JP2011093068A - Machine tool and displacement measurer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、旋盤や研削盤等の工作機械、特に熱変位補正等のための計測機能を備えた工作機械、およびその変位計測器に関する。 The present invention relates to a machine tool such as a lathe or a grinding machine, and more particularly to a machine tool having a measurement function for thermal displacement correction, and a displacement measuring instrument thereof.
旋盤等の工作機械では、切削熱や機械運転に伴う各部位の発熱のために、ベッドや他の各部位の熱膨張,熱変形が生じる。このような熱膨張,熱変形は、加工精度の低下に繋がる。冷却装置を装備してその対策とするものもあるが、熱膨張を十分に抑えるには、冷却装置が大掛かりとなり、また冷却だけでは加工精度を確保することができない。そのため、従来より、熱膨張を測定して工具の切り込み量等の熱変位補正を行なうものが種々提案されている。 In a machine tool such as a lathe, thermal expansion and thermal deformation of a bed and other parts occur due to cutting heat and heat generated by each part accompanying machine operation. Such thermal expansion and thermal deformation lead to a decrease in processing accuracy. Some of them are equipped with a cooling device as a countermeasure. However, in order to sufficiently suppress the thermal expansion, the cooling device becomes large, and the processing accuracy cannot be ensured only by cooling. For this reason, various types have been proposed in the past in which thermal expansion is measured to correct thermal displacement such as the cutting depth of a tool.
熱変位補正のための測定手段を設けた例としては、例えば、主軸台の側面から延びるスケールを設け、刃物台等の送り台に、前記スケールを読み取るセンサを設けたものがある(例えば特許文献1)。また、主軸台の上面の主軸中心に対応する位置でスケールを取付け、刃物台側の送り台に、前記スケールを読み取るセンサを設けたものも提案されている(例えば特許文献2)。 As an example in which a measurement means for correcting thermal displacement is provided, for example, a scale extending from a side surface of a headstock is provided, and a sensor for reading the scale is provided on a feed base such as a tool post (for example, Patent Documents). 1). There has also been proposed a method in which a scale is attached at a position corresponding to the center of the spindle on the upper surface of the spindle stock, and a sensor for reading the scale is provided on a feed table on the tool post side (for example, Patent Document 2).
特許文献1の主軸台の側面にスケールを取付けたものは、主軸台の熱膨張によってスケールの基端位置が変位するため、精度の良い測定が困難である。特許文献2の主軸台上面の主軸中心に対応する位置にスケールを取付けたものは、送り台の進退方向に関して主軸中心に位置するため、主軸台の熱膨張があっても、スケールの基端の熱膨張の影響が少ない。しかし、ベッドや主軸台の形状によっては、各部の熱膨張量の違いなどから、主軸台に傾きが生じることがある。このような傾きが生じた場合、スケールが主軸台の上面に配置されていて主軸中心から上方に離れているため、スケールの基端位置が変位することになる。そのため、熱変位補正のための測定手段として、今一つ満足することができない。
In the case where the scale is attached to the side surface of the spindle stock in
ワーク径の加工精度は、主軸中心に対する工具の刃先位置の精度によって定まる。そのため、主軸中心と工具刃先または刃物台との距離を精度良く測定することができれば、精度の良い加工が行える。しかし従来の測定手段は、いずれも、主軸中心に対する工具刃先や刃物台との距離を精度良く検出することができなかった。 The machining accuracy of the workpiece diameter is determined by the accuracy of the cutting edge position of the tool with respect to the spindle center. For this reason, if the distance between the center of the spindle and the tool cutting edge or the tool post can be measured with high accuracy, high-precision machining can be performed. However, none of the conventional measuring means can accurately detect the distance between the tool edge and the tool post with respect to the spindle center.
この発明の目的は、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上が図れる工作機械を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、前記の精度の良い測定によって、工具移動の高精度な熱変位補正が行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、主軸中心と刃物台上の工具の刃先との間の距離を精度良く測定することができて、より一層加工精度の向上が図れるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、2箇所の測定部位におけるそれぞれ2次元方向の変位を計測することができて、前記2箇所の測定部位間の距離を精度良く求めることができる変位計測器を提供することである。
An object of the present invention is to provide a machine tool that can accurately measure the distance between the center of the spindle and the tool rest even when thermal displacement occurs, and can improve machining accuracy.
Still another object of the present invention is to enable highly accurate thermal displacement correction of tool movement by the above-described accurate measurement.
Still another object of the present invention is to accurately measure the distance between the center of the spindle and the cutting edge of the tool on the tool post so that the processing accuracy can be further improved.
Still another object of the present invention is to provide a displacement measuring instrument that can measure displacements in two-dimensional directions at two measurement sites and can accurately determine the distance between the two measurement sites. It is to be.
この発明の工作機械は、ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台と、前記主軸に対して相対的に主軸半径方向および主軸軸方向に移動可能に設けられた刃物台とを備えた工作機械において、
主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部を共通の支持体に設けてなる変位計測器を主軸台に対して位置固定に設置し、この変位計測器の前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台基準位置計測部は、主軸中心に対する前記刃物台の位置の検出に用いるセンサまたはセンサターゲットで構成されることを特徴とする。
A machine tool according to the present invention includes a spindle stock that rotatably supports a spindle having a chuck for gripping a workpiece at a tip, and a cutter provided so as to be movable in the spindle radial direction and the spindle axis direction relative to the spindle. In a machine tool equipped with a stand,
A displacement measuring instrument comprising a spindle center measuring unit and a tool post reference position measuring unit provided on a common support is installed in a fixed position with respect to the spindle table, and the spindle center measuring unit of the displacement measuring instrument is arranged on the outer circumference of the spindle. A gap sensor for detecting a gap with respect to the outer peripheral surface of the spindle at at least two locations in the circumferential direction, and the tool post reference position measuring unit is a position of the tool post with respect to the spindle center. It is comprised by the sensor or sensor target used for the detection of this.
この構成によると、変位計測器の主軸中心計測部は、ギャップセンサが円周方向の少なくとも2箇所に設けられているため、主軸中心の2次元方向の位置が精度良く求まる。そのため、工作機械に熱変位が生じても、変位計測器の支持体に対する主軸中心の2次元方向の位置が精度良く求まる。このように主軸中心位置が精度良く求まる主軸中心計測部を有する変位計測器における前記支持体に、主軸中心に対する前記刃物台の位置の検出に用いるセンサまたはセンサターゲットからなる刃物台基準位置計測部を設け、刃物台の位置を検出するようにしたため、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。
なお、前記変位計測器の支持体の熱膨張については、この支持体を、工作機械の主軸台等に対して、断熱材を介在させるなどして熱が伝わり難いように設置したり、前記支持体に線膨張係数が小さな材質を用いることにより、前記支持体の熱膨張を無視して主軸中心と刃物台間の距離を求めることができる。支持体の温度を測定してその温度に応じた熱膨張分で計測結果を補正しても良いが、その場合、工作機械の熱変位と異なり、支持体は単純な形状であるため、前記補正が簡易に精度良く行える。
According to this configuration, since the gap sensor is provided in at least two places in the circumferential direction of the spindle center measuring unit of the displacement measuring device, the position of the spindle center in the two-dimensional direction can be obtained with high accuracy. Therefore, even if thermal displacement occurs in the machine tool, the position in the two-dimensional direction of the spindle center relative to the support of the displacement measuring instrument can be obtained with high accuracy. A tool post reference position measuring unit comprising a sensor or a sensor target used for detecting the position of the tool post with respect to the spindle center is provided on the support in the displacement measuring instrument having the spindle center measuring unit in which the spindle center position is obtained with high accuracy. Since the position of the tool post is detected and the position of the tool post is detected, the distance between the spindle center and the tool post can be measured with high accuracy even if thermal displacement occurs, and the processing accuracy can be improved.
As for the thermal expansion of the support of the displacement measuring device, the support is installed so that heat is not easily transmitted to the headstock of a machine tool or the like by interposing a heat insulating material or the support. By using a material having a small linear expansion coefficient for the body, the distance between the center of the spindle and the tool rest can be obtained ignoring the thermal expansion of the support. The measurement result may be corrected by measuring the temperature of the support and the thermal expansion corresponding to the temperature. In this case, unlike the thermal displacement of the machine tool, the correction is performed because the support has a simple shape. Can be easily and accurately performed.
この発明の工作機械は、次の第1〜第4の構成の工作機械を含む。これら第1〜第4の構成の工作機械は、いずれも、この発明の前記構成を基本構成として備える。 The machine tool of the present invention includes machine tools having the following first to fourth configurations. Any of these first to fourth machine tools has the above-described structure of the present invention as a basic structure.
