专利名称：加工机械的工作相位确定方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及加工机械的工件相位确定方法及其装置。
背景技术：
比如，JP特开2001-9652号文献公开下述的加工机械，其中，以仅仅可旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承()。
在该加工机械中，设置有围绕特定轴线而运送旋转工件的工件支承运送器，其加工通过朝向围绕特定轴线的特定角度位置运送旋转工件的方式进行。
为了进行这样的加工，必须正确地确定工件支承运送器上的工件中的围绕特定轴线的相位，由此，该相位确定通过下述的方式而实现，该方式为形成相位确定用的基准用具，将该用具安装于主轴上，实施按照工件与该用具碰接的方式进行的相位确定处理，在该处理后，将该用具从主轴上取下，接纳于特定部位(比如，参照JP特许第3083776号文献)。
在上述的过去的工件的相位确定方法中，必须要求在上述主轴上装卸上述基准用具的处理，作业效率降低，另外，还必须要求上述基准用具的接纳部位，这是不经济的，并且具有工件与上述基准用具碰接时的荷载作用于以可旋转的方式支承主轴的轴承上，缩短轴承的寿命的危险。
本发明的目的在于应对上述的问题。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的第一项发明按照下述的方式实施，该方式为在以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，在确定围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位时，在将基准件固定于上述主轴外壳上的状态下，围绕上述特定轴线而运送旋转上述工件，使该工件的相位基准部碰接该基准件，掌握该碰接时的工件的运送旋转量(夹盘部的相位角度θ)。
按照本发明，上述基准件处于固定于主轴外壳上的状态，另外，将上述基准件固定于上述主轴外壳的结构简单，并且价格较低，此外，上述主轴在进行确定上述工件中的围绕特定轴线的相位的处理时，不从上述工件，施加按压力，于是，使以可旋转的方式支承上述主轴的轴承的寿命延长。
更具体地说，按照下述方式实施，该方式为在以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，在确定围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位时，在上述主轴外壳中，固定基准件，该基准件包括与上述主轴的朝向相垂直的第一平面，与和上述主轴的朝向和上述特定轴线这两者相平行的第二平面，然后，沿围绕上述特定轴线的正反旋转方向而运送旋转上述工件，使该工件的相位基准部碰接上述第一平面和第二平面的相应面，掌握该碰接时的工件的运送旋转量(夹盘部的相位角度θ1，θ2)。
按照本发明，不但获得前述发明的作用，而且获得下述这样的作用，即，采用第一平面和第二平面，确定上述工件中的围绕特定轴线的相位，在此场合，使上述工件的相位的确定精度提高。
在这些发明中，上述工件适合采用曲轴，此时，上述相位基准部可采用曲轴销。按照该方式，在确定曲轴的相位时，获得已描述的发明的作用，另外，在上述相位基准部采用曲轴销的场合，无需配备专门的相位基准部。
本申请的第二项发明涉及以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械，其中，在上述主轴外壳中，固定有基准件，通过上述数值控制机构围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位基准部碰接该基准件。本发明有助于实施第一项发明。
