JPH0716859B2 - 旋盤の工具芯出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は超精密旋盤の正面旋削に先だって行う芯出しに
使用する工具芯出し装置に関する。

＜従来の技術＞ この種の正面旋削においては、主軸の軸線と直交方向に
摺動可能に設けた送りテーブルを送りモータにより駆動
し、主軸先端のチャックに装着されたワークを前記送り
テーブル上に設置した刃物台に支持されたバイトにより
加工している。かかる旋削においてはバイトの切削部の
先端が主軸線と一致した位置で停止させる必要があり、
バイト交換を行うとバイトの切削部の先端が主軸線と一
致した位置より送り方向及び送り方向に対し上下方向に
ずれる。このバイトの切削部の先端が主軸線とずれた状
態で旋削を行うと加工面に削り残しや傷を付ける結果と
なる。このため従来ではバイトを交換する毎に試切削を
繰り返して行い、試切削品の加工面の平面精度を測定し
て中心部の加工面が最も高精度となる位置でバイトが停
止するようバイト位置を設定してから加工を行ってい
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、上述のような従来技術では、繰り返して試切削
を行うため手間及び時間を要するばかりでなく、平面精
度によりバイトの切削部の先端が主軸の軸線よりどちら
にずれているかの判断を作業者自身が行わなければなら
ない問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上述した問題を解決するためになされたもの
で、バイトを上下方向に移動する移動モータと、前記送
りテーブル上に設置されて工作物の加工面を撮影するカ
メラと、このカメラで撮影した画像を処理する画像処理
回と、あらかじめ記憶した基準加工面画像に基づいて前
記画像処理回路で処理した加工面画像を比較して補正量
を検出する比較検出手段と、前記送りモータと移動モー
タを制御するモータ制御手段によって構成したものであ
る。

＜作用＞ モータ制御手段により送りモータを作動させて送りテー
ブルを主軸の軸線と直交する方向に送り駆動し、送りテ
ーブル上に設置した刃物台に支持されたバイトにより、
主軸先端のチャックに装着したワークの正面旋削を行
う。旋削終了後に送りテーブル上に設置したカメラによ
って加工面を撮影する。この撮影した加工面を画像処理
装置で画像処理し、あらかじめ記憶された基準加工面と
比較して補正方向と補正量を検出したのちモータ制御手
段によって送り量及びバイトの切削部の先端の上下位置
を補正する。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図，第２図において、10はベッドであり、ベッド10には
支持台11,13が設置されている。各支持台11,13には固定
されたガイドバー12,14を介して横送りテーブル20及び
縦送りテーブル30が互いに直交するＸ及びＹ方向に摺動
可能に案内支持されている。横送りテーブル20はねじ軸
26を介して横送りサーボモータ25によりＸ方向に往復駆
動され、縦送りテーブル30はねじ軸35を介して縦送りサ
ーボモータ34によりＹ方向に往復駆動される。横送りテ
ーブル20上に固定された主軸台21はＸ方向と平行な軸線
回りに回転自在に主軸22を軸承し、この主軸22にはその
先端にワークＷを装着するチャック23が設けられ、主軸
モータ24により回転駆動される。縦送りテーブル30上に
は刃物台31とカメラ32が設置されている。この刃物台31
には、シングルポイントダイヤモンドツール等のバイト
33が固定され、チャック23に装着されて回転駆動される
ワークＷの正面旋削を行うようになっている。さらにこ
の刃物台には、バイト33を上下方向に移動するための移
動モータ36が設けられている。

前記カメラ32はワークＷの加工面と対向するように設定
されており、ワークＷの加工面を拡大撮影する。

ベッド10上には両送りテーブル30及び20の変位を検出す
るレーザシステム40が設けられている。各送りテーブル
30,20に接続されるレーザシステム40の各レーザ光路42,
43はそれぞれＹ方向及びＸ方向と平行な伸縮管44,45を
有し、各伸縮管44,45の大径部46,47はベッド10上に固定
され、小径部48,49はそれぞれ送りテーブル30,20に固定
され、レーザ光通路42,43内を通るレーザ光により各送
りテーブル30,20の変位を検出し、各変位に対応する数
の変位パルスをそれぞれレーザ変位検出器41から出力す
るようになっている。

次に本実施例の制御系統について説明する。

CPU50にはインタフェース51を介してパルス発生回路52,
53が接続され、このパルス発生回路52,53はCPU50よりパ
ルス数信号並びにパルス分配速度信号を受け、所定の時
間間隔でモータ駆動パルスを発生する。この駆動パルス
により縦送りサーボモータ34は偏差カウンタ54及びドラ
イブユニット55を介して駆動され、駆動モータ36はドラ
イブユニット56を介して駆動される。

縦送りテーブル30の変位はレーザシステム40によって検
出され、この変位に対応する数の変位パルスがレーザ変
位検出器41から出力されて偏差カウンタ54に与えられ
る。偏差カウンタ54は駆動パルス数と変位パルスの偏差
値を演算し、この偏差値に比例した電圧を発生してドラ
イブユニット55に送り、ドライブユニット55はこの電圧
を増幅し、この増幅された電圧で縦送りサーボモータ34
を作動させるようになっている。パルス発生回路52,4
3、偏差カウンタ54、ドライブユニット555,56とでモー
タ制御手段57を構成している。

CPU50はメモリ58とインターフェース59とで画像比例検
出手段60を構成している。メモリ58にはワークＷの芯出
しを行った際にバイト33が主軸22の軸線からＹ方向にず
れた場合と上下方向にずれた場合と芯出しが正しく行わ
れた場合の加工面の状態を示す基準パターン及び前回行
なった芯出し位置が記憶されている。

