JP2014217939A - ワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の基準点測定方法および測定治具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部を備えた測定治具を、ワイヤ放電加工機のテーブルの水平面に対してワークを傾斜した状態で取り付けるための回転軸のテーブルに固定し、ワイヤ電極の接触検知機能を用いて、前記球面に同一直線上の相対する方向と、該直線に直角に交差する方向からワイヤ電極を接触させて、球面の位置を測定する。固定部から球面の先端までの高さ、テーブル面から球面の上端までの高さ、回転軸の傾斜角、測定により得られた測定値を元に、回転軸の軸心上の基準点の座標を求める。
【選択図】図8
Description
一般的に、回転軸の軸心がXY平面と平行の場合は、テストバーと呼ばれる丸棒形状の治具を、回転軸の軸心とテストバーの軸心が一致するように調整して回転軸のワーク固定面に固定し、ワイヤ電極やプローブを使ってテストバーの位置を測定して機上における基準座標を求める。
また、一般的なワイヤ放電加工機の場合、ワイヤ電極中心とプローブ中心が離れており、その相対距離を精度良く求めることが難しく、仮に精度良く求められたとしてもプローブを交換するたびに前述の相対距離を求め直す必要があり、測定作業に手間がかかっていた。
請求項3に係る発明は、前記傾斜した回転軸の傾斜角を取得するステップは、回転軸に搭載されているエンコーダの値を読み取るステップであることを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法である。
請求項4に係る発明は、ワイヤ電極を上下のワイヤガイドで支持して前記ワイヤ電極と被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機の水平面上の横方向の移動方向をX軸、該X軸と直角な水平面上の縦方向の移動方向をY軸、鉛直上向きの移動方向をZ軸とし、被加工物を固定するワーク固定部を回転させる回転軸と、該回転軸に直交する軸回りに回転し、XY平面に対して被加工物を傾斜させる回転軸を有する2軸回転ユニットをテーブル面に載置したワイヤ放電加工機において、前記ワーク固定部に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部とを備えた測定治具を用いてワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点を求めるための測定方法であって、前記測定治具の固定部の底面から前記球面の先端までの高さを測定する第1ステップと、前記測定治具を前記ワーク固定部に固定する第2ステップと、前記ワイヤ放電加工機のテーブル面から前記球面の上端までの高さを測定する第3ステップと、同一直線上の相対する方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、前記球面上の2点を測定する第4ステップと、前記求めた2点の中点を通り、前記直線と直角に交差する直線に沿った方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、球面上の1点を測定する第5ステップと、前記測定した3点の位置を元に前記球面のXY平面上の中心点位置を求める第6ステップと、放電加工機のテーブル面から球面の上端までの高さ、および球面のXY平面上の中心点位置を元に、前記球面のXYZ空間上の中心点位置を求める第7ステップと、前記ワーク固定部をさらに少なくとも2つの異なる角度位置に回転させ、それぞれの位置において前記第3ステップ〜第7ステップを行い、少なくとも2点の前記球面のXYZ空間上の中心点位置を求める第8ステップと、前記測定した固定部の底面から球面の先端までの高さと前記第7ステップと前記第8ステップで求めた少なくとも3点の中心点位置を元に、前記回転軸の軸心上の基準点の座標を計算する第9ステップ、を行うことを特徴とするワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法である。
請求項5に係る発明は、ワイヤ放電加工機のテーブルの水平面に対してワークを傾斜した状態で取り付けるための回転軸の軸心上の基準点の座標を求めるための測定治具であって、前記回転軸に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部を備えたことを特徴とする測定治具である。
(実施形態1)
図1は傾斜させた回転軸の外観図である。図1に示される2軸回転ユニット1は、傾斜方向4に傾動する回転軸(第1の回転軸)と、傾斜方向に直交する軸回りに回転する回転軸(回転軸の軸心3とする第2の回転軸)を備えており、基部6に設けられた長穴7にボルトを装着して、ワイヤ放電加工機のテーブル8(図3参照)に固定される。図1の2軸回転ユニット1では、傾斜方向4については手動で傾けるように構成されているが、モータ等で自動化してもよい。ワーク固定部2は360度回転可能に構成されている。回転軸を用いた加工では、一般的にワーク固定部の回転中心を基準座標とすることが多く、実施形態1でもワーク固定部の回転中心である点Aを基準座標5とする。
