JPH11114779A

JPH11114779A - 工具寸法管理装置

Info

Publication number: JPH11114779A
Application number: JP28154097A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Okada; 康明岡田
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】加工済みワークの機外計測結果による寸法管
理がされていない工具についても、精度の良い寸法管理
が行えるようにする。【解決手段】タレット６の一部の工具Ｔ１について
は、機外計測装置４０による加工済みワークＷの計測結
果から摩耗補正量Ｌ１を正しく管理する。この寸法管理
されている工具Ｔ１を刃先計測手段２２で計測すること
により、前記の機外計測結果から得られた正しい摩耗補
正量Ｌ１と、刃先計測で演算された摩耗補正量Ｌ２とが
求まる。刃先計測の誤差量Ｅは、Ｅ＝Ｌ１−Ｌ２とな
る。この誤差量Ｅを基準修正量として記憶手段２６に記
憶する。ついで、寸法管理されていない工具Ｔ３につ
き、刃先計測手段２２で計測し、摩耗量Ｌｍが得られる
と、この値に基準修正量Ｅを加えた値Ｌ_T（＝Ｌｍ＋
Ｅ）を演算することで、工具Ｔ３の正しい摩耗量が得ら
れる。この値Ｌ_Tを工具Ｔ３の摩耗量として記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、旋盤等の工作機
械において、ワークの機外計測結果等による正確な寸法
管理を行っていない工具につき、寸法管理が行われた工
具を利用して寸法管理できるようにした工具寸法管理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タレット旋盤等の工作機械では、
機内計測機で各工具の摩耗を計測し、加工プログラムの
工具送り指令に対してオフセット補正を行うようにして
いる。摩耗量の計測は、主軸の近傍に配置されたタッチ
センサに工具の刃先を当て、そのときの刃物台の座標位
置を基準値と比較すること等で行われる。しかし、この
ような工具摩耗の計測および工具位置の補正を行って
も、運転に伴う各部の熱膨張でセンサ位置が変動するこ
となどから、正確な補正量が得られず、高精度な加工を
行うことが難しい。一方、従来から、加工済みワークの
重要部の寸法を、機外計測装置を用いて寸法管理してい
る場合がある。この場合、その重要部の加工に用いた工
具については、機外計測でフィードバックされた摩耗量
を用いて補正量を更正し、精度の良い工具寸法管理を行
うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、機外計測装置
で測定されない箇所の加工に用いられる工具について
は、精度の良い寸法管理が行われず、加工精度の確保が
難しかった。

【０００４】この発明は、上記課題を解消するものであ
り、機外計測結果による寸法管理がされていない工具に
ついても、精度の良い寸法管理が行え、加工精度の向上
が図れる工具寸法管理装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の工具寸法管理
装置は、工具保持手段（６）に保持された複数の切削用
の工具（Ｔ）の各刃先位置を計測する刃先計測手段（２
２）と、前記工具（Ｔ）のうちの一つの工具（Ｔ）につ
き、前記刃先計測手段（２２）の計測結果（Ｌ２）と管
理された補正量（Ｌ１）とに基づいて基準修正量（Ｅ）
を演算し、この基準修正量（Ｅ）と前記刃先計測手段
（２２）による別の工具（Ｔ）の計測結果（Ｌｍ）とに
基づき前記別の工具（Ｔ）の補正量（Ｌ_T）を演算する
非管理工具補正量生成手段（２５）とを備えたものであ
る。この構成によると、寸法管理されている工具（Ｔ）
の補正量（Ｌ１）を利用して、次のように、寸法管理さ
れていない工具（Ｔ）の正しい補正量（Ｌ_T）を求める
ことができる。非管理工具補正量生成手段（２５）は、
工具保持手段（６）に保持された一つの工具（Ｔ１）に
ついて、刃先計測手段（２２）により刃先位置を計測さ
せ、その計測結果（Ｌ２）と管理された補正量（Ｌ１）
とに基づき基準修正量（Ｅ）を演算する。例えば、Ｅ＝
Ｌ１−Ｌ２とする。この一つの工具（Ｔ１）は、寸法管
理された工具、例えば機外計測結果等により厳密に補正
量（Ｌ）が管理された工具とする。この基準修正量
（Ｅ）の演算の後、別の工具（Ｔ３）につき、刃先計測
手段（２２）に計測を行わせる。この別の工具（Ｔ３）
の計測結果（Ｌｍ）と、前記の基準修正量（Ｅ）とに基
づき、前記別の工具（Ｔ３）の補正量（Ｌ_T）を演算す
る。例えば、Ｌ_T＝Ｌｍ−Ｅとする。これにより、前記
別の工具（Ｔ３）が寸法管理されていない工具であって
も、精度の良い補正量が得られる。なお、この明細書で
言う「寸法管理されていない工具」とは、全く摩耗量が
管理されていない工具の他に、摩耗量が高精度に管理さ
れていない工具を含む意味である。「寸法管理されてい
る工具」は、管理された補正量を有する工具であって、
その管理の程度が「寸法管理されていない工具」に比べ
て高精度に行われているものであり、例えばワークの機
外計測結果で更正された補正量が設定されてものであ
る。

