JPS6149069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工作機械、特に自動工具交換機能を有
する数値制御工作機械、例えばマシニングセンタ
に於ける位置決め加工方法及び装置に関するもの
である。

従来の技術 通常の数値制御〔NC〕工作機械に於ける各移
動軸の位置決め精度は、送りネジ〔通常はボーネ
ジ〕の精度に依存している。

発明が解決しようとする問題点 そのため、移動軸の軸線方向に沿う２点間のピ
ツチ精度は±20〜30μｍであり、移動軸のストロ
ークが大きくなれば、その分だけ位置決め誤差が
大きくなる。しかも、ボールネジの熱膨張の誤差
要因により、実稼働下では位置決め精度が低下す
ることになる。

一般に工作機械の移動軸の位置決め精度はスト
ロークが大きくなる程、低下し、JISでは300mmの
ストロークで25μｍ以内と規定されている。しか
しながら、これは静的精度であつて、実稼働条件
下では移動軸の熱膨張に起因する動的な誤差を生
じ、更に大きくなるのが実状である。

問題点を解決するための手段 本発明の１つは、基準穴をもつ複数個の位置決
めブロツクを機台静止部材に、移動軸の軸線方向
に所定ピツチ間隔で固定し、ワークの加工に先立
つて、主軸に装着した自動芯出しバーをNCプロ
グラムの指令によつて加工位置に最も近い位置に
ある位置決めブロツクの位置まで移動させて該バ
ーを当該位置決めブロツクの基準穴に挿入し、そ
のとき主軸の上記移動軸上での実移動量と、NC
プログラムの指令移動量との差を、上記基準穴内
での自動芯出しバーの芯ずれ量で検出し、自動工
具交換装置によつて上記バーと加工工具とを自動
交換して主軸の中心を上記基準穴中心と一致させ
て主軸の当該移動軸上での位置決め誤差を補正さ
せた上で加工させ、ワークの全加工位置について
同様になすことを特徴とする工作機械に於ける位
置決め加工方法であり、他の１つは、上記方法発
明の実施に直接使用する装置の発明であつて、自
動工具交換装置を具備し、かつ、NCプログラム
によつて制御される工作機械に於いて、ワーク近
傍の機台静止部材に着脱自在に装着され、移動軸
の軸線方向に平行に延びるレール溝を設けた支持
レールと、上記支持レールのレール溝に摺動自在
に装着され、かつ、上記レール溝の任意の位置で
固定可能とされ、個々に基準穴を設けた複数個の
位置決めブロツクと、加工に先立つて主軸に自動
工具交換装置によつて着脱可能に装着されるよう
にNCプログラムに組込まれた自動芯出しバーと
で構成したことを特徴とする工作機械に於ける位
置決め加工装置である。

作 用 本発明は、ボールネジの一端から測つた絶対的
な移動寸法に依存することなく、各移動軸に設定
した複数個の仮想原点を利用してワークの加工開
始に先立つて芯ずれ量を自動的に補正し、高精度
の位置決め加工を行うものである。

実施例 尚、以下の記述に於いては理解を容易にするた
め、第１図によつてＸ軸１軸のみについて位置決
め要領を説明する。

図面に於いて、１はワークであつて、このワー
ク１上に中ぐり穴Ａ，Ｂ，Ｃを穿設するに際し、
当該中ぐり穴Ａ，Ｂ，Ｃのピツク精度Ｐ_ABおよび
Ｐ_BCを５μｍ以内に収める場合を想定する。２は
XY平面上に装着された支持レールであつて、ワ
ーク１の近傍の機台静止部材、例えば、マシニン
グセンタのテーブルの側面に着脱自在に配設され
ている。この支持レール２には、その長手方向に
沿つて複数個の位置決めブロツク３がＸ軸方向に
沿つて自由に摺動し、且つ任意の位置に固定可能
に取付けられている。この位置決めブロツク３に
は、基準穴３′が設けられており、該基準穴の中
心位置をマンニングセンタの主軸５に装着された
自動芯出しバー４によつて計測するように構成さ
れている。自動芯出しバー４は、工具とほぼ同一
の形状を有し、ワーク１の加工プログラムに従つ
て自動的にマシニングセンタの主軸５に装着し得
る構造になつている。この自動芯出しバー４の先
端には３個の変位検出器〔何れも図示省略〕が装
着されており、これらの検出器により自動芯出し
バー４の中心と基準穴３′の中心との芯ずれ量を
自動的に計測する。この芯ずれ量の計測に基づい
て計算された補正量をマンニングセンタの数値制
御装置にフイードバツクして、該マシニングセン
タの座標系原点を移動させ、Ｘ軸方向に沿う主軸
５の位置決め誤差を自動的に補正する。

以下本発明方法の詳細な実施態様を説明する。

(a) 先ずワーク１の加工開始に先立つて、該ワー
クの中ぐり穴Ａ，Ｂ，Ｃ間のピツチ寸法Ｐ_AB，
Ｐ_BCに対応して位置決めブロツク３，３相互の
位置を調整し、その間隔を予め決められた所定
値に設定する。この際、支持レール２の本体を
マシニングセンタの静止部材、例えばテーブル
に対して取付け、取りはずし可能な構造とし、
位置決めブロツクの３，３の相対配設位置の設
定を恒温室内などの別の場所で精密に行い得る
ように構成することが好ましい。

(b) 自動芯出しバー４を主軸５に装着し、該自動
芯出しバーをＸ軸に沿つて中ぐり穴Ａの位置ま
で移動させ、自動芯出しバーを位置決めブロツ
ク３の基準穴３′に挿入してNCプログラムに予
め設定されている指令移動量と基準穴３′との
芯ずれ量を自動的に計測する。

