JPH08118103A

JPH08118103A - 工具の芯出装置

Info

Publication number: JPH08118103A
Application number: JP25584194A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Uekusa; 晴彦植草
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】特殊な技能を持っていない作業者でも、容易
に、短時間で工具の芯出しが行える工具の芯出装置を提
供する。【構成】工具６と丸棒状の被加工材２とを被加工材２
の外周面上の少なくとも３箇所で接触させる。接触検出
手段７は、工具６と被加工材２との接触を検出し、制御
部８が接触検出手段７からの接触検出信号に基づき、前
記３箇所の接触点を特定する。そして、制御部８は、少
なくとも３箇所の接触点の位置データに基づいて被加工
材２の円の中心を演算して求め、被加工材２の芯出しを
自動的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工具の芯出装置に係
り、例えば、旋盤の主軸にチャッキングされた丸棒に対
する工具の芯出しを行う工具の芯出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、旋盤の主軸に丸棒をチャッキン
グし、工具（バイト）で切削加工を行う際には、先ずバ
イトの芯出しを行い、この芯出し後、切削加工を開始す
る。従来のバイトの芯出し作業の方法としては、次の２
つの方法があった。

【０００３】その第１の方法は、旋盤に取り付けたバイ
トで回転中の丸棒の端面を切削し、その切削面を顕微鏡
等で観察し、端面の未切削突起のオフセット量を測定す
る。そして、この測定後に再度丸棒を前記オフセット量
だけ切削し、更に新たに発生したオフセット量を測定す
るという操作を繰り返すことにより、バイトの芯出しを
行う方法である。

【０００４】その第２の方法は、旋盤にバイトを取付け
る以前に、機外に用意された現物合わせ用のプリセット
治具で予めバイトの芯出しを行い、その後、旋盤にバイ
トを取付ける方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
第１の方法では、作業の手間と時間がかかり、また、こ
れらの一連の作業をする作業者の技能レベルは高度のも
のを必要としていた。また、第２の方法では、オフセッ
ト量を測定するためのプリセット治具を構成する工具ホ
ルダやガイドブッシャ等の構成部品の精度のバラツキに
より、高精度の芯出しを行うことができなかった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、特別な技能を必
要とせずに、高精度の芯出しが可能な工具の芯出装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、回転する被加工材の円形状の外周面に、少なくとも
３箇所で工具を接触させる工具接触手段と、前記被加工
材と工具との接触位置を確定する接触位置確定手段と、
この接触位置確定手段で確定された前記被加工材と工具
との少なくとも３箇所の接触位置データに基づき前記円
形状部の中心点を演算する演算手段とを備えて、前記目
的を達成する。

【０００８】請求項２記載の発明では、前記工具接触手
段が、前記被加工材に接触する少なくとも３箇所の位置
は、前記被加工材の中心軸方向に対して互いに異なる位
置であるようにした。請求項３記載の発明では、前記演
算手段は、前記工具接触手段が接触した３箇所以上の接
触点の確定位置に基づいて統計処理を行い、前記被加工
材の円形状部の中心点を演算するようにした。

【０００９】

【作用】請求項１記載の工具の芯出装置では、工具接触
手段は、工具を、回転する被加工材の円形状の外周面
に、少なくとも３箇所で接触させる。接触位置確定手段
は、前記被加工材と工具との接触位置を確定する。そし
て、演算手段は、接触位置確定手段で確定された少なく
とも３箇所の接触位置データに基づいて前記円形状部の
中心点を演算し、工具の芯出しを行う。

【００１０】請求項２記載の工具の芯出装置では、前記
工具接触手段が前記被加工材に接触した少なくとも３箇
所の位置は、前記被加工材の中心軸方向に対して互いに
異なる位置であるようにした。従って、工具が、回転中
の被加工材に第１接触点で接触して位置検出をし、その
際にその接触位置（外周面）の被加工材が切削される。
しかし、工具が接触する第２接触点は、外周面上の中心
軸方向の接触位置が第１接触点とは異なり、第２接触点
は未切削の外周面となる。また、第３接触点以降の接触
点も、同様に未切削の外周面となる。よって、各接触点
は、いずれも未切削の外周面に接触されるので、正確に
円形状部の中心点を求めることができる。

