本發(fā)明涉及主軸頭被柱支承的機(jī)床，特別地，涉及借助被配置于基座上的柱而以主軸在鉛垂方向上直立的方式被支承機(jī)床，或者涉及主軸借助該柱被在水平方向上支承的鏜床等機(jī)床。

背景技術(shù)：

以往，已知主軸頭被柱支承的機(jī)床。該類型的機(jī)床分別分類為，柱能夠在機(jī)座或基座上移動的柱移動型、柱不在機(jī)座或基座上移動的(工件移動的)柱固定型。

無論在哪個機(jī)床中，為了準(zhǔn)確地加工工件，都需要以高精度控制被安裝于主軸頭的主軸的末端(主軸末端)的位置。然而，根據(jù)機(jī)床的設(shè)置場所的環(huán)境，由于柱的前后左右的室溫的不同、來自空調(diào)機(jī)或窗(屋外)的空氣的流動、日光照向柱的情況等，在柱上產(chǎn)生溫度差(溫度梯度)，柱發(fā)生熱變形，結(jié)果，有主軸末端的位置不希望地位移的情況。此外，為了工件的加工而被安裝于主軸末端的刀具(配件)的重量是各種各樣的，與被安裝的刀具對應(yīng)地，柱支承的重量發(fā)生變動。由此，柱的撓曲量變化，結(jié)果，有主軸末端的位置不希望地位移的情況。

進(jìn)而，也有以下問題：該主軸末端由于使主軸旋轉(zhuǎn)的主軸頭的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部的發(fā)熱，從希望的位置發(fā)生熱位移。具體地，(1)由于使主軸旋轉(zhuǎn)的主軸頭的溫度上升，包括主軸的主軸頭自身由于熱膨脹而隨時間變形，進(jìn)而，(2)由于來自主軸頭的熱傳遞，支承該主軸頭的柱也由于熱膨脹而隨時間變形。這些情況的結(jié)果是，有以下問題：主軸末端不希望地位移，所以在由被安裝于該主軸末端的刀具進(jìn)行的工件的加工中，加工精度下降。

鑒于關(guān)于包括主軸的主軸頭的位移，由主軸頭的熱膨脹引起的變形在主軸方向(稱作z軸方向)上處于支配地位，稱作z軸熱位移修正，以往采用測定作為熱源的主軸頭附近的溫度來根據(jù)該溫度推定主軸方向的延伸進(jìn)行修正的方法、基于主軸的轉(zhuǎn)數(shù)及過去的實測值推定主軸方向的延伸來修正的方法。

此外，在日本特開昭57-48448號公報(專利文獻(xiàn)1)中，公開了以下方法：將在一端部設(shè)置有磁性件的基準(zhǔn)棒(石英玻璃棒)以沿主軸頭的表面的方式配置，在該基準(zhǔn)棒的另一端部固定于該主軸頭，測定前述磁性件的位置和與該磁性件對應(yīng)地被固定于主軸頭的表面上的磁檢測頭的位置之間的距離，基于該測定結(jié)果修正主軸末端的主軸方向的熱位移。

但是，根據(jù)專利文獻(xiàn)1的方法，主軸末端向主軸方向的熱位移被修正，但向鉛垂方向的熱位移未被修正。為了應(yīng)對該問題，在日本特公平7-115282號公報(專利文獻(xiàn)2)中，公開了以下方法：將在一端部設(shè)置有磁性件的多個基準(zhǔn)棒以沿主軸頭的表面的方式配置，在該多個基準(zhǔn)棒的另一端部固定于主軸頭，測定各磁性件的位置和與該磁性件對應(yīng)地被固定于主軸頭的表面的各檢測頭的位置之間的距離，基于這些測定結(jié)果，不僅主軸頭的主軸方向，在鉛垂方向上也將熱位移修正。

專利文獻(xiàn)1:日本特開昭57-48448號公報。

專利文獻(xiàn)2:日本特公平7-115282號公報。

然而，即使在根據(jù)專利文獻(xiàn)2的修正主軸頭的熱位移的情況下，特別是在主軸方向為水平方向的鏜床等機(jī)床中，依然有在與主軸方向(z軸方向)垂直的方向(x軸方向及y軸方向)上殘存位移的情況。

這樣的x軸方向及y軸方向的位移如前所述，被認(rèn)為是由于機(jī)床的設(shè)置場所的環(huán)境、柱支承的重量變動等引起的。然而，關(guān)于由柱的變形(姿勢變化)引起的主軸末端的位移的修正，以往未被研究，也未被實施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明鑒于如上所述的問題，其目的在于提供一種機(jī)床，前述機(jī)床通過以低成本高精度地測定柱的姿勢變化，將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正，能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工。

本發(fā)明是一種機(jī)床，其特征在于，具備柱、主軸頭、基準(zhǔn)棒，前述柱以在鉛垂方向上直立的方式被配置，具有既定的線膨脹系數(shù)，前述主軸頭被支承于前述柱，將用于刀具安裝的水平主軸支承，前述基準(zhǔn)棒被相對于前述柱離開地配置，具有與該柱的線膨脹系數(shù)不同的線膨脹系數(shù)，前述柱具有柱側(cè)測定對象部位，前述基準(zhǔn)棒具有基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位，設(shè)置有測定機(jī)構(gòu)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述柱側(cè)測定對象部位和前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明，基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和柱側(cè)測定對象部位之間的距離被測定機(jī)構(gòu)直接地測定，由此，能夠?qū)⒅臒嶙冃我缘统杀緛砀呔鹊販y定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛砀呔鹊販y定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床。

即，本發(fā)明的機(jī)床優(yōu)選為，還具備姿勢變化評價部和控制部，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的各自的距離的測定結(jié)果，評價前述主軸頭的姿勢變化，前述控制部基于前述姿勢變化評價部的評價結(jié)果，控制前述主軸的末端的位置。

優(yōu)選地，在前述姿勢變化評價部上，關(guān)于前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的每一個，儲存有預(yù)先確定的基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部將前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離比較，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離來作為基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部將前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離比較，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)依次測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離，前述姿勢變化評價部依次比較被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離，由此，依次評價前述主軸頭的姿勢變化。

此外，優(yōu)選地，相對于前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位，使在前述柱的上表面上隔開既定的距離的第1柱側(cè)測定對象部位和第2柱側(cè)測定對象部位關(guān)聯(lián)，前述水平面內(nèi)的互相正交的兩方向是前述主軸的軸線方向和在水平面內(nèi)與該主軸的軸線方向正交的方向，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、前述主軸的軸線方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離，測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位間的鉛垂方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的距離的測定結(jié)果，評價將前述第1柱側(cè)測定對象部位和第2柱側(cè)測定對象部位連結(jié)的直線的傾斜，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

該情況下，計算程序簡單，所以能夠迅速地評價柱的姿勢變化。

此外，優(yōu)選地，在前述姿勢變化評價部上，關(guān)于前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、前述主軸的軸線方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離、以及前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離，儲存有預(yù)先確定的基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、前述主軸的軸線方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離、以及前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離來作為基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)依次測定前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、前述主軸的軸線方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離、以及前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及在水平面內(nèi)與前述主軸的軸線方向正交的方向的各自的距離，前述姿勢變化評價部依次比較被前述測定機(jī)構(gòu)測定的距離，由此，依次評價前述主軸頭的姿勢變化。

此外，優(yōu)選地，前述基準(zhǔn)棒的30℃至100℃的線膨脹系數(shù)是1.0×10^-6/℃以下。

該情況下，在基準(zhǔn)棒處幾乎不發(fā)生熱位移，所以能夠?qū)⒃摶鶞?zhǔn)棒の測定對象部位和柱的測定對象部位之間的距離，作為該柱的測定對象部位的熱位移來處理。

此外，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)是被支承于前述柱側(cè)測定對象部位的接觸式的位移傳感器?；蛘撸部梢允?，前述測定機(jī)構(gòu)是被支承于前述柱側(cè)測定對象部位的非接觸式的位移傳感器。

此外，也可以是，前述基準(zhǔn)棒被設(shè)置多個。該情況下，在柱側(cè)測定對象部位被設(shè)定為多個的情況下，各使一個基準(zhǔn)棒與每個柱側(cè)測定對象部位對應(yīng)，由此，能夠?qū)⒅鶄?cè)測定對象部位和與其對應(yīng)的基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位之間的距離以更高精度來測定。

此外，也可以是，前述基準(zhǔn)棒被設(shè)置多個。該情況下，在柱側(cè)測定對象部位被設(shè)定為多個的情況下，各使一個基準(zhǔn)棒與每個柱側(cè)測定對象部位對應(yīng)，由此，能夠?qū)⒅鶄?cè)測定對象部位和與其對應(yīng)的基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位之間的距離以更高精度來測定。

此外，也可以是，前述柱被設(shè)置成一對，前述基準(zhǔn)棒分別對應(yīng)一對前述柱地設(shè)置。該情況下，即使在門形加工中心等具有兩根柱的機(jī)床中，也將由該柱的姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而實現(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工。

或者，本發(fā)明是一種機(jī)床，其特征在于，具備主軸頭、柱、基準(zhǔn)棒，前述主軸頭支承有用于刀具安裝的主軸，前述柱被以在鉛垂方向上直立的方式配置，具有既定的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，支承有前述主軸頭，前述基準(zhǔn)棒具有既定的高度，以不與前述柱的鉛垂方向的伸縮干涉的方式，被配置于該柱的內(nèi)部，或配置在沿該柱的側(cè)面至少具有鉛垂方向成分的方向上，并且具有與前述柱的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)不同的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，一端側(cè)的固定部位被固定于該柱，另一端側(cè)的測定對象部位相對于該柱能夠相對位移，相對于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使測定對象部位關(guān)聯(lián)，設(shè)置有測定機(jī)構(gòu)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述測定對象部位之間的鉛垂方向的距離。

根據(jù)本發(fā)明，基于柱和基準(zhǔn)棒之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，借助測定機(jī)構(gòu)，直接地測定柱的測定對象部位和基準(zhǔn)棒的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，由此，能夠?qū)⒅臒嵛灰埔缘统杀緛砀呔鹊販y定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛砀呔鹊販y定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的精確的加工的機(jī)床。

即，本發(fā)明的機(jī)床還具備姿勢變化評價部和控制部，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的前述鉛垂方向的距離的測定結(jié)果，評價前述柱的姿勢變化，前述控制部基于前述姿勢變化評價部的評價結(jié)果，控制前述主軸的末端的位置。

此外，優(yōu)選地，相對于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，使在前述柱的上表面隔開既定的距離的兩部位的測定對象部位關(guān)聯(lián)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的兩部位的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的兩個鉛垂方向的距離的測定結(jié)果，評價將前述柱的兩個部位的測定對象部位連結(jié)的直線的傾斜的變化，由此，評價前述柱的姿勢變化。

該情況下，通過采用直線的傾斜的變化的評價這一簡單的計算程序，能夠迅速地評價柱的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，相對于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，使在前述柱的上表面隔開既定的距離的三個部位的測定對象部位關(guān)聯(lián)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的三個部位的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的三個鉛垂方向的距離的測定結(jié)果，例如評價被前述柱的三個部位的測定對象部位規(guī)定的平面的傾斜的變化，由此，評價前述柱的姿勢變化。

該情況下，能夠精確地評價柱的姿勢變化，能夠以更高精度來修正主軸末端的位移。

或者，優(yōu)選地，相對于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，使在前述柱的上表面隔開既定的距離的四個部位的測定對象部位關(guān)聯(lián)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的四個部位的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，前述姿勢變化評價部基于由前述測定機(jī)構(gòu)得到的四個鉛垂方向的距離的測定結(jié)果，評價前述柱的姿勢變化。

該情況下，能夠更精確地評價柱的姿勢變化，能夠以進(jìn)一步的高精度將主軸末端的位移修正。

優(yōu)選地，在前述姿勢變化評價部上儲存有預(yù)先被確定的基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的前述鉛垂方向的距離，由此評價前述柱的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)在被預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，來作為基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述測定機(jī)構(gòu)測定的前述鉛垂方向的距離，由此評價前述柱的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)依次測定前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，前述姿勢變化評價部依次將被前述測定機(jī)構(gòu)測定的前述鉛垂方向的距離彼此比較，由此依次評價前述柱的姿勢變化。

