CN111857044A - 加工系统和加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加工系统和加工方法，能够在不增大加工的循环时间的情况下准确地测定出工件的位置。加工系统具备：治具，用于保持多个工件；测定装置，测定保持在治具上的多个工件；以及加工装置，加工所述多个工件，治具具有被加工装置进行定位或位置检测的基准部，测定装置具有：测定部，测定保持在治具上的多个工件相对于基准部的位置关系；以及输入部，使用存储介质或通信来向加工装置输入测定部测定出的多个工件的位置信息，加工装置具有：治具坐标系指定部，通过对治具的基准部进行定位或位置测定来指定治具的坐标系；以及工件坐标系设定部，基于治具坐标系指定部指定的治具的坐标系和从输入部输入的位置信息，来单独设定多个工件的坐标系。

Description

加工系统和加工方法
技术领域
本发明涉及一种加工系统和加工方法。
背景技术
例如在加工中心等加工装置中加工工件时，有时需要测定保持在加工装置内的工件的位置(包括姿势信息)，来决定工具与工件的相对位置。当在加工装置内测定工件的形状时，由于循环时间变长，因此加工效率有可能下降。另外，当长时间休止加工来进行工件的测定时，在测定期间加工装置的温度下降，加工时温度再次上升，因此有可能由于热位移导致加工精度下降。
作为以比较短的时间来测定工件的位置的方法，存在使用图像处理技术的方法。作为示例，在下述专利文献1中公开了一种具备工件校正装置的加工装置，其特征在于，具备：移动单元，其用于保持工件；摄像单元，其配置于对保持于该移动单元的工件的被加工部位进行摄像的摄像区；以及位置偏差检测单元，其根据由该摄像单元拍摄到的图像，来检测所述被加工部位的位置偏差，所述加工装置根据所述位置偏差以及从所述摄像区至用于加工所述被加工部位的加工区的规定的移动距离来驱动所述移动单元，由此对所述位置偏差进行校正，并且使工件从所述摄像区移动到所述加工区。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-265237号公报
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献1所记载的那样，如果在加工装置内设置摄像单元，则例如有可能由于切屑、切削油等造成的摄像单元的污损、工件的照明不良以及振动等导致无法适当地对工件进行摄像，从而无法准确地测定出工件的位置。因此，谋求一种能够不增大加工的循环时间而准确地测定出工件的位置的技术。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的加工系统具备：治具，其用于保持多个工件；测定装置，其测定保持在所述治具上的多个工件；以及加工装置，其加工保持在所述治具上的多个工件，其中，所述治具具有被所述加工装置进行定位或位置检测的基准部，所述测定装置具有：测定部，其测定保持在所述治具上的所述多个工件相对于所述基准部的位置关系；以及输入部，其使用记录介质或通信来向所述加工装置输入所述测定部测定出的所述多个工件的位置信息，所述加工装置具有：治具坐标系指定部，其通过对所述治具的基准部进行定位或位置测定来指定所述治具的坐标系；以及工件坐标系设定部，其基于所述治具坐标系指定部指定的所述治具的坐标系和从所述输入部输入的所述位置信息，来单独设定所述多个工件的坐标系。
本公开的其它方式所涉及的加工方法具备以下工序：在具有被加工装置进行定位或位置检测的基准部的治具上保持多个工件；测定保持在所述治具上的所述多个工件相对于所述基准部的位置关系；将所述治具移动到所述加工装置；通过由所述加工装置对所述治具的基准部进行定位或位置测定，来指定所述治具的坐标系；基于所述治具的坐标系、以及所述多个工件相对于所述基准部的位置关系，来单独设定所述多个工件的坐标系；以及使用所述工件的坐标系由所述加工装置加工所述工件。
发明的效果
根据本公开的一个方式所涉及的加工系统，能够不增大加工的循环时间而准确地测定出工件的位置。
附图说明
图1是示出本公开的一个实施方式所涉及的加工系统的结构的示意图。
图2是示出本公开的加工系统的治具的示意俯视图。
图3是示出本公开的加工系统中的加工过程的流程图。
附图标记说明
