JP2000263302A - 数値制御工作機械の工具刃先位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械の加工基準位置に対する計測センサの位
置変位の補正を必要としない工具刃先位置計測装置を提
供しようとするものである。 【解決手段】 主軸回転の中心線１４から工具刃先の移
動方向と直交する方向に位置する主軸台１の前端面近傍
部を工具刃先の位置を計測する計測基準位置２００とす
る計測アーム２が、主軸台１の前端面近傍に取り付けら
れている。計測アーム２の先端部には刃先位置計測セン
サ４が取り付けられ、刃先位置計測センサ４上には工具
刃先当接面４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は数値制御工作機械の
工具刃先位置計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の数値制御旋盤の工具刃先
位置計測装置の概略構成を示したものである。従来の数
値制御旋盤における工具の刃先位置の補正は、主軸台１
０１前端面に旋回可能に枢支され収納状態から主軸の前
面近傍に位置決めされる計測アーム１０２上の刃先位置
計測センサ１０３に、工具刃先１０４を移動させて接触
させ、工具刃先１０４の位置を計測し、予め設定した正
規位置との差異を求め、補正するという方法が採られて
いた。この構成では、主軸台の熱変位によって主軸中心
１０５と計測アーム１０２の取付部との相対距離Ｌが変
化することによって、主軸中心１０５と刃先位置計測セ
ンサ１０３との相対距離が変化し、刃先位置計測の計測
精度が低下するという問題があった。旋盤の場合、特に
Ｘ軸方向の相対距離変化は加工精度に与える影響が大き
い。そのため、この従来構成による工具刃先位置計測装
置の場合、機械の加工基準位置に対する刃先位置計測セ
ンサ１０３の位置補正を頻繁に行う必要があった。その
位置補正方法は、基準とする工具刃先によって加工物を
試験切削し、その加工径をマイクロメータなどにより計
測した値と、基準とする工具刃先を刃先位置計測センサ
１０３で位置計測した値との差を求めるという方法であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、主軸中心と刃先位置計測センサ
とのＸ軸方向の相対距離が変化しない工具刃先位置計測
装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る工具刃先位置計測装置は、以下の特徴を
有する。

【０００５】数値制御工作機械例えば旋盤の刃物台に取
り付けた工具刃先の位置を計測する工具刃先位置計測装
置において、主軸回転の中心線から工具刃先の移動方向
と直交する方向に位置する主軸台の前端面近傍部を工具
刃先の位置を計測する計測基準位置とする計測アーム
と、計測アーム上に設けられる刃先位置計測センサとに
より構成される。

【０００６】

【作用】以上のように構成された本発明に係る工具刃先
位置計測装置によれば、主軸台の熱変位によって主軸中
心と工具刃先の位置を計測する計測基準位置との相対距
離が変化しても、主軸中心と刃先位置計測センサとのＸ
軸方向の相対距離は変化しない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【０００８】図１には、本発明の請求項１による工具刃
先位置計測装置の概略構成が示されている。主軸回転の
中心線１４から工具刃先の移動方向と直交する方向に位
置する主軸台１の前端面近傍部を工具刃先の位置を計測
する計測基準位置２００とする計測アーム２が、主軸台
１の前端面近傍に取り付けられている。計測アーム２の
先端部には刃先位置計測センサ４が取り付けられ、刃先
位置計測センサ４上には工具刃先当接面４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄが形成されている。

【０００９】前記計測基準位置２００は計測アーム基台
１６の主軸台１に対する固定位置であり、図示のごと
く、計測アーム基台１６は固定軸１７によって主軸台１
にしっかりと固定されている。そして、この計測アーム
基台１６の支持軸１８に前記計測アーム２が回転自在に
軸止されている。従って、図１の実施形態において、計
測アーム２の計測基準位置２００は、主軸回転の中心線
１４に対してＸ軸方向においてはその位置が一致してお
り、主軸台１の熱変位があった場合においても、Ｘ軸方
向に関しては前記計測基準位置２００が変位することは
ない。

