JPH0146262B2 - - Google Patents

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JPH0146262B2
JPH0146262B2 JP56011787A JP1178781A JPH0146262B2 JP H0146262 B2 JPH0146262 B2 JP H0146262B2 JP 56011787 A JP56011787 A JP 56011787A JP 1178781 A JP1178781 A JP 1178781A JP H0146262 B2 JPH0146262 B2 JP H0146262B2
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cutting tool
tool
cutting
deviation
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Robaatsu Makumaatorii Deibitsuto
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Publication of JPH0146262B2 publication Critical patent/JPH0146262B2/ja
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    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数値制御工作機械およびその機械に
よる機械加工方法に関するものである。
数値制御工作機械においては、工作機械に保持
した加工片上での機械加工作業および測定作業の
双方を行うことが知られている。その測定作業の
ために、既知の工作機械では、加工片の選択され
た表面を検出する針をもつプローブを有する。そ
のプローブはかかる検出に応動した信号を出力す
る。その検出信号は工作機械の数値位置制御シス
テムへ供給され、それによりこのシステムを動作
可能状態となして、検出された表面の位置、従つ
て予め定めた基準面と関連した当該表面の寸法を
決定するようにする。プローブを用いる場合に
は、最後に使用した工具を操作位置から取り除い
て、それまで工具によつて占められていた位置に
プローブを導く。例えば、工具およびプローブ
が、マルチステーシヨンターレツトの各ステーシ
ヨンに取付けられているときには、このマルチス
テーシヨンターレツトの割送りを行つてプローブ
が動作位置へくるようにする必要がある。工作機
械が、その工具保持器とかかる工具の収納部との
間で工具を移動させる自動工具交換機構を有して
いれば、測定動作が実行される前に、工具が収納
部へ戻され、プローブが収納棚から工具保持器へ
移動されるようにする必要がある。工具をプロー
ブと交換し、またその反対にプローブを工具と交
換しなくてはならないということは作業の遅れの
元となり、特に連続した機械加工動作の間に測定
動作を実行しなければならない場合には、特に不
都合である。更に、同一加工片の種々の表面は、
しばしば、種々の形状もしくは方位をとるので、
種々の形状の工具およびこれらの工具に対応して
それら種々の表面を検出するための種々の針を必
要とする。このことは、前述したターレツトや収
納部に種々のプローブを保持することを必要とす
る。
本発明の目的は、機械加工および検出の双方の
機能を適切に果たす工具を用いて、換言すればプ
ローブを用いることなく、上述した不都合さを解
決もしくは減じるようにした数値制御工作機械に
よる機械加工方法を提案することにある。
本発明の他の目的は、機械加工および検出の双
方の機能を適切に果たす工具を用いて、換言すれ
ばプローブを用いることなく、上述した不都合さ
を解決もしくは減じるようにした数値制御工作機
械を提供することにある。
本発明によれば、工具は、必然的に、かかる加
工片（加工物）の表面の形状あるいは方向に従つ
た形状をなしているので、検出機能を実行するの
に好適であり、従つて、本発明ではプローブを工
具（ツール）とは別個に必要としないので、プロ
ーブに針を保持したり、あるいは、ひとつのプロ
ーブに１本の針を保持する必要性は、一般的には
避けられる。
以下に、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。
第１図および第２図を参照するに、旋盤は加工
片１１を保持する保持器、すなわちチヤツク１０
を有し、その加工片１１を、切削点１２Ａを有す
る切削工具１２によつて、加工片１１の円筒表面
