JP4105475B2

JP4105475B2 - How to assemble machine tools

Info

Publication number: JP4105475B2
Application number: JP2002148543A
Authority: JP
Inventors: 義則山口; 茂前口; 光平亀井; 治男秋戸; 錦児橋本; 晃二白根澤
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP2003340663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送り案内面を備えたベッドと、この送り案内面に沿って移動可能にベッドに組み付けられる被送り台と、ベッド及び被送り台とは別体の第三の構造体とを少なくとも備えた工作機械の組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械には、旋盤，フライス盤，マシニングセンタ，研削盤といった各種のものがあるが、これらは、共通の基本的な構造として、少なくとも一つの送り案内面を備えたベッドと、この送り案内面に沿って移動可能に前記ベッドに組み付けられる少なくとも一つの被送り台とを備えている。
【０００３】
そして、例えば前記マシニングセンタは、上記基本構造の他に、主軸を回転自在に保持した主軸頭、この主軸頭を支持するコラムやテーブルなどを備え、旋盤は、主軸を回転自在に保持した主軸台や前記被送り台上に設けられた刃物台などを備える。
【０００４】
ところで、近時、新しい工作機械を開発する際、三次元ＣＡＤ（３Ｄ−ＣＡＤ）を用いて設計された構造体を、ＣＡＥなどの構造解析手法を用いて、変形などの挙動や剛性について理論的に解析，確認した後、各構成部材の詳細設計を行うといった手法が採用されており、かかる手法によって開発の効率化が図られている。
【０００５】
そして、上記のようにして作成された設計図面に基づいて、前記ベッド，支持台，被送り台，主軸頭，主軸台や主軸といった各構成部材がそれぞれ機械加工され、機械加工後の各構成部材が相互に組み付けられて、工作機械として組み立てられる。
【０００６】
かかる工作機械は、言うまでもなく、組立後の最終製品として、被送り台や主軸頭の送り直線性、送り軸相互間の直角性、テーブルの平面度や水平度といった加工精度に直接影響する構造物全体としての精度が求められる。この最終製品としての精度は、各構成部材の加工精度を積み重ねたものであり、したがって、最終製品としての精度を許容範囲内のものとするためには、各構成物自体をそれぞれ要求される精度に加工する必要がある。
【０００７】
一方、工作機械を構成する前記ベッド，支持台，被送り台，主軸頭，主軸台や主軸といった各構成部材は、安定した加工を実現すべく、その剛性上の要請から相当な重量を有しているため、各構成部材を組み立てた際に、各構成部材の自重や各構成部材相互間に働く連結力（拘束力）によってこれらが変形するという現象を生じる。このため、前記ベッドなどに形成された送り案内面が変形して、前記送り直線性や直角性が損なわれる要因となっている。
【０００８】
そこで、従来、前記送り案内面を機械加工するにあたり、その平面度や、適宜基準面に対する平行度，直角度といった加工精度を高精度に仕上げ、その後、上記組み立て後の変形を考慮して、かかる変形を打ち消すべく、即ち、組み立て後の送り直線性や直角性が所定の基準を満たすように、経験則に基づいて、きさげ加工などの手作業により前記送り案内面の形状を修正するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した形状修正は作業員の経験則に基づくものであり、客観性がなく、新規に開発された工作機械の場合には、一回で正しい修正が行われるとは限らないものであった。このため、従来、組み立て後の工作機械が所定の精度を満たしていないときには、組み立て完了後の工作機械を分解して、再度修正加工を行った後、再組み立てを行なわなければならず、更に、再組立後の工作機械が所定の精度を満たしていないときには、当該精度を満たすまで、繰り返して上記分解，修正作業を行わなければならなかった。このように、従来の組立作業は、必ずしも効率的なものとは言えなかった。
【００１０】
これは、従来、前記各構成部材個々の加工精度、並びにこれらを組み立てた最終製品としての精度については測定されていたが、前記構成部材を順次組み立てる各組立段階における精度が何ら測定されていないことに起因する。上述したように、各構成部材は相当な重量を有しており、かかる構成部材の自重、並びに各構成部材相互間に働く連結力によって、構成部材を順次組み立てるその都度、当該組立構造体が変形する。したがって、各組立段階における精度を測定しなければ、どの段階で精度が悪化しているのかを客観的に把握することができず、結果、上述した如く、作業員の経験的な知見に頼らざるを得ないのである。
