JP2001347440A - 主軸振れ精度診断機能を備えたｎｃ工作機械 - Google Patents
主軸振れ精度診断機能を備えたｎｃ工作機械Info
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- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49177—Runout, eccentricity, unbalance of tool or workpiece
Abstract
(57)【要約】
【課題】主軸の振れ精度を随時チェックすることができ
るようになったＮＣ工作機械を提供する。 【解決手段】ＮＣ工作機械１の加工領域内の基台上に変
位検出手段２２を配設する。変位検出手段２２によって
検出された変位量から主軸の振れ量を算出し、算出され
た振れ量を予め定められた許容値と比較して、主軸の振
れ精度を診断する振れ精度診断手段８を設ける。テスト
ツールを主軸に装着し、これを軸中心に回転させて、テ
ストツール外周面の変位を変位検出手段２２によって検
出し、検出された変位量を基に、振れ精度診断手段８に
よって主軸の振れ精度を診断する。テストツールを変位
検出手段２２の検出領域内に移動させるという、単純且
つ簡単な作業により、主軸の振れ精度を診断することが
できる。
るようになったＮＣ工作機械を提供する。 【解決手段】ＮＣ工作機械１の加工領域内の基台上に変
位検出手段２２を配設する。変位検出手段２２によって
検出された変位量から主軸の振れ量を算出し、算出され
た振れ量を予め定められた許容値と比較して、主軸の振
れ精度を診断する振れ精度診断手段８を設ける。テスト
ツールを主軸に装着し、これを軸中心に回転させて、テ
ストツール外周面の変位を変位検出手段２２によって検
出し、検出された変位量を基に、振れ精度診断手段８に
よって主軸の振れ精度を診断する。テストツールを変位
検出手段２２の検出領域内に移動させるという、単純且
つ簡単な作業により、主軸の振れ精度を診断することが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具を保持して回
転させる主軸を備え、主軸とワークとの相対移動を数値
制御するように構成されたＮＣ工作機械であって、主軸
の振れ精度を診断できるように構成されたＮＣ工作機械
に関する。
転させる主軸を備え、主軸とワークとの相対移動を数値
制御するように構成されたＮＣ工作機械であって、主軸
の振れ精度を診断できるように構成されたＮＣ工作機械
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】上述し
た主軸の振れ精度は、加工穴の位置精度や内径寸法、或
いはその真円度といった加工精度に直接影響を与えるた
め、通常、かかる振れ精度は、工作機械メーカからユー
ザに向けて出荷される前に検査され、所定の基準値を満
たすように調整されている。
た主軸の振れ精度は、加工穴の位置精度や内径寸法、或
いはその真円度といった加工精度に直接影響を与えるた
め、通常、かかる振れ精度は、工作機械メーカからユー
ザに向けて出荷される前に検査され、所定の基準値を満
たすように調整されている。
【０００３】この出荷前の検査方法としては、高精度に
仕上げられた外周面を持つ円柱状のテストツール、或い
は真球を軸に取り付けたテストツールを主軸穴のテーパ
部に装着し、これを軸中心に回転させて、前記テストツ
ール外周面の変位を測定し、測定された変位量からテス
トツールの振れを検出するといった方法が一般的に採用
されている。また、この他に、主軸端の軸心に、小径の
放物面鏡を取り付け、光軸を軸心近傍に合わせるように
セットした顕微鏡からの光を放物面鏡に反射させ、反射
光を顕微鏡に取り込んでフィルム上に撮影した結果か
ら、軸心の振れを求めるといった方法も知られている。
仕上げられた外周面を持つ円柱状のテストツール、或い
は真球を軸に取り付けたテストツールを主軸穴のテーパ
部に装着し、これを軸中心に回転させて、前記テストツ
ール外周面の変位を測定し、測定された変位量からテス
トツールの振れを検出するといった方法が一般的に採用
されている。また、この他に、主軸端の軸心に、小径の
放物面鏡を取り付け、光軸を軸心近傍に合わせるように
セットした顕微鏡からの光を放物面鏡に反射させ、反射
光を顕微鏡に取り込んでフィルム上に撮影した結果か
ら、軸心の振れを求めるといった方法も知られている。
【０００４】通常、これらの検査装置はＮＣ工作機械と
は別に設けられ、上述した出荷前の検査に使用されてい
る。したがって、ユーザ側で主軸の振れ精度を測定する
場合には、当該ユーザは上記検査装置を自身で別途用意
しなければならなかった。
は別に設けられ、上述した出荷前の検査に使用されてい
る。したがって、ユーザ側で主軸の振れ精度を測定する
場合には、当該ユーザは上記検査装置を自身で別途用意
しなければならなかった。
【０００５】ところで、ＮＣ工作機械が加工に使用され
ると、主軸の振れ精度は、主軸を支持するベアリングな
どの経年劣化によって、出荷当初の状態から徐々に悪化
して行く。したがって、ユーザ側では、定期的に主軸の
振れ精度を検査して、加工不良の発生や機械の故障を未
然に防止するのが好ましい。また、現在では、加工の高
