JP5383258B2 - Machine tool posture control device - Google Patents
Machine tool posture control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5383258B2 JP5383258B2 JP2009051460A JP2009051460A JP5383258B2 JP 5383258 B2 JP5383258 B2 JP 5383258B2 JP 2009051460 A JP2009051460 A JP 2009051460A JP 2009051460 A JP2009051460 A JP 2009051460A JP 5383258 B2 JP5383258 B2 JP 5383258B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- posture
- axis
- spindle
- machine tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
本発明は、ワークの機械加工を行う工作機械において、ワークの取り付け姿勢を制御する工作機械のワーク姿勢制御装置に関する。 The present invention relates to a workpiece posture control device for a machine tool that controls the attachment posture of a workpiece in a machine tool that performs workpiece machining.
近年、機械加工に対する加工精度の要求の高まりに伴って、工具の寸法等を高精度に測定することに加えて、ワーク(工作物)の寸法等についても高精度な測定を行うことが重要となってきている。特に、微細・精密加工の分野においては、ワーク自体が小さい、または加工部が小さいことにより、ワークを機械に対して正確な姿勢で設置しないと必要な精度を得ることができない、または加工そのものを行うことができないといった問題が生じる可能性があった。そして、前工程で行った加工に対し正確な相対位置に加工を行う必要があるなど、加工前のワーク測定とそれに基づいてワークの姿勢を修正することも重要となってきている。 In recent years, with the increasing demand for machining accuracy, it is important to measure the dimensions of workpieces (workpieces) in addition to measuring the dimensions of tools with high precision. It has become to. Especially in the field of micro / precision machining, because the workpiece itself is small or the machining part is small, the required accuracy cannot be obtained unless the workpiece is placed in an accurate posture with respect to the machine. There was a possibility that problems could not be done. It is also important to measure the workpiece before machining and to correct the posture of the workpiece based on the measurement, for example, it is necessary to perform machining at an accurate relative position with respect to the machining performed in the previous process.
ここで、ワークを測定する方法としては、従来、インジケータを手動で機械に取り付け、インジケータの触針をワークの表面に当てて手動で測定する、または、タッチプローブを用いて自動あるいは半自動で測定することが一般的に行われている。ところが、昨今の微細・精密加工の分野においては、上述したようにワーク自体が小さい、または加工部が小さく測定したい箇所が狭いなどの理由により、インジケータやタッチプローブの触針をワークに当てられず、インジケータやタッチプローブによる測定ができない場合があるという問題があった。 Here, as a method of measuring the workpiece, conventionally, the indicator is manually attached to the machine, the stylus of the indicator is manually applied to the surface of the workpiece, or the measurement is performed automatically or semi-automatically using a touch probe. It is generally done. However, in the recent field of fine and precise machining, the indicator or touch probe stylus cannot be applied to the workpiece because the workpiece itself is small or the portion to be measured is small as described above. There was a problem that measurement with an indicator or a touch probe might not be possible.
さらに、インジケータやタッチプローブを用いてワークの姿勢を測定できたとしても、ワーク自体が小さい場合や加工部が小さい場合にワークの姿勢を作業者が手動で修正することは困難であった。 Furthermore, even if the posture of the workpiece can be measured using an indicator or a touch probe, it is difficult for the operator to manually correct the posture of the workpiece when the workpiece itself is small or the processing portion is small.
このような問題に対し、特許文献1には、タッチプローブを用いてワークの被測定面上の任意の三点の三次元座標を測定して実際のワークの取り付け姿勢を求め、工作機械の傾斜回転テーブルを用いて、ワークの姿勢を自動で修正するようにした構成が記載されている。また、特許文献2には、非接触式のワーク形状測定装置を用いてワークの形状を測定するようにしたワーク形状測定装置が記載されている。
In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses that a three-dimensional coordinate of an arbitrary three points on a surface to be measured of a workpiece is measured using a touch probe to obtain an actual workpiece mounting posture, and a tilt of a machine tool is obtained. A configuration is described in which the posture of a workpiece is automatically corrected using a rotary table.
しかしながら、特許文献1に記載された発明は、タッチプローブを用いてその姿勢を測定することのできるワークでなければ、その姿勢を修正することができないという問題があった。また、特許文献2に記載された非接触式のワーク形状測定装置を用いてワークの形状を測定することができたとしても、特許文献1に記載された例のような円筒形状のワークであればその姿勢を修正することができるものの、一般的な直方体形状のワークにおいては、傾斜回転テーブルの二つの制御軸では、もう一つの回転方向に対して修正を行うことができないという問題があった。
However, the invention described in Patent Document 1 has a problem that the posture cannot be corrected unless the workpiece can measure the posture using a touch probe. Further, even if the shape of the workpiece can be measured using the non-contact type workpiece shape measuring device described in
傾斜回転テーブルの制御軸で修正できない回転方向について、加工プログラム側で指令する加工位置の座標を回転させて修正することも考えられるが、プログラムが複雑になったり、加工精度を維持しにくくなるなどのおそれがあるという問題があった。 For rotation directions that cannot be corrected by the control axis of the tilt rotation table, it is possible to correct the rotation by rotating the coordinates of the machining position commanded on the machining program side. However, the program becomes complicated and machining accuracy is difficult to maintain. There was a problem that there was a risk of.
