JP6921511B2 - 自動工具交換装置付き工作機械及び自動測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＣ（数値制御）加工機やマシニングセンタをはじめとするワーク（加工対象物、測定対象物）の加工を自動制御によって行う自動制御型の工作機械に関し、特に、加工用工具を適宜選択して着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ）を備え、加工対象物の加工途中や一応の加工処理が終了した時点で、ワークの形状等を自動的に測定する自動工具交換装置付き工作機械及び自動測定方法に好適である。

近年、顧客の製品の仕様に対する要望が多角化され、多角化された要望に応えるべく、製品の仕向け地ごとに製品の仕様が異なる事例が増加している。それと共に、ユーザーの希望に応えるために、新たな機種が追加され、製品の種類数が益々増加している。

そのため、少品種、多量生産を行ってきた従来の設備を改造して、稼働率を下げることなく、少量、多品種の機種を製造する（多品種少量製造の）必要に迫られている。そこで、ＮＣ加工機やマシニングセンタをはじめとして加工対象物の加工を自動制御によって行うようにしたターニングセンタ、タッピングセンタなど各種の自動制御型加工機が利用されている。

ＮＣ加工機やマシニングセンタは、加工工程に従って各種工具を自動的に選択し、主軸に自動で装着して多種類の加工を行う装置である。そして、ワークを載置固定する加工用テーブルと、工具を取り付ける工具主軸を通る工具主軸の位置に装着された加工用の工具を駆動する主軸ヘッドと、主軸ヘッドに装着される加工用の工具を適宜選択して着脱する自動工具交換装置（ＡＴＣ）とを備えている。

工具の交換は自動工具交換（ＡＴＣ：オートツールホルダチェンジ）装置で行われる。ＡＴＣ装置は、工具が取り付けられたツールホルダを、工具マガジンから自動で取り出し、主軸に自動で装着する。加工用の工具は、ＡＴＣによる装着及び脱着が可能なように、大きさや形状等が所定の規格によって定められたホルダ部に取り付けられている。また、ワークの加工途中や一応の加工処理が終了した時点で、加工対象物の形状等が所定値に加工されたか否かを測定することが望まれている。

マシニングセンタは、主軸が水平になっているものを横形マシニングセンタ、主軸が垂直になっているものを立形マシニングセンタと呼んで区別している。最近では、５軸制御マシニングセンタが登場し、さらには、工作テーブルを高速で回転させ、主軸にバイトを取り付けて旋削ができるものや、工具の代わりに寸法計測用のプローブを搭載する機種も登場してきている。

ワークが正しく加工できたかどうかの確認のための計測を自動で行う場合、ワークをマシニングセンタから取り出し専用の測定ステーションまで搬送して計測を実施すること、マシニングセンタ内に、駆動部の付いた専用の測定装置を設置しその測定装置により計測を実施すること、マシニングセンタの工具装着部位（以下、"スピンドル"）に装着できる測定器により計測を実施することが行われている。

加工対象物の加工途中や一応の加工処理が終了した時点で、自動測定するには寸法計測用のプローブを搭載することが望ましい。特に、ワークの加工誤差を加工処理に反映できるようにするため、測定用の光を出力する光源及び検出を行う光検出手段を有する光学式測定器を、マシニングセンタの工具主軸位置に装着、脱着が可能にすることが知られ、特許文献１に記載されている。

特開２００６−３００８１７号公報

上記従来技術において、ワークをマシニングセンタから取り出し専用の測定ステーションまで搬送して計測を実施する方法は、専用の測定ステーションが必要となりコストアップすることや、工具の搬送等に手間が掛かり、マシニングセンタ内で計測を完了することができない。

マシニングセンタ内に駆動部の付いた専用の測定装置を設置する方法は、マシニングセンタ内にワークの計測をするための機構を導入しなければならず、駆動装置等が相当複雑になり、コスト高となる。

また、多品種少量生産においては、ワークの品種ごとに専用の測定器及びその駆動装置等が必要となる。したがって、品種が変わる度の交換段取りによる手間の増大や、多数の専用測定器を準備する必要があり、多品種少量生産を可能にすると言うマシニングセンタ特徴を大きく損なうことになる。