【０００６】上記構成の工具寸法管理装置において、前
記非管理工具補正量生成手段（２５）は、刃先計測手段
（２２）による前記一つの工具（Ｔ３）の計測および基
準修正量（Ｅ）の演算を、所定タイミングの経過を待っ
て行わせる手段、すなわち、定期的に所定のタイミング
で行わせる手段（２７）を有するものとしても良い。こ
のように、定期的に基準補正量（Ｅ）の演算を行うこと
により、前記別の工具（Ｔ３）につき、補正量（Ｌ_T）
を正しいものに維持しておくことができ、その別の工具
（Ｔ３）の最初の使用においても、機外計測等を行わず
に、即座に用いて精度良く加工することができる。すな
わち、寸法管理されていなかった工具（Ｔ３）について
も、機外計測を必要とせずに、即座に使用を開始して精
度の良い加工を行うことができる。

【０００７】また、これらの構成において、前記非管理
工具補正量生成手段（２５）は、前記一つの工具（Ｔ
１）と別の工具（Ｔ３）の計測を、前記計測手段（２
２）が同じ状況下にあるときに行うものとすることが好
ましい。「計測手段が同じ状況下にあるとき」とは、工
作機械の運転や休止に伴う温度状態が、状況設定区分に
おける同じ区分にあるとき等のことであり、例えば、一
つの工具（Ｔ１）の計測に続けて即座に別の工具（Ｔ
３）の計測を行うようにする。このように同じ状況下で
の計測とすることにより、一つの工具（Ｔ１）の計測で
得た基準修正量（Ｅ）を別の工具（Ｔ３）の補正量計算
に正しく用いることができ、一層精度の良い補正量が得
られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１およ
び図２に基づいて説明する。ＮＣ工作機械１は、工作機
械機構部２と、制御装置３とで構成され、主に制御装置
３に、工具寸法管理装置が設けられている。このＮＣ工
作機械１の後段に、機外計測装置４０が設置されてい
る。機外計測装置４０は、加工済みのワークＷの所定の
加工部位を計測する装置である。工作機械機構部２は、
タレット式の旋盤からなり、主軸台４の主軸５に対応し
て、工具保持手段、すなわち刃物台となるタレット６
が、その回転中心が主軸５と平行となるように対向して
設けられている。タレット６は、正面形状が多角形のド
ラム状のものであり、各周面部分からなる工具ステーシ
ョンに、工具ホルダを介してバイトまたはドリル等の切
削用の工具Ｔがそれぞれ取付けられている。タレット６
は、主軸５の軸方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸
方向）に進退自在な進退台７に、主軸５と平行に進退自
在で、かつ割出回転可能に搭載されており、送りねじ８
およびモータ９からなる進退駆動手段１０により、進退
台７の進退駆動が行われる。前記軸方向の進退駆動は、
進退台７に搭載された進退駆動手段１１により行われ
る。進退台７のレール１２および主軸台４は、共通のベ
ッドに設置されている。主軸５の近傍には、タッチセン
サ等からなる刃先計測用のセンサ１３が、アーム状等の
センサ支持部材１４を介して設置されている。センサ支
持部材１４は、主軸台４に設置され、あるいはベッドに
直接に設置されている。

