JP2015039732A - Machine tool and work machining portion measuring method using machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は工作機械及び工作機械を用いたワーク加工部測定方法に関する。 The present invention relates to a machine tool and a workpiece machining unit measurement method using the machine tool.
例えば、エンジンのシリンダブロックは工作機械により多方向から加工される。このようなワークを加工する工作機械としては、例えば、マシニングセンタが知られている。マシニングセンタは、ワークを保持する治具を鉛直軸まわりに回転する加工テーブルと、加工工具を装着する水平に設けた主軸とを備え、所定のプログラムによって工具を自動交換しながらワークに所定の加工を行なう。ワークは、その加工のために、マシニングセンタの機械座標系における所定の加工位置に配置され、その位置から移動することがないように治具によって保持される。マシニングセンタの場合、主軸の方向がZ軸方向、鉛直方向がY軸方向、Z軸とY軸とに直交する方向がX軸方向となるXYZ座標系を持つ。 For example, a cylinder block of an engine is machined from multiple directions by a machine tool. As a machine tool for machining such a workpiece, for example, a machining center is known. The machining center includes a machining table that rotates a jig for holding a workpiece around a vertical axis, and a horizontal spindle on which a machining tool is mounted, and performs predetermined machining on the workpiece while automatically changing the tool according to a predetermined program. Do. The workpiece is arranged at a predetermined machining position in the machine coordinate system of the machining center for the machining, and is held by a jig so as not to move from the position. The machining center has an XYZ coordinate system in which the main axis direction is the Z-axis direction, the vertical direction is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to the Z-axis and the Y-axis is the X-axis direction.
マシニングセンタによるワークの加工においては、その加工精度を高めるために、治具の座標位置をタッチプローブで計測し、この計測値に応じて加工用データを補正することが行なわれている。その場合、タッチプローブによる計測値の信頼性が問題になる。例えば、タッチプローブに撓みを生じている場合は、得られる治具座標位置を精度良く計測することができないから、結果的にワークの加工精度が低くなる。 In machining a workpiece by a machining center, in order to increase the machining accuracy, the coordinate position of the jig is measured with a touch probe, and the machining data is corrected according to the measured value. In that case, the reliability of the measurement value by the touch probe becomes a problem. For example, when the touch probe is bent, the obtained jig coordinate position cannot be measured with high accuracy, resulting in low workpiece machining accuracy.
これに対して、特許文献1には、治具に設けられたマスターリングとテスター(ダイヤルゲージ)を利用してタッチプローブによる治具座標位置の計測精度を向上させることが記載されている。それは、主軸にテスターを装着してマスターリングの座標位置を計測し、次に主軸にタッチプローブを装着してマスターリングの座標位置を計測し、両座標位置の差をもって、タッチプローブによる治具座標位置の計測値を補正するというものである。 On the other hand, Patent Document 1 describes that measurement accuracy of a jig coordinate position by a touch probe is improved using a master ring and a tester (dial gauge) provided on a jig. It measures the coordinate position of the master ring by attaching a tester to the spindle, and then measures the coordinate position of the master ring by attaching a touch probe to the spindle. The position measurement value is corrected.
ところで、工作機械によるワークの加工後、所期の精度で加工が行なわれているか否かを判定するために、タッチプローブによってその加工部の採寸をすることが行なわれている。このタッチプローブによる採寸においてもタッチプローブの計測値の信頼性が重要になる。 By the way, after processing a workpiece by a machine tool, in order to determine whether or not the processing is performed with a predetermined accuracy, the processing portion is measured with a touch probe. The reliability of the measurement value of the touch probe is important in the measurement using the touch probe.
これに対して、上述のテスターによってタッチプローブの芯出しを行なう方法では、テスターを主軸に装着としたときに主軸の軸心に対するテスター軸心の位置ずれがあると、タッチプローブの計測値の補正が不正確になる。例えば、テスターを主軸にコレットチャックで装着したときの各コレット爪の移動量の違いによって上記軸心同士のずれを生ずる。また、タッチプローブの接触子は一般に球形状になっているが、ワークとの接触によって次第に摩耗していく。接触子が摩耗している場合、例えば、穴径の計測において穴径が実際よりも大きいと計測されてしまう。このように、タッチプローブの接触子に摩耗等の経年変形を生じているときは、加工部の採寸精度が低下する。 On the other hand, in the method of centering the touch probe with the tester described above, if the tester is misaligned with respect to the spindle center when the tester is mounted on the spindle, the measurement value of the touch probe is corrected. Becomes inaccurate. For example, when the tester is mounted on the main shaft with a collet chuck, the shaft centers are displaced due to a difference in the amount of movement of each collet claw. Further, the contact of the touch probe is generally spherical, but it gradually wears due to contact with the workpiece. When the contact is worn, for example, the hole diameter is measured when the hole diameter is larger than the actual diameter. As described above, when the contact of the touch probe has undergone aged deformation such as wear, the measurement accuracy of the processed portion is lowered.
