JPH08348B2 - 測定機能を有する数値制御工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、先端外周面に接触面が形成された測定子を
数値制御工作機械の主軸に装着し、この測定子を用い
て、主軸の芯出し等を行う測定機能を有する数値制御工
作機械に関するものである。

＜従来の技術＞ 主軸の芯出しにおいては、数値制御工作機械の主軸に
測定子を装着して、この接触検出用の測定子を工作物に
形成された穴内に挿入し、工作物をＸ方向に、測定子を
Ｙ軸方向に移動させて、測定子の先端外周面に設けられ
た接触面を穴の側面に接触させ、接触面が穴の側面に接
触したときの移動量から穴の中心を検出している。この
ような芯出しを正確に行うには測定子と主軸の回転中心
が完全に一致していることが要求される。その為、測定
子による芯出しの前に、予め作業者によって測定子を機
外に設置されたツールプリセッタにセットし０度、90
度、180度、270度における主軸中心に対する測定子の振
れを求め、その後の工作物の加工あるいは測定に際し、
数値制御装置にこの振れをキー入力することにより、測
定子による測定結果に補正量として補正している。ま
た、加工物の測定の前にも同様な補正を行っている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、かかる従来のものにおいては、測定子
の振れを機外のツールプリセッタにより測定しているた
め、測定子をツールプリセッタあるいは主軸のテーパ穴
に着脱するに際し、そのテーパ穴と測定子とテーパ部と
の間に切粉等の異物が挟まって、芯ずれが生じる恐れが
ある。また、ツールプリセッタにより測定する毎に測定
子の振れを作業者が目で読み取り、その値をキー入力し
なければならず、作業に面倒であると同時に時間がかか
るという問題があった。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、接触検出用の測定子を装着する主軸に対し
て相対移動可能なテーブル上に設けられ、主軸軸線に並
行な基準面を形成した基準ブロックと、主軸に装着した
測定子が基準ブロックまたは工作物に接触したことを検
出する接触検出手段と、基準ブロックと測定子との接触
面を変えるために主軸を回動させる主軸制御手段と、主
軸に装着された測定子が主軸中心から一定距離ｌ隔てた
基準ブロックまたは工作物に接触するまでの移動量を検
出して測定子の振れの演算を行う演算手段と、測定子に
よる測定結果に演算手段の結果を補正する補正措置を設
けたことを特徴とするものである。

＜作用＞ 上記した構成により、測定子を主軸に装着した状態で
自動的に測定子の振れを求めメモリに記憶し、測定子に
よる結果に自動補正する。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ここ
では主軸の芯出し位置の補正について述べる。第１図は
数値制御工作機械の全体図を示し、この工作機械は主と
して、機械本体１と、数値制御装置２と、接触検出装置
３と、測定子振れ補正装置４とによって構成されてい
る。

前記機械本体１を構成するベッド10上には、サドル11
が図の左右方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に載架され、こ
のサドル11上に工作物Ｗを載置するテーブル12が図の前
後方向（Ｘ軸方向）に摺動可能に載架されている。ベッ
ド10上に立設されたコラム13には主軸頭14が図の上下方
向（Ｙ軸方向）に摺動可能に装架され、この主軸頭14に
駆動モータ15によって回転駆動される主軸16が回転可能
に軸承されている。テーブル12,主軸頭14およびサドル1
1はそれぞれサーボモータ17,18,19によってＸ軸,Y軸お
よびＺ軸方向に移動されるようになっている。これらサ
ーボモータ17,18,19と主軸割出駆動モータ26はドライブ
ユニット５を介して数値制御装置２に接続され、数値制
御装置２から出力される分配パルスにより回転駆動さ
れ、これによって主軸16と工作物Ｗとの相対位置と主軸
の回転割出しが制御される。

前記主軸16には工作物Ｗの加工を行うために図略の工
具交換装置によって加工工具が装着され、また、工作物
Ｗの加工穴の加工寸法を測定したり、加工穴の芯出しを
行うための測定子TSが装着される。一方前記テーブル12
上には主軸中心に対する測定子TS自身の振れを測定する
ために、基準ブロック21が設置されている。基準ブロッ
ク12には第２図に示すように主軸中心P0からＸ軸方向
に一定距離ｌだけ隔てた位置に基準面22が形成されてい
る。

