JPH0126819B2

JPH0126819B2 -

Info

Publication number: JPH0126819B2
Application number: JP22796283A
Authority: JP
Inventors: Toshasu Umehara
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1983-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1989-05-25
Also published as: JPS60123255A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、金属加工機械に関し、特に刃具位置
を高精度のもとに検出するための装置に係る。

従来技術機械加工の多様化に対応するために、マシニン
グセンター型の工作機械が広く用いられている。
このような工作機械は、被加工物つまりワークに
対する加工深さを一定にするために、加工送り装
置との関連で位置検出手段を備えている。しか
し、従来の位置検出手段は、一般にスピンドル先
端の刃具よりも遠い位置、通常、スピンドルの後
端側に設けられている。このため、位置検出の精
度は、ワーク、スピンドルおよびスピンドル送り
用のボールねじおよび機械本体などの熱変形の影
響を受けるほか、スピンドルと工具ホルダーとの
間のテーパーチヤツク部分のはまり合いのばらつ
きの影響を受ける。この結果、正確な加工深さの
切削加工が困難である。例えばワークのボーリン
グ加工位置が重ならない場合には、両者の加工が
同時に進められるから、加工深さは、同じに設定
できる。しかし、ボーリング加工位置が互いに偏
心しており、その一部で重なる場合には、それら
は、同時に加工できず、したがつて２工程にわた
つて行われることになる。その場合、加工機械や
ワークの熱変形が前後の加工工程で変化するた
め、加工深さがほとんど同一にならず、重なり合
う部分で段差が生じる。

このような加工機械側の熱変形の影響は、ワー
クの加工位置に刃具の先端を検出するための例え
ばリング型のタツチセンサーを設置することによ
つて除去できる。このようなリング型のタツチセ
ンサーは、加工位置が環状に連続しており、加工
中に常に刃具の先端が検出できる状態にあれば有
効である。しかし、加工位置に凹凸があつて、切
削加工が連続的に行えず、部分的に不連続の状態
となる場合には、刃具の位置が機械加工中に断続
的にしか検出ができないため、同一深さの加工
は、不可能となる。このような実情から刃具位置
の有効な検出手段が望まれている。

発明の目的したがつて本発明の目的は、刃具の加工送り方
向を工具ホルダーの側で正確に検出できる刃具位
置検出装置を提供し、これによつて加工深さを高
い精度のもとに検知できるようにすることであ
る。

発明の概要そこで本発明は、刃具の位置をそれに近い工具
ホルダーの位置から直接的に検出することとし、
その検出手段に非接触式の磁気的なセンサーを利
用している。その磁気的な検出手段は、永久磁石
と磁気センサーとによつて構成されるが、永久磁
石は、工具ホルダーに対し、加工送り方向にそつ
てＮ、Ｓ極に着磁されている。また磁気センサー
は、ワークを固定するためのジグに固定されてお
り、一定の距離において、上記磁石と空間的に対
応し、磁石の位置すなわち刃具の基準位置または
刃具の加工完了位置を加工機械側の熱的影響を受
けない状態で正確に測定する。

実施例の構成以下、本発明の一実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

本発明の刃具位置検出装置付加工機械１は、加
工機械２を前提とし、それに刃具位置検出装置３
を付加して構成されている。

上記加工機械２は、例えば工具自動交換装置式
のものであり、加工ヘツド４は主要部として構成
してある。この加工ヘツド４は、送りユニツト上
に設置され、筒状部の内部でスピンドル５を前後
の軸受６により回転自在に支持している。このス
ピンドル５は、中空状であり、前端部分でテーパ
状の保持孔７を一体的に形成し、またそれより後
部分での前方のガイド筒８および後方の係止駒９
の軸受部によりクランプ軸１０を軸線方向に摺動
自在で、かつ同心的に保持している。このクラン
プ軸１０は、スピンドル５の内部でガイド筒８の
後端部と、クランプ軸１０に係止されたストツパ
１１との間に設けられた皿ばね１２によつて、常
に後退方向に付勢され、係止駒９の軸受部前端と
ストツパ１１との当接位置で停止している。この
クランプ軸１０の後端部分は、係止駒９の後端面
から後方に突出し、ピストンロツド１３に対応し
ており、またその前端部分は、ガイド筒８の内部
に軸方向に摺動自在に挿入されたクランプ部１４
の内部に入り、それにねじにより固定されてい
る。上記クランプ部１４は、先端部の孔の部分
で、複数のクランプボール１５を備えており、前
記保持孔７の内部に挿入された工具ホルダー１６
のプルスタツト１７の首部分を挟み込んで保持し
ている。なお、上記スピンドル５のやや後方部分
にスペーサ１８およびＶプーリ１９がキー２０に
よつて回り止め状態で固定されている。そしてス
ピンドル５は加工ヘツド４に取付けられた駆動モ
ータ２１のＶプーリ２２および上記Ｖプーリ１９
に巻掛けられたＶベルト２３によつて、駆動モー
タ２１の回転力を取り入れ、工具ホルダー１６に
保持された刃具２４に切削のための回転運動を与
える。

