JP2505534B2 - 工具検出装置 - Google Patents
工具検出装置Info
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- JP2505534B2 JP2505534B2 JP63135534A JP13553488A JP2505534B2 JP 2505534 B2 JP2505534 B2 JP 2505534B2 JP 63135534 A JP63135534 A JP 63135534A JP 13553488 A JP13553488 A JP 13553488A JP 2505534 B2 JP2505534 B2 JP 2505534B2
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- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37345—Dimension of workpiece, diameter
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば、プリント基板加工機などで、主
軸に保持されたドリルやエンドミル等の工具を検出する
工具検出装置に関するものである。
軸に保持されたドリルやエンドミル等の工具を検出する
工具検出装置に関するものである。
工作機械に使用される工具の位置検出は、一般に、検
出器の接触子を工具の先端に当てることにより行なわれ
ている。
出器の接触子を工具の先端に当てることにより行なわれ
ている。
また、プリント基板穴明機で使用するような小さな工
具の検出を行なう場合には、たとえば、特開昭62−9421
0号に示されるように、光学式の検出器を用いるものが
提案されている。
具の検出を行なう場合には、たとえば、特開昭62−9421
0号に示されるように、光学式の検出器を用いるものが
提案されている。
しかし、従来の検出装置は、いずれも、工具の先端位
置を検出するものであり、しかも、その検出精度も低か
った。
置を検出するものであり、しかも、その検出精度も低か
った。
プリント基板の多様化に共ない、プリント基板に要求
される加工の種類も多くなり、しかも、高精度の加工が
要求されるようになつてきた。
される加工の種類も多くなり、しかも、高精度の加工が
要求されるようになつてきた。
たとえば、止り穴や溝加工では、深さ方向の精度が±
20μｍ程度の高精度が要求されている。
20μｍ程度の高精度が要求されている。
また、通し穴の加工径も、0.1mm〜6.3mmまで0.1mm毎
に多種類の径の加工が要求され、供給するドリルの管理
も繁雑になつている。
に多種類の径の加工が要求され、供給するドリルの管理
も繁雑になつている。
このため、主軸に供給された工具の先端位置や径、あ
るいは偏心量を、使用目的に合せて高精度に検出するこ
とが望まれるようになつてきた。
るいは偏心量を、使用目的に合せて高精度に検出するこ
とが望まれるようになつてきた。
本発明の目的は、前記の課題に鑑み、工具の先端位置
や径、あるいは偏心量を高精度に検出できるようにした
工具検出装置を提供するにある。
や径、あるいは偏心量を高精度に検出できるようにした
工具検出装置を提供するにある。
上記の目的を達成するため、本考案においては、光学
的に工具を検出し、電気信号に交換する第１の検出手段
と、この第１の検出手段の電気信号を処理して所要の検
出を行なう、第2,第３および第４の検出手段を設けた。
的に工具を検出し、電気信号に交換する第１の検出手段
と、この第１の検出手段の電気信号を処理して所要の検
出を行なう、第2,第３および第４の検出手段を設けた。
そして、第２の検出手段は、第１の検出手段の検出結
果と、工具を保持した主軸の位置から、工具の先端位置
を求める。また、第３の検出手段は第１の検出手段の検
出結果と、受光素子の配列ピツチから、工具の径を求め
る。また第４の検出手段は、第１の検出手段の検出結果
と工具の径から工具の偏心量を求める。
果と、工具を保持した主軸の位置から、工具の先端位置
を求める。また、第３の検出手段は第１の検出手段の検
出結果と、受光素子の配列ピツチから、工具の径を求め
る。また第４の検出手段は、第１の検出手段の検出結果
と工具の径から工具の偏心量を求める。
なお、第2,第３および第４の検出手段は、必要に応じ
て適宜選択して用いることができる。