また前記主軸頭14の先端外周部には、電流検出抵抗R1
を介して交流電源23に接続された接続検出用のコイル24
が配設されており、主軸16の周囲を取巻くような磁束を
発生している。このため、接触検出用の測定子TSの先端
円周面20が工作物Ｗおよび基準ブロック21に接触する
と、第１図に点線で示す誘導電流路を介して誘導電流が
流れ、コイル24のインピーダンスを低下させる。コイル
24のインピーダンスが低下すると励磁電流が増大して抵
抗R1の両端に発生する電圧が増加するため、接触検出装
置３に高い電圧信号が与えられるようになる。接触検出
装置３はこの電圧信号の増加によって工作物Ｗ等と測定
子TSとが接触したことを検出するようになっており、接
触が検出されると接触検出信号TDSが送出される。

数値制御装置２は、テープリーダTRにて読込まれる紙
テープ25にプログラムされたNCデータに基づいて各軸へ
パルス分配を行い、これによって工作物Ｗの加工を行う
公知の数値制御装置で、この数値制御装置２にはNCデー
タとしてプログラムされているＭコード等のデータを出
力するデータ出力端子と、外部からの指令を受入れるた
めの入力端子とが設けられている。そして、この数値制
御装置２は、NCデータとしてＭコードのデータを出力端
子から出力した後でNC制御を停止して待機状態となり、
外部から補助機能完了信号MFINが与えられるとき待機状
態を解除してNC制御を再開するようになっている。

Ｍコードデータの多くは図略の強電制御回路に与えら
れてクーラント供給の制御等が行われるが、M90〜M93の
Ｍコードは測定子振れ補正装置４に与えられて測定子TS
の振れの測定および補正等を指令するようになってい
る。

前記測定子振れ補正装置４は数値制御によって送り制
御される主軸の芯出しを補正するもので、マイクロコン
ピュータ，メモリ等によって構成されている。この測定
子振れ補正装置４は数値制御装置２からM90〜M93の補助
機能命令コードが与えられると、入力端子に軸指定用の
データと正負のパルス分配指令を送出して数値制御装置
２から各軸へパルスを分配し、これによって測定子TSの
振れの測定および補正のための送り制御を行うようにな
っている。なおＭコードM90〜M93の内容を下記表１に示
す。

測定子の振れを測定するために下記に示すNCデータが
紙テープ25にプログラムされている。

N001 G01×−250000 M90 ・・・（１） N101 ×250000 ・・・（２） 上記のようなプログラムに基づいて測定子20の振れを
測定する動作を第３図のフローチャートを参照して説明
する。測定子TSが主軸16に取付けられ、主軸16の中心P0
が基準点Ｐに位置決めされている。この状態では主軸16
の中心P0は基準面22に対しＸ軸方向に所定量離間した
位置に位置され、また測定子TSの先端円周面20の一部が
基準ブロック21の基準面22に対面している。

続いて前記NCデータ（１）の補助機能M90に基づいて
第３図に示す主軸中心P0に対する測定子TSの振れの測定
動作が実行される。すなわち前記補助機能M90が読出さ
れると、まずステップ30において、数値制御装置２の運
転モードをテープ運動から指令入力運転に切換え、これ
により数値制御装置２は外部ら与えられる指令パルスを
指定された軸へ分配するようになる。ステップ31では測
定TSが装着されている主軸の回転角を検出する主軸回転
角カウンタｎを零にリセットする。ステップ32では主軸
中心P0を基準ブロック20からｌの位置へ位置決めするた
めにＸ軸,Y軸,Z軸にパルス発振し位置決め完了する。ス
テップ33は測定子TSの移動量を検出する移動量カウンタ
MVCの係数値Nnを零にリセットし、ステップ34でＸ軸の
指令を行いＸ軸に次段ステップ35でパルスを１パルス
発振し、テーブル12を駆動する。そしてステップ36で前
記移動量カウンタMVCの計数値Nnに１を加算し、ステッ
プ37で測定子TSの先端円周面20が基準面22に接触したか
否かを接触検出装置３からの信号に基づいて判別し、未
だ接触が研修されなかった場合には、前記ステップ35へ
戻って上記動作を繰返す。つまり測定子TSは基準面22に
接触するまで基準ブロック21と相対的に１パルスづつ移
動され、この移動量は移動量カウンタMVCにより計数さ
れる。

