JP5197788B2 - Tool measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、工具の測定方法及び装置に関し、特に工具径が0.1mm以下のドリル、ボールエンドミル、フラットエンドミル等の微細加工用の工具の測定装置に関する。   The present invention relates to a tool measuring method and apparatus, and more particularly, to a tool for measuring a tool for fine machining such as a drill having a tool diameter of 0.1 mm or less, a ball end mill, and a flat end mill.

工作機械の分野では加工精度に対する要求は年々高くなっており、近時ではサブミクロンのオーダの加工精度が要求されることも珍しくなくなっている。こうした加工精度の向上を目指して、主軸に装着された工具の主軸に対する位置ずれや、回転主軸の熱伸びを測定するようにしたNC工作機械が提案されている。   In the field of machine tools, the demand for machining accuracy is increasing year by year, and recently, it is not uncommon to require machining accuracy on the order of submicrons. In order to improve the machining accuracy, there has been proposed an NC machine tool that measures the positional deviation of the tool mounted on the spindle relative to the spindle and the thermal elongation of the rotating spindle.

第1の従来技術として特許文献1には、回転中の工具の工具刃先位置、工具径、工具長、工具形状等を測定可能な工具寸法測定機能を備えたNC工作機械が開示されている。このNC工作機械は、工作機械部のワークを固定するテーブルに、投光器と受光器との間に一本の糸状の光線を照射する光学式工具測定器を設け、工作機械部の回転主軸に工具を装着してテーブルとの間でX、Y、Z軸方向の相対移動を行わせ、工具を光学式工具測定器の光線に所定方向から接近させ、工具が光線を遮断したときのX、Y、Z座標値に基づきNC工作機械の加工プログラムの工具先端の中心位置、工具径、工具長を補正する。   As a first conventional technique, Patent Document 1 discloses an NC machine tool having a tool dimension measuring function capable of measuring a tool cutting edge position, a tool diameter, a tool length, a tool shape, and the like of a rotating tool. This NC machine tool is provided with an optical tool measuring device for irradiating a single thread-like light beam between a projector and a light receiver on a table for fixing a work of the machine tool unit, and a tool on a rotating spindle of the machine tool unit. The X, Y, and Z axes are moved relative to the table by moving the tool so that the tool approaches the light beam of the optical tool measuring instrument from a predetermined direction. The center position of the tool tip, the tool diameter, and the tool length of the machining program of the NC machine tool are corrected based on the Z coordinate value.

第2の従来技術として特許文献2には、高速回転中の工具の刃先位置の変位を正確に測定するようにした工作機械が開示されている。この工作機械は、テーブル上面に基準ブロックを固定して、主軸ハウジングに前記基準ブロックとの間の距離を測定する変位計を設けると共に、前記主軸ハウジングに該主軸ハウジングに対する主軸の端面または工具ホルダとの距離を測定する変位計を設け、これにより、主軸ハウジング先端の変位及び主軸ハウジング先端に対する主軸の変位を得て工具刃先位置の変位を補正する。   As a second conventional technique, Patent Document 2 discloses a machine tool that accurately measures the displacement of the cutting edge position of a tool during high-speed rotation. In this machine tool, a reference block is fixed to an upper surface of a table, a displacement meter for measuring a distance between the reference block and the spindle housing is provided, and an end face of the spindle relative to the spindle housing or a tool holder is provided on the spindle housing. A displacement meter is provided to measure the distance of the tool housing, thereby obtaining the displacement of the spindle housing tip and the displacement of the spindle relative to the spindle housing tip to correct the displacement of the tool edge position.

第3の従来技術として特許文献3には、NCフライス盤やマシニングセンタ等のNC工作機械で精密加工を行うために主軸に装着された工具の刃先位置の測定方法及び装置が開示されている。この測定方法及び装置では、工作機械の主軸端面の位置を非接触式に測定し、工具の刃先位置を接触式の測定装置によって測定するようになっている。   As a third prior art, Patent Document 3 discloses a method and an apparatus for measuring the position of a cutting edge of a tool mounted on a spindle in order to perform precision machining with an NC machine tool such as an NC milling machine or a machining center. In this measuring method and apparatus, the position of the spindle end surface of the machine tool is measured in a non-contact manner, and the cutting edge position of the tool is measured by a contact-type measuring device.

