JP7434054B2 - How to operate probing equipment in machine tools - Google Patents

How to operate probing equipment in machine tools Download PDF

Info

Publication number
JP7434054B2
JP7434054B2 JP2020087009A JP2020087009A JP7434054B2 JP 7434054 B2 JP7434054 B2 JP 7434054B2 JP 2020087009 A JP2020087009 A JP 2020087009A JP 2020087009 A JP2020087009 A JP 2020087009A JP 7434054 B2 JP7434054 B2 JP 7434054B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coolant
probing device
signal
workpiece
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.)
Active
Application number
JP2020087009A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021181132A (en
Inventor
岳見 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd filed Critical Mitsui Seiki Kogyo Co Ltd
Priority to JP2020087009A priority Critical patent/JP7434054B2/en
Publication of JP2021181132A publication Critical patent/JP2021181132A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7434054B2 publication Critical patent/JP7434054B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Description

本発明は、クーラント供給装置とプロービング装置付きの工作機械に関し、特に、クーラント供給装置とプロービング装置を搭載した工作機械におけるプロービング装置の運用方法に関する。 The present invention relates to a machine tool equipped with a coolant supply device and a probing device, and particularly to a method of operating a probing device in a machine tool equipped with a coolant supply device and a probing device.

従来、工作機械にプロービング等の測定装置を搭載し、その測定装置を運用して加工した形状の寸法・軸送り精度等を機上測定するようにしている。例えば、特許文献1に記載のアナログ測定用プローブは、工作機械と共に用いられ、被加工物の表面に接触するためのスタイラスを備え、このスタイラスは、プローブ本体部から突出し、プローブ本体部に移動可能に接続される。測定用プローブは、プローブ本体部に対するスタイラスの移動を測定するためのセンサを更に備える。アナログ測定用プローブのスタイラスは、物体の形状をもしくは位置に関する情報を取得され得るように、物体に接触させ得る。アナログプローブでは、スタイラスが被加工物の表面にそって移動されるとき、スタイラスの振れの大きさ(および、随意に方向も)が、連続的に検知され、振れデータをプローブの位置を表すデータと組み合わせて被加工物の詳細な測定結果を取得できる。 Conventionally, a machine tool is equipped with a measuring device such as a probing device, and the measuring device is used to measure the dimensions, axis feed accuracy, etc. of a machined shape on the machine. For example, the analog measurement probe described in Patent Document 1 is used with a machine tool and includes a stylus for contacting the surface of a workpiece, and the stylus protrudes from the probe body and is movable to the probe body. connected to. The measurement probe further includes a sensor for measuring movement of the stylus relative to the probe body. The stylus of the analog measurement probe can be brought into contact with an object so that information about the shape or position of the object can be obtained. With analog probes, the magnitude (and optionally the direction) of stylus deflection is continuously sensed as the stylus is moved along the workpiece surface, and the deflection data is converted into data representative of the probe's position. In combination with this, detailed measurement results of the workpiece can be obtained.

近年、研削盤の高速・高精度化に対応して、そのプロービング等の測定装置に対しても高速且つ高精度な測定を可能とすることが求められており、そのための様々な提案もなされている。例えば、特許文献2記載の従来例では、加工されたワークの所定位置の座標と基準座標との差、または工作機械の所定位置の座標と基準座標との差を、あらかじめ決められたタイミングでタッチプローブにより測定した値を順次メモリに記憶し、このメモリに記憶された測定値の履歴を基準座標および許容値とともに表示するようにし、この履歴により、工作機械の熱変形による加工誤差の状況を把握する。このようなシステムにおいて扱う値は高分解能化が要求されつつある。しかしながら、高分解能な測定を実現するためには、測定装置の運用のための複雑な制御が必要となったり、精密且つ高価な測定機器を別途製作したりしなければならず、研削盤全体のコストの増加を招いてしまう。 In recent years, in response to the increasing speed and precision of grinding machines, there has been a need for probing and other measuring devices to be able to perform high-speed and high-precision measurements, and various proposals have been made for this purpose. There is. For example, in the conventional example described in Patent Document 2, the difference between the coordinates of a predetermined position of a machined workpiece and the reference coordinates, or the difference between the coordinates of a predetermined position of a machine tool and the reference coordinates, is detected by touching at a predetermined timing. The values measured by the probe are sequentially stored in the memory, and the history of the measured values stored in this memory is displayed together with the reference coordinates and tolerance values. From this history, the status of machining errors due to thermal deformation of the machine tool can be understood. do. Values handled in such systems are increasingly required to have higher resolution. However, in order to achieve high-resolution measurement, complex control is required for the operation of the measuring device, and precise and expensive measuring equipment must be manufactured separately, and the entire grinding machine must be This results in an increase in costs.

