JP4276270B2 - 接触検知によるワークの基準位置設定機能を有する工作機械 - Google Patents
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Description
そのような機上計測では、工具の刃先と機上計測装置に備えたプローブのスタイラス先端の位置関係を確立することにより、正確な補正加工が可能になる。そのために、ワークを加工するときの座標と、機上計測するときの計測座標の関係が確立していなければならない。このワークを加工するときの座標と、機上計測するときの計測座標の関係をとるためにワークの基準位置を設定する必要がある。
ワークの基準位置をワークの取り付けられる回転軸の中心とする。そして、芯出し球を回転軸の面盤に取り付ける。変位検出器を利用して、芯出し球の中心を回転軸の中心に合わせた後、機上計測装置のプローブを用いて芯出し球の頂点出しを行い、回転軸の中心座標を確定する。次に、芯出し球を取り外し、ワークを取り付ける。ワークまたはワークの治具の中心座標を、変位検出器を利用して回転軸の中心に合わせて、求めておいた回転軸の中心座標をワーク、またはワークの治具の基準位置とするという方法が知られている。
又、特許文献1に記載された方法は、端面を検出し、その端面を原点として設定するものであり、適用が限られたものである。また、タッチセンサを用いて接触を検知することから、超精密加工を行う可動軸の軸受に流体軸受を使用するものにおいては、接触したとき可動軸が移動してしまい、タッチセンサでの接触の検出では、正確に座標を検出することが難しいという問題がある。
図1は、本発明の一実施形態の超精密加工を行う機上に機上計測装置が配設された工作機械の概略図である。この実施形態では、可動軸は3つの直動軸と1つの回動軸を備えている。工作機械のベース1上には、水平方向のX軸方向(図1において紙面垂直方向)に駆動される直動軸のX軸部材2が取り付けられ、該X軸部材2上に回転テーブル5が取り付けられている。該回転テーブル5はX軸と直交する軸のB軸回りに回転する。この回転テーブル5には治具6を介して機上計測装置10が取り付けられている。又、ベース1には、X軸方向と直交する水平方向に駆動される直動軸のZ軸部材4が取り付けられている。さらに、X軸、Z軸と直交し、回転軸のB軸と平行なY軸方向に移動する直動軸のY軸部材3がZ軸部材4に取り付けられている。さらに、Y軸部材3にはワーク7が取り付けられている。
機上計測装置10は、先端に微小な球13を持ったスタイラス12を有するプローブ11を備え、ワーク7の加工面に対してプローブ11の中心軸が直交するように配置されている。
又、X軸、Y軸、Z軸、B軸の各軸は、流体軸受(空気軸受)で支持され、摩擦のほとんどない可動軸とされている。
こうして、加工面(XY平面)の中心座標が求まる。
工作機械に、機械の座標系の軸とワークの対称線が平行となるようにワーク7を取り付け、機上計測装置のプローブ11の中心軸がワークの加工面に対して垂直となるように配置し、かつ、実行する加工プログラムを数値制御装置に入力した後、ワークの基準位置設定指令を数値制御装置に入力すると、数値制御部21のプロセッサは、図6に示す処理を開始する。
なお、水平方向両端の座標値の差を求め、この差の半分の値を小さいほうの座標値に加算した座標値をワークの水平方向の中心座標とし、垂直方向両端の座標値の差を求め、この差の半分の値を小さいほうの座標値に加算した座標値をワークの垂直方向の中心座標として、前記ワークの中心座標を求めワーク基準位置として設定してもよい。
2 X軸部材
3 Y軸部材
4 Z軸部材
5 回転テーブル
6 治具
7 ワーク
10 機上計測装置
11 プローブ
12 スタイラス
13 球
Claims (1)
- 備える全ての可動軸が流体軸受により支持され、数値制御装置で制御される工作機械において、
前記可動軸は、リニアモータで構成された直動軸と回転サーボモータで構成された回転軸により構成され、前記直動軸の位置を検出する位置検出器は検出分解能10nm以下のリニアスケールによって構成され、前記回転軸の位置を検出する位置検出器は1万分の1度以下のパルスコーダによって構成され、
先端に微小な球を有するスタイラスを備え、該スタイラス先端と刃物の刃先が関係づけられているプローブを有し、ワークの形状測定および形状解析のため機上計測装置をワークが取り付けられた可動軸とは異なる可動軸に取り付け、
各可動軸へのそれぞれの位置指令と各可動軸の位置を検出する位置検出器で検出された各位置との位置偏差を各可動軸毎に検出する位置偏差検出手段と、
加工面が直交する2つの線に対して線対称なワーク形状で、かつ、前記2つの線が機械座標系の軸と平行に配置されたワークに対して、前記2つの線とそれぞれ平行な線の両側からワーク方向に前記プローブを移動させて前記ワークと前記スタイラス先端とを接触させるよう前記可動軸を駆動する駆動制御手段と、
前記ワークと前記スタイラス先端との接触を前記位置偏差検出手段によって検出された位置偏差の増大で検知する接触検知手段と、
前記接触検知手段によって接触を検知した瞬間に前記可動軸を停止させる可動軸停止手段と、
前記接触検知手段によって接触を検知した瞬間の座標を求める座標検知手段と、
求められた座標よりワークの中心座標を求めワークの基準位置として設定する設定手段と、
を有することを特徴とする接触検知によるワークの基準位置設定機能を有する工作機械。
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