JP5791788B2 - 工具の測定方法および測定機能を有する工作機械 - Google Patents
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Description
本発明は、回転工具の外径寸法等を測定する、工具の測定方法および測定機能を有する工作機械に関する。
従来、接触子の変位量に応じた電気信号を出力する接触式ゲージを用いて、回転工具の工具径を求めるようにした測定方法が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1記載の方法では、回転工具の近傍に接触式ゲージを配置し、回転工具の周面に接触子を接触させながら回転工具を回転させ、そのときの接触式ゲージの出力値に基づき工具径を求める。
しかしながら、上記特許文献1記載の方法では、接触子の変位量を検出可能な接触式ゲージを用いており、高価なセンサが必要である。
本発明は、接触式の測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を測定する工具の測定方法であって、測定プローブの接触子を平面部上の複数点の計測点に当接させて測定値を取得する測定手順と、測定手順によって得られた測定値に基づき、平面部を含む測定平面の平面式を求める平面式導出手順と、平面式導出手順によって求められた平面式で表される測定平面に沿って、測定プローブの接触子が刃部に当接するまで刃部の外側から刃部に向けて測定プローブを移動させるプローブ移動手順と、プローブ移動手順により測定プローブの接触子を刃部に当接させた際の測定プローブの位置に基づき、刃部の位置を求める刃部位置導出手順と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の測定機能を有する工作機械は、接触式の測定プローブと、平面部の端部に刃部を有する工具に対して測定プローブを相対移動させる移動部と、測定プローブの位置を検出する検出部と、測定プローブの接触子が平面部上の複数点に当接した際の検出部による検出値に基づき、平面部を含む測定平面の平面式を演算する平面式演算部と、平面式演算部によって演算された平面式で表される測定平面に沿って、測定プローブの接触子が刃部に当接するまで刃部の外側から刃部に向けて測定プローブが移動するように、移動部を制御する移動制御部と、測定プローブの接触子を刃部に当接させた際の検出部による検出値に基づき、刃部の位置を演算する位置演算部と、を備えることを特徴とする。
以下、図1〜図9を参照して、本発明による測定機能を有する工作機械の実施の形態を説明する。なお、以下では、測定機能を有する工作機械としてワイヤ放電加工機を用いる場合について説明するが、他の工作機械を用いることもできる。
図1は、本実施の形態に係るワイヤ放電加工機100の正面図であり、ワークWの加工状態を示している。以下では、図示のように左右方向(X軸方向)および上下方向(Z軸方向)を定義するとともに、左右方向に垂直かつ上下方向に垂直な方向(紙面垂直方向)を前後方向(Y軸方向)と定義する。前側は、紙面の手前側であり、後側は紙面の奥側である。
図2は、図1のワークWの一例を示す斜視図である。図2に示すように、ワークWはエンドミルやリーマ等の棒状の回転工具10である。この工具10は、工具回転中心である工具軸線L1方向に沿って基端側と先端側とにそれぞれ略円柱状のシャンク部11と工具部12とを有する。工具部12には工具軸線L1方向に沿って溝13が形成され、溝13の加工面に、PCD(polycrystalline diamond)チップ等の薄板状の切刃14がろう付け等によって取り付けられている。工具10の径方向外側における切刃14の端面は、上面から下面にかけて斜めに形成され(図4参照)、切刃14の上面の端部には、鋭角なエッジ状の刃部14aが形成されている。刃部14aは、工具部12の先端面よりも軸方向外側に突出し、かつ、工具部12の外周面よりも径方向外側に突出しており、工具10の最外部を規定している。