て適宜選択して用いることができる。
以下、本発明の一実施例を、第１図に基づいて説明す
る。
る。
同図において、１は検出器で、ランプ２と、ランプ２
の光を平行光にするためのレンズ３と、平行光を拡大す
るためのレンズ４と、このレンズ４を光過した光を受け
る受光素子（たとえば、電荷結合素子）５を備えてい
る。
の光を平行光にするためのレンズ３と、平行光を拡大す
るためのレンズ４と、このレンズ４を光過した光を受け
る受光素子（たとえば、電荷結合素子）５を備えてい
る。
10は第１の検出手段で、検出器１と、工具検出信号を
発振する発振回路11と、所定の間隔のパルスを発振する
パルス発振回路12と、検出信号が発振されている間だ
け、パルスを通過させるアンドゲート回路13と、パルス
が印加されたとき、受光素子５の出力を検出するスキヤ
ニング回路14と、スキヤニング回路14から印加される受
光素子５の出力を増幅し、予じめ設定された閾値と比較
して２値化信号に変換する２値化回路15と、２値化信号
を記憶し、更新するシフトレジスタ16とを備えている。
発振する発振回路11と、所定の間隔のパルスを発振する
パルス発振回路12と、検出信号が発振されている間だ
け、パルスを通過させるアンドゲート回路13と、パルス
が印加されたとき、受光素子５の出力を検出するスキヤ
ニング回路14と、スキヤニング回路14から印加される受
光素子５の出力を増幅し、予じめ設定された閾値と比較
して２値化信号に変換する２値化回路15と、２値化信号
を記憶し、更新するシフトレジスタ16とを備えている。
20は第２の検出手段で、シフトレジスタ16の記憶内容
を読取り、記憶内容が全て“1"（あるいは“0"、以下、
受光素子５が受光している状態を“1"として説明する）
の状態から、“0"の混る状態に変つた時。あるいは、記
憶内容に“0"が含まれた状態から、全て“1"に変つた時
を検出する検出回路21と、工具Ｔを保持した主軸の送り
モータに付設されたパネルエンコーダ22の出力をカウン
トして、主軸の現在位置を検出するカンウンタ23と、主
軸に保持された工具Ｔの先端が、検出位置にあるときの
主軸の原点からの移動量を設定する設定回路24と、検出
回路21の検出信号に基づき、カウンタ23のカウント数と
設定回路24の設定値を比較し、その差を補正値として出
力する演算回路25を備えている。
を読取り、記憶内容が全て“1"（あるいは“0"、以下、
受光素子５が受光している状態を“1"として説明する）
の状態から、“0"の混る状態に変つた時。あるいは、記
憶内容に“0"が含まれた状態から、全て“1"に変つた時
を検出する検出回路21と、工具Ｔを保持した主軸の送り
モータに付設されたパネルエンコーダ22の出力をカウン
トして、主軸の現在位置を検出するカンウンタ23と、主
軸に保持された工具Ｔの先端が、検出位置にあるときの
主軸の原点からの移動量を設定する設定回路24と、検出
回路21の検出信号に基づき、カウンタ23のカウント数と
設定回路24の設定値を比較し、その差を補正値として出
力する演算回路25を備えている。
30は第３の検出手段で、工具Ｔが１回転する間、シフ
トレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の“0"の数を
記憶、更新すると共に、最も多い“0"の数を保持するシ
フトレジスタ31と、シフトレジスタ31に保持された数と
受光素子５のピツチから、工具Ｔの直径を算出する演算
回路32と、予じめ、工具Ｔの直径を設定する設定回路33
と、演算回路32の出力と設定回路33の設定値を比較し、
その結果を出力する比較回路34を備えている。
トレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の“0"の数を
記憶、更新すると共に、最も多い“0"の数を保持するシ
フトレジスタ31と、シフトレジスタ31に保持された数と
受光素子５のピツチから、工具Ｔの直径を算出する演算
回路32と、予じめ、工具Ｔの直径を設定する設定回路33
と、演算回路32の出力と設定回路33の設定値を比較し、
その結果を出力する比較回路34を備えている。
40は第４の検出手段で、工具Ｔが少くとも１回転する
間、シフトレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の
“1"から“0"に変る位置を検出して記憶すると共に、そ
の記憶を最上位の位置に更新するシフトレジスタ41と、
シフトレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の“0"か
ら“1"に変る位置を検出して記憶すると共に、その記憶
を最下位の位置に更新するシフトレジスタ42と、シフト
レジスタ41とシフトレジスタ42に記憶された内容から、
工具Ｔの半径方向への移動量を求める演算回路43と、予
じめ、工具Ｔの直径を設定する設定回路44と、演算回路
43の出力を設定回路44の設定値を比較し、その結果を出
力する演算回路45を備えている。
間、シフトレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の
“1"から“0"に変る位置を検出して記憶すると共に、そ
の記憶を最上位の位置に更新するシフトレジスタ41と、
シフトレジスタ16の記憶内容を読取り、その中の“0"か
ら“1"に変る位置を検出して記憶すると共に、その記憶
を最下位の位置に更新するシフトレジスタ42と、シフト
レジスタ41とシフトレジスタ42に記憶された内容から、
工具Ｔの半径方向への移動量を求める演算回路43と、予
じめ、工具Ｔの直径を設定する設定回路44と、演算回路
43の出力を設定回路44の設定値を比較し、その結果を出
力する演算回路45を備えている。
50はNC装置で、演算回路25、比較回路34および比較回
路45に接続されている。
路45に接続されている。
35は表示回路で、比較回路34の比較結果を表示する。
46は表示回路で、比較回路45の比較結果を表示する。
このような構成で、主軸に保持された工具Ｔを検出器
１のレンズ３とレンズ４の間に挿入し回転させる。同時
に、発振回路11から工具検査信号を発振させる。また、
ランプ２が点灯される。すると、工具Ｔの影が受光素子
５上に投影される。
１のレンズ３とレンズ４の間に挿入し回転させる。同時
に、発振回路11から工具検査信号を発振させる。また、
ランプ２が点灯される。すると、工具Ｔの影が受光素子
５上に投影される。
一方、アンドゲート回路13からスキヤニング回路14に
検出信号が印加されるので、スキヤニング回路14は、受
光素子５の一端から他端に向けて、順次出力を検出す
る。この出力は、２値化回路に印加され、ランプ２の光
を受けている所は“1"、工具Ｔの影に対応する所は“0"
の２つのレベルに変換されて、シフトレジスタ16に印加
される。シフトレジスタ16は、印加された２値化信号
を、次の２値化信号が印加されるまで保持し、次の２値
化信号が印加されたとき、記憶内容を更新する。
検出信号が印加されるので、スキヤニング回路14は、受
光素子５の一端から他端に向けて、順次出力を検出す
る。この出力は、２値化回路に印加され、ランプ２の光
を受けている所は“1"、工具Ｔの影に対応する所は“0"
の２つのレベルに変換されて、シフトレジスタ16に印加
される。シフトレジスタ16は、印加された２値化信号
を、次の２値化信号が印加されるまで保持し、次の２値
化信号が印加されたとき、記憶内容を更新する。
シフトレジスタ31は、シフトレジスタ16の記憶内容を
読取り、その中に含まれる“0"の数を数えて、その数を
記憶する。そして、工具Ｔが１回転する間、シフトレジ
スタ16に記憶された２値化信号の中で、“0"の数の最も
多いときの“0"の数まで、記憶内容を更新し、その数を
保持する。
読取り、その中に含まれる“0"の数を数えて、その数を
記憶する。そして、工具Ｔが１回転する間、シフトレジ
スタ16に記憶された２値化信号の中で、“0"の数の最も
多いときの“0"の数まで、記憶内容を更新し、その数を
保持する。
演算回路32は、シフトレジスタ31の出力に受光素子５
の配列ピツチを乗算して、工具Ｔの直径を求める。
の配列ピツチを乗算して、工具Ｔの直径を求める。
一方、設定回路33には、NC装置50から予じめ工具径の
設定が行なわれている。
設定が行なわれている。
比較回路34は、演算回路32の出力と、設定回路33の設
定値を比較して、その結果をNC装置50と表示回路35に印
加する。
定値を比較して、その結果をNC装置50と表示回路35に印
加する。
表示回路35は、比較結果の良否を、色の異なるランプ
等で表示する。一方、NC装置50は、比較結果が良の場
合、機械の運転を継続し、比較結果が否の場合には、工
具Ｔの交換をやり直すか、機械の運転を止めてアラーム
を出す。
等で表示する。一方、NC装置50は、比較結果が良の場