この発明の第1の構成の工作機械は、図1に示す実施形態に対応する。第1の構成の工作機械は、この発明の前記基本構成において、
前記刃物台基準位置計測部は、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記刃物台に、前記主軸に対する前記刃物台の相対移動によって前記変位計測器の前記刃物台基準位置計測部内に挿脱可能に前記被検出軸を設け、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
ことを特徴とする。
The machine tool according to the first configuration of the present invention corresponds to the embodiment shown in FIG. The machine tool of the first configuration is the basic configuration of the present invention,
The tool post reference position measuring unit has, at an annular sensor support part, gap sensors that detect gaps with respect to the outer peripheral surface of the detected shaft inserted into the sensor support part in at least two places in the circumferential direction,
In the tool post, the detected shaft is provided so that it can be inserted into and removed from the tool post reference position measurement unit of the displacement measuring instrument by relative movement of the tool post with respect to the main shaft,
In a plane perpendicular to the spindle center, the spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measurement unit and the axis of the detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measurement unit Provided with spindle center / tool post distance calculation means to find the distance,
It is characterized by that.
この構成によると、変位計測を行うときは、主軸に対して刃物台を相対移動させ、前記変位計測器の前記刃物台基準位置計測部内に前記被検出軸を挿入する。この状態で、主軸中心計測部のギャップセンサによる主軸の計測、および刃物台基準位置計測部による被検出軸の計測を行う。主軸中心・刃物台間距離計算手段は、前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を計算する。変位計測器は主軸台に対して位置固定であり、被検出軸は刃物台に設けられているため、既知の寸法を加えることで、主軸中心と刃物台の任意の部位間の距離、例えば刃物台に取付けられた工具の刃先位置との間の距離が求まる。
主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部は、いずれもギャップセンサが円周方向の少なくとも2箇所に設けられているため、主軸中心および被検出軸の軸心の2次元方向の位置が求まる。そのため、工作機械の伸縮や傾きなどの熱変位に対して、主軸中心と刃物台との間の距離が精度良く求まる。このように、主軸中心に対する刃物台の位置、しいては工具の刃先位置が精度良く求まるため、この測定結果を工具刃先位置の制御の熱変位補正に利用することで、加工精度を向上させることができる。
According to this configuration, when performing displacement measurement, the tool post is moved relative to the main shaft, and the detected shaft is inserted into the tool post reference position measuring unit of the displacement measuring instrument. In this state, the spindle is measured by the gap sensor of the spindle center measuring unit, and the detected axis is measured by the tool post reference position measuring unit. The spindle center / turret distance calculation means includes a spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, and an axis of a detected shaft obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit. The distance in the plane perpendicular to the center of the principal axis is calculated. The displacement measuring instrument is fixed in position with respect to the headstock, and the detected shaft is provided on the tool rest, so by adding a known dimension, the distance between the spindle center and any part of the tool rest, for example, the tool The distance between the cutting edge position of the tool attached to the table is obtained.
Since both the spindle center measuring unit and the tool post reference position measuring unit are provided with gap sensors in at least two places in the circumferential direction, the positions of the spindle center and the axis of the detected shaft in the two-dimensional direction can be obtained. Therefore, the distance between the spindle center and the tool post can be obtained with high accuracy with respect to thermal displacement such as expansion and contraction and tilt of the machine tool. In this way, the position of the tool post with respect to the spindle center, and hence the tool tip position, can be obtained with high precision. By using this measurement result for the thermal displacement correction for controlling the tool tip position, the processing accuracy can be improved. Can do.
この発明の第2の構成の工作機械は、図9に示す実施形態に対応する。第2の構成の工作機械は、第1の構成の工作機械に対し、変位計測器の刃物台基準位置計測部につき、センサを設ける代わりに、センサターゲットとなる被検出軸を設けたものである。
第2の構成の工作機械は、この発明の前記基本構成において、
前記刃物台基準位置計測部は、センサターゲットとなる被検出軸であって、この被検出軸は前記主軸の中心と平行であり、
前記刃物台に、前記主軸に対する前記刃物台の相対移動によって前記変位計測器の前記被検出軸が挿脱可能な環状のセンサ支持部、およびこのセンサ支持部内に挿入された前記被検出軸との間の隙間を検出するギャップセンサを前記センサ支持部の円周方向の少なくとも2箇所に有する刃物台搭載計測器を設け、
前記変位計測器の前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台搭載計測器の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
ことを特徴とする。
The machine tool of the second configuration of the present invention corresponds to the embodiment shown in FIG. The machine tool of the second configuration is provided with a detected shaft serving as a sensor target instead of providing a sensor for the tool post reference position measuring unit of the displacement measuring instrument with respect to the machine tool of the first configuration. .
The machine tool of the second configuration is the basic configuration of the present invention,
The tool post reference position measurement unit is a detected axis serving as a sensor target, and the detected axis is parallel to the center of the main axis,
An annular sensor support portion into which the detected shaft of the displacement measuring instrument can be inserted and removed by relative movement of the tool post with respect to the main shaft, and the detected shaft inserted into the sensor support portion. A tool post mounting measuring instrument having gap sensors for detecting a gap between them in at least two places in the circumferential direction of the sensor support portion;
The spindle center that is obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit of the displacement measuring instrument and the axis of the detected axis that is obtained from the output of each gap sensor of the tool mounting instrument is perpendicular to the spindle center. Provided spindle center / tool post distance calculation means to calculate the distance in the plane,
It is characterized by that.
第2の構成の工作機械によると、刃物台基準位置計測部を被検出軸とし、この被検出軸を検出するギャップセンサを少なくとも2箇所に有する刃物台搭載計測器を刃物台に設けたが、第1の構成の工作機械と同様に、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 According to the machine tool of the second configuration, the tool post-mounted measuring instrument having the tool post reference position measuring unit as a detected shaft and having gap sensors for detecting the detected shaft in at least two places is provided in the tool post. Similar to the machine tool of the first configuration, even if thermal displacement occurs, the distance between the spindle center and the tool post can be measured with high accuracy, and the machining accuracy can be improved.
この発明の第3の構成の工作機械は、図10に示す実施形態、および図12に示す実施形態に対応する。第3の構成の工作機械は、この発明の前記基本構成において、前記刃物台基準位置計測部が、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される第1の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記主軸台および刃物台を設置したベッドに、前記第1の被検出軸と、刃物台位置計測部および第2の被検出軸のいずれか一方とを有する計測中継部材を設け、
前記刃物台に前記第2の被検出軸および前記刃物台位置計測部のいずれか他方を設け、 前記刃物台位置計測部は、前記第2の被検出軸が挿脱可能な支持枠部内に、この支持枠部内に挿入された第2の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第1の被検出軸の軸心位置と、前記刃物台位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第2の被検出軸の軸心位置とから、主軸中心と刃物台の所定位置との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
ことを特徴とする。
The machine tool having the third configuration of the present invention corresponds to the embodiment shown in FIG. 10 and the embodiment shown in FIG. According to a third configuration of the machine tool of the present invention, in the basic configuration of the present invention, the tool post reference position measuring unit is inserted into the annular sensor support unit into the sensor support unit. Having gap sensors for detecting a gap with respect to at least two places in the circumferential direction,
The bed on which the headstock and the tool post are installed is provided with a measurement relay member having the first detected shaft and either the tool post position measuring unit or the second detected shaft,
The turret is provided with the other one of the second detected shaft and the turret position measuring unit, and the turret position measuring unit is provided in a support frame portion into which the second detected shaft can be inserted and removed. Having gap sensors for detecting gaps with respect to the outer peripheral surface of the second detected shaft inserted into the support frame at at least two locations in the circumferential direction;
The spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, the axial position of the first detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit, and the tool post position measuring unit The distance between the spindle center and the tool post to obtain the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the predetermined position of the tool rest from the axial center position of the second detected shaft obtained from the output of each gap sensor Provided distance calculation means,
It is characterized by that.
この構成の場合、主軸台に対して位置固定の変位計測器に設けられた主軸中心計測部で主軸中心が求められ、前記変位計測器の第1の被検出軸と、ベッドに設置された計測中継部材の刃物台基準位置計測部とで第1の被検出軸の軸心が求められる。また、計測中継部材と刃物台との間に設けられる刃物台位置計測部と第2の被検出軸とで、第2の被検出軸が求められる。
この構成の場合は、ベッドに設置された計測中継部材を介して、主軸軸心に対する刃物台位置が検出することになるが、前記主軸中心計測部、刃物台基準位置計測部、および刃物台位置計測部は、いずれもギャップセンサが円周方向の少なくとも2箇所に設けられているため、2次元方向の位置が求まる。そのため、主軸中心と刃物台との間の距離を精度良く求めることができる。
また、この構成の場合、ベッドに設置された計測中継部材を介在させて計測するため、ベッドに対して位置固定に設けられる変位計測器に対し、刃物台に設けた手段では、両者間の距離が長くなるなど、直接には検出し難い位置関係となる工作機械であっても、主軸中心と刃物台との間の距離を精度良く求めることができる。
In the case of this configuration, the spindle center measuring unit provided in the displacement measuring instrument fixed in position with respect to the spindle head determines the spindle center, and the first detected axis of the displacement measuring instrument and the measurement installed on the bed. The axis of the first detected shaft is obtained with the tool post reference position measuring unit of the relay member. In addition, the second detected axis is obtained by the tool post position measuring unit provided between the measurement relay member and the tool post and the second detected axis.
