JP4986880B2

JP4986880B2 - マイクロマシンやマイクロフライスマシンの工具長補正方法

Info

Publication number: JP4986880B2
Application number: JP2008037552A
Authority: JP
Inventors: 亮林
Original assignee: 株式会社ナノ
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: JP2009196003A

Description

本発明はベース板のサイズがＡ４ぐらいの大きさのマイクロマシンの工具長補正方法に関する。

従来、ワークと刃物の先端部との工具長は顕微鏡による測定か、基準点接触方式または基準点差入力等の方式で、すべて接触式で全自動化はされていない。
また、原点復帰はリミットスイッチとドックを組み合わせた方式はリミットスイッチ接触後減速し、ドックで位置決めする。
さらにスケール原点方式やレーザー制御機においても、原点設定にはリミットスイッチを用いているため、接触式であった。

このため、ワークに接触応力が加わり、ワークに傷を付けたり、変形、破損させる恐れがあるという欠点があるとともに、リミットスイッチを用いた接触式の原点復帰は耐久性や正確性に欠けるという欠点があった。
また、レーザーを用いて非接触でワークと刃物の先端部との工具長を測定することも考えられるが、レーザーは大型で、コスト高となり、ベース板のサイズがＡ４ぐらいの大きさのマイクロマシンには大型となりコスト高となるため、使用できないという欠点があった。
特になし

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、非接触でワーク支持台および刃物台を原点復帰させるとともに、非接触で、原点復帰した状態のワークと刃物との間の水平方向の距離を自動的に測定することができる、小型で、安価にできるマイクロマシンの工具長補正方法を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明はベース板にＸ軸あるいはＹ軸方向にサーボモータで移動させるワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させるワーク支持台を原点に位置させる工程と、前記ベース板にＹ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動させる刃物を支持する刃物台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させる刃物台を原点に位置させる工程と、この刃物台を原点に位置させる工程で刃物台が原点に位置するとともに、前記ワーク支持台を原点に位置させる工程でワーク支持台が原点に位置した所で、前記刃物台に支持されている刃物工具の先端部と前記ワーク支持台に支持されているワークの先端部との間の水平方向の距離を、前記ベース板にアームを介して固定されたＣＣＤカメラを用いて測定する測定工程とでマイクロマシンの工具長補正方法を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。

（１）ベース板にＸ軸あるいはＹ軸方向にサーボモータで移動させるワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させるワーク支持台を原点に位置させる工程と、前記ベース板にＹ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動させる刃物を支持する刃物台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させる刃物台を原点に位置させる工程と、この刃物台を原点に位置させる工程で刃物台が原点に位置するとともに、前記ワーク支持台を原点に位置させる工程でワーク支持台が原点に位置した所で、前記刃物台に支持されている刃物工具の先端部と前記ワーク支持台に支持されているワークの先端部との間の水平方向の距離を、前記ベース板にアームを介して固定されたＣＣＤカメラを用いて測定する測定工程とからなるので、小さなマイクロマシンでもＣＣＤカメラを設置してワークと刃物の先端部との間の距離を、ワークに接触応力を加えたり、ワークに傷や変形、破損させることなく非接触で容易に測定することができる。
したがって、マイクロマシンであっても容易に小型で、安価に設置することができる。

（２）前記（１）によって、ＣＣＤカメラでワークと刃物の先端部との間の距離を測定するので、従来の目測に比べて、正確にワークを加工することができる。

（３）前記（１）によって、自動的に正確にワークと刃物の先端部との間の距離を測定できるので、効率よくワークを加工でき、ワークの加工コストの低減を図ることができる。

（４）前記（１）によって、ワーク支持台および刃物台を非接触で原点復帰させることができる。
したがって、耐久性に優れ、正確に原点復帰させることができる。

（５）請求項２も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られる。

以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図６に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は本発明のマイクロマシンの工具長補正方法で、このマイクロマシンの工具長補正方法１は、例えばＡ４サイズの大きさのマイクロマシン本体２を加工ソフトによって駆動させるコンピュータ３を用いたマイクロマシン４に使用される。