そこで、本発明は、ワーク加工部の寸法をインラインで精度良く測定できるようにするとともに、その採寸精度の低下を防止する。 Therefore, the present invention makes it possible to accurately measure the dimensions of the workpiece processing part in-line, and prevents a decrease in the measurement accuracy.
本発明は、上記課題を解決するために、治具に設けられたマスターリングを用いて、タッチプローブによる測定精度の判定を行ない、その測定精度が所定レベル以上であるときにワーク加工部の採寸を行なうようにした。以下、具体的に説明する。 In order to solve the above problems, the present invention determines the measurement accuracy by a touch probe using a master ring provided on a jig, and measures the workpiece processing part when the measurement accuracy is a predetermined level or more. To do. This will be specifically described below.
ここに提示するワーク加工部測定方法は、治具に保持されて工作機械によって加工されたワークの加工部の寸法を該工作機械の主軸に装着したタッチプローブによって測定する方法であって、
上記主軸の軸心を上記治具に設けられたマスターリングの中心に位置付け、該主軸を移動させて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて上記主軸の軸心に対する上記接触子の位置ずれ量を算出するステップと、
上記位置ずれ量に基づいて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの中心に位置付ける芯出しステップと、
上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させて上記主軸の座標位置を計測し、この座標位置と上記芯出しを行なったときの上記主軸の座標位置とに基づいて、上記マスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいて上記タッチプローブによる測定精度を判定するステップとを備え、
上記測定精度が所定レベル以上であるときに、上記タッチプローブの接触子を上記ワークの加工部に接触させて、該加工部の寸法を算出することを特徴とする。
The workpiece machining part measurement method presented here is a method of measuring the dimensions of a workpiece machining part held by a jig and machined by a machine tool with a touch probe attached to the spindle of the machine tool,
Movement of the main shaft when the axis of the main shaft is positioned at the center of the master ring provided in the jig and the main shaft is moved to bring the contact of the touch probe into contact with the inner peripheral surface of the master ring Calculating a displacement amount of the contact with respect to the axis of the spindle based on the distance;
A centering step of positioning the contact of the touch probe at the center of the master ring based on the displacement amount;
The contact point of the touch probe is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring to measure the coordinate position of the spindle, and based on the coordinate position and the coordinate position of the spindle when the centering is performed, Calculating the distance from the center of the master ring to the contact point, and determining the measurement accuracy by the touch probe based on the distance,
When the measurement accuracy is equal to or higher than a predetermined level, the contact of the touch probe is brought into contact with the processed part of the workpiece, and the dimension of the processed part is calculated.
また、ここに提示する工作機械は、上記ワーク加工部測定方法の実施に直接使用するものであって、
先端に接触子を備えたタッチプローブ及び加工工具を選択的に装着する主軸と、
加工すべきワークを保持する治具と、
上記治具に設けられたマスターリングと、
上記主軸の軸心を上記マスターリングの中心に位置付け、該主軸を移動させて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて上記主軸の軸心に対する上記接触子の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量に基づいて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの中心に位置付ける芯出し手段と、
上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させて上記主軸の座標位置を計測し、この座標位置と上記芯出しを行なったときの上記主軸の座標位置とに基づいて、上記マスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいて上記タッチプローブによる測定精度を判定する測定精度判定手段と、
上記測定精度が所定レベル以上であるときに、上記タッチプローブの接触子を上記ワークの加工部に接触させて、該加工部の寸法を算出する加工部採寸手段とを備えていることを特徴とする。
Further, the machine tool presented here is used directly for carrying out the workpiece machining part measuring method,
A spindle for selectively mounting a touch probe having a contact at the tip and a processing tool;
A jig for holding the workpiece to be machined,
A master ring provided in the jig;
The spindle is positioned based on the moving distance of the spindle when the spindle is positioned at the center of the master ring, and the spindle is moved to bring the touch probe contact with the inner peripheral surface of the master ring. A positional deviation amount calculating means for calculating the positional deviation amount of the contact with respect to the axis of
Centering means for positioning the contact of the touch probe at the center of the master ring based on the displacement amount;
The contact point of the touch probe is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring to measure the coordinate position of the spindle, and based on the coordinate position and the coordinate position of the spindle when the centering is performed, A measurement accuracy determining means for calculating a distance from the center of the master ring to the contact point and determining a measurement accuracy by the touch probe based on the distance;
When the measurement accuracy is equal to or higher than a predetermined level, the contact portion of the touch probe is brought into contact with the processing portion of the workpiece, and processing portion measuring means for calculating the size of the processing portion is provided. To do.