特表2014-517252号公報Special Publication No. 2014-517252 特開2007-007822号公報JP2007-007822A

上述したように、工作機械及びそのプロービング装置の運用方法に関し、工作機械全体のコストの増加を招くこと無く、工作機械の高速・高精度化に対応した高分解能な測定を可能とするプロービング装置の開発が望まれている。 As mentioned above, regarding the operating method of machine tools and their probing devices, we are developing probing devices that enable high-resolution measurements that are compatible with higher speed and higher precision machine tools without increasing the overall cost of the machine tool. Development is desired.

本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、工作機械全体のコストの増加を招くこと無く、工作機械の高速・高精度化に対応した高分解能な測定を可能とするプロービング装置の運用方法を提供することにある。 The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to enable high-resolution measurement that corresponds to higher speed and higher accuracy of machine tools without causing an increase in the overall cost of the machine tool. The purpose of the present invention is to provide a method for operating a probing device.

本発明者は、上述した工作機械全体のコストの増加を招くこと無く高分解能な測定を可能とするプロービング装置の運用方法について、様々な観点からアプローチを試み、鋭意研究した結果、そのような工作機械の構成と、そのプロービング装置の運用方法に関する新規且つ有用な着想を得るに至った。 The inventor of the present invention attempted approaches from various viewpoints and conducted intensive research on how to operate a probing device that enables high-resolution measurements without increasing the overall cost of the machine tool mentioned above. We have obtained new and useful ideas regarding the configuration of the machine and the operating method of its probing equipment.

即ち、本発明に係る工作機械におけるプロービング装置の運用方法では、ワークの測定に用いるプロービング装置を備えかつクーラント供給装置を備えた工作機械であって、且つそのプロービング装置はクーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えた装置について、乱流状になったクーラント流をプロービング装置の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプローブ装置のワークとの接触部分の洗浄または冷却も同時に行うことを特徴とする。
ここで、クーラントノズルはロックライン(登録商標)として供されているような流路が乱流を誘発するようなものを使用するのがよい。また、クーラントの量は乱流を誘発するようなプローブ及びワークを壊さない程度に大量なほうが良い。
That is, in the method of operating a probing device in a machine tool according to the present invention, the machine tool is equipped with a probing device used for measuring a workpiece and a coolant supply device, and the probing device is waterproof and/or waterproof against coolant. For equipment that has oil performance and is equipped with a mechanism that digitally converts the signal level into a multi-level value rather than a binary value, a turbulent coolant flow is emitted toward the sensitivity direction of the probing device and output. To inexpensively reduce quantization noise of a desired signal frequency component by filtering a signal after being superimposed and digitally converted using a low-pass filter or a band-pass filter, and to simultaneously clean or cool the contact portion of a probe device with a workpiece. It is characterized by
Here, it is preferable to use a coolant nozzle with a flow path that induces turbulent flow, such as that provided by Rockline (registered trademark). Further, the amount of coolant should be large enough to avoid inducing turbulence and damaging the probe and workpiece.

また、本発明の他の様相に係る工作機械におけるプロービング装置の運用方法では、ワークの測定に用いるプロービング装置を備えかつクーラント供給装置を備えた工作機械であって、且つそのプロービング装置クーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えた装置について、クーラント流を間欠的にプロービング装置の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプローブ装置のワークとの接触部分の洗浄も同時に行うことを特徴とする。
ここで、クーラントを間欠的に流すために高速に連続ON/OFFできる弁を用意する。もしくは、間欠出力エア装置を用いてエアオペレート弁を高速でON/OFFする。ないし、間欠出力エア装置を用いてこの出力をクーラント流に向けてクーラント流の方向が高速に変わるように設計したノズルを用いる。
Further, in a method of operating a probing device in a machine tool according to another aspect of the present invention, the machine tool is equipped with a probing device used for measuring a workpiece and a coolant supply device, and the probing device coolant is waterproofed and /Or for equipment that has oil-proof performance and is equipped with a mechanism that digitally converts the signal level into a multi-level value rather than a binary value, the coolant flow is intermittently radiated in the direction of sensitivity of the probing device to produce an output. The signal after being superimposed and digitally converted is filtered with a low-pass filter or band-pass filter to reduce the quantization noise of the desired signal frequency component at a low cost, and at the same time, the part of the probe device that comes into contact with the workpiece is cleaned. shall be.
Here, in order to allow the coolant to flow intermittently, a valve that can be turned ON/OFF continuously at high speed is prepared. Alternatively, use an intermittent output air device to turn the air operated valve ON/OFF at high speed. Alternatively, an intermittent output air device is used to direct this output to the coolant flow using a nozzle designed to rapidly change the direction of the coolant flow.

本発明によれば、工作機械全体のコストの増加を招くこと無く、工作機械の高速・高精度化に対応した高分解能な測定を可能とするプロービング装置の運用方法を提供することが可能であり、更にプローブ装置のワークとの接触部分の洗浄と、接触・摩擦による熱を有効に取り除き得る。 According to the present invention, it is possible to provide a method of operating a probing device that enables high-resolution measurements that correspond to higher speed and higher accuracy of machine tools without causing an increase in the overall cost of the machine tool. Furthermore, the contact portion of the probe device with the workpiece can be cleaned, and heat due to contact and friction can be effectively removed.

