DE112021003435T5 - Method of measuring a rotary axis center position of a machine tool - Google Patents
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- B23Q2220/00—Machine tool components
- B23Q2220/004—Rotary tables
Abstract
Mit einem Werkzeug (3), das an einer Spindel (18) angebracht ist und einer Erfassungseinheit (20), die in der Lage ist, die Position des Werkzeugs (3), das an einem Drehtisch (13) platziert ist, berührungslos zu erfassen, werden das Werkzeug (3) und der Drehtisch (13) an vorbestimmte Winkelpositionen in Bezug auf eine Rotationsachse (C-Achse) eines Messziels eingestellt. Dann wird ein Erfassungsvorgang zum Erfassen der Position des Werkzeugs (3) in Bezug auf den Drehtisch (13) wiederholt an jeder der Winkelpositionen unter Verwendung der Erfassungseinheit (20) ausgeführt. Anschließend wird eine Mittelposition der C-Achse basierend auf den Positionen des Werkzeugs (3) an den jeweiligen Winkelpositionen, die in den mehreren Erfassungsvorgängen erfasst wurden, berechnet.With a tool (3) attached to a spindle (18) and a detection unit (20) capable of contactlessly detecting the position of the tool (3) placed on a rotary table (13). , the tool (3) and the rotary table (13) are set at predetermined angular positions with respect to a rotation axis (C-axis) of a measurement target. Then, a detecting operation for detecting the position of the tool (3) with respect to the turntable (13) is repeatedly performed at each of the angular positions using the detecting unit (20). Then, a center position of the C-axis is calculated based on the positions of the tool (3) at the respective angular positions detected in the multiple detections.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine.The present invention relates to a method for measuring a rotation axis center position of a machine tool.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Werkzeugmaschinen, die eine Spindel und ein an der Spindel angebrachtes Werkzeug beinhalten, sind dazu eingerichtet, ein auf einem Tisch platziertes Werkstück unter Verwendung des Werkzeugs zu bearbeiten. Während des Bearbeitungsprozesses werden das Werkzeug und das Werkstück in X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsenrichtungen dreidimensional bewegt, um das Werkstück mit einer gewünschten kubischen Form bereitzustellen.Machine tools, which include a spindle and a tool attached to the spindle, are configured to machine a workpiece placed on a table using the tool. During the machining process, the tool and the work are three-dimensionally moved in X-axis, Y-axis and Z-axis directions to provide the work with a desired cubic shape.
Einige der Werkzeugmaschinen sind zusätzlich zu den Translationsachsen in X-, Y- und Z-Richtungen mit Rotationsachsen zur Drehung des Werkzeugs um die jeweiligen Translationsachsen versehen, um den Bearbeitungsfreiheitsgrad zu erhöhen. Beispiele für die zusätzlichen Rotationsachsen beinhalten eine A-Achse (Rotation um die X-Achse), B-Achse (Rotation um die Y-Achse) und C-Achse (Rotation um die Z-Achse). Ein Beispiel für eine Werkzeugmaschine mit mehrachsiger Steuerung, die derzeit verwendet wird, ist eine Werkzeugmaschine mit fünfachsiger Steuerung, die zusätzlich zu den drei (X, Y und Z) Achsen zwei (A und C) Achsen beinhaltet.Some of the machine tools are provided, in addition to the translational axes in X, Y and Z directions, with rotary axes for rotating the tool around the respective translational axes in order to increase the degree of machining freedom. Examples of the additional rotation axes include an A-axis (rotation about the X-axis), B-axis (rotation about the Y-axis), and C-axis (rotation about the Z-axis). An example of a multi-axis control machine tool currently in use is a five-axis control machine tool that includes two (A and C) axes in addition to the three (X, Y, and Z) axes.
Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern, ist es für die oben beschriebene mehrachsig gesteuerte Werkzeugmaschine notwendig, zusätzlich zu den Positionsfehlern der Translationsachsen, einen Winkelfehler der Rotationsachsen und die Positionsgenauigkeit des Rotationsmittelpunkts zu minimieren. Neben den obigen Anforderungen, um eine Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit aufgrund des Fehlers in der Rotationsachsenmittelposition zu verhindern, wurde vorgeschlagen, die Mittelposition der Rotationsachse zu messen und die Rotationsachse unter Verwendung der Messwerte als ein Parameter während des Bearbeitungsprozesses zu korrigieren (siehe Patentliteratur 1).For the multi-axis control machine tool described above, in order to improve the machining accuracy, in addition to the positional errors of the translational axes, it is necessary to minimize an angular error of the rotating axes and the positional accuracy of the rotating center. In addition to the above requirements, in order to prevent a reduction in machining accuracy due to the error in the rotation axis center position, it has been proposed to measure the center position of the rotation axis and correct the rotation axis using the measured values as a parameter during the machining process (see Patent Literature 1).
In der Patentliteratur 1 wird zur Messung der Mittelposition der Rotationsachse ein Referenzmaster in Form einer Zielkugel an der Position eines Werkstücks auf einem Tisch befestigt und eine Berührungssignalsonde an der Position eines Werkzeugs an einer Spindel angebracht. Anschließend wird die zu messende Rotationsachse in mehreren Winkeln eingestellt und die Berührungssignalsonde an jeder der Winkelpositionen mit der Zielkugel in Berührung gebracht, um die Mittelposition der Zielkugel zu messen, wobei die Mittelposition der Rotationsachse basierend auf den Messungen an den mehreren Winkelpositionen berechnet wird.In
Insbesondere ist in der Patentliteratur 1 offenbart, dass zur hochgenauen Messung der Mittelposition der Rotationsachse auch in einer Werkzeugmaschine, deren Translationsachsen aufgrund struktureller Beschränkungen der Werkzeugmaschine nur in einem begrenzten Bereich beweglich sind, die Berührungsvorgänge zwischen der Berührungssignalsonde und der Zielkugel an den mehreren Winkelpositionen der Rotationsachse nur innerhalb des beweglichen Bereichs der Translationsachsen durchgeführt werden, wobei der Berührungsvorgang nicht in dem Bereich durchgeführt wird, dessen Bewegung eingeschränkt ist, und die Mittelposition der Rotationsachse durch Berechnungen gemessen wird.In particular,
Inzwischen wurde ein Verfahren zum Erfassen einer Klingenkantenposition entwickelt, das in der Lage ist, Fehlerbeträge in allen der X-, Y- und Z-Richtungen mit einer einzigen Messeinrichtung zu messen, auch wenn einstellbare Bereiche von Rotationsachsen (vierte und fünfte Achsen) aufgrund von Interferenzen zwischen dem zu messenden Werkzeug und der Messeinrichtung stark eingeschränkt sind (Patentliteratur 2).Meanwhile, a method of detecting a blade edge position capable of measuring error amounts in all of the X, Y, and Z directions with a single measuring device has been developed even when adjustable ranges of rotation axes (fourth and fifth axes) are limited due to Interference between the tool to be measured and the measuring device is greatly restricted (Patent Literature 2).
Patentliteratur 2 offenbart, dass Fehlerbeträge für die Positionierung einer Klingenkante eines Werkzeugs in X-, Y- und Z-Richtungen basierend auf Fehlerbeträgen in zwei Richtungen von dem Werkzeugmittelpunkt berechnet werden, die durch Messung des untersten Punkts des Werkzeugs in einer Rotationsachse eines Drehtischs und zweier oder mehr Punkten an einem äußeren Umfang des Werkzeugs in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Drehtischs erhalten werden.
ZITIERLISTECITATION LIST
PATENTLITERATUR(EN)PATENT LITERATURE(S)
-
Patentliteratur 1
JP 2019-152574 A patent literature 1JP 2019-152574 A -
Patentliteratur 2
JP 2020-28922 A patent literature 2JP 2020-28922 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG PROBLEM(E), DAS/DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLENSUMMARY OF THE INVENTION PROBLEM(S) INTENDED TO BE SOLVED BY THE INVENTION
In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Messverfahren, das in der Patentliteratur 1 offenbart ist, kann die Mittelposition der Rotationsachse auch in einer Werkzeugmaschine mit begrenztem Bewegungsbereich der Translationsachsen hochgenau gemessen werden.According to the above-described measurement method disclosed in
Das Messverfahren der Patentliteratur 1 erfordert jedoch, dass die Berührungssignalsonde an der Position einer Klinge an der Spindel angebracht ist, um die Position der Zielkugel zu erfassen.However, the measuring method of
Der Zustand der Werkzeugmaschine während der Messung unterscheidet sich somit von dem Zustand der Werkzeugmaschine während eines tatsächlichen Bearbeitungsprozesses (d. h. mit einem an der Spindel angebrachten Werkzeug), wobei die gemessene Mittelposition der Rotationsachse von der Mittelposition während des Bearbeitungsprozesses abweicht, wodurch die Messgenauigkeit eingeschränkt wird.The state of the machine tool during the measurement is thus different from the state of the machine tool during an actual machining process (i.e. with a tool attached to the spindle), with the measured center position of the axis of rotation deviating from the center position during the machining process, which limits the measurement accuracy.
Darüber hinaus ist das in der Patentliteratur 1 offenbarte Messverfahren nicht auf eine Werkzeugmaschine anwendbar, deren Spindel nicht dazu eingerichtet ist, eine Berührungssignalsonde aufzunehmen.In addition, the measurement method disclosed in
Im Gegensatz dazu ist die Patentliteratur 2, die einige Verfahren zur Berechnung der Fehlerbeträge des Werkzeugmittelpunkts in zwei Richtungen offenbart, nur auf einen spezifischen Werkzeugtyp (z.B. Kugelfräser) anwendbar, das ein Ende aufweist, das dazu geeignet ist, als ein „echter Kreis“ behandelt zu werden, und ist nicht auf Werkzeuge mit anderen Spitzenformen anwendbar, was eine hochgenaue Messung der Mittelposition erschwert. Es ist daher erwünscht, dass die Mittelposition der Rotationsachse von Werkzeugen mit verschiedenen Spitzenformen durch eine einfache Berechnung hochgenau gemessen werden kann.In contrast,
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Mittelposition einer Rotationsachse durch eine einfache Berechnung hochgenau zu messen, ohne eine Berührungssignalsonde zu verwenden.An object of the invention is to provide a rotating axis center position measuring method for a machine tool capable of measuring a rotating axis center position highly accurately by a simple calculation without using a touch signal probe.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Mittelposition einer Rotationsachse von Werkzeugen mit verschiedenen Spitzenformen durch eine einfache Berechnung hochgenau zu messen.Another object of the invention is to provide a rotating axis center position measuring method for a machine tool capable of highly accurately measuring a rotating axis center position of tools having various tip shapes by a simple calculation.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES/DER PROBLEM(E)MEANS TO SOLVE THE PROBLEM(S)
Ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß einem Aspekt der Erfindung beinhaltet: Anbringen eines Werkzeugs an einer Spindel; Platzieren einer Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine Position des Werkzeugs berührungslos an einem Tisch zu erfassen; wiederholtes Durchführen von Erfassungsvorgängen zum Einstellen des Werkzeugs und des Tisches an vorbestimmten Winkelpositionen in Bezug auf eine Rotationsachse eines Messzieles und Erfassen einer Position des Werkzeugs in Bezug auf den Tisch an jeder der Winkelpositionen unter Verwendung der Erfassungseinheit; und Berechnen der Rotationsachsenmittelposition basierend auf den Positionen des Werkzeugs an den in den mehreren Erfassungsvorgängen erfassten Winkelpositionen.A method of measuring a rotational axis center position of a machine tool according to an aspect of the invention includes: attaching a tool to a spindle; Placing a detection unit that is set up to detect a position of the tool without contact on a table; repeatedly performing detection operations for adjusting the tool and the table at predetermined angular positions with respect to a rotation axis of a measurement target and detecting a position of the tool with respect to the table at each of the angular positions using the detection unit; and calculating the rotation axis center position based on the positions of the tool at the angular positions detected in the plurality of detections.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung werden die Erfassungsvorgänge, welche die berührungslose Erfassungseinheit verwenden, mehrere Male wiederholt, um eine hochgenaue Messung der Mittelposition der Rotationsachse durch eine geometrische Berechnung basierend auf den Positionen des Werkzeugs an den jeweiligen Winkelpositionen zu erreichen.In accordance with the above aspect of the invention, the detection operations using the non-contact detection unit are repeated multiple times to achieve highly accurate measurement of the center position of the rotation axis through geometric calculation based on the positions of the tool at the respective angular positions.
