JP2009251621A - Reference position correction device for machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械の基準位置補正装置に関する。 The present invention relates to a reference position correcting apparatus for a machine tool.
マシニングセンターなどの工作機械による機械加工においては、主軸の回転や、テーブル、サドル、主軸ヘッドの軸送りに伴うモータの発熱、工作機械の設置箇所における環境温度の変化などにより、工作機械を構成する部材に熱変位が発生する。そのため、主軸とテーブルの相対位置を一度基準の位置に設定したとしても、前述した熱変位により主軸とテーブルの相対位置がずれる場合がある。このような主軸とテーブルの相対位置のずれは加工誤差の原因となり、加工精度の低下に繋がるおそれがあった。 In machining by a machine tool such as a machining center, the components that make up the machine tool due to the rotation of the spindle, the heat generated by the motor accompanying the axis feed of the table, saddle and spindle head, and changes in the environmental temperature at the machine tool installation location Thermal displacement occurs. Therefore, even if the relative position between the spindle and the table is once set as the reference position, the relative position between the spindle and the table may be shifted due to the thermal displacement described above. Such a shift in the relative position between the spindle and the table causes a machining error, which may lead to a reduction in machining accuracy.
このような問題に対し、従来、工作機械の主軸にタッチセンサーを装着する一方、テーブル側に基準部(例えば、突出部等)を設け、この基準部の位置をタッチセンサーを用いて計測し、計測結果に基づいて主軸とテーブルの相対位置のずれを補正する技術が公知となっている(例えば、特許文献1〜4参照)。
For such problems, conventionally, a touch sensor is mounted on the spindle of a machine tool, while a reference part (for example, a protruding part) is provided on the table side, and the position of the reference part is measured using the touch sensor. A technique for correcting a shift in the relative position between the spindle and the table based on the measurement result is known (see, for example,
図6に一例として主軸とテーブルの相対位置のずれを補正する際に用いられる治具の正面図を示す。図6に示す治具103は、金属からなるブロック体であって、一つの側面103aに主軸に装着されるタッチセンサーによってその位置を計測することができるように設けられた一つの基準部(図6では断面が円状に形成され軸線方向が側面103aに直交する穴部。以下、基準穴という)131を備えている。
FIG. 6 shows, as an example, a front view of a jig used when correcting a shift in the relative position between the spindle and the table. The
このような治具103を、基準穴131の軸線方向が図示しない主軸の軸線方向と平行するように、換言すると、側面103aが主軸に対向するように図示しないテーブル上に固定しておき、例えばワークを交換する際に主軸にタッチセンサーを装着して基準穴131の位置を計測し、基準位置補正手段(例えば、NC装置)において、タッチセンサーによる計測の結果得られた位置をテーブルの基準位置として再設定することにより主軸とテーブルの相対位置のずれを補正する。
Such a
しかしながら、上述したような治具131を用いて主軸とテーブルの相対位置のずれを補正する場合、例えば、基準穴131に対して図中に示すx軸方向、y軸方向にそれぞれタッチセンサーを相対移動させ、タッチセンサーの測定子が基準穴131の内壁に接した位置(例えば、図中の点A,B,C,D)を基準位置補正手段において読み取ることにより基準穴131の位置の計測を行い、読み取った値に基づいて得られる中心の位置Oを基準穴131の位置として認識するようにしている。
However, when correcting the displacement of the relative position between the spindle and the table using the
しかし、ワークの加工においては、基準穴131やタッチセンサーの測定子(以下、基準穴131等という)にワークを切削することにより発生する切り粉等の異物が付着する場合がある。例えば、図6に示すように基準穴131の底部に切り粉4が付着した場合、タッチセンサーによって計測される位置は、図中の点A,B,C,D’であり、計測の結果得られる基準穴131の中心位置O’は実際の中心位置Oに対してずれた位置となる。このような測定誤差は加工精度を低下させる原因となる場合がある。
However, in machining a workpiece, foreign matter such as chips generated by cutting the workpiece may adhere to the
そのため、従来の基準位置補正装置においては、基準穴131等への異物の付着等による測定誤差を防止する目的で、タッチセンサーを用いて計測される基準穴131の中心O’の主軸に対する相対変位量に閾値を設定している。
Therefore, in the conventional reference position correction apparatus, relative displacement with respect to the main axis of the center O ′ of the
即ち、計測により得られる基準穴131の中心O’の主軸に対する相対変位量が閾値より小さければ計測結果が正常であるとみなし、計測の結果得られた基準穴131の中心O’の位置をテーブルの基準位置として再設定することにより主軸とテーブルの相対位置のずれを補正する一方、基準穴131の中心O’の主軸に対する相対変位量が閾値より大きければ基準穴131等に異物が付着しているとみなすようにしている。
That is, if the relative displacement of the center O ′ of the
しかしながら、上述した閾値としては、図7中破線で示すように、ベッド等の熱変位に伴って生じる主軸とテーブルの相対変位を異常値として認識することがないように、ベッド等の熱変位を考慮したうえでその値を設定する必要がある。 However, as described above, as indicated by a broken line in FIG. 7, the thermal displacement of the bed or the like is determined so that the relative displacement between the spindle and the table caused by the thermal displacement of the bed or the like is not recognized as an abnormal value. It is necessary to set the value after taking into consideration.
