JPH035403Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、被加工物の加工寸法の補正が行える
ようにした工具装置に関し、例えばマシニングセ
ンタに使用されて中ぐりを行い、その穴径の精度
を高めるため自動的に補正を行う場合に利用され
る。

（従来技術及びその問題点） 従来より、被加工物の加工寸法、特に中ぐり加
工における穴径の補正が行えるようにした切削工
具は、本考案の考案者が提案した特開昭59−
209736号公報として知られている。これは、テー
パシヤンクを有した工具本体に対して直径方向に
移動可能な工具取付け具を設け、工具取付け具の
先端周辺部分に切削刃部を取付けるとともに、工
具本体内に設けた回転ねじ軸を六角レンチなどで
回転させるか、または工具本体の回転に応じて自
動的に回転させることによつて、工具取付け具を
半径方向外方へ微少距離だけ調整移動させるよう
にしたもので、例えばマシニングセンタのスピン
ドルに取付けて一担中ぐり加工を行つて穴径を測
定し、測定値に基づいて工具取付け具を補正移動
して再び加工を行い、穴径の加工精度を高めて寸
法公差内に納めようとするものである。

ところで、上述の穴径の測定にあたつては、一
担この切削工具をマシニングセンタのスピンドル
から取外し、代わりに穴径測定用の測定工具をス
ピンドルに取付け、測定が終わつた後に再び同じ
切削工具を取付けて補正加工を行うようにしてい
る。したがつて従来の工具では、これらの工具の
交換を行うための時間がロスとなり、またスピン
ドルに工具を取付ける度毎に取付誤差が発生する
ため、繰返し精度の分だけ加工精度が低下すると
いう欠点がある。さらに、補正加工後の寸法チエ
ツクのための測定の結果、再び補正加工を行う必
要が生じた場合には、再び工具の交換および寸法
チエツクをしなければならず、一層の時間ロスを
生じているとともに、度重なる試し切削によつて
被加工物を不良品とするなどのおそれもあつた。

このような問題点を解決するために、切削工具
を取舗けている工具ホルダに加工穴径を計測する
ためのプローブを取付け、切削加工後に前記プロ
ーブを利用して加工穴径を計測し得るように構成
することが考えられた。

而して従来のこの種の工具装置、即ち、工作機
械の工具駆動用スピンドルに取付けられる工具装
置であつて、被加工物との相対回転によつて加工
を行う加工具と、該加工具よりも軸方向先端側に
突出し前記被加工物の加工穴径を計測するための
プローブとを取付けた工具装置は、例えば実開昭
60−7944号公報に記載されたように、前記加工具
を直径方向に移動調整するための手段が、当該工
具装置を取付ける工作機械側の工具駆動用スピン
ドルに併設されており、そして前記プローブは、
前記工具装置の回転中心から大きく偏心した位置
に突設されていた。

このような従来の構成では、加工後に行う前記
プローブを利用した加工穴径の計測結果に基づい
て前記スピンドルを位置調整し、以て加工具の加
工作用半径を調整した後に再加工を行い、必要に
応じてこれを繰り返して、被加工物の加工穴を目
標の内径に仕上げることになるが、加工が完了し
た後に工具装置を取替えて別の加工を行つた場
合、この別の加工作業時にも工作機械側の工具駆
動用スピンドルの直径方向位置調整が行われるの
で、元の工具装置を再使用して同一加工穴径の加
工を再び行う場合には、前記工具駆動用スピンド
ルを原点位置に復帰させておいて、プローブによ
る加工径の計測とこれに伴う加工具の加工作用半
径の調整とを最初からやり直す必要がある。

このように、同一工具装置を再使用して同一径
の穴加工を繰り返し行う場合に、従来の装置で
は、先に行つた加工穴径の計測とこれに伴う加工
具の直径方向移動調整とを、後の同一加工作業時
にそのまま活用することが出来ないのである。そ
ればかりか、前記のように加工径計測用プローブ
が工具装置の回転中心から大きく偏心した位置に
突設されていると、次のような問題が生じる。