Während der Messung kann das für die eigentliche Bearbeitung verwendete Werkzeug an der Spindel der Werkzeugmaschine angebracht werden, wobei die Spindel optional gedreht und unmittelbar vor der Messung in der Temperatur erhöht werden kann, wodurch eine Messung unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen wie während des eigentlichen Bearbeitungsprozesses ermöglicht wird. Ferner ist die Erfindung weitgehend auf eine Werkzeugmaschine anwendbar, die nicht in der Lage ist, eine Berührungssignalsonde an der Spindel anzubringen.During the measurement, the tool used for the actual machining can be attached to the spindle of the machine tool, wherein the spindle can be optionally rotated and raised in temperature immediately before the measurement, enabling measurement under substantially the same conditions as during the actual machining process is made possible. Further, the invention is widely applicable to a machine tool incapable of attaching a touch signal probe to the spindle.
Dementsprechend kann der obige Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition für eine Werkzeugmaschine bereitstellen, das in der Lage ist, eine Mittelposition einer Rotationsachse durch eine einfache Berechnung hochgenau zu messen, ohne eine Berührungssignalsonde zu verwenden.Accordingly, the above aspect of the invention can provide a rotational axis center position measuring method for a machine tool capable of measuring a center position of a rotational axis highly accurately by a simple calculation without using a touch signal probe.
Es ist zu erwähnen, dass im obigen Aspekt der Erfindung das Rotationszentrum der Rotationsachse mit einer geringeren Anzahl von Messungen berechnet werden kann, wenn die Position und die Ausrichtung der Erfassungseinheit in Bezug auf den Tisch hochgenau bestimmt worden sind. Die Spitzenposition des Werkzeugs kann jedoch so eingegrenzt werden, dass sie durch eine geometrische Berechnung hochgenau bestimmt werden kann, indem die Position des Werkzeugs an entsprechenden Winkelpositionen durch mehrere Erfassungsvorgänge erfasst wird, selbst wenn die Position und die Ausrichtung der Erfassungseinheit in Bezug auf den Tisch nicht hochgenau gemessen werden.It should be noted that in the above aspect of the invention, when the position and the orientation of the detection unit with respect to the table have been determined highly accurately, the rotation center of the rotation axis can be calculated with a smaller number of measurements. However, the tip position of the tool can be narrowed down so that it can be determined highly accurately by a geometric calculation by detecting the position of the tool at respective angular positions through multiple detections, even if the position and orientation of the detection unit with respect to the table are not be measured with high precision.
Bei dem Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, berührungslos zu erfassen, dass sich eine Spitze des Werkzeugs an einer bestimmten Position in der Erfassungseinheit befindet, und bei den Erfassungsvorgängen, nachdem die Spindel und der Tisch relativ bewegt werden, um das Werkzeug und den Tisch auf die vorbestimmten Winkelpositionen einzustellen, und die Relativposition der Spindel und des Tisches so eingestellt wird, dass das Werkzeug an der spezifischen Position der Erfassungseinheit an jeder der Winkelpositionen positioniert ist, die Position des Werkzeugs in Bezug auf den Tisch an jeder der Winkelpositionen basierend auf der Relativposition der Spindel und des Tisches erfasst wird.In the method for measuring a rotating axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that the detecting unit is used thereto is aimed at detecting in a non-contact manner that a tip of the tool is at a certain position in the detecting unit, and in the detecting operations after the spindle and the table are relatively moved to adjust the tool and the table to the predetermined angular positions, and adjusting the relative position of the spindle and the table so that the tool is positioned at the specific position of the detection unit at each of the angular positions, detecting the position of the tool with respect to the table at each of the angular positions based on the relative position of the spindle and the table becomes.
In dem obigen Aspekt der Erfindung, wenn die Position des Werkzeugs in Bezug auf den Tisch in dem Erfassungsvorgang unter Verwendung der Erfassungseinheit erfasst werden soll, wird die Position des Werkzeugs optional durch die Erfassungseinheit erfasst oder alternativ wird die Erfassungseinheit optional als eine Positionierungsvorrichtung des Werkzeugs verwendet und Steuerungspositionsdaten werden optional von einer Steuerung der Werkzeugmaschine empfangen. Insbesondere, wenn die Werkzeugmaschine unter der Steuerung der Steuerung betrieben wird, um die Spindel zur Lokalisierung des Werkzeugs an einer bestimmten Position der Erfassungseinheit zu bewegen, kann die Position des Werkzeugs durch Referenzierung der Positionsdaten der Spindel in der Steuerung der Werkzeugmaschine erhalten werden. Ein Beispiel für die spezifische Position ist die Mittelposition eines Werkzeugerfassungsbereichs der Erfassungseinheit.In the above aspect of the invention, when the position of the tool relative to the table is to be detected in the detecting process using the detecting unit, the position of the tool is optionally detected by the detecting unit, or alternatively, the detecting unit is optionally used as a positioning device of the tool and controller position data is optionally received from a controller of the machine tool. In particular, when the machine tool is operated under the control of the controller to move the spindle to locate the tool at a specific position of the detection unit, the position of the tool can be obtained by referencing the position data of the spindle in the controller of the machine tool. An example of the specific position is the center position of a tool detection area of the detection unit.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass: die Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Positionen des Werkzeugs in einer radialen Richtung des Tisches zu erfassen; das Werkzeug und der Tisch an vier Winkelpositionen eingestellt werden, die zwei Winkelpositionen, die sich in einer ersten Richtung quer zur Rotationsachse gegenüberliegen, und zwei Winkelpositionen beinhalten, die sich in einer zweiten Richtung gegenüberliegen, welche die erste Richtung quer zur Rotationsachse kreuzt, wobei die Erfassungsvorgänge an den jeweiligen Winkelpositionen ausgeführt werden, um die Positionen des Werkzeugs in der radialen Richtung des Tisches zu erfassen; und eine erste gerade Linie, die einen Mittelpunkt eines Liniensegments passiert, das die Positionen des Werkzeugs verbindet, die an den beiden Winkelpositionen erfasst wurden, die einander in der ersten Richtung zugewandt sind und die erste Richtung kreuzen, und eine zweite gerade Linie, die einen Mittelpunkt eines Liniensegments passiert, das die Positionen des Werkzeugs verbindet, die an den beiden Winkelpositionen erfasst wurden, die einander in der zweiten Richtung zugewandt sind und die zweite Richtung kreuzen, berechnet werden, wobei ein Schnittpunkt der ersten geraden Linie und der zweiten geraden Linie als die Mittelposition der Rotationsachse bestimmt wird.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool in accordance with the above aspect of the invention, it is preferable that: the detection unit is configured to detect the positions of the tool in a radial direction of the table; the tool and the table are set at four angular positions including two angular positions opposed in a first direction transverse to the axis of rotation and two angular positions opposed to each other in a second direction crossing the first direction transverse to the axis of rotation, the detecting operations are performed on the respective angular positions to detect the positions of the tool in the radial direction of the table; and a first straight line passing a midpoint of a line segment connecting the positions of the tool detected at the two angular positions facing each other in the first direction and crossing the first direction, and a second straight line the one center of a line segment connecting the positions of the tool detected at the two angular positions facing each other in the second direction and crossing the second direction are calculated, taking an intersection of the first straight line and the second straight line as the center position of the axis of rotation is determined.
Ein Beispiel für die Erfassungseinheit, die in der Lage ist, die Position des Werkzeugs in der radialen Richtung des Tisches im obigen Aspekt der Erfindung zu erfassen, ist ein Bildsensor, der dazu eingerichtet ist, ein laterales Bild des Werkzeugs zu erfassen, um die Position des Werkzeugs in dem Bild zu erfassen, wobei der Bildsensor in einer Umfangsrichtung des Tisches ausgerichtet ist. An example of the detection unit capable of detecting the position of the tool in the radial direction of the table in the above aspect of the invention is an image sensor configured to detect a lateral image of the tool to measure the position of the tool in the image with the image sensor oriented in a circumferential direction of the table.
Ein Beispiel für die vier einander zugewandten Winkelpositionen quer zur Rotationsachse ist die 0-Grad-Position und die 180-Grad-Position als zwei in die erste Richtung gewandte Winkelpositionen und die 90-Grad-Position und die 270-Grad-Position als die zwei in die zweite Richtung gewandte Winkelpositionen.An example of the four facing angular positions transverse to the axis of rotation are the 0 degree position and the 180 degree position as the two angular positions facing in the first direction, and the 90 degree position and the 270 degree position as the two angular positions facing in the second direction.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die Mittelposition innerhalb des geschätzten Bereichs, die bei den Erfassungsvorgängen an den Winkelpositionen bei 0 und 180 Grad nicht bestimmt werden kann, durch die Position des Werkzeugs während der Erfassungsvorgänge an den Winkelpositionen bei 90 und 270 Grad eingegrenzt werden, um den genauen Mittelpunkt der Rotationsachse zu bestimmen. Mit anderen Worten, die Mittelposition der Rotationsachse kann durch die Erfassungsvorgänge an den insgesamt vier Winkelpositionen hochgenau gemessen werden.In accordance with the above aspect of the invention, the center position within the estimated range, which cannot be determined in the detections at the angular positions at 0 and 180 degrees, can be narrowed down by the position of the tool during the detections at the angular positions at 90 and 270 degrees be used to determine the exact center of the axis of rotation. In other words, the center position of the axis of rotation can be measured with high accuracy through the detection operations at the total of four angular positions.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass: die Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Positionen des Werkzeugs entlang einer Fläche des Tisches zu erfassen; das Werkzeug und der Tisch in zwei Winkelpositionen eingestellt werden, die sich quer zur Rotationsachse gegenüberliegen, wobei die Erfassungsvorgänge an den jeweiligen Winkelpositionen ausgeführt werden, um die Positionen des Werkzeugs entlang der Fläche des Tisches zu erfassen; und ein Mittelpunkt eines Liniensegments, das die Positionen des Werkzeugs an den beiden Erfassungsvorgängen verbindet, berechnet wird, wobei der Mittelpunkt als die Mittelposition der Rotationsachse bestimmt wird.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool in accordance with the above aspect of the invention, it is preferable that: the detection unit is configured to detect the positions of the tool along a surface of the table; the tool and the table are set in two angular positions opposite each other transversely to the axis of rotation, the detection operations being carried out at the respective angular positions in order to detect the positions of the tool along the face of the table; and a center point of a line segment connecting the positions of the tool at the two detections is calculated, the center point being determined as the center position of the axis of rotation.
Ein Beispiel für die Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Position des Werkzeugs entlang der Fläche des Tisches in dem obigen Aspekt der Erfindung zu erfassen, ist eine Erfassungseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Position des Werkzeugs in der radialen Richtung und in der Umfangsrichtung des Tisches zu erfassen, und die insbesondere ein Bildsensorsystem ist, das eine Autofokusfunktion aufweist, und das an dem Tisch platziert und in der Umfangsrichtung des Tisches ausgerichtet ist, wobei das Bildsensorsystem dazu eingerichtet ist, die Position des Werkzeugs in einem lateralen Bild des Werkzeugs als die radiale Position und die Position des Werkzeugs in der Tiefenrichtung in dem von der Autofokusfunktion erfassten Bild als die Umfangsposition des Werkzeugs zu bestimmen.An example of the detection unit configured to detect the position of the tool along the surface of the table in the above aspect of the invention is a detection unit configured to detect the position of the tool in the radial direction and in the circumferential direction of the table, and which is in particular an image sensor system having an auto-focus function and which is placed on the table and aligned in the circumferential direction of the table, the image sensor system being arranged to determine the position of the tool in a lateral image of the tool as the radial position and the position of the tool in the depth direction in the image captured by the auto focus function as the circumferential position of the tool.
