JP2003205439A - Positioning method for machine tool - Google Patents

Positioning method for machine tool

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JP2003205439A
JP2003205439A JP2002003800A JP2002003800A JP2003205439A JP 2003205439 A JP2003205439 A JP 2003205439A JP 2002003800 A JP2002003800 A JP 2002003800A JP 2002003800 A JP2002003800 A JP 2002003800A JP 2003205439 A JP2003205439 A JP 2003205439A
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Japan
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positioning
axis
contact
movement
moving
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JP2002003800A
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Yutaka Oto
裕 大戸
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Sodick Co Ltd
Original Assignee
Sodick Co Ltd
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Publication date
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  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple method for positioning in nano unit between a machine tool and a work piece or between an electrode of an electric discharge machine and a work piece. <P>SOLUTION: This positioning method comprises a step of relatively moving a part to be positioned to open along a relative moving axis by a designated distance by relatively moving the work piece and the electrode or the tool to come close to or into contact or separate after the machine origin return operation processing; a first contact sensing step of moving both along the moving axis at a preset speed to be close to each other until they come into contact with each other and stopping the same; a step of moving back both from the stop position until contact sensing is released along the moving axis by a designated very small distance and stopping the same; a second contact sensing step of setting the moving amount as a minimum set unit to the above backward very small distance, moving both to be close to each other until they come into contact, performing the movement at a preset designated low speed, stopping the same on sensing the contact, and storing that position; and a step of positioning the stored position of the second contact sensing of both to the machine origin. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマシニング
センタの工作物と切削工具間や、放電加工機の工作物と
放電加工用電極間の芯出し、端面位置決め、又は工作物
上面や主軸下端の位置出しを、工作物と工具または電極
との接触感知を利用して高精度の位置決めを迅速に行う
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, centering, end face positioning between a workpiece of a machining center and a cutting tool, or between a workpiece of an electric discharge machine and an electrode for electric discharge machining, or the position of the upper surface of a workpiece or the lower end of a spindle. The present invention relates to a method for rapidly performing high-accuracy positioning by utilizing contact detection between a workpiece and a tool or an electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作物と工具間の接触感知を利用した工
作物および/または工具の位置決めは、放電加工におい
て工作物および工具電極が導電体であるところから広く
使用されている。特にワイヤ放電加工のワイヤ電極工具
の垂直出しには多用されている。しかしながら上述の接
触感知には、その使用電源の種類や電圧値により数μm
前後の放電間隙があることとワイヤ電極工具の撓みの発
生等の問題からサブミクロンオーダの位置決めに利用さ
れることはなく、またマニシングセンタ等の工作機械の
位置決めにも同様の理由から、また工作物と工具間に接
触感知等の電圧印加手段を備えていないか、または電圧
印加手段を設置しても工作物と工具間に接触位置決めに
適合した部位を備えていない等の問題もあって、サブミ
クロン以上の、即ちnm(ナノメータ)オーダの位置決
めに使用されることはなかった。
Positioning of workpieces and / or tools utilizing contact sensing between the workpiece and the tool is widely used in electrical discharge machining because the workpiece and tool electrodes are conductors. In particular, it is often used for vertical placement of wire electrode tools for wire electric discharge machining. However, depending on the type of power supply used and the voltage value, the above-mentioned touch sensing may be several μm.
It is not used for submicron positioning due to the presence of front and rear discharge gaps and the occurrence of bending of the wire electrode tool, and also for the positioning of machine tools such as machining centers for the same reason. There is also a problem that a voltage applying means such as contact detection is not provided between the workpiece and the tool, or even if the voltage applying means is installed, there is no part suitable for contact positioning between the workpiece and the tool. , Was not used for sub-micron or better, ie, nm (nanometer) ordering.

【0003】この種の工作機械、例えば、形彫り放電加
工装置は、図5に示すように構成されている。加工の対
象となる工作物2は図示しない加工槽内の加工テーブル
上に固定されており、図示しないコラムに設けられたZ
軸加工ヘッド8に、Z軸に送り移動可能に保持されたZ
軸クイル12下端の加工用電極10と相対向し、工作物
2は電極10に対し水平方向に相対的に移動するよう前
記図示しない加工テーブルは、ベッド1上にY軸移動機
構の移動体4とX軸移動機構のサドル6を介して取り付
け支持されている。
A machine tool of this type, for example, a die-sinking electric discharge machine is constructed as shown in FIG. A workpiece 2 to be machined is fixed on a machining table in a machining tank (not shown), and a Z provided on a column (not shown).
The Z that is held by the axis processing head 8 so as to be movable along the Z axis
The machining table (not shown) faces the machining electrode 10 at the lower end of the shaft quill 12 and moves the workpiece 2 relative to the electrode 10 in the horizontal direction. And is attached and supported via a saddle 6 of the X-axis moving mechanism.

【0004】前記Z軸クイル12は、図示しないクロス
ローラガイド等直線案内装置が静圧軸受装置によってコ
ラムおよび加工ヘッド8に案内保持され、図示しないボ
ールねじとナットを直線送り変換に使用する回転形のサ
ーボモータまたはリニアモータからなるZ軸駆動装置1
1により、Z軸に直線に送られ、この送り移動によるZ
軸クイル12の位置は、クイルと固定部間のリニアスケ
ールとセンサとの組み合わせからなるZ軸リニアエンコ
ーダ14により検出され、NC装置を有する放電加工用
制御手段22からの指令によりZ軸駆動装置11を作動
させたZ軸モータ駆動制御手段16に検出位置信号をフ
ィードバックして制御する。
The Z-axis quill 12 is a rotary type in which a linear guide device such as a cross roller guide (not shown) is guided and held by the column and the machining head 8 by a hydrostatic bearing device, and a ball screw and a nut (not shown) are used for linear feed conversion. Z-axis drive device 1 consisting of a servo motor or a linear motor
1 sends it straight to the Z-axis.
The position of the shaft quill 12 is detected by a Z-axis linear encoder 14 which is a combination of a linear scale and a sensor between the quill and the fixed portion, and a Z-axis drive device 11 is instructed by a command from an electric discharge machining control means 22 having an NC device. The detected position signal is fed back to and controlled by the Z-axis motor drive control means 16 that has operated.

