(fā)熱，會(huì)發(fā)生床身或其他部位的熱膨脹、熱變形。這種熱膨脹、熱變形會(huì)導(dǎo)致加工精度的降低。雖然也有配備冷卻裝置來作為對(duì)策的機(jī)床，但是，為了充分地抑制熱膨脹，冷卻裝置就會(huì)大型化，而且僅通過冷卻也無法確保加工精度。
[0005]因此，一直以來提出了各種通過計(jì)量溫度來推測(cè)機(jī)械整體的熱位移從而進(jìn)行刀具的進(jìn)刀量等的熱位移修正的方案。但是，在根據(jù)溫度推測(cè)位移的情況下，在根據(jù)溫度計(jì)算位移的階段需要進(jìn)行時(shí)間延遲等復(fù)雜的計(jì)算。溫度變化存在多種要因，難以根據(jù)溫度的計(jì)量值高精度地進(jìn)行熱位移修正。因此，還提出了通過線性標(biāo)尺(linear scale)等計(jì)量實(shí)際的熱位移并進(jìn)行修正的方案。
[0006]如圖8所示，例如專利文獻(xiàn)I所述的機(jī)床為一種車床，其主軸座51位置固定于床身52上，搭載有刀架53的進(jìn)給座54以能夠沿主軸半徑方向(X軸方向)移動(dòng)的方式設(shè)置，通過安裝在進(jìn)給座54上的讀取部56來讀取安裝在主軸座51上且沿主軸半徑方向延伸的標(biāo)尺55，由此計(jì)量出刀架53的主軸半徑方向上的位置。該刀架53的主軸半徑方向位置的計(jì)量值會(huì)根據(jù)熱位移等而變化。因此，通過根據(jù)計(jì)量值來修正刀架53的刀具57的進(jìn)刀量等，能夠始終確保適當(dāng)?shù)募庸ぞ取?br> [0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-144191號(hào)公報(bào)
[0009]在如專利文獻(xiàn)I那樣僅計(jì)量主軸座51與進(jìn)給座54之間的相對(duì)位置的方案中，在產(chǎn)生了刀架53相對(duì)于進(jìn)給座54的熱位移的情況下，會(huì)在主軸軸心與刀具之間的距離上產(chǎn)
生誤差。
[0010]關(guān)于以往的全閉環(huán)方式的控制，例如在刀架移動(dòng)型的車床中，通過直線編碼器等直線位置計(jì)量器直接讀取刀架的移動(dòng)來進(jìn)行控制，但是，在直線位置計(jì)量器的安裝部位產(chǎn)生了熱位移的情況下，則無法進(jìn)行高精度的控制。因此，需要另外設(shè)置進(jìn)行熱位移修正的機(jī)構(gòu)。[0011]工件的加工尺寸由工件中心與刀具的刀尖之間的距離而定，因此，只要能夠直接檢測(cè)該距離，就能夠高精度地進(jìn)行加工。但是，直接計(jì)量工件中心與刀具的刀尖之間的距離，會(huì)導(dǎo)致計(jì)量機(jī)構(gòu)與工件或刀具干涉，因此無法實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)床，其能夠?qū)ぜ行呐c刀具的刀尖之間的位移以盡可能接近于直接計(jì)量的方式進(jìn)行計(jì)量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0013]對(duì)本發(fā)明的激光加工機(jī)標(biāo)注實(shí)施方式中所使用的附圖標(biāo)記而進(jìn)行說明。本發(fā)明的機(jī)床將支承工件的工件支承機(jī)構(gòu)和支承刀具的刀具支承機(jī)構(gòu)以彼此能夠沿著進(jìn)刀方向相對(duì)進(jìn)退的方式設(shè)置在固定基臺(tái)上，并設(shè)有使上述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)相對(duì)進(jìn)退的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)床的特征在于，
[0014]設(shè)有計(jì)量工件中心與刀尖間距離(L)的位移量的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)，上述工件中心與刀尖間距離(L)是上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀具支承機(jī)構(gòu)的刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的上述進(jìn)刀方向上的距離，
[0015]該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)設(shè)在將上述工件以及刀具相對(duì)移動(dòng)的加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的、上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量(AL、Λ L1、Λ L2)，由此計(jì)量上述工件中心與刀尖間距離(L)的位移量(AL)。
[0016]此外，上述的“工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw) ”是指在位移量的計(jì)量方向上被視為工件支承機(jī)構(gòu)的中心的位置，可以相對(duì)于與位移量的計(jì)量方向正交的方向離開。但是，工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)在位移量的計(jì)量方向上位于工件支承機(jī)構(gòu)的中心，且位于工件支承機(jī)構(gòu)上，或位于與工件支承機(jī)構(gòu)一體地沿上述正交方向移動(dòng)的部件上。而且，“刀尖相當(dāng)位置(Xt) ”是指:在位移量的計(jì)量方向上可以多少有些位置上的差異，但接近于刀尖的位置，從而關(guān)于熱位移的影響，能夠與計(jì)量刀尖位置的情況同等地對(duì)待。
[0017]根據(jù)該構(gòu)成，上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)位于工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量(AL、ALl、AL2)。由此，雖然是在迂回的路徑上的計(jì)量，但是將機(jī)床的控制上的限度考慮在內(nèi)，實(shí)質(zhì)上能夠進(jìn)行與直接計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量的情況同等的計(jì)量。這樣，能夠與直接計(jì)量的情況同等地對(duì)與主軸軸心正交的方向上的、工件中心與刀具的刀尖間的位移量進(jìn)行計(jì)量，因此能夠提高關(guān)于進(jìn)刀方向的加工精度。
[0018]而且，計(jì)量上述位移量的上述連續(xù)的路徑(C)是將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的路徑，該加工移動(dòng)區(qū)域(E)是通過為了加工的上述工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)移動(dòng)而上述工件以及上述刀具相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域，由此，能夠以避免與工件、刀具干涉的方式配置位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)。
[0019]由上述控制裝置進(jìn)行的、使用了位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值的上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置控制例如使用上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值來進(jìn)行移動(dòng)量或原點(diǎn)位置等的修正。在這樣進(jìn)行修正的情況下，由于使用基于位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)所得到的位移量的計(jì)量值，所以與根據(jù)溫度計(jì)量值進(jìn)行熱位移修正的情況不同，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算即可進(jìn)行高精度的修正。此外，在上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)進(jìn)行某種程度的長(zhǎng)距離的計(jì)量來進(jìn)行位置檢測(cè)的情況下，也可以不通過修正運(yùn)算，而直接使用位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值來進(jìn)行反饋控制。
[0020]在本發(fā)明中，上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)可以具有基準(zhǔn)架和直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，上述基準(zhǔn)架由熱膨脹系數(shù)比上述固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成，且以位于上述連續(xù)的路徑(C)上的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有沿上述進(jìn)刀方向延伸的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭，這些標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架上。即，通過“以位于上述連續(xù)的路徑(C)上的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上的基準(zhǔn)架”這一構(gòu)成，使上述的“將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的、上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上”這一構(gòu)成具體化。此外，上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)是檢測(cè)直線方向上的位置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。上述熱膨脹系數(shù)與線膨脹系數(shù)同義。
[0021]將由熱膨脹系數(shù)比固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成的基準(zhǔn)架配置在上述連續(xù)的路徑(C)上，并在該基準(zhǔn)架上設(shè)置直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，因此，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)以與直接計(jì)量的方式接近的方式計(jì)量工件表面與刀具的刀尖間的位移量。在直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)由上述的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭構(gòu)成的情況下，通過如上所述地設(shè)置標(biāo)尺以及讀取頭，不必設(shè)置基于上述溫度計(jì)量值的熱位移修正單元，就能夠不管熱位移的多少而高精度地進(jìn)行工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)間的相對(duì)位置的移動(dòng)控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化且謀求加工精度提高的效果。而且，使用在機(jī)床中通常使用的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，就能夠得到本發(fā)明的上述各效果。
[0022]在設(shè)有上述基準(zhǔn)架的情況下，也可以為，基準(zhǔn)架具有在沿著上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心的軸心的方向上延伸的軸心方向架部、和在與上述軸心正交的方向上延伸的正交方向架部，作為上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具有計(jì)量上述工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與上述基準(zhǔn)架之間的位移量的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)、和計(jì)量上述刀尖相當(dāng)位置(Xt)與上述基準(zhǔn)架之間的位移量的刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0023]在該情況下，是能夠以與直接計(jì)量的方式接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量(AL)的更具體的構(gòu)成。即，設(shè)置工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，并計(jì)量工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)的位移量(ALl)和刀尖相當(dāng)位置(Xt)的位移量(AL2)的雙方來用于控制，因此，能夠高精度地檢測(cè)支承在工件支承機(jī)構(gòu)上的工件與設(shè)置在刀具支承機(jī)構(gòu)上的刀具的刀尖之間的距離。
[0024]而且，工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于在固定基臺(tái)上所設(shè)置的由低熱膨脹材料構(gòu)成的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架上，且設(shè)置在共同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架上，因此，能夠不受上述固定基臺(tái)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱位移影響地，根據(jù)工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)值來高精度地檢測(cè)工件與刀具刀尖間的距離。即，在理想的情況下，由不會(huì)發(fā)生熱變形的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架以及直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)移動(dòng)或熱變形后的工件位置和刀具位置，從而高精度地檢測(cè)工件與刀具刀尖間的距離。因此，通過設(shè)置控制裝置，該控制裝置使用工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)雙方的檢測(cè)值來控制上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而不用進(jìn)行基于溫度計(jì)量的煩雜的熱位移修正，就能夠高精度地進(jìn)行加工，控制系統(tǒng)也得以簡(jiǎn)化。
[0025]設(shè)有該工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成，根據(jù)機(jī)床的工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)的各種相對(duì)移動(dòng)形式而如下所述地實(shí)現(xiàn)。