Ein Beispiel für die beiden Winkelpositionen, die sich quer zur Rotationsachse gegenüberliegen, ist die 0-Grad-Position und die 180-Grad-Position des Tisches.An example of the two angular positions that are opposite across the axis of rotation is the 0 degree position and the 180 degree position of the table.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die Mittelposition der Rotationsachse durch einen einfachen Vorgang in Form der Erfassungsvorgänge an den beiden Winkelpositionen hochgenau gemessen werden.In accordance with the above aspect of the invention, the central position of the axis of rotation can be measured highly accurately by a simple operation in terms of the detection operations at the two angular positions.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass: die Erfassungseinheit dazu eingerichtet ist, die Positionen des Werkzeugs in einer radialen Richtung des Tisches zu erfassen; das Werkzeug und der Tisch an mehreren Winkelpositionen innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs um die Rotationsachse eingestellt werden, wobei die Erfassungsvorgänge an den jeweiligen Winkelpositionen ausgeführt werden, um die Positionen des Werkzeugs in der radialen Richtung des Tisches zu erfassen; und die in den mehreren Erfassungsvorgängen erfassten Positionen des Werkzeugs aufgetragen werden, um die Mittelposition der Rotationsachse durch eine Näherungsrechnung zu berechnen.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool in accordance with the above aspect of the invention, it is preferable that: the detection unit is configured to detect the positions of the tool in a radial direction of the table; the tool and the table are set at a plurality of angular positions within a predetermined angular range around the axis of rotation, the detecting operations being performed at the respective angular positions to detect the positions of the tool in the radial direction of the table; and the positions of the tool detected in the plurality of detections are plotted to calculate the center position of the axis of rotation by an approximate calculation.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann selbst dann, wenn die Erfassungsvorgänge in einem Teil des Winkelbereichs um die Rotationsachse aufgrund struktureller Limitationen der Werkzeugmaschine nicht durchgeführt werden können, die Mittelposition durch wiederholtes Ausführen der Erfassungsvorgänge in einem begrenzten Winkelbereich (mit Ausnahme des Teils des obigen Winkelbereichs) bestimmt werden, um Kandidatenpositionen der Rotationsachsenmittelposition beispielsweise in einer Bogenform aufzuzeichnen und eine Näherungsberechnung (z.B. Verfahren der kleinsten Quadrate) auf die aufgetragenen Kandidatenpositionen anzuwenden.According to the above aspect of the invention, even if the detecting operations cannot be performed in a part of the angular range around the axis of rotation due to structural limitations of the machine tool, the center position can be obtained by repeatedly performing the detecting operations in a limited angular range (except for the part of the above angular range) are determined to plot candidate positions of the rotation axis center position in an arc shape, for example, and apply an approximation calculation (e.g., least squares method) to the plotted candidate positions.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Erfassungseinheit einen Stopper zur Fixierung an dem Tisch beinhaltet.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool in accordance with the above aspect of the invention, it is preferable that the detection unit includes a stopper to be fixed to the table.
In dem obigen Aspekt der Erfindung ist es erforderlich, dass die an dem Tisch platzierte Erfassungseinheit sich während der Erfassungsvorgänge an den Winkelpositionen nicht von der an dem Tisch platzierten Position verschiebt. Wenn eine Fläche des Tisches nach oben gerichtet ist, ist es nur notwendig, dass die Bewegung der Erfassungseinheit nur dadurch eingeschränkt wird, dass sie an der Fläche platziert wird (d.h. durch eine Reibungskraft). Wenn die Fläche des Tisches in eine andere Richtung als die Richtung nach oben gerichtet ist, ist es bevorzugt, dass ein zusätzlicher Stopper zur Fixierung an dem Tisch vorgesehen ist, damit die Erfassungseinheit nicht vom Tisch herunterfällt. In the above aspect of the invention, it is required that the detection unit placed on the table does not shift from the position placed on the table during the detection operations on the angular positions. If a surface of the table faces upwards, it is only necessary that the movement of the sensing unit be restricted only by being placed against the surface (i.e. by a frictional force). When the surface of the table is directed in a direction other than the upward direction, it is preferable that an additional stopper is provided to be fixed to the table so that the detection unit does not fall off the table.
Beispiele für den Stopper, der vorzugsweise leicht angebracht/abgenommen werden kann, beinhaltet einen Haftstopper unter Verwendung eines Magneten, einen Klebestopper (z. B. Klebe-Flächenmaterial und Haftmittel) und einen mechanischen Stopper (z. B. Klemme). Die Erfassungseinheit, die von einem berührungslosen Typ ist, wird grundsätzlich nicht durch in Kontakt kommen mit dem Werkzeug bewegt. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die Erfassungseinheit starr an dem Tisch zu fixieren.Examples of the stopper, which is preferably easy to attach/detach, include an adhesion stopper using a magnet, an adhesion stopper (e.g., adhesive sheet and adhesive), and a mechanical stopper (e.g., clamp). The detection unit, which is of a non-contact type, is basically not moved by coming into contact with the tool. Accordingly, it is not necessary to rigidly fix the detection unit to the table.
In dem Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Erfassungseinheit eine Beleuchtung, die dazu eingerichtet ist, einen parallelen Strahl zu emittieren, und einen Bildaufnehmer aufweist, der dazu eingerichtet ist, den parallelen Strahl zu erfassen, und eine Spitzenposition des Werkzeugs, die in dem parallelen Strahl positioniert ist, basierend auf einem Bild, das von dem Bildaufnehmer erfasst wird, erfasst wird.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that the detection unit includes an illuminator configured to emit a parallel beam and an image pickup device configured to illuminate the parallel beam and detecting a tip position of the tool positioned in the parallel beam based on an image captured by the imager.
Beispiele für die Beleuchtung, die in geeigneter Weise in dem obigen Aspekt der Erfindung verwendbar sind, beinhalten eine Beleuchtung, die eine Punktlichtquelle und einer telezentrischen Linse aufweist, um den Parallelstrahl auszubilden, eine Beleuchtung, die eine linear angeordnete Lichtquelle aufweist, um den Parallelstrahl auszubilden, und eine Beleuchtung, die dazu eingerichtet ist, den Lichtstrahl parallel zu schwenken, um einen Pseudoparallelstrahl auszubilden.Examples of the illumination suitably usable in the above aspect of the invention include an illumination having a point light source and a telecentric lens to form the parallel beam, an illumination having a linearly arranged light source to form the parallel beam , and an illuminator configured to collimate the light beam to form a pseudo parallel beam.
Im obigen Aspekt der Erfindung ist der Bildaufnehmer vorzugsweise ein Bilddetektor (z.B. eine CCD (Charge Coupled Device) Kamera), der in der Lage ist, ein aufgenommenes Bild in Form von Daten für die Bildverarbeitung auszugeben. In the above aspect of the invention, the image pickup device is preferably an image detector (e.g., a CCD (Charge Coupled Device) camera) capable of outputting a captured image in the form of data for image processing.
Gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung wird zum Erfassen der Spitzenposition des im Parallelstrahl positionierten Werkzeugs in dem von dem Bildaufnehmer erfassten Bild optional eine Software verwendet, die dazu eingerichtet ist, eine bekannte Bildverarbeitung auf das von dem Bildaufnehmer erfasste Bild anzuwenden, um den Schatten des im Parallelstrahl positionierten Werkzeugs zu erfassen, wobei die Mittelposition durch Kantenerfassung basierend auf der Kontur der Spitze des Werkzeugs berechnet wird, um die Spitzenposition des Werkzeugs zu bestimmen.According to the above aspect of the invention, to detect the tip position of the tool positioned in the parallel beam in the image captured by the imager, software is optionally used that is set up to apply known image processing to the image captured by the imager to remove the shadow of the im To detect parallel beam positioned tool, the center position is calculated by edge detection based on the contour of the tip of the tool to determine the tip position of the tool.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die Spitzenposition des Werkzeugs durch die optische Erfassung berührungslos hochgenau erfasst werden.In accordance with the above aspect of the invention, the tip position of the tool can be detected highly accurately by the optical detection in a non-contact manner.
Ferner ist es zum Erfassen der Position lediglich erforderlich, dass die Spitze des Werkzeugs im parallelen Strahl zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Bildaufnehmer positioniert ist, wodurch ein einfacher Erfassungsvorgang erreicht wird.Furthermore, for detecting the position, it is only necessary that the tip of the tool is positioned in the parallel beam between the illuminating device and the image pickup device, thereby achieving a simple detecting operation.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Bild von dem Bildaufnehmer erfasst wird, während das Werkzeug in Bezug auf den Bildaufnehmer gedreht wird, eine Kontur des Werkzeugs aus dem Bild erfasst wird, wobei die Mittelachse des Werkzeugs basierend auf einer Symmetrie der Kontur erfasst wird, und ein Schnittpunkt der Mittelachse und der Kontur als Spitzenposition des Werkzeugs bestimmt wird.In the method for measuring a rotation axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that the image is captured by the imager while the tool is rotated with respect to the imager, a contour of the tool is captured from the image, wherein the center axis of the tool is detected based on a symmetry of the contour, and an intersection point of the center axis and the contour is determined as a tip position of the tool.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die Mittelachse des Werkzeugs unter Verwendung von Liniensymmetrie der Kontur des rotierenden Werkzeugs erfasst werden und die Spitzenposition des Werkzeugs kann als Schnittpunkt der erfassten Mittelachse und der Kontur des Werkzeugs bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spitzenform des Werkzeugs nicht beschränkt, wobei die Spitzenposition an Werkzeugen mit verschiedenen Spitzenformen bestimmt werden kann. Ferner ist eine geometrisch-arithmetische Verarbeitung an dem Bild des Werkzeugs nur zur Bestimmung der Spitzenposition erforderlich, so dass die Spitzenposition des Werkzeugs und/oder die Mittelposition der Rotationsachse durch eine einfache Berechnung hochgenau gemessen werden kann.According to the above aspect of the invention, the center axis of the tool can be detected using line symmetry of the contour of the rotating tool, and the tip position of the tool can be determined as the intersection of the detected center axis and the contour of the tool. At this time, the tip shape of the tool is not limited, and the tip position can be determined on tools with different tip shapes. Furthermore, geometric arithmetic processing on the image of the tool is required only for determining the tip position, so that the tip position of the tool and/or the center position of the axis of rotation can be measured highly accurately by a simple calculation.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass in einem Fall, in dem der Schnittpunkt der Mittelachse und der Kontur als Spitzenposition des Werkzeugs bestimmt wird, ein Paar paralleler Linien an jeweiligen Seiten der Mittelachse in einem vorbestimmten Abstand definiert wird, eine Hilfskonturlinie definiert wird, die einen Schnittpunkt des Paars paralleler Linien und der Kontur passiert und senkrecht zur Mittelachse ist, und der Schnittpunkt der Mittelachse und der Hilfskonturlinie als die Spitzenposition des Werkzeugs bestimmt wird.In the method for measuring a rotating axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that, in a case where the intersection point of the center axis and the contour is determined as the tip position of the tool, a pair of parallel lines on respective sides of the center axis in a predetermined distance, defining an auxiliary contour line passing an intersection of the pair of parallel lines and the contour and being perpendicular to the central axis, and determining the intersection of the central axis and the auxiliary contour line as the tip position of the tool.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die Spitzenposition des Werkzeugs vom Mittelpunkt bestimmt werden, selbst wenn die Form der Kontur des Spitzenabschnittes des Werkzeugs beim Drehen des Werkzeugs unscharf wird (z.B. Werkzeug mit mehreren Erhebungen an der Spitze und Werkzeug mit einer exzentrischen Spitze), indem die Hilfskonturlinie definiert wird. Dementsprechend kann die Spitzenposition und/oder die Mittelposition der Rotationsachse des Werkzeugs durch einfache Berechnung für das Werkzeug mit verschiedenen Spitzenformen sehr genau gemessen werden.In accordance with the above aspect of the invention, the tip position of the tool can be determined from the center point even if the shape of the contour of the tip portion of the tool becomes blurred when the tool is rotated (e.g. tool with multiple projections on the tip and tool with an eccentric tip). , by defining the auxiliary contour line. Accordingly, the tip position and/or the center position of the axis of rotation of the tool can be measured very accurately by simple calculation for the tool having various tip shapes.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass mehrere die Kontur durchquerende transversale Linien in einer Erstreckungsrichtung des Werkzeugs definiert werden, wobei zwei Schnittpunkte von jeder transversalen Linie mit der Kontur und ein Mittelpunkt der beiden Schnittpunkte für jede der transversalen Linien erfasst werden, wobei eine durch den Mittelpunkt jeder der transversalen Linien verlaufenden geraden Linie als Mittelachse des Werkzeugs bestimmt wird.In the method for measuring a rotational axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that a plurality of transverse lines crossing the contour are defined in an extending direction of the tool, two intersections of each transverse line with the contour and a midpoint of the two intersections for each of the transverse lines, and a straight line passing through the center of each of the transverse lines is determined as the center axis of the tool.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die genaue Mittelachse (Rotationssymmetrieachse) des Werkzeugs unter Verwendung der Erstreckungsrichtung des Werkzeugs (Ausrichtung des Werkzeugs, ungefähre axiale Richtung) erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Spitzenposition und/oder die Mittelposition der Rotationsachse des Werkzeugs durch geometrisch-arithmetische Verarbeitung unter Verwendung der mehreren transversalen Linien hochgenau und einfach gemessen werden.In accordance with the above aspect of the invention, the accurate center axis (rotational symmetry axis) of the tool can be detected using the extending direction of the tool (orientation of the tool, approximate axial direction). At this time, the tip position and/or the center position of the rotating axis of the tool can be measured highly accurately and easily by geometric arithmetic processing using the plurality of transverse lines.