【００１１】
一方、上述したＣＡＥ解析によって、上記修正形状を正確に解析することができれば、効率の悪い上記分解，修正作業を省くことが可能であるが、ＣＡＥ解析は有限要素法を基礎としており、分割モデルや拘束条件，荷重条件，材料定数といった諸条件によって解析結果が左右されるため、開発段階では、設計通りに製造された工作機械（実機）と解析結果とが一致するとは限らず、むしろ、実機と解析結果とを比較し、その誤差を埋めるべく上記諸条件を修正することによって、その解析精度が高まる。
【００１２】
しかるに、従来は、各構成部材個々の加工精度及びこれらを組み立てた最終製品としての精度は測定されているものの、各組立段階における精度が何ら測定されていないため、各組立段階におけるＣＡＥ精度解析結果と実態とを比較することができず、ＣＡＥの解析精度を十分に高めることができなかった。このため、効率の悪い上記分解，修正作業を改めることができないという悪循環に陥っていた。
【００１３】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、新たに開発された試作機であっても、これを効率よく組み立て可能な工作機械組立方法の提供を、その目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記課題を解決するための本発明は、送り案内面を備えたベッドと、前記送り案内面に沿って移動可能に前記ベッドに組み付けられる被送り台と、前記ベッド及び被送り台とは別体の第三の構造体とを少なくとも備えた工作機械を組み立てる方法であって、
機械加工された前記ベッドを三次元測定装置の測定領域内に配置して、少なくとも前記送り案内面の三次元形状を前記三次元測定装置によって測定し、
ついで、測定後のベッドをそのまま前記測定領域内に配置した状態で、前記被送り台及び第三の構造体を前記ベッド上に順次組み付けると共に、各組み立て段階ごとに、該組立体の三次元形状を前記三次元測定装置によって測定し、且つ、前記被送り台をベッドに組み付けた際に、少なくとも前記被送り台の静的な送り精度を前記三次元測定装置によって測定するようにしたことを特徴とする工作機械の組立方法に係る。
【００１５】
この発明によれば、まず、機械加工後のベッドが、三次元測定装置の測定領域内に配置されて、少なくともその送り案内面の三次元形状が測定される。ついで、測定後のベッドをそのまま測定領域内に配置した状態で、被送り台や第三の構造体が順次組み付けられる。組み付け順序は、特に限定があるわけではなく、これらが適宜順番で組み付けられる。そして、各組み立て段階ごとに、当該組立体の三次元形状が測定される。また、被送り台がベッドに組み付けられる際には、その三次元形状の他に、静的な送り精度も測定される。
【００１６】
上述したように、工作機械を構成するベッドや被送り台といった構成部材は相当な重量を有しており、かかる構成部材の自重、並びに各構成部材相互間に働く連結力によって、構成部材を順次組み立てるその都度、当該組立構造体が変形する。
【００１７】
本発明では、上記のように、各組み立て段階ごとに、当該組立体の三次元形状を測定し、被送り台がベッドに組み付けられる際には、その三次元形状の他に、静的な送り精度を測定するようにしているので、各組み立て段階において、目標として設定された精度を満たしているか否かを客観的に把握することができ、当該精度を満たしていない場合には、直ちに関連する構成部材の修正加工を行うことができる。これにより、最終製品として組み立てた後に、これを分解して修正加工を行っていた従来に比べて、その作業効率を高めることができる。
【００１８】
また、各組み立て段階における精度を測定することで、経験的な知見が得られると共に、開発段階でＣＡＥ解析を行っている場合には、各組み立て段階の測定精度と解析結果とを比較することにより、ＣＡＥの解析精度を高めることができ、このようにＣＡＥの解析精度を高めることで、上述した修正形状を正確に解析することが可能となり、試作段階から上述した効率の悪い分解，修正作業を省くことが可能となる。
【００１９】
また、ＣＡＥ解析の精度を高めることで、設計−試作−製品完成といった一連の開発に係るリードタイムを短縮することができ、スピーディーな商品提供が可能となる。
【００２０】
尚、本発明における前記第三の構造体には、例えば、工作機械がマシニングセンタである場合には、主軸を回転自在に保持した主軸頭、この主軸頭を支持するコラムやテーブルなどが該当し、旋盤である場合には、主軸を回転自在に保持した主軸台や被送り台上に設けられた刃物台などが該当する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。図１は本実施形態に係る組み立て対象の工作機械を示した斜視図であり、図２乃至図６は、当該工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【００２２】