なお、図では、周方向1箇所に切刃14を設けているが(1枚刃)、周方向対称に複数の切刃14を設けることもできる。例えば、周方向180度毎に2枚(2枚刃)、120度毎に3枚(3枚刃)、90度毎に4枚(4枚刃)等、複数の切刃14を設けて回転工具10を形成することができる。また、図3に示すように、工具部12を軸方向先端部にかけて先細となる段付き形状として、軸方向に複数の切刃14を離間して設けることもできる。
図1に示すように、ベッド1の上部には、ワーク取付台2が支持されている。ワーク取付台2は、ベース部2aから上方に延設する左右一対の側壁部2bを有し、一方の側壁部2bの上面に、回転割出装置20が設置されている。回転割出装置20には、X軸と平行な水平軸線L0に沿ってワークWを保持するチャック21が設けられ、チャック21には、工具10の回転軸線L1(図2)と軸線L0とが一致した状態で、工具10のシャンク部11が取り付けられている。チャック21は、例えば回転割出装置内のサーボモータによって軸線L0を中心に回転駆動され、これによりX軸と平行な水平軸線回り(以下、C軸回り)に工具10を割出位置決め可能である。
ベッド1上にはワーク取付台2と回転割出装置20とを包囲するように加工槽3が設けられている。加工槽3の下方のベッド1内部には加工液タンク4が収容されている。加工液には、水や油が用いられる。
ワーク取付台2の後方にはコラム5が立設され、コラム5の上部には、直線送り機構を介してY軸スライダ6がY軸方向(前後方向)にスライド可能に支持されている。Y軸スライダ6上には、直線送り機構を介してX軸スライダ7がX軸方向(左右方向)にスライド可能に支持されている。X軸スライダ7上には、直線送り機構を介してY軸と平行なV軸方向に移動可能なV軸スライダ22が支持されている。V軸スライダ22の前面には、直線送り機構を介してX軸と平行なU軸方向に移動可能なU軸スライダ23が支持されている。U軸スライダ23の前面には、直線送り機構を介してクイル8がZ軸方向(上下方向)に昇降可能に支持されている。X軸、Y軸、Z軸、U軸、V軸の各直線送り機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータ等により構成される。
クイル8の下端には上ヘッド15が取り付けられ、上ヘッド15の下方、すなわち左右一対の側壁部2bの内側凹空間17に、下ヘッド16が配置されている。上ヘッド15と下ヘッド16の間には、鉛直方向にワイヤ電極9が延在し、ワイヤ電極9は上下のヘッド15,16により支持されている。ワイヤ電極9は図示しない送給手段によって上ヘッド15と下ヘッド16との間に送給される。
X軸スライダ7には支持アーム18が一体に取り付けられている。支持アーム18は、ワーク取付台2の後方から凹空間17内に延設されている。下ヘッド16は、支持アーム18の前端部に支持され、支持アーム18を介してX軸スライダ7に一体に連結されている。
これにより上ヘッド15と下ヘッド16とは前後左右方向に一体に移動可能となり、ワイヤ電極9は鉛直姿勢を維持したまま、ワークWに対して直交2軸のX軸およびY軸方向に相対移動する。また、U軸スライダ23およびV軸スライダ22により上ヘッド15は下ヘッド16に対して前後左右方向に相対移動可能となり、ワイヤ電極9を鉛直線に対して所望の角度で傾斜させることができる。上ヘッド15は、クイル8の昇降動作によりZ軸方向に移動することもできる。
ワーク加工時には、図示しないポンプを介して加工液タンク4から加工槽3内に加工液が供給される。さらに、ワークWから微小間隔を隔ててワイヤ電極9が配置され、ワイヤ電極9とワークWとの間に加工用電源からパルス電圧が印加される。これによりワークWとワイヤ電極9との間に放電が発生し、ワークWが加工される。
