JP2022056024A - Processing device, and automatic correction method for processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工後の寸法を制御する加工装置および自動補正方法に関する。 The present invention relates to a processing apparatus for controlling dimensions after processing and an automatic correction method.
自動旋盤などの加工装置で、被加工材を複数個または複数種の工具で加工し、1つの製品を連続加工で生産する場合において、連続で加工される製品の加工後の寸法を管理することは一般的であり、所定の個数を加工した後に加工された製品を取出し、各寸法を計測し、目的の寸法からの差異を補正するために機械に補正値を入力するという管理方法を行っていた。 When machining a material to be machined with multiple or multiple types of tools with a machining device such as an automatic lathe and producing one product by continuous machining, control the dimensions of the continuously machined products after machining. Is common, and after processing a predetermined number of products, the processed product is taken out, each dimension is measured, and a correction value is input to the machine to correct the difference from the target dimension. rice field.
特許文献1には、刃先と加工部の位置関係を把握するために、刃先が加工部に当たったことを接触検知センサで関知し、刃合わせを行う製造装置が記載されている。
特許文献1に記載の製造装置を用いて刃先と加工部の位置関係を検知し、加工のずれを補正しようとすると、刃物が取り付けられている加工ヘッド(刃物ホルダ、工具ホルダ)内にセンサを設置するスペースを確保するために加工ヘッドを大きくしなければならないという問題があった。
When the positional relationship between the cutting edge and the machined portion is detected using the manufacturing apparatus described in
さらに、通常の自動旋盤などでは、1つの製品を加工するために複数の種類の工具を使用し加工する為、特許文献1の製造装置では1つの刃物に対し、1つのセンサが必要になることから、工具数に応じたセンサの数が必要になり、限られた加工スペース内には設置することが困難であった。また、補正自体も手動で行わなければならない。
Further, since a normal automatic lathe or the like uses a plurality of types of tools to machine one product, the manufacturing apparatus of
本発明は、センサを取付けても加工スペースを十分に確保でき、自動で寸法補正を行うことを目的とする。 An object of the present invention is that a sufficient processing space can be secured even if a sensor is attached, and dimensional correction is automatically performed.
被加工材と工具を相対的に移動または回転させることで外形状または内形状を加工する加工装置であって、被加工材を保持するためのチャックと、チャックに保持された被加工材を加工するための工具を少なくとも1つは保持する工具保持部と、振動を検出するための振動センサと、振動センサにより得た振動データを解析し、補正値に置き換え出力する解析変換部と、解析変換部からの補正値を用いて補正する制御部と、を有する事を特徴とする加工装置である。 A processing device that processes the outer shape or inner shape by relatively moving or rotating the work material and the tool, and processes the chuck for holding the work material and the work material held by the chuck. A tool holding unit that holds at least one tool for performing, a vibration sensor for detecting vibration, an analysis conversion unit that analyzes vibration data obtained by the vibration sensor, replaces it with a correction value, and outputs it. It is a processing device characterized by having a control unit that corrects using a correction value from the unit.
より好ましくは、振動センサを取り付ける位置は、工具保持部、またはチャックを保持しているチャック保持部などの加工装置本体の主要構造部である。 More preferably, the position where the vibration sensor is attached is the main structural part of the processing apparatus main body such as the tool holding part or the chuck holding part holding the chuck.
より好ましくは、制御部は、工具保持部および被加工材の少なくとも一方の移動をコンピュータにより数値制御し、あらかじめプログラムされた軌道に、解析変換部から出力された補正値を用いて補正した加工軌道に従って加工を行う。 More preferably, the control unit numerically controls the movement of at least one of the tool holding unit and the workpiece by a computer, and corrects the pre-programmed trajectory by using the correction value output from the analysis conversion unit. Process according to.
より好ましくは、解析変換部は、被加工材と工具が接触する前にデータ収集を開始するデータ起点から被加工材と工具の接触により振動の波形が変動するデータ変動点までの間隔をもとに補正値を算出する。 More preferably, the analysis conversion unit is based on the interval from the data starting point at which data collection is started before the work material and the tool come into contact to the data fluctuation point at which the vibration waveform fluctuates due to the contact between the work material and the tool. Calculate the correction value.
より好ましくは、振動センサは、1つにつき、複数個または複数種の前記工具の振動を検出する。 More preferably, the vibration sensor detects the vibration of a plurality or a plurality of types of the tools, one by one.