そのため、例えば、図7中d1に示すように、基準穴131等に異物が付着することによって生じる主軸とテーブルの相対変位量が閾値より大きい場合は基準穴131等への異物の付着を検出することができるものの、図中d2に示すように、基準穴131等に異物が付着することによって生じる主軸とテーブルの相対変位量が閾値より小さいと、これを検出することができない場合がある。
Therefore, for example, as shown at d 1 in FIG. 7, when the relative displacement between the spindle and the table caused by the foreign matter adhering to the
即ち、ベッド等の熱変位の状態によって、基準穴131等への異物の付着を検出できる場合と検出できない場合とがあるなど測定にバラツキが生じるおそれがあった。さらに異物の付着を検出できない場合には加工精度の低下に繋がるなどのおそれがあり、改善の必要があった。
In other words, depending on the state of thermal displacement of the bed or the like, there is a possibility that the measurement may vary, for example, the adhesion of foreign matter to the
このようなことから、本発明は基準穴やタッチセンサーに異物が付着することにより生じる測定誤差を低減し、加工精度を向上させることが可能な工作機械の基準位置補正装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a machine tool reference position correction apparatus capable of reducing measurement errors caused by foreign matters adhering to a reference hole or a touch sensor and improving machining accuracy. And
上記の課題を解決するための第1の発明に係る工作機械の基準位置補正装置は、工作機械のテーブルに固定され、距離が既知の第一基準部及び第二基準部を有する基準手段と、前記工作機械の主軸に装着されて前記基準部の位置を計測する基準部位置計測手段と、前記基準部位置計測手段によって計測された前記第一基準部の位置に基づいて前記主軸と前記テーブルの相対位置のずれを補正する基準位置補正手段とを備える工作機械の基準位置補正装置であって、前記基準位置補正手段が、前記基準部位置計測手段によって計測された結果に基づいて前記第一基準部と前記第二基準部との基準部間距離を算出し、算出された前記基準部間距離と予め設定する許容範囲とを比較した結果に基づいて前記基準位置の補正の有無を決定するようにしたことを特徴とする。 A machine tool reference position correction apparatus according to a first aspect of the invention for solving the above-described problem is a reference means fixed to a table of a machine tool and having a first reference part and a second reference part having a known distance; Reference portion position measuring means mounted on the spindle of the machine tool and measuring the position of the reference portion, and the spindle and the table based on the position of the first reference portion measured by the reference portion position measuring means. A reference position correction device for a machine tool, comprising a reference position correction means for correcting a relative position shift, wherein the reference position correction means is based on a result measured by the reference portion position measurement means. Calculating a distance between the reference parts between the reference part and the second reference part, and determining whether or not the reference position is corrected based on a result of comparing the calculated distance between the reference parts and a preset allowable range. West It is characterized in.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る工作機械の基準位置補正装置は、第1の発明において、前記基準位置補正手段は、前記基準部間距離と前記許容範囲とを比較した結果に基づいて、前記基準部間距離の変位量が予め設定する閾値以下の場合は前記基準位置を補正する一方、前記基準部間距離の変位量が前記閾値より大きい場合は工作機械の運転を停止することを特徴とする。 In a machine tool reference position correction apparatus according to a second invention for solving the above-mentioned problems, in the first invention, the reference position correction means compares the distance between the reference portions and the allowable range. Based on the above, when the displacement amount of the distance between the reference portions is equal to or smaller than a preset threshold value, the reference position is corrected, and when the displacement amount of the distance between the reference portions is larger than the threshold value, the operation of the machine tool is stopped. It is characterized by doing.
