TWI638250B - 用於偏擺頭的旋轉中心校正裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開了用於偏擺頭的旋轉中心校正裝置。旋轉中心校正裝置， 包括：工具偏移附屬裝置，具備結合在結合工具的旋轉主軸的機身以及固定在機身的球形接觸部；工具偏移測量裝置，嵌入在機床並且根據需求突出至加工區域，從球形接觸部的接觸點自動測量用於工具前端的位置誤差的工具偏移；偏移資料處理部，連接於工具偏移測量裝置，以旋轉主軸的旋轉位置分別區分，並且儲存第一工具偏移以及第二工具偏移(tool offset)；以及運算部，連接於述偏移資料處理部，使第一工具偏移旋轉變換，從而產生變換偏移，並且從第二工具偏移和變換偏移的差異計算出旋轉主軸的旋轉中心的位置誤差的中心誤差。

Description

用於偏擺頭的旋轉中心校正裝置

本發明屬於用於偏擺頭的旋轉中心校正裝置，特別涉及自動校正用於機床偏擺頭的旋轉中心的用於偏擺頭的旋轉中心自動校正裝置。

最近隨著機動車，造船以及航空產業的發展，對具有複雜形象的加工品的需求增加，利用數控裝置由機床一次性加工具有複雜形象的大小型加工品的技術在持續發展。

加工器裝配可以朝x軸，y軸以及z軸移動，並且在以本身的軸為中心可旋轉的偏擺頭的工具，加工固定在可旋轉的工作臺的工作物，由此，數控機床可以利用單一的機床完成複雜地外形加工。

通常，在數控機床對工作物執行加工之前執行校正作業，使根據數位控制器的演算法以虛擬坐標軸為基準運算的工具位置的控制位置(control position)和位於機床的作業區域內的工具的物理位置的實際位置(actual position)一致。工具的控制位置和實際位置的誤差工具偏移(tool offset)，透過校正使控制位置與實際位置一致，從而被消除。

機床的工作臺和主軸頭以及如固定主軸頭的像立柱的構成元件，根據自身組裝失誤以及溫度或驅動年限的設備誤差或將工作物安裝在工作臺，工具安裝在主軸頭的安裝過程中伴隨的安裝誤差，等多種誤差誘發元件，伴隨形成的內在性誤差(inherent errors)。

因此，利用機床自身具備的工具偏移(tool offset)測量裝置，檢測在工具前端部發生的位置誤差，執行坐標系校正使數位控制器的坐標系原點與實際坐標系一致，從而一致化工具的控制位置與實際位置。當以校正的坐標軸為基準運算工具前端的位置時，運算位置和工具的實際位置準確的一致，從而可以防止工具和加工物的干涉。

但是，當主軸頭自身旋轉時獨立地與坐標系的原點偏差額外發生偏擺頭的旋轉中心的誤差，因此工具偏移無法僅以如上述的坐標系校正來消除。偏擺頭的主軸具備以自身的旋轉軸為中心旋轉的驅動部，因此執行坐標系校正後偏擺頭驅動部透過自身的內在性誤差，由數控器識別的旋轉中心(以下，控制中心control center)和實際主軸頭的旋轉中心(以下，實際中心actual center)不一致，發生中心誤差(center error)。

當偏擺頭的控制中心和實際中心不一致時，對同樣的旋轉角在工具末端的控制位置與實際位置只能不同，因此僅以坐標系校正無法消除工具偏移，因此有附加校正由偏擺頭的旋轉的中心誤差的必要。

為了校正如上述的偏擺頭的理論中心和實際中心的差異，由球形的測量治具和檢測裝置構成的中心誤差檢測器，安裝在工具偏移測量裝置不同的機床的工作臺上，從而手動檢測理論中心和實際中心之間的偏差。