速化が進み、主軸も数万回転（ｍｉｎ−１）で回転され
るようになっている。このため、主軸の低速時に検出さ
れる静的な振れのみならず、主軸を高速回転させたとき
の動的な振れについても検査するのが好ましい。
ると、主軸の振れ精度は、主軸を支持するベアリングな
どの経年劣化によって、出荷当初の状態から徐々に悪化
して行く。したがって、ユーザ側では、定期的に主軸の
振れ精度を検査して、加工不良の発生や機械の故障を未
然に防止するのが好ましい。また、現在では、加工の高
速化が進み、主軸も数万回転（ｍｉｎ−１）で回転され
るようになっている。このため、主軸の低速時に検出さ
れる静的な振れのみならず、主軸を高速回転させたとき
の動的な振れについても検査するのが好ましい。
【０００６】ところが、一般的に言って、ユーザ側では
上記のような検査装置の製作費用が高額となることか
ら、上記のような専用の検査装置をユーザ自身が用意す
るのは甚だ困難であった。
上記のような検査装置の製作費用が高額となることか
ら、上記のような専用の検査装置をユーザ自身が用意す
るのは甚だ困難であった。
【０００７】そこで、ユーザ側では、通常、上述したよ
うなテストツールを主軸に装着し、ダイヤルゲージなど
のインジケータを用い、その測定子をテストツールの外
周面に押し当てた後、主軸を緩やかに回転させて、テス
トツールの振れを測定するといった方法により、主軸の
振れ精度を測定していた。
うなテストツールを主軸に装着し、ダイヤルゲージなど
のインジケータを用い、その測定子をテストツールの外
周面に押し当てた後、主軸を緩やかに回転させて、テス
トツールの振れを測定するといった方法により、主軸の
振れ精度を測定していた。
【０００８】しかしながら、ダイヤルゲージなどのイン
ジケータはその検出精度が２μｍ〜１０μｍ程度であ
り、振れ検出器としては、明らかに不十分である。した
がって、このようなインジケータで日々定期的な検査を
行ったとしても、さほど検査結果に変化が現れるわけで
はない。このため、ユーザは煩わしい検査作業を敬遠し
て、定期的な検査を行わない傾向にあり、加工不良を生
じた後、その原因究明のために主軸の振れ精度を検査す
るといったことが多かった。
ジケータはその検出精度が２μｍ〜１０μｍ程度であ
り、振れ検出器としては、明らかに不十分である。した
がって、このようなインジケータで日々定期的な検査を
行ったとしても、さほど検査結果に変化が現れるわけで
はない。このため、ユーザは煩わしい検査作業を敬遠し
て、定期的な検査を行わない傾向にあり、加工不良を生
じた後、その原因究明のために主軸の振れ精度を検査す
るといったことが多かった。
【０００９】本発明は以上の実情に鑑みなされたもので
あって、主軸の振れ精度を随時チェックすることができ
るようになったＮＣ工作機械の提供を目的とする。
あって、主軸の振れ精度を随時チェックすることができ
るようになったＮＣ工作機械の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記課題を
解決するための、本発明の請求項１に係る発明は、工具
を保持して回転させる主軸を備え、主軸とワークとの相
対移動を数値制御するように構成されたＮＣ工作機械で
あって、加工領域内の基台上に配設されてなり、前記主
軸に装着され、且つ軸中心に回転せしめられるテストツ
ール外周面の変位を検出する変位検出手段と、前記変位
検出手段によって検出された変位量から主軸の振れ量を
算出し、算出された振れ量を予め定められた許容値と比
較して、前記主軸の振れ精度を診断する振れ精度診断手
段とを設けて構成したことを特徴とする。
解決するための、本発明の請求項１に係る発明は、工具
を保持して回転させる主軸を備え、主軸とワークとの相
対移動を数値制御するように構成されたＮＣ工作機械で
あって、加工領域内の基台上に配設されてなり、前記主
軸に装着され、且つ軸中心に回転せしめられるテストツ
ール外周面の変位を検出する変位検出手段と、前記変位
検出手段によって検出された変位量から主軸の振れ量を
算出し、算出された振れ量を予め定められた許容値と比
較して、前記主軸の振れ精度を診断する振れ精度診断手
段とを設けて構成したことを特徴とする。
【００１１】この発明によれば、まず、主軸に装着され
たテストツールが、手動若しくは自動運転によってその
外周面が変位検出手段の検出領域内に位置するように移
動せしめられる。次いで、テストツールが軸中心に回転
せしめられ、その外周面の変位が加工領域内の基台上に
配設された変位検出手段によって検出される。そして、
検出された変位量を基にして、振れ精度診断手段によっ
て主軸の振れ量が算出され、算出された振れ量を予め定
められた許容値と比較することによって主軸の振れ精度
が診断される。
たテストツールが、手動若しくは自動運転によってその
外周面が変位検出手段の検出領域内に位置するように移
動せしめられる。次いで、テストツールが軸中心に回転
せしめられ、その外周面の変位が加工領域内の基台上に
配設された変位検出手段によって検出される。そして、
検出された変位量を基にして、振れ精度診断手段によっ
て主軸の振れ量が算出され、算出された振れ量を予め定
められた許容値と比較することによって主軸の振れ精度
が診断される。
【００１２】このように、この発明によれば、主軸に装
着されたテストツールを、その外周面が変位検出手段の