【００１１】請求項３記載の工具の芯出装置では、３箇
所以上の接触点の確定位置に基づいて統計処理を行って
被加工材の円形状部の中心点を求める。従って、円形状
部が完全な真円部でなくても、統計処理により正確な中
心点を求めることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の工具の芯出装置における一実
施例を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明の実施例の工具の芯出装置の要部の構成図で
ある。

【００１３】図１に示すように、旋盤（図示せず）の主
軸１には「被加工材」である丸棒２がチャッキングされ
ている。丸棒２は、ガイドブッシュ３に挿通された状態
で回転され、ガイドブッシュ３への挿通により丸棒２の
中心軸の位置決めがされる。ガイドブッシュ３は、旋盤
本体に取り付けられたホルダ４に固定されたスリーブ５
に嵌入されている。

【００１４】ガイドブッシュ３の左端部近傍には、「工
具」であるバイト６が配置されている。バイト６は、バ
イト刃先移動部１０により、丸棒２の中心軸方向および
紙面に垂直方向に移動されるようになっている。そし
て、図２および図３に示すように、バイト６は、丸棒２
の外周面２ａに対して少なくとも符号Ａ、Ｂ、Ｃで示す
３箇所で接触するようになされ、且つ、符号Ａ、Ｂ、Ｃ
で示す３箇所の接触点は、丸棒２を矢印Ｘ０方向に移動
することにより、丸棒２の外周面上の異なる位置で接触
する。

【００１５】このようにすれば、符号Ａの第１接触点で
回転中の丸棒２にバイト６が接触して丸棒２が多少切削
されても、符号Ｂの第２接触点は未切削である。従っ
て、第２接触点Ｂは、正確な外周面上にあり、同様に第
３接触点Ｃも正確な外周面上にある。よって、丸棒２の
中心点を正確に求めることができる。

【００１６】スリーブ５の外周面には、回転中の丸棒２
にバイト６の刃先が接触した場合に発生する振動を検出
する振動センサ７が配置されている。振動センサ７は、
制御部８に接続されている。制御部８は、振動センサ７
が検出した丸棒２の外周面２ａとバイト６の刃先との３
箇所の接触位置に基づいて、接触位置の座標を演算す
る。また、制御部８は、前記演算されて確定した接触位
置の座標に基づいて丸棒２の中心点（芯）を演算し、ま
た、入力部１１から入力されたデータに基づいてバイト
６の移動量の演算を行う。このバイト移動量の演算結果
に基づいてバイト刃先移動部１０が駆動され、バイト６
の芯出しが行われる。

【００１７】また、制御部８には、バイト６の刃先と丸
棒２との接触した位置データ（座標データ）を格納する
記憶部９が接続されている。次に、このように構成され
た実施例の動作を、図４を参照して説明する。図４に示
すように、先ず、丸棒２を主軸１にチャッキングし、ガ
イドブッシュ３に挿通する。そして、複数本あるバイト
（工具）の中から所望のバイトを作業者が選択してバイ
ト刃先移動部１０に取り付ける（ステップ１）。

【００１８】次いで、入力部１１から、バイト６の先端
を丸棒２に接触させる位置のデータが入力されると（ス
テップ２）、制御部８は、この位置データは記憶部９に
記憶させる（ステップ３）。ここで、接触位置データと
しては、例えば図２および図３に示すように、丸棒２の
外周面上の最高点Ａに対して左右にそれぞれαとβだけ
離れ、且つ、丸棒２の中心軸方向にそれぞれγとδだけ
離れた符号Ｂ、Ｃの位置である。なお、ステップ２で接
触位置データが入力されない場合がある（ステップ２；
Ｎ）。このような場合には、予めバイトが接触する標準
位置データを用意しておき、その標準位置データを使用
する（ステップ４）。

