JP2007245342A - 工具の刃先位置の測定方法及び装置、ワークの加工方法並びに工作機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NC工作機械の主軸14に装着された工具Tの刃先位置の測定方法において、主軸14が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された主軸14の基準部位の座標位置と、主軸14を所定時間回転させた後に測定した主軸14の基準部位の座標位置との偏差を求め、主軸14の基準部位に対する主軸に装着された工具Tの刃先位置を主軸14の停止中に測定し、主軸14が任意の位置にあるときの座標系における主軸14の基準部位の座標位置と前記2つの測定値から、前記座標系における工具の刃先の座標位置を演算して求めるようにした。
【選択図】図1
Description
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記2つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程とを含んで成る工具の刃先位置の測定方法が提供されるが提供される。
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
工作機械の主軸ハウジングに対する加工プロセス中の前記主軸の基準部位の位置の変化を測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記3つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程とを含んで成る工具の刃先位置の測定方法が提供される。
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段とを具備した工具の刃先位置の測定装置が提供される。
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動するテーブルに設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位である主軸端面及び主軸外周面の座標位置を測定する非接触式の距離センサで成る第1主軸基準位置測定手段と、
前記テーブルに設けられ、前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する接触式の変位測定器で成る工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段とを具備した工具の刃先位置の測定装置が提供される。
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段と、
前記演算手段で求めた前記座標系における工具の刃先の座標位置に基づき数値制御指令を補正する補正手段とを具備した工作機械が提供される。
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記テーブルに対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系におけるワークの基準部位の座標位置を測定するワーク基準位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記ワーク基準位置測定手段の出力値と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後のワークの基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を演算する演算手段と、
前記演算手段で求めたワークの基準部位に対する工具の刃先位置に基づき数値制御指令を補正する補正手段とを具備した工作機械が提供される。
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記2つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程と、
前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置からワークを加工する数値制御指令の補正値を求める工程とを含んで成るワークの加工方法が提供される。
図1において、第1の実施形態によるNC工作機械の工作機械部10は、主軸14を主軸ハウジング内に回転自在に支持、内蔵する主軸装置12が、X軸送りモータMX、Y軸送りモータMY、Z軸送りモータMZにより、ワークWを固定するテーブル16に対して相対的にX、Y、Zの直交3軸方向に移動自在に設けられている。主軸14の先端には工具Tが装着され、工具Tを回転させながらワークWに切り込み、X、Y、Z軸方向の相対移動をさせてワークWを所望形状に加工する。
Yc=1/2(Y1+Y2)
ここで、
X1:測定面がX軸に沿って正の方向に向けられたX軸方向距離センサ38aの測定面のX座標
X2:測定面がX軸に沿って負の方向に向けられたX軸方向距離センサ38bの測定面のX座標
Y1:測定面がY軸に沿って正の方向に向けられたY軸方向距離センサ42aの測定面のY座標
Y2:測定面がY軸に沿って負の方向に向けられたY軸方向距離センサ42bの測定面のY座標
である。
先ず、主軸14の停止時、好ましくは主軸14が停止して所定温度にあるときに、または主軸14が加工時の回転速度で回転しているときに、主軸14の基準位置として主軸14の端面における中心Ocsの位置を第1主軸基準位置測定装置28により測定する。プログラム格納部20a内に格納されている工具刃先位置測定プログラムに従って、X軸送りモータMX、Y軸送りモータMY、Z軸送りモータMZにより、主軸装置12を機械座標系に従ってX、Y、Z軸方向に移動させ、機械座標系における主軸14の中心軸線が、第1主軸基準位置測定装置28の中心Oに一致するように、主軸14を第1主軸基準位置測定装置28に対して図2に示すように配置する。
Ycs=1/2((Y1+y1)+(Y2−y2))
ここで、
x1:X軸方向距離センサ38aの測定値であり、X軸方向距離センサ38aの測定面と主軸14の側面との間の距離
x2:X軸方向距離センサ38bの測定値であり、X軸方向距離センサ38bの測定面と主軸14の側面との間の距離
y1:Y軸方向距離センサ42aの測定値であり、Y軸方向距離センサ42aの測定面と主軸14の側面との間の距離
y2:Y軸方向距離センサ42bの測定値であり、Y軸方向距離センサ42bの測定面と主軸14の側面との間の距離
である。
ΔX=XCS−XC=1/2(x1−x2)
ΔY=YCS−YC=1/2(y1−y2)
ΔZ=ZES−Zc
ここで、
ΔX:X軸方向の偏差
ΔY:Y軸方向の偏差
ΔZ:Z軸方向の偏差
Zc:機械座標系における主軸14の端面のZ座標(X、Y、Z軸位置読取装置18におけるZ軸方向のスケールの読み)である。
上述の工具Tの先端をZ軸測定プローブ30aに当接させて軸移動を停止したとき、演算装置24がZ軸測定プローブ30aのZ軸に沿った変位ZST及びX、Y、Z軸位置読取装置18により機械座標系のZ座標ZMTを記憶するということは、とりも直さず機械座標系における工具の刃先位置が定義できた(求まった)ことである。
=RS−((XMT−XM0)+(XS0−XST))
XM0=XMTの場合は次式を得る。
但し、RSは主軸14の半径であり、所望の加工精度を得るために必要となる精度内で既知の値である。