検出領域内に位置するように移動させるという、極めて
単純且つ簡単な作業により、主軸の振れ精度を診断する
ことができる。したがって、ＮＣ工作機械を使用する者
が、日常的な作業の中で随時楽に定期的な振れ精度診断
を行うことができ、このような定期的な振れ精度診断を
行うことで、加工不良の発生や機械の故障を未然に防止
することが可能となる。
着されたテストツールを、その外周面が変位検出手段の
検出領域内に位置するように移動させるという、極めて
単純且つ簡単な作業により、主軸の振れ精度を診断する
ことができる。したがって、ＮＣ工作機械を使用する者
が、日常的な作業の中で随時楽に定期的な振れ精度診断
を行うことができ、このような定期的な振れ精度診断を
行うことで、加工不良の発生や機械の故障を未然に防止
することが可能となる。
【００１３】また、請求項２に係る発明は、上記請求項
１に記載した発明における前記変位検出手段が、前記テ
ストツールが挿入される挿入孔を備えた本体と、検出部
が前記挿入孔内に突出した状態で前記本体に取り付けら
れた非接触式の変位検出センサとから構成されてなり、
前記本体が前記基台に固設され、前記テストツールが前
記挿入孔に挿入された状態でその変位が前記非接触式の
変位検出センサによって検出されるように構成されてな
る。
１に記載した発明における前記変位検出手段が、前記テ
ストツールが挿入される挿入孔を備えた本体と、検出部
が前記挿入孔内に突出した状態で前記本体に取り付けら
れた非接触式の変位検出センサとから構成されてなり、
前記本体が前記基台に固設され、前記テストツールが前
記挿入孔に挿入された状態でその変位が前記非接触式の
変位検出センサによって検出されるように構成されてな
る。
【００１４】この発明によれば、本体の挿入孔内にテス
トツールを挿入した状態でその変位が検出されるように
構成されているので、テストツールを挿入孔に挿入させ
るだけで、変位検出センサに対して適正な位置に当該テ
ストツールを正確に位置決めすることができる。したが
って、テストツールを手動で移動させて位置決めする際
の作業が容易となり、しかも、テストツールを正確に位
置決めすることでその変位量を高精度に検出することが
可能となる。
トツールを挿入した状態でその変位が検出されるように
構成されているので、テストツールを挿入孔に挿入させ
るだけで、変位検出センサに対して適正な位置に当該テ
ストツールを正確に位置決めすることができる。したが
って、テストツールを手動で移動させて位置決めする際
の作業が容易となり、しかも、テストツールを正確に位
置決めすることでその変位量を高精度に検出することが
可能となる。
【００１５】また、本発明の請求項３に係る発明は、上
記請求項２に記載した発明における前記変位検出手段
が、少なくとも２つの非接触式変位検出センサを備えて
なり、該少なくとも２つの非接触式変位検出センサの変
位検出方向が相互に直交するように設けられてなる。
記請求項２に記載した発明における前記変位検出手段
が、少なくとも２つの非接触式変位検出センサを備えて
なり、該少なくとも２つの非接触式変位検出センサの変
位検出方向が相互に直交するように設けられてなる。
【００１６】主軸の振れは、その回転中心を中心として
均等に振れた状態ばかりではなく、一方向に偏って振れ
た状態となっていることがある。この場合に、１つの変
位検出センサによってテストツールの変位量を検出する
ようにすると、変位量の少ない位置に変位検出センサが
位置していると、テストツール、即ち、主軸の振れを正
確に検出することができない。この発明によれば、少な
くとも２つの変位検出センサの検出方向が相互に直交す
るように設けられているので、上記のように主軸が偏っ
て振れている場合でも、これを必ずどちらか一方の変位
検出センサによって検出することができ、したがって、
このような場合でも、主軸の振れを正確に検出すること
ができる。
均等に振れた状態ばかりではなく、一方向に偏って振れ
た状態となっていることがある。この場合に、１つの変
位検出センサによってテストツールの変位量を検出する
ようにすると、変位量の少ない位置に変位検出センサが
位置していると、テストツール、即ち、主軸の振れを正
確に検出することができない。この発明によれば、少な
くとも２つの変位検出センサの検出方向が相互に直交す
るように設けられているので、上記のように主軸が偏っ
て振れている場合でも、これを必ずどちらか一方の変位
検出センサによって検出することができ、したがって、
このような場合でも、主軸の振れを正確に検出すること
ができる。
【００１７】また、本発明の請求項４に係る発明は、上
記請求項２に記載した発明における前記変位検出手段
が、検出部が相互に対向するように配設された２個１対
の非接触式変位検出センサを２対備えてなり、各対の非
接触式変位検出センサの変位検出方向が相互に直交する
ように設けられてなる。
記請求項２に記載した発明における前記変位検出手段
が、検出部が相互に対向するように配設された２個１対
の非接触式変位検出センサを２対備えてなり、各対の非
接触式変位検出センサの変位検出方向が相互に直交する
ように設けられてなる。
【００１８】この発明によれば、検出部が相互に対向す
るように配設された２個１対の非接触式変位検出センサ
の２対を、その変位検出方向が相互に直交するように設