特開平11−138392号公報JP 11-138392 A 特開平10−309653号公報JP-A-10-309653 特許第4229698号公報Japanese Patent No. 4229698

第1の従来技術では、主軸が回転している間に工具先端の中心位置、工具径、工具長を光線により非接触で測定して、その測定値に基づき加工プログラムを補正するようにしている。然しながら、工具の先端は切刃の形状が複雑であるので、光学式の測定器による測定では、回転中の工具先端のどの位置を測定しているか不明確で測定精度が低下する問題がある。静電容量や渦電流を用いた非接触式距離測定器もまた回転中の工具先端のどの位置を測定しているか不明確で測定精度が低下する問題は解決できない。また、光線の太さより細い工具の寸法を測定しようとすると、工具が完全に光線を遮らないため、測定誤差が大きくなる問題もある。   In the first prior art, the center position of the tool tip, the tool diameter, and the tool length are measured in a non-contact manner using light rays while the main shaft is rotating, and the machining program is corrected based on the measured values. . However, since the shape of the cutting edge is complicated at the tip of the tool, in the measurement by the optical measuring instrument, there is a problem that it is unclear which position of the rotating tool tip is measured, and the measurement accuracy is lowered. A non-contact type distance measuring device using electrostatic capacity or eddy current is also unclear as to which position of the rotating tool tip is being measured, and cannot solve the problem of reduced measurement accuracy. In addition, when trying to measure the dimension of a tool thinner than the thickness of the light beam, there is a problem that the measurement error increases because the tool does not completely block the light beam.

第2の従来技術では、主軸の中心軸線に沿った方向、つまりZ軸方向の工具長の変化しか測定できず、工具の主軸に対する傾斜やオフセットに基づく見かけ上の工具径の増大や、工具の切刃の摩耗による工具径の減少を測定することができない問題がある。   In the second prior art, only the change in the tool length in the direction along the central axis of the main axis, that is, the Z-axis direction can be measured, and an increase in the apparent tool diameter based on the inclination and offset of the tool main axis, There is a problem that the reduction in the tool diameter due to wear of the cutting edge cannot be measured.

第3の従来技術は、測定対象である工具が微細加工用の極細工具である場合に、接触式の測定装置のばね力が工具径に対して過大となって工具が損傷することがあり得る。また、測定装置のプローブの移動方向が工作機械の機械座標系に完全に一致していない、つまり、工作機械の送り軸に完全に平行となっていない場合に、測定値に無視し得ない誤差を含む問題がある。   In the third prior art, when the tool to be measured is an ultrafine tool for fine processing, the spring force of the contact-type measuring device may be excessive with respect to the tool diameter, and the tool may be damaged. . In addition, if the moving direction of the probe of the measuring device does not completely match the machine coordinate system of the machine tool, that is, it is not completely parallel to the feed axis of the machine tool, an error that cannot be ignored in the measured value. There are problems including.

本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、NC工作機械の主軸先端に装着された工具の刃先位置を一層高精度に測定すると共に、測定中の工具の破損を防止した工具測定装置を提供することを目的としている。   The present invention has a technical problem to solve the problems of the prior art, and measures the position of the cutting edge of the tool mounted on the tip of the spindle of the NC machine tool with higher accuracy and prevents damage to the tool during measurement. It aims at providing the tool measuring device which prevented.

本願発明によれば、工作機械の主軸に装着された切削工具の刃先位置を、前記工作機械に設置された接触式変位センサのプローブに接触させて、前記工作機械の機械座標系における位置と、前記変位センサのプローブの変位量とから、前記切削工具の刃先位置を測定する装置において、前記プローブの自重と、該プローブを付勢するばね力とがほぼ釣合う前記プローブの位置を前記プローブの初期位置とした変位センサと、前記変位センサのプローブの変位量を記憶する記憶手段と、前記工具が前記プローブに接触していないときの前記プローブの変位量を前回測定時と、今回測定開始前とで比較し、両者の差分が所定値よりも大きい場合に、今回測定開始前のプローブの変位量を前記変位センサの原点に設定する原点位置リセット手段とを具備した工具測定装置が提供される。 According to the present invention, the position of the cutting tool mounted on the spindle of the machine tool is brought into contact with a probe of a contact-type displacement sensor installed in the machine tool, and the position in the machine coordinate system of the machine tool, and a displacement amount of the probe of the displacement sensor, the device for measuring the edge position of the cutting tool, before the own weight of the front Kipu lobes, the position of the spring force and substantially balances the probe for biasing the probe a displacement sensor as the initial position of Kipu lobe, storage means for storing a displacement amount of the probe of the displacement sensor, and the previous measuring a displacement amount of the probe when the tool is not in contact with the probe, Compared with before the start of measurement this time, if the difference between the two is larger than the predetermined value, the origin position resetting means for setting the displacement of the probe before the start of the current measurement as the origin of the displacement sensor Bei the tool measuring device is provided.