更具体地说，本发明涉及一种以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械，其中，在上述主轴外壳中，固定有基准件，另一方面，设置有工件支承运送器，该工件支承运送器围绕与上述主轴的朝向相垂直的特定轴线，运送旋转工件，此外，设置有工件相位确定机构，该工件相位确定机构根据下述旋转量，确定工件围绕上述特定轴线的相位，该旋转量指围绕上述特定轴线而运送旋转的工件的相位基准部与预先运动到与工件有关的相位对准位置的基准件碰接时的该工件中的围绕特定轴线的运送旋转量。本发明有助于实施针对上述第一项发明，使工件沿围绕特定轴线的正反向旋转，掌握工件的运送旋转量的发明。
另外，这些第二项发明中的基准件可为下述这样的类型，即，其包括第一平面和第二平面中的至少任何一者，该第一平面与上述主轴的朝向相垂直，碰接上述相位基准部，该第二平面与上述主轴的朝向和特定轴线这两者相平行，与上述相位基准部碰接。
在本发明中，通过使上述基准件的相位基准部与第一平面，第二平面中的任意者碰接，可确定该工件中的围绕特定轴线的相位。另外，通过使上述基准件的相位基准部与第一平面，第二平面这两者碰接，即使存在该工件的精加工误差，仍可高精度地确定该工件中的围绕特定轴线的相位。
图1为表示本发明的加工机械的局部剖面侧视图；图2为表示上述加工机械的平面图；图3为表示图2中的x1-x1部的图；图4为表示本发明的处理流程的图；图5为表示紧接图4的处理流程的处理流程的图；图6为表示使曲轴销与上述加工机械的基准件的第一平面接触的状态的说明图；图7为表示使曲轴销与上述基准件的第二平面的状态的说明图；图8为表示上述基准件的相位对准位置的变形实例的说明图。
具体实施例方式
为了对本发明进行更具体地描述，根据附图，对本发明进行描述。
在图1～图3中，标号1表示工作台(bed)，在该工作台上，设置有固定式柱2，工件支承运送器3，数值控制机构4和液压气动元件5。
在固定式柱2上，以可进行沿构成正交的三个轴的X轴、Y轴和Z轴方向的运送的方式设置有以可旋转的方式支承前后方向(Z轴方向)的主轴6的筒状的主轴外壳7。另外，在该主轴6的前端，固定有刀具8。
在主轴外壳7的前端外周面的最下位置，在主轴6的正下部位，呈稍稍朝向前方伸出状固定有由从侧面看呈矩形状的板部件形成的基准件9。此时，基准件9的前端面9a形成与Z轴方向相垂直的第一平面，另外，底端面9b形成与Z轴方向和X轴方向这两者平行的第二平面。
工件支承运送器3由水平旋转台12，中间台13，工件驱动台14，中心部按压台15构成，该水平旋转台12通过设置于工作台1上的伺服马达10，围绕Z轴方向的旋转支承轴11而运送旋转，该中间台13水平地固定于上述水平旋转台12的顶面上，从平面看呈矩形状，该工件驱动台14固定于该中间台13的顶面的一端侧，该中心按压台15固定于中间台13的顶面的另一端侧。
此时，工件驱动台14包括台主体部17，在该台主体部17上设置有固定于中间台13上的NC(数值控制)台16，另外，上述工件驱动台14包括夹盘部18，该夹盘部18支承于上述台主体部17上，通过NC台16，围绕X轴方向的特定轴线S而旋转驱动；驱动侧中心部19，该驱动侧中心部19支承于台主体部17上，位于特定轴线S上，支承夹盘部18所持握的工件w的一端面的旋转中心。该夹盘部18包括象图3所示的那样，用于持握工件的多个爪18a。
中心部按压台15包括固定于中间台13上的台主体部20和设置于其上的X轴方向驱动器20a，并且具有按压中心部21，该按压中心部21以可滑动位移的方式支承于上述台主体部20上，通过X轴方向驱动器20a而推动，支承工件w的另一端面的旋转中心。
下面还参照图4～图7，通过象上述那样构成的加工机械，对作为工件w的曲轴的加工开始前的处理的一个实例进行描述。在这里，图4和图5为表示处理流程的图，图6为表示使曲轴销w与基准件9的第一平面9a点接触的状态的说明图，图7为表示使曲轴销w与基准件9的第二平面9b点接触的状态的说明图。