このようなことから本発明は、ワークの形状を高精度に測定するとともに、ワークのテーブルへの取り付け姿勢を高精度に修正することができる工作機械のワーク姿勢制御装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a workpiece posture control device for a machine tool capable of measuring the shape of a workpiece with high accuracy and correcting the mounting posture of the workpiece on a table with high accuracy. To do.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置は、工具または測定器を装着可能な可動式の主軸と、ワークを固定するテーブルと、前記主軸及び前記テーブルを制御するNC装置とを備える工作機械における前記ワークの前記テーブルへの取り付け姿勢を制御する工作機械のワーク姿勢制御装置であって、前記測定器が、前記ワークに対する前記主軸の相対位置を制御することにより、前記ワーク全体の形状を測定し、前記テーブルが、水平面上で直交する二つの軸回りで回動可能であって、その上面に前記ワークが固定される板体と、鉛直方向に伸縮可能に構成された傾斜角調整体と、前記板体を鉛直軸回りで回転可能に支持する回転角調整体とを備え、相互に直交する三つの軸回りに任意の角度で回動可能に前記ワークを支持し、前記NC装置が前記測定器によって求めた前記ワーク全体の形状と前記主軸及び前記テーブルの位置とから実際の前記ワークの姿勢を算出するとともに、予め設定される前記ワークの本来あるべき姿勢と前記ワークの実際の姿勢とから前記ワークの補正値を算出し、この補正値に基づいて前記テーブルの前記三つの軸回りの回動を制御することを特徴とする。 A work posture control device for a machine tool according to a first invention for solving the above-described problem includes a movable main shaft to which a tool or a measuring instrument can be attached, a table for fixing a work, the main shaft and the table. A machine tool posture control device for a machine tool that controls an attachment posture of the workpiece to the table in a machine tool including an NC device to be controlled, wherein the measuring device controls a relative position of the spindle with respect to the workpiece. By measuring the shape of the whole workpiece, the table can be rotated about two axes orthogonal to each other on a horizontal plane, and the plate on which the workpiece is fixed can be vertically expanded and contracted. and inclination angle adjusting member that is configured, a rotation angle adjustment member for rotatably supporting the plate body with a vertical axis, rotatable at any angle to the three axes around mutually orthogonal The supporting a workpiece, said with NC device calculates the posture of the actual of the work and a position of the workpiece overall shape as the spindle and the table obtained by the measuring device, the original work to be set in advance A correction value of the workpiece is calculated from a desired posture and an actual posture of the workpiece, and the rotation of the table around the three axes is controlled based on the correction value.
上記の課題を解決するための第2の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置は、第1の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置において、前記NC装置が、本来あるべき前記ワーク全体の形状及び姿勢を入力する入力部と、前記ワークの測定を開始する測定指令部と、前記主軸及び前記テーブルの移動を制御する各軸移動指令部と、ワーク測定時における前記主軸及び前記テーブルの位置を求める各軸位置演算部と、前記測定器によって求めた前記ワーク全体の形状と前記各軸位置演算部によって求めた前記主軸及び前記テーブルの位置とに基づいて前記ワークの前記テーブルへの取り付け姿勢を求めるワーク取付姿勢演算部と、前記ワーク取付姿勢演算部によって求めた実際の前記ワークの前記テーブルへの取り付け姿勢と前記入力部において入力された前記ワークの本来あるべき姿勢とから前記ワークの姿勢の補正値を算出する姿勢補正値演算部とを備え、前記各軸移動指令部が前記補正値に基づいて前記テーブルの前記三つの軸回りの回動を制御し、前記ワークの姿勢を修正するように構成されたことを特徴とする。 Work attitude control device for a machine tool according to a second invention for solving the aforementioned problem, in the work posture control device for a machine tool according to the first invention, the NC apparatus is the work the whole should originally An input unit for inputting a shape and orientation, a measurement command unit for starting measurement of the workpiece, each axis movement command unit for controlling movement of the spindle and the table, and positions of the spindle and the table at the time of workpiece measurement The position of the workpiece to be attached to the table on the basis of the position of the spindle and the table determined by the axis position calculator, the shape of the whole workpiece determined by the measuring instrument, and the axis position calculator The workpiece attachment posture calculation unit for obtaining the actual attachment posture of the workpiece obtained by the workpiece attachment posture calculation unit and the input unit A posture correction value calculation unit that calculates a correction value of the posture of the workpiece from the posture that should be originally input in the workpiece, and each of the axis movement command units is based on the correction value. It is configured to control the rotation of the three axes and to correct the posture of the workpiece.