Bei dem Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine gemäß dem obigen Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass eine Form von einer Seite der Kontur in Bezug auf die Erstreckungsrichtung des Werkzeugs als Referenzmuster erfasst wird, wobei aus der Kontur ein Symmetriemuster, dessen Form mit einer umgekehrten Form des Referenzmusters übereinstimmt, erfasst wird, wobei eine gerade Linie, die einen Mittelpunkt des Referenzmusters und des Symmetriemusters passiert, als Mittelachse des Werkzeugs bestimmt wird.In the method for measuring a rotational axis center position of a machine tool according to the above aspect of the invention, it is preferable that a shape of one side of the contour with respect to the direction of extension of the tool is detected as a reference pattern, the contour being a symmetry pattern whose shape with a inverted shape of the reference pattern is detected, with a straight line passing through a center point of the reference pattern and the symmetry pattern being determined as a center axis of the tool.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann die genaue Mittelachse (Rotationssymmetrieachse) des Werkzeugs unter Verwendung der Erstreckungsrichtung des Werkzeugs (Ausrichtung des Werkzeugs, ungefähre axiale Richtung) erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt kann die Spitzenposition und/oder die Mittelposition der Rotationsachse des Werkzeugs durch die Mustererkennung an dem Bild hochgenau und einfach gemessen werden.In accordance with the above aspect of the invention, the accurate center axis (rotational symmetry axis) of the tool can be detected using the extending direction of the tool (orientation of the tool, approximate axial direction). At this time, the tip position and/or the center position of the axis of rotation of the tool can be measured highly accurately and easily by the pattern recognition on the image.
In Übereinstimmung mit dem obigen Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Messen einer Rotationsachsenmittelposition für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, das in der Lage ist, eine Mittelposition einer Rotationsachse durch eine einfache Berechnung hochgenau zu messen, ohne eine Berührungssignalsonde zu verwenden. Darüber hinaus kann ein Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, das in der Lage ist, eine Mittelposition einer Rotationsachse von Werkzeugen mit verschiedenen Spitzenformen durch eine einfache Berechnung hochgenau zu messen.According to the above aspect of the invention, a method of measuring a rotating axis center position for a machine tool capable of measuring a center position of a rotating axis highly accurately by a simple calculation without using a touch signal probe can be provided. Furthermore, a rotational axis center position measurement method for a machine tool capable of highly accurately measuring a rotational axis center position of tools having various tip shapes by a simple calculation can be provided.
Figurenlistecharacter list
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.1 14 is a perspective view showing a machine tool in accordance with a first exemplary embodiment of the invention. -
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Erfassungseinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.2 14 is a perspective view showing a detection unit of the first exemplary embodiment. -
3 ist eine schematische Darstellung, welche die Erfassungseinheit der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.3 Fig. 12 is a schematic diagram showing the detection unit of the first exemplary embodiment. -
4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Erfassungsvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.4 14 is a perspective view showing a detection process of the first exemplary embodiment. -
5 ist eine schematische Darstellung, die eine Werkzeugspitze während des Erfassungsvorgangs der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.5 12 is a schematic diagram showing a tool tip during the detection process of the first exemplary embodiment. -
6 ist eine schematische Darstellung, die den Erfassungsvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.6 Fig. 12 is a schematic diagram showing the detection process of the first exemplary embodiment. -
7A ist eine schematische Darstellung, die einen C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.7A -
7B ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.7B -
7C ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.7C -
8A ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht. 12 is another schematic diagram illustrating the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.8A -
8B ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.8B -
8C ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment.8C -
9 ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.9 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the first exemplary embodiment. -
10A ist eine schematische Darstellung, die einen C-Achsen Positionsmessvorgang einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is a schematic diagram showing a C-axis position measuring process of a second exemplary embodiment of the invention.10A -
10B ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the second exemplary embodiment of the invention.10B -
10C ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the second exemplary embodiment of the invention.10C -
11A ist eine schematische Darstellung, die einen C-Achsen Positionsmessvorgang einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is a schematic diagram showing a C-axis position measuring process of a third exemplary embodiment of the invention.11A -
11B ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the third exemplary embodiment of the invention.11B -
11C ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the third exemplary embodiment of the invention.11C -
12A ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the third exemplary embodiment.12A -
12B ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the C-axis position measuring process of the third exemplary embodiment.12B -
12C ist eine weitere schematische Darstellung, die den C-Achsen Positionsmessvorgang der dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt.12C Fig. 12 is another schematic showing the C-axis position measurement process of the third exemplary embodiment. -
13 ist eine schematische Darstellung, die eine Abwandlung der ersten bis dritten beispielhaften Ausführungsformen zeigt.13 Fig. 12 is a schematic diagram showing a modification of the first to third exemplary embodiments. -
14 ist eine schematische Darstellung, die einen A-Achsen Positionsmessvorgang einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.14 12 is a schematic diagram showing an A-axis position measuring process of a fourth exemplary embodiment of the invention. -
15A ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fourth exemplary embodiment.15A -
15B ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fourth exemplary embodiment.15B -
16 ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.16 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fourth exemplary embodiment. -
17 ist eine schematische Darstellung, die einen A-Achsen Positionsmessvorgang einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.17 12 is a schematic diagram showing an A-axis position measuring process of a fifth exemplary embodiment of the invention. -
18 ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.18 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fifth exemplary embodiment. -
19A ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fifth exemplary embodiment.19A -
19B ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fifth exemplary embodiment.19B -
20 ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der fünften beispielhaften Ausführungsform zeigt.20 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the fifth exemplary embodiment. -
21A ist eine schematische Darstellung, die einen A-Achsen Positionsmessvorgang einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is a schematic diagram showing an A-axis position measuring process of a sixth exemplary embodiment of the invention.21A -
21B ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment of the invention.21B -
21C ist eine weitere schematische Darstellung, die den A-Achsen Positionsmessvorgang der sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt. 12 is another schematic diagram showing the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment of the invention.21C -
22 ist eine schematische Darstellung, die eine Abwandlung des A-Achsen Positionsmessvorgangs der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt.22 12 is a schematic diagram showing a modification of the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment. -
23A ist eine schematische Darstellung, die eine Abwandlung des A-Achsen Positionsmessvorgangs der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a modification of the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment.23A -
23B ist eine weitere schematische Darstellung, welche die Abwandlung des A-Achsen Positionsmessvorgangs der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the modification of the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment.23B -
23C ist eine weitere schematische Darstellung, welche die Abwandlung des A-Achsen Positionsmessvorgangs der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the modification of the A-axis position measuring process of the sixth exemplary embodiment.23C -
24A ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Erfassung einer Werkzeugspitzenposition einer siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a method for detecting a tool tip position of a seventh exemplary embodiment.24A -
24B ist eine weitere schematische Darstellung, die das Verfahren zur Erfassung der Werkzeugspitzenposition der siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 14 is another schematic diagram showing the method for detecting the tool tip position of the seventh exemplary embodiment.24B -
24C ist eine weitere schematische Darstellung, die das Verfahren zur Erfassung der Werkzeugspitzenposition der siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 14 is another schematic diagram showing the method for detecting the tool tip position of the seventh exemplary embodiment.24C -
25A ist eine schematische Darstellung, die ein Positionserfassungsverfahren für eine Werkzeugspitze mit unterschiedlicher Ausrichtung der siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a diagram showing a position detecting method for a tool tip with different orientation of the seventh exemplary embodiment.25A -
25B ist eine weitere schematische Darstellung, die das Positionserfassungsverfahren für eine Werkzeugspitze mit unterschiedlicher Ausrichtung der siebten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the position detecting method for a tool tip with different orientation of the seventh exemplary embodiment.25B -
26A ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Erfassung einer Werkzeugspitzenposition einer achten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a tool tip position detection method of an eighth exemplary embodiment.26A -
26B ist eine weitere schematische Darstellung, die das Verfahren zur Erfassung der Werkzeugspitzenposition der achten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the method for detecting the tool tip position of the eighth exemplary embodiment.26B -
27A ist eine schematische Darstellung, die eine Form und ein Bild einer Werkzeugspitze einer neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a shape and an image of a tool tip of a ninth exemplary embodiment.27A -
27B ist eine weitere schematische Darstellung, welche die Form und das Bild der Werkzeugspitze der neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the shape and image of the tool tip of the ninth exemplary embodiment.27B -
27C ist eine weitere schematische Darstellung, welche die Form und das Bild der Werkzeugspitze der neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the shape and image of the tool tip of the ninth exemplary embodiment.27C -
28A ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Erfassung einer Werkzeugspitzenposition der neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is a schematic diagram showing a method for detecting a tool tip position of the ninth exemplary embodiment.28A -
28B ist eine weitere schematische Darstellung, die das Verfahren zur Erfassung der Werkzeugspitzenposition der neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt. 12 is another schematic diagram showing the method for detecting the tool tip position of the ninth exemplary embodiment.28B
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT(S)
Erste beispielhafte AusführungsformFirst exemplary embodiment
Wie in
Der bewegliche Tisch 12, der von dem Bett 11 in einer Weise unterstützt wird, dass er entlang der oberen Seite des Bettes 11 beweglich ist und durch einen X-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt), der an dem Bett 11 vorgesehen ist, bewegt werden kann, ist dazu in der Lage an einer vorbestimmten Position in einer X-Achsenrichtung angeordnet zu werden.The movable table 12 supported by the
Der Drehtisch 13, der an einer oberen Seite des beweglichen Tisches 12 in einer drehbaren Weise vorgesehen ist, ist durch einen C-Achsen-Rotationsmechanismus (nicht dargestellt), der in dem beweglichen Tisch 12 vorgesehen ist, drehbar und ist dazu in der Lage an einer vorbestimmten Winkelposition um eine C-Achse angeordnet zu werden.The
Ein Werkstück 2 (Bearbeitungsziel) ist an einer oberen Seite des Drehtisches 13 befestigt.A workpiece 2 (machining target) is fixed to an upper side of the rotary table 13 .