[0026]其中之一的構(gòu)成為，在主軸移動(dòng)型的機(jī)床中，上述刀具支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述工件支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在上述固定基臺(tái)上沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述進(jìn)給座上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的軸向架部上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件表面與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0027]另一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在上述固定基臺(tái)上沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述軸心方向架部上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0028]又一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)以沿著與上述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)在上述固定基臺(tái)上以在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述軸心方向架部，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸沿與主軸軸心正交的方向移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0029]再一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)以在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)在上述固定基臺(tái)上以沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)置在上述基準(zhǔn)架上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸在沿著主軸軸心的方向上移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0030]在本發(fā)明中，也可以設(shè)有控制上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制裝置，該控制裝置具有X軸的移動(dòng)控制單元、和運(yùn)算控制部，上述X軸的移動(dòng)控制單元對(duì)使上述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)沿著與上述軸心正交的方向相對(duì)進(jìn)退的電機(jī)進(jìn)行控制，上述運(yùn)算控制部根據(jù)加工程序的移動(dòng)命令的指令值而向上述X軸的移動(dòng)控制單元施加指令值，在上述運(yùn)算控制部中具有修正單元，該修正單元通過上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的位移量的計(jì)量值來修正向上述X軸的移動(dòng)控制單元施加的指令值。在該構(gòu)成的情況下，由于上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值用于修正，所以，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)可以是短的，因此，能夠以低廉的價(jià)格得到高精度的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)來使用。[0031]權(quán)利要求書及/或說明書及/或附圖中所公開的至少兩個(gè)構(gòu)成的任意的組合都包含在本發(fā)明中。尤其是，權(quán)利要求書的各項(xiàng)權(quán)利要求的兩個(gè)以上的任意的組合都包含在本發(fā)明中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]根據(jù)參考了附圖的以下的優(yōu)選實(shí)施方式的說明能夠更清楚地理解本發(fā)明。但是，實(shí)施方式以及附圖僅用于圖示以及說明，并不應(yīng)該被用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書而定。在附圖中，多幅圖中的相同的附圖標(biāo)記表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> [0033]圖1的(A)是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的機(jī)床中的機(jī)床主體的俯視圖和控制裝置的概念構(gòu)成框圖組合而成的說明圖，圖1的(B)是其局部的說明圖。
[0034]圖2是上述機(jī)床主體的立體圖。
[0035]圖3是上述機(jī)床的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)的局部放大俯視圖。
[0036]圖4是上述機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0037]圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0038]圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0039]圖7是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0040]圖8是現(xiàn)有的機(jī)床中的機(jī)床主體的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式連同圖1的(A)及(B)至圖4進(jìn)行說明。該機(jī)床為數(shù)控式的機(jī)床，由作為機(jī)械部分的機(jī)床主體1、和控制該機(jī)床主體I的控制裝置2構(gòu)成。機(jī)床主體I為主軸移動(dòng)型的車床，在經(jīng)由進(jìn)給座4而設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上的主軸座5上，主軸6被旋轉(zhuǎn)自如地支承，在床身3上經(jīng)由支承座26而設(shè)置有刀架7。支承座26固定地設(shè)置在床身3上。刀架7由旋轉(zhuǎn)刀架(turret)構(gòu)成，以能夠旋轉(zhuǎn)分度的方式支承在支承座26上。通過上述主軸6以及主軸座5而構(gòu)成工件支承機(jī)構(gòu)21。通過上述刀架7以及支承座26而構(gòu)成刀具支承機(jī)構(gòu)22。
[0042]進(jìn)給座4被設(shè)置成在設(shè)于床身3上的X軸引導(dǎo)部件9上沿相對(duì)于主軸6的軸心O正交的水平的主軸半徑方向(X軸方向)移動(dòng)自如，并由X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12沿左右進(jìn)退驅(qū)動(dòng)，該X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12由設(shè)置在床身3上的伺服電機(jī)10和將伺服電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換為直線動(dòng)作的進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)11構(gòu)成。上述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)11由絲杠軸和螺母構(gòu)成。如圖2所示，主軸座5以沿主軸軸心方向(Z軸方向)移動(dòng)自如的方式設(shè)置于在進(jìn)給座4上設(shè)置的Z軸引導(dǎo)部件13上，并由Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)16沿前后進(jìn)退驅(qū)動(dòng)，該Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)16由設(shè)置在進(jìn)給座4上的伺服電機(jī)14和將伺服電機(jī)14的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換為直線動(dòng)作的進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)15 (圖1的(A))構(gòu)成。上述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)15由絲杠軸和螺母構(gòu)成。主軸6的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)由內(nèi)置于主軸座5中的主軸電機(jī)(未圖示)來進(jìn)行。在主軸6的前端以能夠拆裝的方式設(shè)有卡盤
17?？ūP17通過沿卡盤半徑方向移動(dòng)的多個(gè)卡盤爪17a而能夠握持工件W。
[0043]圖1的(A)的刀架7相對(duì)于支承座26繞沿X軸方向的水平的旋轉(zhuǎn)中心軸T旋轉(zhuǎn)自如，并且在外周部具有沿圓周方向排列的多個(gè)刀具安裝部(未圖示)。旋轉(zhuǎn)中心軸T為刀架中心軸。在各刀具安裝部上，經(jīng)由刀具保持架18a而安裝有車刀(bite)或旋轉(zhuǎn)刀具等刀具18。刀架7固定在經(jīng)由軸承8而被旋轉(zhuǎn)自如地支承在支承座26上的中空軸7c的前端，由分度用電機(jī)(未圖示)使中空軸7c旋轉(zhuǎn)，由此，能夠?qū)⑷我獾牡毒甙惭b部旋轉(zhuǎn)分度至與主軸6相對(duì)的位置上。刀架7的正面形狀可以為圖2所示的圓形，也可以為多邊形。此外，在圖1的(A)、圖2中，僅表示了刀具18安裝在一部分刀具安裝部上的情況，其他省略圖示。
[0044]在圖1的⑷中，本實(shí)施方式的機(jī)床是，在上述基本構(gòu)造的機(jī)床主體I上設(shè)有位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30,該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30計(jì)量工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀具支承機(jī)構(gòu)22的刀尖相當(dāng)位置Xt之間的在與主軸軸心O正交的方向(X方向)上的距離、即工件中心與刀尖間距離L的位移量Λ L(未圖示)。工件支承機(jī)構(gòu)21的工件支承面21a在圖示的例子中即為設(shè)于主軸6上的卡盤17的工件就位面。在該例中，工件支承面21a的中心成為工件支承機(jī)構(gòu)21的位移量計(jì)量方向(該例中為X軸方向)上的中心。
[0045]工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw是在位移量的計(jì)量方向(該例中為X軸方向)上被視為工件支承機(jī)構(gòu)21的中心的位置，可以相對(duì)于作為與位移量的計(jì)量方向正交的方向的上下方向或前后方向離開。該工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw在位移量的計(jì)量方向(X軸方向)上位于工件支承機(jī)構(gòu)21的中心，且是位于工件支承機(jī)構(gòu)21上，或位于與工件支承機(jī)構(gòu)21 —體地沿上述正交方向(X軸方向)移動(dòng)的部件上的位置。在本實(shí)施方式中，如圖2所示，工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw為進(jìn)給座4的前表面(Z軸方向的刀架7側(cè)的面)中的與主軸軸心O相同的X軸方向上的位置。
[0046]而且，刀尖相當(dāng)位置Xt是指:在位移量的計(jì)量方向上可以多少有些位置上的差異，但接近于刀具18的刀尖的位置，從而關(guān)于熱位移的影響能夠與計(jì)量刀尖位置的情況同等地對(duì)待的位置，在本實(shí)施方式中，為由旋轉(zhuǎn)刀架構(gòu)成的刀架7的前表面(X軸方向上的進(jìn)給座7側(cè)的面)位置。刀尖相當(dāng)位置Xt與實(shí)際上的刀尖位置之間的、X軸方向上的距離LO (圖3)例如作為固定值來運(yùn)算。
[0047]在圖1的(B)、圖4中施劃了斜線的范圍(加工移動(dòng)區(qū)域)E是通過為了加工的工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22的相對(duì)移動(dòng)而工件W以及刀具18相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30設(shè)于在上述工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀尖相當(dāng)位置Xt之間的連續(xù)的路徑C上，并通過計(jì)量該連續(xù)的路徑C的位移量來計(jì)量上述工件中心與刀尖間距離L的位移量AL。路徑C在避開上述加工移動(dòng)區(qū)域E的區(qū)域通過。該路徑C是在俯視下在后述的基準(zhǔn)架40上沿伸的路徑，由路徑部分Cl?C3構(gòu)成。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30由低熱膨脹材料的基準(zhǔn)架40、設(shè)在該基準(zhǔn)架40上的工件側(cè)(正交方向)以及刀具側(cè)(軸心方向)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32構(gòu)成。
[0048]基準(zhǔn)架40的材質(zhì)是熱膨脹系數(shù)比床身3低的材料、即低熱膨脹材料，例如由殷瓦合金(Invar)(也稱為不變鋼)等合金材料，尤其是超殷瓦合金或不銹殷瓦合金等合金材料構(gòu)成。基準(zhǔn)架40除了殷瓦合金之外，也可以是熱膨脹系數(shù)與殷瓦合金同等或比其低的合金材料，也可以為陶瓷等。
[0049]基準(zhǔn)架40通過作為基準(zhǔn)架40 —部分的I處安裝部而固定地設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上。具體地，基準(zhǔn)架40具有下端固定在床身3的上表面上的I根支柱部40c，該支柱部40c的下端構(gòu)成上述安裝部。上述“I處”是指，可以具有某種程度的范圍，也可以為分支而成的2個(gè)部分等，但是作為基準(zhǔn)架40的整體并不是如兩端固定那樣在多處固定，而是在概念上被視為I點(diǎn)支承的部位固定。而且，雖然基準(zhǔn)架40向床身3的固定部位優(yōu)選為I處，但是，其他部位也可以通過不會(huì)對(duì)床身30相對(duì)于基準(zhǔn)架40的熱伸縮等造成阻礙的滑動(dòng)構(gòu)造等來支承。
[0050]基準(zhǔn)架40具有在沿主軸軸心O的方向上延伸的軸心方向架部40a、和在相對(duì)于主軸軸心O正交的方向上延伸的正交方向架部40b，并在俯視下為L(zhǎng)字狀。這些軸心方向架部40a以及正交方向架部40b以從上述支柱部40c以懸臂狀延伸的方式設(shè)置。軸心方向架部40a在由旋轉(zhuǎn)刀架構(gòu)成的刀架7的旋轉(zhuǎn)中心的高度處，位于支承座26的背面(后表面)偵U。正交方向架部40b在進(jìn)給座4的高度位置處接近于進(jìn)給座4的前表面而配置。軸心方向架部40a的Z軸方向中間部和支柱部40c的下部由加強(qiáng)用的斜向構(gòu)件部40e連結(jié)。基準(zhǔn)架40的整體由上述低熱膨脹材料構(gòu)成。