上記の課題を解決するための第3の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置は、第1の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置において、前記測定器が、前記ワークに対して測定光を照射する投光部と、前記ワークによって反射された前記測定光の反射光を受光する受光部とを備え、前記反射光の反射角度に基づいて前記ワークまでの距離を求めることにより前記ワーク全体の形状を測定するように構成された非接触式測定手段であることを特徴とする。 A work posture control apparatus for a machine tool according to a third aspect of the present invention for solving the above-described problem is the work posture control apparatus for a machine tool according to the first aspect of the present invention, wherein the measuring device measures light with respect to the work. the entire workpiece by obtaining a light projecting unit for irradiating, the length of the a light receiving portion for receiving the measurement light reflected light reflected by the workpiece until the workpiece based on the reflection angle of the reflected light It is the non-contact-type measuring means comprised so that the shape of this may be measured.
上記の課題を解決するための第4の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置は、第1乃至第3のいずれかの発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置において、前記傾斜角調整体が、前記板体の下面の少なくとも三箇所に相互に間隔をおいて配設されたことを特徴とする。 In the fourth machine tool of the work posture control apparatus according to the invention of a work posture control apparatus of a machine tool according to any one of the first to third aspect of the invention to solve the above problems, before Symbol inclination angle adjusting member However, it is characterized in that they are arranged at intervals in at least three places on the lower surface of the plate body.
上述した第1の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によれば、工具または測定器を装着可能な可動式の主軸と、ワークを固定するテーブルと、主軸及びテーブルを制御するNC装置とを備える工作機械におけるワークのテーブルへの取り付け姿勢を制御する工作機械のワーク姿勢制御装置であって、測定器がワークの形状を測定し、テーブルが相互に直交する三つの軸回りに任意の角度で回動可能にワークを支持し、NC装置が測定器によって求めたワークの形状と主軸及びテーブルの位置とから実際のワークの姿勢を算出するとともに、予め設定されるワークの本来あるべき姿勢とワークの実際の姿勢とからワークの補正値を算出し、この補正値に基づいてテーブルの三つの軸回りの回動を制御するので、ワークのテーブルへの取り付け姿勢を自動で高精度に修正することができ、これにより加工精度を向上させることが可能となる。 According to the work posture control device for a machine tool according to the first aspect described above, a movable main shaft on which a tool or a measuring instrument can be mounted, a table for fixing the work, and an NC device for controlling the main shaft and the table. A machine tool posture control device for controlling the mounting posture of a workpiece on a table in a machine tool provided with a measuring instrument for measuring the shape of the workpiece, and the table at an arbitrary angle around three axes orthogonal to each other The workpiece is supported in a rotatable manner, and the actual posture of the workpiece is calculated from the shape of the workpiece obtained by the NC device using the measuring instrument and the position of the spindle and the table. The workpiece correction value is calculated from the actual posture of the workpiece, and the rotation of the table around the three axes is controlled based on this correction value. Only the posture can be corrected with high precision automatically becomes thereby possible to improve the machining accuracy.
また、第2の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によれば、NC装置が、本来あるべきワークの形状及び姿勢を入力する入力部と、ワークの測定を開始する測定指令部と、主軸及びテーブルの移動を制御する各軸移動指令部と、ワーク測定時における主軸及びテーブルの位置を求める各軸位置演算部と、測定器によって求めたワークの形状と各軸位置演算部によって求めた主軸及びテーブルの位置とに基づいてワークのテーブルへの取り付け姿勢を求めるワーク取付姿勢演算部と、ワーク取付姿勢演算部によって求めた実際のワークのテーブルへの取り付け姿勢と入力部において入力されたワークの本来あるべき姿勢とからワークの姿勢の補正値を算出する姿勢補正値演算部とを備え、各軸移動指令部が上記補正値に基づいてテーブルの三つの軸回りの回動を制御し、ワークの姿勢を修正するように構成されたので、ワークの姿勢の修正を自動で高精度に行うことが可能となる。 Further, according to the work posture control apparatus for a machine tool according to the second invention, the NC device has an input unit for inputting the shape and posture of the work to be originally provided, a measurement command unit for starting measurement of the work, a spindle And each axis movement command unit for controlling the movement of the table, each axis position calculation unit for determining the position of the spindle and the table at the time of workpiece measurement, the shape of the workpiece obtained by the measuring instrument and the spindle obtained by each axis position calculation unit And a workpiece mounting posture calculation unit for determining the mounting posture of the workpiece on the table based on the table position, an actual workpiece mounting posture calculated by the workpiece mounting posture calculation unit, and the workpiece input in the input unit. A posture correction value calculation unit that calculates a correction value of the posture of the workpiece from the posture that should be originally provided, and each axis movement command unit has a table based on the correction value Controls three axes of rotation about, because that is configured to correct the attitude of the workpiece, it is possible to perform the highly accurate correction of the work posture automatically.