以下、具体的に説明すると、主軸の軸心に対するタッチプローブの接触子の位置ずれを補正すれば、それだけ、このタッチプローブによるワーク加工部の採寸精度が高くなる。しかし、タッチプローブの接触子自体に例えば摩耗等の経年変形を生じているときは、その変形量がそのまま採寸結果に反映され、採寸誤差となる。 Hereinafter, more specifically, if the positional deviation of the contact of the touch probe with respect to the axis of the main shaft is corrected, the measurement accuracy of the workpiece processing portion by the touch probe is increased accordingly. However, when an aged deformation such as wear occurs in the contact itself of the touch probe, the amount of deformation is directly reflected in the measurement result, resulting in a measurement error.
そこで、本発明では、主軸の軸心に対するタッチプローブの接触子の位置ずれを補正(芯出し)した後、タッチプローブの接触子をマスターリングの内周面に接触させて、マスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいてタッチプローブの測定精度を判定するようにした。つまり、タッチプローブの接触子に変形を生じているときはその変形量が上記距離に反映されることを利用して、タッチプローブの劣化度を言わば自己診断するものである。 Therefore, in the present invention, after correcting (centering) the positional deviation of the contact of the touch probe with respect to the axis of the main shaft, the contact of the touch probe is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring, and the center of the master ring is removed. The distance to the contact point was calculated, and the measurement accuracy of the touch probe was determined based on this distance. That is, when the contact of the touch probe is deformed, the degree of deterioration of the touch probe is so-called self-diagnosis by utilizing the amount of deformation reflected in the distance.
そうして、タッチプローブによる測定精度が所定レベル以上であるときに、当該タッチプローブによるワーク加工部の採寸を行なうから、採寸精度を高く維持することができる。 Then, when the measurement accuracy by the touch probe is equal to or higher than a predetermined level, the workpiece processing part is measured by the touch probe, so that the measurement accuracy can be kept high.
上記ワーク加工部測定方法において、上記位置ずれ量を算出するステップでは、上記主軸の軸心を上記マスターリングの中心に位置付け、上記接触子を上記マスターリング内周面の上記主軸方向と直交する第1方向に相対する2点各々に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて該第1方向における上記接触子の位置ずれ量を算出し、上記接触子を上記マスターリング内周面の上記主軸方向及び上記第1方向と直交する第2方向に相対する2点各々に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて該第2方向における上記接触子の位置ずれ量を算出することが好ましい。これにより、主軸の軸心に対するタッチプローブの接触子の位置ずれ量を確実に算出することができる。 In the workpiece machining portion measuring method, in the step of calculating the positional deviation amount, the axis of the main shaft is positioned at the center of the master ring, and the contact is orthogonal to the main shaft direction of the inner peripheral surface of the master ring. A displacement amount of the contact in the first direction is calculated based on a movement distance of the main shaft when contacting each of two points opposed to one direction, and the contact is moved to the position on the inner peripheral surface of the master ring. Calculating the amount of displacement of the contact in the second direction based on the distance traveled by the main shaft when contacting each of two points opposite to the main axis direction and the second direction orthogonal to the first direction. preferable. Thereby, it is possible to reliably calculate the amount of displacement of the contact of the touch probe with respect to the axis of the main shaft.
