JPH0224045A - 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
置検出方法に関するものである。

（従来技術） 従来の工作機械における刃物の刃先位置を検出するには
、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５
３−４２７４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ツ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、刃物を保持し、主軸側に
把持されたワークとの間で相対的に直交する少なくとも
第１軸及び第２軸を含む座標面内を数値制御指令に基づ
き、移動する刃物保持手段を有した工作機械において、
前記刃物保持手段の刃物の刃先移動範囲内に搬出入可能
な検出装置本体に、前記検出装置本体の外側でかつ刃物
保持手段の刃物刃先が、前記第１軸を含む検出装置本体
中心部に近づく動きで押圧した時に信号を出す第１の検
出ヘッドと、前記検出装置本体の外側でかつ刃物保持手
段の刃先が第２軸を含む検出装置本体中心部に近づく動
きで押圧した時に信号を出す第２の検出ヘッドと、前記
検出装置本体の外側の前記第１の検出ヘッドと対称位置
でかつ刃物保持手段の刃物刃先が第１軸を含む検出装置
本体中心部に近づく動きで押圧した時信号を出す第３の
検出ヘッドとを設け、前記刃物刃先と前記検出装置本体
の相対移動によって前記第１．第２及び第３の検出ヘッ
ドの内圧いに直交するいずれか２つの検出ヘッドを押圧
することによって、刃先位置を検出するようにしたもの
で、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
削用バイトＢｌの検出ヘッド１０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Ｂ２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１
２が取付けられており、各検出ヘッド１０，１１及び１
２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。リミットスイッチ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の上弄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、回動限では検
出アーム８の背面が上限ストッパ１７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１８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１０．１１１２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＃（図示路
）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
が検出される。

第７図および第８図において、検出アーム８がその非検
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１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２８．２
９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２
７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′／ｇ５０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か
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１、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４１０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６０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、リミットスイフチ６４０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がボルト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７２０両側のプラタ
ン１−７７．７７の支点部に開けた孔に嵌着されるので
、プラタン）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５３に当接させた状態で、一方の垂下部
７９の下部に調節螺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） 本発明の詳細な説明すると、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
ｌ−Ｂ、を補正の対象とする）即ちバイトＢ、が刃物台
（ターレット）Ｔで１ｐ１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Ｉに設けられた下限ストッパＩ
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）、これと同時に、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、ブラケット３に内装した回動位置検出用の
りミントスイッチ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、刃先が検出ヘッド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
削用バイトＢ１が検出装置本体９に急速に接近した後、
あらかじめ、ＮＣ装置に入力された位置から徐行に移り
、パイ）　Ｂ　＋の刃先Ｂでか静かに外径切削用検出ヘ
ッド１０の表面１０′に当接する（第１２図参照）。

次に、検出作用を詳述すると、第１１図において、外径
切削用バイトＢ１の刃先８丁が検出へ・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５
７をコイルばね７０の弾撥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ｔΩ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（０，５ｍ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、高感
度検出用リミ・ノドスイッチ６４が作動し、この時の刃
物台の座標値をＮＣＩＩＪ御装置が自装置に測定、計算
し、バイトＢｌの刃先位置とする。

若し、高域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をコイルばね６２に
抗して押圧しつけて、高感度検出用リミットスイッチ６
４が全体として移動することにより、その破損を防止す
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りミ
ントスイッチ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２８２９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Ｂ、の刃先Ｂ；の刃先位置の補正量に
は、パイ’ｒ’　Ｂ　＋　の刃先Ｂ１の摩耗ばかりでな
く、数値制御旋盤りのボールねじおよび旋盤構体（何れ
も図示路）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、内径切削用バイトＢｉの刃先位置を検知するには
、パイ）Ｂ３の刃先Ｂ′Ｊ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′方向に移動し、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、端面切削用パイ）Ｂｚの検出作用を説明すると、
第１２図においてバイトＢｔの刃先Ｂぐが、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、ビ
ン５３を挿通したスライドシャフト５２はコイルばね７
０の弾撥力に抗して矢印Ｘ方向に押される。ここで、先
端８工がハウジング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パイ）Ｂ＋および内径切削用
パイ）Ｂｚの場合と同様である。