本発明によれば、前記プローブの自重と該プローブを付勢するばね力とがほぼ釣合う前記プローブの位置を初期位置としたので、工具の測定中に工具に作用するばね力を低減することができ、測定中に工具が破損することが防止される。本発明は、特に、微細加工用の極細工具の測定に有効である。   According to the present invention, since the position of the probe where the weight of the probe and the spring force for biasing the probe are substantially balanced is set as the initial position, the spring force acting on the tool during the measurement of the tool is reduced. This prevents the tool from being damaged during measurement. The present invention is particularly effective for measuring an ultrafine tool for micromachining.

また、変位センサの変位量を記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に記憶された、工具がプローブに接触していないときのプローブの変位量を前回測定時と、今回測定開始前とで比較し、両者の差分が所定値よりも大きい場合に、今回測定開始前のプローブの変位量を変位センサの原点に設定する原点リセット手段を更に設けたので、従来の変位センサの原点が予め決められた1つの位置であった場合と比べ、測定精度が向上する。 Further, storage means for storing a displacement amount of the displacement sensor is provided, stored in the storage means, comparison with the scheduled measuring preceding the displacement amount of the probe when the tool is not in contact with the probe, and the current measured before the start In addition, when the difference between the two is larger than a predetermined value, the origin reset means for setting the displacement amount of the probe before the start of the current measurement as the origin of the displacement sensor is further provided, so that the origin of the conventional displacement sensor is determined in advance. Compared with the case of a single position, the measurement accuracy is improved.

本発明の好ましい実施形態による工具測定装置の略示ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a tool measuring device according to a preferred embodiment of the present invention. 接触式変位センサから成る測定装置の略示断面図である。It is a schematic sectional drawing of the measuring apparatus which consists of a contact type displacement sensor. 図2Aによる測定装置によって測定中に工具に作用するばね力を示すグラフである。It is a graph which shows the spring force which acts on a tool during a measurement with the measuring apparatus by FIG. 2A. 本発明の好ましい実施形態による接触式変位センサから成る測定装置の略示断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a measuring device including a contact displacement sensor according to a preferred embodiment of the present invention. 図3Aの測定装置によって測定中に工具に作用するばね力を示すグラフである。It is a graph which shows the spring force which acts on a tool during measurement with the measuring device of Drawing 3A. 測定装置の取付誤差に基づく測定誤差を説明するための略図である。It is the schematic for demonstrating the measurement error based on the attachment error of a measuring apparatus. 誤差の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an error. 錘をプローブに取付けたときの原点の変動を示す略図である。It is the schematic which shows the fluctuation | variation of the origin when attaching a weight to a probe. 原点位置のリセットを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows reset of an origin position.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、図1を参照すると、本発明の一例としての工具測定装置100および該工具測定装置100を適用するNC工作機械10が図示されている。工作機械10は、工場等の床面に固定されるベッド12、該ベッド12に立設されるコラム14、該コラム14の前面に鉛直方向のZ軸方向に移動可能に取付けられる主軸頭16、該主軸頭16にZ軸を中心として回転自在に支持される主軸18、該主軸18に対面させてベッド12上面においてZ軸に垂直な2方向であるX軸およびY軸方向に主軸18に対して相対的に移動可能に取付けられたテーブル20とを具備している。また、工作機械10のX、Y、Zの送り軸の位置はX、Y、Z軸方向のデジタルスケール等の位置読取装置22によって計測される。こうして、テーブル20の上面に固定されたワーク(図示せず)と、回転する主軸18の先端部に装着された工具TとをX、Y、Z軸の直交三軸方向に相対移動させて、ワークを所望形状に切削加工するようになっている。ここで、工具Tは、特に微細加工用の工具、例えば工具径が0.1mm以下のドリル、ボールエンドミル、フラットエンドミル等とすることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, referring to FIG. 1, a tool measuring device 100 as an example of the present invention and an NC machine tool 10 to which the tool measuring device 100 is applied are shown. The machine tool 10 includes a bed 12 fixed to a floor surface of a factory, a column 14 standing on the bed 12, a spindle head 16 attached to a front surface of the column 14 so as to be movable in the vertical Z-axis direction, A main shaft 18 that is rotatably supported by the main shaft head 16 about the Z axis, and faces the main shaft 18 with respect to the main shaft 18 in the X axis and Y axis directions which are two directions perpendicular to the Z axis on the upper surface of the bed 12. The table 20 is mounted so as to be relatively movable. Further, the positions of the X, Y, and Z feed axes of the machine tool 10 are measured by a position reading device 22 such as a digital scale in the X, Y, and Z axis directions. In this way, the work (not shown) fixed on the upper surface of the table 20 and the tool T attached to the tip of the rotating main shaft 18 are relatively moved in the three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes, The workpiece is cut into a desired shape. Here, the tool T can be a tool for fine processing, for example, a drill having a tool diameter of 0.1 mm or less, a ball end mill, a flat end mill, or the like.

