JPH0549244U - 旋削工具の芯高計測補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】工具の刃先の向き、工具の取付け時の切刃の向
きに関係なく芯高計測およびこの計測結果よりの補正を
行える工具の芯高計測補正装置を提供する。 【構成】軸線方向に平行な検知平面Ａ_2,Ａ₅ と、径方向
に平行な検知平面Ｂ_2,Ｂ ₅ とにより角形を形成するとと
もに、検知平面Ａ_2,Ａ₅ に連続する検知斜面Ａ_1,Ａ_3,Ａ
_4,Ａ₆ と、検知平面Ｂ_2,Ｂ₅ に連続する検知斜面Ｂ_1,Ｂ
_3,Ｂ_4,Ｂ₆ とに形成したタッチセンサの測定部と、前記
検知平面と前記検知斜面とに工具を所定の間隔を有して
接触させたときの位置データから求めた芯高計測寸法
と、前記検知平面と前記検知斜面とに芯高誤差の無い基
準工具を所定の間隔を有して接触させたときの位置デー
タから求めた芯高基準寸法との差から芯高誤差を求め、
工具補正データを書替えて芯高計測補正を行う芯高計測
補正手段を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はＮＣ（数値制御）旋盤等ＮＣ工作機械により被加工物を旋削加工する バイト等の工具の刃先を接触させたときの位置データを用いて工具の芯高を計測 補正するための旋削工具の芯高計測補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＮＣ旋盤ではＮＣ加工プログラムに従い、主軸前端のチャックに把持された被 加工物を所定の回転数で回転させるとともに、被加工物の軸線方向（Ｚ軸方向） 、径方向（Ｘ軸方向）に工具を取付けた刃物台を、被加工物に対して所定量、相 対移動させて旋削加工を行う。このとき、ＮＣ加工プログラム作成時に仮定した 工具の刃先位置と、実際に刃物台に取付けた工具の刃先位置とは必ずしも一致し ないため、その差分を計測し、工具補正データとして工具補正メモリに記憶させ 、加工時に工具補正データを読み出し、刃先位置を補正して加工を行う。 本願出願人は、この工具補正データを容易に計測できるように、機械内にタッ チセンサを設け、基準工具でのタッチ信号出力位置を基準とし、他の工具のタッ チ信号出力位置を求め、この差分で、工具補正メモリ内の工具補正データを変更 する技術を特開昭６２−９９０６０号公報に開示している。 また、工具の芯高については、作業者がセッテングゲージなどを使用して高さ をチェックし、敷板の高さを調整することが行われていた。しかし、主軸の回転 中心線の高さとは必ずしも一致せず、被加工物の中心まで端面加工を行うと、中 心部近傍に加工残、いわゆるへそができてしまうことがあった。そのため、本願 出願人はバイトの芯高を設定する装置に関する技術を特開昭６２−９８５２号公 報に開示している。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ＮＣ旋盤で使用する工具にはシャンクに対して刃先が右にある 右勝手工具、刃先が左にある左勝手工具の種類がある。更に、この工具を刃物台 に取付ける場合には、刃先を上向きにする正刃の取付け、切刃を下向きにする逆 刃の取付けの種類がある。特開昭６２−９８５２号公報の技術では右勝手工具， 左勝手工具を正刃に取付けた場合には芯高計測が可能であるが、逆刃に取付けた 場合には検知斜面と工具の前逃げ面等の干渉が生じ、芯高計測ができない。すな わち、刃物台に右勝手工具や、左勝手工具を正刃または逆刃に取付けた場合、全 ての工具の芯高計測ができないという問題点を生じた。 本考案は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、本考案 の目的は、工具の刃先の向き、工具の取付け時の切刃の向きに関係なく芯高計測 およびこの計測結果よりの補正を行える工具の芯高計測補正装置を提供すること にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するために、被加工物の軸線方向と、この軸線と直 交する径方向と、この軸線方向およびこの径方向と直交する第３の方向とに、前 記被加工物に対して相対移動する刃物台に固定された旋削工具に対向して、工作 機械基部に回動自在に取付けられた支持アームに設けられ、前記刃物台又は前記 支持アームの移動で前記工具の刃先が当接したときタッチ信号を出力するタッチ センサを有する旋削工具の芯高計測補正装置において、前記軸線方向に平行な一 対の第１の検知平面と、前記径方向に平行な一対の第２の検知平面とにより角形 を形成するとともに、前記第１の検知平面の前記第３の方向に隣接し、この第１ の検知平面より所定の角度傾斜した一対の第１の検知斜面と、前記第２の検知平 面の前記第３の方向に隣接し、この第２の検知平面より所定の角度傾斜した一対 の第２の検知斜面とに形成した前記タッチセンサの測定部と、前記検知平面と前 記検知斜面とに前記工具を所定の間隔を有して接触させたときの位置データから 求めた芯高計測寸法と、前記検知平面と前記検知斜面とに芯高誤差の無い基準工 具を所定の間隔を有して接触させたときの位置データから求めた芯高基準寸法と の差から芯高誤差を求め、工具補正データを書替えて芯高計測補正を行う芯高計 測補正手段を有する構成とするものである。