合、機械の運転を継続し、比較結果が否の場合には、工
具Ｔの交換をやり直すか、機械の運転を止めてアラーム
を出す。
一方、シフトレジスタ41は、シフトレジスタ16の記憶
内容を読取り、その中で“1"から“0"に変る位置を検出
し記憶する。そして、少くとも工具Ｔが１回転する間、
“1"から“0"に変る位置を順次上位のものに更新し、最
上位の位置を記憶、保持する。
内容を読取り、その中で“1"から“0"に変る位置を検出
し記憶する。そして、少くとも工具Ｔが１回転する間、
“1"から“0"に変る位置を順次上位のものに更新し、最
上位の位置を記憶、保持する。
同様に、シフトレジスタ42は、シフトレジスタ16の記
憶内容を読取り、その中で、“0"から“1"に変る位置を
検出し記憶する。そして、少くとも工具Ｔが１回転する
間、“0"から“1"に変る位置を順次下位のものに更新
し、最下位の位置を記憶、保持する。
憶内容を読取り、その中で、“0"から“1"に変る位置を
検出し記憶する。そして、少くとも工具Ｔが１回転する
間、“0"から“1"に変る位置を順次下位のものに更新
し、最下位の位置を記憶、保持する。
そして、演算回路43は、シフトレジスタ41とシフトレ
ジスタ42の差を求め、工具Ｔの半径方向への移動量を求
める。
ジスタ42の差を求め、工具Ｔの半径方向への移動量を求
める。
一方、設定回路44には、NC装置50から予じめ工具径の
設定が行なわれている。
設定が行なわれている。
演算回路45は、演算回路43で求められた移動量から設
定回路44に設定された工具径を減算し、工具Ｔの偏心量
を求め、NC装置50と表示回路46に印加する。
定回路44に設定された工具径を減算し、工具Ｔの偏心量
を求め、NC装置50と表示回路46に印加する。
表示回路35は、工具Ｔの偏心量が許容値以下であるか
否かを、色の異なるランプ等で表示する。一方、NC装置
50は、工具Ｔの偏心量が許容値以下である場合は、機械
の運転を継続し、工具Ｔの偏心量が許容値より大きい場
合には、工具Ｔの交換をやり直すか、機械の運転を止め
てアラームを出す。
否かを、色の異なるランプ等で表示する。一方、NC装置
50は、工具Ｔの偏心量が許容値以下である場合は、機械
の運転を継続し、工具Ｔの偏心量が許容値より大きい場
合には、工具Ｔの交換をやり直すか、機械の運転を止め
てアラームを出す。
検出器１に挿入された工具Ｔが上昇し、その影が受光
素子５から外れると、シフトレジスタ16の記憶内容は全
て“1"になる。それを、検出回路21が検出すると、演算
回路25に作動信号が印加される。すると、演算回路25
は、カウンタ23の内容と設定回路24の設定値の差を求
め、その差を、加工時の主軸の移動量の補正値としてNC
装置に印加する。
素子５から外れると、シフトレジスタ16の記憶内容は全
て“1"になる。それを、検出回路21が検出すると、演算
回路25に作動信号が印加される。すると、演算回路25
は、カウンタ23の内容と設定回路24の設定値の差を求
め、その差を、加工時の主軸の移動量の補正値としてNC
装置に印加する。
このようにして、主軸に保持された工具の先端位置、
径、偏心量を求めることができる。
径、偏心量を求めることができる。
そして、受光素子５に、素子の配列間隔が７μｍの電
荷結合素子を用い、工具Ｔの影を3.5倍に拡大して投影
すると、２μｍ単位での測定が可能になり、高精度の検
出を行なうことができる。
荷結合素子を用い、工具Ｔの影を3.5倍に拡大して投影
すると、２μｍ単位での測定が可能になり、高精度の検
出を行なうことができる。
なお、前記実施例において、第２の検出手段20と、第
３の検出手段30および、第４の検出手段40は、必要に応
じて選択して使用すればよい。
３の検出手段30および、第４の検出手段40は、必要に応
じて選択して使用すればよい。
また、設定回路33と設定回路44は、どちらか一方を共
用するようにしてもよい。また、設定回路44に、演算回
路32の算出結果を設定するようにしてもよい。
用するようにしてもよい。また、設定回路44に、演算回
路32の算出結果を設定するようにしてもよい。
以上述べた如く、本発明の工具検出装置によれば、工
具の先端位置や径あるいは偏心量を高精度に測定するこ
とができる。
具の先端位置や径あるいは偏心量を高精度に測定するこ
とができる。
第１図は、本発明による工具検出装置を示すブロツク線
図である。 １……検出器、５……受光素子、10……第１の検出手