即ち、加工具による加工作用時に前記プローブ
が工具装置の回転中心の周りで高速に振り回され
ることになり、大きな遠心力がプローブに作用す
ることになるが、この種のプローブは、計測精度
を高めるために、接触子が加工面と接触したとき
に容易に逃げることが出来るように極弱いスプリ
ングにより保持されているものであるから、前記
のように大きな遠心力が作用すると、前記接触子
が所定の位置から外れたり、保持するスプリング
に無理な応力が働いて塑性変形し、この結果、所
期通りの高精度の計測が出来なくなる恐れは容易
に予想される。

更に、前記プローブが工具装置の回転中心から
大きく偏心した位置に突設されていると、計測開
始時のプローブの位置によつては、当該プローブ
を移動させたときに当該プローブが加工穴の中心
付近から大きくずれた位置を通過し、加工穴の内
周面に対しプローブの先端接触子が斜めに当接す
ることになる。このような状況での計測では誤差
が大きくなることが知られており、従つて、前記
のようにプローブが工具装置の回転中心から大き
く偏心した位置に突設されている場合には、計測
に先立つて前記プローブの位置を、当該プローブ
移動経路が加工穴の中心付近を通ることになる位
置に調整しなければならない。即ち、計測に余計
な準備動作が必要となり、計測を能率良く行うこ
とが出来ない。

又、前記のようにプローブが工具装置の回転中
心から大きく偏心した位置に突設されていると、
当該回転中心からプローブまでの半径よりも小径
の加工孔を加工することが出来ない。換言すれ
ば、加工具の加工作用半径を最初に設定する際
に、加工作用時に前記プローブが加工物に衝突す
る恐れがないことを確認しなければならず、プロ
ーブを併設したために、加工具による加工作用半
径に制約を受けることになる。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記のような従来の問題点を解決する
ために成されたものであつて、その技術的手段
は、工作機械の工具駆動用スピンドルに取付けら
れる工具装置であつて、被加工物との相対回転に
よつて加工を行う加工具９と、該加工具９よりも
軸方向先端側に突出し前記被加工物の加工径を計
測するためのプローブ１０とを取付けた工具装置
に於いて、当該工具装置を、工作機械の工具駆動
用スピンドルに取付けられる工具本体１と、該工
具本体１に対して直径方向に移動調整可能に取付
けられ且つ前記加工具９及びプローブ１０を取付
けた工具ホルダ５とから構成した点と、前記プロ
ーブ１０を、前記工具ホルダ５の中央部に取付け
た点とに特徴を有するものである。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本考案の工具装置の一実施例を示すも
ので、工具本体１は、工作機械の工具駆動用スピ
ンドルに取付けられるシヤンク部２と、マニユピ
レータにより把持される把持部３と、ホルダ支持
部４とが同心状に一体的に設けられてなつてお
り、ホルダ支持部４にはその先端部において直径
方向（矢印Ａ方向）に移動調整可能な工具ホルダ
５が取付けられていると共に、その外周面には図
示しないベアリングを介して支持部材６が回転可
能に設けられている。支持部材６の一側方への突
出部６ａには軸方向に出退可能な圧縮空気取入れ
管７が設けられており、工具装置の不使用時には
工具本体１と支持部材６とが相対回転不可能な係
合状態になると共に、スピンドルに取付けられた
使用時には、スピンドルの外周の固定部に設けら
れた圧力空気供給ブロツクに当接して退入し、前
述の係合状態が解除され、かつ制御された圧力空
気がこの圧縮空気取入れ管７を介してホルダ支持
部４内に送られることとなる。支持部材６内に
は、この圧縮空気により作動するクラツチが設け
られており、このクラツチが作動している場合に
は工具本体１が回転することによつて、その一回
転毎に工具ホルダ５がホルダ支持部４に対し直径
方向に一定の微少距離、例えば0.001mmづつ移動
するようになつている。

