JP2010064181A - Fixture-coordinate specification method for machining apparatus, and machining apparatus using the method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、加工装置の治具座標特定方法及びその方法を用いた加工装置に関し、特に、主軸に把持させたタッチセンサーにより治具の座標位置を特定するものに関する。 The present invention relates to a jig coordinate identification method for a machining apparatus and a machining apparatus using the method, and more particularly, to an apparatus for identifying a jig coordinate position by a touch sensor held by a spindle.
例えばエンジンやトランスミッションのケース等、車両用パーツの生産において、これらは加工装置により多方向から加工される。これらの加工部分は、例えばワークを保持する治具を載せた状態で鉛直方向に延びる中心線を中心にして回転する加工テーブルと、水平方向に延びる中心線を中心にして加工ツールを回転させるスピンドルとを有する加工装置(マシニングセンタ)によって加工される。 For example, in the production of vehicle parts such as engine and transmission cases, these are processed from multiple directions by a processing device. These machining parts include, for example, a machining table that rotates around a center line extending in the vertical direction with a jig for holding a workpiece mounted thereon, and a spindle that rotates a machining tool around the center line extending in the horizontal direction. Are machined by a machining device (machining center).
これらの加工のために、ワークは、マシニングセンタに対する所定の加工位置に治具によって保持される。例えば、ワークは、マシニングセンタの機械座標系における所定の加工位置に配置され、その位置から移動することがないように治具によって保持される。 For these processes, the workpiece is held by a jig at a predetermined processing position with respect to the machining center. For example, the workpiece is arranged at a predetermined processing position in the machine coordinate system of the machining center, and is held by a jig so as not to move from the position.
上述のマシニングセンタの場合、水平方向に延びる加工ツールの回転中心線方向がZ軸方向、鉛直方向がY軸方向、Z軸とY軸とに直交する方向がX軸方向となる、XYZ座標系を持つ。 In the case of the above-described machining center, an XYZ coordinate system in which the rotation center line direction of the machining tool extending in the horizontal direction is the Z-axis direction, the vertical direction is the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is the X-axis direction. Have.
ところで、近年では、ワークの加工を行う前に、治具の座標位置を例えば下記特許文献1に開示されているようなタッチセンサーを用いて検出し、検出した座標位置データと所定の治具配置位置の座標とのずれ量を算出し、該算出したずれ量に基づいて加工用データを補正することが行われている。これにより、治具が所定の配置位置からずれていたとしても、上記補正によって加工装置はワークを精度良く加工することができる。
しかしながら、上述したタッチセンサーは、検出ヘッドを構成するプローブが長細く形成されているために、検出対象物(例えば治具)との接触等によって撓み易くなっており、プローブに撓みが生じた時には、検出結果にずれが生じることがある。このため、タッチセンサーの検出精度の信頼性は必ずしも十分とは言えず、タッチセンサーを用いた上記座標位置の計測のみでは、治具の座標位置を精度良く特定できないために、結果としてワークの加工精度低下を招く虞があった。 However, the touch sensor described above is easily bent due to contact with a detection target (for example, a jig) because the probe constituting the detection head is formed long and thin, and when the probe is bent. The detection result may be shifted. For this reason, the reliability of the detection accuracy of the touch sensor is not necessarily sufficient, and the coordinate position of the jig cannot be accurately identified only by measuring the coordinate position using the touch sensor. There was a possibility of incurring a decrease in accuracy.
この発明は、タッチセンサーを用いて治具の座標位置を計測するものにおいて、その計測精度を向上させ、その結果加工精度の向上を図ることを可能にする加工装置の治具座標特定方法及びその方法を用いた加工装置を提供することを目的とする。 This invention measures the coordinate position of a jig using a touch sensor, improves the measurement accuracy and, as a result, improves the processing accuracy, and a jig coordinate specifying method for a processing apparatus, and its method An object is to provide a processing apparatus using the method.
この発明の治具座標特定方法は、加工装置の治具にマスターリングを固定し、主軸にテスターを把持させて上記マスターリングの座標位置を計測する第1ステップと、上記加工装置の治具にマスターリングを固定し、上記主軸にタッチセンサーを把持させて上記マスターリングの座標位置を計測する第2ステップと、上記テスターにより計測されたマスターリングの座標位置と、タッチセンサーにより計測されたマスターリングの座標位置との差を算出する第3ステップと、該第3ステップにて算出された上記差を上記タッチセンサーによる計測値の補正値として設定する第4ステップと、上記タッチセンサーにより上記治具の座標位置を計測する第5ステップと、該第5ステップにて計測された座標位置を上記補正値に基づいて補正して上記治具の座標位置として設定する第6ステップと、から成るものである。 The jig coordinate specifying method of the present invention includes a first step in which a master ring is fixed to a jig of a processing apparatus, a tester is gripped by a spindle, and the coordinate position of the master ring is measured. A second step of fixing the master ring and holding the touch sensor on the spindle to measure the coordinate position of the master ring, the coordinate position of the master ring measured by the tester, and the master ring measured by the touch sensor A third step of calculating a difference from the coordinate position of the first, a fourth step of setting the difference calculated in the third step as a correction value of a measurement value by the touch sensor, and the jig by the touch sensor. A fifth step of measuring the coordinate position of the second coordinate, and correcting the coordinate position measured in the fifth step based on the correction value. A sixth step of setting a coordinate position of the jig is made of.
