JPH11123637A - Nc装置の工具寸法計測方法 - Google Patents

Nc装置の工具寸法計測方法

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JPH11123637A
JPH11123637A JP28860297A JP28860297A JPH11123637A JP H11123637 A JPH11123637 A JP H11123637A JP 28860297 A JP28860297 A JP 28860297A JP 28860297 A JP28860297 A JP 28860297A JP H11123637 A JPH11123637 A JP H11123637A
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JP
Japan
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tool
contact
disturbance torque
block
measuring
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JP28860297A
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English (en)
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Yasuhiro Kuwata
泰弘 桑田
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用の接触検知装置を装着しなくてもNC装
置の工具寸法を計測することができるようにする。 【解決手段】 計測対象の工具を工作機械に装着した状
態で計測方向の軸(主軸部10)を動作させることによ
り、基準位置に設置された計測用ブロック9に装着工具
を接触させ、基準となる移動量と工具装着時の移動量の
差異により工具の寸法を算出し、数値制御装置のメモリ
11に記憶する手段を有する数値制御装置の工具寸法計
測方法において、サーボ装置(Z軸サーボ5)に対する
外乱トルクの変動を監視ブロック13で監視することに
より、工具と計測用ブロックとの接触を検知して寸法の
計測を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置を装
着した工作機械の工具寸法の計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術では、数値制御装置を装着した
工作機械で、工具が計測用ブロックに接触することを検
知する方法として、専用の接触検知装置又は検知用回路
を使用し、接触検知時にこれらの接触検知装置から数値
制御装置へ入力信号により通知していた。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
従来例においては、専用の接触検知装置または回路を工
作機械に装着して、工具の寸法計測を行っていたので、
計測に手間が掛ると共に、工作機械のコストを押し上げ
ているという問題があった。そこで、本発明は、サーボ
装置に対する電流指令の変動を監視することによって外
乱トルクを算出する技術、外乱トルクの変動から負荷の
状態としての工具の破損および磨耗を検出する技術、あ
るいは工具、タレット、テーブル等が軸可動領域限界部
へ衝突したことを検出する技術を応用することによっ
て、数値制御装置を装着した工作機械において、工具の
寸法計測専用の接触検知装置または回路を使用しない
で、工具寸法を容易に計測できるNC装置の工具寸法計
測方法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、計測対象の工具を工作機
械に装着した状態で計測方向の軸を動作させることによ
り、基準位置に設置された計測用ブロックに前記工具を
接触させ、基準となる移動量と前記工具装着時の移動量
の差異により前記工具の寸法を算出し、数値制御装置の
メモリに記憶する手段を有する数値制御装置の工具寸法
計測方法において、サーボ装置に対する外乱トルクの変
動を監視することによって前記工具と計測用ブロックと
の接触を検知することを特徴としている。また、請求項
2に記載の発明は、前記工具と計測用ブロックとの接触
時に、あらかじめ設定される外乱トルク増加境界値を外
乱トルクの増加量が超えた場合に接触と判定することを
特徴としている。また、請求項3に記載の発明は、前記
工具の寸法算出の際に、基準となる原点と計測用ブロッ
クの距離Z0より、計測対象の工具が前記計測用ブロッ
クと接触した時点のZ軸の位置Z2を減算して求めるこ
とを特徴としている。上記構成によれば、サーボ装置に
対する外乱トルクの変動を監視することによって工具と