また、第3の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によれば、測定器が、ワークに対して測定光を照射する投光部と、ワークによって反射された測定光の反射光を受光する受光部とを備え、反射光の反射角度に基づいてワークまでの距離を求めることによりワークの形状を測定するように構成された非接触式測定手段であるので、ワーク自体が小さい、または加工部が小さい等という場合であっても、ワークの形状を高精度に測定することができる。 According to the work posture control apparatus for a machine tool according to the third aspect of the invention, the measuring device receives the light projecting unit that irradiates the work with the measurement light and the reflected light of the measurement light reflected by the work. A non-contact measuring means configured to measure the shape of the workpiece by determining the distance to the workpiece based on the reflection angle of the reflected light, so that the workpiece itself is small or the processing portion Even if it is a small case, the shape of the workpiece can be measured with high accuracy.
また、第4の発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によれば、テーブルが、水平面上で直交する二つの軸回りで回動可能であって、その上面にワークが固定される板体と、鉛直方向に伸縮可能に構成された傾斜角調整体と、板体を鉛直軸回りで回転可能に支持する回転角調整体とを備え、傾斜角調整体が、板体の下面の少なくとも三箇所に相互に間隔をおいて配設されたので、相互に直交する三つの軸回りでテーブルを回動させることができ、ワークの姿勢の修正を自動で高精度に行うことが可能となる。 Further, according to the work posture control apparatus for a machine tool according to the fourth invention, the table is rotatable about two axes orthogonal to each other on the horizontal plane, and the plate body on which the work is fixed A tilt angle adjusting body configured to be extendable in the vertical direction and a rotation angle adjusting body that supports the plate body so as to be rotatable about the vertical axis, and the tilt angle adjusting body includes at least three positions on the lower surface of the plate body. Therefore, the table can be rotated around three axes orthogonal to each other, and the posture of the workpiece can be automatically corrected with high accuracy.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a workpiece posture control apparatus for a machine tool according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1乃至図4を用いて本発明に係る工作機械のワーク姿勢制御装置の一例を説明する。
図1に示すように、本実施例において工作機械本体10は、当該工作機械本体10の土台を構成するベッド11上に、コラム12、サドル13、主軸頭14を介して主軸15を支持する一方、その上面であってコラム12の前方にスライドテーブル16を支持して構成されている。
An example of a workpiece posture control device for a machine tool according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
コラム12はベッド11上に載置され、その前面に設けられた案内面に沿って水平方向(以下、X軸方向)に移動可能にサドル13を支持している。サドル13もまたその前面に案内面を有し、この案内面に沿って上下方向(以下、Z軸方向)に移動可能に主軸頭14を支持している。主軸頭14はその内部にZ軸に平行な軸回りに回転可能に主軸15を軸支している。
The
また、スライドテーブル16はベッド11の上面に設けられた案内面に沿って前後方向(以下、Y軸方向)に移動可能に支持されている。このように構成されることにより、テーブル16に対する主軸15の相対位置をX軸、Y軸、Z軸方向に変化させることができるようになっている。
The slide table 16 is supported so as to be movable in the front-rear direction (hereinafter referred to as the Y-axis direction) along a guide surface provided on the upper surface of the
ワークWに対して機械加工を行う場合、主軸15には例えば工作機械の自動工具交換機能により図示しない工具が着脱可能に装着される。また、ワークWの形状及び取り付け姿勢の測定を行う場合、主軸15には非接触式測定器としての非接触センサ20が着脱可能に装着される。
When machining the workpiece W, a tool (not shown) is detachably attached to the
一方、スライドテーブル16には傾斜回転テーブル30を介してワークWが固定される。即ち、本実施例ではスライドテーブル16と傾斜回転テーブル30とからテーブルが構成されている。 On the other hand, the work W is fixed to the slide table 16 via the inclined rotation table 30. That is, in the present embodiment, the table is constituted by the slide table 16 and the inclined rotation table 30.
非接触センサ20は、ワークWの形状を測定するものであり、例えば図2に示すようにその本体21の基端側に主軸把持部22が設けられる一方、先端側には投光部23及び受光部24が設けられている。主軸把持部22は、非接触センサ20を工作機械の自動工具交換機能により主軸15に装着することができるように上述した工具の工具ホルダーと同形状に形成されている。また、投光部23は測定光(例えば、レーザ光やハロゲン・LEDを光源とする光)をワークWに対して出射する部分であり、受光部24はワークWによって反射された測定光(以下、反射光という)を受光する部分である。このように構成される非接触センサ20においては、例えば受光部24に入射される反射光の反射角度によってワークW表面までの距離を求めることができる。
The
また、傾斜回転テーブル30はスライドテーブル16の上面に設置され、このスライドテーブル16と一体的にY軸方向に移動するように構成されている。本実施例においてこの傾斜回転テーブル30は、その上面に固定されるワークWを、X軸に平行な軸回りの回転方向(以下、A軸回り方向)、Y軸に平行な軸回りの回転方向(以下、B軸回り方向)、Z軸に平行な軸回りの回転方向(以下、C軸回り方向)に回動させることができるように構成されている。 The inclined rotary table 30 is installed on the upper surface of the slide table 16 and is configured to move integrally with the slide table 16 in the Y-axis direction. In this embodiment, the inclined rotary table 30 is configured so that the workpiece W fixed on the upper surface thereof is rotated around an axis parallel to the X axis (hereinafter referred to as a direction around the A axis) and rotated around an axis parallel to the Y axis. (Hereinafter, the direction around the B axis), and a rotation direction around the axis parallel to the Z axis (hereinafter, the direction around the C axis).
