CN103501961A - 机床 - Google Patents

Abstract

提供一种能够容易且以短时间对被加工物进行测定而高精度地加工该被加工物的机床。因此，一种机床，使能够装配工具（T）的主轴（14）和工件（W）沿着水平方向及上下方向相对地移动，通过工具（W）对工件（W）进行加工，其具备：鞍部（12），将主轴（14）支承为能够旋转，并且被支承为能够沿着上下方向移动；工件测定器（30），非接触地对工件（W）进行测定；搬运装置（15），设于鞍部（12）的侧面，将工件测定器（30）在测定位置（P1）与退避位置（P2）之间搬运；以及NC装置（20），基于工件测定器（30）的测定结果，判定工件（W）是否存在安装不良及形状不良之后，根据该判定结果，控制工具（T）及工件（W）的移动。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种自动测定被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到加工位置的距离的机床。

背景技术

通常，在机床中，使装配于主轴的工具和安装于工作台的工件沿着水平方向及上下方向相对地移动，从而能够对工件进行加工。由此，若工件存在安装不良或工件存在形状不良，则有可能在加工后的工件上产生切削残留，或在加工中的工件及工具上作用有大的加工负载。

因此，在以往的机床中，在对工件进行加工之前，测定该工件中的指定部位的坐标，基于该测定结果，判定工件是否存在安装不良，以及工件是否存在形状不良。并且，这种以往的机床例如被专利文献1公开。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-338065号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述以往的机床中，使用装配于主轴的探测器，测定工件中的指定部位的坐标。然而，当如此使用装配于主轴的探测器进行测定时，针对每个加工的工件，不仅需要探测器向主轴的装配作业，而且需要探测器与工具之间相对于主轴的更换作业。而且，在使用了探测器的测定方法中，在使探测器与工件接触时，为了防止过负载作用于该探测器，而需要将探测器向工件的接近速度抑制得较低。由此，在以往的机床中，在对工件进行测定时，需要超过必要的时间。

因此，本发明是解决上述课题的发明，以提供一种能够容易且以短时间对被加工物进行测定而高精度地加工该被加工物的机床为目的。

用于解决课题的手段

解决上述课题的本发明的机床使能够装配工具的主轴和被加工物沿着水平方向及上下方向相对地移动，通过所述工具对被加工物进行加工，其特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转，并且被支承为至少能够沿着上下方向移动；

测定单元，非接触地测定被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离；

搬运单元，设于所述鞍部，将所述测定单元在所述测定单元能够测定被加工物的测定位置与从该测定位置退避的退避位置之间搬运；以及

控制单元，基于由所述测定单元测定到的被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离，判定该被加工物是否存在安装不良及形状不良之后，根据该判定结果，控制所述工具及被加工物的至少一方的移动。

解决上述课题的本发明的机床使能够装配工具的主轴和被加工物沿着水平方向及上下方向相对地移动，通过所述工具对被加工物进行加工，其特征在于，具备：

工作台，将被加工物安装成能够拆装，并且被支承为能够沿着水平方向移动；

测定单元，非接触地测定被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离；

搬运单元，设置在与被加工物的移动范围相对的所述主轴侧，将所述测定单元支承为能够沿着上下方向移动，并且将所述测定单元在所述测定单元能够测定被加工物的测定位置与从该测定位置退避的退避位置之间搬运；以及

控制单元，基于由所述测定单元测定到的被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离，判定该被加工物是否存在安装不良及形状不良之后，根据该判定结果，控制所述工具及被加工物的至少一方的移动。

解决上述课题的本发明的机床的特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转；以及

柱，沿着上下方向支承所述鞍部，

将所述搬运单元设于所述柱。

解决上述课题的本发明的机床的特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转；以及

柱，沿着上下方向支承所述鞍部，

将所述搬运单元设于对所述柱进行支承的地板面。

解决上述课题的本发明的机床的特征在于，

所述搬运单元将所述测定单元在所述测定位置与所述退避位置之间沿着所述主轴的轴向搬运。

解决上述课题的本发明的机床的特征在于，

将所述搬运单元以在被加工物的厚度方向上相对的方式设置，

通过在相对的所述搬运单元上分别安装的所述测定单元，从被加工物的厚度方向两侧，测定该被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离。

