JPH0224043A - 工作機械における刃先位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） 本発明は、多種類の刃物の刃先位置を簡単な構成で高精
度に検出することを目的とした工作機械における刃先位
置検出装置に関するものである。

（従来技術） 従来の数値制御工作機械における刃物の刃先位Ｗ検出装
置は、特開昭４７−４０２８７号公報に示されているよ
うに、電気マイクロ等の計測装置を設けたものや、特開
昭５３−４２７４号公報に示されているように、工作機
本体に固定した基準ブロックを用いるものがある。しか
しながら、前者は計測装置として電気マイクロ等を設け
る為、計測装置が大型化して場所をとり、また、価格的
にも高価なものになるという欠点があり、後者は基準ブ
ロックに当てるため、一方向の検出しか出来ず、さらに
は位置決めが困難で、かつ刃先を破損する恐れがあった
。

（発明の構成） 本発明は上述の不具合に鑑み、主軸台に設けられワーク
を保持して回転する主軸と刃物を保持する刃物台とを備
え、前記主軸と刃物台との相対移動により前記ワークを
加工する工作機械の刃物刃先位置検出装置において、前
記刃物台の刃先移動範囲内に搬入される計測装置本体と
、この計測装置本体の外側にあって第１の方向から前記
刃物刃先によって押圧された時に、信号を出す第１の検
出ヘッドと、前記計測装置本体の外側にあって第１の方
向から前記刃物刃先によって押圧された時に信号を出す
第２の検出ヘッドと、第１．第２検出ヘッドから出た信
号によってそれぞれの工具刃先位置を検知する数値制御
装置とを設けて、簡単な構成で多種類の刃物の刃先位置
を高い精度で検出するようにしたものである。

つぎに、本発明を実施例の図によって説明すると、第１
図乃至第６図において、数値制御旋盤りの主軸台１の上
面前縁に設けられた主軸２の軸心Ｘ−Ｘの上方にはブラ
ケット３が取付けられている。このブラケット３には主
軸２と直交する回動軸４がアンギュラベアリング５およ
び円筒コロベアリング６により回動自在に支承されてい
る。

この回動軸４の一端には油圧により駆動される揺動モー
タ７が取付けられており、同軸４の他端には］形状の検
出アーム８の基部が固定されている。回動軸４の回動に
よる検出アーム８の上下方向の回動面内に前記軸心Ｘ−
Ｘが含まれる。検出アーム８の先端には、後で詳述する
検出装置本体９が取付けられる。この検出装置本体９の
検出位置における向側面（第１図で右側面）には外径切
削用バイｌ−Ｂ、の検出ヘッド１ｏが取付けられ、また
その前面（第２図で右側面）には端面切削用バイトＢｚ
の検出ヘッド１１が取付けられ、さらにその手前面（第
１図で左側面）には内径切削用バイトＢ３の検出ヘッド
１２が取付けられており、各検出ヘッド１０．１１及び
１２はそれぞれ軸心Ｘ−Ｘを含む水平面内にある。

回動軸４のほぼ中央部にはカム１３が削設されており、
回動軸４の回転によりカム１３が当接した際、検出アー
ム８を回動する揺動モータ７の作動及びその停止を指令
するりミソトスインチ１４および１５は、ブラケット３
の空腔１６内に設けられている。

主軸台１上には検出アーム８の上昇時の回動限を規制す
る上限ストッパ１７が取付けられており、回動限でば検
出アーム８の背面が上限ストッパＩ７に当接する。検出
アーム８が下方に回動した時、その先端の検出装置本体
９が正確な検出位置に停止するようにその回動を規制す
る下限ストッパ１日は主軸台１の前面に取付けられてい
る。そして、この下限ストッパ１８の先端には、検出ア
ーム８に取付けた当接片１９と当接する調整螺２ｏが設
けられている。