１１Ａにおいて機械加工する。工具１２を、第１
スライド１５上に取付けられた支持部材１３に固
着し、第１スライド１５を、モータ１６によつ
て、加工片１１の軸１４を横切つて移動するよう
にしておく。デイジタル制御装置１７によつてモ
ータ１６を駆動する信号１８を得る。位置センサ
１９によつてスライド１５の位置を閉ループ制御
するための帰還信号２０を得る。
スライド１５を前述した移動を行うために第２
スライド２１上に支持し、この第２スライド２１
をベツド２５上に支持して軸線１４の方向に移動
できるようにする。スライド２１を、スライド１
５に関連する手段１６，１８，１９，２０と類似
の閉ループ位置制御手段（図示せず）によつて移
動できるようにする。基準プローブ２６は、ベツ
ド２５に固着されたハウジング２８によつて、休
止位置に支持された検出部材２７を有する。この
検出部材２７は、軸１４を通る垂直面内あるい
は、他のある選択された基準面内に位置する表面
２９を有する。
スライド１５，２１を移動させて切削点１２Ａ
を表面２９と接触させると、プローブ２６から
は、切削点１２Ａが基準面、すなわち零位置にあ
ることを意味する信号３０が出力される。
電気回路３１を定める配線を工具１２とチヤツ
ク１０との間で適切に接続して、切削点１２Ａが
加工片１１と接触したときにかかる回路３１が形
成され、それによりパルス信号３２が生起するよ
うにする。チヤツク１０に対する回路３１の接続
を、スリツプリング３３で記号的に示す。工具１
２それ自体は絶縁板２２によつて支持して、スラ
イド１５および工作機械の残余の部分がチヤツク
１０に短絡されないようにする。
制御装置１７を適切に構成配置して、切削点１
２Ａが軸線１４に位置したときに、その切削点１
２Ａの位置を零として読み取るようにする。
従つて、スライド１５を操作して、工具１２を
加工片１１の円筒表面１１Ａに向けて移動させる
時に、信号３２の発生時における切削点１２Ａの
位置が表面１１Ａの半径の目安となる。
工具１２と加工片１１との間での電気的接触の
有無によつて、回路３１における電気抵抗が変化
し、それによつて信号３２が発生することは明ら
かである。
制御装置１７は、切削点１２Ａに対する予め定
められた位置を規定する符号化デイジタル情報を
含むテープ３４を有する。かかる情報は、テープ
読取装置３６によつて、デイジタルコンピユータ
３７を介してレジスタ３８へ移動される。帰還信
号２０をカウンタ３９に送給し、そのカウンタ３
９の内容により切削点１２Ａの瞬時位置を定め
る。なお、切削点１２Ａが基準プローブ２６と接
触することによつて得られる信号３０によつて、
カウンタ３９を予め零に設定しておくものとす
る。レジスタ３８およびカウンタ３９を比較器４
０に接続する。その比較器４０からは、レジスタ
３８の内容とカウンタ３９の内容との間の瞬時差
を定める出力を取り出す。比較器４０の出力は上
述した信号１８を構成し、その信号１８をモータ
１６に供給してモータ１６を駆動し、それにより
スライド１５を位置決めする。以上と同様の回路
配置（図示せず）を設けて、テープ３４に規定さ
れた同様の情報に従つてスライド２１を位置決め
する。
信号３２をゲート４７を介してゲート４１（ひ
とつだけ示す）に供給し、カウンタ３９の瞬時内
容をレジスタ４２に供給する。信号４３Ｂにより
定められたレジスタ４２の内容をコンピユータ３
７に供給可能とする。
第３図に示す流れ図を参照するに、コンピユー
タ３７は次に示す手順を順次に実行するようにプ
ログラムされている。
S001：テープ３４を進めるように供給される信
号４８を出力する。これにより、加工片
１１の仕上寸法３５を定めるコード３５
Ａをテープ読取器３６に供給する。
S002：コード３５Ａを読み取つて格納する。
S003：コード３５Ａを信号３５Ｂとしてレジス
タ３８に出力し、これにより、切削点１
２Ａの加工片１１に向けての移動を開始
させ、次いで、切削作業を開始する。な
お、切削点１２Ａは最初の状態では加工
片１１から十分に離れているものとす
る。
S004：信号１８を読み取つて移動が完了した時、
すなわち信号１８が零の時を判断する。
これにより、切削作業はいつたん終了す
るが、この段階においては、工具１２あ
るいは加工片１１のたわみによる寸法４
３を有するので、加工片１１は仕上寸法
３５になつておらず、寸法４３の状態に
ある。
S005：信号４８を出力してテープ３４を更に進
める。これにより、切削点１２Ａが上述
のたわみより大きい既知の量だけ加工片
１１から離れた、切削点１２Ａの「引き
戻し」位置４４を定めるコード４４Ａを
読み取り器３６に供給する。
S006：コード４４Ａを読み取つて格納する。
S007：コード４４Ａを信号４４Ｂとしてレジス
