JP2574228Y2 - 旋盤の機内計測装置 - Google Patents

旋盤の機内計測装置

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JP2574228Y2
JP2574228Y2 JP1992028998U JP2899892U JP2574228Y2 JP 2574228 Y2 JP2574228 Y2 JP 2574228Y2 JP 1992028998 U JP1992028998 U JP 1992028998U JP 2899892 U JP2899892 U JP 2899892U JP 2574228 Y2 JP2574228 Y2 JP 2574228Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案は、加工済みワークの外
径等を主軸に装着したままで計測する旋盤の機内計測装
置に関し、特に校正機能を備えた機内計測装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、タレット旋盤における機内計測
では、タッチセンサをタレット上に取付け、X,Z軸を
移動させて、タッチセンサがワークに接触した座標を読
み取り、ワーク寸法の計測を行っている。計測値は、演
算により真値との比較を行い、差分が許容範囲か否かを
判別した後、許容範囲である場合は、差分をNC装置の
工具オフセットに転送している。これにより、次のワー
クから計測結果に応じた補正を行った加工が行われる。
【0003】前記の計測時において、タッチセンサが実
際に接触した物理的な機械位置と、NC装置内で読み取
れる座標値との間には、普通、わずかな差が生じる。例
えば、タッチセンサが接触し実際に信号が出るまでの時
間のばらつきや、タッチセンサとNC装置間の電子部品
におけるばらつき等によって前記の差が生じる。この差
を補正するため、一般にタッチセンサの補正量として、
工具オフセット値を用いて、その機械特有の補正量を準
備し、計測を行ったときに、その補正量を考慮してワー
ク寸法を算出している。
【0004】図4で説明すると、主軸4で加工されたワ
ークWの外径を計測する場合、タッチセンサの取付けら
れたタレット(図示せず)を移動させて、タッチセンサ
の接触子9aがワークWの両側に順次接触したときの座
標値X1 ,X2 を読み取る。Oは機械原点を示す。この
座標値X1 ,X2 の差から接触子9aの直径φを差し引
いた値Xm =X2 −X1 −φの値が計測値である。この
とき、ワークWの加工すべき外径寸法(マスタワークの
外径をマイクロメータで計測した値)がXM であるとす
ると、(Xm −XM )の値が「0」になるように、その
機械特有の補正量XOFF を求め、計測値を補正する必要
がある。
【0005】この補正量XOFF を、XOFF =Xm −XM
として求め、タッチセンサの補正量(校正値)として記
憶する作業が校正(キャリブレーション)と称され、タ
ッチセンサを取付けたときに一度行う。以降の連続加工
中の計測では、このXOFF 値を差し引いた値を計測値と
して取り扱う。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】ところが、長時間連続
運転すると、熱変位の影響や、素子の温度ドリフト等に
よって、校正値XOFF の値を変化させなせければ、正し
い計測値が得られなくなる。すなわち、校正値XOFF
校正が必要になる。しかし、マスタワークを用いる方法
では、主軸に対する着脱や搬送の時間が必要になるた
め、校正作業を頻繁に行うと、生産性が大きく低下する
という問題が生じる。
【0007】この考案の目的は、運転途中における校正
動作を能率良く行える旋盤の機内計測装置を提供するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この考案の構成を実施例
に対応する図1と共に説明する。 この考案は、主軸チ
ャック(4a)に保持されたワーク(W)に、刃物台
(5)に設けられたタッチセンサ(9)を接触させてワ
ーク(W)の寸法を計測し、その計測値を、運転状況に
よって変わる校正値(OFF 2 )で補正するする機内計
測装置であって、前記校正値(OFF 2 )を得るための
校正基準治具(22)を主軸チャック(4a)に設けた
ものである。校正基準治具(22)は、主軸チャック
(4a)の円周方向の一部に設けられて内外の側面がい
ずれも主軸チャックの回転中心と同心の円筒面となる所
定の径方向厚さを有する円筒片とする。また、刃物台
(5)の移動によりタッチセンサ(9)を校正基準治具
(22)の内外の側面に接触させて校正基準治具(2
2)の厚さを測定し、その測定値と所定の記憶手段(2
9)に記憶された真値との差を校正値(OFF 2 )とし
て求める手段(20)を設ける。
【0009】
【作用】この構成によると、刃物台(5)のセンサ
(9)を校正基準治具(22)に接触させてこの治具