1：治具；2：测定装置；3：加工装置；11：保持部；12：基准部；21：测定部；22：输入部；23：温度调节部；24：摄像机；25：图像处理部；26：加热器；27：加工装置温度获取部；28：测定装置温度获取部；29：加热器控制部；31：治具坐标系指定部；32：工件坐标系设定部；33：加工部；100：加工系统；W：工件。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本公开的实施方式。图1是示出本公开的一个实施方式所涉及的加工系统100的结构的示意图。加工系统100加工工件W。
加工系统100具备：治具1，其用于保持多个工件W；测定装置2，其测定保持在治具1上的多个工件W；以及加工装置3，其加工保持在治具1上的多个工件W。
如图2中例示的那样，治具1具有分别保持工件W的多个保持部11、以及被加工装置3进行定位或位置检测的基准部12。
针对各个工件W，从在测定装置2中被进行测定起直到由加工装置3加工完为止，保持部11使各个工件W以不能相对移动的方式保持在治具1上。因此，保持部11既可以具有磁力产生单元、夹具单元等能够将工件W以可装卸的方式进行保持的结构，也可以具有例如能够使用螺钉等附加的卡合单元来保持工件W的卡合构造。
像这种，在治具1具有多个保持部11来保持多个工件W的情况下，要将各个工件W相对于治具1准确地进行定位并保持并不容易。也就是说，治具1上的多个工件W相对于保持部11可能具有定位误差。
基准部12构成为能够被测定装置2和加工装置3进行位置检测或定位。具体而言，基准部12例如能够设为孔、缺口、突起等构造，也可以是治具1的外缘的角部。另外，根据测定装置2和加工装置3的结构，基准部12也可以是能够以光学方式检测位置的标记。
根据测定装置2和加工装置3的装置构成的结构，基准部12也可以设置1个，但是优选的是设置多个。也就是说，治具1优选具有多个基准部12。由此，加工装置3能够识别出治具1在测定装置2中的姿势与在加工装置3中的姿势的差异并对该差异进行校正。
在要求高精度的加工中，治具1例如优选由因瓦(Invar)材料等热膨胀率小的材质形成。具体而言，作为治具1的材质在20℃时的线膨胀系数(绝对值)的上限，优选的是10×10-6/K，更优选的是2×10-6/K。通过将治具1的材质的线膨胀系数设为所述上限以下，能够抑制由于从在测定装置2中测定工件W起直到加工装置3结束加工为止的期间的温度变化导致工件W的相对位置偏差从而产生加工误差。
测定装置2具有：测定部21，其测定保持在治具1上的多个工件W相对于基准部12的位置关系；输入部22，其使用存储介质或通信来向加工装置3输入测定部21测定出的多个工件W的位置信息；以及温度调节部23，其将治具1的温度调节为与加工装置3内的温度大致相等的温度。
测定装置2优选在加工装置3对1个治具1上的工件W进行加工的期间，测定针对下一次及下一次以后的加工提供的治具1上保持的工件W的位置以及治具1的基准部12的位置。由此，能够缩短加工装置3的加工的空闲时间，进而缩短加工的循环时间，来提高加工效率。另外，能够通过缩短加工装置3的加工的空闲时间，来抑制因加工装置3的加工休止引起的温度下降。由此，能够减少加工装置3的因热位移引起的加工误差。
测定部21既可以测定治具1的基准部12和各工件W的位置，也可以在将治具1的基准部12定位于规定位置的状态下测定各工件W的位置。
测定部21例如也可以构成为具有与工件W接触的接触探针，并测定接触探针的接触位置，但是能够设为公知的结构，即具有：摄像机24，其对保持多个工件W的治具1进行摄像；以及图像处理部25，其基于摄像机24拍摄到的图像，来计算多个工件W的位置并根据需要计算基准部12的位置。
摄像机24能够构成为例如具有CCD图像传感器、CMOS图像传感器等二维摄像元件。图像处理部25例如能够通过使具有CPU、存储器等的计算机装置读入规定的图像处理程序来实现。通过设为这种结构，能够以极短时间测定出多个工件W的位置。
输入部22能够将由测定部21测定出的各工件W的位置信息作为基于基准部12的坐标设定的各工件W在治具1的坐标系中的坐标或在测定装置2的坐标系中的坐标与基准部12的坐标的组合来输入到加工装置3。
关于用于输入部22向加工装置3输入位置信息的存储介质，不做特别限定，但是也可以是附设于治具1的IC标签等。关于用于输入部22向加工装置3输入位置信息的通信，能够通过用于收发为了使测定装置2的动作与加工装置3的动作协调所需要的各种信息的通信单元来进行，既可以是无线通信，也可以是有线通信。
