JPH06182652A

JPH06182652A - 補正機能付きｎｃ工作機械

Info

Publication number: JPH06182652A
Application number: JP33714292A
Authority: JP
Inventors: Kiyoyuki Fukushima; 清之福島; Toru Yagami; 徹八上
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-07-05

Abstract

(57)【要約】【目的】主軸に装着されたＵ軸工具について、各工具
毎に誤差を自動的に補正して位置決めをすることができ
る補正機能付きＮＣ工作機械を提供することを目的とす
る。【構成】ＮＣ工作機械本体の主軸に選択的に取り付け
られた際、その主軸とともに回転する回転工具であっ
て、半径方向に刃先が移動される多種類のＵ軸工具と結
合しうる結合部6を有しており、その結合部を介して刃
先を半径方向に移動させるための駆動力を与える駆動装
置5,6と、多種類のＵ軸工具および駆動装置5,6の機械誤
差補正量を記憶している記憶装置10と、１つのＵ軸工具
1が主軸に装着された際に、その装着されたＵ軸工具1お
よび駆動装置5,6による機械誤差補正量を記憶装置10か
ら読み出し、移動指令に対応する刃先移動量の補正を行
い、それに従って駆動装置5,6の制御を行う制御装置8と
を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械に関し、
特に主軸に装着したＵ軸工具の刃先位置決め制御を行う
補正機能付きＮＣ工作機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、穴あけ，中ぐり，フライス削りな
どの数種の加工を自動的に実施するようなＮＣ工作機
械、いわゆるマシニングセンタでは、例えば中ぐり加工
を行う場合、回転工具の半径方向に刃先を移動させる、
すなわち加工穴の半径方向（Ｕ軸方向）に刃先を移動さ
せるようなＵ軸工具が使用されている。軸方向に穴の直
径を変えていくテーパ加工などは、そのようなＵ軸工具
を使用することによって１つの刃具で行えるようになっ
ている。

【０００３】図７は上記した従来のＵ軸工具をＮＣ工作
機械に装着した構成を示したものである。同図のＮＣ工
作機械側の構成において、６０はＵ軸工具を着脱可能に
装着する主軸、６１はその主軸６０を回転可能に支持し
ている主軸頭、６２はその主軸頭６１に設けられＮＣ装
置にて制御されるサーボモータ、６３はそのサーボモー
タ６２の回転軸６２ａと歯車を介して連結されている駆
動軸、そして６３ａはその駆動軸６３下端に形成された
回転スリーブである。

【０００４】他方、同図のＵ軸工具Ｔ側の構成におい
て、６４ａはその回転スリーブ６３ａと連結または連結
解除しうる連結部、６４はその連結部６４ａを有する連
結軸、６５はかさ歯車によりその連結軸６４の垂直方向
軸回転を水平方向軸回転に変える水平回転軸、６６はＵ
軸工具本体６７内に回転可能に収納され前記水平回転軸
６５と連結されている作動歯車機構、６８はその作動歯
車機構６６によって回転する送りネジ、６９は、その送
りネジと螺合するネジ部を備え、送りネジ６８が回転す
る場合に、あり溝摺動部７０に沿って矢印Ｕ方向（Ｕ軸
方向）に摺動するスライダ、そして７１はそのスライダ
６９に脱着自在に固定された刃具である。

【０００５】上記した構成では、サーボモータ６２が駆
動すると、駆動軸６３，連結軸６４，水平回転軸６５が
順次回転し、さらに作動歯車機構６６を介して送りネジ
６８が回転し、次いでスライダ６９が前進し、それによ
り刃具７１の刃先の位置決め、すなわちＵ軸制御におけ
る刃具の繰り出しが行われるようになっている。なお、
この種のＵ軸工具の詳細な構成については、特公平４−
４０８３号公報の「中ぐり面削りヘッド」に記載されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＮＣ工作機械によるＵ軸制御機構では、複数の歯車６
５，６６、送りネジ６８、刃具繰り出しのための連結部
６４ａ等、複雑な機構を有するため、各Ｕ軸工具を使用
する毎に、異なるバックラッシュやピッチ誤差が生じて
位置決め精度を所定の水準に保つことができなくなり、
その結果、加工の精度が悪くなるという課題があった。