此外，優(yōu)選地，前述基準(zhǔn)棒的30℃至100℃的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)為1.0×10^-6/℃以下。

該情況下，在基準(zhǔn)棒上幾乎不發(fā)生鉛垂方向的熱位移，所以能夠?qū)⒃摶鶞?zhǔn)棒的測定對象部位和柱的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離作為該柱的測定對象部位的鉛垂方向的熱位移來處理。

進(jìn)而，優(yōu)選地，在前述柱上形成有在鉛垂方向上延伸的貫通孔，前述基準(zhǔn)棒被設(shè)置于前述貫通孔的軸承支承。該情況下，能夠以不與柱的鉛垂方向的伸縮干涉的方式，將基準(zhǔn)棒容易地配置。

此外，優(yōu)選地，前述測定機(jī)構(gòu)是被支承于前述柱的前述測定對象部位的接觸式的位移傳感器?；蛘?，前述測定機(jī)構(gòu)是被支承于前述柱的前述測定對象部位的非接觸式的位移傳感器。

此外，前述測定機(jī)構(gòu)可以是被支承于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位的接觸式的位移傳感器。或者，前述測定機(jī)構(gòu)是被支承于前述基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位的非接觸式的位移傳感器。

此外，本發(fā)明是具有與柱的多個測定對象部位關(guān)聯(lián)的多個基準(zhǔn)棒的機(jī)床。即，本發(fā)明的特征在于，具備主軸頭、柱、第1及第2基準(zhǔn)棒，前述主軸頭支承有用于刀具安裝的主軸，前述柱被以在鉛垂方向上直立的方式配置，具有既定的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，支承有前述主軸頭，前述第1及第2基準(zhǔn)棒分別具有既定的高度，以不與前述柱的鉛垂方向的伸縮干涉的方式被配置于該柱的內(nèi)部，或被配置在沿該柱的側(cè)面至少具有鉛垂方向成分的方向，并且具有與前述柱的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)不同的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，一端側(cè)的固定部位被固定于該柱，另一端側(cè)的測定對象部位相對于該柱能夠相對位移，相對于前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第1測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第2測定對象部位關(guān)聯(lián)，設(shè)置有第1測定機(jī)構(gòu)，前述第1測定機(jī)構(gòu)測定前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第1測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第2測定機(jī)構(gòu)，前述第2測定機(jī)構(gòu)測定前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第2測定對象部位之間的鉛垂方向的距離。

根據(jù)本發(fā)明，基于柱和第1及第2基準(zhǔn)棒之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，借助各測定機(jī)構(gòu)，直接地測定柱的第1及第2測定對象部位和第1及第2基準(zhǔn)棒的各測定對象部位之間的各自的鉛垂方向的距離，由此，能夠?qū)⒅臒嵛灰埔缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定，能夠提供修正由該姿勢變化引起的主軸末端的位移而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的精確的加工的機(jī)床。

或者，本發(fā)明是一種機(jī)床，其特征在于，具有主軸頭、柱、第1、第2及第3基準(zhǔn)棒，前述主軸頭支承有用于刀具安裝的主軸，前述柱被以在鉛垂方向上直立的方式配置，具有既定的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，支承有前述主軸頭，前述第1、第2及第3基準(zhǔn)棒分別具有既定的高度，以不與前述柱的鉛垂方向的伸縮干涉的方式被配置于該柱的內(nèi)部，或被配置在沿該柱的側(cè)面至少具有鉛垂方向成分的方向上，并且具有與前述柱的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)不同的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，一端側(cè)的固定部位被固定于該柱，另一端側(cè)的測定對象部位相對于該柱能夠相對位移，相對于前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第1測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第2測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第3基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第3測定對象部位關(guān)聯(lián)，設(shè)置有第1測定機(jī)構(gòu)，前述第1測定機(jī)構(gòu)測定前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第1測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第2測定機(jī)構(gòu)，前述第2測定機(jī)構(gòu)測定前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第2測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第3測定機(jī)構(gòu)，前述第3測定機(jī)構(gòu)測定前述第3基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第3測定對象部位之間的鉛垂方向的距離。

根據(jù)本發(fā)明，基于柱和第1、第2及第3基準(zhǔn)棒之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，借助各測定機(jī)構(gòu)，直接地測定柱的第1、第2及第3測定對象部位和第1、第2及第3基準(zhǔn)棒的各測定對象部位之間的各自的鉛垂方向的距離，由此，能夠?qū)⒅臒嵛灰埔缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的精確的加工的機(jī)床。

或者，本發(fā)明是一種機(jī)床，其特征在于，具備主軸頭、柱、第1、第2、第3及第4基準(zhǔn)棒，前述主軸頭支承有用于刀具安裝的主軸，前述柱被以在鉛垂方向上直立的方式配置，具有既定的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，支承有前述主軸頭，前述第1、第2、第3及第4基準(zhǔn)棒分別具有既定的高度，以不與前述柱的鉛垂方向的伸縮干涉的方式被配置于該柱的內(nèi)部，或被配置在沿該柱的側(cè)面至少具有鉛垂方向成分的方向上，并且具有與前述柱的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)不同的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)，一端側(cè)的固定部位被固定于該柱，另一端側(cè)的測定對象部位相對于該柱能夠相對位移，相對于前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第1測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第2測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第3基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第3測定對象部位關(guān)聯(lián)，相對于前述第4基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位，在前述柱處也使第4測定對象部位關(guān)聯(lián)，設(shè)置有第1測定機(jī)構(gòu)，前述第1測定機(jī)構(gòu)測定前述第1基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第1測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第2測定機(jī)構(gòu)，前述第2測定機(jī)構(gòu)測定前述第2基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第2測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第3測定機(jī)構(gòu)，前述第3測定機(jī)構(gòu)測定前述第3基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第3測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，設(shè)置有第4測定機(jī)構(gòu)，前述第4測定機(jī)構(gòu)測定前述第4基準(zhǔn)棒的前述測定對象部位和前述柱的前述第4測定對象部位之間的鉛垂方向的距離。

根據(jù)本發(fā)明，基于柱和第1、第2、第3及第4基準(zhǔn)棒之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，借助各測定機(jī)構(gòu)，直接地測定柱的第1、第2、第3及第4的測定對象部位和第1、第2、第3及第4基準(zhǔn)棒的各測定對象部位之間的各自的鉛垂方向的距離，由此，能夠?qū)⒅臒嵛灰埔缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛磉M(jìn)一步高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的精確的加工的機(jī)床。

或者，本發(fā)明是一種機(jī)床，其特征在于，具備柱、主軸頭、基準(zhǔn)棒，前述柱以在鉛垂方向上直立的方式被配置，具有既定的線膨脹系數(shù)，前述主軸頭被支承于前述柱，支承用于刀具安裝的鉛垂主軸，前述基準(zhǔn)棒被相對于前述柱離開地配置，具有與該柱的線膨脹系數(shù)不同的線膨脹系數(shù)，前述柱具有柱側(cè)測定對象部位，前述基準(zhǔn)棒具有基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位，設(shè)置有測定機(jī)構(gòu)，前述測定機(jī)構(gòu)測定前述柱側(cè)測定對象部位和前述基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位之間的距離。

根據(jù)本發(fā)明，借助測定機(jī)構(gòu)，直接地測定基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和柱側(cè)測定對象部位之間的距離，由此，能夠?qū)⒅臒嶙冃我缘统杀緛砀呔鹊販y定。由此，能夠?qū)⒅淖藙葑兓缘统杀緛砀呔鹊販y定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床。

作為一例，前述基準(zhǔn)棒具有第1基準(zhǔn)棒和第2基準(zhǔn)棒，在該第1基準(zhǔn)棒上設(shè)置有第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位，在該第2基準(zhǔn)棒上設(shè)置有第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位，前述柱具有第1柱和第2柱，在該第1柱上設(shè)置有第1柱側(cè)測定對象部位，在該第2柱上設(shè)置有第2柱側(cè)測定對象部位，前述測定機(jī)構(gòu)具有第1測定機(jī)構(gòu)和第2測定機(jī)構(gòu)，使前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位、前述第1柱側(cè)測定對象部位和前述第1測定機(jī)構(gòu)相對應(yīng)，使前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位、前述第2柱側(cè)測定對象部位和前述第2測定機(jī)構(gòu)相對應(yīng)。

優(yōu)選地，以上那樣的機(jī)床還具備姿勢變化評價部和控制部，前述姿勢變化評價部基于由前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)得到的各自的距離的測定結(jié)果，評價前述主軸頭的姿勢變化，前述控制部基于前述姿勢變化評價部的評價結(jié)果，控制前述主軸的末端的位置。

此外，優(yōu)選地，前述姿勢變化評價部基于由前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)得到的各自的距離的測定結(jié)果，評價將前述第1柱側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位連結(jié)的直線的傾斜，由此，評價前述主軸頭的姿勢變化。

該情況下，通過采用直線的傾斜的評價這一簡單的計算程序，能夠迅速地評價兩根柱的姿勢變化。

優(yōu)選地，在前述姿勢變化評價部上，關(guān)于前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間、及前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向，儲存有預(yù)先確定的基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)測定的各自的距離，由此評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，前述第1測定機(jī)構(gòu)測定前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離，來作為基準(zhǔn)距離，前述第2測定機(jī)構(gòu)測定前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離，來作為基準(zhǔn)距離，前述姿勢變化評價部比較前述基準(zhǔn)距離和被前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)測定的各自的距離，由此評價前述主軸頭的姿勢變化。

或者，優(yōu)選地，前述第1測定機(jī)構(gòu)依次測定前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第1柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離，前述第2測定機(jī)構(gòu)依次測定前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和前述第2柱側(cè)測定對象部位之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離，前述姿勢變化評價部依次比較被前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)測定的各自的距離，由此，依次評價前述主軸頭的姿勢變化。

此外，優(yōu)選地，前述第1基準(zhǔn)棒及前述第2基準(zhǔn)棒的30℃至100℃的線膨脹系數(shù)為1.0×10^-6/℃以下。

在該情況下，在各基準(zhǔn)棒處幾乎不發(fā)生熱位移，所以能夠?qū)⒏骰鶞?zhǔn)棒側(cè)測定對象部位和兩個柱側(cè)測定對象部位之間的距離，作為該兩個柱側(cè)測定對象部位的熱位移來處理。

此外，優(yōu)選地，前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)是分別被支承于前述第1柱側(cè)測定對象部位及前述第2柱側(cè)測定對象部位的接觸式的位移傳感器?；蛘?，前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)也可以是分別被支承于前述第1柱側(cè)測定對象部位及前述第2柱側(cè)測定對象部位的非接觸式的位移傳感器。

此外，前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)可以是分別被支承于前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位及前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位的接觸式的位移傳感器。或者，前述第1測定機(jī)構(gòu)及前述第2測定機(jī)構(gòu)也可以是分別被支承于前述第1基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位及前述第2基準(zhǔn)棒側(cè)測定對象部位的非接觸式的位移傳感器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)床的概略立體圖。

圖2是圖1的機(jī)床的概略側(cè)視圖。

圖3是從圖1的右方觀察的主軸頭及柱的概略側(cè)視圖。

圖4是被使用于圖1的機(jī)床的柱的概略立體圖。

圖5是被使用于圖1的機(jī)床的基準(zhǔn)棒的概略側(cè)視圖。

圖6是表示圖4的柱的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖7是被使用于圖1的機(jī)床的控制裝置的概略的框圖。

圖8是用于說明圖4的柱變形時的測定對象部位及主軸末端的位移的圖。

圖9是表示被使用于本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床的柱的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖10是用于說明圖9的柱變形時的測定對象部位及主軸末端的位移的圖。

圖11是用于說明本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床的柱的姿勢變化的評價原理的圖。

圖12是將變形狀態(tài)的圖11的柱作為圓弧近似的圖。

圖13是本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床的概略主視圖。

圖14是圖13的機(jī)床的概略俯視圖。

圖15是從圖13的右方觀察的主軸頭及柱的概略側(cè)視圖。

圖16是被使用于圖13的機(jī)床的柱的概略立體圖。

圖17是本發(fā)明的第2實施方式的基準(zhǔn)棒的概略側(cè)視圖。

圖18是表示圖13的柱的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖19是本發(fā)明的第2實施方式的控制裝置的概略的框圖。