【0005】なお、上記したX軸およびY軸移動機構6
および4にも、それぞれ図示しない各直線案内保持機
構、モータを有する各軸駆動装置、各軸リニアエンコー
ダ9および7および各軸モータ駆動制御手段5および3
が設けられ、Z軸電極10に対する工作物2の水平方向
のXY2軸上の位置が、加工用制御手段22からの指令
の作動と位置が符合するように制御されることが勿論で
ある。
The X-axis and Y-axis moving mechanism 6 described above is used.
Also in 4 and 4, respectively, linear guide holding mechanisms (not shown), axis drive devices having motors, axis linear encoders 9 and 7, and axis motor drive control means 5 and 3 respectively.
Of course, the position of the workpiece 2 on the XY2 axes in the horizontal direction with respect to the Z-axis electrode 10 is controlled so that the operation of the command from the machining control means 22 matches the position.

【0006】前記加工用電極10と工作物2との間に
は、これらの間に加工電圧を印加するための放電加工電
源回路手段18が接続されると共にこれらの間の加工状
態、例えば極間電圧や加工電流を検出するための放電加
工状態検出手段20が接続されており、この検出値は、
前記加工用制御手段22へ入力されている。この制御手
段22は、CRTやLCDなどの表示手段、キーボード
などの入力手段26が接続され、またフレキシブルディ
スクやHDなどの外部の記録媒体28からの入力も可能
とされている。このような加工装置においては、入力手
段26からの加工指令もしくは記録媒体28に記録され
ているNCプログラムの加工指令等に従って制御手段2
2は、電流波高値や回路を構成するトランジスタのゲー
トのオン時間などの電気的加工条件設定に基ずく指令を
電源回路手段18に送出するとともに、各軸モータを有
する駆動装置の駆動制御手段16、5及び3に位置指令
信号を順次に出力し数値制御による加工を進行させるも
のである。
An electric discharge machining power supply circuit means 18 for applying a machining voltage is connected between the machining electrode 10 and the workpiece 2 and a machining state between them, for example, a gap between the electrodes. The electric discharge machining state detecting means 20 for detecting the voltage and the machining current is connected, and the detected value is
It is input to the processing control means 22. The control means 22 is connected to a display means such as a CRT or LCD and an input means 26 such as a keyboard, and is also capable of inputting from an external recording medium 28 such as a flexible disk or HD. In such a processing device, the control means 2 is operated in accordance with a processing command from the input means 26 or a processing command of the NC program recorded in the recording medium 28.
The reference numeral 2 sends a command to the power supply circuit means 18 based on the setting of electrical processing conditions such as the current peak value and the on-time of the gate of the transistor constituting the circuit, and the drive control means 16 of the drive device having each axis motor. The position command signals are sequentially output to 5 and 3 to advance the machining by numerical control.

【0007】従って、このような加工装置における工作
物2と加工用電極10間の相対位置決めなどとしては、
例えば、前記放電加工電源回路18に兼用させてもよい
接触感知制御手段19を両者間に接続して接触感知電圧
を印加し、両者が所定の接触状態になったことを検出し
て接触感知信号を制御手段22に送出して、その時の各
軸の原点に対する位置を制御手段22に検知記憶させる
までの位置決め作動を、制御手段22中のまたは外部の
記録媒体28からの接触感知による位置決めプログラム
等を使用して実行させることができると判るのである。
Therefore, the relative positioning between the workpiece 2 and the machining electrode 10 in such a machining apparatus is as follows.
For example, a contact sensing control means 19 which may be also used for the electric discharge machining power supply circuit 18 is connected between the two to apply a contact sensing voltage, and it is detected that both are in a predetermined contact state to detect a contact sensing signal. To the control means 22, and the positioning operation until the control means 22 detects and stores the position of each axis with respect to the origin at that time, a positioning program by contact detection from the recording medium 28 in the control means 22 or the like. It turns out that can be done using.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法では、位置決め精度を、nm(ナノメータ)オ
ーダの高精度とすること、かつ、かかる高精度の位置決
めを、繰り返し精度高く迅速に短時間で行い得るように
するには解決すべき問題点が多くあった。即ち、従来斯
種の高精度の計測位置決めには、レーザ干渉計などが用
いられているが、工作物や工具または電極などを取り付
けたままでの計測にはその取り付け、配置や汚染環境の
問題などから難しいものであった。よって本発明は、接
触感知と言う簡便な方式を用いて、高精度の位置決めを
迅速に行えるようにすることを目的とする。
However, in such a method, the positioning accuracy is set to high accuracy of the order of nm (nanometer), and such high-precision positioning is performed rapidly with high repeat accuracy in a short time. There were many problems to solve before we could do it. That is, a laser interferometer or the like is conventionally used for such high-accuracy measurement and positioning, but for measurement with a work piece, a tool, an electrode, or the like attached, the problem of installation, arrangement, and a polluted environment, etc. It was difficult because Therefore, an object of the present invention is to enable high-accuracy positioning quickly by using a simple method called contact sensing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、
(1)少なくとも一部に導体部を有する2物間に所定の
電圧を印加し、両者の近接接触を感知して位置決めする
方法において、機械原点復帰動作処理の後、両者を相対
移動により近接接触および開離させて位置決めする部位
が、前記相対移動軸に沿い所定距離離隔して相対向する
位置にあるように相対移動させるステップ、前記両者を
設定された速度で前記相対向位置から、移動軸に沿い接
触する迄近接移動させて停止させる第1の接触感知のス
テップ、該停止位置から前記接触感知が解除されるま
で、前記移動軸に沿い所定微小距離後退させて停止させ
るステップ、前記後退微小距離に対してさらに充分小さ
い微小長さを移動量の最小設定単位として設定し、前記
相対移動による前記後退停止位置から接触する迄の近接
移動を、前記設定された最小設定単位を最小移動単位と
するとともに、設定された所定の速度で行うことにより
実行し、前記両者の接触感知を検出して停止し、その位
置を記憶する第2の接触感知のステップ、該記憶位置か
ら前記相対向位置に相対移動により戻るステップ、前記
両者の第2の接触感知の記憶位置を前記機械原点に対し
て位置決めするステップとから成る工作機械の位置決め
方法とすることにより達成される。
The above-mentioned objects of the present invention are as follows.
(1) In a method of applying a predetermined voltage between two objects having at least a part of a conductor, and detecting the proximity contact between the two, and performing positioning, after the mechanical origin return operation process, the two are brought into proximity contact by relative movement. And a step of relatively moving the parts to be separated and positioned so as to be opposed to each other at a predetermined distance along the relative movement axis, and to move the both at a set speed from the opposed position to the movement axis. A first contact sensing step of moving close to and stopping along the contact point; a step of retracting and stopping a predetermined minute distance along the moving axis until the contact sensing is released from the stop position; A minute length that is sufficiently smaller than the distance is set as the minimum setting unit of the movement amount, and the proximity movement from the retraction stop position to the contact due to the relative movement is set to the above-mentioned setting. And a second movement step, which is performed by performing the minimum movement unit as a minimum movement unit and at a preset predetermined speed, detects the contact detection of the both, stops the operation, and stores the position. A method of positioning a machine tool, comprising the steps of returning from the storage position to the opposite position by relative movement, and positioning the second contact-sensing storage positions of the both with respect to the machine origin. It