工作機械10には、また、該工作機械の機械座標系における工具Tの刃先のZ軸方向の位置を特定するために測定装置30が取付けられている。図1において、測定装置30はテーブル20に取付けられているように図示されているが、コラム14がベッド12に対して移動可能に設けられている場合には、測定装置30は、ベッド12に取付けるようにしてもよい。   The machine tool 10 is also provided with a measuring device 30 for specifying the position in the Z-axis direction of the cutting edge of the tool T in the machine coordinate system of the machine tool. In FIG. 1, the measuring device 30 is illustrated as being attached to the table 20, but when the column 14 is movably provided with respect to the bed 12, the measuring device 30 is attached to the bed 12. You may make it attach.

図2Aを参照すると、測定装置30は、既述した特許文献3(特許第4229698号)における工具刃先位置測定装置と同様の接触式の変位センサであって、中空のハウジング32と、該ハウジング32内に配設されたコイルばね34と、該コイルばね34の一方の端部に取付けられハウジング32から突出するプローブ36と、ハウジング32内においてコイルばね34のプローブ36に隣接する部分に取付けられたストッパ38と、コイルばね34の軸方向の変位量を示す電気信号を出力する変位計40とを具備している。工具Tの先端を測定装置30のプローブ36に接触させ、主軸18をZ軸方向に送り押込んだときの、変位計40の出力から工作機械の機械座標系(Z軸)における工具Tの刃先位置が特定される。   Referring to FIG. 2A, the measuring device 30 is a contact-type displacement sensor similar to the tool edge position measuring device in Patent Document 3 (Patent No. 4229698) described above, and includes a hollow housing 32 and the housing 32. A coil spring 34 disposed therein, a probe 36 attached to one end of the coil spring 34 and protruding from the housing 32, and a part of the housing 32 adjacent to the probe 36 of the coil spring 34. A stopper 38 and a displacement meter 40 that outputs an electric signal indicating the amount of axial displacement of the coil spring 34 are provided. The tip of the tool T in the machine coordinate system (Z axis) of the machine tool is obtained from the output of the displacement meter 40 when the tip of the tool T is brought into contact with the probe 36 of the measuring device 30 and the spindle 18 is fed and pushed in the Z axis direction. A location is identified.

なお、特許文献3にも記載されているように、測定装置30に加えて、工作機械10に非接触式の測定装置(図示せず)を配設し、該工作機械10の機械座標系における主軸18の端面位置を測定するようにできる。   As described in Patent Document 3, in addition to the measuring device 30, a non-contact type measuring device (not shown) is disposed on the machine tool 10, and the machine tool 10 has a machine coordinate system. The position of the end face of the main shaft 18 can be measured.

