JP5674439B2 - Automatic centering system and automatic centering method - Google Patents
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Description
本発明は、吸着式の回転ジグ(保持部)にワークを取り付ける場合等における、自動芯出しシステム及び自動芯出し方法に関する。 The present invention relates to an automatic centering system and an automatic centering method in a case where a workpiece is attached to a suction-type rotating jig (holding unit).
吸着式の回転ジグにワークを取り付けた後、当該ワークを当該回転ジグごと回転させながら切削工具と接触させることにより当該ワークを切削加工するという方法が、従来より周知である。 A method of cutting a workpiece by attaching the workpiece to an adsorption-type rotary jig and then contacting the cutting tool while rotating the workpiece together with the rotary jig is conventionally known.
ここで、回転ジグの回転中心軸とワークの中心軸とが一致していることが、切削加工を高精度に行う上で極めて重要である。中心軸を一致させる作業は、当業者間では「芯出し」と表現されている。 Here, it is extremely important that the rotation center axis of the rotary jig and the center axis of the workpiece coincide with each other in order to perform cutting with high accuracy. The operation of matching the central axes is expressed as “centering” by those skilled in the art.
従来より、この芯出しの作業は、熟練した工作機械オペレータの手作業によって行われている。従来の芯出しの作業について、以下に説明する。説明の簡単のため、ワークは高精度の円筒形状に前加工されているものとする。 Conventionally, this centering operation has been performed manually by a skilled machine tool operator. A conventional centering operation will be described below. For simplicity of explanation, it is assumed that the workpiece is pre-processed into a highly accurate cylindrical shape.
まず、ワークが吸着式の回転ジグに仮固定される。この仮固定の後、公知の位置検知センサを用いながら、ワークを回転ジグごと回転させ、ワークの外周位置の変位の程度を測定する。 First, the work is temporarily fixed to a suction-type rotary jig. After this temporary fixing, the workpiece is rotated together with the rotation jig while using a known position detection sensor, and the degree of displacement of the outer peripheral position of the workpiece is measured.
そして、ワークの外周位置の変位の程度が所定の許容範囲内であれば、当該仮固定の状態のまま加工工程を開始することができる。しかし、ワークの外周位置の変位の程度が所定の許容範囲外であれば、当該仮固定の状態のまま加工工程を開始しては、所望の精度の加工を実現することができない。その場合、吸着式の回転ジグに対するワークの固定状態を補正する必要がある。 If the degree of displacement of the outer peripheral position of the workpiece is within a predetermined allowable range, the machining process can be started with the temporarily fixed state. However, if the degree of displacement of the outer peripheral position of the workpiece is out of a predetermined allowable range, it is impossible to realize machining with a desired accuracy by starting the machining process in the temporarily fixed state. In that case, it is necessary to correct the fixed state of the workpiece with respect to the suction-type rotating jig.
従来は、熟練した工作機械オペレータが、トンカチのような工具でワークを軽く叩くという原始的な調整作業を、ワークの外周位置の変位の程度が所定の許容範囲内に収まるまで繰り返していた。熟練した工作機械オペレータの調整能力は極めて高く、これまでの加工精度であれば、特段の問題として認識されることは無かった。 Conventionally, a skilled machine tool operator has repeatedly performed a primitive adjustment operation in which a workpiece is tapped with a tool such as a tonker until the degree of displacement of the outer peripheral position of the workpiece falls within a predetermined allowable range. The adjustment capability of a skilled machine tool operator is extremely high, and the conventional machining accuracy has not been recognized as a particular problem.
しかしながら、昨今では、工作機械による加工精度が著しく向上するに至り、サブミクロンオーダーの精度を実現することさえできるようになってきた。そのような精度の領域に入ってくると、さすがの熟練作業者であっても、高精度の芯出しに長時間がかかるか、あるいは、不可能という場合が生じ得る。また、ワークのロード・アンロードを自動的に行う従来の自動装置(ワークローダ)では、そのような精度の領域には対応ができない。ワーク毎に専用ジグを用意することや高精度の外段取りも検討されたが、それらの場合には高コストという問題が生じる。 However, in recent years, machining accuracy by machine tools has been remarkably improved, and it has become possible to even achieve submicron order accuracy. When entering such an area of accuracy, even a highly skilled worker may take a long time for high-precision centering or it may be impossible. In addition, a conventional automatic device (work loader) that automatically loads and unloads workpieces cannot cope with such an accuracy area. Preparation of a dedicated jig for each workpiece and high-precision external setup have been studied, but in such cases, a problem of high cost arises.