タ３８に出力し、これにより切削点１２
Ａを位置４４まで移動させる。
S008：コード４４Ａを出力するのと同時に、ゲ
ート４７に信号４６を出力してゲート４
１に信号３２を供給する。それにより、
工具１２が加工片１１から離れた時に、
カウンタ３９の瞬時内容４３Ａがレジス
タ４２に読み込まれる。
S009：レジスタ４２の内容信号４３Ｂを読み取
る。
S010：差｛35B−（43B−35B）｝＝45Bを算出す
る。ここで、（43B−35B）は、前述し
たたわみに相当し、かかる差４５Ｂによ
り、加工片１１を仕上寸法３５にするた
めに工具１２を移動させなければならな
い寸法４５を定める。
S011：レジスタ３８に、値４５Ｂを出力して第
２切削作業を実行させる。その間に加工
片１１が、仕上寸法３５になることが期
待される。
S012：信号４４Ｂを出力して、寸法４４の位置
へ工具１２を戻す。これにより、１作業
サイクルが完了する。このサイクルを、
寸法４３Ｂと３５Ｂとの寸法差が所定の
許容値よりも小さくなるまで繰返す。
手順S007において、切削点１２Ａと加工片１
１との間の電気的接触が断たれた時に、工具１２
と加工片１１との間には機械荷重が実質上加わつ
ていないということは明らかである。それ故、十
分なたわみがないので加工片表面の位置の測定を
誤ることになる。
加工片１１との電気−機械的接触に依存して回
路３１を形成する代わりに、切削点１２Ａと加工
片表面との間の電気容量の変化を検出する装置、
あるいは切削点１２Ａと加工片表面との間の予め
定めた空気間隙における電気抵抗の絶縁破壊を検
出する装置のような既知の手段を用いて、切削点
１２が加工片表面から予め定めた間隔に達したこ
とを検出することができる。このように加工片表
面からある寸法の位置においてその加工片表面を
検出する場合には、プログラムの手順S0101にお
いてたわみを決定する時に、かかる寸法を考慮し
てコンピユータ３７のプログラムを作成してお
く。
以上に述べたプログラムは、工作機械の作業に
おける機械加工および測定の双方の段階を包含す
る一層長いプログラムの一部分である。上述の例
では、測定段階は機械加工段階の次に続いてお
り、かかる測定段階においては、機械加工段階に
おけるたわみを考慮するようにしている。機械加
工に先立つて測定を実行して、例えば空所の寸法
を決めるようにしてもよいことは勿論である。こ
の場合においては、工具１２を単に加工片１１と
接触するように移動させるのみで、それにより信
号４３Ｂを形成し、すなわち、例えば最初の機械
加工動作に対する安全な切削深さを決定すること
を目的として、加工片１１の実際の寸法を得る。
第４図に示す本発明の他の実施例においては、
工具１００はシヤンク１０１および切削部材１０
２を有し、この切削部材１０２をねじ１０３によ
つてシヤンク１０１に固着された小さい平板の形
態とする。切削部材１０２とシヤンク１０１との
間に配置した圧電性結晶１０４は、ねじ１０３の
力により圧縮状態に保たれるようにする。
切削力Ｆ１が切削点１０２Ａに働き、圧電性結
晶１０４に加えられる荷重は、ねじ１０３によつ
て加えられる上述の圧縮力よりも増大し、圧電性
結晶１０４からはその圧縮力に対応した電位が電
気回路１０５を定める導線中に発生する。この回
路１０５は増幅器１０６およびトリガ回路１０７
を有し、第１図〜第３図を参照して説明した信号
３２と対応するパルス信号１０８を発生する。
ここでは、切削力を工具１００と加工片１１と
の間に加えることは所望されず、単に、両者の間
における最初の接触を検出することのみが所望さ
れるので、高感度圧電素子１０４を用いるととも
に、増幅器１０６および回路１０７を適切に選定
し、十分に小さな力に応動して切削点１０２Ａと
加工片１１との間の接触を伝えることができるよ
うにするものの、工具１００あるいは加工片１１
に十分なたわみを生じさせるような十分に大きい
力に応動する必要はない。
本例では、機械的接触による力の変化を検知す
ることで検出を行う。換言すれば、工具１００の
移動中に工具１００が加工片１１と接触し、この
加工片１１と共に相互に作用して力Ｆ１を発生
し、この力Ｆ１が圧電性結晶１０４に作用して、
信号１０８を発生させる。
切削動作の終了時において、工具１００が加工
片１１から離れて工具１１に切削力が加わらなく
なる時に信号１０８を発生させるようにすること
も同様に可能である。その場合には、工具が加工
片から離れていくにつれて力Ｆ１が零に向けて減
少している間に、圧電性結晶１０４がある電位を
出力すると、増幅器１０６およびトリガ回路１０
７により信号１０８が形成される。力が零に向け
て変化している間に発生した結晶電位は、力が加