Die Werkzeugmaschine 1 schließt eine portalförmige Säule 14 an der oberen Seite des Bettes 11 ein.The
Die Säule 14 ist ein portalförmiges Bauteil, das sich über einen Bewegungspfad des beweglichen Tisches 12 in X-Achsenrichtung erstreckt. Ein Spindelkopf 17 wird von der Säule 14 durch einen Sattel 15 und einen Gleiter 16 unterstützt.The
Der Sattel 15, der beweglich entlang eines horizontalen Balkens der Säule 14 unterstützt wird, ist durch einen an der Säule 14 vorgesehenen Y-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) beweglich, um in der Lage zu sein, an einer vorbestimmten Position in Y-Achsenrichtung angeordnet zu werden.The
Der Gleiter 16, der auf- und abwärts beweglich entlang einer vertikalen Fläche des Sattels 15 unterstützt wird, ist durch einen Z-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt), der am Sattel 15 vorgesehen ist, beweglich, um an einer vorbestimmten Position in der Z-Achsenrichtung angeordnet zu werden.The
Der Spindelkopf 17, der von einer unteren Fläche des Gleiters 16 in einer drehbaren Weise unterstützt wird, ist durch einen A-Achsen-Rotationsmechanismus (nicht gezeigt), der an dem Gleiter 16 vorgesehen ist, drehbar, um an einer vorbestimmten Winkelposition um die A-Achse angeordnet zu werden. The
Eine Spindel 18 wird durch den Spindelkopf 17 drehbar unterstützt. Ein Werkzeug 3 ist an einem Ende der Spindel 18 angebracht.A
Die Spindel 18 ist durch einen im Spindelkopf 17 vorgesehenen Motor drehbar, um das Werkzeug 3 mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit und Drehmoment zu drehen, die für die Bearbeitung des Werkstücks 2 erforderlich sind.The
Die Werkzeugmaschine 1 ist dazu eingerichtet, verschiedene Bearbeitungsvorgänge an dem Werkstück 2 durch Steuerung eines Fünf-Achsen-Vorganges, der eine C-Achsendrehung des Drehtisches 13 und die A-Achsendrehung des Spindelkopfes 17 zusätzlich zu der oben beschriebenen X-Achsenbewegung, Y-Achsenbewegung und Z-Achsenbewegung beinhaltet, die jeweils durch den beweglichen Tisch 12, den Sattel 15 und den Gleiter 16 bewirkt werden, auszuführen. Um diese Vorgänge zu steuern, ist die Werkzeugmaschine 1 mit einer CNC (Computerized Numerical Control) Steuerung 9 verbunden.The
Die Rotationsachsenmittelposition der C-Achse des Drehtisches 13 der Werkzeugmaschine 1 wird wie folgt gemessen.The rotation axis center position of the C-axis of the rotary table 13 of the
Wie in
Wie in
Das Gehäuse 21 beinhaltet eine Öffnung 23, die in einem Mittelteil davon nach oben geöffnet ist. Eine erste Seite und eine zweite Seite, die der ersten Seite über die Öffnung 23 gegenüberliegt, sind innerhalb des Gehäuses 21 definiert, wobei eine Beleuchtung 24 an der ersten Seite vorgesehen ist, wobei eine telezentrische Linse 25, eine CCD-Kamera 26 (Bildaufnehmer) und ein arithmetischer Abschnitt 27 an der zweiten Seite vorgesehen sind.The
Die Beleuchtung 24 ist dazu eingerichtet, einen Parallelstrahl 28 durch die Öffnung 23 in Richtung der telezentrischen Linse 25 zu emittieren.The
Der parallele Strahl 28 wird von der telezentrischen Linse 25 kondensiert, um von der CCD-Kamera 26 abgebildet zu werden.The
Die CCD-Kamera 26 (Bildaufnehmer) ist dazu eingerichtet, aus dem empfangenen kondensierten Licht ein transversales Bild des Parallelstrahls 28 zu erfassen. Wenn ein Erfassungsziel 29 in der Öffnung 23 positioniert ist, wird ein Teil des Parallelstrahls 28 blockiert, um einen Schatten 281 auszubilden.The CCD camera 26 (image recorder) is set up to capture a transverse image of the
Der arithmetische Abschnitt 27, der dazu eingerichtet ist, das von der CCD-Kamera 26 erfasste Bild zu verarbeiten und eine Breite und Höhe des Schattens 281, der in dem erfassten Bild zu sehen ist, zu messen, kann die Breite und Höhe des Erfassungsziels 29 berührungslos erfassen.The
Wie in
Die Erfassungseinheit 20 ist so platziert, dass der Parallelstrahl 28 in einer Umfangsrichtung des Drehtisches 13 (d.h. einer Richtung senkrecht zu einer Radialrichtung des Drehtisches 13) ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Erfassungseinheit 20 so platziert, dass sich die Beleuchtung 24 und die CCD-Kamera 26 entlang der Umfangsrichtung des Drehtisches 13 gegenüberstehen.The
Die Position der Erfassungseinheit 20, die nur notwendigerweise vom Mittelpunkt des Drehtisches 13 abgewandt sein muss, muss nicht notwendigerweise genau gemessen werden. Ferner muss die Erfassungseinheit 20 nicht notwendigerweise so ausgerichtet sein, dass der Parallelstrahl 28 genau mit der Umfangsrichtung des Drehtisches 13 ausgerichtet ist. Denn selbst wenn eine oder mehrere ungenaue Komponente(n) vorhanden sind, wird die ungenaue Komponente bei der später beschriebenen Berechnung an gegenüberliegenden Positionen aufgehoben (einer Winkelposition A0 und Winkelposition A180, und einer Winkelposition A90 und Winkelposition A270).The position of the
Wenn das Werkzeug 3 in die Erfassungseinheit 20 eingeführt wird, wird die Position des Werkzeugs 3 so eingestellt, dass sich die Spitzenposition des Werkzeugs 3 am Mittelpunkt des von der CCD-Kamera 26 erfassten Bildes befindet (ein in
Wie in
Basierend auf einer Kontur 282 des Schattens 281 in dem erfassten Bild 261, können Koordinaten (Tv, Th) einer Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 genau berechnet werden.Based on a
Die vertikale Koordinate Tv der im erfassten Bild 261 gemessenen Koordinaten (Tv, Th) korrespondiert mit der Z-Achsenkoordinate der Werkzeugmaschine 1. Die horizontale Koordinate Th, die eine radiale Position Rc (ein Abstand in radialer Richtung) des Werkzeugs 3 in Bezug auf den Mittelpunkt des Drehtischs 13 darstellt, kann dagegen in Abhängigkeit von der Winkelposition des Drehtischs 13 auf die X-Achsenkoordinate und die Y-Achsenkoordinate der Werkzeugmaschine 1 projiziert werden. Wenn sich der Drehtisch 13 beispielsweise in der in
Um die Koordinaten (Tv, Th) der Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 zu berechnen, wird die Spitzenposition des Werkzeugs 3 wahlweise von dem arithmetischen Abschnitt 27 durch eine Bildverarbeitung des erfassten Bildes 261 erfasst, oder alternativ unter Verwendung der Erfassungseinheit 20 als Positioniervorrichtung des Werkzeugs 3 zur Bestimmung der Spitzenposition des Werkzeugs 3 durch Erhalten der Positionsdaten der Werkzeugmaschine 1. Der Erfassungsprozess der Spitzenposition des Werkzeugs 3 zu diesem Zeitpunkt, der optional von dem in der Erfassungseinheit 20 vorgesehenen arithmetischen Abschnitt 27 ausgeführt wird, wird alternativ von der Steuerung 9 der Werkzeugmaschine 1 zusammen mit der Bearbeitung des erfassten Bildes 261 nach der Erfassung des Bildes durch die CCD-Kamera 26 in der Erfassungseinheit 20 ausgeführt.In order to calculate the coordinates (Tv, Th) of the
Wie in
Im Erfassungsvorgang wird die Werkzeugmaschine 1 unter der Steuerung der Bewegungssteuerung 91 betrieben, um die Spindel 18 so zu bewegen, dass das Werkzeug 3 in die Öffnung 23 der Erfassungseinheit 20 eingeführt wird, wobei eine relative Position zwischen der Spindel 18 und dem Drehtisch 13 so eingestellt wird, dass die Spitze des Werkzeugs 3 an einer bestimmten Position der Erfassungseinheit 20 angeordnet ist. In diesem Zustand erhält der Werkzeugpositionsdetektor 92 die Positionsdaten der Spindel 18 (Z-Achsenkoordinate, X-Achsenkoordinate und Y-Achsenkoordinate der Werkzeugmaschine 1) von der Bewegungssteuerung 91, um die Koordinaten Tv, Th in dem erfassten Bild 261 zu berechnen, um so die Spitzenposition des Werkzeugs 3 zu erfassen.In the detection process, the
Ein Beispiel für die bestimmte Position ist die Mittelposition der Öffnung 23, die einen Werkzeugerfassungsbereich der Erfassungseinheit 20 definiert. Um die Spitze des Werkzeugs 3 an der bestimmten Position zu lokalisieren, wird optional eine Markierung oder dergleichen, welche die bestimmte Position angibt, in dem erfassten Bild 261 der CCD-Kamera 26 angezeigt. Alternativ wird die bestimmte Position, die optional an der Mittelposition des erfassten Bildes 261 der CCD-Kamera 26 definiert ist, nur durch eine visuelle Kontrolle bestimmt. Denn selbst wenn die bestimmte Position ungenau ist, werden ungenaue Komponenten bei der Berechnung an später beschriebenen gegenüberliegenden Positionen aufgehoben (eine Winkelposition A0 und Winkelposition A180, und eine Winkelposition A90 und Winkelposition A270).An example of the specific position is the center position of the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird die Mittelposition der C-Achse der Werkzeugmaschine 1 unter Verwendung der oben beschriebenen Erfassungseinheit 20 wie folgt gemessen.In the present exemplary embodiment, the center position of the C-axis of the
Wie in
An der Winkelposition A0 des Drehtisches 13 ist die optische Achse der CCD-Kamera 26 mit der X-Achse der Werkzeugmaschine 1 ausgerichtet. Es ist jedoch zu erwähnen, dass die Winkelposition A0 in einem gewünschten Winkel bestimmt wird.The optical axis of the
Nachdem die Erfassungseinheit 20 platziert ist, wird die Spindel 18 (siehe
Anschließend wird das Werkzeug 3 angehoben, um von der Erfassungseinheit 20 entnommen zu werden. Dann wird der Drehtisch 13 bei platzierter Erfassungseinheit 20 von der Winkelposition A0 um 180 Grad gedreht, um in die Winkelposition A180 eingestellt zu werden, die der Winkelposition A0 quer zur C-Achse in der ersten Richtung D1 gegenüberliegt.The
Wie in
Wie in
Nach der Bestimmung der ersten geraden Linie L1 durch die in den
Wie in
Nachdem die Erfassungseinheit 20 und der Drehtisch 13 in einer Winkelposition A270 (gegenüber der Winkelposition A90 quer zur C-Achse in einer zweiten Richtung D2 (eine Richtung, welche die erste Richtung D1 kreuzt)) durch ähnliche Vorgänge wie in
Wie in
Wie in
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform können die folgenden Vorteile erzielt werden.According to the present exemplary embodiment, the following advantages can be obtained.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden, nachdem das Werkzeug 3 an der Spindel 18 angebracht ist und die Erfassungseinheit 20, die in der Lage ist, die Position des Werkzeugs 3 berührungslos zu erfassen, an dem Drehtisch 13 platziert ist, werden das Werkzeug 3 und der Drehtisch 13 auf vorbestimmte Winkelpositionen (A0, A90, A180, A270) in Bezug auf die C-Achse des Messzieles eingestellt. Dann wird der Erfassungsvorgang zum Erfassen der Positionen (P0, P90, P180, P270) des Werkzeugs 3 in Bezug auf den Drehtisch 13 durch die Erfassungseinheit 20 wiederholt an jeder der Winkelpositionen ausgeführt. Anschließend wird die Mittelposition (Pc) der C-Achse basierend auf den Positionen des Werkzeugs 3 an den jeweiligen Winkelpositionen, die durch die vier Erfassungsvorgänge erfasst wurden, berechnet.In the present exemplary embodiment, after the
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die Erfassungsvorgänge unter Verwendung der berührungslosen Erfassungseinheit 20 viermal wiederholt, um eine hochgenaue Messung der Mittelposition (Pc) der C-Achse durch eine geometrische Berechnung basierend auf den Positionen des Werkzeugs 3 an den jeweiligen Winkelpositionen zu erreichen.According to the present exemplary embodiment, the detection operations are repeated four times using the
Während der Messung kann das Werkzeug 3 für die eigentliche Bearbeitung an der Spindel 18 der Werkzeugmaschine 1 angebracht werden, wobei die Spindel 18 optional gedreht und unmittelbar vor der Messung in der Temperatur erhöht wird, um eine Messung unter im Wesentlichen den gleichen Bedingungen wie während des eigentlichen Bearbeitungsprozesses zu erlauben. Ferner ist die Erfindung weitgehend auf die Werkzeugmaschine 1 anwendbar, bei der eine Berührungssignalsonde nicht an der Spindel 18 angebracht werden kann.During the measurement, the
Dementsprechend ermöglicht die vorliegende beispielhafte Ausführungsform eine hochgenaue Messung der Mittelposition der C-Achse durch eine einfache Berechnung ohne Verwendung einer Berührungssignalsonde.Accordingly, the present exemplary embodiment enables highly accurate measurement of the center position of the C-axis by a simple calculation without using a touch signal probe.