マシニングセンタの工具主軸位置に光学式測定器を自動工具交換装置によって装着、脱着を可能とする特許文献１に記載のものは、上記の状況を解決できるものの、光学式測定器が自動でスピンドルに装着された際に、ゴミ、切粉等による装着エラーが発生した場合には、正しく測定ができない。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ワークの加工途中や一応の加工処理が終了した時点でワークの高精度な測定を自動で行うことにある。特に、寸法計測用の測定器であるプローブを工具主軸位置に装着する際に生じる装着エラーに係らず高い精度で測定すると共に、信頼性を向上することにある。それによって、マシニングセンタが多品種少量生産に適すると言う特徴を損なうことがない。

上記目的を達成するため、本発明は、工具が取り付けられたホルダを主軸ヘッドに装着し、該主軸ヘッドを回転駆動してワークを加工する自動工具交換装置付き工作機械において、前記ホルダに装着され前記ワークを測定するプローブと、前記ワークの加工途中あるいは加工処理が終了した時点で、前記ワークを前記プローブによって自動的に測定する制御装置と、前記ホルダのフランジ部における外周面の形状を測定するセンサと、前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出するデータ処理装置と、を備えたものである。

また、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、前記データ処理装置は、予め正常装着状態で前記ホルダを装着して前記センサで測定した形状データである正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に前記センサで測定した実稼働形状データとを記憶するメモリと、前記正常装着状態での形状データと装着直後の形状データとを比較して前記補正値を算出するＣＰＵと、を備えることが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、前記データ処理装置は、前記ホルダの回転角度に対応した、前記正常状態形状データと前記実稼働形状データとに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出することが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が所定の第１閾値よりも小さい場合、前記プローブで前記ワークを測定する際に、前記補正値を零、つまり補正を行わないことが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が前記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上の場合、前記ホルダの装着状態が異常で前記プローブにより前記ワークを測定することが不可能と判定することが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が前記第１閾値よりも大きく前記第２閾値よりも小さい場合、前記正常装着状態での前記正常状態形状データと装着直後の前記実稼働形状データとを比較して前記補正値を算出することが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、前記第２閾値は、前記フランジ部からホルダ支点までの距離Ｌ１と、前記プローブの測定子から前記ホルダ支点までの距離Ｌ２と、に基づいて定めることが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差に加え、前記フランジ部からホルダ支点までの距離Ｌ１と、前記プローブの測定子から前記ホルダ支点までの距離Ｌ２と、も加味して前記プローブの測定値に対する補正値を算出することが望ましい。

さらに、上記の自動工具交換装置付き工作機械において、前記センサを前記フランジ部の複数個所に設け、複数の前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出することが望ましい。なお、複数個所とは、具体的にはフランジ部の外周にセンサを上下方向に設けたり、工具主軸方向の異なる位置に複数個所に設けたり、することを意味する。

上記目的を達成するため、本発明は、自動工具交換装置付き工作機械において、ワークの加工途中あるいは加工処理が終了した時点で、前記ワークを自動的に測定する自動測定方法であって、ホルダに装着され前記ワークを測定するプローブと、前記ホルダのフランジ部における外周面の変位を測定するセンサと、を設け、前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出する。

本発明によれば、自動工具交換装置付き工作機械において、ホルダのフランジ部における外周面の変位を測定するセンサによって測定された形状データに基づいて、ホルダに装着されるプローブの測定値に対する補正値を算出する。したがって、ワークの加工途中あるいは加工処理が終了した時点であっても、プローブを工具主軸位置に装着する際に生じる装着エラーに係らず高い精度で測定ができる。

本発明の一実施の形態に係る工作機械を示す正面図 本発明の一実施の形態に係る工作機械を示す側面図 一実施形態における主軸ヘッドへホルダを装着した状態を示す断面図 一実施形態における工作機械に組み込まれる形状測定部のブロック図 一実施形態におけるプローブの内部を示した斜視図 一実施形態におけるホルダの装着状態を示す断面図 本発明による他の実施の形態に係るホルダの装着状態を示す断面図 一実施形態におけるフランジ部の実稼働形状データの補正を説明する平面図

