JP3283278B2 - 自動旋盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベッド上に主軸台及び
背面主軸台及び刃物台等を配置してなる自動旋盤に係
り、特に、工具刃先位置補正用センサを工具の刃先に接
触できるように移動可能に設置して、可動、固定を問わ
ず全ての工具の刃先位置を補正できるような構成にした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動旋盤においては、刃物台に
取付けられた工具の刃先位置を補正することが行われ
る。その補正方法としては次の３つの方法がある。ま
ず、第１の方法としては、実際に切削した製品の寸法を
計測することにより行うものである。すなわち、各工具
毎に実切削を行い、それによって得られた製品の寸法を
計測する。そして、正規な寸法に対する誤差を算出し
て、その誤差に応じた補正値を得る。その補正値をＮＣ
に入力することにより、上記工具の刃先位置の補正を行
う。このような補正方法は、刃物ホルダが着脱できない
タイプの自動旋盤で行われる。

【０００３】これに対して、刃物ホルダが着脱可能なタ
イプ（機外ツールプリセッタ方式）のものの場合には、
刃物ホルダを取り外して、機外において機外セット用装
置を使用して、工具の刃先位置を補正することになる。
これが第２の方法である。

【０００４】又、第３の方法として、工具刃先位置補正
用センサを使用したものがある。すなわち、工具刃先位
置補正用センサとしての高精度タッチセンサを図示しな
い脚やベッド等の固定された場所にアクチュエータを介
して取付けておく。そして、工具の刃先を上記高精度タ
ッチセンサに接触させてその機械座標値を測定し、正規
な機械座標値との誤差より補正値を算出して、工具の刃
先位置を補正するものである。このような方法を採用し
たものとしては、例えば、特開昭６１−２５２０８号公
報に示されたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と次のような問題があった。まず、実切削により得られ
た製品の寸法誤差より補正値を算出してＮＣに入力する
第１の方法の場合には、補正作業に長い時間と多くの労
力を要してしまうという問題があった。特に、通常、使
用工具の種類は少ないもので５乃至６本、多いものでは
２０本を越えるものもあり、実切削、製品寸法の計測、
寸法誤差より補正値を算出するといった一連の作業を、
それら全ての工具毎に行う必要があり、極めて煩雑であ
った。一方、刃物台が着脱可能なものでそれを取り外し
て補正を行う第２の方法の場合には、刃物台及び機外セ
ット用装置等を、全て高い加工精度で製作しておく必要
があり（加工精度が低い場合には、機外でセットしても
取付けた場合に誤差が生じてしまう）、加工作業が困難
であることはもとより、コスト的にも問題があった。さ
らに、工具刃先位置補正用センサとしての高精度タッチ
センサを使用した第３の方法の場合には、上記高精度タ
ッチセンサが固定されているために、工具の取付位置、
取付状態によっては、測定が不可能な場合がある。すな
わち、工具が取付けられる刃物台が軸制御されるものの
場合には問題はないが、そうでない場合には、工具刃先
が高精度タッチセンサに届かないような場合があるから
である。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、可動、固定を問わず全
ての工具に対して、工具刃先位置補正用センサを使用し
て刃先位置の補正を行うことが可能な自動旋盤を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明の請求項１による自動旋盤は、ベッドと、上記ベ
ッド上に配置された主軸台と、上記ベッド上であって上
記主軸台と対向する位置に配置され、上記主軸台に向か
うＺ軸方向及び該Ｚ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可
能に配置された背面主軸台と、上記ベッド上であって上
記主軸台と上記背面主軸台との間に配置されたガイドブ
ッシュと、 上記ベッド上であって上記背面主軸台より
も上記主軸台側においてＺ軸方向への移動が不可能な状
態で配置され工具を備えた複数の刃物台と、上記背面主
軸台の先端部に着脱可能に設置された単一の工具刃先位
置補正用センサと、上記単一の工具刃先位置補正用セン
サの検出結果に基づいて上記複数の刃物台の工具の刃先
位置を補正する補正手段と、 を具備したことを特徴と
するものである。又、請求項２による自動旋盤は、請求
項１記載の自動旋盤において、上記刃物台は上記ベッド
上に固定されて、そこに設けられている工具は上記背面
主軸台に対して対向・配置されていることを特徴とする
ものである。又、請求項３による自動旋盤は、請求項１
又は請求項２記載の自動旋盤において、上記背面主軸台
を制御して上記工具刃先位置補正用センサを上記刃物台
の工具に接触させて工具刃先位置を自動的に検出させる
制御手段が設けられていることを特徴とするものであ
る。又、請求項４による自動旋盤は、請求項１〜請求項
３の何れかに記載の自動旋盤において、上記工具刃先位
置補正用センサは背面主軸台の先端部に対して進退自在
に取付けられていて、非使用時には待機位置に退けられ
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の場合には、単一の工具刃先位置補正用
センサを、Ｚ軸方向及びＺ軸方向と直交するＸ軸方向に
移動可能に配置された背面主軸台の先端部に着脱可能に
取り付けたものである。よって、各種の工具に対して、
工具刃先位置補正用センサを使用して刃先位置の補正を
行うことが可能になった。特に、ベッド上であって上記
背面主軸台よりも上記主軸台側においてＺ軸方向への移
動が不可能な状態で配置され工具を備えた刃物台に対し
ても何ら支障なくその工具の刃先位置の補正を行うこと
が可能になった。又、工具刃先位置補正用センサをＺ軸
方向及びＺ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に配置
された背面主軸台に取付けているので、工具刃先位置補
正センサを移動させるために別途設備を要することもな
い。又、着脱可能として様々な機械に適用可能とし、そ
の際、背面主軸台がＺ軸方向及びＺ軸方向と直交するＸ
軸方向に移動可能であるので、工具刃先位置補正用セン
サ自身のＸ軸方向の位置補正を容易に行うことができ、
それによって、上記様々な機械への適用を容易なものと
することができる。又、工具刃先位置補正用センサを背
面主軸台の先端部に対して進退自在に取付けた場合に
は、非使用時に取り外すことなく待機させておけばよ
い。

