JP4902316B2 - 斜め加工のための5軸加工機の姿勢保証システム - Google Patents
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Description
ための要求が厳しくなっている。そして、5軸加工機に対するユーザーからの要求は、工程集約的な複合加工指向が強くなってきている。これに伴い、上述のように、高速高精度化の面で著しい成果を挙げた反面で、旧態以前たる加工作業も依然として併存しているというアンバランスが問題となってきている。
任意の傾斜穴についてその傾斜角度に対応するA軸角度で前記主軸頭が傾いた状態で、前記接触子が前記キャリブレーションゲージに接触する4点の接触点の位置から当該キャリブレーションゲージの中心座標を算出し、当該キャリブレーションゲージの算出した中心座標と前記既知の中心座標とに基づいてA軸変位角度を算出する演算手段と、を具備したことを特徴とするものである。
図1は、本発明による傾斜穴加工のための姿勢保証システムが適用される5軸加工機の一例として門形工作機械を示す。
図1において、参照番号2は、コラムを示し、参照番号4はベッドを示している。コラム2には、クロスレール6が水平に架設されており、このクロスレール6は、上下方向に昇降するようになっている。また、クロスレール6には、サドル8が左右方向に移動自在に設置されている。主軸頭10は、サドル8に旋回可能に設置されており、旋回ころがりガイドに支持されたスイベル旋回機構により駆動される構造になっている。
図5において、参照番号30は、CAD/CAM機を示し、参照番号40は、CNC装置を示す。CAD/CAM機30とCNC装置40は、シリアル通信やLANなどの通信手段で接続されている。
また、図7は、測定プログラムを実行したときの主軸頭10の姿勢の変化を示す図である。テーブル12上に設置されたキャリブレーションゲージ62の中心位置P(X0、Y0、Z0)は測定済みで既知であるとする。
また、加工対象の金型には、n本の傾斜穴A1乃至Anを加工するものとし、この金型の場合、傾斜穴A1乃至Anの傾斜角度θはそれぞれθ1、θ2、…θnで、方位ψはそれぞれψ1、ψ2、…ψnであるとする。
続く、ステップS6では、A軸変位角度εと、あらかじめ決められている許容値αとが比較されて、許容範囲に入っているか否かが判別される。許容範囲に入っていれば、このときのA軸角度θ1−εを記憶部44に記憶し(ステップS7)、ステップS8からステップS1に戻って次の傾斜穴の測定に進む。
こうして測定を繰り返し、変位角度εが許容範囲に入ったら、ステップS7でこのときのA軸角度θ1を記憶部44に記憶する。
図10は、測定プログラムを実行したときのテーブル12の位置の変化を示す図である。
その後、テーブル12を図10(a)に示す初期位置に位置決めする(ステップ16)。
こうして、キャリブレーションゲージ64a、64bの測定上の座標がわかれば、このときの実際の旋回角度ψ’1を算出することができる。
こうして、変位角度δが許容範囲に入ったら、ステップS21でこのときのC軸角度ψ1を記憶部44に記憶する。
4 ベッド
6 クロスレール
8 サドル
10 主軸頭
12 テーブル
20 金型
21 押出ピン
22 入子
23 スライドロッド
24 スライドロッド穴
30 CAD/CAM機
40 CNC装置
60 タッチプローブ
61 接触子
62 キャリブレーションゲージ
64a、64b キャリブレーションゲージ
Claims (4)
- X軸、Y軸、Z軸に加えて、主軸頭を鉛直面内で旋回させるA軸とテーブルを旋回させるC軸を有する5軸加工機において、重力の影響および機械的誤差に起因して生じる誤差を修正し、ワークに斜め加工するときの姿勢を保証するシステムであって、
特定のワークの加工を開始する前の段階で、当該ワークについて加工するすべての傾斜穴の傾斜角度、方位などの形状データに基づいた測定プログラムの実行により、当該ワークに行う各傾斜穴加工のすべてについて、その傾斜角度に前記主軸頭を旋回させたときのA軸角度の目標値と実際の測定値との誤差である変位角度を測定するA軸較正手段と、
当該ワークのすべての傾斜穴加工について、前記変位角度が許容範囲内になるように補正したA軸角度を記憶する補正データ記憶手段と、
当該ワークの加工プログラムをNC装置で実行したときにすべての傾斜穴について補正後のA軸角度を読み出し、各斜め加工を実行するときのA軸角度を前記補正後のA軸角度で指令するA軸制御手段と、を備え、
前記A軸較正手段は、
球体の中心座標が既知であるキャリブレーションゲージと、
前記主軸頭の主軸先端に装着され、前記キャリブレーションゲージの球面に接触する接触子を有するプローブと、
前記プローブの接触子を任意の方向から前記キャリブレーションゲージの球面に接触させたときの接触点の位置を検出する位置検出手段と、
任意の傾斜穴についてその傾斜角度に対応するA軸角度で前記主軸頭が傾いた状態で、前記接触子が前記キャリブレーションゲージに接触する4点の接触点の位置から当該キャリブレーションゲージの中心座標を算出し、当該キャリブレーションゲージの算出した中心座標と前記既知の中心座標とに基づいてA軸変位角度を算出する演算手段と、
を具備したことを特徴とする斜め加工のための5軸加工機姿勢保証システム。 - 前記測定プログラムの実行により、当該ワークについてすべての各傾斜穴ごとに、その方位に対応させて前記テーブルを旋回させたときにC軸角度の指令値と実際の測定値との誤差である変位角度を測定するC軸較正手段と、
当該ワークのすべての傾斜穴について、前記変位角度が許容範囲内になるように補正したC軸角度を記憶する補正データ記憶手段と、
当該ワークに各傾斜穴を加工する段階で、すべての傾斜穴について補正後の前記C軸角度を読み出し、当該テーブルを各傾斜穴の方位に合わせるためのC軸角度指令値を前記補正後のC軸角度で指令するC軸制御手段と、
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の斜め加工のための5軸加工機の姿勢保証システム。 - 前記C軸較正手段は、
前記テーブルの旋回中心に関して、該テーブル上で180度対称な位置にそれぞれ配置された一対のキャリブレーションゲージと、
前記主軸頭の主軸先端に装着され、前記キャリブレーションゲージに接触する接触子を有するプローブと、
前記一対の各キャリブレーションゲージに前記プローブが接触したときの接触点の位置を検出する位置検出手段と、
任意の傾斜穴についてその方位に対応する角度に前記テーブルを旋回させたときに、前記プローブにより測定した前記一対の各キャリブレーションゲージの位置から実際のテーブルの旋回角度を算出し、C軸の指令値と比較して、C軸変位角度を算出する演算手段と、
を具備したことを特徴とする請求項2に記載の斜め加工のための5軸加工機の姿勢保証システム。 - 前記5軸加工機は、前記テーブルを前後方向に移動させるX軸と、コラムによって支持され当該コラムを上下に移動するクロスレールを上下方向に移動させるZ軸と、前記クロスレールに沿って主軸頭を左右方向に移動させるY軸を有する門形工作機械であることを特徴とする請求項1に記載の斜め加工のための5軸加工機の姿勢保証システム。
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