本発明によれば、タッチプローブの接触子をマスターリングの内周面に接触させて主軸の軸心に対する接触子の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量に基づいて主軸の軸心に対するタッチプローブの接触子の位置ずれを補正するとともに、タッチプローブの接触子をマスターリングの内周面に接触させてマスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいて上記タッチプローブによる測定精度を判定した上で、当該タッチプローブによるワーク加工部の採寸を行なうようにしたから、つまり、接触子の経年変形等による劣化度を診断した上で採寸を行なうようにしたから、ワーク加工部の寸法をインラインで精度良く測定することができ、しかも、その採寸精度の低下が防止される。 According to the present invention, the displacement of the contact with respect to the spindle center is calculated by bringing the contact of the touch probe into contact with the inner peripheral surface of the master ring, and the touch with respect to the spindle axis is calculated based on the displacement. In addition to correcting the displacement of the probe contact, the touch probe contact is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring to calculate the distance from the center of the master ring to the contact point, and the touch based on this distance. After measuring the measurement accuracy with the probe, the workpiece processing part was measured with the touch probe, that is, the measurement was performed after diagnosing the degree of deterioration due to secular deformation of the contact. It is possible to accurately measure the dimensions of the workpiece processing part in-line, and to prevent the measurement accuracy from being lowered.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.
図1は本発明に係る工作機械としてのマシニングセンタ10を示す。マシニングセンタ10は、機械座標系としてX、Y、Z軸からなるXYZ座標系をもつ。そのX軸およびZ軸は水平方向であり、Y軸は鉛直方向である。
FIG. 1 shows a
マシニングセンタ10は、ドリル、エンドミル、フライスカッタなどの加工工具12を装着しZ軸と平行な軸心Cs周りに回転させる主軸(スピンドル)14と、主軸14をX軸およびY軸の各方向に移動させる駆動機構(各サーボモータ)を備えたコラム16と、ワークWを保持する治具18を載せる加工テーブル20と、加工テーブル20をY軸と平行な軸心周りに回転させる回転機構22と、回転機構22をZ軸方向に移動させる送り機構24とを有する。
The
マシニングセンタ10は、いわゆる数値制御式の工作機械であって、予め作成された加工プログラムデータ(ワーク種類、加工形状、加工中心座標、ツール選定、加工条件等を定めたNCプログラムデータ)に従ってワークWに対して種々の加工を行なう。図1での図示は省略しているが、マシニングセンタ10は図3に示すように自動工具交換装置(ATC)58を備えている。ATC58は、加工プログラムデータに従い(加工プログラムのツール番号に従い)、主軸14に装着されている加工工具12と、ツールマガジン(図示省略)に装着されている加工工具や後述のタッチプローブとの交換を行なう。
The
治具18は、ベース30に治具本体31が直立してなるイケール治具であり、治具本体31に開口部32が形成されている。治具18には、治具本体31にワークをクランプしてその位置を保持する複数のクランプ装置(不図示)が設けられている。治具本体31には円筒状のマスターリング33が設けられている。このマスターリング33の中心CmがZ軸方向と平行になるように、治具18のベース30が加工テーブル20に固定されている。
The
ここに、マシニングセンタ10においては、加工工具12によるワークWの加工後、その加工部の寸法を測定して所期の加工が行なわれたか否かの判定が行なわれる。
Here, in the
ワーク加工部の測定には図2に示すタッチプローブ40が用いられる。タッチプローブ40は、スタイラス41の先端に球状接触子42を備え、接触子42がマスターリング33やワークW等に接触したときのトリガー信号をマシニングセンタ10のコントローラ51に送信する。コントローラ51は、トリガー信号を受信すると、主軸14の駆動機構およびテーブル送り機構24の各サーボモータの検出部によって計測された位置データに基づいて当該接触点の座標位置(「主軸の座標位置」。以下、同じ。)を記録する。