【0010】また、前述の本発明の目的は、(2)前記
設定する移動量の最小設定単位が1nmで、前記設定さ
れた所定の速度の速度指令が0.1mm/minである
前記(1)に記載の工作機械の位置決め方法とすること
により達成される。
Further, the above-mentioned object of the present invention is: (2) The minimum setting unit of the moving amount to be set is 1 nm, and the speed command for the set predetermined speed is 0.1 mm / min. This is achieved by the method for positioning a machine tool described in (1).

【0011】また、前述の本発明の目的は、(3)前記
相対位置決めの2物の一方が工作物で、他方が切削工具
である前記(1)または(2)に記載の工作機械の位置
決め方法とすることにより達成される。
Further, the above-mentioned object of the present invention is: (3) Positioning of the machine tool according to (1) or (2), wherein one of the two objects of the relative positioning is a workpiece and the other is a cutting tool. It is achieved by the method.

【0012】また、前述の本発明の目的は、(4)前記
相対位置決めの2物の一方が工作物で、他方が放電加工
用電極である前記(1)または(2)に記載の工作機械
の位置決め方法とすることにより達成される。
Further, the above-mentioned object of the present invention is: (4) The machine tool according to (1) or (2), wherein one of the two objects for relative positioning is a workpiece and the other is an electrode for electric discharge machining. It is achieved by the positioning method of.

【0013】また、前述の本発明の目的は、(5)前記
相対移動の移動軸が、Z軸主軸の移動軸である前記
(1)、(2)、(3)または(4)に記載の工作機械
の位置決め方法とすることにより達成される。
Further, the above-mentioned object of the present invention is described in the above (1), (2), (3) or (4), wherein the moving axis of the relative movement is the moving axis of the Z-axis main axis. It is achieved by the method of positioning a machine tool of.

【0014】また、前述の本発明の目的は、(6)前記
相対移動の移動軸が、直交する2軸以上の多軸の合成軸
である前記(1)、(2)、(3)または(4)に記載
の工作機械の位置決め方法とすることにより達成され
る。
Further, the above-mentioned object of the present invention is: (6) The above-mentioned (1), (2), (3), or (3) in which the movement axis of the relative movement is a composite axis of two or more orthogonal axes. This is achieved by using the machine tool positioning method described in (4).

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施に使用する
Z軸モータ駆動制御手段16のブロック図に、前述接触
感知制御手段19を付設して示したもので、他のX軸お
よびY軸の水平2軸の各駆動制御手段3および5は、各
軸のストロークとかパワーなどだけが相違するだけで、
その他は実質上同一であるので省略されている。
1 is a block diagram of a Z-axis motor drive control means 16 used for implementing the present invention, in which the contact detection control means 19 is additionally provided. The drive control means 3 and 5 for the two horizontal axes of the Y axis are different only in the stroke of each axis and the power.
Others are omitted because they are substantially the same.

【0016】このサーボモータ駆動制御手段16は、位
置制御ユニット13、速度制御ユニット15、及び電流
制御ユニット17、さらに接触感知制御手段19により
主に構成されている。数値制御装置を含む放電加工用制
御手段22から入力された位置指令信号Aは、位置制御
ユニット13の入力減算部21にて、Z軸リニアエンコ
ーダ14で検出されてフィードバックされた位置検出信
号Bにより減算された位置偏差信号Cとなって位置制御
ユニット13に入力し、演算部で所定の比例ゲインで演
算され、速度指令信号Dを生成出力する。上記位置指令
に対する応答を高速化するためには、図示しないフィー
ドフォーワードユニットなどが、必要に応じて付設され
る。
The servo motor drive control means 16 is mainly composed of a position control unit 13, a speed control unit 15, a current control unit 17, and a contact detection control means 19. The position command signal A input from the electric discharge control means 22 including a numerical control device is detected by the Z-axis linear encoder 14 and fed back by the position detection signal B in the input subtraction section 21 of the position control unit 13. The subtracted position deviation signal C is input to the position control unit 13 and is calculated by a calculation unit with a predetermined proportional gain to generate and output a speed command signal D. In order to speed up the response to the position command, a feedforward unit (not shown) or the like is attached as needed.

