JP4069323B2 - 工作機械の自動心出し用治具 - Google Patents
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そして、前記誤差を測定するために、旋回テーブルに固定されたワークに基準穴を有するリングゲージを磁石によって固定し、主軸に装着したタッチプローブ(タッチセンサ)とワークとをX,Y制御軸の駆動で相対的に移動させて、前記リングゲージの基準穴の上下、左右にタッチプローブが接触した際に読み取られたX,Y軸座標値にもとづいて、主軸中心とワークとの間の位置ずれ(誤差)を演算して求めることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、前記リングゲージの基準穴の代わりにワークに直接に基準穴を設けて、上記と同様に、主軸中心とワークとの間の位置ずれ(誤差)を演算して求めることが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかも、前記従来のリングゲージによる誤差の測定の場合には、Z軸方向における誤差の測定による制御軸の送り量の補正については一切考慮されておらず、該Z軸方向におけるワークの加工精度を向上させることはできない問題があった。
すなわち、請求項1に係る工作機械の自動心出し用治具は、テーブルの中心に位置するY軸に平行なB軸の回りに割出回転可能に支持された回転テーブルにワークを載置し、Z軸方向に配設された主軸に工具を装着して、前記テーブルと主軸とを相対的にX,Y,Z軸方向に移動させてワークの加工を行う工作機械において、前記回転テーブルの外周部に固定した治具本体と、基準穴と基準面とを有し前記治具本体に取り付けた測定リングとを備え、前記測定リングの基準穴は、その中心軸線がX,Z軸を含む平面に平行な面に沿い、かつ前記B軸の中心を通る直線上に位置するように設けられ、また、前記基準面は、前記測定リングの軸方向における外端面に設けられ、かつ前記基準穴の中心軸線に直交する平面に形成され、前記テーブルと主軸とを相対的にX,Y,Z軸方向に移動させて、主軸に装着したタッチセンサを前記測定リングの基準穴に接触させて読み込まれた座標値により前記基準穴の中心からX軸原点位置までの距離を測定して、X軸方向の送り量を補正することで、前記回転テーブルによって反転加工可能なワークのX軸方向の心出しを行うようにしたことを特徴とする。
また、請求項3に係る工作機械の自動心出し用治具によれば、カバーによってワークの加工時に発生する切屑や塵埃が測定リングの基準穴内に入り込んだり、基準面に付着するのを確実に防ぐことができ、それらの基準穴や基準面を清浄に保って、タッチセンサによる測定精度を良好に保つことができる。
図1において、1は本発明の一実施の形態に係る工作機械の自動心出し用治具を備えた横型のマシニングセンタの一例である。このマシニングセンタ1は、ベッド2のX軸案内レール2a,2a上に支持され、X軸サーボモータ(図示せず)によってX軸方向(図1で左右方向)xに移動されるテーブル3と、前記ベッド2のZ軸案内レール2b,2b上に支持され、Z軸サーボモータ(図示せず)によってX軸に直角なZ軸方向(図1で前後方向)zに移動されるコラム4と、該コラム4のY軸案内レール4a,4aに支持され、Y軸サーボモータ(図示せず)によってX、Z軸に直角なY軸方向y(図1で上下方向)に移動される主軸ヘッド5と、前記テーブル3上に支持され、該テーブル3の中心cに位置するY軸に平行なB軸の回りに、B軸サーボモータ(図示せず)によって割出回転される回転テーブル6とを備えている。
そして、前記回転テーブル6の、前記パレット7が搬入、搬出される側と反対側における外周部(図1で右側部)には、本発明の一実施の形態に係る工作機械の自動心出し用治具11が設けられている。
また、前記測定リング13は、前記治具本体12の垂直部12bに形成した装着穴12dに、前記円筒部13aの外周部13cが嵌合され、前記フランジ部13bを介してボルト等によって前記垂直部12bに取り付けられている。
前記基準穴13dは、その中心軸線Sが前記パレット7の上面(前記回転テーブル6上のワークWの載置面)7aもしくは該上面に平行な平面(X,Z軸を含む平面に平行な面)に沿い、かつ前記B軸の中心cを通る直線上(B軸原点の位置では、B軸の中心を通るZ軸方向zに沿う線上)に位置するように設けられ、また、前記基準面13fは、前記基準穴13dの中心軸線Sに直交する平面(B軸の原点の位置では、Z軸に直交する平面、すなわちX,Y軸を含む平面に平行な面)に形成されている。
また、前記測定リング13には、前記基準穴13dの内方側(前記パレット7側、ないしはB軸の中心cに近い側)の開口部を閉鎖する垂直状の閉鎖板部14aと、前記基準面13dの上方側を覆う水平状の天板部14bとを備えたカバー14が、該天板部14bを前記治具本体12の垂直部12bの上端にボルト等によって固定して設けられている。
