JPH04102760U - 熱変位計測補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の主軸及び刃物台間の熱変位補正を
正確に行なうものである。 【構成】 基準工具長をマスタ工具とセンサとの接触に
より得ると共に、一定時間後再度の測定により熱変位を
含む工具長を直接得ることにより、熱変位を直接計測・
演算することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はＮＣ旋盤等の工作機械の熱変位計測補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】

従来より、被加工物の高精度加工のため工作機械においては、熱変位補正を行 なっている。熱変位補正の顕著な例としては、主軸ベアリング近傍の温度変化を 温度センサにより検出し、その温度変化量に対応する補正量を計算して熱変位を 補正している。

【０００３】 ところが、主軸ベアリングの熱がヘッドストック全体に吸収されたり外気に伝 わることから、主軸ベアリングの温度上昇と温度センサの測定温度上昇との間に は時間的なずれが生じてしまう。したがって、センサによる検出温度により熱変 位量を求めて補正した場合には、その時間のずれ分だけ正確な補正とならないと いう欠点があった。

【０００４】 本考案は、上述の如き時間的なずれのない正確な熱変位補正を行なう熱変位計 測補正装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述の目的を達成する本考案は、刃物台に取付けたマスタ工具とこのマスタ工 具が主軸外周に接触したことを検出する検出器とを備え、上記主軸と刃物台との 距離の測定により定寸が加工できる状態におけるマスタ工具の工具長を記憶する 記憶装置と、この記憶装置の工具長と任意の状態の測定における工具長との熱変 位量を演算する演算装置と、この演算結果に基づき全工具に熱変位補正をかける 補正装置とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】 マスタ工具と検出器により、マスタ工具が検出器に接触したときの信号から、 マスタ工具の工具長を計算し、当該工具長と基準となる状態におけるマスタ工具 長の差を演算し、これを補正量として補正装置はＮＣに補正値を伝達する。この 結果、問題となる熱変位量は刃物台と主軸間の距離に影響を及ぼすわけであるか ら、この距離の変化を直接測定し、これを熱変位量として補正することで、正確 な熱変位補正が可能となる。

【０００７】

【実施例】

ここで、図１〜図３を参照して本考案の実施例を説明する。まず、本考案によ る計測補正の原理から図２、図３にて説明する。

【０００８】 図２において、ＮＣ旋盤の主軸中心５を中心に回転する主軸チャック１の外周 部には、センサ２が押し当てられている。すなわち、このセンサ２は、図３に示 すように主軸先端面に基端が取付けられたアーム７によって主軸チャック１の外 周部に押し当てられる。

【０００９】 一方、刃物台３には、まずマスタ工具４が取付けられる。

【００１０】 かかる図１において、主軸中心５からセンサ２の端面までの距離ｌ₁ 、センサ 端面から機械原点６に刃物台中心があるときのマスタ工具４の端までの距離ｌ₂ 、マスタ工具４と刃物台中心６との長さｌ_M とし、主軸中心５と座標原点６との 距離Ｌとした場合、熱により変化するのは距離Ｌであるが、主軸チャック１の熱 膨張は機械全体の熱変位に比べて非常に小さくｌ₁ はほとんど変化しないと考え られる。 このため、熱変位により例えば距離Ｌ₀ がＬ₁ に変化した場合を考え ると、次式を得る。 Ｌ₀ ＝ｌ₁ ＋ｌ_M ＋ｌ₂₀ Ｌ₁ ＝ｌ₁ ＋ｌ_M ＋ｌ₂₁ ここでｌ₂₀，ｌ₂₁はｌ₂ にあってＬ₀ の場合のｌ₂ 及びＬ₁ の場合のｌ₂ をそ れぞれ示す。 したがって、熱変位はＬ₁ −Ｌ₀ ＝ｌ₂₁−ｌ₂₀となる。 ＮＣにおいてはこの熱変位量が工具長に付加されるため、Ｌ₀ における工具長 ｌ_M0，Ｌ₁ における工具長ｌ_M1により演算が行なわれる。

【００１１】 今、定寸が加工できる状態で、刃物台中心である機械原点６より刃物台を移動 させマスタ工具４をセンサ２に当てる。センサ２にマスタ工具４が接触するとセ ンサ２よりＯＮ信号がＮＣに伝達され、送りが停止する。信号が発せられたとき の刃物中心６の座標値Ｘ₀ がＮＣに記憶される。 この座標値Ｘ₀ によりマスタ工具４の基準状態における工具長ｌ_M0は次式とな る。 ｌ_M0＝Ｘ₀ −２ｌ₁ この場合、距離ｌ₂ を２倍するのは、座標が直径指令であるため、その指令に 則して移動距離を２ｌ₁ としたものである。

【００１２】 次に一定時間後、再度同じ方法でマスタ工具４の工具長ｌ_M1を測定する。つま り、マスタ工具４がセンサ２に接触したときの刃物台中心の座標値をＸ₁ とした とき、マスタ工具の工具長ｌ_M1は次式となる。 ｌ_M1＝Ｘ₁ −２ｌ₁ このＸ₁ に熱変位が含まれており、結局基準工具長ｌ_M0に対して熱変位を含む 工具長ｌ_M1が得られる。

【００１３】 図１は計測補正のためのブロック図で、マスタ工具長記憶装置１０には、基準 工具長ｌ_M0が記憶され、工具長計測装置１１には熱変化後の一定時間経過したと きの工具長ｌ_M1が取り込まれる。 そして、熱変位量演算装置１２では、上記基準工具長ｌ_M0と工具長ｌ_M1が入力 されて、熱変位量△ｌが次式の如く求められる。 △ｌ＝ｌ_M0−ｌ_M2 この△ｌは補正装置１３を介してＮＣに伝達され、熱変位補正が行なわれる。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明した如く本考案では、主軸と刃物台の間の熱変位量を直接計測するこ とができ、正確な熱変位補正が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のブロック図である。

【図２】熱変位の演算のための説明図である。

【図３】センサの取付状態を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 主軸チャック ２ センサ ３ 刃物台 ４ マスタ工具 ５ 主軸中心 ６ 機械原点 １０ マスタ工具長記憶装置 １１ 工具長計測装置 １２ 熱変位量演算装置 １３ 補正装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃物台に取付けたマスタ工具とこのマス
   タ工具が主軸外周に接触したことを検出する検出器とを
   備え、上記主軸と刃物台との距離の測定により定寸が加
   工できる状態におけるマスタ工具の工具長を記憶する記
   憶装置と、この記憶装置の工具長と任意の状態の測定に
   おける工具長との熱変位量を演算する演算装置と、この
   演算結果に基づき全工具に熱変位補正をかける補正装置
   とを有する、熱変位計測補正装置。