JP7463496B2 - 工具刃調整ヘッド、その操作方法及び工具刃の摩耗補正 - Google Patents
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Description
ここでは工具刃調整ヘッド及びその操作方法及び工具刃摩耗の補正方法が記載される。また、工具刃調整ヘッド等の対応する装置構成要素及び例えば加工工具のNCコントローラとの通信のための対応する送信機/受信機を説明する。工具刃調整ヘッドは作動工具とも呼ばれる。この詳細は請求項で定義する。しかしながら、本明細書は構造及び操作の方式、また方法及びシステム又は装置構成要素の変形に関連する情報も含む。
マシニングセンターにおいて、1つ以上のスピンドルが被加工体を加工するために使用される。マシニングセンターは、(金属製、木製又はプラスチック製の)被加工体の完全な加工のためにCNCコントローラによる自動操作のために装備される加工工具である。工具又は被加工体は各スピンドルに取り付けることができる。スピンドルは位置を固定してもよく、マシニングセンターの作業スペース内で、例えば3つの直交する方向X、Y、Zに移動及び駆動されてもよい。マシニングセンターは通常、CNCコントローラに促されるとこのスピンドルによって加工された被加工体を計測するためにも計測プローブをそれぞれのスピンドルに挿入及び交換することができる自動工具及び被加工体交換機を有する。計測プローブはこの目的のためにCNCコントローラと通信する。加工の最中、工具刃は絶え間ない摩耗に晒される。この摩耗は、被加工体への工具の供給を補正することによりある程度は補償することができる。フライス削り及び旋盤の操作のためには、摩耗はCNCコントローラに保存された工具データによってCNCコントローラでオフセットすることができる。被加工体の加工の最中、工具の摩耗はそこで工具半径の補正を作動することで補償することができる。
調整ヘッドの一変形において、データ伝送モジュール及び基地局は無線双方向インタフェース又は無線双方向赤外線インタフェースを介して少なくとも調整ヘッドに格納された工具の調節に関する情報を交換する目的で設置される。
図1a、1bは作業又は加工スペース112を有するCNC機械110の形態のマシニングセンターを概略的に示す。ここで、マシニングセンターの動作中には、スピンドル114が、挟み込まれた被加工体WSを加工(フライス削り、穴あけ等)している。マシニングセンターはCNCコントローラ140を有する。ここで、スピンドル114は、被加工体WSと相対的にマシニングセンターの加工スペース112内で3つの直交する方向X、Y、Zに運動及び駆動することができる。1つのスピンドルを有するマシニングセンターにおいては、交互にここで示すように被加工体WSに対して作業を行い、計測することができる。ここで示される状況では、計測プローブ120と調整ヘッド100とが交互に更に図示されない自動工具交換機によってスピンドル114に挿入され、加工された被加工体WSを計測又は加工するためにCNCコントローラ140によって指示される。
Claims (17)
- CNC機械(110)のコントローラ(140)と接続された調整ヘッド(100)及び計測プローブ(120)又はシリンダゲージと情報交換をする目的で配置された基地局(130)を有するCNC機械(110)の作業スペース(112)で使用する目的で配置された前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える調整ヘッド(100)であって、該調整ヘッド(100)は
第1の機能モジュール(150)と第2の機能モジュール(160)とを含み、前記第1の機能モジュール(150)は、
電源モジュール(152)と、
データ伝送モジュール(154)とに分けられ、前記第2の機能モジュール(160)は、
少なくとも1つの工具(170)を受容するための加工モジュール(162)を含み、該加工モジュール(162)は、コントローラからの指示に基づいて前記工具(170)又はその刃(170a、b)を径方向及び/又は軸方向及び/又は前記工具(170)の角度方向に調節するための工具調節装置を含み、
前記電源モジュール(152)は前記データ伝送モジュール(154)及び前記工具調節装置を含む前記調整ヘッド(100)の構成要素に電力を供給し、
前記データ伝送モジュール(154)は少なくとも前記調整ヘッド(100)に格納された前記工具の調節に関する情報を前記CNC機械(110)の前記作業スペース内の前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージの前記基地局(130)と交換する目的で配置され、前記調整ヘッド(100)の前記データ伝送モジュール(154)は前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージのデータ伝送モジュールと対応し、
前記調整ヘッド(100)かつ前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージは、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)がアドレスし、作動を止め、作動させる目的で設置され、
前記調整ヘッド(100)は、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)にアドレスされ、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)のための対応するフィードバック信号を前記基地局(130)に送信する目的で設置され、前記指令は前記工具(170)の調節タスクを含み、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージは、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)にアドレスされ、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)のための対応するフィードバック信号を前記基地局(130)に送信する目的で設置され、前記指令は計測タスクを含む、調整ヘッド(100)。 - 前記調整ヘッド(100)の前記データ伝送モジュール(154)及び基地局(130)が、無線双方向インタフェース(180a)又は無線双方向赤外線インタフェース(180b)を介して前記調整ヘッド(100)で受信された少なくとも前記工具(170)の調節に関する情報を交換する目的で配置される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記電源モジュール(152)及び前記データ伝送モジュール(154)が加工モジュール(162)の少なくとも1つの加工点に冷却剤を通すための一体型冷却剤ダクト(155)を有する、及び/又は