まず、組み立て対象たる工作機械の構成について説明する。図１に示すように、本例の工作機械１は、所謂立形のマシニングセンタと呼ばれるものであって、ベッド２と、ベッド２上に立設されたコラム３と、同じくベッド２上にＹ軸方向に移動自在に配設されたサドル４と、サドル４上にＸ軸方向に移動自在に配設されたテーブル６と、コラム３にＺ軸方向に移動自在に支持された主軸頭８と、この主軸頭８に回転自在に保持された主軸９などを備える。
【００２３】
前記サドル４は、ベッド２上の取付面に固着された２本のガイドレール５ａと、サドル４の下面に固着され、前記各ガイドレール５ａに係合したスライダ５ｂとから構成されるリニアガイド（転がり案内機構）５によって前記Ｙ軸方向に移動自在となっている。
【００２４】
また、テーブル６も同様に、サドル４上の取付面に固着された２本のガイドレール７ａと、テーブル６の下面に取り付けられ、前記各ガイドレール７ａに係合したスライダ７ｂとから構成されるリニアガイド７によって前記Ｘ軸方向に移動自在となっており、同じく主軸頭８も、当該主軸頭８に固着された２本のガイドレール１０ａと、コラム３に固着され、前記各ガイドレール１０ａに係合したスライダ１０ｂとから構成されるリニアガイド１０によって前記Ｚ軸方向に移動自在となっている。
【００２５】
尚、前記各リニアガイド５，７及び１０では、それぞれを構成するガイドレール５ａ，７ａ，１０ａの両側面が送り案内面となっている。
【００２６】
次に、上記構成のマシニングセンタ１を組み立てる組立方法について、図２〜図６に基づいて説明する。
【００２７】
まず、図２に示すように、機械加工後のベッド２を三次元測定装置２０の測定領域内に配置して、当該三次元測定装置２０によって、ベッド２の取り付け面２ａ，２ｂ，２ｃの三次元形状を測定する。
【００２８】
前記取り付け面２ａ，２ｂは、前記リニアガイド５のガイドレール５ａがボルトによって締結される面であり、このガイドレール５ａを締結することによって、ガイドレール５ａと取り付け面２ａ，２ｂとの間に拘束力を生じ、当該取り付け面２ａ，２ｂの形状が変形する。このため、取り付け面２ａ，２ｂは組立後の変形を考慮して、かかる変形を打ち消すような形状に機械加工されており、設定された形状に加工されているかどうかを確認するために、取り付け面ａ，２ｂの三次元形状が前記三次元測定装置２０によって測定される。
【００２９】
また、取り付け面２ｃについても同様に、コラム３などを組み付けることによって生じる変形を考慮して設定された形状に加工されているかどうかが、前記三次元測定装置２０によって測定される。
【００３０】
尚、前記三次元測定装置２０は、適宜間隔をあけて平行に配設された第１送り機構部２１及び第２送り機構部２２と、第１送り機構部２１上に配設され、当該第１送り機構部２１によって矢示Ｙ軸方向に駆動される第１サドル２４と、第２送り機構部２２上に配設され、当該第２送り機構部２２によって同じく矢示Ｙ軸方向に駆動される第２サドル２５と、第１サドル２４及び第２サドル２５上に横架されたビーム２３と、矢示Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に前記ビーム２３に保持される支持アーム２６と、支持アーム２６の下端部に装着されたプローブ２７の他、制御・形状算出装置２８などから構成され、前記第１送り機構部２１と第２送り機構部２２との間が前記測定領域となっている。
【００３１】
前記支持アーム２６は、図示しない第３送り機構部及び第４送り機構部によって、上記矢示Ｘ軸方向及びＺ軸方向に駆動されるようになっており、これら第３送り機構部及び第４送り機構部のそれぞれに付設された位置検出器（図示せず）によって、支持アーム２６のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置が検出されるようになっている。また、前記第１サドル２４及び第２サドル２５のＹ軸方向における各位置は、第１送り機構部２１及び第２送り機構部２２に付設された位置検出器（図示せず）によって検出される。
【００３２】
そして、前記制御・形状算出装置２８は、前記第１送り機構部２１，第２送り機構部２２，第３送り機構部（図示せず）及び第４送り機構部（図示せず）などの作動を制御する一方、前記プローブ２７から接触信号を、前記各位置検出器（図示せず）から位置信号をそれぞれ受信して、測定対象物の三次元形状データを算出する。
【００３３】