先ず、図4に示すように、マシニングセンタ1のNC装置(図示せず)を作動させて、工具交換アーム10によって工具マガジン9に格納されているタッチプローブMを主軸8に装着した後に、X制御軸を作動させて前記テーブル3を、X軸原点位置Xoからその中心cが前記コラム4の正面中央に達する位置まで移動させると共に、B軸制御軸を作動させて前記回転テーブル6をB軸原点位置(0度)に割出回転させ、前記自動心出し治具11をコラム4側に位置させる。そして、Y,Z制御軸を作動させて前記タッチプローブMの測定子Maを前記測定リング13の基準穴13dの内側に挿入させた後、従来と同様に、X,Y制御軸を作動させて前記タッチプローブMを左右、上下に移動させ、測定子Maが前記基準穴13dの内面に接触したときに読み込まれた各制御軸の座標値から、基準穴13d(主軸8、測定子Ma)の中心から前記X軸原点位置Xoまでの距離Dを測定する。上記測定操作を機械の稼働前等の熱変位が無いとき(図4(a)参照)と、機械の稼働等により熱変位(X制御軸用のボールねじの伸び等)が生じたとき(図4(b)参照)の各測定値の差から熱変位量(誤差量)αを求める。なお、図4では、便宜上、前記テーブル3の代わりに主軸ヘッド5(主軸8)が移動するように図示している(図5、図6においても同様である)。
このとき、軸穴15a1と同軸の軸穴15b1の穴ぐり位置P2は、B軸の中心cからX軸方向xの他方側へ前記距離Hと同一量だけ寄った位置となるので、前記回転テーブル6はX制御軸の作動でテーブル3を介して距離Fの位置から距離2HだけX軸方向xの他方側へ移動して、X軸原点位置Xoから距離Gの位置に位置決めされた後、ボーリング工具Tで前記軸穴15b1の穴ぐり加工を行う(図5(b)参照)。これにより、前記軸穴15a1と軸穴15b1がそれらの軸心位置にずれ(誤差)を生じることなく一直線上に正確に穴ぐり加工される(図5(c)参照)。
さらに、前記測定リング13に、前記基準穴13dの内方側の開口部を閉鎖し、前記基準面13fの上方側を覆うカバー14が設けられた構成とされているので、該カバー14によってワークWの加工時に発生する切屑や塵埃が測定リング13の基準穴13d内に入り込んだり、基準面13fに付着するのを確実に防ぐことができ、それらの基準穴13dや基準面13fを清浄に保って、タッチプローブMによる測定精度を良好に保つことができる。
また、前記においては、自動心出し用治具11を、テーブル3をX軸方向xに移動自在にベッド2に支持し、コラム4をZ軸方向zに移動自在にベース2に支持すると共に、主軸ヘッド5をY軸方向yに移動自在にコラムに支持して、前記テーブル(回転テーブル6上にパレット7を介して載置したワークW)と前記主軸ヘッド5の主軸8との間に、X,Y,Z軸方向x,y,zにおける相対的な移動を与えるようにしたマシニングセンタ1に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、前記テーブル3をベッド2に固定して支持すると共に前記コラム4をX軸方向xとZ軸方向zに移動自在にベッド2支持し、または前記テーブル3をZ軸方向zに移動自在にベッド2に支持すると共にコラム4をX軸方向xに移動自在にベッド2に支持し、またはテーブル3をX,Z軸方向x,zに移動自在にベッド2に支持すると共にコラム4をベッド2に固定して支持して、前記ワークWと主軸8との間に、X,Y,Z軸方向x,y,zにおける相対的な移動を与えるようにしたマシニングセンタに適用することもできる。
2 ベッド
3 テーブル
4 コラム
5 主軸ヘッド
6 回転テーブル
7 パレット
7a パレットの上面(回転テーブルのワーク載置面)
8 主軸
9 工具マガジン
10 工具交換アーム
11 自動心出し用治具
12 治具本体
13 測定リング
13a 基準穴
13b 基準面
14 カバー
15a1,15b1 軸穴
B B軸
M タッチプローブ(タッチセンサ)
S 基準穴の中心軸線
T ボーリング工具(工具)
W ワーク
α 熱変位量(誤差量)
Claims (3)
- テーブルの中心に位置するY軸に平行なB軸の回りに割出回転可能に支持された回転テーブルにワークを載置し、Z軸方向に配設された主軸に工具を装着して、前記テーブルと主軸とを相対的にX,Y,Z軸方向に移動させてワークの加工を行う工作機械において、
前記回転テーブルの外周部に固定した治具本体と、基準穴と基準面とを有し前記治具本体に取り付けた測定リングとを備え、
前記測定リングの基準穴は、その中心軸線がX,Z軸を含む平面に平行な面に沿い、かつ前記B軸の中心を通る直線上に位置するように設けられ、また、前記基準面は、前記測定リングの軸方向における外端面に設けられ、かつ前記基準穴の中心軸線に直交する平面に形成され、
前記テーブルと主軸とを相対的にX,Y,Z軸方向に移動させて、主軸に装着したタッチセンサを前記測定リングの基準穴に接触させて読み込まれた座標値により前記基準穴の中心からX軸原点位置までの距離を測定して、X軸方向の送り量を補正することで、前記回転テーブルによって反転加工可能なワークのX軸方向の心出しを行うようにしたことを特徴とする工作機械の自動心出し用治具。 - 前記基準面は、前記測定リングの外端面を一部分だけコラム側へ突き出して設けた突出部の端面に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の工作機械の自動心出し用治具。
- 前記測定リングには、前記基準穴の内方側の開口部を閉鎖し、前記基準面の上方側を覆うカバーが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械の自動心出し用治具。
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