A
図3はマシニングセンタ10の制御系を示す。コントローラ51は、マイクロコンピュータによって構成され、CPU52の他、加工プログラム、制御プログラム等を記憶するROM53、各種データを一時的に記憶するRAM54、操作パネル56等との通信のためのインターフェイス55を備えている。コントローラ51は、操作パネル56の操作に応じて発生する操作信号や、主軸移動用の駆動機構57、加工テーブル20の回転機構22及び送り機構24各々のサーボモータからの位置信号、タッチプローブ40からのトリガー信号等を入力し、主軸駆動モータや上記各サーボモータ、ATC58等に駆動信号を出力する。
FIG. 3 shows a control system of the
制御プログラムは、ROM53からCPU52によってRAM54に読み込まれて実行されることにより、ワーク加工部測定のための各種手段が行なうべき動作を実現するプログラムである。そして、ワーク加工部の寸法測定のための手段としては、タッチプローブ40の接触子42の位置ずれ量算出手段、該接触子42の芯出し手段、タッチプローブ40による測定精度の判定手段、ワーク加工部の採寸手段、並びにワークWの加工良否判定手段を備えている。
The control program is a program that realizes operations to be performed by various means for measuring the workpiece processing part by being read from the
位置ずれ量算出手段は、主軸14の軸心Csをマスターリング中心Cmに位置付けた後、主軸14を移動させて該主軸14に装着されたタッチプローブ40の接触子42をマスターリング33の内周面33aに接触させたときの、主軸14の移動距離に基づいて主軸14の軸心に対する接触子42の中心Ctの位置ずれ量を算出する。
The positional deviation amount calculating means positions the axis Cs of the
芯出し手段は、上記位置ずれ量に基づいて主軸14を移動させることにより、タッチプローブ40の接触子42の中心Ctをマスターリング33の中心Cmに、或いは後述の加工穴の中心Chに位置付ける。
The centering means positions the center Ct of the
測定精度判定手段は、主軸14を移動させ、該主軸14に装着されたタッチプローブ40の接触子42をマスターリング33の内周面33aに接触させて、マスターリング中心Cmから当該接触点までの距離を算出する。そして、この距離に基づいて、タッチプローブ40による測定精度を判定する。
The measurement accuracy determination means moves the
加工部採寸手段は、上記測定精度が所定レベル以上であるときに、タッチプローブ40の接触子42をワークWの加工部に接触させて、該加工部の寸法を算出する。
When the measurement accuracy is equal to or higher than a predetermined level, the processing unit measuring unit brings the
ワークWの加工良否判定手段は、加工部採寸手段で得られたワーク加工部の寸法が予め設定された許容値の範囲に収まっているか否かを判定する。 The workpiece W machining quality determination means determines whether or not the workpiece machining portion dimensions obtained by the machining portion measurement means are within a preset allowable range.
図4はワーク加工部測定のフローを示す。このフローを参照しながら上記各手段の内容を具体的に説明する。 FIG. 4 shows a flow of workpiece processing unit measurement. The contents of each means will be specifically described with reference to this flow.
加工工具12によるワークWの加工後、まず、ステップS1において、主軸14に装着されている加工工具12をATC58によってタッチプローブ40に交換する。
After machining the workpiece W by the machining tool 12, first, in step S1, the machining tool 12 mounted on the
続くステップS2〜S5において、加工済みワークWを保持している治具のマスターリング33を利用して、位置ずれ量算出手段および芯出し手段による主軸14の軸心Csに対するタッチプローブ40の接触子42の位置ずれ量の算出および芯出しを行なう。
In subsequent steps S2 to S5, using the
図5は主軸14を正面から見た図であり、タッチプローブ40の接触子42の中心Ctの位置が主軸14の軸心Csからずれている状態を示す。タッチプローブ40を主軸14にコレットチャックで装着したときのコレット爪の移動量の違いやスタイラス41の永久歪(撓み)によって上記位置ずれを生ずることがある。以下、位置ずれ量算出手段および芯出し手段による位置ずれ量の算出および芯出しを具体的に説明する。
FIG. 5 is a view of the
