(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025001887
(43)【公開日】2025-01-09
(54)【発明の名称】数値制御工作機械のピッチ補正方法
(51)【国際特許分類】
B23Q 15/18 20060101AFI20241226BHJP
G05B 19/404 20060101ALI20241226BHJP
【FI】
B23Q15/18
G05B19/404 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023101638
(22)【出願日】2023-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】小紫 紗希
【テーマコード(参考)】
3C001
3C269
【Fターム(参考)】
3C001KA01
3C001KA05
3C001TA01
3C001TB01
3C001TC02
3C001TD02
3C269AB01
3C269BB03
3C269EF11
3C269JJ18
3C269MN07
3C269MN16
(57)【要約】
【課題】ピッチ補正に伴う生産効率の低下を抑制する。
【解決手段】本開示の一態様に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法は、ワークを搭載するパレットを備えた数値制御工作機械のピッチ補正方法である。上面にピッチ測定用の穴がX軸方向及びY軸方向にそれぞれ並べて設けられたピッチマスタを、ワークと共にパレット上に搭載するステップと、パレット上のピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向に並んだ穴のピッチを測定するステップと、測定されたピッチと、所定の基準温度において予め測定されたピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向の穴の基準ピッチとの比を算出するステップと、算出されたピッチマスタにおける測定されたピッチと基準ピッチとの比に基づいて、ワークにおけるX軸方向及びY軸方向のピッチ補正値を決定するステップと、を備える。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを搭載するパレットを備えた数値制御工作機械のピッチ補正方法であって、
上面にピッチ測定用の穴がX軸方向及びY軸方向にそれぞれ並べて設けられたピッチマスタを、ワークと共に前記パレット上に搭載するステップと、
前記パレット上の前記ピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向に並んだ前記穴のピッチを測定するステップと、
測定されたピッチと、所定の基準温度において予め測定された前記ピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向の前記穴の基準ピッチとの比を算出するステップと、
算出された前記ピッチマスタにおける前記測定されたピッチと前記基準ピッチとの比に基づいて、前記ワークにおけるX軸方向及びY軸方向のピッチ補正値を決定するステップと、を備える、
数値制御工作機械のピッチ補正方法。
【請求項2】
前記ピッチマスタを前記パレット上に搭載するステップの後、かつ、前記ピッチを測定するステップの前に、
前記ピッチマスタ及び前記ワークにクーラントを掛けて、前記ピッチマスタ及び前記ワークを同一温度にする、
請求項1に記載の数値制御工作機械のピッチ補正方法。
【請求項3】
前記ピッチマスタを、前記ワークと同一材料から構成し、
前記ワークのピッチ補正値を決定するステップにおいて、
算出した前記ピッチマスタのピッチ補正値を、前記ワークのピッチ補正値とする、
請求項2に記載の数値制御工作機械のピッチ補正方法。
【請求項4】
前記ピッチマスタを、前記ワークと異なる材料から構成し、
前記ワークのピッチ補正値を決定するステップにおいて、
前記ピッチマスタ及び前記ワークの熱膨張係数を用いて、前記ワークのピッチ補正値を算出する、
請求項1又は2に記載の数値制御工作機械のピッチ補正方法。
【請求項5】
円柱状の前記ピッチマスタの下面の中心部に、下側に突出した凸部を設け、
前記ピッチマスタに設けられた前記穴を、いずれも前記ピッチマスタの周縁部において上面から下面に至る貫通穴とし、
前記ピッチマスタを前記パレット上に搭載するステップにおいて、
前記凸部のみが前記パレットの上面と接触するように、前記ピッチマスタを前記パレットに固定し、前記穴の下端と前記パレットの上面との間に隙間を設ける、
請求項1又は2に記載の数値制御工作機械のピッチ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、数値制御工作機械のピッチ補正方法に関する。
【背景技術】
【0002】
