JPH11138392A - 工具寸法測定機能を備えたｎｃ工作機械 - Google Patents
工具寸法測定機能を備えたｎｃ工作機械Info
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- JPH11138392A JPH11138392A JP30757097A JP30757097A JPH11138392A JP H11138392 A JPH11138392 A JP H11138392A JP 30757097 A JP30757097 A JP 30757097A JP 30757097 A JP30757097 A JP 30757097A JP H11138392 A JPH11138392 A JP H11138392A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転中の工具の工具先端位置、工具径、工具
長、工具形状等を迅速に測定可能で、かつ、構造が簡単
でコンパクトな工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械
を提供すること。 【解決手段】 工作機械部１０のワークを固定するテー
ブル１６に投光器と受光器との間に一本の糸状の光線を
照射する測定手段１８を設け、工作機械部１０の回転主
軸１４に工具Ｔを装着してテーブル１６との間でＸ、
Ｙ、Ｚ軸方向の相対移動を行わせ、回転主軸１４を使用
回転速度にて回転させて工具Ｔを測定手段１８の光線に
所定方向から接近させ、工具Ｔが光線を遮断したときの
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値に基づきＮＣ装置２６の加工プログラ
ムの工具先端の中心位置、工具径、工具長を補正する。
長、工具形状等を迅速に測定可能で、かつ、構造が簡単
でコンパクトな工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械
を提供すること。 【解決手段】 工作機械部１０のワークを固定するテー
ブル１６に投光器と受光器との間に一本の糸状の光線を
照射する測定手段１８を設け、工作機械部１０の回転主
軸１４に工具Ｔを装着してテーブル１６との間でＸ、
Ｙ、Ｚ軸方向の相対移動を行わせ、回転主軸１４を使用
回転速度にて回転させて工具Ｔを測定手段１８の光線に
所定方向から接近させ、工具Ｔが光線を遮断したときの
Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値に基づきＮＣ装置２６の加工プログラ
ムの工具先端の中心位置、工具径、工具長を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣフライス盤や
マシニングセンタ等のＮＣ工作機械に関し、特に、ＮＣ
工作機械において回転主軸にボールエンドミル等の工具
を装着して、使用回転速度で回転させた状態で工具先端
の中心位置、工具径、工具長、工具形状等の工具寸法を
測定するための工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械
に関する。
マシニングセンタ等のＮＣ工作機械に関し、特に、ＮＣ
工作機械において回転主軸にボールエンドミル等の工具
を装着して、使用回転速度で回転させた状態で工具先端
の中心位置、工具径、工具長、工具形状等の工具寸法を
測定するための工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ＮＣ工作機械の回転主軸に装着した
工具の工具径、工具長は、非回転状態で測定していた
が、回転主軸の振れ回り、工具の回転主軸への装着精度
の影響のために、回転中の実際の工具の工具径、工具長
は測定値とは異なっていることが知られている。また、
近時ＮＣ工作機械の回転主軸の回転速度が高速化し、主
軸装置からの発熱による工作機械の熱変形、加工領域で
の発熱による工具の熱変形、主軸の工具装着穴の遠心力
による膨張のために工具が主軸内に引き込まれる、所謂
サックイン現象、工具および回転主軸を含めた回転系全
体のアンバランス等に起因して回転中の工具の工具先端
中心位置、工具径、工具長が変化することも分かってき
た。
工具の工具径、工具長は、非回転状態で測定していた
が、回転主軸の振れ回り、工具の回転主軸への装着精度
の影響のために、回転中の実際の工具の工具径、工具長
は測定値とは異なっていることが知られている。また、
近時ＮＣ工作機械の回転主軸の回転速度が高速化し、主
軸装置からの発熱による工作機械の熱変形、加工領域で
の発熱による工具の熱変形、主軸の工具装着穴の遠心力
による膨張のために工具が主軸内に引き込まれる、所謂
サックイン現象、工具および回転主軸を含めた回転系全
体のアンバランス等に起因して回転中の工具の工具先端
中心位置、工具径、工具長が変化することも分かってき
た。
【０００３】そこで、回転中の工具の工具先端中心位
置、工具径、工具長の位置ずれ、工具先端形状等を測定
し、工具刃先位置変位を求めることが提案されている。
本出願人による特開平８−２２９７７６号公報は、球状
の測定電極を先端に有した静電容量式変位測定器を用
い、使用回転速度で回転中の工具に接近させて、回転中
の工具の刃先位置を測定可能にしたＮＣ工作機械を開示
している。
置、工具径、工具長の位置ずれ、工具先端形状等を測定
し、工具刃先位置変位を求めることが提案されている。
本出願人による特開平８−２２９７７６号公報は、球状
の測定電極を先端に有した静電容量式変位測定器を用
い、使用回転速度で回転中の工具に接近させて、回転中
の工具の刃先位置を測定可能にしたＮＣ工作機械を開示
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−２２９７７
６号公報の従来技術は、球状の測定電極を先端に設けた
静電容量式変位測定器を用いているので、被測定物であ
る回転中の工具と測定電極との距離の調整が難しく、測
定の自動化が困難である問題がある。本発明は、回転中
の工具の工具先端位置、工具径、工具長等を迅速に測定
可能で、かつ、構造が簡単でコンパクトな工具寸法測定
機能を備えたＮＣ工作機械を提供することを目的として
