机床的加工检查工件以及使用该加工检查工件的在机计测方法

摘要

本发明提供机床的加工检查工件以及使用该加工检查工件的在机计测方法，能够通过机床的在机计测来进行作业精度的检查。为此，在加工检查工件(10)中，将六面体形状的除了下表面以外的5个面作为加工面(11～15)，并且在该加工面(11～15)分别设置与各加工面(11～15)方向分别相同且面内多个部位的坐标已知的多个基准面(11a～11d、12a～12c、13a～13c、14a～14c、15a～15c)，使用该加工检查工件(10)来进行作业机床的在机计测。

说明书

技术领域

本发明涉及能够使用机床的在机计测而进行作业精度的检查的机床的加工检查 工件以及使用该加工检查工件的在机计测方法。

背景技术

一直以来，作为机床的作业精度的检查方法，在使用机床加工试验样品之后，使用 三维测量仪计测加工后的试验样品，从而检查机床的作业精度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-021277号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在上述的检查方法中存在下述问题：在没有三维测量仪的情况下无法进行 测量，另外，精度会由于三维测量仪的设置环境而变化。

例如，提出了使用加工试验样品的机床进行在机计测而进行精度测量的方案(专 利文献1)，但是，在现有的在机计测中，机床自身对机床所加工的试验样品进行计测，因此， 理论上误差可能为零，难以用于作业精度的检查。

本发明就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供能够通过机床的在机计测来 进行作业精度的检查的机床的加工检查工件以及使用该加工检查工件的在机计测方法。

用于解决课题的技术方案

用于解决上述课题的第1发明所涉及的机床的加工检查工件用于机床的在机计 测，所述机床的加工检查工件的特征在于，

具有：至少一个加工面；以及与该加工面的方向相同且面内的多个部位的测量点 的坐标已知的至少一个基准面。

用于解决上述课题的第2发明所涉及的机床的加工检查工件的特征在于，在上述 第1发明所述的机床的加工检查工件中，

具有六面体形状，将所述六面体形状的除了下表面以外的5个面作为所述加工面， 并且在该各个加工面分别设置有多个所述基准面。

用于解决上述课题的第3发明所涉及的使用机床的加工检查工件的在机计测方法 使用上述第1或第2发明中记载的机床的加工检查工件，所述在机计测方法的特征在于，

在使用所述机床加工所述加工检查工件之后，将所述机床的配件更换成检测与所 述加工检查工件的接触位置的测量传感器，

使用所述测量传感器进行测量所述基准面的所述测量点的第1测量，

在所述第1测量之后，使用所述测量传感器进行测量与所述基准面的所述测量点 相邻的所述加工面的测量点的第2测量，

对所有所述基准面以及所述加工面交替地进行所述第1测量和所述第2测量，检测 所有所述测量点的坐标。

用于解决上述课题的第4发明所涉及的使用机床的加工检查工件的在机计测方法 的特征在于，

在上述第3发明所述的使用机床的加工检查工件的在机计测方法中，

所述基准面以及所述加工面的所述测量点中的至少所述加工面的所述测量点的 坐标是根据对该测量点的位置和以该测量点的位置为中心的预定半径的圆上的3个以上的 位置进行测量而得到的坐标的平均值而求出的。

发明效果

根据本发明，能够通过使用具有基准面的加工检查工件而高精度地进行机床的在 机计测，能够在没有三维测量仪的情况下进行作业精度的检查。

另外，根据本发明，通过在加工检查工件的加工面对以测量对象点为中心的圆形 的多个点进行测量，能够排除在机计测时的误差数据，能够提高测量数据的可靠性。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的机床的加工检查工件的实施方式的一个例子的图，图1 (a)是从预定方向观察该加工检查工件的立体图，图1(b)是从与预定方向相反的方向观察 该加工检查工件的立体图。

图2是对使用本发明所涉及的机床的加工检查工件的在机计测方法的实施方式的 一个例子进行说明的图，图2(a)是从预定方向观察该加工检查工件的立体图，图2(b)是从 与预定方向相反的方向观察该加工检查工件的立体图。

图3是对使用本发明所涉及的机床的加工检查工件的在机计测方法的实施方式的 一个例子进行进一步的详细说明的图，图3(a)是该加工检查工件的立体图，图3(b)是基准 面的测量点的放大图，图3(c)是加工面的测量点的放大图。

具体实施方式

以下，参照图1～图3对本发明所涉及的机床的加工检查工件以及使用该加工检查 工件的在机计测方法进行说明。

[实施例1]