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。例えば、自動車の生産には、自動車に対する消費者のニーズの多様化に応えるため、多機種少量生産が望まれている。このような多機種少量生産の下では、生産効率、ラインの全長、付帯設備に係るコスト及びラインの稼働率などの観点から、機種ごとの専用ラインで製品を組み立てるよりも、多機種に対応できる多機種混合ラインで製品を組み立てる方が好ましい。

例えば、自動車のエンジンの製造工場にはシリンダブロックの搬送ラインがあり、この搬送ラインにはワークとして複数種類のシリンダブロックが混在して流れる場合が多い。そして、シリンダブロックは一般的には鋳鉄、あるいはアルミニウム合金の鋳造品が用いられる。

マシニングセンタは、ワークの取り付けを変えずに、フライス・穴あけ・中ぐり・ねじ立てなど種々の加工を行う数値制御工作機械である。工具マガジンには多数の切削工具を格納している。そして、コンピュータ数値制御の指令によって工具を自動的に交換して加工を行う。したがって、加工を主目的としているため、マシニングセンタの設置された環境は、微粒子であるオイルミスト、粉塵があり、さらに、ワーク及びスピンドル周辺にはゴミ、切粉が存在する。

図１は、本発明の実施の形態に係るマシニングセンタの外観を示す正面図、図２は側面図である。図１及び図２において、ワーク（加工時には加工対象物となり、測定時には測定対象物となる。）２４は、マシニングセンタ２０の可動テーブル２１の上面に載置した状態で固定具２３によって固定される。ワーク２４の上方に加工用の工具（例えば切削工具）２５が装着される主軸ヘッド２６が配設されている。

主軸ヘッド２６は、工具２５を取り付ける工具主軸２９を通る所定位置に工具２５を装着し、工具主軸２９の方向に移動制御される。主軸ヘッド２６は、工具２５を垂直方向に送る機構と水平面内で回転動作を与える機構を備え、工具主軸２９は工具２５が回転する回転軸となる。

自動工具交換装置（ＡＴＣ）２７により、工具２５は個々にホルダ１１に取り付けられて、ホルダ１１が主軸ヘッド２６へ自動的に装着及び脱着される。また、自動工具交換装置（ＡＴＣ）２７は、制御装置２２の制御の下でアーム１７を用いて、工具２５を収納する工具マガジン２８からホルダ１１を介して工具２５を取り出す。そして、主軸ヘッド２６への装着及び脱着、工具マガジン２８への収納を行う機構を備えている。

さらに、ワークの寸法を測定可能にされたプローブ９は、工具２５と同様に、制御装置２２がプログラムを実行することによって、自動工具交換装置（ＡＴＣ）２７により自動で主軸ヘッド２６に着脱できるように構成されている。つまり、測定部であるプローブ９は、工具２５の規格に準じた形状や寸法を有するホルダ１１に一体的に装着可能とされる。

可動テーブル２１のＸ軸及びＹ軸方向への移動制御、主軸ヘッド２６のＺ軸方向への移動制御、工具２５の交換制御等、切削等の加工、ワークの形状や加工誤差の測定に係わるこれらの一連の制御は、制御装置２２がその内部に記憶している加工用及び測定プログラムを実行することによって行われる。

図３は、主軸ヘッド２６へホルダ１１を装着した状態を示す断面図である。ホルダ１１は、円錐状の嵌合部１１Ａを有しており、この嵌合部１１Ａを主軸ヘッド２６に形成された円錐状の被嵌合部２６Ａに嵌合させて装着される。装着は、まず、軸杆３３を上方に引っ張ることにより、ボール保持体３４及びボール３５が移動する。次に、ボール３５の移動により、プルスタッド（ドローイングボルト）３６が引っ張られ、ホルダ１１の円錐状の嵌合部１１Ａが主軸ヘッド２６の円錐状の被嵌合部２６Ａに押し付けられる。これにより、嵌合部１１Ａが被嵌合部２６Ａと密着して装着（チャッキング）がなされる。