【０００５】

【作 用】

先ず、それぞれ対向する位置にある基準平面二面で一組になっているそのいず れかの検知平面に工具の刃先を当接させ、次いでこの検知平面に連続する検知斜 面に工具の刃先を所定量移動させて当接させる。このようにして、検知平面と、 検知斜面とに接触させてタッチ信号が出力されたときの移動軸の位置データを読 取り、基準工具で設定した基準寸法との差により芯高誤差を求め、工具補正メモ リの工具補正データをこの芯高誤差に書替える。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案に係る芯高計測補正装置のタッチセンサを取付けたＮＣ旋盤の正 面図，図２はタッチセンサの接触子（以下プローブと称する）の先端の接触部形 状を示す図であり、それぞれに図２（イ）は平面図，図２（ロ）は正面図，図２ （ハ）は側面図を示している。図３は本考案に係る芯高計測補正装置の一実施例 を示すブロック図、図４は本考案のタッチセンサを使用して芯高誤差を求める原 理の説明図である。

【０００７】 図１に示すように、ＮＣ旋盤の主軸ヘッド３０には回動自在にアーム２１の一 端が取付けられている。アーム２１の他端にはタッチセンサ２０が取付けられて いる。このタッチセンサ２０は、計測時にチャックＣ前方に回動し、非計測時に は主軸ヘッド３０側の待避位置（二点鎖線で図示）に回動する。タッチセンサ２ ０は内部に接点を有し、主軸軸線方向であるＺ軸方向、工具Ｔが径方向に切削す る移動方向であるＸ軸方向、このＸ軸、Ｚ軸と直交するＹ軸方向より工具刃先を タッチセンサ２０のプローブ１に接触せさることにより、接点の状態がＯＮから ＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに変化し、タッチ信号として出力する公知のもので ある。また、ＮＣ旋盤の刃物台３１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動可能なものであ る。

【０００８】 図２に示すように、タッチセンサ２０のプローブ１（図２（ハ）参照）の接触 部はＺ軸方向で工具の刃先位置を計測するためのそれぞれ対向する位置にある検 知平面Ａ₂,Ａ₅ と、この検知平面Ａ₂,Ａ₅ に連続する検知斜面Ａ₁,Ａ₃,Ａ₄,Ａ₆ と、Ｘ軸方向で工具の刃先位置を計測するためのそれぞれ対向する位置にある検 知平面Ｂ_2,Ｂ₅ （図２（ロ）参照）と、この検知平面Ｂ_2,Ｂ₅ に連続する検知斜 面Ｂ_1,Ｂ_3,Ｂ_4,Ｂ₆ とを有する形状をしている。このような形状とすることによ り、外径工具，内径工具の右勝手，左勝手の工具、更にそれを正刃および逆刃に 取付けた総ての工具の芯高の計測補正が可能となる。

【０００９】 図３は本考案に係る芯高計測補正装置の一実施例を示すブロック図である。図 ３において、２は中央処理装置（以下ＣＰＵと称する）であり、メインバス２′ によって接続される各部、各メモリの制御を行う。３は入力手段であるキーボー ド，４は表示手段であるＣＲＴである。５はＩ／Ｏインターフェース５′を介し てメインバス２′に接続される、ジョグスイッチ，手動パルス発生器などからな る刃物台３１または主軸ヘッド３０を手動モードでＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させ るジョグ／ハンドル移動指令部である。６は芯高計測補正メモリであり、芯高計 測補正を行うためのプログラムが記憶されている。７は移動軸制御部であり、サ ーボアンプ８′を介してサーボモータ８による移動体の位置決め制御を行う。２ ０はタッチセンサであり、工具Ｔ刃先がプローブ１に当接したことを検知してＩ ／Ｏインターフェース２０′を介してＣＰＵ２にタッチ信号を送出する。９は芯 高計測補正値演算処理部であり、プローブ１に工具Ｔ刃先を当接させたとき得ら れた位置データを受けて芯高誤差の演算を行う。