けているので、主軸の振れを更に正確に検出することが
できる。
るように配設された２個１対の非接触式変位検出センサ
の２対を、その変位検出方向が相互に直交するように設
けているので、主軸の振れを更に正確に検出することが
できる。
【００１９】また、本発明の請求項５に係る発明は、上
記請求項１乃至４記載した発明における前記振れ精度診
断手段が、前記主軸の低速回転時の静的振れ精度と、高
速回転時の動的振れ精度とを診断するように構成されて
なる。
記請求項１乃至４記載した発明における前記振れ精度診
断手段が、前記主軸の低速回転時の静的振れ精度と、高
速回転時の動的振れ精度とを診断するように構成されて
なる。
【００２０】上述したように、現在では加工の高速化が
進み、主軸を数万回転（ｍｉｎ−１）といった回転速度
で回転させるようになってきており、主軸を低速で回転
させたときの静的な振れのみならず、主軸を高速で回転
させたときの動的な振れについても検査するのが好まし
い。この発明によれば、前記主軸の低速回転時の静的振
れ精度と、高速回転時の動的振れ精度とを診断すること
ができるので、主軸の振れ精度について上記高速化に対
応した診断を行うことができる。尚、ここで言う低速回
転とは、１００ｍｉｎ−１程度までの回転速度であり、
安定した変位を測定するためには１００ｍｉｎ−１以下
であるのが好ましい。また、高速回転とは、上記低速回
転より高い回転速度での回転を意味するが、その回転速
度は、制御装置が充分サンプリングできる範囲内におい
てできるだけ高い回転速度であるのが好ましく、主軸の
固有振動数に近い回転速度が、測定条件が厳しくなるこ
とから好ましい。
進み、主軸を数万回転（ｍｉｎ−１）といった回転速度
で回転させるようになってきており、主軸を低速で回転
させたときの静的な振れのみならず、主軸を高速で回転
させたときの動的な振れについても検査するのが好まし
い。この発明によれば、前記主軸の低速回転時の静的振
れ精度と、高速回転時の動的振れ精度とを診断すること
ができるので、主軸の振れ精度について上記高速化に対
応した診断を行うことができる。尚、ここで言う低速回
転とは、１００ｍｉｎ−１程度までの回転速度であり、
安定した変位を測定するためには１００ｍｉｎ−１以下
であるのが好ましい。また、高速回転とは、上記低速回
転より高い回転速度での回転を意味するが、その回転速
度は、制御装置が充分サンプリングできる範囲内におい
てできるだけ高い回転速度であるのが好ましく、主軸の
固有振動数に近い回転速度が、測定条件が厳しくなるこ
とから好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本
実施形態に係るＮＣ工作機械の概略構成を示したブロッ
ク図である。
について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本
実施形態に係るＮＣ工作機械の概略構成を示したブロッ
ク図である。
【００２２】上記図１に示すように、本例のＮＣ工作機
械１は、数値制御装置２，制御回路１３，送り機構部１
４，主軸装置１５，ＡＴＣ装置１６，操作盤１７やＣＲ
Ｔ１８、並びに図２乃至図４に示した変位検出手段２０
などを備えてなる。
械１は、数値制御装置２，制御回路１３，送り機構部１
４，主軸装置１５，ＡＴＣ装置１６，操作盤１７やＣＲ
Ｔ１８、並びに図２乃至図４に示した変位検出手段２０
などを備えてなる。
【００２３】前記変位検出手段２０は、図２に示すよう
に、テーブル１９などの基台上に固設された本体２１
と、この本体２１に取り付けられた変位検出センサ２２
からなる。尚、この変位検出センサ２２には、渦電流方
式，静電容量式，或いは赤外線，Ｘ線，γ線方式などに
よる非接触式の変位検出センサを用いた。
に、テーブル１９などの基台上に固設された本体２１
と、この本体２１に取り付けられた変位検出センサ２２
からなる。尚、この変位検出センサ２２には、渦電流方
式，静電容量式，或いは赤外線，Ｘ線，γ線方式などに
よる非接触式の変位検出センサを用いた。
【００２４】また、前記本体２１は、中心部に挿入孔２
１ａを備えた環状の部材からなり、主軸装置１５に装着
されたテストツールＴをこの挿入孔２１ａに挿入するこ
とができるようになっている。また、図３及び図４に示
すように、本体２１には、その外周面から挿入孔２１ａ
の中心に向けて貫通する４つの貫通孔２１ｂが円周方向
等角度に形成されており、これら各貫通孔２１ｂに前記
変位検出センサ２２が嵌挿され、その検出部が挿入孔２
１ａ内に突出した状態で本体２１に取り付けられてい
る。尚、変位検出センサ２２は、前記挿入孔２１ａ内に
挿入されたテストツールＴと、その検出部が接触しない
ようになっている。また、図１に示すように、各変位検
出センサ２２は制御回路１３を介して前記数値制御装置
２に接続しており、各変位検出センサ２２によって検出
された変位データが数値制御装置２に入力されるように
なっている。
１ａを備えた環状の部材からなり、主軸装置１５に装着
されたテストツールＴをこの挿入孔２１ａに挿入するこ
とができるようになっている。また、図３及び図４に示
すように、本体２１には、その外周面から挿入孔２１ａ
の中心に向けて貫通する４つの貫通孔２１ｂが円周方向
等角度に形成されており、これら各貫通孔２１ｂに前記
変位検出センサ２２が嵌挿され、その検出部が挿入孔２