ステップS2では、タッチプローブ40の接触子42のX軸方向の位置ずれ量を算出する。まず、主軸14の軸心Csをマスターリング中心Cmに位置付ける。その状態から、図6に示すように、主軸14をX軸方向(主軸方向と直交する第1方向)の一方へ移動させて接触子42をマスターリング内周面33aに接触させる。この接触点のX座標と先に主軸14の軸心Csをマスターリング中心Cmに位置付けたときのX座標に基づいて主軸14の当該移動距離L1を求める。続いて、主軸14をX軸方向の他方へ移動させて接触子42をマスターリング内周面33aに接触させる。この接触点のX座標と先に主軸14の軸心Csをマスターリング中心Cmに位置付けたときのX座標に基づいて主軸14の当該移動距離L2を求める。
In step S2, the amount of positional deviation in the X-axis direction of the
得られた移動距離L1,L2に基づいて、接触子42のX軸方向における位置ずれ量a=(L1−L2)/2を算出する。この位置ずれ量aは、主軸14の軸心Csをマスターリング中心Cmに位置付けたときの接触子42の位置から、マスターリング内周面33aのX軸方向に相対する2点を結ぶ線分の中点までの距離に相当する。
Based on the obtained movement distances L1 and L2, a positional deviation amount a = (L1−L2) / 2 in the X-axis direction of the
ステップS3では、上記位置ずれ量aに基づいて、タッチプローブ40の接触子42の中心Ctがマスターリング中心Cmを通る鉛直線AB上に位置付けられるように、主軸14をX軸方向に移動させる(X軸方向の芯出し)。
In step S3, the
続くステップS4では、タッチプローブ40の接触子42のY軸方向の位置ずれ量を算出する。図7に示すように、主軸14をY軸方向(主軸方向及びX軸方向と直交する第2方向)の一方へ移動させて接触子42を直線AB上においてマスターリング内周面33aに接触させる。この接触点のY座標と先にX軸方向の芯出しを行なったときのY座標に基づいて当該移動距離L3を求める。続いて、主軸14をY軸方向の他方へ移動させて接触子42をマスターリング内周面33aに接触させる。この接触点のY座標と先にX軸方向の芯出しを行なったときのY座標に基づいて当該移動距離L4を求める。
In subsequent step S4, the amount of positional deviation in the Y-axis direction of the
得られた移動距離L3,L4に基づいて、接触子42のY軸方向における位置ずれ量b=(L3−L4)/2を算出する。この位置ずれ量bは、上記接触子42のX軸方向の芯出し位置から、マスターリング内周面33aのY軸方向に相対する2点を結ぶ線分の中点までの距離に相当する。
Based on the obtained moving distances L3 and L4, a positional deviation amount b = (L3−L4) / 2 in the Y-axis direction of the
続くステップS5では、上記位置ずれ量bに基づいて、タッチプローブ40の接触子42の中心Ctがマスターリング中心Cmを通る水平線CD上に、すなわち、マスターリング中心Cmに位置付けられるように、主軸14をY軸方向に移動させる(Y軸方向の芯出し)。
In subsequent step S5, based on the positional deviation amount b, the
なお、Y軸方向の芯出しを行なった後にX軸方向の芯出しを行なうようにしてもよい。 The centering in the X-axis direction may be performed after the centering in the Y-axis direction.
次にステップS6において、タッチプローブ40の接触子42を用いて、マスターリング中心Cmからマスターリング内周面33aまでの距離を算出する。
Next, in step S6, using the
図8に示すように、まず、タッチプローブ40の接触子42の上記芯出しを行なったときの座標位置(X0,Y0)を求める。続いて、接触子42の芯出しを行なった状態から、主軸14をX軸方向およびY軸方向に移動させることにより、接触子42をマスターリング中心CmからX軸方向およびY軸方向に離れたマスターリング内周面33aの4点にそれぞれ接触させて、各接触点の座標位置(X1,Y1)〜(X4,Y4)を求める。上記座標位置(X0,Y0)と各接触点の座標位置(X1,Y1)〜(X4,Y4)と接触子42の直径に基づいて、マスターリング中心Cmから各接触点までの距離を算出する。
As shown in FIG. 8, first, the coordinate position (X 0 , Y 0 ) when the centering of the
なお、上記中心Cmから4点までの距離の算出は、上記X軸方向およびY軸方向に限らず、XY平面の他の方向であってよく、また、4点に限らず、2点であっても3点であっても、あるは5点以上であってもよい。 The calculation of the distance from the center Cm to the four points is not limited to the X-axis direction and the Y-axis direction, and may be performed in other directions on the XY plane. It may be 3 points or 5 points or more.