一般的なプロービング装置の基本構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a general probing device. 本発明の第1の実施形態の基本構成を示す図であり、プロービング装置とクーラント供給装置を備えた工作機械の要部を示し、クーラントノズルは「ロックライン」として供されているような流路が乱流を誘発するようなものを使用する例である。1 is a diagram showing the basic configuration of a first embodiment of the present invention, showing main parts of a machine tool equipped with a probing device and a coolant supply device; This is an example of using something that induces turbulence. 本発明の第2の実施形態の構成を示す図であり、弁の動作によりクーラントノズルからクーラントを間欠的にプロービング装置の感度方向に向けて放射する形態を示す。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a second embodiment of the present invention, in which coolant is intermittently radiated from a coolant nozzle toward the sensitivity direction of a probing device by operating a valve. 本発明の第3の実施形態の構成を示す図であり、クーラントノズルから噴射されるクーラントにエアを間欠的に吹きかけてプロービング装置の感度方向に向けて放射する形態を示す。It is a figure which shows the structure of the 3rd Embodiment of this invention, and shows the form which blows air intermittently to the coolant injected from a coolant nozzle, and emits it toward the sensitivity direction of a probing apparatus. 本発明の第1の実施形態における測定のための制御動作を示す図であり、クーラントノズルからクーラントを噴射しつつ、スタイラスをワークに接触させた状態でワークワークテーブルを移動させて測定(走査)する形態を示す。It is a diagram showing a control operation for measurement in the first embodiment of the present invention, in which the workpiece is measured (scanned) by moving the workpiece table with the stylus in contact with the workpiece while injecting coolant from the coolant nozzle. Indicates the form of 本発明の第1乃至第3の実施形態に係る工作機械の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a machine tool according to first to third embodiments of the present invention. FIG. 本発明の第1乃至第3の実施形態に係る工作機械におけるプロービング装置を用いた測定方法を説明するためのフローチャートであり、(a)は、比較例としての従来の測定方法のフロー、(b)は、本発明の実施形態の測定方法のフロー、をそれぞれ示す。2 is a flowchart for explaining a measurement method using a probing device in a machine tool according to the first to third embodiments of the present invention, in which (a) is a flow of a conventional measurement method as a comparative example; ) respectively show the flow of the measurement method according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る工作機械におけるプロービング装置を用いた測定方法を説明するための図であり、(a)は、クーラント供給の弁のON/OFF周波数を切り替えられるようにする場合且つローパスフィルタをしようする場合且つ送り速度に応じて信号の周波数が変わる場合に共通する機能ブロック図、(b)は、上記(a)の場合の制御方法の要諦を示す図であり、間欠供給周波数とADCサンプリング周波数/2とローパスフィルタのカットオフ周波数と信号の周波数がこのような上下関係になるように、間欠供給周波数と送り速度を制御することを示す。FIG. 2 is a diagram for explaining a measurement method using a probing device in a machine tool according to an embodiment of the present invention; FIG. (b) is a functional block diagram common to cases in which the frequency of the signal changes depending on the feed rate, and is a diagram showing the gist of the control method in the case of (a) above. It is shown that the intermittent supply frequency and feed rate are controlled so that the sampling frequency /2, the cutoff frequency of the low-pass filter, and the signal frequency are in this vertical relationship. 本発明の第1の実施形態の作用効果を説明するための波形図であり、(a)は、クーラント無しのアナログ波形、(b)は、クーラント無しのデジタル波形、(c)は、クーラント有りのアナログ波形、(d)は、クーラント有りのデジタル波形、(e)は、クーラント有りのデジタルローパスフィルタを通過させた波形、をそれぞれ示す図である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the effects of the first embodiment of the present invention, in which (a) is an analog waveform without coolant, (b) is a digital waveform without coolant, and (c) is a waveform with coolant. (d) is a digital waveform with coolant, and (e) is a waveform passed through a digital low-pass filter with coolant.

まず、本発明の理解を容易にするため、図1を参照して、一般的なプロービング装置について説明しておく。図1は、一般的なプロービング装置の基本構成を示す図である。プロービング装置は、図示しない研削盤等の工作機械の要部において、機上測定を行うためにセットされて用いられる。図1に示すように、プロービング装置10は、送り装置12によりプローブ14とその先端の接触子であるスタイラス16がワークテーブル17上に載置されたワーク18に接触又は離反可能に送り動作されることにより、スタイラス16の先端チップ(又は先端球)16aがワーク18に接触した時に信号を発することで、加工したワーク18の形状の寸法・軸送り精度等を機上測定するようにしている。 First, in order to facilitate understanding of the present invention, a general probing device will be explained with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a general probing device. The probing device is set and used in a main part of a machine tool such as a grinder (not shown) to perform on-machine measurement. As shown in FIG. 1, the probing device 10 is moved by a feeding device 12 so that a probe 14 and a stylus 16, which is a contact at its tip, can come into contact with or separate from a workpiece 18 placed on a worktable 17. By this, a signal is emitted when the tip (or tip ball) 16a of the stylus 16 comes into contact with the workpiece 18, so that the dimensions, axial feed accuracy, etc. of the processed workpiece 18 can be measured on-machine.