このような繰返し動作により前記ステップ37において
測定子TSが基準面22に接触したことが判別されると、ス
テップ38において移動量カウンタMVCの計数値Nnが読出
され、この値が所定の記憶エリアに一時記憶される。ス
テップ39では主軸中心P0が基準ブロック21からｌの位置
になる様にＸ軸方向にパルス発振し位置決めされる。
ステップ40は主軸の回転角を検出する主軸回転角カウン
タｎの内容に90を加算し、ステップ41で主軸回転角カウ
ンタｎが360かどうかを判別し、未だ360になっていない
場合には、ステップ42でフィードバック制御されている
主軸割出駆動モータ26にパルスを１パルス発振し、主
軸16を90度回転駆動させる。次に前記ステップ33へ戻っ
て上記動作を繰返す。つまり主軸の回転角が０度,90度,
180度,270度の４つの角度について、測定子TSの先端円
周面21が４つの角度とも同じ基準面22に接触するまでの
移動量カウンタMVCの計数値Nnを読出してこれが所定の
各記憶エリアに一時記憶される。

このような繰返し動作により前記ステップ41で主軸16
の回転角がｎ＝360になったことが判別され測定子TSの
振れが測定される。

次に測定子TSの振れを求める処理に移る。ステップ50
では主軸回転角カウンタｎを零にリセットする。ステッ
プ51は所定の記憶エリアに一時記憶された移動量カウン
タMVCの計数値Noを読出し、次のステップ52では主軸回
転角カウンタｎの内容に90を加算し、ステップ53で主軸
カウンタｎの内容が360かどうかを判別し、未だ360にな
っていない場合には、前記ステップ51に戻って上記動作
を繰返し、主軸回転角０度,90度,180度,270度の移動量
カウンタNnの内容が所定の一時記憶エリアから読出され
る。ステップ54では前記ステップ50〜53によって読出さ
れた移動量カウンタMVCの計数値N₀,N₉₀,N₁₈₀,N₂₇₀を下
式に当てはめることによって測定子TSの振れΔx,Δｙを
求める（第２図参照）。

次のステップ55では、 このΔx,Δｙが測定子TSの振れの補正値として所定の
記憶エリアに記憶される。ステップ56では指令入力運転
指令の送出を停止して数値制御装置２の運転モードテー
プ運転モードに切換え、さらにステップ57で補助機能完
了信号MFINと起動信号を数値制御装置２に送出する。

図略の工具交換装置によって主軸に測定子TSが装着さ
れ公知の方法で、第５図に示すように、工作物Ｗの穴に
測定子TSの先端円周面20を挿入し、この先端円周面20を
Ｘ軸方向とＸ軸方向そして、Ｙ軸方向とＹ軸方
向に移動させ穴の側面に接触させ、先端円周面20が穴の
一方の側面に接触するまでの移動量カウンタMVCの計数
値Nnを２で割ることにより穴の中心位置を求める芯出し
が行われる。

しかし、前記指令M52によって求めた工作物Ｗの穴の
中心位置は測定子TSの振れによって正確な穴の中心位置
が求められていないので、次の第４図のフローチャート
に示す補正動作をすることによって測定子TSの振れを自
動補正する。NCデータから測定子の振れ補正指令のM91
が読出されると自動補正が開始される。

ステップ60,62,63はNCデータから読出されるＭコード
が判別され、ステップ61,64では補正する測定子の移動
方向に応じて補正フラグをセットする。例えば前記NCデ
ータがM29の場合にはステップ61においてＸ方向に補正
フラグがセットされる。

