JP5399958B2 - Automatic centering device and automatic centering method - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械で加工されるワークの芯ずれを自動的に補正する自動芯出し装置および自動芯出し方法に関する。 The present invention relates to an automatic centering device and an automatic centering method for automatically correcting a misalignment of a workpiece processed by a machine tool.
従来より、自動工作機械で加工されるワークをワークテーブルの上に載置するときに、ワークテーブルの基準点とワークの基準位置とが一致するように、芯出し作業が行なわれている。この芯出し作業は、作業者が手作業でダイヤルゲージ等をワークに当てて回転させながら芯出しを行なっていたが、芯出し作業に時間がかかっていた。 Conventionally, when a work to be machined by an automatic machine tool is placed on a work table, a centering operation is performed so that the reference point of the work table matches the reference position of the work. In this centering operation, an operator manually performs a centering operation while applying a dial gauge or the like to the workpiece and rotating it. However, the centering operation takes time.
そこで、特許文献1に記載されるような自動芯出し方法が提案されている。この方法では、まず、測定された振れ量に基づいて、芯出し用治具がワークの内周面または外周面を適宜押して水平移動させる。そして、ワークの水平移動後に再度振れ量を測定し、振れ量が許容範囲になるまで繰り返すことにより芯出しを行なっている。ここで、ワークを芯出し用治具で押す時、ワークは、電磁チャックでクランプされていない状態なので、水平方向へテーブル上で擦り動かすことができる。 Therefore, an automatic centering method as described in Patent Document 1 has been proposed. In this method, first, based on the measured amount of deflection, the centering jig appropriately moves the inner peripheral surface or outer peripheral surface of the workpiece and horizontally moves it. Then, after the workpiece is horizontally moved, the amount of deflection is measured again, and centering is performed by repeating until the amount of deflection is within an allowable range. Here, when the workpiece is pushed by the centering jig, the workpiece is not clamped by the electromagnetic chuck, and can be rubbed on the table in the horizontal direction.
しかし、特許文献1記載の芯出し方法では、ワークはテーブル上を擦り動かして芯出しを行うので、ワークとテーブルとの間の摩擦力に打ち勝つ押圧力でワークを押す必要がある。そのため、ワークが大型化すればそれだけ摩擦力も大きくなるので、それに打ち勝つ大きな押圧力が必要になる。また、テーブルを擦り動かすので、微妙な芯出しの制御も難しくなるという問題もある。 However, in the centering method described in Patent Document 1, since the workpiece is centered by rubbing on the table, it is necessary to press the workpiece with a pressing force that overcomes the frictional force between the workpiece and the table. For this reason, as the workpiece becomes larger, the frictional force increases accordingly, and a large pressing force is required to overcome it. In addition, since the table is rubbed, there is a problem that it is difficult to control fine alignment.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ワークを移動させる力を低減することができ、かつ、微妙な芯出し制御が可能な自動芯出し装置および自動芯出し方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides an automatic centering device and an automatic centering method capable of reducing a force for moving a workpiece and performing delicate centering control. The purpose is to provide.
上記課題を解決するためのものとして、本発明の自動芯出し装置は、基準テーブルと、前記基準テーブルの上に載置され、ワークが固定される可動テーブルと、前記可動テーブルが前記基準テーブルに対して固定される状態と固定していない状態とを切り換える固定切換手段と、前記基準テーブルにおける基準点に対する前記ワークのずれである芯ずれを測定する芯ずれ測定手段と、前記可動テーブルを流体の圧力によって前記基準テーブルの上面から浮上させる浮上手段と、前記可動テーブルを浮上させた状態で所定の方向に水平移動させる水平移動手段と、前記芯ずれ測定手段によって測定された芯ずれに基づいて、前記水平移動手段によって移動される前記可動テーブルの移動量を制御する移動量制御手段とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an automatic centering device according to the present invention includes a reference table, a movable table placed on the reference table and to which a work is fixed, and the movable table is attached to the reference table. A fixed switching means for switching between a fixed state and a non-fixed state; a misalignment measuring means for measuring misalignment which is a misalignment of the workpiece with respect to a reference point in the reference table; and On the basis of the misalignment measured by the misalignment measuring means, the levitating means for levitating from the upper surface of the reference table by pressure, the horizontal moving means for horizontally moving the movable table in a predetermined state while levitating, A movement amount control means for controlling the movement amount of the movable table moved by the horizontal movement means; That.
この構成によれば、ワークを可動テーブルに固定した状態において基準テーブルの基準点に対するワークの芯ずれを芯ずれ測定手段によって測定し、その後、ワークを固定した可動テーブルを流体の圧力で浮上した状態で、水平移動手段によって動かすことにより、自動的に芯出しを行なうことが可能である。これにより、従来、手作業で行なっているワークの芯出し作業を自動化して作業効率の向上を図っている。そして、ワークを固定した状態で可動テーブルを浮上させて水平移動を行っているので、ワークWを移動させる力を低減することができる。しかも、芯出し動作中は可動テーブルが浮上しており、基準テーブルとの間で摩擦が発生しないので、微妙な芯出し制御をすることができる。 According to this configuration, when the workpiece is fixed to the movable table, the workpiece misalignment with respect to the reference point of the reference table is measured by the misalignment measuring means, and then the movable table with the workpiece fixed is floated by the fluid pressure. Thus, it can be automatically centered by moving it by the horizontal moving means. As a result, the work centering work that has been performed manually is automated to improve work efficiency. And since the movable table is levitated and moved horizontally while the workpiece is fixed, the force for moving the workpiece W can be reduced. In addition, since the movable table floats during the centering operation and no friction occurs with the reference table, it is possible to perform delicate centering control.