この構成によれば、プローブ先端の撓みにより検出精度の信頼性が十分でないタッチセンサーの計測誤差を校正した上で治具の座標位置を計測することができ、治具の座標位置を精度良く特定することができる。そして、その結果ワークの加工精度の向上を図ることができる。 According to this configuration, it is possible to measure the coordinate position of the jig after calibrating the measurement error of the touch sensor whose reliability of detection accuracy is not sufficient due to the bending of the probe tip, and to accurately identify the coordinate position of the jig. can do. As a result, the processing accuracy of the workpiece can be improved.
この発明の一実施態様においては、上記第5ステップが、加工時における治具の方向に応じて各々座標位置を計測し、上記第6ステップは、加工時における治具の方向に応じて上記計測された座標位置を各々補正するものである。 In one embodiment of the present invention, the fifth step measures the coordinate position according to the direction of the jig at the time of machining, and the sixth step measures the measurement according to the direction of the jig at the time of machining. Each coordinate position is corrected.
この構成によれば、加工の途中で方向を転換するものであっても、その方向に応じた補正を行うことができる。 According to this configuration, even if the direction is changed during the processing, correction according to the direction can be performed.
この発明の一実施態様においては、上記治具が、ワークを固定する固定ピンを備えた平治具であって、上記第5ステップが、上記固定ピンの位置を計測するものであり、上記主軸の中心線方向に沿うZ座標に関し、上記固定ピンの一方側のZ座標位置を計測するとともに、計測されたピンのZ座標と上記固定ピンの半径とから固定ピンの座標位置を求めるものである。 In one embodiment of the present invention, the jig is a flat jig provided with a fixing pin for fixing a workpiece, and the fifth step measures the position of the fixing pin, With respect to the Z coordinate along the center line direction, the Z coordinate position on one side of the fixed pin is measured, and the coordinate position of the fixed pin is obtained from the measured Z coordinate of the pin and the radius of the fixed pin.
この構成によれば、治具のZ座標の特定を演算により簡易に行うことができる。 According to this configuration, the Z coordinate of the jig can be easily determined by calculation.
この発明の一実施態様においては、上記治具が、ワークを固定する固定ピンを備えた平治具であって、上記第5ステップが、固定ピンの位置を計測するものであり、上記主軸の中心線方向と水平面上で直交するX座標に関し、上記固定ピンの両側のX座標をそれぞれ計測するとともに、計測された座標位置の平均に基づいて固定ピンの座標位置を求めるものである。 In one embodiment of the present invention, the jig is a flat jig provided with a fixing pin for fixing a workpiece, and the fifth step is to measure the position of the fixing pin, and the center of the spindle With respect to the X coordinate orthogonal to the line direction on the horizontal plane, the X coordinate on both sides of the fixed pin is measured, and the coordinate position of the fixed pin is obtained based on the average of the measured coordinate positions.
この構成によれば、X座標の特定を演算により精度良く特定することができる。 According to this configuration, the X coordinate can be specified with high accuracy by calculation.
この発明の一実施態様においては、上記第5ステップが、上記固定ピンに計測用ピンを挿入した状態で座標位置を計測するものである。 In one embodiment of the present invention, the fifth step measures the coordinate position in a state where the measurement pin is inserted into the fixed pin.
この構成によれば、固定ピンの高さ位置が主軸に対して極端に低い位置にあったとしても、計測用ピンにより計測位置を高い位置に設定することができるため、タッチセンサーの下方移動時に、他の固定ピンや治具の側面等に不用意に接触することを防止でき、座標位置を容易に計測することができる。 According to this configuration, even if the height position of the fixed pin is extremely low with respect to the main shaft, the measurement position can be set to a high position by the measurement pin. It is possible to prevent inadvertent contact with other fixing pins, side surfaces of jigs, and the like, and the coordinate position can be easily measured.
この発明の治具座標特定方法を用いた加工装置は、テスター及びタッチセンサーを把持可能に構成された主軸と、該主軸を作動させ、これに把持されたテスターにより、治具に固定されているマスターリングの座標位置を計測させる第1計測作動手段と、上記主軸を作動させ、これに把持されたタッチセンサーにより、上記治具に固定されているマスターリングの座標位置を計測させる第2計測作動手段と、上記テスターにより計測された上記マスターリングの座標位置と、上記タッチセンサーにより計測された上記マスターリングの座標位置との差を算出する算出手段と、該算出手段にて算出された上記差を上記タッチセンサーによる計測値の補正値として設定する補正値設定手段と、上記主軸を作動させ、上記タッチセンサーにより上記治具の座標位置を計測させる治具座標位置計測作動手段と、上記タッチセンサーにより計測された座標位置を上記補正値に基づいて補正して上記治具の座標位置として設定する補正座標位置設定手段と、該補正座標位置設定手段により補正された治具の座標位置に基づいてワークの加工制御を実行する加工制御手段とを備えたものである。 The processing apparatus using the jig coordinate specifying method of the present invention is fixed to a jig by a main shaft configured to be able to hold a tester and a touch sensor, and operating the main shaft, and a tester held by the main shaft. First measurement operation means for measuring the coordinate position of the master ring and the second measurement operation for operating the main shaft and measuring the coordinate position of the master ring fixed to the jig by the touch sensor gripped by the main shaft. Means for calculating a difference between the coordinate position of the master ring measured by the tester and the coordinate position of the master ring measured by the touch sensor, and the difference calculated by the calculator And a correction value setting means for setting as a correction value of a measurement value by the touch sensor, and the spindle is operated, and the touch sensor Jig coordinate position measurement operating means for measuring the coordinate position of the tool, and correction coordinate position setting means for correcting the coordinate position measured by the touch sensor based on the correction value and setting it as the coordinate position of the jig; And machining control means for executing machining control of the workpiece based on the coordinate position of the jig corrected by the corrected coordinate position setting means.