【0017】前記速度指令信号Dは、上記必要に応じて
設けられるフィードフォーワードユニットなどの出力信
号加算などの後、減算部23にて前記フィードバック位
置検出信号Bを演算部25で演算して得た速度信号Eを
減算した速度偏差信号Fとなって速度制御ユニット15
に入力し、演算部で所定の比例ゲインなどにより積算お
よび積分演算などして電流指令信号Gを生成出力する。
The speed command signal D is obtained by calculating the feedback position detection signal B in the subtracting section 23 and calculating the feedback position detection signal B in the calculating section 25 after addition of output signals of a feedforward unit or the like provided as necessary. The speed control unit 15 becomes the speed deviation signal F by subtracting the speed signal E
The current command signal G is generated and output by performing an integration operation and an integration operation using a predetermined proportional gain or the like in the operation unit.

【0018】そして、前記電流指令信号Gは、上述速度
指令信号Dの処理の場合などとほぼ同様に、フィードフ
ォーワードユニットなどの出力信号加算などの後、減算
部27にて電流制御ユニット17の電流指令によりサー
ボアンプ29がZ軸駆動装置11のサーボモータに出力
した電流Jを電流検出器30で検出して、フィードバッ
クされた電流検出信号Hと減算処理され、得られた電流
偏差Iが前記電流制御ユニット17に入力演算され、サ
ーボアンプ29に前記駆動電流Jの出力を指令する電流
指令Kを出力するように作動する。以上のようにして、
サーボモータ駆動制御手段16は、Z軸リニアエンコー
ダ14からの検出位置信号のフィードバックを受けて位
置信号を処理した位置制御ユニット13が指示する位置
へ、速度信号を処理した速度制御ユニット15が指示す
る速度で、Z軸クイル12が移動するようにZ軸駆動装
置11のサーボモータに駆動電流Jを出力するもので、
上記位置信号のフィードバックから駆動電流を出力する
までの制御ループは、例えば500μs程度のサイクル
タイムで繰り返されているものである。
The current command signal G is added to the output signal of the feedforward unit or the like, and then subtracted by the subtraction unit 27 in the current control unit 17 in the same manner as in the case of processing the speed command signal D. The current detector 30 detects the current J output from the servo amplifier 29 to the servomotor of the Z-axis drive device 11 by the current command, and subtracts it from the fed back current detection signal H to obtain the obtained current deviation I. The current control unit 17 operates so as to be input and calculated, and to output to the servo amplifier 29 a current command K that commands the output of the drive current J. As described above,
The servo motor drive control means 16 receives the feedback of the detected position signal from the Z-axis linear encoder 14, and the speed control unit 15 that processes the speed signal instructs the position that the position control unit 13 that processed the position signal indicates. The drive current J is output to the servo motor of the Z-axis drive device 11 so that the Z-axis quill 12 moves at a speed.
The control loop from the feedback of the position signal to the output of the drive current is repeated with a cycle time of, for example, about 500 μs.

【0019】本発明は、前述図1に示したような軸移動
の制御手段16を用い、これを接触感知制御手段19を
利用するNC位置決めプログラムによって作動させるこ
とにより位置決めしようとするもので、一実施例とし
て、前述の接触感知の作動部分をモーションプログラム
(G140)で処理し、その他の位置決めの動作をマク
ロプログラムで対応処理した場合のものについて説明す
ることとする。尚、前述Z軸などの各軸リニアエンコー
ダ14としては、本発明がnmオーダの精度の位置決め
をするものであるから、当然に高速(例えば、応答速
度:300mm/s)で、高分解能(例えば、分解能:
1周期0.1379・・・μm)のアナログ出力タイプ
のデテクタを用い、さらに検出信号を電気的内挿処理
(例えば、1/128)などをして分割読み取りを可能
としておくものである。
The present invention uses the axial movement control means 16 as shown in FIG. 1 and operates by an NC positioning program utilizing the contact detection control means 19 to perform positioning. As an example, a description will be given of a case where the above-mentioned touch sensing operation portion is processed by a motion program (G140) and other positioning operations are correspondingly processed by a macro program. Since the present invention performs positioning with accuracy on the order of nm as the linear encoder 14 for each axis such as the Z axis, it is naturally high speed (for example, response speed: 300 mm / s) and high resolution (for example, ,resolution:
An analog output type detector having a period of 0.1379 (.mu.m) is used, and the detection signal is subjected to electrical interpolation processing (for example, 1/128) to enable divided reading.

【0020】図2は、加工ヘッドのクイル下端や主軸
に、電極工具10や切削工具に替えてスタイラスや基準
球10Pを取り付け、工作物2の所定の位置決め側面ま
たは背向する2側面との間で接触感知することにより、
端面位置決めまたは芯出し操作をする作動の説明図であ
る。
In FIG. 2, a stylus or a reference sphere 10P is attached to the lower end of the quill of the machining head or the spindle in place of the electrode tool 10 or the cutting tool, and the workpiece 2 is provided with a predetermined positioning side surface or two back side surfaces. By sensing contact with
It is explanatory drawing of the operation which carries out an end surface positioning or centering operation.