图1是表示本实施例的机床的加工检查工件的图，图1(a)是从预定方向观察该加 工检查工件的立体图，图1(b)从与预定方向相反的方向观察该加工检查工件的立体图。另 外，图2是对使用本实施例的机床的加工检查工件的在机计测方法进行说明的图，图2(a)是 从预定方向观察该加工检查工件的立体图，图2(b)是从与预定方向相反的方向观察该加工 检查工件的立体图。另外，图3是对使用本实施例的机床的加工检查工件的在机计测方法进 行进一步的详细说明的图，图3(a)是该加工检查工件的立体图，图3(b)是基准面的测量点 的放大图，图3(c)是加工面的测量点的放大图。

本实施例的加工检查工件10是在机床(省略图示)的在机计测中使用的加工检查 工件，在使用机床加工加工检查工件10之后，能够使用安装于该机床的测量用传感器对加 工后的加工检查工件10进行在机计测，从而进行机床的作业精度的检查。

具体地说，如图1(a)、(b)所示，加工检查工件10具有六面体形状，分别对六面体的 除了下表面以外的5个加工面11～15进行切削加工，形成在加工面11～15分别设置有基准 面11a～11d、12a～12c、13a～13c、14a～14c、15a～15c的结构。

相对于上表面的加工面11，设置有同一方向的4个基准面11a～11d，相对于0度面 的加工面12，设置有同一方向的3个基准面12a～12c，相对于90度面的加工面13，设置有同 一方向的3个基准面13a～13c，相对于180度面的加工面14，设置有同一方向的3个基准面 14a～14c，相对于270度面的加工面15，设置有同一方向的3个基准面15a～15c。此外，为了 便于说明，将加工面12设为0度面，将加工面13设为90度面，将加工面14设为180度面，将加 工面15设为270度面。

而且，加工检查工件10的所有基准面11a～11d、12a～12c、13a～13c、14a～14c、 15a～15c分别具有作为测量基准的多个已知的精度(已知的测量坐标值)。

具体地说，预先使用三维测量仪对所有的基准面11a～11d、12a～12c、13a～13c、 14a～14c、15a～15c进行计测，例如，如图2(a)、图2(b)所示，对于基准面11a，测量测量点 B1、B2，对于基准面11b，测量测量点B3、B4，对于基准面11c，测量测量点B5、B6，对于基准面 11d，测量测量点B7、B8。

同样，对于基准面12a，测量测量点D1、D2，对于基准面12b，测量测量点D3、D4，对于 基准面12c，测量测量点D5、D6。另外，对于基准面13a，测量测量点F1、F2，对于基准面13b，测 量测量点F3、F4，对于基准面13c，测量测量点F5、F6。另外，对于基准面14a，测量测量点H1、 H2，对于基准面14b，测量测量点H3、H4，对于基准面14c，测量测量点H5、H6。另外，对于基准 面15a，测量测量点K1、K2，对于基准面15b，测量测量点K3、K4，对于基准面15c，测量测量点 K5、K6。

对于测量点B1～B8、D1～D6、F1～F6、H1～H6、K1～K6，可以分别对测量点的一个部 位进行测量，但是，在这里，对测量点附近的多个部位进行测量并将它们的平均值作为测量 点的测量值。在进行多个部位的测量的情况下，例如如后面的图3(b)的测量点K2所示，可以 对包含测量点K2的直线的线上的多个部位进行测量，如后面的图3(c)的测量点J1所示，对 测量点J1进行测量，并且对以测量点J1为中心的圆上的多个部位进行测量。

如上所述，加工检查工件10是相对于各加工面11～15分别具有作为测量基准的多 个基准面11a～11d、12a～12c、13a～13c、14a～14c、15a～15c的结构，但是，只要至少是在 一个加工面具有一个基准面的结构即可。其中，为了提高测量精度，优选为在一个加工面具 有多个基准面的结构，例如，加工面12～15分别是具有3个基准面12a～12c、13a～13c、14a ～14c、15a～15c的结构，但是，也可以在各加工面12～15的下侧设置基准面，与加工面11相 同地形成具有4个基准面的结构。

另外，加工检查工件10是对六面体形状进行切削加工而设置有基准面11a～11d、 12a～12c、13a～13c、14a～14c、15a～15c的结构，但是，也可以是对直六面体(长方体)、正 六面体(正方体)以及其他形状进行切削加工而形成的结构。

参照图2、图3对使用具有如上所述的结构的加工检查工件10的在机计测方法的一 个例子进行说明。

在进行计测之前，将上述的加工检查工件10设置于机床，对各加工面11～15例如 使用正面铣削工具而进行铣削加工。在加工面是5面的情况下使用具有立式主轴头和90度 角度头的门形五面加工机，上表面的加工面11通过立式主轴头进行加工、侧面的加工面12 ～15通过90度角度头进行加工即可。