１ａ内に突出した状態で本体２１に取り付けられてい
る。尚、変位検出センサ２２は、前記挿入孔２１ａ内に
挿入されたテストツールＴと、その検出部が接触しない
ようになっている。また、図１に示すように、各変位検
出センサ２２は制御回路１３を介して前記数値制御装置
２に接続しており、各変位検出センサ２２によって検出
された変位データが数値制御装置２に入力されるように
なっている。
【００２５】また、前記テストツールＴは、図５に示す
ように、主軸のテーパ穴に装着されるテーパシャンク部
Ｔｂと、真円度及び前記テーパシャンク部Ｔｂに対する
同軸度が高精度に仕上げられた円柱部Ｔａとからなり、
図示しない工具マガジンに格納され、前記ＡＴＣ装置１
６によって工具マガジンから移送され、主軸に装着され
るようになっている。
ように、主軸のテーパ穴に装着されるテーパシャンク部
Ｔｂと、真円度及び前記テーパシャンク部Ｔｂに対する
同軸度が高精度に仕上げられた円柱部Ｔａとからなり、
図示しない工具マガジンに格納され、前記ＡＴＣ装置１
６によって工具マガジンから移送され、主軸に装着され
るようになっている。
【００２６】図１に示すように、前記数値制御装置２
は、加工プログラム実行部３，主軸制御部４，送り制御
部５，ＡＴＣ制御部６，振れ精度診断部８，表示制御部
９，データ記憶部１０や、入出力インターフェース１２
などを備えてなる。尚、加工プログラム実行部３，主軸
制御部４，送り制御部５，ＡＴＣ制御部６，振れ精度診
断部８及び表示制御部９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭな
どから構成され、データ記憶部１０は補助記憶装置から
構成される。
は、加工プログラム実行部３，主軸制御部４，送り制御
部５，ＡＴＣ制御部６，振れ精度診断部８，表示制御部
９，データ記憶部１０や、入出力インターフェース１２
などを備えてなる。尚、加工プログラム実行部３，主軸
制御部４，送り制御部５，ＡＴＣ制御部６，振れ精度診
断部８及び表示制御部９は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭな
どから構成され、データ記憶部１０は補助記憶装置から
構成される。
【００２７】前記加工プログラム実行部３は、予め格納
された加工プログラムを解析して実行する処理部であ
り、加工プログラム中の主軸回転，送り速度，移動位置
や工具交換などに関する指令を抽出し、主軸装置１５の
回転に関する指令を主軸制御部４に送信し、送り機構部
１４の送り速度や移動位置に関する指令を送り制御部５
に送信し、工具交換に関する指令をＡＴＣ制御部６に送
信する。主軸制御部４，送り制御部５及びＡＴＣ制御部
６は、加工プログラム実行部３からの指令を受信して、
それぞれ制御信号を生成し、これを入出力インターフェ
ース１２及び制御回路１３を介して、それぞれ送り機構
部１４，主軸装置１５，ＡＴＣ装置１６に送信して、そ
の作動を制御する。また、表示制御部９は入出力インタ
ーフェース１２を介してＣＲＴ１８と接続し、ＣＲＴ１
８における表示を制御する。尚、通常、ＣＲＴ１８には
各送り機構部１４の座標位置や加工プログラムなどが表
示される。
された加工プログラムを解析して実行する処理部であ
り、加工プログラム中の主軸回転，送り速度，移動位置
や工具交換などに関する指令を抽出し、主軸装置１５の
回転に関する指令を主軸制御部４に送信し、送り機構部
１４の送り速度や移動位置に関する指令を送り制御部５
に送信し、工具交換に関する指令をＡＴＣ制御部６に送
信する。主軸制御部４，送り制御部５及びＡＴＣ制御部
６は、加工プログラム実行部３からの指令を受信して、
それぞれ制御信号を生成し、これを入出力インターフェ
ース１２及び制御回路１３を介して、それぞれ送り機構
部１４，主軸装置１５，ＡＴＣ装置１６に送信して、そ
の作動を制御する。また、表示制御部９は入出力インタ
ーフェース１２を介してＣＲＴ１８と接続し、ＣＲＴ１
８における表示を制御する。尚、通常、ＣＲＴ１８には
各送り機構部１４の座標位置や加工プログラムなどが表
示される。
【００２８】また、前記振れ精度診断部８は、図６に示
した手順の処理を実行するための診断プログラムを備え
ており、この診断プログラムを解析して、これを実行す
る処理を行う。
した手順の処理を実行するための診断プログラムを備え
ており、この診断プログラムを解析して、これを実行す
る処理を行う。
【００２９】具体的には、操作盤１７から診断実行信号
が入力されると、振れ精度診断部８は図６に示した処理
を開始し、まず、工具マガジンに格納されたテストツー
ルＴを主軸に装着する指令をＡＴＣ制御部６に送信し、
このＡＴＣ制御部６による制御の下で前記ＡＴＣ装置１
６を駆動し、テストツールＴを主軸に装着させる（ステ
ップＳ１）。
が入力されると、振れ精度診断部８は図６に示した処理
を開始し、まず、工具マガジンに格納されたテストツー
ルＴを主軸に装着する指令をＡＴＣ制御部６に送信し、
このＡＴＣ制御部６による制御の下で前記ＡＴＣ装置１
６を駆動し、テストツールＴを主軸に装着させる（ステ
ップＳ１）。
【００３０】次に、テストツールＴを前記本体２１の挿
入孔２１ａ内に挿入させるべく、前記送り制御部５に移
動指令を送信し、この送り制御部５による制御の下で前
記送り機構部１４を駆動し、テストツールＴを前記本体