【００１９】次いで、主軸１が、旋盤本体制御装置（図
示せず）の制御の下に回転され、丸棒２が回転される。
制御部８は、先ず、第１接触点Ａにバイト６を接触させ
るために必要な移動距離を演算し、この演算に基づいて
バイト刃先移動部１０は、バイト６の刃先を第１接触点
Ａに移動させ、刃先を丸棒２の第１接触点Ａに接触させ
る。

【００２０】すると、バイト６と回転中の丸棒２との間
に生じる摩擦により丸棒２が振動を発生し、この振動は
振動センサ７により検出され、制御部８に送られる。制
御部８は、振動センサ７から送られてきた振動の信号に
より、第１接触点Ａでバイト６の刃先と丸棒２とが接触
したことを認識し（ステップ５）、第１接触点Ａの座標
データを演算し（ステップ６）、その座標データを第１
接触点位置データとして記憶部９に記憶させる（ステッ
プ７）。

【００２１】ステップ７において第１接触点位置データ
を記憶した後、制御部８はバイト刃先移動部１０を駆動
して第２接触点Ｂまでバイト６を移動させて、バイト６
を丸棒２に接触させる（ステップ８）。そして、前述の
第１接触点Ａの場合と同様にして第２接触点Ｂの座標デ
ータを演算し（ステップ９）、その座標データを記憶部
９に記憶させる（ステップ１０）。

【００２２】ステップ１０において第２接触点位置デー
タを記憶した後、制御部８はバイト刃先移動部１０を駆
動して第３接触点Ｃまでバイト６を移動させて、バイト
６を丸棒２に接触させる（ステップ１１）。そして、前
述と同様にして第３接触点Ｃの座標データを演算し（ス
テップ１２）、その座標データを記憶部９に記憶させる
（ステップ１３）。

【００２３】ステップ１３において第３接触点位置デー
タを記憶した後、制御部８は、記憶部９に記憶されてい
る第１と第２と第３接触点位置データの座標データを読
み出して丸棒２の中心点の演算を行う（ステップ１
４）。ここで、中心点の計算方法を簡単に説明する。

【００２４】図５に示すように、中心座標が（ｍ、ｎ）
であり、半径がｒの円Ｍの標準形の式は、次式（１）の
ようになる。（ｘ−ｍ）²＋（ｙ−ｎ）²＝ｒ² …（１）また、この標準形を一般形に変形すると次式（２）のよ
うになる。

【００２５】ｘ²＋ｙ²＋ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０ …（２）バイト６と丸棒２の外周面との接触点に相当する３点
（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）、（ｘ３、ｙ３）を通
る中心座標および半径を求めるには、一般形の式（２）
に、各座標値をそれぞれ代入して次の連立方程式をたて
る。

【００２６】（ｘ１）²＋（ｙ１）²＋ａｘ１＋ｂｙ１＋ｃ＝０（ｘ２）²＋（ｙ２）²＋ａｘ２＋ｂｙ２＋ｃ＝０（ｘ３）²＋（ｙ３）²＋ａｘ３＋ｂｙ３＋ｃ＝０そして、この連立方程式を解くことにより未知数ａ、
ｂ、ｃを求め、これを標準形に変形して、円の中心座標
（ｍ、ｎ）と半径ｒを求めればよい。

【００２７】また、ステップ１４において、以上のよう
な演算を行って丸棒２の端面の中心点を求め、演算で求
めた中心点の座標データ（演算中心値と呼称する）と、
それまで中心点として記憶部９に記憶されていた座標デ
ータとの差を求め（オフセットデータ演算）（ステップ
１５）、この演算結果を記憶部９に記憶し、演算中心値
を書き換え（ステップ１６）、リターンする。

