WO1988006947A1 - Machining center - Google Patents

Description

明 細 書

マ シニ ン グセ ン タ

技術分野

こ の発明 はマシニ ングセ ン タ に 関 す る 。

背景技術

マシニ ングセ ン タ は 、 複数の ッ ー ルを備ぇて ぉ り 、 多種 の加 ェをテ — ブル上の ヮ 一 ク に 施せ る 。 加 ェず みの ヮ ー ク の幾何学的形状を測定 す る場合 は 、 加 ェず みの ヮ 一 ク をマ シ ニ ン グセ ン タ の テ ー ブルか ら は ず し て 、 マ シ ニ ングセ ン タ か ら 離 れた 3 次元測定機のテ ー プル に 固定す る 。 そ の ょ ぅ に し て か ら 3 次元 測定機のプ ロ ー ブ裝置を ヮ ー ク に 接触 さ せ て 、 ヮ ー ク の幾何学的形状を測定 す る ので ぁ る 。

し か し 、 加 ェ ず みの ヮ ー ク をマ シ ニ ン グセ ン タ の テ ー プ ルか ら 3 次元測定機のテ ープル に 再設定 し な け れぱな ら な ぃ の で 、 測定作業が面倒 で 時間 が かかる 。 ま た 、 マ シ ニ ン グセ ン タ と 3 次元測定機の 2 台を設定 す るた め の広ぃ フ ロ ァ ー ス ぺ ー ス を必要 と す る 。

発明 の 開示

こ の発明 は上記問題点を解決 す る た め に な さ れた もので ぁ り 、 加 ェず みの ヮ ー ク の再設定 が必要でな く 加 ェ ずみの ヮ ー ク の幾何学的形状を効率ょ く 測定でき 、 かっ フ ロ ァ ー ス ぺ ー ス を小 さ く でき るマ シ ニ ン グ セ ン タ を提供す る こ と を 目 的 と す る 。

こ の発明 のマシニ ン グセ ン タ は 、 複数の ッ ー ル （ た と ぇ ぱェ ン ド ミ ル 2 3 、 ド リ ル 2 2 a ， 2 2 b ) 、 マ シ ニ ング センタ のテープル 1 5 にはヮ ーク Wを設定可能でぁる。

マシニングセンタ は第 1 駆動手段 （実施例で はサーポモ ー タ 3 1 ) 、 第 2 駆動手段 （ 実施例ではサーポモ一 タ 3 0 ) ぉょぴ第 3 駆動手段 （実施例ではサ一ポモータ 2 4 ) を備 ぇてぃる。

第 1 駆動手段は、 前記複数のッールから選択された 1 っ のッール （実施例で はェン ドミル 2 3 ) とテ -プル 1 5 の ヮー ク と の相対運動を X軸に沿っ て行なぅ ものでぁる。

第 2 駆動手段は、 前記選択された 1 っのッール と テープ ル 1 5 のヮー ク Wとの相対運動を X軸 と直交する Y軸に沿 っ て行なぅ ものでぁる。

さ ら に第 3 駆動手段は、 前記選択された 1 っのッールと テープル 1 5 のヮ 一 ク Wとの相対運動を X軸 と Y軸 と に直 交する Z軸に沿って行なぅ ものでぁる。

このマシニングセ ンタ は測長装置 （実施例ではレ ーザ測 長装置 1 6 ) を備ぇてぃる。 この測長装置は、 前記各 X , Y , Z軸 にぉける前記選択さ れたッールとテーブル上の ヮ —ク との相対運動距雜を測長するものでぁる。

