JPH04201049A - 工具装着誤差検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は工具装着誤差検出方法に関し、詳しくは、工具
マガジンに収納された複数種の加工工具を指令データに
より加工プログラムに基づいて選択しながら自動工具交
換装置により工作機械の主軸に順次着脱し、多数の同種
ワークを上記加工工具で加工するに際し、加工工具の主
軸装着状態か正常か否かを自動的に判別した上でその結
果に基づいて加工工具による実加工の続行の可否を決定
する工具装着誤差検出方法に関する。

［従来の技術］ 一般ニマシニングセンタ等の工作機械を使用して多数の
同種ワークを切削或いは研削加工するに際しては、工具
マガジンに収納された複数種の加工工具を指令データに
より加工プログラムに基づいて選択しながら自動工具交
換装置により工作機械の主軸に順次着脱している。上記
加工工具の主軸取付部はテーパ形状を有するのが通常で
あり、これにより加工工具の主軸への装着を容易にして
いる。

例えば、高精度加工用中ぐりバイト等のような加工工具
を自動工具交換装置により工作機械の主軸に装着するに
際して、その加工工具のテーパ状主軸取付部の主軸への
嵌合状態によって工具刃先位置が決定される。ここで、
加工工具を主軸に接着する前は、加工工具の主軸取付部
及び主軸の工具取付部が共に開放状態にあるため、粉塵
なとが付着し易い。従って、この状態で加工工具を主軸
に装着しようとすると、加工工具の主軸取付部と主軸の
工具取付部との間に粉塵なとが介在することにより、加
工工具の主軸取付部の主軸への嵌合状態が変化して不安
定となりその工具刃先位置も変化することになる。その
結果、ワークを高精度に加工することができないという
問題か起きる。

そこで、この問題を解決するため、加工工具の主軸取付
部及び主軸の工具取付部をエアブロ−やブラシ、布で清
掃したり、工具刃先誤差を適宜の手段により計測してそ
の誤差分だけ工具刃先位置を手動或いは自動で補正する
等の方法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、夜間なとの工作機械の無人運転中においては
、前述したような加工工具の主軸取付部及び主軸の工具
取付部をエアブロ−やブラシ、布で清掃する方法では完
全な粉塵除去か困難であり、中ぐリバイトによる切削加
工のみを有人に依存せざるを得ない場合もある。また、
工具刃先誤差を適宜の手段により計測してその誤差分だ
け工具刃先位置を手動或いは自動で補正する方法では、
加工工具が主軸に不安定な嵌合状態で装着されたままで
あるため、加工途中でその嵌合状態が変化する可能性が
ある。また、高価な中ぐりバイト自動補正装置はコスト
アップを招くので実用上問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので
、その目的とするところは加工工具の主軸装着状態が正
常か否かを自動的に判別し、その判別結果に基づいて加
工工具の主軸装着状態の補正動作を実行し得る工具装着
誤差検出方法を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 本発明における上記目的を達成するための技術的手段は
、工具マガジンに収納された複数種の加工工具を指令デ
ータにより加工プログラムに基づいて選択しながら自動
工具 機械の主軸に順次着脱し、多数の同種ワークを上記加工
工具で加工するに際し、上記加工プログラムに基づく実
加工に先立って、加工上で主軸装着誤差検出の対象とな
る加工工具について、第１の誤差検出処理プログラムに
より正常な主軸装着状態での工具寸法を計測してそれを
基準値データとし、この基準値データと共に正常な主軸
装着状態での工具寸法の許容誤差からなる許容値データ
を設定する工程と、加工プログラムに基づく実加工中、
主軸装着誤差検出の対象となる加工工具か主軸に装着さ
れると、第２の誤差検出処理プログラムに基づいて主軸
装着状態での工具寸法を計測した上で上記基準値データ
との誤差を許容値データと比較し、その計測値が許容範
囲外ならば、自動工具交換装置により同一の加工工具を
主軸に再装着した上で工具寸法を再度計測し、これを繰
り返してその計測値が許容範囲内となった時点で加工プ
ログラムに基づく実加工を続行し、所定回数繰り返して
も計測値が許容範囲外であれば上記実加工を停止するよ
うにしたことである。

［作用コ 本発明方法では、加工工具による実加工に先立って、加
工工具の正常な主軸装着状態での工具寸法を基準データ
としてこの基準値データと共に許容値データを予め記憶
しておき、実加工中、主軸装着誤差検出の対象となる加
工工具が主軸に装着された時にその工具寸法を計測して
上記基準データとの誤差を許容値データと比較し、許容
範囲外ならば再度工具装着動作を行い、この動作を繰り
返して上記誤差が許容範囲内となれば実加工を続行し、
所定回数繰り返しても許容範囲外であれば実加工を停止
する。これにより、加工工具の主軸装着状態の安定化を
図り、その加工工具の安定した主軸装着状態でもってワ
ークの高精度な加工を実現する。