【0021】また、図3は、切削工具の切刃部10A
が、例えばダイアモンド等の絶縁または高抵抗体である
が、この切刃部10Aを取り付けた柄部10Bが導体で
あって、前記切刃部10Aの下方先端と例えば前記柄部
10Bの下端部10Cとが、高精度の既知の位置関係に
あるものなどの場合に、前記下端面10Cを工具側の位
置決め基準面とし、工作物2上面の所定位置決め基準面
部2Cとを、この場合、Z移動軸方向に相対向させ、近
接移動により接触感知させて位置決めすることにより、
前記切刃部10Aの下方先端と工作物2上面2CのZ軸
方向の位置決め操作をする作動の説明図である。
Further, FIG. 3 shows the cutting edge portion 10A of the cutting tool.
Is an insulating or high-resistive material such as diamond, but the handle portion 10B to which the cutting blade portion 10A is attached is a conductor, and the lower tip of the cutting blade portion 10A and the lower end portion 10C of the handle portion 10B, for example. Is a highly accurate known positional relationship, the lower end surface 10C is used as a positioning reference surface on the tool side, and the predetermined positioning reference surface portion 2C on the upper surface of the workpiece 2 is used as the Z movement axis in this case. By facing each other in the direction and making contact detection by proximity movement and positioning,
It is explanatory drawing of the operation | movement which positions the lower end of the said cutting blade part 10A and the upper surface 2C of the workpiece 2 in the Z-axis direction.

【0022】次に、NCプログラムに従って、本発明の
接触感知制御手段19と軸移動の制御装置16を各軸に
用いて高精度位置決めする方法を前述図1、図2、図
3、および処理のフローを示す図4により説明する。S
01乃至S10はステップ番号を示す。なお、前記軸移
動の制御手段16に於ける軸移動の指令速度Fは、最小
0.1mm/min乃至最大1000mm/minの間
で選定が可能であるが、指令速度の設定がない場合には
10mm/min(F10)が設定されている。また、
軸移動の最小設定単位は、最小1nm乃至最大0.1μ
mの間で選択設定によるプログラム指令が可能な構成と
なっている。
Next, according to the NC program, a method of highly accurate positioning using the contact sensing control means 19 and the axis movement control device 16 of the present invention for each axis will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. The flow will be described with reference to FIG. S
01 to S10 indicate step numbers. The axis movement command speed F in the axis movement control means 16 can be selected from a minimum of 0.1 mm / min to a maximum of 1000 mm / min, but if the command speed is not set, 10 mm / min (F10) is set. Also,
The minimum setting unit for axis movement is 1 nm minimum to 0.1 μ maximum.
It is configured such that a program command can be made by selective setting between m.

【0023】先ずS01において、スタイラスまたは基
準球10Pを取り付けた加工ヘッドまたは主軸は、工作
物2を取り付けた加工テーブルとの間で相対軸移動によ
り原点復帰し機械の基準点に対して所定の位置決め、図
2及び図3の場合それぞれ10P1の位置に位置せしめ
られる。
First, in S01, the machining head or the spindle attached with the stylus or the reference sphere 10P returns to the origin by the relative axis movement with respect to the machining table attached with the workpiece 2, and a predetermined positioning is made with respect to the reference point of the machine. In the case of FIGS. 2 and 3, they are located at the position of 10P1.

【0024】S02において、原点復帰したスタイラス
または基準球10Pは、工作物2を取り付けた加工テー
ブル間とのプログラム等された接触感知制御作動の開始
位置、図2の場合工作物2のX軸方向(図面左右方向)
の一方向の端面の位置決めまたは両端面位置決めによる
芯出し動作を開始するのに好適な工作物2上面上のX軸
方向の所定の位置10P2(好ましくはX軸方向の中央
位置)に、前述原点復帰位置10P1からプログラム設
定他により、例えば長線の破線の経路−1に沿って、
軸移動により設定される。そして、ここにおいて接触感
知制御手段19が、前記スタイラスまたは基準球10P
と工作物2間に接続または起動させられる。
In S02, the stylus or reference sphere 10P that has returned to the original position is the start position of the contact sensing control operation programmed by the machining table to which the workpiece 2 is attached, in the X-axis direction of the workpiece 2 in FIG. (Horizontal direction in the drawing)
At a predetermined position 10P2 in the X-axis direction (preferably the central position in the X-axis direction) on the upper surface of the workpiece 2 suitable for starting the centering operation by positioning the end faces in one direction or positioning both end faces, the above-mentioned origin From the return position 10P1 by the program setting and the like, for example, along the path-1 of the long dashed line,
It is set by axis movement. Then, here, the touch sensing control means 19 causes the stylus or the reference sphere 10P to be operated.
And the workpiece 2 are connected or activated.

【0025】S03において、スタイラスまたは位置決
め基準球10Pは、相対移動軸であるX軸−に沿いNC
のマクロプログラムに従って位置10P2から位置10
P3へ、さらにY軸−に沿い位置10P4へと相対的に
移動し、スタイラスまたは基準球10Pは、工作物2の
X軸方向の基準側面との間で、接触感知をX軸移動によ
り行って、位置決め作動を開始するに好適な工作物2の
左側端面と好ましくは至近の距離の位置10P4がプロ
グラム設定される。 即ち、この位置10P4は次の接
触感知のための軸移動量の最小設定単位が設定がない場
合は最大の0.1μm、速度指令が10mm/minで
あるから、工作物2の左端面との距離は10mm以内と
なるようプログラムすることが好ましい。
In S03, the stylus or the positioning reference sphere 10P is NC along the X-axis which is the relative movement axis.
From position 10P2 to position 10 according to the macro program of
The stylus or the reference sphere 10P moves relative to P3 and further along the Y-axis to the position 10P4, and the stylus or the reference sphere 10P performs contact sensing with the reference side surface of the workpiece 2 in the X-axis direction by the X-axis movement. A position 10P4, which is preferably close to the left end face of the workpiece 2 for starting the positioning operation, is programmed. That is, since the position 10P4 is 0.1 μm which is the maximum when the minimum setting unit of the axial movement amount for the next contact detection is not set, and the speed command is 10 mm / min, the position 10P4 is the same as the left end face of the workpiece 2. The distance is preferably programmed to be within 10 mm.