In the case of this configuration, the tool post position relative to the spindle axis is detected via the measurement relay member installed on the bed, but the spindle center measurement unit, the tool post reference position measurement unit, and the tool post position Since the gap sensor is provided in at least two places in the circumferential direction, the measuring unit can obtain the position in the two-dimensional direction. Therefore, the distance between the spindle center and the tool post can be obtained with high accuracy.
In addition, in this configuration, since the measurement relay member installed on the bed is used for measurement, the distance measuring instrument is provided on the tool rest with respect to the displacement measuring instrument provided at a fixed position with respect to the bed. Even in a machine tool that has a positional relationship that is difficult to detect directly, such as the length of the tool is long, the distance between the spindle center and the tool post can be obtained with high accuracy.
この発明の第4の構成の工作機械は、図13に示す実施形態に対応する。第4の構成の工作機械は、第3の構成の工作機械において、変位計測器に刃物台基準位置計測部を設ける代わりに、変位計測器に第1の被検出軸を設け、この第1の被検出軸を検出する刃物台基準位置計測部を計測中継部材に設けたものである。
第4の構成の工作機械は、この発明の前記基本構成において、
前記刃物台基準位置計測部は、センサターゲットとなる第1の被検出軸であって、この第1の被検出軸は前記主軸の中心と平行であり、
前記主軸台および刃物台を設置したベッドに、前記第1の被検出軸が挿脱可能な環状のセンサ支持部に、第1の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有する変位計測器対応計測部と、刃物台位置計測部および第2の被検出軸のいずれか一方とを有する計測中継部材を設け、
前記刃物台に前記第2の被検出軸および前記刃物台位置計測部のいずれか他方を設け、 前記刃物台位置計測部は、前記第2の被検出軸が挿脱可能な支持枠部内に、この支持枠部内に挿入された第2の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第1の被検出軸の軸心位置と、前記刃物台位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第2の被検出軸の軸心位置とから、主軸中心と刃物台の所定位置との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
ことを特徴とする。
A machine tool having a fourth configuration according to the present invention corresponds to the embodiment shown in FIG. In the machine tool of the fourth configuration, in the machine tool of the third configuration, instead of providing the tool post reference position measuring unit in the displacement measuring instrument, the displacement measuring instrument is provided with a first detected shaft, A tool post reference position measuring unit for detecting a detected shaft is provided on the measurement relay member.
A machine tool of a fourth configuration is the basic configuration of the present invention,
The tool post reference position measurement unit is a first detected axis serving as a sensor target, and the first detected axis is parallel to the center of the main axis,
A gap sensor for detecting a gap with respect to an outer peripheral surface of the first detected shaft is provided on a circular sensor support portion in which the first detected shaft can be inserted and removed on the bed on which the spindle stock and the tool rest are installed. A measurement relay member having a measurement unit corresponding to a displacement measuring instrument having at least two positions in the direction, and either one of the tool post position measurement unit and the second detected shaft;
The turret is provided with the other one of the second detected shaft and the turret position measuring unit, and the turret position measuring unit is provided in a support frame portion into which the second detected shaft can be inserted and removed. Having gap sensors for detecting gaps with respect to the outer peripheral surface of the second detected shaft inserted into the support frame at at least two locations in the circumferential direction;
The spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, the axial position of the first detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit, and the tool post position measuring unit The distance between the spindle center and the tool post to obtain the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the predetermined position of the tool rest from the axial center position of the second detected shaft obtained from the output of each gap sensor Provided distance calculation means,
It is characterized by that.
第4の構成の工作機械によると、計測中継部材側に変位計測器対応計測部を設けたが、第3の構成の工作機械と同様に、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 According to the machine tool of the fourth configuration, the measuring unit corresponding to the displacement measuring instrument is provided on the measurement relay member side. However, as with the machine tool of the third configuration, even if thermal displacement occurs, the distance between the spindle center and the tool post Can be measured with high accuracy, and the processing accuracy can be improved.
この発明の第5の構成の工作機械は、図14に示す実施形態に対応する。第5の構成の工作機械は、この発明の前記基本構成において、前記刃物台基準位置計測部が、前記刃物台に取付けられた工具が接したことを検出するタッチセンサ、または前記刃物台に取付けられた工具に対する距離を検出するギャップセンサであり、前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部となるタッチセンサまたはギャップセンサの出力を用いて、主軸中心と刃物台に取付けられた前記工具の刃先との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
ことを特徴とする。
The machine tool having the fifth configuration of the present invention corresponds to the embodiment shown in FIG. According to a fifth aspect of the present invention, in the basic configuration of the present invention, the tool post reference position measurement unit is attached to the touch sensor for detecting that a tool attached to the tool post comes into contact with the tool post or the tool post. A gap sensor for detecting a distance to the tool, using a spindle center obtained from an output of each gap sensor of the spindle center measuring unit and an output of a touch sensor or a gap sensor serving as the tool post reference position measuring unit, A spindle center / tool post distance calculation means for obtaining a distance in a plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the cutting edge of the tool attached to the tool post is provided.
It is characterized by that.
第5の構成の工作機械によると、前記主軸中心計測部を設けた支持体に、刃物台の工具の刃先を直接に検出するタッチセンサまたはギャップセンサを設けたため、主軸中心に対する工具の刃先位置を、より一層精度良く検出することができる。
なお、前記タッチセンサを設けた場合、前記主軸中心・刃物台間距離計算手段は、タッチセンサがオンしたときの、主軸台に対する刃物台の相対移動を行わせる機構の持つ位置検出器の出力を計測値として用いる。ギャップセンサを用いた場合は、主軸台に対する刃物台の相対位置を定位置としてギャップ計測し、その計測値を前記主軸中心・刃物台間距離計算手段で用いても良く、また主軸台に対する刃物台の相対位置を移動させ、刃物台の相対移動を行わせる機構の持つ位置検出器の出力とギャップセンサの検出値との両方を用いても良い。
According to the machine tool of the fifth configuration, since the touch sensor or the gap sensor for directly detecting the tool edge of the tool post is provided on the support body provided with the spindle center measuring unit, the tool edge position with respect to the spindle center is determined. Thus, it can be detected with higher accuracy.
When the touch sensor is provided, the spindle center / tool post distance calculation means outputs the output of the position detector of the mechanism that causes the tool post to move relative to the spindle base when the touch sensor is turned on. Used as a measurement value. When a gap sensor is used, the gap may be measured with the relative position of the tool post relative to the headstock as a fixed position, and the measured value may be used in the spindle center / tool post distance calculation means, or the tool post relative to the headstock. Both the output of the position detector and the detection value of the gap sensor of the mechanism for moving the relative position of the tool post and performing the relative movement of the tool post may be used.
前記第3または第4の構成の工作機械において、前記チャックに把持されたワークが前記刃物台の工具で加工可能な位置まで前記主軸台が前進した状態で、前記刃物台基準位置計測部は、この刃物台基準位置計測部から前記第1の被検出軸が抜け出た位置となるように構成することが好ましい。これにより、計測のための各手段が干渉となることなく、加工が行える。また、干渉回避のための特別な手段を設ける必要がない。 In the machine tool of the third or fourth configuration, in the state where the headstock has advanced to a position where the work gripped by the chuck can be processed by the tool of the tool post, the tool post reference position measuring unit is It is preferable to configure so that the first detected shaft comes out of the tool post reference position measurement unit. Thereby, it can process without each means for measurement becoming interference. Further, it is not necessary to provide a special means for avoiding interference.
この発明の前記各構成の工作機械において、前記変位計測器の前記主軸中心計測部は、前記チャックの背面と主軸台の前面との間、または前記主軸台の内部に位置させても良い。このように変位計測器を配置することにより、主軸中心の正確な測定が可能なように、変位計測器を設置することができる。 In the machine tool having each configuration according to the present invention, the spindle center measuring unit of the displacement measuring device may be positioned between the back surface of the chuck and the front surface of the head stock or inside the head stock. By disposing the displacement measuring device in this way, the displacement measuring device can be installed so that accurate measurement of the center of the spindle can be performed.
この発明の前記各構成の工作機械において、移動命令の指令値に従って前記刃物台を前記主軸台に対して相対移動させる制御装置をを設け、この制御装置に、前記指令値に対して、前記主軸中心・刃物台間距離計算手段が求めた距離によって補正を行う熱変位補正手段を設けても良い。
ワーク径の加工精度は、主軸中心に対する工具の刃先位置の精度によって定まる。前記のように、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができれば、刃物台を主軸台に対して相対移動させる指令値に対して、前記主軸中心・刃物台間距離計算手段で求められた距離によって補正を行うことで、熱変位に対して精度の良い加工を行うことができる。
一般的に、一日における工作機械の温度変化は、一定ではない。前記構成のギャップセンサや主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた場合、その測定時の熱変位状態での主軸中心位置と刃物台間の距離が正確に検出されることになる。したがって、適宜の時間をおいて測定を行い、測定後に前記熱変位補正手段による補正を行うことで、精度の良い加工が行える。
In the machine tool according to each of the configurations of the present invention, a control device is provided that moves the tool post relative to the head stock according to a command value of a movement command, and the control device is provided with the spindle for the command value. You may provide the thermal displacement correction | amendment means which correct | amends with the distance calculated | required by the center and tool post distance calculation means.