上述の各送り機構は、各軸の位置を検出する位置検出器を有する。これら位置検出器からの信号により、上ヘッド15と下ヘッド16の初期位置からの移動量やワークWの初期位置からの回転量を検出することができる。これによりワイヤ電極9の中心を通る軸線L2(図4)上の基準点(例えば上ヘッド15の下端部の点P1)のXYZ座標系(機械座標系)の原点P0に対する位置を求めることができる。基準点P1は、ワーク加工時の基準となる点であり、軸線L2上の他の位置に設定することもできる。原点P0は、例えば軸線L0上のチャック21の端面に設定される。
ワイヤ放電加工機の動作、すなわちX軸,Y軸,Z軸,U軸およびV軸用のサーボモータやC軸用のサーボモータ等の駆動は、図1の制御装置30により制御される。制御装置30は、CPU,ROM,RAM、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、ワーク計測時の動作を制御する計測制御部31と、ワーク加工時の動作を制御する加工制御部32とを有する。
計測制御部31は、上ヘッド15と一体に取り付けられた測定プローブ34(図4)の動作を制御し、測定プローブ34からの信号に基づき加工前または加工後の切刃14の寸法を測定する。加工制御部32は、予め定められた加工プログラムに従い各サーボモータに制御信号を出力し、ワークWに対してワイヤ電極9を相対移動させて、切刃14の刃部14aを所望の形状に加工する。
図4は、測定プローブ34の取付例を示す図である。図4に示すように、上ヘッド15の側面にはベース体36が取り付けられ、ベース体36には支持アーム37の基端部が固定されている。支持アーム37の先端部には鉛直方向に向けて測定プローブ34が支持されている。
測定プローブ34は、先端部(下端部)に球状の接触子34aを有する。ワーク計測時には、ワーク近傍からワイヤ電極9を除去した後、接触子34aの中心点Paが上ヘッド15の下方かつワイヤ電極9のほぼ軸線L2上に位置するように、測定プローブ34が配置される。上ヘッド15の下端部の基準点P1に対する中心点Paのオフセット座標(ΔX,ΔY,ΔZ)、つまりP1からPaまでのX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向のずれ量と接触子34aの半径rは、予め実測され、メモリに記憶されている。
測定プローブ34は上ヘッド15と一体に設けられているので、X軸用、Y軸用およびZ軸用のサーボモータの駆動により測定プローブ34をワーク表面上の任意の計測点位置に移動できる。測定プローブ34は、接触子34aがワーク表面に当接するとオン信号を出力し、ワーク表面から離間するとオフ信号を出力する。オン信号出力時のX軸用、Y軸用およびZ軸用の各送り機構に設けられた位置検出器からの信号により、ワークWの表面に当接している接触子34aの中心点Paの位置(XYZ座標)を検出できる。
このようなワイヤ放電加工機100によって加工された回転工具10は、例えばマシニングセンタの主軸に取り付けられ、テーブル上に固定されたワークを加工する。この場合、テーブル上のワークを精度よく加工するためには、工具10の最外径、つまり工具10の回転中心L1から刃部14aまでの距離Ra(図5)を把握しておく必要がある。本実施の形態では、図1のワイヤ放電加工機100を用いて、以下のようにして刃部14aの寸法(工具10の外径寸法Ra)を測定する。
(1)初期角度の調整
まず、切刃14のYZ断面図である図5に示すように、ワーク表面の計測点位置、すなわち刃部14aの位置が回転割出装置の軸線L0とほぼ同一高さとなるように、ワークWをC軸周りに回転し、ワークWのC軸周りの初期角度を調整する。この調整作業では、刃部14aの位置を軸線L0の高さに厳密に一致させる必要はない。
まず、切刃14のYZ断面図である図5に示すように、ワーク表面の計測点位置、すなわち刃部14aの位置が回転割出装置の軸線L0とほぼ同一高さとなるように、ワークWをC軸周りに回転し、ワークWのC軸周りの初期角度を調整する。この調整作業では、刃部14aの位置を軸線L0の高さに厳密に一致させる必要はない。