このょ ぅなマ シニングセ ン タ に ぉぃて、 第 1 図 と第 2 図 に示すょぅ に この発明ではさ ら にプ ロ ーブ装置 3 を備ぇて ぃる。 このプロ ープ装置 3 は、 テープル 1 5 のヮ ーク Wの 幾何学的形状を測定するものでぁる。 こ のプロ ープ装置 3 とテープル 1 5 の ヮ ーク Wと の相対運動を、 前記第 1 駆動 手段にょ り X軸 に沿 っ て行なぃ、 かっ前記第 2 駆動手段に ょ り Y軸に沿 っ て行なぃ、 そ し て前記第 3 駆動手段に ょ り z 軸 に沿 っ て 行な ぅ 構成 と な っ て ぃ る 。 そ し て 前記各 X , Υ , Z 軸 に ぉけ るプ ロ ー プ装置 3 と テ ー プル 1 5 上の ヮ ー ク W と の相対運動距離を前記測長装置 に ょ り 測長 す る構成 で ぁ る 。

こ の発明 に ょ れぱ、 選択さ れた ッ ー ル （ 実施例で はェ ン ド ミ ル 2 3 ) に ょ り テ ー ブル 1 5 の ヮ ー ク Wを加ェ す る場 合 は 、 ェ ン ド ミ ル 2 3 を回転 し 、 第 1 なぃ し 第 3 駆動手段 を駆動 す る こ と に ょ り 、 通常の方法 に ょ り ヮ ー ク Wの加 ェ を行な ぅ 。

テ ーブル 1 5 に 設定 さ れた 加ェず み ヮ ー ク W は 、 第 Ί な ぃ し 第 3 駆動手段を作動 す る こ と に ょ り ヮ ー ク Wの幾何学 的形状をプ ロ ーブ装置 3 に ょ り 確実 に 測定でき る 。

ヮ ー ク を加 ェ後 、 加 ェず みの.ヮ ー ク の再設定 を す る 必要 が な く 、 加 ェず みの ヮ ー ク の幾何学的形状を効率 ょ く 測定 で きる 。 ま た 1 台の マ シ ニ ン グセ ン タ を用 ぃ る こ と に ょ り 、 加ェ ぉ ょ び測定 が行 ぅ こ と がで き る 。 マシニ ン グセ ン タ と 3 次元測定機の 2 台を必要 と せず 、 フ ロ ァ ー ス ぺ ー ス を小 さ く で ぎ る 。

図面の簡単な説明

第 1 図 は こ の発明 の溉念を示す図で ぁ る 。

第 2 図 は こ の発明 の マ シ ニ ン グ セ ン タ の'.実施例 を示す斜 視 図でぁる 。

第 3 図 は こ の実施例 の側面図で ぁ る 。

第 4 図 は テ ー プルぉ ょ び レ — ザ測 長装置を示す斜視 図で ぁ る。 第 5 図は レ一ザ測長装置ぉょびプロ ープ装置を含む周辺 部分を示す図でぁる。

第 6 図はプロ ーブぉょびテーブル上のヮー クを示す斜視 図でぁる 。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図はこの発明のマシニングセ ンタ の概略を示 してぃ る。 マシニングセ ンタ 1 は、 C N C装置 2 ぉょびプロ ープ 装置 3 を備ぇてぃる 。

第 2 図を参照する 。 第 2 図のマシニングセンタ 1 は、 べ 一 ス 1 0 、 コ ラ厶 1 1 、 C N C装置 2 、 ス ピ ン ドルぺッ ド 1 2 、 サ ドル 1 3 , 1 4 、 テーブル 1 5 、 レーザ測長裝置 1 6 を備ぇてぃる。

スビン ドルペッ ド 1 2 は、 ス ピン ドル 2 0 、 主モータ 2 1 、 自動ェ具交換装置 2 2 を有してぃる α 刖記プロ ープ装 置 3 はこのス ピン ドルぺ ッ ド 1 2 に着脱可能に取付けでぎ る ひ た とぇばこの取付は通常の コ レ ヅ 卜 チ ャ ッ ク式に行ぇ る 。 ス ピン 卜 ル 2 0 にはた とぇばェン ドミ ル 2 3 が着脱可 能に取付け られてぃる。 ェ ン ド Sル 2 3 はホルダ 2 3 a (第 3 図参照） を有 してぃる。 プロ ープ装置 3 はホルダ 3 a を有し てぃる 。 ( ずれのホルダもス ピ ン ドル 2 0 に着脱 可能に設定可能でぁる このェン ドミ ル 2 3 と 自動ェ具交 換装置 2 2 のた とぇばッール 2 2 a と は、 通常の方法で交 換可能でぁる 。 プ ロ ーブ裝置 3 は通常の 3 次元測定機に用 ぃ ら れて ぃるもの と実質的に同 じでぁる 。 た だ し このプロ ープ装置 3 は、 プロ ープ姿勢制御用 のァ ク チュ ェータ 6 1 を有 し て ぃる 。 ァ ク チ ュ ェ ー タ 6 1 の作動 に ょ り 、 プ ロ ー プ 6 0 はー点鎮線で示す ょ ぅ に 所定角度回転可能 に な っ て ぃる 。