また、上記加工ヘツド４の背面側にハウジング
２５が取付けられている。このハウジング２５
は、円筒状であり、加工ヘツド４の背面側でスピ
ンドル５と同心的に取付けられており、その内部
でＯリングなどが介在させがら油圧式のシリンダ
２６を軸線方向に摺動自在に保持している。この
シリンダ２６は、ピストンロツド１３およびピス
トン２７を収納し、そのテール部分とヘツトカバ
ー２８の部分でピストンロツド１３をＯリングな
どを介在させながら、摺動可能な状態で保持して
いる。シリンダ室２９は、シリンダ２６に形成さ
れた連通路３１を経て、ハウジング２５の内部と
シリンダ２６の外周との間に形成されたシリンダ
定位置復帰用の油室３２および油通路３６に通じ
ている。この油室３２の後方部分はハウジング２
５の後端面に形成されたテールカバー３３によつ
てふさがれている。なお、シリンダ２６の後端部
分は、テールカバー３３に対しても、Ｏリングな
どを介在させた状態で摺動自在にはまり合つてお
り、その後方のシリンダ室３０は、油通路３７に
通じている。なお、テールカバー３３にピストン
２７の位置を検出するためセンサー４３，４４が
取付けられており、これと対応し、ピストンロツ
ド１３に２つのドク４５，４６が取付けられてい
る。

また、前記ヘツドカバー２８は、係止駒９の後
端部分よりやや前方に突出し、一対の係合体３４
によつて係合駒９の後端フランジ部の前面と適当
な隙間を形成しながら対応している。

さて、本発明の要部としての刃具位置検出装置
３は、主要部として磁気センサー３８および磁石
３９を備えている。上記磁気センサー３８は例え
ばホール素子などであり、２つのジグ４０，４１
のうち例えばジグ４０に取付けられている。この
ジグ４０は、被加工物４２を工具ホルダー１６と
対応する位置で、位置決め状態のもとに固定して
いる。また磁石３９は、加工送り方向すなわちス
ピンドル５の軸線方向にそつて、Ｎ極およびＳ極
を形成しており、第１図のように、スペーサ３５
を用いて工具ホルダー１６ａに、または第２図に
示すように、第１図の工具ホルダー１６ａよりも
大きな外径の工具ホルダー１６ｂに対し母線方向
に直接取付けられる。このようにして磁気センサ
ー３８および磁石３９は、一定の距離を隔て、非
接触の状態で対応している。

実施例の作用まず、第１図に示すように、スピンドル５の保
持孔７に第１の工具ホルダー１６ａが取付けられ
ているものとする。このスピンドル５が、常に定
められた回転角の位置で停止し、また工具ホルダ
ー１６が保持孔７に対し常に所定の角度のもとに
取付けられるため、磁石３９は、常に磁気センサ
ー３８と対応する位置にある。この状態で、加工
ヘツド４は、後退限から図示しない送りユニツト
によつて前進し、刃具２４を被加工物４２に近づ
ける。この前進過程で磁気センサー３８と磁石３
９の磁極の境界点とが対応した時点で、加工原点
が設定される。この加工原点が設定された後、送
りユニツトは、加工ヘツド４に加工送り速度を与
え、またスピンドル５は、刃具２４に切削のため
の回転運動を与える。このようにして刃具２４
は、被加工物４２に必要なボーリング加工などを
施す。このときの加工深さＤは、加工原点から刃
具２４の送り量Ｌによつて正確に測定できる。こ
のようにして被加工物４２に所定深さの第１加工
が施される。