【0026】また、スタイラスまたは基準球10Pは前
述原点復帰の位置決め位置10P1から長線の破線の経
路−2に沿って直接前記工作物2の位置決め部位が相
対移動X軸に沿って相対向する位置10P4に移動する
ように前記のNCプログラムを作成作動させることが出
来る。
The stylus or reference sphere 10P is located at a position 10P4 in which the positioning portion of the workpiece 2 directly faces the positioning position 10P1 for returning to the origin along the path-2 of the long broken line, along the relative movement X axis. The NC program described above can be created and activated to move to.

【0027】前述図3の切削工具の場合は、前記原点復
帰の位置決め位置10P1から、例えば、S04に示す
ように切刃部10Aを取り付けた柄部10Aの先端基準
端面10Cが、工作物2の所要基準面部2Cと所定の間
隔で相対向するように、例えば上述の長線の破線の経路
―2に沿って直接移動させるようにプログラムするこ
とができる。
In the case of the cutting tool shown in FIG. 3, the tip reference end face 10C of the handle 10A having the cutting edge 10A attached thereto from the positioning position 10P1 for returning to the origin is the workpiece 2 as shown in S04. It can be programmed to directly move along the path-2 of the above-mentioned long dashed line so as to face the required reference surface portion 2C at a predetermined interval.

【0028】そして、この長線の破線の経路―2に沿
う相対移動は、ZYまたはZX平面に沿う2軸の合成軸
上移動か、またはZYXの3軸の合成軸に沿う移動であ
っても良い。なお、図2および図3におけるモーション
プログラムによる接触感知動作を使用する位置決め操作
の工作物2とスタイラスまたは工具10P間の近接接触
および開離の相対移動は、例えばX軸などの1軸移動と
して説明するが、その相対移動が1軸以上の多軸の合成
軸上の移動であっても良いこと勿論である。
The relative movement along the path-2 indicated by the broken line of the long line may be movement on the two-axis synthetic axis along the ZY or ZX plane or movement along the three-axis ZYX synthetic axis. . It should be noted that the relative movements of the close contact and the separation between the workpiece 2 and the stylus or the tool 10P in the positioning operation using the contact sensing operation by the motion program in FIGS. 2 and 3 are described as uniaxial movements such as the X axis. However, it goes without saying that the relative movement may be movement on a multi-axis composite axis of one or more axes.

【0029】しかして、S05からモーションプログラ
ム(G140 X(Y、Z) U V W F
_)によってプログラムされた接触感知制御の位置決め
サブプログラムにより順次に作動する。先ず、符号を
付した2点破線の矢符のX+の相対軸移動は、接触感知
制御手段19が働くまで、1nm乃至0.1μm、通常
は前述0.1μmの最小設定単位および最小移動単位
で、そして速度指令を設定の10mm/minで移動
し、接触感知停止する粗い位置決めの第1の接触感知の
ステップが実行される。
Then, from S05, the motion program (G140 X (Y, Z) U V W F
Sequentially actuated by the positioning subprogram of the touch sensitive control programmed by _). First, the relative axis movement of X + indicated by the arrow of the two-dot broken line with the reference numeral is 1 nm to 0.1 μm, usually 0.1 μm, which is the minimum setting unit and the minimum movement unit, until the touch sensing control means 19 operates. , And the first touch sensing step of coarse positioning is performed in which the velocity command is moved at a setting of 10 mm / min and the touch sensing is stopped.

【0030】次に、S06で符号を付した実線矢符の
移動は、工作物2とスタイラスまたは基準球10Pとの
前工程での接触状態から解除させる相対的な後退軸移動
であって、前工程の接触感知停止により位置決め位置の
近くに在るのであるから、大きく移動して次工程の精密
位置決めの第2の接触感知のステップの移動処理時間を
長くしないように接触状態の解消検知により直ちに停止
させるか、またはUX−0.01として、接触停止位置
から、0.01mm後退させて接触状態を解除する設定
とするのが良い。
Next, the movement of the solid arrow marked with a symbol in S06 is a relative backward axis movement for releasing the contact state between the workpiece 2 and the stylus or the reference sphere 10P in the previous step, and Since it is located near the positioning position due to the stop of contact detection in the process, it is immediately detected by the detection of the contact state so as not to greatly move and increase the movement processing time of the second contact detection step of the precise positioning in the next process. It is preferable to stop or set UX-0.01 so that the contact state is released by retracting 0.01 mm from the contact stop position.

【0031】次に、S07で、符号を付した破線矢符
のVX+の再度接触する迄の移動は、前工程の微小の後
退経路中における目的位置決めの位置を、より精密に接
触感知により検出するもので前記最小設定単位および最
小移動単位を1〜100nm、より精密位置決めには最
小の1nm、そして速度指令を最小の0.1mm/mi
nにモータ駆動制御手段16の設定を切り換えて接触感
知が働くまで移動させ、これより第2の接触感知が働い
た位置または働いて停止した位置信号を移動軸のリニア
エンコーダ14から検出フィードバックして位置決め
し、当該位置決め位置を制御手段22の記憶装置に記憶
させるものである。
Next, in S07, the movement of VX + indicated by the broken line arrow with a symbol until the contact is made again detects the position of the target positioning in the minute retreat path of the previous process more accurately by contact sensing. The minimum setting unit and the minimum movement unit are 1 to 100 nm, the finer positioning is 1 nm, and the speed command is 0.1 mm / mi.
The setting of the motor drive control means 16 is switched to n and moved until contact sensing works, and from this, the position signal at which the second contact sensing works or the position signal stopped by working is detected and fed back from the linear encoder 14 of the moving axis. The positioning is performed and the positioning position is stored in the storage device of the control means 22.