(2)オフセット座標と接触子半径の計測
さらに、リングゲージなどのマスターワークを用いて接触子34aの中心点Pa(図4)のオフセット座標(ΔX,ΔY,ΔZ)と接触子34aの半径rを計測する。なお、予め半径rが既知である場合、半径rの計測を省略してもよい。
さらに、リングゲージなどのマスターワークを用いて接触子34aの中心点Pa(図4)のオフセット座標(ΔX,ΔY,ΔZ)と接触子34aの半径rを計測する。なお、予め半径rが既知である場合、半径rの計測を省略してもよい。
(3)切刃上面の3点計測
切刃14の上面の平面式を求めるために、測定プローブ34を用いて切刃14上面の3点を計測する。この場合、図2に示す切刃14上の3点P1,P2,P3を計測点として、これら計測点P1,P2,P3に測定プローブ34を順次当接させて、3点分の計測値を取得する。
切刃14の上面の平面式を求めるために、測定プローブ34を用いて切刃14上面の3点を計測する。この場合、図2に示す切刃14上の3点P1,P2,P3を計測点として、これら計測点P1,P2,P3に測定プローブ34を順次当接させて、3点分の計測値を取得する。
具体的には、予め1直線上にない計測点P1,P2,P3のXY座標を設定しておき、切刃14の上方におけるそのXY座標上に測定プローブ34を移動する。次いで、測定プローブ34が計測点P1,P2,P3に当接してオン信号を出力するまで、図5の矢印Zに示すように測定プローブ34を計測点P1,P2,P3に向けて降下する。測定プローブ34が計測点P1,P2,P3に当接した際の接触子34aの中心点PaをそれぞれP1‘,P2’,P3‘とする。オン信号出力時の位置検出器からの信号により、中心点P1’,P2‘,P3’の位置(XYZ座標)を求めることができる。すなわち、中心点P1‘の位置(X1,Y1,Z1)、中心点P2’の位置(X2,Y2,Z2)および中心点P3‘の位置(X3,Y3,Z3)をそれぞれ求めることができる。
(4)切刃上面の平面式の算出
次に、図6に示すような切刃14の上面を含む測定平面PLの式、すなわち次式(I)で表される平面式を算出する。
AX+BY+CZ+D=0 ・・・(I)
この場合、まず、中心点P1’,P2’,P3’の計測位置座標を用いて、図7に示すように中心点P1’,P2’,P3’を通る3次元空間の仮想平面PL’の平面式を次式(II)で算出する。
次に、図6に示すような切刃14の上面を含む測定平面PLの式、すなわち次式(I)で表される平面式を算出する。
AX+BY+CZ+D=0 ・・・(I)
この場合、まず、中心点P1’,P2’,P3’の計測位置座標を用いて、図7に示すように中心点P1’,P2’,P3’を通る3次元空間の仮想平面PL’の平面式を次式(II)で算出する。
AX+BY+CZ+D’=0
ただし、A2+B2+C2=1かつC>0 ・・・(II)
切刃14の上面を含む測定平面PLと仮想平面PL’とは平行であるため、算出した単位法線ベクトルのXYZ成分は、上記(I)式の定数A,B,Cとなる。
ただし、A2+B2+C2=1かつC>0 ・・・(II)
切刃14の上面を含む測定平面PLと仮想平面PL’とは平行であるため、算出した単位法線ベクトルのXYZ成分は、上記(I)式の定数A,B,Cとなる。
さらに、上式(II)で表される仮想平面PL’の平面式の変数X,Y,Zに、接触子34aの中心点Paの計測位置座標(例えばX1,Y1,Z1)を代入し、定数D’を算出する。このとき、D’の絶対値は、機械座標系の原点から仮想平面PL’までの距離に相当する。測定平面PLと仮想平面PL’との間の距離は、接触子34aの半径rに等しいため、距離D’にrを加算することで、原点から測定平面PLまでの距離、すなわち上式(I)の定数Dを求めることができる。
(5)接触子の計測開始位置への移動