また、本発明の自動芯出し装置において、前記基準テーブルが回転可能であり、前記芯ずれが最も大きくなる方向が前記所定の方向を向くように、前記基準テーブルを回転させるように制御し、前記水平移動手段が、前記可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させるのが好ましい。 Further, in the automatic centering device of the present invention, the reference table is rotatable, and the reference table is controlled to rotate so that the direction in which the center misalignment is largest is directed to the predetermined direction, It is preferable that the horizontal moving means horizontally moves the movable table only in a predetermined direction.
この構成によれば、ワークの芯ずれが最も大きくなる方向が所定の方向を向くように、基準テーブルを回転させるように制御をするとともに、水平移動手段として、可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させる水平移動機構を用いているので、簡単な機構で微妙な芯出し制御を行うことが可能である。 According to this configuration, the control is performed so that the reference table is rotated so that the direction in which the misalignment of the workpiece is the largest is directed in a predetermined direction, and the movable table is used only in one predetermined direction as a horizontal movement unit. Since a horizontal movement mechanism that moves horizontally is used, subtle centering control can be performed with a simple mechanism.
さらに、前記芯ずれ測定手段で測定される芯ずれは、前記基準テーブルの基準点に対する前記ワークの偏心量および偏心方向であるのが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the misalignment measured by the misalignment measuring means is an eccentric amount and an eccentric direction of the workpiece with respect to a reference point of the reference table.
この場合、芯ずれとして測定される偏心量および偏心方向を用いて、より微妙な芯出し作業ができる。 In this case, a more delicate centering operation can be performed using the amount of eccentricity and the direction of eccentricity measured as misalignment.
また、前記浮上手段は、前記可動テーブルの下面へガスを噴射して、前記ガスの圧力によって前記可動テーブルを浮上させるのが好ましい。 Further, it is preferable that the levitation means jets a gas to the lower surface of the movable table and levitates the movable table by the pressure of the gas.
この構成によれば、ガスの噴射圧力によって可動テーブルを浮上させているので、液体を用いるよりもメンテナンスが容易である。また、可動テーブルを水平移動させるときの抵抗もより小さくなる。 According to this configuration, since the movable table is levitated by the gas injection pressure, maintenance is easier than using liquid. In addition, the resistance when the movable table is moved horizontally becomes smaller.
本発明の自動芯出し方法は、ワークの芯出しを自動的に行う自動芯出し方法であって、基準テーブルの基準点に対しての可動テーブル上に固定されたワークの芯ずれを測定する工程と、前記可動テーブルを、前記基準テーブルから浮上させる工程と、前記可動テーブルを、浮上させた状態で所定の方向に水平移動させることにより、前記芯ずれを低減させる工程とを含んでいる。 The automatic centering method of the present invention is an automatic centering method for automatically centering a workpiece, and measuring the misalignment of the workpiece fixed on the movable table with respect to the reference point of the reference table. And a step of floating the movable table from the reference table, and a step of reducing the misalignment by horizontally moving the movable table in a predetermined direction while floating.
この方法によれば、基準テーブルの基準点に対しての可動テーブル上に固定されたワークの芯ずれを測定し、その後、ワークを固定した可動テーブルを浮上した状態で所定の方向に水平移動させることにより、自動的に芯出しを行なうことが可能である。これにより、従来、手作業で行なっているワークの芯出し作業を自動化して作業効率の向上を図っている。そして、ワークを固定した状態で可動テーブルを浮上させて水平移動を行っているので、ワークを移動させる力を低減することができる。しかも、芯出し動作中は可動テーブルが浮上しており、基準テーブルとの間で摩擦が発生しないので、微妙な芯出し制御をすることができる。 According to this method, the misalignment of the workpiece fixed on the movable table with respect to the reference point of the reference table is measured, and then, the movable table with the workpiece fixed is moved horizontally in a predetermined direction in a floating state. Thus, it is possible to automatically perform centering. As a result, the work centering work that has been performed manually is automated to improve work efficiency. And since the movable table is levitated and moved horizontally while the workpiece is fixed, the force for moving the workpiece can be reduced. In addition, since the movable table floats during the centering operation and no friction occurs with the reference table, it is possible to perform delicate centering control.
また、前記ワークの芯ずれを測定する工程の後に、前記芯ずれが最も大きくなる方向が前記所定の方向を向くように、前記基準テーブルを回転させる工程をさらに含み、前記可動テーブルを浮上させた状態で所定の方向に水平移動させる工程において、前記可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させるのが好ましい。 Further, after the step of measuring the misalignment of the workpiece, the method further includes a step of rotating the reference table so that a direction in which the misalignment is greatest is directed to the predetermined direction, and the movable table is levitated. In the step of horizontally moving in a predetermined direction in the state, it is preferable that the movable table is horizontally moved only in one predetermined direction.