図2Aに示すように、接触式の測定装置の場合、コイルばね34にはハウジング32の上壁内面に当接するストッパ38が取付けられており、変位計40の0点においてコイルばね34は圧縮された状態となっている。そのために、工具Tがプローブ36に接触した当初、コイルばね34には予荷重Fpが印加されているので、プローブ36をZ軸方向に変位させるためには、工具Tには、図2Bに示すように、少なくともFpの力が軸方向に作用する。工具Tが通常サイズの工具である場合には特に問題はないが、工具Tが微細加工用の工具、例えば工具径10μm程度の極細の工具である場合、コイルばね34による工具Tに作用するばね力が高すぎて工具Tが破損することが生じうる。   As shown in FIG. 2A, in the case of the contact-type measuring device, the coil spring 34 is provided with a stopper 38 that contacts the inner surface of the upper wall of the housing 32. The coil spring 34 is compressed at the zero point of the displacement meter 40. It is in the state. Therefore, when the tool T comes into contact with the probe 36, the preload Fp is applied to the coil spring 34. Therefore, in order to displace the probe 36 in the Z-axis direction, the tool T is shown in FIG. 2B. Thus, at least the force of Fp acts in the axial direction. When the tool T is a normal size tool, there is no particular problem, but when the tool T is a tool for fine processing, for example, an extremely fine tool having a tool diameter of about 10 μm, a spring acting on the tool T by the coil spring 34. It can happen that the force T is too high and the tool T is damaged.

そこで、工具Tに作用するばね力を低減することが望ましい。本発明の好ましい実施の形態では、図3Aに示すように、プローブ36にZ軸方向に所定の錘42を取付けて、図3Bに示すように工具Tに作用する力を低減している。その場合、錘42の重さはプローブ36が動作の範囲で如何なる重さでもよいが、ストッパ38がハウジング32の上壁内面から僅かに離反するかしない重さであることが望ましい。   Therefore, it is desirable to reduce the spring force acting on the tool T. In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3A, a predetermined weight 42 is attached to the probe 36 in the Z-axis direction to reduce the force acting on the tool T as shown in FIG. 3B. In this case, the weight 42 may have any weight within the range of movement of the probe 36, but it is desirable that the weight of the stopper 38 does not slightly separate from the inner surface of the upper wall of the housing 32.

例えば、図2Aの測定装置の場合、予荷重が40gあったが、図3Aの測定装置の場合は、予荷重がほぼ0gである。工具Tを10μm押込んで測定するときのばね力が10gとすると、図2Aの測定装置では、計50gの触圧となり、例えば、工具径10μmの工具では刃先が破損する恐れがある。然しながら、図3Aの測定装置では、測定に10gの触圧しか作用せず、破損する恐れはない。 For example, in the case of the measuring device of FIG. 2A, the preload is 40 g, but in the case of the measuring device of FIG. 3A, the preload is almost 0 g. If the spring force when measuring by pushing the tool T by 10 μm is 10 g, the measuring device in FIG. 2A has a contact pressure of 50 g in total, and for example, a tool with a tool diameter of 10 μm may be damaged. However, in the measuring apparatus of FIG. 3A, only a contact pressure of 10 g acts on the measurement and there is no fear of breakage.

本実施形態では、プローブ36の自重とコイルばね34のばね力とを釣合わせるのに錘42を用いたが、錘42を用いず、コイルばね34が伸び切った位置でストッパ38がハウジング32の上壁内面に接触するかしないかのばね定数のコイルばねを選定するようにしてもよい。   In this embodiment, the weight 42 is used to balance the own weight of the probe 36 and the spring force of the coil spring 34. However, the stopper 38 is not located at the position where the coil spring 34 is fully extended without using the weight 42. A coil spring having a spring constant of whether or not to contact the inner surface of the upper wall may be selected.

また、図4に示すように、主軸18にピンゲージを装着してプローブ36に接触させたとき、プローブ36の移動方向がZ軸と完全に平行となっていないと、プローブ36の変位量δsと、機械座標系におけるZ軸の位置の変化量δmが一致せずに、測定値は、Z軸とプローブ36の移動方向との間の角度をθとして、誤差ε=δm(1/cosθ−1)を含むこととなる。実際の工具測定場面において、工具Tが微細加工用の工具である場合、角度θが小さくとも無視し得ないことがある。   As shown in FIG. 4, when a pin gauge is attached to the main shaft 18 and brought into contact with the probe 36, if the moving direction of the probe 36 is not completely parallel to the Z axis, the displacement amount δs of the probe 36 is The change amount δm of the Z-axis position in the machine coordinate system does not match, and the measured value is an error ε = δm (1 / cos θ−1), where θ is the angle between the Z-axis and the moving direction of the probe 36. ) Will be included. In an actual tool measurement scene, when the tool T is a tool for fine processing, it may not be ignored even if the angle θ is small.