この構成によれば、プローブ先端の撓みにより検出精度の信頼性が十分でないタッチセンサーの計測誤差を校正した上で治具の座標位置を計測することができ、治具の座標位置を精度良く特定することができる。そして、その結果ワークの加工精度の向上を図ることができる。 According to this configuration, it is possible to measure the coordinate position of the jig after calibrating the measurement error of the touch sensor whose reliability of detection accuracy is not sufficient due to the bending of the probe tip, and to accurately identify the coordinate position of the jig. can do. As a result, the processing accuracy of the workpiece can be improved.
この発明によれば、プローブ先端の撓みにより検出精度の信頼性が十分でないタッチセンサーの計測誤差を校正した上で治具の座標位置を計測することができ、治具の座標位置を精度良く特定することができる。そして、その結果ワークの加工精度の向上を図ることができる。 According to this invention, it is possible to measure the coordinate position of the jig after calibrating the measurement error of the touch sensor whose reliability of detection accuracy is not sufficient due to the bending of the probe tip, and to accurately identify the coordinate position of the jig. can do. As a result, the processing accuracy of the workpiece can be improved.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図1は、本発明に係る加工装置である、マシニングセンタを示している。図において、符号10に示すマシニングセンタは、X、Y、Z軸からなるXYZ座標系を機械座標系として持つものである。X軸およびZ軸方向は水平方向であって、Y軸方向は鉛直方向である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a machining center which is a processing apparatus according to the present invention. In the figure, a machining center denoted by
マシニングセンタ10は、例えばドリル、エンドミル、フライスカッタなどの加工ツール12をZ軸方向に延びる回転中心線Csを中心として回転させるスピンドル14と、スピンドル14をY方向に移動させるとともにX方向にも移動させるコラム16と、治具18を載せるための加工テーブル20と、加工テーブル20をY軸方向に延びる回転中心線Ctを中心にして回転させる回転機構22と、回転機構22をZ方向に移動させる送り機構24を有する。
The
また、マシニングセンタ10は、いわゆる数値制御式の加工装置であって、マシニングセンタの制御系を示す図2に示すように、マシニングセンタ10の制御部100内の記憶部150に記憶されている、ワークに対応して予め作成された加工プログラムデータ(NCプログラムデータ)160に従って種々の加工をするように構成されている。なお、マシニングセンタ10の制御系の詳細は後述する。
Further, the
さらに、マシニングセンタ10は、図2に示すように、自動工具交換装置(ATC)26を備えている。ATC26は、スピンドル14に取付ける加工ツール12を交換するためのものであって、加工プログラムデータ160に従い(加工プログラム160のツール番号に従い)、スピンドル14に取付けられている加工ツール12と、例えば複数のマガジンポッドそれぞれに待機する種々の加工ツールの1つとを交換するように構成されている。これにより、マシニングセンタ10は、種々の加工ツール12を使用して種々の加工を実行する。
Further, the
図3、図4にワークWを位置決めする治具18を示す。治具18は、加工テーブル20上面に固定されるベース30上に直立する治具本体31に開口部32が形成されたイケール治具である。治具18は、ベース30、治具本体31の他、ワークWをクランプしてその位置を保持するクランパを備える複数のクランプ装置(不図示)を有する。また、治具18は、治具本体31にマスターリング40を有する。
3 and 4 show the
また、治具18は、ワークWが省略されている図1に示すように、マシニングセンタ10の加工テーブル20上に、治具本体31のマスターリング40がスピンドル14と対向するように固定されている。具体的には、マスターリング40は円筒形状であって、そのマスターリング40の中心線CmがZ方向が平行になる姿勢になるように治具18は加工テーブル20に固定される。マスターリング40については後述する。
Further, the
次に、図3及び図4を参照してワークWの面A、面Bの加工工程について説明する。ワークWの面A、面Bは、図3、図4に示すように、ワークWが治具18に保持された状態で加工される。ここで、図3では、ワークWの面Aが加工ツール12と対向する状態にあり、マシニングセンタ10によってX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に送られる加工ツール12により面Aが加工される。
Next, with reference to FIG.3 and FIG.4, the process process of the surface A of the workpiece | work W and the surface B is demonstrated. As shown in FIGS. 3 and 4, the surface A and the surface B of the workpiece W are processed in a state where the workpiece W is held by the
一方、図3に示す状態から、加工テーブル20を180°回転させ、治具18及びワークWの方向を転換すると、図4に示すようにワークWの面Aと反対側の面Bが加工ツール12と対向する状態となる。ここで、ワークWの面Bは、マシニングセンタ10によって開口部32側からZ方向に送られる加工ツール12により加工される。
On the other hand, when the processing table 20 is rotated 180 ° from the state shown in FIG. 3 and the direction of the
図5にワークWを位置決めしている第2の治具50を示す。治具50は、水平面に沿って固定面が広がるように設置された平板状の平治具である。治具50は、ベース51の他、ワークWをクランプしてその位置を保持するクランパを備える複数のクランプ装置(不図示)を有する。
FIG. 5 shows the
次に、ワークWの面A、B以外の面C、面D、面E、面Fの加工工程について説明する。面C〜面Fは、面A、Bと直交する平面である。そこで、面C〜面Fを加工する際、ワークWは、面C〜面FがX軸及びZ軸と直交する姿勢で治具18とは異なる治具50に保持される。ここで、図5では、ワークWの面Cが加工ツール12と対向する状態にあり、面Cは、この状態で加工ツール12により加工される。
Next, processing steps for the surface C, the surface D, the surface E, and the surface F other than the surfaces A and B of the workpiece W will be described. Surfaces C to F are planes orthogonal to the surfaces A and B. Therefore, when processing the surfaces C to F, the workpiece W is held by a
また、図5に示す状態から、加工テーブル20を90°ずつ回転させることにより治具50及びワークWの方向を転換し、ワークWの面D〜面Fをそれぞれ加工ツール12と対向する状態にすることで、面D〜面Fを加工ツール12により順番に加工することができる。
Further, from the state shown in FIG. 5, the direction of the
以上の加工工程により、1度治具を交換するだけでワークWの全ての面A〜Fを加工することが可能になっている。 Through the above processing steps, it is possible to process all the surfaces A to F of the workpiece W only by exchanging the jig once.