具体的には、傾斜回転テーブル30は、図3に示すようにワークWをA軸回り方向及びB軸回り方向に回動可能に構成された傾斜角調整部31と、ワークWをC軸回り方向に回転可能に構成された割出し部32とから構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the tilt rotation table 30 includes a tilt
傾斜角調整部31は、本体31aの上面に三つの傾斜角調整体31c,31d,31eを介して板体31bが支持されて構成されている。傾斜角調整体31c,31d,31eは、各々Z軸方向の長さを調整可能であり、板体31bは、これら傾斜角調整体31c,31d,31eの長さを調整することによってA軸回り方向及びB軸回り方向に回動可能となっている。なお、傾斜角調整体31c,31d,31eは相互に間隔をあけて配設されている。
The inclination
ここで、このような傾斜角調整体31c,31d,31eとしては例えば電流を供給することにより伸縮するピエゾ素子を利用することができる。ピエゾ素子を用いる場合は、必要に応じてピエゾ素子からなる傾斜角調整体31c,31d,31eに供給する電流の量を調整し、傾斜角調整体31c,31d,31eの長さを各々調整することにより、この傾斜角調整体31c,31d,31eに接する板体31bを所望の角度に傾斜させることができる。
Here, as such inclination
これに対して割出し部32は、その本体32aにC軸回り方向に回転可能に支持される回転角調整体としての回転体32bを有し、この回転体32bの回転角を任意の角度で調整できるようになっている。上述した傾斜角調整部31はこの回転体32bに固定されており、これによりワークWのC軸回り方向の回転角度を所望の角度に調整することができる。
On the other hand, the
このように構成される傾斜回転テーブル30により、本実施例では板体31aに固定されるワークWを、A軸回り方向、B軸回り方向、C軸回り方向に回動させることができる。これにより、ワークWの取り付け姿勢を所望の姿勢に高精度に修正することが可能となる。
With the tilt rotation table 30 configured in this way, in this embodiment, the workpiece W fixed to the
さらに、図4に示すように、本実施例において工作機械本体10、非接触センサ20及び傾斜回転テーブル30は、NC装置40によってその動作を制御されている。ここで、工作機械本体10のサドル13、主軸頭14、スライドテーブル16、及び、傾斜回転テーブル30の傾斜角調整部31、割出し部32には、各々図示しない位置検出機器(例えば、スケールなど)が設置されており、この位置検出機器からのフィードバック信号が後述するNC装置40に入力されるようになっているものとする。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the operation of the machine tool
NC装置40は、工作機械全体の制御を行う装置であり、入力部41、測定指令部42、各軸移動指令部43、各軸位置演算部44、ワーク取付姿勢演算部45、姿勢補正値演算部46を備えている。
The
入力部41は、ワークWの本来あるべき形状(図面上の形状)や傾斜回転テーブル30に対する本来あるべき取り付け姿勢を含め、NC装置40の稼働に必要な各種データの入力を行う部分である。
The
測定指令部42は、入力部41において作業者から入力された各種データに基づいて、予め設定されたプログラムによりNC装置40によるワークWの形状及び取り付け姿勢の測定動作を開始するとともに、後述するセンサ制御装置50へ起動指令を出力する。
The
各軸移動指令部43は、ワークWに対して機械加工を行う場合は、入力部41において作業者から入力された各種データに基づいて、予め設定されたプログラムにより工作機械本体10のサドル13、主軸頭14、スライドテーブル16の駆動源である各モータに対して駆動指令を出力し、ワークWに対する主軸15のX軸、Y軸、Z軸方向の相対位置を制御する。
When each axis
また、ワークWの形状や取り付け姿勢の測定を行う測定動作時には、入力部41において作業者から入力された各種データに基づいて、予め設定されたプログラムによりサドル13、主軸頭14、スライドテーブル16の駆動源である各モータに対して駆動指令を出力し、非接触センサ20によりワークW全体の形状を測定することができるようにワークWに対する主軸15のX軸、Y軸、Z軸方向の相対位置を制御する。
Further, during the measurement operation for measuring the shape and mounting posture of the workpiece W, the
また、ワークWの姿勢を修正する場合は、後述する補正値に基づいて予め設定されたプログラムにより傾斜角調整体31c,31d,31e、及び回転体32bを制御して主軸15に対するワークWのA軸回り、B軸回り、C軸回りの相対位置を修正する。
Further, when the posture of the workpiece W is corrected, the tilt