圖20是表示本發(fā)明的第3實施方式的機(jī)床的柱的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖21是本發(fā)明的第4實施方式的機(jī)床的概略立體圖。

圖22是表示圖21的機(jī)床的上部及第1柱的內(nèi)部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖23是被使用于圖21的機(jī)床的基準(zhǔn)棒的概略側(cè)視圖。

圖24是被使用于圖21的機(jī)床的控制裝置的概略的框圖。

圖25是用于說明柱變形時的測定對象部位及主軸末端的位移的圖。

圖26是表示本發(fā)明的變形例所采用的柱的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。

圖27是用于說明圖26的柱變形時的測定對象部位及主軸末端的位移的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的第1實施方式詳細(xì)地說明。

圖1是本發(fā)明的第1實施方式的機(jī)床300的概略立體圖，圖2是圖1的機(jī)床300的概略側(cè)視圖。

如圖1所示，本實施方式的機(jī)床300具有加工機(jī)100和控制該加工機(jī)100的控制裝置200。

本實施方式的加工機(jī)100例如是鏜床，如圖1及圖2所示，具有機(jī)座52、柱10、主軸頭20，前述柱10以在鉛垂方向上直立的方式被固定于機(jī)座52上，前述柱10是方柱狀的，前述主軸頭20被支承于該柱10，支承有用于刀具安裝的水平主軸(鏜軸)22。另外，水平主軸意味著旋轉(zhuǎn)中心軸呈水平的主軸。

如圖1所示，本實施方式的機(jī)床300具有基座51和經(jīng)由平臺53被固定于基座51上的機(jī)座52。這些基座51及機(jī)座52例如如下所述次地設(shè)置。即，在本實施方式的設(shè)置機(jī)床300的場所的地面設(shè)置1次孔，對于該1次孔，以用木材等確保2次孔的狀態(tài)流入混凝土，鋪設(shè)基座51。然后，對于機(jī)座52安裝基座螺栓及平臺53，在該狀態(tài)下，以基座螺栓進(jìn)入前述2次孔的方式將機(jī)座52在多個地點支承，借助千斤頂(臨時芯夾具)等將機(jī)座52臨時置于基座51上。然后，在將機(jī)座52的水平臨時調(diào)整后，混凝土(及硬化劑)流如前述2次孔，基座施工完成。2次孔的混凝土硬化后，卸下千斤頂?shù)?，調(diào)整平臺53，由此確保構(gòu)造物(機(jī)座52及各柱10、11)的水平。從以上可知，本實施方式的機(jī)座52通過調(diào)整平臺53，能夠調(diào)整(修正)相對于基座51的傾斜。

本實施方式的主軸22例如呈直徑110mm的圓柱形狀，在末端部(圖2的左端部)，能夠拆裝地安裝所希望的加工刀具。此外，在本實施方式中，主軸22借助被設(shè)置于主軸頭20內(nèi)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)能夠繞軸線以例如5~3000min-1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且在軸線方向上例如能夠進(jìn)行最大500mm抽出。

進(jìn)而，在機(jī)座52上設(shè)置有座板(無圖示)，供工件載置的移動式的工作臺60被設(shè)置于該座板上。該工作臺60在水平面內(nèi)相對于座板向x軸方向相對移動，該座板相對于機(jī)座52在z軸方向上相對移動，由此，進(jìn)行主軸22相對于工件的水平面內(nèi)的定位。此外，如后所述，本實施方式的主軸頭20能夠沿柱10在鉛垂方向(圖1及圖2的上下方向)上移動，通過該移動，進(jìn)行主軸22相對于工件的鉛垂方向的定位。

圖3是從圖1的右方觀察的主軸頭20及柱10的概略側(cè)視圖。如圖3所示，本實施方式的主軸頭20以將主軸22的軸線水平地維持的狀態(tài)被配置于柱10的側(cè)面。本實施方式的主軸頭20能夠借助已知的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，例如滾珠絲杠16及驅(qū)動該滾珠絲杠16的伺服馬達(dá)17在鉛垂方向(圖3的上下方向)上移動。在本實施方式中，為了輔助由該驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行的主軸頭20的上下方向的移動，該主軸頭20被連結(jié)于線材15的另一端而被懸掛，前述線材15的一端被連結(jié)于被配置于柱10內(nèi)的平衡配重，經(jīng)由被設(shè)置于加工機(jī)100的上部的滑輪垂下。進(jìn)而，在主軸頭20上，在面對柱10的區(qū)域上設(shè)置有被引導(dǎo)部(槽部)，該被引導(dǎo)部以該主軸頭20被線材15懸掛的狀態(tài)，被卡合于在柱10的一側(cè)面上被一體地設(shè)置的引導(dǎo)部(軌道)11(參照圖4)。

圖4是被使用于圖1的機(jī)床300的柱10的概略立體圖，圖5是被使用于圖1的機(jī)床300的基準(zhǔn)棒30的概略側(cè)視圖。如圖4所示，在本實施方式的柱10上，在鉛垂方向上形成有第1及第2貫通孔12a、12b。在本實施方式中，第1及第2貫通孔12a、12b在柱10的角部(橫截面的矩形的頂點)的附近沿主軸20的軸線方向(圖4的y軸方向)設(shè)置。

此外，如圖4所示，在本實施方式中，在第1貫通孔12a上插入有第1基準(zhǔn)棒30a，在第2貫通孔12b上插入有第2基準(zhǔn)棒30b。本實施方式的第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b如圖5所示，為在下端部形成有外螺紋部31的圓柱形狀，該外螺紋部31與被設(shè)置于機(jī)座52的內(nèi)螺紋部螺紋接合。本實施方式的柱10在以主軸頭20鉛垂地移動的方式調(diào)整被固定于基座51的平臺53的狀態(tài)下，被固定地支承于機(jī)座52上。在本實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b以在機(jī)床300的通常使用中不與第1及第2貫通孔12a、12b的內(nèi)周面干涉的方式被螺紋接合于機(jī)座52。另外，在其他的實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b也可以經(jīng)由被確保水平的塊等獨立地固定于基座51。

此外，本實施方式的第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b具有比柱10的線膨脹系數(shù)小的線膨脹系數(shù)，30℃至100℃的線膨脹系數(shù)為0.29×10^-6/℃。

圖6是表示圖4的柱10的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。如圖6所示，在柱10的上部的第1及第2測定對象部位13a、13b上設(shè)置有接觸式的第1及第2位移傳感器40a、40b。本實施方式的第1位移傳感器40a具有第1y軸位移傳感器42a和第1x軸位移傳感器41a及第1z軸位移傳感器43a，前述第1y軸位移傳感器42a檢測鉛垂方向(圖6的y軸方向)的位移或距離，前述第1x軸位移傳感器41a及第1z軸位移傳感器43a檢測水平面內(nèi)互相正交的兩方向(圖6的x軸方向及z軸方向)的位移或距離。此外，本實施方式的第2位移傳感器40b具有第2y軸位移傳感器42b和第2x軸位移傳感器41b及第2z軸位移傳感器43b，前述第2y軸位移傳感器42b檢測y軸方向的位移或距離，前述第2x軸位移傳感器41b及第2z軸位移傳感器43b檢測x軸方向的位移或距離。借助這些第1及第2位移傳感器40a、40b，測定第1及第2測定對象部位13a、13b和第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的各測定對象部位之間的鉛垂方向及水平面內(nèi)的位移或距離。對于本實施方式的第1及第2位移傳感器40a、40b，采用高精度的數(shù)字傳感器。另外，在圖6中，第1及第2位移傳感器40a、40b被放大表示。

此外，圖7是被使用于圖1的機(jī)床300的控制裝置200的概略的框圖。如圖7所示，在本實施方式中，第1及第2位移傳感器40a、40b的輸出信號被發(fā)送至控制裝置200。該控制裝置200如圖7所示，具有姿勢變化評價部210和修正數(shù)據(jù)生成部220，前述姿勢變化評價部210基于第1及第2位移傳感器40a、40b的測定結(jié)果評價柱10的姿勢變化，前述修正數(shù)據(jù)生成部220基于姿勢變化評價部210的評價結(jié)果生成用于修正主軸末端的位移(位置偏差)的數(shù)據(jù)。修正數(shù)據(jù)生成部220被連接于控制主軸末端的位置的控制部23，被生成的修正數(shù)據(jù)被向該控制部23輸出。

在本實施方式中，例如加工機(jī)100的精度調(diào)整時，在預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)條件下，借助第1及第2位移傳感器40a、40b，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的上部的測定對象部位和柱10的上表面的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的鉛垂方向(圖6的y軸方向)及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(圖6的x軸方向及z軸方向)的距離被測定。具體地，借助第1及第2x軸位移傳感器41a、41b，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的上部的測定對象部位和柱10的上表面的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的x軸方向的距離ax、bx被測定，確認(rèn)主軸的右傾及左傾。借助第1及第2y軸位移傳感器42a、42b，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的上部的測定對象部位和柱10的上表面的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的y軸方向的距離ay、by被測定，柱的伸縮被確認(rèn)。借助第1及第2z軸位移傳感器43a、43b，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的上部的測定對象部位和柱10的上表面的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的z軸方向的距離az、bz被測定，主軸的前傾及后傾被確認(rèn)。然后，被測定的各距離ax、ay、az、及bx、by、bz作為基準(zhǔn)距離被儲存于控制裝置200內(nèi)的姿勢變化評價部210，前述的具體的位移和與其相對的修正值被運算。

接著，對本實施方式的機(jī)床300的作用進(jìn)行說明。

首先，在主軸末端安裝所希望的加工刀具(銑刀等)。接著，借助使用者，加工對象的工件被設(shè)置于工作臺60上，并且所希望的加工數(shù)據(jù)被向控制裝置200輸入。加工機(jī)100基于該加工數(shù)據(jù)被控制。接著，基于前述加工數(shù)據(jù)，載置有工件的工作臺60在座板上在x軸方向上移動，且支承該工作臺60的座板在機(jī)座52上在z軸方向上移動，由此進(jìn)行水平面內(nèi)的工件的定位，并且主軸頭20經(jīng)由前述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)在鉛垂方向上移動至所希望的位置。然后，主軸22朝向工件在水平方向上被抽出。

此后，借助主軸頭20內(nèi)的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，主軸22的旋轉(zhuǎn)開始，開始朝向加工刀具的末端供給切削液，開始工件的加工。

在本實施方式中，在工件的加工開始前，借助第1及第2位移傳感器40a、40b，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的x、y、z的各軸方向的距離ax’、ay’、az’、及bx’、by’、bz’被測定。然后，借助控制裝置200內(nèi)的姿勢變化評價部210，第1及第2測定對象部位13a、13b相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移被評價。即，第1測定對象部位13a相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移分別是ax’-ax(＝δax)、ay’-ay(＝δay)、az’-az(＝δaz)，第2測定對象部位13b相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移分別是bx’-bx(＝δbx)、by’-by(＝δby)、bz’-bz(＝δbz)。

然后，姿勢變化評價部210關(guān)于x、y、z的各軸方向，對由柱10的變形引起的主軸頭20的姿勢變化導(dǎo)致的主軸末端的不希望的位移δ進(jìn)行評價。關(guān)于該評價，用于說明圖4的柱10變形時的第1及第2測定對象部位13a、13b及主軸末端的位移的圖被在圖8中表示。首先，討論x軸方向的主軸頭20的姿勢變化。如圖8所示，若將第2測定對象部位13b的z坐標(biāo)設(shè)為zb，將測定對象部位13a的z坐標(biāo)設(shè)為za，將從第1測定對象部位13a至不考慮柱10的姿勢變化的情況下的名義上的主軸22的位置、具體地說是將至相對于驅(qū)動主軸22的驅(qū)動系統(tǒng)確定的基準(zhǔn)位置p的距離設(shè)為l，將不考慮柱10的姿勢變化的情況下把第1測定對象部位13a和第2測定對象部位13b連結(jié)的直線距離設(shè)為l，將考慮柱10的姿勢變化的情況下的實際的主軸末端p’和名義上的主軸22的基準(zhǔn)位置p之間的距離(位移)設(shè)為δ，則該位移δ的x軸方向的成分δx如下式所示。另外，在算出實際的主軸末端的位移時，優(yōu)選地，在該計算的位移的基礎(chǔ)上，還考慮主軸主體的傾斜的影響。

[式1]

δx＝δax＋mxl(其中，mx＝(δax-δbx)/l)