図3は図1で示した2軸回転ユニット1を機械(ワイヤ放電加工機)のテーブル8に設置した状態を説明する図である。
まず、測定治具10をワイヤ放電加工機の回転軸(2軸回転ユニット1のワーク固定部2)に取り付ける前に、測定治具10の固定部11の底面と球面を有する被測定部13の球面先端までの長さ(=h1)(図2の固定部の底面の位置17から球面を有する被測定部の先端位置18までの距離である高さ15)と球面を有する被測定部13の球の直径(=d1)(図2の直径16)を測定する(測定によって得られた値は一度測定しておけば使い回すことが出来る。)。
初めに、XY平面とワーク固定部2のワーク固定面の交線が、Y軸との成す角度(=α)を測定する。一般的には、機械の上ワイヤ電極保持部(図示していない)にインジケータ9等を固定してZ方向の高さを変えずにワーク固定2のワーク固定面の2点の位置を測定し、2点のXY座標値から角度を求める。
次に、XY平面とワーク固定面との成す角度(=β)を測定する。<1−2>と同様に、インジケータ9等で、Z方向の高さとXY方向の距離から角度βを求める。
なお、実施形態1では、回転軸の傾斜を手動でおこなっているため、上記のような角度(α、β)の測定が必要であるが、2軸の回転軸のように、傾斜角度を測定するエンコーダ等を備えている場合はこの手順は自動で行える。
測定治具10をワーク固定部2のワーク固定面に仮固定し、球面を有する被測定部13にインジケータ9を当てながら回転軸を回して、球面を有する被測定部13の中心が回転軸の軸心上になるよう調整する。
次に、インジケータ9等で、テーブル8の上面であるテーブル面32から被測定部の球面の上端33の位置までの高さ(=L1)(高さ30)を測定する。
次に、ワイヤ電極31を用いて球面を有する被測定部13のY方向について、両側からワイヤ放電加工機の接触検知機能を用いて、球面を有する被測定部13の端面を検出し(接触検知40,41)、球面を有する被測定部13のY軸方向における中心位置42(=Y1)を測定する。
ワイヤ電極31を<1−6>で求めたY軸中心位置に移動させ、球面を有する被測定部13にX方向から接触検知(接触検知43)を行い、X方向の端面位置(=X1)を測定する。
上記で求めた測定値から数1式に示されるように球面を有する被測定部13の中心点の座標が求まる。
●球面を有する被測定部13の中心点の座標
球面を有する被測定部13の中心点の座標が求められたら、以下の数2式を用いて回転軸の軸心上の基準点の座標を求める。
●回転軸の軸心上の基準点の座標
次に図2に示される測定治具とは異なる治具形状の測定治具を用いる実施形態を説明する。図11は本発明に係る測定治具の第2の例である。図2に示す実施形態1で用いられる測定治具10とは異なり、回転軸の軸心上に球面を有する被測定部の中心を持ってくることは出来ない形状になっている。
回転軸のワーク固定面に測定治具20を取り付ける。ただし、<1−3>のように回転軸の軸心上に球面を有する被測定部23の中心がくるような調整を行わない。
適宜な角度に回転軸を移動させ、<1−5>〜<1−7>と同じ作業で球面を有する被測定部23の中心の座標を求める。
次に、前記<2−1>とは異なる、適当な角度に回転軸を移動させ、<2−1>と同様に球面を有する被測定部23の中心を求める。
次に、前記<2−1>,<2−2>とは異なる、適宜な角度に移動させ、<2−1>と同様に球面を有する被測定部23の中心を求める。
<2−1>〜<2−3>で求めた3点については、3点を頂点とする3角形の外心が回転軸の軸心と3点を通る平面との交点になるので、外心の座標(a,b,c)、3点を通る平面の法線ベクトル(l,m,n)、先に求めた治具の高さh2を用いて、求める基準点の座標(e,f,g)は下記の数4式で表される。
2 ワーク固定部
3 回転軸の軸心
4 傾斜方向
5 基準座標
6 基部
7 長穴
8 テーブル
9 インジケータ
10 測定治具
11 固定部
12 アーム部
13 球面を有する被測定部
14 ボルト穴
15 高さ
16 直径
17 固定部の底面の位置
18 球面を有する被測定部の先端位置
20 測定治具
21 固定部
22 アーム部
23 球面を有する被測定部
24 ボルト穴
25 高さ
26 直径
27 固定部の底面の位置
28 球面を有する被測定部の先端位置
30 高さ
31 ワイヤ電極
32 テーブル面
33 被測定部の球面の上端
50 ワイヤ放電加工機
51 基台
52 X軸モータ
53 ボールネジ
54 X軸サドル
55 Y軸モータ
56 ボールネジ
57 Y軸サドル
58 加工槽
60 コラム
61 下アーム
62 下ノズル
63 下ワイヤガイド
64 V軸サドル
65 V軸モータ
66 ボールネジ
67 U軸テーブル
68 U軸モータ
69 ボールネジ
70 上アーム支持部材
71 Z軸モータ
72 ボールネジ
73 上アーム
74 上ノズル
75 上ワイヤガイド
80 制御装置
81 記憶装置
82 演算処理装置
83,84,85,86,87 動力・信号線
Claims (5)
