JP7000785B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械に関するものである。 The present invention relates to a machine tool.
例えばクランクシャフト(工作物)のクランクピン(偏心部)を加工する場合において、クランクピンを加工する前に、クランクピンの位相決めを行う必要がある。位相決めの方法が、例えば、特許文献1,2に記載されている。
For example, when machining a crank pin (eccentric portion) of a crankshaft (workpiece), it is necessary to determine the phase of the crank pin before machining the crank pin. A method for determining the phase is described in, for example,
特許文献1には、クランクシャフトの回転軸線に直交する方向に移動可能な基準金を用いて、クランクシャフトを支持する支持装置を回転することによりクランプピンを基準金に押し当てることで、クランクピンの位相決めを行うことが記載されている。
In
特許文献2には、工具主軸ハウジングに設けられた直方体状の基準ブロックを用いて、クランクピンの位相を算出することが記載されている。すなわち、クランクシャフトを支持する支持装置を回転することにより、基準ブロックの第一平面とクランクピンとを接触させ、接触した時の支持装置の回転角度に基づいて、クランクピンの位相を算出する。さらに、特許文献2には、支持装置を逆回転することにより、基準ブロックの第二平面とクランクピンを接触させ、第一平面及び第二平面に接触した時の支持装置の回転角度に基づいて、クランクピンの位相を算出することも記載されている。 Patent Document 2 describes that the phase of a crankpin is calculated by using a rectangular parallelepiped reference block provided in the tool spindle housing. That is, by rotating the support device that supports the crankshaft, the first plane of the reference block and the crank pin are brought into contact with each other, and the phase of the crank pin is calculated based on the rotation angle of the support device at the time of contact. Further, in Patent Document 2, the support device is rotated in the reverse direction to bring the crankpin into contact with the second plane of the reference block, and based on the rotation angle of the support device when the support device is in contact with the first plane and the second plane. , It is also described to calculate the phase of the crankpin.
また、特許文献3,4には、タッチプローブを用いて、非円形状の工作物の径、位相及び端面の位置を検出する装置が記載されている。また、特許文献5には、タッチプローブを用いて、砥石車の径を管理する装置が記載されている。 Further, Patent Documents 3 and 4 describe a device that detects the diameter, phase, and the position of the end face of a non-circular workpiece by using a touch probe. Further, Patent Document 5 describes a device for controlling the diameter of a grindstone using a touch probe.
特許文献1における基準金は、所定の直線方向にのみ移動可能である。そのため、工作物を異なる種類のクランクシャフトに変更した場合に、クランクピンの位置に合わせて、大きさ及び形状の異なる基準金に変更することが必要となる。そのため、工作物の変更に伴って、基準金の段取り替えが必要となる。
The reference metal in
特許文献2においては、基準ブロックが、工作物の回転軸線に直交する2方向(Y方向及びZ方向)に移動可能な主軸ハウジングに固定されている。そのため、工作物を異なる種類のクランクシャフトに変更した場合であっても、基準ブロックを変更することなく、クランクピンの位相を算出することができる。しかし、基準ブロックは工具主軸ハウジングに固定されているため、加工の際に基準ブロックが邪魔にならない位置に位置しなければならず、配置が容易ではない。 In Patent Document 2, the reference block is fixed to a spindle housing that can move in two directions (Y direction and Z direction) orthogonal to the rotation axis of the workpiece. Therefore, even when the workpiece is changed to a different type of crankshaft, the phase of the crankpin can be calculated without changing the reference block. However, since the reference block is fixed to the tool spindle housing, the reference block must be located at a position where it does not get in the way during machining, and it is not easy to arrange the reference block.
また、特許文献2においては、高精度な位相の算出を行う際には、基準ブロックの第一平面及び第二平面にクランクピンを接触させている。つまり、クランクピンを接触される2か所の位置が異なる。このように、基準ブロックへの接触検出の方向が異なっている。しかし、より高精度な位相算出をするためには、2か所におけるクランクピンとの接触検出の方向をほぼ同一方向とすることが望まれる。 Further, in Patent Document 2, when calculating the phase with high accuracy, the crankpin is brought into contact with the first plane and the second plane of the reference block. That is, the positions of the two places where the crankpins are in contact are different. In this way, the directions of contact detection with the reference block are different. However, in order to calculate the phase with higher accuracy, it is desirable that the directions of contact detection with the crank pin at the two locations are substantially the same.
本発明は、タッチプローブを用いてクランクピン等の偏心部の位相を高精度に算出すると共に、工作物を異なる種類に変更したとしても段取り替えを不要とする工作機械を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a machine tool that uses a touch probe to calculate the phase of an eccentric portion such as a crankpin with high accuracy and that does not require setup change even if the workpiece is changed to a different type. do.
本発明の第一態様に係る工作機械は、偏心部を有する工作物を、前記工作物の回転軸線回りに回転可能に支持する支持装置と、前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより少なくとも2か所の前記タッチプローブの位置において前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した前記少なくとも2か所における前記平行リンク機構の揺動位置及び前記支持装置の回転角度に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置とを備える。
本発明の第二態様に係る工作機械は、偏心部を有する工作物を、前記工作物の回転軸線回りに回転可能に支持する支持装置と、前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した時の前記平行リンク機構の揺動位置、前記支持装置の回転角度及び前記偏心部の外径に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置とを備える。
The machine tool according to the first aspect of the present invention has a support device that rotatably supports a work piece having an eccentric portion around the rotation axis of the work piece, and swings around an axis line parallel to the rotation axis of the work piece. A movably provided parallel link mechanism, a touch probe attached to the parallel link mechanism and provided with a tip detection unit, and at least two places by swinging the parallel link mechanism and rotating the workpiece. At the position of the touch probe, the tip detection portion and the eccentric portion of the touch probe are brought into contact with each other, and the swing position and the swing position of the parallel link mechanism at at least two places where the tip detection portion and the eccentric portion are in contact with each other. A control device for calculating the phase of the eccentric portion based on the rotation angle of the support device is provided.