各軸位置演算部44は、上述した各軸の位置検出機器から入力されるフィードバック信号に基づいて各軸の位置を演算により求める。ワーク取付姿勢演算部45は、各軸位置演算部44によって取得した測定動作中における各軸の位置情報と非接触センサ20による測定で得られた測定距離情報とから実際のワークWの傾斜回転テーブル30への取り付け姿勢を求める演算を行う。なお、ここでいう測定距離情報とは、非接触センサ20からワークWまでの距離であり、非接触センサ20の受光部24において受光した反射光の情報に基づいてセンサ制御装置50において距離に換算され、NC装置40に入力される。
Each axis
姿勢補正値演算部46は、入力部41において入力されたワークWの本来あるべき姿勢とワーク取付姿勢演算部45によって求めたワークWの実際の姿勢とを比較してその誤差を算出し、実際のワークWの姿勢を本来あるべき姿勢に修正するための補正値を演算により求める。
The posture correction
なお、センサ制御装置50は、センサ起動部51と測定距離演算部52とを備えている。センサ起動部51は、測定指令部42からの起動指令を受けて非接触センサ20を起動する。これにより投光部23からは測定光が出射され、受光部24に反射光が入射されて測定結果がセンサ制御装置50に入力される。測定距離演算部52は、非接触センサ20から入力される反射光の反射角度の情報に基づいて測定距離(非接触センサ20からワークWまでの距離)を演算により算出する。この算出結果がNC装置40に出力される。
The
以下に、このように構成される本実施例に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によりワークWの測定を行う場合のNC装置40による処理の流れを簡単に説明する。NC装置40においては、まず入力部41により各種データの入力を行う。続いて、測定指令部42により、入力部41において入力されたデータに基づいてワークWの形状及び傾斜回転テーブル30への取り付け姿勢の測定動作の各部に出力する一方、センサ制御装置50に対して起動指令を出力する。
Below, the flow of processing by the
測定指令部42によりNC装置40による測定動作の開始が出力されると、各軸移動指令部43において主軸15に装着された非接触センサ20をワークWの上部に移動させるように、工作機械本体10のサドル13、主軸頭14、スライドテーブル16が制御される一方、センサ制御装置50のセンサ起動部51を介して非接触センサ20が起動される。
When the
さらに、各軸移動指令部43は非接触センサ20によりワークW全体の形状を測定することができるように、ワークWと非接触センサ20の相対位置を制御する。このとき、各軸位置演算部44において各軸の位置が算出される。
Further, each axis
そして、ワーク取付姿勢演算部45において、センサ制御装置50の測定距離演算部52から入力される測定距離情報と、各軸位置演算部44において求めた各軸の位置とから、ワークWの実際の傾斜回転テーブル30への取り付け姿勢を求める。
Then, in the workpiece attachment
続いて、姿勢補正値演算部46において、ワークWの本来あるべき姿勢とワーク取付姿勢演算部45により求めたワークWの実際の取り付け姿勢との誤差を算出し、算出した誤差に基づいてワークWの姿勢の補正値を求める。続いて、各軸移動指令部43によりこの補正値に基づいて傾斜回転テーブル30の傾斜角調整部31及び割出し部32を制御して、ワークWの姿勢を本来あるべき姿勢に修正する。
Subsequently, the posture correction
このような処理を行うことにより、本実施例では非接触センサ20によるワークWの形状の測定結果に基づいて、ワークWの姿勢を本来あるべき姿勢に自動で高精度に修正することができる。
By performing such processing, in this embodiment, based on the measurement result of the shape of the workpiece W by the
このように構成される本実施例に係る工作機械のワーク姿勢制御装置によれば、傾斜回転テーブル30を、A軸回り方向、B軸回り方向、C軸回り方向に回動可能に構成し、ワークWの姿勢を自動で修正することができるようにしたため、ワークWの姿勢の制御及び姿勢の補正を自動で行うことが可能となる。これにより、作業者の労力を低減し、且つワークWに対する機械加工を高精度に行うことが可能となる。 According to the workpiece posture control device of the machine tool according to the present embodiment configured as described above, the tilt rotation table 30 is configured to be rotatable in the direction around the A axis, the direction around the B axis, and the direction around the C axis, Since the posture of the workpiece W can be automatically corrected, the posture control and the posture correction of the workpiece W can be automatically performed. As a result, the labor of the operator can be reduced and the machining of the workpiece W can be performed with high accuracy.