【0032】この精位置決めの終了後、スタイラスまた
は基準球10Pを工作物2から開離させて、サブプログ
ラムの接触感知位置決めを終了S10、または一旦中断
して、例えばミラーイメージ機能を作動させて芯出しS
09を行うよう作動させるため、前述第1の接触感知を
開始した位置10P4に戻るか、またはS08に示すよ
うに移動軸に沿って後退する距離を、例えば1.0mm
と設定してWX―1の移動を符号を付した実線矢符の
ように行ってサブプログラムの接触位置決めを終了す
る。
After this precise positioning is completed, the stylus or the reference sphere 10P is opened from the workpiece 2 to end the contact sensing positioning of the subprogram at S10, or temporarily interrupted, and the mirror image function is operated to activate the core. Out S
In order to operate so as to perform 09, the distance to return to the position 10P4 at which the first touch sensing is started, or to retreat along the movement axis as shown in S08, for example, 1.0 mm
Then, the WX-1 is moved as indicated by a solid arrow with a reference numeral to complete the contact positioning of the subprogram.

【0033】この位置決めが、端面位置決めの場合は、
前述したようにS10で位置処理をし、検出位置決め位
置を記憶装置に記憶して位置決め操作を終了して次の切
削加工などのNCプログラムの実行に移行するのに対
し、上述の端面位置決めが、工作物2またはスタイラス
もしくは基準球10Pなどの電極や工具の芯出しである
場合には、S09のミラーイメージ機能を起動して工作
物2の上記端面と背向する端面との接触感知位置決め作
動に移行させる。
When this positioning is end face positioning,
As described above, the position processing is performed in S10, the detected positioning position is stored in the storage device, the positioning operation is ended, and the NC program such as the next cutting process is executed. In the case of centering the electrode or tool such as the workpiece 2 or the stylus or the reference sphere 10P, the mirror image function of S09 is activated to perform the contact sensing and positioning operation between the end face of the workpiece 2 and the end face facing back. Move.

【0034】前述図3の切削工具のZ軸方向の先端、ま
たは工作物2上面の位置決めは図示するように、図2の
X軸をZ軸に置き換えただけであるから、前述と同一の
手順でZ軸方向の前述位置決めが可能であること明らか
であるので、その説明は省略される。
The positioning of the tip of the cutting tool in the Z-axis direction of FIG. 3 or the upper surface of the workpiece 2 is performed by replacing the X-axis of FIG. 2 with the Z-axis as shown in the figure, and therefore the same procedure as described above is performed. Since it is clear that the above-described positioning in the Z-axis direction is possible, the description thereof will be omitted.

【0035】以上本発明の接触感知を使用する位置決め
方法の大略を述べてきたが、本発明は最初に行う第1の
接触感知により、接触感知する2物の接触感知位置が、
目的の位置決め位置の近傍の位置として検知され、その
位置決め位置の近傍である第1の接触感知の位置決め位
置から微小距離離隔した後退位置から、最小設定単位と
最小移動単位を所定の、通常設定可能な最小の微小長さ
に設定すると共に、その最小移動単位のデジタル移動に
よる近接接触移動を、充分低速の、通常設定可能な最小
速度の速度指令による移動として実行させる第2の接触
感知処理により位置決め精度を高めることが出来るよう
になるものである。
The outline of the positioning method using the touch sensing according to the present invention has been described above. In the present invention, the touch sensing positions of two objects to be touch-sensed by the first touch sensing performed first are as follows.
It is detected as a position near the target positioning position, and the minimum setting unit and minimum movement unit can be set to a predetermined, normal setting from the retracted position that is a minute distance from the first touch sensing positioning position near the positioning position. The minimum contact length is set by the second contact sensing process that causes the proximity contact movement by the digital movement of the minimum movement unit to be executed as the movement based on the speed command of a sufficiently low speed and the normally settable minimum speed. The accuracy can be improved.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、放
電加工や切削加工などの高精度の位置決めを、工作物と
電極または工具間の接触感知と言う簡便な手法を用い
て、迅速かつ確実に行えるだけでなく、例えばダイアモ
ンド工具を用いた超精密切削加工において、寸法、形状
精度を50nm以内に仕上げることができる性能を有す
るものである。
As described in detail above, according to the present invention, high-accuracy positioning such as electric discharge machining or cutting can be performed quickly by using a simple method called contact sensing between a workpiece and an electrode or a tool. In addition to being surely performed, it has a capability of finishing the dimension and shape accuracy within 50 nm in ultra-precision cutting using a diamond tool, for example.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施に使用する移動軸モータ駆動制御
手段のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of a moving shaft motor drive control means used for implementing the present invention.

【図2】電極(スタイラス)または工具(基準球)と工
作物間において、本発明の接触感知の処理操作を水平軸
方向にする場合の説明図。
FIG. 2 is an explanatory view in the case where the processing operation of the touch sensing of the present invention is performed in the horizontal axis direction between the electrode (stylus) or the tool (reference sphere) and the workpiece.

【図3】同じく、接触感知の処理操作をZ軸方向仁する
場合の説明図。
FIG. 3 is an explanatory view of the case where the touch sensing processing operation is performed in the Z-axis direction.

【図4】本発明により接触感知を用いて位置決め処理操
作のフロー図。
FIG. 4 is a flow diagram of a positioning process operation using touch sensing according to the present invention.

