CN109661292B - 工件测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种工件测定方法，该工件测定方法由多个进给轴使测定件(114)和工件(W)相对移动，基于测定件和工件接触了时的进给轴的坐标，在要求工件的位置的机床(100)上测定工件，其中，使多个进给轴中的一个进给轴向所希望的测定位置移动，在处于所希望的测定位置时，存储一个进给轴的坐标值，由一个进给轴和其它的进给轴相对地移动测定件和工件，在达到了存储的坐标值时，停止由一个进给轴进行的移动，在使一个进给轴停止在坐标值的状态下，使用其它的进给轴使测定件移动，在多个测定点测定工件。

Description

工件测定方法
技术领域
本发明涉及可通过简单的操作测定固定在机床的工作台上的工件的工件测定方法。
背景技术
在机床中，存在如下的情况，即，在执行加工程序加工工件前，为了在机床上设定工件的基准位置，在机上测定工件或在机上测定加工完的工件的尺寸。在这样的情况下，在主轴前端装配测定探头，使用机床的进给轴装置测定工件。在这样的在机上进行工件测定的方法记载在专利文献1、2中。
专利文献1的NC装置，通过手动来操作进给轴装置，使装配在主轴的触碰式探头与工件的一端面接触，将该端面位置作为定心位置进行原点设定，通过手动来操作进给轴装置，由触碰式探头对处于工件上的圆柱状的凹部的内面或圆柱状的凸部的外面进行三个部位或相向的两个端面进行测定，运算该凹部或凸部的中心位置，或者运算该两个端面的中间位置，将运算的中心位置或中间位置作为前述定心位置进行原点设定。
在专利文献2的机床中，通过手动来操作进给轴装置，使测定头的测定件与工件接触，此时，从由测定头传送的跳跃信号和进给轴的位置读取组件读取的当前位置数据取得测定件接触了时的机械坐标，将该机械坐标显示在显示部的画面上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平01-301042号公报
专利文献2：日本特开2008-111770号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1、2记载的那样，在通过手动来操作进给轴使装配在主轴上的测定探头与工件侧面的多个测定点接触的情况下，存在在使测定探头从一个测定点向其它的测定点移动时，Z轴方向的高度在各个测定点不同的情况。在应测定的工件的侧面为与Z轴平行的形状的工件中，即使实际的测定点的高度不同，也能够在X轴、Y轴方向正确地测定工件，但在不是这样的情况下，需要测定点的高度是一定的。另外，在考虑Z轴的进给轴的真直度误差的情况下，以相同的Z轴坐标来测定能够避免Z轴进给轴的真直度误差的影响，测定精度提高。然而，通过由点动转盘、手柄进行的手动操作使Z轴的位置正确地停止是非常困难、需要时间的作业。另外，需要通过坐标值确认进给轴到达了该位置。
本发明以解决这样的以往技术的问题为技术课题，以提供一种操作者能够迅速、容易且正确地进行工件的测定的测定方法为目的。
为了解决课题的手段
为了实现上述的目的，根据本发明，提供一种工件测定方法，该工件测定方法由多个进给轴使测定件和工件相对移动，基于前述测定件和前述工件接触了时的进给轴的坐标，在要求工件的位置的机床上测定工件，其中，使前述多个进给轴中的一个进给轴向所希望的测定位置移动，在处于前述所希望的测定位置时，存储前述一个进给轴的坐标值，由前述一个进给轴和其它的进给轴相对地移动前述测定件和前述工件，在达到了存储的前述坐标值时，停止由前述一个进给轴进行的移动，在使一个进给轴停止在前述坐标值的状态下，使用其它的进给轴使测定件移动，在多个测定点测定工件。
发明的效果
根据本发明，在执行加工程序加工工件前的准备时或者在加工后在操作者在机上测定工件时，可迅速、容易且正确地使测定件沿一个进给轴相对于工件停止在相同的位置，缩短测定所需要的时间，而且测定结果的可靠性变高。
附图说明
图1是表示适用本发明的机床的一例的侧视图。
图2是控制盘的立体图。
图3是点动操纵台的俯视图。
图4是表示用于实施被显示在图2的控制盘的显示部的本发明的测定方法的测定窗口的一例的图。
图5是表示用于实施被显示在图2的控制盘的显示部的本发明的测定方法的测定窗口的一例的图。
图6是说明本发明的方法的流程图。