以上的討論結(jié)果對于評價y軸方向的主軸頭20的姿勢變化的情況也是相同的。即，位移δ的y軸方向的成分δy如下式所示。

[式2]

δy＝δay＋myl(其中，my＝(δay-δby)/l)

此外，對于z軸方向，也能夠同樣地評價。

[式3]

δz＝δaz＋mzl(其中，mz＝(δaz-δbz)/l)

在以上的各式中，δ能夠被分解成正交3軸來運算。但是，第1及第2測定對象部位13a、13b都存在于1個柱10的上表面，所以在物理上不考慮δaz和δbz為完全不同的值。因此，對于本實施方式的機(jī)床100，優(yōu)選地設(shè)置有監(jiān)視系統(tǒng)，前述監(jiān)視系統(tǒng)在發(fā)生第1及第2測定對象部位13a、13b間的距離發(fā)生一定程度以上變動的異常的姿勢變化時，發(fā)出警報。

姿勢變化評價部210的評價結(jié)果被發(fā)送至修正數(shù)據(jù)生成部220，借助該修正數(shù)據(jù)生成部220，生成用于修正主軸末端的位移的修正數(shù)據(jù)。關(guān)于修正數(shù)據(jù)的生成自身，能夠引用公知的各種算法。被生成的修正數(shù)據(jù)被發(fā)送至控制(修正)主軸末端的位置的控制部23。然后，該控制部23根據(jù)已接收的修正數(shù)據(jù)將主軸末端的位置控制(修正)。關(guān)于控制部23的控制的具體的內(nèi)容，能夠引用公知的各種算法。

根據(jù)以上那樣的本實施方式，關(guān)于鉛垂方向(y軸方向)、及水平面內(nèi)互相正交的兩方向(x軸方向及z軸方向)，將第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的距離借助第1及第2位移傳感器40a、40b直接地測定，由此，能夠?qū)⒅?0的熱位移以低成本來高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅?0的姿勢變化以低成本來高精度地測定，能夠提供機(jī)床300，前述機(jī)床300將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正，能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工。

特別地，根據(jù)本實施方式，關(guān)于x、y、z的各軸方向，將第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的距離借助第1及第2位移傳感器40a、40b直接地測定，由此，能夠?qū)⒅?0的熱位移以低成本來更高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅?0的姿勢變化以低成本來進(jìn)一步高精度地測定，能夠提供機(jī)床300，前述機(jī)床300將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正，能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工。

此外，在本實施方式中，對于第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位，在柱10的上表面，使隔開既定的距離的第1及第2測定對象部位13a、13b關(guān)聯(lián)，水平面內(nèi)的互相正交的兩方向是主軸22的軸線方向和在水平面內(nèi)與該主軸22的軸線方向正交的方向，第1及第2位移傳感器40a、40b測定以下距離：第1基準(zhǔn)棒30a的測定對象部位和柱10的第1測定對象部位13a之間的鉛垂方向、主軸22的軸線方向、及水平面內(nèi)與主軸22的軸線方向正交的方向的各自的距離、第2基準(zhǔn)棒30b的測定對象部位和柱10的第2測定對象部位13b之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)與主軸22的軸線方向正交的方向的各自的距離，姿勢變化評價部210基于由第1及第2位移傳感器40a、40b得到的各自的距離的測定結(jié)果，評價將柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b連結(jié)的直線的傾斜，由此，評價主軸頭20的姿勢變化。因此，計算程序簡單，能夠迅速地評價柱的姿勢變化。

進(jìn)而，第1及第2位移傳感器40a、40b在工件的加工開始前，測定第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的x、y、z的各軸方向的距離，姿勢變化評價部210將被測定的各距離與被儲存于該姿勢變化評價部210的第1及第2測定對象部位13a、13b的各基準(zhǔn)距離比較，由此，評價柱10的姿勢變化。因此，各軸方向的位移的評價容易。

進(jìn)而，第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的30℃至100℃的線膨脹系數(shù)為0.29×10^-6/℃。因此，在第1及第2基準(zhǔn)棒30a、30b處幾乎不發(fā)生熱位移，所以能夠?qū)⒃摰?及第2基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的x、y、z的各軸方向的距離作為該柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b的熱位移處理。

進(jìn)而，在本實施方式中，作為測定機(jī)構(gòu)，采用被支承于柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b的接觸式的第1及第2位移傳感器40a、40b。因此，也能夠容易且高精度地測定各基準(zhǔn)棒30a、30b的測定對象部位和柱10的第1及第2測定對象部位13a、13b之間的x、y、z的各軸方向的距離。

另外，如前所述，在物理上不考慮δaz和δbz為完全不同的值。因此，能夠省略第2z軸位移傳感器43b，將在第1測定對象部位13a處產(chǎn)生的位移δaz作為也在測定對象部位13b處產(chǎn)生的位移來評價主軸頭20的姿勢變化。即，該情況下，位移δ的z軸方向的成分δz如下式所示。

[式4]

δz＝δaz

或者，也可以將位移δ的z軸方向的成分δz設(shè)為與δaz和δbz的平均值((δaz＋δbz)/2)相等、或者等于δbz來處理。但是，與第2測定對象部位13b相比，第1測定對象部位13a處于接近主軸末端的位置，所以推定成能夠?qū)⒃谠撝鬏S末端處產(chǎn)生的位移(位置偏差)更準(zhǔn)確地評價。

另外，如以上那樣的基于圖8的主軸末端的位移的修正計算是一例，也可以通過其他的手法來評價主軸末端的位移。例如，也可以通過根據(jù)位移傳感器的實測值和由事前的試驗預(yù)先取得的主軸末端的位移的測定數(shù)據(jù)的其他的類似式來代替。

另外，作為本實施方式的機(jī)床300，例示了具有單一的柱10的機(jī)床來說明，但只要是具有水平主軸的機(jī)床，則也可以具有多個柱。例如，在具有兩根柱的加工中心中，對該兩根柱的每一個設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，由此能夠基于前述計算式評價主軸末端的位移。或者，也可以對該兩根柱的每一個設(shè)置多組(例如兩組)基準(zhǔn)棒及位移傳感器，基于該多組位移傳感器的測定結(jié)果，針對每個柱確定測定對象部位的位移，對前述計算式應(yīng)用該位移，由此評價主軸末端的位移。

另外，在具有單一的柱的機(jī)床中，對該柱設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，由此也能夠評價主軸末端的位移。關(guān)于該變形例的主軸末端的位移的評價方法的一例，參照圖9及圖10進(jìn)行說明。

圖9是表示被使用于本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床的柱410的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖，圖10是用于說明圖9的柱410變形時的測定對象部位413a及主軸末端的位移δ的圖。

在本實施方式的柱410上，僅在距主軸頭最近的角部在鉛垂方向(圖9的y軸方向)上形成有貫通孔412a，基準(zhǔn)棒430a被插入于該貫通孔412a內(nèi)。進(jìn)而，在柱410的上表面，與基準(zhǔn)棒430a對應(yīng)，使測定對象部位413a關(guān)聯(lián)。在該測定對象部位413a上，設(shè)置有接觸式的位移傳感器440a，測定基準(zhǔn)棒430a的測定對象部位和柱410的測定對象部位413a之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(圖9的x軸方向及z軸方向)的各自的距離。具體地，本實施方式的位移傳感器440a也具有檢測鉛垂方向的位移或距離的y軸位移傳感器441a、檢測水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的位移或距離的x軸位移傳感器442a及z軸位移傳感器443a，借助該位移傳感器440a，對測定對象部位413a和基準(zhǔn)棒430a的測定對象部位之間的x、y、z的各軸方向的位移或距離進(jìn)行測定。

然后，例如在加工機(jī)的精度調(diào)整時，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，借助位移傳感器440a，基準(zhǔn)棒430a的上部的測定對象部位和柱410的上表面的測定對象部位413a之間的x、y、z的各軸方向的距離ax、ay、az被預(yù)先測定，該各距離ax、ay、az作為基準(zhǔn)距離被儲存于控制裝置200(參照圖7)內(nèi)的姿勢變化評價部210(參照圖7)。此外，在姿勢變化評價部210上，預(yù)先儲存有作為位于柱410的上表面的與測定對象部位413a不同的點的基準(zhǔn)坐標(biāo)(圖10的點o的坐標(biāo))，如后所述，基于測定對象部位413a相對于該基準(zhǔn)坐標(biāo)的位移，評價主軸頭20的姿勢變化。這里，基準(zhǔn)坐標(biāo)被設(shè)定成將該基準(zhǔn)坐標(biāo)和測定對象部位413a連結(jié)的直線與z軸平行。其他的結(jié)構(gòu)與第1實施方式的機(jī)床300相同，所以省略其詳細(xì)的說明。

在評價主軸末端的位移時，在本變形例中，也在工件的加工開始前，借助位移傳感器440a，測定基準(zhǔn)棒430a的測定對象部位和柱410的測定對象部位413a之間的x、y、z的各軸方向的距離ax’、ay’、az’。然后，借助控制裝置200內(nèi)的姿勢變化評價部210，評價柱410的測定對象部位413a相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移(ax’-ax(＝δax)、ay’-ay(＝δay)、az’-az(＝δaz))。

基于以上的評價結(jié)果，姿勢變化評價部210評價柱410的姿勢變化。關(guān)于該評價，用于說明圖9的柱410變形時的測定對象部位413a及主軸末端的位移的圖被在圖10中表示。首先，對x軸方向的主軸頭20的姿勢變化進(jìn)行討論。如圖10所示，若將點o的z坐標(biāo)設(shè)為zo，將測定對象部位413a的z坐標(biāo)設(shè)為za，將從測定對象部位413a至不考慮柱410的姿勢變化的情況的名義上的主軸末端p的距離設(shè)為l，將不考慮柱10的姿勢變化的情況的測定對象部位13a與基準(zhǔn)坐標(biāo)連結(jié)的直線距離設(shè)為l，將考慮柱410的姿勢變化的情況的實際的主軸末端p’和名義上的主軸末端p之間的距離(位移)設(shè)為δ，則該位移δ的x軸方向的成分δx如下式所示。

[式5]

δx＝δax＋mxl(其中，mx＝δax/l)

以上的討論結(jié)果對于評價y軸方向的主軸頭20的姿勢變化的情況也是同樣的。即，位移δ的y軸方向的成分δy如下式所示。

[式6]

δy＝δay＋myl(其中，my＝δay/l)

另一方面，對于z軸方向，設(shè)為在測定對象部位413a產(chǎn)生的位移δaz在點o處也產(chǎn)生，來評價主軸頭20的姿勢變化。這是因為，測定對象部位413a及點o都是柱410上的點，由此保存測定對象部位413a和點o之間的z軸方向的距離。即，位移δ的z軸方向的成分δz如下式所示。

[式7]

δz＝δaz

然后，與第1實施方式同樣地，姿勢變化評價部210的評價結(jié)果被發(fā)送至修正數(shù)據(jù)生成部220，借助該修正數(shù)據(jù)生成部220，生成用于將主軸末端的位移修正的修正數(shù)據(jù)。被生成的修正數(shù)據(jù)被發(fā)送至控制(修正)主軸末端的位置的控制部23。然后，該控制部23根據(jù)已接收的修正數(shù)據(jù)來對主軸末端的位置進(jìn)行控制(修正)。

在以上那樣的變形例中，關(guān)于鉛垂方向(y軸方向)、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(x軸方向及z軸方向)，也借助位移傳感器440a直接地測定基準(zhǔn)棒430a的測定對象部位和柱410的測定對象部位413a之間的距離，由此，能夠?qū)⒅?10的熱位移以低成本來高精度的測定。由此，能夠?qū)⒅?10的姿勢變化以低成本來高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床。

另外，在本實施方式及前述的變形例的說明中，對作為柱被固定于基座51或機(jī)座52上的機(jī)床進(jìn)行了說明，但也可以是柱在基座51或機(jī)座52上移動的類型的機(jī)床。該情況下，在被設(shè)置于柱的貫通孔內(nèi)設(shè)置限制基準(zhǔn)棒向水平方向的位移的引導(dǎo)部件(例如軸承)，能夠評價主軸末端僅在y軸方向的位移。