前記インターフェース59には画像処理回路61が接続され
ており、この画像処理回路61はこれに接続されたカメラ
32により撮影された画像を３段階の明暗パターンに画像
処理を行う。また横送りサーボモータ25を作動させる制
御系統については図示省略したが、パルス発生回路52、
偏差カウンタ54、ドライブユニット55によって制御され
る縦送りサーボモータ34と同様な構成となっている。

以上のような構成で動作について説明する。

バイト33を交換した後、作動を開始するとまずCPU50が
メモリ58より、前回の芯出しの際の送り量を読み出して
縦送りサーボモータ34を駆動し横送りテーブル30をＹ方
向に送って試旋削を行う。

試旋削が終了すると送りテーブル30を移動してカメラ32
を主軸22の軸線上で停止させる。

この後、ワークＷの加工面を撮影し、この画像信号は画
像処理回路61によって加工面の明暗のパターンを３段階
に画像処理する。

次にこの画像処理された加工面をメモリ58に記憶されて
いる基準画面パターンと比較して芯ずれの方向と量を検
出する。

以下、比較検出手段について説明する。

基準パターンとしては第３図，第５図，第７図，第９
図，第11図の５種類があり、第３図は芯出しが正常に行
われた状態であり、第４図のように加工面に削り残しや
傷がない精度のよい状態である。第５図は主軸22の軸線
よりＹ方向にバイト33が行き過ぎてしまった状態であ
り、バイト33が行き過ぎた位置に第６図のように傷がつ
いて溝ができてしまう。

第７図，第８図はバイト33が主軸22の軸線に到達しない
場合の表面状態である。第９図，第10図はバイト33が主
軸22の軸線より下方向にずれた場合であり、第11図，第
12図はバイト33が主軸22の軸線より上方向にずれた場合
の表面状態であり、それぞれ端面形状が違う削り残し部
分が出てくる。

このような５種類の基準パターンと試旋削の加工面を明
暗のパターンで比較し、適合する基準パターンを選び出
す。ここで適合する基準パターンがあった場合にはその
基準パターンによる芯ずれ方向を決定し、この５種類の
基準パターンに適合しない場合は上下方向とＹ方向のそ
れぞれに芯ずれが発生している。

この場合、第５図の基準パターンと比較して傷がある時
の明暗パターンがないか判別し、ある場合については主
軸22の軸線よりＹ方向へ行き過ぎており、傷がない場合
には主軸22の軸線にバイトが達していないとしてＹ方向
のみの芯ずれ方向を決定する。

芯ずれ方向が判定されると画像より軸線から最外郭にあ
る傷や削り残しによる線までの距離が測定され芯ずれ量
とされ、Ｙ方向の送り量が補正されてメモリ58に記憶さ
れる。

この後、再び試旋削が行われ、前記第３図，第５図，第
７図，第９図，第11図の基準パターンと比較され、５種
類の基準パターンのどれかに判別される。

そして、第３図の基準パターンを判別されたときには、
芯出し完了として処理を終了する。第３図の基準パター
ン以外では、各基準パターンによる芯ずれ方向と、画像
より測定される芯ずれ量から、バイト33の上下方向位置
についてはパルス発生回路53によって芯ずれ量に応じた
パルスをドライブユニットに送り、移動モータを駆動し
てバイト33の上下方向位置を補正する。

Ｙ方向の芯ずれについては横送りテーブル30の送り量を
補正してメモリ58に記憶する。

これによりバイト33の芯出しが完了して高精度な加工面
にすることができる。

＜効果＞ 以上のように本発明は、刃物台に装着されたバイトを上
下方向に移動する移動モータと、送りテーブル上に設置
して加工面を撮影するカメラと、このカメラの画像を画
像処理する画像処理回路と、この画像処理された画像を
あらかじめ記憶した基準加工面画像と比較して補正量を
検出する比較検出手段と、送りモータと移動モータを制
御するモータ制御手段とで構成したことにより、作業者
の判断により、芯ずれ方向を決定することなく、正確に
自動で芯出しが行える利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による旋盤の芯出し装置の一定施例の説
明図で、旋盤の平面図及び制御系統を示す図、第２図は
第１図の背面図、第３図は芯出しが完了した状態の基準
パターン、第４図は第３図の断面図、第５図，第７図，
第９図，第11図はバイトが芯ずれ状態時の加工面の基準
パターン、第６図，第８図，第10図，第12図は芯ずれ状
態時の加工面の断面図である。10……ベッド、21……主
軸台、22……主軸、30……送りテーブル（縦送りテーブ
ル）、31……刃物台、32……カメラ、33……バイト、34
……サーボモータ（縦送りサーボモータ）、57……モー
タ制御手段、60……比較検出手段、61……画像処理回
路、Ｙ……主軸の軸線と直交する方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベット上に支持された主軸台と、この主軸
   台に軸承されて回転駆動される主軸と、この主軸の軸線
   と直交する方向に摺動可能に前記ベッドに支持されてサ
   ーボモータにより送りが与えられる送りテーブルと、こ
   の送りテーブル上に設置されてバイトを支持する刃物台
   を備えてなる旋盤において、前記バイトを上下方向に移
   動する移動モータと、前記送りテーブル上に設置されて
   工作物の加工面を撮影するカメラと、このカメラで撮影
   した画像を処理する画像処理回路と、あらかじめ記憶し
   た基準加工面画像に基づいて前記画像処理回路で処理し
   た加工面画像を比較して補正量を検出する比較検出手段
   と、この比較検出手段より検出した補正量に基づいて前
   記送りモータと移動モータを制御するモータ制御手段に
   よって構成したことを特徴とする旋盤の工具芯出し装
   置。