【０００９】制御装置３は、コンピュータ式の数値制御
装置（ＮＣ）およびプログラマブルコントローラ（Ｐ
Ｃ）で構成されたものであり、加工プログラム１５を演
算制御部１６で解読して実行する。演算制御部１６にお
いて、タレット６をＸ軸方向に移動させるモータ９を制
御する手段が、図示の軸送り制御手段１７である。この
軸送り制御手段１７は、工具オフセット手段１８を有し
ている。工具オフセット手段１８は、工具別補正量記憶
手段１９に記憶された各工具Ｔの補正量Ｌから、工具指
令に対応する工具Ｔ、すなわちタレット６の主軸５側に
割り出された工具Ｔと対応する工具Ｔに対する補正量Ｌ
を読み込み、加工プログラム１５のＸ軸方向の送り指令
を補正する機能を果たす。この補正は、補正量Ｌに所定
の演算処理を施した値で補正するようにしても良い。サ
ーボコントローラ２０は、軸送り制御手段１７の指令に
応じてモータ９を制御する手段であり、モータ９に設け
られたパルスコーダ等の位置検出器２１の検出値でフィ
ードバック制御を行う。

【００１０】この前提構成のＮＣ工作機械において、こ
の実施形態の工具寸法管理装置が次のように構成され
る。この工具寸法管理装置は、工具Ｔの刃先位置を計測
する刃先計測手段２２と、その計測結果から補正量Ｌを
演算する補正量演算手段２４と、センサ１３の座標値ま
たはその変位量を記憶する基準修正量記憶手段２６と、
前記の工具別補正量記憶手段１９と、図２の流れ図に示
す処理を行う非管理工具補正量生成手段と２５とを備え
る。

【００１１】前記の工具別補正量記憶手段１９は、タレ
ット６に設置される各工具Ｔ毎に、刃先位置の補正量Ｌ
を記憶する領域１９ａを設けたものである。この工具別
補正量記憶手段１９は、さらに、入力装置４１から入力
された補正量Ｌを記憶する機外入力の領域１９ｂを工具
別に有しており、機外計測装置４０の計測結果から得れ
た補正量の値が、入力装置４１を介して前記領域１９ｂ
に記憶される。この機外入力の領域１９ｂに入力された
値は、前記の補正量の領域１９ａにそのままの値で、あ
るいは適宜の処理手段（図示せず）を介して所定の演算
処理を施した値として記憶される。なお、入力手段４１
から、補正量領域１９ａの値を直接に書き換えるように
しても良い。入力手段４１は、キーボード等のオペレー
タで入力操作する手段であっても、機外計測機４０の計
測結果を制御装置３に転送する手段であっても良い。

【００１２】刃先計測手段２２は、前記のセンサ１３
と、タレット６の工具Ｔの刃先がセンサ１３に接したと
きの位置検出器２１の値を読み取る計測部２３とで構成
される。刃先計測手段２２は、図２の流れ図ではツール
セッターとして説明している。位置検出器２１は、タレ
ット６の位置を直接に検出するものであっても良い。補
正量演算手段２４は、刃先計測手段２２の計測結果か
ら、工具Ｔの摩耗量となる補正量Ｌを演算する手段であ
る。

【００１３】非管理工具補正量生成手段２５は、更正時
管理手段２７と、管理工具計測実行手段２８と、基準修
正量更正手段２９と、非管理工具計測実行手段３０と、
非管理工具補正量設定手段３１とを備える。これらの手
段２７〜３１は、図２の次の各ステップの処理を行う手
段である。すなわち、更正時管理手段２７はステップＳ
２の処理、管理工具計測実行手段２８はステップＳ３，
Ｓ４の処理、基準修正量変更手段２９は、ステップＳ
５，Ｓ６の処理、非管理工具計測実行手段３０はステッ
プＳ７の処理、非管理工具補正量設定手段３１はステッ
プＳ８の処理を各々行う手段である。