前記加工モジュール(162)における前記工具(170)のずれを検出するために一体型ずれ計測モジュール(200)が設けられる、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1又は請求項2に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記加工モジュール(162)が、加工操作の最中に変化を可能にしないように、前記工具(170)又はその刃を調節可能なスピンドル工具を受容するように構成される、又は
前記加工モジュール(162)が、加工の最中に前記工具(170)又はその刃(170a、b)を調節することを可能にする、又は
前記加工モジュール(162)が、加工の最中に前記工具(170)又はその刃(170a、b)の微調整を可能にするように、複数の刃を有するリーマー工具を受容するように構成される、又は
前記加工モジュール(162)が、ホーニング工具を受容するように構成され、加工の最中に前記ホーニング工具を調節するように構成され、前記加工モジュール(162)が、ホーニング工具を受容するように構成され、加工の最中に前記ホーニング工具のホーニング砥石を調節し、前記ホーニング工具の現在の直径のデータを前記データ伝送モジュール(154)を介して前記CNC機械(110)のコントローラ(140)に送信することで、プログラムされた製造寸法に到達したときにコントローラ(140)によってホーニングプロセスの終了を引き起こすように構成される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記加工モジュール(162)における前記工具(170)又はその刃(170a、b)の調節が電気的に実施される、又は前記加工モジュール(162)における前記工具(170)又はその刃(170a、b)の調節が液圧的に実施される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記工具(170)又はその刃(170a、b)の液圧による調節の変形において、
前記CNC機械(110)のコントローラ(140)から前記データ伝送モジュール(154)に送信されたデータは、流体バルブを制御することによって加工操作の最中に、一体型ずれ計測モジュール(200)とともに、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの前記データに従って前記工具(170)又はその刃(170a、b)の調節を実施する、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項5に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記調整ヘッド(100)の前記データ伝送モジュール(154)が、前記調整ヘッド(100)から前記CNC機械(110)のコントローラ(140)へ生データ信号又はプロセスステータス信号を送信する目的で配置される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記加工モジュール(162)内に位置する工具(170)の1つ以上の刃(170a、b)の操作用パラメータを検出し、該操作用パラメータを前記データ伝送モジュールを介して生データ信号として又はプロセスステータス信号として前記CNC機械のコントローラに送信することを目的とする少なくとも1つのセンサ(212)を前記加工モジュール(162)に備える、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記電源モジュール(152)にタービンが設けられ、該タービンは加圧(冷却)流体によって回転され、
前記タービンは、変換されたエネルギーを中間貯蓄のために電池及び/又はコンデンサに供給する発電機に操作可能なように連結される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記調整ヘッドの前記データ伝送モジュール(154)に追加的に又はその代わりに、接触又は非接触外部送信機によって1つ以上の手動の入力を検出して処理する目的のために設定されたインタフェースモジュール(240)が設けられることによって、前記工具(170)又はその刃(170a、b)の(微)調節、(収縮又は延長された)端位置の想定、又は予め定められた基準位置の意味で前記加工モジュール(162)に信号を送る、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記インタフェースモジュール(240)が、
行われた入力のフィードバック用の視覚、聴覚、及び/又は触覚式出力ユニットを有し、
アクチュエータの対応する制御によるそれぞれの入力によって前記加工モジュール(162)内に位置する工具(170)又はその刃(170a、b)の異なる位置決めシーケンスを引き起こすことで位置する前記工具(170)又はその刃(170a、b)の調節を引き起こす目的で設定される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項10に記載の調整ヘッド(100)。 - 前記データ伝送モジュール(154)及び前記インタフェースモジュール(240)が、前記加工モジュール(162)内に位置する工具(170)又はその刃(170a、b)の手動の調節又は無線データリンク(180)を介して予め決められた調節を選択的に行うための前記調整ヘッド(100)の起動及び/又はメッセージを受信する目的で配置される、