ところで、上述したように、ワークWを各治具18、50に固定して加工を実行するにあたり、治具18、50に保持されているワークWを精度よく加工するためには、ワークWを保持する治具18、50のXYZ座標系における位置座標、基準点の座標を検出し、検出した座標に基づいて加工を実行する必要がある。
By the way, as described above, when the workpiece W is fixed to the
ここで、本発明に係る治具座標特定方法の一例を、図6、図10のフローチャート、及び図5〜図9、図11、図12の説明図を参照しながら説明する。
先ず、図6にフローチャートで示すセンサー校正工程が実行される。図6のステップs1では、図7(a)に示すように、比較的検出精度が高く信頼性が高いとされる接触式のスモールテスター60を、所定のホルダー70を介してマシニングセンタ10のスピンドル14に把持させるとともに、加工テーブル20には、マスターリング40が固定された治具18を固定する。
Here, an example of the jig coordinate specifying method according to the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6 and 10 and the explanatory diagrams of FIGS. 5 to 9, 11 and 12.
First, the sensor calibration process shown in the flowchart of FIG. 6 is executed. In step s1 of FIG. 6, as shown in FIG. 7A, a contact-type
ここで、作業者は、マシニングセンタ10の操作部41(図2参照)を適宜操作することにより、コラム16及び送り機構24を作動させる。
Here, the operator operates the
ここでは、操作部41を介したマニュアル操作によりコラム16及び送り機構24の送り量を調節しながら、スモールテスター60の先端部に備えられたプローブ61をマスターリング40に接近させる。そして、プローブ61をマスターリング40の内部に移動させた後、その穴の内周面40aに接触させる。具体的には、コラム16の作動により、スピンドル14、即ちスモールテスター60のプローブ61のX方向及びY方向の位置を調節し、送り機構24の作動により、スモールテスター60のプローブ61のZ方向の位置を調節する。なお、操作部41は、マシニングセンタ10の機台に取付けられた液晶のタッチパネルやキーボード等により構成される。
Here, the
ここで、スモールテスター60のプローブ61がマスターリング40の内周面40aに接触すると、作業者は、操作部41の操作によってスピンドル14を回転駆動させ、図7(b)に示すように、プローブ61をマスターリング40の内周面40a上で走査させる。これにより、マシニングセンタ10の基準点を原点Omcとした時のマスターリング40のX座標Xm0、Y座標Ym0を座標検出部102により計測させる。
Here, when the
上述した方法によりマスターリング40のX座標Xm0、Y座標Ym0が計測させると、作業者は操作部41を適宜操作し、これをマスターリング40の真正の座標位置データ、すなわち絶対位置データ152として制御部100の記憶部150(図2参照)に記憶させる。
When the X-coordinate Xm0 and Y-coordinate Ym0 of the
次に、作業者は、スモールテスター60をスピンドル14から取外し、図8に示すZ方向側定具80を固定する。そして、操作部41の操作によりコラム16及び送り機構24を作動させ、スモールテスター60の場合と同様Z方向側定具80の先端部に備えられたプローブ81をマスターリング40に接近させ、その中心線Cmと直交する端面40bに接触させる。なお、Z方向側定具80は、スモールテスター60と同様接触式とされ、比較的検出精度が高く信頼性が高いものとされている。
Next, the operator removes the
ここで、Z方向計測具80は、プローブ81がマスターリング40の端面40bに接触した時、その旨を表示部82にて適宜の数値(例えば、「0.000」等)によって表示するようになっており、この時、座標面出部102によりスピンドル14先端からマスターリング40の端面40bまでのZ方向寸法z2を計測させる。ここでは、予め実測で分かっている原点Omcからスピンドル14先端までの寸法z1と上記z2との総和により、原点Omcから端面40bまでの寸法、すなわちマスターリング40のZ座標Zm0を求める。
Here, when the
上述した方法によりマスターリング40のZ座標位置が計測されると、作業者は操作部41を適宜操作し、上記Z座標位置を絶対位置データ152として制御部100の記憶部150に記憶させる。
When the Z coordinate position of the
このように、スモールテスター60及びZ方向計測具80を用いた上記各計測により、マスターリング40の絶対位置(マスターリング40の原点Omcに対する真正の位置座標を意味する)を計測するステップs1が実行される。
As described above, the step s1 of measuring the absolute position of the master ring 40 (meaning the true position coordinate with respect to the origin Omc of the master ring 40) is performed by the above-described measurements using the
次に、ステップs2に移行し、図9に示すタッチセンサー90を用いてマスターリング40の座標位置を計測する。タッチセンサー90は、座標計測時以外はATC26のマガジンポッドに収納されており、座標計測時にATC26によってスピンドル14が保持している加工ツール12と交換される。
Next, the process proceeds to step s2, and the coordinate position of the