また、被加工材と工具を相対的に移動または回転させることで外形状または内形状を加工する加工装置の自動補正方法であって、加工装置の主要構造部に取り付けられた振動センサによって、対象の工具について振動データを検出し、解析変換部に出力する処理と、解析変換部によって、振動データをもとにデータ起点、データ変動点を検出し、データ起点、データ変動点より、測定データ間隔を算出し、測定データ間隔と基準データ間隔とを比較し変動点差異を算出し、変動点差異をもとに補正値を算出し、制御部に出力する処理と、制御部によって、補正値をもとに自動で補正を行う処理と、を有することを特徴とする加工装置の自動補正方法である。 In addition, it is an automatic correction method of a processing device that processes an outer shape or an inner shape by relatively moving or rotating the work material and the tool, and is targeted by a vibration sensor attached to the main structural part of the processing device. The process of detecting vibration data for the tool and outputting it to the analysis conversion unit, and the analysis conversion unit detects the data origin and data fluctuation point based on the vibration data, and the measurement data interval from the data origin and data fluctuation point. Is calculated, the measurement data interval and the reference data interval are compared, the fluctuation point difference is calculated, the correction value is calculated based on the fluctuation point difference, and the correction value is output to the control unit and the correction value is calculated by the control unit. It is an automatic correction method of a processing apparatus characterized by having a process of automatically correcting based on the above.
より好ましくは、データ起点は、対象の工具の加工軌跡上で決められた箇所から振動データの検出が開始された点である。 More preferably, the data starting point is a point where the detection of the vibration data is started from a position determined on the machining locus of the target tool.
より好ましくは、データ起点は、対象の工具の加工プログラムによって決められたタイミングで振動データの検出が開始された点である。 More preferably, the data starting point is the point where the detection of the vibration data is started at the timing determined by the machining program of the target tool.
より好ましくは、補正値は、被加工材の加工寸法を補正するための寸法値または、加工軌跡のずれを補正するための機械上の座標値である。 More preferably, the correction value is a dimensional value for correcting the processing dimension of the work material or a coordinate value on the machine for correcting the deviation of the processing locus.
本発明によれば、振動センサの取り付け位置は加工装置本体の主要構造部であればよいため、加工ヘッドが大きくなることはなく、1つの刃物に対して1つのセンサではなく、複数の刃物を1つのセンサで検出する事が可能になることで、センサを取付けても加工スペースを十分に確保でき、自動で寸法補正を行うことが可能となる。 According to the present invention, since the mounting position of the vibration sensor may be the main structural part of the processing apparatus main body, the processing head does not become large, and a plurality of blades are used instead of one sensor for one blade. Since it is possible to detect with one sensor, it is possible to secure a sufficient processing space even if the sensor is attached, and it is possible to automatically correct the dimensions.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。各図面における装置の図は、説明に必要な部位を誇張してあるもので、実際の寸法や大小関係と異なるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The figure of the device in each drawing exaggerates the part necessary for explanation, and is different from the actual size and size relationship.
図1は、本実施形態の加工装置1の全体を表した斜視図であり、図2は、加工装置1を加工部側から見た正面図である。加工部側とは、被加工材2や工具3があり、実際に加工がおこなわれる側の事である。