【図5】本発明の位置決め方法が適用可能な工作機械の
1つである形彫放電加工機の構成の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of a die-sinking electric discharge machine which is one of machine tools to which the positioning method of the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、 ベッド 2、 工作物 3、5、16、 各軸モータ駆動制御手段 4、 Y軸移動機構の移動体 6、 X軸移動機構のサドル 7、9、14、 各軸リニアエンコーダ 8、 Z軸加工ヘッド 10、 加工用電極 11、 Z軸駆動装置 12、 Z軸クイル 13、 位置制御ユニット 15、 速度制御ユニット 17、 電流制御ユニット 18、 放電加工電源回路手段 19、 接触感知制御手段 20、 放電加工状態検出手段 21、23、27、 減算部 22、 放電加工用制御手段 24、 表示手段 25、 速度演算部 26、 入力手段 28、 記録媒体 29、 サーボアンプ 30、 電流検出器 10A、 切削部ダイアモンド 10B、 柄部 10C、 下端面 2C、 基準面部 10P、 電極(スタイラス)または工具(基準球) 10P1〜10P4、 位置 1, bed 2. Workpiece 3, 5, 16, each motor drive control means 4. Moving body of Y-axis moving mechanism 6. Saddle for X-axis movement mechanism 7, 9, 14, linear encoders for each axis 8. Z-axis processing head 10, processing electrode 11, Z-axis drive 12, Z axis quill 13. Position control unit 15, speed control unit 17, current control unit 18, EDM power supply circuit means 19, touch sensing control means 20, EDM state detection means 21, 23, 27, subtraction unit 22, EDM control means 24. Display means 25, speed calculator 26, input means 28, recording medium 29, Servo amplifier 30, current detector 10A, cutting diamond 10B, handle 10C, lower end surface 2C, reference surface 10P, electrode (stylus) or tool (reference sphere) 10P1-10P4, position

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一部に導体部を有する2物間に
所定の電圧を印加し、両者の近接接触を感知して位置決
めする方法において、機械原点復帰動作処理の後、両者
を相対移動により近接接触および開離させて位置決めす
る部位が、前記相対移動軸に沿い所定距離離隔して相対
向する位置にあるように相対移動させるステップ、前記
両者を設定された速度で前記相対向位置から、移動軸に
沿い接触する迄近接移動させて停止させる第1の接触感
知のステップ、該停止位置から前記接触感知が解除され
るまで、前記移動軸に沿い所定微小距離後退させて停止
させるステップ、前記後退微小距離に対してさらに充分
小さい微小長さを移動量の最小設定単位として設定し、
前記相対移動による前記後退停止位置から接触する迄の
近接移動を、前記設定された最小設定単位を最小移動単
位とするとともに、設定された所定の速度で行うことに
より実行し、前記両者の接触感知を検出して停止し、そ
の位置を記憶する第2の接触感知のステップ、該記憶位
置から前記相対向位置に相対移動により戻るステップ、
前記両者の第2の接触感知の記憶位置を前記機械原点に
対して位置決めするステップとから成ることを特徴とす
る工作機械の位置決め方法。
1. A method of applying a predetermined voltage between two objects having a conductor part at least in part to detect proximity contact between the two objects for positioning, and after the mechanical origin returning operation processing, both are moved by relative movement. A step of relatively moving the parts to be positioned by bringing them into close contact with each other and separating them from each other at a predetermined speed along the relative movement axis so that they are opposed to each other at a predetermined distance, A first contact sensing step of moving the arm closer to contact with the moving axis until it stops, a step of retracting a predetermined minute distance along the moving axis and stopping until the contact sensing is released from the stop position, Set a minute length that is sufficiently smaller than the retracted minute distance as the minimum setting unit of the movement amount,
The proximity movement from the backward stop position to the contact by the relative movement is performed by setting the set minimum setting unit as the minimum movement unit and at a predetermined speed set, and detecting the contact between the two. A second touch sensing step of detecting and stopping, and storing the position, a step of returning from the stored position to the facing position by relative movement,
A method of positioning a machine tool, comprising the step of positioning the second touch sensing storage position of both of them with respect to the machine origin.
【請求項2】前記設定する移動量の最小設定単位が1n
mで、前記設定された所定の速度の速度指令が0.1m
m/minであることを特徴とする請求項1に記載の工
作機械の位置決め方法。
2. The minimum setting unit of the moving amount to be set is 1n.
In m, the speed command of the set predetermined speed is 0.1 m
The machine tool positioning method according to claim 1, wherein m / min.
【請求項3】前記相対位置決めの2物の一方が工作物
で、他方が切削工具であることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の工作機械の位置決め方法。
3. The method for positioning a machine tool according to claim 1, wherein one of the two objects for relative positioning is a workpiece and the other is a cutting tool.
【請求項4】前記相対位置決めの2物の一方が工作物
で、他方が放電加工用電極であることを特徴とする請求
項1または2に記載の工作機械の位置決め方法。
4. The method for positioning a machine tool according to claim 1, wherein one of the two objects for relative positioning is a workpiece and the other is an electrode for electric discharge machining.
【請求項5】前記相対移動の移動軸が、Z軸主軸の移動
軸であることを特徴とする請求項1、2、3または4に
記載の工作機械の位置決め方法。
5. The method for positioning a machine tool according to claim 1, wherein the movement axis of the relative movement is a movement axis of a Z-axis main axis.
【請求項6】前記相対移動の移動軸が、直交する2軸以
上の多軸の合成軸であることを特徴とする請求項1、
2、3または4に記載の工作機械の位置決め方法。
6. The moving axis of the relative movement is a multi-axis composite axis of two or more axes orthogonal to each other.
The method for positioning a machine tool according to 2, 3, or 4.
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