コ ラ ム 1 1 に.はサ ー ポモー タ 2 4 が設け ら れて ぃる 。 ま た コ ラ 厶 1 1 の側部 に は 、 レ 一 ザ測長装置 1 6 の レ ー ザへ V ド 4 0 ぉ ょ び偏光 ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 1 が固定 さ れて ぃ る 。 ま た 前記ス ピ ン ドルへ ッ ド 1 2 に は コ ー ナキ ュ ー ブ 4 2 が 固定さ れて ぃる 。

べ ー ス 1 0 の上 に はサ ドル Ί 3 が固定 さ れて ぃ る 。 サ ド ル 1 3 に は サ ドル 1 4 が ス ラ ィ ド可能 に 設け ら れて ぃ る 。 こ のサ ドル 1 4 の上 に はテ ーブル 1 5 が ス ラ ィ ド可能 に 設 け ら れて ぃ る 。 サ ドル 1 3 に はサ ー ポ モ ー タ 3 0 が内蔵さ . れて ぃる 。 ま たサ ドル 1 4 に はサー ポ モ ー タ 3 1 が設け ら れて ぃ る 。 テ ー ブル 1 5 の上 に は ヮ ー ク Wが着脱可能 に 固 定さ れて ぃ る 。

第 3 図 を参照す る 。 サー ポ モ ー タ 2 4 に は送 り ね じ 3 2 が取付け ら れて ぃ る。 こ の送 り ね じ 3 2 に は ナ ッ 卜 3 3 が かみ合 っ て ぃ る 。 ナ ヅ 卜 3 3 はス ピ ン ドルへ ッ ド 1 2 に固 定 さ れて ぃ る 。 こ れ に ょ り サー ポ モ ー タ 2 4 を 回転す る と 、 ス ピ ン ドルへ ッ ド 1 2 を矢印 Z 方向 に 沿 っ て移動可能でぁ る 。 ま た 、 サ ー ポモ ー タ 3 ◦ に は送 り ね じ 2 6 が取付け ら れて ぃ る 。 こ の送 り ね じ 2 6 に は ナ ッ 卜 2 7 がかみ合 っ て ぃ る 。 こ の ナ ッ 卜 2 7 はサ ドル 1 4 に 固定 さ れ て ぃ る 。 こ れに ょ り サ ー ポモ ー タ 3 0 を回転す る と 、 サ ドル 1 4 を Y 軸方向 に ス ラ ィ ド可 能で ぁ る 。 さ ら に サー ポ モ ー タ 3 1 に は送りね じ 2 8が取付け られてぃる 。 この送 りね じ 2 8 は ナ ッ 卜 2 9 に かみ合っ ている。 このナ、グ 卜 2 9 はテ一プル 1 5 に固定されてぃる。 これに ょ り サーポモー タ 3 1 を回 転する こ と に ょ り テープル 1 5 は X軸方向 （第 2図参照） にスラィ ド可能でぁる。

第 4図を参照する。 べース 1 0 に はビームスプ リ ヅ タ 4 3 が固定されてぃる。 またサ ドル 1 4 に はコ ーナキ ュ ーブ 4 5 が固定されてぃる。 テーブル 1 5 に はコ ーナキュ ープ 4 4が固定されてぃる。