これらホルダ支持部４、工具ホルダ５、支持部
材６、および圧縮空気取入れ管７の詳細な構造に
ついては、先に述べた特開昭59−209736号公報に
その一例が説明され公知であるので、ここでは説
明を省略する。

さて、工具ホルダ５にはその中央に嵌合穴５ａ
が設けられており、被加工物を切削するためのチ
ツプ９及び被加工物との接触を検知して加工内径
を計測するためのプローブ１０が設けられたヘツ
ド部８が、その嵌入突部８ａが嵌合穴５ａ内に嵌
入しセツトねじにより固定されている。チツプ９
はチツプ台１１に取付けられており、このチツプ
台１１は、調整ダイヤル１２を六角レンチなどで
回転させることによつてヘツド部８に対し直径方
向に移動し、加工穴径の初期設定が可能なように
なつている。プローブ１０は、ヘツド部８の先端
面の中央においてチツプ９よりも軸方向先端側へ
突出するように取付けられており、その構造は第
２図に示すように、ボルト１３により取付けられ
たプローブ本体１４の円筒部１５の先端部には、
引張ばね１６により引張られた鋼球１７が当接
し、定位置にて安定するように支持されている。
このプローブ１０の鋼球１７は、プローブ本体１
４を経てヘツド部８と電気的に導通しており、さ
らに工具ホルダ５および工具本体１とも導通し、
この工具装置がスピンドルに取付けられた場合に
はスピンドルと導通するものであつて、鋼球１７
が金属製の被加工物に接触したことを後述するよ
うな方法で電気的に検知することが可能であると
ともに、引張りばね１６によりオーバートラベル
を許容したものである。

第３図は、上述の実施例の工具装置１８を、被
加工物をXY方向に位置制御可能な工作機械１９
に取付けた状態を示したもので、スピンドル２１
および固定部２２を含んだ主軸部２０はフレーム
２３に対して上下方向移動可能であり、ヘツド２
４にはXYテーブル２５が設けられ、被加工物Ｗ
が取付けられている。主軸部２０には、プローブ
１０が被加工物Ｗの穴Ｈの内周面に接触したこと
を検知するための環状の検知センサー２６が取付
けられている。

この検知センサー２６は、プローブ１０と被加
工物Ｗとの接触により、工具装置１８、主軸部２
０およびフレーム２３などを含んで形成される導
電ループＬによつて生起する電磁気的現象を感知
するもので、その出力コード２６ａにはデイテク
ターが接続され、工作機械を制御するCNC制御
装置に検知信号を与えるようになつている。
CNC制御装置では、検知信号を得たタイミング
で、内部に設けた電子スケールから被加工物Ｗに
対する主軸部２０のXY方向位置を読取り、穴Ｈ
の内径または主軸部２０の軸心位置とプローブ１
０の軸心位置との位置のずれなどを計測するよう
になつている。なお、検知センサー２６の構造お
よび作用の詳細については、その一例が特願昭60
−53010号に記載されているので参照すればよい。
また、導電ループＬを利用しない検知方法のため
のプローブとして、実開昭57−170006号公報に記
載のセンサー、またはその他種々の構成のプロー
ブを採用することが可能である。

上述のように構成した工具装置１８および工作
機械１９の作用と使用方法は次のとおりである。

まず、工具ホルダ５を、工具本体１に対して加
工穴径が径小となる状態とし、調整ダイヤル１２
を回転させてチツプ９の位置を目標径より僅か径
小となるように調整しておく。そして、被加工物
Ｗを所定の位置に位置決めした状態でチツプ９に
より中ぐり加工を行う。加工後、プローブ１０に
よつて穴径を計測し、目標径との比較を行い、公
差内であれば加工を終了し、公差よりも小さけれ
ば次の補正加工を行う。補正加工は、補正値を計
算した後、圧縮空気取入れ管７に圧縮空気を送り
前述したクラツチが作動した状態でスピンドル２
１を回転させ、これによつて工具ホルダ５を半径
方向外方へ所定距離だけ移動させる。その後、再
び被加工物Ｗの加工を行い、計測を行うのであ
る。