上記ステップS6は、主軸14の軸心Csに対する接触子42の位置ずれ量(a,b)に基づいて、接触子42の中心Ctをマスターリング中心Cmに補正して位置付け(芯出し)、その状態から接触子42を移動させてマスターリング内周面33aに接触させて、マスターリング内側の半径を計測することに相当する。接触子42の芯出しを行なった状態から主軸14を移動させるため、接触子42の中心Ctはマスターリング中心Cmを通る直線上を移動することになる。これにより、マスターリング中心Cmからマスターリング内周面33aまでの距離を正確に計測することができる。
In step S6, based on the amount of displacement (a, b) of the
続くステップS7において、マスターリング中心Cmから各接触点までの距離に基づいてタッチプローブ40による測定精度を判定する。具体的には、マスターリング中心Cmから各接触点までの距離の最大値と最小値の差が所定値以下であるか否かを判定する。この距離の差が所定値以下であるときは、タッチプローブ40による測定精度が所定レベル以上であることになる。
In subsequent step S7, the measurement accuracy by the
なお、上記最大値と最小値の差ではなく、マスターリング33の内側半径は既知であることを利用して、マスターリング中心Cmから各接触点までの距離が所定範囲に収まっているか否かで上記測定精度が所定レベル以上であるか否かを判定するようにしてもよい。
Whether the distance from the master ring center Cm to each contact point is within a predetermined range by utilizing the fact that the inner radius of the
ステップS7において上記測定精度が所定レベル以上であると判定されたときはステップS8に進み、タッチプローブ40によってワークWの加工部の寸法を算出する。
If it is determined in step S7 that the measurement accuracy is equal to or higher than the predetermined level, the process proceeds to step S8, and the
ステップS7で上記測定精度が所定レベルに達していないと判定されたときはステップS9に進んでタッチプローブ40を交換し、交換したタッチプローブ40について位置ずれ量の算出および芯出しを行ない、上記距離算出および測定精度の判定(ステップS2〜S7)を実行する。
When it is determined in step S7 that the measurement accuracy has not reached the predetermined level, the process proceeds to step S9, the
ステップS8において、例えば、図9に示すようにワークWの加工穴61の内径を算出する場合は、まず、主軸の軸心を加工穴61の中心Chに位置付ける。そして、上記位置ずれ量a,bに基づいて主軸14を移動させることにより、タッチプローブ40の接触子42の芯出しを行なう。すなわち、接触子42の中心Ctを加工穴61の中心Chに位置付ける。その状態で主軸14をZ軸方向において前進させてタッチプローブ40の接触子42を加工穴61内に進入させる。次に主軸14をX軸方向およびY軸方向に移動させることにより、図10に示すように、タッチプローブ40の接触子42を加工穴61の内面の4点A〜D各々に接触させて各点の座標位置を計測する。得られた座標位置と接触子42の直径に基づいて加工穴61の内径AB,CDを算出する。
In step S8, for example, when calculating the inner diameter of the
接触子42の芯出しを行なった状態から主軸14を移動させるため、接触子42の中心Ctは加工穴61の中心Chを通る直線上を移動することになる。これにより、加工穴61の内径を正確に計測することができる。
Since the
ステップS8に続くステップS10では、ステップS8で算出された加工部の寸法が許容範囲に入っているか否か、つまり加工不良の有無を判定する。加工不良があるときは、ステップS11に進んで加工部の追加工、その他の加工不良処理を行なう。 In step S10 following step S8, it is determined whether or not the dimension of the processed part calculated in step S8 is within an allowable range, that is, whether there is a processing defect. When there is a processing defect, the process proceeds to step S11 to perform additional machining of the processing part and other processing defect processing.
なお、ワークWの加工部の採寸に関しては、上記穴径の測定に限らず、ボスやリング溝など種々の凹部や凸部の内径、外径を測定するものであってもよい。 In addition, regarding the measurement of the process part of the workpiece | work W, you may measure not only the measurement of the said hole diameter but the internal diameter and outer diameter of various recessed parts and convex parts, such as a boss | hub and a ring groove.