在機(jī)床具有兩根移動式的柱的情況下，可以對各柱設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，也可以設(shè)置多組基準(zhǔn)棒及位移傳感器。無論在哪種情況下，都能夠基于在本實施方式中說明的計算式評價主軸末端的位移。或者，也可以基于根據(jù)位移傳感器的實測值和由試驗得到的位移的實測數(shù)據(jù)的其他類似式來評價主軸末端的位移。

此外，在機(jī)床具有單一的移動式的柱的情況下，可以在該柱上設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，也可以設(shè)置多組基準(zhǔn)棒及位移傳感器。在這些情況下，也能夠基于在本實施方式及前述的變形例中表示的計算式評價主軸末端的位移?；蛘撸部梢曰诟鶕?jù)位移傳感器的實測值和由試驗得到的位移的實測數(shù)據(jù)的其他類似式來評價主軸末端的位移。

接著，參照圖11至圖20對本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床進(jìn)行說明，在此之前，參照圖11及圖12，對基于兩個位移傳感器840a、840b的柱810的位移(姿勢變化)的評價原理進(jìn)行說明。圖11是用于說明本實施方式的柱810的姿勢變化的評價原理的圖，圖12是將變形狀態(tài)的圖11的柱810近似成圓弧狀的圖。

在柱810上，如圖11所示，在左邊近前的壁部的左右兩側(cè)形成有在鉛垂方向上延伸的兩個貫通孔812a、812b，基準(zhǔn)棒830a、830b分別被插入于該貫通孔812a、812b。進(jìn)而，在柱810的上部，與基準(zhǔn)棒830a、830b對應(yīng)，使兩個部位的測定對象部位813a、813b關(guān)聯(lián)。進(jìn)而，在各自的測定對象部位813a、813b上設(shè)置有接觸式的位移傳感器840a、840b，測定基準(zhǔn)棒830a、830b的測定對象部位和柱810的測定對象部位813a、813b之間的鉛垂方向的距離。

然后，例如在加工機(jī)的精度調(diào)整時，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，借助位移傳感器840a、840b，基準(zhǔn)棒830a、830b的上表面的測定對象部位和柱810的上表面的兩個測定對象部位813a、813b之間的鉛垂方向的距離a、b被預(yù)先測定。被測定的距離a、b作為基準(zhǔn)距離a、b被儲存于控制裝置200內(nèi)的姿勢變化評價部210(參照圖19)。

接著，在工件w的加工開始前，借助位移傳感器840a、840b，基準(zhǔn)棒830a、830b的測定對象部位和柱810的兩部位的測定對象部位813a、813b之間的鉛垂方向的距離a’、b’被測定。

然后，借助控制裝置200內(nèi)的姿勢變化評價部210，評價柱410的各測定對象部位813a、813b的鉛垂方向的位移(a’-a(＝δa)、b’-b(＝δb))。姿勢變化評價部210還評價δa-δb(＝δ)。

基于以上的評價結(jié)果，姿勢變化評價部210例如如下所述地評價柱810的姿勢變化。即，若此時的柱810從z軸的負(fù)側(cè)向正側(cè)(從圖11的右上方)觀察，則如圖12所示，能夠近似為構(gòu)成內(nèi)周h、外周h＋δ、內(nèi)徑r、外徑r＋b的圓弧(中心角θ)。此時，rθ＝h、及(r＋b)θ＝h＋δ的各關(guān)系式成立。若將這兩式對θ求解，則θ能夠作為以δ為參數(shù)的函數(shù)而求出。即，能夠得到以下關(guān)系：θ＝f(δ)???(1)。這里，h表示柱810的長度(高度)，b表示柱810的寬度。

姿勢變化評價部210將被評價的δ(＝δa-δb)代入前述(1)式，由此來評價θ。然后，基于該θ將柱810的傾斜近似為直線，由此評價該柱810的x軸方向(參照圖11)的姿勢變化。

接著，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖13是本發(fā)明的第2實施方式的機(jī)床600的概略主視圖，圖14是圖13的機(jī)床600的概略俯視圖。

如圖13所示，本實施方式的機(jī)床600具有加工機(jī)100和控制該加工機(jī)100的控制裝置200。

本實施方式的加工機(jī)100例如是鏜床，如圖13及圖14所示，具有主軸頭20和柱10，前述主軸頭20具有將在水平方向延伸的主軸(鏜軸)22支承的滑枕21，前述柱10將該主軸頭20在側(cè)面支承，前述柱10是方柱狀的。本實施方式的主軸22是直徑180mm的圓柱形狀，在前方(圖14的下方)的端部能夠拆裝地安裝有所希望的加工刀具。

在本實施方式中，支承主軸22的滑枕21是具有一邊為約500mm的正方形的橫截面的方柱狀，將主軸22在主軸方向(圖14的上下方向)上能夠滑動(抽出)地支承。該滑枕21自身也被插入形成于主軸頭20的具有一邊為約500mm的正方形的橫截面的孔部而被水平地支承，能夠相對于主軸頭20在主軸22的軸線方向上滑動(抽出)。

在本實施方式中，滑枕21相對于主軸頭20能夠進(jìn)行最大1，400mm的抽出。進(jìn)而，主軸(鏜軸)22相對于滑枕21能夠進(jìn)行最大1，200mm的抽出。即，被安裝于主軸22的末端的加工刀具相對于加工機(jī)100能夠遍及最大2，600mm的長度向主軸方向移動。

進(jìn)而，本實施方式的柱10如圖13及圖14所示，經(jīng)由臺座14被支承于機(jī)座52上，借助被設(shè)置于該臺座14的已知的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，能夠在機(jī)座52上在左右方向(圖13及圖14的左右方向)上移動。

圖15是從圖13的右方觀察的主軸頭20及柱10的概略側(cè)視圖。如圖15所示，本實施方式的主軸頭20以將主軸22的軸線維持成水平的狀態(tài)位于柱10的側(cè)面。本實施方式的柱10是金屬制的，呈具有一邊為1，600mm的大致正方形狀的橫截面的高度為6，650mm的方柱狀。此外，本實施方式的主軸頭20借助已知的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，例如滾珠絲杠16及驅(qū)動該滾珠絲杠16的伺服馬達(dá)17，能夠在上下方向(圖13的上下方向)上移動可能。在本實施方式中，為了輔助由該驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行的主軸頭20向上下方向的移動，該主軸頭20被連結(jié)于線材15的另一端而被懸掛，前述線材15的一端被連結(jié)于被配置于柱10內(nèi)的平衡配重，經(jīng)由被設(shè)置于加工機(jī)100的上部的滑輪垂下。進(jìn)而，在主軸頭20上，在面對柱10的區(qū)域設(shè)置有被引導(dǎo)部(槽部)，該被引導(dǎo)部在該主軸頭20借助線材15被懸掛的狀態(tài)下，被卡合于在柱10的一側(cè)面上一體地設(shè)置的引導(dǎo)部(軌道)11(參照圖16)。

圖16是被使用于圖13的機(jī)床600的柱10的概略立體圖，圖17是本發(fā)明的第2實施方式的基準(zhǔn)棒30的概略側(cè)視圖。如圖16所示，在本實施方式的柱10上，形成有在鉛垂方向上延伸的直徑為64mm的第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d。在本實施方式中，第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d被設(shè)置于柱10的角部(橫截面的矩形的頂點)附近。

此外，如圖16所示，在本實施方式的第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d上，插入有第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d。本實施方式的第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d如圖17所示，是在下端部形成有外螺紋部31的直徑為30mm的圓柱形狀，該外螺紋部31與被設(shè)置于柱10的臺座14的內(nèi)螺紋部螺紋接合。進(jìn)而，在該狀態(tài)下，第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d被插通于在柱10的第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d上被設(shè)置的圓環(huán)狀的滑動軸承而被支承，以不與向柱10的鉛垂方向的伸縮干涉的方式被配置。

此外，本實施方式的第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d具有比柱10的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)小的線膨脹系數(shù)。具體地，本實施方式的第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的30℃至100℃的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)為0.29×10^-6/℃。

圖18是表示圖13的柱10的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。如圖18所示，在柱10的上部的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d上設(shè)置有接觸式的第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d，測定該第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d和第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離。在圖18中，位移傳感器40a、40b、40c、40d被放大表示。

此外，圖19是本發(fā)明的第3實施方式的控制裝置200的概略的框圖。在本實施方式中，位移傳感器40a、40b、40c、40d的輸出信號被向控制裝置200發(fā)送。該控制裝置200如圖19所示，具有姿勢變化評價部210和修正數(shù)據(jù)生成部220，前述姿勢變化評價部210基于第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d的測定結(jié)果評價柱10的姿勢變化，前述修正數(shù)據(jù)生成部220基于姿勢變化評價部210的評價結(jié)果生成用于修正主軸22的末端的位移的數(shù)據(jù)。修正數(shù)據(jù)生成部220被連接于控制主軸22的末端的位置的控制部23，被生成的修正數(shù)據(jù)被向該控制部23輸出。

接著，對本實施方式的機(jī)床600的作用進(jìn)行說明。

首先，在主軸22的末端安裝所希望的加工刀具(銑刀等)。

接著，借助使用者，加工對象的工件w被設(shè)置于既定的位置，并且所希望的加工數(shù)據(jù)被輸入至控制裝置200。加工機(jī)100基于該加工數(shù)據(jù)被控制。接著，基于前述加工數(shù)據(jù)，主軸頭20經(jīng)由滾珠絲杠16在鉛垂方向上向所希望的位置移動。然后，支承主軸22的滑枕21向工件w在水平方向上被抽出。

此后，借助主軸頭20內(nèi)的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，主軸22的旋轉(zhuǎn)開始，開始向加工刀具的末端供給切削液，開始工件w的加工。

在本實施方式中，在工件w的加工開始前，借助第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d，第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的上表面的測定對象部位和柱10的上表面的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d之間的鉛垂方向的距離被測定。

接著，被測定的各距離借助姿勢變化評價部210，與被儲存于該姿勢變化評價部210的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d的各基準(zhǔn)距離比較，根據(jù)前述的測定原理，評價柱10的姿勢變化。另外，各基準(zhǔn)距離如前所述，例如在加工機(jī)的精度調(diào)整時，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下被測定，被預(yù)先儲存于姿勢變化評價部210。

在本實施方式中，基于4個部位的測定結(jié)果，關(guān)于z軸方向(主軸方向)及x軸方向(水平面內(nèi)的與z軸垂直的方向)的兩方向，能夠評價柱10的傾斜。即，借助姿勢變化評價部210，柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d的向鉛垂方向的位移(a’-a(＝δa)、b’-b(＝δb)、c’-c(＝δc)、d’-d(＝δd))被評價。然后，姿勢變化評價部210評價例如兩個位移的平均值彼此的差(δc＋δb)/2-(δd＋δa)/2(＝δx)、及(δc＋δd)/2-(δb＋δa)/2(＝δz)。然后，將δx及δz分別代入前述(1)式的δ，由此分別關(guān)于x軸方向及z軸方向來評價θ。然后，姿勢變化評價部210基于該θ將柱10的傾斜以直線近似，由此評價該柱10的x軸方向及z軸方向的姿勢變化。

姿勢變化評價部210的評價結(jié)果被發(fā)送至修正數(shù)據(jù)生成部220，借助該修正數(shù)據(jù)生成部220，生成用于修正主軸22的末端的位移的修正數(shù)據(jù)。關(guān)于修正數(shù)據(jù)的生成自身，能夠引用公知的各種算法。

該修正數(shù)據(jù)被向控制(修正)主軸22的末端的位置的控制部23發(fā)送。

然后，該控制部23根據(jù)被發(fā)送的修正數(shù)據(jù)來將主軸22的末端的位置控制(修正)。關(guān)于控制部23的控制的具體的內(nèi)容，能夠引用公知的各種算法。

根據(jù)以上那樣的本實施方式，基于柱10和第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，將柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d和第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離借助第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d直接地測定，由此，能夠?qū)⒅?0的熱位移以低成本來高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅?0的姿勢變化以低成本來高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸22的末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件w的精確的加工的機(jī)床600。

特別地，根據(jù)本實施方式，基于柱10和第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，將柱10的第1~第4的測定對象部位13a、13b、13c、13d和第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的各測定對象部位之間的鉛垂方向的距離借助第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d直接地測定，由此，能夠?qū)⒅?0的熱位移以低成本來進(jìn)一步高精度地測定。由此，能夠使柱10的姿勢變化以低成本來進(jìn)一步高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸22末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件w的精確的加工的機(jī)床600。