検出アーム８には各検出ヘッド１０，１１．１２に向か
って切粉除去用のエアーノズル２１．２２．２３が取り
付けられており、これらのノズル２１．２２．２３は集
合箱２４を介してエアーホース２５で圧縮空気源（図示
略）と連結されている。図中Ｃはチャック、Ｎはチャッ
クＣの爪、Ｔは刃物台（ターレット）を表わす。この刃
物台Ｔはボールネジ等によってＸ軸方向及びＺ軸方向に
移動し、エンコーダ等公知の位置検出器によってその位
置を検出される。

第７図および第８図において、検出アーム８がその非ネ
★出時に上方へ回動して上限ストッパ１７により保持さ
れているとき、主軸台ｌの前面に取り付けられて、切粉
および切削水から検出装置本体９および検出アーム８を
保護する隔壁２６．２７には検出アーム８の通孔２８，
２９が設けられており、この通孔２８．２９を開閉する
ドア３０が、隔壁２６．２７間に摺動自在に設けられて
いる。さらに詳述すれば、前記ドア３０は、外側の隔壁
２７の内側の通孔２８の上方にブラケット３１．３２に
より水平に取付けられたレール３３に摺動自在に嵌装し
た摺動枠３４の下方に、通孔２８．２９よりやや広い幅
で垂下させたドア板３５が取付けられている。そして、
隔壁２６の内側に取付けられた軸受３６に基部が軸着さ
れた油圧又は空気圧により作動するシリンダ３７のロッ
ド３８の先端と、摺動枠３４とを連結板３９により連結
して、シリンダ３７によるドア３０の開閉を検出アーム
８の上下回動と連動させている。

つぎに、前述の検出装置本体９を、さらに詳述すると、
第９図乃至第１２図において検出アーム８の先端の本体
取付部４０には、検出装置本体９の軸心Ａ−Ａと検出ア
ーム８の軸心とを一致させて、検出装置本体９のハウジ
ング４１の基部４２が取付ボルト４３．４３により取付
けられている。

このハウジング４１の内部には、軸心Ａ−Ａと直角方向
に摺動孔４４が、またこの摺動孔４４と直角で軸心方向
に摺動孔４５が穿設されて両孔４４４５はＴ字状になっ
ている。

摺動孔４４には検出軸４６が摺動自在に嵌入されてＺ軸
方向に移動可能になっており、この検出軸４６の外周中
央部に設けた溝４７には、ハウジング４１の外部に固定
されたストッパ４８の突起４９が嵌入させられているの
で、検出軸４６は周り止めされてＺ軸方向にのみ摺動可
能になっている。検出軸４６は摺動孔４５側の中央にＶ
字溝５０が設けられており、またその両端には検出ヘッ
ド１０および１２がねじ込み量を調節自在に螺設されて
いる。

摺動孔４５内にはこの孔４５に摺動可能な外径を有する
ステンレス鋼球５１が挿入されて、検出軸４６のＶ字溝
５０に当接させられており、さらにこの摺動孔４５には
スライドシャフト５２が摺動自在に挿入されている。ス
ライドシャフト５２には、ピン５３がこのシャフト５２
を直角に貫通して取付けられており、ピン５３の両端は
ハウジング４１の円筒部５４に設けた長孔５５，５５が
ら両外側へ突出して、円筒部５４に嵌装した両ブツシュ
５６．５６を貫通している。

スライドシャフト５２は、ピン５３が長孔５５５５の下
方に位置した状態で、その基端面５７がステンレス鋼球
５１に当接する。

スライドシャフト５２の先端（第１１図で左端）にはロ
ッド５８の一端がねじ込まれており、リミットスイッチ
取付台６０はその一端部を、ハウジング４１の円筒部５
４の内部の段付端面５９に当接させて、円筒部５４のリ
ミットスイッチ収納室６１内に挿入される。円筒部５４
の上部にねじ込まれたカバー６３と、リミットスイッチ
取付台６０とにコイルばね６２を介装して、リミットス
イッチ取付台６０を弾撥的に段付端面５９に押圧すると
ともに、このリミットスイッチ取付台６゜に取付けされ
た高感度検出用リミットスイッチ６４の検知端子６５と
、ロッド５８の前端面６６との間に小隙間ｄを設ける。