計測用ブロックとの接触を検知することが可能になり、
接触時の移動量により工具寸法を算出することができ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に
係るNC装置の工具寸法計測方法を実証するマシニング
センタの構成図である。図2は図1に示すマシニングセ
ンタの計測用ブロックの位置検出シーケンスのフローチ
ャートである。図3は図1に示すマシニングセンタの工
具長の計測シーケンスのフローチャートである。図1に
おいて、操作盤1は操作員が設定入力等を行うものであ
り、CNC(Computer Numerical
Cotrol)制御部2は計測した工具寸法等を記憶す
るメモリ11と、サーボの負荷監視による工具寸法の計
測を行う外乱トルク監視ブロック13とで構成してい
る。CNC制御部2はマシニングセンタの機能制御とし
て割出し機能、主軸となるZ軸サーボドライブ5を介し
たZ軸モータ8による主軸部10の上下送り制御、X軸
サーボドライバ3、Y軸ドライバ4を介したX軸モータ
6、Y軸モータ7によるX−Yテーブル、あるいは主軸
10に装着した被計測工具を接触させる計測用ブロック
9のX、Y位置決め送り制御等も併せ行っている。
【0006】つぎに動作について説明する。図1に示す
マシニングセンタにおいて装着した工具の寸法計測を行
う際の、計測手順は次のような手順、 (1)、外乱トルク増加境界値の設定。 (2)、計測用ブロックの位置の計測。 (3)、被計測工具寸法の計測。 からなる。先ず(1)、の工具寸法の計測中に増加する
外乱トルクを比較判定するための基準値となる、外乱ト
ルク増加境界値の設定は、あらかじめ決められた境界値
を操作盤1よりキー入力して、メモリ11に記憶させ設
定する。
【0007】次の、(2)計測用ブロックの位置の計
測、については図2に示すフローチャートを参照して説
明する。 最初に、X軸サーボ3、Y軸サーボ4、Z軸サーボ
5を制御して機械原点へ位置決めする。つまり先に行な
われたエンコーダによるサーボモータの位置決め操作を
原点復帰させ、機械原点に送り戻す操作を行う(S10
0)。 長さ「L」が既知の基準工具を主軸10に装着する
(S101)。 続いて、操作盤1より、基準工具の長さ「L」の値
をキー入力することにより、CNC制御部2のメモリ1
1に基準工具の長さ「L」が記憶される(S102)。 次に、X、Y軸を移動させ、計測用ブロック9の真
上に主軸に装着した基準工具を位置決めする(S10
3)。 続いて、操作盤1から計測開始信号をCNC制御部
2へ入力することにより、外乱トルク監視ブロック13
は電流指令の変動監視等による、Z軸の外乱トルクの監
視を開始して、Z軸を一定速度(ジョグ速度)で下降さ
せる(S104)。 主軸部10に装着した工具の先端が計測用ブロック
9に接触すると、計測用ブロック9によってZ軸の下降
が阻止されて、外乱トルク監視ブロック13が監視する
Z軸サーボの外乱トルクが増加する。 外乱トルクの増加量が、手順(1)で設定した増加
境界値を超えたか?を判断する(S105)。 外乱トルクの増加量が設定値の外乱トルク増加境界
値を超えない場合は、続いて外乱トルクの増加量の監視
を続行する。 監視中に若しも外乱トルクの増加量が外乱トルク増
加境界値を超えたら、工具と計測用ブロック9の接触と
判定して、その時のリニアエンコーダ等スケーラーの読
みによるZ軸の位置=Z1から、原点と計測用ブロック
の距離Z0を、Z0=Z1+L、として演算し、メモリ
11に記憶する(S106)。 (10) 長さLの基準工具を用いたZ0の設定が終了した
ら、被計測工具の寸法計測を開始する。
【0008】この工具長の計測は図3のフローチャート
を参照して説明する。 (11) 始めに、X、Y、Z軸を前の操作位置から原点復
帰させ、機械原点へ位置決めする(S200)。 (12) 長さを計測したい被計測工具を主軸部10に装着
する(S201)。 (13) 続いて、X、Y軸を移動させて、計測用ブロック
9の真上に被計測工具を位置決めする(S203)。 (14) 続いて、操作盤1より計測開始信号をCNC制御
部2へ入力して、外乱トルク監視ブロック13が、Z軸
の外乱トルクの監視を開始する。この状態でZ軸を一定
速度(ジョグ速度)で下降させる(S204)。 (15) 主軸部10に装着した工具の先端が計測用ブロッ
ク9に接触したら、外乱トルク監視ブロック13で監視
する外乱トルクの増加量が設定値の外乱トルク増加境界
値を超えたか?を判断する(S205)。 (16) 超えていなければ引き続き外乱トルクの増加量を
監視し続ける。 (17) 若しも、超えれば工具と計測用ブロック9が接触
したと判断して、その時のZ軸の位置Z2を読み、被計
測工具の長さL’を、L’=Z0−Z2、として計測す
る(S206)。 このように、本実施の形態によれば、従来よりCNC工