この方法では、ワークの芯ずれが最も大きくなる方向が所定の方向を向くように、基準テーブルを回転させるように制御をするとともに、可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させるので、簡単な機構で微妙な芯出し制御を行うことが可能である。 In this method, control is performed so that the reference table is rotated so that the direction in which the center misalignment of the workpiece is the largest is directed to a predetermined direction, and the movable table is horizontally moved only in one predetermined direction. Subtle centering control can be performed by the mechanism.
以上説明したように、本発明の自動芯出し装置および自動芯出し方法によれば、ワークを移動させる力を低減することができる。しかも、微妙な芯出し制御をすることができる。 As described above, according to the automatic centering device and the automatic centering method of the present invention, the force for moving the workpiece can be reduced. In addition, subtle centering control can be performed.
以下、本発明の自動芯出し装置および自動芯出し方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an automatic centering device and an automatic centering method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(自動芯出し装置1の全体構成)
図1〜4に示される自動芯出し装置1は、基準テーブル2と、ワークスピンドル機構9と、可動テーブル3と、固定切換機構40と、エア噴出機構6と、ワークWの芯ずれを測定するタッチプローブ5と、水平移動機構7と、テーブル移動量制御部41とを備えている。
(Overall configuration of automatic centering device 1)
The automatic centering device 1 shown in FIGS. 1 to 4 measures the misalignment of the reference table 2, the
ワークスピンドル機構9の上には、基準テーブル2および可動テーブル3が配置されている。水平移動機構7は、ワークスピンドル機構9の側方に配置されている。
A reference table 2 and a movable table 3 are disposed on the
(基準テーブル2)
図1〜3に示されるように、基準テーブル2は、円形のテーブルであり、テーブル本体52と、基準側支持部材15とからなる。基準テーブル2の上面は、水平である。基準テーブル2のテーブル本体52の上面側には、3箇所の凹部13(図6〜7参照)が形成されている。3箇所の凹部13は、正三角形をなすように均等な間隔で配置されている。
(Reference table 2)
As shown in FIGS. 1 to 3, the reference table 2 is a circular table, and includes a
図6〜7に示されるように、凹部13は、基準側支持部材15によって閉じられている。基準側支持部材15がテーブル本体52に強固に固定されることにより、基準テーブル2を構成している。基準側支持部材15の中央には、開口15aが形成されている。
As shown in FIGS. 6 to 7, the
さらに、基準テーブル2は、凹部13の上端周縁部から凹部13の内側に突出する突出部42を備えている。本実施形態では、突出部42は、基準側支持部材15に設けられているが、テーブル本体52に設けられてもよい。
Furthermore, the reference table 2 includes a
(ワークスピンドル機構9)
図1に示されるように、ワークスピンドル機構9は、基準テーブル2を回転させる機構である。垂直に延びる回転軸12は、ワークスピンドル機構9の本体31の内部において、複数のベアリング32を介して回転自在に支持されている。回転軸12の上端には、基準テーブル2が固定されている。
(Work spindle mechanism 9)
As shown in FIG. 1, the
また、回転軸12の下端には、プーリ33が固定されている。プーリ33には図示しないループ状のベルトが掛けられ、モータ34からの駆動力が伝達されるようになっている。
A
さらに、ワークスピンドル機構9は、ワークWの回転角を割り出す機能を有しており、最大40min−1まで割り出すことが可能である。ワークWの回転角を割り出すためには、例えば、回転角センサやモータのエンコーダなどが用いられる。
Further, the
(可動テーブル3)
図1に示されるように、可動テーブル3は、基準テーブル2の上に載置された円形のテーブルであり、テーブル本体53と、可動側支持部材23とからなる。可動テーブル3の下面のうち基準テーブル2の上面に対向する対向面3aは、水平である。ワークWは、パレット11を介して可動テーブル3の上に設置されている。
(Movable table 3)
As shown in FIG. 1, the movable table 3 is a circular table placed on the reference table 2, and includes a table
図6〜7に示されるように、可動テーブル3のテーブル本体53における3箇所の凹部13に対応する位置には、段付きの貫通孔22がそれぞれ形成されている。段付きの貫通孔22のうち、内径が大きい下側の大径部22aは、可動側支持部材23によって閉じられている。可動側支持部材23は、テーブル本体53に強固に固定されて、可動テーブル3を構成している。この可動側支持部材23の中央には、開口23aが形成されている。
As shown in FIGS. 6 to 7, stepped through
さらに、可動テーブル3は、貫通孔22の大径部22aの下端周縁部から大径部22aの内側に突出する突出部43を備えている。本実施形態では、突出部43は、可動側支持部材23に設けられているが、テーブル本体53に設けられてもよい。
Furthermore, the movable table 3 includes a protruding