但是，不同的中心誤差檢測器與工具偏移裝置不同以手動安裝，並且不僅在解除過程中會增加時間和費用，而且由手動操作檢測中心誤差，對準確度與自動化形成障礙因素。

因此，需要自動檢測並校正偏擺頭的旋轉中心的中心誤差的手段。

本發明的目的是提供一種中心誤差的偏擺頭的旋轉中心校正裝置，用於利用工具偏移裝置自動檢測並校正偏擺頭的旋轉中心的中心誤差。

根據用於達成本發明的目的本發明的示例性實施例的偏擺頭旋轉中心校正裝置，包括：工具偏移附屬裝置，具備結合在結合工具的旋轉主軸的機身以及固定在機身的球形接觸部；工具偏移測量裝置，嵌入在機床並且根據需求突出至加工區域，從球形接觸部的接觸點自動測量用於工具前端的位置誤差的工具偏移；偏移資料處理部，連接於工具偏移測量裝置，以旋轉主軸的旋轉位置分別區分，並且儲存第一工具偏移以及第二工具偏移(tool offset)；以及運算部，連接於偏移資料處理部，使第一工具偏移旋轉變換，從而產生變換偏移，並且從第二工具偏移和變換偏移的差異計算出旋轉主軸的旋轉中心的位置誤差的中心誤差。

根據一實施例，機床的位置由透過校正坐標系消除工具的位置誤差的校正坐標系，並且從分別以第一以及第二旋轉角在校正坐標系旋轉的第一以及第二旋轉位置計算出第一工具偏移以及第二工具偏移。

根據一實施例，運算部，包括：第一變換單元，以包括誤差向量的旋轉主軸的實際中心為中心在第一工具偏移以及第二工具偏移之間執行旋轉變換；第二變換單元，以不具備誤差向量的旋轉主軸的理論中心為中心對第一工具偏移執行旋轉變換，從而產生變換偏移；以及校正函數單元，透過以下式(1)處理第二工具偏移和變換偏移，從而運算誤差向量。

在式(1)中，x1、z1以及x2、z2是第一工具偏移以及第二工具偏移的座標值；xc、zc是變換偏移的座標值；α、β是誤差向量的座標值。θ差以及θ及分別表示第一旋轉角以及第二旋轉角θ別。

根據一實施例，第一工具偏移，包括：水平偏移，旋轉偏移附屬裝置配置成平行於機床的工作臺，從而在第一旋轉角θ一為0°的狀態下被檢測出；第二工具偏移，包括：垂直偏移，旋轉偏移附屬裝置配置成平行於機床的工作臺，從而在第二旋轉角θ二為90旋的狀態下被檢測出。

根據一實施例，按照式(2)計算出變換偏移；按照式(3)計算出誤差向量。

根據一實施例，還包括驅動部，驅動旋轉主軸使誤差向量被抵消，從而使旋轉主軸的實際中心與設計上的理論中心一致。

根據如上述的本發明的示例性實施例的偏擺頭中心位置自動校正裝置，透過坐標系校正來校正的坐標系，利用嵌入在機床的工具偏移測量裝置和工具偏移附屬裝置在互不相同的旋轉位置檢測第一工具偏移以及第二工具偏移，透過第一工具偏移以及第二工具偏移和旋轉移動自動檢測旋轉主軸的旋轉中心的誤差向量。由此，根據旋轉中心校正裝置的演算法自動檢測誤差向量，檢測的誤差向量反映至旋轉主軸並且校正，從而可以校正主軸中心誤差。

因此，無需用於檢測主軸旋轉中心的中心誤差的另外設備或複雜的檢測過程而準確地校正中心誤差，從而可以顯著地提高機床的加工精密度和生產性。特別地，當需要旋轉主軸的中心誤差時，從自動工具交換機ATC自動裝配工具偏移附屬裝置在偏擺頭，透過已經安裝的工具偏移測量裝置僅測量工具偏移，從而可以自動化中心誤差檢測和對主軸的校正。