[0051]上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32均由沿著與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)延伸的第I以及第2標(biāo)尺31a、32a、和讀取該第I以及第2標(biāo)尺31a、32a的第I以及第2讀取頭31b、32b構(gòu)成。第I以及第2標(biāo)尺31a、32a是設(shè)有能夠檢測(cè)出的刻度的部件。各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32可以是光學(xué)式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)和電磁式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的任意一種，但在本例中，為光學(xué)式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0052]在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)置在進(jìn)給座4的前表面中的上述工件支承面21a的中心相當(dāng)位置Xw處。第I標(biāo)尺31a可以是在正交方向架部40b上直接施劃刻度而成的，也可以是將形成有刻度的刻度形成部件(未圖示)貼附在正交方向架部40b上而成的。在使用刻度形成部件的情況下，為熱膨脹系數(shù)與基準(zhǔn)架40同等的材料。第I標(biāo)尺31a的長(zhǎng)度只要是在計(jì)量因熱位移等而產(chǎn)生的工件中心與刀尖間距離L的位移量AL時(shí)能夠計(jì)量該位移量的長(zhǎng)度即可，因此，也可以是短的。在要進(jìn)行位移量AL的計(jì)量的部位為主軸正交方向(X軸方向)上的多個(gè)部位的情況下，第I標(biāo)尺31a的長(zhǎng)度可以為跨經(jīng)這些多個(gè)部位的長(zhǎng)度，或著也可以將作為能夠計(jì)量位移量AL的長(zhǎng)度的短標(biāo)尺分設(shè)在多個(gè)部位處。
[0053]此外，由于第I標(biāo)尺31a如上所述可以是短的，所以也可以將第I標(biāo)尺31a設(shè)在進(jìn)給座4上，并將第I讀取頭31b設(shè)在正交方向架部40b上。除此之外，第I標(biāo)尺31a可以跨經(jīng)進(jìn)給座4的移動(dòng)范圍的整個(gè)區(qū)域而設(shè)置，在該情況下，能夠使X軸方向的位置控制為全閉環(huán)控制，但是，能夠計(jì)量長(zhǎng)距離的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31難以獲得高精度，從成本和精度方面來看，第I標(biāo)尺31a優(yōu)選為在能夠計(jì)量位移量AL的范圍內(nèi)較短的部件。
[0054]在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上，并且第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a上。刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32可以是光學(xué)式和電磁式的任意一種位置傳感器，但在本例中，使用了光學(xué)式的位置傳感器。
[0055]刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32具體如下所述地設(shè)置。第2標(biāo)尺32a設(shè)于固定在刀架7上的軸部件32aa的前端部處。軸部件32aa穿插在刀架7的中空軸7c內(nèi)，且基端部以與旋轉(zhuǎn)中心軸T同心的方式固定在刀架7的旋轉(zhuǎn)部分的前板部7d(圖3)上，前端部從中空軸7c突出。在該突出的前端部上設(shè)有第2標(biāo)尺32a。軸部件32aa由熱膨脹系數(shù)與基準(zhǔn)架40相同或同等程度的材料構(gòu)成，除了基端的固定部分以外，相對(duì)于刀具支承機(jī)構(gòu)22在軸向上不受拘束。第2標(biāo)尺32a在軸部件32aa的周向上的局部或整個(gè)周向范圍內(nèi)設(shè)有刻度。雖然在圖示的例子中，在第2讀取頭32b上穿插自如地設(shè)有軸部件32aa，但是，也可以以與軸部件32aa的局部的面相對(duì)的方式設(shè)置。
[0056]在圖1的(A)中說明控制系統(tǒng)。控制裝置2由計(jì)算機(jī)式的數(shù)值控制裝置以及可編程控制器(programmable controller)構(gòu)成,通過由CPU(中央處理裝置)等構(gòu)成的運(yùn)算控制部43執(zhí)行存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)單元41中的加工程序42，由此，控制機(jī)床主體I的各部分?？刂蒲b置2除了運(yùn)算控制部43之外，還具有X軸的移動(dòng)控制單元44和Z軸的移動(dòng)控制單元45，且具有順序控制部(未圖示)。加工程序42具有由NC代碼(數(shù)控代碼)等表述的X軸移動(dòng)命令Rx以及Z軸移動(dòng)命令Rz、和各部分的順序控制命令(未圖示)，運(yùn)算控制部43按表述順序來讀取各命令。該被讀取出的順序控制命令被傳送給上述順序控制部，并由順序控制部來執(zhí)行控制。
[0057]運(yùn)算控制部43將加工程序42中的X軸移動(dòng)命令Rx作為X軸的位置指令而施加給X軸移動(dòng)控制單元44，將Z軸移動(dòng)命令Rz作為X軸的位置指令而施加給Z軸移動(dòng)控制單元45。在使后述的修正單元47發(fā)揮作用的情況下，施加修正后的位置指令。
[0058]X軸的移動(dòng)控制單元44以及Z軸的移動(dòng)控制單元45分別由X軸以及Z軸的伺服控制器構(gòu)成，并且控制X軸伺服電機(jī)10以及Z軸伺服電機(jī)14，以使這些電機(jī)10、14成為從控制運(yùn)算控制部43施加的X軸以及Z軸的指令位置。此時(shí)，X軸、Z軸的移動(dòng)控制單元44、45使用由附屬在X軸伺服電機(jī)10以及Z軸伺服電機(jī)I上的脈沖編碼器或編碼器構(gòu)成的位置檢測(cè)器10a、14a的位置檢測(cè)值來進(jìn)行成為半閉環(huán)控制的反饋控制。
[0059]在運(yùn)算控制部43中，設(shè)有讀取控制單元46以及修正單元47。
[0060]讀取控制單元46在由X軸伺服電機(jī)10的位置檢測(cè)器IOa檢測(cè)到的位置處于所規(guī)定的檢測(cè)位置，且處于被規(guī)定為檢測(cè)時(shí)刻之時(shí)，讀取上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32的第I以及第2讀取頭31b、32b的檢測(cè)值。上述的“所規(guī)定的檢測(cè)位置”可以由讀取控制單元46任意地確定，但是，例如是在刀具18相對(duì)于主軸6位于能夠由刀具18對(duì)通過主軸6的卡盤17支承的工件W進(jìn)行加工的位置這樣的范圍內(nèi)的位置中任意確定的位置。
[0061]具體地，主軸6的軸心O與刀具18的刀尖的位置之間的X軸方向上的距離L，是在支承于主軸6的卡盤17上的工件W的半徑內(nèi)、或是在對(duì)該半徑增加任意的余量距離的半徑內(nèi)任意確定的位置。也可以為，接下來欲加工的工件W的周面上的成為加工完成直徑的位置。該任意確定的位置可以是固定的值，或者也可以是通過加工程序42或來自操作盤等的操作而改變的值。
[0062]雖然上述的“被規(guī)定為檢測(cè)時(shí)刻之時(shí)”根據(jù)加工程序42等任意確定即可，但是，例如是即將加工工件W、或是在加工一個(gè)工件W與加工下一工件W之間的規(guī)定的時(shí)刻。在以工件W支承在主軸6上的狀態(tài)進(jìn)行讀取的時(shí)候，是為了刀具18不與工件W干涉而使刀具18與工件W在Z軸方向上離開的狀態(tài)，或是刀具18處于雖未與工件W接觸但與其接近的位置時(shí)、即處于上述的“任意的余量距離”范圍內(nèi)時(shí)。
[0063]修正單元47進(jìn)行如下的處理:利用由兩直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32檢測(cè)到的位移量Δ L,來修正通過加工程序41的X軸移動(dòng)命令而施加的X軸指令值,并將其施加給X軸的移動(dòng)控制單元44。關(guān)于修正量，可以將檢測(cè)到的位移量AL、即由兩直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32分別檢測(cè)到的位移量AL1、AL2的和AL(= AL1+AL2)直接作為偏移值來進(jìn)行修正，也可以將對(duì)檢測(cè)到的位移量AL乘以規(guī)定的系數(shù)所得到的值作為偏移值來進(jìn)行修正。而且，也可以為，根據(jù)由各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32進(jìn)行位移檢測(cè)時(shí)的主軸軸心O與刀具刀尖位置之間的距離(由X軸伺服電機(jī)10的位置檢測(cè)器IOa檢測(cè)到的位置)與工件W的加工面的半徑之間的差，對(duì)上述檢測(cè)到的位移量AL乘以系數(shù)而作為修正量。此外，由各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32計(jì)量到的位移量例如在機(jī)床處于常溫(攝氏20度)時(shí)為零。
[0064]對(duì)上述構(gòu)成的機(jī)床的加工方法的例子進(jìn)行說明。在依次進(jìn)行多個(gè)工件W的切削加工的情況下，在從主軸6的卡盤17將工件W搬出到接下來的工件W搬入之前的期間，使刀架7相對(duì)于主軸6相對(duì)移動(dòng)至上述的所規(guī)定的檢測(cè)位置(在本例中主軸6移動(dòng))，并由上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32進(jìn)行位移量AL的計(jì)量?；蛘?，在這些欲加工的工件W已由主軸6的卡盤17握持的狀態(tài)下，進(jìn)行位移量AL的計(jì)量。根據(jù)該計(jì)量到的位移量AL，通過修正單元47來修正加工時(shí)的加工程序41的X軸移動(dòng)命令Rx的X軸指令值，從而進(jìn)行X軸方向上的進(jìn)刀控制。
[0065]根據(jù)該構(gòu)成的機(jī)床，作為位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32位于在工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀尖相當(dāng)位置Xt之間的連續(xù)的路徑C上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑C的位移量。由此，雖然是迂回路徑上的計(jì)量，但是將機(jī)床的構(gòu)造和控制上的限度考慮在內(nèi)，實(shí)質(zhì)上能夠進(jìn)行與直接計(jì)量工件W的中心與刀具18的刀尖間的位移量的情況同等的計(jì)量。這樣，能夠?qū)εc主軸軸心O正交的方向(X軸方向)上的、工件W表面與刀具18的刀尖間的位移量進(jìn)行與直接計(jì)量時(shí)同等的計(jì)量，由此，能夠提高關(guān)于進(jìn)刀方向的加工精度。
[0066]而且，計(jì)量位移量的連續(xù)的路徑C是避開了加工移動(dòng)區(qū)域E的路徑，該加工移動(dòng)區(qū)域E是通過為了加工的工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22之間的相對(duì)移動(dòng)而工件W以及刀具18相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域，由此，能夠以避免工件W與刀具18干涉的方式配置位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30。
[0067]由X軸的移動(dòng)控制單元44進(jìn)行的、使用了位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的計(jì)量值的X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的位置控制，是通過將位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32的計(jì)量值簡(jiǎn)單地相加，或是利用乘以系數(shù)所得的值來進(jìn)行修正的偏移修正。由此，與根據(jù)溫度計(jì)量值進(jìn)行熱位移修正的情況不同，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算即可進(jìn)行高精度的修正。
[0068]構(gòu)成位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32設(shè)置在共同的基準(zhǔn)架40上，該基準(zhǔn)架40通過一個(gè)部位設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上且由低熱膨脹材料構(gòu)成，因此，不管床身3和X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的熱位移是多少，都能夠根據(jù)工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32的檢測(cè)值高精度地檢測(cè)出工件W與刀具刀尖間的距離。即，在理想的情況下，由不會(huì)發(fā)生熱變形的基準(zhǔn)架40以及各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32來檢測(cè)移動(dòng)或熱變形后的工件位置和刀具位置，從而能夠高精度地檢測(cè)出工件W與刀具刀尖間的距離。
[0069]由此，通過設(shè)置修正單元47，該修正單元47使用工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32雙方的檢測(cè)值來修正X軸指令值，從而不用進(jìn)行基于溫度檢測(cè)值的熱位移修正就能夠高精度地進(jìn)行加工，控制系統(tǒng)也得以簡(jiǎn)化?；鶞?zhǔn)架40通過一個(gè)部位固定在床身3上，因此，不會(huì)受到作用在工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22之間的切削反力等因加工而產(chǎn)生的力，而且不會(huì)受到床身3的變形的影響，因此不會(huì)因加工力而變形，根據(jù)這些原因，也能夠更高精度地進(jìn)行位置檢測(cè)，從而高精度地進(jìn)行加工。
[0070]而且，在車床中，在進(jìn)刀方向的加工精度和進(jìn)給方向的加工精度中，對(duì)于進(jìn)刀方向的尺寸要求更高的精度。在本實(shí)施方式的情況下，工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32均為檢測(cè)與主軸中心軸O正交的方向(X軸方向)上的位置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，因此，能夠高精度地進(jìn)行高精度化要求高的進(jìn)刀方向上的位置控制。在基準(zhǔn)架40上設(shè)置直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)進(jìn)刀方向和進(jìn)給方向雙方的情況，會(huì)使構(gòu)成變得復(fù)雜而存在不容易實(shí)現(xiàn)的情況，但在本實(shí)施方式中，通過各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32僅對(duì)進(jìn)刀方向進(jìn)行檢測(cè)，并使用附屬于伺服電機(jī)14的位置檢測(cè)器14a來對(duì)進(jìn)給方向控制，因此，能夠避免構(gòu)成復(fù)雜化且能夠滿足必要的精度。此外，在本實(shí)施方式中，不需要Z軸方向上的熱位移修正，但也可以追加設(shè)置合適的線性機(jī)構(gòu)、修正單元。
[0071]而且，在本實(shí)施方式中，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30能夠用于修正，因此，與使用位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30來進(jìn)行全閉環(huán)控制的情況不同，作為位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32可以是短的。因此，能夠以低廉的價(jià)格得到高精度的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32來使用。
[0072]在上述實(shí)施方式中，說明了適用于主軸移動(dòng)型的車床的情況，但也能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于圖5所示的刀架移動(dòng)型的車床、分別由圖6、圖7所示的主軸及刀架雙方移動(dòng)型的車床。此外，在以下的各實(shí)施方式中，與圖1?圖4所示的第I實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記并省略其說明。