わらなくなつたときに零となり、従つて、その結
晶電位は工具１００が加工片１１から離れた点を
確実に表わす。
圧電性結晶１０４を、部材１０２の下に直接に
配置する代わりに、工具１００と支持部材１３と
の間の適当な位置に配置することもできる。
第５図および第６図に示す本発明の更に他の実
施例においては、工具２００を支持部材１３上に
支持して、軸線１４のＸ方向と直交するＹ方向へ
移動できるようにしておく。かかる移動の間に、
１対の板ばね２０１によつてＸ方向には移動しな
いようにし、しかも支持部材１３および締付けボ
ルト２０３の頭部２０２によつてＸおよびＹ方向
とは直交するＺ方向にも移動しないようにして工
具２００を案内する。工具２００を止め部材２０
４Ａに対して保持する弱いばね２０４によつて、
この工具２００を加工片１１に向けて偏倚してお
く。締付けボルト２０３を、支持部材１３の下面
２０６に作用するカム２０５に連結し、それによ
り、切削時に工具２００に作用する分力FYによ
るＹ方向の変位に対して工具２００を保持する。
締付けボルト２０３を、カム２０５を回転させる
ように連結した油圧アクチユエータ２０７によつ
て締付から釈放可能にしておく。このアクチユエ
ータ２０７を、弁２０８によつて制御し、この弁
２０８を、コード４４Ａと共にテープ３４上のコ
ード２０９Ａから取り出された信号２０９Ｂによ
つて電磁的に作動させる。工具２００は、差動変
圧器２１０の可動コア２１１である延長部材を有
し、それにより、工具２００が止め部材２０４Ａ
に休止した時に零に設定される信号１２を得る。
工具２００の動作は第１図および第２図を参照
して説明したところと同様である。但し、第１図
および第２図では、寸法４４の位置まで工具１２
を引いてから工具１２を前進させて加工片１１と
接触させるようにするのに対し、本例において
は、工具２００が寸法４４の位置にある時に信号
２０９Ｂによつて締付けボルト２０３を解放し、
それにより、工具２００が寸法３５の位置まで送
り込まれるときに、その工具２００が寸法４３の
位置において加工片１１と接触した瞬時から、工
具２００が支持部材１３上を摺動するようにす
る。支持台１３が移動して工具２００を仮想の位
置３５にもつてくると、工具２００と支持台１３
との間の変位が差動変圧器２１０によつて示さ
れ、この変位は、工具位置を修正して仕上寸法３
５を得るのに必要な量を直接示す。
信号２１２をデイジイタイザ２１３に供給して
信号２１１Ｂを得、プログラムの手順S009にお
いて信号４３Ｂを読み取つたようにしてコンピユ
ータにより信号２１１Ｂを読み取る。しかし、本
例では手順S009、S010を次のように変更する。
S209：信号２１１Ｂを読み取る。
S210：差35B−211B＝45Bを得る。
差動増幅器２１０に代えて、第５図および第６
図に示す構成配置では、それぞれ工具２００およ
び止め部材２０４Ａ上に１対の電気接点２２０お
よび２２１を形成することもできる。回路２２３
を定める導線を接点２２０および２２１に接続
し、工具２００がばね２０４の力に抗して移動し
て接点２２０および２２１が離れた時に、回路２
２３の状態が変化して、第１図〜第３図を参照し
て説明した信号３２と同様に接続されて用いられ
る信号２２２を発生する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明における数値制御旋盤の１例を
その制御ブロツクと共に示す平面図、第２図はそ
の断面図、第３図およびそれに連続した第３Ａ図
は第１図および第２図におけるフローチヤート、
第４図は本発明の他の実施例を第２図と同様にし
て示した断面図、第５図および第６図は本発明の
更に他の実施例を第１図および第２図と同様にし
て示したそれぞれ平面図および断面図である。 １０…チヤツク、１１…加工片、１１Ａ…円筒
表面、１２…切削工具、１２Ａ…切削点、１３…
支持部材、１４…軸、１５…スライド、１６…モ
ータ、１７…デイジタル制御装置、１８，２０，
３０，３２，３５Ｂ，４３Ｂ，４４Ｂ，４６，４
８…信号、１９…センサ、２１…第２スライド、
２２…絶縁板、２５…ヘツド、２６…基準プロー
ブ、２７…検出部本体、２８…ハウジング、２９
…表面、３１…回路、３３…スリツプリング、３
４…テープ、３５…仕上寸法、３５Ａ…コード、
３６…テープ読取装置、３７…コンピユータ、３
８，４２…レジスタ、３９…カウンタ、４０…比
較器、４１，４７…ゲート、４３…寸法、４３Ａ
…カウンタ３９の内容、４４…位置、４４Ａ…コ
ード、４５…寸法、４５Ｂ…差、１００…工具、
１０１…シヤンク、１０２…切削部材、１０３…
ねじ、１０４…圧電性結晶、１０５…回路、１０