ATC‧‧‧自動工具交換機

B‧‧‧機身

C‧‧‧中心校正部

E‧‧‧誤差向量

H1、H2‧‧‧頭部感測器

S‧‧‧旋轉主軸

T0‧‧‧工具偏移測量裝置

T1‧‧‧第一工具偏移

T2‧‧‧第二工具偏移

θ‧‧‧主軸旋轉角

△θ‧‧‧旋轉角

O‧‧‧理論中心

O'‧‧‧實際中心

100‧‧‧工具偏移附屬裝置

110‧‧‧機體

120‧‧‧接觸部

200‧‧‧偏移資料處理部

210‧‧‧旋轉角儲存部

220‧‧‧驅動訊號產生器

230‧‧‧工具偏移儲存部

231‧‧‧第一儲存部

232‧‧‧第二儲存部

300‧‧‧運算部

310‧‧‧第一變換單元

320‧‧‧第二變換單元

330‧‧‧校正函數單元

400‧‧‧驅動部

500‧‧‧旋轉中心校正裝置

第1圖是根據本發明一實施例繪示的偏擺頭中心位置校正裝置的構成示意圖。

第2a圖是第1圖中繪示的旋轉主軸旋轉時的理論中心和實際中心之間的中心誤差的示意圖。

第2b圖是透過第1圖中繪示的旋轉主軸的中心誤差變換的工具偏移的示意圖。

第3a圖至第3d圖是第1圖中繪示的旋轉主軸以90轉旋轉時檢測誤差向量過程的示意圖。

對於本文公開的本發明的實施例，特定的結構或功能性說明僅僅用於說明本發明的實施例，本發明的實施例可以以多種形態實施並且並不限定于本文說明的實施例。

本發明可以有多種變化並可以具有多種形態，將特定的實施例示例在示意圖並詳細地在本文說明。但該實施例不被本發明特定的公開形態限定，並且包括本發明的思想以及技術範圍包括的所有變化，等同物以及代替物。

第一，第二等用語可以在說明多種構成元件時使用，但構成元件不被所使用用語限定。使用用語的目的可以在於區別一個構成元件與另一個構成元件。例如，在不脫離本發明的申請專利範圍下，第一構成元件可以命名為第二構成元件，類似的第二構成元件可以命名為第一構成元件。

在提到一個構成元件「連接」或「銜接」在另一構成元件時，有可能與那個另一構成元件直接連接或連結，但中間同樣有可能存在其他的構成元件。相反地，提到一個構成元件「直接連接」或「直接銜接」時，中間不存在其他構成元件。說明構成元件之間關係的其他表達，即「…之間」和「就在…之間」或「…相鄰」和「…直接相鄰」同樣跟上述情況相同。

在本申請使用的用語僅僅用於說明特定實施例而使用的，沒有限定本發明的意圖。除上下文明確地表示不同之外，單數的表達包括複數。在本申請中，「包括」或「具有」等用語用於指定設計的特徵、數位、步驟、動作、構成元件、部件或其組合物的存在，而不是提前排除一個或一個以上的其他特 徵或數位、步驟、動作、構成元件、部件或其組合物的存在或其他附加的可能性。

沒有另行定義時，包括技術性或科學性用語，在這裡使用的所有用語與本發明技術領域的普通技術人員通常理解的用語具有相同含義。通常的使用的，像在字典定義的用語與關聯技術的上下文具有的含義一致，除本申請明確定義外，不被詮釋成異常或過度的形式的含義。

下面，參照附圖詳細地說明本發明的實施例。

第1圖是根據本發明一實施例的偏擺頭中心位置校正裝置的構成示意圖。

參照第1圖，根據本發明一實施例的旋轉中心校正裝置500，由裝配在具備旋轉主軸S的數控機床、與具備在機床的工具偏移測量裝置T0接觸的具備球形接觸部120的工具偏移附屬裝置100、檢測作為裝配在旋轉主軸S的工具前端部的位置誤差的工具偏移從而計算出主軸旋轉中心的中心誤差並且校正的中心校正部C。

工具偏移附屬裝置100，由固定在與數控機床的偏擺頭相同的以自身旋轉軸為中心旋轉的旋轉主軸S的機體110和固定在機體110的球形接觸部120所構成。

例如，工具偏移附屬裝置100，與其他工具一起排列在工具箱，從而透過工具交換器(automatic tool changer，ATC)可以結合在主軸S之上。需要對旋轉主軸的旋轉中心地位置校正時，工具偏移附屬裝置100透過自動工具交換器的呼叫，可以自動地裝配到主軸S上。

固定在主軸S上的機體110的端部具備用於檢測工具偏移的接觸部120。接觸部120是由球形形成的球狀(ball)結構，從而與固定機體110的主軸S獨立地旋轉，可以使接觸部120與工具偏移測量裝置T0之間保持一定的接觸距離。

即，即使根據主軸S旋轉角的大小，而造成接觸部120和工具偏移測量裝置T0之間的接觸點變化，由於其之間的分離距離對應構成接觸部120的球形球的半徑，因此仍始終維持一定距離。因此，可以檢測獨立於旋轉主軸S的旋轉角的工具前端位置誤差的工具偏移(offset)。

例如，偏擺頭具備透過數控自動驅動的數控機床，並且固定在工作臺上的工作物透過固定在偏擺頭的工具以多軸方向加工。因此，裝配在偏擺頭的工具不僅沿機體的長x，寬y以及高z方向移動的同時加工，還可以根據構成偏擺頭的旋轉主軸地旋轉，對工作物以一定角度傾斜的狀態加工。