いる。
６号公報の従来技術は、球状の測定電極を先端に設けた
静電容量式変位測定器を用いているので、被測定物であ
る回転中の工具と測定電極との距離の調整が難しく、測
定の自動化が困難である問題がある。本発明は、回転中
の工具の工具先端位置、工具径、工具長等を迅速に測定
可能で、かつ、構造が簡単でコンパクトな工具寸法測定
機能を備えたＮＣ工作機械を提供することを目的として
いる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、工具を装着す
る回転主軸とワークを固定するテーブルとの間でＸ、
Ｙ、Ｚの３軸方向の相対移動を行わせ前記ワークを加工
するＮＣ工作機械において、投光器と受光器との間に少
なくとも一本の光線を照射する測定手段と、前記測定手
段の光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値を検出
する位置検出手段と、使用する工具を前記回転主軸に装
着し、前記回転主軸を前記工具の使用回転速度で回転さ
せ、前記工具と前記測定手段との間でＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向の相対移動を行わせ前記工具を前記測定手段の光線
に所定方向から接近させ、前記工具が前記光線を遮断し
たときのＸ、Ｙ、Ｚ座標値に基づき工具先端中心位置、
工具径、工具長、工具形状等の工具寸法を算出する測定
制御手段と、を具備することを特徴とした工具寸法測定
機能を備えたＮＣ工作機械を要旨とする。
る回転主軸とワークを固定するテーブルとの間でＸ、
Ｙ、Ｚの３軸方向の相対移動を行わせ前記ワークを加工
するＮＣ工作機械において、投光器と受光器との間に少
なくとも一本の光線を照射する測定手段と、前記測定手
段の光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値を検出
する位置検出手段と、使用する工具を前記回転主軸に装
着し、前記回転主軸を前記工具の使用回転速度で回転さ
せ、前記工具と前記測定手段との間でＸ、Ｙ、Ｚの３軸
方向の相対移動を行わせ前記工具を前記測定手段の光線
に所定方向から接近させ、前記工具が前記光線を遮断し
たときのＸ、Ｙ、Ｚ座標値に基づき工具先端中心位置、
工具径、工具長、工具形状等の工具寸法を算出する測定
制御手段と、を具備することを特徴とした工具寸法測定
機能を備えたＮＣ工作機械を要旨とする。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、前記測定制御
手段で算出した工具先端中心位置、工具径、工具長、工
具形状等の工具寸法からＮＣプログラムの補正量を求め
て前記ＮＣ工作機械のＮＣ装置に送出する補正手段を更
に具備する工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械が提
供される。
手段で算出した工具先端中心位置、工具径、工具長、工
具形状等の工具寸法からＮＣプログラムの補正量を求め
て前記ＮＣ工作機械のＮＣ装置に送出する補正手段を更
に具備する工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械が提
供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明実施形態を添付図面を参照
して説明する。図１は本発明の工具寸法測定機能を備え
たＮＣ工作機械の一実施形態の構成を示すブロック図、
図２、３は図１の実施形態において工具中心位置を測定
するときの動作説明図、図４は図１の実施形態において
工具長を測定するときの動作説明図、図５は図１の実施
形態において座標系を設定するときの説明図、図６は図
１の実施形態においてボールエンドミルの先端形状を測
定するときの動作説明図である。
して説明する。図１は本発明の工具寸法測定機能を備え
たＮＣ工作機械の一実施形態の構成を示すブロック図、
図２、３は図１の実施形態において工具中心位置を測定
するときの動作説明図、図４は図１の実施形態において
工具長を測定するときの動作説明図、図５は図１の実施
形態において座標系を設定するときの説明図、図６は図
１の実施形態においてボールエンドミルの先端形状を測
定するときの動作説明図である。
【０００８】図１を参照すると、本発明実施形態による
工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械の工作機械部１
０は、回転主軸１４を内蔵する主軸頭１２が、ワーク
（図示せず）を固定するテーブル１６に対してＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向にＮＣ装置２６からの指令に基づいてＸ軸送り
モータ２２、Ｙ軸送りモータ（図示せず）、Ｚ軸送りモ
ータ２０により相対移動するように構成されている。回
転主軸１４の先端には工具Ｔが装着され、工具Ｔを回転
させながらワークに切り込み、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の相対
移動をさせてワークに所望の加工を施す。
工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械の工作機械部１
０は、回転主軸１４を内蔵する主軸頭１２が、ワーク
（図示せず）を固定するテーブル１６に対してＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向にＮＣ装置２６からの指令に基づいてＸ軸送り
モータ２２、Ｙ軸送りモータ（図示せず）、Ｚ軸送りモ
ータ２０により相対移動するように構成されている。回
転主軸１４の先端には工具Ｔが装着され、工具Ｔを回転
させながらワークに切り込み、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の相対
移動をさせてワークに所望の加工を施す。
【０００９】回転主軸１４とＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相
対移動可能な部位、ここではテーブル１６上において加