第 5 匿を参照する と、 前記 レーザ測.長裝置 1 6 は、 レー ザへ ッ ド 4 0 、 儷光ビームスプ リ ッ タ 4 1 、 コ ーナキ ュ ー プ 4 2 , 4 4 , 4 5 、 ビームスプ リ ッ タ 4 3 ぉょぴ計数部 5 3〜 5 5を有してぃる。 これら 計数部 5 3〜 5 5 は、 C N C装置 2 とデー タ処理部 6 2 に接続されてぃる。 すなゎ ち計数部 5 3〜 5 5 は、 カ ゥン 卜 し た値を X , Y _t Z軸 に ぉける距雜に換算して G N G装置 2 とデータ処理部 6 2 に 送れる ょぅ に な っ てぃる。

レーザへ ッ ド 4 0 は、 レーザ光源 4 6 、 僱光板 4 7 なぃ し 4 9 ぉょび光検出器 5 0なぃ し 5 2を有してぃる。 レ一 ザ光源 4 6 は、 た とぇば H e - N e レーザが好ま しぃ 。 し かも レーザ光源 4 6 はこの実施例で は単ー周波発振型のも のでぁる。 レーザ光源 4 6から出た レーザ光 L は、 2っ の レーザ光 L 1 と L 2 に分けられる 。 レーザ光 L 1 はコ ーナ キュ ープ 4 2ぉょび偏光ビームスプ リ ッ タ 4 1 に ょ り 反射 さ れて儷光板 4 7 を通 り 光検出器 5 0 に達する 。 他方の レ ー ザ光 L 2 は ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 3 に ぉ ぃ て レ ー ザ光 し 3 , L に分け ら れ る 。 レ ー ザ光 L 3 は コ ー ナキ ュ ー ブ 4 5 に ぉぃて 反射 さ れ ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 3 ぉょ び偏光 ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 1 ぉ ょ び偏光板 4 8 を通 り 光検出器 5 0 に 受光 される 。 レ ーザ光 L 4 は 、 コ ー ナ キ ュ ープ 4 4 と ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 3 に ょ り 反射さ れて 、 偏光 ビ ー ム スプ リ ッ タ 4 1 ぉ ょ び偏光板 4 9 を通 り 光検出器 5 2 に 受光さ れる 。 光 検出器 5 0か ら の信号 C L 1 は 計数部 5 3 に入カ さ れる 。 同様 に 光検出器 5 1 か ら 出カ さ れた信号 C L 3 は計数部 5 4 に 入カ さ れる 。 光検出器 5 2 が ら 出カ さ れた信号 C L 4 は計数部 5 5 に 入カ さ れる 。 こ れ ら計数部 5 3 な ぃ し 5 5 は通常使用 さ れて ぃ る も の で ぁ る 。 C N C装置 2 に はプ リ ン タ 5 6ぉ ょ びデ ィ スプ レ 5 7 が接続さ れて ぃ る 。

こ の ょ ぅ な レ ー ザ測長装置 1 6の計数部 5 3 〜 5 5 は 、 干渉縞の移動 す る数をそ れぞれ計数 し て Z ， Y , X軸方向 の距雜 に換算す る ょ ぅ に な っ て ぃ る 。 こ の タ ィ プの レ ー ザ 測定装置 Ί 6 は通常使用 さ れて ぃ る も ので ぁ る 。

第 5 図 を参照す る 。 前記サ ー ポ モ ー タ 2 8 , 3 0 , 2 4 はそ れぞれ C N C装置 2 に接続さ れて ぃる 。 こ れ ら サ ー ポ モ ー タ 2 8 , 3 0 , 2 4 は 、 C N C装置 2の指令 に 基づぃ て作動さ れる 。 ま たプ ロ ーブ装置 3 のプ ロ ー ブ 6 0 は 、 デ ー タ 処理部 6 2 に 接触信号を送れる ょ ぅ に な っ て ぃ る 。 こ のデー タ 処理部 6 2 に は 、 プ リ ン タ 6 3 ゃデ ィ スプ レ 6 4 が接続さ れて ぃ る 。 こ のデ ー タ 処理 部 6 2 に ぉ ぃ て 前記 ヮ ー ク W ( 第 4 図参照 〉 の幾何学的形状を測定で き る ょ ぅ に なっ てぃる。 この幾何学的形状と して は、 た と ぇぱヮー ク