【０００９】

【実施例】以下、図１乃至図９を参照して本発明の一実
施例を説明する。図１及び図２は本実施例における自動
旋盤の一部を示す図であり、図示しない主軸台側には、
ガイドブッシュ１０１が設置されており、このガイドブ
ッシュ１０１に対向する位置（図中右側）には、背面主
軸台１０３が配置されている。上記背面主軸台１０３
は、図示しない駆動部によって、Ｘ方向（被加工物の水
平半径方向）とＺ方向（主軸台に向かう軸方向）に移動
可能に配置されている。又、図２に示すように、工具と
しての切削バイト１０５が配置されている。この切削バ
イト１０５は、図９に示すように、刃物台１０８に所定
のピッチで複数個（この実施例の場合には５個）設置さ
れていて、駆動部１０７によって、Ｘ方向とＹ方向（被
加工物の垂直半径方向）に移動可能になっている。又、
図１にも示すように、工具としては、上記切削バイト１
０５以外にも、工具１２１、１２３、１２５等が設置さ
れている。尚、この実施例ではそれら多数の工具の内、
上記切削バイト１０５の刃先位置補正を例にとって説明
する。

【００１０】上記背面主軸台１０３の先端部には、工具
刃先位置補正用センサとしての高精度タッチセンサ１０
９が着脱可能に取付けられている。すなわち、図３及び
図４に示すように、背面主軸台１０３の先端部には、ア
ーム１１１が固定ねじ１１３によって固定されており、
高精度タッチセンサ１０９はこのアーム１１１の先端に
取付けられている。よって、高精度タッチセンサ１０９
も、背面主軸台１０３の移動に伴って、Ｘ方向及びＺ方
向に移動可能となっている。又、高精度タッチセンサ１
０９にはケーブル１１５が接続されていて、このケーブ
ル１１５はアーム１１１に沿って後方に延長されてい
る。又、上記高精度タッチセンサ１０９の先端部のＸ方
向及びＹ方向には接触子１１２が突出配置されている。