The machine tool according to the second aspect of the present invention has a support device that rotatably supports a work piece having an eccentric portion around the rotation axis of the work piece and swings around an axis line parallel to the rotation axis of the work piece. The movably provided parallel link mechanism, the touch probe attached to the parallel link mechanism and provided with a tip detecting portion, and the touch probe by swinging the parallel link mechanism and rotating the workpiece. Based on the swing position of the parallel link mechanism, the rotation angle of the support device, and the outer diameter of the eccentric portion when the tip detection portion and the eccentric portion are brought into contact with each other and the tip detection portion and the eccentric portion come into contact with each other. A control device for calculating the phase of the eccentric portion is provided.
タッチプローブが平行リンク機構に取り付けられることにより、平行リンク機構の揺動位置に関わりなく、タッチプローブは、常に同一の姿勢(所定方向に延びる状態)を維持する。さらに、平行リンク機構の揺動に連動して、タッチプローブが揺動する。つまり、タッチプローブの先端検出部の軌跡は、円弧状となる。そして、平行リンク機構は、工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動する。 By attaching the touch probe to the parallel link mechanism, the touch probe always maintains the same posture (extended in a predetermined direction) regardless of the swing position of the parallel link mechanism. Further, the touch probe swings in conjunction with the swing of the parallel link mechanism. That is, the locus of the tip detection portion of the touch probe has an arc shape. Then, the parallel link mechanism swings around an axis parallel to the rotation axis of the workpiece.
つまり、タッチプローブの姿勢を維持したまま、タッチプローブの先端検出部が、工作物の回転軸線(Z軸方向)に直交する平面(X-Y平面)上を、円弧状に移動する。換言すると、タッチプローブの先端検出部は、工作物の回転軸線に直交する平面上を二次元的に移動する。従って、異なる種類の工作物において偏心部の偏心量及び大きさが異なるとしても、タッチプローブの姿勢を維持したまま、タッチプローブの先端検出部と工作物の偏心部とを接触させることができる。その結果、つまり、工作物の種類が変更されたとしても、位相算出のための段取り替えを行うことなく、高精度な位相算出が可能となる。 That is, while maintaining the posture of the touch probe, the tip detection portion of the touch probe moves in an arc shape on a plane (XY plane) orthogonal to the rotation axis (Z-axis direction) of the workpiece. In other words, the tip detection part of the touch probe moves two-dimensionally on a plane orthogonal to the rotation axis of the workpiece. Therefore, even if the eccentricity amount and size of the eccentric portion are different in different types of workpieces, the tip detection portion of the touch probe and the eccentric portion of the workpiece can be brought into contact with each other while maintaining the posture of the touch probe. As a result, that is, even if the type of the workpiece is changed, the phase can be calculated with high accuracy without changing the setup for the phase calculation.
(1.工作機械の構成)
工作機械1の構成について、図1を参照して説明する。工作機械1は、工作物Wを加工するための機械である。工作物Wは、軸状部材であって、偏心部Waを有する。偏心部Waは、工作物Wの回転軸線に対して偏心した軸線を中心とした部位である。特に、偏心部Waは、円筒状外周面を有し、偏心部Waの中心軸線が、工作物の回転軸線に対して偏心している。
(1. Machine tool configuration)
The configuration of the
本実施形態においては、工作物Wとして、クランクシャフトを例にあげる。ただし、工作物Wは、クランクシャフトに限られるものではない。クランクシャフトである工作物Wは、偏心部Waとしてクランクピンを備える。図1においては、例えば、クランクシャフト(工作物W)は、4個のクランクピンWaを備える。クランクシャフトの回転軸線は、クランクジャーナルの中心軸線に一致する。 In this embodiment, a crankshaft is taken as an example of the workpiece W. However, the workpiece W is not limited to the crankshaft. The workpiece W, which is a crankshaft, includes a crankpin as an eccentric portion Wa. In FIG. 1, for example, the crankshaft (workpiece W) includes four crankpins Wa. The axis of rotation of the crankshaft coincides with the central axis of the crank journal.