タッチセンサー90は、スピンドル14に保持された状態でコラム16によってX方向に移動されてワークWや治具18とその先端が接触したときにはその接触点のX座標を自動的に計測するように、またY方向に移動されてワークWや治具18と接触したときにはその接触点のX座標を自動的に計測するように構成されている。
The
さらに、送り機構24がワークWや治具18をZ方向に送り、タッチセンサー90の先端がワークWや治具18と接触したときは、その接触点のZ座標を自動的に計測するように構成されている。タッチセンサー90が計測した座標に対する信号は、マシニングセンタ10の制御部100の座標検出部102に送信される。座標の計測は、図2に示すように、座標検出部102がタッチセンサー90を自動的に操作して行われる。
Further, when the
座標検出部102は、コラム16及び送り機構24を作動させることにより、タッチセンサー90の先端部に備えられた長細のプローブ91をマスターリング40に接近させる。そして、プローブ91をマスターリング40の内部に移動させた後、その穴の内周面40aに接触させる。
The coordinate
ここで、タッチセンサー90のプローブ91がマスターリング40の内周面40aに接触した時、座標検出部102は、スピンドル14を回転駆動させ、スモールテスター60の場合と同様、プローブ91をマスターリング40の内周面40a上で走査させることにより、マスターリング40のX座標Xm1、Y座標Ym1を計測する。
Here, when the
座標検出部102は、上述した方法によりマスターリングのX座標Xm1、Y座標Ym1を計測すると、これをセンサー検出位置データ154(図2参照)として制御部100の記憶部150に記憶させる。
When the coordinate
次に、座標検出部102は、タッチセンサー90のプローブ91をマスターリング40の端面40bに接触させ、マスターリング40のZ座標Zm1を計測する。
Next, the coordinate
座標検出部102は、マスターリングのZ座標Zm1を計測すると、これをセンサー検出位置データ154として制御部100の記憶部150に記憶させる。
When the coordinate
ここで、タッチセンサー90のプローブ91に撓みが生じている場合には、図9に示すように、先端部の位置がずれてしまうために、その検出結果が上述した絶対位置からずれている場合がある。
Here, when the
そこで、ステップs3では、制御部100を構成するセンサー校正演算部104(図2参照)が、絶対位置データ152とセンサー検出位置データ154との比較演算により、ステップs1で計測された座標位置(Xm0、Ym0、Zm0)と、ステップs2で計測された座標位置(Xm1、Ym1、Zm1)との差(Xm1−Xm0、Ym1−Ym0、Zm1−Zm0)を算出し、タッチセンサー90の検出誤差の幅を算出する。
Therefore, in step s3, the sensor calibration calculation unit 104 (see FIG. 2) constituting the
そして、ステップs4に移行し、センサー校正演算部104は、ステップs3で算出した両データ152、154の間の差を、タッチセンサー90で計測されたn(nはX、Y、Z)座標の補正値Δnとして設定し、これを補正値データ156(図2参照)として制御部100の記憶部150に記憶させる。
Then, the process proceeds to step s4, and the sensor
このように、上述したステップs1〜ステップs4により、プローブ91の撓みに起因するタッチセンサー90の検出誤差を校正するセンサー校正工程が実行される。
As described above, the sensor calibration process for calibrating the detection error of the
次に、図10にフローチャートで示す治具座標位置データ補正工程が実行される。図10に示すステップs11では、座標検出部102の自動操作によってタッチセンサー90を治具18、50に接触させることにより、治具18、50の座標位置を自動的に計測する。ここで、図1、図3、図4では便宜上図示を省略したが、図11に示すように、治具18は、ワークWに形成された基準穴(図示せず)に挿入されてX軸方向とY軸方向に関してワークWを固定する加工基準座33を治具本体31の片面側に複数有する。ワークWの上記基準穴は、ワークWの複数の被加工部分の位置の基準となる穴であり、マシニングセンタ10のXYZ座標系におけるワークWの位置を決める穴でもある。
Next, the jig coordinate position data correction step shown in the flowchart of FIG. 10 is executed. In step s11 shown in FIG. 10, the coordinate position of the
ステップs11において、治具18は、図11に示すように、ワークWの面Aを加工する時の方向(図3参照)、及び面Bを加工する時の方向(図4参照)の各方向に応じて座標位置が計測される。
In step s11, as shown in FIG. 11, the
図11(a)では、ワークWの面Aを加工する時の方向に固定されており、タッチセンサー90のプローブ91を加工基準座33に接触させ、その時に検出されたZ座標Zj1aを計測する。
In FIG. 11A, the surface A of the workpiece W is fixed in the direction of machining, the
図11(b)では、加工テーブル20を図11(a)に示す状態から180°回転させることで、治具18がワークWの面Bを加工する時の方向に固定されている。この時、タッチセンサー90のプローブ91を治具本体31の背面に接触させ、そのZ座標z4を計測する。ここで、加工基準座33のZ座標Zj1bは、予め実測により分かっている治具本体31の厚みと加工基準座33の突出量とを合わせた寸法z3に、タッチセンサー90により計測された上記座標z4を加えた総和z3+z4により求めることができる。
In FIG. 11B, the