数値制御工作機械では、ワーク加工時の温度によって、ワーク及び工作機械に熱変形(熱膨張及び熱収縮)によるピッチ誤差が発生する。数値制御工作機械及びワークを一定温度に保持できる恒温室を設置すれば、ピッチ誤差の発生自体を抑制できるが、恒温室の設置によってコストが増大してしまう。
そこで、例えば特許文献1に開示されているように、熱変形によるピッチ誤差の影響を低減するためのピッチ補正が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発明者は、数値制御工作機械のピッチ補正方法に関し、以下の課題を見出した。
例えば、予め種々の温度において実験的にワークを加工し、取得したデータを用いてピッチ補正を行うピッチ補正方法が知られている。このようなピッチ補正方法では、ピッチ補正を行うためのデータの取得に時間を要し、生産効率が低下する問題があった。
【0005】
本開示は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、ピッチ補正に伴う生産効率の低下を抑制可能なピッチ補正方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法は、
ワークを搭載するパレットを備えた数値制御工作機械のピッチ補正方法であって、
上面にピッチ測定用の穴がX軸方向及びY軸方向にそれぞれ並べて設けられたピッチマスタを、ワークと共に前記パレット上に搭載するステップと、
前記パレット上の前記ピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向に並んだ前記穴のピッチを測定するステップと、
測定されたピッチと、所定の基準温度において予め測定された前記ピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向の前記穴の基準ピッチとの比を算出するステップと、
算出された前記ピッチマスタにおける前記測定されたピッチと前記基準ピッチとの比に基づいて、前記ワークにおけるX軸方向及びY軸方向のピッチ補正値を決定するステップと、を備える。
【0007】
本開示の一態様に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法では、ワークと共にパレット上に搭載されたピッチマスタにおけるX軸方向及びY軸方向に並んだ穴のピッチを測定し、所定の基準温度において予め測定された穴の基準ピッチとの比を算出する。そして、当該ピッチマスタにおける測定されたピッチと基準ピッチとの比に基づいて、ワークにおけるX軸方向及びY軸方向のピッチ補正値を決定する。
このような構成によって、ピッチ補正に要する時間を大幅に短縮でき、ピッチ補正に伴う生産効率の低下を抑制できる。
【0008】
前記ピッチマスタを前記パレット上に搭載するステップの後、かつ、前記ピッチを測定するステップの前に、前記ピッチマスタ及び前記ワークにクーラントを掛けて、前記ピッチマスタ及び前記ワークを同一温度にしてもよい。当該構成によって、ピッチマスタの温度及びワークの温度の測定を省略できる。
【0009】
前記ピッチマスタを、前記ワークと同一材料から構成し、前記ワークのピッチ補正値を決定するステップにおいて、算出した前記ピッチマスタのピッチ補正値を、前記ワークのピッチ補正値としてもよい。
【0010】
あるいは、前記ピッチマスタを、前記ワークと異なる材料から構成し、前記ワークのピッチ補正値を決定するステップにおいて、前記ピッチマスタ及び前記ワークの熱膨張係数を用いて、前記ワークのピッチ補正値を算出してもよい。
【0011】
円柱状の前記ピッチマスタの下面の中心部に、下側に突出した凸部を設け、前記ピッチマスタに設けられた前記穴を、いずれも前記ピッチマスタの周縁部において上面から下面に至る貫通穴とし、前記ピッチマスタを前記パレット上に搭載するステップにおいて、前記凸部のみが前記パレットの上面と接触するように、前記ピッチマスタを前記パレットに固定し、前記穴の下端と前記パレットの上面との間に隙間を設けてもよい。当該構成によって、ピッチマスタがX軸方向及びY軸方向に熱変形し易くなると共に、ワークの切削粉による穴の詰まりを抑制できる。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、ピッチ補正に伴う生産効率の低下を抑制可能なピッチ補正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】第1の実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法を示すフローチャートである。
【
図2】ワークと共にパレット上に搭載されたピッチマスタの平面図である。
【
図4】
図2及び
図3におけるIV-IV切断線による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【0015】
<第1の実施形態>
図1~
図4を参照して第1の実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法について説明する。