図2は、本発明の第1の実施形態の基本構成を示す図であり、プロービング装置とクーラント供給装置を備えた工作機械の要部を示し、クーラントノズルはロックライン(登録商標)として供されているような流路が乱流を誘発するようなものを使用する例である。即ち、本実施形態の工作機械におけるプロービング装置20は、図示しない工作機械の要部において、機上測定を行うためにセットされて用いられる。図2に示すように、プロービング装置20は、送り装置22によりプローブ24とその先端の接触子であるスタイラス26がワークテーブル27上に載置されたワーク28に接触又は離反可能に送り動作されることにより、スタイラス26の先端チップ(又は先端球)26aがワーク28に接触した時に信号を発することで、加工したワーク28の形状の寸法・軸送り精度等を機上測定することが可能である。 FIG. 2 is a diagram showing the basic configuration of the first embodiment of the present invention, showing the main parts of a machine tool equipped with a probing device and a coolant supply device, and the coolant nozzle is provided as a Rockline (registered trademark). This is an example of using a flow path that induces turbulent flow. That is, the probing device 20 in the machine tool of this embodiment is set and used in a main part of the machine tool (not shown) to perform on-machine measurement. As shown in FIG. 2, the probing device 20 is moved by a feeding device 22 so that a probe 24 and a stylus 26, which is a contact at the tip thereof, can come into contact with or separate from a work 28 placed on a work table 27. By doing so, by emitting a signal when the tip (or tip ball) 26a of the stylus 26 comes into contact with the workpiece 28, it is possible to measure the dimensions, axial feed accuracy, etc. of the shape of the processed workpiece 28 on-machine. .

ここで、本実施形態の工作機械は、ワーク28の測定に用いるプロービング装置20を備えると共に、クーラント供給装置25を備え、且つそのプロービング装置20はクーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えている。そして、乱流状になったクーラント流をプロービング装置20の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプロービング装置20のワーク28との接触部分の洗浄または冷却も同時に行うことができる。ここで、クーラント供給装置25のクーラントノズル25aはロックライン(登録商標)として供されているような流路が乱流を誘発するようなものを使用するのがよい。また、クーラントの量は乱流を誘発するようなものであるが、プローブ24及びワーク28を壊さない程度に大量なほうが良い。 Here, the machine tool of this embodiment is equipped with a probing device 20 used for measuring the work 28, and is also equipped with a coolant supply device 25, and the probing device 20 has waterproof and/or oil-proof performance against coolant and has a signal It is equipped with a mechanism to digitally convert the level into a multi-level value rather than a binary value. Then, the turbulent coolant flow is radiated in the direction of sensitivity of the probing device 20, superimposed on the output, and the digitally converted signal is filtered with a low-pass filter or band-pass filter. This makes it possible to reduce noise at low cost and to simultaneously clean or cool the portion of the probing device 20 that comes into contact with the workpiece 28. Here, it is preferable to use a coolant nozzle 25a of the coolant supply device 25 that has a flow path that induces turbulent flow, such as that provided by Lockline (registered trademark). Further, the amount of coolant should be large enough to induce turbulence, but should be large enough not to damage the probe 24 and workpiece 28.