上記の課題を解決するための第3の発明に係る工作機械の基準位置補正装置は、第1の発明において、前記基準位置補正手段は、前記基準部間距離と前記許容範囲とを比較した結果に基づいて、前記基準部間距離の変位量が予め設定する閾値以下の場合は前記基準位置を補正する一方、前記基準部間距離の変位量が前記閾値より大きい場合は前記基準部位置計測手段による前記基準部の位置計測を再度行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a machine tool reference position correction apparatus according to the first aspect, wherein the reference position correction means compares the distance between the reference portions and the allowable range. If the displacement amount of the distance between the reference portions is equal to or less than a preset threshold value, the reference position is corrected. On the other hand, if the displacement amount of the distance between the reference portions is larger than the threshold value, the reference portion position measuring means The position measurement of the reference part is performed again according to the above.
上記の課題を解決するための第4の発明に係る工作機械の基準位置補正装置は、第1の発明において、前記第一基準部及び前記第二基準部は、上下方向及び左右方向に対して相互に異なる位置に配置されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a machine tool reference position correction apparatus according to a fourth aspect of the invention, wherein the first reference portion and the second reference portion are arranged in the vertical and horizontal directions. It arrange | positions in a mutually different position, It is characterized by the above-mentioned.
上記の課題を解決するための第5の発明に係る工作機械の基準位置補正装置は、第1の発明において、前記第一基準部及び前記第二基準部は、それぞれ前記基準手段の同一面に断面視円形状に形成された基準穴であり、相互に直径が異なることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a machine tool reference position correcting apparatus according to the first invention, wherein the first reference portion and the second reference portion are respectively on the same surface of the reference means. Reference holes formed in a circular shape in cross-section and having different diameters.
上述した第1の発明に係る工作機械の基準位置補正装置によれば、工作機械のテーブルに固定され、距離が既知の第一基準部及び第二基準部を有する基準手段と、前記工作機械の主軸に装着されて前記基準部の位置を計測する基準部位置計測手段と、前記基準部位置計測手段によって計測された前記第一基準部の位置に基づいて前記主軸と前記テーブルの相対位置のずれを補正する基準位置補正手段とを備える工作機械の基準位置補正装置であって、前記基準位置補正手段が、前記基準部位置計測手段によって計測された結果に基づいて前記第一基準部と前記第二基準部との基準部間距離を算出し、算出された前記基準部間距離と予め設定する許容範囲とを比較した結果に基づいて前記基準位置の補正の有無を決定するようにしたので、基準部や基準部位置計測手段への異物の付着を高精度に検出することが可能となり、測定誤差の発生を低減して加工精度を向上させることができる。 According to the reference position correcting apparatus for a machine tool according to the first aspect described above, the reference means fixed to the table of the machine tool and having a first reference portion and a second reference portion whose distances are known, and the machine tool Reference position measuring means mounted on the spindle for measuring the position of the reference section, and a relative position shift between the spindle and the table based on the position of the first reference section measured by the reference position measuring means. A reference position correction device for a machine tool comprising: a reference position correction means for correcting the reference position correction means, wherein the reference position correction means is based on a result measured by the reference portion position measurement means. Since the distance between the reference parts with the two reference parts is calculated, and whether or not the reference position is corrected is determined based on the result of comparing the calculated distance between the reference parts and a preset allowable range. Standard And foreign matter adhering to the reference section position measuring means it is possible to detect with high accuracy, it is to reduce the occurrence of measurement errors to improve the machining accuracy.
また、第2の発明に係る工作機械の基準位置補正装置によれば、前記基準位置補正手段は、前記基準部間距離と前記許容範囲とを比較した結果に基づいて、前記基準部間距離の変位量が予め設定する閾値以下の場合は前記基準位置を補正する一方、前記基準部間距離の変位量が前記閾値より大きい場合は工作機械の運転を停止するようにしたため、基準や接触式測定手段の測定子に異物が付着して非正常状態が検出された場合であっても、その後異物が自然に排除されたような場合には再度測定することにより正常な値が得られるため、無駄に運転を停止する必要がなく利便性が向上する。 According to the machine tool reference position correction apparatus according to the second aspect of the invention, the reference position correction means is configured to determine the distance between the reference parts based on a result of comparing the distance between the reference parts and the allowable range. The reference position is corrected when the amount of displacement is less than or equal to a preset threshold value, while the operation of the machine tool is stopped when the amount of displacement of the distance between the reference portions is greater than the threshold value. Even if a foreign object adheres to the probe of the instrument and an abnormal state is detected, if the foreign object is naturally removed afterwards, a normal value can be obtained by measuring again. Therefore, it is not necessary to stop the operation and the convenience is improved.