図４は、本発明に係る自動工具交換装置付き工作機械に組み込まれるプローブ９を保持するホルダ１１のフランジ部１１Ｂの形状測定部５０の一実施の形態を示すブロック図である。形状測定部５０は、ＡＴＣ装置で主軸ヘッド２６に装着されたホルダ１１の装着状態を自動で検出する装置であり、主として測定手段であるセンサ１と装着状態及びプローブ９によるワークの加工寸法などの測定値を補正処理するデータ処理装置３とで構成されている。

測定は、制御装置２２により加工対象物の加工途中や一応の加工処理が終了した時点で行われ、加工が適正に行われたかを確認する。ＡＴＣ装置２７は、制御装置２２によって、ワークの形状等を自動的に測定するとき、工具２５に代えて寸法計測用の測定器であるプローブ９を装着したホルダ１１を装着するように制御される。

センサ１は、主軸ヘッド２６にブラケット１０を介して取り付けられている。このセンサ１は渦電流センサであり、主軸ヘッド２６に装着されたホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを変位の電気信号として検出する。また、センサ１として渦電流センサを用いているが、ある特定の測定点からホルダ１１の外周面までの距離を測定できるセンサであれば渦電流センサに限らず、他のセンサを用いてもよい。この場合、渦電流センサのような非接触式のセンサに限らず、接触式のセンサを用いてもよい。

データ処理装置３は、センサ１で測定された形状データに基づき、ホルダ１１の装着状態を検出するもので、Ａ／Ｄコンバータ４、ＣＰＵ６、メモリ５、入出力回路７等を備えている。Ａ／Ｄコンバータ４は、センサ１から出力された距離ｄを示す電気信号を、ディジタル信号に変換してＣＰＵ６に出力する。ＣＰＵ６は、このディジタル信号に変換されたセンサ１の形状データに基づいて、ホルダ１１の装着異常の判定、プローブ９の測定値に対する補正値を算出する。

装着異常の判定及び補正値を算出するため、ＣＰＵ６は、予め正常装着状態でホルダ１１を装着し、距離ｄの１周分の形状データをホルダ１１の回転角度に対応させてメモリ５に記憶する（このデータを正常状態形状データとも称する）。記憶された形状データ（正常状態形状データ）は、フランジ部１１Ｂの外周面の形状誤差等も含まれる。実稼働中の測定において、プローブ９が取り付けられたホルダ１１を装着直後にフランジ部１１Ｂの外周面をセンサ１で同様に測定して形状データを回転角度に対応させてメモリ５に記憶する（このデータを実稼働形状データとも称する）。

ＣＰＵ６は、正常装着状態でメモリ５に記憶された形状データと装着直後の形状データを比較する。比較した結果、装着直後の形状データが正常装着状態での形状データに比べ閾値より大きければ、測定不能、つまり装着異常と判定する。その結果を、入出力回路７を介して制御装置２２に出力する。閾値より小さければ、測定可能としてメモリ５に記憶された正常装着状態での形状データと装着直後の形状データとに基づいてプローブ９の測定値に対して補正値を加味して正しい測定値とする。この詳細については、後述する。

ＣＰＵ６による距離ｄの形状データに基づく演算処理は、入出力回路７を介して制御装置２２から測定開始の指令を受けて行われる。そして、センサ１から出力される距離ｄの形状データをホルダ１１の回転角度に対応させてメモリ５に記憶する。この形状測定は、ホルダ１１の１周又は精度を向上させるために複数周回転させて平均しても良い。

ワークの測定を行う場合、被測定物に対するプローブ９の接触によって接点が離れる構造として検知するトリガー方式では、プローブ９が被測定物であるワークに接触したときの信号により、スケールの値を読み込んで測定値としている。そのため、高精度な測定を行うためには、移動速度を落とさなければならず、測定効率が悪く、接触によるプローブ９の変位量をトランスデューサにより測定値とすることが望ましい。

また、トランスデューサを用いた場合、トランスデューサ内部の変位量もスタイラスの長さに比例して大きくなり、細穴の被測定物でも微小変位で高精度、かつ高速に測定できることが必要とされる。

図５は、プローブ９の一例であり、その概略を一部その内部が分かるように示した斜視図である。プローブ９は、円筒形のカバー４０と、カバー４０内部に配置されたプローブ本体（スタイラス）４２と、プローブ本体４２の先端に設けられた球状の測定子４４と、を有している。カバー４０の下端は開口となっており、カバー４０下端の開口から測定子４４が露出して、測定子４４が測定対象に接触して測定する。