図3は、本発明の第2の実施形態の構成を示す図であり、弁の動作によりクーラントノズルからクーラントを間欠的にプロービング装置の感度方向に向けて放射する形態を示す。即ち、本実施形態の工作機械におけるプロービング装置30は、図示しない工作機械の要部において、機上測定を行うためにセットされて用いられる。図3に示すように、本実施形態の工作機械は、ワーク38の測定に用いるプロービング装置30を備えると共にクーラント供給装置35を備え、且つそのプロービング装置30は、クーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えている。そして、クーラント流を間欠的にプロービング装置30の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプロービング装置30のワーク38との接触部分の洗浄も同時に行うことができる。尚、プロービング装置30は、送り装置32によりプローブ34とその先端の接触子であるスタイラス36がワークテーブル37上に載置されたワーク38に接触又は離反可能に送り動作されることにより、スタイラス36の先端チップ(又は先端球)36aがワーク38に接触した時に信号を発することで、加工したワーク38の形状の寸法・軸送り精度等を機上測定するのは、第1の実施形態と同様である。ここで、クーラントを間欠的に流すために高速に連続ON/OFFできる弁を用意するようにしても良い。もしくは、間欠出力エア装置(図示せず)を用いてエアオペレート弁(図示せず)を高速でON/OFFするようにしても良い。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention, in which coolant is intermittently radiated from a coolant nozzle toward the sensitivity direction of a probing device by operating a valve. That is, the probing device 30 in the machine tool of this embodiment is set and used in a main part of the machine tool (not shown) to perform on-machine measurement. As shown in FIG. 3, the machine tool of this embodiment includes a probing device 30 used for measuring a workpiece 38 and a coolant supply device 35, and the probing device 30 has waterproof and/or oil-proof performance against coolant. It is equipped with a mechanism for digitally converting the signal level into a multi-level value rather than a binary value. Then, the coolant flow is intermittently radiated in the direction of sensitivity of the probing device 30, superimposed on the output, and the digitally converted signal is filtered with a low-pass filter or band-pass filter to eliminate the quantization noise of the desired signal frequency component. The cost can be reduced and the portion of the probing device 30 that comes in contact with the workpiece 38 can be cleaned at the same time. In the probing device 30, the probe 34 and the stylus 36, which is a contact at the tip thereof, are fed by the feeding device 32 so as to be able to come into contact with or separate from the work 38 placed on the work table 37, so that the stylus 36 Similar to the first embodiment, the dimensions, axial feed accuracy, etc. of the machined workpiece 38 are measured on-machine by emitting a signal when the tip (or tip ball) 36a of the machine contacts the workpiece 38. It is. Here, a valve that can be turned ON/OFF continuously at high speed may be provided to allow the coolant to flow intermittently. Alternatively, an air operated valve (not shown) may be turned ON/OFF at high speed using an intermittent output air device (not shown).

図4は、本発明の第3の実施形態の構成を示す図であり、クーラントノズルから噴射されるクーラントにエアを間欠的に吹きかけてプロービング装置の感度方向に向けて放射する形態を示す。即ち、図4に示すように、本実施形態では、間欠出力エア装置49を用いてこの出力をクーラント供給装置45のクーラントノズル45aから噴射されるクーラント流に向けてクーラント流の方向が高速に変わるように設計した間欠エアブローノズル49aを用いる。尚、図4のプロービング装置40は、送り装置42によりプローブ44とその先端の接触子であるスタイラス46がワークテーブル47上に載置されたワーク48に接触又は離反可能に送り動作されることにより、スタイラス46の先端チップ(又は先端球)46aがワーク48に接触した時に信号を発することで、加工したワーク48の形状の寸法・軸送り精度等を機上測定するのは、第1及び第2の実施形態と同様である。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the present invention, and shows a form in which air is intermittently sprayed onto the coolant injected from a coolant nozzle and radiated toward the sensitivity direction of the probing device. That is, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the intermittent output air device 49 is used to direct this output toward the coolant flow injected from the coolant nozzle 45a of the coolant supply device 45, so that the direction of the coolant flow changes at high speed. An intermittent air blow nozzle 49a designed as follows is used. Note that the probing device 40 in FIG. 4 is moved by a feeding device 42 so that a probe 44 and a stylus 46, which is a contact at the tip thereof, can come into contact with or separate from a workpiece 48 placed on a worktable 47. , the first and second machines measure the dimensions, axis feed accuracy, etc. of the processed workpiece 48 on-machine by emitting a signal when the tip (or tip ball) 46a of the stylus 46 comes into contact with the workpiece 48. This is similar to the second embodiment.

図5は、本発明の第1の実施形態における測定のための制御動作を示す図であり、クーラントノズルからクーラントを噴射しつつ、スタイラスをワークに接触させた状態でワークワークテーブルを移動させて走査する形態を示す。即ち、図5に示すように、本実施形態では、プロービング装置50は、送り装置52によりプローブ54とその先端の接触子であるスタイラス56がワークテーブル57上に載置されたワーク58に接近させて、ワークテーブル57を矢印59で示すように移動させることにより、その先端チップ(又は先端球)56aがワーク58に接触した時に信号を発することで、加工したワーク58の形状の寸法・軸送り精度等を機上測定する。 FIG. 5 is a diagram showing a control operation for measurement in the first embodiment of the present invention, in which the workpiece table is moved with the stylus in contact with the workpiece while injecting coolant from the coolant nozzle. Indicates the scanning form. That is, as shown in FIG. 5, in this embodiment, the probing device 50 causes the probe 54 and the stylus 56, which is the contact at the tip thereof, to approach the workpiece 58 placed on the worktable 57 using the feeding device 52. By moving the work table 57 as shown by the arrow 59, a signal is emitted when the tip (or tip ball) 56a contacts the work 58, thereby changing the dimensions and axis feed of the machined work 58. Accuracy etc. will be measured on the machine.