また、第3の発明に係る工作機械の基準位置補正装置によれば、前記基準位置補正手段は、前記基準部間距離と前記許容範囲とを比較した結果に基づいて、前記基準部間距離の変位量が予め設定する閾値以下の場合は前記基準位置を補正する一方、前記基準部間距離の変位量が前記閾値より大きい場合は再度前記基準部位置計測手段による前記基準部の位置計測を行うようにしたため、基準や接触式測定手段の測定子に異物が付着して非正常状態が検出された場合であっても、その後異物が自然に排除されたような場合には再度測定することにより正常な値が得られるため、無駄に運転を停止する必要がなく利便性が向上する。 According to the machine tool reference position correction apparatus of the third aspect of the invention, the reference position correction means is configured to determine the distance between the reference parts based on a result of comparing the distance between the reference parts and the allowable range. When the amount of displacement is less than or equal to a preset threshold, the reference position is corrected. On the other hand, when the amount of displacement of the distance between the reference portions is larger than the threshold, the position of the reference portion is measured again by the reference portion position measuring means. As a result, even if a foreign object adheres to the probe of the reference or contact-type measuring means and an abnormal state is detected, if the foreign object is naturally excluded after that, measure again. Since a normal value is obtained, there is no need to stop the operation unnecessarily, and convenience is improved.
また、第4の発明に係る工作機械の基準位置補正装置によれば、前記第一基準部及び前記第二基準部は、上下方向及び左右方向に対して相互に異なる位置に配置されるため、基準部または基準部位置計測手段への異物の付着を高精度に検出することができ、加工精度を向上することができる。 Further, according to the machine tool reference position correction apparatus according to the fourth invention, the first reference part and the second reference part are arranged at mutually different positions with respect to the vertical direction and the horizontal direction, Adherence of foreign matter to the reference portion or the reference portion position measuring means can be detected with high accuracy, and the processing accuracy can be improved.
また、第5の発明に係る工作機械の基準位置補正装置によれば、前記第一基準部及び前記第二基準部は、それぞれ前記基準手段の同一面に断面視円形状に形成された基準穴であり、相互に直径が異なるため、基準穴または基準部位置計測手段への異物の付着を高精度に検出することができ、加工精度を向上することができる。 According to the machine tool reference position correction apparatus of the fifth invention, the first reference part and the second reference part are each formed in a circular cross-sectional view on the same surface of the reference means. In addition, since the diameters are different from each other, it is possible to detect the adhesion of foreign matter to the reference hole or the reference portion position measuring means with high accuracy, and to improve the processing accuracy.
以下に、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
以下、図面に基づいて本発明の第1の実施例について詳細に説明する。図1は本実施例に係る基準位置補正装置が適用される工作機械の全体構成図、図2は本実施例に係る工作機械の基準位置補正装置に適用される治具の正面図、図3は本実施例に係る工作機械の基準位置補正装置による基準位置補正処理の流れを示すフローチャート、図4は本実施例に係る工作機械の基準位置補正装置において設定される閾値の一例を示す説明図である。本実施例は、本発明に係る工作機械の基準位置補正装置を横形のマシニングセンターに適用した例である。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is an overall configuration diagram of a machine tool to which a reference position correction apparatus according to the present embodiment is applied, FIG. 2 is a front view of a jig applied to the reference position correction apparatus for a machine tool according to the present embodiment, and FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of a reference position correction process performed by the machine tool reference position correction apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of threshold values set in the machine tool reference position correction apparatus according to the present embodiment. It is. In this embodiment, the machine tool reference position correction apparatus according to the present invention is applied to a horizontal machining center.