また、筒状のワークを一側から加工した後、一側と他側を反転させ、他側の加工を実施するというような加工方法も採用され得るが、そのような場合、一側を加工する際の中心軸の位置と他側を加工する際の中心軸の位置とにずれが存在すると、一側からの加工痕と他側からの加工痕との間に段差が生じたり、一側からの加工座標と他側からの加工座標がずれる可能性があり、好ましくない。 In addition, after processing a cylindrical workpiece from one side, a processing method may be adopted in which one side and the other side are reversed and the other side is processed. In such a case, one side is processed. If there is a difference between the position of the central axis when machining and the position of the central axis when machining the other side, there will be a step between the machining trace from one side and the machining trace from the other side, The processing coordinates from the side and the processing coordinates from the other side may be misaligned, which is not preferable.
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、吸着式の回転ジグにワークを取り付ける場合等において、極めて高精度に芯出しを行うことができる自動芯出しシステム及び自動芯出し方法を提供することにある。 The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide an automatic centering system and an automatic centering method capable of performing centering with extremely high accuracy when a workpiece is attached to a suction-type rotating jig.
本発明は、吸着式にワークの一側を保持可能なワーク保持部と、ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相または芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、を備え、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置がワークの芯ずれ位相を測定するようになっており、その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、その後、移動制御部によって、前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ位相に基づいて、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係が補正されるようになっており、その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっていることを特徴とする芯出しシステムである。 The present invention relates to a work holding part capable of holding one side of a work in a suction manner, a main shaft coupled to the work holding part and rotating the work holding part so as to be indexable about a rotation axis, and a work with respect to the rotation axis A misalignment detecting device capable of measuring the misalignment phase or misalignment amount, a second work holding unit capable of moving to a position opposite to the work holding unit and capable of holding the other side of the work in a suction manner, A movement control unit capable of controlling the relative positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit, the spindle being rotated while the workpiece holding unit holds one side of the workpiece, and the misalignment detection device Measures the misalignment phase of the workpiece, and then the second workpiece holding part holds the other side of the workpiece, and the workpiece holding part opens one side of the workpiece in that state. And then move control Thus, based on the misalignment phase measured by the misalignment detection device, the relative positional relationship between the rotating shaft and the second workpiece holding unit is corrected. The centering system is characterized in that the second workpiece holding part opens the other side of the workpiece while holding the side .
本発明によれば、ワークの他側を第二ワーク保持部に保持させて、ワークの回転軸に対する相対位置関係を補正することにより、ワークのワーク保持部への芯出しを極めて高精度に行うことができる。特に、ワークとワーク保持部との間の保持ないし開放、及び、ワークと第二ワーク保持部との間の保持ないし開放、は吸着式に行われるため、いわゆる嵌め合い式の保持ないし開放と比較して、格段に高精度の位置調整(芯出し)が実現できる。 According to the present invention, the other side of the workpiece is held by the second workpiece holding portion, and the relative positional relationship with respect to the rotation axis of the workpiece is corrected, whereby the workpiece is centered on the workpiece holding portion with extremely high accuracy. be able to. In particular, the holding or opening between the workpiece and the workpiece holding portion and the holding or opening between the workpiece and the second workpiece holding portion are performed in an adsorption manner, so that it is compared with a so-called fitting type holding or opening. As a result, position adjustment (centering) with extremely high accuracy can be realized.
この態様は、回転軸に対する第二ワーク保持部の相対位置制御が、回転軸に垂直な二軸方向(X、Y)に可能であるシステムにおいて好適である。 This aspect is suitable for a system in which the relative position control of the second workpiece holding unit with respect to the rotation axis is possible in the biaxial direction (X, Y) perpendicular to the rotation axis.
あるいは、本発明は、吸着式にワークの一側を保持可能なワーク保持部と、ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相または芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、を備え、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直な一方向から見たワークの芯ずれ量を測定するようになっており、その後、移動制御部が、測定された芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出すようになっており、その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、その後、移動制御部によって、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置が補正されるようになっており、その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっており、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で再び主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直であって前記一方向にも垂直な他方向から見たワークの芯ずれ量を測定するようになっており、その後、移動制御部が、測定された芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出すようになっており、その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、その後、移動制御部によって、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置が補正されるようになっており、その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっていることを特徴とする芯出しシステムである。 Alternatively, the present invention includes a work holding unit capable of holding one side of a work in a suction manner, a main shaft coupled to the work holding unit and rotating the work holding unit so as to be indexable about a rotation axis, and the rotation shaft. A misalignment detecting device capable of measuring the misalignment phase or misalignment amount of the workpiece with respect to the workpiece, and a second workpiece holding portion that can move to a position facing the workpiece holding portion and can hold the other side of the workpiece in a suction manner A movement control unit capable of controlling a relative positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit, and the main shaft is rotated in a state where the workpiece holding unit holds one side of the workpiece, and the misalignment is performed therebetween. The detection device measures the amount of misalignment of the work viewed from one direction perpendicular to the rotation axis, and then the movement control unit determines the maximum amount of misalignment based on the measured amount of misalignment. Phase that brings the horizontal position and So that the spindle is indexed, and then the second work holding part holds the other side of the work, and the work holding part opens one side of the work in that state, Thereafter, the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding unit is corrected by the movement control unit by the maximum misalignment amount, and then the workpiece holding unit is moved to one side of the workpiece. In this state, the second work holding part opens the other side of the work, and the main spindle is rotated again while the work holding part holds one side of the work. The misalignment detection device measures the misalignment amount of the workpiece as viewed from the other direction perpendicular to the rotation axis and perpendicular to the one direction, and then the movement control unit measures the misalignment measured. The maximum misalignment based on the amount The spindle is indexed so that the phase to be dropped is a horizontal position, and then the second work holding part holds the other side of the work, and the work holding part opens one side of the work in that state. After that, the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding unit is corrected by the movement control unit by the maximum misalignment amount, and then the workpiece holding The centering system is characterized in that the part holds one side of the work and the second work holding part opens the other side of the work in that state.