Wの輪郭形状でぁる 。 このデー タ 処理部 6 2 とプ ロ ープ装 置 3 は 3 次元測定機に通常使ゎれてぃるものでぁる。 デー タ処理部 6 2 は、 その幾何学的形状測定プログラムに基づ ぃて、 サーポモータ 2 8 , 3 0 ， 2 4 ぉょぴァクチュ ェー タ 6 1 に指令するこ とができる 。

第 2 図を参照する 。 まず、 ヮ ー ク Wをテーブルに設定 し 、 ス ピン ドル 2 0 に ェン ドミル 2 3 を取付け、 ス ピン ドルへ ッ ド 1 2 をサーポモータ 2 4 の回転に ょ り下げる と ともに 主モー タ 2 1 を回転 し てェン ドミル 2 3 を回転する。 こ れ にょ り ヮーク Wの上面に孔を形成する。 第 6 図にはその孔 H が示されてぃる。 孔 Hを形成 -したぁ と は第 2 図のス ピン ドルへ ッ ド 1 2 を所定位置まで上げる。

っぎに第 6 図の孔 Hの形状を測定する 。 この時は、 加ェ ずみのヮー ク Wはテープル 1 5 か ら はずさなぃ。 第 3 図に ぉぃてェン ド ミル 2 3 をス ピン ドル 2 0 から はず し て、 ス ピン ドル 2 0 にプロ ープ装置 3 を取付ける 。 そ してプロ ー ブ 6 0 の接続ラィン と ァク チュ ェー タ 6 1 の接耪ラィ ンは、 図示しなぃコネクタ を介 してデータ処理部 g 2 に対 して電 気的に接続する。

データ処理部 6 2 の幾何学的形状測定プ ロ グラムに基づ ぃてサーボモー タ 2 8 , 3 0 , 2 4 が作動 し 、 プロ ーブ 6 0がヮーク Wの上面ぉょび孔 Hの面を接触 して移動する 。

も し、 ヮ ー ク Wの側面にプロ ーブ装置 3 のプロ 一プ 6 0 を接觖する場合は、 データ処理部 6 2 のブロ グラムに基づ ぃて 第 2 図 の ァ ク チ ュ ェ ー タ 6 を作動 し てプ ロ ーブ 6 0 を水平方向 に 向 け れぱょ ぃ 。

計数部 5 3〜 5 5 か ら 得た X , Υ , Z軸 に ぉ け る各移動 距離 と 、 プ ロ 一 プ 6 0か ら の接触 ぁ る ぃ は非接触の情報 と に基づぃて 、 デー タ 処理部 6 2 は ヮ ー ク の幾何学的形状 を 決定 す る 。

こ の ょ ぅ に ヮ 一 ク 加ェ後た だち に加 ェず みの ヮ 一 ク Wの 形状を精密 に 測定 す る こ と が で き る 。

な ぉ 、 ヮ ー ク を加ェ す る と き は 、 レ ー ザ測長装置 1 6が 、 各 X， Υ , Z軸 に ぉける ェ ン ド ミ ル 2 3 と テ ー プル 1 5上 の ヮ ー ク Wと の相対運動距離を測長 し て ぃ る 。 ま た加 ェず みの ヮ ー ク Wの形状をプ ロ ー ブ装置 3 で測定 す る場合、 周 様に レ ーザ測長装置 1 6 に ょ り 前記各 X , Υ , Z軸 に ぉけ る ァ ロ ー プ装置 3 と テ ー プル 1 5 上の ヮ ー ク W-と の相対運 動距離を測長 し て ぃる 。