図1は、第1の実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法を示すフローチャートである。
図2は、ワークと共にパレット上に搭載されたピッチマスタの平面図である。
図3は、ピッチマスタの平面図である。
図4は、
図2及び
図3におけるIV-IV切断線による断面図である。
【0016】
なお、当然のことながら、
図2~
図4に示した右手系XYZ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Z軸プラス向きが鉛直上向き、XY平面が水平面であり、図面間で共通である。
【0017】
本実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法は、図示しない数値制御工作機械において、送り系のピッチ補正を行う。当該数値制御工作機械は、X軸方向及びY軸方向について各テーブルを送る送り系を備える。すなわち、本実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法を用いて、数値制御工作機械のX軸方向のピッチ(Xピッチ)及びY軸方向のピッチ(Yピッチ)についてのピッチ補正を行う。
【0018】
まず、
図1に示すように、ピッチマスタ10を加工対象物であるワークと共に前記パレット20上に搭載する(ステップST1)。
図2は、工作機械が備えるパレット20上に、ワークW1~W6及びピッチマスタ10が固定された様子の一例を示している。
図2に示す例では、円板状のパレット20の中央部に、円柱状のピッチマスタ10が固定されている。そして、ピッチマスタ10を取り囲むように、6個のワークW1~W6がパレット20上に均等に配置され、固定されている。
なお、ピッチマスタ10の固定場所、ワークの形状、個数、固定場所は適宜設定され、何ら限定されない。また、ピッチマスタ10は、円柱状に限らず、例えば角柱状等でもよい。
【0019】
ここで、
図3及び
図4を参照して、ピッチマスタ10の構成について説明する。
ピッチマスタ10は、ピッチ補正用の校正原器である。
図3に示すように、円柱状のピッチマスタ10の上面には、ピッチ測定用の一対の穴Hx1、Hx2がX軸方向に並べて設けられていると共に、ピッチ測定用の一対の穴Hy1、Hy2がY軸方向に並べて設けられている。
図3に示すように、X軸方向に並べて設けられた穴Hx1、Hx2の中心の間隔がXピッチPxであり、Y軸方向に並べて設けられた穴Hy1、Hy2の中心の間隔がYピッチPyである。
【0020】
ここで、
図4に示すように、穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2は、いずれもピッチマスタ10の周縁部において上面から下面に至る貫通穴である。貫通穴であるため、ワークW1~W6の切削粉による穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2の詰まりを抑制できる。但し、穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2は、貫通穴でなくてもよい。
【0021】
また、
図3及び
図4に示すように、ピッチマスタ10の中心には、締結用のセンタ穴Hcが設けられており、センタ穴Hcに挿通されたボルトBTによってピッチマスタ10がパレット20に固定される。なお、
図3は平面図であるが、理解を容易にするため、ボルトBTをドット表示している。
【0022】
ここで、
図4に示すように、ピッチマスタ10は、下面の中心部に下側に突出した円柱状の凸部11を有しており、当該凸部11のみがパレット20の上面と接触するように、ピッチマスタ10がパレット20に固定される。すなわち、ピッチマスタ10の中心部のみがパレット20に拘束されているため、ピッチマスタ10が水平方向(X軸方向及びY軸方向)に熱変形し易い。加えて、穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2の下端とパレット20の上面との間に隙間が形成されるため、ワークW1~W6の切削粉による穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2の詰まりをさらに抑制できる。
【0023】
図1に戻って、ピッチ補正方法の説明を続ける。
次に、
図1に示すように、パレット20上のピッチマスタ10におけるX軸方向に並んだ穴Hx1、Hx2のピッチ(XピッチPx)及びY軸方向に並んだ穴Hy1、Hy2のピッチ(YピッチPy)を測定する(ステップST2)。具体的には、
図4に示すように、タッチプローブTPのプローブを穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2に挿入し、各穴の中心位置を測定することによって、
図3に示すXピッチPx及びYピッチPyを測定する。ここで、タッチプローブTPは、構造的に、穴Hx1、Hx2及び穴Hy1、Hy2の中心位置を精度良く検出できる。