次に、図３に示すように、上記測定を完了したベッド２をそのまま前記測定領域内に配置した状態で、ガイドレール５ａをボルトによって取り付け面２ａ，２ｂに締結し、締結後のガイドレール５ａの三次元形状及びその側面の直線性を前記三次元測定装置２０によって測定する。
【００３４】
以後、図４〜図６に示すように、下面にスライダ５ｂが取り付けられたサドル４を前記ガイドレール５ａ上に載置，係合せしめて、当該サドル４上面の平面度を含む三次元形状、並びにその送り精度を測定し、ついで、サドル４上にガイドレール７ａを装着して、当該ガイドレール７ａの三次元形状及びその側面の直線性を測定した後、下面にスライダ７ｂが取り付けられたテーブル６を前記ガイドレール７ａ上に載置，係合せしめて、当該テーブル６上面の平面度を含む三次元形状、並びにその送り精度などを測定して、組立の第１段階を終了する。
【００３５】
以後、上記のようにして組み立てられた中間の組立体を前記測定領域から取り出し、適宜場所にて、コラム３など他の構成部材を順次取り付け、組立完成品とする。これは、コラム３を取り付けた状態では、三次元測定装置２０の測定範囲を超え、その全体を測定できないことによるものであり、三次元測定装置２０が、コラム３を取り付けた状態で、その全体を測定し得る十分な測定範囲を有するものであれば、前記測定領域内で全ての構成部材を組み立てつつ、その三次元形状を測定するようにすることができる。
【００３６】
尚、上記各組立段階で、測定結果が予め設定された精度に収まっていない場合には、都度、組み立てた構成部材を取り外し、関連する構成部材を修正加工した後、これを再度組み立てて測定，確認し、以後、設定された精度に収まるまでこれを繰り返す。
【００３７】
以上詳述したように、本実施形態にかかる組立方法では、各組み立て段階ごとに、当該組立体の三次元形状などを測定するようにしているので、各組み立て段階において、目標として設定された精度を満たしているか否かを客観的に把握することができ、当該精度を満たしていない場合には、直ちに関連する構成部材の修正加工を行うことができる。これにより、最終製品として組み立てた後に、これを分解して修正加工を行っていた従来に比べて、その作業効率を高めることができる。
【００３８】
また、各組み立て段階における精度を測定することで、経験的な知見が得られると共に、開発段階でＣＡＥ解析を行っている場合には、各組み立て段階の測定精度と解析結果とを比較することにより、ＣＡＥの解析精度を高めることができ、このようにＣＡＥの解析精度を高めることで、上述した修正形状を正確に解析することが可能となり、試作段階から上述した効率の悪い分解，修正作業を省くことが可能となる。
【００３９】
また、ＣＡＥ解析の精度を高めることで、設計−試作−製品完成といった一連の開発に係るリードタイムを短縮することができ、スピーディーな商品提供が可能となる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る組み立て対象の工作機械を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係る工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【図３】本実施形態に係る工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【図４】本実施形態に係る工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【図５】本実施形態に係る工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【図６】本実施形態に係る工作機械の組み立て手順を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１マシニングセンタ（工作機械）
２ベッド
３コラム
４サドル
５，７，１０リニアガイド
６テーブル
８主軸頭
９主軸
２０三次元測定装置
２１第１送り機構部
２２第２送り機構部
２３ビーム
２４，２５サドル
２６支持アーム
２７プローブ
２８制御・形状算出装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes at least a bed having a feed guide surface, a feed base that is movably assembled to the bed along the feed guide surface, and a third structure separate from the bed and the feed base. The present invention relates to a method for assembling a machine tool provided.