[0073]圖5是在作為刀架移動(dòng)型的車床的機(jī)床中適用的第2實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21位置固定地設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22以能夠在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座27上，該進(jìn)給座27在床身3上沿與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)移動(dòng)。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，上述第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a的前端，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。
[0074]在該構(gòu)成的情況下，在刀架移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠通過位移計(jì)量機(jī)構(gòu)以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0075]圖6是適用于由主軸及刀架雙方移動(dòng)型且主軸6在與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)上移動(dòng)的車床構(gòu)成的機(jī)床的第3實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21的主軸座5以沿與主軸軸心O正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22在床身3上以在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a上，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。在該構(gòu)成的情況下，刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中的第2讀取頭32b以不會(huì)妨礙刀架7在Z軸方向上的移動(dòng)的方式與第I標(biāo)尺31a —同沿著軸心方向架部40a移動(dòng)自如地由導(dǎo)軌29引導(dǎo)。
[0076]在該構(gòu)成的情況下，在主軸6沿與主軸軸心O正交的方向移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0077]圖7是適用于由主軸及刀架雙方移動(dòng)型且主軸6在沿主軸軸心O的方向(Z軸方向)上移動(dòng)的車床構(gòu)成的機(jī)床的第4實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21的主軸座5以在沿主軸軸心O的方向(Z軸方向)上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22在床身3上以沿著與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)移動(dòng)自如的方式設(shè)置。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)置在基準(zhǔn)架40上，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。
[0078]在該構(gòu)成的情況下，在主軸6在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0079]此外，在圖6?圖7的第2以及第3實(shí)施方式中，關(guān)于設(shè)置第I以及第2標(biāo)尺31a、32a和第I以及第2讀取頭31b、32b的部位，也可以使設(shè)在基準(zhǔn)架40側(cè)或設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21等被計(jì)量側(cè)的位置彼此相反。而且，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30在上述各實(shí)施方式中由工件側(cè)的直線位置計(jì)量機(jī)構(gòu)31和刀具側(cè)的直線位置計(jì)量機(jī)構(gòu)32這兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，但是，例如也可以在這兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加檢測(cè)基準(zhǔn)架40的位移的機(jī)構(gòu)等，從而由三個(gè)以上的檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，而且，也可以通過位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的整體而使檢測(cè)機(jī)構(gòu)僅為一個(gè)。
[0080]如上所述，參照【專利附圖】
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【附圖說明】了優(yōu)選實(shí)施方式，但是，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就能夠在閱讀本申請(qǐng)說明書的基礎(chǔ)上在顯而易見的范圍內(nèi)容易地想到各種變更以及修正。例如，上述各實(shí)施方式說明了適用于旋轉(zhuǎn)刀架型的車床的情況，但也能夠適用于旋轉(zhuǎn)刀架型以外的、例如齒輪型的車床中。而且，也能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于車床以外的機(jī)床。因此，這種變更以及修正均被解釋為屬于由所附的權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0081]附圖標(biāo)記說明
[0082]I機(jī)床主體
[0083]2控制裝置
[0084]3床身(固定基臺(tái))
[0085]4進(jìn)給座
[0086]5主軸座
[0087]6 主軸
[0088]7 刀架
[0089]10伺服電機(jī)
[0090]IOa位置檢測(cè)器
[0091]11進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)
[0092]12 X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0093]14伺服電機(jī)
[0094]14a位置檢測(cè)值
[0095]16 Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0096]17 卡盤
[0097]18 刀具
[0098]21工件支承機(jī)構(gòu)
[0099]21a工件支承面[0100]22刀具支承機(jī)構(gòu)
[0101]30位移計(jì)量機(jī)構(gòu)
[0102]31正交方向的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu))
[0103]32軸心方向的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu))
[0104]31a 第 I 標(biāo)尺
[0105]31b第I讀取頭
[0106]32a 第 2 標(biāo)尺
[0107]32b第2讀取頭
[0108]32aa 軸部件
[0109]40基準(zhǔn)架
[0110]40a正交方向架部
[0111]40b軸心方向架部
[0112]43運(yùn)算控制部
[0113]44 X軸移動(dòng)控制單元
[0114]45 Z軸移動(dòng)控制單元
[0115]46讀取控制單元
[0116]47修正單元
[0117]C 路徑
[0118]E 區(qū)域
[0119]L工件中心與刀尖間距離
[0120]O主軸軸心
[0121]Xt刀尖相當(dāng)位置
[0122]Xw中心相當(dāng)位置
[0123]W 工件
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)床，將支承工件的工件支承機(jī)構(gòu)和支承刀具的刀具支承機(jī)構(gòu)以彼此能夠沿著進(jìn)刀方向相對(duì)進(jìn)退的方式設(shè)置在固定基臺(tái)上，并設(shè)有使所述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)相對(duì)進(jìn)退的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)床的特征在于， 設(shè)有計(jì)量工件中心與刀尖間距離的位移量的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)，所述工件中心與刀尖間距離是所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置與刀具支承機(jī)構(gòu)的刀尖相當(dāng)位置之間的所述進(jìn)刀方向上的距離， 該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)設(shè)在將所述工件以及刀具相對(duì)移動(dòng)的加工移動(dòng)區(qū)域避開了的、所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置與刀尖相當(dāng)位置之間的連續(xù)的路徑上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑的位移量，由此計(jì)量工件中心與刀尖間距離的位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于， 所述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)由基準(zhǔn)架和直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述基準(zhǔn)架由熱膨脹系數(shù)比所述固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成，且以位于所述連續(xù)的路徑上的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有沿所述進(jìn)刀方向延伸的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭，這些標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床，其特征在于， 所述基準(zhǔn)架具有在沿著所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心的軸心的方向上延伸的軸心方向架部、和在與所述軸心正交的方向上延伸的正交方向架部，作為所述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具有計(jì)量所述工件支承面的中心相當(dāng)位置與所述基準(zhǔn)架之間的位移量的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)、和計(jì)量所述刀尖相當(dāng)位置與所述基準(zhǔn)架之間的位移量的刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述刀具支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述工件支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在所述固定基臺(tái)上沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述進(jìn)給座上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在所述固定基臺(tái)上沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)以沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)在所述固定基臺(tái)上以在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)以在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)在所述固定基臺(tái)上以沿與所述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)置在所述基準(zhǔn)架上，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于， 設(shè)有控制所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制裝置，該控制裝置具有X軸的移動(dòng)控制單元、和運(yùn)算控制部，所述X軸的移動(dòng)控制單元對(duì)使所述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)沿著與所述軸心正交的方向相對(duì)進(jìn)退的電機(jī)進(jìn)行控制，所述運(yùn)算控制部根據(jù)加工程序的移動(dòng)命令的指令值而向所述X軸的移動(dòng)控制單元施加指令值，在所述運(yùn)算控制部中具有修正單元，該修正單元通過所述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)的位移量的計(jì)量值來修正向所述X軸的移動(dòng)控制單元施加的指令值。
【文檔編號(hào)】G05B19/404GK103945981SQ201280056084
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】大坪努, 中川篤 申請(qǐng)人:村田機(jī)械株式會(huì)社
【專利摘要】機(jī)床設(shè)有位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)計(jì)量工件中心與刀尖間距離(L)的位移量(ΔL)，工件中心與刀尖間距離(L)是工件支承機(jī)構(gòu)(21)的工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀具支承機(jī)構(gòu)(22)的刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的、與主軸軸心(O)正交的方向(X)上的距離。該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)位于將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開的區(qū)域中的、工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量，由此計(jì)量上述位移(ΔL)。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)由主軸側(cè)及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(31、32)構(gòu)成。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值用于X軸指令值的修正。
【專利說明】機(jī)床
[0001]本申請(qǐng)基于在2011年11月16日申請(qǐng)的日本特愿2011-250592主張優(yōu)先權(quán)，并將其全部?jī)?nèi)容通過參照而作為本申請(qǐng)的一部分來加以引用。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及車床、加工中心(machine center)、磨床、鉆床等機(jī)床,尤其涉及其熱位移修正。
【背景技術(shù)】