また、図1に示されるように、可動テーブル3は、下面側の周縁から下方に延びるストッパ25が設けられている。なお、このストッパ25の内側面と基準テーブル2の外側面との間には、可動テーブル3が芯出しのために必要な移動量を確保するために十分な隙間が確保されている。
Further, as shown in FIG. 1, the movable table 3 is provided with a
さらに、ストッパ25の下端には、リング状のつば26がストッパ25の外周面から水平に突出して設けられている。このつば26は、水平移動機構7の一対のテーブルチャック27でチャックされる。
Furthermore, a ring-shaped
パレット11は、可動テーブル3の上に固定され、しかも、ワークWを固定するための油圧式のワーククランプ21を有している。
The
(固定切換機構40)
図1〜3および図6〜7に示されるように、可動テーブル3が基準テーブル2に対して固定される状態と固定されていない状態とを切り換える固定切換機構40は、テーブルクランプ4と、オイルポンプ20と、油圧経路19とを備えている。
(Fixed switching mechanism 40)
As shown in FIGS. 1 to 3 and FIGS. 6 to 7, the fixed
テーブルクランプ4は、可動部材44と、この可動部材44に付勢力を与える付勢部材14とを備える。
The
可動部材44は、可動テーブル3側の突出部43をクランプするクランプ部44aと、付勢部材14の付勢力(弾性力)を受ける受け部44bと、クランプ部44aおよび受け部44bを連結する連結部44cとを備えている。連結部44cは、雄ねじからなり、受け部44bの上面側に固定されている。クランプ部44aは、連結部44cおよびナット44dによって、受け部44bに対して連結されている。
The
受け部44bおよび付勢部材14は、基準テーブル2の凹部13に収納されている。
The receiving
付勢部材14は、複数の皿バネを積層して構成されている。付勢部材14は、基準テーブル2側の突出部42と、その下方に位置する受け部44bとの間に配設され、受け部44bを下方に付勢している。
The urging
図6〜7に示される状態では、この付勢部材14の付勢力によって、可動部材44のクランプ部44aは、可動テーブル3側の突出部43の上面に押圧されている。これにより、基準テーブル2側の突出部42および可動テーブル3側の突出部43は、クランプ部44aと受け部44bとの間にクランプされている。
6 to 7, the urging force of the urging
受け部44bは、凹部13の内部を上下に仕切るように構成されている。凹部13のうち下側空間13aは、油圧経路19のテーブル内部分19bに連通している。受け部44bは、凹部13の下側空間13aを密閉している。
The receiving
また、受け部44bは、基準テーブル2側の突出部42に当接するまで上昇可能である。受け部44bが上昇するとき、クランプ部44aは、可動テーブル3側の突出部43から上方に離間する。
Further, the receiving
クランプ部44aは、基準側支持部材15の開口15aを通して、基準テーブル2側の突出部42よりも上に突出している。また、クランプ部44aは、可動側支持部材23の開口23aを通して、可動テーブル3側の突出部43よりも上に突出している。このクランプ部44aは、可動テーブル3の段付きの貫通孔22のうち、内径が小さい上側の小径部22bの内部を上下に移動することが可能である。
The
油圧経路19は、回転軸12の内部に設けられる軸内部分19aと、基準テーブル2内に設けられ、軸内部分19aと凹部13との間を連通するテーブル内部分19bとを有する。
The
図1に示されるように、軸内部分19aは、回転軸12の内部において、回転軸12の軸心方向に沿って3本形成されている。軸内部分19aの下端側は、オイルポンプ20に連通している。
As shown in FIG. 1, three in-
また、図1および図7に示されるように、テーブル内部分19bは、3箇所の凹部13に対応してそれぞれ形成され、回転軸の内部に設けられた3本の軸内部分19aに連通している。テーブル内部分19bの上端開口は、凹部13の底面に開口し、下側空間13aに臨んでいる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 7, the table
このように構成された固定切換機構40では、オイルポンプ20を作動させ、油圧経路19を通して凹部13内部における受け部44bに密閉された下側空間13aへ油を圧送すれば、その下側空間13a内部の油圧は上昇する。その油圧が付勢部材14の弾性力に打ち勝ったときに、可動部材44が押し上げられる。このとき、可動部材44は、上昇して可動テーブル3の固定を解除する。その結果、可動テーブル3は、基準テーブル2に対して固定されていない状態になる。
In the fixed
一方、オイルポンプ20を作動させて受け部44bに密閉された下側空間の油圧を低下させれば、付勢部材14の弾性力が油圧に打ち勝ったときに、付勢部材14が受け部44bを押し下げる。これにより、可動部材44が下降して可動テーブル3をクランプして基準テーブル2の上に固定される。
On the other hand, if the
なお、このクランプ部44aの外側面とそれに対向する開口15a、23aの内周面との間には、可動テーブル3が芯出しのために必要な移動量を確保するために十分な隙間が確保されている。
A sufficient gap is secured between the outer surface of the
(エア噴出機構6)
エア噴出機構6は、可動テーブル3をエアの圧力によって基準テーブル2の上面から浮上させるための機構である。
(Air ejection mechanism 6)
The
図1に示されるように、エア噴出機構6は、エアポンプ28と、このエアポンプ28から供給されるエアを基準テーブル2および可動テーブル3の間に導くエア供給路17とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
図1および図6に示されるように、エア供給路17は、回転軸12の内部に設けられる軸内部分17aと、この軸内部分17aに連通し、基準テーブル2内に設けられるテーブル内部分17bと、このテーブル内部分17bに連通し、基準テーブル2の上面(載置面)および可動テーブル3の下面(対向面3a)の間に形成される環状の部分17cとを有する。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
基準テーブル2内に設けられるテーブル内部分17bは、基準テーブル2のテーブル本体52の内部を延びる部分17b1と、基準側支持部材15の内部を延びる部分17b2とを有している。
The in-