The machining accuracy of the workpiece diameter is determined by the accuracy of the cutting edge position of the tool with respect to the spindle center. As described above, if the distance between the spindle center and the tool post can be measured with high accuracy, the spindle center / tool post distance calculation means can be used for the command value for moving the tool post relative to the spindle base. By performing correction according to the obtained distance, it is possible to perform processing with high accuracy with respect to thermal displacement.
Generally, the temperature change of a machine tool during a day is not constant. When the gap sensor and spindle center / tool post distance calculation means having the above-described configuration are provided, the distance between the spindle center position and the tool post in the thermal displacement state at the time of measurement is accurately detected. Therefore, it is possible to perform highly accurate processing by performing measurement at an appropriate time and performing correction by the thermal displacement correction means after measurement.
この発明の変位計測器は、主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部を共通の支持体に設けてなり、工作機械の主軸台に対して位置固定に設置される変位計測器であって、前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台基準位置計測部は、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有することを特徴とする。
この構成の変位計測器によると、第1の構成の工作機械につき前述したと同様に、主軸中心等の測定部位と被検出軸等の測定部位のそれぞれにつき、2次元方向の位置検出が行える。そのため、前記2箇所の測定部位間の距離を精度良く求めることができる。
The displacement measuring instrument of the present invention is a displacement measuring instrument that is provided with a spindle center measuring section and a tool post reference position measuring section on a common support, and is installed in a fixed position with respect to the spindle head of a machine tool, The spindle center measuring unit has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the spindle in at least two locations in the circumferential direction on an annular sensor support unit surrounding the outer circumference of the spindle, and the tool post reference position measuring unit Is characterized in that the annular sensor support part has gap sensors for detecting a gap with respect to the outer peripheral surface of the detected shaft inserted into the sensor support part in at least two places in the circumferential direction.
According to the displacement measuring instrument of this configuration, as described above for the machine tool of the first configuration, the position in the two-dimensional direction can be detected for each of the measurement site such as the spindle center and the measurement site such as the detected axis. Therefore, the distance between the two measurement sites can be obtained with high accuracy.
この発明の基本構成の工作機械は、ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台と、前記主軸に対して相対的に主軸半径方向および主軸軸方向に移動可能に設けられた刃物台とを備えた工作機械において、主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部を共通の支持体に設けてなる変位計測器を主軸台に対して位置固定に設置し、この変位計測器の前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台基準位置計測部は、主軸中心に対する前記刃物台の位置の検出に用いるセンサまたはセンサターゲットで構成されるため、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上が図れる。 A machine tool having a basic configuration according to the present invention is provided with a headstock rotatably supporting a spindle having a chuck for gripping a workpiece, and movable relative to the spindle in a radial direction and a spindle axis direction. In a machine tool equipped with a tool post, a displacement measuring instrument, in which a spindle center measuring unit and a tool post reference position measuring unit are provided on a common support, is installed in a fixed position with respect to the spindle base. The spindle center measuring part of the tool has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the spindle in at least two places in the circumferential direction on an annular sensor support part surrounding the outer circumference of the spindle, and the tool post reference position Since the measurement unit is composed of a sensor or sensor target used for detecting the position of the tool post relative to the spindle center, it can accurately measure the distance between the spindle center and the tool post even if thermal displacement occurs. And it is, thereby improving the machining accuracy.
この発明における第1の構成の工作機械は、前記基本構成の工作機械において、前記刃物台基準位置計測部が、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台に、前記主軸に対する前記刃物台の相対移動によって前記変位計測器の前記刃物台基準位置計測部内に挿脱可能に前記被検出軸を設け、前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けたため、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 According to a first configuration of the machine tool of the present invention, in the machine tool of the basic configuration, the tool post reference position measurement unit is inserted into the annular sensor support unit into the sensor support unit. Gap sensors for detecting a gap with respect to the turret have at least two locations in the circumferential direction, and are inserted into and removed from the tool post reference position measurement unit of the displacement measuring instrument by the relative movement of the tool post with respect to the spindle. The detected shaft is provided as possible, and the spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, and the axis of the detected shaft obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit, The distance between the spindle center and the tool post can be accurately measured even if thermal displacement occurs because a means for calculating the distance between the spindle center and the tool post is obtained to determine the distance in the plane perpendicular to the spindle center. , It is possible to improve the machining accuracy.
この発明の第2の構成の工作機械は、第1の構成の工作機械において、変位計測器に刃物台基準位置計測部を設ける代わりに、変位計測器に被検出軸を設け、この被検出軸を検出する刃物台基準位置計測部を刃物台に設けたものであるため、熱変位が生じても、第1の構成の工作機械と同様に、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 The machine tool of the second configuration of the present invention is the machine tool of the first configuration, in which instead of providing the tool post reference position measuring unit in the displacement measuring instrument, the detected axis is provided in the displacement measuring instrument. Since the tool post reference position measurement unit that detects the tool is provided on the tool post, the distance between the spindle center and the tool post can be accurately measured even if thermal displacement occurs, as with the first configuration machine tool. Therefore, the processing accuracy can be improved.
この発明における第3の構成の工作機械は、前記基本構成の工作機械において、前記刃物台基準位置計測部が、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される第1の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記主軸台および刃物台を設置したベッドに、前記第1の被検出軸と、刃物台位置計測部および第2の被検出軸のいずれか一方とを有する計測中継部材を設け、前記刃物台に前記第2の被検出軸および前記刃物台位置計測部のいずれか他方を設け、前記刃物台位置計測部は、前記第2の被検出軸が挿脱可能な支持枠部内に、この支持枠部内に挿入された第2の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第1の被検出軸の軸心位置と、前記刃物台位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第2の被検出軸の軸心位置とから、主軸中心と刃物台の所定位置との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けたため、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 According to a third configuration of the machine tool of the present invention, in the machine tool having the basic configuration, the tool post reference position measurement unit is inserted into the annular sensor support unit in the sensor support unit. A gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the first spindle, a turret position measuring unit, a turret position measuring unit; A measurement relay member having either one of the second detected shafts is provided, and the other one of the second detected shaft and the tool post position measuring unit is provided on the tool post, and the tool post position measuring unit is provided. The gap sensor for detecting a gap with respect to the outer peripheral surface of the second detected shaft inserted in the support frame portion is provided in the support frame portion in which the second detected shaft can be inserted and removed. The main shaft The spindle center obtained from the output of each gap sensor of the center measurement unit, the axis position of the first detected shaft obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measurement unit, and each of the tool post position measurement unit Calculate the distance between the spindle center and the tool post to obtain the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the predetermined position of the tool rest from the axis position of the second detected shaft obtained from the output of the gap sensor Since the means is provided, even if thermal displacement occurs, the distance between the spindle center and the tool post can be measured with high accuracy, and the processing accuracy can be improved.
この発明の第4の構成の工作機械は、第3の構成の工作機械において、変位計測器に刃物台基準位置計測部を設ける代わりに、変位計測器に被検出軸を設け、この被検出軸を検出する刃物台基準位置計測部を刃物台に設けたものであるため、熱変位が生じても、第3の工作機械と同様に、主軸中心と刃物台間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 The machine tool of the fourth configuration of the present invention is the machine tool of the third configuration, wherein instead of providing the tool post reference position measuring unit in the displacement measuring instrument, the detected axis is provided in the displacement measuring instrument. Since the tool post reference position measuring unit that detects the tool is provided on the tool post, even if thermal displacement occurs, the distance between the spindle center and the tool post can be measured with high accuracy, similar to the third machine tool. Therefore, the processing accuracy can be improved.
この発明における第5の構成の工作機械は、前記基本構成の工作機械において、前記刃物台基準位置計測部が、前記刃物台に取付けられた工具が接したことを検出するタッチセンサ、または前記刃物台に取付けられた工具に対する距離を検出するギャップセンサであり、前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部となるタッチセンサまたはギャップセンサの出力を用いて、主軸中心と刃物台に取付けられた前記工具の刃先との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けたため、熱変位が生じても、主軸中心と刃物台の工具刃先との間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。 According to a fifth configuration of the machine tool of the present invention, in the machine tool having the basic configuration, the tool post reference position measurement unit detects that a tool attached to the tool post is in contact with the tool, or the tool A gap sensor for detecting a distance to a tool mounted on a table, and a spindle center obtained from an output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, and an output of a touch sensor or a gap sensor serving as the tool post reference position measuring unit. Using the spindle center / tool post distance calculation means for determining the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the cutting edge of the tool attached to the tool post, even if thermal displacement occurs The distance between the spindle center and the tool edge of the tool post can be measured with high accuracy, and the processing accuracy can be improved.