［実施例コ 本発明に係る工具装着誤差検出方法の一実施例を第１図
乃至第３図を参照しながら説明する。尚、以下の実施例
では高精度加工用中ぐリバイトによる切削加工を含む同
種ワークの加工工程からなる夜間無人運転を実施した場
合について詳述する。

第１図は本発明方法を実施する上での工作機械のハード
ウェア構成を示し、同図において、（１）は工作機械を
指令データにより加工プログラムに基づいて制御するＣ
ＰＵ、（２）は高精度加工用中ぐりバイト等の主軸装着
誤差検出の対象となる加工工具、並びに高精度を必要と
しないタップ等の主軸装着誤差検出の対象とならない加
工工具からなる複数の加工工具（３）（３）・・・を収
納した工具マガジンで、これを作動させるモータ（４）
及びそのドライバ（５）がインターフェース（６）を介
してＣＰｔＪ　（１）に接続される。（７）は工作機械
の主軸ヘッドに回転自在に設けられた主軸で、この工具
取付部に加工工具（３）のテーバ状主軸取付部が後述す
る自動工具交換装置により着脱される。上記主軸（７）
を作動させるモータ（８）及びそのドライバ（９）が回
転制御回路（１０）を介してＣＰＵ　（１）に接続され
、また、上記主軸（７）の回転方向での位置を検出する
角度検出器（１１）がインターフェース（１２）を介し
てＣＰＵ　（１）に接続される。（１３）は工具マガジ
ン（２）での加工工具（３）の取出し及び返却、主軸（
７）での加工工具（３）の着脱を実行する自動工具交換
装置で、これを作動させるモータ（１４）及びそのドラ
イバ（１５）がインターフェース（１６）を介してＣＰ
Ｕ　（１）に接続される。

（１７）及び（１８）は工作機械に指令データを人力す
るためのＣＲＴ及びキーボードで、インターフェース（
１９）を介してＣＰＵ　（１）に接続される。

（２０）はワークが載置される工作機械のテーブル（２
１）上に設けられ、主軸（７）に装着された加工工具（
３）の工具寸法を計測するタッチセンサで、インターフ
ェース（２２）を介してＣＰＵ　（１）に接続される。

上記テーブル（２１）を作動させるモータ（２３）及び
そのドライバ（２４）か位置制御回路（２５）を介して
ＣＰＵ　（１）に接続される。

また、テーブル（２１）のＸＹ面での位置を検出する位
置検出器（２６）がインターフェース（２７）を介して
ＣＰＵ　（１）に接続される。（２８）は本発明方法を
２の誤差検出処理プログラムを記憶保持したメモリ、（
２９）はＣＲＴ（１７）及びキーボード（１８）から人
力された指令データにより工作機械を制御する加工プロ
グラムを記憶保持したメモリである。（３０）は高精度
加工用中ぐりバイト等の主軸装着誤差検出の対象となる
加工工具（３）について、後述する方法に基づいて計測
した正常な主軸装着状態での工具寸法である工具径へに
及び工具長Ａｚと主軸角度緑を基準値データＡ　（Ｘ、
Ｚ。

α）として工具識別番号Ｔｉと共に格納した工具ファイ
ル、（３１）は上記加工工具（３）の現在の刃先位置の
座標値をスキップ位置データとして記憶保持するメモリ
で、スキップ信号によりアンドゲート（３２）を介して
そのスキップ位置データを後述の演算回路に送出する。

（３３）は上記工具ファイル（３０）内に格納された基
準値データＡ　（Ｘ、Ｚ１α）を呼び出して記憶保持す
るメモリ、（３４）はメモリ（３１）から送出されるス
キップ位置データに基づいてタッチセンサ（２０）で計
測された現在の工具寸法である工具径Ｃべ及び工具長Ｃ
Ｚを演算処理する第１の演算回路、（３４°）は第１の
演算回路（３４）から出力される計測値データＣ（Ｘ。