なお、本実施例では、測定器として上述した非接触センサ20を用いる例を示したが、測定器としては上述したものに限定されず、ワークWの形状によってはタッチプローブ等の接触式の測定手段を用いてもよい。
In addition, although the example which uses the
また、非接触センサ20は、投光部23から照射された測定光がワークWによって反射された反射光を受光部24で受け、反射光の角度からワークWとの距離を測定する例を示したが、非接触センサとしては上述したものに限定されず、例えばオートコリメート方式等の測定手段を用いてもよい。
Further, the
また、非接触センサ20を主軸把持部22を用いて工作機械の主軸15に装着する例を示したが、非接触センサ20の取付方法は上述したものに限定されず、例えば主軸頭14に固定する等の手段を用いてもよい。
Moreover, although the example which mounts the
また、傾斜回転手段として上述した傾斜角調整部31と割出し部32とからなる傾斜回転テーブル30を用いる例を示したが、傾斜回転手段としては上述したものに限定されず、スライドテーブル16に代えて、工作機械本体10を構成するC軸回りの回転角が調整可能な回転テーブルを用い、この回転テーブル上に傾斜角調整部31を固定するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
Moreover, although the example using the inclination rotation table 30 which consists of the inclination
また、傾斜角調整体31c,31d,31eとしてピエゾ素子を用いる例を示したが、傾斜角調整体31c,31d,31eとしてはピエゾ素子に限定されるものではなく、例えばエアを利用して板体31bの傾斜角を調整するようにするなど、鉛直方向に伸縮可能な部材を用いて板体31bの傾斜角を調整するようにすればよい。
Moreover, although the example which uses a piezo element as the inclination
また、主軸15には、工作機械の自動工具交換機能により、その先端に非接触センサ20に代えて図示しない工具が装着可能であり、工具を装着し、傾斜回転テーブル30上に固定されるワークWに対して工具をX軸、Y軸、Z軸方向に相対移動させることにより、ワークWに対する機械加工を行うことが可能であることはいうまでもない。
Further, a tool (not shown) can be mounted on the tip of the
本発明は、ワークの機械加工を行う工作機械におけるワークの取り付け姿勢を制御する工作機械のワーク姿勢制御装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a work posture control device for a machine tool that controls the mounting posture of the work in a machine tool that performs machining of the work.
10 工作機械本体
11 ベッド
12 コラム
13 サドル
14 主軸頭
15 主軸
16 スライドテーブル
20 非接触センサ
21 非接触センサ本体
22 主軸把持部
23 投光部
24 受光部
30 傾斜回転テーブル
31 傾斜角調整部
31a 傾斜角調整部本体
31b 板体
31c,31d,31e 傾斜角調整体
32 割出し部
32a 割出し部本体
32b 回転体
40 NC装置
41 入力部
42 測定指令部
43 各軸移動指令部
44 各軸位置演算部
45 ワーク取付姿勢演算部
46 姿勢補正値演算部
50 センサ制御装置
51 センサ起動部
52 測定距離演算部
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記測定器が、前記ワークに対する前記主軸の相対位置を制御することにより、前記ワーク全体の形状を測定し、
前記テーブルが、水平面上で直交する二つの軸回りで回動可能であって、その上面に前記ワークが固定される板体と、鉛直方向に伸縮可能に構成された傾斜角調整体と、前記板体を鉛直軸回りで回転可能に支持する回転角調整体とを備え、相互に直交する三つの軸回りに任意の角度で回動可能に前記ワークを支持し、
前記NC装置が前記測定器によって求めた前記ワーク全体の形状と前記主軸及び前記テーブルの位置とから実際の前記ワークの姿勢を算出するとともに、予め設定される前記ワークの本来あるべき姿勢と前記ワークの実際の姿勢とから前記ワークの補正値を算出し、この補正値に基づいて前記テーブルの前記三つの軸回りの回動を制御する
ことを特徴とする工作機械のワーク姿勢制御装置。 A machine for controlling the mounting posture of the workpiece on the table in a machine tool comprising a movable spindle capable of mounting a tool or a measuring instrument, a table for fixing the workpiece, and an NC device for controlling the spindle and the table. A machine work posture control device,
The measuring device measures the shape of the entire workpiece by controlling the relative position of the spindle relative to the workpiece,
The table is rotatable about two axes orthogonal to each other on a horizontal plane, the plate on which the work is fixed on the upper surface thereof, the tilt angle adjusting body configured to be extendable in the vertical direction, A rotation angle adjusting body that supports the plate body so as to be rotatable about a vertical axis, and supports the workpiece so as to be rotatable at an arbitrary angle around three axes orthogonal to each other;
The NC device calculates the actual posture of the workpiece from the shape of the entire workpiece obtained by the measuring instrument and the positions of the spindle and the table, and the posture that should be originally set for the workpiece and the workpiece A workpiece posture control apparatus for a machine tool, wherein a correction value of the workpiece is calculated from the actual posture and a rotation of the table about the three axes is controlled based on the correction value.