そして、工作機械1は、例えば、研削盤、旋盤、マシニングセンタ等である。工作機械1は、工作物Wを工作物Wの回転軸線回りに回転しながら、偏心部Waの外周面を加工する。さらに、工作機械1は、偏心部Waの外周面を加工すると共に、偏心部Waの両端に位置する連結部であるクランクウエブの端面も加工することができる。
The
本実施形態においては、工作機械1として、クランクピンである偏心部Waを研削可能な研削盤を例にあげる。ただし、本実施形態おける偏心部Waを加工する構成については、旋盤及びマシニングセンタにも、同様に適用可能である。なお、研削盤は、工具として砥石車17,21を備えるが、旋盤及びマシニングセンタは、工具として切削工具を備える点において相違する。
In the present embodiment, as the
研削盤である工作機械1は、砥石台トラバース型を例示する。ただし、研削盤である工作機械1は、テーブルトラバース型を適用することもできる。また、工作機械1は、2個の砥石車17,21を備える構成を例示するが、1個の第一砥石車17のみを備える構成を適用することもできる。
The
研削盤である工作機械1は、主として、ベッド11、主軸台12、チャック13、心押台14、第一トラバースベース15、第一砥石台16、第一砥石車17、第一計測装置18、第二トラバースベース19、第二砥石台20、第二砥石車21、第二計測装置22、振れ止め装置23、ツルーイング装置24、及び、制御装置25を備える。
The
ベッド11は、設置面上に固定されている。ベッド11の上面には、Z軸方向(図1の左右方向)に延びるガイドレール11aが形成されている。ベッド11の上面には、Z軸方向に平行な方向に延びる第一ボールねじ11b、及び、第一ボールねじ11bを回転駆動する第一モータ11cが設けられている。さらに、ベッド11の上面には、Z軸方向に平行な方向に延びる第二ボールねじ11d、及び、第二ボールねじ11dを回転駆動する第二モータ11eが設けられている。
The
主軸台12は、工作物Wを回転可能に支持する支持装置として機能する。主軸台12は、は、ベッド11の上面において、X軸方向の手前側(図1の下側)且つZ軸方向の一端側(図1の右側)に設けられており、Z軸方向に移動可能である。主軸台12は、Z軸回りに回転可能な主軸センタ12a、及び、主軸センタ12aを回転駆動する主軸モータ12bを備える。主軸センタ12aは、工作物Wの一端の中心を支持する。
The
チャック13は、主軸台12の端面に設けられており、主軸モータ12bによって回転駆動される。チャック13は、工作物Wの一端の外周面を把持する。つまり、チャック13は、主軸センタ12aと共に、工作物Wを回転可能に支持した状態で回転する。従って、チャック13も、工作物Wを回転可能に支持する支持装置として機能する。
The
心押台14は、ベッド11の上面において、主軸台12に対してZ軸方向に対向する位置、すなわち、X軸方向の手前側(図1の下側)且つZ軸方向の他端側(図1の左側)に設けられている。心押台14は、主軸台12と同様に、Z軸方向に移動可能である。心押台14は、工作物Wの他端の中心を支持する心押センタ14aを備える。つまり、心押台14は、主軸台12及びチャック13と共に、工作物Wを回転可能に支持する支持装置として機能するなお、心押センタ14aは、工作物Wと共に回転するように設けられてもよいし、回転せずに工作物Wに対して滑るように設けられてもよい。
The
第一トラバースベース15は、ガイドレール11a上にZ軸方向に移動可能に設けられる。第一トラバースベース15は、第一ボールねじ11bのナットに固定されており、第一モータ11cの駆動によりZ軸方向に移動する。第一トラバースベース15の上面には、Z軸方向に直交(交差)するX軸方向(図1の上下方向)に延びるガイドレール15aが形成されている。第一トラバースベース15の上面には、X軸方向に平行な方向に延びるボールねじ15b、及び、ボールねじ15bを回転駆動するモータ15cが設けられている。また、第一トラバースベース15は、X軸方向のボールねじ15b及びモータ15cによる駆動に換えて、リニアモータによる駆動としてもよい。
The
第一砥石台16(移動台)は、第一トラバースベース15のガイドレール15a上に、X軸方向(工作物Wの回転軸線に直交(交差)する方向)に直線移動可能に設けられる。第一砥石台16は、モータ15cの回転駆動によりX軸方向に移動する。第一砥石台16は、工具としての第一砥石車17を、Z軸回りに回転可能に支持する。第一砥石台16は、第一砥石車17における研削部位を露出させつつ、他の部位を被覆するカバー16aを備える。さらに、第一砥石台16は、第一砥石車17を回転駆動するモータ16bを備える。
The first grindstone table 16 (moving table) is provided on the
第一計測装置18は、第一砥石台16の前面(図1の下側)に設けられており、工作物Wの計測、及び、ツルーイング装置24における検知ピン(図示せず)の計測を行う。第一計測装置18の詳細な構成については、後述する。
The
第二トラバースベース19は、ガイドレール11a上に、第一トラバースベース15と並んで配列されている。第二トラバースベース19は、第一トラバースベース15と同様に、Z軸方向に移動可能である。第二トラバースベース19は、第二ボールねじ11dのナットに固定されており、第二モータ11eの駆動によりZ軸方向に移動する。第二トラバースベース19の上面には、Z軸方向に直交(交差)するX軸方向(図1の上下方向)に延びるガイドレール19aが形成されている。第二トラバースベース19の上面には、X軸方向に平行な方向に延びるボールねじ19b、及び、ボールねじ19bを回転駆動するモータ19cが設けられている。また、第二トラバースベース19は、X軸方向のボールねじ19b及びモータ19cによる駆動に換えて、リニアモータによる駆動としてもよい。
The
第二砥石台20は、第二トラバースベース19のガイドレール19a上に、X軸方向に移動可能に設けられる。第二砥石台20は、モータ19cの回転駆動によりX軸方向に移動する。第二砥石台20は、工具としての第二砥石車21を、Z軸回りに回転可能に支持する。第二砥石台20は、第二砥石車21における研削部位を露出させつつ、他の部位を被覆するカバー20aを備える。さらに、第二砥石台20は、第二砥石車21を回転駆動するモータ20bを備える。
The
第二計測装置22、第二砥石台20の前面(図1の下側)に設けられており、工作物Wの計測、及び、ツルーイング装置24における検知ピン(図示せず)の計測を行う。第二計測装置22は、Y軸方向に延びるように設けられたタッチプローブ(図示せず)を備える。そして、タッチプローブが、Y軸回りに旋回可能なアームに支持されており、タッチプローブの球状の先端検出部は、Y軸方向の座標を一定とし、X-Z平面上を円弧状に移動する。そして、タッチプローブは、工作物Wに接触しない退避位置(図1に示す)と、工作物W及び検知ピンに接触可能な接触位置(図示せず)とに移動可能である。
It is provided on the front surface (lower side of FIG. 1) of the
振れ止め装置23は、ベッド11の上面に、工作物Wを跨いで、第一砥石車17及び第二砥石車21に対向する位置に設けられている。振れ止め装置23は、工作物Wにおける研削部位の側とは反対側の面(図1の下側の面)を支持する。図1においては、振れ止め装置23は、軸方向中央に位置するクランクジャーナルを支持している。