進(jìn)而，第1~第4位移傳感器40a、40b、40c、40d在工件w的加工開始前，測定第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的測定對象部位和柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d之間的鉛垂方向的距離，姿勢變化評價部210將被測定的各距離與儲存于該姿勢變化評價部210的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d的各基準(zhǔn)距離比較，由此，評價柱10的姿勢變化。

進(jìn)而，第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的30℃至100℃的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)是0.29×10^-6/℃。因此，在第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d上幾乎不發(fā)生鉛垂方向的熱位移，所以能夠?qū)⒃摳骰鶞?zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的測定對象部位和柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、30d之間的鉛垂方向的距離，作為該柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d的鉛垂方向的熱位移來處理。

此外，在本實施方式中，在柱10上形成有在鉛垂方向上延伸的第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d，第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d被在第1~第4貫通孔12a、12b、12c、12d上設(shè)置的滑動軸承支承。因此，能夠以與柱10的鉛垂方向的伸縮不干涉的方式，配置第1~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d。

進(jìn)而，在本實施方式中，作為測定機(jī)構(gòu)，采用被支承于柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d的4個接觸式的位移傳感器40a、40b、40c、40d。因此，能夠?qū)⒌?~第4基準(zhǔn)棒30a、30b、30c、30d的測定對象部位和柱10的第1~第4測定對象部位13a、13b、13c、13d之間的鉛垂方向的距離容易地高精度地測定。

接著，使用圖20，對本發(fā)明的第3實施方式進(jìn)行說明。圖20是表示本發(fā)明的第3實施方式的機(jī)床700的柱510的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖。在本實施方式中，如圖20所示，在柱510的3個角部上形成有在鉛垂方向上延伸的第1~第3貫通孔512a、512b、512c，第1~第3基準(zhǔn)棒530a、530b、530c被插入于各貫通孔512a、512b、512c。進(jìn)而，在柱510的上部，與第1~第3基準(zhǔn)棒530a、530b、530c對應(yīng)，使第1~第3測定對象部位513a、513b、513c關(guān)聯(lián)。

在本實施方式中，在各測定對象部位513a、513b、513c上也設(shè)置有與第2實施方式相同的接觸式的第1~第3位移傳感器540a、540b、540c，各基準(zhǔn)棒530a、530b、530c的測定對象部位和柱510的各測定對象部位513a、513b、513c之間的鉛垂方向的距離被分別測定。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，與第2實施方式相同。

在本實施方式中，也根據(jù)前述的測定原理，關(guān)于x軸方向及z軸方向的兩方向，評價柱510的傾斜。即，借助姿勢變化評價部210，柱510的各測定對象部位513a、513b、513c的向鉛垂方向的位移(a’-a(＝δa)、b’-b(＝δb)、c’-c(＝δc))被評價。然后，姿勢變化評價部210例如評價δb-(δa＋δc)/2(＝δx)、及δc-δa(＝δz)。然后，將δx及δz分別代入前述(1)式的δ，由此對于x軸方向及z軸方向分別評價θ。然后，姿勢變化評價部210基于該θ，將柱510的傾斜以直線近似，由此評價該柱510的x軸方向及z軸方向的姿勢變化。

另外，與機(jī)床的設(shè)置場所的環(huán)境對應(yīng)，根據(jù)實測值，將柱510的姿勢變化的評價精度為最高的δx及δz的式子的組，例如，δb-(δa＋δc)/2(＝δx)、及δc-(δb＋δa)/2(＝δz’)等進(jìn)行特定，也能夠采用該式子的組。

然后，姿勢變化評價部210的評價結(jié)果被發(fā)送至修正數(shù)據(jù)生成部220，與第2實施方式相同地執(zhí)行主軸末端的位移的修正。

另外，在圖20中，貫通孔512a、512b、512c被設(shè)置于柱510的3個角部的附近，但不限于此。第1~第3貫通孔512a、512b、512c內(nèi)的至少1個也可以被配置于相鄰的兩個角部間的中點(例如，也可以是，第1~第3貫通孔512a、512b、512c內(nèi)的兩個被設(shè)置于柱510的兩個相鄰的角部的附近，貫通孔512a、512b、512c內(nèi)余下的一個被配置于余下的兩個的角部的中點)。

根據(jù)本實施方式，基于柱510和第1~第3基準(zhǔn)棒530a、530b、530c之間的鉛垂方向的線膨脹系數(shù)的不同，柱510的第1~第3測定對象部位513a、513b、513c和各基準(zhǔn)棒530a、530b、530c的測定對象部位之間的各自的鉛垂方向的距離借助第1~第3位移傳感器540a、540b、540c被直接地測定。由此，能夠?qū)⒅?10的熱位移以低成本來進(jìn)一步高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅?10的姿勢變化以低成本來進(jìn)一步高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件w的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床。

另外，在第2及第3實施方式中，基準(zhǔn)棒30、530不需要由單一的部件形成，例如，也可以構(gòu)成為多個基準(zhǔn)棒要素被連結(jié)。該情況下，在各基準(zhǔn)棒要素的下端部形成有卡合部(例如外螺紋部)，在上端部形成有與該卡合部卡合的被卡合部(例如內(nèi)螺紋部)。

此外，位移傳感器40、540不限于接觸式，也可以是非接觸式(例如光學(xué)式)。在該情況下，也能夠?qū)⒒鶞?zhǔn)棒30、530的測定對象部位和柱10、510的測定對象部位13、513之間的鉛垂方向的距離容易地高精度地測定。

進(jìn)而，在各實施方式中，位移傳感器40、540被設(shè)置于柱10、510的測定對象部位13、513，但也可以與此相反，被設(shè)置于基準(zhǔn)棒30、530的測定對象部位。

此外，在各實施方式中，基準(zhǔn)棒30、530是圓柱狀的部件，但也可以是其他形狀，例如方柱狀、多棱柱狀。進(jìn)而，其材質(zhì)也不限于低熱膨脹材料，只要是能夠加工成棒狀的材料，也可以是其他材質(zhì)。

在該情況下，也能夠測定柱10、510的各測定對象部位13、513和基準(zhǔn)棒30、530之間的距離，由此能夠評價柱10、510的姿勢變化。

或者，也可以是，借助位移傳感器40、540，基準(zhǔn)棒30、530的測定對象部位和柱10、510的測定對象部位13、513之間的鉛垂方向的距離被依次地測定，借助姿勢變化評價部，該鉛垂方向的距離彼此被依次地比較，由此，柱10、510的姿勢變化被依次地評價。該情況下，能夠?qū)⒂芍?0、510的姿勢變化引起的主軸末端的位移更順暢地修正。

另外，在以上的說明中，例示了與基準(zhǔn)棒對應(yīng)而使柱的上部關(guān)聯(lián)的測定對象部位為兩個部位、三個部位、四個部位的情況，但該測定對象部位也可以是五個部位以上。即，例如，也可以是如下機(jī)床：相對于基準(zhǔn)棒的測定對象部位在柱的上表面上隔開既定的距離的五個部位的測定對象部位被關(guān)聯(lián)，測定機(jī)構(gòu)測定基準(zhǔn)棒的測定對象部位和柱的五個部位的測定對象部位之間的鉛垂方向的距離，姿勢變化評價部基于測定機(jī)構(gòu)的5個鉛垂方向的距離的測定結(jié)果評價柱的姿勢變化。該情況下，也與前述的各實施方式同樣地，能夠適當(dāng)?shù)貓?zhí)行主軸末端的位移的修正。

接著，參照圖21~圖27，對本發(fā)明的第4實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖21是本發(fā)明的第4實施方式的機(jī)床1300的概略立體圖。如圖21所示，本實施方式的機(jī)床1300具有加工機(jī)1100和控制該加工機(jī)1100的控制裝置1200。

本實施方式的加工機(jī)1100是門形的加工中心，如圖21所示，具有基座1051、第1柱1010及第2柱1011、橫導(dǎo)軌1014、主軸頭1020，前述第1柱1010及第2柱1011以在鉛垂方向上直立的方式隔開既定的間隔地被固定于該基座1051上，前述第1柱1010及第2柱1011是方柱狀的，前述橫導(dǎo)軌1014被適當(dāng)?shù)闹С袡C(jī)構(gòu)支承于第1柱1010及第2柱1011，沿水平方向延伸，前述主軸頭1020被支承于橫導(dǎo)軌1014，支承有用于安裝刀具的鉛垂主軸。本實施方式的第1柱1010和第2柱1011為，上部借助與橫導(dǎo)軌1014平行的支撐件1019被連結(jié)。另外，鉛垂主軸意味著旋轉(zhuǎn)中心軸為鉛垂的主軸。

如圖21所示，本實施方式的機(jī)床1300具有基座1051和經(jīng)由平臺1053被固定于基座1051上的機(jī)座1052。這些基座1051及機(jī)座1052與第1實施方式相同，被例如如下地設(shè)置。即，在設(shè)置本實施方式的機(jī)床1300的場所的地面設(shè)置1次孔，對于該1次孔，借助木材等以確保2次孔的狀態(tài)流入混凝土，鋪設(shè)基座1051。然后，在機(jī)座1052上安裝基座螺栓及平臺1053，在該狀態(tài)下，以基座螺栓進(jìn)入前述2次孔的方式將機(jī)座1052在多個地點支承，借助千斤頂(臨時芯夾具)等將機(jī)座1052臨時置于基座1051上。然后，將機(jī)座1052的水平臨時調(diào)整后，混凝土(及硬化劑)流入前述2次孔，基座施工完成。2次孔的混凝土硬化后，將千斤頂?shù)刃断?，調(diào)整平臺1053，由此確保構(gòu)造物(機(jī)座1052及各柱1010、1011)的水平。從以上可知，本實施方式的機(jī)座1052將平臺1053調(diào)整，由此，能夠調(diào)整(修正)相對于基座1051的傾斜。

如圖21所示，在本實施方式的橫導(dǎo)軌1014上，在面對第1柱1010及第2柱1011的區(qū)域上設(shè)置有被引導(dǎo)部(槽部)，該被引導(dǎo)部被卡合于被在柱1010的一側(cè)面上一體地設(shè)置的引導(dǎo)部(軌道)1017、1018。該引導(dǎo)部1017、1018可以是公知的滑動引導(dǎo)件或動壓引導(dǎo)件。進(jìn)而，本實施方式的橫導(dǎo)軌1014借助公知的驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿引導(dǎo)部1017、1018在鉛垂方向(圖21的z軸方向)上被驅(qū)動。此外，在本實施方式的橫導(dǎo)軌1014上設(shè)置有座板1015和滑枕1016，前述座板1015在鉛垂方向上形成有貫通孔，前述滑枕1016被支承于座板1015的貫通孔內(nèi)，在該貫通孔內(nèi)沿鉛垂方向能夠滑動，前述滑枕1016是方柱狀的。

此外，在本實施方式中，雖未被圖示，但在主軸的末端部，所希望的加工刀具被能夠拆地安裝。本實施方式的主軸借助被設(shè)置于主軸頭1020內(nèi)的公知的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，能夠繞軸線以例如5~10000min-1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且借助被設(shè)置于座板1015內(nèi)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，滑枕1016移動(滑動)，由此在鉛垂方向上例如能夠進(jìn)行最大900mm的抽出。

進(jìn)而，供工件載置的移動式的工作臺1060被設(shè)置于機(jī)座1052上。該工作臺1060借助適當(dāng)?shù)尿?qū)動機(jī)構(gòu)，在水平面內(nèi)能夠在機(jī)座1052的長邊方向(圖21的x軸方向)上移動，通過該移動進(jìn)行主軸相對于工件的x軸方向的定位。此外，在本實施方式中，支承主軸頭1020的橫導(dǎo)軌1014能夠沿柱1010在鉛垂方向上移動，通過該移動，進(jìn)行主軸相對于工件的z軸方向的定位。進(jìn)而，本實施方式的座板1015沿橫導(dǎo)軌1014的長邊方向(圖21的y軸方向)，借助適當(dāng)?shù)尿?qū)動機(jī)構(gòu)，能夠在該橫導(dǎo)軌1014上移動，通過該移動，進(jìn)行主軸相對于工件的y軸方向的定位。