发明效果

因此，根据本发明的机床，具备将非接触地对被加工物进行测定的测定单元在测定位置与退避位置之间搬运的搬运单元，通过将该搬运单元设置于不干预工具向主轴的拆装的位置，而能够容易且以短时间对被加工物进行测定。而且，基于测定单元的测定结果，判定被加工物是否存在安装不良及形状不良，根据该判定结果，控制工具及被加工物的移动，从而能够高精度地加工被加工物。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的机床的概略结构图。

图2是图1的主要部分放大图，是表示具备一个搬运装置的状态的图。

图3是表示本发明的第一实施例的机床的结构的框图。

图4是图1的主要部分放大图，是表示具备多个搬运装置的状态的图。

图5是使本发明的第一实施例的机床相对配置时的俯视图。

图6是本发明的第二实施例的机床的概略结构图。

图7是表示在本发明的第二实施例的机床上设置的搬运装置的一例的图。

图8是表示在本发明的第二实施例的机床上设置的搬运装置的另一例的图，（a）是表示将工件测定器搬运到测定位置后的状态的图，（b）是表示将工件测定器搬运到退避位置后的状态的图。

具体实施方式

以下，使用附图，详细说明本发明的机床。

实施例

首先，使用图1至图5，详细说明第一实施例的机床。

如图1所示，在机床1竖立设置有柱11。而且，在该柱11的侧面支承有能够沿着铅垂方向（以下，称为Y轴方向）升降的鞍部12。

在鞍部12内支承有能够沿着水平方向（以下，称为Z轴方向）移动的主轴头13，在该主轴头13内支承有能够沿着其轴向（Z轴方向）移动且能够绕着其轴心旋转的主轴14。并且，在主轴14的前端装配有能够拆装的工具T。而且，在鞍部12的侧面设有详细情况后述的搬运装置（搬运单元）15。

而且，在机床1中，在柱11的正面设有工作台床16，在该工作台床16的上表面支承有能够沿着水平方向（以下，称为X轴方向）移动的工作台17。并且，在工作台17的上表面安装有能够拆装的工件（被加工物）W。

因此，通过驱动鞍部12，能够使工具T及搬运装置15沿着Y轴方向移动。而且，通过驱动主轴头13，伴随于该主轴头13的Z轴方向的移动，能够使主轴14及工具T沿着其轴向移动。而且，通过驱动主轴14，伴随于该主轴14的Z轴方向的移动，能够使工具T沿着其轴向移动。另一方面，通过驱动工作台17，能够使工件W与该工作台17一起沿着X轴方向移动。

另外，如图1至图3所示，搬运装置15由装置主体15、搬运杆15b、电动机15c、增幅器15d构成。装置主体15a安装在鞍部12的侧面，搬运杆15b在该装置主体15a内，被支承为能够沿着Z轴方向滑动，即以相对于工件W接近离开的方式伸缩。因此，通过驱动电动机15c，能够使搬运杆15b沿着Z轴方向移动。

并且，在搬运杆15b的前端安装有工件测定器（测定单元）30。该工件测定器30为在加工工件W之前，非接触地测定该工件W的加工位置（加工部位的坐标）、形状（加工部位的尺寸）、倾斜角度（加工余量）、及从工件测定器30到加工位置的距离的非接触式的测定器。在此，在机床1中，作为工件测定器30，例如，采用CCD相机31或激光测长器32。