在对加工检查工件10进行加工之后，将配件更换成测量传感器例如触摸传感器， 并使用触摸传感器按照以下说明的步骤进行加工后的加工检查工件10的在机计测。在使用 具有立式主轴头和90度角度头的门形五面加工机的情况下，上表面的加工面11通过立式主 轴头进行在机计测，侧面的加工面12～15通过90度角度头进行在机计测即可。此外，在这 里，主要对270度面的加工面15的计测进行说明。

(1)

对设置于机床的加工检查工件10的基准面15a的测量点K2的坐标进行测量。测量 点K2的坐标记录触摸传感器的接触检测时的机床的机械坐标。

在进行该测量时，如图3(b)所示，对包含测量点K2的直线的线上的4个部位(也可 以包含测量点K2本身。)进行测量，将它们的平均值作为测量点K2的测量值。在这里，将测量 的多个部位的间隔设为例如1mm间距的等间隔。

(2)

在基准面15a所对应的加工面15，对与测量点K2相邻的测量点即测量点J1的坐标 进行测量。测量点J1的坐标也记录触摸传感器的接触检测时的机床的机械坐标。通过对相 邻的测量点进行测量，触摸传感器的移动距离变短，因此能够缓和、排除伴随着移动的移动 误差。

在进行该测量时，对测量点J1的位置进行测量，并且对以测量点J1的位置为中心 的预定半径的圆上的3个以上的位置进行测量。在这里，如图3(c)所示，对将圆分割成4等份 的圆上的4个部位的位置进行测量，将圆的半径设为例如1mm。

另外，在进行该坐标测量时，将测量的数据进行统计处理，例如，求出所有数据的 平均值、去除了最大值以及最小值(测量异常值)的数据的平均值等作为坐标，能够通过利 用如上所述的平均值来缓和、排除由于加工面的性状、表面粗糙度、异物等造成的计测误差 的影响。

(3)

与上述(1)同样地对加工检查工件10的基准面15a的测量点K1的坐标进行测量。

(4)

与上述(2)同样地在基准面15a所对应的加工面15，对与测量点K1相邻的测量点即 测量点J2的坐标进行测量。

(5)

根据使用三维测量仪预先测量的测量点K1、K2的已知的基准坐标和通过上述(1) 以及(3)测量的基于在机计测的测量点K1、K2的测量坐标，对测量点K1、K2求出测量坐标相 对于已知的基准坐标的误差，由此，决定构成基准面15a的线K1-K2。

(6)

根据通过上述(2)以及(4)测量的基于在机计测的测量点J1、J2的测量坐标来求出 构成加工面15的线J1-J2，并求出相对于作为基准的线K1-K2的倾斜度。

(7)

对于所有基准面的测量点和所有加工面的测量点，通过将基准面和加工面的相邻 的测量点配对来进行上述(1)以及(2)的步骤。

例如，如果求出测量点K1～K6的测量坐标，并且求出测量点J1～J4的测量坐标，则 可以求出构成加工面15的面J1～J4相对于作为基准的面K1～K6的倾斜度。如果对所有加工 面进行该操作，则还可以求出5个面的平行度。

另外，例如，如果求出测量点A1、A4的测量坐标，则可以根据测量点A1、A4的测量坐 标来求出构成上表面的加工面11的线A1-A4，求出相对于构成加工面15的线J1-J2以及作为 基准的线K1-K2的垂直度。如果对所有加工面进行该操作，则可以求出5个面彼此间的垂直 度。

另外，如果将各加工面中的测量点设为多个并求出多个测量点的测量坐标，则可 以求出各加工面的平面度、高度差。

此外，在进行加工面的镗孔加工而加工一个或多个孔的情况下，能够以基准面为 基准，求出镗孔加工的孔的心偏离量、圆度、圆筒度、多个孔彼此的心间距离。

如上所述，能够通过使用具有已知的基准面的加工检查工件10来进行具有已知的 精度(已知的测量坐标值)的基准面与检查对象的加工面的比较测量，实现机床的在机计 测，并且能够高精度地进行在机计测，其结果，能够在没有三维测量仪的情况下进行机床的 作业精度的检查。并且，可以基于作业精度的检查而将测量结果反馈至机床，进行机床的加 工位置的校正、精度调整。

另外，在测量点，对以测量点为中心的圆形的多个部位都进行计测，从而能够排除 在机计测时的误差数据，能够提高测量数据的可靠性。

产业上的可利用性

本发明适合于机床的加工精度的在机计测。

标号说明

10加工检查工件

11加工面

11a～11d基准面

12加工面

12a～12c基准面

13加工面

13a～13c基准面

14加工面

14a～14c基准面

15加工面

15a～15c基准面。