ところで、治具50について、図4では便宜上図示を省略したが、図12(a)に示すように、治具50は、ワークWの上記基準穴に挿入されてX軸方向とZ軸方向に関してワークWを固定する加工基準座52をベース51に複数有する。ここで、治具50の座標位置を計測するにあたっては、図示のように、加工基準座52のうちの1つに計測用ピン53を挿入する。計測用ピン53は、加工基準座52に挿入された時、図示のように、これと同軸上に配置され、他よりも上方に突出するようになっている。
By the way, although the
ステップs11では、図12(a)に示すように、タッチセンサー90のプローブ91を計測用ピン53が挿入されていない加工基準座52の上端面に接触させ、その時に検出されたY座標Yj2を計測する。
In step s11, as shown in FIG. 12A, the
次に、タッチセンサー90のプローブ91を計測用ピン53に接触させ、そのX座標Xj2及びZj2を計測する。
Next, the
X座標Xj2を計測する場合には、図12(b)に示すように、プローブ91の先端を、計測用ピン53の側面のX方向両端部に接触させ、その2つの接点P1、P2のX座標x1、x2を計測する。ここで、計測用ピン53のX座標Xj2は、計測用ピン53の中心点の座標であり、2つの接点のX座標x1、x2の中間の座標である。このため、X座標Xj2は、上記2つの接点P1、P2の座標の平均値(x1+x2)/2により求めることができる。
When measuring the X coordinate Xj2, as shown in FIG. 12 (b), the tip of the
また、Z座標Zj2を計測する場合には、図12(c)に示すように、プローブ91の先端を、計測用ピン53の側面のスピンドル14側端部に接触させ、その接点P3のZ座標z6を計測する。ここで、計測用ピン53のZ座標Zj2は、
計測用ピン53の中心点の座標であるため、Z座標Zj2は、接点P3の座標z6に半径z5を加えた値z5+z6により求めることができる。
When the Z coordinate Zj2 is measured, as shown in FIG. 12C, the tip of the
Since it is the coordinate of the center point of the
このように、図10に示すステップs11では、治具18、50(加工基準座33、52)の座標位置を特定することで、全ての加工角度(加工対象面A〜面F)において治具の座標位置が計測される。ここで、上述した方法により計測された計測結果は、制御部100の記憶部150に治具座標位置計測データ158として記憶される。
In this way, in step s11 shown in FIG. 10, by specifying the coordinate positions of the
次に、ステップs12に移行する。ここでは、制御部100を構成する加工データ補正部106(図2参照)が、座標位置計測データ158内の各座標計測値に、補正値データ156内の補正値Δnを加え、タッチセンサー90により計測された治具18、50の座標位置を補正して、記憶部150に記憶されている加工プログラムデータ160を補正する。
Next, the process proceeds to step s12. Here, the machining data correction unit 106 (see FIG. 2) constituting the
このように、上述したステップs11、s12により、治具18、50の座標位置の計測値に対し、タッチセンサー90のプローブ91の撓みに起因する検出誤差分を補正する治具座標位置データ補正工程が実行される。
As described above, the jig coordinate position data correction step of correcting the detection error due to the bending of the
加工プログラムデータ160は、いわゆるNCプログラムデータであって、XYZ座標系に基づく座標値を含んでおり、座標値に基づいて加工を実行する。例えばフライスをXYZ座標系の座標F1から座標F2に送る面削り加工をマシニングセンタ10に実行させる。また、加工プログラムデータ160は、治具基準点(加工基準座33、52)がXYZ座標系における所定の治具配置位置にあって、且つワーク基準点が、上記治具基準点を原点とする治具18、50の座標系において所定の位置にある場合の、すなわち図面上の理論的なXYZ座標系に基づく座標値により作成されている。
The
治具18の場合、計測された座標はZja1、Zja2であるため、補正後の座標はそれぞれZj1a+ΔZ、Zj1b+ΔZで表現される。また、治具50の場合、計測された座標は、(Xj2、Yj2、Zj2)であるため、補正後の座標はそれぞれ(Xj2+ΔX、Yj2+ΔY、Zj2+ΔZ)で表現される。
In the case of the
さらに、加工データ補正部106は、XYZ座標系おける治具基準点のずれ量を算出する。ずれ量は、上記補正後の加工基準座33、52の座標(実際の座標)と、図面から割り出されたXYZ座標系における治具18、50上の基準点の座標(所定の治具配置位置の座標であって、理論上の座標)との差である。
Further, the machining
加工データ補正部106は、上記治具基準点のずれ量に基づいて加工プログラムデータ160内の座標値を補正する。従って、本実施形態では、タッチセンサー90により計測された計測結果に対し、タッチセンサー90の検出誤差を考慮した補正と、治具18、50のずれ量を考慮した補正とを行う。
The machining
制御部100は、上述した方法により補正された加工プログラムデータ160に従ってワークWの加工制御を実行する。これにより、タッチセンサー90の検出誤差、及び治具18、50のずれ量を考慮した座標位置データを特定することができ、マシニングセンタ10の加工精度向上を図ることができる。
The
このように、本実施形態では、計測精度の比較的高いスモールテスター60、Z方向計測具80、及びタッチセンサー90を用いてマスターリング40の座標位置を計測することとし、両計測値の差に基づき補正値Δnを算出するとともに、該補正値Δnに基づいて、タッチセンサー90により計測された治具18、50の座標位置を補正するようにしている。このため、プローブ91先端の撓みにより検出精度の信頼性が十分でないタッチセンサー90の計測誤差を校正した上で治具18、50の座標位置を計測することができ、治具18、50の座標位置を精度良く特定することができる。そして、その結果ワークWの加工精度の向上を図ることができる。