下端の測定子４４が設けられた部分のすぐ上の部分には、切れ込み４５Ａによってその一面が板状となり、その板状部分の中央付近で細い連結部で繋がる部分が形成されている。この細い連結部が支点４３Ａとなる。すなわち、切れ込み４５Ａによって形成された板状の部分は、この支点４３Ａを中心としてその回り（上下）に変形（曲げ変形）し、傾動可能となっている。このように支点４３Ａと板状の部分により第一の変位機構が形成されている。

また、支点４３Ａが形成された部分の上部には、切れ込み４５Ａが形成された面と９０°異なる面に切れ込み４５Ｂが形成され、この切れ込み４５Ｂによってその面に板状の部分が形成される。また、その板状の部分の中央部には形成された支点４３Ｂが形成されている。そして、切れ込み４５Ｂによって形成された板状の部分は、支点４３Ｂを中心として変形（曲げ変形）し、つまり、傾動可能となって第二の変位機構が形成されている。

支点４３Ａ、４３Ｂの部分には変位検出手段としてのトランスデューサが設置されていて、曲げ変形を検出するようになっている。このとき、支点４３Ａ、４３Ｂでの変形方向は、カバー４０の軸方向の回りに９０°異なる方向となっているため、カバー４０の軸方向に垂直な平面上の３６０°の任意の方向へのプローブ本体４２の変形がトランスデューサで検出される。そして、トランスデューサによりプローブ本体４２の変位量は電気信号に変換される。

図６は、ホルダ１１の装着状態を示す断面図である。通常は、ホルダ１１の装着が適正になされ、同図（ａ）に示されるような正常装着状態となる。ところが、同図（ｂ）に示されるように、ホルダ１１と主軸ヘッド２６との嵌合部分に切り屑３７などが付着すると、軸が曲がって装着される。この状態で測定を行うと、プローブ９に大きな振れが発生したり、正しい測定ができなかったりして測定が不能となる装着エラーとなる。

センサ１は、渦電流センサであり、主軸ヘッド２６に装着された状態でホルダ１１のフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを電気信号として検出する。ホルダ１１の形状は、嵌合部１１Ａのみならず、フランジ部１１Ｂの外周形状も規格されて、同一化されている。したがって、フランジ部１１Ｂの外周形状を測定することにより、測定器の装着状態が分かる。外周形状は、ホルダ１１を一回転させて距離ｄを測定することにより求められる。

センサ１による正常状態形状データと実稼働形状データとの差（形状データ差と称する）により、プローブ９でワークを測定する際に、装着状態も正常でプローブ９の測定値に対する補正が必要ない場合、つまり補正値が零で良い場合（１）、装着状態が異常でプローブ９を用いてワークを測定することが不可能な場合（２）、補正すればワークの測定が可能な場合（３）を判定できる。つまり、形状データ差が所定の第１閾値よりも小さい場合は（１）のケースとして、即ち補正値を零として処理する。第１閾値よりも大きい第２閾値以上の場合は（２）として処理し、第１閾値よりも大きく第２閾値よりも小さい場合は（３）として処理する。（３）の場合は、正常状態形状データと実稼働形状データとを比較して、プローブ９でワークを測定した値を補正するための補正値をデータ処理装置３において算出する。

プローブ９を用いてワークを測定する際に、予め、嵌合部分の切り屑３７などを取り除いて正常な装着状態をつくり、フランジ部１１Ｂの外周形状を測定する。外周形状は、センサ１とフランジ部１１Ｂとの間の距離ｄを少なくとも１周分測定することにより得られる。形状データは、メモリ５（図４）に記憶する。また、形状データは、ホルダ１１の上部をホルダ支点１１Ｃとするフランジ部１１Ｂの振れ回りと、フランジ部１１Ｂの形状誤差として真円度が含まれる。