この発明の変位計測器は、主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部を共通の支持体に設けてなり、工作機械の主軸台に対して位置固定に設置される変位計測器であって、前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台基準位置計測部は、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有するため、2箇所の測定部位におけるそれぞれ2次元方向の変位を計測することができて、前記2箇所の測定部位間の距離を精度良く求めることができる。 The displacement measuring instrument of the present invention is a displacement measuring instrument that is provided with a spindle center measuring section and a tool post reference position measuring section on a common support, and is installed in a fixed position with respect to the spindle head of a machine tool, The spindle center measuring unit has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the spindle in at least two locations in the circumferential direction on an annular sensor support unit surrounding the outer circumference of the spindle, and the tool post reference position measuring unit Has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the detected shaft inserted into the annular sensor support portion at at least two locations in the circumferential direction. The displacement in the two-dimensional direction can be measured, and the distance between the two measurement sites can be obtained with high accuracy.
この発明の第1の第1の実施形態を図1ないし図7と共に説明する。この工作機械は数値制御式の工作機械であり、機械部分である工作機械本体1と、この工作機械本体1を制御する制御装置2とで構成される。工作機械本体1は、主軸移動型の旋盤であり、ベッド3上に送り台4を介して設置された主軸台5に、主軸6が回転自在に支持され、ベッド3上に固定支持台7を介してタレット型の刃物台8が回転割出可能に支持されている。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This machine tool is a numerically controlled machine tool, and includes a
送り台4は、ベッド3に設けられた案内9上を、主軸6の中心Oに対して直交方向(X軸方向)となる左右方向に移動自在に設置され、ベッド3上に設置されたサーボモータ等のモータ10とその回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構11とからなるX軸移動機構12によって左右に進退駆動される。前記送りねじ機構11は、ねじ軸とナットとからなる。図4のように、主軸台5は、送り台4上に設けられた案内13上に主軸軸心方向(Z軸方向)に移動自在に設置され、送り台4上に設置されたモータ14(図1)とその回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構15からなるZ軸移動機構16によって前後に進退駆動される。前記送りねじ機構15は、ねじ軸とナットとからなる。主軸6の回転駆動は、主軸台5に内蔵の主軸モータ(図示せず)よって行われる。主軸6の前端にはチャック17が着脱可能に設けられている。チャック17は、チャック半径方向に移動する複数のチャック爪17aにより、ワークW(図2)を把持可能である。
The feed table 4 is installed on a
刃物台8は、固定支持台7にX軸方向に沿う水平な回転中心T回りに回転自在であり、外周部に円周方向に並ぶ複数の工具取付部8aを有している。各工具取付部8aに、バイトや回転工具等の工具18が取付けられる。刃物台8は、固定支持台7に設けれらた割出用モータ(図示せず)により、任意の工具取付部8aが主軸6に対向する位置に旋回割出しされる。刃物台8は、その正面形状が、図5に示すような多角形状であっても、また円形であっても良い。なお、図5では、工具18は一部の工具取付部8aに取付けられたもののみを示し、他は図示を省略してある。
The
図1において、この実施形態の工作機械は、前記基本構造の工作機械本体1において、主軸台5に対して位置固定に変位計測器20を設け、かつ刃物台8に被検出軸21を設けたものである。
被検出軸21は丸軸状であって、刃物台8の工具取付部8aの一つにホルダ21aを介して取付けられる。刃物台8を、被検出軸21が取付けられた工具取付部8aが主軸6に対向する角度位置に割り出された状態で、被検出軸21は主軸6と平行となり、主軸6の側方に位置する。被検出軸21の材質は特に問わないが、変位計測器20に磁気式のセンサを用いる場合は、鋼材等の磁性体製とされる。
変位計測器20は、主軸中心計測部22と、被検出軸21を検出する刃物台基準位置計測部23を共通の支持体24に設けたものである。
In FIG. 1, the machine tool according to this embodiment is provided with a
The detected
The
図6に変位計測器20の正面形状を拡大して示す。主軸中心計測部22は、主軸6の外周を囲む円環状のセンサ支持部24aに、主軸6の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサS(S1 〜S6 )を設けたものである。刃物台基準位置計測部23は、主軸中心計測部22と同様な構成であり、円環状のセンサ支持部24bに、このセンサ支持部24b内に挿入される被検出軸21の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサ(S1 〜S6 )を設けたものである。前記支持体24は、前記各円環状のセンサ支持部24a,24bをアーム部24cの両端に設けてなり、板状とされている。
FIG. 6 shows an enlarged front view of the
変位計測器20は、主軸中心計測部22のセンサ支持部24aの中心軸が主軸中心Oと一致し、かつ刃物台基準位置計測部23が主軸中心計測部22に対して同一高さで側方に位置するように設置される。図1に示すように、主軸中心計測部22は、チャック17の背面と主軸台5の前面との間に配置されている。なお、主軸中心計測部22を主軸台5の内部に配置し、刃物台基準位置計測部23が主軸台5から突出ように配置してもよい。 変位計測器20を固定する箇所は、変位計測器20が主軸台6に対して位置固定となる箇所であれば良いが、この例では、支持体24を主軸台6の側面に取付台25を介して取付けている。支持体24の取付台25への固定は、支持体24に設けられた複数の取付孔24e(図6)に挿通したボルトにより行われる。支持体24における取付孔24eを設けた固定部位は、例えば前記アーム部24cとされる。図示の例では、アーム部24cが短く、各センサ支持部24a,24bの互いに隣合う箇所に取付孔24eが設けられている。
In the
なお、変位計測器20は、工作機械の熱が伝わり難いように設置することが好ましく、変位計測器20と主軸台5(図1)との間のいずれかの箇所に、例えばゴム材や樹脂材等の断熱材(図示せず)を介在させても良い。また、支持体24を、鋼材に比べて線膨張係数が小さなセラミックス系等の材質としても良い。
In addition, it is preferable to install the
図6において、主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23のギャップセンサSの配置は、主軸中心および被検出軸軸心の2次元方向の変位(X軸方向:左右方向、およびY軸方向:上下方向)の検出が可能なように、各センサ支持部24a,24bに対して少なくとも2個設ければ良いが、3個以上設けることが好ましい。この例では、互いに一対ずつ差動的に出力を得る6個のギャップセンサS(S1 〜S6 )を設けている。6個のギャップセンサS1 〜S6 は、円周方向に等間隔で配置してあり、直径方向に対向する2個ずつが対として用いられて、120°間隔でずれた3軸方向の出力を得る。各ギャップセンサSは、例えば、磁気インピーダンスを検出するコイル等で構成される。各ギャップセンサSは、この他に静電容量式等のものであっても良い。センサ支持部24a,24bの内周にはカバー29を設け、ギャップセンサSがカバー29よりも内径側に突出しないように保護してある。
In FIG. 6, the arrangement of the gap sensor S in the spindle
なお、ギャップセンサSを2個とする場合は、例えばセンサ支持部24a,24bの中心に対してX軸方向に離れる位置と、これに直交するY軸方向に離れる位置との、互いに90度離れた配置とする。
When two gap sensors S are used, for example, a position away from the center of the
各ギャップセンサSの出力は、図1の主軸中心・刃物台間距離計算手段28に入力される。主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、この実施形態では制御装置2に設けられているが、制御装置2とは別に設けても良い。主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23の各ギャップセンサSの出力から主軸6の中心O、および被検出軸12の中心Qの位置を求めて前記主軸中心Oと刃物台8の特定部位間の、主軸中心Oに対して垂直な面内での距離を計算する手段である。
The output of each gap sensor S is input to the spindle center / tool post distance calculation means 28 in FIG. The spindle center / tool post distance calculation means 28 is provided in the