温度调节部23将测定装置2内的治具1的温度调节为与在加工装置3内加工工件W时保持治具1的地方的温度大致相等的温度。加工装置3内的温度由于加工而高于环境温度，因此温度调节部23能够构成为具有加热器26。加热器26既可以使热直接传导至治具1，也可以通过辐射热来加热治具1，还可以加热治具1周围的空气。
温度调节部23能够构成为具有：加工装置温度获取部27，其获取加工装置3的内部的温度Tt；测定装置温度获取部28，其获取测定装置2的内部的温度Tm；以及加热器控制部29，其控制加热器26的输出，以使加工装置3的内部的温度Tt与测定装置2的内部的温度Tm之差变小。另外，温度调节部23也可以还具有冷却治具1的单元、例如取入外部气体并将其吹到治具1上的冷却风扇等。
优选的是，温度调节部23构成为至少能够调节进行工件W的位置测定的治具1的温度，优选的是能够调节进行工件W的位置测定的治具1以及下一次及下一次以后进行工件W的位置测定的处于待机中的治具1的温度。由此，用于调节治具1的温度的时间不会使测定部21进行的测定的循环时间增大，因此测定装置2不会成为增大加工装置3的加工的循环时间的主要原因。
作为由测定部21进行的测定时的治具1的温度与加工装置3内的温度之差的上限，优选的是10℃。能够通过将由测定部21进行的测定时的治具1的温度与加工装置3内的温度之差设为所述上限以下，来抑制由于热位移导致的加工误差。此外，即使在治具1的热膨胀率足够小的情况下，也有可能在工件W中产生热位移，因此优选的是，与治具1的材质无关地由温度调节部23调节测定装置2中的治具1的温度。
加工装置3具有：治具坐标系指定部31，其通过对治具1的基准部12进行定位或位置测定，来指定治具1的加工时的坐标系；工件坐标系设定部32，其基于治具坐标系指定部31指定的治具的坐标系和从输入部输入的位置信息，来单独设定多个工件W的坐标系；以及加工部33，其使用工件坐标系设定部32设定的工件的坐标系来加工工件W。
治具坐标系指定部31指定相对于加工装置3的坐标系而言的治具1的坐标系，也就是说，指定治具1在加工装置3内的位置及姿势。
工件坐标系设定部32设定各个工件W的坐标系，也就是说，对由加工程序指定的加工的坐标进行坐标变换，以将其变换为各个工件W的坐标系的坐标。
加工部33通过使用工件坐标系设定部32设定的工件的坐标系，来根据各个工件W的配置调整工具的动作，以适当地加工各工件W。
作为加工部33进行的加工，不进行特别限定，但是例如能够列举钻孔加工、激光加工、铣削加工等。
如图3所示，在加工系统100中，加工多个工件W的方法(本公开的一个实施方式所涉及的加工方法)具备以下工序：在治具1上保持多个工件W(步骤S01：保持工序)；向测定装置2供给治具1(步骤S02：治具供给工序)；调节治具1的温度(步骤S03：温度调节工序)；测定治具1保持的多个工件W的位置(步骤S04：测定工序)；将治具1移动到加工装置3(步骤S05：治具移动工序)；从测定装置2向加工装置3输入工件W的位置信息(步骤S06：位置信息输入工序)；指定治具1的坐标系(步骤S07：治具坐标系指定工序)；设定各工件W的坐标系(步骤S08：工件坐标系设定工序)；加工各工件W(步骤S09：加工工序)；以及从加工装置3取出治具1(步骤S10：治具取出工序)。
在步骤S01的保持工序中，在治具1的保持部11上分别安装工件W。该保持工序既可以是逐次进行，也可以预先在多个治具1上分别保持多个工件W。
在步骤S02的治具供给工序中，向测定装置2供给通过保持工序保持着多个工件W的治具1。
在步骤S03的温度调节工序中，由温度调节部23进行调节，以使保持工件W的治具1的温度为与加工装置3的内部的温度大致相等的温度。
在步骤S04的测定工序中，由测定部21测定治具1保持的多个工件W相对于治具1的基准部12的位置关系。
在步骤S05的治具移动工序中，使测定出工件W的位置的治具1从测定装置2移动到加工装置3。该移动也可以由操作员通过手动作业来进行，但是优选的是例如使用机器人、输送系统等来自动地进行。
在步骤S06的位置信息输入工序中，通过输入部22从测定装置2向加工装置3输入测定工序中测定出的工件W的位置信息。
在步骤S07的治具坐标系指定工序中，由治具坐标系指定部31指定治具1的基准部12的坐标。也就是说，在位置信息输入工序中，通过测定基准部12的位置，或者将基准部12定位在规定的位置，能够将加工装置3的坐标系变换为治具1的坐标系。