この態様は、回転軸に対する第二ワーク保持部の相対位置制御が、回転軸に垂直な一軸方向(X)に可能であるシステムにおいて好適である。 This aspect is suitable for a system in which the relative position control of the second work holding unit with respect to the rotation axis is possible in the uniaxial direction (X) perpendicular to the rotation axis.
例えば、ワーク保持部及び/または第二ワーク保持部は、吸着式にワークを保持する機構として真空チャックを有している。 For example, the work holding part and / or the second work holding part has a vacuum chuck as a mechanism for holding the work in a suction manner.
また、好ましくは、第二ワーク保持部は、加工工具と並列に配置されている。この場合、加工工具の位置決め機構を、第二ワーク保持部の位置決め機構として流用できる。 Preferably, the second work holding part is arranged in parallel with the processing tool. In this case, the machining tool positioning mechanism can be used as the positioning mechanism for the second workpiece holding portion.
また、本発明は、吸着式にワークの一側を保持可能なワーク保持部と、ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相を測定できる芯ずれ検出装置と、ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、を備えた芯出しシステムを用いた芯出し方法であって、ワーク保持部にワークの一側を保持させる工程と、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置によってワークの芯ずれ位相を測定する工程と、第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ位相に基づいて、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を補正する工程と、ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、を備えたことを特徴とする芯出し方法である。 The present invention also includes a work holding unit capable of holding one side of a work in a suction manner, a main shaft coupled to the work holding unit and rotating the work holding unit so as to be indexable about a rotation axis, and the rotation shaft. A misalignment detecting device capable of measuring the misalignment phase of the workpiece with respect to the workpiece, a second workpiece holding portion capable of moving to a position facing the workpiece holding portion and holding the other side of the workpiece in a suction manner, and the rotating shaft And a movement control unit capable of controlling the relative positional relationship between the second workpiece holding unit, and a centering method using a centering system, wherein the workpiece holding unit holds one side of the workpiece, Rotating the spindle while the work holding part holds one side of the work, and measuring the center misalignment phase of the work by the misalignment detection device during that time, and holding the other side of the work in the second work holding part Let it be And a step of opening one side of the workpiece to the workpiece holding portion, and a step of correcting the relative positional relationship between the rotating shaft and the second workpiece holding portion based on the misalignment phase measured by the misalignment detecting device. And a step of holding one side of the work in the work holding part and opening the other side of the work in the second work holding part in that state.
この態様は、回転軸に対する第二ワーク保持部の相対位置制御が、回転軸に垂直な二軸方向(X、Y)に可能であるシステムにおいて好適である。 This aspect is suitable for a system in which the relative position control of the second workpiece holding unit with respect to the rotation axis is possible in the biaxial direction (X, Y) perpendicular to the rotation axis.