次に、図6を参照して、本発明の上記第1乃至第3の実施形態が適用される工作機械について説明する。図6は、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る工作機械の機能ブロック図である。図6に示すように、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る工作機械は、制御装置100を有し、この制御装置100は、数値制御部102と、シーケンス制御部104と、デジタルフィルタ106を含んでいる。制御装置100は、入出力装置200を介して、プロービング装置(プローブ)300、クーラント供給装置又はON/OFF弁400、軸制御器500と接続されており、軸制御器500には、各種モータ600が接続されている。入出力装置200は、アナログ入力部202と、デジタル出力部204と、IOバス206を含んでいる。数値制御部102は、IOバス206を介して軸制御器500に数値制御指令を発し、この数値制御指令に基づいて軸制御器500は各種モータ600を駆動制御する。プロービング装置(プローブ)300からの検出信号は、アナログ入力部202を介してデジタルフィルタ106により処理(濾波)され、シーケンス制御部104、更に、数値制御部102に、その情報が送られる。この情報に基づき、シーケンス制御部104は、デジタル出力部204を介してクーラント供給装置又はON/OFF弁400を動作させる。また、同様に、この情報に基づき、数値制御部102は、IOバス206を介して軸制御器500に新たな数値制御指令を発し、この数値制御指令に基づいて軸制御器500は各種モータ600を駆動制御する。 Next, with reference to FIG. 6, a machine tool to which the first to third embodiments of the present invention are applied will be described. FIG. 6 is a functional block diagram of the machine tool according to the first to third embodiments of the present invention. As shown in FIG. 6, the machine tool according to the first to third embodiments of the present invention has a control device 100, and this control device 100 includes a numerical control section 102, a sequence control section 104, and a digital control section 102. It includes a filter 106. The control device 100 is connected to a probing device (probe) 300, a coolant supply device or ON/OFF valve 400, and a shaft controller 500 via an input/output device 200, and the shaft controller 500 includes various motors 600. is connected. The input/output device 200 includes an analog input section 202, a digital output section 204, and an IO bus 206. The numerical control unit 102 issues a numerical control command to the axis controller 500 via the IO bus 206, and the axis controller 500 drives and controls the various motors 600 based on this numerical control command. A detection signal from a probing device (probe) 300 is processed (filtered) by a digital filter 106 via an analog input section 202, and the information is sent to a sequence control section 104 and further to a numerical control section 102. Based on this information, the sequence control unit 104 operates the coolant supply device or ON/OFF valve 400 via the digital output unit 204. Similarly, based on this information, the numerical control unit 102 issues a new numerical control command to the axis controller 500 via the IO bus 206, and based on this numerical control command, the axis controller 500 controls the various motors 600. to drive and control.

図7は、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る工作機械におけるプロービング装置を用いた測定方法を説明するためのフローチャートであり、(a)は、比較例としての従来の測定方法のフロー、(b)は、本発明の実施形態の測定方法のフロー、をそれぞれ示す。図7(a)に示すように、従来の測定方法では、測定開始すると(S701)、通常のプロービング装置を用いた測定を行う(S702)ことにより、測定終了に至る(S703)。これに対して、本発明の実施形態の測定方法では、図7(b)に示すように、測定開始すると(S704)、まず、クーラント間欠供給装置をONにする(S705)した上で、上述したプロービング装置を用いた測定を行う(S706)。続いて、クーラント間欠供給装置をOFFにしてから(S707)、測定結果のデジタルフィルタリングを行い(S708)、測定終了に至る(S709)。尚、上記デジタルフィルタリングは、測定中のリアルタイムの処理として行うようにしても良い。 FIG. 7 is a flowchart for explaining a measurement method using a probing device in a machine tool according to the first to third embodiments of the present invention, and (a) shows a conventional measurement method as a comparative example. Flow and (b) respectively show the flow of the measurement method according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7A, in the conventional measurement method, when measurement starts (S701), measurement is performed using a normal probing device (S702), and the measurement ends (S703). In contrast, in the measurement method of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7(b), when the measurement is started (S704), the intermittent coolant supply device is first turned on (S705), and then the above-mentioned Measurement is performed using the probing device prepared (S706). Subsequently, the intermittent coolant supply device is turned off (S707), and the measurement results are digitally filtered (S708), leading to the end of the measurement (S709). Note that the digital filtering described above may be performed as real-time processing during measurement.