そこで、本実施形態による工具測定装置は、こうした誤差を補正するようになっている。
再び図1を参照すると、本実施形態では、工具測定装置100は、例えば、工作機械10の機械制御装置(図示せず)に組込まれるプログラムの一部としてソフトウェア的に、或いは、機械制御装置の電気回路の一部としてハードウェア的に構成することができ、測定制御部102、変位量記憶部104、リセット制御部106、変位量平均部108、変位量補正部110、比較判定部112、補正制御部114、加算部116、刃先位置演算部118を主要な構成要素として含んでいる。
Therefore, the tool measuring apparatus according to the present embodiment corrects such errors.
Referring to FIG. 1 again, in the present embodiment, the tool measuring device 100 is, for example, software as a part of a program incorporated in a machine control device (not shown) of the machine tool 10 or a machine control device. It can be configured in hardware as part of an electric circuit, and includes a measurement control unit 102, a displacement storage unit 104, a reset control unit 106, a displacement average unit 108, a displacement correction unit 110, a comparison determination unit 112, and a correction The control part 114, the addition part 116, and the blade edge position calculating part 118 are included as main components.

測定装置30の変位計40からの出力は、変位量平均部108を介して変位量補正部110に読み込まれる。工具Tをμmオーダーで測定するためには、測定装置30の変位計40は0.1μmのオーダーで出力可能であることが望ましい。そうした場合、変位計40からの出力は不安定となり、サブミクロンオーダーの微小変動を含むこととなる。変位量平均部108は、測定装置30の変位計40からの出力を所定時間幅で平均化してこうした微小変動を除去するフィルターとして作用する。   The output from the displacement meter 40 of the measuring device 30 is read into the displacement amount correction unit 110 via the displacement amount average unit 108. In order to measure the tool T on the order of μm, it is desirable that the displacement meter 40 of the measuring device 30 can output on the order of 0.1 μm. In such a case, the output from the displacement meter 40 becomes unstable and includes minute fluctuations on the order of submicrons. The displacement amount averaging unit 108 acts as a filter that averages the output from the displacement meter 40 of the measuring device 30 over a predetermined time width and removes such minute fluctuations.

比較判定部112は、変位量補正部110からの出力と、工作機械10のデジタルスケール等の位置読取装置22からの出力とを比較する。本来、変位量補正部110からの出力値と位置読取装置22からの出力値は図5において実線で示すように一致する。然しながら、プローブ36の移動方向とZ軸とが一致していない場合には、一点鎖線で示すように誤差εを含むこととなる。比較判定部112は、上記比較結果を補正制御部114に出力し、補正制御部114は変位量補正部110へ誤差εを補正すべき旨の指令を出力する。図5では、誤差εは所定の押込み量、例えば10μmを以てプローブ36を押込んだときの1点だけで求めるように図示されているが、所定の押込み量を以てプローブ36を押込む間、離散的な複数の位置で求めるようにしてもよい。更に、補正制御部114は、誤差εが所定値よりも大きな場合には、例えば、上述した式から角度θを求めて、操作者に測定装置30の取付けを調節すべき旨の警告を出力するようにしてもよい。測定装置30の取付けの調節は、例えば、調節ねじ等の機械的手段によって、プローブ36を案内するガイドをZ軸と平行になるように微小量移動させることによって行うことができる。   The comparison determination unit 112 compares the output from the displacement amount correction unit 110 with the output from the position reading device 22 such as a digital scale of the machine tool 10. Originally, the output value from the displacement amount correction unit 110 and the output value from the position reading device 22 coincide as shown by a solid line in FIG. However, when the moving direction of the probe 36 and the Z-axis do not coincide with each other, an error ε is included as shown by a one-dot chain line. The comparison determination unit 112 outputs the comparison result to the correction control unit 114, and the correction control unit 114 outputs a command to the effect that the error ε should be corrected to the displacement amount correction unit 110. In FIG. 5, the error ε is illustrated to be obtained at only one point when the probe 36 is pushed with a predetermined push amount, for example, 10 μm. However, while the probe 36 is pushed with the predetermined push amount, the error ε is discrete. It may be obtained at a plurality of positions. Further, when the error ε is larger than a predetermined value, the correction control unit 114 obtains the angle θ from the above-described equation, for example, and outputs a warning to the operator that the attachment of the measuring device 30 should be adjusted. You may do it. The attachment of the measuring device 30 can be adjusted by moving a guide for guiding the probe 36 by a minute amount so as to be parallel to the Z-axis by mechanical means such as an adjusting screw.