あるいは、本発明は、吸着式にワークの一側を保持可能なワーク保持部と、ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、前記回転軸に対するワークの芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置関係を制御可能な移動制御部と、を備えた芯出しシステムを用いた芯出し方法であって、ワーク保持部にワークの一側を保持させる工程と、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直な一方向から見たワークの芯ずれ量を測定する工程と、前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出す工程と、第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置を補正する工程と、ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で再び主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直であって前記一方向にも垂直な他方向から見たワークの芯ずれ量を測定する工程と、前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出す工程と、第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置を補正する工程と、ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、を備えたことを特徴とする芯出し方法である。 Alternatively, the present invention includes a work holding unit capable of holding one side of a work in a suction manner, a main shaft coupled to the work holding unit and rotating the work holding unit so as to be indexable about a rotation axis, and the rotation shaft. A misalignment detecting device capable of measuring the misalignment amount of the workpiece with respect to the workpiece, a second workpiece holding portion which can be moved to a position facing the workpiece holding portion and can hold the other side of the workpiece in a suction manner, and the rotating shaft A centering method using a centering system including a movement control unit capable of controlling a horizontal positional relationship between the first workpiece holding unit and the second workpiece holding unit, wherein the workpiece holding unit holds one side of the workpiece. A step of rotating the main shaft while the workpiece holding unit holds one side of the workpiece, and measuring the amount of misalignment of the workpiece as viewed from one direction perpendicular to the rotation axis by the misalignment detecting device during the rotation And misalignment detection Based on the misalignment amount measured by the device, the step of indexing the spindle so that the phase causing the maximum misalignment amount is the horizontal position, and holding the other side of the work in the second work holding portion, in that state A step of opening one side of the workpiece to the workpiece holding portion, a step of correcting the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding portion by the maximum misalignment amount, Holding the one side, and in that state, opening the other side of the workpiece to the second workpiece holding unit; rotating the spindle again with the workpiece holding unit holding one side of the workpiece; Based on the amount of misalignment measured by the misalignment detection device, the step of measuring the misalignment amount of the workpiece as viewed from the other direction perpendicular to the rotation axis and perpendicular to the one direction. Phase for maximum misalignment A step of indexing the spindle so as to be in a horizontal position, a step of holding the other side of the workpiece in the second workpiece holding unit, and in that state, opening one side of the workpiece to the workpiece holding unit, and a maximum misalignment amount Only the step of correcting the horizontal position of the rotary shaft and the second work holding part, and holding the work holding part on one side of the work, in that state, the second work holding part on the other side of the work A centering method characterized by comprising the step of:
この態様は、回転軸に対する第二ワーク保持部の相対位置制御が、回転軸に垂直な一軸方向(X)に可能であるシステムにおいて好適である。 This aspect is suitable for a system in which the relative position control of the second work holding unit with respect to the rotation axis is possible in the uniaxial direction (X) perpendicular to the rotation axis.