２１の挿入孔２１ａ内に挿入させる（ステップＳ２）。
入孔２１ａ内に挿入させるべく、前記送り制御部５に移
動指令を送信し、この送り制御部５による制御の下で前
記送り機構部１４を駆動し、テストツールＴを前記本体
２１の挿入孔２１ａ内に挿入させる（ステップＳ２）。
【００３１】次に、前記主軸制御部４に主軸を低速で回
転させる指令を送信し、この主軸制御部４による制御の
下で前記主軸装置１５を駆動し、テストツールＴの装着
された主軸を低速で回転させる（ステップＳ３）。尚、
ここで言う低速回転とは、１００ｍｉｎ−１程度までの
回転速度であり、安定した変位を測定するためには１０
０ｍｉｎ−１以下であるのが好ましい。
転させる指令を送信し、この主軸制御部４による制御の
下で前記主軸装置１５を駆動し、テストツールＴの装着
された主軸を低速で回転させる（ステップＳ３）。尚、
ここで言う低速回転とは、１００ｍｉｎ−１程度までの
回転速度であり、安定した変位を測定するためには１０
０ｍｉｎ−１以下であるのが好ましい。
【００３２】次に、前記４つの変位検出センサ２２から
入力される変位データを所定時間サンプリングしてデー
タ記憶部１０に格納する処理を行った後、各変位検出セ
ンサ２２毎に、これらによって検出された変位データの
最大値と最小値との差をとって変位量を算出する。そし
て、最も大きい変位量を静的振れδｓとしてデータ記憶
部１０に格納する（ステップＳ４）。
入力される変位データを所定時間サンプリングしてデー
タ記憶部１０に格納する処理を行った後、各変位検出セ
ンサ２２毎に、これらによって検出された変位データの
最大値と最小値との差をとって変位量を算出する。そし
て、最も大きい変位量を静的振れδｓとしてデータ記憶
部１０に格納する（ステップＳ４）。
【００３３】次に、前記主軸制御部４に主軸を高速で回
転させる指令を送信して、主軸を高速で回転させる（ス
テップＳ５）。尚、ここで言う高速回転とは、上述した
低速回転より高い回転速度での回転を意味するが、その
回転速度は、数値制御装置２が充分サンプリングできる
範囲内においてできるだけ高い回転速度であるのが好ま
しく、主軸の固有振動数に近い回転速度が、測定条件が
厳しくなることから好ましい。
転させる指令を送信して、主軸を高速で回転させる（ス
テップＳ５）。尚、ここで言う高速回転とは、上述した
低速回転より高い回転速度での回転を意味するが、その
回転速度は、数値制御装置２が充分サンプリングできる
範囲内においてできるだけ高い回転速度であるのが好ま
しく、主軸の固有振動数に近い回転速度が、測定条件が
厳しくなることから好ましい。
【００３４】次に、上記ステップＳ４と同様に、４つの
変位検出センサ２２から入力される変位データを所定時
間サンプリングしてデータ記憶部１０に格納する処理を
行った後、各変位検出センサ２２毎に、これらによって
検出された変位データの最大値と最小値との差をとって
変位量を算出する。そして、最も大きい変位量を動的振
れδｄとしてデータ記憶部１０に格納する（ステップＳ
６）。
変位検出センサ２２から入力される変位データを所定時
間サンプリングしてデータ記憶部１０に格納する処理を
行った後、各変位検出センサ２２毎に、これらによって
検出された変位データの最大値と最小値との差をとって
変位量を算出する。そして、最も大きい変位量を動的振
れδｄとしてデータ記憶部１０に格納する（ステップＳ
６）。
【００３５】次に、予めデータ記憶部１０に格納された
静的振れの基準値δｓ０と算出された静的振れδｓとを
比較し（ステップＳ７）、δｓがδｓ０よりも小さいと
判断された場合には次ステップに進み、同じく予めデー
タ記憶部１０に格納された動的振れの基準値δｄ０と算
出された動的振れδｄとを比較して（ステップＳ８）、
δｄがδｄ０よりも小さいと判断された場合には、正常
である旨の出力を行う（ステップＳ９）。一方、ステッ
プＳ７においてδｓがδｓ０以上であると判断された場
合、及びステップＳ８においてδｄがδｄ０以上である
と判断された場合には、異常である旨の出力を行う（ス
テップＳ１０）。尚、ステップＳ９及びステップＳ１０
における出力は、表示制御部９に送信され、この表示制
御部９によってＣＲＴ１８に正常又は異常の表示がなさ
れる。
静的振れの基準値δｓ０と算出された静的振れδｓとを
比較し（ステップＳ７）、δｓがδｓ０よりも小さいと
判断された場合には次ステップに進み、同じく予めデー
タ記憶部１０に格納された動的振れの基準値δｄ０と算
出された動的振れδｄとを比較して（ステップＳ８）、
δｄがδｄ０よりも小さいと判断された場合には、正常
である旨の出力を行う（ステップＳ９）。一方、ステッ
プＳ７においてδｓがδｓ０以上であると判断された場
合、及びステップＳ８においてδｄがδｄ０以上である
と判断された場合には、異常である旨の出力を行う（ス
テップＳ１０）。尚、ステップＳ９及びステップＳ１０
における出力は、表示制御部９に送信され、この表示制
御部９によってＣＲＴ１８に正常又は異常の表示がなさ
れる。
【００３６】そして、このようにして静的振れ及び動的
振れに関する診断を行った後、再び、前記送り制御部５
に移動指令を送信し、前記送り機構部１４を駆動してテ
ストツールＴを原位置に復帰させた後（ステップＳ１
１）、工具交換指令をＡＴＣ制御部６に送信して前記Ａ