図8は、本発明の実施形態に係る工作機械におけるプロービング装置を用いた測定方法を説明するための図であり、(a)は、クーラント供給の弁のON/OFF周波数を切り替えられるようにする場合且つローパスフィルタをしようする場合且つ送り速度に応じて信号の周波数が変わる場合に共通する機能ブロック図、(b)は、上記(a)の場合の制御方法の要諦を示す図であり、間欠供給周波数とADCサンプリング周波数/2とローパスフィルタのカットオフ周波数と信号の周波数がこのような上下関係になるように、間欠供給周波数と送り速度を制御することを示す。即ち、図8(a)に示すように、まず、クーラントの影響を重畳された信号800をADCサンプリング周波数を考慮して折り返し雑音が生じない程度に調整するアナログフィルタ811を通したアナログ信号フィルタ後の信号801を入力し、ADC(アナログデジタルコンバータ)802でアナログデジタル変換し、デジタル信号フィルタ前の測定情報803が得られる。続いて、ローパスフィルタ804でフィルタリングした後、デジタル信号フィルタ後の処理805が実行される。このような機能ブロックの制御において、間欠供給周波数とADCサンプリング周波数/2とローパスフィルタのカットオフ周波数と信号の周波数が、図8(b)に示すような上下関係になるように、間欠供給周波数と送り速度を制御する。なお、ADCの前に設けるフィルタ811はサンプリング周波数が高い場合など省略することも可能である。 FIG. 8 is a diagram for explaining a measurement method using a probing device in a machine tool according to an embodiment of the present invention, and (a) shows a method in which the ON/OFF frequency of a coolant supply valve can be switched. (b) is a functional block diagram common to cases where a low-pass filter is used and the frequency of the signal changes depending on the feed speed. It is shown that the intermittent supply frequency and the feed rate are controlled so that the supply frequency, the ADC sampling frequency/2, the cutoff frequency of the low-pass filter, and the signal frequency have such a vertical relationship. That is, as shown in FIG. 8(a), first, the signal 800 on which the influence of the coolant has been superimposed is passed through an analog filter 811 that adjusts the signal 800 on which the influence of the coolant has been superimposed to an extent that no aliasing noise occurs, taking into consideration the ADC sampling frequency. A signal 801 is input and converted from analog to digital by an ADC (analog-to-digital converter) 802 to obtain measurement information 803 before the digital signal filter. Subsequently, after filtering with a low-pass filter 804, post-digital signal filtering processing 805 is executed. In controlling such a functional block, the intermittent supply frequency is adjusted so that the intermittent supply frequency, the ADC sampling frequency/2, the low-pass filter cutoff frequency, and the signal frequency have a vertical relationship as shown in FIG. 8(b). and control the feed rate. Note that the filter 811 provided before the ADC can be omitted when the sampling frequency is high.

図9は、本発明の第1の実施形態の作用効果を説明するための波形図であり、(a)は、クーラント無しのアナログ波形、(b)は、クーラント無しのデジタル波形、(c)は、クーラント有りのアナログ波形、(d)は、クーラント有りのデジタル波形、(e)は、クーラント有りのデジタルローパスフィルタを通過させた波形、をそれぞれ示す図である。即ち、上述した第1の実施形態において、図6乃至図8に関して述べた制御方法を用いて、図5に示したように装置やワークテーブルを動作させることにより、図9(c)(d)(e)に示すような波形が得られる。 FIG. 9 is a waveform chart for explaining the effects of the first embodiment of the present invention, in which (a) is an analog waveform without coolant, (b) is a digital waveform without coolant, and (c) is a waveform diagram for explaining the effects of the first embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing an analog waveform with coolant, (d) a digital waveform with coolant, and (e) a waveform passed through a digital low-pass filter with coolant. That is, in the first embodiment described above, by operating the apparatus and work table as shown in FIG. 5 using the control method described in connection with FIGS. 6 to 8, the control method shown in FIGS. A waveform as shown in (e) is obtained.

10、20、30、40、50 プロービング装置、
12、22、32、42、52 送り装置、
14、24、34、44、54 プローブ、
16、26、36、46、56 スタイラス、
16a、26a、36a、46a、56a 先端チップ(先端球)、
17、27、37、47、57 ワークテーブル、
18、28、38、48、58 ワーク、
25、35、45 クーラント供給装置、
25a、45a クーラントノズル、
49 間欠出力エア装置、
49a 間欠エアブローノズル、
59 矢印、
10, 20, 30, 40, 50 probing device,
12, 22, 32, 42, 52 feeding device,
14, 24, 34, 44, 54 probe,
16, 26, 36, 46, 56 stylus,
16a, 26a, 36a, 46a, 56a tip tip (tip ball),
17, 27, 37, 47, 57 work table,
18, 28, 38, 48, 58 work,
25, 35, 45 coolant supply device,
25a, 45a coolant nozzle,
49 Intermittent output air device,
49a Intermittent air blow nozzle,
59 arrow,

Claims (2)