環状の部分17cは、可動部材44と同心状に形成されている。環状の部分17cは、基準テーブル2の上面に形成された環状溝17c1と、可動テーブル3の対向面3aに形成された環状溝17c2とによって形成されている。
The
なお、環状の部分17cは、基準テーブル3の上面および可動テーブル3の対向面3aの一方にのみ形成してもよい。また、基準側支持部材15や可動側支持部材23以外の場所に環状の部分17cを形成してもよい。
The
本実施形態では、可動テーブル3の対向面3aにも環状溝17c2が形成されていて、下側の環状溝17c1から上昇するエアを環状溝17c2で受けるので、可動テーブル3にかかるエアの圧力をバランスよく受けることができ、浮上中の可動テーブル3の安定性が良くなる。
In the present embodiment, the annular groove 17c2 is also formed on the opposing
また、環状の部分17cの溝幅は、可動テーブル3が芯出し動作によって移動する数ミクロンの幅よりも大きくなるように設定されていれば、テーブル内部分17bからのエアを確実に環状の部分17cに導入させることができ、芯出しの精度が低下するおそれが少ないので、好ましい。
Further, if the groove width of the
図1に示されるように、軸内部分17aは、回転軸12の内部において、回転軸12の軸心方向に沿って1本形成されている。軸内部分17aの下端側は、エアポンプ28に連通している。
As shown in FIG. 1, one in-
また、図5〜6に示されるようにテーブル内部分17bの下端開口17b3は、基準テーブル2の中央に開口しており、回転軸12の軸内部分17aに連通している。テーブル内部分17bの途中の区間は、三方に分岐して延びている。また、テーブル内部分17bの途中の三方に分岐した経路には、それぞれエア量調整絞り18が設けられている。
As shown in FIGS. 5 to 6, the
エア噴出機構6は、可動テーブル3の下面へエアを噴射して、エアの圧力によって可動テーブル3を浮上させる。これにより、可動テーブル3を基準テーブル2から数ミクロン浮上させて摩擦が生じない状態にすることが可能になる。その結果、ワークWが載った可動テーブル3を、小さい力で水平移動させて、微妙な芯出しを行うが可能である。
The
なお、可動テーブル3を浮上させることができれば、エア以外のガス(例えば、チッ素、炭酸ガスなど)を噴射してもよい。 If the movable table 3 can be lifted, a gas other than air (for example, nitrogen, carbon dioxide gas, etc.) may be injected.
また、ガス以外の流体として、水や油などを可動テーブル3の下面に供給して、その水圧や油圧で可動テーブル3を浮上させてもよい。 Alternatively, water or oil may be supplied to the lower surface of the movable table 3 as a fluid other than gas, and the movable table 3 may be lifted by the water pressure or hydraulic pressure.
ただし、ガスの噴射圧で可動テーブル3を浮上させる方式の方が、水や油などの液体を用いるよりもメンテナンスが容易であり、また、可動テーブル3を水平移動させるときの抵抗もより小さくなる点で好ましい。 However, the method in which the movable table 3 is floated by the gas injection pressure is easier to maintain than using a liquid such as water or oil, and the resistance when the movable table 3 is moved horizontally is smaller. This is preferable.
(タッチプローブ5)
図1に示されるように、タッチプローブ5は、基準テーブル2の基準点に対するワークWの芯ずれを測定する。
(Touch probe 5)
As shown in FIG. 1, the
具体的には、タッチプローブ5は、ワークWの偏心量Rおよび偏心方向を測定する。偏心方向は、ワークWを回転する前の基準姿勢からの回転角度θとして測定される。偏心量Rは、数ミクロンの大きさで測定され、最小0.1ミクロンまで測定される。また、回転角度θは、最小0.1度まで測定される。タッチプローブ5は、ワークWの内周面または外周面に当接された状態で芯ずれの測定を行う。
Specifically, the
タッチプローブ5で測定される芯ずれは、偏心量だけでなく偏心方向も含むので、本実施形態の自動芯出し装置1では、芯ずれとして測定される偏心量および偏心方向を用いて、より微妙な芯出し作業ができる。
Since the misalignment measured by the
タッチプローブ5は、自動工作機械の3軸方向に移動可能なスピンドル(図示せず)に取り付けて、自動的に3軸方向に移動できるようになっている。後述する中央制御ユニット10は、この自動工作機械のスピンドルの位置制御も行う。
The
(水平移動機構7)
図1〜4に示されるように、水平移動機構7は、可動テーブル3を浮上させた状態で所定の方向A(図1参照)に水平移動させる。水平移動機構7は、台座35と、一対のリニアガイド36と、スライド部分37と、一対のテーブルチャック27と、モータ38とを備えている。
(Horizontal movement mechanism 7)
As shown in FIGS. 1 to 4, the
床などに固定された台座35の上面には、一対のリニアガイド36が所定の方向Aに沿って平行に配置されている。スライド部分37は、リニアガイド36に沿って所定の方向Aの1方向のみに往復移動することができる。一対のテーブルチャック27は、スライド部分37に取り付けられている。スライド部分37は、モータ38の回転駆動力を図示しないラック・アンド・ピニオンやボールネジなどの機構を介して直線駆動力として受け取り、往復直線移動が可能になる。
A pair of
この水平移動機構7では、可動テーブル3のつば26を一対のテーブルチャック27によってつかみ、その状態で一対のテーブルチャック27およびスライド部分37を所定の方向Aへ引き動作することにより、浮上した状態の可動テーブル3およびその上のワークWの位置調整をすることが可能である。
In this
テーブルチャック27は、例えば、オイルポンプにより油圧で開閉されたり、またはモータにより開閉される。
The
(テーブル移動量制御部41)
テーブル移動量制御部41は、タッチプローブ5によって測定されたワークWの芯ずれに基づいて、水平移動機構7によって移動される可動テーブル3の移動量を制御する。
(Table movement amount control unit 41)
The table movement