図6に示すように、工具10の外径寸法を求める刃部14aの点を計測点Pbとする。この計測点PbのX座標をEとすると、計測点Pbを通る測定平面PL上に存在し、かつ、YZ平面に平行な直線Laの式は、上式(I)にX=Eを代入することで求めることができる。切刃14の外周寸法を測定する場合、まず、接触子34aの中心点Paを計測開始位置Psに移動し、そこから直線Laに沿って接触子34aの中心点Paを移動させる。
図6に示すように、工具10の外径寸法を求める刃部14aの点を計測点Pbとする。この計測点PbのX座標をEとすると、計測点Pbを通る測定平面PL上に存在し、かつ、YZ平面に平行な直線Laの式は、上式(I)にX=Eを代入することで求めることができる。切刃14の外周寸法を測定する場合、まず、接触子34aの中心点Paを計測開始位置Psに移動し、そこから直線Laに沿って接触子34aの中心点Paを移動させる。
計測開始位置Psは、予め軸線L0からY方向に所定量Fだけ離れた位置に設定されている。所定量Fは、工具半径の設計値R0よりも所定量βだけ大きい値(R0+β)に設定される。定数A〜FおよびΔX,ΔY,ΔZを用いると、接触子34aの中心点Paが計測開始位置Psにあるときの基準点P1のXYZ座標(Xs、Ys、Zs)は、次式(III)で表される。
(Xs、Ys、Zs)=(E−ΔX、F−ΔY、−(AE+BF+D)/C−ΔZ) ・・・(III)
接触子34aの中心点Paを上式(III)の計測開始位置Psへ移動させる場合、まず、計測開始位置Paよりも所定量γだけ上方の第1の位置(Xs、Ys、Zs+γ)に、所定速度v1で移動させる。所定量γは、例えば工具半径の設計値R0よりも大きな値である。次いで、所定速度v2で第1の位置から所定量γだけ測定プローブ34を降下し、接触子34aの中心点Paを計測開始位置Ps(第2の位置)に移動させる。速度v2は速度v1よりも低速であり、これにより接触子34aの計測開始位置Psへの移動途中に、接触子34aが工具10に高速で接触することを防止できる。
(Xs、Ys、Zs)=(E−ΔX、F−ΔY、−(AE+BF+D)/C−ΔZ) ・・・(III)
接触子34aの中心点Paを上式(III)の計測開始位置Psへ移動させる場合、まず、計測開始位置Paよりも所定量γだけ上方の第1の位置(Xs、Ys、Zs+γ)に、所定速度v1で移動させる。所定量γは、例えば工具半径の設計値R0よりも大きな値である。次いで、所定速度v2で第1の位置から所定量γだけ測定プローブ34を降下し、接触子34aの中心点Paを計測開始位置Ps(第2の位置)に移動させる。速度v2は速度v1よりも低速であり、これにより接触子34aの計測開始位置Psへの移動途中に、接触子34aが工具10に高速で接触することを防止できる。
(6)接触子の測定箇所へのアプローチ
次に、図5の矢印Sに示すように、測定プローブ34を工具10の径方向外側の計測開始位置Psから内側の計測点Pbに向けて、直線Laに沿って移動させる。YZ方向の測定プローブ34の移動指令は、例えばインクリメンタル指令により与えられる。測定プローブ34の移動方向のベクトルSは次式(IV)で表される。
S=(0、−F、F×B/C) ・・・(IV)
接触子34aが刃部14aに当接してオン信号を出力すると、測定プローブ34の移動を停止する。
次に、図5の矢印Sに示すように、測定プローブ34を工具10の径方向外側の計測開始位置Psから内側の計測点Pbに向けて、直線Laに沿って移動させる。YZ方向の測定プローブ34の移動指令は、例えばインクリメンタル指令により与えられる。測定プローブ34の移動方向のベクトルSは次式(IV)で表される。
S=(0、−F、F×B/C) ・・・(IV)
接触子34aが刃部14aに当接してオン信号を出力すると、測定プローブ34の移動を停止する。
(7)外径寸法の算出
測定プローブ34がオン信号を出力した際の位置検出器からの信号により、図8に示すように機械座標系の基準点P1の位置座標(i,j,k)を求めることができる。この位置座標(i,j,k)を用いて、次式(V)により計測点Pbの位置座標(s,t,u)を算出する。