（発明の効果） 本発明は上記のように、刃物を保持し、主軸側に把持さ
れたワークとの間で相対的に直交する少なくとも第１軸
及び第２軸の座標面内を数値制御指令に基づき、移動す
る刃物保持手段を有する数値制御工作機械において、刃
物保持手段の刃物刃先移動範囲内に搬出入可能な検出装
置本体を設け、この検出装置本体の外側に、刃物保持手
段の刃物刃先が第１軸を含む検出装置本体の中心部に近
づく動きで押圧した時に信号を出す第１の検出ヘッドと
、刃物保持手段の刃物刃先が第２軸を含む測定装置本体
の中心部に近づく動きで押圧した時に信号を出す第２の
検出ヘッドと、第１の検出ヘッドと対称位置でかつ刃物
保持手段の刃物刃先が第１軸を含む測定装置本体の中心
部に近づく動きで押圧した時に信号を出す第３の検出ヘ
ッドとを設け、さらに第１．第２及び第３の検出ヘッド
からの信号により、各刃先位置を検出する数値制御手段
とを設けて刃先位置を検出することとしたので、刃物の
刃先位置の検出のための測定対象が刃物であり、ワーク
自体の形状並びにそのばらつきに無関係に測定すること
ができ、またワークの外径、内径及び端面の３箇所の測
定を１個の検出装置本体により行うことができるので、
刃先位置検出装置全体の構造を小型にすることが出来る
。

【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１０
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。 ２・・・　主軸　　　　　９・・・　検出装置本体ＩＯ
・・・　検出ヘッド（外径切削用）１１・・・　検出ヘ
ッド（端面切削用）Ｉ２・・・　検出ヘッド（内径切削
用）Ｂ、・・・　バイト（外径切削用） ８丁　・・・　バイトＢ１の刃先 Ｂ２・・・　バイト（端面切削用） Ｂ；　・・・　バイトＢ２の刃先 Ｂ３・・・　バイト（内径切削用） ＢＩＪ　・・・　バイトＢ、の刃先 Ｔ　・・・　刃物台 第１１ 図 第１２図 手 （特許庁審判長 ２、発明の名称 ３、補正する者 事件との関係 住所　（居所） 民表（Ｌ＆） ４、代理人 続補正書 殿） 工作機械における刃先位置検出方法

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 刃物を保持し、主軸側に把持されたワークとの間で相対
   的に直交する少なくとも第１軸及び第２軸を含む座標面
   内を数値制御指令に基づき移動する刃物保持手段を有し
   た工作機械において、前記刃物保持手段の刃物の刃先移
   動範囲内に搬出入可能な検出装置本体に、この検出装置
   本体の外側でかつ刃物保持手段の刃物刃先が前記第１軸
   を含む検出装置本体中心部に近づく動きで押圧した時に
   信号を出す第１の検出ヘッドと、前記検出装置本体の外
   側でかつ刃物保持手段の刃物刃先が第２軸を含む検出装
   置本体中心部に近づく動きで押圧した時に信号を出す第
   ２の検出ヘッドと、前記検出装置本体の外側の前記第１
   の検出ヘッドと対称位置でかつ刃物保持手段の刃物刃先
   が第１軸を含む検出装置本体中心部に近づく動きで押圧
   した時信号を出す第３の検出ヘッドとを設け、前記刃物
   刃先と前記検出装置本体との相対移動によって前記第１
   、第２及び第３の検出ヘッドの内互いに直交するいずれ
   か２つの検出ヘッドを押圧することによって刃先位置を
   検出することを特徴とする刃物刃先位置検出方法。