[0002]
[Prior art]
There are various types of machine tools such as a lathe, a milling machine, a machining center, and a grinding machine. As a common basic structure, these machines have a bed having at least one feed guide surface, and along this feed guide surface. And at least one delivery base that is movably assembled to the bed.
[0003]
For example, the machining center includes, in addition to the basic structure described above, a spindle head that rotatably holds the spindle, a column and a table that supports the spindle head, and a lathe includes a spindle head that rotatably holds the spindle, A turret provided on the feed table is provided.
[0004]
By the way, recently, when developing a new machine tool, a structure designed using three-dimensional CAD (3D-CAD) is theoretically analyzed for behavior and rigidity such as deformation using a structural analysis method such as CAE. After the analysis and confirmation, a method of performing detailed design of each component member is adopted, and the development efficiency is improved by such a method.
[0005]
Then, on the basis of the design drawing created as described above, the respective components such as the bed, the support base, the feed base, the spindle head, the headstock and the spindle are each machined, and each component after the machining is performed. Are assembled together and assembled as a machine tool.
[0006]
Needless to say, such machine tools are structures that directly affect the machining accuracy such as the feed linearity of the feed base and spindle head, the right angle between the feed axes, the flatness and levelness of the table as the final product after assembly. Overall accuracy is required. The accuracy as the final product is the accumulated processing accuracy of each component. Therefore, in order to ensure that the accuracy as the final product is within the allowable range, each component itself is required accuracy. Need to be processed.
[0007]
On the other hand, each component such as the bed, support base, feed base, spindle head, headstock and spindle constituting the machine tool has a considerable weight due to its rigidity requirements in order to realize stable machining. Therefore, when each constituent member is assembled, a phenomenon occurs in which they are deformed by the weight of each constituent member or the connecting force (binding force) acting between the constituent members. For this reason, the feed guide surface formed on the bed or the like is deformed, which is a factor in which the feed linearity and the right angle are impaired.
[0008]
Therefore, conventionally, when machining the feed guide surface, the processing accuracy such as flatness, parallelism with respect to the reference surface, and perpendicularity is finished with high accuracy, and then the deformation after assembly is taken into consideration. In order to cancel the deformation, that is, the shape of the feed guide surface is corrected by manual work such as scoring based on empirical rules so that the feed linearity and right angle after assembly meet predetermined standards. ing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described shape correction is based on the rule of thumb of the worker, is not objective, and in the case of a newly developed machine tool, correct correction is not always performed once. It was. For this reason, conventionally, when the assembled machine tool does not satisfy the predetermined accuracy, the assembled machine tool must be disassembled, corrected again, and reassembled. When the reassembled machine tool does not satisfy the predetermined accuracy, the above-described disassembly and correction operations must be repeated until the accuracy is satisfied. As described above, the conventional assembly work is not necessarily efficient.
[0010]
In the past, the processing accuracy of each of the component members and the accuracy of the final product obtained by assembling them were measured, but no accuracy was measured at each assembly stage in which the component members were sequentially assembled. caused by. As described above, each component member has a considerable weight, and the assembly structure is deformed each time the component members are sequentially assembled by the weight of the component member and the connecting force acting between the component members. To do. Therefore, if the accuracy at each assembly stage is not measured, it is impossible to objectively grasp at which stage the accuracy has deteriorated, and as a result, as described above, it is not possible to rely on the empirical knowledge of the worker. It is not obtained.
[0011]
On the other hand, if the corrected shape can be accurately analyzed by the above-described CAE analysis, it is possible to omit the inefficient decomposition and correction work. However, the CAE analysis is based on the finite element method, and is divided into models. The analysis results depend on various conditions such as constraint conditions, load conditions, and material constants. Therefore, at the development stage, the machine tools (actual machines) manufactured as designed do not always match the analysis results. And the analysis result are compared, and the above-mentioned conditions are corrected so as to fill the error, thereby improving the analysis accuracy.