さらに、リミットスイッチ６４のケーブル６７を数値制
御面（図示路）に接続する。

円筒部５４の中央部に嵌着したストップリング６８で固
定されたリング６９とブツシュ５６との間にはコイルば
ね７０が介装されており、円筒部５４の検知端子６５付
近の両側には、小隙間ｄを点検するための点検用長孔７
１．７１が開けられている。

ハウジング４１の基部４２の前端上部には、ブラケット
７２がポル）７３．７３で固定されており、このブラケ
ット７２の軸心Ａ−Ａと直角方向に水平に挿孔７４が貫
通して開けられており、この挿孔７４に挿入されたシャ
フト７５のブラケット７２の両側に突出する部にニード
ルベアリング７６．７６が嵌着される。このニードルベ
アリング７６．７６は、ブラケット７２の両側のブラケ
ット７７．７７の支点部に開けた孔に嵌着されるので、
ブラケット７７．７７はブラケット７２に対して回動自
在になっている。この両ブラケット７７．７７の上部後
縁には渡し材７８が架設され、かつこの渡し材７８の中
央には端面切削用バイトＢ２を検出する検出ヘッド１１
が螺設される。

ブラケット７７の両側の垂下部７９．７９の前面７９’
、７９’をピン５．３に当接させた状態で、一方の垂下
部７９の下部に調節蝮８０が螺設され、その先端８１が
ハウジング４１の基部４２の前面８２に当接させられる
。図中８３は、検出アーム８の本体取付部４０に取付け
るカバーを示す。

又、本実施例では、主軸２上方から検出装置本体９を振
り降す機構を示したが、主軸台１上に回動軸を固定する
限り、主軸心Ｘ−Ｘ側方等から検出アーム８を回動させ
るようにしても同様の効果がある。

（発明の作用） 本発明の作用を実施例の図によって説明すると、第１図
および第２図において、加工を完了したワーク（図示路
）をチャックＣから取外せば、チャックＣの前面は空所
となる。次に工具の位置補正を必要とするもの（この場
合、外径切削用バイトＢ１を補正の対象とする）即ちパ
イ）Ｂｌが刃物台（ターレット）Ｔで割り出して切削位
置の方へ向くと、第７図において、隔壁２６の内側に設
けられたシリンダー３７が作動してそのロッド３８を矢
印Ｐ方向に押出すと、ロッド３８の先端に連結板３９を
介して取付けられたドア３０の摺動枠３４がレール３３
上で垂下させたドア板３５とともに矢印Ｐ方向へ移動し
、隔壁２６．２７に設けられた通孔２８，２９を開く。

次に、主軸台１の前上縁に設けられたブラケット３に取
付けた揺動モータ７が作動し、この揺動モータ７に連結
された回動軸４を矢印Ｒ方向に回動すると、この回動軸
４に基端を固定された検出アーム８も通孔２８．２９を
通過して矢印Ｒ方向に回動し、検出アーム８に設けられ
た当接片１９が、主軸台１に設けられた下限ストッパ１
８の先端の調整螺２０に当接する。これにより、検出ア
ーム８の先端の検出装置本体９は正確な検出位置に来る
（第２．５．６図参照）。これと同時Ｇこ、第１図およ
び第４図において回動軸４の中央のカム１３が矢印Ｒ方
向に回転、して、ブラケ・ノド３Ｇこ内装した回動位置
検出用のリミットスイ・ノチ１４１５に接触すると、揺
動モータ７が停止する。

次に第２図において、検出アーム８に取付けた切粉除去
用のエアーノズル２１，２２．２３から圧縮空気が噴出
し、刃先が検出へ・ノド１０．１１１２に接触する際に
刃先を清浄にする。第１図において、刃物台Ｔが矢印Ｑ
方向に急速に移動してこの刃物台Ｔに取付けられた外径
切削用ノ＼イトＢ＋が検出装置本体９に急速に接近した
後、あらかじめ、ＮＣ装置に人力された位置から徐行に
移り、パイ）　Ｂ　＋の刃先Ｂ？が静かに外径切削用検
出ヘッド１０の表面ｌＯ′に当接する（第１２図参照）
。