[0003]在車床等機(jī)床中，在刀架的進(jìn)給的控制、主軸移動(dòng)型車床中的主軸座的進(jìn)給的控制中，使用包括反饋控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。通常，采用利用了附屬在伺服電機(jī)中的脈沖編碼器的半閉環(huán)方式，但是為了實(shí)現(xiàn)高精度的定位，還有采用通過直線編碼器等直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)直接讀取刀架等的位置來進(jìn)行控制的全閉環(huán)方式的情況。
[0004]而且，在機(jī)床中，由于切削熱量和伴隨機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的各部位的發(fā)熱，會(huì)發(fā)生床身或其他部位的熱膨脹、熱變形。這種熱膨脹、熱變形會(huì)導(dǎo)致加工精度的降低。雖然也有配備冷卻裝置來作為對(duì)策的機(jī)床，但是，為了充分地抑制熱膨脹，冷卻裝置就會(huì)大型化，而且僅通過冷卻也無法確保加工精度。
[0005]因此，一直以來提出了各種通過計(jì)量溫度來推測(cè)機(jī)械整體的熱位移從而進(jìn)行刀具的進(jìn)刀量等的熱位移修正的方案。但是，在根據(jù)溫度推測(cè)位移的情況下，在根據(jù)溫度計(jì)算位移的階段需要進(jìn)行時(shí)間延遲等復(fù)雜的計(jì)算。溫度變化存在多種要因，難以根據(jù)溫度的計(jì)量值高精度地進(jìn)行熱位移修正。因此，還提出了通過線性標(biāo)尺(linear scale)等計(jì)量實(shí)際的熱位移并進(jìn)行修正的方案。
[0006]如圖8所示，例如專利文獻(xiàn)I所述的機(jī)床為一種車床，其主軸座51位置固定于床身52上，搭載有刀架53的進(jìn)給座54以能夠沿主軸半徑方向(X軸方向)移動(dòng)的方式設(shè)置，通過安裝在進(jìn)給座54上的讀取部56來讀取安裝在主軸座51上且沿主軸半徑方向延伸的標(biāo)尺55，由此計(jì)量出刀架53的主軸半徑方向上的位置。該刀架53的主軸半徑方向位置的計(jì)量值會(huì)根據(jù)熱位移等而變化。因此，通過根據(jù)計(jì)量值來修正刀架53的刀具57的進(jìn)刀量等，能夠始終確保適當(dāng)?shù)募庸ぞ取?br> [0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-144191號(hào)公報(bào)
[0009]在如專利文獻(xiàn)I那樣僅計(jì)量主軸座51與進(jìn)給座54之間的相對(duì)位置的方案中，在產(chǎn)生了刀架53相對(duì)于進(jìn)給座54的熱位移的情況下，會(huì)在主軸軸心與刀具之間的距離上產(chǎn)
生誤差。
[0010]關(guān)于以往的全閉環(huán)方式的控制，例如在刀架移動(dòng)型的車床中，通過直線編碼器等直線位置計(jì)量器直接讀取刀架的移動(dòng)來進(jìn)行控制，但是，在直線位置計(jì)量器的安裝部位產(chǎn)生了熱位移的情況下，則無法進(jìn)行高精度的控制。因此，需要另外設(shè)置進(jìn)行熱位移修正的機(jī)構(gòu)。[0011]工件的加工尺寸由工件中心與刀具的刀尖之間的距離而定，因此，只要能夠直接檢測(cè)該距離，就能夠高精度地進(jìn)行加工。但是，直接計(jì)量工件中心與刀具的刀尖之間的距離，會(huì)導(dǎo)致計(jì)量機(jī)構(gòu)與工件或刀具干涉，因此無法實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)床，其能夠?qū)ぜ行呐c刀具的刀尖之間的位移以盡可能接近于直接計(jì)量的方式進(jìn)行計(jì)量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0013]對(duì)本發(fā)明的激光加工機(jī)標(biāo)注實(shí)施方式中所使用的附圖標(biāo)記而進(jìn)行說明。本發(fā)明的機(jī)床將支承工件的工件支承機(jī)構(gòu)和支承刀具的刀具支承機(jī)構(gòu)以彼此能夠沿著進(jìn)刀方向相對(duì)進(jìn)退的方式設(shè)置在固定基臺(tái)上，并設(shè)有使上述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)相對(duì)進(jìn)退的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)床的特征在于，
[0014]設(shè)有計(jì)量工件中心與刀尖間距離(L)的位移量的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)，上述工件中心與刀尖間距離(L)是上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀具支承機(jī)構(gòu)的刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的上述進(jìn)刀方向上的距離，
[0015]該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)設(shè)在將上述工件以及刀具相對(duì)移動(dòng)的加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的、上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量(AL、Λ L1、Λ L2)，由此計(jì)量上述工件中心與刀尖間距離(L)的位移量(AL)。
[0016]此外，上述的“工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw) ”是指在位移量的計(jì)量方向上被視為工件支承機(jī)構(gòu)的中心的位置，可以相對(duì)于與位移量的計(jì)量方向正交的方向離開。但是，工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)在位移量的計(jì)量方向上位于工件支承機(jī)構(gòu)的中心，且位于工件支承機(jī)構(gòu)上，或位于與工件支承機(jī)構(gòu)一體地沿上述正交方向移動(dòng)的部件上。而且，“刀尖相當(dāng)位置(Xt) ”是指:在位移量的計(jì)量方向上可以多少有些位置上的差異，但接近于刀尖的位置，從而關(guān)于熱位移的影響，能夠與計(jì)量刀尖位置的情況同等地對(duì)待。
[0017]根據(jù)該構(gòu)成，上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)位于工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上并計(jì)量該連續(xù)的路徑(C)的位移量(AL、ALl、AL2)。由此，雖然是在迂回的路徑上的計(jì)量，但是將機(jī)床的控制上的限度考慮在內(nèi)，實(shí)質(zhì)上能夠進(jìn)行與直接計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量的情況同等的計(jì)量。這樣，能夠與直接計(jì)量的情況同等地對(duì)與主軸軸心正交的方向上的、工件中心與刀具的刀尖間的位移量進(jìn)行計(jì)量，因此能夠提高關(guān)于進(jìn)刀方向的加工精度。
[0018]而且，計(jì)量上述位移量的上述連續(xù)的路徑(C)是將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的路徑，該加工移動(dòng)區(qū)域(E)是通過為了加工的上述工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)移動(dòng)而上述工件以及上述刀具相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域，由此，能夠以避免與工件、刀具干涉的方式配置位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)。
[0019]由上述控制裝置進(jìn)行的、使用了位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值的上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置控制例如使用上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值來進(jìn)行移動(dòng)量或原點(diǎn)位置等的修正。在這樣進(jìn)行修正的情況下，由于使用基于位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)所得到的位移量的計(jì)量值，所以與根據(jù)溫度計(jì)量值進(jìn)行熱位移修正的情況不同，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算即可進(jìn)行高精度的修正。此外，在上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)進(jìn)行某種程度的長(zhǎng)距離的計(jì)量來進(jìn)行位置檢測(cè)的情況下，也可以不通過修正運(yùn)算，而直接使用位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值來進(jìn)行反饋控制。
[0020]在本發(fā)明中，上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)可以具有基準(zhǔn)架和直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，上述基準(zhǔn)架由熱膨脹系數(shù)比上述固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成，且以位于上述連續(xù)的路徑(C)上的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有沿上述進(jìn)刀方向延伸的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭，這些標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架上。即，通過“以位于上述連續(xù)的路徑(C)上的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上的基準(zhǔn)架”這一構(gòu)成，使上述的“將加工移動(dòng)區(qū)域(E)避開了的、上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)與刀尖相當(dāng)位置(Xt)之間的連續(xù)的路徑(C)上”這一構(gòu)成具體化。此外，上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)是檢測(cè)直線方向上的位置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。上述熱膨脹系數(shù)與線膨脹系數(shù)同義。
[0021]將由熱膨脹系數(shù)比固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成的基準(zhǔn)架配置在上述連續(xù)的路徑(C)上，并在該基準(zhǔn)架上設(shè)置直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，因此，能夠以簡(jiǎn)單的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)以與直接計(jì)量的方式接近的方式計(jì)量工件表面與刀具的刀尖間的位移量。在直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)由上述的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭構(gòu)成的情況下，通過如上所述地設(shè)置標(biāo)尺以及讀取頭，不必設(shè)置基于上述溫度計(jì)量值的熱位移修正單元，就能夠不管熱位移的多少而高精度地進(jìn)行工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)間的相對(duì)位置的移動(dòng)控制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化且謀求加工精度提高的效果。而且，使用在機(jī)床中通常使用的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，就能夠得到本發(fā)明的上述各效果。
[0022]在設(shè)有上述基準(zhǔn)架的情況下，也可以為，基準(zhǔn)架具有在沿著上述工件支承機(jī)構(gòu)的中心的軸心的方向上延伸的軸心方向架部、和在與上述軸心正交的方向上延伸的正交方向架部，作為上述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具有計(jì)量上述工件支承面的中心相當(dāng)位置(Xw)與上述基準(zhǔn)架之間的位移量的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)、和計(jì)量上述刀尖相當(dāng)位置(Xt)與上述基準(zhǔn)架之間的位移量的刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0023]在該情況下，是能夠以與直接計(jì)量的方式接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量(AL)的更具體的構(gòu)成。即，設(shè)置工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，并計(jì)量工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置(Xw)的位移量(ALl)和刀尖相當(dāng)位置(Xt)的位移量(AL2)的雙方來用于控制，因此，能夠高精度地檢測(cè)支承在工件支承機(jī)構(gòu)上的工件與設(shè)置在刀具支承機(jī)構(gòu)上的刀具的刀尖之間的距離。
[0024]而且，工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于在固定基臺(tái)上所設(shè)置的由低熱膨脹材料構(gòu)成的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架上，且設(shè)置在共同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架上，因此，能夠不受上述固定基臺(tái)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱位移影響地，根據(jù)工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)值來高精度地檢測(cè)工件與刀具刀尖間的距離。即，在理想的情況下，由不會(huì)發(fā)生熱變形的檢測(cè)機(jī)構(gòu)支承框架以及直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)移動(dòng)或熱變形后的工件位置和刀具位置，從而高精度地檢測(cè)工件與刀具刀尖間的距離。因此，通過設(shè)置控制裝置，該控制裝置使用工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)雙方的檢測(cè)值來控制上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而不用進(jìn)行基于溫度計(jì)量的煩雜的熱位移修正，就能夠高精度地進(jìn)行加工，控制系統(tǒng)也得以簡(jiǎn)化。
[0025]設(shè)有該工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成，根據(jù)機(jī)床的工件支承機(jī)構(gòu)與刀具支承機(jī)構(gòu)的各種相對(duì)移動(dòng)形式而如下所述地實(shí)現(xiàn)。
