JP2017124485A - Machine tool and correction method of tool tip position - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool capable of smoothly connecting a curve surface formed by a tool tip part before replacement and a curve surface formed by a tool tip part after replacement.SOLUTION: A machine tool includes: a mounting stand 47 on which a work-piece is mounted; a tool 30 having a tool tip part 32; a light shielding detection device 40 which is fixed to the mounting stand 47, provides an optical path of a laser beam 44 and detects a light shielding state of the laser beam 44; and tool control devices 20, 50 which are connected to the mounting stand 47 via a support structure body and controls an attitude and a position of the tool 30. A reference point 22 caused to correspond to the tool 30 is provided on the tool control devices 20, 50, and the tool control devices 20, 50 correct a position of the tool tip part 32 based on a difference between a position on calculation of the reference point 22 when causing the tool tip part 32 to accord with a measurement position P of the laser beam 44 and a position of a reference point 22 when causing the tool tip part 32 to actually accord with the measurement position P while the tool 30 maintains the tool attitude.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、載置台上に載置されたワークに対して工具を相対移動させることによって加工を施す、工作機械に関する。あるいは、本発明は、そのような工作機械における工具先端位置の補正方法に関する。   The present invention relates to a machine tool that performs machining by moving a tool relative to a workpiece placed on a placing table. Or this invention relates to the correction method of the tool front-end | tip position in such a machine tool.

従来より、例えばボールエンドミルを使用して、ワークの表面に曲面を形成する加工が行われている。この加工においては、寿命に達した工具を同径の同じ工具に交換する他、目標とする曲面の曲率半径や加工位置に応じて、工具を刃先の直径が異なる他の工具に交換する場合がある。この場合、交換前の工具によって形成された曲面と交換後の工具によって形成される曲面とが、滑らかに連続することが望ましい。このためには、交換前の工具先端部の位置と交換後の工具先端部の位置とを、その時点の工作機械の姿勢変化（姿勢誤差）も加味して正確に一致させる必要がある。   Conventionally, for example, a ball end mill is used to form a curved surface on the surface of a workpiece. In this machining, in addition to replacing the tool that has reached the end of its life with the same tool with the same diameter, the tool may be replaced with another tool with a different cutting edge diameter depending on the curvature radius of the target curved surface and the machining position. is there. In this case, it is desirable that the curved surface formed by the tool before replacement and the curved surface formed by the tool after replacement be smoothly continuous. For this purpose, it is necessary to accurately match the position of the tool tip part before replacement with the position of the tool tip part after replacement in consideration of the posture change (posture error) of the machine tool at that time.

工具先端部の位置については、例えば特開平１０−１３８０９７号公報（特許文献１）及び特開２０１２−１８０９３号公報（特許文献２）に記載されているように、工具の延伸方向（姿勢）及び当該工具の長さに基づいて評価されることが一般的である。具体的には、工作機械に、レーザ光の光路を提供すると共に当該レーザ光の遮光状態を検知可能な遮光検知装置を設け、工具先端部を所定位置からレーザ光の光路へと移動させ、当該先端部でレーザ光を遮光させる。遮光検知装置は、この遮光が開始した時に、工作機械の制御装置に対してスキップ信号を出力する。前記制御装置がスキップ信号を受信すると、工具の移動が停止させられると共に、前記所定位置からの移動量に基づいて工具の長さが評価されるようになっている。   As for the position of the tool tip, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-138097 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-18093 (Patent Document 2), It is common to evaluate based on the length of the tool. Specifically, the machine tool is provided with a light-shielding detection device that provides an optical path of the laser light and can detect the light-shielding state of the laser light, and the tool tip is moved from a predetermined position to the optical path of the laser light. The laser beam is shielded at the tip. The shading detection device outputs a skip signal to the control device of the machine tool when the shading is started. When the control device receives the skip signal, the movement of the tool is stopped, and the length of the tool is evaluated based on the movement amount from the predetermined position.

そして、例えば工具の交換が行われた場合には、ワークの加工が再開される前に、交換前の工具の長さと交換後の工具の長さとの差に基づき、交換前の工具先端部位置と交換後の工具先端部の位置とが一致するように、当該交換後の工具が位置決めされるようになっている。本測定は、工作機械に空間上の姿勢誤差がないと仮定された状態のものであり、工具の長さは、工作機械の基準点のシフト量を示すものに過ぎないため、工作機械上で測定しなくても構わない。例えば、ツールプリセッタ等を使用して、予め工具の長さを測定してもよい。   For example, when the tool is changed, the tool tip position before the change is based on the difference between the length of the tool before the change and the length of the tool after the change before the machining of the workpiece is resumed. The tool after the replacement is positioned so that the position of the tool tip after the replacement matches. This measurement is based on the assumption that the machine tool has no attitude error in space, and the length of the tool is merely an indication of the shift amount of the reference point of the machine tool. There is no need to measure. For example, the length of the tool may be measured in advance using a tool presetter or the like.

しかしながら、工具の長さを正確に評価して当該工具の位置決めを行った場合であっても、交換前の工具先端部の位置と交換後の工具先端部の位置との間にわずかなズレが生じ、交換前の工具先端部によって形成されていた曲面と交換後の工具先端部によって形成される曲面とが、滑らかに連続しない（段差が生じる）場合があった。このようなズレは、主として、ワークが載置される載置台から主軸に至るまでの一連の構成部品において、作業環境の温度変化等に起因する熱変形等によって生じた誤差による工作機械の姿勢変化（姿勢誤差）が、工具の交換に伴い、加工面に段差として顕在化したものであり、特に、直交３軸のみの座標系よりも直交３軸に回転を含む座標系で顕著である。   However, even when the tool length is accurately evaluated and the tool is positioned, there is a slight deviation between the tool tip position before replacement and the tool tip position after replacement. In some cases, the curved surface formed by the tool tip before replacement and the curved surface formed by the tool tip after replacement are not smoothly continuous (steps are generated). Such deviation is mainly due to changes in the attitude of the machine tool due to errors caused by thermal deformation caused by temperature changes in the work environment, etc. in a series of components from the mounting table on which the workpiece is placed to the spindle. (Position error) is manifested as a step on the machining surface with the replacement of the tool, and is particularly remarkable in a coordinate system including rotation in three orthogonal axes rather than a coordinate system having only three orthogonal axes.

特開平１０−１３８０９７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-138097 特開２０１２−１８０９３号公報JP 2012-18093 A

本件発明者は、工具先端部の位置を直接的に評価することにより、ワークが載置される載置台から工具に至るまでの一連の構成部品に生じた誤差により工作機械に姿勢変化（姿勢誤差）が生じている場合であっても、姿勢変化後あるいは交換後の工具先端部の位置を再現性良く位置決めできることを知見した。   The inventor directly evaluates the position of the tool tip, and changes the posture of the machine tool due to errors that occur in a series of components from the mounting table on which the workpiece is placed to the tool (posture error). It has been found that the position of the tool tip after the posture change or after the replacement can be positioned with good reproducibility even in the case where) occurs.

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、以上のような工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で工具先端部の位置が直接的に評価されることにより、前記姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具先端部の位置と姿勢変化後あるいは交換後の工具先端部の位置とを正確に一致させることができ、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工作機械及び工具先端部の位置の補正方法を提供することである。   The present invention has been created based on the above findings. The object of the present invention is to directly evaluate the position of the tool tip in a state including the posture error of the machine tool as described above, so that the posture error is included before the posture change or before the replacement. The position of the tool tip and the position of the tool tip after changing or changing the position of the tool can be matched exactly, and the formed curved surface can be made smooth and continuous without being aware of the position error. And a method for correcting the position of the tool tip.

本発明は、ワークを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記ワークに加工を施すと共に、工具先端部を有する工具と、
前記載置台に固定され、レーザ光の光路を提供すると共に、当該レーザ光の遮光状態を検知する遮光検知装置と、
前記載置台に支持構造体を介して連結され、前記工具の姿勢及び位置を制御する工具制御装置と、を備え、
前記工具制御装置には、前記工具に対応付けられた基準点が設けられ、
前記工具制御装置は、前記工具の加工時の工具姿勢である第１工具姿勢及び前記工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま前記工具先端部を前記レーザ光の計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第１工具位置を特定することを特徴とする工作機械である。 The present invention provides a mounting table for mounting a workpiece;
While processing the workpiece placed on the mounting table, a tool having a tool tip,
A light-blocking detection device fixed to the mounting table and providing an optical path of the laser light, and detecting a light-shielding state of the laser light;
A tool control device connected to the mounting table via a support structure and controlling the posture and position of the tool;
The tool control device is provided with a reference point associated with the tool,
Based on the first tool posture and the tool length of the tool that are tool postures when the tool is machined, the tool control device moves the tool tip portion to the laser beam measurement position while maintaining the first tool posture. The first tool position, which is the position of the reference point when actually matched with the first tool position, is specified.

本発明によれば、工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具の工具先端部の位置を正確に特定することができるため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具の工具先端部を正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工作機械を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately specify the position of the tool tip of the tool before or after changing the posture in a state including the posture error of the machine tool. It is possible to accurately match the tool tips of the tools. Accordingly, it is possible to provide a machine tool capable of smoothly continuing the formed curved surface without being aware of the posture error.

前記第１工具位置は、前記工具制御装置によって前記工具が前記第１工具姿勢を維持したまま一軸方向に移動される際に、前記レーザ光の前記計測位置が前記工具の第１部分で遮光される時の前記基準点の位置と、前記工具を一軸方向に移動したときに当該工具の第２部分で遮光される時の前記基準点の位置と、の２つの位置に基づいて求められて良い。   The first tool position is shielded from the measurement position of the laser beam by the first portion of the tool when the tool is moved in a uniaxial direction while maintaining the first tool posture by the tool control device. The position of the reference point when the tool is moved and the position of the reference point when the tool is shielded from light by the second portion of the tool when the tool is moved in one axis direction may be obtained. .

前記工具制御装置は、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が前記レーザ光の前記計測位置と前記２つの位置の中点とを結ぶ直線上に存在するように前記工具の位置を制御し、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が当該直線に沿うように前記工具を移動させ、
前記第１工具位置は、前記工具が前記直線に沿って移動される際に、前記計測位置が前記工具先端部によって遮光される時の前記基準点の位置に基づいて求められて良い。 The tool control device is configured so that the reference point exists on a straight line connecting the measurement position of the laser beam and the midpoint of the two positions while maintaining the tool in the first tool posture. Controlling the position, moving the tool so that the reference point follows the straight line while maintaining the tool in the first tool posture;
The first tool position may be obtained based on the position of the reference point when the measurement position is shielded by the tool tip when the tool is moved along the straight line.

これらの場合、工作機械に生じている姿勢誤差を含んだ状態で、工具先端部の位置を正確に特定することができる。   In these cases, the position of the tool tip can be accurately specified in a state that includes an attitude error occurring in the machine tool.

本発明において、前記工具制御装置は、
加工時の工具姿勢が第１工具姿勢から第２工具姿勢に変化された時に、当該第２工具姿勢及び前記工具長に基づいて、当該第２工具姿勢を維持したまま前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第２工具位置を特定し、
前記第１工具位置と前記第２工具位置との差に基づいて、前記工具の前記第２工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正して良い。 In the present invention, the tool control device comprises:
When the tool posture at the time of machining is changed from the first tool posture to the second tool posture, based on the second tool posture and the tool length, the laser beam is applied to the tool tip while maintaining the second tool posture. Identifying a second tool position which is the position of the reference point when it is actually matched to the measurement position of light;
The position of the tool tip in the second tool posture of the tool may be corrected based on the difference between the first tool position and the second tool position.

この場合、姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前の工具の工具先端部の位置と、姿勢変化後の工具の工具先端部の位置とを共に正確に特定することができるため、両者の位置を正確に一致させることが容易である。   In this case, both the position of the tool tip of the tool before the posture change and the position of the tool tip of the tool after the posture change can be accurately specified in a state including the posture error. Are easily matched.

あるいは、本発明において、前記工具制御装置は、
前記工具が他の工具に交換された時に、前記第１工具姿勢及び前記他の工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま当該他の工具の工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第３工具位置を特定し、
前記第１工具位置と前記第３工具位置との差に基づいて、前記他の工具の前記第１工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正して良い。 Alternatively, in the present invention, the tool control device includes:
When the tool is replaced with another tool, based on the first tool posture and the tool length of the other tool, the laser beam is applied to the tool tip of the other tool while maintaining the first tool posture. A third tool position that is the position of the reference point when it is actually matched with the measurement position of
Based on the difference between the first tool position and the third tool position, the position of the tool tip in the first tool posture of the other tool may be corrected.

この場合、姿勢誤差を含んだ状態で、交換前の工具の工具先端部の位置と、交換後の工具の工具先端部の位置とを共に正確に特定することができるため、両者の位置を正確に一致させることが容易である。   In this case, since the position of the tool tip of the tool before replacement and the position of the tool tip of the tool after replacement can both be accurately specified in a state including posture error, the positions of both are accurately determined. Easy to match.

前記工具制御装置は、前記工具の５軸制御が可能であって良い。この場合、工具の姿勢及び工具先端部の位置を自在に制御することができる。   The tool control device may be capable of five-axis control of the tool. In this case, the posture of the tool and the position of the tool tip can be freely controlled.

このような工作機械に採用される工具の一例としては、ボールエンドミルが挙げられる。   An example of a tool employed in such a machine tool is a ball end mill.

なお、以上のような工作機械における工具先端部の位置の補正方法も、本願の保護対象である。すなわち、本発明は、工作機械の工具先端部の位置の補正方法であって、
前記工作機械は、ワークを載置する載置台と、前記載置台に載置された前記ワークに加工を施すと共に、工具先端部を有する工具と、前記載置台に固定され、レーザ光の光路を提供すると共に、当該レーザ光の遮光状態を検知する遮光検知装置と、前記載置台に支持構造体を介して連結され、前記工具の姿勢及び位置を制御する工具制御装置と、を有し、
前記工具制御装置には、前記工具に対応付けられた基準点が設けられ、
前記工具制御装置が、前記工具の加工時の工具姿勢である第１工具姿勢及び前記工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま前記工具の前記工具先端部を前記レーザ光の計測位置に実際に一致させる一致工程と、
前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第１工具位置を特定する、第１工具位置特定工程と、を備えた
ことを特徴とする補正方法である。 In addition, the correction method of the position of the tool front-end | tip part in the above machine tools is also a protection object of this application. That is, the present invention is a method for correcting the position of the tool tip of a machine tool,
The machine tool performs a processing on the mounting table on which the workpiece is mounted, the workpiece mounted on the mounting table, a tool having a tool tip, and is fixed to the mounting table, and the optical path of the laser beam And providing a light shielding detection device for detecting the light shielding state of the laser light, and a tool control device connected to the mounting table via a support structure and controlling the posture and position of the tool,
The tool control device is provided with a reference point associated with the tool,
Based on the first tool posture and the tool length of the tool, the tool control device maintains the first tool posture on the tool tip portion of the tool while maintaining the first tool posture. A matching process that actually matches the measurement position of
A first tool position specifying step of specifying a first tool position that is a position of the reference point when the tool tip portion is actually matched with the measurement position of the laser beam. This is a correction method.

本発明によれば、工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具の工具先端部の位置を正確に特定することができるため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具の工具先端部を正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工具先端部の位置の補正方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately specify the position of the tool tip of the tool before or after changing the posture in a state including the posture error of the machine tool. It is possible to accurately match the tool tips of the tools. Thus, it is possible to provide a method for correcting the position of the tool tip that allows the formed curved surface to be smoothly continued without being aware of the posture error.

前記一致工程は、
前記工具制御装置が、前記工具を、前記第１工具姿勢を維持したまま一軸方向に移動させる第１移動工程と、
前記第１移動工程において、前記工具制御装置が、前記レーザ光の前記計測位置が前記工具の第１部分で遮光される時の前記基準点の位置と、前記工具を一軸方向に移動したときに当該工具の第２部分で遮光される時の前記基準点の位置と、の２つの位置を特定する特定工程と、を含んで良い。 The matching process includes
A first movement step in which the tool control device moves the tool in a uniaxial direction while maintaining the first tool posture;
In the first movement step, when the tool control apparatus moves the reference point when the measurement position of the laser beam is shielded by the first portion of the tool and the tool in a uniaxial direction. And a specifying step of specifying two positions of the reference point when the light is shielded by the second part of the tool.

更に、前記特定工程は、
前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が前記レーザ光の前記計測位置と前記２つの位置の中点とを結ぶ直線上に存在するように前記工具の位置を制御し、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が当該直線に沿うように前記工具を移動させる工程と、
前記工具が前記直線に沿って移動される際に、前記計測位置が前記工具先端部によって遮光される時の前記基準点の位置を特定する工程と、を含んで良い。 Furthermore, the specific step includes
Controlling the position of the tool so that the reference point exists on a straight line connecting the measurement position of the laser beam and the midpoint of the two positions while maintaining the tool in the first tool posture; Moving the tool so that the reference point follows the straight line while maintaining the tool in the first tool posture;
Specifying the position of the reference point when the measurement position is shielded from light by the tool tip when the tool is moved along the straight line.

これらの場合、工作機械に生じている姿勢誤差を含んだ状態で工具先端部の位置を正確に特定できるため、工具先端部の位置を正確に補正することができる。   In these cases, the position of the tool tip can be accurately specified in a state that includes the posture error occurring in the machine tool, so that the position of the tool tip can be accurately corrected.

以上の補正方法は、加工時の工具姿勢が第１工具姿勢から第２工具姿勢に変化された時に、当該第２工具姿勢及び前記工具長に基づいて、当該第２工具姿勢を維持したまま前記工具の前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第２工具位置を特定する、第２工具位置特定工程と、
前記第１工具位置と前記第２工具位置との差に基づいて、前記工具の前記第２工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する、第２工具位置補正工程と、を更に備えて良い。 In the above correction method, when the tool posture during machining is changed from the first tool posture to the second tool posture, the second tool posture is maintained based on the second tool posture and the tool length. A second tool position specifying step of specifying a second tool position that is a position of the reference point when the tool tip portion of the tool is actually matched with the measurement position of the laser beam;
A second tool position correcting step of correcting the position of the tool tip in the second tool posture of the tool based on the difference between the first tool position and the second tool position; .

この場合、姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前の工具の工具先端部の位置と、姿勢変化後の工具の工具先端部の位置とを共に正確に特定することができるため、両者の位置を正確に一致させることが容易である。   In this case, both the position of the tool tip of the tool before the posture change and the position of the tool tip of the tool after the posture change can be accurately specified in a state including the posture error. Are easily matched.

あるいは、以上の補正方法は、前記工具が他の工具に交換された時に、前記第１工具姿勢及び前記他の工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま当該他の工具の工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第３工具位置を特定する、第３工具位置特定工程と、
前記第１工具位置と前記第３工具位置との差に基づいて、前記他の工具の前記第１工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する、第３工具位置補正工程と、を更に備えて良い。 Alternatively, in the above correction method, when the tool is replaced with another tool, the other tool is maintained while maintaining the first tool posture based on the first tool posture and the tool length of the other tool. A third tool position specifying step of specifying a third tool position that is the position of the reference point when the tool tip is actually matched with the measurement position of the laser beam;
And a third tool position correcting step of correcting the position of the tool tip in the first tool posture of the other tool based on the difference between the first tool position and the third tool position. Good.

この場合、姿勢誤差を含んだ状態で、交換前の工具の工具先端部の位置と、交換後の工具の工具先端部の位置とを共に正確に特定することができるため、両者の位置を正確に一致させることが容易である。   In this case, since the position of the tool tip of the tool before replacement and the position of the tool tip of the tool after replacement can both be accurately specified in a state including posture error, the positions of both are accurately determined. Easy to match.

本発明によれば、工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具の工具先端部の位置を正確に特定することができるため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具の工具先端部を正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工作機械を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately specify the position of the tool tip of the tool before or after changing the posture in a state including the posture error of the machine tool. It is possible to accurately match the tool tips of the tools. Accordingly, it is possible to provide a machine tool capable of smoothly continuing the formed curved surface without being aware of the posture error.

あるいは、本発明によれば、工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具の工具先端部の位置を正確に特定することができるため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具の工具先端部を正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工具先端部の位置の補正方法を提供することができる。   Alternatively, according to the present invention, it is possible to accurately specify the position of the tool tip of the tool before or after changing the posture in a state including the posture error of the machine tool. The tool tip portion of the tool after replacement can be accurately matched. Thus, it is possible to provide a method for correcting the position of the tool tip that allows the formed curved surface to be smoothly continued without being aware of the posture error.

本発明の一実施の形態の工作機械の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a machine tool according to an embodiment of the present invention. 図１の工作機械の一連の構成部品を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a series of component parts of the machine tool of FIG. 図１の工作機械の、工具が取り付けられたインデックスヘッドの概略正面図である。It is a schematic front view of the index head to which the tool was attached of the machine tool of FIG. 図１の工作機械に採用されている遮光検知装置の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the light-shielding detection apparatus employ | adopted as the machine tool of FIG. 図１の工作機械の制御装置、遮光検知装置及び駆動部の接続関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection relation of the control apparatus of the machine tool of FIG. 1, a light-shielding detection apparatus, and a drive part. 基準工具を用いて図１の工作機械の基準点を特定する工程を説明するための概略斜視図である。It is a schematic perspective view for demonstrating the process of specifying the reference point of the machine tool of FIG. 1 using a reference | standard tool. 基準工具を用いて図１の工作機械の基準点を特定する工程を説明するための概略側面図である。It is a schematic side view for demonstrating the process of pinpointing the reference point of the machine tool of FIG. 1 using a reference | standard tool. 基準工具を用いて図１の工作機械の基準点を特定する工程を説明するための概略正面図である。It is a schematic front view for demonstrating the process of pinpointing the reference point of the machine tool of FIG. 1 using a reference | standard tool. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、当該工程の開始直前の工具を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and is a schematic perspective view which shows the tool just before the start of the said process. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、遮光検知装置を工具に対して回転させる工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and is a schematic perspective view which shows the process of rotating a light-shielding detection apparatus with respect to a tool. 図９Ａの概略側面図である。It is a schematic side view of FIG. 9A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、加工時の工具姿勢及び予め記憶された工具長に基づいて工具先端部を遮光検知装置の計測位置に一致させる工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and light-shielding detection apparatus for a tool front-end | tip part based on the tool attitude | position at the time of a process and the tool length memorize | stored previously It is a schematic perspective view which shows the process made to correspond to this measurement position. 図１０Ａの概略側面図である。FIG. 10B is a schematic side view of FIG. 10A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具の同径円筒状部を測定するための位置決めを行う工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and is a schematic perspective view which shows the process of performing the positioning for measuring the same diameter cylindrical part of a tool. is there. 図１１Ａの概略側面図である。FIG. 11B is a schematic side view of FIG. 11A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具をレーザ光に向けて一軸方向に移動させ同径円筒状部の片側を測定する工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, moving a tool to a laser beam to a uniaxial direction, and measuring one side of a cylindrical part with the same diameter It is a schematic perspective view which shows a process. 図１２Ａの概略側面図である。It is a schematic side view of FIG. 12A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具の同径円筒状部の反対側を測定するために位置決めを行う工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and the outline which shows the process of positioning in order to measure the other side of the cylindrical part of the same diameter of a tool It is a perspective view. 図１３Ａの概略側面図である。FIG. 13B is a schematic side view of FIG. 13A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、同径円筒状部の反対側を測定する工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and is a schematic perspective view which shows the process of measuring the other side of a cylindrical part with the same diameter. 図１４Ａの概略側面図である。FIG. 14B is a schematic side view of FIG. 14A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具の軸線を特定する工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process which calculates | requires the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and is a figure for demonstrating the process of specifying the axis line of a tool. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具の軸線上に遮光検知装置の計測位置が位置するように当該工具を移動させる工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and the process of moving the said tool so that the measurement position of the light-shielding detection apparatus may be located on the axis line of a tool It is a schematic perspective view which shows. 図１６Ａの概略側面図である。FIG. 16B is a schematic side view of FIG. 16A. 加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部の実際の位置を求める工程を説明するための図であり、工具の軸線に沿って当該工具を計測位置に向けて直線状に移動させる工程を示す概略斜視図である。It is a figure for demonstrating the process of calculating | requiring the actual position of a tool front-end | tip part, maintaining the tool attitude | position at the time of a process, and shows the process of moving the said tool linearly toward a measurement position along the axis line of a tool. It is a schematic perspective view. 図１７Ａの概略側面図である。FIG. 17B is a schematic side view of FIG. 17A.

以下に、添付の図面を参照して本発明の一実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施の形態の工作機械１００の概略斜視図であり、図２は、図１の工作機械１００の一連の構成部品を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態の工作機械１００は、門形加工機である。この門形加工機は、図１及び図２に示すように、ワークＷが載置されるテーブル１１と、テーブル１１を支持するベッド１２と、ベッド１２を支持する基礎１３と、基礎１３上に固定され、ベッド１２を挟み込む位置において互いに平行に鉛直上方に延びている一対のコラム１４と、当該一対のコラム１４に支持され、後述される工具把持部の姿勢及び工具把持部の先端部に設けられた基準点の位置を制御する、工具制御装置としての駆動部６０（図２参照）と、を備えている。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a machine tool 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a series of components of the machine tool 100 of FIG. As shown in FIG. 1, a machine tool 100 according to the present embodiment is a portal machine. As shown in FIGS. 1 and 2, the portal machine includes a table 11 on which a workpiece W is placed, a bed 12 that supports the table 11, a foundation 13 that supports the bed 12, and a foundation 13. A pair of columns 14 which are fixed and extend vertically upward in parallel to each other at a position where the bed 12 is sandwiched, and supported by the pair of columns 14 and provided at a posture of the tool gripping portion and a tip portion of the tool gripping portion which will be described later And a drive unit 60 (see FIG. 2) as a tool control device for controlling the position of the reference point.

本実施の形態の駆動部６０は、後述される制御装置５０（図５参照）によって制御されるようになっており、一対のコラム１４間に上下動可能に架け渡されたクロスレール１５と、クロスレール１５に水平方向（図１におけるＹ軸方向）に移動可能に支持され、鉛直方向に延びる貫通孔が形成されたサドル１６と、サドル１６の貫通孔内に支持され、当該貫通孔内を鉛直方向に摺動可能なラム１７と、ラム１７の下端領域に係合され、後述される工具３０を旋回可能に把持する工具把持部２１を有するインデックスヘッド２０と、を有している。本実施の形態の駆動部６０には、モータ等の公知の駆動機構が設けられており、クロスレール１５、ラム１７及びインデックスヘッド２０が当該駆動機構によって駆動されるようになっている。   The drive unit 60 of the present embodiment is controlled by a control device 50 (see FIG. 5), which will be described later, and the cross rail 15 that is bridged up and down between a pair of columns 14; The saddle 16 is supported by the cross rail 15 so as to be movable in the horizontal direction (Y-axis direction in FIG. 1) and has a through hole extending in the vertical direction. The saddle 16 is supported in the through hole. The ram 17 is slidable in the vertical direction, and the index head 20 is engaged with a lower end region of the ram 17 and has a tool gripping portion 21 that grips a tool 30 described later so as to be turnable. The drive unit 60 of the present embodiment is provided with a known drive mechanism such as a motor, and the cross rail 15, the ram 17 and the index head 20 are driven by the drive mechanism.

図２に示すように、本実施の形態のインデックスヘッド２０は、テーブル１１に対面するようにラム１７によって支持されており、予め設定された装置座標系（図１参照）と加工プログラムとに基づいて、工具３０ないし工具把持部２１の姿勢（向き）を制御するようになっている。この制御は、工具把持部２１の先端に予め設定された基準点２２（図３参照）の装置座標系における座標値に基づいて行われるようになっている。本実施の形態の基準点２２は、工具把持部２１に装着される工具３０の軸線上に存在している。   As shown in FIG. 2, the index head 20 of the present embodiment is supported by a ram 17 so as to face the table 11, and is based on a preset apparatus coordinate system (see FIG. 1) and a machining program. Thus, the posture (orientation) of the tool 30 or the tool gripping portion 21 is controlled. This control is performed based on the coordinate value in the apparatus coordinate system of the reference point 22 (see FIG. 3) preset at the tip of the tool gripping portion 21. The reference point 22 of the present embodiment exists on the axis line of the tool 30 attached to the tool gripping part 21.

図３は、図１の工作機械１００のインデックスヘッド２０の概略正面図であり、工具把持部２１に工具３０が装着された状態を示している。図３に示すように、本実施の形態のインデックスヘッド２０は、５軸制御（図３におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸及びＣ軸に関する制御）が可能である。鉛直面内の旋回制御（図３におけるＢ軸に関する制御）については、旋回中心点２３を中心として、工具把持部２１を鉛直下向きの仮想軸線に対して時計回りに０°〜９５°の角度範囲において旋回させ得るようになっており、この旋回において、１°毎の角度の割り出しが可能となっている。   FIG. 3 is a schematic front view of the index head 20 of the machine tool 100 of FIG. 1 and shows a state in which the tool 30 is mounted on the tool gripping portion 21. As shown in FIG. 3, the index head 20 of the present embodiment can perform 5-axis control (control on the X axis, Y axis, Z axis, B axis, and C axis in FIG. 3). For turning control in the vertical plane (control related to the B axis in FIG. 3), the tool gripping portion 21 is angled from 0 ° to 95 ° clockwise around the turning center point 23 with respect to the vertically downward virtual axis. In this turning, the angle can be determined every 1 °.

また、図３に示すように、本実施の形態の工具３０は、ボールエンドミルであり、工具把持部２１に把持される被把持部３１と、ワークＷを加工するための刃が形成された半球状の工具先端領域と、被把持部３１と工具先端領域との間に設けられた同径円筒状部３３と、を有している。図３に示すように、前記半球状の工具先端領域には、当該工具先端領域と同径円筒状部３３の軸線Ａとが交わる位置に、工具先端部３２が存在している。工具３０は、工作機械１００に装着される前に、ツールプリセッタ等でその工具長が予め測定され、その測定結果（工具長）が後述される制御装置５０の制御部５１に記憶されている。   As shown in FIG. 3, the tool 30 of the present embodiment is a ball end mill, and a hemisphere in which a gripped portion 31 gripped by the tool gripping portion 21 and a blade for processing the workpiece W are formed. And a cylindrical portion 33 having the same diameter provided between the gripped portion 31 and the tool tip region. As shown in FIG. 3, a tool tip 32 is present in the hemispherical tool tip region at a position where the tool tip region intersects the axis A of the cylindrical portion 33 having the same diameter. Before the tool 30 is mounted on the machine tool 100, its tool length is measured in advance by a tool presetter or the like, and the measurement result (tool length) is stored in the control unit 51 of the control device 50 described later. .

図２に戻って、本実施の形態の工作機械１００は、回転テーブル４７上に固定された遮光検知装置４０を更に有している。この遮光検知装置４０の概略斜視図が、図４に示されている。図４に示すように、本実施の形態の遮光検知装置４０は、直方体状の基部４１と基部４１の上面に所定の間隔を空けて設けられた一対の対向壁４２、４３とを有し、全体として凹型の形状を有している。一方の壁（図４における左方の壁）４２には、他方の壁（図４における右方の壁）に向かってレーザ光４４を発する発光部４５が設けられており、他方の壁４３には、レーザ光４４を受光する受光部４６が設けられている。そして、受光部４６がレーザ光４４を受光している状態からレーザ光４４の一定割合以上が遮光された状態へと変化した際に、制御装置５０に向けてスキップ信号を発信するようになっている。   Returning to FIG. 2, the machine tool 100 according to the present embodiment further includes a light shielding detection device 40 fixed on the rotary table 47. A schematic perspective view of the shading detection device 40 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the light-shielding detection device 40 of the present embodiment has a rectangular parallelepiped base 41 and a pair of opposing walls 42 and 43 provided on the upper surface of the base 41 at a predetermined interval. It has a concave shape as a whole. One wall (left wall in FIG. 4) 42 is provided with a light emitting portion 45 that emits laser light 44 toward the other wall (right wall in FIG. 4). Is provided with a light receiving portion 46 for receiving the laser beam 44. A skip signal is transmitted to the control device 50 when the light receiving unit 46 changes from a state in which the laser light 44 is received to a state in which a certain ratio or more of the laser light 44 is shielded. Yes.

図４に示すように、回転テーブル４７は、その回転中心軸Ｌとレーザ光４４の光路とが互いに直交するような態様で回転されるようになっている。換言すれば、遮光検知装置４０の回転中心軸Ｌもまた、レーザ光４４の光路と直交している。そして、回転テーブル４７の回転中心軸、すなわち遮光検知装置４０の回転中心軸Ｌが、レーザ光４４と交わる交点が、当該遮光検知装置４０による計測が行われる計測位置Ｐとなっている。   As shown in FIG. 4, the rotary table 47 is rotated in such a manner that the rotation center axis L and the optical path of the laser beam 44 are orthogonal to each other. In other words, the rotation center axis L of the light shielding detection device 40 is also orthogonal to the optical path of the laser light 44. The intersection point where the rotation center axis of the rotary table 47, that is, the rotation center axis L of the light shielding detection device 40 intersects with the laser beam 44 is a measurement position P at which measurement by the light shielding detection device 40 is performed.

図５は、図１の工作機械１００の制御装置５０、遮光検知装置４０及び駆動部６０の接続関係を示すブロック図である。図５に示すように、本実施の形態の制御装置５０は、予め記憶された加工プログラムに基づいて工具３０ないし工具把持部２１の姿勢状態及び基準点２２の位置を制御するための制御信号を生成し、駆動部６０に向けて送信する制御部５１と、制御部５１に接続され、駆動部６０によって工具３０ないし工具把持部２１が移動されて当該工具３０がレーザ光４４の一定割合を遮光する時の、基準点２２の装置座標系における座標値を取得する演算部５２と、を有している。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a connection relationship among the control device 50, the light shielding detection device 40, and the drive unit 60 of the machine tool 100 of FIG. As shown in FIG. 5, the control device 50 of the present embodiment provides a control signal for controlling the posture state of the tool 30 or the tool gripping unit 21 and the position of the reference point 22 based on a machining program stored in advance. A control unit 51 that generates and transmits to the drive unit 60 and is connected to the control unit 51, and the tool 30 or the tool gripping unit 21 is moved by the drive unit 60 so that the tool 30 blocks a certain ratio of the laser beam 44. A calculation unit 52 that acquires a coordinate value of the reference point 22 in the device coordinate system when the operation is performed.

図５に示すように、本実施の形態の制御部５１は、駆動部６０に接続されており、制御部５１からの指示に基づいてクロスレール１５、ラム１７、インデックスヘッド２０が駆動され、ワークＷに対する工具３０の位置決めが行われるようになっている。また、図５に示すように、制御部５１には、前述の遮光検知装置４０が接続されており、演算部５２は、当該制御部５１がスキップ信号を受信した際の基準点２２の座標値を当該制御部５１から取得するようになっている。工具３０の測定が行われる際には、制御部５１によって回転テーブル４７が回転され、工具３０に対する遮光検知装置４０の位置決めが行われるようになっている。また、本実施の形態の工作機械１００においては、制御部５１内にレーザ光４４の光路の座標値が予め格納されており、工具把持部２１の基準点２２とレーザ光４４の光路との相対位置関係が制御装置５０によって認識され得るようになっている。   As shown in FIG. 5, the control unit 51 of the present embodiment is connected to the drive unit 60, and the cross rail 15, the ram 17, and the index head 20 are driven based on instructions from the control unit 51, and the workpiece The tool 30 is positioned with respect to W. Further, as shown in FIG. 5, the control unit 51 is connected to the above-described light-shielding detection device 40, and the calculation unit 52 is a coordinate value of the reference point 22 when the control unit 51 receives a skip signal. Is acquired from the control unit 51. When the measurement of the tool 30 is performed, the rotary table 47 is rotated by the control unit 51 so that the light shielding detection device 40 is positioned with respect to the tool 30. Further, in the machine tool 100 of the present embodiment, the coordinate value of the optical path of the laser beam 44 is stored in advance in the control unit 51, and the relative point between the reference point 22 of the tool gripping unit 21 and the optical path of the laser beam 44 is stored. The positional relationship can be recognized by the control device 50.

更に、駆動部６０は、工具３０が所定の姿勢状態を維持したまま同径円筒状部３３がレーザ光４４を遮るように、予め取得されたレーザ光４４の光路の座標値及び工具把持部２１の基準点２２と同径円筒状部３３との相対位置関係に基づいて、工具３０を装置座標系の一軸方向（例えば、図３におけるＺ軸方向）に移動させるようになっている。本明細書において、レーザ光４４の光路の座標値とは、前述した計測位置Ｐの装置座標系における座標値を意味している。制御装置５０の制御部５１は、この計測位置Ｐの装置座標系における座標値を取得し管理するようになっている。   Further, the drive unit 60 is configured to obtain the coordinate value of the optical path of the laser beam 44 acquired in advance and the tool gripping unit 21 so that the cylindrical portion 33 with the same diameter blocks the laser beam 44 while the tool 30 maintains a predetermined posture state. Based on the relative positional relationship between the reference point 22 and the cylindrical portion 33 having the same diameter, the tool 30 is moved in one axial direction of the apparatus coordinate system (for example, the Z-axis direction in FIG. 3). In this specification, the coordinate value of the optical path of the laser beam 44 means the coordinate value in the apparatus coordinate system of the measurement position P described above. The control unit 51 of the control device 50 acquires and manages the coordinate value of the measurement position P in the device coordinate system.

また、本実施の形態の演算部５２は、工具３０の移動の際に、レーザ光４４が、同径円筒状部３３の第１位置Ｘ１で接する時の基準点２２の装置座標系における第１座標値Ｑ１と、当該同径円筒状部３３の第２位置Ｘ２で接する時の基準点２２の装置座標系における第２座標値Ｑ２と、の中点Ｍを特定するようになっている（図１５参照）。本実施の形態において、第１位置Ｘ１及び第２位置Ｘ２は、レーザ光４４の光路の方向及び鉛直方向によって規定される平面と同径円筒状部３３との共有部分（楕円状の断面）の下端部及び上端部にそれぞれ対応している。   In addition, the calculation unit 52 of the present embodiment is configured so that the first reference point 22 in the apparatus coordinate system when the laser beam 44 contacts at the first position X1 of the cylindrical portion 33 with the same diameter when the tool 30 is moved. The middle point M of the coordinate value Q1 and the second coordinate value Q2 in the device coordinate system of the reference point 22 when contacting at the second position X2 of the cylindrical portion 33 of the same diameter is specified (see FIG. 15). In the present embodiment, the first position X1 and the second position X2 are shared portions (elliptical cross section) between the plane defined by the optical path direction and the vertical direction of the laser light 44 and the cylindrical portion 33 having the same diameter. It corresponds to the lower end and the upper end, respectively.

本実施の形態の制御装置５０は、前記所定の姿勢状態を維持したまま基準点２２が遮光検知装置の計測位置Ｐと前記中点Ｍとを結ぶ直線上に存在するように駆動部６０を介して基準点２２の位置を制御し、当該所定の姿勢状態を維持しながら更に基準点２２、すなわち工具３０を、当該直線に沿って移動させるようになっている。この移動時に、演算部５２は、工具３０の工具先端部３２がレーザ光４４に到達し当該レーザ光４４の一定割合を遮光する際の基準点２２の装置座標系における座標値を取得するようになっている。   The control device 50 according to the present embodiment is arranged via the drive unit 60 so that the reference point 22 exists on a straight line connecting the measurement position P of the light-shielding detection device and the midpoint M while maintaining the predetermined posture state. The position of the reference point 22 is controlled, and the reference point 22, that is, the tool 30, is further moved along the straight line while maintaining the predetermined posture state. During this movement, the calculation unit 52 acquires the coordinate value in the apparatus coordinate system of the reference point 22 when the tool tip 32 of the tool 30 reaches the laser beam 44 and shields a certain proportion of the laser beam 44. It has become.

次に、本実施の形態の工作機械１００の作用について説明する。   Next, the operation of the machine tool 100 according to the present embodiment will be described.

まず、工具３０の測定手順の説明に先立ち、図６〜図７Ｂを参照して、本実施の形態の工作機械１００の校正工程である、基準点２２の装置座標系における座標値を設定する工程について説明する。図６〜図７Ｂは、基準工具３０’を用いて図１の工作機械１００の基準点２２を特定する工程を説明するための図である。図６はその概略斜視図であり、図７Ａはその概略側面図であり、図７Ｂはその概略正面図である。   First, prior to the description of the measurement procedure of the tool 30, with reference to FIGS. 6 to 7B, a step of setting a coordinate value in the apparatus coordinate system of the reference point 22, which is a calibration step of the machine tool 100 of the present embodiment. Will be described. 6 to 7B are diagrams for explaining a process of specifying the reference point 22 of the machine tool 100 of FIG. 1 using the reference tool 30 '. 6 is a schematic perspective view thereof, FIG. 7A is a schematic side view thereof, and FIG. 7B is a schematic front view thereof.

図示される例においては、図６のＢ軸／Ｃ軸の角度が全て０°となる基準姿勢において、工具把持部２１により基準工具３０’が把持される。ここで、基準工具３０’とは、工具長（基準点２２から工具先端部３２’までの距離）を正確に特定可能な工具を意味している。基準工具３０’の工具長は、予め制御装置５０の制御部５１に入力されて当該制御部５１により把握されている。   In the illustrated example, the reference tool 30 ′ is gripped by the tool gripper 21 in the reference posture in which the angles of the B axis / C axis in FIG. 6 are all 0 °. Here, the reference tool 30 'means a tool that can accurately specify the tool length (distance from the reference point 22 to the tool tip 32'). The tool length of the reference tool 30 ′ is previously input to the control unit 51 of the control device 50 and is grasped by the control unit 51.

そして、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、駆動部６０によってインデックスヘッド２０が一軸方向（例えば鉛直下方）に平行移動され、基準工具３０’の工具先端部３２’によってレーザ光４４の計測位置Ｐが遮光される。本実施の形態において、制御装置５０は、基準点２２の装置座標系における座標値を取得および管理している。そして、インデックスヘッド２０の平行移動は、基準点２２の装置座標系における座標値と制御装置５０に格納されているレーザ光４４の計測位置Ｐとに基づいて制御される。基準工具３０’の工具先端部３２’がレーザ光４４の一定割合を遮光すると、遮光検知装置４０は、制御装置５０の制御部５１にスキップ信号を送信する。このスキップ信号を受信した制御部５１は、演算部５２に、スキップ信号を受信した時の基準点２２の座標値を取得させる。この座標値は、演算部５２から制御部５１に送信され、工具先端部３２’が計測位置Ｐに位置しているときの基準点２２の基準座標値（装置座標系の原点）として当該制御部５１に記憶される。   Then, as shown in FIGS. 7A and 7B, the index head 20 is translated in one axial direction (for example, vertically downward) by the drive unit 60, and the measurement position P of the laser beam 44 is measured by the tool tip 32 'of the reference tool 30'. Is shielded from light. In the present embodiment, the control device 50 acquires and manages coordinate values of the reference point 22 in the device coordinate system. The parallel movement of the index head 20 is controlled based on the coordinate value of the reference point 22 in the apparatus coordinate system and the measurement position P of the laser beam 44 stored in the control apparatus 50. When the tool tip 32 ′ of the reference tool 30 ′ shields a certain proportion of the laser light 44, the light shielding detector 40 transmits a skip signal to the controller 51 of the controller 50. The control unit 51 that has received the skip signal causes the calculation unit 52 to acquire the coordinate value of the reference point 22 when the skip signal is received. This coordinate value is transmitted from the calculation unit 52 to the control unit 51, and is used as a reference coordinate value (origin of the apparatus coordinate system) of the reference point 22 when the tool tip 32 ′ is located at the measurement position P. 51 is stored.

次に、図８Ａ〜図１６Ｂを参照して、工作機械１００の姿勢誤差を含んだ状態で工具３０の工具先端部３２の位置（座標値）を補正するための手順について説明する。   Next, a procedure for correcting the position (coordinate value) of the tool tip 32 of the tool 30 in a state including the posture error of the machine tool 100 will be described with reference to FIGS. 8A to 16B.

図８〜図１６Ｂは、加工時の工具姿勢を維持したまま工具先端部３２の実際の位置を求める工程を説明するための図である。具体的には、図８は、当該工程の開始直前の工具３０を示す概略斜視図であり、図９Ａは、遮光検知装置４０を工具３０に対して回転させる工程を示す概略斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａの概略側面図であり、図１０Ａは、加工時の工具姿勢及び予め記憶された工具長に基づいて工具先端部３２を遮光検知装置４０の計測位置Ｐに一致させたとした時の基準点２２の位置を取得する工程を示す概略斜視図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの概略側面図であり、図１１Ａは、工具３０の同径円筒状部３３を測定するための位置決めを行う工程を示す概略斜視図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの概略側面図であり、図１２Ａは、工具３０をレーザ光４４に向けて一軸方向に移動させ同径円筒状部３３の片側を測定する工程を示す概略斜視図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの概略側面図であり、図１３Ａは、工具３０の同径円筒状部３３の反対側を測定するための位置決めを行う工程を示す概略斜視図であり、図１３Ｂは、図１３Ａの概略側面図であり、図１４Ａは、同径円筒状部３３の反対側を測定する工程を示す概略斜視図であり、図１４Ｂは、図１４Ａの概略斜視図であり、図１５は、工具３０の軸線Ａを特定する工程を説明するための図であり、図１６Ａは、工具３０の軸線Ａ上に遮光検知装置４０の計測位置Ｐが位置するように当該工具３０を移動させる工程を示す概略斜視図であり、図１６Ｂは、図１６Ａの概略側面図であり、図１７Ａは、工具３０の軸線Ａに沿って当該工具３０を計測位置Ｐに向けて直線状に移動させる工程を示す概略斜視図であり、図１７Ｂは、図１７Ａの概略側面図である。   FIGS. 8 to 16B are diagrams for explaining a process for obtaining the actual position of the tool tip 32 while maintaining the tool posture during machining. Specifically, FIG. 8 is a schematic perspective view showing the tool 30 immediately before the start of the step, and FIG. 9A is a schematic perspective view showing a step of rotating the shading detection device 40 with respect to the tool 30. 9B is a schematic side view of FIG. 9A, and FIG. 10A shows that the tool tip 32 is made to coincide with the measurement position P of the shading detection device 40 based on the tool posture at the time of machining and the pre-stored tool length. FIG. 10B is a schematic side view of FIG. 10A, and FIG. 11A is a diagram for measuring the cylindrical portion 33 having the same diameter of the tool 30. FIG. 11B is a schematic side view of FIG. 11A, and FIG. 12A is a schematic side view of the cylindrical portion 33 having the same diameter by moving the tool 30 in the uniaxial direction toward the laser beam 44. It is a schematic perspective view which shows the process of measuring one side FIG. 12B is a schematic side view of FIG. 12A, and FIG. 13A is a schematic perspective view illustrating a process of positioning for measuring the opposite side of the cylindrical portion 33 with the same diameter of the tool 30. 13A is a schematic side view of FIG. 13A, FIG. 14A is a schematic perspective view showing a process of measuring the opposite side of the cylindrical portion 33 with the same diameter, FIG. 14B is a schematic perspective view of FIG. 14A, and FIG. FIG. 16A is a diagram for explaining a process of specifying the axis A of the tool 30, and FIG. 16A is a process of moving the tool 30 so that the measurement position P of the shading detection device 40 is positioned on the axis A of the tool 30. 16B is a schematic side view of FIG. 16A, and FIG. 17A is a step of moving the tool 30 linearly toward the measurement position P along the axis A of the tool 30. FIG. 17B is a schematic perspective view shown in FIG. It is a schematic side view of a.

まず、図８に示すように、加工を終えた工具３０の回転が停止され、加工が終了する直前における当該工具３０の姿勢、すなわちＢ軸及びＣ軸（図８参照）の値、が維持される。そして、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、遮光検知装置４０のレーザ光４４の光路が当該工具３０の軸線方向に垂直になるように位置決めされる。この間、工具３０は、加工が終了する直前の姿勢に維持される（Ｂ軸及びＣ軸の値が維持される）。なお、本工程の理解を容易にするため、図９Ｂでは遮光検知装置４０を断面図で示してある。このことは、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１６Ｂ及び図１７Ｂにおいても同様である。また、図９Ａ以降の各図においては、回転テーブル４７の図示も省略してある。   First, as shown in FIG. 8, the rotation of the tool 30 that has finished machining is stopped, and the posture of the tool 30 immediately before the machining is finished, that is, the values of the B axis and the C axis (see FIG. 8) are maintained. The Then, as shown in FIGS. 9A and 9B, the optical path of the laser beam 44 of the light shielding detection device 40 is positioned so as to be perpendicular to the axial direction of the tool 30. During this time, the tool 30 is maintained in a posture immediately before the end of machining (the values of the B axis and the C axis are maintained). In addition, in order to make an understanding of this process easy, in FIG. 9B, the light-shielding detection apparatus 40 is shown with sectional drawing. This also applies to FIGS. 10B, 11B, 12B, 13B, 14B, 16B, and 17B. Further, in each drawing after FIG. 9A, the illustration of the rotary table 47 is also omitted.

そして、演算部５２は、加工時の工具姿勢及び工具長に基づいて、工具先端部３２を遮光検知装置４０の計測位置Ｐに一致させたとした場合の基準点２２の位置を計算により求める。そして、工具把持部２１の基準点２２の座標値が当該計算により求められた基準点２２の位置（座標値）に一致するように、工具３０が移動される。そして、レーザ光４４の光路と工具３０の軸線Ａとが互いに直交するように、回転テーブル４７が回転中心軸Ｌ周りに回転される。これにより、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、工具３０の工具先端部３２は、工具３０の軸線Ａとレーザ光４４の光路とが互いに直交した状態でレーザ光４４の計測位置Ｐに略一致する。図８乃至図１６Ｂにおいては、加工が終了する直前の工具３０の姿勢の一例として、基準点２２と旋回中心点２３とを結ぶ直線（工具の軸線Ａ）が、旋回中心点２３から鉛直下方に延びる仮想軸線に対して時計回りに４５°よりも大きい角α（図９Ｂ参照）をなす姿勢が図示されている。   And the calculating part 52 calculates | requires the position of the reference point 22 when the tool front-end | tip part 32 is made to correspond with the measurement position P of the light-shielding detection apparatus 40 based on the tool attitude | position and tool length at the time of a process. Then, the tool 30 is moved so that the coordinate value of the reference point 22 of the tool gripper 21 matches the position (coordinate value) of the reference point 22 obtained by the calculation. Then, the rotary table 47 is rotated around the rotation center axis L so that the optical path of the laser beam 44 and the axis A of the tool 30 are orthogonal to each other. As a result, as shown in FIGS. 10A and 10B, the tool tip 32 of the tool 30 substantially coincides with the measurement position P of the laser beam 44 in a state where the axis A of the tool 30 and the optical path of the laser beam 44 are orthogonal to each other. To do. 8 to 16B, as an example of the posture of the tool 30 immediately before the end of machining, a straight line (tool axis A) connecting the reference point 22 and the turning center point 23 is vertically downward from the turning center point 23. A posture is shown that forms an angle α (see FIG. 9B) greater than 45 ° clockwise with respect to the extending virtual axis.

そして、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、工具３０は、前記姿勢（Ｂ軸及びＣ軸の値）が維持された状態で、駆動部６０によって上方に移動される。具体的には、この移動は、工具３０が、工具３０の刃先の直径Ｄの２倍（２Ｄ）に等しい距離だけ鉛直上方（図６Ｂにおける上方）に移動されると共に、水平面内においてレーザ光４４に直交する方向に（図６Ｂにおける左方に）工具３０の刃先の直径Ｄの２倍（２Ｄ）に等しい距離だけ移動される。この移動は、後述する工程において工具３０が移動された際に、レーザ光４４が工具先端部３２ではなく同径円筒状部３３によって確実に遮光されるように、当該工具３０を予め位置決めするためのものである。この移動により、工具３０の同径円筒状部３３が、レーザ光４４の鉛直上方に位置決めされる。図６Ｂにおいて、位置決め後の工具３０は、実線で示されている。なお、他の実施の形態では、例えば、レーザ光４４の遮光状態が解消されてから工具先端領域（刃先）の直径Ｄだけ移動された後にその移動が停止されても良い。また、工具３０は、駆動部６０によって上方に移動される際に当該工具３０の刃先の直径Ｄの２倍ではなく、一定距離（例えば２０ｍｍ）だけ移動されても良い。   Then, as shown in FIGS. 11A and 11B, the tool 30 is moved upward by the drive unit 60 in a state in which the posture (values of the B axis and the C axis) is maintained. Specifically, this movement is performed by moving the tool 30 vertically upward (upward in FIG. 6B) by a distance equal to twice the diameter D of the cutting edge of the tool 30 (2D), and in the horizontal plane, the laser beam 44. Is moved by a distance equal to twice (2D) the diameter D of the cutting edge of the tool 30 in the direction orthogonal to the left (to the left in FIG. 6B). This movement is performed in order to position the tool 30 in advance so that the laser beam 44 is surely shielded not by the tool tip portion 32 but by the same diameter cylindrical portion 33 when the tool 30 is moved in a process described later. belongs to. By this movement, the cylindrical portion 33 with the same diameter of the tool 30 is positioned vertically above the laser beam 44. In FIG. 6B, the tool 30 after positioning is indicated by a solid line. In another embodiment, for example, the movement may be stopped after moving the diameter D of the tool tip region (blade edge) after the shielded state of the laser beam 44 is eliminated. Further, when the tool 30 is moved upward by the driving unit 60, the tool 30 may be moved by a fixed distance (for example, 20 mm) instead of twice the diameter D of the cutting edge of the tool 30.

そして、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、工具３０は、前記姿勢が維持された状態で、駆動部６０によって鉛直下方（図１２Ａ及び図１２Ｂの下方）に移動される。この移動を継続すると、レーザ光４４の光路及び回転テーブル４７の回転中心軸Ｌを含む平面によって規定される平面と同径円筒状部３３との共有部分（楕円状の断面）の下端部である第１部分Ｘ１が遮光検知装置４０の計測位置Ｐに到達し、同径円筒状部３３がレーザ光４４の一定割合を遮光する。図１２Ｂにおいて、移動前の工具３０は破線で示されており、同径円筒状部３３がレーザ光４４の一定割合を遮光する時の工具３０は実線で示されている。同径円筒状部３３によってレーザ光４４の一定割合が遮光されると、遮光検知装置４０は、制御装置５０の制御部５１にスキップ信号を発信する。このスキップ信号を受信した制御部５１は、演算部５２にその時の基準点２２の座標値を取得させる。この座標値は、演算部５２から制御部５１に送信され、第１座標値Ｑ１として当該制御部５１に記憶される。   Then, as shown in FIGS. 12A and 12B, the tool 30 is moved vertically downward (downward in FIGS. 12A and 12B) by the drive unit 60 while the posture is maintained. If this movement is continued, it is the lower end portion of the shared portion (elliptical cross section) between the plane defined by the plane including the optical path of the laser beam 44 and the rotation center axis L of the rotary table 47 and the cylindrical portion 33 having the same diameter. The first portion X1 reaches the measurement position P of the light shielding detection device 40, and the cylindrical portion 33 having the same diameter shields a certain proportion of the laser light 44. In FIG. 12B, the tool 30 before movement is indicated by a broken line, and the tool 30 when the cylindrical portion 33 with the same diameter blocks a certain proportion of the laser light 44 is indicated by a solid line. When a certain proportion of the laser light 44 is shielded by the cylindrical portion 33 having the same diameter, the light shielding detection device 40 transmits a skip signal to the control unit 51 of the control device 50. Upon receiving this skip signal, the control unit 51 causes the calculation unit 52 to acquire the coordinate value of the reference point 22 at that time. This coordinate value is transmitted from the calculation unit 52 to the control unit 51 and stored in the control unit 51 as the first coordinate value Q1.

そして、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、スキップ信号を受信した制御部５１は、駆動部６０を介して、同径円筒状部３３がレーザ光４４を完全に横断した位置で工具３０の移動を停止させる。本実施の形態では、同径円筒状部３３によるレーザ光４４の遮光状態が終了してから、すなわち同径円筒状部３３がレーザ光４４を完全に横切ってから、更に当該同径円筒状部３３の直径Ｄだけ下方に移動させた位置で、工具３０の移動が停止される。図１３Ｂにおいて、同径円筒状部３３によりレーザ光４４の一定割合が遮光されている時の工具３０が破線で示されており、移動後（停止時）の工具３０が実線で示されている。   13A and 13B, the control unit 51 that has received the skip signal moves the tool 30 through the drive unit 60 at a position where the cylindrical portion 33 with the same diameter completely crosses the laser beam 44. Stop. In the present embodiment, after the shielded state of the laser beam 44 by the same-diameter cylindrical portion 33 is completed, that is, after the same-diameter cylindrical portion 33 completely crosses the laser beam 44, the same-diameter cylindrical portion further. The movement of the tool 30 is stopped at the position moved downward by the diameter D of 33. In FIG. 13B, the tool 30 when a certain ratio of the laser beam 44 is shielded by the cylindrical portion 33 having the same diameter is indicated by a broken line, and the tool 30 after movement (when stopped) is indicated by a solid line. .

そして、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、駆動部６０は、今度は工具３０を前記姿勢に維持した状態で鉛直上方（図１４Ａ及び図１４Ｂの上方）に移動させる。この移動を継続させると、レーザ光４４の光路及び回転テーブル４７の回転中心軸Ｌによって規定される平面と同径円筒状部３３との共有部分（楕円状の断面）の上端部である第２位置Ｘ２が遮光検知装置４０の計測位置Ｐに到達し、再び同径円筒状部３３がレーザ光４４の一定割合を遮光する。図１４Ｂにおいて、移動前の工具３０が破線で示されており、同径円筒状部３３がレーザ光４４の一定割合を遮光している時の工具３０が実線で示されている。   Then, as shown in FIGS. 14A and 14B, the driving unit 60 moves the tool 30 vertically upward (upward in FIGS. 14A and 14B) while maintaining the tool 30 in the posture. If this movement is continued, a second portion which is the upper end portion of the shared portion (elliptical cross section) between the plane defined by the optical path of the laser beam 44 and the rotation center axis L of the rotary table 47 and the cylindrical portion 33 having the same diameter. The position X2 reaches the measurement position P of the light shielding detection device 40, and the cylindrical portion 33 with the same diameter again shields a certain proportion of the laser light 44. In FIG. 14B, the tool 30 before movement is indicated by a broken line, and the tool 30 when the cylindrical portion 33 having the same diameter blocks a certain ratio of the laser light 44 is indicated by a solid line.

同径円筒状部３３によりレーザ光４４の一定割合が遮光されると、遮光検知装置４０は、制御装置５０の制御部５１にスキップ信号を発信する。このスキップ信号を受信した制御部５１は、演算部５２にその時の基準点２２の座標値を取得させる。この座標値は、演算部５２から制御部５１に送信され、第２座標値Ｑ２として当該制御部５１に記憶される。また、制御部５１がスキップ信号を受信すると、当該制御部５１は、駆動部６０を介して、工具３０の移動を停止させる。   When a certain ratio of the laser beam 44 is shielded by the cylindrical portion 33 having the same diameter, the light shielding detection device 40 transmits a skip signal to the control unit 51 of the control device 50. Upon receiving this skip signal, the control unit 51 causes the calculation unit 52 to acquire the coordinate value of the reference point 22 at that time. This coordinate value is transmitted from the calculation unit 52 to the control unit 51 and stored in the control unit 51 as the second coordinate value Q2. Further, when the control unit 51 receives the skip signal, the control unit 51 stops the movement of the tool 30 via the drive unit 60.

そして、図１５に示すように、演算部５２は、第１部分Ｘ１の第１座標値Ｑ１と第２部分Ｘ２の第２座標値Ｑ２との中点Ｍを取得し、次いで、遮光検知装置４０の計測位置Ｐと前記中点とを結ぶ直線を求める。求められた直線は、制御部５１内に記憶される。この直線は、同径円筒状部３３でレーザ光４４を遮光させる工程から明らかなように、前記姿勢における工具３０の同径円筒状部３３の軸線Ａとみなすことができる。   And as shown in FIG. 15, the calculating part 52 acquires the midpoint M of the 1st coordinate value Q1 of the 1st part X1, and the 2nd coordinate value Q2 of the 2nd part X2, and then, the light-shielding detection apparatus 40 is obtained. A straight line connecting the measurement position P and the midpoint is obtained. The obtained straight line is stored in the control unit 51. This straight line can be regarded as the axis A of the cylindrical portion 33 of the same diameter of the tool 30 in the posture, as is apparent from the step of shielding the laser beam 44 by the cylindrical portion 33 of the same diameter.

そして、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、工具３０が前記姿勢を維持した状態で、基準点２２が遮光検知装置４０の計測位置Ｐと中点Ｍとを結ぶ直線Ａｍ上に位置するように、駆動部６０によって移動される。この移動は、図示されるように、工具３０の軸線Ａとレーザ光４４の光路とが工具３０の外部で交わる位置で終了する。この時、前記直線Ａｍは、工具３０の軸線Ａに一致する。図１６Ｂにおいて、移動前の工具３０が破線で示されており、移動後の工具３０が実線で示されている。   Then, as shown in FIGS. 16A and 16B, the reference point 22 is positioned on a straight line Am connecting the measurement position P and the midpoint M of the light shielding detection device 40 in a state where the tool 30 maintains the posture. It is moved by the drive unit 60. This movement ends at a position where the axis A of the tool 30 and the optical path of the laser beam 44 intersect outside the tool 30 as shown in the figure. At this time, the straight line Am coincides with the axis A of the tool 30. In FIG. 16B, the tool 30 before movement is indicated by a broken line, and the tool 30 after movement is indicated by a solid line.

そして、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、駆動部６０は、工具３０がレーザ光４４を遮光するように、当該工具３０をその軸線Ａに沿って遮光検知装置４０の計測位置Ｐに向かって移動させる。工具先端部３２によりレーザ光４４の一定割合が遮光されると、遮光検知装置４０は、制御装置５０の制御部５１にスキップ信号を発信する。このスキップ信号を受信した制御部５１は、演算部５２にその時の基準点２２の座標値を取得させる。この座標値は、演算部５２から制御部５１に送信され、工具先端部３２が計測位置Ｐにある時の当該工具先端部３２の位置に対応する座標値として当該制御部５１に記憶される。このことにより、工具３０が所定の姿勢状態（加工時の姿勢状態）を維持したまま、工作機械１００の姿勢誤差を含んだ状態における交換前の工具先端部３２の実際の位置（座標値）が正確に特定される。   17A and 17B, the driving unit 60 moves the tool 30 along the axis A toward the measurement position P of the light shielding detection device 40 so that the tool 30 shields the laser beam 44. Move. When a certain proportion of the laser beam 44 is shielded by the tool tip 32, the light shielding detection device 40 transmits a skip signal to the control unit 51 of the control device 50. Upon receiving this skip signal, the control unit 51 causes the calculation unit 52 to acquire the coordinate value of the reference point 22 at that time. This coordinate value is transmitted from the calculation unit 52 to the control unit 51 and stored in the control unit 51 as a coordinate value corresponding to the position of the tool tip 32 when the tool tip 32 is at the measurement position P. As a result, the actual position (coordinate value) of the tool tip 32 before replacement in a state including the posture error of the machine tool 100 while the tool 30 maintains a predetermined posture state (posture state at the time of machining). Accurately identified.

そして、工具３０が工具把持部２１から取り外され、次の加工を行うための新たな工具３０Ａが当該工具把持部２１に把持され、以上の図８〜図１７Ｂに対応する工程が、この交換後の工具３０Ａに対しても実行される。このことにより、加工時の工具姿勢において、すなわち工作機械１００の姿勢誤差を含んだ状態において、交換後における工具３０Ａの工具先端部３２Ａの実際の位置（座標値）が正確に特定される。   Then, the tool 30 is removed from the tool gripping portion 21, and a new tool 30A for performing the next machining is gripped by the tool gripping portion 21, and the steps corresponding to the above FIGS. This is also performed for the tool 30A. Thus, the actual position (coordinate value) of the tool tip portion 32A of the tool 30A after the replacement is accurately specified in the tool posture at the time of machining, that is, in a state including the posture error of the machine tool 100.

そして、交換後の工具３０Ａの工具先端部３２Ａの実際の位置と交換前の工具３０の工具先端部３２の実際の位置との差に基づいて、交換後の工具３０Ａの工具先端部３２Ａの位置が補正される。すなわち、交換後の工具３０Ａの工具先端部３２Ａの位置が交換前の工具３０の工具先端部３２の位置に一致するように、交換後の工具３０Ａが移動される。なお、交換後の工具３０Ａについても、交換前の工具３０と同様に、工作機械１００に装着される前に、ツールプリセッタ等でその工具長が予め測定され、その測定結果（工具長）が制御装置５０の制御部５１に記憶されている。   Then, based on the difference between the actual position of the tool tip 32A of the tool 30A after replacement and the actual position of the tool tip 32 of the tool 30 before replacement, the position of the tool tip 32A of the tool 30A after replacement. Is corrected. That is, the tool 30A after replacement is moved so that the position of the tool tip 32A of the tool 30A after replacement matches the position of the tool tip 32 of the tool 30 before replacement. Note that the tool length of the tool 30A after replacement is also measured in advance with a tool presetter or the like before being mounted on the machine tool 100 in the same manner as the tool 30 before replacement, and the measurement result (tool length) is obtained. It is stored in the control unit 51 of the control device 50.

あるいは、本方法は、工具３０の姿勢を変化させた場合に生じる誤差を補正する場面でも効果的である。工具３０の姿勢を変化させた場合に生じる誤差とは、当該姿勢変化によって工作機械１００の重量バランスが変化することによって、工具先端部３２に生じる誤差を意味する。具体的な補正方法は、工具を交換する場合について述べた前述の説明と同様である。すなわち、以上の図８〜図１７Ｂに対応する工程が、姿勢変化後の工具３０に対しても実行される。このことにより、加工時の工具姿勢において、すなわち工作機械１００の姿勢誤差を含んだ状態において、姿勢変化後における工具３０の工具先端部３２の実際の位置（座標値）が正確に特定される。   Or this method is effective also in the scene which correct | amends the error which arises when the attitude | position of the tool 30 is changed. The error that occurs when the posture of the tool 30 is changed means an error that occurs in the tool tip 32 when the weight balance of the machine tool 100 changes due to the posture change. The specific correction method is the same as that described above for the case where the tool is replaced. That is, the processes corresponding to FIGS. 8 to 17B are performed on the tool 30 after the posture change. As a result, the actual position (coordinate value) of the tool tip 32 of the tool 30 after the posture change is accurately specified in the tool posture at the time of machining, that is, in a state including the posture error of the machine tool 100.

そして、姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の実際の位置と姿勢変化前の工具３０の工具先端部３２の実際の位置との差に基づいて、姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の位置が補正される。すなわち、姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の位置が姿勢変化前の工具３０の工具先端部３２の位置に一致するように、姿勢変化後の工具３０が移動される。   Then, based on the difference between the actual position of the tool tip 32 of the tool 30 after the posture change and the actual position of the tool tip 32 of the tool 30 before the posture change, the tool tip of the tool 30 after the posture change. 32 positions are corrected. That is, the tool 30 after the posture change is moved so that the position of the tool tip portion 32 of the tool 30 after the posture change matches the position of the tool tip portion 32 of the tool 30 before the posture change.

以上のような本実施の形態の工作機械１００によれば、ワークＷが載置されるテーブル１１からインデックスヘッド２０までの一連の構成部品に生じている誤差に起因する工作機械の姿勢誤差を含んだ状態で、工具３０の工具先端部３２の位置（座標値）が直接的に評価される。すなわち、前記姿勢誤差を含んだ状態で、姿勢変化前あるいは交換前の工具３０の工具先端部３２の位置を正確に特定することができる。このため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具３０、３０Ａの工具先端部３２、３２Ａを正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な工作機械を提供することができる。   According to the machine tool 100 of the present embodiment as described above, the machine tool posture error caused by errors occurring in a series of components from the table 11 on which the workpiece W is placed to the index head 20 is included. In this state, the position (coordinate value) of the tool tip 32 of the tool 30 is directly evaluated. That is, the position of the tool tip portion 32 of the tool 30 before the posture change or before the replacement can be accurately specified in a state including the posture error. For this reason, the tool tip portions 32 and 32A of the tools 30 and 30A after the posture change or after replacement can be accurately matched with the positions. Accordingly, it is possible to provide a machine tool capable of smoothly continuing the formed curved surface without being aware of the posture error.

あるいは、以上のような本実施の形態の方法によれば、工作機械の前記姿勢誤差を含んだ状態で工具３０の工具先端部３２の位置（座標値）が直接的に評価される。すなわち、姿勢変化前あるいは交換前の工具３０の工具先端部３２の位置を正確に特定することができる。このため、当該位置に姿勢変化後あるいは交換後の工具３０、３０Ａの工具先端部３２、３２Ａを正確に一致させることができる。このことにより、前記姿勢誤差を意識することなく、形成される曲面を滑らかに連続させることが可能な、工具先端部３２、３２Ａの位置の補正方法を提供することができる。   Or according to the method of this Embodiment as mentioned above, the position (coordinate value) of the tool front-end | tip part 32 of the tool 30 is directly evaluated in the state including the said attitude | position error of a machine tool. That is, the position of the tool tip portion 32 of the tool 30 before the posture change or before the replacement can be accurately specified. For this reason, the tool tip portions 32 and 32A of the tools 30 and 30A after the posture change or after replacement can be accurately matched with the positions. Accordingly, it is possible to provide a method for correcting the positions of the tool tip portions 32 and 32A that can smoothly and smoothly form the formed curved surface without being aware of the posture error.

また、本実施の形態の駆動部６０は、工具３０の５軸制御（図３におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸及びＣ軸に関する制御）が可能であるため、工具３０の姿勢及び工具先端部３２の位置を自在に制御することができる。   In addition, since the drive unit 60 of the present embodiment can perform 5-axis control of the tool 30 (control on the X axis, Y axis, Z axis, B axis, and C axis in FIG. 3), The position of the tool tip 32 can be freely controlled.

また、制御装置５０は、加工時の工具姿勢が変化された時に、姿勢変化後の工具３０の工具姿勢及び工具長に基づいて、変化後の工具姿勢を維持したまま工具先端部３２をレーザ光４４の計測位置Ｐに実際に一致させた時の基準点２２の位置（座標値）を特定し、姿勢変化前の工具３０の工具先端部３２の位置と姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の位置との差に基づいて、姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の位置を補正する。このため、姿勢変化前の工具３０の工具先端部３２の位置に、姿勢変化後の工具３０の工具先端部３２の位置を正確に一致させることが容易である。   Further, when the tool posture at the time of machining is changed, the control device 50 applies laser light to the tool tip 32 while maintaining the changed tool posture based on the tool posture and the tool length of the tool 30 after the posture change. The position (coordinate value) of the reference point 22 when actually matched with the measurement position P of 44 is specified, the position of the tool tip 32 of the tool 30 before the posture change and the tool tip of the tool 30 after the posture change. Based on the difference from the position 32, the position of the tool tip 32 of the tool 30 after the posture change is corrected. For this reason, it is easy to accurately match the position of the tool tip 32 of the tool 30 after the posture change with the position of the tool tip 32 of the tool 30 before the posture change.

あるいは、制御装置５０は、工具が新たな工具３０Ａに交換された時に、新たな工具３０Ａの工具姿勢及び工具長に基づいて、加工時の工具姿勢を維持したまま新たな工具３０Ａの工具先端部３２Ａをレーザ光４４の計測位置Ｐに実際に一致させた時の基準点２２の位置を特定し、交換前の工具３０の工具先端部３２の位置と新たな工具３０Ａの工具先端部３２Ａの位置との差に基づいて、加工時の工具姿勢における新たな工具３０Ａの工具先端部３２Ａの位置を補正する。このため、交換前の工具３０の工具先端部３２の位置に、新たな工具３０Ａの工具先端部３２Ａの位置を正確に一致させることが容易である。   Alternatively, when the tool is replaced with a new tool 30A, the control device 50 maintains the tool posture at the time of machining based on the tool posture and the tool length of the new tool 30A while maintaining the tool tip portion of the new tool 30A. The position of the reference point 22 when the position 32A is actually matched with the measurement position P of the laser beam 44 is specified, and the position of the tool tip 32 of the tool 30 before replacement and the position of the tool tip 32A of the new tool 30A. Based on the difference, the position of the tool tip 32A of the new tool 30A in the tool posture at the time of machining is corrected. For this reason, it is easy to accurately match the position of the tool tip 32A of the new tool 30A with the position of the tool tip 32 of the tool 30 before replacement.

なお、本実施の形態では、工具３０が交換された際の工具先端部３２の座標値を補正する場合について説明されているが、この他、例えば、工具を交換することなく、時間が経過した際に発生した姿勢誤差に対応する際において、工具先端部３２の座標値を補正することも有効である。すなわち、工具３０を交換することなく時間が経過すると、室温の変化等に起因して工作機械１００に姿勢誤差が発生することがあるため、この姿勢誤差を打ち消すために工具先端部３２の座標値を補正することが有効である。具体的には、工具３０を保持した状態で長時間が経過し、室温の変化等に起因して工作機械１００に姿勢誤差が発生した場合、工具３０の工具先端部３２の位置に誤差が生じることがある。このような場合であっても、本実施の形態の工作機械によれば、工具３０の工具先端部３２の位置を正確に特定することが可能である。このことにより、姿勢変化前に工具３０によって形成された曲面と姿勢変化後の当該工具３０によって形成される曲面とを、滑らかに連続させることができる。   In the present embodiment, the case where the coordinate value of the tool tip 32 when the tool 30 is replaced is described, but in addition to this, for example, time has passed without replacing the tool. It is also effective to correct the coordinate value of the tool tip 32 when dealing with the posture error that occurs at this time. That is, when the time elapses without exchanging the tool 30, a posture error may occur in the machine tool 100 due to a change in room temperature or the like. Therefore, the coordinate value of the tool tip 32 is used to cancel the posture error. It is effective to correct this. Specifically, when a long time elapses while the tool 30 is held and a posture error occurs in the machine tool 100 due to a change in room temperature or the like, an error occurs in the position of the tool tip 32 of the tool 30. Sometimes. Even in such a case, according to the machine tool of the present embodiment, the position of the tool tip portion 32 of the tool 30 can be accurately specified. Thereby, the curved surface formed by the tool 30 before the posture change and the curved surface formed by the tool 30 after the posture change can be continuously made smooth.

なお、基準点２２と旋回中心点２３とを結ぶ直線（工具の軸線Ａ）が、旋回中心点２３から鉛直下方に延びる仮想軸線に対して時計回りに４５°より大きく以上９５°以下の角度である場合には、すなわちＢ軸が４５°より大きく９５°以下の角度である場合には、上述した通り、工具３０は、図１２Ａ〜図１４Ｂを参照して説明した通り、駆動部６０によって鉛直下方（図１２Ａ〜図１４Ｂにおける下方）に移動される。一方、Ｂ軸の角度が、０°以上４５°以下の角度である場合には、工具３０が駆動部６０によって水平方向（図１２Ａ〜図１４Ｂの左右方向）に移動されればよい。このことにより、工具３０の移動方向と当該工具の軸線方向との成す角が小さくなり過ぎることが防止され、工具３０の移動距離をそれほど大きくすることなく効率的に工具３０の計測を行うことができる。   Note that a straight line (tool axis A) connecting the reference point 22 and the turning center point 23 is at an angle greater than 45 ° and not more than 95 ° clockwise with respect to a virtual axis extending vertically downward from the turning center point 23. In some cases, that is, when the B-axis is at an angle greater than 45 ° and less than or equal to 95 °, as described above, the tool 30 is moved vertically by the drive unit 60 as described with reference to FIGS. 12A to 14B. It is moved downward (downward in FIGS. 12A to 14B). On the other hand, when the angle of the B-axis is an angle between 0 ° and 45 °, the tool 30 may be moved in the horizontal direction (the left-right direction in FIGS. 12A to 14B) by the drive unit 60. This prevents the angle between the moving direction of the tool 30 and the axial direction of the tool from becoming too small, and allows the tool 30 to be efficiently measured without increasing the moving distance of the tool 30 so much. it can.

なお、Ｂ軸の角度が、０°以上４５°以下の角度であり、工具３０が駆動部６０によって水平方向に移動される際には、図１１Ａに対応する工具３０の同径円筒状部３３を測定するための位置決めを行う工程において、工具３０が水平方向に２Ｄだけ移動され、且つ、鉛直下方（負のＺ軸方向）に２Ｄだけ移動されればよい。この場合、遮光検知装置４０の計測位置Ｐを含む水平面と同径円筒状部３３との共有部分（楕円状の断面）の、図１１Ａにおける左端部が第１部分となり、当該共有部分（楕円状の断面）の、図１１Ａにおける右端部が第２部分となる。これ以降の工程については、前述した工程と実質的に同じであるため、その詳細な説明は省略する。   In addition, when the angle of the B-axis is an angle of 0 ° or more and 45 ° or less and the tool 30 is moved in the horizontal direction by the drive unit 60, the cylindrical portion 33 having the same diameter of the tool 30 corresponding to FIG. In the step of positioning for measuring, the tool 30 may be moved 2D in the horizontal direction and 2D vertically downward (negative Z-axis direction). In this case, the left end portion in FIG. 11A of the shared portion (elliptical cross section) of the horizontal plane including the measurement position P of the light shielding detection device 40 and the cylindrical portion 33 having the same diameter becomes the first portion, and the shared portion (elliptical shape). The right end portion in FIG. 11A is the second portion. Since the subsequent steps are substantially the same as the steps described above, detailed description thereof is omitted.

また、上述の実施の形態は、５軸制御が可能な工作機械として説明しているが、直交３軸の制御が可能な工作機械に適用することも可能である。この場合、Ｂ軸及びＣ軸の移動に連動する動作が省かれる。その際には、主軸の向きが鉛直方向であるか水平方向であるかに拘わらず、当該主軸に把持された工具に対して直交するように遮光検知装置４０のレーザ光４４の光路が提供されればよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment has been described as a machine tool capable of 5-axis control, it can also be applied to a machine tool capable of orthogonal 3-axis control. In this case, the operation linked to the movement of the B axis and the C axis is omitted. In this case, the optical path of the laser beam 44 of the light-shielding detection device 40 is provided so as to be orthogonal to the tool gripped by the main shaft regardless of whether the main shaft is in the vertical direction or the horizontal direction. Just do it.

１１ テーブル
１２ ベッド
１３ 基礎
１４ 一対のコラム
１５ クロスレール
１６ サドル
１７ ラム
２０ インデックスヘッド
２１ 工具把持部
２２ 基準点
２３ 旋回中心点
３０、３０Ａ 工具
３０’ 基準工具
３１ 被把持部
３２、３２Ａ 工具先端部
３３、３３Ａ 同径円筒状部
４０ 遮光検知装置
４１ 基部
４２、４３ 一対の対向壁
４４ レーザ光
４５ 発光部
４６ 受光部
４７ 回転テーブル
５０ 制御装置
５１ 制御部
５２ 演算部
６０ 駆動部
１００ 工作機械 11 Table 12 Bed 13 Foundation 14 Pair of columns 15 Cross rail 16 Saddle 17 Ram 20 Index head 21 Tool gripping part 22 Reference point 23 Turning center point 30, 30A Tool 30 'Reference tool 31 Grasping part 32, 32A Tool tip 33 , 33A Cylindrical part 40 with same diameter Light-shielding detection device 41 Base part 42, 43 Pair of opposing walls 44 Laser light 45 Light-emitting part 46 Light-receiving part 47 Rotary table 50 Controller 51 Control part 52 Calculation part 60 Drive part 100 Machine tool

Claims (12)

ワークを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記ワークに加工を施すと共に、工具先端部を有する工具と、
前記載置台に固定され、レーザ光の光路を提供すると共に、当該レーザ光の遮光状態を検知する遮光検知装置と、
前記載置台に支持構造体を介して連結され、前記工具の姿勢及び位置を制御する工具制御装置と、を備え、
前記工具制御装置には、前記工具に対応付けられた基準点が設けられ、
前記工具制御装置は、前記工具の加工時の工具姿勢である第１工具姿勢及び前記工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま前記工具先端部を前記レーザ光の計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第１工具位置を特定する
ことを特徴とする工作機械。 A mounting table for mounting the workpiece;
While processing the workpiece placed on the mounting table, a tool having a tool tip,
A light-blocking detection device fixed to the mounting table and providing an optical path of the laser light, and detecting a light-shielding state of the laser light;
A tool control device connected to the mounting table via a support structure and controlling the posture and position of the tool;
The tool control device is provided with a reference point associated with the tool,
Based on the first tool posture and the tool length of the tool that are tool postures when the tool is machined, the tool control device moves the tool tip portion to the laser beam measurement position while maintaining the first tool posture. A first tool position, which is the position of the reference point when actually matched with the first tool position, is specified. 前記第１工具位置は、前記工具制御装置によって前記工具が前記第１工具姿勢を維持したまま一軸方向に移動される際に、前記レーザ光の前記計測位置が前記工具の第１部分で遮光される時の前記基準点の位置と、前記工具を一軸方向に移動したときに当該工具の第２部分で遮光される時の前記基準点の位置と、の２つの位置に基づいて求められる
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。 The first tool position is shielded from the measurement position of the laser beam by the first portion of the tool when the tool is moved in a uniaxial direction while maintaining the first tool posture by the tool control device. The position of the reference point when the tool is moved and the position of the reference point when the tool is shielded from light by the second portion of the tool when the tool is moved in one axis direction. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is characterized. 前記工具制御装置は、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が前記レーザ光の前記計測位置と前記２つの位置の中点とを結ぶ直線上に存在するように前記工具の位置を制御し、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が当該直線に沿うように前記工具を移動させ、
前記第１工具位置は、前記工具が前記直線に沿って移動される際に、前記計測位置が前記工具先端部によって遮光される時の前記基準点の位置に基づいて求められる
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。 The tool control device is configured so that the reference point exists on a straight line connecting the measurement position of the laser beam and the midpoint of the two positions while maintaining the tool in the first tool posture. Controlling the position, moving the tool so that the reference point follows the straight line while maintaining the tool in the first tool posture;
The first tool position is obtained based on the position of the reference point when the measurement position is shielded from light by the tool tip when the tool is moved along the straight line. The machine tool according to claim 2. 前記工具制御装置は、
加工時の工具姿勢が第１工具姿勢から第２工具姿勢に変化された時に、当該第２工具姿勢及び前記工具長に基づいて、当該第２工具姿勢を維持したまま前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第２工具位置を特定し、
前記第１工具位置と前記第２工具位置との差に基づいて、前記工具の前記第２工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の工作機械。 The tool control device comprises:
When the tool posture at the time of machining is changed from the first tool posture to the second tool posture, based on the second tool posture and the tool length, the laser beam is applied to the tool tip while maintaining the second tool posture. Identifying a second tool position which is the position of the reference point when it is actually matched to the measurement position of light;
4. The position of the tool tip in the second tool posture of the tool is corrected based on a difference between the first tool position and the second tool position. 5. The machine tool according to the item. 前記工具制御装置は、
前記工具が他の工具に交換された時に、前記第１工具姿勢及び前記他の工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま当該他の工具の工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第３工具位置を特定し、
前記第１工具位置と前記第３工具位置との差に基づいて、前記他の工具の前記第１工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の工作機械。 The tool control device comprises:
When the tool is replaced with another tool, based on the first tool posture and the tool length of the other tool, the laser beam is applied to the tool tip of the other tool while maintaining the first tool posture. A third tool position that is the position of the reference point when it is actually matched with the measurement position of
4. The position of the tool tip in the first tool posture of the other tool is corrected based on a difference between the first tool position and the third tool position. 5. A machine tool according to claim 1. 前記工具制御装置は、前記工具の５軸制御が可能である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the tool control device is capable of five-axis control of the tool. 前記工具は、ボールエンドミルである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 6, wherein the tool is a ball end mill. 工作機械の工具先端部の位置の補正方法であって、
前記工作機械は、ワークを載置する載置台と、前記載置台に載置された前記ワークに加工を施すと共に、工具先端部を有する工具と、前記載置台に固定され、レーザ光の光路を提供すると共に、当該レーザ光の遮光状態を検知する遮光検知装置と、前記載置台に支持構造体を介して連結され、前記工具の姿勢及び位置を制御する工具制御装置と、を有し、
前記工具制御装置には、前記工具に対応付けられた基準点が設けられ、
前記工具制御装置が、前記工具の加工時の工具姿勢である第１工具姿勢及び前記工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま前記工具の前記工具先端部を前記レーザ光の計測位置に実際に一致させる一致工程と、
前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第１工具位置を特定する、第１工具位置特定工程と、を備えた
ことを特徴とする補正方法。 A method for correcting the position of the tool tip of a machine tool,
The machine tool performs a processing on the mounting table on which the workpiece is mounted, the workpiece mounted on the mounting table, a tool having a tool tip, and is fixed to the mounting table, and the optical path of the laser beam And providing a light shielding detection device for detecting the light shielding state of the laser light, and a tool control device connected to the mounting table via a support structure and controlling the posture and position of the tool,
The tool control device is provided with a reference point associated with the tool,
Based on the first tool posture and the tool length of the tool, the tool control device maintains the first tool posture on the tool tip portion of the tool while maintaining the first tool posture. A matching process that actually matches the measurement position of
A first tool position specifying step of specifying a first tool position that is a position of the reference point when the tool tip portion is actually matched with the measurement position of the laser beam. Correction method to do. 前記一致工程は、
前記工具制御装置が、前記工具を、前記第１工具姿勢を維持したまま一軸方向に移動させる第１移動工程と、
前記第１移動工程において、前記工具制御装置が、前記レーザ光の前記計測位置が前記工具の第１部分で遮光される時の前記基準点の位置と、前記工具を一軸方向に移動したときに当該工具の第２部分で遮光される時の前記基準点の位置と、の２つの位置を特定する特定工程と、を含む
ことを特徴とする請求項８に記載の補正方法。 The matching process includes
A first movement step in which the tool control device moves the tool in a uniaxial direction while maintaining the first tool posture;
In the first movement step, when the tool control apparatus moves the reference point when the measurement position of the laser beam is shielded by the first portion of the tool and the tool in a uniaxial direction. The correction method according to claim 8, further comprising: a specifying step of specifying two positions of the reference point when the light is shielded by the second portion of the tool. 前記特定工程は、
前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が前記レーザ光の前記計測位置と前記２つの位置の中点とを結ぶ直線上に存在するように前記工具の位置を制御し、前記工具を前記第１工具姿勢に維持したまま前記基準点が当該直線に沿うように前記工具を移動させる工程と、
前記工具が前記直線に沿って移動される際に、前記計測位置が前記工具先端部によって遮光される時の前記基準点の位置を特定する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項９に記載の補正方法。 The specific process includes
Controlling the position of the tool so that the reference point exists on a straight line connecting the measurement position of the laser beam and the midpoint of the two positions while maintaining the tool in the first tool posture; Moving the tool so that the reference point follows the straight line while maintaining the tool in the first tool posture;
The method includes: specifying a position of the reference point when the measurement position is shielded by the tool tip when the tool is moved along the straight line. The correction method described. 加工時の工具姿勢が第１工具姿勢から第２工具姿勢に変化された時に、当該第２工具姿勢及び前記工具長に基づいて、当該第２工具姿勢を維持したまま前記工具の前記工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第２工具位置を特定する、第２工具位置特定工程と、
前記第１工具位置と前記第２工具位置との差に基づいて、前記工具の前記第２工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する、第２工具位置補正工程と、を更に備えた
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の補正方法。 When the tool posture at the time of machining is changed from the first tool posture to the second tool posture, based on the second tool posture and the tool length, the tool tip portion of the tool is maintained while maintaining the second tool posture. A second tool position specifying step of specifying a second tool position that is the position of the reference point when actually matching the measurement position of the laser beam;
And a second tool position correcting step of correcting the position of the tool tip in the second tool posture of the tool based on the difference between the first tool position and the second tool position. The correction method according to any one of claims 8 to 10, wherein: 前記工具が他の工具に交換された時に、前記第１工具姿勢及び前記他の工具の工具長に基づいて、当該第１工具姿勢を維持したまま当該他の工具の工具先端部を前記レーザ光の前記計測位置に実際に一致させた時の前記基準点の位置である第３工具位置を特定する、第３工具位置特定工程と、
前記第１工具位置と前記第３工具位置との差に基づいて、前記他の工具の前記第１工具姿勢における前記工具先端部の位置を補正する、第３工具位置補正工程と、を更に備えた
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の補正方法。 When the tool is replaced with another tool, based on the first tool posture and the tool length of the other tool, the laser beam is applied to the tool tip of the other tool while maintaining the first tool posture. A third tool position specifying step of specifying a third tool position that is the position of the reference point when the position is actually matched with the measurement position;
And a third tool position correcting step of correcting the position of the tool tip in the first tool posture of the other tool based on the difference between the first tool position and the third tool position. The correction method according to any one of claims 8 to 10, wherein:
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