需要说明的是，在图1中，示出了在搬运杆15b的前端安装有1个工件测定器30的状态，在图2及图3中，示出了在搬运杆15b的前端安装有两个工件测定器30的状态。

具体而言，在将工件测定器30设为CCD相机31的情况下，如图3所示，通过该CCD相机31，拍摄工件W的规定的摄影部位，由此取得其图像数据。并且，该图像数据经由控制器33向解析装置19输入。而且，在解析装置19中，将输入的图像数据识别作为工件W的形状之后，向后述的NC装置20输出。

另外，在将工件测定器30设为激光测长器32的情况下，如图3所示，将从该激光测长器32输出的激光向工件W的规定的照射点照射，由此测定从激光测长器32到该照射点的Z轴方向的距离。并且，该测定距离经由控制器33向解析装置19输入。而且，在解析装置19中，将输入的测定距离直接作为到加工位置的距离，并向后述的NC装置20输出，并且在识别作为工件W的形状之后，向NC装置20输出。

因此，通过驱动鞍部12及工作台17，能够使搬运装置15相对于工件W沿着X轴方向及Y轴方向相对地移动。即，能够将搬运装置15定位在与工件W的规定的摄影部位及规定的照射点相对的位置。而且，如此，驱动定位后的搬运装置15，使搬运杆15b沿着Z轴方向滑动，由此能够在将工具T装配于主轴14后的状态下将工件测定器30（CCD相机31及激光测长器32）在能够测定（能够拍摄及能够照射）工件W的测定位置（摄影位置及照射位置）P1与从该测定位置P1退避的退避位置P2之间搬运。

需要说明的是，测定位置P1在Z轴方向上，设定在比装配于主轴14的工具T的前端位置伸出的位置（接近工件W的位置）。而且，退避位置P2在Z轴方向上，设定在比装配于主轴14的工具T的前端位置拉入的位置（从工件W离开的位置）。

在此，如图1所示，在机床1设有统一控制该机床1的NC装置（控制单元）20。在该NC装置20上例如连接有鞍部12、主轴头13、主轴14、搬运装置15、工作台17、解析装置19、工件测定器30等。

即，在NC装置20中，基于与加工前的工件W的形状和加工余量对应的加工条件（主轴14的转速、进给速度、切入量等），控制装配于主轴14的工具T的Y轴方向及Z轴方向的移动和安装于工作台17的工件W的X轴方向的移动。而且，在NC装置20中，在基于工具T的加工前，控制搬运装置15及工件测定器30的测定动作，测定工件W的加工位置、形状、倾斜角度及从工件测定器30到加工位置的距离。并且，基于这些测定结果，判定工件W是否存在安装不良及形状不良，而且，根据该判定结果，控制工具T及工件W的移动，从而实现工件W的加工余量的均匀化。

需要说明的是，解析装置19、NC装置20、工件测定器30、CCD相机31、激光测长器32等构成测定单元。

接下来，具体说明机床1对工件W的测定及加工。而且，在下述的说明中，代表性地叙述在搬运杆15b的前端安装有CCD相机31及激光测长器32的情况。

首先，将工件W安装于工作台17。需要说明的是，在该工件W的侧面Wa、Wb预先加工有多个作为贯通孔的预孔Wc。

接下来，将搬运装置15以与工件W的预孔Wc相对的方式定位之后，使搬运装置15的搬运杆15b伸长。由此，将CCD相机31及激光测长器32从退避位置P2向测定位置P1搬运。

然后，通过CCD相机31拍摄工件W的预孔Wc，然后将该拍摄到的预孔Wc的图像转换成图像数据，并经由解析装置19向NC装置20输入。此时，在解析装置19中，基于该输入的图像数据，运算预孔Wc的中心及内径。

另外，通过激光测长器32测定到工件W的侧面Wa上的多个照射点的距离，然后将该测定到的多个测定距离经由解析装置19向NC装置20输入。此时，在解析装置19中，基于该输入的多个测定距离，运算侧面Wa的倾斜角度及到预孔Wc的端面的距离。需要说明的是，在如此使用激光测长器32时，至少进行两次基于该激光测长器32的距离测定。