図1に示すように、本実施例において工作機械1は、ベッド11上に載置されたコラム12にサドル13及び主軸ヘッド14を介して主軸15が支持され、ベッド11上に設けられた案内面11aにテーブル16が支持されて構成されている。さらに、主軸15の先端には基準部位置計測手段としてのタッチセンサー2が着脱可能に装着され、テーブル16上にはワーク5が取り付けられる基準手段としての治具3が固定されている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
主軸15は主軸ヘッド14に回転可能に支持され、さらに、主軸ヘッド14はサドル13に鉛直方向(図1,2に示すy軸方向)に沿って移動可能に支持され、サドル13はコラム12に左右方向(図2に示すx軸方向)に沿って移動可能に支持されている。これにより、主軸15はその先端に装着される図示しない工具を回転させるとともにx軸方向及びy軸方向に移動させることができるように構成されている。
The
一方、テーブル16は、案内面11aに軸送りによって前後方向(図1中、z軸方向)に移動可能に支持され、これによりテーブル16に治具3を介して固定されるワークをz軸方向へ移動させることができるように構成されている。
On the other hand, the table 16 is supported by the
このような工作機械1においては、NC装置17からの指令によってテーブル16、サドル13、主軸ヘッド14の移動を制御することにより、主軸15とテーブル16の相対位置を変化させ、テーブル16に固定されるワークの加工を行うようになっている。
In such a
また、タッチセンサー2はその先端に測定子2aを備え、この測定子2aを被測定物に接触させ、測定子2aが被測定物に接した位置をNC装置17によって読み取ることによって被測定物の位置を検出するように構成されている。
Further, the
また、治具3は、ブロック状に形成された金属(例えば、インバー)製の部材であり、一つの側面3aに第一基準部としての第一基準穴31と、第二基準部としての第二基準穴32とが凹設されている。図2に示すように、第一基準穴31及び第二基準穴32はそれぞれ断面が円形をなし、その軸線方向が側面3aとほぼ直交するように構成されている。さらに、第一基準穴31の直径に対し、第二基準穴32の直径は小さく、且つ、それぞれの中心O1,O2の位置はx軸方向及びy軸方向に距離を有している。当該治具3は、その側面3aが主軸15に対向するように、換言すると、側面3aが主軸15の軸線方向に直交するように、テーブル16に固定されている。
Further, the
以下、図3に基づいて本実施例による基準位置補正装置を用いて行う基準位置補正の処理の流れについて説明する。 Hereinafter, the flow of the reference position correction process performed using the reference position correction apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG.
図3に示すように、本実施例において基準位置の補正を行う場合は、まず、自動工具交換機能等により主軸15にタッチセンサー2を装着した状態で、第一基準穴31及び第二基準穴32の位置を計測する(ステップS1)。
As shown in FIG. 3, when the reference position is corrected in the present embodiment, first, the
具体的には、第一基準穴31に対し、テーブル16、サドル13、主軸ヘッド14を駆動してタッチセンサー2の測定子2aが第一基準穴31内に位置するようにテーブル16および主軸15を移動させた後、サドル13を駆動して測定子2aを第一基準穴31内でx軸方向に移動させ、第一基準穴31の内壁と測定子2aとが接した位置(本実施例では、点A1,C1の位置)をNC装置17によって読み取る。
Specifically, the table 16, the
さらに、主軸ヘッド14を駆動して測定子2aを第一基準穴31内でy軸方向に移動させ、第一基準穴31の内壁と測定子2aとが接した位置(本実施例では点B1,D1の位置)をNC装置17によって読み取る。第二基準穴32に対しても同様に、当該第二基準穴32にタッチセンサー2の測定子2aが接した点A2,B2,C2,D2の位置をNC装置17によって読み取る。
Furthermore, the
第一基準穴31、第二基準穴32の位置の計測が終了したら、続いて、基準位置補正手段としての基準位置補正部、例えば演算処理機能を備えるNC装置17において、第一基準穴31、第二基準穴32の中心位置を算出する(ステップS2)。具体的には、NC装置17の演算処理機能によって演算を行い、点Aiと点Ciとの中点oix(i=1又は2。以下同様)の位置、点Biと点Diとの中点oiyの位置をそれぞれ算出し、得られた結果である点O1(o1x,o1y)、O2(o2x,o2y)を第一基準穴31、第二基準穴32の中心の位置とする。
When the measurement of the positions of the
第一基準穴31の中心O1の位置、第二基準穴32の中心O2の位置をそれぞれ算出したら、続いて中心O1,O2間のx軸方向、y軸方向それぞれの距離dx(=o1x−o2x)、dy(=o1y−o2y)をそれぞれ算出する(ステップS3)。
After calculating the position of the center O 1 of the
そして、距離dx,dyを算出したら、続いてこれらの距離dx,dyが各々予め設定した許容範囲内にあるか否か、具体的には、常温時における中心O1,O2間のx軸方向の距離x0、y軸方向の距離y0に対する変位量Δdx,Δdyの絶対値がそれぞれ予め設定した閾値Sx,Syより大きいか否かを判定する(ステップS4)。 The distance d x, After calculating the d y, followed by these distances d x, whether within tolerance d y is set respectively in advance, specifically, the center O 1 at normal temperature, O 2 threshold S x where x-axis direction of the distance x 0, y displacement relative axial distance y 0 [Delta] d x, the absolute value of [Delta] d y are preset respectively between judges whether greater than S y (step S4 ).