[0012]
However, in the past, although the processing accuracy of each component and the accuracy of the final product assembled with each component have been measured, the accuracy at each assembly stage has not been measured, so the CAE accuracy analysis results at each assembly stage And the actual situation could not be compared, and the CAE analysis accuracy could not be sufficiently increased. For this reason, it has fallen into a vicious circle in which the above-described disassembling and correcting work with low efficiency cannot be changed.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a machine tool assembling method capable of efficiently assembling even a newly developed prototype.
[0014]
[Means for solving the problems and effects thereof]
In order to solve the above problems, the present invention provides a bed having a feed guide surface, a feed base that is assembled to the bed so as to be movable along the feed guide surface, and the bed and the feed base are separate from each other. A machine tool comprising at least a third structure of
The machined bed is arranged in a measurement area of a three-dimensional measuring device, and at least the three-dimensional shape of the feed guide surface is measured by the three-dimensional measuring device,
Next, in the state where the bed after measurement is arranged in the measurement area as it is, the feed base and the third structure are sequentially assembled on the bed, and the three-dimensional shape of the assembly is assembled at each assembly stage. Is measured by the three-dimensional measuring device, and at least the static feeding accuracy of the fed table is measured by the three-dimensional measuring device when the fed table is assembled to a bed. The present invention relates to a method for assembling a machine tool.
[0015]
According to this invention, the machined bed is first arranged in the measurement region of the three-dimensional measuring device, and at least the three-dimensional shape of the feed guide surface is measured. Next, the substrate to be fed and the third structure are sequentially assembled in a state where the bed after measurement is arranged in the measurement region as it is. The assembly order is not particularly limited, and these are assembled in appropriate order. Then, at each assembly stage, the three-dimensional shape of the assembly is measured. In addition to the three-dimensional shape, the static feeding accuracy is also measured when the platform is assembled to the bed.
[0016]
As described above, the structural members such as the bed and the feed base constituting the machine tool have a considerable weight, and the structural members are sequentially arranged by the weight of the structural members and the coupling force acting between the structural members. Each time the assembly is performed, the assembly structure is deformed.
[0017]
In the present invention, as described above, at each assembly stage, the three-dimensional shape of the assembly is measured, and when the feed base is assembled to the bed, in addition to the three-dimensional shape, static feeding is performed. Since the accuracy is measured, it is possible to objectively grasp whether or not the accuracy set as the target is satisfied at each assembly stage. If the accuracy is not satisfied, it is immediately related. The component member can be corrected. Thereby, after assembling as a final product, the work efficiency can be improved as compared with the conventional case where this is disassembled and corrected.
[0018]
Also, by measuring the accuracy at each assembly stage, empirical knowledge can be obtained, and when CAE analysis is performed at the development stage, by comparing the measurement accuracy and analysis results at each assembly stage The CAE analysis accuracy can be increased, and thus the CAE analysis accuracy can be increased, so that the above-described corrected shape can be accurately analyzed, and the above-described inefficient disassembly and correction work can be performed from the prototype stage. It can be omitted.
[0019]
Further, by increasing the accuracy of CAE analysis, the lead time for a series of developments such as design-prototype-product completion can be shortened, and speedy product provision becomes possible.
[0020]
The third structure in the present invention corresponds to, for example, a spindle head that rotatably supports the spindle, a column or a table that supports the spindle head, and the like when the machine tool is a machining center. In the case of a lathe, a spindle stand that rotatably holds the spindle, a tool post provided on a receiving table, and the like are applicable.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a machine tool to be assembled according to the present embodiment, and FIGS. 2 to 6 are explanatory views for explaining an assembly procedure of the machine tool.
[0022]
First, the configuration of a machine tool to be assembled will be described. As shown in FIG. 1, the machine tool 1 of this example is a so-called vertical machining center, and includes a bed 2, a column 3 erected on the bed 2, and a Y axis on the bed 2. A saddle 4 movably arranged in the direction, a table 6 movably arranged on the saddle 4 in the X-axis direction, a spindle head 8 supported on the column 3 movably in the Z-axis direction, The spindle head 8 is provided with a spindle 9 that is rotatably held.
[0023]
The saddle 4 is composed of two guide rails 5a fixed to the mounting surface on the bed 2 and linear guides (sliders 5b fixed to the lower surface of the saddle 4 and engaged with the guide rails 5a). A rolling guide mechanism) 5 is movable in the Y-axis direction.