ＴＣ装置１６を駆動し、テストツールＴを工具マガジン
内に格納して（ステップＳ１２）、診断処理を終了す
る。
振れに関する診断を行った後、再び、前記送り制御部５
に移動指令を送信し、前記送り機構部１４を駆動してテ
ストツールＴを原位置に復帰させた後（ステップＳ１
１）、工具交換指令をＡＴＣ制御部６に送信して前記Ａ
ＴＣ装置１６を駆動し、テストツールＴを工具マガジン
内に格納して（ステップＳ１２）、診断処理を終了す
る。
【００３７】斯くして、以上の構成を備えた本例のＮＣ
工作機械１によれば、振れ精度診断用のテストツールが
自動的に主軸に装着されて測定位置に移動せしめられた
後、自動的に振れ精度の診断が行われ、その結果がＣＲ
Ｔ１８に表示される。したがって、ＮＣ工作機械１を使
用する者が、日常的な作業の中で、主軸の定期的な振れ
精度診断を随時且つ手軽に行うことが可能であり、この
ような定期的な振れ精度診断を行うことで、加工不良の
発生や機械の故障を未然に防止することが可能となる。
工作機械１によれば、振れ精度診断用のテストツールが
自動的に主軸に装着されて測定位置に移動せしめられた
後、自動的に振れ精度の診断が行われ、その結果がＣＲ
Ｔ１８に表示される。したがって、ＮＣ工作機械１を使
用する者が、日常的な作業の中で、主軸の定期的な振れ
精度診断を随時且つ手軽に行うことが可能であり、この
ような定期的な振れ精度診断を行うことで、加工不良の
発生や機械の故障を未然に防止することが可能となる。
【００３８】また、主軸の振れは、その回転中心を中心
として均等に振れた状態ばかりではなく、一方向に偏っ
て振れた状態となっていることがあるが、本例では、４
つの変位検出センサ２２を円周方向等角度に配置してい
るので、即ち、各変位検出センサ２２の検出方向が相互
に直交するように配置しているので、前記のように主軸
が偏って振れている場合でも、これを必ずいずれかの変
位検出センサ２２によって検出することができ、上記の
ような場合であっても、主軸の振れを確実に検出するこ
とができる。
として均等に振れた状態ばかりではなく、一方向に偏っ
て振れた状態となっていることがあるが、本例では、４
つの変位検出センサ２２を円周方向等角度に配置してい
るので、即ち、各変位検出センサ２２の検出方向が相互
に直交するように配置しているので、前記のように主軸
が偏って振れている場合でも、これを必ずいずれかの変
位検出センサ２２によって検出することができ、上記の
ような場合であっても、主軸の振れを確実に検出するこ
とができる。
【００３９】また、本例では、前記主軸を低速で回転さ
せた時の静的な振れと、高速で回転させた時の動的な振
れについて診断するするようにしているので、主軸の高
速化に対応した診断を行うことができる。
せた時の静的な振れと、高速で回転させた時の動的な振
れについて診断するするようにしているので、主軸の高
速化に対応した診断を行うことができる。
【００４０】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の採り得る具体的な態様がこれに限られる
ものでないことは言うまでもなく、例えば、上記の例で
は、テストツールＴの主軸への装着や、測定位置への移
動を自動的に行うように構成したが、これらを手動操作
により行うようにしても良い。この場合、テストツール
Ｔを本体２１の挿入孔２１ａ内に挿入させるようにして
いるので、変位検出センサ２２に対し適正な位置にテス
トツールＴを正確に位置決めすることができる。また、
変位検出センサ２２の設置数も１以上であれば上例のも
のには限られない。
たが、本発明の採り得る具体的な態様がこれに限られる
ものでないことは言うまでもなく、例えば、上記の例で
は、テストツールＴの主軸への装着や、測定位置への移
動を自動的に行うように構成したが、これらを手動操作
により行うようにしても良い。この場合、テストツール
Ｔを本体２１の挿入孔２１ａ内に挿入させるようにして
いるので、変位検出センサ２２に対し適正な位置にテス
トツールＴを正確に位置決めすることができる。また、
変位検出センサ２２の設置数も１以上であれば上例のも
のには限られない。
【図１】本発明の一実施形態に係るＮＣ工作機械の概略
構成を示したブロック図である。
構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態に係る変位検出手段をテーブル上に
固設した状態を示す斜視図である。
固設した状態を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る変位検出手段を示した平面図
である。
である。
【図４】図３における矢視Ｉ−Ｉ方向の断面図である。
【図５】本実施形態において使用するテストツールを示
した平面図である。
した平面図である。
【図６】本実施形態に係る振れ精度診断部における処理
を示したフローチャートである。
を示したフローチャートである。
１ ＮＣ工作機械 ２ 数値制御装置 ４ 主軸制御部 ５ 送り制御部 ６ ＡＴＣ制御部 ８ 振れ精度診断部 １０ データ記憶部 １４ 送り機構部 １５ 主軸装置 １６ ＡＴＣ装置 ２０ 変位検出手段 ２１ 本体 ２２ 変位検出センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 良昭 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 藤嶋 誠 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 Ｆターム(参考） 3C001 KA07 3C029 EE02 EE20 5H269 AB01 BB11 MM07 NN07