首先，在步骤s100，从数值控制机构4的输入器，输入工件w的形状信息、基准件9的位置信息、相位确定用的程序、工件w加工用的程序等的必要的信息，由此，数值控制机构4处于将这些信息存储于其存储部中的状态。
接着，转到步骤s101，在这里，数值控制机构4根据需要，使伺服马达10动作，由此，处于运送旋转旋转支承轴11，水平旋转台12旋转，两个中心部19，21位于特定轴线S上的状态，另外，根据需要，使NC台16动作，由此，运送旋转夹盘部18，象图3所示的那样，与台相位基准p0一致的夹盘部半径线构成夹盘部的相位零位置基准k1。在这里，相位零位置基准k1为以固定方式在夹盘部18上指定的假想的基准，台相位基准p0为以固定方式在台主体部16上指定的假想的基准。
然后，通过比如，机器人、自动运送器或手动作业等，将工件w旋转到两个中心部19，21之间，暂时地保持该位置。此时，工件w中的围绕特定轴线S的相位与夹盘部18中的围绕特定轴线S的相位按照近似的方式考虑，但是，由于旋转的快速处理，不进行到这些相位完全一致的程度。于是，夹盘部18的相位零位置基准k1与工件w的相位基准(工件相位基准)k2通常围绕特定轴线S而稍有错开，在本处理实例中，工件相位基准k2相对夹盘部18的相位零位置基准k1，朝向夹盘部18的反向旋转侧以角度θ0而错开。在这里，相位基准k2为以固定方式在工件w上指定的假想的基准。
接着，转到步骤s102，在这里，X轴方向驱动器20a将其中一个中心部21朝向另一中心部19侧移动，各中心部19，21嵌合于由形成于工件w的各端面上的圆锥状凹面形成的中心孔。由此，工件w处于通过两个中心部19，21支承的状态，然后，解除机器人、自动运送器或手动作业等对工件w的位置保持状态，工件w周边处于不对以后的处理造成妨碍的状态。然后，X方向驱动器20a处于以更强的按压力，将中心部21朝向另一中心部19侧按压的状态。由此，该工件w处于确实由两个中心部19，21夹持，其旋转中心与特定轴线S完全对准的状态，与此同时，工件w的一端面压靠于工件纵向基准面18b上，将该特定轴线S方向的位置固定，该工件纵向基准面18b按照位于靠近夹盘部18的中心的部位，与特定轴线S相垂直的方式形成。在该状态下，夹盘部18的爪18a夹紧工件w的一端部外周面。
然后，转到步骤s103。在这里，开始相位确定用的程序的运行。通过数值控制机构4的动作，将主轴外壳7移动到预先确定的位置，由此，使基准件9移动而停止于相位对准位置p2。在该移动后的基准件9中，基准件9的X轴方向中间点位于特定的曲轴销w1的长度基本中间点，并且象图6所示的那样，第一平面9a和第二平面图9b之间的交点p3位于直线L1上，该直线L1朝向特定轴线S的放射方向，并且沿Z轴和Y轴，相对这些轴，以45度向右上方倾斜，并且第一平面9a和第二平面9b的相应面位于该曲轴销w1中的围绕特定轴线S的旋转运动轨迹上。另外，对于上述相位对准位置p2，为给出的一个实例，即使适当变更到其它的位置，也没有关系，关于这一点，将在后面进一步描述。
之后，转到步骤s104，在这里，使NC台16动作，将工件w与夹盘部18一起，沿围绕特定轴线S的正转方向f1进行运送旋转。接着，在特定的曲轴销w1象图6所示的那样，与基准件9的第一平面9a碰接时，检测该情况，使NC台16的动作停止，此时，识别该碰接时的夹盘部18的旋转角度θ1，将其存储于数值控制机构4中。该旋转角度θ1为从台相位基准p0，到该碰接时的夹盘部18的相位零位置基准k1之间的角度。
此时，对于特定的曲轴销w1与第一平面9a的碰接，在由它们的碰接，从工件驱动部14，传递给夹盘部18的转矩增加时，通过转矩传感器直接地检测，或通过工件驱动部14的驱动电流测定间接地检测该现象，或通过在基准件9上设置接近传感器或空气压力传感器等的方式检测该现象。