接下来，在NC装置20中，基于输入的预孔Wc的中心及内径、侧面Wa的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离，判定工件W是否存在安装不良，以及工件W是否存在形状不良。

此时，在判定为工件W没有安装不良，并且判定为工件W没有形状不良时，基于预先设定的加工条件，使工具T沿着Y轴方向及Z轴方向移动，并且使工件W沿着X轴方向移动，由此，对工件W的预孔Wc及预孔Wc的端面进行规定的加工。

另一方面，在判定为工件W存在安装不良，或者判定为工件W存在形状不良时，基于预孔Wc的中心及内径、侧面Wa的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离，校正工具T的Y轴方向及Z轴方向的移动、工件W的X轴方向的移动。由此，假设工件W倾斜地安装于工作台17，或工件W存在形状不良，对工件W的安装位置进行校正，从而对该工件W的预孔Wc及预孔Wc进行规定的加工。

并且，虽然对工具T及工件W的移动进行校正，但判定为在工件W上产生切削残留时，机床1的加工被中止，用于通知工件W的安装不良或形状不良的警告用报警器起动。

需要说明的是，在上述的本实施方式中，在鞍部12的侧面设有一个搬运装置15，但也可以设置多个搬运装置15。

例如图4所示，在鞍部12的侧面沿着上下方向并排设置两个搬运装置15时，将一侧的搬运装置15的工件测定器30设为CCD相机31，将另一侧的搬运装置15的工件测定器30设为激光测长器32。由此，针对每个搬运装置15，能够指定设置位置，因此能够将CCD相机31的摄影部位和激光测长器32的照射点设定在不同的位置。

另外，在上述的本实施方式中，作为对工件W进行加工的机床，采用了具备1个柱11的机床1，但也可以如图5所示，设为将两个柱11在安装于工作台17的工件W的厚度方向上相对配置的机床。

即，通过将两个柱11以在工件W的厚度方向上隔着工件W的方式配置，利用在侧面Wa侧的搬运装置15上安装的工件测定器30，测定在侧面Wa开口的预孔Wc的中心及内径、侧面Wa的倾斜角度、到在侧面Wa开口的预孔Wc的端面的距离，并且，利用在侧面Wb侧的搬运装置15上安装的工件测定器30，测定在侧面Wb开口的预孔Wc的中心及内径、侧面Wb的倾斜角度、到在侧面Wb开口的预孔Wc的端面的距离。由此，能够通过在相对的搬运装置15分别安装的工件测定器30，从工件W的厚度方向两侧，同时测定预孔Wc的中心及内径、侧面Wa、Wb的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离，因此能够以短时间且高精度地对工件W进行测定。

而且，在上述的本实施方式中，将柱11固定，但也可以使柱11沿着X轴方向及Z轴方向移动。

因此，根据本发明的机床1，通过在鞍部12的侧面设置对非接触式的工件测定器30进行搬运的搬运装置15，能够容易且以短时间测定预孔Wc的中心及内径、侧面Wa、Wb的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离。并且，基于工件测定器30的上述4个测定结果，判定工件W是否存在安装不良及形状不良，并根据该判定结果，控制工具T及工件W的移动，由此能够高精度地加工工件W。

另外，通过搬运装置15，使工件测定器30在测定位置P1与退避位置P2之间能够搬运，由此能够使测定位置P1尽量接近工件W，因此能够提高工件测定器30的测定精度。另一方面，能够使退避位置P2尽量远离工件W，因此能够防止由因加工而飞散的切屑或切削油引起的工件测定器30的破损或故障。

而且，通过多个工件测定器30，从工件W的侧面Wa侧及侧面Wb侧这两方向，同时测定预孔Wc的中心及内径、侧面Wa、Wb的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离，由此能够实现进一步的测定时间的缩短化。