本発明によれば、ワークの他側を第二ワーク保持部に保持させて、ワークの回転軸に対する相対位置関係を補正することにより、ワークのワーク保持部への芯出しを極めて高精度に行うことができる。特に、ワークとワーク保持部との間の保持ないし開放、及び、ワークと第二ワーク保持部との間の保持ないし開放、は吸着式に行われるため、いわゆる嵌め合い式の保持ないし開放と比較して、格段に高精度の位置調整(芯出し)が実現できる。 According to the present invention, the other side of the workpiece is held by the second workpiece holding portion, and the relative positional relationship with respect to the rotation axis of the workpiece is corrected, whereby the workpiece is centered on the workpiece holding portion with extremely high accuracy. be able to. In particular, the holding or opening between the workpiece and the workpiece holding portion and the holding or opening between the workpiece and the second workpiece holding portion are performed in an adsorption manner, so that it is compared with a so-called fitting type holding or opening. As a result, position adjustment (centering) with extremely high accuracy can be realized.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施の形態の自動芯出しシステムの概略平面図であり、図2は、図1の自動芯出しシステムの概略正面図であり、図3は、図2の自動芯出しシステムのIII−III線矢視図である。図1乃至図3に示された自動芯出しシステム10は、吸着式にワークW(図4等参照)の一側を保持可能なワーク保持部20と、ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸C回りに割り出し可能に回転させる主軸22と、回転軸Cに垂直な一方向から見たワークWの芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置24と、ワーク保持部20に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークWの他側を保持可能な第二ワーク保持部30と、を備えている。
1 is a schematic plan view of an automatic centering system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic front view of the automatic centering system of FIG. 1, and FIG. 3 is an automatic centering system of FIG. It is a III-III arrow directional view of a taking-out system. The automatic centering
本明細書において、ワークWとは、後の加工工程で実際に加工されるワーク本体と、ワーク保持部20及び第二ワーク保持部30による保持のためにワーク本体と一体化されている(組み付けられている)基本ジグと、の両方を含むものとして理解されるべきである。すなわち、ワークWを保持する、というのは、ワーク本体を保持するのみならず、ワーク本体と一体化された基本ジグを保持することを含む表現として理解されるべきである。基本ジグの形態ないし態様は様々であり得る。もちろん、ワーク本体の形状如何によっては、基本ジグが不要の場合もあり得る。
In this specification, the workpiece W is integrated with a workpiece body that is actually processed in a subsequent machining step, and the workpiece body for holding by the
本実施の形態では、ワーク保持部20及び第二ワーク保持部30は、吸着式にワークを保持する機構として、真空チャックを有している。真空引きの経路は、図示されていないが、それぞれの部材の中心軸を通るように形成されている。真空チャックの他に、電磁チャックや他の吸着式の調芯チャックが用いられてもよい。
In the present embodiment, the
ワーク保持部20が結合された主軸22は、移動テーブル40上に配置されている。移動テーブル40は、図1及び図2から明らかなように、X方向に移動可能となっている。移動テーブル40は、移動制御部60に接続されている。移動制御部60は、移動テーブル40の移動を制御することによって、回転軸Cと第二ワーク保持部30の中心軸との間の水平方向相対位置を調整可能となっている。
The
また、移動制御部60は、主軸22にも接続されており、主軸22の割り出し機能を担うようになっている。
Further, the
第二ワーク保持部30には、X方向に加工工具Tが並列に配置されている。具体的には、第二ワーク保持部30と加工工具Tとが同じ移動テーブル50上に設置されている。移動テーブル50は、図1乃至図3から明らかなように、Z方向に移動可能となっている。
The processing tool T is arranged in parallel in the X direction on the second
移動テーブル50も、移動制御部60に接続されている。移動制御部60は、移動テーブル50の移動を制御することによって、ワーク保持部20と第二ワーク保持部30とを接近ないし遠ざけることができる。これにより、後述するように、ワークWをワーク保持部20と第二ワーク保持部30との間で受け渡すことが可能となっている。
The movement table 50 is also connected to the
本発明による芯出し実現後の加工工程時においては、移動制御部60が移動テーブル40の移動を制御することによって、回転軸Cと加工工具Tとの間の水平方向相対位置を調整可能となっている。そして、移動制御部60が移動テーブル50の移動を制御することによって、ワークと加工工具Tとを接近ないし遠ざけることができる。
At the time of the machining process after the centering according to the present invention is realized, the
芯ずれ検出装置24としては、公知の種々のセンサが用いられ得る。例えば、渦電流式の位置検出センサや、感光管式の位置検出センサが用いられ得る。これらのセンサは、0.1μmレベルの検出分解能を実現しており、本発明が目的とする精度にとって十分である。
As the
本実施の形態の自動芯出しシステムでは、ワーク保持部20がワークWの一側を保持した状態で主軸22が回転され、その間に芯ずれ検出装置24が回転軸Cに垂直な一方向から見たワークWの芯ずれ量を測定するようになっている(図4、図5及び図14参照)。その後、移動制御部60が、測定された芯ずれ量に基づいて、最大芯ずれ量(最大振れ位相)が水平位置となるように主軸22を割り出すようになっている。
In the automatic centering system of the present embodiment, the
その後、第二ワーク保持部30が、ワークW及びワーク保持部20に略対向する位置に調整され、移動テーブル50の制御によってZ方向に移動し、ワークWと接触して当該ワークWの他側を保持する。そして、その状態のまま、ワーク保持部20の方がワークWの一側の吸着保持力を開放するようになっている(図6及び図7参照)。その後、移動テーブル50の制御によって、ワークWがワーク保持部20から遠ざかるようになっている。
Thereafter, the second
その後、移動制御部60による移動テーブル40の制御によって、最大振れの大きさだけ、回転軸Cと第二ワーク保持部30との互いの水平方向位置が補正されるようになっている(図8及び図9参照)。そして、その後、移動テーブル50の制御によって、第二ワーク保持部30が再びワーク保持部20に接近するように移動し、ワークWをワーク保持部20に接触させるようになっている。そして、ワーク保持部20が再びワークWの一側を保持するようになっている。そして、その状態のまま、第二ワーク保持部30の方がワークWの他側の吸着保持力を開放するようになっている(図10及び図11参照)。その後、移動テーブル50の制御によって、ワークWから第二ワーク保持部30が遠ざかるようになっている(図12及び図13参照)。
Thereafter, the movement table 40 is controlled by the
以上に説明した芯出しシステム10を用いて行われる本実施の形態の芯出し方法を、図4乃至図13を参照しながら説明する。
The centering method of the present embodiment performed using the centering
本実施の形態の自動芯出しシステム10では、まず、例えば垂直多関節ロボットのようなワークローダによって、ワークWがワーク保持部20に提供される。ワーク保持部20は、真空チャックによって吸着式にワークWを保持する。
In the automatic centering
垂直多関節ロボットのようなワークローダによるワークの提供精度(受け渡し精度)は、100μm程度であるから、このままでは高精度な加工工程を実施することはできない。すなわち、高精度な芯出しが必要である。 Since the work providing accuracy (delivery accuracy) by a work loader such as a vertical articulated robot is about 100 μm, a high-precision machining process cannot be performed as it is. That is, highly accurate centering is required.