【００１１】次に、上記高精度タッチセンサ１０９を使
用して、切削バイト１０５の刃先位置を補正する作用を
説明する。まず、高精度タッチセンサ１０９自身の取付
位置を測定する。すなわち、図５に示すように、予め所
定の位置に固定されている第１基準ゲージ１１７があ
り、背面主軸台１０３を動作させて、高精度タッチセン
サ１０９を上記第１基準ゲージ１１７にＸ方向から接触
させる。同様に、図６に示すように、予め所定の位置に
設置されている第２基準ゲージ１１９にＹ方向から接触
させる。そして、そのときの背面主軸台１０３の機械座
標値を測定する。上記第１基準ゲージ１１７は、図５に
示すように、ガイドブッシュ１０１に保持されており、
又、第２基準ケージ１１９は、刃物台１０８の任意の位
置に着脱可能に取付けられていて（非使用時にはそこか
ら外されて代わりに切削バイト１０５が取付けられ
る）、その先端をガイドブッシュ１０１の軸芯位置に位
置させている。つまり、ガイドブッシュ１０１の軸芯位
置を基準として測定を行うものである。又、第１基準ゲ
ージ１１７の代わりに加工する素材（研磨バー材）、第
２基準ゲージ１１９の代わりに工具（バイト）そのもの
をそれぞれ使用しても、簡易的に高精度タッチセンサ１
０９の取付位置を測定することは可能である。

【００１２】一方、高精度タッチセンサ１０９が正規の
場所に取付けられていた場合に、上記第１基準ゲージ１
１７及び第２基準ゲージ１１９と接触するときの背面主
軸台１０３の機械座標値に関する基準データは予め設定
（設計基準値）されており、そこで、その基準データと
上記測定データとを比較してその差を算出する。それに
よって、現在の高精度タッチセンサ１０９の位置が割り
出せるとともに、上記差をセンサ位置補正値として記憶
する。

【００１３】次に、切削バイト１０５の刃先位置の測定
を行う。まず、図７及び図８に示すように、駆動部１０
７によって刃物台１０８を移動させて、切削バイト１０
５の刃先を高精度タッチセンサ１０９に接触させる。そ
の際、刃物台１０８側だけを移動させるのではなく、高
精度タッチセンサ１０９側も移動させるようにしてもよ
い。そして、接触した時点での刃物台１０８の機械座標
値と背面主軸台１０３の機械座標値を記憶する。一方、
切削バイト１０５の刃先が正規の位置にある場合の、刃
物台１０８の機械座標値と背面主軸台１０３の機械座標
値に関する基準データが予め設定されており、上記測定
データと基準データとの差を算出して、これを工具刃先
位置誤差量として記憶する。工具刃先位置誤差量は、工
具の取付位置の誤差と、センサ取付位置の誤差である。
したがって、工具刃先位置誤差量から既に測定したセン
サ位置補正値を差し引いたものが工具形状補正値とな
る。

【００１４】上記手順によって任意の１個の切削バイト
１０５に関する処理が完了し、同様の作業を全ての切削
バイト１０５に対して行う。又、上記一連の作業は、予
めプログラム化されていて、全て自動で行われるように
なっている。

【００１５】次に、上記工具形状補正値を使用して実際
に切削を行う作用について説明する。まず、予め切削加
工プログラムが入力されていて、この切削加工プログラ
ムは、切削バイト１０５の刃先が正規の位置にあるもの
として組まれている。よって、上記切削加工プログラム
により指示される切削バイト１０５の刃先位置に対し
て、予め入力されている工具形状補正値を差し引いた位
置に切削バイト１０５の刃先を位置決めし、その状態で
切削を行うことになる。

【００１６】以上本実施例によると次のような効果を奏
することができる。まず、高精度タッチセンサ１０９を
Ｘ方向及びＺ方向に移動可能に配置された背面主軸台１
０３の先端部に取付けて、高精度タッチセンサ１０９自
身もＸ方向及びＺ方向に移動可能に構成しているので、
全ての切削工具１０５、１２１、１２５に対して測定を
施すことができる。つまり、従来の場合には（例えば、
特開昭６１−２５２０８号公報に示されているもの）、
任意の位置に固定されている切削工具の測定は不可能で
あったが、本実施例の場合にはそのようなことはない。

【００１７】又、本実施例の場合には高精度タッチセン
サ１０９を背面主軸台１０３に取付けているので、高精
度タッチセンサ１０９を移動させるために別途設備を要
することもなく、又、高精度タッチセンサ１０９自身の
補正値を測定するようにしているので、高精度タッチセ
ンサ１０９の背面主軸台１０３に対する取付精度として
はそれ程高いものを必要としない。よって、アーム１１
１等の加工精度もそれ程高くなくて済む。又、全ての作
業は予め組み込まれているプログラムに沿って自動で行
われ、それが実切削にフィードバックされるようになっ
ているので、従来のように煩雑な作業は一切不要であ
る。