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform: wird insbesondere die Erfassungseinheit 20 verwendet, die in der Lage ist, die radiale Position des Drehtisches 13 des Werkzeugs 3 zu erfassen; sind das Werkzeug 3 und der Drehtisch 13 auf vier Winkelpositionen eingestellt, welche die zwei Winkelpositionen A0, A180, die sich in der ersten Richtung D1 quer zur C-Achse gegenüberliegen, und die beiden Winkelpositionen A90, A270, die sich in der zweiten Richtung D2, welche die erste Richtung D1 quer zur C-Achse kreuzt, gegenüberliegen, aufweisen; werden die radialen Positionen (P0, P90, P180, P270) des Drehtisches 13 des Werkzeugs 3 durch Erfassungsvorgänge an den jeweiligen Winkelpositionen erfasst; werden die erste gerade Linie L1, die durch den Mittelpunkt des Liniensegments L01 verläuft, das die Positionen P0, P180 des Werkzeugs 3 verbindet, die an den zwei Winkelpositionen A0, A180 erfasst wurden, die einander in der ersten Richtung D1 gegenüberliegen und die erste Richtung D1 kreuzen, und die zweite gerade Linie L2, die durch den Mittelpunkt des Liniensegments L02 verläuft, das die Positionen P90, P270 des Werkzeugs 3 verbindet, die an den zwei Winkelpositionen A90, A270 erfasst wurden, die einander in der zweiten Richtung D2 gegenüberliegen und die zweite Richtung D2 kreuzen, berechnet; und wird der Schnittpunkt Pc der ersten geraden Linie L1 und der zweiten geraden Linie L2 als Mittelposition der C-Achse definiert.In the present exemplary embodiment: specifically, the detection unit 20 capable of detecting the radial position of the rotary table 13 of the tool 3 is used; the tool 3 and the turntable 13 are set to four angular positions, which are the two angular positions A0, A180, which are opposite to each other in the first direction D1 transverse to the C-axis, and the two angular positions A90, A270, which are opposite to each other in the second direction D2 , which crosses the first direction D1 transverse to the C-axis; the radial positions (P0, P90, P180, P270) of the rotary table 13 of the tool 3 are detected by detecting operations at the respective angular positions; becomes the first straight line L1 passing through the midpoint of the line segment L01 connecting the positions P0, P180 of the tool 3 detected at the two angular positions A0, A180 opposed to each other in the first direction D1 and the first direction D1, and the second straight line L2 passing through the midpoint of the line segment L02 connecting the positions P90, P270 of the tool 3 detected at the two angular positions A90, A270 opposite each other in the second direction D2 and crossing the second direction D2 calculated; and the intersection point Pc of the first straight line L1 and the second straight line L2 is defined as the center position of the C axis.
Dementsprechend kann die Erfassungseinheit 20 der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, die nur notwendigerweise in der Lage sein muss, die Position des Werkzeugs 3 in radialer Richtung des Drehtisches 13 zu erfassen, durch einen Bildsensor (die Beleuchtung 24 zur CCD-Kamera 26, siehe
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Mittelposition der C-Achse innerhalb des voraussichtlichen Bereichs (die gerade Linie L1), die bei dem Erfassungsvorgang an den Winkelpositionen A0, A180 bei 0 und 180 Grad nicht bestimmt werden kann, durch die Position (gerade Linie L2) des Werkzeugs 3 eingegrenzt werden, die während des Erfassungsvorgangs an den Winkelpositionen A90, A270 bei 90 und 270 Grad berechnet wird, um den genauen Mittelpunkt der C-Achse zu bestimmen. Mit anderen Worten kann die Mittelposition der C-Achse durch die Erfassungsvorgänge an den insgesamt vier Winkelpositionen (A0, A90, A180, A270) hochgenau gemessen werden.According to the present exemplary embodiment, the center position of the C-axis within the prospective range (the straight line L1), which cannot be determined in the detecting operation at the angular positions A0, A180 at 0 and 180 degrees, can be replaced by the position (straight line L2) of the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beinhaltet die Erfassungseinheit 20 die Beleuchtung 24, die dazu eingerichtet ist, den Parallelstrahl 28 zu emittieren, die Bildaufnahme (das telezentrische Linse 25 und die CCD-Kamera 26), die dazu eingerichtet ist, den Parallelstrahl 28 zu erfassen, und den arithmetischen Abschnitt 27, der dazu eingerichtet ist, die Spitzenposition des im Parallelstrahl 28 positionierten Werkzeugs 3 basierend auf dem erfassten Bild 261 zu erfassen, wobei das erfasste Bild 261 einer bekannten Bildverarbeitung unterzogen wird, um den Schatten 281 des in dem parallelen Strahl 28 positionierten Werkzeugs 3 zu erfassen, wobei die Mittelposition der Kontur 282 der Spitze des Werkzeugs 3 durch Kantenerkennung berechnet wird, wodurch die Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 berechnet wird.In the present exemplary embodiment, the
Als Ergebnis kann die Spitzenposition des Werkzeugs 3 durch die optische Erfassung durch die Erfassungseinheit 20 berührungslos hochgenau erfasst werden.As a result, the tip position of the
Ferner ist es, wenn die Position erfasst wird, lediglich erforderlich, dass sich die Spitze des Werkzeugs 3 im Parallelstrahl 28 zwischen der Beleuchtung 24 und dem Bildaufnehmer (der telezentrischen Linse 25 und der CCD-Kamera 26) befindet, wodurch ein einfacher Erfassungsvorgang erreicht wird.Furthermore, when the position is detected, it is only necessary that the tip of the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Erfassungseinheit 20, die einen Stopper zur Fixierung an dem Drehtisch 13 beinhaltet, während der Erfassungsvorgänge an den jeweiligen Winkelpositionen vor einer Verschiebung in Bezug auf die Platzierungsposition der Erfassungseinheit 20 an dem Drehtisch 13 bewahrt werden.In the present exemplary embodiment, the detecting
Zweite beispielhafte AusführungsformSecond exemplary embodiment
Die
In der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform wird zur Messung der Mittelposition der C-Achse der Werkzeugmaschine 1 (siehe
Im Gegensatz dazu wird die genaue Mittelposition der C-Achse der Werkzeugmaschine 1 in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform gemessen, indem zusätzlich zur Erfassung einer radialen Position eine Umfangsposition des Werkzeugs 3 (d.h. eine planare Position entlang der Fläche des Drehtisches 13) während des Erfassungsvorgangs an den Winkelpositionen A0, A180 erfasst wird.In contrast, the precise center position of the C-axis of the
Wie in
Die Erfassungseinheit 20A, deren Grundstruktur die gleiche ist wie die der Erfassungseinheit 20 in der ersten beispielhaften Ausführungsform, ist zusätzlich dazu eingerichtet, eine Koordinate in einer Tiefenrichtung des Bildes unter Verwendung einer Autofokussierungsfunktion zu erfassen. Um die Koordinate unter Verwendung einer Autofokussierungsfunktion zu erfassen, wird beispielsweise die Kante der Kontur 282 des Schattens 281 des Werkzeugs 3 in dem erfassten Bild 261 in
Dementsprechend können die Radialposition Rc und eine Umfangsposition Cc des Werkzeugs 3 in Bezug auf den Drehtisch 13 erfasst werden, indem das Werkzeug 3 in die an dem Drehtisch 13 platzierte Erfassungseinheit 20A eingeführt wird. Eine planare Position PA0 des Werkzeugs 3 an dem Drehtisch 13 kann durch den oben beschriebenen Erfassungsvorgang an der Winkelposition A0 erfasst werden.Accordingly, the radial position Rc and a circumferential position Cc of the
Wie in
Wie in
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann zusätzlich zu den gleichen Vorteilen der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform die Arbeitseffizienz verbessert werden, da es nur notwendig ist, den Erfassungsvorgang für die Spitze des Werkzeugs 3 an den zwei Positionen (d.h. den Winkelpositionen A0, A180) durchzuführen.According to the present exemplary embodiment, in addition to the same advantages of the first exemplary embodiment described above, since it is only necessary to perform the detecting operation for the tip of the
Ferner sind die Erfassungsvorgänge an den anderen Winkelpositionen (zum Beispiel den Winkelpositionen A90, A270) wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nicht erforderlich. Dementsprechend kann, wenn beispielsweise die Winkelpositionen A90, A270 aufgrund struktureller Begrenzungen der Translationsachsen (X-, Y-, Z-Achsen) der Werkzeugmaschine 1 außerhalb des Bereichs liegen, in dem der Erfassungsvorgang durchgeführt werden kann, die genaue Mittelposition der C-Achse durch den Erfassungsvorgang an den Winkelpositionen A0, A180 gemessen werden.Further, the detection operations at the other angular positions (for example, the angular positions A90, A270) as in the first exemplary embodiment are not required in the present exemplary embodiment. Accordingly, if, for example, the angular positions A90, A270 are out of the range in which the detection operation can be performed due to structural limitations of the translational axes (X, Y, Z axes) of the
Dritte beispielhafte AusführungsformThird exemplary embodiment
Die
Die oben beschriebenen ersten und zweiten beispielhaften Ausführungsformen, bei denen die Erfassungsvorgänge an den Winkelpositionen A0, A180 und Winkelpositionen A90, A270 bzw. die Erfassungsvorgänge an den Winkelpositionen A0, A180 durchgeführt werden, erfordern die Erfassungsvorgänge an den einander über den Mittelpunkt des Drehtisches 13 gegenüberliegenden Winkelpositionen A0, A180.The first and second exemplary embodiments described above, in which the detecting operations are performed at the angular positions A0, A180 and angular positions A90, A270, and the detecting operations at the angular positions A0, A180, respectively, require the detecting operations at the opposite sides across the center of the rotary table 13 Angular positions A0, A180.
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Erfassungsvorgang für die Spitzenposition des Werkzeugs 3 von der Winkelposition A0 an jeder von mehreren Winkelpositionen An (An < 180 Grad) wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform durchgeführt, deren Erfassungsergebnisse berechnet werden, um die genaue Mittelposition der C-Achse der Werkzeugmaschine 1 zu messen.In contrast, in the present exemplary embodiment, the detection operation for the tip position of the
Es sollte erwähnt werden, dass eine wiederholte Beschreibung für die Struktur der Werkzeugmaschine 1, des Drehtisches 13 und der Erfassungseinheit 20, welche die gleichen sind wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform, in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nicht erfolgen wird.It should be noted that a repeated description for the structure of the
Wie in
Wie in
Wie in
Wie in
Wie in
Wie in
Durch die vorliegende beispielhafte Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie bei der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform erreicht werden. Darüber hinaus kann selbst dann, wenn der Bereich, in dem der Erfassungsvorgang durchgeführt werden kann, aufgrund struktureller Begrenzungen der Translationsachsen (X-, Y-, Z-Achsen) der Werkzeugmaschine 1 auf weniger als 180 Grad begrenzt ist, die genaue Mittelposition der C-Achse durch den Erfassungsvorgang an den mehreren Positionen gemessen werden.The same advantages as those of the first exemplary embodiment described above can be obtained by the present exemplary embodiment. In addition, even if the range in which the detection operation can be performed is limited to less than 180 degrees due to structural limitations of the translational axes (X, Y, Z axes) of the
Abwandlung(en) der ersten bis dritten beispielhaften AusführungsformModification(s) of the first to third exemplary embodiments
In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wird das Bild der Spitze des Werkzeugs 3 von der Erfassungseinheit 20 während des Erfassungsvorgangs an den Winkelpositionen An aufgenommen. Es ist jedoch zu erwähnen, dass die Position des Werkzeugs 3 im erfassten Bild bei jeder der Winkelpositionen An optional unterschiedlich ist.In the first to third embodiments described above, the image of the tip of the
Wie in
Vierte beispielhafte AusführungsformFourth exemplary embodiment
Die
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird eine Verschiebung (Versatz) zwischen der Mittelposition der A-Achse der Werkzeugmaschine 1 und der Spitze des Werkzeugs 3 gemessen.In the present exemplary embodiment, a displacement (offset) between the center position of the A-axis of the
Es ist zu erwähnen, dass in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform auf eine wiederholte Beschreibung des Aufbaus der Werkzeugmaschine 1 und der zur Messung verwendeten Erfassungseinheit 20, die dieselben sind wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform, verzichtet wird.It should be noted that in the present exemplary embodiment, repeated description of the configurations of the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Erfassungseinheit 20 an dem Drehtisch 13 platziert.In the present exemplary embodiment, the
Die Erfassungseinheit 20 ist so angeordnet, dass sich die Öffnung 23 an dem Mittelpunkt des Drehtisches 13 befindet (Rotationsmittelposition der C-Achse). Dann wird die Ausrichtung der Erfassungseinheit 20 so eingestellt, dass der Parallelstrahl 28 mit der X-Achsenrichtung der Werkzeugmaschine 1 ausgerichtet ist. Die Ausrichtung der Erfassungseinheit 20 wird optional durch Drehen des Drehtisches 13 um die C-Achse eingestellt.The
Nachdem die Erfassungseinheit 20 platziert ist, wird der Spindelkopf 17 durch Betätigung der Werkzeugmaschine 1 entlang der jeweiligen Achsen in die Nähe der Erfassungseinheit 20 bewegt, um die Spitze des an der Spindel 18 angebrachten Werkzeugs 3 in die Öffnung 23 für den Erfassungsvorgang einzuführen.After the detecting
Wie in
Wie in
Da, wie in