As described above, in this embodiment, the coordinate position of the
また、ステップs11では、加工時の治具18の方向に応じてそれぞれ座標位置Zj1a、Zj1bを計測しており、同ステップs12では、それぞれの方向に応じて座標位置を補正するようにしている。これにより、治具18のように加工の途中で方向を転換するものであっても、その方向に応じた補正を行うことができる。
In step s11, the coordinate positions Zj1a and Zj1b are measured according to the direction of the
また、治具50においては、加工基準座52(計測用ピン53)の座標位置を計測するようにし、そのZ座標Zj2を、計測用ピン53の一方側の接点P3の座標z6と計測用ピン53の半径z5とに基づいて求めることで、治具50のZ座標Zj2の特定を演算により簡易に行うことができる。
Further, in the
また、加工基準座52(計測用ピン53)の座標位置のX座標を計測する際、上述したように、計測用ピン53のX方向の両端部の座標位置の平均値に基づいてX座標Xj2を特定するようにしたことで、該X座標Xj2の特定を演算により精度良く特定することができる。
Further, when measuring the X coordinate of the coordinate position of the machining reference seat 52 (measurement pin 53), as described above, the X coordinate Xj2 is based on the average value of the coordinate positions of both ends in the X direction of the
また、治具50において、そのX座標Zj2及びZ座標Zj2を計測するにあたり、加工基準座52に計測用ピン53を挿入した状態で計測するようにしたことで、図12(a)に示すように、加工基準座52の高さ位置がマシニングセンタ10のスピンドル14に対して極端に低い位置にあったとしても、計測用ピン53により計測位置を高い位置に設定することができる。このため、タッチセンサー90の下方移動時に、他の加工基準座52や治具50のベース51の側面等に不用意に接触することを防止でき、座標位置を容易に計測することができる。
Further, when measuring the X coordinate Zj2 and the Z coordinate Zj2 in the
なお、本発明は、例えば、トランスミッションのケース部や、エンジンのシリンダブロック等車両用パーツ品の加工に適用される。但し、必ずしもこれに限定されるものではなく、その他の産業分野の加工対象物に適用することができる。 The present invention is applied to, for example, processing of vehicle parts such as a transmission case and an engine cylinder block. However, the present invention is not necessarily limited to this, and can be applied to workpieces in other industrial fields.
また、図6にフローチャートで示すタッチセンサー校正工程では、マスターリング40をイケール治具18に取付けた場合を説明したが、これに限らずマスターリング40を平治具50の側面に取付けてもよい。
In the touch sensor calibration process shown in the flowchart of FIG. 6, the case where the
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の主軸は、スピンドル14に対応し、
以下同様に、
固定ピンは、加工基準座33、52に対応し、
第1計測作動手段は、操作部41、及びステップs1を実行する座標検出部102に対応し、
第2計測作動手段は、ステップs2を実行する座標検出部102に対応し、
算出手段は、ステップs3を実行するセンサー校正演算部104に対応し、
補正値設定手段は、ステップs4を実行するセンサー校正演算部104に対応し、
治具座標位置計測作動手段は、ステップs11を実行する座標検出部102に対応し、
補正座標位置設定手段は、ステップs12を実行する加工データ補正部106に対応し、
加工制御手段は、制御部100に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The main shaft of the present invention corresponds to the
Similarly,
The fixing pin corresponds to the
The first measurement operation unit corresponds to the
The second measurement actuating means corresponds to the coordinate
The calculation means corresponds to the sensor
The correction value setting means corresponds to the sensor
The jig coordinate position measurement operating means corresponds to the coordinate
The correction coordinate position setting means corresponds to the machining
The processing control means corresponds to the
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, and many embodiments can be obtained.