工の障害にならない位置に、一本のレーザ光線Ｌを発生
する光学式の測定手段１８が取り付けられている。図１
において測定手段１８は、レーザ光線ＬをＸ軸に平行な
方向に照射するように配設された第１測定手段１８のみ
が図示されているが、本実施形態では、これと対をなす
Ｙ軸方向にレーザ光線を照射する第２光学測定手段１
８′（図２参照）もテーブル１６上に取り付けられてい
る。測定手段１８、１８′は概ねＵ字形のフレームの間
に細いレーザ光線Ｌ、Ｌ′を照射するように、投光器１
８ａ、１８ａ′と受光器１８ｂ、１８ｂ′がＵ字形のフ
レームに対設されている。また、測定手段１８、１８′
は、レーザ光線Ｌ、Ｌ′が遮断されたときにスキップ信
号を発生するスキップ信号発生回路（図示せず）を具備
している。
対移動可能な部位、ここではテーブル１６上において加
工の障害にならない位置に、一本のレーザ光線Ｌを発生
する光学式の測定手段１８が取り付けられている。図１
において測定手段１８は、レーザ光線ＬをＸ軸に平行な
方向に照射するように配設された第１測定手段１８のみ
が図示されているが、本実施形態では、これと対をなす
Ｙ軸方向にレーザ光線を照射する第２光学測定手段１
８′（図２参照）もテーブル１６上に取り付けられてい
る。測定手段１８、１８′は概ねＵ字形のフレームの間
に細いレーザ光線Ｌ、Ｌ′を照射するように、投光器１
８ａ、１８ａ′と受光器１８ｂ、１８ｂ′がＵ字形のフ
レームに対設されている。また、測定手段１８、１８′
は、レーザ光線Ｌ、Ｌ′が遮断されたときにスキップ信
号を発生するスキップ信号発生回路（図示せず）を具備
している。
【００１０】工作機械部１０における工具Ｔとテーブル
１６、ワーク、測定手段１８、１８′との間のＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向の相対移動を制御するＮＣ装置２６は、加工プ
ログラムおよび工具測定プログラム等のＮＣプログラム
を格納するプログラム格納手段２６ａ、前記プログラム
を解析するプログラム解析手段２６ｂ、解析されたプロ
グラムに従って工作機械部１０に動作指令を発生する動
作指令手段２６ｃ、この動作指令に従ってＸ、Ｙ、Ｚ軸
の各送りモータ２０、２２を駆動する、例えばサーボモ
ータドライバから成る軸移動制御手段２６ｄを主要構成
として含んで成る。工具Ｔのテーブル１６に対する相対
位置は、例えば各軸の送りモータ２０、２２に取り付け
られたロータリエンコーダ２０ａ、２２ａ等を含む軸変
位測定手段により測定され、測定結果が位置検出手段２
４に刻々送出される。
１６、ワーク、測定手段１８、１８′との間のＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向の相対移動を制御するＮＣ装置２６は、加工プ
ログラムおよび工具測定プログラム等のＮＣプログラム
を格納するプログラム格納手段２６ａ、前記プログラム
を解析するプログラム解析手段２６ｂ、解析されたプロ
グラムに従って工作機械部１０に動作指令を発生する動
作指令手段２６ｃ、この動作指令に従ってＸ、Ｙ、Ｚ軸
の各送りモータ２０、２２を駆動する、例えばサーボモ
ータドライバから成る軸移動制御手段２６ｄを主要構成
として含んで成る。工具Ｔのテーブル１６に対する相対
位置は、例えば各軸の送りモータ２０、２２に取り付け
られたロータリエンコーダ２０ａ、２２ａ等を含む軸変
位測定手段により測定され、測定結果が位置検出手段２
４に刻々送出される。
【００１１】本発明実施形態による工具寸法測定機能を
備えたＮＣ工作機械は、更に、測定手段１８、１８′の
レーザ光線Ｌ、Ｌ′が遮断されたときに測定手段１８、
１８′が発生するスキップ信号を検出するスキップ信号
検出手段３２と、工具Ｔの中心位置や外形寸法等の諸寸
法を演算する測定値演算手段２８と、該測定演算手段２
８により得られた演算結果に基づいてＮＣプログラムを
補正する補正手段３０とを含んでいる。このスキップ信
号検出手段３２と測定演算手段２８とを総称して特許請
求の範囲の測定制御手段という。より詳細には、測定値
演算手段２８は、スキップ信号検出手段３２からの検出
信号と、前記スキップ信号と前記位置検出手段２４から
の検出信号に基づいて、そのときのＸ、Ｙ、Ｚの各軸の
座標位置の検出座標値を演算する検出座標値演算手段２
８ａと、この演算された検出座標値から工具先端の中心
位置を演算する回転工具先端中心位置演算手段２８ｂ
と、演算された回転工具先端中心位置に基づいて、ＮＣ
装置２６内のプログラム格納手段２６ａ内に格納されて
いるＮＣプログラムの座標系や基準工具寸法のオフセッ
ト設定値を演算するオフセット設定値演算手段２８ｃと
を含んでいる。また、補正手段３０は、回転工具先端位
置演算手段２８ｂにより演算された回転工具先端中心位
置に基づいて、加工機座標系の設定を補正する加工機座
標系設定手段３０ａと、使用する工具Ｔの工具長、工具
径のオフセット設定を補正するオフセット設定手段３０
ｂとを含む。
備えたＮＣ工作機械は、更に、測定手段１８、１８′の
レーザ光線Ｌ、Ｌ′が遮断されたときに測定手段１８、
１８′が発生するスキップ信号を検出するスキップ信号
検出手段３２と、工具Ｔの中心位置や外形寸法等の諸寸
法を演算する測定値演算手段２８と、該測定演算手段２
８により得られた演算結果に基づいてＮＣプログラムを
補正する補正手段３０とを含んでいる。このスキップ信
号検出手段３２と測定演算手段２８とを総称して特許請
求の範囲の測定制御手段という。より詳細には、測定値
演算手段２８は、スキップ信号検出手段３２からの検出
信号と、前記スキップ信号と前記位置検出手段２４から
の検出信号に基づいて、そのときのＸ、Ｙ、Ｚの各軸の
座標位置の検出座標値を演算する検出座標値演算手段２
８ａと、この演算された検出座標値から工具先端の中心
位置を演算する回転工具先端中心位置演算手段２８ｂ
と、演算された回転工具先端中心位置に基づいて、ＮＣ
装置２６内のプログラム格納手段２６ａ内に格納されて
いるＮＣプログラムの座標系や基準工具寸法のオフセッ
ト設定値を演算するオフセット設定値演算手段２８ｃと
を含んでいる。また、補正手段３０は、回転工具先端位
置演算手段２８ｂにより演算された回転工具先端中心位
置に基づいて、加工機座標系の設定を補正する加工機座