Ｚ）とメモリ（３３）から送出される基準値データＡ　
（ＸＸＺ、α）との誤差Ｄ　（’Ｘ、Ｚ）を演算処理す
る第２の演算回路、（３５）は加工工具（３）の主軸装
着状態での工具寸法の許容誤差に関し、基準値データＡ
　（ＸＳＺ、α）における工具径ＡＸ及び工具長Ａｚに
ついての工具径誤差許容値Ｂに及び工具長誤差許容値Ｂ
Ｚを許容値データＢ　（Ｘ、Ｚ）として工具識別番号Ｔ
ｉと共に記憶保持するメモリ、（３６）は第２の演算回
路（３４’）から出力される計測値データＣ（Ｘ、Ｚ）
と基準値データＡ　（Ｘ、Ｚ、（ＩＥ）との誤差Ｄ　（
ＸＳＺ）を、メモＩＪ（３５）から送出される許容値デ
ータＢ　（Ｘ、Ｚ）と比較する第１の比較器、（３７）
は高精度加工用中ぐりバイト等の主軸装着誤差検出の対
象となる加工工具（３）における工具寸法の現在の計測
回数Ｎｉを計数するカウンタ、（３８）は上記工具寸法
について設定された所定の計測回数Ｎを記憶保持するメ
モリ、（３９）はメモリ（３８）から送出される設定計
測回数Ｎとカウンタ（３７）から出力される現在の計測
回数Ｎｉとの差ｎを演算処理する第３の演算回路、（４
０）は第１の比較器（３６）の出力に基づいて第３の演
算回路（３９）の出力から現在の計測回数Ｎｉが設定計
測回数Ｎに達したか否かを判別する第２の比較器である
。

上記ハードウェア構成に基づいて実行される本発明方法
について以下説明する。

本発明方法では、実加工に先立って、高精度加工用中ぐ
りバイトの中で主軸装着誤差検出の対象となる加工工具
（３）を抽出して各加工工具（３）についてその工具寸
法の基準データＡ　（Ｘ、Ｚ。

α）並びに許容値データＢ　（Ｘ、Ｚ）を設定する。

まず、上記加工工具（３）を手動で工具マガジン（２）
から取り出し、その加工工具（３）の工具寸法である工
具径を概略加工径にセツティングする。尚、この工具径
は加工工具（３）の回転軸中心から刃先までの回転半径
に相当する。上記概略加工径へのセツティングは、加工
工具（３）が中ぐりバイトの場合、上記工具径を調整す
るための構造を刃先に有するのでこれを利用することに
より行なわれる。その後、その加工工具（３）の主軸取
付部及び主軸（７）の工具取付部をブラシや布でもって
手動により清掃した上で、加工工具（３）を正常状態で
主軸（７）に装着する。この状態で上記加工工具（３）
による試し切削加工を実行し、その時のワーク加工寸法
を計測する。これに基づいてワーク加工寸法が所望値と
なるように加工工具（３）の工具径を調整した上でこれ
を上記加工工具（３）の正常な主軸装着状態とする。

次に、ＣＲＴ（１７）及びキーボード（１８）からメモ
リ（２８）に格納された第１の誤差検出処理プログラム
〔第２ｒｇＪ参照〕を呼び出して実行させ、この第１の
誤差検出処理プログラムに基づいて加工工具（３）の工
具寸法をテーブル（２１）上のタッチセンサ（２０）で
計測する。即ち、加工工具（３）の回転方向での刃先位
置、即ち、主軸角度ＡｔＡを角度検出器（１１）により
検出し、これに基づいてその刃先位置を計測可能位置に
位置決めした上で、テーブル（２１）のＸ軸方向移動に
より加工工具（３）の工具径Ａバを、主軸（７）のＺ軸
方向移動により加工工具（３）の工具長Ａｚを上記タッ
チセンサ（２０）でもって計測する。この計測により得
られた工具径へに及び工具長Ａｚを加工工具（３）の正
常な主軸装着状態での基準データＡ　（ＸＳＺ、α）と
してその工具識別番号Ｔｉと共に工具ファイル（３０）
に格納する。また、加工工具（３）の主軸装着状態での
工具寸法の許容誤差に関し、基準値データＡ　（Ｘ、Ｚ
、α）における工具径Ａ×及び工具長Ａｚについての工
具径誤差許容値ＢＸ及び工具長誤差許容値Ｂｚを許容値
データＢ　（ＸＳＺ）として工具識別番号Ｔｉと共に、
ＣＲＴ（１７）及びキーボード（１８）から入力してメ
モリ（３５）に記憶保持する。

上述した基準データＡ　（Ｘ、Ｚ、α）と許容値データ
Ｂ　（Ｘ、Ｚ）の設定を高精度加工用中ぐりバイト等の
主軸装着誤差検出の対象となるすべての加工工具（３）
について行なうと共に、工具寸法について設定計測回数
ＮをＣＲＴ（１７）及びキーボード（１８）から入力し
てメモリ（３８）に記憶保持する。以上により実加工の
前処理を完了する。