ワークの形状等を測定する実稼働時は、プローブ９を装着したホルダ１１を主軸ヘッド２６へ装着した直後に、上記と同様にセンサ１とフランジ部１１Ｂとの間の距離ｄを測定する。記憶された正常な装着状態での形状データと実稼働時での形状データを比較する。比較の結果、その差が全周で第２閾値以上の場合は、データ処理装置３（図４）により装着状態が異常で測定することが不可能と判定する。そして、入出力回路７（図４）を介して制御装置２２（図４）へ装着のやり直し、あるいは要確認を指示する。

センサ１によるフランジ部１１Ｂでの形状データは、実際にワークが測定されるプローブ９の測定部となる下端では、位置による違いにより拡大される。つまり、センサ１が取り付けられるフランジ部１１Ｂからホルダ支点１１Ｃまでの距離Ｌ１、プローブ９の測定部となる下端の測定子４４（図５）からホルダ支点１１Ｃまでの距離Ｌ２とすると、その比であるＬ２／Ｌ１だけ拡大される。したがって、第２閾値は、Ｌ２／Ｌ１に基づいて定める。

記憶された正常な装着状態での形状データと実稼働時でのセンサ１による形状データを比較し、その差が第１閾値よりも小さい場合は、プローブ９による測定が可能で、プローブ９による測定値を補正する必要がないので、第１閾値はＬ２／Ｌ１を考慮しない。つまり、直接的に記憶された正常な装着状態でのフランジ部１１Ｂの形状データに基づいて定めれば良い。

記憶された正常な装着状態での形状データと実稼働時でのセンサ１による形状データを比較し、その差が第１閾値よりも大きく第２閾値よりも小さい場合は、補正すればワークの測定が可能である。したがって、プローブ９によるワークの測定値をＬ２／Ｌ１に基づいて補正して、より正しい測定値を得ることができる。即ちＬ２／Ｌ１に基づいてプローブ９によるワークの測定値を補正するための補正値を求め、この補正値により補正を行えば良い。

図８は、フランジ部の実稼働形状データの補正を説明する平面図であり、フランジ部１１ＢをＺ軸（工具主軸２９）方向から見た図である。実線は正常状態での形状データ、破線は実稼働での1周分の形状データであり、補正値は正常状態での形状データの重心位置Ｇ１、実稼働での形状データの重心位置Ｇ２を求めることで算出できる。つまり、Ｇ１とＧ２との距離Ｄと角度θをワークの測定値を補正するための補正値として求め、この補正値によりワークを測定するプローブ９のデータを補正すれば良い。なお、ワークの測定器としてタッチプローブであるプローブ９として説明したが、ワークの内径を測るボアゲージとしても同様に補正すれば良い。

図７は、他の実施の形態に係るホルダの装着状態を示す断面図である。図６におけるセンサ１に代えてセンサ１−１、１−２をフランジ部１１Ｂの外周面において、上下に間隔を置いて２カ所に設け、それぞれフランジ部１１Ｂの外周面までの距離ｄを電気信号として検出する。そして、センサ１−１と１−２によって測定された形状データに基づいて、プローブ９の測定値に対する補正値を算出する。

図６の構成では、プローブ９によるワークの測定値をＬ２／Ｌ１に基づいて補正値を算出した。図７では、Ｌ２／Ｌ１に代えてセンサ１−１と１−２の形状データの差分とその間隔よりプローブ９の傾きを求め、傾きとフランジ部１１Ｂの下面からプローブ９の測定部となる下端の測定子４４（図５）までの距離より、Ｌ２／Ｌ１に相当する拡大率を得る。

ワークの形状等を測定する実稼働時において、補正値は、プローブ９による測定値からセンサ１−１又は１−２あるいはセンサ１−１と１−２の形状データの平均値を求められた拡大率で拡大した値を差し引くことで算出する。なお、図７では上下に間隔を置いて２カ所にセンサ１−１、１−２を設けたが、さらに数を増やして上下方向の複数個所に設けても良く、より精度向上を図ることができる。

図７では、センサ１−１、１−２はホルダ１１の回転方向において、同一の位置に設けているが、異なる位置、例えば９０°ずらして設けても良い。この場合、各センサによる形状データを平均することによりフランジ部１１Ｂの動的な振れ回り、フランジ部１１Ｂの真円度などの影響を避けることができる。