更に、上述したように、プローブ36に錘42を取付け、ストッパ38がハウジング32の上壁内面から離反させた状態で測定装置30を使用すると、プローブ36に工具Tが接触していないときの初期位置(原点位置)が、図6に示すように測定毎に必ずしも一致しないことが生じうる。工具測定装置100は、また、前回測定時における原点位置と、現在の原点位置との差が大きくなった場合に、原点位置をリセットする原点位置リセット手段を備えることができる。従来の測定装置では、図2A、2Bに示すように初期状態でばね力がある大きさに設定されていたので、原点位置を予め定めた1つの位置に決めておいても支障なかった。   Furthermore, as described above, when the measuring device 30 is used with the weight 42 attached to the probe 36 and the stopper 38 separated from the inner surface of the upper wall of the housing 32, the initial state when the tool T is not in contact with the probe 36 is used. As shown in FIG. 6, the position (origin position) may not necessarily match every measurement. The tool measuring apparatus 100 can further include an origin position reset unit that resets the origin position when the difference between the origin position at the previous measurement and the current origin position becomes large. In the conventional measuring apparatus, as shown in FIGS. 2A and 2B, the magnitude of the spring force is set in the initial state, and therefore, it has no problem even if the origin position is determined as one predetermined position.

工具測定の開始に際して、操作者が、例えば前記機械制御装置上の工具測定スイッチを入れたり、或いは、工具交換に際して自動的に、もしくは、所定回数の加工プロセスの終了時に、測定制御部102から測定開始指令がリセット制御部106に送出されると(ステップS10)、リセット制御部106は、変位量補正部110から工具Tがプローブ36に接触する前の現在の変位量を受け取る(ステップS12)と共に、変位量記憶部104から前回の工具測定終了時の変位量を受け取る(ステップS14)。次いで、リセット制御部106は、両者を比較し(ステップS16)、両者の差分が所定値よりも大きな場合(ステップS16でYes)には、現在の変位量、従って、工具Tの先端部又は刃先が測定装置30のプローブ36に接触していない状態の現在の変位計40の読みを0点とすべく、リセット制御部106は変位量補正部110へリセット信号を送出する(ステップS18)。両者の差分が所定値よりも小さい場合(ステップS16でNo)には、原点位置をリセットすることなく刃先位置の測定が開始される(ステップS20)。   At the start of tool measurement, the operator turns on a tool measurement switch on the machine control device, or automatically measures at the time of tool replacement or at the end of a predetermined number of machining processes, from the measurement control unit 102 When the start command is sent to the reset control unit 106 (step S10), the reset control unit 106 receives the current displacement amount before the tool T contacts the probe 36 from the displacement amount correction unit 110 (step S12). Then, the displacement amount at the end of the previous tool measurement is received from the displacement amount storage unit 104 (step S14). Next, the reset control unit 106 compares the two (step S16), and if the difference between the two is larger than a predetermined value (Yes in step S16), the current displacement amount, and accordingly, the tip or cutting edge of the tool T The reset control unit 106 sends a reset signal to the displacement amount correcting unit 110 so that the current reading of the displacement meter 40 in a state in which the sensor is not in contact with the probe 36 of the measuring device 30 is zero (step S18). If the difference between the two is smaller than the predetermined value (No in step S16), the measurement of the blade edge position is started without resetting the origin position (step S20).

こうして変位量補正部110からの出力と、位置読取装置22からの出力とを加算部116において合計することによって、工作機械10の機械座標系における工具Tの刃先位置が特定される(118)。この工具Tの刃先位置から、工具長を演算することができる。   In this way, the output from the displacement amount correcting unit 110 and the output from the position reading device 22 are summed by the adding unit 116, whereby the cutting edge position of the tool T in the machine coordinate system of the machine tool 10 is specified (118). The tool length can be calculated from the cutting edge position of the tool T.