[0026]其中之一的構(gòu)成為，在主軸移動(dòng)型的機(jī)床中，上述刀具支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述工件支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在上述固定基臺(tái)上沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述進(jìn)給座上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的軸向架部上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件表面與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0027]另一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在上述固定基臺(tái)上沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述軸心方向架部上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0028]又一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)以沿著與上述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)在上述固定基臺(tái)上以在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述軸心方向架部，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸沿與主軸軸心正交的方向移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0029]再一構(gòu)成為，上述工件支承機(jī)構(gòu)以在沿著上述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在上述固定基臺(tái)上，上述刀具支承機(jī)構(gòu)在上述固定基臺(tái)上以沿與上述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置，在上述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在上述基準(zhǔn)架的上述正交方向架部，另一方設(shè)在上述工件支承機(jī)構(gòu)上，在上述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，上述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)置在上述基準(zhǔn)架上，另一方設(shè)在上述刀具支承機(jī)構(gòu)上。在該構(gòu)成的情況下，在主軸在沿著主軸軸心的方向上移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0030]在本發(fā)明中，也可以設(shè)有控制上述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制裝置，該控制裝置具有X軸的移動(dòng)控制單元、和運(yùn)算控制部，上述X軸的移動(dòng)控制單元對(duì)使上述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)沿著與上述軸心正交的方向相對(duì)進(jìn)退的電機(jī)進(jìn)行控制，上述運(yùn)算控制部根據(jù)加工程序的移動(dòng)命令的指令值而向上述X軸的移動(dòng)控制單元施加指令值，在上述運(yùn)算控制部中具有修正單元，該修正單元通過上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的位移量的計(jì)量值來修正向上述X軸的移動(dòng)控制單元施加的指令值。在該構(gòu)成的情況下，由于上述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)的計(jì)量值用于修正，所以，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)可以是短的，因此，能夠以低廉的價(jià)格得到高精度的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)(30)來使用。[0031]權(quán)利要求書及/或說明書及/或附圖中所公開的至少兩個(gè)構(gòu)成的任意的組合都包含在本發(fā)明中。尤其是，權(quán)利要求書的各項(xiàng)權(quán)利要求的兩個(gè)以上的任意的組合都包含在本發(fā)明中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]根據(jù)參考了附圖的以下的優(yōu)選實(shí)施方式的說明能夠更清楚地理解本發(fā)明。但是，實(shí)施方式以及附圖僅用于圖示以及說明，并不應(yīng)該被用于確定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書而定。在附圖中，多幅圖中的相同的附圖標(biāo)記表示相同或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> [0033]圖1的(A)是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的機(jī)床中的機(jī)床主體的俯視圖和控制裝置的概念構(gòu)成框圖組合而成的說明圖，圖1的(B)是其局部的說明圖。
[0034]圖2是上述機(jī)床主體的立體圖。
[0035]圖3是上述機(jī)床的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)的局部放大俯視圖。
[0036]圖4是上述機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0037]圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0038]圖6是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0039]圖7是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的機(jī)床的機(jī)床主體的俯視圖。
[0040]圖8是現(xiàn)有的機(jī)床中的機(jī)床主體的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式連同圖1的(A)及(B)至圖4進(jìn)行說明。該機(jī)床為數(shù)控式的機(jī)床，由作為機(jī)械部分的機(jī)床主體1、和控制該機(jī)床主體I的控制裝置2構(gòu)成。機(jī)床主體I為主軸移動(dòng)型的車床，在經(jīng)由進(jìn)給座4而設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上的主軸座5上，主軸6被旋轉(zhuǎn)自如地支承，在床身3上經(jīng)由支承座26而設(shè)置有刀架7。支承座26固定地設(shè)置在床身3上。刀架7由旋轉(zhuǎn)刀架(turret)構(gòu)成，以能夠旋轉(zhuǎn)分度的方式支承在支承座26上。通過上述主軸6以及主軸座5而構(gòu)成工件支承機(jī)構(gòu)21。通過上述刀架7以及支承座26而構(gòu)成刀具支承機(jī)構(gòu)22。
[0042]進(jìn)給座4被設(shè)置成在設(shè)于床身3上的X軸引導(dǎo)部件9上沿相對(duì)于主軸6的軸心O正交的水平的主軸半徑方向(X軸方向)移動(dòng)自如，并由X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12沿左右進(jìn)退驅(qū)動(dòng)，該X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12由設(shè)置在床身3上的伺服電機(jī)10和將伺服電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換為直線動(dòng)作的進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)11構(gòu)成。上述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)11由絲杠軸和螺母構(gòu)成。如圖2所示，主軸座5以沿主軸軸心方向(Z軸方向)移動(dòng)自如的方式設(shè)置于在進(jìn)給座4上設(shè)置的Z軸引導(dǎo)部件13上，并由Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)16沿前后進(jìn)退驅(qū)動(dòng)，該Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)16由設(shè)置在進(jìn)給座4上的伺服電機(jī)14和將伺服電機(jī)14的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換為直線動(dòng)作的進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)15 (圖1的(A))構(gòu)成。上述進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)15由絲杠軸和螺母構(gòu)成。主軸6的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)由內(nèi)置于主軸座5中的主軸電機(jī)(未圖示)來進(jìn)行。在主軸6的前端以能夠拆裝的方式設(shè)有卡盤
17?？ūP17通過沿卡盤半徑方向移動(dòng)的多個(gè)卡盤爪17a而能夠握持工件W。
[0043]圖1的(A)的刀架7相對(duì)于支承座26繞沿X軸方向的水平的旋轉(zhuǎn)中心軸T旋轉(zhuǎn)自如，并且在外周部具有沿圓周方向排列的多個(gè)刀具安裝部(未圖示)。旋轉(zhuǎn)中心軸T為刀架中心軸。在各刀具安裝部上，經(jīng)由刀具保持架18a而安裝有車刀(bite)或旋轉(zhuǎn)刀具等刀具18。刀架7固定在經(jīng)由軸承8而被旋轉(zhuǎn)自如地支承在支承座26上的中空軸7c的前端，由分度用電機(jī)(未圖示)使中空軸7c旋轉(zhuǎn)，由此，能夠?qū)⑷我獾牡毒甙惭b部旋轉(zhuǎn)分度至與主軸6相對(duì)的位置上。刀架7的正面形狀可以為圖2所示的圓形，也可以為多邊形。此外，在圖1的(A)、圖2中，僅表示了刀具18安裝在一部分刀具安裝部上的情況，其他省略圖示。
[0044]在圖1的⑷中，本實(shí)施方式的機(jī)床是，在上述基本構(gòu)造的機(jī)床主體I上設(shè)有位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30,該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30計(jì)量工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀具支承機(jī)構(gòu)22的刀尖相當(dāng)位置Xt之間的在與主軸軸心O正交的方向(X方向)上的距離、即工件中心與刀尖間距離L的位移量Λ L(未圖示)。工件支承機(jī)構(gòu)21的工件支承面21a在圖示的例子中即為設(shè)于主軸6上的卡盤17的工件就位面。在該例中，工件支承面21a的中心成為工件支承機(jī)構(gòu)21的位移量計(jì)量方向(該例中為X軸方向)上的中心。
[0045]工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw是在位移量的計(jì)量方向(該例中為X軸方向)上被視為工件支承機(jī)構(gòu)21的中心的位置，可以相對(duì)于作為與位移量的計(jì)量方向正交的方向的上下方向或前后方向離開。該工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw在位移量的計(jì)量方向(X軸方向)上位于工件支承機(jī)構(gòu)21的中心，且是位于工件支承機(jī)構(gòu)21上，或位于與工件支承機(jī)構(gòu)21 —體地沿上述正交方向(X軸方向)移動(dòng)的部件上的位置。在本實(shí)施方式中，如圖2所示，工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw為進(jìn)給座4的前表面(Z軸方向的刀架7側(cè)的面)中的與主軸軸心O相同的X軸方向上的位置。
[0046]而且，刀尖相當(dāng)位置Xt是指:在位移量的計(jì)量方向上可以多少有些位置上的差異，但接近于刀具18的刀尖的位置，從而關(guān)于熱位移的影響能夠與計(jì)量刀尖位置的情況同等地對(duì)待的位置，在本實(shí)施方式中，為由旋轉(zhuǎn)刀架構(gòu)成的刀架7的前表面(X軸方向上的進(jìn)給座7側(cè)的面)位置。刀尖相當(dāng)位置Xt與實(shí)際上的刀尖位置之間的、X軸方向上的距離LO (圖3)例如作為固定值來運(yùn)算。
[0047]在圖1的(B)、圖4中施劃了斜線的范圍(加工移動(dòng)區(qū)域)E是通過為了加工的工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22的相對(duì)移動(dòng)而工件W以及刀具18相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30設(shè)于在上述工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀尖相當(dāng)位置Xt之間的連續(xù)的路徑C上，并通過計(jì)量該連續(xù)的路徑C的位移量來計(jì)量上述工件中心與刀尖間距離L的位移量AL。路徑C在避開上述加工移動(dòng)區(qū)域E的區(qū)域通過。該路徑C是在俯視下在后述的基準(zhǔn)架40上沿伸的路徑，由路徑部分Cl?C3構(gòu)成。位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30由低熱膨脹材料的基準(zhǔn)架40、設(shè)在該基準(zhǔn)架40上的工件側(cè)(正交方向)以及刀具側(cè)(軸心方向)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32構(gòu)成。
[0048]基準(zhǔn)架40的材質(zhì)是熱膨脹系數(shù)比床身3低的材料、即低熱膨脹材料，例如由殷瓦合金(Invar)(也稱為不變鋼)等合金材料，尤其是超殷瓦合金或不銹殷瓦合金等合金材料構(gòu)成。基準(zhǔn)架40除了殷瓦合金之外，也可以是熱膨脹系數(shù)與殷瓦合金同等或比其低的合金材料，也可以為陶瓷等。
[0049]基準(zhǔn)架40通過作為基準(zhǔn)架40 —部分的I處安裝部而固定地設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上。具體地，基準(zhǔn)架40具有下端固定在床身3的上表面上的I根支柱部40c，該支柱部40c的下端構(gòu)成上述安裝部。上述“I處”是指，可以具有某種程度的范圍，也可以為分支而成的2個(gè)部分等，但是作為基準(zhǔn)架40的整體并不是如兩端固定那樣在多處固定，而是在概念上被視為I點(diǎn)支承的部位固定。而且，雖然基準(zhǔn)架40向床身3的固定部位優(yōu)選為I處，但是，其他部位也可以通過不會(huì)對(duì)床身30相對(duì)于基準(zhǔn)架40的熱伸縮等造成阻礙的滑動(dòng)構(gòu)造等來支承。
[0050]基準(zhǔn)架40具有在沿主軸軸心O的方向上延伸的軸心方向架部40a、和在相對(duì)于主軸軸心O正交的方向上延伸的正交方向架部40b，并在俯視下為L(zhǎng)字狀。這些軸心方向架部40a以及正交方向架部40b以從上述支柱部40c以懸臂狀延伸的方式設(shè)置。軸心方向架部40a在由旋轉(zhuǎn)刀架構(gòu)成的刀架7的旋轉(zhuǎn)中心的高度處，位于支承座26的背面(后表面)偵U。正交方向架部40b在進(jìn)給座4的高度位置處接近于進(jìn)給座4的前表面而配置。軸心方向架部40a的Z軸方向中間部和支柱部40c的下部由加強(qiáng)用的斜向構(gòu)件部40e連結(jié)。基準(zhǔn)架40的整體由上述低熱膨脹材料構(gòu)成。