The
ツルーイング装置24は、例えば、ベッド11の上面における、主軸台12と心押台14の中央付近に設けられており、第一砥石車17及び第二砥石車21をツルーイングするための装置である。ツルーイング装置24は、図示しない公知のツルア及び検知ピンを備えている。なお、本実施形態においては、ツルーイング装置24は、工作物Wが搬出された状態において、第一砥石車17及び第二砥石車21のツルーイングを行う。
The truing
制御装置25は、各モータ11c,11e,12b,15c,16b,19c,20b等を制御することにより、工作物Wの研削処理、工作物Wの支持処理、工作物Wの偏心部Waの位相算出処理、工作物Wの端面計測処理、ツルーイング処理等を実行する。
The
(2.第一計測装置18の詳細構成)
第一計測装置18の詳細構成について図2及び図3を参照して説明する。第一計測装置18は、第一砥石台16における第一砥石車17に隣接する端面に設けられている。ここで、図2において、第一砥石車17の回転軸線をP1とし、工作物Wの回転軸線をP2とする。そして、回転軸線P1,P2とが、X軸方向に離間しており、回転軸線P1,P2を通る平面が、X-Z平面となる。
(2. Detailed configuration of the first measuring device 18)
The detailed configuration of the
第一計測装置18は、平行リンク機構30と、タッチプローブ40と、駆動装置50とを備える。平行リンク機構30は、図2に示すように、第一砥石台16の端面に、工作物Wの回転軸線P2に平行な軸線P3,P4回りに揺動可能に設けられている。平行リンク機構30は、第一リンク部材31、第二リンク部材32及び連結部材33を備える。
The
第一リンク部材31は、図示しない軸受により、第一砥石台16の端面に回転可能に設けられている。第一リンク部材31の回転軸線P3は、工作物Wの回転軸線P2に平行であって、回転軸線P1,P2を通るX-Z平面より上方に位置する。第一リンク部材31は、基端から先端に向かって細くなるような長尺状に形成されている。これにより、第一リンク部材31は、揺動に伴って生じるモーメントに対応する剛性を有する。従って、第一リンク部材31は、撓み変形が生じることを抑制される。
The
第二リンク部材32は、図示しない軸受により、第一砥石台16の端面に回転可能に設けられている。第二リンク部材32の回転軸線P4は、第一リンク部材31の回転軸線P3に平行であって、回転軸線P3のY軸方向の上方に位置する。第二リンク部材32は、第一リンク部材31と同形状に形成される。つまり、第二リンク部材32は、基端から先端に向かって細くなるような長尺状に形成されている。これにより、第二リンク部材32は、第一リンク部材31と同様に、揺動に伴って生じるモーメントに対応する剛性を有する。従って、第二リンク部材32は、撓み変形が生じることを抑制される。
The
連結部材33は、図示しない軸受により、第一リンク部材31の先端における回転軸線P5及び第二リンク部材32の先端における回転軸線P6に回転可能に支持されている。ここで、連結部材33の回転軸線P5,P6の離間距離は、第一リンク部材31の回転軸線P3と第二リンク部材32の回転軸線P4との離間距離に等しい。従って、回転軸線P3,P4,P5,P6を結ぶ四角形は、全ての姿勢において、常に平行四辺形となる。つまり、第一リンク部材31と第二リンク部材32とは、常に平行な状態を維持しつつ、第一砥石台16に対して揺動する。従って、連結部材33は、常に、Y軸方向に延びる姿勢を維持する。
The connecting
タッチプローブ40は、平行リンク機構30の連結部材33に取り付けられ、球状の先端検出部41を備える。平行リンク機構30の第一リンク部材31及び第二リンク部材32が揺動することに連動して、タッチプローブ40も、第一砥石台16に対して揺動する。このとき、連結部材33に取り付けられているタッチプローブ40は、平行リンク機構30の位置に関わりなく、常に同一の姿勢(所定方向に延びる状態)を維持する。
The
ここで、タッチプローブ40は、第一砥石台16の直線移動方向(X軸方向)に交差する方向に延びるように設けられている。より詳細には、タッチプローブ40は、Y軸方向、すなわち第一砥石台16の直線移動方向(X軸方向)に直交する方向に延びるように設けられている。つまり、平行リンク機構30が揺動する際に、タッチプローブ40は、常にY軸方向に延びる姿勢を維持する。
Here, the
また、タッチプローブ40は連結部材33に取り付けられているため、球状の先端検出部41の軌跡41aは、工作物Wの回転軸線P2に平行な軸線P7回りに揺動する。つまり、先端検出部41は、工作物Wの回転軸線P2(Z軸方向)に直交するX-Y平面上を、回転軸線P7を中心とした円弧状に移動する。換言すると、先端検出部41は、X-Y平面上を二次元的に移動する。特に、先端検出部41の回転軸線P7は、第一砥石車17の回転軸線P1と工作物Wの回転軸線P2とを通る平面上に、回転軸線P1,P2に平行に設けられている。
Further, since the
駆動装置50は、図3に示すように、モータ51及び減速機52を備える。モータ51及び減速機52は、同軸上に配置されており、第一リンク部材31の回転軸線P3に一致する。そして、モータ51及び減速機52は、第一リンク部材31を回転駆動する。つまり、モータ51の駆動により、第一リンク部材31が回転軸線P3回りに回転する。そして、第一リンク部材31が第二リンク部材32及び連結部材33と共に平行リンク機構30を構成することにより、第二リンク部材32及び連結部材33が、第一リンク部材31に従動する。結果として、モータ51の駆動が、タッチプローブ40を揺動させる。
As shown in FIG. 3, the
(3.研削方法)
次に、研削盤としての工作機械1により工作物Wの偏心部Waの研削方法について、図4を参照して説明する。当該研削方法は、制御装置25により実行される。まず、制御装置25は、工作機械1に、工作物Wが搬入されたことを判定する(ステップS1)。工作物Wが搬入されていなければ(S1:No)、制御装置25は、搬入されるまで待機する。
(3. Grinding method)
Next, a method of grinding the eccentric portion Wa of the workpiece W by the
工作物Wが搬入されれば(S1:Yes)、制御装置25は、主軸台12及び心押台14をそれぞれ前進させる(ステップS2)。そうすると、主軸センタ12a及び心押センタ14aにより、工作物Wが両持ち支持される。続いて、制御装置25は、チャック13を閉じ、工作物Wをチャック13により把持する(ステップS3)。
If the workpiece W is carried in (S1: Yes), the
続いて、制御装置25は、第一計測装置18を用いて、主軸センタ12a、チャック13及び心押センタ14aにより支持された状態における工作物Wの偏心部Waの位相を算出する位相算出処理を実行する(ステップS4)。
Subsequently, the