接下来，使用图6至图8，详细说明第二实施例的机床。需要说明的是，对于与第一实施例相同的构件，标注同一标号，并省略其说明。

如图6所示，在机床2设有柱床41，在该柱床41的上表面支承有能够沿着X轴方向移动的柱42。而且，在柱42的内表面支承有能够沿着Y轴方向升降的鞍部12。

在此，在机床2中，图7及图8（a）、（b）所示的搬运装置（搬运单元）15、45能够安装在安装位置H1、H2。安装位置H1表示将搬运装置15、45安装在柱42的侧面时的位置，安装位置H2表示将搬运装置15、45安装在地板面F的柱床41的一端侧的位置。

因此，通过驱动柱42，能够使工具T及安装在安装位置H1上的搬运装置15、45沿着X轴方向移动。

另外，如图7所示，搬运装置15除了包括上述的装置主体15a、搬运杆15b、电动机15c、增幅器15d之外，还包括支承构件15e。支承构件15e在将搬运装置15安装于安装位置H1时，其侧面安装于柱42的侧面，在将搬运装置15安装于安装位置H2时，其底面安装于地板面F，且将装置主体15a支承为能够沿着Y轴方向升降。

因此，通过驱动搬运装置15，能够使安装在搬运杆15b的前端的工件测定器30沿着Y轴方向移动，并且能够在Z轴方向上将工件测定器30在测定位置P1与退避位置P2之间搬运。

另一方面，如图8（a）、（b）所示，搬运装置45由装置主体45a、第一搬运臂45b、第二搬运臂45c、连结轴45d、电动机15c、增幅器15d构成。装置主体45a在将搬运装置45安装于安装位置H1时，其侧面安装于柱42的侧面，在将搬运装置45安装于安装位置H2时，其底面安装于地板面F。

另外，第一搬运臂45b的基端经由连结轴45d而能够转动地支承于装置主体45a，第二搬运臂45c的基端经由连结轴45d而能够转动地支承在该第一搬运臂45b的前端。而且，在第二搬运臂45c的前端安装有工件测定器30。

因此，驱动电动机15c，以两个连结轴45d为中心，使第一搬运臂45b及第二搬运臂45c转动，由此能够使在第二搬运臂45c的前端安装的工件测定器30沿着Y轴方向移动，并且能够在Z轴方向上将工件测定器30在测定位置P1与退避位置P2之间搬运。

并且，如图6所示，在机床2设有统一控制该机床2的NC装置20。在该NC装置20上例如连接有鞍部12、主轴头13、主轴14、搬运装置15、45、工作台17、解析装置19、工件测定器30、柱42等。

即，在NC装置20中，在基于工具T的加工前，控制搬运装置15、45及由工件测定器30进行的测定动作，测定工件W的加工位置、形状、倾斜角度及从工件测定器30到加工位置为止的距离。并且，基于这些测定结果，判定工件W是否存在安装不良及形状不良，而且，根据该判定结果，控制工具T及工件W的移动，由此实现工件W的加工余量的均匀化。

因此，在将搬运装置15安装在安装位置H1时，驱动搬运装置15、工作台17、柱42，而在将搬运装置15安装于安装位置H2时，驱动搬运装置15及工作台17，由此，能够使搬运装置15相对于工件W沿着X轴方向及Y轴方向相对地移动，将搬运装置15定位在与工件W的规定的摄影部位及规定的照射点相对的位置。而且，如此，驱动定位后的搬运装置15，使搬运杆15b沿着Z轴方向滑动，由此能够在将工具T装配于主轴14后的状态下将工件测定器30在测定位置P1与退避位置P2之间搬运。

另外，在将搬运装置45安装于安装位置H1时，驱动搬运装置45、工作台17、柱42，而在将搬运装置45安装于安装位置H2时，驱动搬运装置45及工作台17，由此，能够使搬运装置45相对于工件W沿着X轴方向及Y轴方向相对地移动，将搬运装置45定位在与工件W的规定的摄影部位及规定的照射点相对的位置。而且，如此，驱动定位后的搬运装置45，使第一搬运臂45b及第二搬运臂45c沿着Z轴方向转动，由此，能够在将工具T装配于主轴14后的状态下将工件测定器30在测定位置P1与退避位置P2之间搬运。