【００１４】これらの手段２７〜２８の機能の概略を説
明する。更正時管理手段２７は、刃先計測を行う所定の
タイミングを設定した手段である。管理工具計測実行手
段２８は、機外計測結果で寸法管理された工具Ｔにつ
き、前記タイミングで刃先計測手段２２に計測を行わ
せ、その計測結果により補正量演算手段２４に摩耗量
（Ｌ２）を演算させる手段である。基準修正量変更手段
２９は、この管理工具Ｔについての前記の演算された摩
耗量（Ｌ２）と、工具別補正量記憶手段１９に記憶され
たその工具Ｔについての摩耗量（Ｌ１）とから、基準修
正量（Ｅ）を演算し、基準修正量記憶手段２６に記憶さ
せる手段である。基準修正量（Ｅ）は、この実施形態で
は、センサ１３のＸ軸方向の変位による誤差に相当し、
例えばＥ＝Ｌ１−Ｌ２として演算される。非管理工具計
測実行手段３０は、機外計測による非管理状態の工具Ｔ
につき、刃先計測手段２２に計測を行わせ、その計測結
果により補正量演算手段２４に補正量（Ｌｍ）を演算さ
せる手段である。非管理工具補正量設定手段３１は、こ
の演算された補正量（Ｌｍ）を前記の基準修正量（Ｅ）
で修正した補正量Ｌ_T（例えばＬ_T＝Ｌｍ＋Ｅ）を演算
し、演算された補正量Ｌ_Tを工具補正量記憶手段１９に
その工具Ｔの補正量として記憶する手段である。

【００１５】上記構成による工具寸法管理方法を図２の
流れ図と共に説明する。連続加工（ステップＳ１）を行
っている間に、所定のタイミングになると（Ｓ２）、刃
先計測手段（ツールセッター）２２による基準工具（基
準チップ）Ｔの刃先計測を行う（Ｓ３）。前記の所定の
タイミングは、任意に設定すれば良いが、この実施形態
では各工具Ｔの使用回数を各々カウントとするチップカ
ウンタ（図示せず）が設定回数になると、そのカウント
アップした工具Ｔつき刃先計測（Ｓ３）を行うようにし
てある。ここで言う基準工具Ｔは、機外計測装置４０の
計測結果により補正量を管理している任意の工具Ｔのこ
とである。図１の工具種類補正量記憶手段１９に示した
工具Ｔでは、工具ＴＩと工具Ｔ２とがワークＷの機外計
測結果による補正量を管理している工具Ｔであり、残り
の工具Ｔ３とＴ４とは機外計測結果による補正量の管理
をしていない工具である。ここでは工具Ｔ１がカウント
アップしたとする。

【００１６】刃先計測手段２２による刃先計測（Ｓ３）
は、タレット６の移動により工具Ｔ１をセンサ１３に接
するまで移動させ、センサ１３がその接触でオンしたと
きのタレット６の位置、すなわち位置検出器２１の検出
値を読み取ることで行う。この刃先計測の検出値から、
摩耗量補正手段２４は、工具Ｔ１の摩耗量（オフセット
値）Ｌ２を演算する（Ｓ４）。この摩耗量の演算は、例
えば、新品工具に対して設定された基準座標位置と検出
値となる座標位置との差とする。この刃先計測で演算さ
れた摩耗量Ｌ２と、現状オフセット値、すなわち工具別
補正量記憶手段１９に記憶されている工具Ｔ１について
の摩耗量Ｌ１とを比較し、その誤差Ｅを求める（Ｓ
５）。誤差Ｅは、Ｅ＝Ｌ１−Ｌ２となる。この誤差Ｅは、機械の熱膨張等によるセンサ１
３の位置のＸ軸方向の変位量であり、基準修正量とす
る。このように求めた基準修正量Ｅにより、センサ１３
の座標値を記憶する手段である基準修正量記憶手段２６
の座標値を更正する（Ｓ６）。

【００１７】このように、基準修正量Ｅが更正される
と、刃先計測手段２２による必要工具Ｔの刃先計測を行
う（Ｓ７）。どの工具Ｔの刃先計測を行うかは、非管理
計測実行手段３９に予め選択基準を定めておく。例え
ば、機外計測による寸法管理がなされていない各工具Ｔ
が、前記の基準修正量Ｅの更正毎に順に選択されるよう
にする。ここでは、工具Ｔ３につき刃先計測を行うもの
とする。刃先計測の方法は、上記のステップＳ３で行っ
た方法と同じである。この計測結果から補正量演算手段
２４により得られた補正量がＬｍであるとすると、工具
Ｔ３の正しい補正量Ｌ_Tは、Ｌ_T＝補正量（Ｌｍ）＋基準修正量（Ｅ）である。ステップＳ８では、上記の式による正しい補正
量Ｌ_Tを演算し、演算結果Ｌ_Tを工具別補正量記憶手段
１９の工具Ｔ３についての補正量の記憶領域に自動入力
し、記憶させる。この自動入力が終わると、連続加工を
再開する（Ｓ９）。