続いて、制御装置25は、第一計測装置18及び第二計測装置22を用いて、工作物Wの偏心部Waの端部に位置する端面の計測処理を実行する(ステップS5)。第一計測装置18のタッチプローブ40の先端検出部41を工作物Wの端面に接触させることにより、第一砥石台16と工作物Wの当該端面とのZ軸方向における位置関係を算出する。さらに、第二計測装置22のタッチプローブの先端検出部を工作物Wの端面に接触させることにより、第二砥石台20と工作物Wの当該端面とのZ軸方向における位置関係を算出する。
Subsequently, the
続いて、ステップS4において算出された位相及びステップS5において計測された端面情報に基づいて、制御装置25は、NCプログラムに従って研削処理を実行する(ステップS6)。例えば、第一砥石車17及び第二砥石車21が、それぞれ異なる偏心部Waを同時に研削する。もちろん、第一砥石車17と第二砥石車21とが、異なるタイミングで、異なる偏心部Waを研削するようにしてもよい。
Subsequently, the
第一砥石車17による研削を行うためには、制御装置25は、主軸モータ12bにより工作物Wを回転させ、モータ16bにより第一砥石車17を回転させ、且つ、モータ11c,15cにより第一砥石車17を工作物Wに対して相対移動する。第二砥石車21による研削を行うためには、制御装置25は、主軸モータ12bにより工作物Wを回転させ、モータ20bにより第二砥石車21を回転させ、且つ、モータ11e,19cにより第二砥石車21を工作物Wに対して相対移動する。
In order to perform grinding by the
研削処理が終了すると、制御装置25は、チャック13を開き(ステップS7)、主軸台12及び心押台14を後退させる(ステップS8)。このようにして、工作物Wの支持を開放する。続いて、制御装置25は、工作物Wの搬出がされたことを判定する(ステップS9)。そして、制御装置25は、工作物Wが搬出されるまで待機する(S9:No)。
When the grinding process is completed, the
工作物Wが搬出されれば(S9:Yes)、制御装置25は、第一砥石車17及び第二砥石車21のツルーイングが必要か否かを判定する(ステップS10)。例えば、研削した工作物Wの数に基づいて、ツルーイングの要否が判定される。ツルーイングが不要であれば(S10:No)、制御装置25は、当該処理をリターンし、ステップS1からの処理を繰り返す。
If the workpiece W is carried out (S9: Yes), the
ツルーイングが必要であれば(S10:Yes)、制御装置25は、ツルーイングを実行する(ステップS11)。ツルーイングは、ツルーイング装置24を用いて行われる。例えば、制御装置25は、第一砥石車17を検知ピンに接触させ、第一計測装置18のタッチプローブ40により検知ピンの位置を計測することにより、第一砥石車17の外径を算出する。続いて、制御装置25は、算出した外径に基づいて、第一砥石車17をツルアによりツルーイングを行う。続いて、制御装置25は、ツルーイング後の第一砥石車17により検知ピンを研削し、第一計測装置18のタッチプローブ40により検知ピンの位置を計測することにより、ツルーイング後の第一砥石車17の外径を算出する。ツルーイング後の第一砥石車17の外径情報は、研削処理において用いられる。また、第二砥石車21についても同様の処理が行われる。
If truing is required (S10: Yes), the
(4.位相算出方法)
図4に示す研削方法における位相算出処理(S4)について、図5A-図14を参照して詳細に説明する。位相算出処理は、第一計測装置18を用いる。図6に示すように、タッチプローブ40が移動範囲における上端位置(退避位置T3)に位置する状態において、制御装置25は、第一砥石台16を予備位置へ前進する(ステップS21)。タッチプローブ40の退避位置T3とは、第一砥石車17による研削を行う際にタッチプローブ40が邪魔にならない位置である。予備位置は、後述する規定位置(図9)よりも後方に位置する。このとき、工作物Wの回転軸線P2とタッチプローブ40の先端検出部41とのX軸方向の距離は、X0となる。
(4. Phase calculation method)
The phase calculation process (S4) in the grinding method shown in FIG. 4 will be described in detail with reference to FIGS. 5A-14. The
続いて、図7に示すように、制御装置25は、駆動装置50のモータ51を駆動して、タッチプローブ40を第一接触位置T1へ移動する(ステップS22)。第一接触位置T1においては、先端検出部41の円弧軌跡41aの中心P7と工作物Wの回転軸線P2とを結ぶ平面(X-Z平面)を基準として、先端検出部41が、当該基準の平面より上方に所定距離を離れた位置に位置する。第一接触位置T1とは、工作物Wの偏心部Waにタッチプローブ40の先端検出部41を接触させるための位置である。このとき、工作物Wの回転軸線P2とタッチプローブ40の先端検出部41とのX軸方向の距離は、X0より短いX1となる。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
続いて、図8に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを正回転(図7の反時計回りの回転)し、偏心部Waを第一予備角度θ11に位置決めする(ステップS23)。偏心部Waが第一予備角度θ11に位置する状態とは、偏心部Waが、軸線P2,P7を通るX-Z平面より上方に位置し、且つ、第一接触位置T1に位置するタッチプローブ40の先端検出部41に対してX軸方向に対向する状態である。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the
続いて、図9に示すように、制御装置25は、第一砥石台16を規定位置へ前進させる(ステップS24)。このとき、タッチプローブ40は、第一接触位置T1に位置する。そして、工作物Wの回転軸線P2とタッチプローブ40の先端検出部41とのX軸方向の距離は、X1より短いX2となる。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the
続いて、図10に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを正回転(図10の反時計回りの回転)させる(ステップS25)。そして、制御装置25は、タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとが接触したか否かを判定する(ステップS26)。接触するまで、工作物Wは正回転される(S26:No)。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the
そして、接触した場合(S26:Yes)、図10に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを停止し、そのときの第一角度θ12を記憶する(ステップS27)。タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとが接触するときに、先端検出部41のY軸方向位置は、偏心部WaのY軸方向位置と同位置に位置する。従って、先端検出部41が偏心部Waに接触することによって、先端検出部41にはX軸方向に力が作用して、タッチプローブ40は接触を検出する。