次に、検出作用を詳述すると、第１１図におし）で、外
径切削用バイトＢＩの刃先Ｂ：が検出へ・ノド１０の表
面１０’に当接して検出軸４６を矢印Ｚ方向へ押すと、
検出軸４６に設けたＶ字溝５０の斜面５０′がステンレ
ス鋼球５１を矢印Ｘ方向へ押す。このため、ステンレス
鋼球５１は摺動孔４５内を矢印Ｘ方向へ移動し、基端面
５７をコイルばね７０の弾ｔＪ３力で当接させられたス
ライドシャフト５２を、コイルばね７０の弾撥力に抗し
て矢印Ｘ方向へ摺動させるので、第９図において、この
スライドシャフト５２の先端に螺設したロッド５８も矢
印Ｘ方向に移動する。

この移動により、ロッド５８の前端面６６と、高感度検
出用リミットスイッチ６４の検知端子６５との間に設定
されていた小間隙ｄ（０，５鶴に調整）がなくなり、前
端面６６が検知端子６５に当接する。これにより、高域
度検出用リミットスイッチ６４が作動し、この時の刃物
台Ｔの座標値をＮＣ制御装置が自動的に測定、計算し、
バイトＢＩの刃先位置とする。

若し、高感度検出用リミットスイッチ６４のプランジャ
の移動ストロークを超えてバイトＢ、が移動した場合、
高感度検出用リミットスイッチ６４はコイルばね６２に
抗して押しつけて、高感度検出用リミットスィッチ６４
全体が移動することにより、その破撰を防止する。

刃先位置が検知され、ＮＣ制御装置内の数値が自動補正
されると、清浄用のエアーノズル２１゜２２．２３から
の空気の噴出が停止し、主軸台１に設けたブラケット３
に取付けた揺動モータ７が回動軸４を先とは逆の矢印Ｒ
′方向に回転させ、回動軸４に基部を固定された検出ア
ーム８も矢印Ｒ′方向に回転させられるので、検出アー
ム８は隔壁２６．２７に設けた通孔２８．２９を通って
上方へ回転し、上限ストッパ１７に当接する。この時、
回動軸４に形成されたカム１３が回動位置検出用のリミ
ットスイッチ１４．１５に触れるので揺動モータ７は停
止する。検出アーム８が上限ストッパ１７に当接して停
止すると、隔壁２６に設けられたシリンダー３７が作動
してドア３０のドア板３５を矢印Ｐ′方向に引戻して通
孔２８゜２９を閉鎖するので、ワークの切削作業中に切
粉および切削水から検出装置本体９を設けた検出アーム
８を防護することができる。

検出アーム８の基部は主軸台１の主軸２上に軸着させで
あるので、バイトＢ１の刃先Ｂ；の刃先位置の補正量に
は、バイトＢｌの刃先Ｂ？の摩耗ばかりでなく、数値制
御旋盤りのボールねしおよび旋盤構体（何れも図示略）
等の熱変位による伸縮に起因する誤差の補正も同時に含
まれている。

次に、内径切削用パイ）Ｂ３の刃先位置を検知するには
、バイトＢ、の刃先Ｂ≦を内径切削用検出ヘッド１２の
表面１２′に当接させる。これにより、検出軸４６が矢
印Ｚ′力方向移動し、Ｖ字溝５０の斜面５０“がステン
レス鋼球５１を矢印Ｘ方向に摺動させる。その後の作用
は、外径切削用バイトＢ、の場合と同様である。

次に、端面切削用バイトＢｚの検出作用を説明すると、
第１２図においてパイ）Ｂｚの刃先Ｂ；が、ハウジング
４１の上部にブラケット７２を介して設けられたブラケ
ット７７の渡し材７８の中央に取付けられた端面切削用
検出ヘッド１１の表面１１′に当接して、この検出ヘッ
ド１１を押し進めると、ブラケット７７は、第９図およ
び第１０図においてハウジング４１の基部４２の上部に
取付けられたブラケット７２に挿通したシャフト７５を
軸として矢印Ｓ方向に回動し、垂下部７９７９の前面７
９’、７９’がコイルばね７０により押圧されたブツシ
ュ５６に挿通したピン５３を矢印Ｘ方向に押すので、ピ
ン５３を挿通したスライドシャフト５２はコイルばね７
０の弾ｔａ力に抗して矢印Ｘ方向に押される。ここで、
先端８１がハウジング４１の基部４２の前面８２に当接
する調節螺８０の垂下部７９に対するねじ込み量を調節
して、ブラケット７７の戻り時の位置即ち端面切削用検
出ヘッド１１の表面１１′のスタート位置を、正規位置
に調節することができる。