图7是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图8是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图9是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图10是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图11是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图12是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图13是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
图14是用于说明本发明的方法的表示测定探头的相对于工件的相对的位置的略图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
下面，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。
参照图1，表示适用本发明的机床的一例。在图1中，基于本发明的优选的实施方式的机床100构成了立式加工中心，具备床身102、工作台106、立柱104、X轴滑块108和主轴头110，所述床身102被固定在工厂的地板面上，作为基台；所述工作台106在床身102的前方部分(在图1中为左侧)的上面中可在前后方向或Y轴方向(在图1中为左右方向)移动地被设置，固定工件W；所述立柱104在床身102的后端侧(在图1中为右侧)直立设置并固定在该床身102的上面上，所述X轴滑块108在该立柱104的前面中可在左右方向或X轴方向(在图1中为与纸张垂直的方向)移动地设置；所述主轴头110在X轴滑块108的前面中可在上下方向或Z轴方向移动地安装，并可旋转地支承主轴112。机床100还具备用于操作者操作机床100的操作盘200。
在主轴112的前端，装配对被固定在工作台106上的工件W进行加工的刀具(未图示)。在图1中，在主轴112的前端，替代刀具，作为用于测定工件W的测定件装配了测定探头114。测定探头114能够由机床100的操作者通过手动操作来装配或者通过机床100的NC装置150自动地装配。
工作台106在床身102的上面中可沿在水平的Y轴方向(图1的左右方向)延伸设置的一对Y轴导轨(未图示)往复运动地设置，在床身102上设置了滚珠丝杆(未图示)和Y轴伺服马达(未图示)，所述滚珠丝杆作为沿Y轴导轨往复驱动工作台106的Y轴进给装置，在Y轴方向延伸设置，所述Y轴伺服马达与该滚珠丝杆的一端连结，在工作台106上安装了与前述滚珠丝杆卡合的螺母(未图示)。另外，在工作台106上，安装了测定工作台106的Y轴方向的坐标位置的Y轴标尺120。
X轴滑块108，在立柱104的上方部分的前面中，可沿在X轴方向延伸设置的一对X轴导轨(未图示)往复动地设置。在立柱104上设置了滚珠丝杆(未图示)和X轴伺服马达(未图示)，所述滚珠丝杆作为沿X轴导轨往复驱动X轴滑块108的X轴进给装置，在X轴方向延伸设置；所述X轴伺服马达与该滚珠丝杆的一端连结，在X轴滑块108上安装了与前述滚珠丝杆卡合的螺母(未图示)。另外，在立柱104上，安装了测定X轴滑块108的X轴方向的坐标位置的X轴标尺116。
主轴头110，在X轴滑块108的前面中，可沿在Z轴方向(在图1中为上下方向)延伸设置的一对Z轴导轨往复动地设置。在X轴滑块108上设置了滚珠丝杆(未图示)和Z轴伺服马达(未图示)，所述滚珠丝杆作为沿Z轴导轨往复驱动主轴头110的Z轴进给装置，在Z轴方向延伸设置；所述Z轴伺服马达与该滚珠丝杆的一端连结，在主轴头110上安装了与前述滚珠丝杆卡合的螺母(未图示)。另外，在X轴滑块108上，安装了测定主轴头110的Z轴方向的坐标位置的Z轴标尺118。
X轴伺服马达、Y轴伺服马达、Z轴伺服马达及X轴标尺116、Y轴标尺118、Z轴标尺120与控制机床100的NC装置150(图4)连接。测定探头114在与工件接触了时向NC装置150传送信号。由NC装置150控制向X轴伺服马达、Y轴伺服马达、Z轴伺服马达供给的电力(电流值)。
参照图2、3，说明操作盘200。操作盘200包括可通过接触画面进行所希望的部分的选择的触摸面板的那样的显示面板202和按键输入部204。在按键输入部204配置了多个按键开关。通过按压按键输入部204的按键开关，能够输入规定的数字、文字。另外，操作盘200包括进行规定的操作的选择的操作开关部206、进行超越控制值的设定的超越控制设定部208～212及紧急停止按钮214。超越控制设定部208～212，例如能够设定主轴的旋转速度的超越控制值、加工的进给速度的超越控制值等。
操作盘200还具备点动操纵台220，所述点动操纵台220具有从下端部分向前方呈棚状地延伸的板222。在点动操纵台220的板222上，配置了对X轴、Y轴、Z轴的各进给轴个别地进行点动进给操作的点动按钮224、设定点动进给的速度的超越控制开关226、自动测定开始按钮228及测定停止按钮230。