【００１０】 １０は工具毎に各軸方向などの補正量を記憶する工具補正メモリであり、前記 キーボード３などからの入力により任意に工具補正データの書換えができるよう になっている。１２はパラメータメモリであり、基準工具を芯高誤差のない状態 に刃物台３１に取付け、芯高計測を行い、求めた基準寸法ΔＸ_0,ΔＺ₀ などが記 憶されている。なお、ΔＸ₀ はＸ軸方向に刃先が向いている工具をＸ軸およびＹ 軸を使用し、Ｘ軸方向に移動させて芯高計測を行った時に求められる基準寸法で ある。同様に、ΔＺ₀ はＺ軸方向に刃先が向いている工具をＺ軸方向に移動させ て芯高計測を行った時に求められた基準寸法である。１３は位置カウンタであり 、刃物台３１等がサーボモータ，ボールスクリューを介して移動したときの機械 原点を基準とした距離をカウントしている。

【００１１】 次に本考案の芯高計測補正装置の芯高計測補正方法について説明する。先ず最 初にＮＣ旋盤の主軸ヘッド３０に回動自在に連結されたアーム２１を加工領域側 に回動させ、この先端部に取り付けられているタッチセンサ２０のプローブ１を 工具刃先を臨む位置に位置決めする。この回動動作の加工領域側動作端には図示 しないリミットスイッチが設けられており、アーム２１の回動により接点の状態 が例えばＯＦＦからＯＮとなる。この接点信号が図示しないシーケンサ、Ｉ／Ｏ インタフェースを介して入力されると、ＣＰＵ２は芯高計測補正メモリ６より芯 高計測補正プログラムを読出し、以下の処理を実行する。作業者はジョグ／ハン ドル移動司令部５を操作し、工具の刃先の向きを考慮して芯高計測する方向を決 定し、工具を所定の位置に位置決めする。すなわち、芯高計測のためタッチセン サ２０に接触させるための移動軸と直交する方向の軸について、工具の刃先先端 がプローブ１の中央に位置するように位置決めする。Ｙ軸方向を検知平面‘い， に接触させるための所定の位置に位置決めする。例えば次に、タッチセンサ２０ のプローブ１に工具Ｔの刃先を接触させるが、ここではＸ軸方向に刃先が向いて いる工具を例にして説明を行うので、工具ＴはＸ軸方向に移動させてプロープ１ に刃先を接触させる。

【００１２】 これを図４によって説明すると、先ず検知平面である‘あ，面に工具Ｔの刃先 を当てる。この、図４の太実線で表された工具１４₁ はプローブ１への基準工具 による設定上の当接位置Ｘ₁ （ｘ_1,ｙ₁ ）であり、工具Ｔの芯高誤差が０であれ ば当接するはずの理論上の当接位置である。しかしながら、実際上は工具Ｔには 芯高誤差があるために、プローブ１へは例えば、細実線１５₁ の位置Ｘ₃ （ｘ_3, ｙ₃ ）に当接する。ＣＰＵ２は工具Ｔの刃先がプローブ１の検知平面‘あ，に接 触してタッチセンサ２０がタッチ信号を出力した時のＸ軸方向の原点位置よりの 距離ｘ₃ を位置カウンタ１３より読取る。

【００１３】 次いでこの工具ＴをＹ軸方向に所定の移動量Ｙ₀ だけ移動させて検知斜面であ る‘い，面に当てる。この検知斜面の‘い，面は前記検知平面の‘あ，面に下ろ した垂線に対して所定の角度θを有している。この検知斜面についても工具Ｔの 芯高誤差が０であれば当接するはずの基準工具による理論上の当接位置Ｘ₂ （ｘ _2, ｙ₂ ）である太い二点鎖線１４₂ で示す工具の当接位置に対し、芯高誤差があ るために実際に当接するのは、例えば１５₂ の細い二点鎖線に示す位置Ｘ₄ （ｘ _4, ｙ₄ ）となる。ＣＰＵ２は工具Ｔの刃先がプローブ１の検知斜面‘い，に接触 してタッチセンサ２０がタッチ信号を出力した時のＸ軸方向の原点位置よりの距 離ｘ₄ を読み取る。

【００１４】 ＣＰＵ２は機械原点位置よりタッチ信号出力位置までの距離ｘ_3,ｘ₄ を芯高補 正値演算処理部９に送出し、演算させる。 なお、パラメータメモリ１２内には基準工具を芯高誤差のない状態に取付け、 芯高計測を行い、その時に求められた機械原点位置よりタッチ信号出力位置まで の距離ｘ_1,ｘ₂ より、ΔＸ_O が既知の基準寸法として設定されている。すなわち 、ｘ₁ とｘ₂ との差分ｘ₁ −ｘ₂ がΔＸ_O として設定されている。 芯高誤差補正値演算処理部９ではｘ₃ ，ｘ₄ よりその差分であるΔＸ（＝ｘ₃ −ｘ₄ ）が求められる。次に、Ｙ軸方向移動量Ｙ_0,傾斜角度θと、パラメータメ モリ１２内の基準寸法ΔＸ_O より芯高誤差ΔＹがΔＹ＝（ΔＸ−ΔＸ_O ）ｔａｎ θより求められる。ＣＰＵ２は工具補正メモリ１０の芯高計測した工具Ｔに対応 した所定の工具補正番号のＹ軸方向の補正データを芯高誤差ΔＹに書替える。こ の補正された工具補正データに基づいて移動軸制御部７がサーボモータ８を制御 して旋削加工が行われ、これにより誤差のない精密な被加工物の旋削加工が可能 となる。