【０００７】なお、バックラッシュとは、ある基準位置
から移動してその基準位置に戻る際に生じる移動変位で
あり、また、ピッチ誤差とは、例えば送りネジのピッチ
の誤差などにより生じるところの指令値に対する移動標
準値からの偏差である。そしてこれらの誤差は、上記し
たＮＣ工作機械側Ｕ軸駆動装置においても、また、Ｕ軸
工具においてもそれぞれ別々に発生するものである。

【０００８】本発明は以上のような従来のＮＣ工作機械
の課題を考慮し、主軸に装着されたＵ軸工具について、
各Ｕ軸工具毎に誤差を補正して位置決めをすることがで
きる補正機能付きＮＣ工作機械を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＮＣ工作機械
本体の主軸に選択的に取り付けられた際、その主軸とと
もに回転する回転工具であって、半径方向に刃先が移動
される多種類のＵ軸工具と結合しうる結合部を有してお
り、その結合部を介して前記刃先を前記半径方向に移動
させるための駆動力を与えるＵ軸駆動装置と、前記多種
類のＵ軸工具および前記Ｕ軸駆動装置の機械誤差補正量
を記憶している記憶装置と、１つの前記Ｕ軸工具が前記
主軸に装着された際に、その装着されたＵ軸工具および
前記Ｕ軸駆動装置による機械誤差補正量を前記記憶装置
から読み出し、移動指令に対応する刃具移動量の補正を
行い、それに従って前記Ｕ軸駆動装置の制御を行う制御
装置とを備えた補正機能付きＮＣ工作機械である。

【００１０】

【作用】本発明では、ＮＣ工作機械本体の主軸に取り付
けられるＵ軸工具が選択されると、制御装置は、その選
択されたＵ軸工具およびそのＵ軸工具を駆動させるＵ軸
駆動装置の機械誤差補正量を記憶装置から読み出し、そ
の読み出した機械誤差補正量に基づいて移動指令に対応
する刃具移動量を補正し、Ｕ軸駆動装置の制御を行う。
これにより、多種類のＵ軸工具を交換しながら加工を行
うＮＣ工作機械について、Ｕ軸工具交換毎に、Ｕ軸工具
およびＵ軸駆動装置の機械誤差を補正してＵ軸工具の位
置決めをすることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例であるＮＣ工作
機械の構成を示すブロック図である。同図において、Ｕ
軸工具１は、図示しない公知の自動工具交換装置によっ
てツールマガジンから選択的にピックアップされたもの
であり、その上部はテーパ部が形成されており、ＮＣ工
作機械本体の主軸のテーパ状軸穴（図示しない）と係合
した状態でその主軸に固定できるように構成されてい
る。また、その下部には、上記主軸に装着された際、回
転工具の径方向に移動しうるよう構成された刃具２が備
えられている。その刃具２はスライダ３に固定されてお
り、そのスライダ３は、摺動部を介して径方向に摺動自
在に案内され、連結部４およびＵ軸工具１内の複数の歯
車機構を介して伝達される駆動力によって矢印Ｕ方向に
移動させられるようになっている。なお、このＵ軸工具
１の構成については従来の構成と同じであるため、その
詳しい説明は省略する。

【００１３】上記Ｕ軸工具１が主軸に装着された際、上
記連結部４は、サーボモータ５の回転を伝えるＮＣ工作
機械本体側の、結合部としてのスリーブ６と連結される
ようになっている。そのサーボモータ５の駆動は、モー
タ駆動制御部７によって制御されている。詳しくは、モ
ータ駆動制御部７は、ＣＰＵ８から与えられる指令信号
と、サーボモータ５に取り付けられている回転検出器
（図示しない）から出力されるフィードバック信号とに
基づいてサーボモータ５を制御するように構成されてい
る。上記したサーボモ−タ５およびスリーブ６は、Ｕ軸
工具１のスライダ３に固定されている刃具２を、矢印Ｕ
方向に移動させるための駆動力を与えるＵ軸駆動装置と
して機能するものである。