(22)の寸法を測定し、予め設定した真値と比較する
ことなどにより、前記センサ(9)によるワーク計測値
を補正すべき校正値を得ることができる。校正基準治具
(22)は主軸チャック(4a)に設けられているた
め、着脱や移動の行程が不要であり、またワーク(W)
を主軸チャック(4a)に把持したままで校正作業が行
える。
【0010】
【実施例】この考案の一実施例を図1ないし図3に基づ
いて説明する。図1の一部に機構部分の概略平面図を示
すように、旋盤本体1は、ベッド2に主軸台3を介して
主軸4を設置し、ベッド2のレール7上にタレットスラ
イド6を横(X軸方向)送り可能に設置してある。主軸
4は、ワークWを把持する主軸チャック4aが取付けら
れている。なお、旋盤本体1の上方には主軸チャック4
aに対してワークWを着脱して所定の給排位置へ搬送す
るガントリローダ等のローダ(図示せず)が設けてあ
る。
【0011】タレットスライド6には、刃物台であるタ
レット5が前後(Z軸方向)移動可能で、かつ割出回転
可能に搭載され、タレット5の外周の各工具ステーショ
ンに、バイトや回転工具等の工具8とタッチセンサ9と
が取付けられている。タレットスライド6のX方向の送
りは、X軸サーボモータ10と送りねじとで行われ、タ
レット5のZ軸方向の進退はZ軸サーボモータ11と送
りねじとで行われる。各サーボモータ10,11は、パ
ルスコーダからなる位置検出器10a,11aを有して
いる。
【0012】この旋盤の機内計測装置は、タッチセンサ
9と各軸サーボモータ10,11の位置検出器10a,
11aとでワークWの寸法を機内計測するものであり、
その校正を行うための校正基準治具22を主軸チャック
4aに設けたことを特徴とする。主軸チャック4aは、
図3に示すようにスクロール式のチャック爪23をチャ
ック本体の前面に有するものであり、校正基準治具22
はチャック本体の前面に固定されて、内外の側面22
a,22bがいずれも主軸チャック4aの回転中心と同
心の円筒面になる所定厚さの円筒片に形成されている。
【0013】図1と共に制御系を説明する。NC装置1
2は、NC機能部とプログラマブルコントローラ機能部
とを備えたものであり、その演算制御部で構成される加
工プログラム実行手段13により、加工プログラム14
を実行してサーボコントローラ15の軸送り指令の出力
を行う。加工プログラム実行手段13は、工具オフセッ
ト補正手段16を有し、オフセット記憶部17に記憶さ
れたX軸およびZ軸のオフセット値に応じて、X軸サー
ボモータ10およびZ軸サーボモータ11に対する軸送
り指令値を補正する。
【0014】計測サイクル制御プログラム18は、NC
コードで記述されて加工プログラム実行手段13により
加工プログラム14と同様に実行されるものであり、そ
の制御内容として、ワーク測定動作の他に校正動作等を
行わせる各プログラムが記述されている。すなわち、計
測サイクル制御プログラム18には、ワーク寸法測定手
段19と、校正基準治具測定手段20と、修正校正値演
算手段21と、真値比較手段24とを各々構成するプロ
グラムが記述されている。これら各手段19〜21,2
4は、これらのプログラムと、その実行手段である加工
プログラム実行手段13とで各々構成される。
【0015】ワーク寸法測定手段19は、タッチセンサ
9が主軸4のワークWの外径面にX軸方向の両側から順
次当たるようにタレット5をスキップ移動させると共
に、タッチセンサ9がオンしたときの各軸座標値を、各
軸サーボモータ10,11の位置検出器10a,11a
の検出値から取り込み、所定部分の寸法計測値を演算す
る手段である。ワーク寸法測定手段27には測定値補正
手段25が設けてある。
【0016】NC装置12には、この他にマスタワーク
測定手段30が設けられ、かつパラメータの記憶エリア
として、基準校正値記憶手段31と、ワーク真値記憶手
段28と、校正基準治具真値記憶手段29とが設けられ
ている。前記各手段の機能の詳細は、後に動作説明と共
に行う。
【0017】上記構成の動作を、図2の流れ図に従って
説明する。まず、タッチセンサ9の取付時に1回だけ、
次のようにマスタワークの寸法測定を行う。すなわち、
主軸チャック4aにマスタワークを把持させて、マスタ
ワークの外径寸法を測定し、その測定値と真値との差
を、機械個別の基準校正値OFF1 として基準校正値記
憶手段31に記憶する(S1)。
【0018】寸法測定は、ワーク寸法測定手段19によ
る測定の場合と同様に、タッチセンサ9をマスタワーク
に接触させて、オンしたときの位置検出器10aの座標
値を取り込むことにより行う。比較する真値には、ワー
ク真値記憶手段28に設定された値を使用する。マスタ
ワークは、予めマイクロメータ等より必要寸法を計測し
て特別に高精度に加工したワークである。図1のマスタ
ワーク測定手段30は、このような動作を行わせる手段
である。
【0019】この後は、計測サイクル毎に図1の計測サ
イクル制御プログラム18からなる図2のステップS2
〜S9の動作を繰り返し、校正の後にワーク径の測定を