主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、具体的には、主軸中心計測部22のセンサ支持部24aの中心(より正確には、放射状配置で円周方向に並ぶギャップセンサSの放射中心軸)に対する主軸6の中心Oの直交2軸(X軸,Y軸)方向の検出、および刃物台基準位置計測部23のセンサ支持部24bの中心(より正確には、前記と同じくギャップセンサSの放射中心軸)に対する被検出軸21の軸心Qの直交2軸(X軸,Y軸)方向のずれの検出を行う。これらのずれの検出値から、主軸6の中心Oと被検出軸21の軸心Q間の、基準距離(常温(20°Cの距離)となる設計寸法)に対するずれ量を計算する。この中心Oと軸心Q間の距離のずれ量から、主軸中心Oと刃物台8の任意の部位(例えば工具18の刃先)との間の距離のずれ量を任意の計算式等で求める。中心Oと軸心Q間の距離のずれ量が、主軸中心Oと工具18の刃先位置との間の距離のずれ量であると推定しても良い。
Specifically, the spindle center / tool post distance calculating means 28 is the center of the
主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23において、ギャップセンサSを3個以上配置する場合は、各ギャップセンサSの出力から、各センサ支持部24a,24bの中心に対するX軸方向の距離と、Y軸方向の距離とに変換する変換手段が、例えば主軸中心・刃物台間距離計算手段28に設けられる。
In the spindle
図7は、その変換手段26の一例を示す。変換手段26は、例えば集積回路からなり、3軸の入力端子IA ,IB ,IC と、X,Y2軸の出力端子OX ,OY とを有している。対向配置される一対ずつのギャップセンサS(S1 〜S6 )の出力は、各差動検出回路27を介して、その検出された差動値が、互いに120°離れた3つの軸方向の検出値A,B,Cとして、変換手段26の3軸の入力端子IA ,IB ,IC に入力される。前記3軸方向の検出値A,B,Cは、変位計測器20のセンサ支持部24a,24bの中心に対する、被検出軸21の軸心の前記3軸方向の各ずれ量である。例えば、Y軸方向に対向する2つのギャップセンサS1 ,S2 の出力は、センサ支持部24a,24bの中心に対して被検出軸21が下方にずれていると、そのずれ量だけ、上側のギャップセンサS1 の検出値はプラスとなり、下側のギャップセンサS2 の検出値はマイナスとなるが、このプラス分とマイナス分の絶対値の和が出力される。なお、単位を合わせると、前記和の1/2がずれ量となるが、差動検出回路27の出力としては、前記の和となる電圧値で扱えば良い。前記の差動値を検出することで、対向する2つのギャップセンサSの出力の平均値が検出できて、検出精度が向上する。変換手段26は、これら3軸方向のギャップ検出値A,B,Cを、前記センサ支持部24a,24bの中心に対するX軸方向の距離と、Y軸方向の距離の出力X,Yとして、各軸の出力端子OX ,OY から出力する。変換手段26による前記3軸方向の入力値を2軸方向に出力値に変換する処理は、例えば3点法の原理等を用いるなど、任意の演算方式で行われる。
FIG. 7 shows an example of the converting
なお、前記差動検出回路27は、変位計測器20に設けても良い。また、前記変換手段26は、独立した集積回路による他に、図1の制御装置2を構成するコンピュータで演算を行うものであっても良い。
The
図1において、制御装置2はコンピュータ式の数値制御装置からなり、加工プログラム31の各命令を、演算制御部32で解読して実行し、工作機械本体1の各駆動源に制御命令を与える。加工プログラム31のX軸方向の移動命令31aは、移動先を示す指令値の位置へ刃物台18をX軸方向へ相対的に移動させる命令であり、演算制御部32により、X軸のモータ10を駆動する命令として出力される。前記X軸方向の移動命令31aは、この例では主軸中心Oを原点位置とするX軸方向の座標値で記述される。
In FIG. 1, the
演算制御部32は、熱変位補正手段33を有していて、加工プログラム31におけるX軸方向の移動命令31aの指令値に対し、モータ10へ出力する指令値を、前記主軸中心・刃物台間距離計算手段28が求めた距離によって補正する。熱変位補正手段33は、例えば、常に、主軸中心・刃物台間距離計算手段28が求めた距離を記憶してその記憶した距離に対応する補正を行うものとされる。この場合、変位計測器20による測定を行って主軸中心・刃物台間距離計算手段28の計算値が更新されると、その後に行う熱変位補正手段33の補正量が変わることになる。熱変位補正手段33による補正量については、後に測定動作の説明と共に説明する。
The
なお、熱変位補正手段33は、スイッチ操作等による所定の入力により能動状態と非能動状態とに切換可能とされる。測定動作は、制御装置2に付属の操作盤(図示せず)の入力操作によって手動で行うようにしても良く、また測定用のプログラム(図示せず)を設けておいて、その測定用プログラムを制御装置31に実行させることで一連の測定動作を自動で行うようにしても良い。測定を自動で行うようにする場合、タイマ(図示せず)等で設定時刻に測定を行うようにしても、また開始用スイッチをオペレータがオンすることで、一連の自動測定が開始されるようにしても良い。
The thermal displacement correction means 33 can be switched between an active state and an inactive state by a predetermined input by a switch operation or the like. The measurement operation may be performed manually by an input operation of an operation panel (not shown) attached to the
前記構成による測定および熱変位補正につき説明する。図3に示すように、まず刃物台8を被測定軸21の設置された工具取付部8aが主軸6に対向する位置に割出す。この状態で、刃物台8と主軸6との相対移動、この実施形態では送り台4および主軸台5の移動により、刃物台8の被測定軸21を、図1のように変位計測器20の刃物台基準位置計測部23のセンサ支持部24b内に挿入させる。
The measurement and thermal displacement correction according to the above configuration will be described. As shown in FIG. 3, the
この挿入状態で、変位計測器20の主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23におけるギャップセンサS(S1 〜S6 )によるギャップ測定を行う。各ギャップセンサSの測定値は、主軸中心・刃物台間距離計算手段28に入力され、主軸6の中心Oおよび被検出軸21の軸心位置が求められて、これら主軸中心Oと被検出軸軸心Q間の、主軸中心Oに垂直な面内での距離が計算される。
主軸中心・刃物台間距離計算手段28で求める主軸6の中心Oの位置の値、および被検出軸21の中心Qの位置の値は、いずれも、熱変位がないとみなす基準状態、例えば工作機械が常温(20°C)のときは零となり、熱変位が生じていれば、その熱変位による主軸中心Oおよよび被検出軸軸心Qのずれ量の値となる。主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、このように求まる主軸中心Oと被検出軸中心Q間の距離を計算する。この距離は、例えば、前記熱変位がない場合の主軸中心Oの位置と被検出軸軸心Qの座標位置に対して、検出された各ずれ量だけずらせた位置O′,Q′(図示せず)を求め、両位置O′,Q′間の距離とする。
In this insertion state, the gap measurement is performed by the gap sensor S (S 1 to S 6 ) in the spindle
Both the value of the position of the center O of the
主軸中心・刃物台間距離計算手段28の計算結果は、主軸中心・刃物台間距離計算手段28または熱変位補正手段33に記憶される。熱変位補正手段33は、このように求められ、記憶された主軸中心と刃物台8間の距離に応じ、加工プログラム21のX軸移動命令31aを演算制御部32で実行し、図2のように加工するときに、そのX軸移動命令31aの指令値を補正する。この補正は、例えば、主軸中心Oと被検出軸軸心Q間の検出された距離と設計寸法との差を、前記指令値に加算する補正とする。なお、熱変位補正手段33は、例えば前記主軸中心・刃物台間距離計算手段28の計算結果に対して補正量を定める演算式またはテーブル等の関係設定手段を有していて、この手段を用いて定めた補正量によって前記指令値を補正するようにしても良い。前記関係設定手段で定める関係は、例えば、実際の運転結果等に基づき、主軸中心・刃物台間距離計算手段28で求められる距離と指令値との差に対する補正量等の関係を定めたものとしても良い。このように熱変位補正手段33により補正を行うことにより、加工時の主軸中心Oから刃先までの距離Rを、熱変位に対応して精度良く補正できて、加工精度が向上する。
一日のうちの、例えば1時間おき等の設定時間毎、あるいは設定時刻毎に測定を行い、主軸中心・刃物台間距離計算手段28の計算結果を更新しておくことで、適切な熱変位補正が行える。
The calculation result of the spindle center / tool post distance calculation means 28 is stored in the spindle center / tool post distance calculation means 28 or the thermal displacement correction means 33. The thermal displacement correction means 33 executes the
By measuring at a set time such as every other hour of the day, or at a set time, and updating the calculation result of the spindle center / tool post distance calculation means 28, an appropriate thermal displacement can be obtained. Correction can be made.
