CN105598744A

CN105598744A - 旋转轴中心位置测量用夹具以及旋转轴中心位置测量方法

Info

Publication number: CN105598744A
Application number: CN201510791607.0A
Authority: CN
Inventors: 越石光
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-05-25
Also published as: JP2016097459A; US20160138901A1; DE102015119525A1

Abstract

本发明提供旋转轴中心位置测量用夹具。旋转轴中心位置被测定的旋转台具备设置于机床的工作台上并供工件载置的回转板、使该回转板旋转的旋转驱动装置以及设置于与该旋转驱动装置对置的位置并支撑该回转板的旋转轴支撑装置。为了测定旋转轴中心位置，使用将在两端具备球状的基准体的棒状部件配置于上述旋转台的回转板上的夹具。

Description

旋转轴中心位置测量用夹具以及旋转轴中心位置测量方法

技术领域

本发明涉及用于测量搭载于加工中心等多轴机床的附带回转板的旋转轴的该旋转轴中心位置的夹具以及使用该夹具的旋转轴中心位置测量方法。

背景技术

近年来，为了应对工序集中、安装工时减少、加工精度的提高、多面加工之类的顾客需要，而较多地使用具有附带回转板的旋转轴的多轴机床。例如，使用具有旋转轴11的多轴机床，该旋转轴11具备图5A～图5D所示那样的回转板12与尾座支架13。

在具有具备回转板与尾座支架的旋转轴的多轴机床中，为了保证工件的加工精度，而需要求得上述的旋转轴的旋转中心的位置。

以下对求得具备回转板与尾座支架的旋转轴的旋转中心位置的第一、第二方法进行说明。

首先，该第一方法为不使用测量夹具的旋转轴中心位置测量方法，使用图5A～图5D对该方法进行说明。

回转板12的一端(上端)连结于旋转台的旋转轴11，另一端(下端)连结于尾座支架13。因此，使用触摸探测器25测量将旋转轴11形成90°时(图5A)的回转板12的Y方向位置(第一测量位置)与将该旋转轴11形成270°时(图5B)的回转板12的Y方向位置(第二测量位置)，根据这些第一、第二测量位置求得旋转轴11的Y方向的旋转中心位置。

触摸探测器25向图5A、图5B的箭头26的方向(测量方向(Y方向))移动。旋转轴11的Z方向的旋转中心位置使用从旋转轴生产商或者机床生产商给予的中心高24(图5C以及图5D)的值(从载置于工作台27上的基板17的面至旋转轴11的旋转中心的Z方向的距离)而求得。

接下来，该第二方法与上述的第一方法(图5A、图5B)相同地对旋转轴11的Y方向的旋转中心位置进行测量。另一方面，针对旋转轴11的Z方向的旋转中心位置，测量将旋转轴11的旋转位置形成0°时的回转板12的Z方向位置Z1，在旋转轴11的Y方向的旋转中心位置测定时，求得从中心位置至回转板12的距离Z2，从而通过Z1-Z2求得旋转轴11的Z方向的旋转中心位置。

另外，求得旋转轴的中心位置的其他的方法在日本特开2007-44802号公报中公开。在该方法中，在工作台上的规定位置设置标准球，将A轴的旋转轴中心设为A(y0、z0)。接下来，使工作台绕A轴旋转任意的旋转角度β，在该倾斜状态(旋转角度β)下，求得标准球的中心位置c1(cy1、cz1)。然后，进一步使工作台绕A轴旋转规定角度α，形成旋转角度γ(即，γ＝α+β)，在该倾斜状态(旋转角度γ)下，求得标准球的中心位置c2(cy2、cz2)。此处，使矢量AC1旋转α度的直线成为矢量AC2，因此通过运算求得旋转轴中心A(y0、z0)。

在上述的两个方法中，使旋转轴与尾座支架的中心位置完全一致地设置几乎无法实现，因此若设置回转板则在回转板产生变形的情况较多，在这些方法中，无法正确地测量旋转轴的中心位置。通过如图5A、图5B所示地使回转板12旋转而直接测量该回转板12，能够求得旋转轴11的中心位置，但若在回转板12存在变形，则无法计算正确的位置。

另外，在使用了上述的日本特开2007-44802号公报所公开的球状的夹具的情况下，不限定于将旋转轴与尾座支架设置为与X轴完全平行，因此考虑测量的X轴位置与实际加工中使用的X轴位置的旋转轴中心位置不同的情况。换句话说，如日本特开2007-44802号公报所公开的那样，也能够使用球状的夹具来正确地求得旋转轴的中心位置，但在未将旋转轴设置为与多轴机床的任一轴完全平行的情况下，存在仅能够在设置了夹具的场所正确地测量旋转轴中心位置的问题。在该情况下，考虑设置两个球状的夹具，从而能够求得旋转轴的倾斜角度，进而获得正确的旋转轴中心位置，但较繁琐。