[0051]上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32均由沿著與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)延伸的第I以及第2標(biāo)尺31a、32a、和讀取該第I以及第2標(biāo)尺31a、32a的第I以及第2讀取頭31b、32b構(gòu)成。第I以及第2標(biāo)尺31a、32a是設(shè)有能夠檢測(cè)出的刻度的部件。各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32可以是光學(xué)式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)和電磁式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的任意一種，但在本例中，為光學(xué)式的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
[0052]在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)置在進(jìn)給座4的前表面中的上述工件支承面21a的中心相當(dāng)位置Xw處。第I標(biāo)尺31a可以是在正交方向架部40b上直接施劃刻度而成的，也可以是將形成有刻度的刻度形成部件(未圖示)貼附在正交方向架部40b上而成的。在使用刻度形成部件的情況下，為熱膨脹系數(shù)與基準(zhǔn)架40同等的材料。第I標(biāo)尺31a的長(zhǎng)度只要是在計(jì)量因熱位移等而產(chǎn)生的工件中心與刀尖間距離L的位移量AL時(shí)能夠計(jì)量該位移量的長(zhǎng)度即可，因此，也可以是短的。在要進(jìn)行位移量AL的計(jì)量的部位為主軸正交方向(X軸方向)上的多個(gè)部位的情況下，第I標(biāo)尺31a的長(zhǎng)度可以為跨經(jīng)這些多個(gè)部位的長(zhǎng)度，或著也可以將作為能夠計(jì)量位移量AL的長(zhǎng)度的短標(biāo)尺分設(shè)在多個(gè)部位處。
[0053]此外，由于第I標(biāo)尺31a如上所述可以是短的，所以也可以將第I標(biāo)尺31a設(shè)在進(jìn)給座4上，并將第I讀取頭31b設(shè)在正交方向架部40b上。除此之外，第I標(biāo)尺31a可以跨經(jīng)進(jìn)給座4的移動(dòng)范圍的整個(gè)區(qū)域而設(shè)置，在該情況下，能夠使X軸方向的位置控制為全閉環(huán)控制，但是，能夠計(jì)量長(zhǎng)距離的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31難以獲得高精度，從成本和精度方面來看，第I標(biāo)尺31a優(yōu)選為在能夠計(jì)量位移量AL的范圍內(nèi)較短的部件。
[0054]在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上，并且第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a上。刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32可以是光學(xué)式和電磁式的任意一種位置傳感器，但在本例中，使用了光學(xué)式的位置傳感器。
[0055]刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32具體如下所述地設(shè)置。第2標(biāo)尺32a設(shè)于固定在刀架7上的軸部件32aa的前端部處。軸部件32aa穿插在刀架7的中空軸7c內(nèi)，且基端部以與旋轉(zhuǎn)中心軸T同心的方式固定在刀架7的旋轉(zhuǎn)部分的前板部7d(圖3)上，前端部從中空軸7c突出。在該突出的前端部上設(shè)有第2標(biāo)尺32a。軸部件32aa由熱膨脹系數(shù)與基準(zhǔn)架40相同或同等程度的材料構(gòu)成，除了基端的固定部分以外，相對(duì)于刀具支承機(jī)構(gòu)22在軸向上不受拘束。第2標(biāo)尺32a在軸部件32aa的周向上的局部或整個(gè)周向范圍內(nèi)設(shè)有刻度。雖然在圖示的例子中，在第2讀取頭32b上穿插自如地設(shè)有軸部件32aa，但是，也可以以與軸部件32aa的局部的面相對(duì)的方式設(shè)置。
[0056]在圖1的(A)中說明控制系統(tǒng)。控制裝置2由計(jì)算機(jī)式的數(shù)值控制裝置以及可編程控制器(programmable controller)構(gòu)成,通過由CPU(中央處理裝置)等構(gòu)成的運(yùn)算控制部43執(zhí)行存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)單元41中的加工程序42，由此，控制機(jī)床主體I的各部分?？刂蒲b置2除了運(yùn)算控制部43之外，還具有X軸的移動(dòng)控制單元44和Z軸的移動(dòng)控制單元45，且具有順序控制部(未圖示)。加工程序42具有由NC代碼(數(shù)控代碼)等表述的X軸移動(dòng)命令Rx以及Z軸移動(dòng)命令Rz、和各部分的順序控制命令(未圖示)，運(yùn)算控制部43按表述順序來讀取各命令。該被讀取出的順序控制命令被傳送給上述順序控制部，并由順序控制部來執(zhí)行控制。
[0057]運(yùn)算控制部43將加工程序42中的X軸移動(dòng)命令Rx作為X軸的位置指令而施加給X軸移動(dòng)控制單元44，將Z軸移動(dòng)命令Rz作為X軸的位置指令而施加給Z軸移動(dòng)控制單元45。在使后述的修正單元47發(fā)揮作用的情況下，施加修正后的位置指令。
[0058]X軸的移動(dòng)控制單元44以及Z軸的移動(dòng)控制單元45分別由X軸以及Z軸的伺服控制器構(gòu)成，并且控制X軸伺服電機(jī)10以及Z軸伺服電機(jī)14，以使這些電機(jī)10、14成為從控制運(yùn)算控制部43施加的X軸以及Z軸的指令位置。此時(shí)，X軸、Z軸的移動(dòng)控制單元44、45使用由附屬在X軸伺服電機(jī)10以及Z軸伺服電機(jī)I上的脈沖編碼器或編碼器構(gòu)成的位置檢測(cè)器10a、14a的位置檢測(cè)值來進(jìn)行成為半閉環(huán)控制的反饋控制。
[0059]在運(yùn)算控制部43中，設(shè)有讀取控制單元46以及修正單元47。
[0060]讀取控制單元46在由X軸伺服電機(jī)10的位置檢測(cè)器IOa檢測(cè)到的位置處于所規(guī)定的檢測(cè)位置，且處于被規(guī)定為檢測(cè)時(shí)刻之時(shí)，讀取上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32的第I以及第2讀取頭31b、32b的檢測(cè)值。上述的“所規(guī)定的檢測(cè)位置”可以由讀取控制單元46任意地確定，但是，例如是在刀具18相對(duì)于主軸6位于能夠由刀具18對(duì)通過主軸6的卡盤17支承的工件W進(jìn)行加工的位置這樣的范圍內(nèi)的位置中任意確定的位置。
[0061]具體地，主軸6的軸心O與刀具18的刀尖的位置之間的X軸方向上的距離L，是在支承于主軸6的卡盤17上的工件W的半徑內(nèi)、或是在對(duì)該半徑增加任意的余量距離的半徑內(nèi)任意確定的位置。也可以為，接下來欲加工的工件W的周面上的成為加工完成直徑的位置。該任意確定的位置可以是固定的值，或者也可以是通過加工程序42或來自操作盤等的操作而改變的值。
[0062]雖然上述的“被規(guī)定為檢測(cè)時(shí)刻之時(shí)”根據(jù)加工程序42等任意確定即可，但是，例如是即將加工工件W、或是在加工一個(gè)工件W與加工下一工件W之間的規(guī)定的時(shí)刻。在以工件W支承在主軸6上的狀態(tài)進(jìn)行讀取的時(shí)候，是為了刀具18不與工件W干涉而使刀具18與工件W在Z軸方向上離開的狀態(tài)，或是刀具18處于雖未與工件W接觸但與其接近的位置時(shí)、即處于上述的“任意的余量距離”范圍內(nèi)時(shí)。
[0063]修正單元47進(jìn)行如下的處理:利用由兩直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32檢測(cè)到的位移量Δ L,來修正通過加工程序41的X軸移動(dòng)命令而施加的X軸指令值,并將其施加給X軸的移動(dòng)控制單元44。關(guān)于修正量，可以將檢測(cè)到的位移量AL、即由兩直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32分別檢測(cè)到的位移量AL1、AL2的和AL(= AL1+AL2)直接作為偏移值來進(jìn)行修正，也可以將對(duì)檢測(cè)到的位移量AL乘以規(guī)定的系數(shù)所得到的值作為偏移值來進(jìn)行修正。而且，也可以為，根據(jù)由各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32進(jìn)行位移檢測(cè)時(shí)的主軸軸心O與刀具刀尖位置之間的距離(由X軸伺服電機(jī)10的位置檢測(cè)器IOa檢測(cè)到的位置)與工件W的加工面的半徑之間的差，對(duì)上述檢測(cè)到的位移量AL乘以系數(shù)而作為修正量。此外，由各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32計(jì)量到的位移量例如在機(jī)床處于常溫(攝氏20度)時(shí)為零。
[0064]對(duì)上述構(gòu)成的機(jī)床的加工方法的例子進(jìn)行說明。在依次進(jìn)行多個(gè)工件W的切削加工的情況下，在從主軸6的卡盤17將工件W搬出到接下來的工件W搬入之前的期間，使刀架7相對(duì)于主軸6相對(duì)移動(dòng)至上述的所規(guī)定的檢測(cè)位置(在本例中主軸6移動(dòng))，并由上述各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32進(jìn)行位移量AL的計(jì)量?；蛘?，在這些欲加工的工件W已由主軸6的卡盤17握持的狀態(tài)下，進(jìn)行位移量AL的計(jì)量。根據(jù)該計(jì)量到的位移量AL，通過修正單元47來修正加工時(shí)的加工程序41的X軸移動(dòng)命令Rx的X軸指令值，從而進(jìn)行X軸方向上的進(jìn)刀控制。
[0065]根據(jù)該構(gòu)成的機(jī)床，作為位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32位于在工件支承機(jī)構(gòu)21的中心相當(dāng)位置Xw與刀尖相當(dāng)位置Xt之間的連續(xù)的路徑C上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑C的位移量。由此，雖然是迂回路徑上的計(jì)量，但是將機(jī)床的構(gòu)造和控制上的限度考慮在內(nèi)，實(shí)質(zhì)上能夠進(jìn)行與直接計(jì)量工件W的中心與刀具18的刀尖間的位移量的情況同等的計(jì)量。這樣，能夠?qū)εc主軸軸心O正交的方向(X軸方向)上的、工件W表面與刀具18的刀尖間的位移量進(jìn)行與直接計(jì)量時(shí)同等的計(jì)量，由此，能夠提高關(guān)于進(jìn)刀方向的加工精度。
[0066]而且，計(jì)量位移量的連續(xù)的路徑C是避開了加工移動(dòng)區(qū)域E的路徑，該加工移動(dòng)區(qū)域E是通過為了加工的工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22之間的相對(duì)移動(dòng)而工件W以及刀具18相對(duì)移動(dòng)的區(qū)域，由此，能夠以避免工件W與刀具18干涉的方式配置位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30。
[0067]由X軸的移動(dòng)控制單元44進(jìn)行的、使用了位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的計(jì)量值的X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的位置控制，是通過將位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32的計(jì)量值簡(jiǎn)單地相加，或是利用乘以系數(shù)所得的值來進(jìn)行修正的偏移修正。由此，與根據(jù)溫度計(jì)量值進(jìn)行熱位移修正的情況不同，通過簡(jiǎn)單的運(yùn)算即可進(jìn)行高精度的修正。
[0068]構(gòu)成位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32設(shè)置在共同的基準(zhǔn)架40上，該基準(zhǔn)架40通過一個(gè)部位設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上且由低熱膨脹材料構(gòu)成，因此，不管床身3和X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的熱位移是多少，都能夠根據(jù)工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31和刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32的檢測(cè)值高精度地檢測(cè)出工件W與刀具刀尖間的距離。即，在理想的情況下，由不會(huì)發(fā)生熱變形的基準(zhǔn)架40以及各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32來檢測(cè)移動(dòng)或熱變形后的工件位置和刀具位置，從而能夠高精度地檢測(cè)出工件W與刀具刀尖間的距離。
[0069]由此，通過設(shè)置修正單元47，該修正單元47使用工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32雙方的檢測(cè)值來修正X軸指令值，從而不用進(jìn)行基于溫度檢測(cè)值的熱位移修正就能夠高精度地進(jìn)行加工，控制系統(tǒng)也得以簡(jiǎn)化?；鶞?zhǔn)架40通過一個(gè)部位固定在床身3上，因此，不會(huì)受到作用在工件支承機(jī)構(gòu)21與刀具支承機(jī)構(gòu)22之間的切削反力等因加工而產(chǎn)生的力，而且不會(huì)受到床身3的變形的影響，因此不會(huì)因加工力而變形，根據(jù)這些原因，也能夠更高精度地進(jìn)行位置檢測(cè)，從而高精度地進(jìn)行加工。
[0070]而且，在車床中，在進(jìn)刀方向的加工精度和進(jìn)給方向的加工精度中，對(duì)于進(jìn)刀方向的尺寸要求更高的精度。在本實(shí)施方式的情況下，工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31以及刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32均為檢測(cè)與主軸中心軸O正交的方向(X軸方向)上的位置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，因此，能夠高精度地進(jìn)行高精度化要求高的進(jìn)刀方向上的位置控制。在基準(zhǔn)架40上設(shè)置直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)來檢測(cè)進(jìn)刀方向和進(jìn)給方向雙方的情況，會(huì)使構(gòu)成變得復(fù)雜而存在不容易實(shí)現(xiàn)的情況，但在本實(shí)施方式中，通過各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32僅對(duì)進(jìn)刀方向進(jìn)行檢測(cè)，并使用附屬于伺服電機(jī)14的位置檢測(cè)器14a來對(duì)進(jìn)給方向控制，因此，能夠避免構(gòu)成復(fù)雜化且能夠滿足必要的精度。此外，在本實(shí)施方式中，不需要Z軸方向上的熱位移修正，但也可以追加設(shè)置合適的線性機(jī)構(gòu)、修正單元。