続く第２加工では、工具ホルダー１６ａが取り
外され、これにかわつて第２図のような新たな工
具ホルダー１６ｂが保持孔７の内部に取付けられ
る。このような工具の交換は、図示しない工具自
動交換装置によつて自動的におこなわれる。な
お、工具ホルダー１６のクランプおよびアンクラ
ンプは、シリンダ２６のピストンロツド１３を前
進または後退させることにより、クランプ軸１０
を前進または後退させ、これによつてクランプ部
１４を拡径方向または縮径方向に変形させること
により行われる。

この第２の工具ホルダー１６ｂは、２つの刃具
２４を備えており、前回の加工位置に対し偏心状
態で対応している。この偏心量Ｒは、被加工物４
２を偏心方向に移動させるか、または加工ヘツド
４をNC制御装置などで偏心させることによつて
設定できる。そして前回と同様に、この第２加工
においても加工原点が磁気センサー３８と磁石３
９の正対位置によつて設定される。そして加工深
さＤは、やはり同様に加工原点から工具ホルダー
１６ａの加工方向への送り量Ｌによつて設定され
ている。このようにして被加工物４２に偏心状態
の環状の溝が形成される。この溝は、前回のボー
リング加工面と底面を共通としているが、加工深
さＤが正確に規制されているから、加工重合面で
加工深さの相違による段差が形成されない。この
ようにして被加工物４２に対し高い精度のもとに
所定の加工深さの孔加工が可能となる。

発明の変形例上記実施例では、磁気センサー３８と磁石３９
の対応位置を加工の基準となる原点としている
が、両者の対応位置は加工完了位置と対応させて
もよい。この場合、加工完了位置で工具ホルダー
１６の回転位置が常に磁気センサー３８と磁石３
９とに対応関係を与えないことも予測される。し
たがつてその場合の磁石３９は、工具ホルダー１
６の外周にそつて環状に取付けられる。

また、磁気センサー３８は、それぞれの工具ホ
ルダー１６ごとに複数設けもよい。もちろんこの
磁気センサー３８は、ホール素子のほか、磁気抵
抗素子などの磁気感応素子であればよい。

そして上記実施例は、同一の被加工物４２に対
し２種類のボーリング加工を施す場合を示してい
るが、このような加工は、異なる複数の被加工物
４２に対する単一加工であつてももちろんよく、
その際の各製品間での加工深さのばらつきを抑え
るのに有効である。

発明の効果本発明では、下記の特有の効果が得られる。

まず、刃具の位置がそれに近い工具ホルダーと
被加工物のジグとの間に設けられた磁石および磁
気センサーによつて加工機械側の寸法精度特にス
ピンドル、ボールねじなどの熱的変形、あるいは
工具ホルダーのはまりあいのばらつきの影響を受
けない状態で検出できるから、被加工物の加工深
さが特に精密な加工機械でなくとも、高い精度の
切削加工が可能となる。また従来のタツチセンサ
ー形式の検出手段では、加工部分が不連続の状態
にあると、検出が不可能になるが、本発明では、
磁気センサーおよび磁石が非接触の状態で対応
し、かつ加工形態と無関係に加工深さが検出でき
るから、従来のような不都合が生じない。特に実
施例で示したように、被加工物に偏心加工が施さ
れ、加工部分が一部重合する場合に、その加工共
通面での段差が生じないため、加工時の品質管理
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の刃具位置検出装置付加工装置
の垂直断面図、第２図は刃具位置検出装置の要部
の一部破断側面図である。１……刃具位置検出装置付加工機械、２……加
工機械、３……刃具位置検出装置、４……加工ヘ
ツド、５……スピンドル、７……保持孔、３８…
…磁気センサー、３９……磁石、４０，４１……
ジグ、４２……被加工物。

Claims

【特許請求の範囲】

１被加工物をジグに位置決め状態で固定し、ボ
ーリング等の刃具を工具ホルダーに固定して、こ
の工具ホルダーを回転させるとともに加工送りし
て、上記被加工物に加工を行う加工機械におい
て、上記工具ホルダーの側部に固定され上記工具
ホルダーの加工送り方向にＮ、Ｓ極をもつ磁石
と、上記工具ホルダーの加工送り時の上記磁石に
対して非接触状態で対向する位置で上記ジグに固
定された磁気センサーとからなり、上記磁気セン
サーにより上記磁石の境界を検出して、上記被加
工物と上記刃具との相対位置を検出することを特
徴とする刃具位置検出装置付加工機械。