テーブル移動量制御部41は、テーブル移動量検出センサ8と、制御部分45を有している。制御部分45は、中央制御ユニット(以下、CPUという)10に、その一機能として含まれている。
The table movement
図2〜3に示されるように、テーブル移動量検出センサ8は、水平移動機構7で移動される可動テーブル3の移動量を検出するセンサである。
2 to 3, the table movement amount detection sensor 8 is a sensor that detects the movement amount of the movable table 3 that is moved by the
テーブル移動量検出センサ8は、水平移動機構7の台座35にブラケット48を介して固定され、一対のテーブルチャック27の間に位置している。
The table movement amount detection sensor 8 is fixed to the
テーブル移動量検出センサ8としては、直動型エンコーダなどが用いられる。テーブル移動量検出センサ8は、その先端を可動テーブル3の外周面に接触させた状態で、所定の方向Aにおける可動テーブル3の移動量を測定することが可能である。 As the table movement amount detection sensor 8, a direct acting encoder or the like is used. The table movement amount detection sensor 8 can measure the movement amount of the movable table 3 in the predetermined direction A in a state where the tip thereof is in contact with the outer peripheral surface of the movable table 3.
テーブル移動量検出センサ8の分解能は、0.1ミクロン程度である。 The resolution of the table movement amount detection sensor 8 is about 0.1 microns.
制御部分45は、タッチプローブ5によって測定されたワークWの芯ずれに関する情報(偏心量と偏心方向)およびテーブル移動量検出センサ8によって測定された可動テーブル3の移動量に関する情報に基づいて、水平移動機構7のモータ38の駆動を制御する。
The
また、制御部分45は、モータ34の駆動を制御する。その結果、ワークWの芯ずれが最も大きくなる方向がテーブルチャック27がスライドする方向(すなわち、所定の方向A)を向くように、基準テーブル2を回転させるように制御することにより、所定の方向Aの1方向のみに移動可能な水平移動機構7を用いて芯出し動作を行うことができる。
The
なお、CPU10は、水平移動機構7のモータ38の駆動制御の他にも、回転軸12を回転駆動するモータ34、テーブルクランプ4のクランプ操作するための油圧を制御するオイルポンプ20、および可動テーブル3を浮上させるためのエアを供給するエアポンプ28なども制御する。
In addition to the drive control of the
(自動芯出し装置の特徴)
本実施形態の自動芯出し装置1では、ワークWを可動テーブル3に固定した状態において基準テーブル2の基準点に対するワークWの芯ずれをタッチプローブ5によって測定し、その後、ワークWを固定した可動テーブル3をエアの圧力で浮上した状態で、水平移動機構7によって動かすことにより、自動的に芯出しを行なうことが可能である。これにより、従来、手作業で行なっているワークの芯出し作業を自動化して作業効率の向上を図っている。
(Features of automatic centering device)
In the automatic centering device 1 of this embodiment, the work W is fixed to the movable table 3, the misalignment of the work W with respect to the reference point of the reference table 2 is measured by the
そして、ワークWを固定した状態で可動テーブル3を浮上させて水平移動を行っているので、ワークWを移動させる力を低減することができる。しかも、芯出し動作中は可動テーブル3が浮上しており、基準テーブル2との間で摩擦が発生しないので、微妙な芯出し制御をすることができる。 Since the movable table 3 is lifted and moved horizontally while the workpiece W is fixed, the force for moving the workpiece W can be reduced. Moreover, since the movable table 3 floats during the centering operation and no friction is generated with the reference table 2, fine centering control can be performed.
また、本実施形態の自動芯出し装置1では、ワークWの芯ずれが最も大きくなる方向が所定の方向Aを向くように、基準テーブル2を回転させるように制御をするとともに、水平移動手段として、可動テーブル3を所定の1方向にのみ水平移動させる水平移動機構7を床面に固定して用いているので、簡単な機構で微妙な芯出し制御を行うことが可能である。
Further, in the automatic centering device 1 of the present embodiment, control is performed so as to rotate the reference table 2 so that the direction in which the center misalignment of the workpiece W is maximum is directed to the predetermined direction A, and as horizontal moving means Since the
(自動芯出し方法)
つぎに、本実施形態の自動芯出し装置1を用いて、ワークWの芯出しを自動的に行う自動芯出し方法について説明する。
(Automatic centering method)
Next, an automatic centering method for automatically centering the workpiece W using the automatic centering device 1 of the present embodiment will be described.