圖22是表示圖21的機(jī)床1300的上部及第1柱1010的內(nèi)部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖，圖23是被使用于圖21的機(jī)床1300的基準(zhǔn)棒1030的概略側(cè)視圖。如圖22所示，在本實施方式的第1柱1010上，在鉛垂方向上形成有第1貫通孔1012a，在第2柱1011上，在鉛垂方向上形成有第2貫通孔1012b。在本實施方式中，各貫通孔1012a、1012b在面向各柱1010、1011的橫導(dǎo)軌1014的側(cè)面的附近相對于主軸1020的軸線方向(圖22的z軸方向)，在正交的方向(圖22的x軸方向)上被等距離地設(shè)置。

此外，如圖22所示，在本實施方式的各貫通孔1012a、1012b上，分別插入有第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b。本實施方式的第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b如圖23所示，呈在下端部形成有外螺紋部1031的圓柱形狀，該外螺紋部1031與被設(shè)置于各柱1010、1011的下部的內(nèi)螺紋部螺紋接合。本實施方式的各柱1010、1011在以橫導(dǎo)軌1014經(jīng)由引導(dǎo)部1017、1018鉛垂地移動的方式調(diào)整被固定于基座1051的平臺1053的狀態(tài)下，被固定地支承于該平臺1053上。在本實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b以在機(jī)床1300的通常使用中不與第1及第2貫通孔1012a、1012b的內(nèi)周面干涉的方式，與在被固定于基座1051的平臺1053上被支承的各柱1010、1011的下部螺紋接合。另外，在其他實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b也可以經(jīng)由被確保水平的塊等被獨立地固定于基座1051。

此外，本實施方式的第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b具有比第1及第2柱1010、1011的線膨脹系數(shù)小的線膨脹系數(shù)，30℃至100℃的線膨脹系數(shù)為0.29×10^-6/℃。

回到圖22，在本實施方式的第1及第2柱1010、1011的上部，分別設(shè)置有第1及第2測定對象部位1013a、1013b。在這些第1及第2測定對象部位1013a、1013b上，設(shè)置有接觸式的第1及第2位移傳感器1040a、1040b。本實施方式的第1位移傳感器1040a具有第1z軸位移傳感器1041a和第1x軸位移傳感器1042a及第1y軸位移傳感器1043a，前述第1z軸位移傳感器1041a檢測鉛垂方向(圖22的z軸方向)的位移或距離檢測，前述第1x軸位移傳感器1042a及第1y軸位移傳感器1043a檢測水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(圖22的x軸方向及y軸方向)的位移或距離。同樣地，本實施方式的第2位移傳感器1040b具有第2z軸位移傳感器1041b和第2x軸位移傳感器1042b及第2y軸位移傳感器1043b，前述第2z軸位移傳感器1041b檢測z軸方向的位移或距離，前述第2x軸位移傳感器1042b及第2y軸位移傳感器1043b檢測水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的位移或距離。借助這些第1及第2位移傳感器1040a、1040b，第1及第2測定對象部位1013a、1013b和第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的各測定對象部位之間的x、y、z的各軸方向的位移或距離被測定。本實施方式的第1及第2位移傳感器1040a、1040b采用接觸式的數(shù)字傳感器。另外，在圖22中，第1及第2位移傳感器1040a、1040b被放大表示。

此外，圖24是被使用于圖21的機(jī)床1300的控制裝置1200的概略的框圖。如圖24所示，在本實施方式中，第1及第2位移傳感器1040a、1040b的輸出信號被向控制裝置1200發(fā)送。該控制裝置1200如圖24所示，具有姿勢變化評價部1210和修正數(shù)據(jù)生成部1220，前述姿勢變化評價部1210基于第1及第2位移傳感器1040a、1040b的測定結(jié)果，評價第1及第2柱1010、1011的姿勢變化，前述修正數(shù)據(jù)生成部1220基于姿勢變化評價部1210的評價結(jié)果，生成用于將主軸末端的位移(位置偏差)修正的數(shù)據(jù)。修正數(shù)據(jù)生成部1220被連接于控制主軸末端的位置的控制部1023，生成的修正數(shù)據(jù)被向該控制部1023輸出。

在本實施方式中，例如在加工機(jī)1100的精度調(diào)整時，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，借助第1及第2位移傳感器1040a、1040b，測定第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的上部的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的上表面的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的鉛垂方向(圖22的z軸方向)及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(圖22的x軸方向及y軸方向)的距離。具體地，借助第1及第2x軸位移傳感器1042a、1042b，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的上部的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的上表面的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的x軸方向的距離ax、bx被測定，主軸(座板1015/橫導(dǎo)軌1014)的前傾、后傾及扭轉(zhuǎn)被確認(rèn)。借助第1及第2y軸位移傳感器1041a、1041b，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的上部的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的上表面的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的y軸方向的距離ay、by被測定，主軸(座板1015/橫導(dǎo)軌1014)的左傾及右傾被確認(rèn)。借助第1及第2z軸位移傳感器1043a、1043b，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的上部的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的上表面的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的z軸方向的距離az、bz被測定，直接影響主軸(座板1015/橫導(dǎo)軌1014)的伸縮方向的柱的伸縮被確認(rèn)。被測定的各距離ax、ay、az、及bx、by、bz作為基準(zhǔn)距離被儲存于控制裝置1200內(nèi)的姿勢變化評價部1210，前述的具體的位移和與其相對的修正值被運算。

接著，對本實施方式的機(jī)床1300的作用進(jìn)行說明。

首先，所希望的加工刀具(銑刀等)被安裝于主軸末端。接著，借助使用者，加工對象的工件被設(shè)置于工作臺1060上，并且對控制裝置1200輸入所希望的加工數(shù)據(jù)。加工機(jī)1100基于該加工數(shù)據(jù)被控制。接著，基于前述加工數(shù)據(jù)，載置有工件的工作臺1060沿機(jī)座1052的長邊方向(圖21的x軸方向)移動，進(jìn)行x軸方向的定位，將主軸頭1020經(jīng)由滑枕1016支承的座板1015在橫導(dǎo)軌1014的長邊方向上移動，進(jìn)行y軸方向的定位，進(jìn)而，相對于座板1015，滑枕1016在鉛垂方向(圖21的z軸方向)上被抽出，進(jìn)行z軸方向的定位。

此后，借助主軸頭1020內(nèi)的主軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)開始主軸的旋轉(zhuǎn)，開始朝向加工刀具的末端供給切削液，開始工件的加工。

在本實施方式中，在工件的加工開始前，借助第1位移傳感器1040a，第1基準(zhǔn)棒1030a的測定對象部位和第1柱1010的第1測定對象部位1013a之間的x、y、z的各軸方向的距離ax’、ay’、az’被測定，借助第2位移傳感器1040b，第2基準(zhǔn)棒1030b的測定對象部位和第2柱1011的第2測定對象部位1013b之間的x、y、z的各軸方向的距離bx’、by’、bz’被測定。然后，借助控制裝置1200內(nèi)的姿勢變化評價部1210，對于第1及第2測定對象部位1013a、1013b，評價相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移。即，第1測定對象部位1013a相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移分別是ax’-ax(＝δax)、ay’-ay(＝δay)、az’-az(＝δaz)，第2測定對象部位1013b相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移分別是bx’-bx(＝δbx)、by’-by(＝δby)、bz’-bz(＝δbz)。

然后，姿勢變化評價部1210將由第1及第2柱1010、1011的變形引起的主軸頭1020的姿勢變化導(dǎo)致的主軸末端的不希望的位移δ關(guān)于x、y、z的各軸方向進(jìn)行評價。具體地，基于將第1柱1010的第1測定對象部位1013a和第2柱1011的第2測定對象部位1013b連結(jié)的直線的、不考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況和考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況之間的傾斜的變化，對位移δ關(guān)于x、y、z的各軸方向進(jìn)行評價。

關(guān)于該評價，用于說明第1及第2柱1010、1011變形時的第1及第2測定對象部位1013a、1013b以及主軸末端的位移的圖被在圖25中表示。首先，關(guān)于x軸方向的主軸頭1020的姿勢變化進(jìn)行討論。如圖25所示，若將第2測定對象部位1013b的y坐標(biāo)設(shè)為yb，將第1測定對象部位1013a的y坐標(biāo)設(shè)為ya，將從第1測定對象部位1013a至不考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況的名義上的主軸末端p的y坐標(biāo)yp的直線距離設(shè)為l，將不考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況的第1柱1010的第1測定對象部位1013a和第2柱1011的第2測定對象部位1013b之間的距離設(shè)為l，將考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況的該直線的xy平面內(nèi)的傾斜設(shè)為mx，將考慮第1及第2柱1010、1011的姿勢變化的情況的實際的主軸末端和名義上的主軸末端p之間的距離(位移)設(shè)為δ，則該位移δ的x軸方向的成分δx與圖25的qq’間的直線距離相等，如下式所示。

[式8]

δx＝δax＋mxl(其中，mx＝(δbx-δax)/l)

以上的討論結(jié)果對于評價z軸方向的主軸頭1020的姿勢變化的情況也是相同的。即，位移δ的z軸方向的成分δz如下式所示。

[式9]

δz＝δaz＋mzl(其中，mz＝(δbz-δaz)/l)

此外，對于y軸方向，也能夠同樣地評價。

[式10]

δy＝δay＋myl(其中，my＝(δby-δay)/l)

在以上的各式中，δ被分解成正交3軸來運算。但是，各柱1010、1011被支撐件1019及橫導(dǎo)軌1014連結(jié)，所以在物理上不考慮y軸方向的姿勢變化(左右傾斜)在各柱1010、1011處獨立地發(fā)生。因此，優(yōu)選地，在本實施方式的機(jī)床1100上設(shè)置有監(jiān)視系統(tǒng)，前述監(jiān)視系統(tǒng)在各柱1010、1011間的距離發(fā)生一定以上的變動的異常的姿勢變化、發(fā)生各柱1010、1011獨立地向相反方向(互相接近的方向或互相離開的方向)傾斜的現(xiàn)象時，發(fā)出警報。但是，結(jié)果，有發(fā)生觀察到各柱1010、1011獨立地向相反方向傾斜的微小位移的情況，所以在一定量之前優(yōu)選作為誤差量來處理。

姿勢變化評價部1210的評價結(jié)果被向修正數(shù)據(jù)生成部1220發(fā)送，借助該修正數(shù)據(jù)生成部1220，生成用于修正主軸末端的位移的修正數(shù)據(jù)。關(guān)于修正數(shù)據(jù)的生成自身，能夠引用公知的各種算法。生成的修正數(shù)據(jù)被向控制(修正)主軸末端的位置的控制部1023發(fā)送。然后，該控制部1023根據(jù)已接收的修正數(shù)據(jù)對主軸末端的位置進(jìn)行控制(修正)。關(guān)于控制部1023的控制的具體的內(nèi)容，能夠引用公知的各種算法。

根據(jù)本實施方式，關(guān)于鉛垂方向(z軸方向)及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(x軸方向及y軸方向)，將第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的距離借助第1及第2位移傳感器1040a、1040b直接地測定，由此，能夠?qū)⒌?及第2柱1010、1011的熱位移以低成本來高精度地測定。由此，能夠?qū)⒌?及第2柱1010、1011的姿勢變化以低成本來高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而能夠?qū)崿F(xiàn)工件的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床1300。

此外，本實施方式的姿勢變化評價部1210基于第1及第2位移傳感器1040a、1040b的各自的距離的測定結(jié)果，評價將第1柱1010的第1測定對象部位1013a和第2柱1011的第2測定對象部位1013b連結(jié)的直線的傾斜的變化，由此，評價主軸頭1020的姿勢變化。因此，計算程序簡單，能夠迅速地評價第1及第2柱1010、1011的姿勢變化。

進(jìn)而，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，第1位移傳感器1040a將第1基準(zhǔn)棒1030a的測定對象部位和第1柱1010的第1測定對象部位1013a之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離作為基準(zhǔn)距離來測定，第2位移傳感器1040b將第2基準(zhǔn)棒1030b的測定對象部位和第2柱1011的第2測定對象部位1013b之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的各自的距離作為基準(zhǔn)距離來測定，姿勢變化評價部1210通過比較基準(zhǔn)距離和由第1及第2位移傳感器1040a、1040b測定的各自的距離，評價主軸頭1020的姿勢變化。因此，各軸方向的位移的評價較容易。