然后，转到步骤s105，在该工件的相位处理中，判断高精度的处理是否必要，该判断以作业人员的任意的需求等为判断基准。
在判定必须要求高精度的处理时，转到步骤s106，另一方面，在判定高精度的处理不必要时，转到步骤s107。
在转到步骤s106时，根据在步骤s104获得的夹盘部18的旋转角度θ1，对以后的工件w的相位确定时的工件w的旋转角度进行补偿处理。
下面对此进行更具体的描述，根据曲轴销w1中心中的围绕特定轴线S的旋转半径、曲轴销的直径和基准件9的第一平面9a的位置等的信息，计算基准件9与特定的曲轴销w1碰接时的夹盘部18的旋转角度θ1，作为该计算值的，夹盘部18相对台相位基准p9的旋转角度为θ10。
接着，从在步骤s104获得的夹盘部18的旋转角度θ1中，扣除夹盘部18的已计算出的旋转角度θ10，由此获得的差值θ12在没有工件w的加工误差时，与从工件相位基准k2，到夹盘部18的相位零位置基准k1之间的角度θ0一致，其是作为夹盘部18与工件w的相位差角而处理的，形成工件w相位确定时的补偿量。于是，按照下述的公式(1)，计算用于使工件相位基准k2从台相位基准p0，按照任意的特定值的角度θw旋转等的工件w的位置确定处理的夹盘部18的旋转角度θt。在这里，旋转角度θt指夹盘部18的相位零位置基准k1从台位置基准p0，沿正转方向fl旋转时的旋转角度。
即，θt＝θw+θ12 ····(1)象根据该公式而明白的那样，在以后的工件w加工中，在将工件w定位于任意的特定值的角度θw位置时，夹盘部18的旋转角度θt必须为该特定值的角度θw与上述差值θ12的总和的值，该处理通过数值控制机构4而自动地进行。
在象这样，进行工件w的相位确定的场合，在输入到数值控制机构4中的工件w的形状信息和工件w的实际物体刚好一致时，刚好实现工件w中的围绕特定轴线S的相位确定。但是，比如，在特定曲轴销w1的直径与输入到数值控制机构4中的形状信息不同时，产生与该不同的值成比例的误差，另外，在特定的曲轴销w1的周面，产生不需要的凹凸部时，产生与该凹凸部的径向尺寸成比例的误差。
另一方面，在转到步骤s107时，进行下述这样的处理。
即，在使NC台16沿与步骤s104的场合相反的方向动作，将工件w与夹盘部18一起，沿绕特定轴线S的反向旋转方向f2运送旋转，特定的曲轴销w1象图7所示的那样与基准件9的第二平面9b碰接，此时，检测到该情况，使NC台16的动作停止。接着，识别该碰接时的夹盘部18相对台相位基准p0的旋转角度θ2，将其存储于数值控制机构4中。该旋转角度θ2为从台相位基准p0，到该碰接时的夹盘部18的相位零位置基准k1之间的角度。
此时，与步骤s104的场合相同，可检测到曲轴销w1与第一平面9a的碰接。
然后，转到步骤s108，在这里，求出在步骤s104获得的夹盘部18的旋转角度θ1，与在步骤s107获得的夹盘部18的旋转角度θ2的和，然后除2而得到的角度值θ3。
最后，转到步骤s109，在这里，将在先的角度值θ3存储于数值控制机构4中，根据该角度值θ3，对以后的工件w的相位确定时的工件w的旋转角度进行补偿处理。
下面对此进行更具体的描述，根据曲轴销w1中心中的围绕特定轴线S的旋转半径、特定的曲轴销w1的直径和基准件9的第一平面9a的位置等的信息，计算在步骤s108，基准件9与特定的曲轴销w1碰接时的夹盘部18的旋转角度θ2，作为该计算值的，夹盘部18相对台相位基准p0的旋转角度为θ20。
接着，从角度值θ3中，扣除下述角度值，该角度值是通过将旋转角度θ20和旋转角度θ10相加，然后除2而获得的，由此获得的差值θ22以良好的精度与角度θ0一致，该角度θ0指从夹盘部18的相位零位置基准k1与台相位基准p0一致时的工件相位基准k2，到台相位基准p0之间的角度，该差值θ22是作为夹盘部18与工件w的相位差角而处理的，形成工件w相位确定时的补偿量。于是，按照下述的公式(1)，计算用于使工件相位基准k2从台相位基准p0，按照任意的特定值的角度θw旋转等的工件w的位置确定处理的夹盘部18的旋转角度θt。