１ センサ
３ データ処理装置
４ Ａ／Ｄコンバータ
５ メモリ
６ ＣＰＵ
７ 入出力回路
９ プローブ
１０ ブラケット
１１ ホルダ
１１Ａ 嵌合部
１１Ｂ フランジ部
１１Ｃ ホルダ支点
１７ アーム
２０ マシニングセンタ
２１ 可動テーブル
２２ 制御装置
２３ 固定具
２４ ワーク
２５ 工具
２６ 主軸ヘッド
２６Ａ 被嵌合部
２７ 自動工具交換装置（ＡＴＣ）
２８ 工具マガジン
２９ 工具主軸
３３ 軸杆
３４ ボール保持体
３５ ボール
３６ プルスタッド（ドローイングボルト）
３７ 切り屑
４０ カバー
４２ プローブ本体（スタイラス）
４３Ａ、４３Ｂ 支点
４４ 測定子
４５Ａ、４５Ｂ 切れ込み
５０ 形状測定部

Claims (8)

1. 工具が取り付けられたホルダを主軸ヘッドに装着し、該主軸ヘッドを回転駆動してワークを加工する自動工具交換装置付き工作機械において、
   前記ホルダに装着され前記ワークを測定するプローブと、
   前記ワークの加工途中あるいは加工処理が終了した時点で、前記ワークを前記プローブによって自動的に測定する制御装置と、
   前記ホルダのフランジ部における外周面の形状を測定するセンサと、
   前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出するデータ処理装置と、
   を備え、
   前記データ処理装置は、
   予め正常装着状態で前記ホルダを装着して前記センサで測定した形状データである正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に前記センサで測定した実稼働形状データとを記憶するメモリと、
   前記正常装着状態での前記正常状態形状データと装着直後の前記実稼働形状データとを比較して、その差を前記補正値として算出するＣＰＵと、
   を有し、前記ホルダの回転角度に対応した、前記正常状態形状データと前記実稼働形状データとの差に基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出することを特徴とする自動工具交換装置付き工作機械。
2. 予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が所定の第１閾値よりも小さい場合、前記プローブで前記ワークを測定する際に、前記補正値を零とすることを特徴とする請求項１に記載の自動工具交換装置付
   き工作機械。
3. 予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が前記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上の場合、前記ホルダの装着状態が異常で前記プローブにより前記ワークを測定することが不可能と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
4. 予め正常装着状態で前記ホルダを装着して測定した前記正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に測定した前記実稼働形状データとの差が前記第１閾値よりも大きく前記第２閾値よりも小さい場合、前記正常装着状態での前記正常状態形状データと装着直後の前記実稼働形状データとを比較して前記補正値を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
5. 前記第２閾値は、前記フランジ部からホルダ支点までの距離Ｌ１と、前記プローブの測定子から前記ホルダ支点までの距離Ｌ２と、に基づいて定めることを特徴とする請求項３又は４に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
6. 前記フランジ部から前記ホルダの支点であるホルダ支点までの距離Ｌ１と、前記プローブの測定子から前記ホルダ支点までの距離Ｌ２と、に基づいて前記プローブの測定値に対する補正値を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
7. 前記センサを前記フランジ部の外周において、複数個所に設け、複数の前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の自動工具交換装置付き工作機械。
8. 自動工具交換装置付き工作機械において、ワークの加工途中あるいは加工処理が終了した時点で、前記ワークを自動的に測定する自動測定方法であって、
   ホルダに装着され前記ワークを測定するプローブと、前記ホルダのフランジ部における外周面の形状を測定するセンサと、を設け、前記センサによって測定された形状データに基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値をデータ処理装置により算出し、
   前記データ処理装置は、
   予め正常装着状態で前記ホルダを装着して前記センサで測定した形状データである正常状態形状データと、実稼働中の測定において前記ホルダを装着した直後に前記センサで測定した実稼働形状データとを記憶するメモリと、
   前記正常装着状態での前記正常状態形状データと装着直後の前記実稼働形状データとを比較して、その差を前記補正値として算出するＣＰＵと、
   を有し、前記ホルダの回転角度に対応した、前記正常状態形状データと前記実稼働形状データとの差に基づいて、前記プローブの測定値に対する補正値を算出することを特徴とする自動測定方法。

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