Dementsprechend kann die Verschiebung (Versatz) zwischen der Mittelposition der A-Achse der Werkzeugmaschine 1 und der Spitze des Werkzeugs 3 als eine Hälfte der Differenz zwischen den Positionen in den jeweiligen Achsen an der Winkelposition A0 und der Winkelposition A180 berechnet werden (Y = (Y1-Y2)/2, Z = (Z1-Z2)/2).Accordingly, the shift (offset) between the center position of the A-axis of the
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform bei der Messung der Verschiebung (Versatz) zwischen der Mittelposition der A-Achse und der Spitze des Werkzeugs 3 erzielt werden.According to the present exemplary embodiment, the same advantages as in the first exemplary embodiment described above can be obtained in measuring the displacement (offset) between the center position of the A-axis and the tip of the
Fünfte beispielhafte AusführungsformFifth exemplary embodiment
Die
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform werden die Koordinaten, bei denen die Mittelposition der A-Achse mit der Spitze des Werkzeugs 3 zusammenfällt, in einer Werkzeugmaschine 1A eines sogenannten Wiegen-Typs gemessen.In the present exemplary embodiment, the coordinates at which the center position of the A-axis coincides with the tip of the
In
Es sollte erwähnt werden, dass der Spindelkopf 17 der Werkzeugmaschine 1A, der an dem Gleiter 16 befestigt ist (siehe
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist die Erfassungseinheit 20 an dem Drehtisch 13 platziert. Auf eine wiederholte Beschreibung der Erfassungseinheit 20, welche die gleiche ist wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform, wird hier verzichtet.In the present exemplary embodiment, the
Die Erfassungseinheit 20 ist so angeordnet, dass sich die Öffnung 23 an dem Mittelpunkt des Drehtisches 13 befindet (Rotationsmittelposition der C-Achse). Dann wird die Ausrichtung der Erfassungseinheit 20 so eingestellt, dass der Parallelstrahl 28 mit der X-Achsenrichtung der Werkzeugmaschine 1A ausgerichtet ist. Die Ausrichtung der Erfassungseinheit 20 wird optional durch Drehen des Drehtisches 13 um die C-Achse eingestellt.The
Nachdem die Erfassungseinheit 20 platziert ist, wird der Spindelkopf 17 durch Betätigung der Werkzeugmaschine 1A entlang der jeweiligen Achsen in die Nähe der Erfassungseinheit 20 bewegt, um die Spitze des an der Spindel 18 angebrachten Werkzeugs 3 in die Öffnung 23 für den Erfassungsvorgang einzuführen.After the detecting
Wie in
Ferner wird, wie in
Dann wird, wie in
Wie in
Wie in
Dementsprechend können die Koordinaten, an denen die Mittelposition der A-Achse der Werkzeugmaschine 1A mit der Spitze des Werkzeugs 3 zusammenfällt, basierend auf den jeweiligen Achsenpositionen an den Winkelpositionen A0 und A180 durch eine Formel Y = (Y1+Y2)/2, Z = (Z1+Z2)/2 bestimmt werden.Accordingly, the coordinates at which the center position of the A-axis of the
In Übereinstimmung mit der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform können die gleichen Vorteile wie in der oben beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform bei der Bestimmung der Koordinaten erzielt werden, bei denen die Mittelposition der A-Achse mit der Spitze des Werkzeugs 3 zusammenfällt.According to the present exemplary embodiment, the same advantages as in the first exemplary embodiment described above can be obtained in determining the coordinates at which the center position of the A-axis coincides with the tip of the
Sechste beispielhafte AusführungsformSixth exemplary embodiment
Die
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird eine Verschiebung (Versatz) zwischen der Mittelposition der A-Achse der Werkzeugmaschine 1 und der Spitze des Werkzeugs 3 unter Verwendung der gleichen Komponenten gemessen, die in der oben beschriebenen vierten beispielhaften Ausführungsform beschrieben sind.In the present exemplary embodiment, a displacement (offset) between the center position of the A-axis of the
Während jedoch in der vierten beispielhaften Ausführungsform die Y-Achsenpositionen Y1, Y2 und die Z-Achsenpositionen Z1, Z2 der Werkzeugmaschine 1 an zwei Punkten erfasst werden (d.h. die Winkelposition A0 und die Winkelposition A180, die der Winkelposition A0 quer zur A-Achse zugewandt ist (d.h. in einem 180 Grad Intervall), wird der Erfassungsvorgang für die Y-Achsenposition und die Z-Achsenposition in der vorliegenden Ausführungsform an mehreren Winkelpositionen An innerhalb eines 180-Grad-Bereichs von der Winkelposition A0 aus durchgeführt.However, while in the fourth exemplary embodiment, the Y-axis positions Y1, Y2 and the Z-axis positions Z1, Z2 of the
Wie in
Dann, wie in
Anschließend wird, mit dem Werkzeug 3 durch die A-Achsendrehung der Werkzeugmaschine 1 in einer Winkelposition A30 (um 30 Grad von der Winkelposition A0 gedreht) positioniert, die Spitze des Werkzeugs 3 durch Betreiben der Werkzeugmaschine 1 entlang der jeweiligen Achsen in die Öffnung 23 eingeführt. Nachdem die Spitzenposition 283 des Schattens 281 des Werkzeugs 3 im erfassten Bild 264 so eingestellt ist, dass sie sich im Mittelpunkt des von der Erfassungseinheit 20 erhaltenen erfassten Bildes 264 befindet, werden die Y-Achsenposition und die Z-Achsenposition (Mittelposition der A-Achse Q30) der Werkzeugmaschine 1 zu diesem Zeitpunkt aufgezeichnet.Then, with the
Ferner werden, nachdem das Werkzeug 3 durch die A-Achsendrehung der Werkzeugmaschine 1 an der Winkelposition A60 (um 60 Grad von der Winkelposition A0 gedreht) positioniert wurde, die Y-Achsenposition und die Z-Achsenposition (Mittelposition der A-Achse Q60) der Werkzeugmaschine 1 durch den gleichen Prozess wie für die Winkelpositionen A0, A30 aufgezeichnet.Further, after the
Die Y-Achsenposition und die Z-Achsenposition (Mittelposition der A-Achse Q90, Q120, Q150, Q180) der Werkzeugmaschine 1 an den Winkelpositionen A90, A120, A150, A180 werden auf die gleiche Weise aufgezeichnet.The Y-axis position and the Z-axis position (A-axis center position Q90, Q120, Q150, Q180) of the
Wie in
Die gleichen Vorteile wie in den oben beschriebenen ersten und vierten beispielhaften Ausführungsformen können durch die vorliegende beispielhafte Ausführungsform erreicht werden. Darüber hinaus kann selbst dann, wenn der mögliche Bereich, in dem der Erfassungsvorgang durchgeführt werden kann, aufgrund struktureller Begrenzungen der Translationsachsen (X-, Y-, Z-Achsen) der Werkzeugmaschine 1 auf weniger als 180 Grad begrenzt ist, die Verschiebung (Versatz) zwischen der Mittelposition der A-Achse Qn und der Spitze des Werkzeugs 3 durch den Erfassungsvorgang an den mehreren Winkelpositionen An genau gemessen werden.The same advantages as in the first and fourth exemplary embodiments described above can be obtained by the present exemplary embodiment. In addition, even if the possible area where the detection process is carried out can be, due to structural limitations of the translational axes (X, Y, Z axes) of the
Abwandlung(en) der sechsten beispielhaften AusführungsformModification(s) of the sixth exemplary embodiment
Wie in
Bei der Aufzeichnung in der NC-Einrichtung der Werkzeugmaschine 1 wird ein Abstand D (Versatz) vom Mittelpunkt QCc (der Spitzenposition des Werkzeugs 3) zur tatsächlichen Mittelposition der A-Achse Qn benötigt. Durch die Berechnung des Verfahrens der kleinsten Quadrate an der bogenförmigen Punktlinie QC, die aus den Mittelpositionen der A-Achse Qn ausgebildet ist, kann ein ungefährer Bogenradius erhalten werden, der den Abstand D (Näherungswert) vom Mittelpunkt QCc zur Mittelposition der A-Achse Qn zusätzlich zur Position des Mittelpunkts QCc angibt. Der Radius kann als der tatsächliche Abstand D zwischen dem Mittelpunkt QCc und der Mittelposition der A-Achse Qn angesehen werden.When recorded in the NC device of the
Bei der Aufzeichnung in der NC-Einrichtung der Werkzeugmaschine 1 ist der Abstand D in eine Komponente Dz in Z-Achsenrichtung parallel zum Werkzeug 3 und eine Komponente Dy in einer Y-Achsenrichtung senkrecht zum Werkzeug 3 aufzuteilen. Ein Winkel θ eines Liniensegments, das die Mittelposition der A-Achse Qn und die Spitze des Werkzeugs 3 (Mittelpunkt QCc) verbindet, wird somit erforderlich. Das Verfahren der kleinsten Quadrate, das zur Berechnung des Mittelpunkts QCc verwendet wird, zeigt jedoch nicht den Winkel θ des Liniensegments, um den ungefähren Bogenradius (Abstand D) bereitzustellen. When recorded in the NC device of the
Wie in
Die folgenden Vorgänge sind anwendbar, um den am besten geeigneten Wert des obigen Winkels θ unter einer solchen Fehlerverteilung zu bestimmen.The following procedures are applicable to determine the most appropriate value of the above angle θ under such an error distribution.
Die obige Operation, die keine vollständige Optimierung bereitstellt, ist als Referenzwert am besten geeignet.The above operation, which does not provide full optimization, is the most appropriate as a reference value.
In einem zweiten Vorgang, der in
Ferner werden die Winkel θn in Bezug auf die jeweiligen Referenzlinien Ln, die für die Mittelpositionen der A-Achse Qn an den Winkelpositionen An gemessen wurden, optional bestimmt und gemittelt.Further, the angles θn with respect to the respective reference lines Ln measured for the A-axis center positions Qn at the angular positions An are optionally determined and averaged.
Ein solcher Vorgang ist zwar kompliziert, kann aber den Winkel θ bereitstellen, der eine vollständige Optimierung aufweist.Such a process, while complicated, can provide the angle θ that has full optimization.
Der Winkel θ, der optional durch gleichmäßiges Teilen des gesamten Bereichs der Mittelpositionen Qn an den mehreren Winkelpositionen An bestimmt wird, wird alternativ mit einer erhöhten oder verringerten Abtastdichte eines Teils des Winkelbereichs bestimmt.The angle θ, which is optionally determined by equally dividing the entire range of the center positions Qn at the plurality of angular positions An, is alternatively determined with an increased or decreased sampling density of a part of the angular range.
Wenn der Winkel θ durch den oben beschriebenen Vorgang bestimmt wird, können die Komponente Dz und die Komponente Dy in der Z-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung senkrecht zum Werkzeug 3 (siehe
Abwandlung(en) der ersten bis sechsten beispielhaften AusführungsformenModification(s) of the first to sixth exemplary embodiments
In den oben beschriebenen ersten bis sechsten beispielhaften Ausführungsformen wird die Spitzenposition des Werkzeugs 3 von den Erfassungseinheiten 20, 20A erfasst.In the first to sixth exemplary embodiments described above, the tip position of the
Beispielsweise wird in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Spitzenposition des Werkzeugs 3 im Mittelpunkt des erfassten Bildes 261 der CCD-Kamera 26 erfasst, wie in
Zu diesem Zeitpunkt können die Koordinaten in Abhängigkeit von der Form der Spitze des Werkzeugs 3 manchmal nicht genau erfasst werden, z. B. wegen der unregelmäßigen Kontur des Werkzeugs 3.At this time, depending on the shape of the tip of the
Um dagegen die Spitzenposition (Tv, Th) des Werkzeugs 3 einfach und genau zu erfassen, ist das folgende Verfahren anwendbar.On the other hand, in order to easily and accurately detect the tip position (Tv, Th) of the
Siebte beispielhafte AusführungsformSeventh exemplary embodiment
Wie in
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird, während das Werkzeug 3 in Bezug auf die CCD-Kamera 26 gedreht wird, das erfasste Bild 265 von der CCD-Kamera 26 aufgenommen (ähnlich zu den erfassten Bildern 261 bis 264 in der ersten bis sechsten beispielhaften Ausführungsformen) und die Kontur 282 des Werkzeugs 3 basierend auf dem erfassten Bild 265 erfasst.In the present exemplary embodiment, while the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist, da das Werkzeug 3 rotiert, die in dem erfassten Bild 265 erscheinende Kontur 282 symmetrisch in Bezug auf den Rotationsmittelpunkt, so dass eine Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 in Anbetracht der symmetrischen Natur der Kontur 282 genau erfasst werden kann und die Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 als der Schnittpunkt der Mittelachse 284 und der Kontur 282 erfasst werden kann.In the present exemplary embodiment, as the
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird beim Erfassen der Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 basierend auf der Kontur 282 die folgende arithmetische Verarbeitung durchgeführt.In the present exemplary embodiment, when detecting the
Wie in
Wie in
Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform, bei der die Erstreckungsrichtung Dn (Winkelpositionen An, Ausrichtung des Werkzeugs 3, ungefähre Achsrichtung) des Werkzeugs 3 zur Erfassung der Achse der Rotationssymmetrie verwendet wird, kann die Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 genau erfassen und die Koordinaten (Th, Tv) der Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 als Schnittpunkt der genauen Mittelachse 284 und der Kontur 282 hochgenau erfassen.The present exemplary embodiment, in which the extending direction Dn (angular positions An, orientation of the
Während zu diesem Zeitpunkt der Mittelpunkt jeder der mehreren transversalen Linien 30 erfasst wird, um die Mittelachse 284 zu erfassen, und die Schnittpunkte mit der Kontur 282 erfasst werden, um die Spitzenposition 283 zu erfassen, können die Mittelpunkte und die Schnittpunkte jeweils durch geometrisch-arithmetische Verarbeitung bestimmt werden, so dass die Spitzenposition 283 und die Mittelposition der Rotationsachse (A-Achse oder C-Achse) des Werkzeugs 3 hochgenau und einfach bestimmt werden können.At this time, while the center of each of the plurality of
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Ausrichtung des Werkzeugs 3 (Erstreckungsrichtung Dn) in einem beliebigen Winkel (Winkelposition An) eingestellt werden.In the present exemplary embodiment, the orientation of the tool 3 (extension direction Dn) can be set at an arbitrary angle (angular position An).