標系設定手段３０ａと、使用する工具Ｔの工具長、工具
径のオフセット設定を補正するオフセット設定手段３０
ｂとを含む。
【００１２】工具Ｔは測定手段１８、１８′に対して
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に沿って接近してレーザ光線Ｌ、Ｌ′を遮
断するようになっている。また、回転主軸１４には、工
作機械部１０の自動工具交換装置（図示せず）により、
その工具長、工具径が既知の参照工具またはマスタ工具
ＭＴを装着することができる。本実施形態では、ＸＹ平
面内での工具径および工具の中心位置座標は、図２に示
すように、第１測定手段１８によりＸ軸方向に照射され
たレーザ光線Ｌ（図２（ａ））に関してＹ軸方向に上下
両方向から工具Ｔを使用回転速度にて回転させながらレ
ーザ光線Ｌにアプローチさせて工具中心位置のＹ座標を
測定し、同様に第２測定手段１８′によりＹ軸方向に照
射されたレーザ光線Ｌ′（図２（ｂ））に関してＸ軸方
向に左右両側から工具Ｔを同じく使用回転速度にて回転
させながらレーザ光線Ｌ′にアプローチさせて工具中心
のＸ座標を測定する。
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に沿って接近してレーザ光線Ｌ、Ｌ′を遮
断するようになっている。また、回転主軸１４には、工
作機械部１０の自動工具交換装置（図示せず）により、
その工具長、工具径が既知の参照工具またはマスタ工具
ＭＴを装着することができる。本実施形態では、ＸＹ平
面内での工具径および工具の中心位置座標は、図２に示
すように、第１測定手段１８によりＸ軸方向に照射され
たレーザ光線Ｌ（図２（ａ））に関してＹ軸方向に上下
両方向から工具Ｔを使用回転速度にて回転させながらレ
ーザ光線Ｌにアプローチさせて工具中心位置のＹ座標を
測定し、同様に第２測定手段１８′によりＹ軸方向に照
射されたレーザ光線Ｌ′（図２（ｂ））に関してＸ軸方
向に左右両側から工具Ｔを同じく使用回転速度にて回転
させながらレーザ光線Ｌ′にアプローチさせて工具中心
のＸ座標を測定する。
【００１３】図３を参照して、本実施形態による工具Ｔ
の工具径Ｄおよび工具中心位置のＸ座標の測定方法を説
明する。先ず、第２測定手段１８′によりＹ軸方向にレ
ーザ光線Ｌ′が照射される。図３では、レーザ光線Ｌ′
の幅は実際よりも誇張されている。このレーザ光線Ｌ′
の左右からＸ方向にマスタ工具ＭＴを所定の送り速度で
アプローチさせる。マスタ工具ＭＴがレーザ光線Ｌ′を
遮断すると、第２測定手段１８′のスキップ信号回路が
スキップ信号を発生し、このスキップ信号がスキップ信
号検出手段３２により検出され、検出信号が演算手段２
８の検出座標値演算手段２８ａに送出される。検出座標
値演算手段２８ａは、そのときのＸ軸の座標値を位置検
出手段２４からの信号に基づき演算する。図３において
左方からアプローチしたときのマスタ工具ＭＴの座標値
がＸ１、そして、右方からアプローチしたときの座標値
がＸ２にて示されている。
の工具径Ｄおよび工具中心位置のＸ座標の測定方法を説
明する。先ず、第２測定手段１８′によりＹ軸方向にレ
ーザ光線Ｌ′が照射される。図３では、レーザ光線Ｌ′
の幅は実際よりも誇張されている。このレーザ光線Ｌ′
の左右からＸ方向にマスタ工具ＭＴを所定の送り速度で
アプローチさせる。マスタ工具ＭＴがレーザ光線Ｌ′を
遮断すると、第２測定手段１８′のスキップ信号回路が
スキップ信号を発生し、このスキップ信号がスキップ信
号検出手段３２により検出され、検出信号が演算手段２
８の検出座標値演算手段２８ａに送出される。検出座標
値演算手段２８ａは、そのときのＸ軸の座標値を位置検
出手段２４からの信号に基づき演算する。図３において
左方からアプローチしたときのマスタ工具ＭＴの座標値
がＸ１、そして、右方からアプローチしたときの座標値
がＸ２にて示されている。
【００１４】同様に、レーザ光線Ｌ′の左右からＸ方向
に使用する工具Ｔを使用回転速度にて回転させながら所
定の送り速度でアプローチさせ、工具Ｔがレーザ光線
Ｌ′を遮断したときのＸ軸の座標値を演算する。図３に
おいて左方からアプローチしたときの工具Ｔの座標値が
Ｘ３、そして、右方からアプローチしたときの座標値が
Ｘ４にて示されている。前記マスタ工具ＭＴのＸ軸座標
値Ｘ１、Ｘ２とマスタ工具ＭＴの既知の工具径Ｄｍが基
準値として保存される。使用する工具Ｔの座標値Ｘ３、
Ｘ４は演算手段２８に送出される。
に使用する工具Ｔを使用回転速度にて回転させながら所
定の送り速度でアプローチさせ、工具Ｔがレーザ光線
Ｌ′を遮断したときのＸ軸の座標値を演算する。図３に
おいて左方からアプローチしたときの工具Ｔの座標値が
Ｘ３、そして、右方からアプローチしたときの座標値が
Ｘ４にて示されている。前記マスタ工具ＭＴのＸ軸座標
値Ｘ１、Ｘ２とマスタ工具ＭＴの既知の工具径Ｄｍが基
準値として保存される。使用する工具Ｔの座標値Ｘ３、
Ｘ４は演算手段２８に送出される。
【００１５】図３を参照して理解されるように、マスタ
工具ＭＴおよび使用工具Ｔの工具径の検出特性は、レー
ザ光線Ｌ′が有限の幅を有しているために、図３に示す
ようにΔＤだけ左右２つの円が重なり、 Ｄｍ−ΔＤ＝Ｘ２−Ｘ１ となるので、重なり部分の寸法ΔＤは以下の式にて示さ
れる。 ΔＤ＝Ｄｍ−（Ｘ２−Ｘ１） 同様に、 Ｄ−ΔＤ＝Ｘ４−Ｘ３ であるので、使用する工具Ｔの工具径Ｄは以下の式によ
り求められる。 Ｄ＝Ｘ４−Ｘ３＋Ｄｍ−（Ｘ２−Ｘ１） 測定された直径ＤとＮＣ装置２６のプログラム格納手段
２６ａに格納されているＮＣプログラムの工具径との差
を工具径オフセット量とする。
工具ＭＴおよび使用工具Ｔの工具径の検出特性は、レー
ザ光線Ｌ′が有限の幅を有しているために、図３に示す
ようにΔＤだけ左右２つの円が重なり、 Ｄｍ−ΔＤ＝Ｘ２−Ｘ１ となるので、重なり部分の寸法ΔＤは以下の式にて示さ
れる。 ΔＤ＝Ｄｍ−（Ｘ２−Ｘ１） 同様に、 Ｄ−ΔＤ＝Ｘ４−Ｘ３ であるので、使用する工具Ｔの工具径Ｄは以下の式によ
り求められる。 Ｄ＝Ｘ４−Ｘ３＋Ｄｍ−（Ｘ２−Ｘ１） 測定された直径ＤとＮＣ装置２６のプログラム格納手段
２６ａに格納されているＮＣプログラムの工具径との差
を工具径オフセット量とする。