FIG. 1 is a perspective view showing the
加工装置1は、被加工材2を回転可能に把持するためのチャック5と、チャック5を保持するためのチャック保持部6と、被加工材2を加工するための工具3を保持する工具保持部4を有する。また、工具保持部4とチャック保持部6は基台8に搭載されており、それぞれがXYZ軸方向に相対的に移動可能となっている。主要構造部7は、チャック保持部6、工具保持部4、基台8からなる。また、加工装置1は被加工材2を連続加工し、製品を作るもので、被加工材2は、加工が終わると取り除かれ、別の被加工材2の加工が始まる。
The
工具保持部4は、工具3を取付ける為の工具取付部4aと、工具取付部4aを移動可能に保持する工具取付基部4bを有する。工具取付部4aには、振動センサ11が取り付けられており、振動センサ11は、解析変換部12と配線14で繋がっており、振動センサ11で得られたデータを解析変換部12に出力する。また、解析変換部12は、制御部13と配線14で繋がっており、振動センサ11から入力されたデータをもとに補正値に変換し、制御部13に出力する。
The
制御部13は、解析変換部12から入力された補正値をもとに補正を行い、被加工材2を所定の寸法範囲で加工する。また、制御部13は、チャック保持部6および工具保持部4の少なくとも一方を相対的に移動するよう制御する。
The
図3は、振動センサ11から得た振動データの波形について表した図で、(a)は所定の寸法で加工した場合の基準データ波形20aを表し、(b)は所定の寸法からずれた状態で加工した場合の測定データ波形20bを表した図である。図4は、本実施形態の加工装置1の上方から見た図で、被加工物2及びチャック5のみを抜き出した図であり、(a)は、所定の寸法を加工した場合の加工軌跡31を表し、(b)は、加工軌跡31からずれた場合の補正前加工軌跡32と補正前加工軌跡32を補正した後の補正後加工軌跡33を表した図である。また、図4(b)では補正前加工軌跡32と補正後加工軌跡33を見やすくする為に補正後加工軌跡33をZ方向に少しずらして図示している。
FIG. 3 is a diagram showing the waveform of the vibration data obtained from the
振動センサ11は、常に振動データを検出しているが、工具3の加工軌跡31上の決められた点または、加工プログラムによって決められたタイミングの少なくともどちらか一方をデータ起点21とし、振動データの波形が大きく変動する点をデータ変動点22a、22bとして検出する。
The
図3(a)は、所定の寸法を加工した場合の基準データ波形20aを表しており、波形が大きく変動する点をデータ変動点22aとし、データ起点21からデータ変動点22aの間を基準データ間隔24としている。図3(b)は、所定の寸法からずれた状態で加工した場合の測定データ波形20bを表しており、波形が大きく変動する点をデータ変動点22bとし、データ起点21からデータ変動点22bの間を測定データ間隔25としている。
FIG. 3A shows a
基準データ波形20aは、被加工材2を目標とする所定の寸法で加工した場合の基準データとなる波形であり、加工する箇所や使用する工具3毎に値および波形が異なるものであり、図3(a)はその一例である。測定データ波形20bは、実際の連続加工時の内の1つの被加工材2を1つの工具3で加工した場合の波形であり、使用する工具3毎にそれぞれ波形を検出するものであり、図3(b)はその一例である。
The
基準データ間隔24は、連続加工がおこなわれる前に被加工材2を加工し、予め取得したものを用いても良く、連続加工がおこなわれた直後の1個で取得したものまたは複数個から取得したものの平均値を用いても良い。
As the
解析変換部12は、基準データ間隔24と測定データ間隔25との差異の間隔を変動点差異23とし、変動点差異23から補正値を算出し、制御部13に出力することで補正を行う。補正値は、被加工材2の寸法を補正するための寸法値と、工具3の加工軌跡31を補正するための加工装置1における座標値の少なくとも一方が選択され、制御部13に出力されることにより自動で補正が行われる。
The
図4(a)は、被加工材2を所定の寸法で加工するために工具3を相対的に動かすための加工軌跡31を表している。
FIG. 4A shows a
図4(b)の補正前加工軌跡32は、工具の摩耗や装置の熱変位などが原因で、加工軌跡31からずれてしまった状態を表している。補正前加工軌跡32の状態で加工を行うと、振動センサ11が図3(b)のような波形を出力し、上述した補正方法によって加工軌跡31に近づける補正を行い補正後加工軌跡33で加工されるようになる。
The
上述した補正方法は、補正前加工軌跡32を加工軌跡31に近づけるための補正であるが、これに限定されず、被加工材2毎に得られる変動点差異23が一定値を超えた場合にあらかじめ定められた補正値を解析変換部12から制御部13に出力し、自動補正を行う方法でも良い。
The correction method described above is a correction for bringing the
また、上述した補正方法で補正されるタイミングは実際に測定データ波形20bを検出した被加工材2に反映させるために被加工材2の加工途中でも良く、実際に測定データ波形20bを検出した被加工材2の次に加工される別の被加工材2に反映されるタイミングでも良い。
Further, the timing corrected by the above-mentioned correction method may be during the processing of the
図5、図6はそれぞれ、本発明の別の実施形態の加工装置51、101の全体を表した斜視図である。
5 and 6 are perspective views showing the
図5は、図1と同系統の加工装置51であり、振動センサ11がチャック保持部6に取り付けてあること以外は図1と同じ構成となっている。また、振動センサ11の取付位置が異なっていても図1の構成の場合と同様に振動データ波形を検出する事が可能であり、図1の構成の場合と同様の処理によって寸法の自動補正が可能であり、同様の効果を得ることが出来る。
FIG. 5 is a
図6は、被加工材2が長い棒状のバー材を加工するための加工装置101であり、被加工材2の加工が終わると、加工された部分が切り落とされ、新しく未加工部分が現れることで、その未加工部分が新たな被加工材2の加工対象部分となる。加工装置101は、加工部側にブッシュ40があり、ブッシュ40はブッシュ保持部41に保持されている。加工部側に対してZ方向で反対側には、被加工材2を回転可能に把持するチャック5と、チャック5を保持するためのチャック保持部6を有している。
FIG. 6 shows a
主要構造部7は、チャック保持部6、工具保持部4、ブッシュ保持部41、基台8からなる。また、チャック保持部6はZ方向、工具保持部4はX方向とY方向に移動可能となっている。また、振動センサ11の取付位置が異なっていても図1の構成の場合と同様に振動データ波形を検出する事が可能であり、図1の構成の場合と同様の処理によって寸法の自動補正が可能であり、同様の効果を得ることが出来る。