前記計測プローブ(120)又はシリンダゲージを備える請求項10又は請求項11のいずれか一項に記載の調整ヘッド(100)。 - 加工スペース(112)を含み、被加工体(WS)を加工する目的で設定されたCNC機械(110)であって、
前記CNC機械(110)のスピンドル(114)に格納された少なくとも1つの工具を有し、前記スピンドル(114)及び前記被加工体(WS)はCNCコントローラ(140)の制御によって互いに相対的に動かすことができ、前記スピンドル(114)は計測プローブ(120)を格納し、該計測プローブ(120)は前記被加工体(WS)を接触又は非接触式にスキャンし、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)又はコントロールコンピュータと接続される前記計測プローブ(120)と基地局(130)との間の通信のために無線で対応する計測信号を出力する目的で構成され、前記スピンドル(114)は前記計測プローブと交互に、前記被加工体(WS)を加工するための工具のために調整ヘッド(100)を格納するように構成され、前記調整ヘッド(100)も基地局(130)との無線通信のために構成され、前記調整ヘッド(100)のデータ伝送モジュール(154)は前記計測プローブ(120)のデータ伝送モジュールと対応し、
前記調整ヘッド(100)かつ前記計測プローブ(120)は、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)がアドレスし、作動を止め、作動させる目的で設置され、
前記調整ヘッド(100)は、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)にアドレスされ、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)のための対応するフィードバック信号を前記基地局(130)に送信する目的で設置され、前記指令は前記工具(170)の調節タスクを含み、
前記計測プローブ(120)は、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて前記基地局(130)にアドレスされ、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)のための対応するフィードバック信号を前記基地局(130)に送信する目的で設置され、前記指令は計測タスクを含む、CNC機械(110)。 - CNC機械(110)の加工スペース(112)で使用するための、前記CNC機械(110)のスピンドル(114)に格納された少なくとも1つの工具を有し、被加工体(WS)を加工する目的で設定された前記CNC機械(110)のコントローラ(140)又はコントロールコンピュータと接続された基地局(130)であって、
前記スピンドル(114)は計測プローブ(120)を格納する目的で設定され、該計測プローブ(120)は前記被加工体(WS)を非接触又は接触式にスキャンし、対応する計測信号を前記基地局(130)に無線で出力する目的で設定され、前記スピンドル(114)は前記被加工体(WS)を加工するための工具として、調整ヘッド(100)を格納する目的のためにも設定され、該調整ヘッド(100)は前記基地局(130)との無線通信のためにも構成され、前記調整ヘッド(100)のデータ伝送モジュール(154)は前記計測プローブ(120)のデータ伝送モジュールと対応し、
前記基地局(130)は、前記CNC機械(110)のコントローラ(140)からの対応する指令に応じて、
前記調整ヘッド(100)かつ前記計測プローブ(120)をアドレスし、作動を止め、作動させ、
前記調整ヘッド(100)に前記工具(170)の調節タスクを与え、対応するフィードバック信号を前記調整ヘッド(100)から受信して、前記調整ヘッド(100)からのフィードバック信号を前記CNC機械(110)のコントローラ(140)に転送し、
前記計測プローブ(120)に計測タスクを与え、対応するフィードバック信号を前記計測プローブ(120)から受信して、前記計測プローブ(120)からのフィードバック信号を前記CNC機械(110)のコントローラ(140)に転送する目的で設置される、基地局(130)。 - 装置の請求項1から請求項11の1つ以上の特徴を有する調整ヘッド(100)の前記加工モジュール(162)中の前記工具(170)又はその刃(170a、b)を調節する方法であって、
前記加工モジュール(162)内に位置する工具(170)による被加工体のチップ除去加工の最中、前記工具(170)の刃(170a、b)の摩耗は、CNCコントローラ(140)中の、前記加工モジュール(162)内に位置する前記工具(170)の工具データに対してオフセットされ、前記CNCコントローラ(140)は、被加工体の加工の最中に前記工具(170)の刃(170a、b)の位置を摩耗に応じて補正することで前記工具(170)の刃(170a、b)の摩耗を補償する方法。 - 前記被加工体上の実際の寸法をセンサ又は計測ヘッドによって検出し、補正値が前記CNCコントローラ(140)において前記実際の寸法及び調整ヘッド(100)に提供される前記被加工体の基準寸法から定められるずれに基づいて決定され、前記工具(170)又はその刃(170a、b)の調節が前記アクチュエータの対応する制御によって引き起こされ、前記補正値は、前記調整ヘッドにデータリンク(180)を介して通信され、前記調整ヘッド(100)のデータメモリーに保存される、請求項15に記載の調整ヘッドの前記加工モジュール(162)中の前記工具(170)又はその刃(170a、b)を調節する方法。
- 前記工具(170)の刃(170a、b)のゼロポジション及び現在の位置が前記調整ヘッド(100)のデータメモリーに保存され、ティーチインステップにおいて、前記調整ヘッド(100)に保存された「ゼロポジション」及び「前記工具(170)の刃(170a、b)の現在の位置の情報は前記データ伝送モジュール(154)によって前記CNCコントローラによって交換される、
請求項15又は16に記載の調整ヘッド(100)の前記加工モジュール(162)中の前記工具(170)又はその刃(170a、b)を調節する方法。
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