そこで、ワーク保持部20がワークWの一側を保持した状態で、主軸22が回転され、その間に芯ずれ検出装置24が回転軸Cに垂直な一方向から見たワークWの芯ずれ量を測定する。図4は、この状態(ワーク保持工程)を示す概略平面図であり、図5はその概略正面図である。
Therefore, the
測定された芯ずれ量に基づいて、最大芯ずれ量(最大振れ位置)が水平位置となるように、移動制御部60が主軸22の回転位置を割り出す。
Based on the measured misalignment amount, the
次に、移動制御部60による移動テーブル40の制御によって、第二ワーク保持部30が、ワークW及びワーク保持部20に略対向する位置に調整される。そして、移動制御部60による移動テーブル50の制御によって、第二ワーク保持部30がZ方向に移動してワークWと接触する。そして、第二ワーク保持部30の吸着保持力が発揮され(ONにされ)、ワークWの他側を保持するようになる。そして、その状態のまま、ワーク保持部20の方がワークWの一側の吸着保持力を開放する(OFFにする)。図6は、この状態(ワーク受渡工程)を示す概略平面図であり、図7はその概略正面図である。
Next, the second
次に、移動制御部60による移動テーブル50の制御によって、ワークWがワーク保持部20から遠ざけられる。その後、移動制御部60による移動テーブル40の制御によって、最大振れの大きさだけ、回転軸Cと第二ワーク保持部30との互いの水平方向位置が補正される。図8は、この状態(ワーク芯出工程)を示す概略平面図であり、図9はその概略正面図である。
Next, the workpiece W is moved away from the
次に、移動制御部60による移動テーブル50の制御によって、第二ワーク保持部30が再びワーク保持部20に接近するように移動し、ワークWをワーク保持部20に接触させる。そして、ワーク保持部20が再びワークWの一側を保持するようになる。そして、その状態のまま、第二ワーク保持部30の方がワークWの他側の吸着保持力を開放する。図10は、この状態(ワーク戻工程)を示す概略平面図であり、図11はその概略正面図である。
Next, under the control of the movement table 50 by the
その後、移動制御部60による移動テーブル50の制御によって、ワークWから第二ワーク保持部30が遠ざかるようになっている。これによって、本実施の形態の一方向についての芯出しが完了する。図12は、この状態(一方向の芯出し完了時の状態)を示す概略平面図であり、図13はその概略正面図である。
Thereafter, the second
以上により、回転軸Cに垂直な一方向から見たワークWの芯ずれが極めて高精度に補整される。これに続いて、回転軸Cに垂直であって前記一方向にも垂直な他方向から見たワークWの芯ずれの補整がなされる。この後者の補整の各工程は、主軸22を90度だけ回転させ(割り出し)芯ずれ検出装置24の検出方向を前記一方向に対して垂直な他方向にセットした後は、図4乃至図13を用いて説明した各工程と同様である。互いに垂直な一方向及び他方向について芯ずれが極めて高精度に補整されることにより、結果的に、全体についての芯出しが極めて高精度に実現され得る。
Thus, the misalignment of the workpiece W viewed from one direction perpendicular to the rotation axis C is compensated with extremely high accuracy. Subsequently, the misalignment of the workpiece W viewed from the other direction perpendicular to the rotation axis C and perpendicular to the one direction is compensated. In each of the latter correction processes, the
以上のような本実施の形態によれば、互いに垂直な一方向及び他方向について、最大振れ位置が水平位置となるように主軸22の回転位置を割り出した後で、ワークWの他側を第二ワーク保持部30に保持させて、ワークWの回転軸Cに対する相対的な水平位置関係を補正することにより、ワークWのワーク保持部20への芯出しを極めて高精度に行うことができる。特に、ワークWとワーク保持部20との間の保持ないし開放、及び、ワークWと第二ワーク保持部30との間の保持ないし開放が吸着式に行われるため、いわゆる嵌め合い式の保持ないし開放と比較して、格段に高精度の位置調整(芯出し)が実現できる。
According to the present embodiment as described above, after the rotational position of the
以上の実施の形態においては、回転軸Cに対する第二ワーク保持部30の相対位置制御が、水平軸方向のみに可能であった。しかしながら、回転軸Cに対する第二ワーク保持部30の相対位置制御が、X方向とY方向の両方向に可能であるシステムにおいて、単なるスカラー量である芯ずれ量でなく芯ずれ位相(最大振れ位相)を直接得ることができるならば(種々のコンピュータプログラムが援用され得る)、最大振れ位置が水平位置となるように主軸22を割り出す工程を省略することができ、一度の補整サイクルで芯出しを実現することができる。そのような態様も、少なくとも本願出願の時点では、本発明の範囲内のものと理解されるべきである。
In the above embodiment, the relative position control of the second
なお、芯出しのための補正の内容(最大振れ及び最大振れ位相)を、ワークローダに対してフィードバックすることも可能である。そのようなデータを用いてワークローダにおける制御を補償するプログラムとしては、種々の公知のものが利用できる。そのような補償プログラムを適用する場合には、ワークロード後の芯出し補正の量が小さくて済むため、芯出し制御の時間が短縮される。また、芯ずれ検出装置24としてより高精度なもの(通常、検出範囲が小さい)を利用することが可能となる。
It is also possible to feed back the contents of correction for centering (maximum shake and maximum shake phase) to the work loader. Various known programs can be used as a program for compensating control in the work loader using such data. When such a compensation program is applied, the amount of the centering correction after the workload is small, so that the time for the centering control is shortened. Further, it is possible to use a highly accurate device (usually having a small detection range) as the
10 芯出しシステム
20 ワーク保持部
22 主軸
24 芯ずれ検出装置
30 第二ワーク保持部
40 移動テーブル
50 移動テーブル
60 移動制御部
C 回転軸
T 加工工具
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、
前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相または芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、
ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、
前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、
を備え、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置がワークの芯ずれ位相を測定するようになっており、
その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、
その後、移動制御部によって、前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ位相に基づいて、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係が補正されるようになっており、
その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっている
ことを特徴とする芯出しシステム。 A work holding unit capable of holding one side of the work in a suction manner;
A spindle that is coupled to the workpiece holder and rotates the workpiece holder so that it can be indexed around a rotation axis;
A misalignment detection device capable of measuring the misalignment phase or misalignment amount of the workpiece with respect to the rotation axis;
A second work holding part which is movable to a position facing the work holding part and can hold the other side of the work in a suction manner;
A movement control unit capable of controlling a relative positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit;
With
The spindle is rotated with the workpiece holding part holding one side of the workpiece, and the misalignment detection device measures the misalignment phase of the workpiece during that time.