【００１６】また、マスタ工具ＭＴの工具先端の中心位
置のＸ座標は（Ｘ２−Ｘ１）／２と定義され、同様に工
具Ｔの使用回転速度での工具先端の中心位置のＸ座標は
（Ｘ４−Ｘ３）／２と定義される。このとき、工具Ｔの
使用回転速度でのＸ座標のオフセット量ΔＸは以下の式
にて演算される。 ΔＸ＝（Ｘ２−Ｘ１）／２−（Ｘ４−Ｘ３）／２ Ｙ軸方向の工具Ｔの工具先端中心位置座標およびオフセ
ット量ΔＹも同様の方法にて求めることができる。
置のＸ座標は（Ｘ２−Ｘ１）／２と定義され、同様に工
具Ｔの使用回転速度での工具先端の中心位置のＸ座標は
（Ｘ４−Ｘ３）／２と定義される。このとき、工具Ｔの
使用回転速度でのＸ座標のオフセット量ΔＸは以下の式
にて演算される。 ΔＸ＝（Ｘ２−Ｘ１）／２−（Ｘ４−Ｘ３）／２ Ｙ軸方向の工具Ｔの工具先端中心位置座標およびオフセ
ット量ΔＹも同様の方法にて求めることができる。
【００１７】ここでは、工具Ｔを＋方向からと−方向か
らレーザ光線Ｌ、Ｌ′にアプローチさせ、レーザ光線を
遮断するとスキップ信号回路がスキップ信号を発生する
ように構成したが、これに加えて、レーザ光線を遮断状
態から受光状態になったときにもスキップ信号を発生す
るようにスキップ信号回路を構成しても良い。このよう
にすると、工具径測定時に工具Ｔを＋方向または−方向
からのみアプローチし、レーザ光線Ｌ、Ｌ′を遮断した
ときのＸ、Ｙ軸の座標値と、そのまま通過させて遮断状
態から受光状態になったときのＸ、Ｙ軸の座標値とから
工具径を演算手段２８にて算出できる。＋方向からと−
方向からの２方向からアプローチする場合に比べ、時間
短縮が図れる。この測定方法は、工具先端中心位置や工
具形状の測定時にも用いることができる。
らレーザ光線Ｌ、Ｌ′にアプローチさせ、レーザ光線を
遮断するとスキップ信号回路がスキップ信号を発生する
ように構成したが、これに加えて、レーザ光線を遮断状
態から受光状態になったときにもスキップ信号を発生す
るようにスキップ信号回路を構成しても良い。このよう
にすると、工具径測定時に工具Ｔを＋方向または−方向
からのみアプローチし、レーザ光線Ｌ、Ｌ′を遮断した
ときのＸ、Ｙ軸の座標値と、そのまま通過させて遮断状
態から受光状態になったときのＸ、Ｙ軸の座標値とから
工具径を演算手段２８にて算出できる。＋方向からと−
方向からの２方向からアプローチする場合に比べ、時間
短縮が図れる。この測定方法は、工具先端中心位置や工
具形状の測定時にも用いることができる。
【００１８】次に図４を参照して工具先端中心のＺ軸座
標値および工具長の測定方法を説明する。先ず、回転主
軸１４の先端にマスタ工具ＭＴを装着し、上述のように
して、マスタ工具ＭＴのＸ、Ｙ軸方向の工具中心位置を
求めた後に、マスタ工具ＭＴをレーザ光線Ｌの上方にお
いて工具中心位置のＸ、Ｙ座標に位置決めして上方から
レーザ光線Ｌに接近させる。マスタ工具Ｔの先端がレー
ザ光線Ｌを遮断したときのＺ軸座標を上述のように検
出、演算し基準長さとする。次に、回転主軸１４の先端
に使用する工具Ｔを装着して、同様に、工具ＴのＸ、Ｙ
軸方向の工具中心位置を求めた後に、工具Ｔをレーザ光
線Ｌの上方において工具中心位置のＸ、Ｙ座標に位置決
めし、使用回転速度にて回転させながら上方からレーザ
光線Ｌに接近させる。工具Ｔの先端がレーザ光線Ｌを遮
断したときのＺ軸座標を上述のように検出、演算して、
基準工具長と比較して工具Ｔの工具長を決定する。測定
された工具長とＮＣ装置２６のプログラム格納手段２６
ａに格納されているＮＣプログラムの工具長との差を工
具長オフセット量とする。
標値および工具長の測定方法を説明する。先ず、回転主
軸１４の先端にマスタ工具ＭＴを装着し、上述のように
して、マスタ工具ＭＴのＸ、Ｙ軸方向の工具中心位置を
求めた後に、マスタ工具ＭＴをレーザ光線Ｌの上方にお
いて工具中心位置のＸ、Ｙ座標に位置決めして上方から
レーザ光線Ｌに接近させる。マスタ工具Ｔの先端がレー
ザ光線Ｌを遮断したときのＺ軸座標を上述のように検
出、演算し基準長さとする。次に、回転主軸１４の先端
に使用する工具Ｔを装着して、同様に、工具ＴのＸ、Ｙ
軸方向の工具中心位置を求めた後に、工具Ｔをレーザ光
線Ｌの上方において工具中心位置のＸ、Ｙ座標に位置決
めし、使用回転速度にて回転させながら上方からレーザ
光線Ｌに接近させる。工具Ｔの先端がレーザ光線Ｌを遮
断したときのＺ軸座標を上述のように検出、演算して、
基準工具長と比較して工具Ｔの工具長を決定する。測定
された工具長とＮＣ装置２６のプログラム格納手段２６
ａに格納されているＮＣプログラムの工具長との差を工
具長オフセット量とする。
【００１９】工具先端の中心位置座標は、主として、高
速回転する回転主軸１４の発熱や、切削加工において発
生した切削熱による主軸１４、工具Ｔの熱変形に基づい
ている。従って、工具先端の中心位置座標は工具Ｔによ
る加工の進捗により時々刻々と変化する。図５を参照す
ると、加工の開始において工具先端中心位置が図５
（ａ）にあったものが、加工の進捗により図５（ｂ）の
一点鎖線で示す位置に移動したとする。本発明実施形態
では、工具Ｔによる切削加工工程の途中において、上述
のようにして工具中心位置の座標を測定しなおし、補正
手段３０の加工機座標系設定手段３０ａにより図５
（ｃ）においてＸ′、Ｙ′で示すように座標系を補正す
ることにより、工具中心位置の変化による加工誤差を最
小限に止めることが可能となる。
速回転する回転主軸１４の発熱や、切削加工において発
生した切削熱による主軸１４、工具Ｔの熱変形に基づい
ている。従って、工具先端の中心位置座標は工具Ｔによ
る加工の進捗により時々刻々と変化する。図５を参照す
ると、加工の開始において工具先端中心位置が図５
（ａ）にあったものが、加工の進捗により図５（ｂ）の
一点鎖線で示す位置に移動したとする。本発明実施形態
では、工具Ｔによる切削加工工程の途中において、上述
のようにして工具中心位置の座標を測定しなおし、補正
手段３０の加工機座標系設定手段３０ａにより図５
（ｃ）においてＸ′、Ｙ′で示すように座標系を補正す
ることにより、工具中心位置の変化による加工誤差を最
小限に止めることが可能となる。
【００２０】図６（ａ）を参照して、ボールンドミルＢ
Ｅの工具先端形状を測定する方法を説明する。ボールエ