【0024】
次に、
図1に示すように、ステップST2において測定したXピッチPx及びYピッチPyと、所定の基準温度(例えば20℃)において予め測定された基準XピッチPxr及び基準YピッチPyrとの比を算出する(ステップST3)。算出した比Px/Pxr及びPy/Pyrは、それぞれ温度変化によるピッチマスタ10におけるXピッチ及びYピッチのピッチ補正値である。
【0025】
最後に、
図1に示すように、算出したピッチマスタ10のピッチ補正値に基づいて、ワークにおけるXピッチ及びYピッチのピッチ補正値を決定する(ステップST4)。
【0026】
具体的には、ワークにおけるXピッチ及びYピッチのピッチ補正値Cx、Cyは、ピッチマスタ10におけるピッチ補正値Px/Pxr及びPy/Pyrを用いて、それぞれ以下の式(1)、(2)で表現できる。
Cx=Px/Pxr×{1+β(Tw-Tr)}/{1+α(Tm-Tr)}・・・(1)
Cy=Py/Pyr×{1+β(Tw-Tr)}/{1+α(Tm-Tr)}・・・(2)
ここで、Tmはピッチマスタ10の温度、Twはワークの温度、Trは基準温度、α及びβはそれぞれピッチマスタ10及びワークの熱膨張係数である。
【0027】
式(1)、(2)において、例えばTr=20℃である。その場合、ワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyは、それぞれ以下の式(3)、(4)で表現できる。このように、ワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyは、ピッチマスタ10におけるピッチ補正値Px/Pxr及びPy/Pyrに加え、ピッチマスタ10及びワークの熱膨張係数α、βを用いて算出できる。
Cx=Px/Pxr×{1+β(Tw-20)}/{1+α(Tm-20)}・・・(3)
Cy=Py/Pyr×{1+β(Tw-20)}/{1+α(Tm-20)}・・・(4)
【0028】
ピッチマスタ10の温度Tm及びワークの温度Twについては、例えば、ステップST1の後、ステップST2の前に測定する。あるいは、ステップST1の後、ステップST2の前に、ピッチマスタ10及びワークに所定の時間クーラントを掛けて、ピッチマスタ10の温度Tm及びワークの温度Twをクーラントの温度Tcと同一温度にしてもよい。すなわち、ピッチマスタ10の温度Tmとワークの温度Twとを同一温度にしてもよい。
【0029】
その場合、式(3)、(4)において、Tm=Tw=Tcが成立するため、ワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyは、それぞれ以下の式(5)、(6)で表現できる。
Cx=Px/Pxr×{1+β(Tc-20)}/{1+α(Tc-20)}・・・(5)
Cy=Py/Pyr×{1+β(Tc-20)}/{1+α(Tc-20)}・・・(6)
このような構成によって、ピッチマスタ10の温度Tm及びワークの温度Twについての別途の測定を省略できる。換言すると、クーラントの温度Tcの測定によって、ピッチマスタ10の温度Tm及びワークの温度Twの測定を代用できる。
【0030】
さらに、ピッチマスタ10を、ワークと同一材料から構成した場合、式(5)、(6)において、熱膨張係数α=βが成立する。そのため、ワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyは、それぞれ以下の式(7)、(8)で表現できる。
Cx=Px/Pxr・・・(7)
Cy=Py/Pyr・・・(8)
すなわち、ステップST3において算出したピッチマスタ10におけるピッチ補正値Px/Pxr及びPy/Pyrが、そのままワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyとなる。なお、この場合、式(5)、(6)におけるクーラントの温度Tcの測定も省略できる。
【0031】
以上に説明した通り、本実施形態に係る数値制御工作機械のピッチ補正方法では、ワークと共にパレット20上に搭載されたピッチマスタ10におけるX軸方向及びY軸方向に並んだ穴のピッチPx、Pyを測定する。測定した穴のピッチPx、Pyと、所定の基準温度において予め測定された穴の基準ピッチPxr、Pyrとの比Px/Pxr、Py/Pyrを、ピッチマスタ10におけるピッチ補正値として算出する。そして、当該ピッチマスタのピッチ補正値Px/Pxr、Py/Pyrに基づいて、ワークにおけるピッチ補正値Cx、Cyを決定する。
このような構成によって、ピッチ補正に要する時間を大幅に短縮でき、生産効率の低下を抑制できる。
【0032】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【0033】
10 ピッチマスタ
11 凸部
20 パレット
BT ボルト
Hc センタ穴
Hx1、Hx2、Hy1、Hy2 穴
TP タッチプローブ
W1~W6 ワーク