即，
θt＝θw+θ22 ····(2)象根据该公式而明白的那样，在以后的工件w加工中，在将工件w定位于任意的特定值的角度θw位置时，夹盘部18的旋转角度θt必须为该特定值的角度θw与上述差值θ22的总和的值，该处理通过数值控制机构4而自动地进行。
在象这样，进行工件w的相位确定的场合，比如，即使在特定的曲轴销w1的直径与输入到数值控制机构4中的形状信息不同这样的情况下，仍几乎不影响该误差，将工件w定位于所希望的任意值的角度θw位置。另外，即使在特定的曲轴销w1的截面形状通过曲轴铣床等而按照多边形加工，或在曲轴销w1的周面具有不希望的凹凸部这样的情况下，这些因素造成的曲轴销w1的直径的误差对将工件w定位于所希望的任意值的角度θw位置的情况造成的影响的程度大大减轻，与进行步骤s106的场合相比较，工件w较正确地定位于所需的任意值的角度θw位置。
在上述处理实例的各步骤的处理中，根据需要，适当地确定通过手动方式进行什么处理，通过自动方式进行什么处理。
下面参照图8等，对上述处理实例的变形实例进行描述。在这里，图8为表示基准件9的相位对准位置p2的变形实例的说明图。
(1)在上述处理实例中，基准件9的交点p3位于直线L1上，该直线L1朝向特定轴线S的放射方向，并且沿Z轴和Y轴，相对这些轴，以45度向右上方倾斜，但是，如果象这样形成，虽然仅仅通过一次性地使基准件9运动到相位对准位置p2，便可获得工件w的相位确定时的补偿量，然而，在确保精度的方面，该实例未必是最优的，为了进一步提高工件的相位精度，可象下述这样构成。
即，象图8所示的那样，按照下述方式进行，该方式为在工件相位基准k2与台相位基准p0一致时，将基准件9定位于特定的曲轴销w1的周面与第一平面9a点接触这样的位置，在该状态，进行步骤s104的处理，检测夹盘部18的旋转角θ1，另外，在工件相位基准k2从台相位基准p0，朝向反转方向f2，旋转270度时，将基准件9定位于特定的曲轴销w1的周面与第二平面9b点接触这样的位置，在该状态，进行步骤s107的处理，检测夹盘部18的旋转角θ2。
如果象这样形成，则特定的曲轴销w1在该特定直径线d1的一个端点p4，与第一平面9a接触，在另一端点p5，与第二平面9b接触，由此，可更加确实地排除该曲轴销w1的直径方向的误差，工件w的相位确定的精度提高。
(2)另外，在在先的步骤s104中，使特定的曲轴销w1的周面与第一平面9a点接触，求出差值θ12，但是也可代替该方式，使该曲轴销w1的周面与第二平面9b点接触，求出差值θ12。
(3)此外，如果实现本发明的目的，则在获得夹盘部18的旋转角θ1，θ2时，即使在将基准件9定位于上述以外的适合的位置，也没有关系。
如果采用象上述那样构成的本发明，则获得下述这样的效果。
即，可无需将过去的基准用具在主轴6上装卸的处理，可提高作业效率，另外，可形成无需过去的基准用具的接纳部位的，低价格的结构，另外，在相位对准时，工件w的按压力不直接作用于主轴6上，可延长支承主轴6的轴承的寿命。
另外，除了上述效果以外，还获得下述这样的效果，即，因使用第一平面9a和第二平面9b，可提高工件w的相位确定的精度。比如，即使在曲轴销w1的精加工精度针对每个工件w而不同的情况下，仍可正确地确定工件w的相位，另外，即使为具有通过比如，曲轴铣床加工，从微观看呈多边形的曲轴销w1的工件w的情况下，仍可高精度地确定其相位。
还有，对于曲轴销w1的相位确定，获得与上述相同的效果，此外，由于工件的相位基准部采用曲轴销w1，故可在不配备专门的相位基准部的情况下，确定曲轴销w1的相位。