ワークの測定に用いるプロービング装置を備えかつクーラント供給装置を備えた工作機械であって、且つそのプロービング装置はクーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えた装置について、乱流状になったクーラント流をプロービング装置の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプローブ装置のワークとの接触部分の洗浄も同時に行うことを特徴とする工作機械におけるプロービング装置の運用方法。 A machine tool that is equipped with a probing device used to measure a workpiece and a coolant supply device, and the probing device has waterproof and/or oil-proof performance against coolant, and the signal level is converted into a digital signal instead of a binary signal. For devices equipped with a multi-step numerical conversion mechanism, the turbulent coolant flow is emitted toward the sensitivity direction of the probing device, superimposed on the output, and the digitally converted signal is filtered through a low-pass filter or band-pass filter. A method for operating a probing device in a machine tool, characterized in that quantization noise of a signal frequency component that can be filtered is reduced at low cost, and a portion of the probe device that comes in contact with a workpiece is also cleaned at the same time. ワークの測定に用いるプロービング装置を備えかつクーラント供給装置を備えた工作機械であって、且つそのプロービング装置クーラントに対する防水及び/又は防油性能を有し信号のレベルをデジタル変換により2値ではなく多段階に数値変換する機構を備えた装置について、クーラント流を間欠的にプロービング装置の感度方向に向けて放射し出力に重畳させデジタル変換された後の信号をローパスフィルタまたはバンドパスフィルタで濾波し得たい信号周波数成分の量子化雑音を安価に低減させかつプローブ装置のワークとの接触部分の洗浄も同時に行うことを特徴とする工作機械におけるプロービング装置の運用方法。 A machine tool that is equipped with a probing device used for measuring a workpiece and a coolant supply device, and has waterproof and/or oil-proof performance for the probing device coolant, and has digital conversion to convert the signal level into a multi-level signal instead of a binary signal. For devices equipped with a mechanism for converting numerical values into stages, a coolant flow is intermittently radiated in the sensitive direction of the probing device, superimposed on the output, and the signal after digital conversion can be filtered with a low-pass filter or band-pass filter. A method for operating a probing device in a machine tool, characterized in that quantization noise of a desired signal frequency component is reduced at low cost, and a portion of the probe device that comes in contact with a workpiece is also cleaned at the same time.
JP2020087009A 2020-05-18 2020-05-18 How to operate probing equipment in machine tools Active JP7434054B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020087009A JP7434054B2 (en) 2020-05-18 2020-05-18 How to operate probing equipment in machine tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020087009A JP7434054B2 (en) 2020-05-18 2020-05-18 How to operate probing equipment in machine tools

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021181132A JP2021181132A (en) 2021-11-25
JP7434054B2 true JP7434054B2 (en) 2024-02-20

Family

ID=78605883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020087009A Active JP7434054B2 (en) 2020-05-18 2020-05-18 How to operate probing equipment in machine tools

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7434054B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003103437A (en) 2001-09-28 2003-04-08 Toyoda Mach Works Ltd Tool measuring device for machine tool
JP2018161716A (en) 2017-03-26 2018-10-18 三井精機工業株式会社 Machine tool, tool slewing gear thereof and method for correction of spindle thermal displacement
JP2020116714A (en) 2019-01-27 2020-08-06 三井精機工業株式会社 Grinder and operation method for probing device thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003103437A (en) 2001-09-28 2003-04-08 Toyoda Mach Works Ltd Tool measuring device for machine tool
JP2018161716A (en) 2017-03-26 2018-10-18 三井精機工業株式会社 Machine tool, tool slewing gear thereof and method for correction of spindle thermal displacement
JP2020116714A (en) 2019-01-27 2020-08-06 三井精機工業株式会社 Grinder and operation method for probing device thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021181132A (en) 2021-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106346315B (en) Machine tool control system capable of obtaining workpiece origin and workpiece origin setting method
JP3341933B2 (en) Scanning method and scanning device for workpiece surface
JP4840144B2 (en) Positioning device and positioning method
JP2008110435A (en) Machine tool having mechanism for sensing contact of tool and workpiece
US20100024233A1 (en) Probe emulation and spatial property measurement in machine tools
JP3333681B2 (en) Cutting edge position measuring device
CN103170878A (en) Novel method for on-line positioning of superfine milling cutter and workpiece
CN111470309A (en) Following robot and operation robot system
JP2002144191A (en) Machine tool
CN112050710A (en) Coordinate measuring machine and computer-readable storage medium
JP7434054B2 (en) How to operate probing equipment in machine tools
JP2020089963A (en) Robot system and coordinate conversion method
Lotze ScanMax—a novel 3D coordinate measuring machine for the shopfloor environment
JP7332682B2 (en) Method and apparatus for measurement cycle generation
JP6951039B2 (en) Machine tool, its tool rotating device and spindle thermal displacement compensation method
JP3405744B2 (en) Measuring method of workpiece and time-dependent change in machine tool
JP2012213814A (en) Automatic drill tip processing machine
JP3660920B2 (en) Machine tool and processing method
JP5064725B2 (en) Shape measurement method
JP2003205439A (en) Positioning method for machine tool
JP6165461B2 (en) Processing equipment with on-machine measurement function
US20230054355A1 (en) Device and method for determining a contact between a tool and a workpiece
JP2000155019A (en) Shape measuring device
Paziani et al. Development of an automated and dedicated measuring system for straightness evaluation
JP3150870B2 (en) Measuring device and measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230510

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240125

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: 20240206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7434054

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150