ンドミルＢＥの中心軸線を含む縦断面において、先端部
の中心Ｏから等角度で四分円を分割する。図６（ａ）の
実施形態では便宜的に六分割して、円弧上において７つ
の測定点において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各座標を上述の方法に
て測定する。より詳細には、レーザ光線Ｌを紙面に対し
て直角方向に照射して、このレーザ光線に対して各測定
点の法線方向からボールエンドミルＢＥをアプローチさ
せ、レーザ光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚの各軸の座
標値を測定し、各座標値を通過する円弧を近似して回転
中のボールエンドミルＢＥの先端形状を求めることがで
きる。
Ｅの工具先端形状を測定する方法を説明する。ボールエ
ンドミルＢＥの中心軸線を含む縦断面において、先端部
の中心Ｏから等角度で四分円を分割する。図６（ａ）の
実施形態では便宜的に六分割して、円弧上において７つ
の測定点において、Ｘ、Ｙ、Ｚの各座標を上述の方法に
て測定する。より詳細には、レーザ光線Ｌを紙面に対し
て直角方向に照射して、このレーザ光線に対して各測定
点の法線方向からボールエンドミルＢＥをアプローチさ
せ、レーザ光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚの各軸の座
標値を測定し、各座標値を通過する円弧を近似して回転
中のボールエンドミルＢＥの先端形状を求めることがで
きる。
【００２１】図６（ｂ）を参照して、ボールエンドミル
ＢＥの工具先端形状を測定する別の方法を説明する。ボ
ールエンドミルＢＥの中心軸線を含む縦断面において、
中心Ｏを通るＸ軸方向の直線とボールエンドミルＢＥの
先端中心との間をＺ軸方向に所定間隔に分割してＸ軸方
向の直線を複数本引く。それら直線とボールエンドミル
ＢＥの輪郭曲線との交点が予め決められた測定点とな
る。そしてＸ軸方向が予め決められた測定方向となり、
レーザ光線Ｌを紙面に対して直角方向に照射してＸ軸方
向左から右へレーザ光線Ｌを通過させ、各測定点におけ
るＸ、Ｙ、Ｚの各軸の座標値を測定し、回転中のボール
エンドミルＢＥの先端形状を求めることができる。
ＢＥの工具先端形状を測定する別の方法を説明する。ボ
ールエンドミルＢＥの中心軸線を含む縦断面において、
中心Ｏを通るＸ軸方向の直線とボールエンドミルＢＥの
先端中心との間をＺ軸方向に所定間隔に分割してＸ軸方
向の直線を複数本引く。それら直線とボールエンドミル
ＢＥの輪郭曲線との交点が予め決められた測定点とな
る。そしてＸ軸方向が予め決められた測定方向となり、
レーザ光線Ｌを紙面に対して直角方向に照射してＸ軸方
向左から右へレーザ光線Ｌを通過させ、各測定点におけ
るＸ、Ｙ、Ｚの各軸の座標値を測定し、回転中のボール
エンドミルＢＥの先端形状を求めることができる。
【００２２】工具先端形状の測定は、ボールエンドミル
に限定されず、ストレートエンドミル、テーパエンドミ
ル、正面フライス、あり溝フライス等の各種工具に応用
可能である。工具の使用前、使用後における工具先端形
状の測定から、工具の偏磨耗の状態を知ることもでき
る。
に限定されず、ストレートエンドミル、テーパエンドミ
ル、正面フライス、あり溝フライス等の各種工具に応用
可能である。工具の使用前、使用後における工具先端形
状の測定から、工具の偏磨耗の状態を知ることもでき
る。
【００２３】本発明の一実施形態を説明したが、本発明
がこの実施形態に限定されず、本発明の範囲内で種々の
改良、修正、変形が可能であることは当業者の当然とす
るところである。既述の実施形態では、Ｘ軸方向にレー
ザ光線を照射する第１測定手段１８と、Ｙ軸方向にレー
ザ光線を照射する第２測定手段１８′と２つの測定手段
がテーブル１６に設けられていたが、１つの測定手段を
回転テーブル上に取り付けて、回転テーブルを９０°回
転させてもよい。
がこの実施形態に限定されず、本発明の範囲内で種々の
改良、修正、変形が可能であることは当業者の当然とす
るところである。既述の実施形態では、Ｘ軸方向にレー
ザ光線を照射する第１測定手段１８と、Ｙ軸方向にレー
ザ光線を照射する第２測定手段１８′と２つの測定手段
がテーブル１６に設けられていたが、１つの測定手段を
回転テーブル上に取り付けて、回転テーブルを９０°回
転させてもよい。
【００２４】既述の実施形態では、工具Ｔおよびマスタ
工具ＭＴはレーザ光線Ｌ、Ｌ′に対して両側からアプロ
ーチするように説明したが、一方向からアプローチして
レーザ光線を横断させて、次いで、逆方向に移動させる
ようにしてもよい。軸位置測定手段２０ａ、２２ａは、
ロータリエンコーダの他デジタルスケールであってもよ
い。
工具ＭＴはレーザ光線Ｌ、Ｌ′に対して両側からアプロ
ーチするように説明したが、一方向からアプローチして
レーザ光線を横断させて、次いで、逆方向に移動させる
ようにしてもよい。軸位置測定手段２０ａ、２２ａは、
ロータリエンコーダの他デジタルスケールであってもよ
い。
【００２５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、回転中の工具の工具先端中心位置、工具径、工具
長、工具形状等が簡単な構成で、しかも、ＮＣ装置を利
用して自動的に測定することが可能となる。この測定し
た工具先端中心位置、工具径、工具長を用いて、ＮＣ装
置のＮＣプログラムのオフセット設定値を補正すること
により、使用工具および使用回転速度に適合したＮＣ加
工が実施できる。特に、回転主軸および工具の熱変形、
工具のサックイン、回転系のアンバランス等の要因によ
る加工誤差をほとんど除去することが可能で、高精度な
加工が行える。
ば、回転中の工具の工具先端中心位置、工具径、工具
長、工具形状等が簡単な構成で、しかも、ＮＣ装置を利
用して自動的に測定することが可能となる。この測定し
た工具先端中心位置、工具径、工具長を用いて、ＮＣ装
置のＮＣプログラムのオフセット設定値を補正すること
により、使用工具および使用回転速度に適合したＮＣ加
工が実施できる。特に、回転主軸および工具の熱変形、
工具のサックイン、回転系のアンバランス等の要因によ
る加工誤差をほとんど除去することが可能で、高精度な