進(jìn)而，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的30℃至100℃的線膨脹系數(shù)是0.29×10^-6/℃。因此，在第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b處幾乎不發(fā)生熱位移，所以能夠?qū)⒃摰?及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的x、y、z的各軸方向的距離作為該第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b的熱位移來處理。

進(jìn)而，在本實施方式中，采用被支承于第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b的接觸式的第1及第2位移傳感器1040a、1040b。因此，能夠?qū)⒌?及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的x、y、z的各軸方向的距離容易地高精度地測定。

另外，在以上的實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b不需要由單一的部件形成，例如，也可以由多個基準(zhǔn)棒要素連結(jié)來構(gòu)成。該情況下，在各基準(zhǔn)棒要素的下端部形成有卡合部(例如外螺紋部)，在上端部形成有與該卡合部卡合的被卡合部(例如內(nèi)螺紋部)。

此外，第1及第2位移傳感器1040a、1040b不限于接觸式，也可以是非接觸式(例如光學(xué)式)。在該情況下，也能夠?qū)⒌?及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的x、y、z的各軸方向的距離容易地以高精度測定。

進(jìn)而，在各實施方式中，第1及第2位移傳感器1040a、1040b被設(shè)置于第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b，但也可以與此相反地，被設(shè)置于第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位。

此外，在本實施方式中，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b是圓柱狀的部件，但也可以是其他形狀，例如方柱狀、多棱柱狀。進(jìn)而，其材質(zhì)也不限于低熱膨脹材料，只要是能夠加工成棒狀的材料，也可以是其他材質(zhì)。在該情況下，第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b和第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b之間的距離被測定，由此能夠評價第1及第2柱1010、1011的姿勢變化。

或者，也可以是，借助第1及第2位移傳感器1040a、1040b，第1及第2基準(zhǔn)棒1030a、1030b的測定對象部位和第1及第2柱1010、1011的第1及第2測定對象部位1013a、1013b之間的x、y、z的各軸方向的距離被依次地測定，借助姿勢變化評價部1210，該距離彼此被依次地比較，由此，第1及第2柱1010、1011的姿勢變化被依次地評價。該情況下，能夠?qū)⒂傻?及第2柱1010、1011的姿勢變化引起的主軸末端的位移更順暢地修正。

另外，在本實施方式中，表示了基準(zhǔn)棒和與該基準(zhǔn)棒關(guān)聯(lián)的柱上的測定對象部位被各柱設(shè)置一組，共設(shè)置兩組的情況，但也可以在各柱上設(shè)置兩組以上。即，例如也可以是如下機(jī)床：在各柱上，相對于基準(zhǔn)棒的測定對象部位在該柱的上表面隔開既定的距離的兩部位，即，在兩根柱上共計4個部位的測定對象部位相關(guān)聯(lián)，測定機(jī)構(gòu)測定基準(zhǔn)棒的測定對象部位和各柱的兩部位的測定對象部位之間的x、y、z的各軸方向的距離，姿勢變化評價部基于由測定機(jī)構(gòu)得到的共計4個測定結(jié)果，評價柱的姿勢變化。該情況也與前述的各實施方式同樣地，能夠適合地執(zhí)行主軸末端的位移的修正。

或者，在本實施方式中，在第1及第2測定對象部位1013a、1013b上設(shè)置有分別測定x、y及z軸的各方向的位移的第1及第2位移傳感器1040a、1040b，但在物理上不考慮y軸方向的姿勢變化(左傾右傾)在各柱1010、1011上獨立地發(fā)生，所以也能夠省略例如第2位移傳感器1040b的第2y軸位移傳感器1043b，將y軸方向的姿勢變化僅通過第1位移傳感器1040a的第1y軸位移傳感器1043a來測定。該情況下，位移δ的y軸方向的成分δy如下式所示。由這樣的一個傳感器的代替在后述的變形例中也能夠被同樣地應(yīng)用。

[式11]

δy＝δay

此外，在本實施方式中，如圖25所示，主軸末端在兩根基準(zhǔn)棒之間存在，但在機(jī)床的結(jié)構(gòu)上，也可以是，主軸末端不存在于兩根基準(zhǔn)棒之間，即，主軸末端和一方的基準(zhǔn)棒之間存在另一方的基準(zhǔn)棒的位置關(guān)系。該情況下，在將圖25的第1測定對象部位1013a和第2測定對象部位1013b連結(jié)的線段延長線上，假定存在有主軸末端即可。此外，基于圖25的主軸末端的位移的修正計算是一例，也可以通過其他的手法來評價主軸末端的位移。例如，也可以借助根據(jù)位移傳感器的實測值和由事前的試驗預(yù)先取得的主軸末端的位移的測定數(shù)據(jù)的其他類似式來代替。

另外，作為本實施方式的機(jī)床1300，例示了具有兩根柱1010、1011的門形的加工中心來說明，但只要是具有垂直地直立的主軸的機(jī)床，柱也可以是兩根。例如，在具有被固定于機(jī)座的單一的柱的機(jī)床中，對該單一的柱設(shè)置多組(例如沿y軸方向有兩組)基準(zhǔn)棒及位移傳感器，由此能夠基于前述的計算式來評價主軸末端的位移。

或者，對單一的柱設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，由此也能夠評價主軸末端的位移。參照圖26及圖27說明該變形例的主軸末端的位移的評價方法的一例。

圖26是表示本變形例所采用的柱1410的上部的詳細(xì)情況的局部的概略立體圖，圖27是用于說明圖26的柱1410變形時的測定對象部位1413a及主軸末端的位移δ的圖。

在本變形例的柱1410上，僅在距主軸頭最近的角部在鉛垂方向(圖26的z軸方向)上形成有貫通孔1412a，基準(zhǔn)棒1430a被插入該貫通孔1412a內(nèi)。進(jìn)而，在柱1410的上表面，與基準(zhǔn)棒1430a對應(yīng)，使測定對象部位1413a關(guān)聯(lián)。在該測定對象部位1413a設(shè)置有接觸式的位移傳感器1440a，基準(zhǔn)棒1430a的測定對象部位和柱1410的測定對象部位1413a之間的鉛垂方向、及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向(圖26的x軸方向及y軸方向)的各自的距離被測定。具體地，本實施方式的位移傳感器1440a也具有z軸位移傳感器1442a和x軸位移傳感器1443a及y軸位移傳感器1441a，前述z軸位移傳感器1442a檢測鉛垂方向的位移或距離，前述x軸位移傳感器1443a及y軸位移傳感器1441a檢測水平面內(nèi)的互相正交的兩方向的位移或距離，借助該位移傳感器1440a，測定對象部位1413a和基準(zhǔn)棒1430a的測定對象部位之間的x、y、z的各軸方向的位移或距離被測定。

然后，例如在加工機(jī)的精度調(diào)整時，在預(yù)先確定的基準(zhǔn)條件下，借助位移傳感器1440a，基準(zhǔn)棒1430a的上部的測定對象部位和柱1410的上表面的測定對象部位1413a之間的x、y、z的各軸方向的距離ax、ay、az被預(yù)先測定，該各距離ax、ay、az作為基準(zhǔn)距離被儲存于控制裝置內(nèi)的姿勢變化評價部。此外，在姿勢變化評價部中，預(yù)先儲存有作為位于柱1410的上表面的與測定對象部位1440a不同的點的基準(zhǔn)坐標(biāo)(圖27的點o的坐標(biāo))，如后所述，基于測定對象部位1413a相對于該基準(zhǔn)坐標(biāo)的位移，主軸頭1020的姿勢變化被評價。這里，基準(zhǔn)坐標(biāo)被設(shè)定成將該基準(zhǔn)坐標(biāo)和測定對象部位1413a連結(jié)的直線與x軸平行。

評價主軸末端的位移時，在本變形例中，也在開始工件的加工前，借助位移傳感器1440a，基準(zhǔn)棒1430a的測定對象部位和柱1410的測定對象部位1413a之間的x、y、z的各軸方向的距離ax’、ay’、az’被測定。然后，借助控制裝置內(nèi)的姿勢變化評價部，評價柱1410的測定對象部位1413a相對于x、y、z的各軸方向的基準(zhǔn)距離的位移(ax’-ax(＝δax)、ay’-ay(＝δay)、az’-az(＝δaz))。

基于以上的評價結(jié)果，姿勢變化評價部評價柱1410的姿勢變化。關(guān)于該評價，用于說明圖26的柱1410變形時測定對象部位1413a及主軸末端的位移的圖被在圖27表示。首先，對x軸方向的主軸頭1020的姿勢變化進(jìn)行討論。如圖27所示，若將點o的x坐標(biāo)設(shè)為xo，將測定對象部位1413a的x坐標(biāo)設(shè)為xa，將從測定對象部位1413a至不考慮柱1410的姿勢變化的情況的名義上的主軸末端p的距離設(shè)為l，將把不考慮柱1410的姿勢變化的情況的測定對象部位1413a和基準(zhǔn)坐標(biāo)連結(jié)的直線距離設(shè)為l，將考慮柱1410的姿勢變化的情況的實際的主軸末端p’和名義上的主軸末端p之間的距離(位移)設(shè)為δ，則該位移δ的x軸方向的成分δx如下式所示。

[式12]

δx＝δax＋mxl(其中，mx＝δax/l)

以上的討論結(jié)果對于評價z軸方向的主軸頭1020的姿勢變化的情況也是同樣的。即，位移δ的z軸方向的成分δz如下式所示。

[式13]

δz＝δaz＋mzl(其中，mz＝δaz/l)

另一方面，對于y軸方向，設(shè)為在測定對象部位1413a產(chǎn)生的位移δay在點o也產(chǎn)生來評價主軸頭1020的姿勢變化。這是因為，測定對象部位1413a及點o都是柱1410上的點，由此測定對象部位1413a和點o之間的y軸方向的距離被保存。即，位移δ的y軸方向的成分δy如下式所示。

[式14]

δy＝δay

然后，與第1實施方式同樣地，姿勢變化評價部1210的評價結(jié)果被發(fā)送至修正數(shù)據(jù)生成部1220，借助該修正數(shù)據(jù)生成部1220，生成用于修正主軸末端的位移的修正數(shù)據(jù)。被生成的修正數(shù)據(jù)被向?qū)⒅鬏S末端的位置控制(修正)的控制部1023發(fā)送。然后，該控制部1023根據(jù)已接收的修正數(shù)據(jù)對主軸末端的位置進(jìn)行控制(修正)。

若根據(jù)這樣的變形例，關(guān)于鉛垂方向及水平面內(nèi)的互相正交的兩方向，將基準(zhǔn)棒1430a的測定對象部位和柱1410的測定對象部位1413a之間的距離借助位移傳感器1440a直接地測定，由此，能夠?qū)⒅?410的熱位移以低成本來高精度地測定。由此，能夠?qū)⒅?410的姿勢變化以低成本來高精度地測定，能夠提供將由該姿勢變化引起的主軸末端的位移修正而實現(xiàn)工件w的準(zhǔn)確的加工的機(jī)床。

另外，在本實施方式及前述兩個變形例的說明中，說明了柱1010、1011、1410被固定于基座1051上的例子，也可以是柱1010、1011、1410在基座1051上移動的類型的機(jī)床。該情況下，在被設(shè)置于柱的貫通孔內(nèi)設(shè)置將基準(zhǔn)棒向水平方向的位移限制的引導(dǎo)部件(例如軸承)，能夠僅評價主軸末端的z軸方向的位移。

在機(jī)床具有兩根移動式的柱的情況下，可以對各柱設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，也可以設(shè)置多組基準(zhǔn)棒及位移傳感器。在哪種情況下，都能夠基于在本實施方式中說明的計算式來評價主軸末端的位移。或者，也可以基于根據(jù)位移傳感器的實測值和由試驗得到的位移的實測數(shù)據(jù)的另外的類似式來評價主軸末端的位移。

此外，在機(jī)床具有單一的移動式的柱的情況下，可以對該柱設(shè)置一組基準(zhǔn)棒及位移傳感器，也可以設(shè)置多組基準(zhǔn)棒及位移傳感器。在這些情況下，都能夠基于在本實施方式及前述變形例中所示的計算式來評價主軸末端的位移。或者，也可以基于根據(jù)位移傳感器的實測值和由試驗得到的位移的實測數(shù)據(jù)的另外的類似式來評價主軸末端的位移。