此外，通过使用第一平面9a，第二平面9b中的任意者，可简单并且灵活地确定工件w中的围绕特定轴线S的相位。另外，通过使工件w的相位基准部(曲轴销w1)与第一平面9a和第二平面9b这两者碰接，则即使存在工件w的相位基准部w1的精加工尺寸误差，仍可高精度地确定该工件w中的围绕特定轴线S的相位。
权利要求
1.一种工件相位确定方法，其特征在于所述工件相位确定方法为，以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，确定围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位时，在将基准件固定于上述主轴外壳上的状态下，围绕上述特定轴线而运送旋转上述工件，使该工件的相位基准部碰接该基准件，掌握碰接时的工件的运送旋转量。
2.一种工件相位确定方法，其特征在于所述工件相位确定方法为，以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，确定围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位时，在上述主轴外壳中，固定基准件，该基准件包括与上述主轴的朝向相垂直的第一平面，与和上述主轴的朝向和上述特定轴线这两者相平行的第二平面，然后，沿围绕上述特定轴线的正反旋转方向而运送旋转上述工件，使该工件的相位基准部碰接上述第一平面和第二平面的相应面，掌握碰接时的工件的运送旋转量。
3.根据权利要求1或2所述的加工机械的工件相位确定方法，其特征在于上述工件为曲轴，上述相位基准部为曲轴销。
4.一种加工机械的工件相位确定结构，其特征在于在以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，在上述主轴外壳中，固定有基准件，通过上述数值控制机构围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位基准部碰接该基准件。
5.一种加工机械的工件相位确定结构，其特征在于在以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，在上述主轴外壳中，固定有基准件，另一方面，设置有工件支承运送器，该工件支承运送器围绕与上述主轴的朝向相垂直的特定轴线，运送旋转工件，此外，设置有工件相位确定机构，该工件相位确定机构根据下述旋转量，确定工件围绕上述特定轴线的相位，该旋转量指围绕上述特定轴线而运送旋转的工件的相位基准部与预先运动到与工件有关的相位对准位置的基准件碰接时的该工件中的围绕特定轴线的运送旋转量。
6.根据权利要求4或5所述的加工机械的工件相位确定结构，其特征在于上述基准件包括第一平面和第二平面中的至少任何一者，该第一平面与上述主轴的朝向相垂直，碰接上述相位基准部，该第二平面与上述主轴的朝向和特定轴线这两者相平行，与上述相位基准部碰接。
全文摘要
本发明提供一种工件相位确定方法，所述工件相位确定方法为，以可仅仅旋转的方式支承特定朝向的主轴的主轴外壳以可通过数值控制机构而朝向正交的三轴方向XYZ平行地运动的方式支承的加工机械中，确定围绕特定轴线而运送旋转的工件的相位时，在将基准件固定于上述主轴外壳上的状态下，围绕上述特定轴线而运送旋转上述工件，使该工件的相位基准部碰接该基准件，掌握碰接时的工件的运送旋转量。通过本发明，不需要在主轴上装卸基准用具的处理，不需要上述基准用具的接纳部位，并且在调整相位时，工件不作用于主轴上。
文档编号B23Q17/22GK1708376SQ200380102329
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月22日 优先权日2002年10月28日
发明者菅田秦介, 槇山正 申请人:报国株式会社