Pb=(s、t、u)=(i−ΔX、j−r×cosθ−ΔY、k−r×sinθ−ΔZ) ・・・(V)
但し、tanθ=−B/Cである。したがって、刃部14aの位置によって定まる工具10の外径寸法Raは、上式(V)のt,uを用いて次式(VI)で求めることができる。
Ra=(t2+u2)1/2 ・・・(VI)
測定プローブ34がオン信号を出力した際の位置検出器からの信号により、図8に示すように機械座標系の基準点P1の位置座標(i,j,k)を求めることができる。この位置座標(i,j,k)を用いて、次式(V)により計測点Pbの位置座標(s,t,u)を算出する。
Pb=(s、t、u)=(i−ΔX、j−r×cosθ−ΔY、k−r×sinθ−ΔZ) ・・・(V)
但し、tanθ=−B/Cである。したがって、刃部14aの位置によって定まる工具10の外径寸法Raは、上式(V)のt,uを用いて次式(VI)で求めることができる。
Ra=(t2+u2)1/2 ・・・(VI)
以上の方法によれば、工具10の外側から刃部14aに向けて、切刃上面と同一平面上を、測定プローブ34の接触子34の中心Paが移動する。したがって、刃部14aに対して接触子34を精度よく当接させることができ、刃部14aの位置の計測精度が向上する。
上述の(1)〜(7)の手順のうち、例えば(3)〜(7)の手順は、制御装置30の計測制御部31(図1)での処理によって自動的に実行することができる。
図9は、本実施の形態に係るワイヤ放電加工機のワーク寸法計測に係る制御構成を示すブロック図である。計測制御部31には、入力装置41と、XYZ軸用送り機構に設けられた位置検出器42と、測定プローブ34からの信号が入力される。計測制御部31は、サーボモータ43の移動を制御する移動制御部31aと、上述の平面式や外周刃寸法の演算等を実行する演算部31bとを有する。演算部31bによる演算結果は、表示装置44に出力される。
入力装置41は、例えばユーザによって操作されるタッチパネル等の入力モニタによって構成される。入力装置41による入力情報には、測定プローブ34の接触子34aのオフセット座標(ΔX,ΔY,ΔZ)、半径r、計測開始位置Psを設定するための定数R0,β,γ、切刃上面の計測点P1,P2,P3のXY座標、外周刃寸法を求める際のX座標E、計測開始指令等が含まれる。
移動制御部31aは、計測開始指令が入力されると、測定プローブ34の接触子34aが切刃上面の計測点P1,P2,P3に当接するようにサーボモータ43を制御する。これにより、計測点P1,P2,P3に対応する接触子34aの中心点P1’,P2’,P3’のXYZ座標を取得する。演算部31bは、その3点を通る仮想平面PL’の法線ベクトルVおよび単位法線ベクトルを演算し、切刃上面を通る測定平面PLの平面式(I)を算出する。さらに測定平面PL上を通り、かつ、外径寸法を求めるための計測点Pbを通るX座標一定の直線Laの式を演算する。
次に、移動制御部31aは、上式(III)によって表される直線La上の計測開始位置Psに、接触子34aの中心点Paを移動させる。そして、直線Laに沿って計測開始点Psから切刃上面端部の計測点Pbに向けて接触子34aの中心点Paが移動するようにサーボモータ43を制御する。接触子34aのYZ方向の移動指令は、インクリメンタル指令によって与えられ、この場合の接触子34aの方向は、上式(IV)のベクトルSによって表される。
演算部31bは、接触子34aが計測点Pbに当接したときの接触子34aの位置に基づき、刃部14aの外周刃寸法Raを演算する。より詳しくは、基準点P1の位置座標(i,j,k)、基準点P1と接触子34aの中心点Paとのオフセット量ΔX,ΔY,ΔZ、および測定平面PLの傾きθに基づき、上式(V)により計測点Pbの位置座標(s,t,u)を算出する。さらに、上式(VI)により、工具10の外径寸法Raを算出し、外径寸法Raを表示部44(入力装置41のタッチパネル等)に表示させる。