【００１４】上記ＣＰＵ８は、ＲＯＭ９に格納されてい
る制御プログラムに従って各種制御を行うものであり、
ツールマガジンから１つのＵ軸工具を選択した際には、
その選択したＵ軸工具および上記Ｕ軸駆動装置の機械誤
差補正量を、記憶装置としての不揮発性メモリ１０から
読み出して移動指令に対応する刃具移動量の補正を行
い、それに従ってモ−タ駆動制御部７に指令信号を与え
るようになっている。なお、上記ＣＰＵ８およびそれと
協働するモータ駆動制御部７は制御装置として機能する
ものである。

【００１５】また上記不揮発性メモリ１０には、上述の
ようにツールマガジンに収納されている各Ｕ軸工具に固
有の補正データ１００，１０１，１０２・・・を、Ｕ軸工
具１，Ｕ軸工具２，Ｕ軸工具３・・・にそれぞれ記憶して
いる補正データメモリ１０ａと、ＣＰＵ８が位置指令信
号の補正のための演算を行う際に引用されるパラメータ
を記憶しているパラメータメモリ１０ｂと、加工プログ
ラムを記憶している加工プログラムメモリ１０ｃが含ま
れている。なお、上記したＵ軸工具１，２，３・・・は、
ツールマガジンにおけるＵ軸工具収納番号と対応してい
る。また上記固有の補正データとは、各Ｕ軸工具による
機械誤差補正量に、上記Ｕ軸駆動装置５，６による機械
誤差補正量を更に加えて得られた総合誤差補正量であ
る。

【００１６】また、キーボード（入力装置）付きＣＲＴ
１１は、加工プログラムの変更または各Ｕ軸工具に対応
する補正データを、不揮発性メモリ１０の加工プログラ
ムメモリ１０ｃまたは補正データメモリ１０ａに手入力
により記憶させる際に使用されるものである。なお、１
２はバスライン１３にそのキーボード付きＣＲＴ１１を
接続するためのＩ／Ｏ装置である。

【００１７】図３は、上記手入力の際に、キーボード付
きＣＲＴ１１の画面上に表示される補正データ入力画面
を示している。補正データ入力画面は１〜８の入力項目
からなり、具体的には、Ｕ軸工具番号，バックラッシュ
補正量，リファレンス点のピッチ誤差補正点の番号、最
も−側のピッチ誤差補正点の番号，最も＋側のピッチ誤
差補正点の番号，ピッチ誤差補正倍率，ピッチ誤差補正
点の間隔，ピッチ誤差補正データである。なお、ピッチ
誤差補正データの入力項目については、各補正点につい
てデータを入力することができるようになっている（画
面上では２４箇所の補正点が表示されている）。なお、
その補正データメモリ１０ａに記憶された補正データ
は、必要に応じてその補正データ入力画面を呼び出し、
書き換えることができる。

【００１８】次に、上記した構成を有する本実施例の動
作を、図２に示すフローチャートに従って説明する。同
図は、主軸に装着されるＵ軸工具の補正データをＮＣ工
作機械に自動設定する手順を示している。なお、加工を
開始する前に、予め主軸に装着した状態でのＵ軸駆動装
置および各Ｕ軸工具についてバックラッシュやピッチ誤
差などの総合誤差補正量が測定されており、その測定結
果は、キーボード付きＣＲＴ１１の画面上に表示された
補正データ入力画面の内容に従って入力され、補正デー
タメモリ１０ａに記憶されていることを前提とする。

【００１９】まず、中ぐり加工を開始させると、ＣＰＵ
８は不揮発性メモリ１０の加工プログラムメモリ１０ｃ
から加工プログラムデータを１ブロックずつ読み込んで
解読する（ステップＳ１）。次にその読み込んだブロッ
ク内にＵ軸工具の呼出指令が存在するかどうかを判断す
る（ステップＳ２）。