ステップS4における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がそれぞれ閾値Sx,Sy以下である場合(No)は、NC装置17において例えば第一基準穴31の中心O1の位置を基準位置として設定することにより主軸15とテーブル16の相対位置(X値、Y値)を補正し(ステップS5)、自動工具交換機能等を用いてタッチセンサー2を図示しない工具と交換してワーク5の加工を開始する(ステップS6)。
If the result of determination in step S4, the absolute value threshold S x, respectively, is less than or equal S y (No) is found position of the center O 1 of the
一方、ステップS4における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がいずれか一方でも閾値Sx,Syより大きい場合(Yes)は、第一基準穴31、第二基準穴32、又はタッチセンサー2の測定子2aに切り粉4等が付着しているとみなして運転を停止する(ステップS7)。
On the other hand, the result of determination in step S4, the displacement amount [Delta] d x, the absolute value of either one but the threshold S x of [Delta] d y, is greater than S y (Yes), the
例えば、図2に示すように、第一基準穴31に切り粉4が付着している場合、タッチセンサー2による第一基準穴31の計測は図2中の点A1,B1,C1,D1’に基づいて行われるため、得られる第一基準穴31の中心点O1’の位置は、実際の中心点O1に比較してΔy(例えば、40μm)上方の位置となる。そしてこれに伴い、NC装置17の演算処理機能によって算出される第一基準穴31と第二基準穴32との中心間の距離dy’は実際の中心間の距離dyに比較してΔyだけ大きい値となる。
For example, as shown in FIG. 2, when the chip 4 is attached to the
これに対し、クーラントによる温度の変化や工作機械の設置箇所における環境温度の変化などによって生じる治具3の熱変位は、治具を構成する材料等にもよるが大きくても2〜3μm程度とごく僅かである。そのため、閾値Sx,Syを例えば5μm程度と設定すれば加工中の治具3の熱変位を考慮しつつ確実に異物の付着を検出することができる。
On the other hand, the thermal displacement of the
即ち、本実施例に係る基準位置補正装置によれば、治具3に距離が既知の二つの基準穴31,32を設け、この二つの基準穴31,32間の距離の変位量の絶対値が閾値Sx,Syより大きい場合に、タッチセンサー2によって計測された基準穴の位置が異物の付着等により異常値となっているとみなす構成としたことにより、図4に示すように、ベッド11等、工作機械1を構成する部材の熱変位に対応して変動するように、閾値Sx,Syを設定することができる。換言すると、工作機械の構成部材の熱変位による測定誤差によらず閾値Sx,Syを設定することができる。
That is, according to the reference position correcting apparatus according to the present embodiment, the
従って、図4中に示すd2のような、基準穴31等への異物の付着によって発生する、ベッド11等の熱変位の範囲(例えば、図4中、運動開始−運動終了間の変位)に比較して小さな変位であっても確実に検出し、主軸15とテーブル16の相対位置のずれを高精度に補正することが可能となり、加工誤差を低減することができる。
Accordingly, as d 2 shown in FIG. 4, generated by the attachment of foreign matter into the reference holes 31 and the like, the range of thermal displacement of the
さらに、第一基準穴31の直径と第二基準穴32の直径が相違するように構成したため、例えば、同様の大きさの切り粉が第一基準穴31の底部および第二基準穴32の底部にそれぞれ付着したような場合であっても、タッチセンサー2によって計測した結果得られる中心間の距離dy’を実際の中心間の距離dyとは異なる値として算出することができ、異物の付着を確実に検知することができる。
Further, since the diameter of the
図面に基づいて本発明の第2の実施例について詳細に説明する。図5は本実施例に係る工作機械の基準位置補正装置による基準位置補正処理の流れを示すフローチャートである。本実施例は、上述した実施例1に比較して、基準位置補正装置による処理が一部異なるものである。なお、装置の構成は図1及び図2に示し上述したものと概ね同様とし、以下、同一の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the reference position correction process by the reference position correction apparatus for the machine tool according to the present embodiment. The present embodiment is partially different from the first embodiment described above in the processing performed by the reference position correction apparatus. The configuration of the apparatus is substantially the same as that shown in FIGS. 1 and 2 and described above. Hereinafter, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図5に示すように、ステップS11〜ステップS16の処理は図3に示し上述したステップS1〜ステップS6の処理と同様である。すなわち、まず、自動工具交換機能等により主軸15にタッチセンサー2を装着した状態で、第一基準穴31及び第二基準穴32の位置の計測(ステップS11)、第一基準穴31、第二基準穴32の中心位置の算出(ステップS12)、中心点O1,O2間のx軸方向、y軸方向それぞれの距離dx、dyの算出(ステップS13)を行い、続いて変位量Δdx,Δdyの絶対値がそれぞれ予め設定した閾値Sx,Syより大きいか否かを判定する(ステップS14)。