第４図は上述の作動の一例を示すフローチヤー
トである。また、内径計測のためのフローチヤー
トの一例を第５図に示す。第５図において、送り
および移動とは、被加工物Ｗに対して主軸部２０
が相対的に移動することであり、接触位置取込と
は、前述のプローブ１０が穴Ｈの内周面に接触し
た時点における被加工物Ｗに対する主軸部２０の
位置を取込むことであり、また、スキツプ送りと
は、プローブ１０が被加工物Ｗに接触した場合に
はその送りを即時に中止する状態での送りのこと
である。また、較正値を得るには、内径が精密に
分かつている基準リングを用い、この基準リング
の内径を被加工物Ｗの穴Ｈを計測するのと同一条
件で測定し、これと実際の内径との差を較正値と
して記憶しておくのである。この較正値の中に
は、鋼球１７の直径寸法のほか、鋼球１７と被加
工物Ｗとの実際の接触時点と検知信号が出力され
る時点との時間づれによる誤差などが含まれてお
り、測定条件が同じであれば、これらの誤差も較
正値によつて較正され、穴Ｈの内径の計測への悪
影響はほとんど防止されることとなる。

なお、工具ホルダ５の工具本体１に対する相対
移動によつて、プローブ１０も同時に移動するた
め、チツプ９による加工穴の中心（つまり工具本
体１の中心）とプローブ１０の中心を一致させる
ことはできないが、工具ホルダ５の補正移動が行
われてもチツプ９とプローブ１０との位置関係に
は変化がないため、プローブ１０による加工穴径
の計測によつてチツプ９の位置、したがつて工具
本体１に対する工具ホルダ５の移動量を知ること
ができるのである。このことは、１回の加工と計
測を行つてこれらの位置関係を求めておけば、そ
の後のチツプ９の位置は試し切削をせずともプロ
ーブ１０による計測によつて算出されること、し
かもこれが工具装置１８を取付けた状態で行われ
るため、従来のように工具交換による取付誤差が
発生せず高精度であること、また、工具ホルダ５
の補正移動に何らかのエラーがあつてもそれを容
易に検出し最終的には工作機械１９の有する高精
度のスケールを利用して正しい補正を行えるこ
と、などの利点を有しているのである。

第５図のフローチヤートでは、Ｘ方向の中心を
求めるステツプを有しているが、このステツプを
省略してもよく、さらにはＹ方向の直径を求める
ステツプを省略することも可能である。

なお、工具ホルダ５とヘツド部８とは一体のも
のでもよく、またヘツド部８を省略して工具ホル
ダ５にチツプ９およびプローブ１０を取付けても
よい。工具ホルダ５は工具本体１の回転によつて
自動的に直径方向の移動調整を行えるものでなく
ても、例えばドライバーや六角レンチなどを用い
て手動で移動調整を行うものでもよい。したがつ
て、例えば工具ホルダ５を工具本体１に固定し、
プローブ１０をチツプ９を支持している軸方向移
動調整可能なチツプ台１１に取付けるようにして
もよい。この場合はチツプ台１１が本考案の工具
ホルダに相当することとなる。また、チツプ９に
代えてバイトや研磨を行うための砥石でもよい。
なお鋼球１７に代えて、円筒状、針状または円盤
状などの接触子でもよい。