图4、5表示用于实施被显示在显示部202的本发明的测定方法的测定窗口的一例。该测定窗口包括进给轴的坐标显示区域10、表示测定类型的图标12、将测定探头114的移动方向(箭头AX-、箭头AX+)与工件W一起表示的测定探头移动方向显示区域14、显示作为测定结果的坐标值的坐标显示区域16、显示作为测定结果的尺寸值的尺寸显示区域18、显示工件W的相对于X轴的倾斜角的倾斜角显示区域20及设定测定探头114的Z轴方向的危险区域的按钮22。另外，具备用于将测定的坐标设定在机床的工件坐标系中的坐标设定按钮24。
进而，该测定窗口包括Z(-)限制按钮30。若操作者轻拍或点击Z(-)限制按钮30，则从Z轴标尺118读取此时的Z坐标值，该坐标值被设定为Z轴的向主轴112接近工作台106的方向的行程极限LS。若Z轴的行程极限LS被设定，则主轴112直至该行程极限LS被解除为止不再能越过作为该行程极限LS的Z坐标值地接近工作台106。
另外，Z(-)限制按钮30，其颜色与状态相应地变化。在Z(-)限制按钮30为灰色时，表示是行程极限LS被解除并可重新设定行程极限LS的状态。在Z(-)限制按钮30为蓝色时，表示虽然设定了行程极限LS，但当前的Z轴的坐标值没有达到行程极限LS的设定值。在Z(-)限制按钮30为绿色时，表示设定了行程极限LS，且Z轴的坐标值达到了行程极限LS的设定值。在Z(-)限制按钮30为灰色，且显示在按钮上的文字成为浅的灰色时，表示行程极限LS被解除，不能重新设定行程极限LS的状态。由此，操作者通过看一眼就能够确认当前的状态。
参照图5、6，说明基于本实施方式的工件W的测定方法。
若操作者通过操作机床100的操作盘200的显示面板202、按键输入部204的按键开关，开始工件W的测定(步骤S10)，则图5所示的测定窗口被显示在显示面板202上(步骤G10)。此时，测定窗口的Z(-)限制按钮30被显示为灰色(步骤G12)。
接着，将主轴112配置在测定开始位置。这，例如操作者能够通过操作点动操纵台220的点动按钮224来执行。或者也可以在操作盘200、点动操纵台220或者测定窗口内设置测定开始位置按钮(未图示)，通过按下、轻拍或点击该测定开始位置按钮，执行使主轴112向测定开始位置移动的NC程序。此测定开始位置，例如能够是在测定探头114的前端与工件W相比为上方且使测定探头114沿Z轴向下动时，不与工件W碰撞接触的位置，且作为可仅使用X轴和Z轴使测定探头114的前端向工件W的测定点移动的位置(参照图7)。
接着，操作者通过操作点动按钮224，如在图7中由箭头AZ-所示的那样，使主轴112在Z轴方向向下动，以便将测定探头114的前端配置在工件W的侧面的测定点的高度(步骤S12)。在将主轴112定位在测定点的高度(参照图8)时，若操作者轻拍或点击测定窗口的Z(-)限制按钮30(参照图9)，则当前的Z坐标值被设定为行程极限LS(步骤C10)(参照图10)，并且Z(-)限制按钮30的颜色从灰色变化为绿色(步骤G14)，表示在Z轴上设定了行程极限LS。
接着，使主轴112沿X轴向负的方向移动，测定工件W的侧面的X坐标。参照图11，操作者操作点动操纵台220的点动按钮224(点动进给操作)，使测定探头114沿X轴在箭头Ax-的方向接近工件W。NC装置150根据X轴的动作指令判定将测定探头114向X坐标值减少的方向进给。由此，在测定探头移动方向显示区域14中由箭头Ax-表示测定探头114沿X轴向负的方向移动的状态。
若测定探头114与工件W的侧面接触，则从测定探头114向NC装置150输出跳跃信号。NC装置150根据来自测定探头114的跳跃信号存储此时的X轴、Y轴、Z轴的各进给轴的坐标。另外，NC装置150，在接收到跳跃信号时，如在图11中由箭头Ax+所示的那样，将X轴的进给反转，使测定探头114背离工件W。若测定探头114按规定距离移动，移动到测定开始位置的正下方，则测定探头114的反转动作停止。这样，在第一测定点，测定工件W(步骤S16)。
接着，为了测定相反侧的侧面，操作者驱动X轴、Y轴、Z轴的进给轴，使测定探头114向工件W的相反侧移动(步骤S18)。此时，也能够在X-Y平面内移动，使测定探头114向工件W的相反侧移动，但由于移动路径变长，所以存在如下的情况，即，优选如在图12中由弧状的箭头A所示的那样，使测定探头114一面沿Z轴上下动，一面向工件W的相反侧移动。在本实施方式中，NC装置150，如果Z轴进给装置向背离工作台106的方向，在本实施方式中为沿Z轴向上动或向Z轴的正的方向移动，则至此为止呈现绿色的Z(-)限制按钮30变化为蓝色(步骤G16)，表示Z轴处于行程极限LS的上方。