Then, in the case of contact (S26: Yes), as shown in FIG. 10, the
続いて、図11に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを逆回転(図11の時計回りの回転)し、偏心部Waを第二予備角度θ21に位置決めする(ステップS28)。偏心部Waが第二予備角度θ21に位置する状態とは、偏心部Waが、軸線P2,P7を通るX-Z平面より下方に位置する状態である。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the
続いて、図12に示すように、制御装置25は、駆動装置50のモータ51を駆動して、タッチプローブ40を第二接触位置T2へ移動する(ステップS29)。第二接触位置T2においては、先端検出部41の円弧軌跡41aの中心P7と工作物Wの回転軸線P2とを結ぶ平面(X-Z平面)を基準として、先端検出部41が、当該基準の平面より下方に所定距離を離れた位置に位置する。第二接触位置T2とは、工作物Wの偏心部Waにタッチプローブ40の先端検出部41を接触させるための位置である。このとき、工作物Wの回転軸線P2とタッチプローブ40の先端検出部41とのX軸方向の距離は、X2となる。つまり、タッチプローブ40が第一接触位置T1に位置する状態と第二接触位置T2に位置する状態においては、タッチプローブ40の先端検出部41のX軸方向位置は同一となる。さらに、第二接触位置T2に位置するタッチプローブ40の先端検出部41は、第二予備角度θ21に位置する偏心部Waに対してX軸方向に対向する。
Subsequently, as shown in FIG. 12, the
続いて、図13に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを逆回転(図13の時計回りの回転)させる(ステップS30)。そして、制御装置25は、タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとが接触したか否かを判定する(ステップS31)。接触するまで、工作物Wは逆回転される(S31:No)。
Subsequently, as shown in FIG. 13, the
そして、接触した場合(S31:Yes)、図13に示すように、制御装置25は、主軸モータ12bを停止し、そのときの第二角度θ22を記憶する(ステップS32)。タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとが接触するときに、先端検出部41のY軸方向位置は、偏心部WaのY軸方向位置と同位置に位置する。従って、先端検出部41が偏心部Waに接触することによって、先端検出部41にはX軸方向に力が作用して、タッチプローブ40は接触を検出する。つまり、タッチプローブ40が第一接触位置T1に位置する場合に先端検出部41に偏心部Waとの接触によって作用する力の方向と、タッチプローブ40が第二接触位置T2に位置する場合に先端検出部41に偏心部Waとの接触によって作用する力の方向とは、ほぼ一致する。従って、接触させる2か所において、タッチプローブ40は、高精度に接触位置を検出できる。
Then, in the case of contact (S31: Yes), as shown in FIG. 13, the
続いて、制御装置25は、第一砥石台16を後退させると共に、タッチプローブ40を退避位置T3へ移動させる(ステップS33)。そして、工作物Wの回転軸線P2とタッチプローブ40の先端検出部41とのX軸方向の距離は、X0よりも長いX3となる。続いて、制御装置25は、タッチプローブ40が第一接触位置T1に位置する時の平行リンク機構30の揺動角度及び第一角度θ12、並びに、タッチプローブ40が第二接触位置T2に位置する時の平行リンク機構30の揺動角度及び第二角度θ22に基づいて、偏心部Waの位相を算出する(ステップS34)。そして、当該処理は終了する。
Subsequently, the
なお、上記においては、制御装置25は、第一接触位置T1における平行リンク機構30の揺動角度及び第一角度θ12、並びに、第二接触位置T2における平行リンク機構30の揺動角度及び第二角度θ22を用いて、偏心部Waの位相を算出した。偏心部Waの外径にばらつきがある場合には、上記の処理により、高精度に偏心部Waの位相を算出することができる。ただし、偏心部Waの外径のばらつきが許容範囲内にある場合には、予め入力した偏心部Waの外径、第一接触位置T1における平行リンク機構30の揺動角度、及び、第一角度θ12のみを用いて、偏心部Waの位相を算出することができる。
In the above, the
また、位相算出処理(S4)において、タッチプローブ40が工作物Wの偏心部Waに接触可能となるように、第一トラバースベース15をZ軸方向に位置決めする必要がある。第一トラバースベース15のZ軸方向の位置は、工作物Wの形状等の情報に基づいて判断するようにしてもよいし、タッチプローブ40をZ軸方向へ移動させて工作物Wとの接触検知情報に基づいて判断するようにしてもよい。また、上記において、移動機構をボールねじ機構としているが、リニアモータとしてもよい。
Further, in the phase calculation process (S4), it is necessary to position the
(5.効果)
上述したように、制御装置25は、平行リンク機構30を揺動させ且つ工作物Wを回転させることによりタッチプローブ40の先端検出部41と偏心部Waとを接触させ、先端検出部41と偏心部Waとが接触した時の平行リンク機構30の揺動位置及び支持装置(主軸台12、チャック13及び心押台14)の回転角度θ12,θ22に基づいて、偏心部Waの位相を算出する。
(5. Effect)
As described above, the
タッチプローブ40が平行リンク機構30に取り付けられることにより、平行リンク機構30の揺動位置に関わりなく、タッチプローブ40は、常に同一の姿勢(所定方向に延びる状態)を維持する。従って、タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとが接触する場合に、タッチプローブ40の姿勢を一定とすることができる。これにより、高精度な接触位置を取得することができる。
By attaching the
さらに、平行リンク機構30の揺動に連動して、タッチプローブ40が揺動する。つまり、タッチプローブ40の先端検出部41の軌跡41aは、円弧状となる。そして、平行リンク機構30は、工作物Wの回転軸線P2に平行な軸線P7回りに揺動する。つまり、タッチプローブ40の先端検出部41は、工作物Wの回転軸線P2(Z軸方向)に直交する平面(X-Y平面)上を、円弧状に移動する。換言すると、タッチプローブ40の先端検出部41は、工作物Wの回転軸線P2に直交する平面上を二次元的に移動する。
Further, the
従って、異なる種類の工作物Wにおいて、偏心部Waの偏心量及び大きさが異なるとしても、タッチプローブ40の先端検出部41と工作物Wの偏心部Waとを確実に接触させることができる。つまり、工作物Wの種類が変更されたとしても、位相算出のための段取り替えが不要となる。