In
Wie in
Achte beispielhafte AusführungsformEighth exemplary embodiment
In der oben beschriebenen siebten beispielhaften Ausführungsform werden zum Erfassen der Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 basierend auf der Kontur 282 die Mittelpunkte der mehreren transversalen Linien 30 erfasst.In the seventh exemplary embodiment described above, to detect the
Im Gegensatz dazu wird die Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform durch Mustererkennung jeder Seite der Kontur 282 in Form einer rotationssymmetrischen Figur erfasst.In contrast, in the present exemplary embodiment, the
Wie in
Wie in
Die vorliegende beispielhafte Ausführungsform, bei der die Erstreckungsrichtung Dn (Winkelpositionen An, Ausrichtung des Werkzeugs 3, ungefähre Achsrichtung) des Werkzeugs 3 für die Mustererkennung der Kontur 282 pro Seite verwendet wird, kann die Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 genau erfassen und die Koordinaten (Th, Tv) der Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 basierend auf dem Schnittpunkt der genauen Mittelachse 284 und der Kontur 282 hochgenau erfassen.The present exemplary embodiment, in which the extending direction Dn (angular positions An, orientation of the
Dabei kann die Mustererkennung pro einer Seite der Kontur 282 in Form der Erfassung des Referenzmusters 40 und des Symmetriemusters 42 jeweils durch geometrisch-arithmetische Verarbeitung ausgeführt werden, wodurch eine hochgenaue und einfache Messung der Mittelposition der Spitzenposition 283 und/oder der Rotationsachse (A-Achse oder C-Achse) des Werkzeugs 3 ermöglicht wird.The pattern recognition per one side of the
Neunte beispielhafte AusführungsformNinth exemplary embodiment
In der oben beschriebenen siebten beispielhaften Ausführungsform wird nach dem Erfassen der Mittelachse 284 des Werkzeugs 3 basierend auf der Kontur 282 der Schnittpunkt der Mittelachse 284 und der Kontur 282 erfasst, um die Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 zu bestimmen.In the seventh exemplary embodiment described above, after detecting the
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform eine Hilfskonturlinie in der Kontur 282 des Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 definiert, um die Bestimmung der Spitzenposition des Werkzeugs 3 auch dann zu erlauben, wenn die Form der Kontur 282 des Spitzenabschnitts bei der Drehung des Werkzeugs 3 verschwommen ist, beispielsweise aufgrund mehrerer Vorsprünge an der Spitze des Werkzeugs 3 und einer exzentrischen Spitzenform des Werkzeugs 3.In contrast, in the present exemplary embodiment, an auxiliary contour line is defined in the
Wie in den
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird das Bild des Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 von der CCD-Kamera 26 in lateraler Richtung des Werkzeugs 3 aufgenommen (in einer Richtung, welche die Rotationsachse des Werkzeugs 3 kreuzt).In the exemplary embodiments described above, the image of the tip portion of the
Nimmt man beispielsweise an, dass das Bild des Werkzeugs 3 von der CCD-Kamera 26 von einer unteren Seite in
Wie oben beschrieben, ändert sich der Abstand des Paares von Klingenkanten 3T zur CCD-Kamera 26 zyklisch in Übereinstimmung mit der Drehung des Werkzeugs 3, was zu einer Unschärfe in einem Teil des von der CCD-Kamera 26 aufgenommenen Bildes führt. As described above, the distance from the pair of blade edges 3T to the
Wie in
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform, während die Mittelachse 284 in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen siebten oder achten beispielhaften Ausführungsform erfasst wird, eine Hilfskonturlinie an der Kontur 282 des Spitzenabschnitts des Werkzeugs 3 definiert, und ein Schnittpunkt der Hilfskonturlinie und der Mittelachse 284 wird als die Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 bestimmt. Im Einzelnen wird wie folgt vorgegangen.In contrast, in the present exemplary embodiment, while the
Wie in
In
In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ermöglicht die definierte Hilfskontur 285 die Bestimmung der Spitzenposition 283 des Werkzeugs 3 als Schnittpunkt der Mittelachse 284 und der Hilfskontur 285 auch dann, wenn die Form der Kontur 282 des Spitzenabschnitts während der Drehung des Werkzeugs 3 verschwommen ist, beispielsweise aufgrund mehrerer Vorsprünge an der Spitze des Werkzeugs 3 (z.B. des Klingenpaars 3T) und einer exzentrischen Spitzenform des Werkzeugs 3. Dementsprechend kann die Spitzenposition 283 und/oder die Mittelposition der Rotationsachse (A-Achse oder C-Achse) des Werkzeugs 3 durch einfache Berechnung für das Werkzeug 3 mit verschiedenen Spitzenformen sehr genau gemessen werden.In the present exemplary embodiment, the defined
Andere beispielhafte Ausführungsform(en)Other Exemplary Embodiment(s)
Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Abwandlungen und dergleichen einschließt, solange solche Abwandlungen und dergleichen mit einem Gegenstand der Erfindung kompatibel sind.It should be noted that the present invention is not limited to the exemplary embodiments described above, but includes modifications and the like as long as such modifications and the like are compatible with an object of the invention.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird die Rotationsmittelposition der C-Achse oder der A-Achse der fünfachsig gesteuerten Werkzeugmaschinen 1, 1A gemessen. Die Werkzeugmaschine und die Achse zum Anwenden der Erfindung können jedoch beliebig gewählt werden.In the exemplary embodiments described above, the rotational center position of the C-axis or the A-axis of the five-axis
Beispielsweise ist die Werkzeugmaschine optional eine fünfachsig gesteuerte Werkzeugmaschine, die A- und B-Achse als Rotationsachsen aufweist, und die Rotationsmittelposition der B-Achse wird optional gemessen. Ferner muss die Werkzeugmaschine, die optional eine vierachsig gesteuerte Werkzeugmaschine, eine sechsachsig gesteuerte Werkzeugmaschine oder dergleichen ist, lediglich mindestens eine Rotationsachse aufweisen, deren Mittelposition von Interesse ist.For example, the machine tool is optionally a five-axis control machine tool that has A and B axes as rotation axes, and the rotation center position of the B axis is optionally measured. Furthermore, the machine tool, which is optionally a four-axis controlled machine tool, a six-axis controlled machine tool or the like, only has to have at least one axis of rotation whose central position is of interest.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen wird die Erfassungseinheit 20 oder 20A verwendet, um die Spitzenposition des Werkzeugs 3 zu erfassen. Die Erfassungseinheiten 20, 20A bilden jedoch nicht notwendigerweise den Parallelstrahl 28 aus, sondern sind optional dazu eingerichtet, einen Laserstrahl parallel zu schwenken (Pseudoparallelstrahl), um ein Zielobjekt abzutasten. Ferner ist die Erfassungseinheit, die nur notwendig ist, berührungslos mit dem Werkzeug 3 zu sein, optional ein Detektor mit anderen Erfassungsmitteln.In the exemplary embodiments described above, the
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY
Die Erfindung ist anwendbar auf ein Verfahren zur Messung einer Rotationsachsenmittelposition einer Werkzeugmaschine.The invention is applicable to a method of measuring a rotational axis center position of a machine tool.
BezugszeichenlisteReference List
- 1, 1A1, 1A
- Werkzeugmaschine,machine tool,
- 22
- Werkstück,Workpiece,
- 33
- Werkzeug,Tool,
- 3T3d
- Klingenkante,blade edge,
- 99
- Steuerung,Steering,
- 9191
- Bewegungssteuerung,motion control,
- 9292
- Werkzeugpositionsdetektor,tool position detector,
- 1111
- Bett,Bed,
- 1212
- beweglicher Tisch,moving table,
- 1313
- Drehtisch,turntable,
- 131131
- Wiege,cradle,
- 132132
- Zapfen,cones,
- 1414
- Säule,Pillar,
- 1515
- Sattel,Saddle,
- 1616
- Gleiter,glider,
- 1717
- Spindelkopf,spindle head,
- 171171
- Rotationsachse,axis of rotation,
- 1818
- Spindel,Spindle,
- 20,20A20.20A
- Erfassungseinheit,registration unit,
- 2121
- Gehäuse,Housing,
- 2222
- Bein, das einen Stopper beinhaltet,leg that includes a stopper,
- 2323
- Öffnung,Opening,
- 2424
- Beleuchtung,Lighting,
- 2525
- telezentrische Linse,telecentric lens,
- 2626
- CCD-Kamera (Bildaufnahme),CCD camera (image capture),
- 261 bis 265261 to 265
- erfasstes Bild,captured image,
- 2727
- arithmetischer Abschnitt,arithmetic section,
- 2828
- Parallelstrahl,parallel beam,
- 281281
- Schatten,The shade,
- 282282
- Kontur,Contour,
- 283283
- Spitzenposition,top position,
- 284284
- Mittelachse,central axis,
- 285285
- Hilfskonturlinie,auxiliary contour line,
- 2929
- Erfassungsziel,acquisition target,
- 31,3231:32
- Schnittpunkt,intersection,
- 3333
- Mittelpunkt,Focus,
- A0 bis A270,AnA0 to A270,An
- Winkelposition,angular position,
- Ca, CbCa, Cb
- Schnittpunkt,intersection,
- Cccc
- Umfangsposition,perimeter position,
- DD
- Abstand,Distance,
- D1D1
- erste Richtung,first direction
- D2D2
- zweite Richtung,second direction
- dc0dc0
- Verschiebung,Shift,
- Dydy
- Y-Achsenrichtungskomponente,y axis direction component,
- Dzdz
- Z-Achsenrichtungskomponente,z-axis directional component,
- L01, L02L01, L02
- Linienabschnitt,line segment,
- L1L1
- erste gerade Linie,first straight line
- L130L130
- Bezugslinie,reference line,
- L2L2
- zweite gerade Linie,second straight line
- LAL.A
- Liniensegment,line segment,
- LnLn
- Bezugslinie,reference line,
- Ma, Mbma, mb
- parallele Linie,parallel line,
- OfsOfs
- vorbestimmter Abstand,predetermined distance,
- P0 bisP270P0 to P270
- Werkzeugspitzenposition,tool tip position,
- PA0, PA180PA0, PA180
- planare Position,planar position,
- PAcPAc
- Mittelpunkt,Focus,
- PBcPBc
- Mittelpunkt,Focus,
- Pcpersonal
- Schnittpunkt,intersection,
- Q0bis Q180, QnQ0 to Q180, Qn
- A-Achsenmittelposition,A axis center position,
- QCQC
- Punktlinie,dotted line,
- QCcQCc
- Mittelpunkt,Focus,
- Rcrc
- radiale Position,radial position,
- Th, TvTh, TV
- Koordinaten der Spitzenposition,coordinates of the top position,
- Tx0 bis Tx270Tx0 to Tx270
- X-Achsenkoordinate,x-axis coordinate,
- Ty0 is Ty270Ty0 is Ty270
- Y-Achsenkoordinate,y-axis coordinate,
- Y1, Y2Y1, Y2
- Y-Achsenposition,y-axis position,
- Z1,Z2Z1,Z2
- Z-Achsenposition,z-axis position,
- θ, θnθ, θn
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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