After that, the second work holding part holds the other side of the work, and the work holding part opens one side of the work in that state,
Thereafter, based on the misalignment phase measured by the misalignment detecting device, the movement controller is configured to correct the relative positional relationship between the rotating shaft and the second workpiece holding unit,
Then, centering systems, characterized in that the workpiece holding portion holds the one side of the workpiece, the second workpiece holding part remains in that state is adapted to release the other side of the workpiece.
ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、
前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相または芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、
ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、
前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、
を備え、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直な一方向から見たワークの芯ずれ量を測定するようになっており、
その後、移動制御部が、測定された芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出すようになっており、
その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、
その後、移動制御部によって、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置が補正されるようになっており、
その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっており、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で再び主軸が回転され、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直であって前記一方向にも垂直な他方向から見たワークの芯ずれ量を測定するようになっており、
その後、移動制御部が、測定された芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出すようになっており、
その後、第二ワーク保持部がワークの他側を保持し、その状態のままワーク保持部がワークの一側を開放するようになっており、
その後、移動制御部によって、最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置が補正されるようになっており、
その後、ワーク保持部がワークの一側を保持し、その状態のまま第二ワーク保持部がワークの他側を開放するようになっている
ことを特徴とする芯出しシステム。 A work holding unit capable of holding one side of the work in a suction manner;
A spindle that is coupled to the workpiece holder and rotates the workpiece holder so that it can be indexed around a rotation axis;
A misalignment detection device capable of measuring the misalignment phase or misalignment amount of the workpiece with respect to the rotation axis;
A second work holding part which is movable to a position facing the work holding part and can hold the other side of the work in a suction manner;
A movement control unit capable of controlling a relative positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit;
With
The spindle is rotated while the workpiece holding part holds one side of the workpiece, and the misalignment detection device measures the misalignment amount of the workpiece as viewed from one direction perpendicular to the rotation axis. ,
Thereafter, based on the measured misalignment amount, the movement control unit is configured to determine the spindle so that the phase that provides the maximum misalignment amount is the horizontal position.
After that, the second work holding part holds the other side of the work, and the work holding part opens one side of the work in that state,
Thereafter, the movement control unit is configured to correct the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding unit by the maximum misalignment amount,
After that, the work holding part holds one side of the work, and the second work holding part opens the other side of the work in that state,
The spindle is rotated again while the workpiece holding part holds one side of the workpiece, and the center of the workpiece is viewed from the other direction perpendicular to the rotation axis and perpendicular to the one direction. The amount of deviation is measured,
Thereafter, based on the measured misalignment amount, the movement control unit is configured to determine the spindle so that the phase that provides the maximum misalignment amount is the horizontal position.
After that, the second work holding part holds the other side of the work, and the work holding part opens one side of the work in that state,
Thereafter, the movement control unit is configured to correct the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding unit by the maximum misalignment amount,
Then, centering systems, characterized in that the workpiece holding portion holds the one side of the workpiece, the second workpiece holding part remains in that state is adapted to release the other side of the workpiece.
ことを特徴する請求項1または2に記載の芯出しシステム。 The centering system according to claim 1 or 2 , wherein the work holding part and / or the second work holding part has a vacuum chuck as a mechanism for holding the work in a suction manner.
ことを特徴する請求項1乃至3のいずれかに記載の芯出しシステム。 The centering system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second workpiece holding unit is arranged in parallel with the processing tool.
ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、
前記回転軸に対するワークの芯ずれ位相を測定できる芯ずれ検出装置と、
ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、
前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を制御可能な移動制御部と、
を備えた芯出しシステムを用いた芯出し方法であって、
ワーク保持部にワークの一側を保持させる工程と、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置によってワークの芯ずれ位相を測定する工程と、
第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、
前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ位相に基づいて、前記回転軸と第二ワーク保持部との相対位置関係を補正する工程と、
ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、
を備えたことを特徴とする芯出し方法。 A work holding unit capable of holding one side of the work in a suction manner;
A spindle that is coupled to the workpiece holder and rotates the workpiece holder so that it can be indexed around a rotation axis;
A misalignment detecting device capable of measuring a misalignment phase of the workpiece with respect to the rotation axis;
A second work holding part which is movable to a position facing the work holding part and can hold the other side of the work in a suction manner;
A movement control unit capable of controlling a relative positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit;
A centering method using a centering system comprising:
A step of holding one side of the workpiece in the workpiece holding unit;
A step of rotating the spindle in a state where the work holding unit holds one side of the work, and measuring a center misalignment phase of the work by the misalignment detection device during the rotation;
Holding the other side of the work in the second work holding part, and in that state, opening the one side of the work to the work holding part;
Correcting the relative positional relationship between the rotating shaft and the second workpiece holding unit based on the misalignment phase measured by the misalignment detection device;
A step of holding one side of the workpiece in the workpiece holding unit, and in that state, opening the other side of the workpiece to the second workpiece holding unit;
A centering method characterized by comprising:
ワーク保持部に結合されていて、ワーク保持部を回転軸回りに割り出し可能に回転させる主軸と、
前記回転軸に対するワークの芯ずれ量を測定できる芯ずれ検出装置と、
ワーク保持部に対向する位置に移動可能であって、吸着式にワークの他側を保持可能な第二ワーク保持部と、
前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置関係を制御可能な移動制御部と、
を備えた芯出しシステムを用いた芯出し方法であって、
ワーク保持部にワークの一側を保持させる工程と、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直な一方向から見たワークの芯ずれ量を測定する工程と、
前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出す工程と、
第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、
最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置を補正する工程と、
ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、
ワーク保持部がワークの一側を保持した状態で再び主軸を回転させると共に、その間に前記芯ずれ検出装置が前記回転軸に垂直であって前記一方向にも垂直な他方向から見たワークの芯ずれ量を測定する工程と、
前記芯ずれ検出装置が測定した芯ずれ量に基づいて、最大の芯ずれ量をもたらす位相が水平位置となるように前記主軸を割り出す工程と、
第二ワーク保持部にワークの他側を保持させ、その状態で、ワーク保持部にワークの一側を開放させる工程と、
最大の芯ずれ量だけ、前記回転軸と第二ワーク保持部との互いの水平方向位置を補正する工程と、
ワーク保持部にワークの一側を保持させ、その状態で、第二ワーク保持部にワークの他側を開放させる工程と、
を備えたことを特徴とする芯出し方法。 A work holding unit capable of holding one side of the work in a suction manner;
A spindle that is coupled to the workpiece holder and rotates the workpiece holder so that it can be indexed around a rotation axis;
A misalignment detection device capable of measuring the misalignment amount of the workpiece with respect to the rotating shaft;
A second work holding part which is movable to a position facing the work holding part and can hold the other side of the work in a suction manner;
A movement control unit capable of controlling the horizontal positional relationship between the rotation shaft and the second workpiece holding unit;
A centering method using a centering system comprising:
A step of holding one side of the workpiece in the workpiece holding unit;
A step of rotating the main shaft while the work holding unit holds one side of the work, and during which the misalignment detecting device measures the amount of misalignment of the work viewed from one direction perpendicular to the rotation axis;
Based on the misalignment amount measured by the misalignment detection device, the step of determining the spindle so that the phase that provides the maximum misalignment amount is the horizontal position;
Holding the other side of the work in the second work holding part, and in that state, opening the one side of the work to the work holding part;
A step of correcting the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding part by the maximum misalignment amount;
A step of holding one side of the workpiece in the workpiece holding unit, and in that state, opening the other side of the workpiece to the second workpiece holding unit;
While rotating the main shaft again with the work holding part holding one side of the work, the misalignment detecting device is in the meantime the workpiece viewed from the other direction perpendicular to the rotation axis and perpendicular to the one direction. Measuring the amount of misalignment;
Based on the misalignment amount measured by the misalignment detection device, the step of determining the spindle so that the phase that provides the maximum misalignment amount is the horizontal position;
Holding the other side of the work in the second work holding part, and in that state, opening the one side of the work to the work holding part;
A step of correcting the horizontal position of the rotary shaft and the second workpiece holding part by the maximum misalignment amount;
A step of holding one side of the workpiece in the workpiece holding unit, and in that state, opening the other side of the workpiece to the second workpiece holding unit;
A centering method characterized by comprising:
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