JP6333392B2 - 硬さ測定装置を有する工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載の工作機械に関する。

工作機械の基本的な構造は、実践から十分に知られている。工作機械は、工作機械で加工されるべきワークピースを受容するためのワークピース受容部を有している。さらに、工作機械は、ワークピースの加工に必要なツールを受容するためのツール受容部を有しており、工作機械のツールは、典型的には、工作機械のツールマガジンに保持される。ツール受容部は、自動的なツール交換を実施する際に、ツールをツールマガジンから自動的に取り出し、その代わりに、もはや不要となったツールをツールマガジンに配置することができる。

実践からはさらに、工作機械でワークピースを加工した後、当該ワークピースを工作機械から取り出し、例えばワークピースの点検を行うことがすでに知られている。その際、ワークピースにおいて、硬さ測定が実施され得る。

実践からはすでに、ＵＣＩ法に従って動作する硬さ測定装置が知られている。ＵＣＩ（超音波接触インピーダンス）法では、ＵＣＩ硬さ測定装置は、手動でワークピースに載置され、手の力でワークピースに押し付けられる。公称試験荷重に達すると、いわゆるヴィッカースダイヤモンドによる試験で生じた圧痕が、電子的に測定され、硬さ測定値が即座に示され得る。

ここでは、このＵＣＩ法は、硬さ測定の代表として挙げられたに過ぎず、他の方法も考えられる。

硬さ測定は、これまで、加工プロセスの範囲外で、手動によるＵＣＩ法で、又は、その他の自動の試験装置において行われてきた。それによって、時間及びそれに伴う費用に関する負担が増大し、手動のプロセスでは再現性が制限される。ＵＣＩ硬さ測定装置は、機械操作者の手によってワークピースに載置され、手の力でワークピースに押し付けられる。

ここから出発して、本発明の課題は、新しい種類の工作機械を創出すること、特に、加工プロセス中の自動の硬さ試験が可能であるように、工作機械の機能を拡大することにある。

本課題は、請求項１に記載の工作機械によって解決される。

本発明によると、工作機械には、硬さ測定装置が統合されており、当該硬さ測定装置を用いて、ワークピースにおいて自動的に、硬さ測定が実施され得る。

本発明では、硬さ測定装置、特にＵＣＩ硬さ測定装置を、工作機械に統合することが提案される。本発明によると、硬さ測定は、機械操作者の手が介入せずに、自動的に行われ得る。それによって、硬さ測定全体は再現可能に、自動化され、プロセスに統合されて構成され得る。

この場合、硬さ測定装置はＵＣＩ硬さ測定装置であり、ＵＣＩ硬さ測定装置は、ツール受容部を用いて、ワークピースに自動的に載置可能であり、所定の力で自動的にワークピースに押し付けられ得る。硬さ測定装置は、ツール受容部を用いて、ツールスピンドル又はツール回転装置内で、自動的に、所定の角度でワークピースに載置され、所定の力で、自動的にワークピースに押し付けられ得る。それによって、硬さ測定全体は再現可能になり、自動化され、プロセスに統合される。

好ましくは、ツール受容部には、又は、機械側ではツール受容部のための締め付け装置には、圧力測定装置又は力測定装置が統合されており、当該装置を用いて、硬さ測定装置がワークピースに押し付けられる際の力が、自動的に測定可能である。この際に得られた力測定値は、評価装置に自動的に伝達され得る。当該評価装置は、ツールの軸を、力測定値が力目標値に一致するように制御する。硬さ測定装置がワークピースに押し付けられる際の力の制御によって、硬さ測定の質がさらに向上し得る。

本発明の好ましいさらなる構成は、下位請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例は、図面を用いて詳細に説明されるが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。

本発明に基づいて工作機械で用いるための、ＵＣＩ硬さ測定装置の図である。

本発明は、工作機械のための測定手段に関する。硬さ測定機器及び工作機械の基本的な構造は、当業者にはよく知られている。

ここでは、工作機械が、加工されるべきワークピースを受容するためのワークピース受容部を有していることを指摘しておくべきであろう。ワークピース受容部は、例えばいわゆるコレットチャックであり、当該コレットチャック内では、加工されるべきワークピースが固くクランプされ得る。

工作機械は、さらに、好ましくはツールマガジンを有しており、当該ツールマガジン内には、工作機械の様々なツールが保持される。

加えて、工作機械は、ワークピースの加工に必要なツールを受容するためのツール受容部を有しており、ツール受容部は、自動的なツール交換の際に、ワークピースの加工に必要な新しいツールをツールマガジンから取り出し、その代わりに、もはや不要となったツールをツールマガジンに配置し得る。

典型的には、ツール受容部と、当該ツール受容部に受容されたツールとは、ツールスピンドルを用いて、ワークピースに対して変位可能とされる。

本発明では、工作機械に硬さ測定装置を統合することが提案される。硬さ測定装置を用いて、ワークピースにおいて、硬さ測定が自動的に実施可能である。工作機械に統合された硬さ測定装置は、好ましくは、ＵＣＩ（超音波接触インピーダンス）法に従ってワークピースで硬さ測定を行うＵＣＩ硬さ測定装置である。