この構成の工作機械によると、このように、主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23を有する変位計測器20を設けると共に、刃物台8に被検出軸21を設け、前記主軸中心計測部22および刃物台基準位置計測部23は、それぞれ主軸6の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサSおよび被検出軸21の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサSを円周方向の少なくとも2箇所に設け、前記各ギャップセンサSの出力から求まる主軸中心Oと被検出軸の軸心Qとの距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段28を設けたため、熱変位が生じても、主軸中心つと刃物台8間の距離を精度良く測定することができて、熱変位補正により加工精度の向上が図ることができる。
According to the machine tool having this configuration, in this way, the
なお、前記実施形態では、主軸移動型の旋盤に適用した場合につき説明したが、この発明は、例えば図8に示す刃物台移動型の旋盤に適用することもできる。同図の刃物台移動型の旋盤からなる工作機械本体1Aでは、主軸台5Aはベッド3に固定設置される。タレット型の刃物台8Aは、ベッド3上に下側送り台7Aおよび上側送り台7Bを介して直交2軸(X軸,Z軸)方向に移動可能に設置される。下側送り台7Aはベッド3の案内9A上をX軸方向に移動自在であり、上側送り台7Bは下側送り台7A上をZ軸方向に移動自在に設置される。下側送り台7Aおよび下側送り台7Aは、モータおよび送りねじ機構等からなる各軸の移動機構12A,16Aにより進退駆動される。刃物台8Aは、外周に複数の工具取付部8Aaを有していて、その一つに前記構成の被検出軸21が取付けられる。その他の構成,効果は、図1ないし図7に示す実施形態と同様である。
In addition, although the said embodiment demonstrated about the case where it applied to a spindle moving type | mold lathe, this invention can also be applied to the turret movement type lathe shown, for example in FIG. In the machine tool
図9は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図1ないし図7に示す実施形態において、変位計測器20の刃物台基準位置計測部を、センサターゲットとなる被検出軸21とし、刃物台8に刃物台搭載計測器30を設けたものである。被検出軸21は、変位計測器20の支持体24に設ける。刃物台搭載計測器30は、刃物台8の工具取付部8aの一つにホルダ41を介して取付ける。被検出軸21の軸心、および刃物台基準位置計測部23は主軸6の中心Oと平行とする。刃物台搭載計測器30は、図1ないし図7に示した第1の実施形態における刃物台基準位置計測部23と同じ構成のものである。ただし、刃物台搭載計測器30の各センサSを取付ける環状のセンサ支持枠は、前記ホルダ41に設けられる。
FIG. 9 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, the tool post reference position measuring unit of the
このように構成した場合も、第1の実施形態と同様に、熱変位が生じても、主軸中心Oと刃物台8間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。その他の構成,効果は、第1の実施形態と同様である。
Even in such a configuration, as in the first embodiment, even if thermal displacement occurs, the distance between the spindle center O and the
図10,図11は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図1ないし図7に示す実施形態において、主軸台5に設置された変位計測器20の刃物台基準位置計測部23と、刃物台8に取付けられた被検出軸との間の測定を、ベッド3に設置された計測中継部材42を介して行うように構成したものである。変位計測器20は、第1の実施形態で説明したものと同じ構成であり、第1の実施形態と同様に主軸台5に設置されている。なお、この実施形態のようにベッド3に設置された計測中継部材42を介在させる場合は、工作機械本体1が、主軸台5が少なくとも前後に移動する主軸移動型であることが必要である。
10 and 11 show still another embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 between the tool post reference
計測中継部材42は、平面形状がU字状の中継部材フレーム43を、中央で取付台44を介してベッド3に固定設置し、中継部材フレーム43の両端に、第1の被検出軸21Aと、刃物台位置計測部45とをそれぞれ設けたものである。中継部材フレーム43とベッド3との間は、熱伝導を遮断する断熱材(図示せず)を介在させることが好ましい。第1の被検出軸21Aは、変位計測器20の刃物台基準位置計測部23に挿入されて刃物台基準位置計測部23に軸心を検出させる軸である。第1の被検出軸21Aは、主軸中心Oと平行に設けられ、変位計測器20の背面側に設置されて、図10のように主軸台5が後退することにより、第1の被検出軸21Aが刃物台基準位置計測部23に挿入される。
The
刃物台位置計測部45は、刃物台8に取付けられた被検出軸である第2の被検出軸21Bを検出する計測部である。第2の被検出軸21Bは、第1の実施形態の被検出軸21と同様に刃物台8に設置される。第1の被検出軸21Aの軸心と刃物台位置計測部45の中心とは、同一直線上に設置することが好ましいが、互いに異なる位置であっても良い。
The tool post
図10(B)に示すように、刃物台位置計測部45は、第2の被検出軸21Bが挿脱可能な支持枠部46内に、この支持枠部46内に挿入された第2の被検出軸21Bの外周面に対する隙間を検出するギャップセンサSを円周方向の少なくとも2箇所に有するものである。刃物台位置計測部45のギャップセンサSの配置は、主軸中心計測部22や刃物台基準位置計測部23と同様であるが、支持枠部46は、直径方向に対応する円周方向の2か所に、この例では上下部に被検出軸通過用開口46a,46bを有し、刃物台8の旋回時に第2の被検出軸21Bが被検出軸通過用開口46a,46bを通って支持枠部46を通過可能とされている。なお、刃物台8を移動型とした場合は、支持枠部46は被検出軸通過用開口46a,46bを設けることが不要であり、円環状としても良い。
As shown in FIG. 10 (B), the tool post
第2の被検出軸21Bの刃物台8への取付けは、ホルダ48を介して行うが、ホルダ48は工具18の取付け用の工具ホルダを兼用するものであっても良い。
The second detected
主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、主軸中心計測部22の各ギャップセンサSの出力から求まる主軸中心と、刃物台基準位置計測部23の各ギャップセンサSの出力から求まる第1の被検出軸21Aの軸心位置と、刃物台位置計測部45の各ギャップセンサSの出力から求まる第2の被検出軸21Bの軸心位置とから、主軸中心Oと刃物台8の所定位置との間の、主軸中心Oに垂直な面内での距離を求める。
The spindle center / tool post distance calculation means 28 is a first spindle target obtained from the spindle center obtained from the output of each gap sensor S of the spindle
この実施形態では、計測中継部材42を介して計測することになるが、第1の実施形態と同様に、熱変位が生じても、主軸中心Oと刃物台8間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。この実施形態の場合、図11に示すように、チャック17に把持されたワークWが刃物台8の工具18で加工可能な位置まで主軸台5が前進した状態では、刃物台基準位置計測部23は、第1の被検出軸21Aが抜け出た位置となる。また、この構成の場合、ベッド3に設置された計測中継部材42を介在させて計測するため、ベッド3に対して位置固定に設けられる変位計測器20に対し、刃物台8に設けた手段では、両者間の距離が長くなるなど、直接には検出し難い位置関係となる工作機械であっても、主軸中心Oと刃物台8との間の距離を精度良く求めることができる。その他の構成,効果は、第1の実施形態と同様である。
In this embodiment, the measurement is performed via the
図12は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図10,図11に示した実施形態において、計測中継部材42に刃物台位置計測部45を設ける代わりに、刃物台8に刃物台位置計測部45を設け、かつ第2の被検出軸21Bを計測中継部材42に設けたものである。
FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, instead of providing the tool post
このように構成した場合も、前記各実施形態と同様に、熱変位が生じても、主軸中心Oと刃物台8間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。その他の構成,効果は、図10,図11に示す実施形態と同様である。
Even when configured in this manner, the distance between the spindle center O and the
図13は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図10,図11に示した実施形態において、変位計測器20に刃物台基準位置計測部23を設ける代わりに、第1の被検出軸21Aを設け、計測中継部材42に変位計測器対応計測部40を設けたものである。
FIG. 13 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the embodiment shown in FIGS. 10 and 11, instead of providing the tool post reference
このように構成した場合も、前記各実施形態と同様に、熱変位が生じても、主軸中心Oと刃物台8間の距離を精度良く測定することができて、加工精度の向上を図ることができる。その他の構成,効果は、図10,図11に示す実施形態と同様である。
なお、この実施形態において、その変形例として、図12に示す例と同様に、計測中継部材42に第2の被検出軸21Bを設け、刃物台8に刃物台位置計測部45を設けても良い。
Even when configured in this manner, the distance between the spindle center O and the
In this embodiment, as a modification, the
図14は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図1に示した実施形態において、変位計測器20の刃物台基準位置計測部を、ギャップセンサSを有するものとする代わりに、タッチセンサ23Bを支持体24に設けたものである。タッチセンサ23Bは、接触検出面23Baに物が接することでオンとなるセンサであり、刃物台8の主軸6に対向する加工位置に割り出された工具18が刃先が接触検出面23Baに接触可能なうように設けられる。接触検出面23Baは主軸6の中心Oと直交する水平な線上に位置させる。主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、主軸台5をX軸方向に移動させるモータ10に設けたられたパルスコーダまたはエンコーダ等の位置検出器10aの位置検出値を、タッチセンサ23Bがオンしたときに読み、その値を工具18の刃先位置として記憶する。この記憶した刃先位置と、変位計測器20の主軸中心計測部22の各ギャップセンサSから得られる主軸中心Oの位置との差を、主軸中心・工具刃先間距離として計算する。
FIG. 14 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the embodiment shown in FIG. 1, the tool rest reference position measurement unit of the
この実施形態の場合、主軸中心計測部22を有する変位計測器20に設けられたタッチセンサ23Bにより、刃先位置を直接に検出するので、より一層精度良く、主軸中心・工具刃先間距離を計測することができる。
この実施形態におけるその他の構成は、図1に示した第1の実施形態と同様である。
In the case of this embodiment, the position of the cutting edge is directly detected by the
Other configurations in this embodiment are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
なお、図14の実施形態において、変位計測器20の刃物台基準位置計測部として、タッチセンサ23Bの代わりに、ギャップセンサ(図示せず)を設けても良い。このギャップセンサも、主軸6に対向する加工位置に割り出された刃物台8の工具18の刃先位置を検出可能なように、センサ中心を主軸6の中心Oと直交する水平な線上に位置させる。ギャップセンサを設けた場合は、計測するときの主軸台6は刃物台8との相対位置を定めておいて、主軸中心・刃物台間距離計算手段28は、その定まった位置にある状態で刃先とのギャップを読み取り、刃先位置を求めるようにしても良く、また主軸台5に対する刃物台8の相対位置を移動させ、刃物台8の相対移動を行わせるモータ10の持つ位置検出器10aの出力とギャップセンサの検出値との両方を用いても良い。
In the embodiment of FIG. 14, a gap sensor (not shown) may be provided as a tool post reference position measurement unit of the
1,1A…工作機械本体
2…制御装置
3…ベッド
4…送り台
5,5A…主軸台
6…主軸
7…固定支持台
8,8A…刃物台
8a,8Aa…工具取付部
17…チャック
18…工具
20…変位計測器
21…被検出軸(刃物台基準位置計測部)
21A…第1の被検出軸(刃物台基準位置計測部)
21B…第2の被検出軸
22…主軸中心計測部
23…刃物台基準位置計測部
23B…タッチセンサ
24…支持体
24a,24b…センサ支持部
26…変換手段
27…差動検出回路
28…主軸中心・刃物台間距離計算手段
30…刃物台搭載計測器
31…加工プログラム
31a…移動命令
32…演算制御部
33…熱変位補正手段
40…変位計測器対応検出部
42…計測中継部材
43…中継部材フレーム
45…刃物台位置計測部
46…支持枠部
O…主軸の中心
Q…被検出軸の軸心
S,S1 〜S6 …ギャップセンサ
DESCRIPTION OF
21A ... 1st axis to be detected (tool post reference position measuring unit)
21B ... Second detected
Claims (10)
主軸中心計測部および刃物台基準位置計測部を共通の支持体に設けてなる変位計測器を主軸台に対して位置固定に設置し、
この変位計測器の前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記刃物台基準位置計測部は、主軸中心に対する前記刃物台の位置の検出に用いるセンサまたはセンサターゲットで構成される工作機械。 A machine tool comprising a headstock that rotatably supports a spindle having a chuck for gripping a workpiece at a tip, and a tool rest that is movable relative to the spindle in a radial direction of the spindle and in the direction of the spindle axis. In
A displacement measuring instrument, which is provided with a spindle center measuring unit and a tool post reference position measuring unit on a common support, is installed in a fixed position with respect to the spindle table,
The spindle center measuring unit of the displacement measuring instrument has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the spindle at at least two locations in the circumferential direction on an annular sensor support that surrounds the outer circumference of the spindle.