段、20……第２の検出手段、30……第３の検出手段、40
……第４の検出手段。
図である。 １……検出器、５……受光素子、10……第１の検出手
段、20……第２の検出手段、30……第３の検出手段、40
……第４の検出手段。
Claims (7)
- 【請求項１】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記工具を保持する主
軸の原点からの移動量を検出する検出回路と、前記記憶
回路の記憶内容から検出タイミングを検知するタイミン
グ回路を備え、検出時の主軸の位置から、加工時の主軸
の移動量の補正値を求める第２の検出手段を請けたこと
を特徴とする工具検出装置。 - 【請求項２】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記工具が１回転する
間に、工具の影で覆われた受光素子の数の最大値を保持
する保持回路と、保持された数から工具の径を算出する
演算回路を備えた第３の検出手段を設けたことを特徴と
する工具検出装置。 - 【請求項３】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記記憶回路に順次記
憶された２値化信号のレベルの切替る位置の最上位と最
下位を検出し、その差に基づいて、工具の偏心量を算出
する演算回路を備えた第４の検出手段を設けたことを特
徴とする工具検出装置。 - 【請求項４】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力の対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と前記工具を保持する主軸
の原点からの移動量を検出する検出回路と、前記記憶回
路の記憶内容から検出タイミングを検知するタイミング
回路を備え、検出時の主軸の位置から、加工時の主軸の
移動量の補正値を求める第２の検出手段と、前記工具が
１回転する間に、工具の影で覆われた受光素子の数の最
大値を保持する保持回路と、保持された数から工具の径
を算出する演算回路を備えた第３の検出手段を設けたこ
とを特徴とする工具検出装置。 - 【請求項５】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記工具を保持する主
軸の原点からの移動量を検出する検出回路と、前記記憶
回路の記憶内容から検出タイミングを検知するタイミン
グ回路を備え、検出時の主軸の位置から、加工時の主軸
の移動量の補正値を求める第２の検出手段と前記記憶回
路に順次記憶された２値化信号のレベルの切替る位置の
最上位と最下位を検出し、その差に基づいて、工具の偏
心量を算出する演算回路を備えた第４の検出手段を設け
たことを特徴とする工具検出装置。 - 【請求項６】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記工具が１回転する
間に、工具の影で覆われた受光素子の数の最大値を保持
する保持回路と、保持された数から工具の径を算出する
演算回路を備えた第３の検出手段と、前記記憶回路に順
次記憶された２値化信号のレベルの切替る位置の最上位
と最下位を検出し、その差に基づいて、工具の偏心量を
算出する演算回路を備えた第４の検出手段を設けたこと
を特徴とする工具検出装置。 - 【請求項７】光路中に置かれた工具の周囲を透過した光
を受光する複数の受光素子と、所定の間隔で各受光素子
の出力に対応する２値化信号の記憶、更新を行なう記憶
回路を備えた第１の検出手段と、前記工具を保持する主
軸の原点からの移動量を検出する検出回路と、前記記憶
回路の記憶内容から検出タイミングを検知するタイミン
グ回路を備え、検出時の主軸の位置から、加工時の主軸
の移動量の補正値を求める第２の検出手段と、前記工具
が１回転する間に、工具の影で覆われた受光素子の数の
最大値を保持する保持回路と、保持された数から工具の
径を算出する演算回路を備えた第３の検出手段と、前記
記憶回路に順次記憶された２値化信号のレベルの切替る
位置の最上位と最下位を検出し、その差に基づいて工具
の偏心量を算出する演算回路を備えた第４の検出手段を
設けたことを特徴とする工具検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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