硬さ測定装置は、好ましくは、工作機械を用いて、自動的に、所定の角度でワークピースに載置され、所定の力で、自動的にワークピースに押し付けられ得る。この関連において、硬さ測定装置が、工作機械のツールと共に、ツールマガジンに受容されていることが規定され得る。自動的なツール交換の意味で、硬さ測定を実施するためのツール受容部は、硬さ測定装置をツールマガジンから自動的に取り出し、その代わりに、硬さ測定にはもはや不要となったツールをツールマガジンに配置し得る。

自動的な硬さ測定の際に得られた硬さ測定値は、硬さ測定値を保存及び／又は評価するために、硬さ測定装置から評価装置に自動的に伝達可能であり、工作機械に統合された硬さ測定装置は、好ましくは無線通信を介して、硬さ測定値を評価装置に伝達する。

当然のことながら、例えば測定値を測定ヘッドすなわちプローブに保存し、その後で伝達することも考えられ、可能である。値が工作機械内部で伝達されることが重要である。

すでに述べたように、硬さ測定装置は、ツール受容部を用いて、所定の力で、自動的にワークピースに押し付けられ得る。この関連において、ツール受容部には、さらに圧力測定装置又は力測定装置が統合されており、当該装置を用いて、硬さ測定装置がワークピースに押し付けられる際の力が自動的に測定され得ることを規定することができる。この関連において、好ましくは、この際に得られた力測定値が評価装置に自動的に伝達され、当該評価装置は、力測定値が力目標値に一致し、硬さ測定装置が所定の力でワークピースに押し付けられるようにツール受容部を制御することが規定されている。

上述したように、ツールスピンドルは、ツール受容部をワークピースに対して変位させるために用いられる。ツール受容部に受容された硬さ測定装置は、ツール受容部と共に、ツールスピンドルによって、ワークピースに対して変位され、所定の角度でワークピースに載置され得る。言い換えると、当該硬さ測定装置は、所定の軸において、工作機械に応じて、ワークピースに対して移動可能とされる。

硬さ測定装置が工作機械に統合されていることによって、硬さ測定プロセスの確実性が向上し得る。さらに、硬さ測定全体は再現可能である。なぜなら、手動の操作によるエラーが回避され得るからである。加えて、加工ステップ間の短時間での硬さ測定が実施され得る。

図１は、工作機械に統合されたＵＣＩ硬さ測定装置１を極めて概略的に示している。硬さ測定装置１の測定ヘッド３は、所定の角度において、所定の力でワークピースに押し付けられ得る。

硬さ測定装置１の、測定ヘッド３に向かい合う部分２は、図示されていない工作機械の図示されていないツール受容部における、硬さ測定装置１の受容及び保持に用いられる。

１ 硬さ測定装置
２ ツール受容部
３ 測定ヘッド

Claims (7)

1. 加工されるべきワークピースを受容するためのワークピース受容部と、前記ワークピースの加工に必要なツールを受容するためのツール受容部とを有する工作機械であって、硬さ測定装置が、前記工作機械を用いて自動的に所定の角度で前記ワークピースに載置され、且つ、自動的に所定の力で前記ワークピースに押し付けられ、前記硬さ測定装置が、前記工作機械のツールと共に、ツールマガジンに受容されている、前記工作機械において、
   前記工作機械には前記硬さ測定装置が統合されており、前記硬さ測定装置を用いて、前記ワークピースにおいて自動的に硬さ測定が実施可能とされ、
   前記硬さ測定装置が、前記ツール受容部を用いて、前記ワークピースに自動的に載置可能であり、かつ、所定の力で前記ワークピースに押し付け可能とされ、
   前記ツール受容部には、圧力測定装置又は力測定装置が統合されており、前記圧力測定装置又は前記力測定装置を用いて、前記硬さ測定装置が前記ワークピースに押し付けられる際の力が自動的に測定され得ることを特徴とする工作機械。
2. 前記工作機械に統合された硬さ測定装置が、ＵＣＩ硬さ測定装置であることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
3. 前記硬さ測定装置によって得られた硬さ測定値が、保存及び／又は評価のために、評価装置に自動的に伝達され得ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記硬さ測定装置が、前記硬さ測定値を、無線通信で前記評価装置に伝達することを特徴とする、請求項３に記載の工作機械。
5. その際得られた力測定値が、評価装置に自動的に伝達可能であり、前記評価装置は、前記力測定値が力目標値に一致するように前記ツール受容部を制御することを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。
6. 前記硬さ測定装置が、前記ツールと共に、前記ツールマガジンに受容されていること、及び、自動的なツール交換の意味で、前記硬さ測定装置は、前記ツールマガジンから自動的に取り出され、前記ツール受容部によって受容可能である一方、前記ツール受容部から自動的に取り出され、前記ツールマガジンに受容可能であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の工作機械。
7. 前記硬さ測定装置が、前記硬さ測定装置を受容している前記ツール受容部と共に、工作機械の軸を介して、前記ワークピースに対して自動的に変位され、所定の角度で前記ワークピースに載置され得ることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の工作機械。

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