【００２０】その判断結果がＹＥＳであれば、Ｕ軸工具
の工具番号を抽出する（ステップＳ３）。この実施例の
場合、Ｕ軸工具を用いた加工を行うため、Ｕ軸工具の工
具番号が抽出されることになる。次いで補正データメモ
リ１０ａを検索することにより、そのＵ軸工具の工具番
号に対応する補正データを読み出す（ステップＳ４）。
次いでその読み出した補正データを、不揮発性メモリ
１０のパラメータメモリ１０ｂに転送してそのパラメー
タメモリ１０ｂ内に格納する。ここで補正値の演算に必
要なパラメータの設定が行われたことになる（ステップ
Ｓ５）。次いでＣＰＵ８は、そのパラメータメモリ１０
ｂに格納されたパラメータを基にして所定の演算を行
い、演算結果として得られた、補正された位置指令信号
をモ−タ駆動制御部７に与える。位置指令信号を受けた
モ−タ駆動制御部７がサーボモータ５の駆動制御を行う
動作については従来と同じであるため、その説明は省略
する。次いで、上記したステップＳ１〜Ｓ５までの処
理を、加工プログラム中のプログラムエンドを抽出する
まで繰り返し実行し（ステップＳ６）、プログラムエン
ドが抽出されると処理を終了する。なお、ステップＳ２
においてＮＯであれば、すなわちＵ軸工具を使用しない
場合にはステップＳ６に移り、Ｕ軸工具を使用しない、
加工プログラムデータに従った加工が行われる。

【００２１】また、上記実施例では、加工前において補
正データを得るために、Ｕ軸工具を一旦、主軸に装着し
指令値を与えて移動させ、実際の刃具の測定値とその指
令値とを比較することにより補正量を決定したものであ
り、その補正量は、ＮＣ工作機械側の駆動機構とＵ軸工
具側の駆動機構それぞれに生じるバックラッシュやピッ
チ誤差をトータルに測定した総合誤差に対応するもので
あった。これに対し、ＮＣ工作機械側で生じる誤差とＵ
軸工具側で生じる誤差補正量を別々に記憶するように構
成したＮＣ工作機械を図４に示す。なお、図４におい
て、図１と同じ構成部分については同一符号を付してそ
の説明を省略する。

【００２２】図４において、補正データメモリ１０ａは
ＮＣ工作機械側のＵ軸駆動装置における補正データを記
憶するためのＵ軸駆動装置補正用メモリとしての“Ｕ軸
駆動装置”２００と、各Ｕ軸工具における補正データを
記憶するためのＵ軸工具補正用メモリとしての“Ｕ軸工
具１”３００，“Ｕ軸工具２”３０１・・・とを備えてい
る。上記“Ｕ軸駆動装置”における補正データは１つで
あり、対象となるＮＣ工作機械のＵ軸駆動装置について
測定されたものである。これに対し、Ｕ軸工具の補正デ
ータは主軸に装着して測定する必要はなく、したがっ
て、外段取りによって、各Ｕ軸工具単体で比較的簡単な
測定方法を用いて求められる。そして主軸にＵ軸工具が
装着された時点で、メモリ２００からＮＣ工作機械側の
Ｕ軸駆動装置の補正データを読み出し、メモリ３００，
３０１・・・のいずれか１つからＵ軸工具の補正データを
読み出し、ＣＰＵ８において、２つの補正データを合成
した補正量を算出し、その結果をパラメータメモリ１０
ｂに格納するようにすれば、各Ｕ軸工具をその都度ＮＣ
工作機械に装着して補正量を求める必要がなくなり、ま
た、Ｕ軸工具を他のＮＣ工作機械に転用する場合におい
てもその都度補正量を求める必要がなくなる。