As shown in FIG. 5, the process of step S11 to step S16 is the same as the process of step S1 to step S6 shown in FIG. That is, first, the position of the
そして、ステップS14における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がそれぞれ閾値Sx,Sy以下である場合(No)は、実施例1と同様、NC装置17において例えば第一基準穴31の中心点O1を基準として再設定することにより主軸15とテーブル16の相対位置のずれを補正し(ステップS15)、自動工具交換機能等を用いてタッチセンサー2を図示しない工具と交換した後、ワークに対する加工を開始する(ステップS16)。
Then, the result of determination in step S14, the displacement amount [Delta] d x, [Delta] d the absolute value of the threshold each y S x, is equal to or less than S y (No) is similar to Example 1, for example, the first reference in the
一方、ステップS14における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がいずれか一方でも閾値Sx,Syより大きい場合(Yes)は、この変位量Δdx,Δdyの絶対値がいずれか一方でも閾値Sx,Syより大きいと判断された回数mが予め設定する設定回数n(例えば、n=3)より多いか否かを判定する(ステップS17)。ここで、変位量Δdx、Δdyの絶対値が閾値Sx、Syより大きいと判断された回数mをカウントする手段としては、例えばNC装置17にカウンタ機能を設ける等すればよい。
On the other hand, the result of determination in step S14, the displacement amount [Delta] d x, the absolute value of either one but the threshold S x of [Delta] d y, is greater than S y (Yes), the displacement amount [Delta] d x, the absolute value of [Delta] d y is It is determined whether or not the number m determined to be greater than the thresholds S x and S y is greater than a preset number n (for example, n = 3) (step S17). Here, the displacement amount [Delta] d x, [Delta] d absolute value the threshold S x of y, as a means for counting the number of times m that is determined to be greater than S y, may be such as provided for
ステップS17における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がいずれか一方でも閾値Sx,Syより大きいと判断された回数mが設定回数nより多い場合(Yes)は、基準穴31,32等に異物が付着しているとみなし機械を停止する(ステップS18)。 As a result of the judgment in the step S17, if the displacement amount [Delta] d x, the absolute value of either one but the threshold S x of [Delta] d y, the number of times m that is determined to be greater than S y greater than the set number n (Yes), the reference hole It is assumed that foreign matter is attached to 31, 32, etc., and the machine is stopped (step S18).
一方、ステップS17における判定の結果、変位量Δdx,Δdyの絶対値がいずれか一方でも閾値Sx,Syより大きいと判断された回数mが設定回数n以下である場合(No)は、ステップS11に戻り、処理を繰り返す。 On the other hand, the result of determination in step S17, the displacement amount [Delta] d x, the absolute value of either one but the threshold S x of [Delta] d y, if the number of times m that is determined to be greater than S y is equal to or less than the set number n (No) is Returning to step S11, the process is repeated.