(c) マシニングセンタに付設されている自動工具
交換装置〔図示省略〕を利用して自動芯出しバ
ー４と中ぐり工具〔図示省略〕とを自動交換す
ると共に、前記芯ずれ量の計測結果に基づい
て、位置決め誤差分だけ主軸５の位置を自動補
正し、中ぐり工具の中心を基準穴３′のＸ座標
値に完全に一致させる。その後、常法に従つて
工具を移動させ中ぐり穴Ａの加工を行う。

(d) 中ぐり穴Ｂ，Ｃの加工についても、中ぐり穴
Ａの場合と同様に、まず自動芯出しバーによる
芯ずれ量の自動計測を実行し、該計測値に基づ
いて芯ずれ量の自動補正ならびに中ぐり穴の加
工を順次実行する。

本発明方法によれば、汎用のマシニングセンタ
に於いて治具ボーラ並みの±５μｍ以内の高精度
の位置決め精度で移動軸を位置決めすることがで
きる。尚、上記の例示説明に於いては、Ｘ軸のみ
について位置決め要領を説明したが、同様の要領
に従つてＹ軸およびＺ軸についても高精度の位置
決め動作を実行することができる。

以上の説明から理解されるように、本発明は、
ボールネジの精度、それもボールネジの一端から
測つた絶対的移動量に依存するのではなく、ワー
クの加工開始に先立つて数値制御工作機械の移動
軸上に複数個の仮想原点を設定することによつ
て、位置決めブロツクの基準穴と自動芯出しバー
との間の芯ずれ量の計測値から移動軸のストロー
ク、熱膨張とは全く無関係の高精度の位置決め動
作を実行することができる。

以上、本発明の好適な実施態様を自動芯出しバ
ーを用いたマシニングセンタの例示に基づいて説
明したが、本発明は通常の工作機械についても応
用することが可能である。

即ち、第２図に示すように、テーブル６の端面
に、第１図の位置決めブロツクに対応する複数個
のターゲツト７を取付けておき、テーブル６の移
動に対し相対的に固定された部分〔例えばサド
ル〕に検出器８を設ける。この検出器８により、
NCプログラムの指令移動量とターゲツトとのズ
レ量を適時検出して移動軸のズレ量の自動補正を
行う。これをXYZの３軸について実行すれば、ワ
ークの３次元的加工に際し移動軸の位置決め精度
を在来方法に比較して大幅に向上せしめることが
できる。

発明の効果 この発明の方法によれば、移動軸の熱膨張によ
るNCプログラムの指令移動量に対する位置決め
誤差があつても、これを自動的に補正して高い位
置決め精度で加工を行うことができる利点があ
る。即ち、本願方法発明は、各移動軸に複数個の
仮想原点を設定していることになり、各加工位置
に対して加工に先立つて位置決め精度の狂いを補
正した上で加工を行わせるものであるから、移動
軸上での移動ストロークが大きくても誤差が累積
することを防止でき、厳密には、ワークの加工位
置と、これに最も近い位置決めブロツクの基準穴
の位置との間の誤差だけに抑えることができ、従
つて、各加工位置にできるだけ近づけて位置決め
ブロツクを設ければよいのである。

またこの発明の装置によれば、位置決めブロツ
クを支持レールのレール溝で任意の位置で固定す
ることにより移動軸の軸線方向に平行な軸線上で
固定することができ、かつ、支持レールを機台静
止部材に着脱自在としてあることによつて、恒温
室等で位置決めブロツクの固定位置の位置精度を
向上させることができ、高精度の位置決め加工を
可能とできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置決め加工方法をマシ
ニングセンタに適用した場合の説明図であり、第
２図は本発明装置を汎用の工作機械に適用した場
合の説明図である。 １……ワーク、２……支持フレーム、３……位
置決めブロツク、３′……基準穴、４……自動芯
出しバー、５……主軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準穴をもつ複数個の位置決めブロツクを機
   台静止部材に、移動軸の軸線方向に所定ピツチ間
   隔で固定し、ワークの加工に先立つて、主軸に装
   着した自動芯出しバーをNCプログラムの指令に
   よつて加工位置に最も近い位置にある位置決めブ
   ロツクの位置まで移動させて該バーを当該位置決
   めブロツクの基準穴に挿入し、そのとき主軸の上
   記移動軸上での実移動量と、NCプログラムの指
   令移動量との差を、上記基準穴内での自動芯出し
   バーの芯ずれ量で検出し、自動工具交換装置によ
   つて上記バーと加工工具とを自動交換して主軸の
   中心を上記基準穴中心と一致させて主軸の当該移
   動軸上での位置決め誤差を補正させた上で加工さ
   せ、ワークの全加工位置について同様になすこと
   を特徴とする工作機械に於ける位置決め加工方
   法。 ２ 自動工具交換装置を具備し、かつ、NCプロ
   グラムによつて制御される工作機械に於いて、ワ
   ーク近傍の機台静止部材に着脱自在に装着され、
   移動軸の軸線方向に平行に延びるレール溝を設け
   た支持レールと、上記支持レールのレール溝に摺
   動自在に装着され、かつ、上記レール溝の任意の
   位置で固定可能とされ、個々に基準穴を設けた複
   数個の位置決めブロツクと、加工に先立つて主軸
   に自動工具交換装置によつて着脱可能に装着され
   るようにNCプログラムに組込まれた自動芯出し
   バーとで構成したことを特徴とする工作機械に於
   ける位置決め加工装置。