Therefore, even if the eccentricity amount and size of the eccentric portion Wa are different in different types of workpieces W, the
さらに、平行リンク機構30及びタッチプローブ40が第一砥石台16に設けられることにより、第一砥石台16の直線移動に伴って、タッチプローブ40が直線移動する。さらに、タッチプローブ40が、第一砥石台16の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられる。これらにより、タッチプローブ40の先端検出部41は、工作物Wの回転軸線P2(Z軸方向)に直交する平面(X-Y平面)上において、広範囲に移動可能となる。従って、異なる種類の工作物Wについて、タッチプローブ40の先端検出部41と偏心部Waとをより確実に接触させることができる。
Further, by providing the
また、制御装置25は、第一砥石車17による工作物Wの研削時には、平行リンク機構30を揺動させることによりタッチプローブ40を偏心部Waとの接触位置から遠ざけた退避位置T3に移動させている。
Further, when grinding the workpiece W by the
タッチプローブ40を退避位置T3に移動させることにより、タッチプローブ40が第一砥石車17による研削の邪魔にならない。ここで、タッチプローブ40は、第一砥石台16の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられている。そのため、タッチプローブ40が第一砥石台16の直線移動方向に平行な方向に延びる場合に比べて、タッチプローブ40が第一砥石台16から工作物Wに向かって突出する量を小さくすることができる。そして、タッチプローブ40を退避位置T3に移動させるために、平行リンク機構30を揺動させる角度を小さくすることができる。結果として、第一砥石台16及び平行リンク機構30等の構成が、簡易となり、且つ、小型となる。
By moving the
また、制御装置25は、少なくとも2か所のタッチプローブ40の位置T1,T2において、タッチプローブ40の先端検出部41と偏心部Waとを接触させている。そして、制御装置25は、タッチプローブ40の先端検出部41と偏心部Waとが接触した2か所における平行リンク機構30の揺動位置及び支持装置(主軸台12、チャック13及び心押台14)の回転角度θ12,θ22に基づいて、偏心部Waの位相を算出する。仮に、偏心部Waの外径にばらつきがあるとしても、2か所におけるタッチプローブ40の先端検出部41と偏心部Waとを接触させることにより、高精度に偏心部Waの位相を算出することができる。
Further, the
さらに、タッチプローブ40の先端検出部41の円弧軌跡41aの中心P7と工作物Wの回転軸線P2とを結ぶ平面を基準とした場合に、2か所におけるタッチプローブ40の先端検出部41は、基準である平面を対称とする位置である。これにより、偏心部Waの算出が容易となり、算出精度も向上する。
Further, when the plane connecting the center P7 of the
1:工作機械、12:主軸台(支持装置)、13:チャック(支持装置)、14:心押台(支持装置)、15:第一トラバースベース、16:第一砥石台、17:第一砥石車、18:第一計測装置、19:第二トラバースベース、20:第二砥石台、21:第二砥石車、22:第二計測装置、24:ツルーイング装置、25:制御装置、30:平行リンク機構、31:第一リンク部材、32:第二リンク部材、33:連結部材、40:タッチプローブ、41:先端検出部、41a:先端検出部の軌跡、50:駆動装置、P1:第一砥石車の回転軸線、P2:工作物の回転軸線、P7:タッチプローブの先端検出部の回転軸線、T1:タッチプローブの第一接触位置、T2:タッチプローブの第二接触位置、T3:タッチプローブの退避位置、W:工作物(クランクシャフト)、Wa:偏心部(クランクピン)、θ11:第一予備角度、θ12:第一角度、θ21:第二予備角度、θ22:第二角度 1: Machine tool, 12: Headstock (support device), 13: Chuck (support device), 14: Mandrel (support device), 15: First traverse base, 16: First grindstone stand, 17: First Grindstone, 18: 1st measuring device, 19: 2nd traverse base, 20: 2nd grindstone stand, 21: 2nd grindstone, 22: 2nd measuring device, 24: Truing device, 25: Control device, 30: Parallel link mechanism, 31: 1st link member, 32: 2nd link member, 33: connecting member, 40: touch probe, 41: tip detection part, 41a: tip detection part locus, 50: drive device, P1: 1st One grindstone wheel rotation axis, P2: machine tool rotation axis, P7: touch probe tip detection part rotation axis, T1: first contact position of touch probe, T2: second contact position of touch probe, T3: touch Probe retracted position, W: Machine tool (crank shaft), Wa: Eccentric part (crank pin), θ11: First preliminary angle, θ12: First angle, θ21: Second preliminary angle, θ22: Second angle
Claims (5)
前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、
前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、
前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより少なくとも2か所の前記タッチプローブの位置において前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した前記少なくとも2か所における前記平行リンク機構の揺動位置及び前記支持装置の回転角度に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置と、
を備える、工作機械。 A support device that rotatably supports a work piece having an eccentric portion around the rotation axis of the work piece, and