10 マシニングセンタ(工作機械)
12 加工工具
14 主軸
18 治具
33 マスターリング
40 タッチプローブ
42 接触子
61 加工穴
W ワーク
Cs 主軸の軸心
Cm マスターリングの中心
Ct 接触子の中心
Ch 加工穴の中心
10 Machining center (machine tool)
12
Claims (3)
上記主軸の軸心を上記治具に設けられたマスターリングの中心に位置付け、該主軸を移動させて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて上記主軸の軸心に対する上記接触子の位置ずれ量を算出するステップと、
上記位置ずれ量に基づいて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの中心に位置付ける芯出しステップと、
上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させて上記主軸の座標位置を計測し、この座標位置と上記芯出しを行なったときの上記主軸の座標位置とに基づいて、上記マスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいて上記タッチプローブによる測定精度を判定するステップとを備え、
上記測定精度が所定レベル以上であるときに、上記タッチプローブの接触子を上記ワークの加工部に接触させて、該加工部の寸法を算出することを特徴とするワーク加工部測定方法。 A method of measuring a dimension of a workpiece processed by a machine tool held by a jig with a touch probe attached to a spindle of the machine tool,
Movement of the main shaft when the axis of the main shaft is positioned at the center of the master ring provided in the jig and the main shaft is moved to bring the contact of the touch probe into contact with the inner peripheral surface of the master ring Calculating a displacement amount of the contact with respect to the axis of the spindle based on the distance;
A centering step of positioning the contact of the touch probe at the center of the master ring based on the displacement amount;
The contact point of the touch probe is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring to measure the coordinate position of the spindle, and based on the coordinate position and the coordinate position of the spindle when the centering is performed, Calculating the distance from the center of the master ring to the contact point, and determining the measurement accuracy by the touch probe based on the distance,
A workpiece machining part measuring method, wherein when the measurement accuracy is equal to or higher than a predetermined level, the contact of the touch probe is brought into contact with the machining part of the workpiece and the dimension of the machining part is calculated.
上記位置ずれ量を算出するステップでは、上記主軸の軸心を上記マスターリングの中心に位置付け、上記接触子を上記マスターリング内周面の上記主軸方向と直交する第1方向に相対する2点各々に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて該第1方向における上記接触子の位置ずれ量を算出し、上記接触子を上記マスターリング内周面の上記主軸方向及び上記第1方向と直交する第2方向に相対する2点各々に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて該第2方向における上記接触子の位置ずれ量を算出することを特徴とするワーク加工部測定方法。 In claim 1,
In the step of calculating the positional deviation amount, the axis of the main shaft is positioned at the center of the master ring, and the contact is opposed to a first direction orthogonal to the main shaft direction of the inner surface of the master ring. The amount of displacement of the contact in the first direction is calculated based on the movement distance of the main shaft when it is brought into contact with the main shaft, and the contact direction of the main ring on the inner peripheral surface of the master ring and the first direction are calculated. A workpiece machining part measuring method, comprising: calculating a displacement amount of the contact in the second direction based on a moving distance of the main shaft when contacting each of two points opposed to a second direction orthogonal to each other .
加工すべきワークを保持する治具と、
上記治具に設けられたマスターリングと、
上記主軸の軸心を上記マスターリングの中心に位置付け、該主軸を移動させて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させたときの該主軸の移動距離に基づいて上記主軸の軸心に対する上記接触子の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出手段と、
上記位置ずれ量に基づいて上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの中心に位置付ける芯出し手段と、
上記タッチプローブの接触子を上記マスターリングの内周面に接触させて上記主軸の座標位置を計測し、この座標位置と上記芯出しを行なったときの上記主軸の座標位置とに基づいて、上記マスターリングの中心から当該接触点までの距離を算出し、この距離に基づいて上記タッチプローブによる測定精度を判定する測定精度判定手段と、
上記測定精度が所定レベル以上であるときに、上記タッチプローブの接触子を上記ワークの加工部に接触させて、該加工部の寸法を算出する加工部採寸手段とを備えていることを特徴とする工作機械。 A spindle for selectively mounting a touch probe having a contact at the tip and a processing tool;
A jig for holding the workpiece to be machined,
A master ring provided in the jig;
The spindle is positioned based on the moving distance of the spindle when the spindle is positioned at the center of the master ring, and the spindle is moved to bring the touch probe contact with the inner peripheral surface of the master ring. A positional deviation amount calculating means for calculating the positional deviation amount of the contact with respect to the axis of
Centering means for positioning the contact of the touch probe at the center of the master ring based on the displacement amount;
The contact point of the touch probe is brought into contact with the inner peripheral surface of the master ring to measure the coordinate position of the spindle, and based on the coordinate position and the coordinate position of the spindle when the centering is performed, A measurement accuracy determining means for calculating a distance from the center of the master ring to the contact point and determining a measurement accuracy by the touch probe based on the distance;
When the measurement accuracy is equal to or higher than a predetermined level, the contact portion of the touch probe is brought into contact with the processing portion of the workpiece, and processing portion measuring means for calculating the size of the processing portion is provided. Machine tool to do.
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