【００２３】また、上記実施例では、主軸に装着される
Ｕ軸工具番号を、加工プログラムから抽出することによ
り認識する構成であったが、Ｕ軸工具番号の認識につい
ては、Ｕ軸工具から直接認識するよう構成することもで
きる。図５は、その直接認識する構成を示したものであ
る。同図において１４は、Ｕ軸工具番号をバーコードや
磁気ラベルなどにより表した識別ラベルであり、Ｕ軸工
具１のフランジ状部分の凹部、すなわちＵ軸工具１をツ
ールマガジンから取り出す際にアーム（図示しない）に
て把持される凹部に取り付けられている。その識別ラベ
ル１４で表される工具番号は、上記アームに取り付けら
れたセンサ１５によって読み取られ、Ｉ／Ｏ装置１６，
バスライン１３を介してＣＰＵ８に送られ、ＣＰＵ８
は、そのＵ軸工具番号を認識して補正データメモリ１０
ａより該当する補正データを読み出し、パラメータメモ
リ１０ｂに格納するようになっている。

【００２４】また、その他の認識方法として、各Ｕ軸工
具毎に図６に示すチップメモリ１７を埋設し、そのチッ
プメモリ１７内にＵ軸工具の機械誤差補正データを登録
し、アームに取り付けた読取り装置１８にてその補正デ
ータを読み取るように構成すれば、各Ｕ軸工具の補正デ
ータを記憶するための専用メモリを必要とせずに、主軸
に装着されたＵ軸工具の補正データを得ることができ
る。なお、このように構成した場合、その読み取った補
正データは、Ｉ／Ｏ装置１９，バスライン１３を介して
不揮発性メモリ１０のパラメータメモリ１０ｂに直接格
納されることになる。

【００２５】また、図６に示すチップメモリ１７に、Ｕ
軸工具の機械誤差補正データとＵ軸駆動装置の機械誤差
補正データを加えた総合誤差補正データを登録し、その
総合誤差補正データを直接、パラメータメモリ１０ｂに
格納することもできる。この場合、図６に示す補正デー
タメモリ“Ｕ軸駆動装置”２０は不要となり、さらに構
成が簡単になる。

【００２６】また、本発明の記憶装置は、上記実施例で
は不揮発性メモリで構成したが、これに限らず、補正デ
ータを記憶することができ、その記憶させた補正データ
を書き換えることができるような記録媒体であれば、磁
気記録式，光学記録式等どのようなものであってもよ
い。

【００２７】また、本発明の制御装置は、マイクロコン
ピュータを用いてソフトウエア的に実現されたが、それ
らの機能を果たす専用のハード回路によって実現しても
よい。

【００２８】また、本発明のＮＣ工作機械は、Ｕ軸工具
を次々に自動交換して多種類の作業を行うようなマシニ
ングセンタに適用することが好ましいが、これに限ら
ず、任意のＮＣ工作機械に適用されうる。

【００２９】また、本発明においてＵ軸工具（番号）の
記憶は、上記の実施例のように自動的なものに限らず、
オペレータが指示するものであってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、請
求項１の本発明のＮＣ工作機械は、多種類のＵ軸工具お
よびＮＣ工作機械側のＵ軸駆動装置の機械誤差補正量を
記憶し、Ｕ軸工具交換毎にその誤差を読み出して設定す
る構成を備えているため、Ｕ軸工具交換毎に適正なＵ軸
補正を行うことができ、それにより高精度の加工ができ
るという長所を有する。

【００３１】また、請求項４の本発明は、多種類のＵ軸
工具の機械誤差補正量およびＵ軸駆動装置の機械誤差補
正量を常時記憶しておく必要がないという長所を有す
る。

【００３２】また、請求項５の本発明は、多種類のＵ軸
工具の機械誤差補正量を常時記憶しておく必要がないと
いう長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】同実施例に係る補正データ入力画面を示す説明
図である。