因此，根据本发明的机床2，在与工件W的X轴方向的移动范围相对的柱42侧，即，在柱42的侧面及对柱床41进行支承的地板面F，设有对非接触式的工件测定器30进行搬运的搬运装置15、45，由此能够容易且以短时间测定预孔Wc的中心及内径、侧面Wa、Wb的倾斜角度、到预孔Wc的端面的距离。并且，基于工件测定器30的上述4个测定结果，判定工件W是否存在安装不良及形状不良，并根据该判定结果，对工具T及工件W的移动进行控制，由此能够高精度地加工工件W。

需要说明的是，在上述的本实施方式中，作为对工件W进行加工的机床，采用了具备1个柱42的机床2，但也可以是将两个柱42在安装于工作台17的工件W的厚度方向上相对配置的机床。

另外，在上述的两个实施方式中，在将两个工件测定器30安装于1个搬运装置15、45时，作为两个工件测定器30，分别使用了CCD相机31及激光测长器32，但也可以仅使用CCD相机31及激光测长器32中的任一方。

而且，在上述的两个本实施方式中，在主轴14绕着水平轴旋转的机床1（例如，卧式镗床等）上设置搬运装置15、45，但也可以在主轴绕铅垂轴旋转的机床（例如，门式加工中心等）上设置搬运装置15、45。

工业上的可利用性

本发明能够适用于防止在加工后的工件上产生切削残留，或在加工中的工件及工具上作用有大的加工负载的机床。

Claims (8)

1.一种机床，使能够装配工具的主轴和被加工物沿着水平方向及上下方向相对地移动，通过所述工具对被加工物进行加工，其特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转，并且被支承为至少能够沿着上下方向移动；

测定单元，非接触地测定被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离；

搬运单元，设于所述鞍部，将所述测定单元在所述测定单元能够测定被加工物的测定位置与从该测定位置退避的退避位置之间搬运；以及

控制单元，基于由所述测定单元测定到的被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离，判定该被加工物是否存在安装不良及形状不良之后，根据该判定结果，控制所述工具及被加工物的至少一方的移动。

2.一种机床，使能够装配工具的主轴和被加工物沿着水平方向及上下方向相对地移动，通过所述工具对被加工物进行加工，其特征在于，具备：

工作台，将被加工物安装成能够拆装，并且被支承为能够沿着水平方向移动；

测定单元，非接触地测定被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离；

搬运单元，设置在与被加工物的移动范围相对的所述主轴侧，将所述测定单元支承为能够沿着上下方向移动，并且将所述测定单元在所述测定单元能够测定被加工物的测定位置与从该测定位置退避的退避位置之间搬运；以及

控制单元，基于由所述测定单元测定到的被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离，判定该被加工物是否存在安装不良及形状不良之后，根据该判定结果，控制所述工具及被加工物的至少一方的移动。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转；以及

柱，沿着上下方向支承所述鞍部，

将所述搬运单元设于所述柱。

4.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，具备：

鞍部，将所述主轴支承为能够旋转；以及

柱，沿着上下方向支承所述鞍部，

将所述搬运单元设于对所述柱进行支承的地板面。

5.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述搬运单元将所述测定单元在所述测定位置与所述退避位置之间沿着所述主轴的轴向搬运。

6.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

将所述搬运单元以在被加工物的厚度方向上相对的方式设置，

通过在相对的所述搬运单元上分别安装的所述测定单元，从被加工物的厚度方向两侧，测定该被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离。

7.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

所述搬运单元将所述测定单元在所述测定位置与所述退避位置之间沿着所述主轴的轴向搬运。

8.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

将所述搬运单元以在被加工物的厚度方向上相对的方式设置，

通过在相对的所述搬运单元上分别安装的所述测定单元，从被加工物的厚度方向两侧，测定该被加工物的加工位置、形状、倾斜角度、及到所述加工位置的距离。

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