本来あるべき前記ワーク全体の形状及び姿勢を入力する入力部と、
前記ワークの測定を開始する測定指令部と、
前記主軸及び前記テーブルの移動を制御する各軸移動指令部と、
ワーク測定時における前記主軸及び前記テーブルの位置を求める各軸位置演算部と、
前記測定器によって求めた前記ワーク全体の形状と前記各軸位置演算部によって求めた前記主軸及び前記テーブルの位置とに基づいて前記ワークの前記テーブルへの取り付け姿勢を求めるワーク取付姿勢演算部と、
前記ワーク取付姿勢演算部によって求めた実際の前記ワークの前記テーブルへの取り付け姿勢と前記入力部において入力された前記ワークの本来あるべき姿勢とから前記ワークの姿勢の補正値を算出する姿勢補正値演算部とを備え、
前記各軸移動指令部が前記補正値に基づいて前記テーブルの前記三つの軸回りの回動を制御し、前記ワークの姿勢を修正するように構成された
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械のワーク姿勢制御装置。 The NC device is
An input unit for inputting the shape and posture of the whole workpiece that should be originally;
A measurement command unit for starting measurement of the workpiece;
Each axis movement command section for controlling movement of the spindle and the table;
Each axis position calculation unit for obtaining the position of the spindle and the table at the time of workpiece measurement;
A workpiece mounting posture calculation unit for determining a mounting posture of the workpiece on the table based on the shape of the whole workpiece determined by the measuring device and the position of the spindle and the table determined by each axis position calculation unit;
Posture correction value for calculating a correction value of the posture of the workpiece from the actual posture of the workpiece attached to the table obtained by the workpiece attachment posture calculation unit and the posture of the workpiece that should be input in the input unit With an arithmetic unit,
2. The configuration according to claim 1, wherein each of the axis movement command units is configured to control rotation of the table around the three axes based on the correction value to correct the posture of the workpiece. Work posture control device for machine tools.
ことを特徴とする請求項1記載の工作機械のワーク姿勢制御装置。 The measuring device includes a light projecting unit that irradiates the workpiece with measurement light, and a light receiving unit that receives the reflected light of the measurement light reflected by the workpiece, based on the reflection angle of the reflected light. The workpiece posture control device for a machine tool according to claim 1, wherein the workpiece posture control device is configured to measure a shape of the entire workpiece by obtaining a distance to the workpiece.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の工作機械のワーク姿勢制御装置。 Before SL inclination angle adjusting body, the machine tool according to any one of claims 1 to 3, characterized in that arranged at a mutual spacing in at least three places of the lower surface of the plate body Work posture control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009051460A JP5383258B2 (en) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Machine tool posture control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009051460A JP5383258B2 (en) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Machine tool posture control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010201581A JP2010201581A (en) | 2010-09-16 |
JP5383258B2 true JP5383258B2 (en) | 2014-01-08 |
Family
ID=42963588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009051460A Expired - Fee Related JP5383258B2 (en) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | Machine tool posture control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5383258B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5670504B2 (en) * | 2013-03-27 | 2015-02-18 | ファナック株式会社 | Numerical control machine tool and spindle error correction method for numerical control machine tool |
CN111531407B (en) * | 2020-05-08 | 2021-08-17 | 太原理工大学 | Workpiece attitude rapid measurement method based on image processing |
CN113681353B (en) * | 2021-08-20 | 2023-10-13 | 莱斯安全阀门(天津)有限公司 | Valve body part alignment method and positioning mechanism thereof |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4538653B2 (en) * | 2005-11-17 | 2010-09-08 | 兵庫県 | Micro processing equipment |
JP4575887B2 (en) * | 2006-02-17 | 2010-11-04 | 株式会社スギノマシン | Work posture control method |
-
2009
- 2009-03-05 JP JP2009051460A patent/JP5383258B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010201581A (en) | 2010-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4276275B2 (en) | Machine tool position detection error measurement method | |
JP5670504B2 (en) | Numerical control machine tool and spindle error correction method for numerical control machine tool | |
US10209107B2 (en) | Geometric error identification method of multi-axis machine tool and multi-axis machine tool | |
CN107824843B (en) | Machine tool and workpiece surface machining method | |
JP6484108B2 (en) | Method for controlling shape measuring apparatus | |
JP5235284B2 (en) | Measuring method and machine tool | |
JP5705283B2 (en) | Machine tool and measuring method of rotation axis of machine tool | |
JP2013218684A (en) | Device for correcting error for cnc (computer numerical control) machine tool | |
JP2015203567A (en) | Metrology system | |
JP6606054B2 (en) | Machine tool motion error identification method | |
JP6147022B2 (en) | Spatial accuracy measuring method and spatial accuracy measuring apparatus for machine tool | |
JP5317627B2 (en) | Error correction method | |
JP2014087882A (en) | Method for measuring tool length, and machine tool | |
JP2008241608A (en) | On board method for detecting work standard point, and machining device using the method | |
JP5383258B2 (en) | Machine tool posture control device | |
JP2019077016A (en) | Robot, robot system, and method for setting robot coordinate system | |
JP2008268118A (en) | Method and device for measuring shape | |
JP7113814B2 (en) | Method and apparatus for measuring objects | |
JP2017124485A (en) | Machine tool and correction method of tool tip position | |
JP7009326B2 (en) | Numerical control device for machine tools | |
JP6425009B2 (en) | Three-dimensional measuring machine and shape measuring method using the same | |
JP6623061B2 (en) | Machine tool and control method of machine tool | |
JP2021148559A (en) | Measurement system and eccentricity correction method | |
JP7215845B2 (en) | measuring device | |
JP2019141971A (en) | robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111101 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130408 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130903 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131001 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |