JP2020059085A - 精度調整装置、精度調整方法及び精度調整プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
工作機械を製造し出荷する工程では、通常、各部品を加工し組み立てた後、精度調整及び検査が行われる。精度調整は、公差内で仕上がった部品を組み立てる際に発生する誤差を、インジケータ又は円筒スコヤ等を用いて既定の精度まで調整する作業である。この誤差は、機械毎に異なることが多く、特に、切削加工機において重要なテーブル上面基準での精度は、コラム、ベッド及び主軸頭の部品精度と組み付け精度とが大きく影響し、ばらつきが大きい。このように機械毎に異なる誤差に対して、安定して精度調整する作業には熟練を要する。
(1)仮組立時の精度測定結果に応じて、コラムとベッドとの接触面を研磨又はキサゲ加工によって微調整する。
(2)コラムとベッドとの間、及びコラムと主軸頭との間に数十μm〜数百μm程度のシム(スペーサ)を挿入し、微調整を行う。
前述の手法(1)では、一旦コラムとベッドとを組み上げた状態で精度測定を行い、測定結果に応じてベッド若しくはコラム、又は両方を研磨する必要がある。この場合、研磨及び組み立ての作業工数が増えるため、大量生産が必要な工作機械の製造には適さなかった。
前述の手法(2)では、機械の組み立て後の精度測定結果に応じてシムを挿入することで精度調整を行うが、シムの挿入量及び挿入位置は、熟練者のノウハウ及び勘に頼った判断が必要になり、自動化及び大量生産に対応できなかった。
図1は、本実施形態に係る精度調整装置1の機能構成を示すブロック図である。
精度調整装置1は、サーバ装置又はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置(コンピュータ)であり、制御部10と、記憶部20とを備え、さらに、各種の入出力及び通信デバイスを備えていてよい。
さらに、記憶部20は、この連立方程式の変数であるシムの挿入量を限定するための条件を記憶する。この条件は、測定値の範囲に応じて異なり、複数の条件が記憶されてよい。
また、測定される精度は、工作機械における主軸の振り回しの誤差量を含む。振り回しの誤差量を調整するためのシムは、工作機械を構成するコラムと主軸頭との間に挿入される。
連立方程式の係数は、コラム重量及びハイコラム仕様等の違いにより、工作機械の種類毎に異なるため、種類毎に予め算出される。なお、係数は、機械学習によって決定されてもよい。
切削加工機のテーブルTは、ベッドBに設けられたLM(Linear Motion)ガイドを摺動するLMブロックに固定される。
ベッドBには、コラムCがボルトによって垂直に固定される。また、コラムCに設けられたLMガイドを摺動するLMブロックに主軸頭Hが固定される。
また、コラムC上のLMガイドを摺動するLMブロックと主軸頭Hとの固定部分A2に挿入するシムの位置及び量を調整することで、テーブルTの上面に対する主軸頭Hの傾きが変化する。これにより、直角度を保ったまま、テーブルTの上面に対する主軸の振り回しの誤差量が調整される。
この例は、Z軸の位置0mm、すなわちテーブルTの上面から300mmまで主軸を上昇させたときの、X軸方向及びY軸方向それぞれのずれ量を測定したものである。
なお、X軸方向の測定値Px0はX軸のプラス方向からの、X軸方向の測定値Py0はY軸のプラス方向からの、それぞれ円筒スコヤに対するダイヤルゲージの当たり量を測定した値である。
この例は、直径300mmでの主軸の振り回しによる、テーブルTの上面に対する高さの変化を測定したものである。
なお、測定値Xl0、Xr0、Yf0、Yr0は、Z軸プラス方向からの、テーブルTの上面に設置されたブロックゲージに対するダイヤルゲージの当たり量を測定した値である。
この例では、コラムCは、ベッドBに対して、左右4本ずつのボルトにより固定される。また、シムの挿入位置は、各ボルト穴を挟んで2箇所ずつ、合計16箇所設けられる。
正面から見て左右4本ずつのボルト穴それぞれに対して、シムの挿入位置が2箇所ずつ設けられている。
また、2枚のシムの平均挿入量Ri=(Rfi+Rri)/2、及びLi=(Lfi+Lri)/2を定義する。なお、Rfi=Rri、Lfi=Lriであってよい。
この例では、図3及び図4の測定結果に応じて、Lr4=Lf4=30μmのシムが挿入されている。
これにより、コラムCの傾きが改善され、シム挿入後の直角度の測定値は、Z軸位置によらず0となっている。
主軸頭Hは、左右2本のLMガイドそれぞれに設けられた2個ずつのLMブロックD、つまり合計4個のLMブロックDに固定される。
また、2枚のシムの平均挿入量B=(Bl+Br)/2、及びT=(Tl+Tr)/2を定義する。なお、Bl=Br、Tl=Trであってよい。
この例では、直角度が調整された後の図6の測定結果に応じて、Bl=Br=St=10μmのシムが挿入されている。
これにより、主軸の傾きが改善され、シム挿入後の振り回しの誤差量の測定値は、全ての位置で0となっている。
シムの挿入後のX軸方向の直角度Pxは、シムの挿入前の測定値Px0に対して、次のように定義できる。
Px=Px0+Kx1(R1−L1)+Kx2(R2−L2)+Kx3(R3−L3)+Kx4(R4−L4)
また、シムの挿入後のY軸方向の直角度Pyは、シムの挿入前の測定値Py0に対して、次のように定義できる。
Py=Py0+Ky1(R1+L1)+Ky2(R2+L2)−Ky3(R3+L3)−Ky4(R4+L4)
係数決定部12は、係数の算出に必要な予め設定されたシムの挿入位置をユーザに提示して、入力値を受け付けてもよい。また、係数決定部12は、方程式の数が不足し係数を算出できない場合に、別パターンの挿入量及び測定値の入力を促す出力を行い、入力値を受け付けてもよい。
シムの挿入前の直角度の測定値Px0、Py0に応じて、例えば、それぞれの正負の組み合わせに応じて、挿入しない位置が決められ、さらに、挿入する位置については全て、挿入量が等しくなるよう限定される。
このとき、計算上、シムの挿入量がマイナスとならない条件が設定される。
値Nは、予め閾値として固定値が設定されていてもよいし、固定値を設定せず、方程式の解が所定値を超えた場合に条件を切り替える計算手順が採用されてもよい。
0=12+(4/10)(R4−L4)
0=12−(4/10)(R4+L4)
が成り立つので、R4=0μm、L4=30μmとなる。
0=40+(6/10)(0−L1)+(4/10)(0−L4)
0=6+(4/10)(0+L1)−(4/10)(0+L4)
が成り立つので、L1〜3=34μm、L4=49μmとなる。
0=−4+(4/10)(R4−L4)
0=20−(4/10)(R4+L4)
が成り立つので、R4=30μm、L4=20μmとなる。
また、直角度の測定値Px0、Py0によっては、Px=0、Py=0の解が求まらない場合も考えられるが、この場合、Px≒0、Py≒0となる値が選択されてもよい。
シムの挿入後のX軸方向の誤差量Xl及びXrとY軸方向の誤差量Yf及びYrとは、シムの挿入前の測定値Xlp、Xrp、Yfp、Yrpに対して、次のように定義できる。
Yf=Yfp=0
Xl=Xr={(Xlp+Xrp)−(Yfp+Yrp)}/2
Xl=Xlp−Cx(St−Sb)+Cy(B−T)/2
Xr=Xrp+Cx(St−Sb)+Cy(B−T)/2
Yr=Yrp+Cy(B−T)
係数決定部12は、係数の算出に必要な予め設定されたシムの挿入位置をユーザに提示して、入力値を受け付けてもよい。また、係数決定部12は、方程式の数が不足し係数を算出できない場合に、別パターンの挿入量及び測定値の入力を促す出力を行い、入力値を受け付けてもよい。
シムの挿入量BとTとの大小関係に応じて、例えば、B又はTの少なくともいずれかが0に限定される。
同様に、シムの挿入量StとSbとの大小関係に応じて、例えば、St又はSbの少なくともいずれかが0に限定される。
0=0−(3/10)(St−Sb)+(6/10)(B−T)/2
0=−6+(3/10)(St−Sb)+(6/10)(B−T)/2
0=−6+(6/10)(B−T)
が成り立つので、B−T=10、St−Sb=10となる。ここに前述の条件を適用すると、St=10、B=Bl=Br=10が求まる。
したがって、精度調整装置1は、工作機械の精度調整の際に、精度の測定値を入力として、適切な調整位置及び調整量を容易に出力できる。
10 制御部
11 演算部
12 係数決定部
20 記憶部
Claims (7)
- 工作機械を構成する部品間の取り付け時の誤差に起因する所定の精度の測定値に対して、前記精度を許容範囲に収めるために、前記部品間の予め定められた複数の位置それぞれへのシムの挿入量の関係を定めた連立方程式と共に、当該連立方程式の変数である前記シムの挿入量を限定するための条件を記憶する記憶部と、
前記測定値の入力に対して、前記連立方程式を解き、前記条件を満たす解を前記シムの挿入量として出力する演算部と、を備える精度調整装置。 - 前記記憶部は、前記測定値の範囲に応じて、複数の前記条件を記憶する請求項1に記載の精度調整装置。
- 前記シムの挿入量、及び前記シムを挿入する前後の前記測定値を入力として、前記連立方程式の係数を算出する係数決定部を備える請求項1又は請求項2に記載の精度調整装置。
- 前記精度は、前記工作機械におけるテーブル上面基準での主軸の直角度を含み、
前記直角度を調整するための前記シムは、前記工作機械を構成するコラムとベッドとの間に挿入される請求項1から請求項3のいずれかに記載の精度調整装置。 - 前記精度は、前記工作機械における主軸の振り回しの誤差量を含み、
前記振り回しの誤差量を調整するための前記シムは、前記工作機械を構成するコラムと主軸頭との間に挿入される請求項1から請求項4のいずれかに記載の精度調整装置。 - コンピュータが、
工作機械を構成する部品間の取り付け時の誤差に起因する所定の精度の測定値に対して、前記精度を許容範囲に収めるために、前記部品間の予め定められた複数の位置それぞれへのシムの挿入量の関係を定めた連立方程式と共に、当該連立方程式の変数である前記シムの挿入量を限定するための条件を記憶し、
前記測定値の入力に対して、前記連立方程式を解き、前記条件を満たす解を前記シムの挿入量として出力する精度調整方法。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の精度調整装置としてコンピュータを機能させるための精度調整プログラム。
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WO2021193826A1 (ja) | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 富士フイルム株式会社 | 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法 |
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