なお、刃部14aが軸線L0に平行であれば、刃部14aの外周刃寸法(工具外径)は軸線L0に沿って一定である。このため、上述したように1点の計測点Pbの座標を求めることにより、その刃部14a全体にわたる工具10の外径寸法を求めることができる。一方、刃部14aが軸線L0に対して傾斜している場合には、2点の計測点Pbの座標を求め、2点を直線で結ぶことにより工具10の外径寸法を求めることができる。
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)測定プローブ34を切刃上の3点の計測点P1,P2,P3に当接させ、これら計測点の位置に対応する接触子34aの中心点P1’,P2’,P3’の位置、すなわち各計測点P1,P2,P3から所定距離rだけ離れた中心点P1’,P2’,P3’の位置を取得した(測定手順)。そして、中心点P1’,P2’,P3’を通る仮想平面PL’に平行な切刃上面の測定平面PLの平面式を求めた(平面式導出手順)。さらに、その測定平面PL上の直線Laを測定プローブ34の移動経路として、直線Laに沿って刃部14aの外側から刃部14aに向けて測定プローブ34を移動させて、測定プローブ34を刃部14aに当接させた(プローブ移動手順)。この測定プローブ34が刃部14aに当接した際の測定プローブ34の位置に基づき、刃部14aの位置を求めるようにした(刃部位置導出手順)。これにより、刃部14aの位置(高さ)が軸線L0からずれている場合であっても、測定プローブ34の中心点Paを切刃上面と同一平面上に位置させて、刃部14aに当接させることができ、測定プローブ34を用いて工具10の外径寸法を精度よく測定することができる。
(2)ワークWとの接触、非接触に応じてオンオフ信号を出力する測定プローブ34を用いて工具10の外径寸法を計測するので、ワーク測定機能を有するワイヤ放電加工機を安価に構成することができる。
(3)測定プローブ34をワークWに当接させた際に、ワークWを回転させる必要がないため、工具10の外径寸法を迅速に計測することができる。
(4)計測制御部31での処理により、切刃上面の計測点P1,P2,P3への測定プローブ34の移動、刃部14aの計測点Pbへの測定プローブ14の移動、切刃上面の平面式の演算、刃部14aの外側の計測開始点Psから計測点Pbに向かう測定プローブ34の移動経路(直線La)の演算、および工具10の外周刃寸法の演算等を自動的に行うようにしたので、ワーク寸法の測定を容易かつ正確に行うことができる。
なお、上記実施の形態では、XYZ軸用のサーボモータ43により測定プローブ34を移動するようにしたが、移動部の構成はこれに限らない。測定プローブ34を切刃上面の3点の計測点P1,P2,P3に当接させて測定平面PLの平面式を演算するようにしたが、切刃上面が軸線L0と平行である場合には、径方向に異なる2点の切刃上面位置を計測することによって平面式を演算することができる。接触子34aを複数の計測点P1,P2,P3に当接させた際の接触子34aの中心点P1’、P2’,P3’の位置を測定値として取得し、この測定値によって得られる仮想平面PL’に基づき、仮想平面PL’に平行な測定平面PLの平面式を演算するようにしたが、平面式の演算手順はこれに限らない。例えば、接触子34aを複数の計測点P1,P2,P3に当接させた際の接触子34aの中心点Paの位置を測定値として取得し、測定平面PLの平面式を直接求めるようにしてもよい。したがって、平面式演算部としての演算部31bの構成は上述したものに限らない。
演算された平面式で定義される測定平面PLに沿って、刃部14aの外側から刃部14aに向けて測定プローブ34を移動させるのであれば、移動制御部31aの構成は上述したものに限らない。測定プローブ34を刃部14a(計測点Pb)に当接させた際の位置検出値に基づき、刃部14aの位置を演算するのであれば、位置演算部としての演算部31bの構成も上述したものに限らない。