【図４】同実施例に係る他の補正データ構造を示す図１
相当図である。

【図５】同実施例に係る他のＵ軸工具認識方法を示す図
１相当図である。

【図６】同実施例に係るさらに他のＵ軸工具認識方法を
示す図１相当図である。

【図７】従来のＵ軸工具取付け構造を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１Ｕ軸工具２刃具３スライダ４連結部（結合部）５サーボモータ（Ｕ軸駆動装置）６スリーブ（Ｕ軸駆動装置）７モータ駆動制御部（制御装置）８ＣＰＵ（制御装置）９ＲＯＭ１０不揮発性メモリ（記憶装置）１１キーボード付きＣＲＴ（入力装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＣ工作機械本体の主軸に選択的に取り
付けられた際、その主軸とともに回転する回転工具であ
って、半径方向に刃先が移動される多種類のＵ軸工具と
結合しうる結合部を有しており、その結合部を介して前
記刃先を前記半径方向に移動させるための駆動力を与え
るＵ軸駆動装置と、前記多種類のＵ軸工具および前記Ｕ軸駆動装置の機械誤
差補正量を記憶している記憶装置と、１つの前記Ｕ軸工具が前記主軸に装着された際に、その
装着されたＵ軸工具および前記Ｕ軸駆動装置による機械
誤差補正量を前記記憶装置から読み出し、移動指令に対
応する刃具移動量の補正を行い、それに従って前記Ｕ軸
駆動装置の制御を行う制御装置とを備えたことを特徴と
する補正機能付きＮＣ工作機械。
【請求項２】前記記憶装置は、前記各種Ｕ軸工具によ
る機械誤差補正量に、前記Ｕ軸駆動装置による機械誤差
補正量を加えて得られた各種総合誤差補正量を、前記各
種Ｕ軸工具毎に記憶していることを特徴とする請求項１
記載の補正機能付きＮＣ工作機械。
【請求項３】前記記憶装置は、前記各種Ｕ軸工具によ
る機械誤差補正量を記憶するＵ軸工具補正用メモリと、
前記Ｕ軸駆動装置による機械誤差補正量を記憶するＵ軸
駆動装置補正用メモリとを有し、前記制御装置は、前記
各メモリから個別に読み出した機械誤差補正量に基づい
て所定の演算を行い、前記移動指令に対応する前記刃具
移動量の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の補
正機能付きＮＣ工作機械。
【請求項４】ＮＣ工作機械本体の主軸に選択的に取り付
けられた際、その主軸とともに回転する回転工具であっ
て、半径方向に刃先が移動される多種類のＵ軸工具と結
合しうる結合部を有しており、その結合部を介して前記
刃先を前記半径方向に移動させるための駆動力を与える
Ｕ軸駆動装置と、Ｕ軸工具の機械誤差補正量および前記Ｕ軸駆動装置の機
械誤差補正量を含む総合誤差補正量を記憶している工具
記憶部を有する、少なくとも１以上のＵ軸工具の前記工
具記憶部から前記総合誤差補正量を読み取る読取り装置
と、前記読取り装置によって前記工具記憶部から読み取られ
た前記総合誤差誤差補正量に基づいて、移動指令に対応
する刃具移動量の補正を行い、それに従って前記Ｕ軸駆
動装置の制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とす
る補正機能付きＮＣ工作機械。
【請求項５】Ｕ軸工具の機械誤差補正量を記憶してい
る工具記憶部を有する少なくとも１以上のＵ軸工具の前
記工具記憶部から前記機械誤差補正量を読み取る読取り
装置と、ＮＣ工作機械本体の主軸に選択的に取り付けられた際、
その主軸とともに回転する回転工具であって、半径方向
に刃先が移動される多種類のＵ軸工具と結合しうる結合
部を有しており、その結合部を介して前記刃先を前記半
径方向に移動させるための駆動力を与えるＵ軸駆動装置
と、そのＵ軸駆動装置の機械誤差補正量を記憶している記憶
装置と、前記読取り装置によって前記工具記憶部から読み取られ
た前記Ｕ軸工具の機械誤差補正量および前記本体記憶装
置から読み出した前記Ｕ軸駆動装置の機械誤差補正量に
基づいて、移動指令に対応する刃具移動量の補正を行
い、それに従って前記Ｕ軸駆動装置の制御を行う制御装
置とを備えたことを特徴とする補正機能付きＮＣ工作機
械。