【００１０】次に、本発明の請求項１による工具刃先位
置計測装置の制御について説明する。基準とする工具６
の刃先６ａを刃先位置計測センサ４の工具刃先当接面４
ａ、４ｂに当接すべく前記工具６が取り付けられた刃物
台７をＸ軸方向およびＺ軸方向に位置決めするサーボモ
ータ８および９と、サーボモータ８および９を制御し駆
動するサーボプロセッサ１０およびアンプ１１と、前記
工具６の刃先６ａが刃先位置計測センサ４上の工具刃先
当接面４ａ、４ｂに接触した計測信号とそのときのサー
ボプロセッサ１０からのＸ軸方向およびＺ軸方向の現在
位置情報から工具刃先位置を演算する工具刃先位置演算
部１２とにより構成される。

【００１１】次に、本実施形態による工具刃先位置計測
装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこなうときの計
測方法について説明する。

【００１２】図２は、本実施形態による工具刃先位置計
測装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこなうときの
流れを示すフローチャートである。

【００１３】まず、計測アーム１を工具刃先位置を計測
する位置に位置決めする（Ｓ１）。次に、工具６の刃先
６ａを工具刃先位置計測センサ４の工具刃先当接面に当
接させる（Ｓ２）。次に、工具６の刃先６ａが工具刃先
当接面に当接したときのＸ軸方向およびＺ軸方向の指令
値から、工具刃先位置を演算することにより工具刃先位
置計測を終了する（Ｓ３）。

【００１４】図３は、本発明の請求項２による工具刃先
位置計測装置の概略構成が示されている。主軸回転の中
心線２７から工具刃先の移動方向と直交する方向に位置
する主軸台２１の前端面近傍部を工具刃先の位置を計測
する計測基準位置２００とし、その計測基準位置２００
に旋回中心を持つ計測アーム２２が、主軸台２１の前端
面近傍に取り付けられている。前記計測アーム２２は図
示のごとく支持軸２８によって計測アーム基台２９に対
して回転自在に支持されており、この計測アーム基台２
９は前記計測基準位置２００において主軸台２１にしっ
かりと固定されている。従って、この第２実施形態にお
いても計測アーム２２そして刃先位置計測センサ２４は
主軸回転の中心線２７に対しＸ軸方向では同一位置に固
定されることとなり、主軸台２１の熱変位時においても
Ｘ軸方向の計測センサ２４の熱変位を考慮する必要がな
いという利点がある。

【００１５】計測アーム２２の先端部には刃先位置計測
センサ２４が取り付けられ、刃先位置計測センサ２４上
には工具刃先当接面２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが
形成されている。制御および計測方法は、請求項１と同
様である。

【００１６】図４は、本発明の請求項３による工具刃先
位置計測装置の概略構成が示されている。主軸回転の中
心線４７から工具刃先の移動方向と直交する方向に位置
する主軸台４１の前端面近傍部を工具刃先の位置を計測
する計測基準位置２００とし、主軸回転の中心線４７を
通り工具刃先の移動方向と交差する方向を直動する計測
アーム４２が、主軸台４１の前端面近傍に取り付けられ
ている。この実施形態においては、主軸台４１に計測ア
ーム基台４９がしっかりと固定され、この基台４９の前
面部に前記計測アーム４２からＸ軸方向に上下直動自在
に支持されており、刃先位置計測センサ４４の当接面４
４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが前記計測基準位置２０
０と一致する位置まで下降可能である。計測アーム４２
の先端部には刃先位置計測センサ４４が取り付けられ、
刃先位置計測センサ４４上には工具刃先当接面４４ａ、
４４ｂ、４４ｃ、４４ｄが形成されている。制御および
計測方法は、請求項１と同様である。