なお、工作機械10が横形主軸を有する場合、主軸に装着された横向きの工具を半径方向からプローブ36に接触させ、工具の半径方向の刃先位置を測定することができる。この測定した半径方向の刃先位置から工具径を演算することもできる。   In addition, when the machine tool 10 has a horizontal main shaft, a horizontal tool mounted on the main shaft can be brought into contact with the probe 36 from the radial direction, and the cutting edge position in the radial direction of the tool can be measured. The tool diameter can also be calculated from the measured radial edge position.

10 工作機械
12 ベッド
14 コラム
16 主軸頭
18 主軸
20 ベッド
22 位置読取装置
30 測定装置
32 ハウジング
34 コイルばね
36 プローブ
38 ストッパ
40 変位計
42 錘
100 工具測定装置
102 測定制御部
104 変位量記憶部
106 リセット制御部
108 平均部
110 変位量補正部
112 比較判定部
114 補正制御部
116 加算部
118 刃先位置特定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Machine tool 12 Bed 14 Column 16 Spindle head 18 Spindle 20 Bed 22 Position reading device 30 Measuring device 32 Housing 34 Coil spring 36 Probe 38 Stopper 40 Displacement meter 42 Weight 100 Tool measuring device 102 Measurement control part 104 Displacement amount memory | storage part 106 Reset Control unit 108 Average unit 110 Displacement correction unit 112 Comparison determination unit 114 Correction control unit 116 Addition unit 118 Cutting edge position specifying unit

Claims (4)

工作機械の主軸に装着された切削工具の刃先位置を、前記工作機械に設置された接触式変位センサのプローブに接触させて、前記工作機械の機械座標系における位置と、前記変位センサのプローブの変位量とから、前記切削工具の刃先位置を測定する装置において、
記プローブの自重と、該プローブを付勢するばね力とがほぼ釣合う前記プローブの位置を前記プローブの初期位置とした変位センサと、
前記変位センサのプローブの変位量を記憶する記憶手段と、
前記工具が前記プローブに接触していないときの前記プローブの変位量を前回測定時と、今回測定開始前とで比較し、両者の差分が所定値よりも大きい場合に、今回測定開始前のプローブの変位量を前記変位センサの原点に設定する原点位置リセット手段とを具備した工具測定装置。
The position of the cutting tool mounted on the spindle of the machine tool is brought into contact with the probe of a contact-type displacement sensor installed on the machine tool, and the position of the machine tool in the machine coordinate system and the probe of the displacement sensor In the apparatus for measuring the position of the cutting edge of the cutting tool from the amount of displacement,
And its own weight before Kipu lobe, a displacement sensor as the initial position before Kipu lobes the position of the spring force and substantially balances the probe for urging the probe,
Storage means for storing the displacement amount of the probe of the displacement sensor;
Compare the displacement of the probe when the tool is not in contact with the probe at the time of the previous measurement and before the start of the current measurement, and when the difference between the two is larger than a predetermined value, the probe before the start of the current measurement A tool measuring device comprising: an origin position resetting means for setting the amount of displacement at the origin of the displacement sensor .
前記変位センサのプローブを押込んだときの、前記変位センサのプローブ変位量と、前記工作機械の機械座標系の位置変化量とを比較し、その差分から、前記変位センサの取付誤差に基づく前記変位センサのプローブの変位量の誤差を補正する補正手段を更に具備した請求項1に記載の工具測定装置 The probe displacement amount of the displacement sensor when the probe of the displacement sensor is pushed in and the position change amount of the machine coordinate system of the machine tool are compared, and based on the difference, the displacement sensor is based on the mounting error of the displacement sensor. The tool measuring apparatus according to claim 1, further comprising correction means for correcting an error in a displacement amount of the probe of the displacement sensor . 前記プローブを所定の押込み量を以て押し込んだときの誤差を演算するようにした請求項2に記載の工具測定装置 The tool measuring apparatus according to claim 2, wherein an error when the probe is pushed in with a predetermined pushing amount is calculated . 前記プローブを所定の押込み量を以て押し込む間、複数の離散的位置で誤差を演算するようにした請求項3に記載の工具測定装置 The tool measuring device according to claim 3, wherein an error is calculated at a plurality of discrete positions while the probe is pushed in with a predetermined pushing amount .
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