前記マイクロマシン本体２はベース板５と、このベース板５にＸ軸方向に固定されたＸ軸ガイドレール６、６と、このＸ軸ガイドレール６、６に沿ってＸ軸方向に往復移動するＸ軸テーブル７と、このＸ軸テーブル７に固定されたバイトやドリル等の刃物工具８が取付けられる刃物台９と、前記Ｘ軸テーブル７をＸ軸方向に往復移動させる、該Ｘ軸テーブル７の底面に固定されたナット１０と螺合される送りねじ１１を、カップリング１２を介して正・逆回転させる、前記ベース板５に固定された前記コンピュータ３の加工ソフトで駆動するＸ軸サーボモータ１３と、前記Ｘ軸テーブル７が原点位置に位置するとセンサー信号を前記コンピュータ３に出力する、該Ｘ軸テーブル７に固定された遮光板１４および前記ベース板５に、該遮光板１４が入り込むように固定された発光素子１５と受光素子１６とが備えられたＸ軸原点復帰センサー本体１７とからなるＸ軸原点復帰センサー１８と、前記ベース板５にＹ軸方向に固定されたＹ軸ガイドレール１９、１９と、このＹ軸ガイドレール１９、１９に沿ってＹ軸方向に往復移動するＹ軸テーブル２０と、このＹ軸テーブル２０に固定されたワーク２１を支持するチャック２２を前記コンピュータ３の加工ソフトで駆動されるモータ２３を備えるワーク駆動装置２４を支持するワーク支持台２５と、前記Ｙ軸テーブル２０をＹ軸方向の往復移動させる、該Ｙ軸テーブル２０の底面に固定されたナット２６と螺合される送りねじ２７を、カップリング２８を介して正・逆回転させる前記ベース板５に固定された前記コンピュータ３の加工ソフトで駆動するＹ軸サーボモータ２９と、前記Ｙ軸テーブル２０が原点位置に位置するとセンサー信号を前記コンピュータ３に出力する、該Ｙ軸テーブル２０に固定された遮光板３０および前記ベース板５に、該遮光板３０が入り込むように固定された発光素子３１と受光素子３２とが備えられたＹ軸原点復帰センサー本体３３とからなるＹ軸原点復帰センサー３４と、前記ベース板５にアーム３５を介して固定された原点位置の前記刃物台９の刃物工具８の先端部と前記ワーク支持台２５のワーク２１の先端部との間の水平方向の距離およびワーク２１の大きさを測定することができ、測定信号を前記コンピュータ３に出力することができるＣＣＤカメラ３６とで構成されている。

なお、刃物台９の原点復帰やワーク支持台２５の原点復帰の動作シーケンズの一例として、現在の位置を読み込み、決められた距離範囲内でＸ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４から十分に離れる位置に移動させる。
しかる後、Ｘ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４の設置された方向に向かってある程度の高速で移動させる。
Ｘ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４の信号が入った時点で減速停止し、その後、逆方向に十分な低速で移動させ、Ｘ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４の信号が消える位置まで移動させ、停止させることで、刃物台９およびワーク支持台２５を原点に位置させる。
なお、具備したＸ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４に一定の間隔ごとにスパイク状に得られる信号（Ｃ相信号など）がある場合には、Ｘ軸・Ｙ軸原点復帰センサー１８、３４の信号が消えてから更に、決められた回数だけその信号が出力される位置まで移動し、停止させて、刃物台９およびワーク支持台２５を原点に位置させる。
なお、前記マイクロマシン本体２と前記コンピュータ３との間にはＣＲＴディスプレイが介装されている。

上記構成のマイクロマシン4はコンピュータ３の加工ソフトによって、Ｘ軸サーボモータ１３およびＸ軸原点復帰センサー１８によって、刃物台９を原点に位置させる刃物台を原点に位置させる工程３８と、Ｙ軸サーボモータ２９およびＹ軸原点復帰センサー３４によってワーク支持台２５を原点に位置させるワーク支持台を原点に位置させる工程３９を行なう。
刃物台９およびワーク支持台２５が原点に位置すると、ＣＣＤカメラ３６によって、ワーク支持台２５に支持されているワーク２１のサイズを測定するとともに、刃物台９に支持されている刃物工具８の先端部とワーク支持台２５に支持されているワーク２１の先端部との間の水平方向に距離を測定する測定工程４０を行なう。
しかる後、測定工程４０で測定された測定値（工具長）がコンピュータ３に出力され、コンピュータ３で加工の原点位置を修正して加工ソフトでワーク駆動装置２４のモータ２３、Ｘ軸サーボモータ１３およびＹ軸サーボモータ２９を駆動させて、刃物工具８でワーク２１を所定寸法に加工する。