10…マシニングセンタ
14…スピンドル
33、52…加工基準座
40…マスターリング
53…計測用ピン
60…スモールテスター
80…Z方向計測具
90…タッチセンサー
100…制御部
102…座標検出部
104…センサー校正演算部
106…加工データ補正部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記加工装置の治具にマスターリングを固定し、上記主軸にタッチセンサーを把持させて上記マスターリングの座標位置を計測する第2ステップと、
上記テスターにより計測されたマスターリングの座標位置と、タッチセンサーにより計測されたマスターリングの座標位置との差を算出する第3ステップと、
該第3ステップにて算出された上記差を上記タッチセンサーによる計測値の補正値として設定する第4ステップと、
上記タッチセンサーにより上記治具の座標位置を計測する第5ステップと、
該第5ステップにて計測された座標位置を上記補正値に基づいて補正して上記治具の座標位置として設定する第6ステップと、から成る
加工装置の治具座標特定方法。 A first step of measuring a coordinate position of the master ring by fixing a master ring to a jig of a processing apparatus and holding a tester on a spindle;
A second step of fixing a master ring to a jig of the processing apparatus, and gripping a touch sensor on the spindle to measure a coordinate position of the master ring;
A third step of calculating a difference between the coordinate position of the master ring measured by the tester and the coordinate position of the master ring measured by the touch sensor;
A fourth step of setting the difference calculated in the third step as a correction value of the measurement value by the touch sensor;
A fifth step of measuring the coordinate position of the jig by the touch sensor;
And a sixth step of correcting the coordinate position measured in the fifth step based on the correction value and setting it as the coordinate position of the jig.
上記第6ステップは、加工時における治具の方向に応じて上記計測された座標位置を各々補正する
請求項1記載の加工装置の治具座標特定方法。 In the fifth step, each coordinate position is measured according to the direction of the jig during processing,
The jig coordinate specifying method for a machining apparatus according to claim 1, wherein the sixth step corrects each of the measured coordinate positions according to the direction of the jig during machining.
上記第5ステップは、上記固定ピンの位置を計測するものであり、上記主軸の中心線方向に沿うZ座標に関し、上記固定ピンの一方側のZ座標を計測するとともに、
計測されたピンのZ座標と上記固定ピンの半径とから固定ピンの座標位置を求めるものである
請求項1記載の加工装置の治具座標特定方法。 The jig is a flat jig provided with a fixing pin for fixing a workpiece,
In the fifth step, the position of the fixed pin is measured, and with respect to the Z coordinate along the center line direction of the spindle, the Z coordinate on one side of the fixed pin is measured,
2. The jig coordinate specifying method for a machining apparatus according to claim 1, wherein the coordinate position of the fixed pin is obtained from the measured Z coordinate of the pin and the radius of the fixed pin.
上記第5ステップは、固定ピンの位置を計測するものであり、上記主軸の中心線方向と水平面上で直交するX座標に関し、上記固定ピンの両側のX座標をそれぞれ計測するとともに、
計測された座標位置の平均に基づいて固定ピンの座標位置を求めるものである
請求項3記載の加工装置の治具座標特定方法。 The jig is a flat jig provided with a fixing pin for fixing a workpiece,
In the fifth step, the position of the fixed pin is measured, and with respect to the X coordinate orthogonal to the center line direction of the main axis on the horizontal plane, the X coordinate on both sides of the fixed pin is measured.
4. The jig coordinate specifying method for a processing apparatus according to claim 3, wherein the coordinate position of the fixed pin is obtained based on an average of the measured coordinate positions.
加工装置の治具座標特定方法。 The fifth step is a jig coordinate specifying method for a processing apparatus for measuring a coordinate position in a state where a measurement pin is inserted into the fixed pin.
テスター及びタッチセンサーを把持可能に構成された主軸と、
該主軸を作動させ、これに把持されたテスターにより、治具に固定されているマスターリングの座標位置を計測させる第1計測作動手段と、
上記主軸を作動させ、これに把持されたタッチセンサーにより、上記治具に固定されているマスターリングの座標位置を計測させる第2計測作動手段と、
上記テスターにより計測された上記マスターリングの座標位置と、上記タッチセンサーにより計測された上記マスターリングの座標位置との差を算出する算出手段と、
該算出手段にて算出された上記差を上記タッチセンサーによる計測値の補正値として設定する補正値設定手段と、
上記主軸を作動させ、上記タッチセンサーにより上記治具の座標位置を計測させる治具座標位置計測作動手段と、
上記タッチセンサーにより計測された座標位置を上記補正値に基づいて補正して上記治具の座標位置として設定する補正座標位置設定手段と、
該補正座標位置設定手段により補正された治具の座標位置に基づいてワークの加工制御を実行する加工制御手段とを備えた
治具座標特定方法を用いた加工装置。 A processing apparatus using the jig coordinate specifying method according to any one of claims 1 to 5,
A spindle configured to be able to grip a tester and a touch sensor;
A first measurement actuating means for actuating the spindle and measuring a coordinate position of a master ring fixed to the jig by a tester held by the spindle;
A second measurement actuating means for actuating the spindle and measuring a coordinate position of a master ring fixed to the jig by a touch sensor held by the spindle;
Calculating means for calculating a difference between the coordinate position of the master ring measured by the tester and the coordinate position of the master ring measured by the touch sensor;
Correction value setting means for setting the difference calculated by the calculation means as a correction value of a measurement value by the touch sensor;
A jig coordinate position measuring operation means for operating the spindle and measuring the coordinate position of the jig by the touch sensor;
Correction coordinate position setting means for correcting the coordinate position measured by the touch sensor based on the correction value and setting it as the coordinate position of the jig;
A machining apparatus using a jig coordinate specifying method, comprising machining control means for executing machining control of a workpiece based on the coordinate position of the jig corrected by the corrected coordinate position setting means.
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