发明内容

因此，本发明的目的在于，为了解决上述现有技术的问题，提供一种即便在未将旋转轴设置为与多轴机床的任一轴完全平行的情况下，也能够正确地测量旋转轴中心位置的旋转轴中心位置测量用夹具以及使用该夹具的旋转轴中心位置的测定方法。

本发明的旋转轴中心位置测量用夹具用于测定旋转台的旋转轴中心位置，该旋转台具备设置于机床的工作台上并载置工件的回转板、使该回转板旋转的旋转驱动装置以及设置于与该旋转驱动装置对置的位置并支撑该回转板的旋转轴支撑装置，上述旋转轴中心位置测量用夹具包括配置于上述旋转台的回转板上的、在两端具备球状的基准体的棒状部件。

另外，本发明的旋转轴中心位置测量方法用于测定旋转台的旋转轴中心位置，该旋转台具备设置于机床的工作台上并载置工件的回转板、使该回转板旋转的旋转驱动装置以及设置于与该旋转驱动装置对置的位置并支撑该回转板的旋转轴支撑装置，上述旋转轴中心位置测量方法包括如下步骤：将用于测量包含在两端具备球状的基准体的棒状部件的旋转台的旋转轴中心位置的夹具设置于上述旋转台；由安装于上述机床的探测器在多个旋转轴位置分别测量上述夹具的棒状部件的一方的端部所具备的基准体的中心位置与另一方的端部所具备的基准体的中心位置；以及根据上述测定的基准体的中心位置求得旋转轴倾斜角度与旋转轴中心位置。

根据本发明，能够提供一种即便在未将旋转轴设置为与多轴机床的任一轴完全平行的情况下，也能够正确地测量旋转轴中心位置的旋转轴中心位置测量用夹具以及使用该夹具的旋转轴中心位置的测定方法。

附图说明

本发明的上述以及其他的目的以及特征能够根据参照附图对以下的实施例的说明变得清楚。其中：

图1是对搭载了具备回转板与尾座支架的旋转轴的多轴机床进行说明的图。

图2是对将基于本发明的旋转轴中心位置测量用夹具设置在回转板上的状态进行说明的图。

图3A～图3C是对使用图2所示的旋转轴中心位置测量用夹具在三个姿态中分别对该旋转轴中心位置测量用夹具的球状部进行四点测量的情况进行说明的图。

图4是对构成为使用图2所示的旋转轴中心位置测量用夹具测定旋转台的旋转轴中心位置的机床的控制装置进行说明的图。

图5是表示不使用测量夹具的以往的旋转轴中心位置测量方法的图。

具体实施方式

在设置在支撑于脚22的台座21上的床鞍移动机构支撑有沿Y方向被驱动的Y轴床鞍部19。该Y轴床鞍部19被未图示的Y轴马达沿Y方向驱动。在设置在Y轴床鞍部19上的工作台移动机构支撑有工作台27。该工作台27被X轴马达18沿X方向驱动。此外，X方向为图1的纸面的左右方向，Y方向为与纸面垂直的方向。

在工作台27的后方且台座21上立设有柱23。在该柱23的上方配置有主轴头。该主轴头经由设置于柱23的Z轴床鞍部20能够沿主轴的轴向(Z方向)移动地被支撑。在主轴头安装有主轴单元。在该主轴单元安装有驱动主轴的主轴马达14。在主轴单元的主轴装配有能够通过作为工具更换装置的工具匣16更换的各种工具(切削工具15)。安装于主轴的工具(切削工具15)构成为与主轴一同以各种旋转速度旋转。

工作台27能够向与主轴的轴线(Z轴导轨延伸的方向)正交并且相互正交的两个方向(X方向以及Y方向)移动地被支撑。在该工作台27上安装有旋转台10。该旋转台10包括固定工件的回转板12、使回转板12旋转的旋转轴11、设置于与该旋转轴11对置的位置并支撑回转板12的尾座支架13以及基板17。如图2所示，旋转轴11与尾座支架13固定于基板17。如图2所示，基板17固定于工作台27。此外，也可以不使用旋转台10的基板17，而是将旋转轴11与尾座支架13固定于工作台27。

接下来，使用图2以及图3A～图3C对本发明的能够正确地测量旋转轴中心位置的旋转轴中心位置的测量用夹具以及使用该夹具的旋转轴中心位置的测定方法进行说明。

如图2所示，旋转轴中心位置测量用夹具30的特征在于，使用在两端设置球状的部件(第一球状部31以及第二球状部32)的棒状部件33。以下对该旋转轴中心位置测量用夹具30在搭载在旋转台10的回转板12上的状态下能够正确地求得旋转轴11的中心位置的情况进行说明。

如图2所示，旋转轴中心位置测量用夹具30安装在立设于回转板12的支撑部件34的上端部。此外，旋转轴中心位置测量用夹具30也可以不使用支撑部件34而是使用螺栓等(未图示)直接固定于回转板12。该旋转轴中心位置测量用夹具30由棒状部件33和设置于该棒状部件33的一端以及另一端的第一球状部31以及第二球状部32构成。也可以将第一球状部31、第二球状部32与棒状部件33形成为一体，还可以通过螺钉等固定件将第一球状部31、第二球状部32固定于棒状部件33。