なお、ノーズ半径がある刃物工具８を使用する場合、ノーズ円弧内での全角度方向におけるノーズ半径中心から刃物工具の先端までの距離データテーブルを用いた測定工程を用いてもよい。
また、温度による伸縮がある場合、伸縮量の補正値の入力がされる測定工程を用いてもよい。
加工後、ＣＣＤカメラ３６によって加工原点から突出した加工後のワークの寸法を測定し、目標値と誤差がある場合、誤差量に応じた補正値の入力がされる測定工程を用いてもよい。
なお、本発明を実施する形態ではＸ軸方向に刃物台９を、Ｙ軸方向にワーク支持台２５を設けたものについて説明したが、Ｘ軸方向にワーク支持台２５を、Ｙ軸方向に刃物台９を設置しても同様な作用効果が得られる。
[発明を実施するための異なる形態]

次に、図７ないし図１２に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、この本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図７ないし図１２に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、ベース板５にＺ軸方向のZ軸ガイドレール４１、４１が固定されたＺ軸テーブル４２と、前記Ｚ軸ガイドレール４１、４１に沿ってＺ軸方向に往復移動する刃物工具８が取付けられた工具支持台４３と、この工具支持台４３をＺ軸方向に往復移動させる、該工具支持台４３の底面に固定されたナット４４と螺合される送りねじ４５を、カップリング４６を介して正・逆回転させる前記Ｚ軸テーブル４２に固定されたコンピュータ３の加工ソフトで駆動するＺ軸サーボモータ４７と、前記工具支持台４３が原点位置に位置するとセンサー信号をコンピュータ３に出力する、該工具支持台４３に固定された遮光板４８および前記Ｚ軸テーブル４２に、該遮光板４８が入り込むように固定された発光素子４９と受光素子５０とが備えられたＺ軸原点復帰センサー本体５１とからなるＺ軸原点復帰センサー５２と、ワーク支持台２５、支持台としてのＸ軸テーブル７および工具支持台４３が原点に位置した所で、工具支持台４３に支持された刃物工具８の先端部と前記ワーク支持台２５に支持されたワーク２１の先端部との間の垂直方向の距離を測定する、前記ベース板５にアーム５３を介して設けられた垂直用のＣＣＤカメラ５４とを用いたマイクロフライスマシン本体５５を用い、ワーク支持台を原点に位置させる工程３９、支持台としてのＸ軸テーブルを原点に位置させる工程５６、工具支持台を原点に位置させる工程５７でワーク支持台２５、支持台としてのＸ軸テーブル７および工具支持台４３が原点に位置した所で、前記工具支持台４３に支持された刃物工具８の先端部と前記ワーク支持台２５に支持されたワーク２１の先端部との間の水平方向および垂直方向の距離を、前記水平用のＣＣＤカメラ３６および垂直用のＣＣＤカメラ５４を用いて測定する測定工程４０Ａを用いた点で、このようなマイクロフライスマシン本体５５を用いたマイクロフライスマシン５８でマイクロフライスマシンの工具長補正方法５９を行なってもよい。

本発明はマイクロマシンやマイクロフライスマシンを製造する産業で利用される。

本発明を実施するための最良の第１の形態の概略説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の平面図。本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の正面図。本発明を実施するための最良の第１の形態のマイクロマシン本体の概略説明図。本発明を実施するための最良の第１の形態の概略回路図。本発明を実施するための最良の第１の形態の工程図。本発明を実施するための第２の形態の概略説明図。本発明を実施するための第２の形態のマイクロフライスマシン本体の平面図。本発明を実施するための第２の形態のマイクロフライスマシン本体の正面図。本発明を実施するための第２の形態のマイクロフライスマシン本体の概略説明図。本発明を実施するための第２の形態の概略回路図。本発明を実施するための第２の形態の工程図。