６…増幅器、１０７…トリガ回路、１０８…信
号、２００…工具、２０１…ばね、２０２…ボル
ト頭部、２０３…ボルト、２０４…ばね、２０４
Ａ…止め部材、２０５…カム、２０６…下面、２
０７…アクチユエータ、２０８…弁、２０９Ａ…
コード、２０９Ｂ，２１１Ｂ，２１２，２２２…
信号、２１０…差動変圧器、２１１…コア、２２
０，２２１…接点、２２３…回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 入力された送り量に応じて切削ツールを加工
    物に対して移動させて機械加工する数値制御工作
    機械による機械加工方法において、次の(イ)〜(ヘ)の
    工程を備えたことを特徴とする数値制御工作機械
    による機械加工方法。 (イ) 前記切削ツール切削点の基準面からの距離が
    基準面を基準にして得られる仕上げ寸法に等し
    くなるまで、前記切削ツールを前記加工物に対
    して移動させる工程、 (ロ) 前記距離が仕上げ寸法に等しくなつた時点
    で、前記切削ツールの移動を停止させる工程、 (ハ) 前記切削ツールの移動を停止した後、前記切
    削ツール切削点を前記加工物から離して切削ツ
    ールと加工物の偏位を除去する工程、 (ニ) 偏位を除去した後、前記切削ツールを加工物
    から離した位置から再び切削ツール切削点を加
    工物に当接するまで移動させた距離に基づき、
    基準面から加工面までの加工面寸法を測定する
    工程、 (ホ) 測定した加工面寸法と前記仕上げ寸法の差が
    許容範囲内にあるか否かを判断する工程、 (ヘ) 判断した結果、前記差が許容範囲内にない場
    合、(イ)〜(ホ)の工程を繰り返す工程。 ２ 入力された送り量に応じて加工物を切削ツー
    ルに対して移動させて機械加工する数値制御工作
    機械による機械加工方法において、次の(イ)〜(ヘ)の
    工程を備えたことを特徴とする数値制御工作機械
    による機械加工方法。 (イ) 前記切削ツール切削点の基準面からの距離が
    基準面を基準にして得られる仕上げ寸法に等し
    くなるまで、加工物を切削ツールに対して移動
    させる工程、 (ロ) 前記距離が仕上げ寸法に等しくなつた時点
    で、前記加工物の移動を停止させる工程、 (ハ) 前記加工物の移動を停止した後、前記加工物
    を前記切削ツール切削点から離して切削ツール
    と加工物の偏位を除去する工程、 (ニ) 偏位を除去した後、前記加工物を切削ツール
    から離した位置から再び加工物を切削ツール切
    削点に当接するまで移動させた距離に基づき、
    基準面から加工面までの加工面寸法を測定する
    工程、 (ホ) 測定した加工面寸法と前記仕上げ寸法の差が
    許容範囲内にあるか否かを判断する工程、 (ヘ) 判断した結果、前記差が許容範囲内にない場
    合、(イ)〜(ホ)の工程を繰り返す工程。 ３ 送り量を入力する入力手段と、 入力された送り量に応じて切削ツールを加工物
    に対して移動する切削ツール移動手段と を有する数値制御工作機械において、 切削ツール切削点が加工物に接触したか否かを
    検出する検出手段と、 切削後、切削ツールを前記切削ツール移動手段
    により加工物から離す直前の切削ツールの位置
    と、切削ツールを加工物から離す際、切削ツール
    切削点の加工物に対する非接触が前記検出手段に
    より検知された時点での切削ツールの位置との差
    に基づき、切削ツールと加工物の偏位を算出する
    偏位算出手段と、 算出された偏位と仕上げ寸法に基づき切削ツー
    ルの送り量を算出する送り量算出手段と を備えたことを特徴とする数値制御工作機械。 ４ 送り量を入力する入力手段と、 入力された送り量に応じて加工物を切削ツール
    に対して移動する加工物移動手段と を有する数値制御工作機械において、 加工物が切削ツール切削点に接触したか否かを
    検出する検出手段と、 切削後、加工物を前記加工物移動手段により切
    削ツールから離す直前の加工物の位置と、加工物
    を切削ツールから離す際、加工物の切削ツール切
    削点に対する非接触が前記検出手段により検知さ
    れた時点での加工物の位置との差に基づき、切削
    ツールと加工物の偏位を算出する偏位算出手段
    と、 算出された偏位と仕上げ寸法に基づき前記加工
    物の送り量を算出する送り量算出手段と を備えたことを特徴とする数値制御工作機械。
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