The main
図5、図6の構成の加工装置51、101の場合でも、図1の構成の加工装置1と同様の方法で、振動を検知し同様の処理によって自動補正を行う。
Even in the case of the
なお、本実施形態における加工装置1、51、101は、自動旋盤の構成となっており、加工装置1、51は一般的なチャッカ―機、加工装置101は一般的な主軸移動型旋盤を用いて説明していたが、工具3と被加工材2の加工時における振動を検知できるものであれば、装置自体の系統は限定されない。一例として、フライス盤、研削盤などの装置でも同様の効果が得られる。その他、本発明の技術思想の範囲から逸脱しない様々な変更や構成の代替は、本発明に含まれる。
The
1 加工装置
2 被加工材
3 工具
4 工具保持部
4a 工具取付部
4b 工具取付基部
5 チャック
6 チャック保持部
7 主要構造部
8 基台
11 振動センサ
12 解析変換部
13 制御部
14 配線
20a 基準データ波形
20b 測定データ波形
21 データ起点
22a、22b データ変動点
23 変動点差異
24 基準データ間隔
25 測定データ間隔
31 加工軌跡
32 補正前加工軌跡
33 補正後加工軌跡
40 ブッシュ
41 ブッシュ保持部
51 加工装置
101 加工装置
1 Processing equipment
2
Claims (10)
前記被加工材を保持するためのチャックと、
前記チャックに保持された前記被加工材を加工するための前記工具を少なくとも1つは保持する工具保持部と、
振動を検出するための振動センサと、
前記振動センサにより得た振動データを解析し、補正値に置き換え出力する解析変換部と、
前記解析変換部からの前記補正値を用いて補正する制御部と、
を有する事を特徴とする加工装置。 A processing device that processes an outer shape or an inner shape by relatively moving or rotating the work material and the tool.
A chuck for holding the work material and
A tool holding portion that holds at least one of the tools for machining the work material held by the chuck, and a tool holding portion.
A vibration sensor for detecting vibration, and
An analysis conversion unit that analyzes the vibration data obtained by the vibration sensor, replaces it with a correction value, and outputs it.
A control unit that corrects using the correction value from the analysis conversion unit,
A processing device characterized by having.
前記加工装置の主要構造部に取り付けられた振動センサによって、対象の前記工具について振動データを検出し、解析変換部に出力する処理と、
前記解析変換部によって、前記振動データをもとにデータ起点、データ変動点を検出し、前記データ起点、前記データ変動点より、測定データ間隔を算出し、前記測定データ間隔と基準データ間隔とを比較し変動点差異を算出し、前記変動点差異をもとに補正値を算出すし、制御部に出力する処理と、
前記制御部によって、前記補正値をもとに自動で補正を行う処理と、
を有することを特徴とする加工装置の自動補正方法。 It is an automatic correction method of a processing device that processes an outer shape or an inner shape by relatively moving or rotating the work material and the tool.
A process of detecting vibration data for the target tool by a vibration sensor attached to the main structural part of the processing device and outputting it to the analysis conversion unit.
The analysis conversion unit detects a data origin and a data fluctuation point based on the vibration data, calculates a measurement data interval from the data origin and the data fluctuation point, and determines the measurement data interval and the reference data interval. Processing that calculates the fluctuation point difference by comparison, calculates the correction value based on the fluctuation point difference, and outputs it to the control unit.
Processing that automatically corrects based on the correction value by the control unit,
An automatic correction method for processing equipment, characterized in that it has.
The correction value according to claims 7 to 9, wherein the correction value is a dimensional value for correcting the processing dimension of the work material or a coordinate value on a machine for correcting the deviation of the processing locus. Automatic correction method for processing equipment.
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