加工が行える。
【図１】本発明の工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機
械の一実施形態の構成を示すブロック図である。
械の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態において工具中心を測定すると
きの動作説明図である。
きの動作説明図である。
【図３】図１の実施形態において工具中心を測定すると
きの動作説明図である。
きの動作説明図である。
【図４】図１の実施形態において工具長を測定するとき
の動作説明図である。
の動作説明図である。
【図５】図１の実施形態において座標系を設定するとき
の説明図である。
の説明図である。
【図６】図１の実施形態においてボールエンドミルの先
端形状を測定するときの動作説明図である。
端形状を測定するときの動作説明図である。
１０…工作機械部 １２…主軸頭 １４…回転主軸 １６…テーブル １８…第１測定手段 １８′…第１測定手段 ２４…位置検出手段 ２６…ＮＣ装置 ２８…演算手段 ３０…補正手段
Claims (6)
- 【請求項１】 工具を装着する回転主軸とワークを固定
するテーブルとの間でＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の相対移動
を行わせ前記ワークを加工するＮＣ工作機械において、 投光器と受光器との間に少なくとも一本の光線を照射す
る測定手段と、 前記測定手段の光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座
標値を検出する位置検出手段と、 使用する工具を前記回転主軸に装着し、前記回転主軸を
前記工具の使用回転速度で回転させ、前記工具と前記測
定手段との間でＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向の相対移動を行わ
せ前記工具を前記測定手段の光線に所定方向から接近さ
せ、前記工具が前記光線を遮断したときのＸ、Ｙ、Ｚ座
標値に基づき工具先端中心位置、工具径、工具長、工具
形状等の工具寸法を算出する測定制御手段と、 を具備することを特徴とした工具寸法測定機能を備えた
ＮＣ工作機械。 - 【請求項２】 前記測定制御手段で算出した工具先端中
心位置、工具径、工具長、工具形状等の工具寸法からＮ
Ｃプログラムの補正量を求めて前記ＮＣ工作機械のＮＣ
装置に送出する補正手段を更に具備する請求項１に記載
の工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項３】 前記位置検出手段は、前記測定手段の光
線が遮断されたときおよび遮断状態から受光状態になっ
たときのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値を検出するように構成さ
れ、 前記測定制御手段は、前記工具を前記測定手段の光線に
所定方向から接近させ、前記工具が前記光線を遮断した
ときおよびそのまま前記所定方向に通過させて遮断状態
から受光状態になったときのＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値に基
づき工具中心位置、工具径、工具形状等を算出するよう
に構成された請求項１または２に記載の工具寸法測定機
能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項４】 前記測定手段が、Ｘ軸方向にレーザ光線
を照射する第１測定手段と、Ｙ軸方向にレーザ光線を照
射する第２測定手段とを含む請求項１から３のいずれか
１項に記載の工具寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項５】 前記測定制御手段は、前記工具の中心の
Ｘ、Ｙ座標値を測定後、前記工具の中心を前記測定手段
の光線上に位置合わせし、前記工具を前記測定手段の光
線に対してＺ軸方向から接近させて光線を遮断したとき
のＸ、Ｙ、Ｚ軸の座標値に基づき工具先端中心位置、工
具長を算出するように構成された請求項４に記載の工具
寸法測定機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項６】 前記測定制御手段は、前記工具の工具形
状に応じて予め決められた複数の測定点に前記測定手段
の光線を工具形状に応じて予め決められた所定方向から
接近させ、前記工具によって前記光線が遮断されたとき
または遮断状態から受光状態になったときのＸ、Ｙ、Ｚ
軸の各座標値に基づき工具形状を算出するように構成さ
れた請求項１に記載の工具寸法測定機能を備えたＮＣ工
作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30757097A JPH11138392A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 工具寸法測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30757097A JPH11138392A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 工具寸法測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11138392A true JPH11138392A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17970676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30757097A Pending JPH11138392A (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 工具寸法測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11138392A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009233785A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械の位置測定方法とその装置 |