演算装置24は、この見かけ上の工具Tの刃先の直径Dsを演算して補正部22へ出力する。補正部22は、この刃先の直径Ds及び既に説明した工具長LTを主軸の基準位置と工具の刃先位置との関係寸法として記憶する。
TZ=PZ+DZ+CZ
の演算式によって演算する(ステップS10)。
TL=TZ−SP
の演算式によって演算する(ステップS14)。そしてこの工具長TLを記憶部76へ登録する(ステップS15)。ここで基準位置情報SPは、主軸14の端面又は主軸14に装着した長さが既知のマスタピースの先端面を工具刃先位置測定装置30に当接し、前述の工具刃先の座標位置を演算で求めたのと同様の方法で予め求め、データ記憶部76に記憶しておくのである。
12 主軸装置
14 主軸
16 テーブル
18 X、Y、Z軸位置読取装置
20 NC装置
22 補正部
24 演算装置
26 表示装置
28 第1主軸基準位置測定装置
30 工具刃先位置測定装置
MX X軸送りモータ
MY Y軸送りモータ
MZ Z軸送りモータ
T 工具
W ワーク
Claims (9)
- NC工作機械の主軸に装着された工具の刃先位置の測定方法において、
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記2つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程とを含んで成る工具の刃先位置の測定方法。 - NC工作機械の主軸に装着された工具の刃先位置の測定方法において、
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
工作機械の主軸ハウジングに対する加工プロセス中の前記主軸の基準部位の位置の変化を測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記3つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程とを含んで成る工具の刃先位置の測定方法。 - NC工作機械の主軸に装着された工具の刃先位置の測定位置において、
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段と、
を具備した工具の刃先位置の測定装置。 - NC工作機械の主軸に装着された工具の刃先位置の測定装置において、
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動するテーブルに設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位である主軸端面及び主軸外周面の座標位置を測定する非接触式の距離センサで成る第1主軸基準位置測定手段と、
前記テーブルに設けられ、前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する接触式の変位測定器で成る工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段と、
を具備した工具の刃先位置の測定装置。 - 前記第1主軸基準位置測定手段及び前記工具刃先位置測定手段は、同一の位置測定手段で成り、前記演算手段は、前記主軸が前記位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後の前記主軸の基準部位の前記位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算するように構成された請求項3又は4に記載の工具の刃先位置の測定装置。
- 前記NC工作機械の主軸ハウジングに設けられ、前記主軸ハウジングに対する加工プロセス中の前記主軸の基準部位の位置の変化を測定する第2主軸基準位置測定手段を更に含み、前記演算手段は、前記第2主軸基準位置測定手段で測定した前記主軸の基準部位の位置の変化を用いて演算結果を更に補正し、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算するように構成された請求項3ないし5のいずれか1項に記載の工具の刃先位置の測定装置。
- 数値制御により工具を装着した主軸とワークを固定したテーブルとの間で相対移動を行わせワークを加工する工作機械において、
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算する演算手段と、
前記演算手段で求めた前記座標系における工具の刃先の座標位置に基づき数値制御指令を補正する補正手段と、
を具備した工作機械。 - 数値制御により工具を装着した主軸とワークを固定したテーブルとの間で相対移動を行わせワークを加工する工作機械において、
工作機械の座標系における座標位置を読み取る送り軸位置読取手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置を測定する第1主軸基準位置測定手段と、
前記主軸に対して相対移動する構成部材に設けられ、前記主軸の基準部位に対する工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工具刃先位置測定手段と、
前記テーブルに対して相対移動する構成部材に設けられ、前記座標系におけるワークの基準部位の座標位置を測定するワーク基準位置測定手段と、
前記主軸が前記第1主軸基準位置測定手段の測定範囲内の所定位置にあるときの前記第1主軸基準位置測定手段の出力値と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の前記第1主軸基準位置測定手段の出力値とから求めた前記主軸の基準部位の座標位置の偏差と、前記主軸の停止中に測定した前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置と、前記ワーク基準位置測定手段の出力値と、前記主軸が任意の位置にあるときの前記送り軸位置読取手段の出力値とから、前記主軸を所定時間回転させた後のワークの基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を演算する演算手段と、
前記演算手段で求めたワークの基準部位に対する工具の刃先位置に基づき数値制御指令を補正する補正手段と、
を具備した工作機械。 - 数値制御により工具を装着した主軸とワークを固定したテーブルとの間で相対移動を行わせワークを所望形状に加工するNC工作機械によるワークの加工方法において、
前記主軸が所定位置にあるときの工作機械の座標系における予め測定された前記主軸の基準部位の座標位置と、前記主軸を所定時間回転させた後に測定した前記主軸の基準部位の座標位置との偏差を求める工程と、
前記主軸の基準部位に対する前記主軸に装着された工具の刃先位置を前記主軸の停止中に測定する工程と、
前記主軸が任意の位置にあるときの前記座標系における前記主軸の基準部位の座標位置と前記2つの工程で測定した値から、前記主軸を所定時間回転させた後の前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置を演算して求める工程と、
前記座標系における前記主軸に装着された工具の刃先の座標位置からワークを加工する数値制御指令の補正値を求める工程とを含んで成るワークの加工方法。
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