まず、回転可能な基準テーブル2の上に、テーブルクランプ4によって可動テーブル3を固定しておく。その状態で、ワークWを、油圧式のワーククランプ21によって、可動テーブル3の上のパレット11に固定する。ワーククランプ21の油圧制御は、図示しないオイルポンプによって行われる。
First, the movable table 3 is fixed on the rotatable reference table 2 by the
ついで、タッチプローブ5を用いて、基準テーブル2の基準点に対するワークWの芯ずれを測定する。例えば、ワークWが円筒体である場合には、その円筒体の中心と基準テーブル2の回転中心との間の偏心量および偏心方向を、タッチプローブ5で測定する。具体的には、タッチプローブ5をワークWの内周面または外周面の一点に当てる。そして、基準テーブル2を回転させることによりワークWを回転させ、ワークWの偏心量(0.1ミクロン単位)と、ワークWの偏心方向としての回転角度(0.1度単位)を測定する。このとき、基準テーブル2の回転角度とタッチプローブ5の変位量とを関連付けて、CPU10に接続されたメモリ46に順次記憶していき、基準テーブル2の1周分のデータを収集する。
Next, the
タッチプローブ5は、自動工作機械の3軸方向に移動可能なスピンドルに取り付けられており、CPU10によって位置制御される。
The
ついで、芯ずれが最も大きくなる方向が所定の方向Aを向くように、基準テーブル2を回転させて回転位相を合わせるように、CPU10がモータ34を制御する。
Next, the
ついで、水平移動機構7の一対のテーブルチャック27が、可動テーブル3のつば26を2箇所クランプする。そして、直動型エンコーダからなるテーブル移動量検出センサ8を、可動テーブル3の外周面に当てる。可動テーブル3の外周面には、あらかじめ、基準点が設けられている。テーブル移動量検出センサ8を可動テーブル3の外周面にある基準点に当てた直後の位置をゼロ点に設定する。
Next, the pair of table chucks 27 of the
その後、CPU10はオイルポンプ20を作動させ、テーブルクランプ4の可動部材44を油圧によって上昇させ、可動テーブル3を基準テーブル2に対して固定していない状態にする。
Thereafter, the
ついで、CPU10はエアポンプ28を作動させて、可動テーブル3をエアの圧力によって基準テーブル2から数ミクロン浮上させる。
Next, the
ついで、可動テーブル3を浮上させた状態で、CPU10の制御部分45は水平移動機構7を作動させ、可動テーブル3を所定の方向Aへ水平移動させて、芯ずれを低減させるように芯出し制御を行う。
Next, with the movable table 3 floating, the
具体的には、水平移動機構7を作動させて、テーブルチャック27およびスライド部分37を、芯ずれが最も大きくなる方向における偏心量だけ、所定の方向Aに直線的に水平移動、例えば、テーブルチャック27でつば26を引っ張る方向に移動させ、浮上した状態のワークWの芯出し動作を行う。なお、テーブルチャック27でつば26を押す方向に移動させてもよい。
Specifically, the
このときの可動テーブル3の水平移動量は、移動中もテーブル移動量検出センサ8で検出され、モニタリングされる。 The horizontal movement amount of the movable table 3 at this time is detected and monitored by the table movement amount detection sensor 8 even during movement.
タッチプローブ5で測定された偏心量と、可動テーブル3の水平移動量との差が許容範囲になったときに、可動テーブル3の水平移動を止める。そして、可動テーブル3へのエアの供給を停止して、可動テーブル3を基準テーブル2の上に着地させる。
When the difference between the amount of eccentricity measured by the
その後、再び、オイルポンプ20を作動させてテーブルクランプ4にかかる油圧を下げ、テーブルクランプ4の可動部材44を付勢部材14の弾性力で下降させて、可動テーブル3を基準テーブル2に対して固定(クランプ)させる。
Thereafter, the
ついで、水平移動機構7のテーブルチャック27を可動テーブル3のつば26から外す。それとともに、直動型エンコーダからなるテーブル移動量検出センサ8を、自己のセンサ端部を引っ込めさせることにより、可動テーブル3から離間させる。
Next, the
その後、再び、タッチプローブ5をワークWに当てて、ワークの偏心量をもう一度測定する。この再測定したときの偏心量が規定範囲内であれば、芯出し動作は完了する。もし、規定範囲内でなければ、上記の芯出し動作を、回転位相を合わせる工程以降から再度実行する。
Thereafter, the
芯出し動作が終了した後は、パレット11に固定されたワークWを、図示しない自動工作機械によって、所定の形状に加工する。
After the centering operation is completed, the workpiece W fixed to the
ワークWの加工後は、可動テーブル3の偏心量を元に戻して、可動テーブル3の位置を初期状態に戻す。 After processing the workpiece W, the eccentric amount of the movable table 3 is returned to the original position, and the position of the movable table 3 is returned to the initial state.
最後に、ワークWをパレット11から外して、一連のワークWの芯出し動作およびそれに続く加工動作が終了する。
Finally, the workpiece W is removed from the
(変形例)
上記の実施形態では、ワークWの芯ずれが最も大きくなる方向が所定の方向Aを向くように、基準テーブル2を回転させるように制御とともに、水平移動手段として、可動テーブル3を所定の1方向にのみ水平移動させる水平移動機構7を床面に固定して用いることにより、簡単な機構で微妙な芯出し制御を行っている。
(Modification)
In the above embodiment, the control table is rotated so that the direction in which the misalignment of the workpiece W is the largest is directed to the predetermined direction A, and the movable table 3 is used as the horizontal moving means in the predetermined one direction. By using a
しかし、本発明では、可動テーブル3を浮上させた状態で水平移動して芯出しを行うことができる構成であればよいので、所定の1方向だけに水平移動させるだけでなく、他の方向に水平移動させてもよい。この場合、水平移動手段を可動テーブル3の周囲の適当な位置へ移動させてから芯出し作業を行えばよい。 However, in the present invention, any configuration is possible as long as the movable table 3 can be horizontally moved and centered with the movable table 3 levitated, so that it can be moved not only in a predetermined direction but also in other directions. It may be moved horizontally. In this case, the horizontal movement means may be moved to an appropriate position around the movable table 3 before performing the centering operation.