【００１７】従って、この第３実施形態においては、刃
先位置計測センサ４４が計測アーム４２の下降によって
所定の計測位置に位置決めされると、この位置は計測基
準位置２００と一致するように構成されているので、Ｘ
軸方向に対しては各位置センサは主軸回転の中心線４７
と正確に一致することとなり、主軸台４１の熱変位が生
じた場合においてもＸ軸方向の熱変位を無視することが
できる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の効果を説明する。従来例では、
主軸台の熱変位によって主軸中心とアームの取付部との
相対距離が変化することによって刃先位置計測センサと
主軸中心との相対距離が変化する。しかしながら本発明
の請求項１、２、３による工具刃先位置計測装置では、
主軸台の熱変位によって主軸中心とアームの取付部との
相対位置が変化しても、主軸中心と刃先位置計測センサ
とのＸ軸方向の相対位置は変化しない。その結果、主軸
中心に対する刃先位置計測センサのＸ軸方向の位置補正
が不要な工具刃先位置計測装置を提供することが可能で
ある。

【００１９】請求項２による工具刃先位置計測装置で
は、計測アームが、主軸回転の中心線から工具刃先の移
動方向と直交する方向に位置する主軸台２１の前端面近
傍部を工具刃先の位置を計測する計測基準位置とし、そ
の計測基準位置に旋回中心を持つため、計測アームが熱
変位しても主軸中心と刃先位置計測センサとのＸ軸方向
の相対位置は変化しないという特徴を持つ。

【００２０】請求項３による工具刃先位置計測装置で
は、計測アームが、主軸回転の中心線を通り工具刃先の
移動方向と交差する方向を直動するため、請求項２と同
様に計測アームが熱変位しても主軸中心と刃先位置計測
センサとのＸ軸方向の相対位置は変化しないという特徴
を持つ。

【００２１】請求項１による工具刃先位置計測装置にお
いても、計測アームを低熱膨張なものにすることによ
り、請求項２、３と同様に計測アームが熱変位しても主
軸中心と刃先位置計測センサとのＸ軸方向の相対位置は
変化しないという特徴を持たせることができる。

【００２２】請求項２のように計測アームが旋回する機
構を持つ場合、旋回位置決め誤差が計測精度に影響を与
えることがあるが、その場合は、旋回位置決め誤差を計
測センサを設け補正する方法も考えられる。

【００２３】本発明の実施の形態の図では、タレット刃
物台を持つ旋盤を例にしたが、もちろん櫛刃式刃物台、
ＡＴＣ刃物台等でも同様に、本発明の工具刃先位置計測
装置が実現できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１による工具刃先位置計測装
置の概略構成を示す図である。

【図２】 本発明の作用の流れを示すフローチャート図
である。

【図３】 本発明の請求項２による工具刃先位置計測装
置の概略構成を示す図である。

【図４】 本発明の請求項３による工具刃先位置計測装
置の概略構成を示す図である。

【図５】 従来の工具刃先位置計測装置の概略構成を示
す図である。

【符号の説明】

１，２１，４１ 主軸台、２，２２，４２ 計測アー
ム、４，２４，４４ 刃先位置計測センサ、６ 工具、
７ 刃物台、２００ 計測基準位置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】刃物台に取り付けられた工具の刃先位置を
   計測する工具刃先位置計測装置において、 主軸回転の中心線を通り工具刃先の移動方向と直交する
   方向に位置する主軸台の前端面近傍部を工具の刃先位置
   を計測する計測基準位置とする計測アームと、 計測アーム上に設けられる刃先位置計測センサとを備え
   ることを特徴とする数値制御工作機械の工具刃先位置計
   測装置。
2. 【請求項２】請求項１の工具刃先位置計測装置におい
   て、 計測アームが工具の刃先位置を計測する計測基準位置に
   旋回中心を持つことを特徴とする数値制御工作機械の工
   具刃先位置計測装置。
3. 【請求項３】請求項１の工具刃先位置計測装置におい
   て、 計測アームが主軸回転の中心線を通り工具刃先の移動方
   向と交差する方向を直動することを特徴とする数値制御
   工作機械の工具刃先位置計測装置。