【００２８】そして、前述のようにして求めた演算中心
値に基づいて制御部８がバイト刃先移動部１０にバイト
移動の指示信号を送出する。すると、バイト刃先移動部
１０は、バイト６の刃先が演算中心値を目指すように、
バイト６を移動させる。このようにして、丸棒２の芯出
しが自動的に行われる。

【００２９】そして、ステップ５、ステップ８、ステッ
プ１１のいずれかにおいて、それぞれの接触点Ａ、Ｂ、
Ｃの測定ができない場合には、アラーム警告等の測定異
常処理（ステップ１７）を行った後、リターンする。な
お、１本目の丸棒２の切削加工が終了し、次の丸棒２が
チャッキングされた場合であっても、１本目と同様に自
動的にバイトの芯出しが行われる。以下、同様に新たに
丸棒２がチャッキングされる都度、バイトの芯出しが自
動的に行われる。

【００３０】また、バイト６が櫛型に複数本、取り付け
られているバイトブロックの場合にも同様にして、全バ
イトに対する芯出しを予め行うようにしてもよい。更
に、バイト６を交換した場合であっても、同様に自動的
にバイトの芯出しが行われる。

【００３１】更にまた、本実施例では「被加工材」とし
て丸棒（みがき材）の場合を説明したが、例えば、異形
材（例えば、六角棒やローレット材）を使用した場合の
バイトの芯出しでは、先ず、その異形材を旋盤の主軸に
チャッキングした後、異形材の外形を真円に加工した
後、本実施例と同様の操作を行えばよい。

【００３２】また、本実施例では丸棒２の外周面の３箇
所の座標データを測定する場合を説明したが、４箇所以
上の多数の座標データを測定し、この多数の座標データ
を統計的に処理して中心値を求めてもよい。このように
すれば、バイト６の接触する外周面は、必ずしも真円で
なくてもよい。即ち、接触する外周面が円形状をしてい
れば、統計処理を行うことにより、正確な中心点を求め
ることができる。

【００３３】また、バイト６の刃先と丸棒２との接触を
検出する手段としては、例えば、バイト６の刃先と丸棒
２とが接触した際に、電流が流れるように構成された電
流検出センサを用いてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
加工材の円形状の外周面の、少なくとも３箇所の座標デ
ータに基づいて被加工材の中心点の座標データを求め、
この中心点の座標データに基づいて工具を制御して中心
点に対応するようにしているので、特殊な技能が無い人
でも、確実に、短時間の内に、工具の芯出しを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の工具の芯出装置の要部ブロッ
ク図である。

【図２】同上、丸棒の半径方向の外周面の３箇所にバイ
トを接触させた場合の概念図である。

【図３】同上、丸棒の中心軸方向の外周面の３箇所にバ
イトを接触させた場合の概念図である。

【図４】同上、工具の芯出装置の動作を示すフローチャ
ートである。

【図５】同上、円周上の３点から中心点を求める場合の
説明図である。

【符号の説明】

１主軸２丸棒（被加工材）３ガイドブッシュ６バイト（工具）７振動センサ（接触検出手段）８制御部（接触位置確定手段、演算手段）９記憶部１０バイト刃先移動部（工具接触手段）１１入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する被加工材の円形状の外周面に、
少なくとも３箇所で工具を接触させる工具接触手段と、前記被加工材と工具との接触位置を確定する接触位置確
定手段と、この接触位置確定手段で確定された前記被加工材と工具
との少なくとも３箇所の接触位置データに基づき前記円
形状部の中心点を演算する演算手段とを備えたことを特
徴とする工具の芯出装置。
【請求項２】前記工具接触手段が、前記被加工材の円
形状の外周面に接触する少なくとも３箇所の位置は、前
記被加工材の中心軸方向に対して互いに異なる位置であ
るを特徴とする請求項１記載の工具の芯出装置。
【請求項３】前記演算手段は、前記工具接触手段が接
触した３箇所以上の接触点の確定位置に基づいて統計処
理を行い、前記被加工材の円形状部の中心点を演算する
ことを特徴とする請求項１記載の工具の芯出装置。