次に、ＣＲＴ（１７）及びキーボード（１８）がら指令
データを入力し、この指令データによりメモリ（２９）
に格納された加工プログラムを呼び出して実行させる。

この加工プログラムに基づき所望の加工工具（３）につ
いて自動工具交換装置（１３）による工具マガジン（２
）での取出し及び返却、主軸（７）での着脱を順次行い
、テーブル（２１）上のワークに対して切削或いは研削
などの所定の加工が行なわれる。この時、高精度加工用
中ぐりバイト等の主軸装着誤差検出の対象となる加工工
具（３）が主軸（７）に呼び出されると、上記加工プロ
グラムはメモリ（２８）に格納された第２の誤差検出処
理プログラム〔第３図参照〕を実行させて以下の処理を
行なう。

即ち、上記加工工具（３）の主軸呼び出しが指令される
と、その加工工具（３）を自動工具交換装置（１３）に
より工具マガジン（２）から取り出して主軸（７）に装
着するに際して、加工工具（３）の主軸取付部及び主軸
（７）の工具取付部へのエアブロ−を開始し、粉塵を除
去しながら加工工具（３）を主軸（７）に装着し、その
装着完了後上記エアブロ−を停止する。そして、加工工
具（３）が主軸装着誤差検出の対象となるものかどうか
をその工具識別番号Ｔｉから判別し、主軸装着誤差検出
の対象とならないものについてはそのまま即座に実加工
を行い、主軸装着誤差検出の対象となるものについては
基準データＡ　ＣＸ、Ｚ。

α）及び許容値データＢ　（Ｘ、Ｚ）が存在するかどう
かを監視し、存在しなければアラームを発し、存在すれ
ばその工具寸法を計測する。

この工具寸法の計測では、まず、角度検出器（１１）の
検出信号に基づいて主軸（７）を主軸角度Ａ、Ｌだけ回
転させて加工工具（３）の刃先をテーブル（２１）上で
のタッチセンサ（２０）による計測可能位置に位置決め
し、テーブル（２１）のＸ軸方向移動により工具径ＣＸ
を、主軸（７）のＺ軸方向移動により工具長Ｃｚを計測
する。

そして、この工具径ＣＸ及び工具長ＣＺからなる計測値
データＣ（Ｘ、Ｚ）を第１の演算回路（３４）で演算処
理し、この第１の演算回路（３４）から出力される計測
値データＣ（ＸＳＺ）とメモリ（３３）に記憶保持され
たその工具識別番号Ｔｉの基準データＡ　（Ｘ、Ｚ、α
）との誤差Ｄ　（ＸＳＺ）を第２の演算回路（３４’）
で演算処理する。そして、上記第２の演算回路（３４’
）から出力される計測値データＣ（Ｘ、Ｚ）と基準デー
タＡ　（Ｘ、Ｚ、α）との誤差Ｄ　（ＸＳＺ）と、メモ
リ　（３５）に記憶保持された許容値データＢ　（Ｘ、
Ｚ）とを第１の比較器（３６）で比較する。この第１の
比較器（３６）での比較結果がＤ　（Ｘ、　Ｚ）　　≦
Ｂ　（Ｘ、Ｚ）　、即ち、加工工具（３）の主軸装着状
態での工具寸法が許容誤差範囲内であれば、加工工具（
３）の主軸装着状態が正常であると判別して上記第１の
比較器（３６）からＯＫ倍信号出力し実加工を続行する
。上記第１の比較器（３６）の比較結果がＤ　（Ｘ、Ｚ
）〉Ｂ（Ｘ、Ｚ）、即ち、加工工具（３）の主軸装着状
態での工具寸法が許容誤差範囲外であれば、第１の比較
器（３６）に基づいて第２の比較器（４０）を作動させ
て第３の演算回路（３９）の出力を参照する。上記第３
の演算回路（３９）ではメモリ（３８）　　（３７）に
夫々格納された設定計測回数Ｎと現在の計測回数Ｎｉと
の差ｎを演算処理してその結果を出力する。この第３の
演算回路（３９）から出力される設定計測回数Ｎと現在
の計測回数Ｎｉとの差ｎか第２の比較器（４０）でＯか
正の値かを比較する。第２の比較器（４０）の比較結果
がｎ＝０であれば、加工工具（３）の主軸装着状態での
工具寸法の計測か設定計測回数Ｎだけ行なわれたことに
なり加工工具（３）の主軸装着状態が異常であると判別
してアラーム信号を出力する。第２の比較器（４０）の
比較結果がｎｅｏであれば、加工工具（３）の主軸装着
状態での工具寸法の計測が設定計測回数Ｎに達していな
いことになり再計測信号を出力する。ここで、カウンタ
（３７）をカウントアツプして計測回数ＮｉをＮｉ＋　
１とする。この再計測信号によりその加工工具（３）を
自動工具交換装置（１３）で主軸（７）から抜脱して工
具マガジン（２）に返却した上でその同一の加工工具（
３）を再度呼び出して前述した第２の誤差検出′処理プ
ログラムを実行させて加工工具（３）の主軸装着状態で
の工具寸法を再度計測する。