Claims (5)
- 【請求項１】 工具を保持して回転させる主軸を備え、
主軸とワークとの相対移動を数値制御するように構成さ
れたＮＣ工作機械であって、 加工領域内の基台上に配設されてなり、前記主軸に装着
され、且つ軸中心に回転せしめられるテストツール外周
面の変位を検出する変位検出手段と、 前記変位検出手段によって検出された変位量から主軸の
振れ量を算出し、算出された振れ量を予め定められた許
容値と比較して、前記主軸の振れ精度を診断する振れ精
度診断手段とを設けて構成したことを特徴とする主軸振
れ精度診断機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項２】 前記変位検出手段が、前記テストツール
が挿入される挿入孔を備えた本体と、検出部が前記挿入
孔内に突出した状態で前記本体に取り付けられた非接触
式の変位検出センサとから構成されてなり、前記本体が
前記基台に固設され、前記テストツールが前記挿入孔に
挿入された状態でその変位が前記非接触式の変位検出セ
ンサによって検出されるように構成されてなる請求項１
記載の主軸振れ精度診断機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項３】 前記変位検出手段が、少なくとも２つの
非接触式変位検出センサを備えてなり、該少なくとも２
つの非接触式変位検出センサの変位検出方向が相互に直
交するように設けられてなる請求項２記載の主軸振れ精
度診断機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項４】 前記変位検出手段が、検出部が相互に対
向するように配設された２個１対の非接触式変位検出セ
ンサを２対備えてなり、各対の非接触式変位検出センサ
の変位検出方向が相互に直交するように設けられてなる
請求項２記載の主軸振れ精度診断機能を備えたＮＣ工作
機械。 - 【請求項５】 前記振れ精度診断手段が、前記主軸の低
速回転時の静的振れ精度と、高速回転時の動的振れ精度
とを診断するように構成されてなる請求項１乃至４記載
のいずれかの主軸振れ精度診断機能を備えたＮＣ工作機
械。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169960A JP2001347440A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 主軸振れ精度診断機能を備えたｎｃ工作機械 |
| US09/870,464 US6752031B2 (en) | 2000-06-07 | 2001-06-01 | NC machine tool having spindle run-out diagnosing function |
| EP01112931A EP1162030B1 (en) | 2000-06-07 | 2001-06-06 | NC machine tool having spindle run-out diagnosing function |
| DE60113593T DE60113593T2 (de) | 2000-06-07 | 2001-06-06 | Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine mit System zur Erkennung der Radialabweichung der Spindel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000169960A JP2001347440A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 主軸振れ精度診断機能を備えたｎｃ工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001347440A true JP2001347440A (ja) | 2001-12-18 |
Family
ID=18672740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000169960A Pending JP2001347440A (ja) | 2000-06-07 | 2000-06-07 | 主軸振れ精度診断機能を備えたｎｃ工作機械 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6752031B2 (ja) |
| EP (1) | EP1162030B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001347440A (ja) |
| DE (1) | DE60113593T2 (ja) |
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