[0024]
Similarly, the table 6 includes two guide rails 7a fixed to the mounting surface on the saddle 4 and sliders 7b attached to the lower surface of the table 6 and engaged with the guide rails 7a. The linear guide 7 is movable in the X-axis direction. Similarly, the spindle head 8 is also fixed to the two guide rails 10a fixed to the spindle head 8 and the column 3, and is attached to each guide rail 10a. The linear guide 10 composed of the engaged slider 10b is movable in the Z-axis direction.
[0025]
In the linear guides 5, 7 and 10, both side surfaces of the guide rails 5a, 7a and 10a constituting the linear guides are feed guide surfaces.
[0026]
Next, an assembly method for assembling the machining center 1 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
[0027]
First, as shown in FIG. 2, the machined bed 2 is arranged in the measurement region of the three-dimensional measuring device 20, and the three-dimensional measuring device 20 uses the tertiary of the mounting surfaces 2 a, 2 b, 2 c of the bed 2. Measure the original shape.
[0028]
The mounting surfaces 2a and 2b are surfaces on which the guide rails 5a of the linear guide 5 are fastened by bolts. By fastening the guide rails 5a, the guide rails 5a and 2b are constrained between the guide rails 5a and 2b. A force is generated, and the shapes of the mounting surfaces 2a and 2b are deformed. For this reason, the mounting surfaces 2a and 2b are machined into a shape that cancels the deformation in consideration of the deformation after assembly, and in order to confirm whether or not the processing has been performed to the set shape, The three-dimensional shapes a and 2b are measured by the three-dimensional measuring apparatus 20.
[0029]
Similarly, whether or not the mounting surface 2c is processed into a shape set in consideration of deformation caused by assembling the column 3 or the like is measured by the three-dimensional measuring device 20.
[0030]
The three-dimensional measuring apparatus 20 is disposed on the first and second feed mechanism portions 21 and 22 and the first feed mechanism portion 21 that are disposed in parallel at appropriate intervals. A first saddle 24 that is driven in the Y-axis direction indicated by the arrow by the first feed mechanism 21 and a second feed mechanism 22 are arranged on the first saddle 24 and are also driven in the Y-axis direction indicated by the second feed mechanism 22. A second saddle 25, a beam 23 horizontally mounted on the first saddle 24 and the second saddle 25, and a support arm 26 held by the beam 23 so as to be movable in the X-axis direction and the Z-axis direction. In addition to the probe 27 attached to the lower end portion of the support arm 26, the control / shape calculating device 28 and the like are used, and the space between the first feed mechanism portion 21 and the second feed mechanism portion 22 is the measurement region. ing.
[0031]
The support arm 26 is driven in the X-axis direction and the Z-axis direction indicated by the arrows by a third feed mechanism portion and a fourth feed mechanism portion (not shown). A position detector (not shown) attached to each of the feed mechanisms is configured to detect the position of the support arm 26 in the X-axis direction and the Z-axis direction. The positions of the first saddle 24 and the second saddle 25 in the Y-axis direction are detected by position detectors (not shown) attached to the first feed mechanism 21 and the second feed mechanism 22. .
[0032]
The control / shape calculating device 28 operates the first feed mechanism 21, the second feed mechanism 22, the third feed mechanism (not shown), the fourth feed mechanism (not shown), and the like. On the other hand, the contact signal is received from the probe 27 and the position signal is received from each position detector (not shown), and the three-dimensional shape data of the measurement object is calculated.
[0033]
Next, as shown in FIG. 3, the guide rail 5 a is fastened to the mounting surfaces 2 a and 2 b with bolts in a state where the bed 2 that has completed the above measurement is placed in the measurement region as it is, and the guide rail 5 a after the fastening is performed. The three-dimensional shape and the linearity of the side surface thereof are measured by the three-dimensional measuring device 20.