| CN101745843A (zh) * | 2008-12-19 | 2010-06-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 刀具参数测量系统及方法 |
| JP2013202720A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Shin Nippon Koki Co Ltd | 工具位置測定装置およびそれを備えた加工装置 |
| JP2013215812A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | ワークの位置測定方法および位置測定装置 |
| JP2015104795A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | 株式会社ディスコ | バイト切削装置及び高さ位置検出方法 |
| WO2016051543A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| CN105783834A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 基于小孔影像法测量刀具直径的方法及装置 |
| CN106607720A (zh) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | 财团法人资讯工业策进会 | 刀具量测装置、刀具量测方法 |
| CN111975448A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-24 | 珠海格力智能装备有限公司 | 对刀装置、加工设备及对刀控制方法 |
| JP6868147B1 (ja) * | 2020-08-04 | 2021-05-12 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
| DE112021006885T5 (de) | 2021-04-09 | 2023-11-02 | Fanuc Corporation | Messvorrichtung und Programm |
| DE112022000482T5 (de) | 2021-03-25 | 2023-12-07 | Fanuc Corporation | Messvorrichtung und Programm |
-
1997
- 1997-11-10 JP JP30757097A patent/JPH11138392A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009233785A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Mori Seiki Co Ltd | 工作機械の位置測定方法とその装置 |
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| JP2013202720A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Shin Nippon Koki Co Ltd | 工具位置測定装置およびそれを備えた加工装置 |
| JP2013215812A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | ワークの位置測定方法および位置測定装置 |
| JP2015104795A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | 株式会社ディスコ | バイト切削装置及び高さ位置検出方法 |
| US10248107B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-04-02 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Control device for machine tool, and machine tool |
| WO2016051543A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工作機械の制御装置および工作機械 |
| CN106607720A (zh) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | 财团法人资讯工业策进会 | 刀具量测装置、刀具量测方法 |
| CN105783834A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 基于小孔影像法测量刀具直径的方法及装置 |
| JP6868147B1 (ja) * | 2020-08-04 | 2021-05-12 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
| JP2022029120A (ja) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
| CN111975448A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-11-24 | 珠海格力智能装备有限公司 | 对刀装置、加工设备及对刀控制方法 |
| DE112022000482T5 (de) | 2021-03-25 | 2023-12-07 | Fanuc Corporation | Messvorrichtung und Programm |
| DE112021006885T5 (de) | 2021-04-09 | 2023-11-02 | Fanuc Corporation | Messvorrichtung und Programm |
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