その他の作用は外径切削用バイトＢ、および内径切削用
パイ）Ｂ２の場合と同様である。

（発明の効果） 本発明は上記のように、主軸台に設けられワークを保持
して回転する主軸と刃物を保持する刃物台とを備え、主
軸と刃物台との相対移動によりワークを加工する工作機
械において、刃物台の刃先移動範囲内に搬入される検出
装置本体の外側に、複数の検出ヘッドを設けて、複数の
方向の刃先位置を検出することとしたので、従来より簡
単な構造でかつ複数種類の刃物の刃先位置を高精度に検
出することができる。また、アームを屈曲させたことに
より、検出アームの回動輪を主軸近傍に配置することが
でき、刃先位置検出装置全体を小型化できるとともに、
検出装置の移動スペースを減少することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例、の主要部の一部断面側面図、
第２図は第１図の正面図、第３図は揺動モータ取付部の
側面図、第４図は第３図の断面図、第２図の下限ストッ
パー取付部の側面図、第６図は第５図の正面図、第７図
はドア取付部の平面図、第８図は第７図の側面図、第９
図は第１図の検出装置本体の一部断面拡大平面図、第１
０図は第９図の一部断面正面図、第１１図は第９図のハ
ウジング基部の拡大断面図、第１２図は第１１図の側面
図である。 ■・・・　主軸台　　　　　４・・・　回動軸７・・・
　揺動モータ　　　８・・・　検出アーム９・・・　検
出装置本体 １０・・・　検出ヘッド（外径切削用）１１・・・　検
出ヘッド（端面切削用）１２・・・　検出ヘッド（内径
切削用）・・・　バイト ・・・　パイ ・・・　バイト ・・・　パイ ・・・　バイト ・・・　パイ ・・・　刃物台 （外径切削用） ＦＢＩの刃先 （端面切削用） トＢＺの刃先 （内径切削用） トＢ　３の刃先 第１１ 図 第１２ 図 手続補正書 （特許庁審判長 １、事件の表示 昭和６３年 ２、発明の名称 ３、補正する者 殿） 特　許　　願第１２４２４８号 工作機械における刃先位置検出装置 ６、補正により増加する発明の数 （１）特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 （２）明細書第３頁第７行の「設ける為、」から第１２
行の「あった。」までを次のように補正する。 ［設けた構成、即ち、センサー自体が刃物刃先の摩耗量
を測定する構成であるため、計測装置を構成する検出ヘ
ッドが大型化して場所をとるといった欠点、あるいは価
格的にも高価なものになるという欠点を有していた。 一方、後者は刃先位置を検出するための基準ブロックが
通常加工の刃先移動範囲外に固定されている。このため
、加工範囲外への余分な移動により位置決め誤差が生じ
るという欠点や、加工範囲外へ刃物刃先を移動させるた
めのボールねし等のストロークを大きくしなければなら
ず、装置が大型になるという欠点を有していた。」 （３）同上第３頁第１７行の「の刃物」を「における」
と補正する。 （４）同上第４頁第４行の「第１」を「第２」と補正す
る。 （５）同上第７頁第４行の「検出される。」を「検出す
る。」と補正する。 （６）同上第７頁第１８行の「けられている。」を「け
られることにより構成されている。」と補正する。 （７）同上第８頁第５行の「させている。」を「させ得
るように構成している。」と補正する。 （８）同上第１９頁第５行と第６行との間に次の文章を
加入する。 「以上詳細に説明した本実施例によると、刃物台の刃先
移動範囲内に搬入される検出装置本体の外側に、複数の
検出ヘッドを設けて、複数の方向の刃先位置を検出する
こととしたので、検出ヘッドを従来のものより小さなも
のとすると共に装置全体をも小型化し、しかも複数種類
の刃物の刃先位置を高精度に検出することができるとい
う優れた効果を奏する。 また、検出装置本体の外側に複数の検出ヘッドを突出さ
せる構成としているので、刃物の刃先の形状や大小に関
係なく刃先位置を検出することができるといった効果を
有している。 更に、アームを屈曲させたことにより、検出アームの回
動輪を主軸近傍に配置することができ、刃先位置検出装
置全体を更に小型化できると共に、検出装置の移動スペ