上記実施の形態では、平面状の板部材である切刃14の端部に刃部14aを有する回転工具10の測定方法を説明したが、平面部の端部に刃部を有するのであれは、切刃14を有する工具だけでなく、あるいは回転工具だけでなく、いかなる工具に対しても本発明を適用できる。また、マシニングセンタ等、ワイヤ放電加工機以外の工作機械にも本発明を同様に適用できる。
本発明によれば、接触、非接触に応じてオンオフ信号を出力する測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を精度よく測定することができ、かつ、測定機能を有する工作機械を安価に構成することができる。
10 工具
14 切刃
14a 刃部
31 計測制御部
31a 移動制御部
31b 演算部
34 測定プローブ
42 位置検出器
43 サーボモータ
100 ワイヤ放電加工機
P1〜P3,Pα 計測点
PL 測定平面
14 切刃
14a 刃部
31 計測制御部
31a 移動制御部
31b 演算部
34 測定プローブ
42 位置検出器
43 サーボモータ
100 ワイヤ放電加工機
P1〜P3,Pα 計測点
PL 測定平面
Claims (5)
- 接触式の測定プローブを用いて、平面部の端部に刃部を有する工具の寸法を測定する工具の測定方法であって、
前記測定プローブの接触子を前記平面部上の複数の計測点に当接させて測定値を取得する測定手順と、
前記測定手順によって得られた測定値に基づき、前記平面部を含む測定平面の平面式を求める平面式導出手順と、
前記平面式導出手順によって求められた平面式で表される測定平面に沿って、前記測定プローブの接触子が前記刃部に当接するまで前記刃部の外側から前記刃部に向けて前記測定プローブを移動させる、プローブ移動手順と、
前記プローブ移動手順により前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の位置を求める刃部位置導出手順と、
を含むことを特徴とする工具の測定方法。 - 請求項1に記載の工具の測定方法において、
前記測定手順では、前記複数の計測点における接触子の中心点の位置を測定し、
前記平面式導出手順では、前記複数の接触子の中心点を通る仮想平面に基づき、前記仮想平面に平行な前記測定平面の平面式を求める工具の測定方法。 - 請求項1または2に記載の工具の測定方法において、
前記工具は、溝部に、前記刃部を有する平面状の板部材が取り付けられた回転工具であり、
前記刃部位置導出手順では、前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の外径を求める工具の測定方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の工具の測定方法において、
前記プローブ移動手順では、前記測定プローブの接触子を前記刃部の異なる2点に当接させ、
前記刃部位置導出手順では、その各々の前記測定プローブの位置に基づき、前記刃部の位置を求める工具の測定方法。 - 接触式の測定プローブと、
平面部の端部に刃部を有する工具に対して前記測定プローブを相対移動させる移動部と、
前記測定プローブの位置を検出する検出部と、
前記測定プローブの接触子が前記平面部上の複数点に当接した際の前記検出部による検出値に基づき、前記平面部を含む測定平面の平面式を演算する平面式演算部と、
前記平面式演算部によって演算された平面式で表される測定平面に沿って、前記測定プローブの接触子が前記刃部に当接するまで前記刃部の外側から前記刃部に向けて前記測定プローブが移動するように、前記移動部を制御する移動制御部と、
前記測定プローブの接触子を前記刃部に当接させた際の前記検出部による検出値に基づき、前記刃部の位置を演算する位置演算部と、
を備えることを特徴とした測定機能を有する工作機械。
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