【００１５】 また、工具の刃先がＺ軸方向を向いている工具についてはＺ軸方向より工具の 刃先をタッチセンサ２０のプローブ１に接触させて同様の処理を行えばよい。 本考案の旋削工具の芯高計測補正装置では、左勝手の工具Ｔ_L ，右勝手の工具 Ｔ_R はプローブ１の同じ検知平面，検知斜面に接触させて芯高計測ができる。ま た、正刃に取付けた工具Ｔ_U は検知平面Ａ₅ と検知斜面Ａ₄ で、逆刃に取付けた 工具Ｔ_D は検知平面Ａ₅ と検知斜面Ａ₆ で芯高計測できる。このように、各種工 具をどのように取付けても芯高計測ができる。 なお、上記実施例においては、工具を作業者が手動で移動させる例で説明を行 ったが、この工具の移動をＮＣプログラム化しておいて自動的に芯高計測を行う ようにしてもよい。また、Ｙ軸方向の補正データを芯高誤差に書替えているが、 芯高計測時にＹ軸方向の補正データで工具補正をして移動させ、今回得られた芯 高誤差を前回までの補正データに増減させる方法であってもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明のように、本考案によれば旋削加工における工具の芯高誤差の計測の ために使用されるタッチサンサを、それぞれ対向する位置にある二面の検知平面 二組と、このそれぞれの検知平面の両端部から所定角を有して連続する検知斜面 とで形成することにより、旋削工具の芯高計測を容易かつ簡単に行うことができ るようになり、旋削加工の精度を飛躍的に高めることができるようになる。また 、プローブ本体をコンパクトに形成することができ、かつ、外径，内径，右勝手 ，左勝手，正刃，逆刃等の総ての旋削工具の芯高計測補正が可能となる、などの 効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る芯高計測補正装置のタッチセンサ
を取付けたＮＣ旋盤の正面図である。

【図２】タッチセンサのプローブの先端の接触部形状を
示す図であり、それぞれに（イ）は平面図，（ロ）は側
面図，（ハ）は側面図を示している

【図３】本考案に係る芯高計測補正装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図４】本考案に係るタッチセンサを使用して芯高誤差
を求める原理の説明である。

【符号の説明】

１・・接触子・プローブ ２・・中央処理装置（ＣＰＵ） ３・・キーボード ４・・ＣＲＴ ５・・ジョグ／ハンドル移動指令部 ６・・芯高計測補正メモリ ７・・移動軸制御部 ８・・サーボモータ ９・・芯高計測補正値演算処理部 １０・工具補正メモリ １２・パラメータメモリ １３・位置カウンタ ２０・タッチセンサ ２１・アーム ３０・主軸ヘッド ３１・刃物台

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の軸線方向と、この軸線と直交
   する径方向と、この軸線方向およびこの径方向と直交す
   る第３の方向とに、前記被加工物に対して相対移動する
   刃物台に固定された旋削工具に対向して、工作機械基部
   に回動自在に取付けられた支持アームに設けられ、前記
   刃物台又は前記支持アームの移動で前記工具の刃先が当
   接したときタッチ信号を出力するタッチセンサを有する
   旋削工具の芯高計測補正装置において、 前記軸線方向に平行な一対の第１の検知平面と、前記径
   方向に平行な一対の第２の検知平面とにより角形を形成
   するとともに、前記第１の検知平面の前記第３の方向に
   隣接し、この第１の検知平面より所定の角度傾斜した一
   対の第１の検知斜面と、前記第２の検知平面の前記第３
   の方向に隣接し、この第２の検知平面より所定の角度傾
   斜した一対の第２の検知斜面とに形成した前記タッチセ
   ンサの測定部と、 前記検知平面と前記検知斜面とに前記工具を所定の間隔
   を有して接触させたときの位置データから求めた芯高計
   測寸法と、前記検知平面と前記検知斜面とに芯高誤差の
   無い基準工具を所定の間隔を有して接触させたときの位
   置データから求めた芯高基準寸法との差から芯高誤差を
   求め、工具補正データを書替えて芯高計測補正を行う芯
   高計測補正手段を有することを特徴とする旋削工具の芯
   高計測補正装置。