【００１８】尚、本発明は前記一実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記一実施例の場合には、高精度
タッチセンサ１０９の背面主軸台１０３に対する位置は
変わらないが、非使用時には待機位置に待機させるよう
に構成してもよい。例えば、各種シリンダ機構等を使用
してアームを回動させることにより待機させるような構
成である。又、工具刃先位置補正用センサとしては図に
示すようなタイプのもの以外にも公知の全てのものが使
用できる。補正の対象となっている工具としては、前記
一実施例のように切削バイトだけに限定されず、その他
の工具に対しても適用することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による自動旋
盤によると、単一の工具刃先位置補正用センサをＺ軸方
向及びＺ軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能に配置さ
れた背面主軸台の先端部に着脱可能に取り付けたので、
各種工具に対して、工具刃先位置補正用センサを使用し
て刃先位置の補正を行うことが可能になった。特に、ベ
ッド上であって上記背面主軸台よりも上記主軸台側にお
いてＺ軸方向への移動が不可能な状態で配置され工具を
備えた刃物台に対しても何ら支障なくその工具の刃先位
置の補正を行うことが可能になった。又、工具刃先位置
補正用センサをＺ軸方向及びＺ軸方向と直交するＸ軸方
向に移動可能に配置された背面主軸台に取付けているの
で、工具刃先位置補正センサを移動させるために別途設
備を要することもない。又、着脱可能として様々な機械
に適用可能にし、その際、背面主軸台がＺ軸方向及びＺ
軸方向と直交するＸ軸方向に移動可能であるので工具刃
先位置補正用センサ自身のＸ軸方向の位置補正を容易に
行うことができ、それによって、上記様々な機械への適
用を容易なものとすることができる。又、工具刃先位置
補正用センサを背面主軸台の先端部に対して進退自在に
取付けた場合には、非使用時に取り外すことなく待機さ
せておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で自動旋盤の一部の
構成を示す平面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図で自動旋盤の一部の
構成を示す側面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す図で高精度タッチセン
サの取付け状態を示す正面図である。

【図４】本発明の一実施例を示す図で高精度タッチセン
サの取付け状態を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例を示す図でセンサ補正値を算
出するための測定作業を示す図である。

【図６】本発明の一実施例を示す図でセンサ補正値を算
出するための測定作業を示す図である。

【図７】本発明の一実施例を示す図で工具刃先位置誤差
量を算出するための測定作業を示す図である。

【図８】本発明の一実施例を示す図で工具刃先位置誤差
量を算出するための測定作業を示す図である。

【図９】本発明の一実施例を示す図で工具及びその近傍
の構成を示す自動旋盤の正面図である。

【符号の説明】

１０３ 背面主軸台 １０５ 切削バイト １０９ 高精度タッチセンサ（工具刃先位置補正用セン
サ） １１１ アーム １１３ 固定ねじ１２１ 切削工具 １２５ 切削工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 25/06 B23Q 17/22 B23B 3/00 - 11/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッドと、 上記ベッド上に配置された主軸台と、 上記ベッド上であって上記主軸台と対向する位置に配置
   され、上記主軸台に向かうＺ軸方向及び該Ｚ軸方向と直
   交するＸ軸方向に移動可能に配置された背面主軸台と、上記ベッド上であって上記主軸台と上記背面主軸台との
   間に設けられたガイドブッシュと、 上記ベッド上であって上記背面主軸台よりも上記主軸台
   側においてＺ軸方向への移動が不可能な状態で配置され
   工具を備えた複数の刃物台と、 上記背面主軸台の先端部に着脱可能に設置された単一の
   工具刃先位置補正用センサと、上記単一の工具刃先位置補正用センサの検出結果に基づ
   いて上記複数の刃物台の工具の刃先位置を補正する補正
   手段と、 を具備したことを特徴とする自動旋盤。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動旋盤において、上記刃物台は上記ベッド上に固定されて、そこに設けら
   れている工具は上記背面主軸台に対して対向・配置され
   ている ことを特徴とする自動旋盤。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の自動旋盤に
   おいて、 上記背面主軸台を制御して上記工具刃先位置補正用セン
   サを上記刃物台の工具に接触させて工具刃先位置を自動
   的に検出させる制御手段が設けられていることを特徴と
   する自動旋盤。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３の何れかに記載の自
   動旋盤において、 上記工具刃先位置補正用センサは背面主軸台の先端部に
   対して進退自在に取付けられていて、非使用時には待機
   位置に退けられることを特徴とする自動旋盤。