これを第１の比較器（３６）からＯＫ倍信号出力される
まで繰り返し、上記第１の比較器（３６）からＯＫ倍信
号出力された時点で第２の誤差検出処理プログラムを終
了し、加工工具（３）の正常な主軸装着状態でもって加
工プログラムを続行する。

また、設定計測回数Ｎだけ繰り返しても第１の比較器（
３６）からＯＫ倍信号出力されない場合、第２の比較器
（４０）からアラーム信号が出力されて加工工具（３）
の異常な主軸装着状態を原因として加工プログラムを停
止させる。

［発明の効果コ 本発明方法によれば、高精度加工用中ぐリバイト等の加
工工具の主軸装着状態を安価で簡便な手段でもって自動
的に監視し、常に正常な主軸装着状態で加工工具による
加工を実行するので、加工工具の異常な主軸装着状態に
よる加工不良が確実に防止でき、高精度な加工が要求さ
れる中ぐり穴加工などを含む加工工程を信頼性の高い無
人運転で行なうことが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る工具装着誤差検出方法
の一実施例を説明するためのもので、第１図は本発明方
法を実行するためのハードウェア構成を示すブロック図
、第２図は本発明方法における第１の誤差検出処理プロ
グラムを示すフローチャート、第３図は本発明方法にお
ける第２の誤差検出処理プログラムを示すフローチャー
トである。 （２）・・・工具マガジン、（３）・・・加工工具、（
７）・・・主軸、 （１３）・・・自動工具交換装置、 Ａ　（Ｘ、Ｚ、α）・・・基準値データ、Ｂ　（ＸＳＺ
）・・・許容値データ。 特　許　出　願　人　　大阪機工株式会社代　　　　理
　　　　人　　　　江　　　原　　　省　　　吾−−第
２図 ↓ （Ｅ） 第３図 カ 手　　続　　補　　正　　書　　、ｔｌ：〉 １、事件の表示 平成２年特許願第３３５７４５号 ２、発明の名称　　工具装着誤差検出方法３、補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 名称大阪機工株式会社 ４、代理人　〒５５０ 住　所　　大阪府大阪市西区江戸堀１丁目１５番２６号
大阪商工ビル８階 電話　０６−４４３−９５４１ 氏　名　　（６４５８）弁理士　江　原　省　吾５、補
正の対象　　明細書　　　　　　　　７・−１明細書中 ■、第５頁第１４行を下記の通り補正する。 「いて選択しながら自動工具交換装置でもって工作」 ■、第９頁第１４行 「明方法を２の」を 「明方法を実施するための第１及び第２の」と補正する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具マガジンに収納された複数種の加工工具を指
   令データにより加工プログラムに基づいて選択しながら
   自動工具交換装置でもって工作機械の主軸に順次着脱し
   、多数の同種ワークを上記加工工具で加工するに際し、 上記加工プログラムに基づく実加工に先立って、加工上
   で主軸装着誤差検出の対象となる加工工具について、第
   １の誤差検出処理プログラムにより正常な主軸装着状態
   での工具寸法を計測してそれを基準値データとし、この
   基準値データと共に正常な主軸装着状態での工具寸法の
   許容誤差からなる許容値データを設定する工程と、 加工プログラムに基づく実加工中、主軸装着誤差検出の
   対象となる加工工具が主軸に装着されると、第２の誤差
   検出処理プログラムに基づいて主軸装着状態での工具寸
   法を計測した上で上記基準値データとの誤差を許容値デ
   ータと比較し、その計測値が許容範囲外ならば、自動工
   具交換装置により同一の加工工具を主軸に再装着した上
   で工具寸法を再度計測し、これを繰り返してその計測値
   が許容範囲内となった時点で加工プログラムに基づく実
   加工を続行し、所定回数繰り返しても計測値が許容範囲
   外であれば上記実加工を停止するようにしたことを特徴
   とする工具装着誤差検出方法。