1 自動芯出し装置
2 基準テーブル
3 可動テーブル
3a 対向面
4 テーブルクランプ
5 タッチプローブ(芯ずれ測定手段)
6 エア噴出機構(浮上手段)
7 水平移動機構
8 テーブル移動量検出センサ
9 ワークスピンドル機構
10 中央制御ユニット(CPU)
11 パレット
12 回転軸
13 凹部
14 付勢部材
15 基準側支持部材
15a 開口
17 エア供給路
18 エア量調整絞り
19 油圧経路
20 オイルポンプ
21 ワーククランプ
22 段付きの貫通孔
22a 大径部
22b 小径部
23 可動側支持部材
23a 開口
25 ストッパ
26 つば
27 テーブルチャック
28 エアポンプ
31 本体
32 ベアリング
33 プーリ
35 台座
36 リニアガイド
37 スライド部分
38 モータ
40 固定切換機構
41 テーブル移動量制御部
42、43 突出部
44 可動部材
44a クランプ部
44b 受け部
45 制御部分
46 メモリ
52、53 テーブル本体
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 Air ejection mechanism (floating means)
7 Horizontal movement mechanism 8 Table movement
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基準テーブルの上に載置され、ワークが固定される可動テーブルと、
前記可動テーブルが前記基準テーブルに対して固定された状態と固定していない状態とを切り換える固定切換手段と、
前記基準テーブルにおける基準点に対する前記ワークのずれである芯ずれを測定する芯ずれ測定手段と、
前記可動テーブルを流体の圧力によって前記基準テーブルの上面から浮上させる浮上手段と、
前記可動テーブルを浮上させた状態で所定の方向に水平移動させる水平移動手段と、
前記芯ずれ測定手段によって測定された芯ずれに基づいて、前記水平移動手段によって移動される前記可動テーブルの移動量を制御する移動量制御手段と、
を備えていることを特徴とする自動芯出し装置。 A reference table;
A movable table mounted on the reference table and to which a workpiece is fixed;
Fixed switching means for switching between a state in which the movable table is fixed with respect to the reference table and a state in which the movable table is not fixed;
Misalignment measuring means for measuring misalignment that is a displacement of the workpiece with respect to a reference point in the reference table;
Levitating means for levitating the movable table from the upper surface of the reference table by the pressure of fluid;
Horizontal moving means for horizontally moving the movable table in a predetermined direction in a floating state;
Based on the misalignment measured by the misalignment measuring means, a moving amount control means for controlling the moving amount of the movable table moved by the horizontal moving means;
An automatic centering device characterized by comprising:
前記芯ずれが最も大きくなる方向が前記所定の方向を向くように、前記基準テーブルを回転させるように制御し、
前記水平移動手段が、前記可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させる、
請求項1に記載の自動芯出し装置。 The reference table is rotatable;
Controlling the reference table to rotate so that the direction in which the misalignment is largest is directed to the predetermined direction;
The horizontal moving means horizontally moves the movable table only in a predetermined direction;
The automatic centering device according to claim 1.
請求項1または2に記載の自動芯出し装置。 The misalignment measured by the misalignment measuring means is an eccentric amount and an eccentric direction of the workpiece with respect to a reference point of the reference table.
The automatic centering device according to claim 1 or 2.
請求項1に記載に自動芯出し装置。 The levitation means jets gas to the lower surface of the movable table, and levitates the movable table by the pressure of the gas.
The automatic centering device according to claim 1.
基準テーブルの基準点に対しての可動テーブル上に固定されたワークの芯ずれを測定する工程と、
前記可動テーブルを、前記基準テーブルから浮上させる工程と、
前記可動テーブルを、浮上させた状態で所定の方向に水平移動させることにより、前記芯ずれを低減させる工程と
を含んでいる自動芯出し方法。 An automatic centering method for automatically centering a workpiece,
Measuring the misalignment of the workpiece fixed on the movable table relative to the reference point of the reference table;
Floating the movable table from the reference table;
And a step of reducing the misalignment by horizontally moving the movable table in a predetermined direction in a floating state.
前記芯ずれが最も大きくなる方向が前記所定の方向を向くように、前記基準テーブルを回転させる工程をさらに含み、
前記可動テーブルを浮上させた状態で所定の方向に水平移動させる工程において、前記可動テーブルを所定の1方向にのみ水平移動させる、
請求項5記載の自動芯出し方法。 After the step of measuring the misalignment of the workpiece,
Further including the step of rotating the reference table so that the direction in which the misalignment is greatest is directed to the predetermined direction,
In the step of horizontally moving the movable table in a predetermined direction in a state where the movable table is levitated, the movable table is horizontally moved only in one predetermined direction.
The automatic centering method according to claim 5.
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