（考案の作用及び効果） 本考案の工具装置は以上のように実施し得るも
のであつて、係る本考案の工具装置によれば、加
工具を直径方向に移動調整する手段を、実開昭60
−7944号公報に記載のように工作機械の工具駆動
用スピンドル側に併設するか、又は特開昭59−
209736号公報に記載のように前記スピンドルに対
し着脱される工具装置を構成する工具本体と工具
ホルダとの間に介装するか、の選択に関して、後
者を選択したことと、前記加工具と並設される計
測用プローブを、前記加工具を保持する工具ホル
ダの中央部に取付けたこととによつて、次のよう
な作用効果を得ることが出来るに至つた。即ち、 加工が完了した後に工具装置をスピンドルか
ら外しても、加工具の加工作用半径は、前記プ
ローブを使用して計測した結果に基づいて補正
した位置にあるので、再び当該工具装置をスピ
ンドルにセツトして同一加工穴径の加工を行う
場合には、原則的には１回の加工で所期通りの
穴径の加工穴を得ることが出来、従来のように
プローブによる加工穴径の計測とこれに伴う加
工具の加工作用半径の調整とを最初からやり直
す必要がない。従つて、同一工具装置を再使用
して同一径の穴加工を繰り返し行う場合に、作
業能率を大幅に向上させることが出来る。

工具装置をスピンドルで回転させて加工具に
より加工を行つているとき、工具本体に対し工
具ホルダを直径方向に移動調整したとしても、
その調整量は微小であるから、当該工具ホルダ
に取付けられている前記プローブは回転中心と
略同心位置にあるので、高速で自転するだけで
従来のように回転中心から離れた位置で大きく
振り回される恐れは皆無である。従つて、当該
プローブの先端接触子に大きな遠心力が作用し
てスプリングによる定位置保持機能に悪影響が
及ぶ恐れは殆どなく、常に所期通りの高精度の
計測が行える。

更に、前記プローブは常に工具装置の回転中
心付近にあるので、計測開始に際してプローブ
の位置調整を行わなくとも、当該プローブを移
動させたときには当該プローブが必ず加工穴の
中心付近を通過することになり、加工穴の内周
面に対しプローブの先端接触子が斜めに当接す
る恐れは皆無となる。従つて、計測に際して余
計な準備動作が必要となり、計測を能率良く且
つ高精度に行わせることが出来る。

プローブが回転中心付近にあるので、加工具
の回転半径の調整により如何なる小径の穴加工
も、前記プローブに影響されることなく行え
る。即ち、工具ホルダに加工具とプローブとを
併設しているにも拘わらず、従来のように当該
加工具による加工作用半径に制約を受ける恐れ
は皆無である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は工具装
置の正面図、第２図はプローブの拡大断面図、第
３図は第１図の工具装置を工作機械に取付けた状
態を示す側面図、第４図は工具装置の使用例を示
すフローチヤート、第５図は加工穴の内径の計測
方法の一例を示すフローチヤートである。 Ｗ……被加工物、Ｈ……穴、１……工具本体、
５……工具ホルダ、９……チツプ（加工具）、１
０……プローブ、１７……鋼球（接触子）、１８
……工具装置、１９……工作機械、２１……スピ
ンドル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 工作機械の工具駆動用スピンドルに取付けら
   れる工具装置であつて、被加工物との相対回転
   によつて加工を行う加工具と、該加工具よりも
   軸方向先端側に突出し前記被加工物の加工穴径
   を計測するためのプローブとを取付けた工具装
   置に於いて、当該工具装置を、工作機械の工具
   駆動用スピンドルに取付けられる工具本体と、
   該工具本体に対して直径方向に移動調整可能に
   取付けられ且つ前記加工具及びプローブを取付
   けた工具ホルダとから構成すると共に、前記プ
   ローブを、前記工具ホルダの中央部に取付けて
   成る工具装置。 ２ 前記プローブは、先端部に円周状の接触部を
   有する接触子を有しているとともに、該接触子
   と前記工具本体とは電気的に導通されてなる実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の工具装置。