[0071]而且，在本實(shí)施方式中，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30能夠用于修正，因此，與使用位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30來進(jìn)行全閉環(huán)控制的情況不同，作為位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32可以是短的。因此，能夠以低廉的價(jià)格得到高精度的各直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31、32來使用。
[0072]在上述實(shí)施方式中，說明了適用于主軸移動(dòng)型的車床的情況，但也能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于圖5所示的刀架移動(dòng)型的車床、分別由圖6、圖7所示的主軸及刀架雙方移動(dòng)型的車床。此外，在以下的各實(shí)施方式中，與圖1?圖4所示的第I實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記并省略其說明。
[0073]圖5是在作為刀架移動(dòng)型的車床的機(jī)床中適用的第2實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21位置固定地設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22以能夠在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座27上，該進(jìn)給座27在床身3上沿與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)移動(dòng)。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，上述第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a的前端，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。
[0074]在該構(gòu)成的情況下，在刀架移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠通過位移計(jì)量機(jī)構(gòu)以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0075]圖6是適用于由主軸及刀架雙方移動(dòng)型且主軸6在與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)上移動(dòng)的車床構(gòu)成的機(jī)床的第3實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21的主軸座5以沿與主軸軸心O正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22在床身3上以在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)在基準(zhǔn)架40的軸心方向架部40a上，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。在該構(gòu)成的情況下，刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中的第2讀取頭32b以不會(huì)妨礙刀架7在Z軸方向上的移動(dòng)的方式與第I標(biāo)尺31a —同沿著軸心方向架部40a移動(dòng)自如地由導(dǎo)軌29引導(dǎo)。
[0076]在該構(gòu)成的情況下，在主軸6沿與主軸軸心O正交的方向移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0077]圖7是適用于由主軸及刀架雙方移動(dòng)型且主軸6在沿主軸軸心O的方向(Z軸方向)上移動(dòng)的車床構(gòu)成的機(jī)床的第4實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，工件支承機(jī)構(gòu)21的主軸座5以在沿主軸軸心O的方向(Z軸方向)上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在作為固定基臺(tái)的床身3上，刀具支承機(jī)構(gòu)22在床身3上以沿著與主軸軸心O正交的方向(X軸方向)移動(dòng)自如的方式設(shè)置。在工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)31中，第I標(biāo)尺31a設(shè)在基準(zhǔn)架40的正交方向架部40b上，并且第I讀取頭31b設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21上。在刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)32中，第2讀取頭32b設(shè)置在基準(zhǔn)架40上，并且第2標(biāo)尺32a設(shè)在刀具支承機(jī)構(gòu)22上。
[0078]在該構(gòu)成的情況下，在主軸6在沿主軸軸心O的方向上移動(dòng)的、主軸及刀具雙方刀具移動(dòng)型的機(jī)床中，能夠以與直接計(jì)量的方式盡可能接近的方式計(jì)量工件中心與刀具18的刀尖間的位移量，從而能夠謀求加工精度的提高。
[0079]此外，在圖6?圖7的第2以及第3實(shí)施方式中，關(guān)于設(shè)置第I以及第2標(biāo)尺31a、32a和第I以及第2讀取頭31b、32b的部位，也可以使設(shè)在基準(zhǔn)架40側(cè)或設(shè)在工件支承機(jī)構(gòu)21等被計(jì)量側(cè)的位置彼此相反。而且，位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30在上述各實(shí)施方式中由工件側(cè)的直線位置計(jì)量機(jī)構(gòu)31和刀具側(cè)的直線位置計(jì)量機(jī)構(gòu)32這兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，但是，例如也可以在這兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加檢測(cè)基準(zhǔn)架40的位移的機(jī)構(gòu)等，從而由三個(gè)以上的檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，而且，也可以通過位移計(jì)量機(jī)構(gòu)30的整體而使檢測(cè)機(jī)構(gòu)僅為一個(gè)。
[0080]如上所述，參照【專利附圖】
【附圖說明】了優(yōu)選實(shí)施方式，但是，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就能夠在閱讀本申請(qǐng)說明書的基礎(chǔ)上在顯而易見的范圍內(nèi)容易地想到各種變更以及修正。例如，上述各實(shí)施方式說明了適用于旋轉(zhuǎn)刀架型的車床的情況，但也能夠適用于旋轉(zhuǎn)刀架型以外的、例如齒輪型的車床中。而且，也能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于車床以外的機(jī)床。因此，這種變更以及修正均被解釋為屬于由所附的權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0081]附圖標(biāo)記說明
[0082]I機(jī)床主體
[0083]2控制裝置
[0084]3床身(固定基臺(tái))
[0085]4進(jìn)給座
[0086]5主軸座
[0087]6 主軸
[0088]7 刀架
[0089]10伺服電機(jī)
[0090]IOa位置檢測(cè)器
[0091]11進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)
[0092]12 X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0093]14伺服電機(jī)
[0094]14a位置檢測(cè)值
[0095]16 Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0096]17 卡盤
[0097]18 刀具
[0098]21工件支承機(jī)構(gòu)
[0099]21a工件支承面[0100]22刀具支承機(jī)構(gòu)
[0101]30位移計(jì)量機(jī)構(gòu)
[0102]31正交方向的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu))
[0103]32軸心方向的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)(刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu))
[0104]31a 第 I 標(biāo)尺
[0105]31b第I讀取頭
[0106]32a 第 2 標(biāo)尺
[0107]32b第2讀取頭
[0108]32aa 軸部件
[0109]40基準(zhǔn)架
[0110]40a正交方向架部
[0111]40b軸心方向架部
[0112]43運(yùn)算控制部
[0113]44 X軸移動(dòng)控制單元
[0114]45 Z軸移動(dòng)控制單元
[0115]46讀取控制單元
[0116]47修正單元
[0117]C 路徑
[0118]E 區(qū)域
[0119]L工件中心與刀尖間距離
[0120]O主軸軸心
[0121]Xt刀尖相當(dāng)位置
[0122]Xw中心相當(dāng)位置
[0123]W 工件
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)床，將支承工件的工件支承機(jī)構(gòu)和支承刀具的刀具支承機(jī)構(gòu)以彼此能夠沿著進(jìn)刀方向相對(duì)進(jìn)退的方式設(shè)置在固定基臺(tái)上，并設(shè)有使所述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)相對(duì)進(jìn)退的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)床的特征在于， 設(shè)有計(jì)量工件中心與刀尖間距離的位移量的位移計(jì)量機(jī)構(gòu)，所述工件中心與刀尖間距離是所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置與刀具支承機(jī)構(gòu)的刀尖相當(dāng)位置之間的所述進(jìn)刀方向上的距離， 該位移計(jì)量機(jī)構(gòu)設(shè)在將所述工件以及刀具相對(duì)移動(dòng)的加工移動(dòng)區(qū)域避開了的、所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心相當(dāng)位置與刀尖相當(dāng)位置之間的連續(xù)的路徑上，并計(jì)量該連續(xù)的路徑的位移量，由此計(jì)量工件中心與刀尖間距離的位移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于， 所述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)由基準(zhǔn)架和直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述基準(zhǔn)架由熱膨脹系數(shù)比所述固定基臺(tái)低的低熱膨脹材料構(gòu)成，且以位于所述連續(xù)的路徑上的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有沿所述進(jìn)刀方向延伸的標(biāo)尺以及讀取該標(biāo)尺的讀取頭，這些標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床，其特征在于， 所述基準(zhǔn)架具有在沿著所述工件支承機(jī)構(gòu)的中心的軸心的方向上延伸的軸心方向架部、和在與所述軸心正交的方向上延伸的正交方向架部，作為所述直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，具有計(jì)量所述工件支承面的中心相當(dāng)位置與所述基準(zhǔn)架之間的位移量的工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)、和計(jì)量所述刀尖相當(dāng)位置與所述基準(zhǔn)架之間的位移量的刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述刀具支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述工件支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在所述固定基臺(tái)上沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述進(jìn)給座上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)位置固定地設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)以能夠在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)的方式設(shè)置在進(jìn)給座上，該進(jìn)給座在所述固定基臺(tái)上沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)以沿著與所述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)在所述固定基臺(tái)上以在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述軸心方向架部，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于， 所述工件支承機(jī)構(gòu)以在沿著所述軸心的方向上移動(dòng)自如的方式設(shè)置在所述固定基臺(tái)上，所述刀具支承機(jī)構(gòu)在所述固定基臺(tái)上以沿與所述軸心正交的方向移動(dòng)自如的方式設(shè)置， 在所述工件側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)在所述基準(zhǔn)架的所述正交方向架部，另一方設(shè)在所述工件支承機(jī)構(gòu)上， 在所述刀具側(cè)的直線位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，所述標(biāo)尺以及讀取頭的任意一方設(shè)置在所述基準(zhǔn)架上，另一方設(shè)在所述刀具支承機(jī)構(gòu)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的機(jī)床，其特征在于， 設(shè)有控制所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制裝置，該控制裝置具有X軸的移動(dòng)控制單元、和運(yùn)算控制部，所述X軸的移動(dòng)控制單元對(duì)使所述工件支承機(jī)構(gòu)和刀具支承機(jī)構(gòu)沿著與所述軸心正交的方向相對(duì)進(jìn)退的電機(jī)進(jìn)行控制，所述運(yùn)算控制部根據(jù)加工程序的移動(dòng)命令的指令值而向所述X軸的移動(dòng)控制單元施加指令值，在所述運(yùn)算控制部中具有修正單元，該修正單元通過所述位移計(jì)量機(jī)構(gòu)的位移量的計(jì)量值來修正向所述X軸的移動(dòng)控制單元施加的指令值。
【文檔編號(hào)】G05B19/404GK103945981SQ201280056084
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】大坪努, 中川篤 申請(qǐng)人:村田機(jī)械株式會(huì)社
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