例えば、図2に示すように基準穴22に切り粉4が付着し、タッチセンサー2による一度目の計測において異物の付着が検知されたような場合であっても、上述したステップS12〜ステップS14の処理を行っている間に、切り粉4が吹き飛ばされる等によって基準穴22,23の正確な位置を検出することが可能な状態となる場合が考えられる。
For example, as shown in FIG. 2, even when the chips 4 adhere to the reference hole 22 and foreign matter adhesion is detected in the first measurement by the
このような場合、本実施例に係る基準位置補正装置によれば、二度目或いは三度目の計測において異物が付着していないと判断した場合には、機械を停止することなくワークの加工を開始することができるため、作業効率を向上させることができる。 In such a case, according to the reference position correcting apparatus according to the present embodiment, when it is determined that no foreign matter has adhered in the second or third measurement, the machining of the workpiece is started without stopping the machine. Therefore, working efficiency can be improved.
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば基準穴31,32は円形でなくても良い。又、図1においてZ軸方向の熱変位を補正するため、側面3a上の異なる2箇所をZ軸方向に計測し、そのZ軸方向の変位に対して閾値を設けても良い。また、主軸15とテーブル16との相対位置の基準として第二基準穴32の位置を用いてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, For example, the reference holes 31 and 32 do not need to be circular. Further, in FIG. 1, in order to correct the thermal displacement in the Z-axis direction, two different locations on the
本発明は、工作機械の主軸とワークとの相対位置のずれを補正する機能を備えた基準位置補正装置に適用して好適なものである。 The present invention is suitable for application to a reference position correction apparatus having a function of correcting a relative position shift between a spindle of a machine tool and a workpiece.
1 工作機械
2 タッチセンサー
2a 測定子
3 治具
4 切り粉
5 ワーク
11 ベッド
12 コラム
13 サドル
14 主軸ヘッド
15 主軸
16 テーブル
17 NC装置
31 第一基準穴
32 第二基準穴
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記工作機械の主軸に装着されて前記基準部の位置を計測する基準部位置計測手段と、
前記基準部位置計測手段によって計測された前記第一基準部の位置に基づいて前記主軸と前記テーブルの相対位置のずれを補正する基準位置補正手段とを備える工作機械の基準位置補正装置であって、
前記基準位置補正手段が、前記基準部位置計測手段によって計測された結果に基づいて前記第一基準部と前記第二基準部との基準部間距離を算出し、算出された前記基準部間距離と予め設定する許容範囲とを比較した結果に基づいて前記基準位置の補正の有無を決定するようにした
ことを特徴とする工作機械の基準位置補正装置。 A reference means having a first reference part and a second reference part fixed to the table of the machine tool and having a known distance;
A reference portion position measuring means mounted on the spindle of the machine tool and measuring the position of the reference portion;
A reference position correcting device for a machine tool, comprising reference position correcting means for correcting a deviation of a relative position between the spindle and the table based on the position of the first reference part measured by the reference part position measuring means. ,
The reference position correcting means calculates a distance between the reference parts between the first reference part and the second reference part based on the result measured by the reference part position measuring means, and the calculated distance between the reference parts And a reference position correction apparatus for a machine tool, wherein the presence / absence of correction of the reference position is determined based on a result of comparison between a predetermined allowable range and a preset allowable range.
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械の基準位置補正装置。 The reference position correction means corrects the reference position when the amount of displacement of the reference portion distance is equal to or less than a preset threshold, based on the result of comparing the reference portion distance and the allowable range. 2. The machine tool reference position correction apparatus according to claim 1, wherein the operation of the machine tool is stopped when a displacement amount of the distance between the reference parts is larger than the threshold value.
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械の基準位置補正装置。 The reference position correction means corrects the reference position when the amount of displacement of the reference portion distance is equal to or less than a preset threshold, based on the result of comparing the reference portion distance and the allowable range. 2. The machine tool reference position correction apparatus according to claim 1, wherein when the displacement amount of the reference part distance is larger than the threshold value, the reference part position measurement unit measures the position of the reference part again. 3.
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械の基準位置補正装置。 2. The machine tool reference position correction apparatus according to claim 1, wherein the first reference part and the second reference part are arranged at mutually different positions in the vertical direction and the horizontal direction.
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械の基準位置補正装置。 2. The machine tool according to claim 1, wherein each of the first reference portion and the second reference portion is a reference hole formed in a circular cross-sectional view on the same surface of the reference means, and has a diameter different from each other. Machine reference position correction device.
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