１：マイクロマシンの工具長補正方法、
２：マクロマシン本体、３：コンピュータ、
４：マイクロマシン、５：ベース板、
６：Ｘ軸ガイドレール、７：Ｘ軸テーブル、
８：刃物工具、９：刃物台、
１０：ナット、１１：送りねじ、
１２：カップリング、１３：Ｘ軸サーボモータ、
１４：遮光板、１５：発光素子、
１６：受光素子、１７：Ｘ軸原点復帰センサー本体、
１８：Ｘ軸原点復帰センサー、１９：Ｙ軸ガイドレール、
２０：Ｙ軸テーブル、２１：ワーク、
２２：チャック、２３：モータ、
２４：ワーク駆動装置、２５：ワーク支持台、
２６：ナット、２７：送りねじ、
２８：カップリング、２９：Ｙ軸サーボモータ、
３０：遮光板、３１：発光素子、
３２：受光素子、３３：Ｙ軸原点復帰センサー本体、
３４：Ｙ軸原点復帰センサー、３５：アーム、
３６：ＣＣＤカメラ、
３８：刃物台を原点に位置させる工程、
３９：ワーク支持台を原点に位置させる工程、
４０、４０Ａ：測定工程、４１：Ｚ軸ガイドレール、
４２：Ｚ軸テーブル、４３：工具支持台、
４４：ナット、４５：送りねじ、
４６：カップリング、４７：Ｚ軸サーボモータ、
４８：遮光板、４９：発光素子、
５０：受光素子、５１：Ｚ軸原点復帰センサー本体、
５２：Ｚ軸原点復帰センサー、５３：アーム、
５４：垂直用ＣＣＤカメラ、
５５：マイクロフライスマシン本体、
５６：支持台としてのＸ軸テーブルを原点に位置させる工程、
５７：工具支持台を原点に位置させる工程、
５８：マイクロフライスマシン、
５９：マイクロフライスマシンの工具長補正方法。

Claims

ベース板にＸ軸あるいはＹ軸方向にサーボモータで移動させるワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させるワーク支持台を原点に位置させる工程と、前記ベース板にＹ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動させる刃物を支持する刃物台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させる刃物台を原点に位置させる工程と、この刃物台を原点に位置させる工程で刃物台が原点に位置するとともに、前記ワーク支持台を原点に位置させる工程でワーク支持台が原点に位置した所で、前記刃物台に支持されている刃物工具の先端部と前記ワーク支持台に支持されているワークの先端部との間の水平方向の距離を、前記ベース板にアームを介して固定されたＣＣＤカメラを用いて測定する測定工程とからなるマイクロマシンの工具長補正方法。
ワーク支持台および刃物台を原点に復帰させる原点復帰センサーは光センサーやマイクロセンサー等の非接触式のセンサーであることを特徴とする請求項１記載のマイクロマシンの工具長補正方法。
ベース板にＸ軸あるいはＹ軸方向にサーボモータで移動させるワークを支持するチャックが設けられたワーク支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させるワーク支持台を原点に位置させる工程と、前記ベース板にＹ軸あるいはＸ軸方向にサーボモータで移動させる工具を支持するＺ軸が取付けられた支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させる支持台を原点に位置させる工程と、前記支持台にＺ軸方向に移動可能に取付けられた工具支持台を支持するＺ軸をサーボモータで移動させる工具支持台を、原点復帰センサーを用いて原点に位置させる工具支持台を原点に位置させる工程と、この工具支持台を原点に位置させる工程、前記ワーク支持台を原点に位置させる工程および前記支持台を原点に位置させる工程で工具支持台、ワーク支持台および支持台が原点に位置した所で、前記工具支持台に支持された工具の先端部と前記ワーク支持台に支持されたワークの先端部との間の水平方向および垂直方向の距離を前記ベース板にアームを介して固定された水平および垂直用のＣＣＤカメラを用いて測定する測定工程とからなるマイクロフライスマシンの工具長補正方法。
ワーク支持台、支持台および工具支持台を原点に復帰させる原点復帰センサーは光センサーやマイクロセンサー等の非接触式のセンサーであることを特徴とする請求項３記載のマイクロフライスマシンの工具長補正方法。