使用图3A～图3C对使用该旋转轴中心位置测量用夹具30在下述所示的三个姿态中分别对设置于棒状部件33的两端的第一球状部31、第二球状部32的每一个进行四点测量的情况进行说明。

如图3C所示，在旋转轴11为0°、90°、180°三个位置(姿态)时，使用触摸探测器25测量这些各位置的第一球状部31、第二球状部32的中心位置。

如图3A以及图3B所示，在X轴方向上分离的两个测定位置、“测定位置1”与“测定位置2”，分别在三个姿态下，每个姿态测量四点，由此能够求得各个姿态中的第一球状部31、第二球状部32的中心位置。

即，如图3C所示，

(Ⅰ)在旋转轴11为0°的位置，对第一球状部31(测定位置1)以及第二球状部32(测定位置2)分别测定P1、P2、P3、P4四点。

(Ⅱ)在旋转轴11为90°的位置，对第一球状部31(测定位置1)以及第二球状部32(测定位置2)分别测定P5、P6、P7、P8四点。

(Ⅲ)在旋转轴11为180°的位置，对第一球状部31(测定位置1)以及第二球状部32(测定位置2)分别测定P9、P10、P11、P12四点。

为了根据不同的三个位置的坐标值求得圆的中心位置，只要使用下述(1)式即可。因此，在上述的(Ⅰ)～(Ⅲ)的各自的测定中获得的四点的坐标值中，根据XY平面上的三点的坐标值使用(1)式求得XY平面上的圆的中心位置Y，另外，根据YZ平面上的三点的坐标值使用(1)式求得YZ平面上的圆的中心位置Z。于是，能够根据这些两个圆中心位置Y、Z求得球(球状部31、32)的中心位置。

Y＝{[P1(Z)-P2(Z)]×(b-c)-[P1(Z)-P3(Z)]×d}/a

Z＝-{[P1(Y)-P2(Y)]×(b-c)-[P1(Y)-P2(Y)]×d}/a

......(1)

此处，

a＝2×{[P1(Y)-P2(Y)]×[P1(Z)-P3(Z)]

―[P1(Y)-P3(Y)]×[P1(Z)-P2(Z)]}

b＝P3(Y)×P3(Y)+P3(Z)×P3(Z)

c＝P1(Y)×P1(Y)+P1(Z)×P1(Z)

d＝P2(Y)×P2(Y)+P2(Z)×P2(Z)-c

而且，能够根据这样地求得的三个姿态(0°、90°、180°)的每一个中的第一球状部31、第二球状部32的中心位置来正确地求得旋转轴11的中心位置。

并且，能够根据这样地在“测定位置1”测量而求得的第一球状部31的中心位置与在“测定位置2”测量而求得的第二球状部32的中心位置能够求得旋转轴11(相对于XY平面以及ZX平面)的倾斜。而且，若判定旋转轴11的倾斜(旋转中心28(图3C)的倾斜)，则也能够另行计算各X轴位置的旋转中心位置(Y、Z)。

通过使用数值控制装置自动地进行这些计算，能够简单地求得附带回转板的旋转轴的中心位置。

数值控制装置40具备进行在测定位置1与测定位置2分别测量三个姿态中的球(球状部31、32)的表面的位置的控制的测量控制部41以及在由该测量控制部41的测量而获得的球的表面的位置数据的基础上使用上述的(1)式来计算旋转轴中心位置的旋转轴位置中心位置计算部42。

当在多轴机床成套地安装旋转轴与回转板的情况下，难以安装标准杆等，因此难以简单正确地求得旋转轴中心位置，但在本发明中通过使用具备在两端具备球状的基准体的棒状部件的旋转轴中心位置测量用夹具，能够正确地求得旋转台的旋转轴中心的位置。

Claims

1.一种用于测定旋转台的旋转轴中心位置的旋转轴中心位置测量用夹具，其特征在于，

该旋转台具备设置于机床的工作台上并载置工件的回转板、使该回转板旋转的旋转驱动装置以及设置于与该旋转驱动装置对置的位置并支撑该回转板的旋转轴支撑装置，

上述旋转轴中心位置测量用夹具包括配置于上述旋转台的回转板上的、在两端具备球状的基准体的棒状部件。

2.一种测定旋转台的旋转轴中心的旋转轴中心位置测量方法，其特征在于，

上述旋转轴中心位置测量方法包括：

将用于测量包含在两端具备球状的基准体的棒状部件的旋转台的旋转轴中心位置的夹具设置于上述旋转台；

由安装于上述机床的探测器在多个旋转轴位置分别测量上述夹具的棒状部件的一方的端部所具备的基准体的中心位置与另一方的端部所具备的基准体的中心位置；以及

根据上述测定的基准体的中心位置求得旋转轴倾斜角度与旋转轴中心位置。