在步骤S08的工件坐标系设定工序中，由工件坐标系设定部32基于通过输入部22输入的位置信息和在治具坐标系指定工序中指定的治具1的坐标系，来单独指定各个工件W的坐标系，也就是说能够将加工装置3的坐标系变换为各个工件W的坐标系。
在步骤S09的加工工序中，由加工部33针对各工件W使用该工件W的坐标系来进行加工。也就是说，加工部33将基于加工程序确定的、表示为待加工的工件W与工具在工件W的坐标系中的相对移动的加工数据变换为加工装置3中的坐标系，由此准确地加工工件W。
在步骤S10的治具取出工序中，从加工装置3中排出保持加工完成的工件W的治具1。由此，能够接受保持下一个待加工的工件W的治具1。因而，优选的是，以在该治具取出工序完成之前完成针对保持下一个待加工的工件W的治具1的测定工序的方式，并行地进行各工序。
如以上那样，本实施方式的加工系统100能够预先确认在测定装置2中多个工件W相对于治具1的设置误差，并在加工装置3中仅进行治具1的基准部12的定位或位置测定，由此指定多个工件W各自的位置，从而准确地进行加工。因此，加工系统100能够缩短加工装置3中的加工间隔，来使生产效率提高。另外，加工系统100通过缩短加工装置3中的加工间隔，能够抑制加工装置3的温度变化，从而抑制热位移引起的加工误差。
以上，说明了本公开所涉及的加工系统和加工方法的实施方式，但是本公开所涉及的加工系统和加工方法不限于前述的实施方式。另外，关于本实施方式所记载的效果，只不过列举了由本公开产生的最佳的效果，本公开所涉及的加工系统和加工方法所产生的效果不限定于本实施方式中记载的效果。
在本公开所涉及的加工系统中，也可以省略温度调节部。另外，在本公开所涉及的加工系统中，温度调节部也可以仅对单个治具进行温度调节。
在本公开所涉及的加工方法中，也可以在治具供给工序之后进行保持工序。也就是说，在本公开所涉及的加工方法中，也可以在将治具配置于测定装置中之后在治具上保持工件。

Claims (7)

1.一种加工系统，具备：
治具，其用于保持多个工件；
测定装置，其测定保持在所述治具上的多个工件；以及
加工装置，其加工保持在所述治具上的多个工件，
其中，所述治具具有被所述加工装置进行定位或位置检测的基准部，
所述测定装置具有：
测定部，其测定保持在所述治具上的所述多个工件相对于所述基准部的位置关系；以及
输入部，其使用存储介质或通信来向所述加工装置输入所述测定部测定出的所述多个工件的位置信息，
所述加工装置具有：
治具坐标系指定部，其通过对所述治具的基准部进行定位或位置测定来指定所述治具的坐标系，以及
工件坐标系设定部，其基于所述治具坐标系指定部指定的所述治具的坐标系和从所述输入部输入的所述位置信息，来单独设定所述多个工件的坐标系。
2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，
所述治具具有多个所述基准部。
3.根据权利要求1或2所述的加工系统，其特征在于，
所述测定装置具有温度调节部，该温度调节部将所述治具的温度调节为与所述加工装置内的温度大致相等的温度。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的加工系统，其特征在于，
所述治具的材质的线膨胀系数为10×10-6/K以下。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的加工系统，其特征在于，
所述测定部具有：摄像机，其对保持所述多个工件的治具进行摄像；以及图像处理部，其基于所述摄像机拍摄得到的图像，来计算所述多个工件的位置和所述基准部的位置。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的加工系统，其特征在于，
在所述加工装置进行加工的期间，所述测定装置测定针对下一次及下一次以后的加工提供的所述治具上保持的所述工件。
7.一种加工方法，具备以下工序：
在具有被加工装置进行定位或位置检测的基准部的治具上保持多个工件；
测定保持在所述治具上的所述多个工件相对于所述基准部的位置关系；
将所述治具移动到所述加工装置；
通过由所述加工装置对所述治具的基准部进行定位或位置测定，来指定所述治具的坐标系；
基于所述治具的坐标系、以及所述多个工件相对于所述基准部的位置关系，来单独设定所述多个工件的坐标系；以及
使用所述工件的坐标系由所述加工装置加工所述工件。
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