ースを減少させることができるといった効果も奏する。 」 （９）同上第１９頁第１３行の「従来より」から第２０
頁第１行の「ができる。」までを下記のとおり補正する
。 ［従来より検出ヘッドを小さなものとすると共に装置全
体をも小型化し、しかも複数種類の刃物の刃先位置を高
精度に検出することができるという優れた効果を奏する
。 また、上述したように刃物の刃先位置を精度よく検出す
ることができることにより、刃物刃先位置の初期設定を
も好適に精度よく行ない、ワークの加工精度を一層向上
させることに供するといった効果も有する。」 （１０）図面第９図及び第１０図を添付図面のとおり補
正する。 ２、特許請求の範囲 （１）主軸台に設けられワークを保持して回転する主軸
と刃物を保持する刃、吻合とを備え、前記主軸と刃物台
との相対移動により前記ワークを加工する工作機械にお
ける刃先位置検出装置であって、前記刃物台の刃先移動
範囲内に搬入される計測装置本体と、この計測装置本体
の外側にあって第１の方向から前記刃物刃先によって押
圧された時に信号を出す第１の検出ヘッドと、前記計測
装置本体の外側にあって第２の方向から前記刃物刃先に
よって押圧された時に信号を出す第２の検出ヘッドと、
第１．第２検出ヘッドから出た信号によってそれぞれの
刃物刃先位置を検知する数値制御装置とからなることを
特徴とする工作機械における刃先位置検出装置。 （２）計測装置本体は刃物台の移動範囲内に搬入される
時、特定の回動軸を軸として回動させられることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の工作機械における刃
先位置検出装置。 （３）計測装置本体が刃物台の刃物位置移動範囲内に搬
入される時、第１の検出ヘッドと第２検出ヘッドとが刃
物台の刃物の刃先が移動する平面内にあることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の工作機械における刃先
位置検出装置。 （４）計測装置本体の検出アームが屈曲していることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の工作機械におけ
る刃先位置検出装置。 手 続 主甫 正 ♂成１年８月 ９０差出 図面第９回を添付図面のとおり補正する。 発明の名称 工作機械における刃先位置検出装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸台に設けられワークを保持して回転する主軸
   と刃物を保持する刃物台とを備え、前記主軸と刃物台と
   の相対移動により前記ワークを加工する工作機械の刃物
   刃先位置検出装置であって、前記刃物台の刃先移動範囲
   内に搬入される計測装置本体と、この計測装置本体の外
   側にあって第１の方向から前記刃物刃先によって押圧さ
   れた時に信号を出す第１の検出ヘッドと、前記計測装置
   本体の外側にあって第２の方向から前記刃物刃先によっ
   て押圧された時に信号を出す第２の検出ヘッドと、第１
   、第２検出ヘッドから出た信号によってそれぞれの刃物
   刃先位置を検知する数値制御装置とからなることを特徴
   とする工作機械における刃先位置検出装置。
2. （２）計測装置本体は刃物台の移動範囲内に搬入される
   時、特定の回動軸を軸として回動させられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の工作機械における刃
   先位置検出装置。
3. （３）計測装置本体が刃物台の刃物位置移動範囲内に搬
   入される時、第１の検出ヘッドと第２検出ヘッドとが刃
   物台の刃物の刃先が移動する平面内にあることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の工作機械における刃先
   位置検出装置。
4. （４）計測装置本体の検出アームが屈曲していることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の工作機械におけ
   る刃先位置検出装置。