【００１８】このように、ワークＷの重要寸法を機外計
測装置４０を用いて管理している場合に、フィードバッ
クされた摩耗補正量（Ｌ１）を用い、刃先計測の更正を
定期的に実行することにより、機外計測装置４０で管理
していない工具Ｔ３，Ｔ４の刃先を計測し、その工具Ｔ
３，Ｔ４につき、センサ１３の位置の誤差を修正した正
しい摩耗量が設定されるように寸法管理することができ
る。そのため、機外計測による非管理の工具Ｔ３，Ｔ４
についても、その割出指令がなされたときに、機外計測
を必要とせずに、即座に加工に使用し、正しい摩耗量に
よる補正を行って精度の良い加工を行うことができる。

【００１９】なお、前記実施形態では、ワークＷの外径
を加工する工具の寸法管理につき説明したが、ワークＷ
の軸方向面の加工を行う工具についても、タレット６の
Ｚ軸方向移動量を計測する刃先計測手段（図示せず）を
設けることで、前記と同様に寸法管理が行える。

【００２０】

【発明の効果】この発明の工具寸法管理装置は、工具保
持手段に保持された複数の切削用の工具の各刃先位置を
計測する刃先計測手段と、前記工具のうちの一つの工具
につき、前記刃先計測手段の計測結果と管理された補正
量とに基づいて基準修正量を演算し、この基準修正量と
前記刃先計測手段による別の工具の計測結果とに基づき
前記別の工具の補正量を演算する非管理工具補正量生成
手段とを備えたものであるため、寸法管理されている工
具の補正量を利用して、寸法管理されていない工具の正
しい補正量を求めることができ、寸法管理されていない
工具についても、機外計測を必要とせずに、即座に使用
することができる。非管理工具補正量生成手段が、刃先
計測手段による前記一つの工具の計測および基準修正量
の演算を、所定タイミングの経過を待って行わせる手段
を有するものとした場合は、その定期的な演算により、
寸法管理されていなかった工具についても、補正量を正
しいものに維持し、いつでも即座に使用を開始すること
ができる。また、前記非管理工具補正量生成手段が、前
記一つの工具と別の工具の計測を、計測手段が同じ状況
下にあるときに行うものとした場合は、一層の精度の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる工具寸法管理装
置の概念構成を示すブロック図である。

【図２】同工具寸法管理装置の非管理工具補正量生成手
段の処理を示す流れ図である。

【符号の説明】

２…工作機械機構部３…制御装置４…主軸台５…主軸６…タレット（工具保持手段）９…モータ１３…センサ１７…軸送り制御手段１８…工具オフセット手段１９…工具別補正量記憶手段２１…位置検出器２２…刃先計測手段２４…補正量演算手段２５…非管理工具補正量生成手段２６…基準修正量記憶手段２７…更正時管理手段２８…管理工具計測実行手段２９…基準修正量更正手段３０…非管理工具計測実行手段３１…非管理工具補正量設定手段４０…機外計測装置４１…入力手段Ｅ…基準修正量Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌｍ…摩耗量Ｔ…工具Ｗ…ワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工具保持手段に保持された複数の切削用
の工具の各刃先位置を計測する刃先計測手段と、前記工
具のうちの一つの工具につき、前記刃先計測手段の計測
結果と管理された補正量とに基づいて基準修正量を演算
し、この基準修正量と前記刃先計測手段による別の工具
の計測結果とに基づき前記別の工具の補正量を演算する
非管理工具補正量生成手段とを備えた工具寸法管理装
置。
【請求項２】前記非管理工具補正量生成手段は、刃先
計測手段による前記一つの工具の計測および基準修正量
の演算を、所定タイミングの経過を待って行わせる手段
を有するものとした請求項１記載の工具寸法管理装置。
【請求項３】前記非管理工具補正量生成手段は、前記
一つの工具と別の工具の計測を、前記計測手段が同じ状
況下にあるときに行うものとした請求項１または請求項
２記載の工具寸法管理装置。