と こ ろで こ の発明 は上記実施例 に 限定さ れる も ので は な ぃ o

測長装置は レ ー ザ光式の他 リ ニ ァ ェ ン コ ー ダ式 な どで も ょ ぃ 。 マ シ ニ ン グセ ン タ は ょ こ 形ゃ他の形式の も ので も ょ ぃ 。 加 ェ 中 'はプ ロ ー ブ装置をケー ス に 収納 し 切粉ゃほ こ り を 除 く 。 測定 の と きの みケ ー ス か ら 出 し て プ ロ ー プ装置を 使用 す る のが好 ま し ぃ 。

切 り く ずゃ ダス 卜 を除去す る た め に テ ー ブル、 サ ドルを 防塵カ バ ー で ぉ ぉ ぅ と と も に ス ピ ン ドルへ ッ ド と コ ラ 厶 を 別の防塵カ パ ー で ぉ ぉ ぅ こ と もで き る 。 マシニングセンタ にプロ ープ自動交換装置を設けてもょ ぃ。 こ れは複数本のプ□一プ装置を収納でき、 ス ピン ドル へッ ドのプロ 一ブ とプロ ーブ自動交換裝置の 1 っのプロ ー プを交換可能でぁる。

レーザ測長装置は、 2 周波発振型の レーザ光源を用ぃて もょぃ。

産業上の利用可能性

この発明は、 マシニングセ ンタ と して有用でぁ り 、 ヮ ー ク の加ェ と形状測定ができる 。

Claims

請 求 の 範 囲

複数の ッ ール （ 2 3 ， 2 2 a , 2 2 b ) と 、

ヮ ー ク （ W ) を設定 す るテ ー ブル （ 1 5 〉 と 、

前記複数の ッ ー ルか ら 選択 さ れた 1 っ のッ ール と テ 一 ブ ル （ 1 5 ) 上 の ヮ ー ク （ W〉 と の相対運動を X軸 に 洽 っ て 行 ぅ 第 1 駆動手段 （ 3 1 〉 と 、

前記選択さ れた 1 っ の ッ ー ル と テ ー プル （ 1 5 ) 上 の ヮ ー ク （ W ) と の相対運動 を X軸 と 直交す る Y軸 に 沿 っ て 行 ぅ 第 2駆動手段 （ 3 0 ) と 、

前記選択 さ れた 1 っ のッ ー ル と テ ー プル （ 1 5 ) 上 の ヮ ー ク （ W ) と の相対運動を X軸 と Y軸 と に 直交す る 軸 に 沿 っ て行ぅ 第 3駆動手段 .（ 2 4 ) と 、

前記各 X , Y， Z軸 に ぉけ る前記選択さ れた ッ ー ル と テ ー プル （ 1 5 ) 上の ヮ 一 ク （ W〉 と の相対運動距離を測長 す る測長裝置 （ 1 6 ) と 、 を備ぇ た マ シニ ングセ ン タ に ぉ ぃ て 、 前記テ ー プル （ 1 5 〉 上 の ヮ ー ク （ W ) の幾何学的 . 形状を測定する た め のプ ロ ー ブ裝置 （ 3 ) を備ぇ 、 こ のプ ロ ーブ装置 （ 3 ) と 前記テ ー プル （ 1 5 ) 上の ヮ ー ク （ W ) と の相対運動を 、 前記第 1 駆動手段 （ 3 1 ) に ょ り X軸 に 洽 っ て 行ぃ かっ 前記第 2駆動手段 （ 3 0 ) に ょ り Y軸 に 沿 っ て 行ぃそ し て 前記第 3駆動手段 （ 2 4 ) に ょ り Z軸 に 洽 っ て行ぅ こ と が可能でぁ り 、 前記各 X , Y , Z軸 に ぉ け る プ ロ ー プ装置 （ 3 ) と テ 一プル （ 1 5 ) 上の ヮ ー ク （ W ) と の相対運動距離を前記測 長装置 （ 1 6 ) に ょ り 測長す る 構成 と さ れた こ と を特徴 と するマ シニ ングセ ン タ 。