接着，在将主轴112沿X轴向负的方向进给的期间，如果Z轴进给装置向接近工作台106的方向，在本实施方式中为沿Z轴向下动或向Z轴的负的方向移动(步骤S20)，如图13所示的那样到达作为以前进行了测定的Z坐标的Z轴的行程极限LS，则NC装置150停止Z轴进给装置(步骤C12)。此时，Z(-)控制按钮30从蓝色再次变化为绿色(步骤G18)。
接着，使主轴112沿X轴向正的方向移动，测定工件W的侧面的X坐标。在图14中，操作者操作点动操纵台220的点动按钮224(点动进给操作)，使测定探头114沿X轴在箭头Ax+的方向接近工件W。NC装置150根据X轴的动作指令判定将测定探头114向X坐标值增加的方向进给。由此，在测定探头移动方向显示区域14中，由箭头Ax+表示测定探头114沿X轴向正的方向移动的状态。
若测定探头114与工件W的侧面接触，则从测定探头114向NC装置150输出跳跃信号。NC装置150根据来自测定探头114的跳跃信号，存储此时的X轴、Y轴、Z轴的各进给轴的坐标。另外，NC装置150在接收到跳跃信号时，如在图14中由箭头Ax-所示的那样，将X轴的进给反转，使测定探头114背离工件W。这样，在第二测定点测定工件W(步骤S22)。接着，若操作者轻拍或点击Z(-)限制按钮30，则Z轴行程极限LS被解除(步骤C14)，Z(-)限制按钮30的颜色从绿色变化为灰色(步骤G20)。
在已经叙述的实施方式中，工件W的测定是操作者通过全部操作点动按钮的手动操作来进行，但也可以是将通过操作者的点动操作进行的上述的测定探头114的向X轴方向的进给操作作为测定指导操作存储在NC装置150中，如下面的那样按照存储的指导操作进行自动测定。
若操作者在指导操作后按下点动操纵台220的自动测定开始按钮228，则执行被储存在NC装置150中的自动测定程序，测定探头114朝向存储在NC装置150中的测定点的坐标(测定探头114与工件W接触了时的X轴、Y轴、Z轴的各进给轴的坐标)，沿X轴向由箭头AX-所示的负的方向进给。若测定探头114的前端与工件W的侧面接触，则从测定探头114向NC装置150输出跳跃信号。若接收到跳跃信号，则此时的X轴、Y轴、Z轴的各进给轴的坐标被存储在NC装置150中。另外，NC装置150若接收到跳跃信号，则将X轴的进给向由箭头AX+所示的正的方向反转，使测定探头114背离工件W，在移动了规定距离之处，停止测定探头114的反转动作。若自动测定完了，则显示工件W的侧面的X坐标。在测定工件W的相反侧的侧面的第二测定点时，执行与此相反的过程。
这样，通过按照被储存在NC装置150中的测定程序进行测定，可使测定探头114向工件W接近的速度最佳化，能够使由测定探头114进行的测定误差变小。
在已经叙述的实施方式中，作为多个进给轴，使得X轴、Y轴、Z轴的正交三轴的进给轴中的一个进给轴即Z轴向所希望的测定位置移动，但本发明不限定于此，也可以使X轴或Y轴向所希望的测定位置移动。
符号的说明
10：坐标显示区域；12：图标；14：测定探头移动方向显示区域；16：坐标显示区域；18：尺寸显示区域；20：倾斜角显示区域；24：坐标设定按钮；30：Z(-)限制按钮；100：机床；110：主轴头；114：测定探头；150：NC装置；200：操作盘。

Claims (2)

1.一种工件测定方法，该工件测定方法由多个进给轴使测定件和工件相对移动，基于前述测定件和前述工件接触了时的进给轴的坐标，在要求工件的位置的机床上测定工件，其特征在于，
前述机床具有在X轴、Y轴、Z轴的正交三轴方向相对移动的进给轴和安装前述工件的工件安装面，
通过操作者的微动进给操作，使前述多个进给轴中的作为Z轴的一个进给轴向所希望的测定位置移动，
在处于前述所希望的测定位置时，若操作者轻拍或点击测定窗口的限制按钮，则前述机床将前述一个进给轴的坐标值作为Z轴的行程极限存储，
直至操作者解除行程极限为止，不再能越过作为行程极限的Z坐标值地接近工作台，
通过操作者的微动进给操作，使前述一个进给轴向前述测定件与前述工件安装面背离的方向移动，由前述一个进给轴和其它的进给轴相对地移动前述测定件和前述工件，Z轴进给装置向从工作台背离的方向移动，
通过操作者的微动进给操作，在Z轴进给装置向接近工作台的方向移动并达到了存储的前述Z坐标值时，前述机床的NC装置停止由前述一个进给轴进行的移动，
在使一个进给轴停止在前述坐标值的状态下，通过手动操作，使用其它的进给轴使测定件移动，在多个测定点测定工件。
2.如权利要求1所述的工件测定方法，其中，前述机床具有主轴和所述工作台，所述主轴可以以规定的轴线为中心旋转地被支承，所述工作台被配置成与该主轴面对，
前述测定件被装配在前述主轴的前端，前述一个进给轴是与前述主轴的轴线平行的Z轴。
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