行う。すなわち、加工プログラム14による旋盤の連続
運転の途中で、設定時に計測指令が行われる(S2)。
この計測指令があると、校正基準治具測定手段20によ
り、校正基準治具22の両面間の厚さd(図3)がタッ
チセンサ9により測定され、その測定値と真値との差
が、温度変化等による補助校正値OFF2 として、補助
校正値記憶手段26に記憶される(S3)。比較する真
値には、校正基準治具真値記憶手段29に設定された値
が使用される。この例では、測定する厚さdに、タッチ
センサ9の接触子9aの直径を含む値としてあるが、そ
の場合は設定する真値にも接触子9aの直径分を加算し
ておき、相殺する。
【0020】測定した補助校正値OFF2 は、修正校正
値演算手段21により基準校正値OFF1 に加え、修正
校正値OFF0 として記憶する(S4)。なお、前記の
補助校正値OFF2 は、校正基準治具22の厚さとワー
ク径との比等に応じて、適宜の係数を掛けた値としても
良い。この後、実際のワークWの測定をワーク寸法測定
手段19の指令によりタッチセンサ9で行い(S5)、
測定値を修正校正値OFF0 で補正して真の測定結果と
する(S6)。
【0021】補正後のワーク径測定値は、真値比較手段
24によりワーク真値記憶手段28の設定真値と比較さ
れ(S7)、その差分がOK/NG判断手段27によ
り、設定許容量内であるか否かを判断される(S8)。
許容範囲内であるときは、その差分がオフセット値記憶
手段17に転送され、許容範囲外であるときは、アラー
ムを発生させてオペレータを呼ぶ。
【0022】この機内計測装置によると、このように主
軸チャック4aに校正基準治具22を設けたので、校正
基準治具22の測定により得られた運転状況による補助
校正値OFF2 で機械個別の基準校正値OFF1 を修正
した修正校正値OFF0 により測定値の補正が行える。
そのため、精度の良い機内計測が行えて加工精度が向上
する。しかも、校正基準治具22は主軸チャック4aに
取付けてあるため、別の箇所に準備したマスタワークを
主軸チャック4aに把持させて測定を行う場合と異な
り、マスタワークの移動や着脱等の時間が不要であり、
校正動作を短時間で実行できる。そのため、計測サイク
ル毎に校正を行っても、サイクルタイムの損失が少な
く、計測サイクル毎の校正が実現できる。
【0023】また、この実施例では校正基準治具22
は、主軸チャック4aと同心の円筒面に形成してあるた
め、主軸4の停止時の割出角度にずれがあっても、正確
な測定が行える。
【0024】なお、前記実施例ではワーク測定用のセン
サとしてオンオフ出力のみを得るタッチセンサ9を用い
たが、差動トランス等の測定量が出力されるセンサを用
いても良い。
【0025】
【考案の効果】この考案の旋盤の機内計測装置は、校正
基準治具を主軸チャックに設けたため、マスタワークを
用いる場合のような移動や着脱の時間が不要であり、短
時間で校正を行い、加工精度の向上を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例の概念構成を示すブロック
図である。
【図2】その校正および機内計測動作の流れ図である。
【図3】同旋盤の主軸チャックの概略正面図である。
【図4】その計測動作の説明図である。
【符号の説明】
4…主軸、4a…主軸チャック、5…タレット(刃物
台)、6…タレットスライド、8…工具、9…タッチセ
ンサ、10,11…サーボモータ、10a,11a…位
置検出器、12…NC装置、13…加工プログラム実行
手段、16…工具オフセット補正手段、18…計測サイ
クル制御プログラム、19…ワーク寸法測定手段、20
…校正基準治具測定手段、21…修正校正値演算手段、
22…校正基準治具、OFF1 …基準校正値、OFF2
…補助校正値、OFF3 …修正校正値、W…ワーク

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸チャックに保持されたワークに、刃
    物台に設けられたタッチセンサを接触させ前記ワーク
    の寸法を計測し、その計測値を、運転状況によって変わ
    る校正値で補正する機内計測装置であって、前記タッチ
    センサを接触させて前記校正値を得るための校正基準治
    具を、前記主軸チャックの前面における中心から離れた
    位置に設け、この校正基準治具は主軸チャックの円周方
    向の一部に設けられて内外の側面がいずれも主軸チャッ
    クの回転中心と同心の円筒面となる所定の径方向厚さを
    有する円筒片とし、前記刃物台の移動により前記タッチ
    センサを前記校正基準治具の内外の側面に接触させて前
    記校正基準治具の厚さを測定し、その測定値と所定の記
    憶手段に記憶された真値との差を前記校正値として求め
    手段を設けたことを特徴とする旋盤の機内計測装置。
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