The tool post reference position measuring unit is a machine tool configured with a sensor or a sensor target used for detecting the position of the tool post with respect to the spindle center.
前記刃物台に、前記主軸に対する前記刃物台の相対移動によって前記変位計測器の前記刃物台基準位置計測部内に挿脱可能に前記被検出軸を設け、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
請求項1記載の工作機械。 The tool post reference position measuring unit has, at an annular sensor support part, gap sensors that detect gaps with respect to the outer peripheral surface of the detected shaft inserted into the sensor support part in at least two places in the circumferential direction,
In the tool post, the detected shaft is provided so that it can be inserted into and removed from the tool post reference position measurement unit of the displacement measuring instrument by relative movement of the tool post with respect to the main shaft,
In a plane perpendicular to the spindle center, the spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measurement unit and the axis of the detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measurement unit Provided with spindle center / tool post distance calculation means to find the distance,
The machine tool according to claim 1.
前記刃物台に、前記主軸に対する前記刃物台の相対移動によって前記変位計測器の前記被検出軸が挿脱可能な環状のセンサ支持部、およびこのセンサ支持部内に挿入された前記被検出軸との間の隙間を検出するギャップセンサを前記センサ支持部の円周方向の少なくとも2箇所に有する刃物台搭載計測器を設け、
前記変位計測器の前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台搭載計測器の各ギャップセンサの出力から求まる被検出軸の軸心との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
請求項1記載の工作機械。 The tool post reference position measurement unit is a detected axis serving as a sensor target, and the detected axis is parallel to the center of the main axis,
An annular sensor support portion into which the detected shaft of the displacement measuring instrument can be inserted and removed by relative movement of the tool post with respect to the main shaft, and the detected shaft inserted into the sensor support portion. A tool post mounting measuring instrument having gap sensors for detecting a gap between them in at least two places in the circumferential direction of the sensor support portion;
The spindle center that is obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit of the displacement measuring instrument and the axis of the detected axis that is obtained from the output of each gap sensor of the tool mounting instrument is perpendicular to the spindle center. Provided spindle center / tool post distance calculation means to calculate the distance in the plane,
The machine tool according to claim 1.
前記主軸台および刃物台を設置したベッドに、前記第1の被検出軸と、刃物台位置計測部および第2の被検出軸のいずれか一方とを有する計測中継部材を設け、
前記刃物台に前記第2の被検出軸および前記刃物台位置計測部のいずれか他方を設け、 前記刃物台位置計測部は、前記第2の被検出軸が挿脱可能な支持枠部内に、この支持枠部内に挿入された第2の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第1の被検出軸の軸心位置と、前記刃物台位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第2の被検出軸の軸心位置とから、主軸中心と刃物台の所定位置との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
請求項1記載の工作機械。 The tool post reference position measuring unit includes at least two gap sensors in the circumferential direction for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the first detected shaft inserted into the annular sensor support unit. Have
The bed on which the headstock and the tool post are installed is provided with a measurement relay member having the first detected shaft and either the tool post position measuring unit or the second detected shaft,
The turret is provided with the other one of the second detected shaft and the turret position measuring unit, and the turret position measuring unit is provided in a support frame portion into which the second detected shaft can be inserted and removed. Having gap sensors for detecting gaps with respect to the outer peripheral surface of the second detected shaft inserted into the support frame at at least two locations in the circumferential direction;
The spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, the axial position of the first detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit, and the tool post position measuring unit The distance between the spindle center and the tool post to obtain the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the predetermined position of the tool rest from the axial center position of the second detected shaft obtained from the output of each gap sensor Provided distance calculation means,
The machine tool according to claim 1.
前記主軸台および刃物台を設置したベッドに、前記第1の被検出軸が挿脱可能な環状のセンサ支持部に、第1の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有する変位計測器対応計測部と、刃物台位置計測部および第2の被検出軸のいずれか一方とを有する計測中継部材を設け、
前記刃物台に前記第2の被検出軸および前記刃物台位置計測部のいずれか他方を設け、 前記刃物台位置計測部は、前記第2の被検出軸が挿脱可能な支持枠部内に、この支持枠部内に挿入された第2の被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを円周方向の少なくとも2箇所に有し、
前記主軸中心計測部の各ギャップセンサの出力から求まる主軸中心と、前記刃物台基準位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第1の被検出軸の軸心位置と、前記刃物台位置計測部の各ギャップセンサの出力から求まる第2の被検出軸の軸心位置とから、主軸中心と刃物台の所定位置との、主軸中心に垂直な面内での距離を求める主軸中心・刃物台間距離計算手段を設けた、
請求項1記載の工作機械。 The tool post reference position measurement unit is a first detected axis serving as a sensor target, and the first detected axis is parallel to the center of the main axis,
A gap sensor for detecting a gap with respect to an outer peripheral surface of the first detected shaft is provided on a circular sensor support portion in which the first detected shaft can be inserted and removed on the bed on which the spindle stock and the tool rest are installed. A measurement relay member having a measurement unit corresponding to a displacement measuring instrument having at least two positions in the direction, and either one of the tool post position measurement unit and the second detected shaft;
The turret is provided with the other one of the second detected shaft and the turret position measuring unit, and the turret position measuring unit is provided in a support frame portion into which the second detected shaft can be inserted and removed. Having gap sensors for detecting gaps with respect to the outer peripheral surface of the second detected shaft inserted into the support frame at at least two locations in the circumferential direction;
The spindle center obtained from the output of each gap sensor of the spindle center measuring unit, the axial position of the first detected axis obtained from the output of each gap sensor of the tool post reference position measuring unit, and the tool post position measuring unit The distance between the spindle center and the tool post to obtain the distance in the plane perpendicular to the spindle center between the spindle center and the predetermined position of the tool rest from the axial center position of the second detected shaft obtained from the output of each gap sensor Provided distance calculation means,
The machine tool according to claim 1.
請求項1記載の工作機械。 The tool post reference position measurement unit is a touch sensor that detects that a tool attached to the tool post comes into contact with the tool post or a gap sensor that detects a distance to the tool attached to the tool post, and the spindle center measurement The spindle center between the spindle center obtained from the output of each gap sensor of the tool and the spindle center and the tool tip attached to the tool rest using the output of the touch sensor or gap sensor serving as the tool rest reference position measuring section. The spindle center / tool post distance calculation means for calculating the distance in the plane perpendicular to the center is provided.
The machine tool according to claim 1.
前記主軸中心計測部は、主軸の外周を囲む環状のセンサ支持部に、主軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有し、前記刃物台基準位置計測部は、環状のセンサ支持部に、このセンサ支持部内に挿入される被検出軸の外周面に対する隙間を検出するギャップセンサを、円周方向の少なくとも2箇所に有することを特徴とする変位計測器。 Displacement measuring instrument that is provided with a spindle center measuring unit and a tool post reference position measuring unit on a common support, and is installed in a fixed position with respect to the spindle base of a machine tool,
The spindle center measuring unit has a gap sensor for detecting a gap with respect to the outer circumferential surface of the spindle in at least two locations in the circumferential direction on an annular sensor support unit surrounding the outer circumference of the spindle, and the tool post reference position measuring unit Is a displacement measuring instrument having gap sensors for detecting gaps with respect to the outer peripheral surface of the detected shaft inserted into the sensor support portion at least at two locations in the circumferential direction.
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