- ワイヤ電極を上下のワイヤガイドで支持して前記ワイヤ電極と被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機の水平面上の横方向の移動方向をX軸、該X軸と直角な水平面上の縦方向の移動方向をY軸、鉛直上向きの移動方向をZ軸とし、被加工物を固定するワーク固定部を回転させる回転軸と、該回転軸に直交する軸回りに回転し、XY平面に対して被加工物を傾斜させる回転軸を有する2軸回転ユニットをテーブル面に載置したワイヤ放電加工機において、前記ワーク固定部に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部とを備えた測定治具を用いてワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点を求めるための測定方法であって、
前記測定治具の固定部の底面から前記球面の先端までの高さを測定するステップと、
前記傾斜した回転軸の傾斜角を取得するステップと、
前記測定治具を前記ワーク固定部に固定するステップと、
前記ワイヤ放電加工機のテーブル面から前記球面の上端までの高さを測定するステップと、
同一直線上の相対する方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、前記球面上の2点を測定するステップと、
前記求めた2点の中点を通り、前記直線と直角に交差する直線に沿った方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、球面上の1点を測定するステップと、
前記測定した3点の位置を元に前記球面のXY平面上の中心点位置を求めるステップと、
前記測定した固定部の底面から球面の先端までの高さ、放電加工機のテーブル面から球面の上端までの高さ、回転軸の傾斜角、および球面のXY平面上の中心点位置を元に、前記回転軸の軸心上の基準点の座標を計算するステップ、
を行うことを特徴とするワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法。 - 前記傾斜した回転軸の傾斜角を取得するステップは、
回転軸のワーク固定面の少なくとも3点の位置を測定するステップと、
前記測定した少なくとも3点の位置から、回転軸のワーク固定面とY軸、およびZ軸との成す角度を計算するステップ、
を行うことを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法。 - 前記傾斜した回転軸の傾斜角を取得するステップは、
回転軸に搭載されているエンコーダの値を読み取るステップであることを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法。 - ワイヤ電極を上下のワイヤガイドで支持して前記ワイヤ電極と被加工物とを相対移動させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工機の水平面上の横方向の移動方向をX軸、該X軸と直角な水平面上の縦方向の移動方向をY軸、鉛直上向きの移動方向をZ軸とし、被加工物を固定するワーク固定部を回転させる回転軸と、該回転軸に直交する軸回りに回転し、XY平面に対して被加工物を傾斜させる回転軸を有する2軸回転ユニットをテーブル面に載置したワイヤ放電加工機において、前記ワーク固定部に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部とを備えた測定治具を用いてワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点を求めるための測定方法であって、
前記測定治具の固定部の底面から前記球面の先端までの高さを測定する第1ステップと、
前記測定治具を前記ワーク固定部に固定する第2ステップと、
前記ワイヤ放電加工機のテーブル面から前記球面の上端までの高さを測定する第3ステップと、
同一直線上の相対する方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、前記球面上の2点を測定する第4ステップと、
前記求めた2点の中点を通り、前記直線と直角に交差する直線に沿った方向からワイヤ電極を前記球面に接触させ、球面上の1点を測定する第5ステップと、
前記測定した3点の位置を元に前記球面のXY平面上の中心点位置を求める第6ステップと、
放電加工機のテーブル面から球面の上端までの高さ、および球面のXY平面上の中心点位置を元に、前記球面のXYZ空間上の中心点位置を求める第7ステップと、
前記ワーク固定部をさらに少なくとも2つの異なる角度位置に回転させ、それぞれの位置において前記第3ステップ〜第7ステップを行い、少なくとも2点の前記球面のXYZ空間上の中心点位置を求める第8ステップと、
前記測定した固定部の底面から球面の先端までの高さと前記第7ステップと前記第8ステップで求めた少なくとも3点の中心点位置を元に、前記回転軸の軸心上の基準点の座標を計算する第9ステップ、
を行うことを特徴とするワイヤ放電加工機の傾斜した回転軸の軸心上の基準点の座標の測定方法。 - ワイヤ放電加工機のテーブルの水平面に対してワークを傾斜した状態で取り付けるための回転軸の軸心上の基準点の座標を求めるための測定治具であって、
前記回転軸に固定するための固定部と、該固定部に立設されたアーム部と、該アーム部の先端に設けられた導電性の球面を有する被測定部を備えたことを特徴とする測定治具。
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