A parallel link mechanism provided so as to swing around an axis parallel to the rotation axis of the workpiece, and
A touch probe attached to the parallel link mechanism and having a tip detection unit,
By swinging the parallel link mechanism and rotating the workpiece, the tip detection portion and the eccentric portion of the touch probe are brought into contact with each other at at least two positions of the touch probe, and the tip detection portion and the tip detection portion are brought into contact with each other. A control device that calculates the phase of the eccentric portion based on the swing position of the parallel link mechanism and the rotation angle of the support device at at least two places where the eccentric portion contacts.
A machine tool.
前記2か所における前記タッチプローブの前記先端検出部は、前記基準である前記平面を対称とする位置である、請求項1に記載の工作機械。 With reference to the plane connecting the center of the arc locus of the tip detection portion of the touch probe and the rotation axis of the workpiece.
The machine tool according to claim 1 , wherein the tip detection portions of the touch probes at the two locations are positions symmetrical with respect to the plane, which is the reference.
前記工作物の回転軸線に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた平行リンク機構と、
前記平行リンク機構に取り付けられ、先端検出部を備えるタッチプローブと、
前記平行リンク機構を揺動させ且つ前記工作物を回転させることにより前記タッチプローブの前記先端検出部と前記偏心部とを接触させ、前記先端検出部と前記偏心部とが接触した時の前記平行リンク機構の揺動位置、前記支持装置の回転角度及び前記偏心部の外径に基づいて、前記偏心部の位相を算出する制御装置と、
を備える、工作機械。 A support device that rotatably supports a work piece having an eccentric portion around the rotation axis of the work piece, and
A parallel link mechanism provided so as to swing around an axis parallel to the rotation axis of the workpiece, and
A touch probe attached to the parallel link mechanism and having a tip detection unit,
By swinging the parallel link mechanism and rotating the workpiece, the tip detection portion and the eccentric portion of the touch probe are brought into contact with each other, and the parallel when the tip detection portion and the eccentric portion come into contact with each other. A control device that calculates the phase of the eccentric portion based on the swing position of the link mechanism, the rotation angle of the support device, and the outer diameter of the eccentric portion.
A machine tool.
前記平行リンク機構は、前記移動台に揺動可能に設けられ、
前記タッチプローブは、前記移動台の直線移動方向に交差する方向に延びるように設けられる、請求項1~3のいずれか1項に記載の工作機械。 The machine tool further comprises a moving platform that moves linearly in a direction intersecting the axis of rotation of the workpiece.
The parallel link mechanism is provided on the moving table so as to be swingable.
The machine tool according to any one of claims 1 to 3 , wherein the touch probe is provided so as to extend in a direction intersecting the linear movement direction of the moving table.
前記制御装置は、前記工具による前記工作物の加工時には、前記平行リンク機構を揺動させることにより前記タッチプローブを前記偏心部との接触位置から遠ざけた退避位置に移動させる、請求項4に記載の工作機械。 The machine tool further comprises a tool provided on the moving table.
The fourth aspect of the present invention, wherein the control device moves the touch probe to a retracted position away from the contact position with the eccentric portion by swinging the parallel link mechanism when the workpiece is machined by the tool. Machine tools.
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