此時，在對工作物加工前，先執行檢測並校正數位控制器識別的坐標系的原點和機床的實際坐標系的原點之間的位置誤差的坐標系校正，從而防止工具與工作物之間的干涉。

在一實施例，坐標系校正自動檢測用於固定在旋轉主軸S的工具的前端部的位置誤差的工具偏移，並且執行重設定坐標系的原點，使檢測出的工具偏移抵消。

例如，工具偏移可以由具備在機床(未圖示)機身B的工具偏移測量裝置T0自動檢測。具有自主導向杆(guiding bar)的工具偏移測量裝置T0具備驅動缸，因此僅在需要測量工具的工具偏移時朝機體的加工區域突出，並且測量完後回填至機身B的內部的結構。

特別地，工具偏移測量裝置T0裝配有用於檢測工具偏移的頭部感測器(未繪示)，頭部感測器和工具接觸時接觸點的座標傳送至數位控制器，從而提供為工具前端部的位置校正資料。

利用從工具偏移測量裝置T0檢測的工具偏移完成坐標系校正後，中心校正部C在校正後的坐標系利用嵌入工具偏移測量裝置T0還自動檢測作為旋轉主軸S的理論中心和實際中心之間的誤差的中心誤差。

在一實施例中，中心校正部C具備：偏移資料處理部200，在旋轉主軸S互不相同的第一以及第二旋轉位置，儲存有分別裝配在旋轉主軸S，並且工具前端部的位置誤差的第一工具偏移以及第二工具偏移(tool offset)；運算部300，將第一工具偏移旋轉變換至第二位置，從而產生變換偏移，並且從第二工具偏移和變換偏移的差異計算出旋轉主軸的旋轉中心的用於位置誤差的中心誤差的向量；以及驅動部400，驅動旋轉主軸S使誤差向量被抵消，從而使旋轉主軸S的實際中心與理論中心一致。

偏移資料處理部200具備：旋轉角儲存部210，其與數位控制器的操作面板(未繪示)連接，從而儲存旋轉主軸S的旋轉角θ；驅動訊號產生器220，透過主軸旋轉角θ產生驅動旋轉主軸S的主軸驅動訊號以及驅動工具偏移測量裝置T0的測量裝置驅動訊號；以及工具偏移儲存部230，與工具偏移測量裝置T0的頭部感測器連接，從而儲存分別對互不相同的主軸S的旋轉角檢測的工具偏移。

主軸旋轉角θ可以透過作業人手動輸入或者透過數位控制器自動運算並傳輸。輸入或傳輸的主軸旋轉角θ儲存在旋轉角儲存部210。

此時，主軸旋轉中心的位置誤差起因於主軸S的旋轉，因此在互不相同的第一以及第二旋轉位置分別檢測出第一工具偏移以及第二工具偏移。由此，主軸旋轉角θ區分為以旋轉的基準點的第一旋轉位置為特定的第一旋轉角θ分以及旋轉的終點的第二旋轉位置為特定的第二旋轉角θ及，並且儲存在旋轉角儲存部210。

驅動訊號產生器220根據中心位置校正訊號驅動偏擺頭的旋轉主軸S以及驅動偏移測量裝置T0準備檢測工具偏移。工具偏移附屬裝置100透過數位控制器裝配在旋轉主軸S，當主軸旋轉角θ被設定時透過驅動訊號產生器220產生主軸驅動訊號以及測量裝置驅動訊號。

因此，裝配有工具偏移附屬裝置100的旋轉主軸S以第一旋轉角θ第旋轉並朝第一旋轉位置移動，並且配置在機身B的內部的工具偏移測量裝置T0朝機體的加工區域排出。因此，加工偏移附屬裝置100和工具偏移測量裝置T0都配置在機床的加工區域。

在一實施例中，驅動主軸驅動訊號使旋轉主軸S在坐標系的x-z平面上旋轉。但是，旋轉主軸S的旋轉平面是選擇性的，並且明顯地可以驅動旋轉主軸S使其在y-z平面上旋轉。在y-z平面上旋轉的情況也可以透過與後述的相同過程計算出對於主軸旋轉中心的中心誤差。

在加工區域使工具偏移附屬裝置100的接觸部120和工具偏移測量裝置T0接觸，從而檢測第一工具偏移並儲存在工具偏移儲存部230之內。

例如，球形接觸部120在第一旋轉位置分別與配置在垂直於x軸和z軸的接觸面的頭部感測器接觸，從而檢測具備x軸和z軸成分的第一工具偏移(x1，z1)。在一實施例中，接觸部120的接觸球和工具偏移測量裝置T0的接觸 面接觸瞬間的接觸座標透過頭部感測器檢測，並且接觸座標分別以x軸以及z軸方向的偏移座標儲存在第一儲存部231。

因此，旋轉主軸S透過主軸驅動訊號以大於第一旋轉角θ大的第二旋轉角θ第旋轉，從而朝第二旋轉位置進一步旋轉。當完成朝第二旋轉位置的旋轉時，使接觸部120和工具偏移測量裝置T0接觸，從而檢測第二位置的工具偏移的第二工具偏移並且儲存在第二儲存部232之內。例如，在第二旋轉位置球形接觸部120分別與配置在垂直於x軸以及z軸的接觸面的頭部感測器，從而檢測具備x軸以及z軸成分的第二工具偏移(x2，z2)。

此時，第一儲存部231以及第二儲存部232分別與旋轉角儲存部210連接，從而可以以主軸旋轉角θ構成之角度與各工具偏移連接。

第2a圖是第1圖中圖示的旋轉主軸旋轉時的理論中心和實際中心之間的中心誤差的概略示意圖，第2b圖是工具偏移由第1圖中圖示的旋轉主軸的中心誤差引起地變化的示意圖。

參照第2a圖以及第2b圖，當校正坐標系的原點後旋轉旋轉主軸S時，由偏擺頭構造物的自身誤差引發的原因，旋轉主軸S的旋轉中心從O(x，z)遷移，遷移量約為誤差向量E(α，β)，從而位於實際中心O'(x+α，z+β)。

因此，在旋轉主軸S裝配工具偏移附屬裝置100，並且在旋轉主軸S的旋轉前後的位置測量工具偏移，使工具偏移的大小根據旋轉角的大小△θ和誤差向量E(α，β)而變化。

將旋轉主軸S的旋轉中心位於理論中心O(x，z)時的情況設定為旋轉起始點，位於實際中心O'(x+α，z+β)時的情況設定為旋轉終點時，可以建模為，旋轉主軸S從任意基準位置旋轉第一旋轉角θ任從而在理論中心O (x，z)具有旋轉中心的第一旋轉位置，朝從基準位置旋轉第二旋轉角θ準從而在實際中心O'(x+α，z+β)具有旋轉中心的第二旋轉位置。

因此，當旋轉主軸S位於第一旋轉位置時工具偏移檢測為第一工具偏移T1(x1，z1)，位於第二旋轉位置時工具偏移檢測為第二工具偏移T2(x2，z2)。當不發生偏擺頭構造物自身的誤差時檢測出的第一工具偏移以及第二工具偏移值與第一以及第二旋轉位置無關並且是相同的。但是，實際上根據偏擺頭構造物固有的設備誤差，旋轉主軸S的理論位置和實際位置是不同的，因此偏移工具透過旋轉互不相同。

運算部300透過第一工具偏移T1(x1，z1)旋轉變換為第二旋轉位置產生變換偏移，透過第二工具偏移T2(x2，z2)與變換偏移的差異計算出旋轉主軸S的旋轉中心的位置誤差的誤差向量。

例如，運算部300具備：第一變換單元310，以實際中心為中心在第一工具偏移T1以及第二工具偏移T2之間執行旋轉變換；第二變換單元320，以理論中心為中心對第一工具偏移T1執行旋轉變換，從而產生變換偏移；以及校正函數單元330，從第二工具偏移和變換偏移運算誤差向量。

第一變換單元310取得透過旋轉變換檢測得知的第一工具偏移T1以及第二工具偏移T2之間的關係。旋轉主軸S以具有第一旋轉角θ具的第一旋轉位置至具有第二旋轉角θ第的第二旋轉位置的實際中心O'(x+α，z+β)為中心順時針旋轉的過程中，工具前端的位置從第一工具偏移T1移動向第二工具偏移T2。

因此，第一工具偏移T1以及第二工具偏移T2透過旋轉變換滿足式(1)以及式(2)。

--(1)(但是，△θ=θ2-θ1)。 設根據旋轉主軸S的順時針方向旋轉的旋轉變換矩陣為R，以此表示。

第二變換單元320，當第一工具偏移T1以旋轉主軸S的理論中心為中心從第一旋轉位置移動向第二旋轉位置時產生的假想工具偏移產生為變換偏移。因此，假設不存在偏擺頭構造物的設備誤差從而變換偏移表示理論中心與實際中心的位置一致時，透過旋轉主軸S的旋轉表示第一工具偏移T1變換的位置。

因此，根據第二變換單元320，如以下所獲知的第一工具偏移T1的變換偏移Tc(xc，zc)。

校正函數單元330利用第二工具偏移T2和變換偏移Tc運算誤差向量E(α，β)。即使第一工具偏移T1以相同的旋轉角旋轉後，以理論中心O為中心旋轉時變換為變換偏移Tc，以實際位置O'為中心旋轉時變換為第二工具偏移T2。

因此，第二工具偏移T2和變換偏移Tc的差異成為根據誤差向量E(α，β)的旋轉變換成分。

執行式(2)，式(3)，

根據式(4)以及式(5)，誤差向量E(α，β)與旋轉主軸S的理論中心O座標無關的，僅提供為旋轉角θ的函數。因此，透過工具偏移附屬裝置100檢測第一工具偏移T1以及第二工具偏移T2，並且設定旋轉主軸的旋轉角，可以自動計算出對於旋轉角的誤差向量。

第3a圖至第3d圖是第1圖中圖示的旋轉主軸以90示旋轉時檢測誤差向量過程的示意圖。第3a圖以及第3b圖是旋轉偏移附屬裝置100平行地配置於機床的工作臺，使第一旋轉角θ一以0一狀態檢測第一工具偏移(水平偏移)的示意圖，第3c圖以及第3d圖是旋轉偏移附屬裝置100垂直地配置於機床的工作臺，使第二旋轉角θ二以逆時針旋轉90時的狀態檢測第二工具偏移(垂直偏移)的示意圖。

參照第3a圖以及第3b圖，在水平地配置有工具偏移附屬裝置100的第一旋轉位置，使球形接觸部120分別與工具偏移測量裝置T0的x軸以及z軸頭部感測器(H1，H2)接觸。由此，利用水平偏移檢測在水平狀態第一工具偏移的T1(x1，z1)。接觸部120的接觸球與工具偏移測量裝置T0的頭部感測器(H1，H2)接觸瞬間的接觸座標透過頭部感測器檢測，並且接觸座標分別以x軸以及z軸方向的水平偏移座標儲存在第一儲存部231之內。

接著，如第3c圖以及第3d圖所繪示，旋轉90轉(即，-270部)旋轉主軸S並移動向具有第二旋轉角θ移的第二旋轉位置。當移動至第二旋轉位置地旋轉完成時，使接觸部120和工具偏移測量裝置T0接觸，從而檢測第二旋轉位 置的工具偏移的第二工具偏移T2(x2，z2)之垂直偏移並且儲存在第二儲存部232。例如，球形接觸部120在第二旋轉位置分別與x軸以及z軸和頭部感測器(H1，H2)接觸，從而檢測具備x軸以及z軸成分的第二工具偏移T2(x2，z2)。

假設工具偏移測量裝置T0為座標的原點，根據式(3)計算出如以下式(6)的水平偏移的變換偏移。

因此，根據式(5)計算出如以下式(7)的誤差向量E(α，β)。

由此，無需用於檢測旋轉主軸S的中心誤差的另外設備，利用具備在機床的工具偏移測量裝置T0可以準確地自動檢測中心誤差。

而且，自動反映檢測的誤差方向至旋轉主軸S，從而可以準確地自動執行主軸旋轉誤差地檢測和校正。

驅動部400驅動旋轉主軸S使誤差向量E被抵消，從而使旋轉主軸S的實際中心與理論中心一致。先執行對於坐標軸原點地校正時在加工區域驅動的多個設備元件的相對位置是由數位控制器特定的狀態，因此驅動旋轉主軸自身使實際中心與理論中心一致，從而可以消除誤差向量E。因此，旋轉主軸S的旋轉中心同樣以機床的坐標系原點為基準特定，因此可以防止由數位控制器運算的工具前端的座標透過主軸S地旋轉發生的偏差。

在一實施例中，雖然驅動部400是以旋轉中心校正裝置500的構成元件另外提供的，但是明顯地可以包括驅動機床的數位控制器的驅動元件。

設定固定有偏擺頭的立柱構造物(未圖示)的方向的高度方向x軸方向，固定有工作物的工作臺的移動方向之z軸方向，示例性地公開了坐標軸x-z平面上的理論中心和實際中心之間的旋轉移動關係，但是明顯地對於由工作臺的寬度方向的y軸方向和z軸方向限定的y-z平面，可以與上述相同的過程計算出位置偏差並且校正。

如上述的偏擺頭中心位置自動校正裝置，從透過坐標系校正來校正的坐標系，利用嵌入在機床的工具偏移測量裝置和工具偏移附屬裝置在互不相同的旋轉位置檢測第一工具偏移以及第二工具偏移，並且透過第一工具偏移以及第二工具偏移和旋轉移動來自動檢測旋轉主軸的旋轉中心的誤差向量。由此，根據旋轉中心校正裝置的演算法自動檢測誤差向量，檢測的誤差向量反映至旋轉主軸並且校正，從而可以校正主軸中心誤差。

因此，無需用於檢測主軸旋轉中心的中心誤差的另外設備或複雜的檢測過程而準確地校正中心誤差，從而可以顯著地提高機床的加工精密度和生產性。特別地，當需要旋轉主軸的中心誤差時，從自動工具交換機ATC自動裝配工具偏移附屬裝置在偏擺頭，透過已經安裝的工具偏移測量裝置僅測量工具偏移，從而可以自動化對於中心誤差檢測和主軸的校正。

如上所述，以上是參照本發明的實施例說明的，本領域相關的普通技術人員應當理解，在不脫離本申請專利範圍的本發明的思想以及領域的範圍內，本發明可以進行多種修正以及變更。

Claims (5)

1. 一種旋轉中心校正裝置，包括：一工具偏移附屬裝置，係具備結合在一結合工具的一旋轉主軸的一機身以及固定在該機身的一球形接觸部；一工具偏移測量裝置，係嵌入在一機床並且根據需求突出至一加工區域，從該球形接觸部的一接觸點自動測量由一工具前端的位置誤差造成的一工具偏移；一偏移資料處理部，連接於該工具偏移測量裝置，以該旋轉主軸的一旋轉位置分別區分，並且儲存一第一工具偏移以及一第二工具偏移；以及一運算部，連接於該偏移資料處理部，取得由一數位控制器根據使該旋轉主軸以一實際中心為中心時該第一工具偏移的旋轉變換和以一理論中心為中心時該第一工具偏移的旋轉變換之間的差異所運算的該旋轉主軸的一理論中心和一實際中心之間的一中心誤差，其中，該機床的位置由透過一校正坐標系消除該工具的位置誤差的一校正坐標系確定，並且從分別透過一第一旋轉角以及一第二旋轉角在該校正坐標系旋轉的一第一旋轉位置以及一第二旋轉位置獲得該第一工具偏移以及該第二工具偏移。。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉中心校正裝置，其中，運算部包括：一第一變換單元，以包括該中心誤差的該旋轉主軸的該實際中心為中心在該第一工具偏移以及該第二工具偏移之間執行旋轉變換； 一第二變換單元，以不具備該中心誤差的該旋轉主軸的理論中心為中心對該第一工具偏移執行旋轉變換，從而產生一變換偏移；以及一校正函數單元，透過以下式(1)處理該第二工具偏移和該變換偏移，從而運算該中心誤差， 其中，x1、z1以及x2、z2表示該第一工具偏移以及該第二工具偏移的座標值；xc、zc表示該變換偏移的座標值；α、β表示該中心誤差的座標值；θ差以及θ及分別表示該第一旋轉角以及該第二旋轉角。
3. 如申請專利範圍第2項所述之旋轉中心校正裝置，其中，該第一工具偏移，包括：一水平偏移，該旋轉偏移附屬裝置配置成平行於該機床的一工作臺，從而在該第一旋轉角θ一為0一的狀態下被檢測出；該第二工具偏移，包括：一垂直偏移，該旋轉偏移附屬裝置配置成平行於該機床的該工作臺，從而在該第二旋轉角θ二為90旋的狀態下被檢測出。
4. 如申請專利範圍第3項所述之旋轉中心校正裝置，其中，該變換偏移，透過式(2)得出，該中心誤差，透過式(3)得出，
5. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉中心校正裝置，還包括：一驅動部，驅動該旋轉主軸使該中心誤差被抵消，從而使該旋轉主軸的該實際中心與用於設計上的該理論中心一致。