作機械が内蔵しているサーボ制御機能を有効に利用し転
用するという新しい着眼により、工具寸法の計測のため
の専用の接触検知装置または回路の省略が可能になり、
且つ、従来方式とは全く別方式の実用的な新しい発明と
して、サーボ制御機能を応用した外乱トルクの変動監視
による検知方式を導入したので、装置全体としての低コ
ストを可能にし、従来方式よりも簡単で高速な工具寸法
の計測システムを構成することができる。ここまでは、
X、Yテーブル上のワークを、上下方向に送られるZ軸
に工具を装着してATCによる工具交換により、多種の
工作作業を連続的に行うマニシングセンタを例に、工具
交換時の新たな加工開始点の設定等のために実施する装
着工具の寸法計測について説明したが、本発明は、こう
したタッピング作業等のようなZ軸に垂直に工具を装着
して上下の移動により作業を行う方式以外の工作機械、
例えば、NC旋盤等にも適用は可能である。NC旋盤等
でも工具交換時に、ワークを把持する主軸台に取り付け
た刃先計測センサー等に、交換したZ軸の刃先を移動接
触させて、接触時のZ軸の移動量と基準寸法から、新工
具刃先位置補正回路が刃先位置の補正を行うようになっ
ているが、こうした装置と工具に適合する計測用ブロッ
クを用意して本発明を適用すれば、刃先計測センサーに
関する装置一切と刃先位置補正回路の一部等を省略でき
るので相当なコストダウンを実施することができる。
【0009】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
NC装置が外乱トルクの監視により、被計測工具と計測
用ブロックとの接触を検知するため、接触検知装置また
は回路を別途装着する必要がなくなり、操作が容易で正
確な計測機能を有する工作機械が簡単に設計できると共
に低コストも実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るNC装置の工具寸法
計測方法を実証するマシニングセンタの構成図である。
【図2】図1に示すマシニングセンタの計測用ブロック
の位置検出シーケンスのフローチャートである。
【図3】図1に示すマシニングセンタの工具長の計測シ
ーケンスのフローチャートである。
【符号の説明】
1 操作盤 2 CNC制御部 3 X軸サーボ 4 Y軸サーボ 5 Z軸サーボ 6 X軸モータ 7 Y軸モータ 8 Z軸モータ 9 計測用ブロック 10 主軸部 11 メモリ 13 外乱トルク監視ブロック

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測対象の工具を工作機械に装着した状
    態で計測方向の軸を動作させることにより、基準位置に
    設置された計測用ブロックに前記工具を接触させ、基準
    となる移動量と前記工具装着時の移動量の差異により前
    記工具の寸法を算出し、数値制御装置のメモリに記憶す
    る手段を有する数値制御装置の工具寸法計測方法におい
    て、 サーボ装置に対する外乱トルクの変動を監視することに
    よって前記工具と計測用ブロックとの接触を検知するこ
    とを特徴とするNC装置の工具寸法計測方法。
  2. 【請求項2】 前記NC装置の工具寸法計測方法におい
    て、 前記工具と計測用ブロックとの接触は、あらかじめ設定
    される外乱トルク増加境界値を外乱トルクの増加量が超
    えた場合に接触と判定することを特徴とする請求項1記
    載のNC装置の工具寸法計測方法。
  3. 【請求項3】 前記NC装置の工具寸法計測方法におい
    て、 前記工具の寸法算出は、基準となる原点と計測用ブロッ
    クの距離Z0より、計測対象の工具が前記計測用ブロッ
    クと接触した時点のZ軸の位置Z2を減算して求めるこ
    とを特徴とする請求項1記載のNC装置の工具寸法計測
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104511780A (zh) * 2014-12-19 2015-04-15 谢立棚 一种具有传动自锁功能的高精度动力铣头
CN105223908A (zh) * 2015-11-11 2016-01-06 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种数控机床自动定尺闭环控制方法
US9696152B2 (en) 2015-11-18 2017-07-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Position measuring apparatus
WO2022202851A1 (ja) * 2021-03-25 2022-09-29 ファナック株式会社 計測装置及びプログラム

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