ステッフ65では数値制御装置２の運転モードをテープ
運転から指令入力運転に切換える。

ステップ66では補正フラグに応じて補正値Δｘまたは
Δｙを所定の記憶エリアから読出し、ステップ67では補
正フラグセットされた方向の移動量カウンタMVCの計数
値Nnにステップ66で読出した補正値が加算される。続い
てステップ68で前記補正フラグの状態に基づいて軸指定
を行い、この指定軸にステップ69においてパルスを１パ
ルス発振しテーブル12または主軸16の位置を移動させ
る。そしてステップ70で移動量カウンタMVCの計数値Nn
より１を減算し、ステップ71で移動量カウンタMVCの計
数値Nnが零になっているかどうかを判別し、未だ零にな
っていない場合には、前記ステップ69に戻り、これを移
動量カウンタMVCの計数値Nnが零になるまで繰返す。ス
テップ71において移動量カウンタMVCの計数値Nnが零に
なったことが判別されると、次段のステップ72で指令入
力運転の送出を停止して数値制御装置２の運転モードを
テープ運転に切換え、さらにステップ73において補助機
能完了信号MFINと起動信号を数値制御装置２に送出して
テープ運転を再開する。このようにして、一方の方向
（例えばＸ方向）についての補正が完了する。そして、
他方の方向（例えばＹ方向）についての補正も同様にス
テップ60〜73のフローをもう一度行うことにより行われ
る。

このように測定子TSによる測定値は補正値Δx,Δｙが
自動補正されることにより、測定子TSの振れは補償され
るようになる。

上述した説明においては、測定子TSの振れを測定子振
れ補正装置４で補正しているが、数値制御装置２の内部
のマイクロコンピュータを使って測定子TSの振れの補正
値を求めて自動補正しても良い。

また、測定子TSの振れをテーブル12を移動させること
により補正しているが、主軸16を移動させても良い。

尚、ここでは主軸の振出しについて述べたが、基準位
置の測定についてもこの測定子の振れ補正を適用でき
る。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明によれば、接触検出機能を利
用して測定子を主軸に取付けた状態で回転割出し、主軸
中心から一定距離ｌ隔てた基準面に接触させて振れを自
動測定し補正値を求め、この補正値を測定子による測定
結果に自動補正する補正装置を備えた構成であるので、
測定子の振れに拘らず、常に高精度な振出しおよび測定
ができる。また、専用のプログラムを作成することによ
り無人で定期的に振れの測定および補正ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示すもので、第１図
は数値制御工作機械の全体構成を示す図、第２図は測定
子の振れを測定する原理を説明するための図、第３図は
測定子の振れ測定する動作を説明するためのフローチャ
ート、第４図は測定子による測定値を補正し位置決めす
る動作を説明するためのフローチャート、第５図は測定
子の振れを測定する動作を説明するための図である。 １……機械本体、２……数値制御装置、３……接触検出
装置、４……測定子振れ補正装置、５……ドライブユニ
ット、12……テーブル、14……主軸頭、16……主軸、1
7,18,19……サーボモータ、20……測定子の先端円周
面、21……基準ブロック、22……基準面、26……主軸割
出駆動モータ、TS……測定子、P0……主軸中心、P1……
測定子中心、ｒ……測定子の先端部の半径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数値制御によって加工された工作物の加工
   寸法を測定する機能を有する数値制御工作機械におい
   て、接触検出用の測定子を装着する主軸に対して相対移
   動可能なテーブル上に設けられ、主軸軸線に並行な基準
   面を形成した基準ブロックと、前記主軸に装着した測定
   子が基準ブロックまたは工作物に接触したことを検出す
   る接触検出手段と、前記基準ブロックと前記測定子との
   接触面を変えるために前記主軸を回転させる主軸制御手
   段と、前記主軸に装着された前記測定子が前記主軸中心
   から一定距離ｌ隔てた前記基準ブロックまたは工作物に
   接触するまでの前記測定子の各接触面毎の移動量を検出
   して、その測定結果から前記測定子の振れ演算を行う演
   算手段と、工作物加工時あるいは加工寸法測定時等にお
   ける前記測定子による測定結果を前記演算手段の結果に
   基づいて補正する補正装置とを設けたことを特徴とする
   測定機能を有する装置制御工作機械。