[0034]
Thereafter, as shown in FIGS. 4 to 6, the saddle 4 with the slider 5 b attached to the lower surface is placed on and engaged with the guide rail 5 a, and the three-dimensional shape including the flatness of the upper surface of the saddle 4, and After measuring the feeding accuracy, the guide rail 7a is mounted on the saddle 4, and the three-dimensional shape of the guide rail 7a and the linearity of the side surface thereof are measured, and then the table 6 having the slider 7b attached to the lower surface. Is placed on and engaged with the guide rail 7a, and the three-dimensional shape including the flatness of the upper surface of the table 6 and its feeding accuracy are measured, and the first stage of assembly is completed.
[0035]
Thereafter, the intermediate assembly assembled as described above is taken out from the measurement region, and other components such as the column 3 are sequentially attached at an appropriate place to obtain an assembled product. This is because in the state where the column 3 is attached, it exceeds the measurement range of the three-dimensional measuring device 20 and the whole cannot be measured. In the state where the three-dimensional measuring device 20 is attached, the whole Can be measured while assembling all the constituent members within the measurement region.
[0036]
In each of the above assembly steps, if the measurement results are not within the preset accuracy, the assembled components are removed each time, the related components are corrected, and then reassembled and measured. After that, this is repeated until the set accuracy is satisfied.
[0037]
As described above in detail, in the assembly method according to the present embodiment, the three-dimensional shape of the assembly is measured for each assembly stage, so the accuracy set as a target in each assembly stage. It is possible to objectively grasp whether or not the above is satisfied, and when the accuracy is not satisfied, the related component member can be immediately corrected. Thereby, after assembling as a final product, the work efficiency can be improved as compared with the conventional case where this is disassembled and corrected.
[0038]
Also, by measuring the accuracy at each assembly stage, empirical knowledge can be obtained, and when CAE analysis is performed at the development stage, by comparing the measurement accuracy and analysis results at each assembly stage The CAE analysis accuracy can be increased, and thus the CAE analysis accuracy can be increased, so that the above-described corrected shape can be accurately analyzed, and the above-described inefficient disassembly and correction work can be performed from the prototype stage. It can be omitted.
[0039]
Further, by increasing the accuracy of CAE analysis, the lead time for a series of developments such as design-prototype-product completion can be shortened, and speedy product provision becomes possible.
[0040]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a machine tool to be assembled according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an assembly procedure of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an assembly procedure of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an assembly procedure of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an assembly procedure of the machine tool according to the present embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an assembly procedure of the machine tool according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Machining center (machine tool)
2 bed 3 column 4 saddle 5, 7, 10 linear guide 6 table 8 spindle head 9 spindle 20 three-dimensional measuring device 21 first feed mechanism 22 second feed mechanism 23 beam 24, 25 saddle 26 support arm 27 probe 28 control・ Shape calculation device

Claims

送り案内面を備えたベッドと、前記送り案内面に沿って移動可能に前記ベッドに組み付けられる被送り台と、前記ベッド及び被送り台とは別体の第三の構造体とを少なくとも備えた工作機械を組み立てる方法であって、
機械加工された前記ベッドを三次元測定装置の測定領域内に配置して、少なくとも前記送り案内面の三次元形状を前記三次元測定装置によって測定し、
ついで、測定後のベッドをそのまま前記測定領域内に配置した状態で、前記被送り台及び第三の構造体を前記ベッド上に順次組み付けると共に、各組み立て段階ごとに、該組立体の三次元形状を前記三次元測定装置によって測定し、且つ、前記被送り台をベッドに組み付けた際に、少なくとも前記被送り台の静的な送り精度を前記三次元測定装置によって測定するようにしたことを特徴とする工作機械の組立方法。A bed provided with a feed guide surface, a feed base assembled to the bed so as to be movable along the feed guide surface, and a third structure separate from the bed and the feed base A method of assembling a machine tool,
The machined bed is arranged in a measurement area of a three-dimensional measuring device, and at least the three-dimensional shape of the feed guide surface is measured by the three-dimensional measuring device,
Next, in the state where the bed after measurement is arranged in the measurement area as it is, the feed base and the third structure are sequentially assembled on the bed, and the three-dimensional shape of the assembly is assembled at each assembly stage. Is measured by the three-dimensional measuring device, and at least the static feeding accuracy of the fed table is measured by the three-dimensional measuring device when the fed table is assembled to a bed. Assembling method of machine tool.