JPH11188577A - 刃具の振れ検出方法 - Google Patents
刃具の振れ検出方法Info
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- JPH11188577A JPH11188577A JP9369586A JP36958697A JPH11188577A JP H11188577 A JPH11188577 A JP H11188577A JP 9369586 A JP9369586 A JP 9369586A JP 36958697 A JP36958697 A JP 36958697A JP H11188577 A JPH11188577 A JP H11188577A
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- JP
- Japan
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- tool
- cutting edge
- cutting
- spindle
- run
- Prior art date
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/24—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
- B23Q17/248—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods
- B23Q17/2485—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves using special electromagnetic means or methods using interruptions of light beams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q2017/001—Measurement or correction of run-out or eccentricity
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工機上で工具回転中にフライス工具の振れ
を自動計測する方法を提供する。 【解決手段】 数値制御工作機械において非接触で計測
する光ビームを使用し、工具の送り速度と回転数の範囲
を指定して、フライス工具の最も高い切刃と最も低い切
刃の刃先の位置を計測するときにビーム受光部のセンサ
ー出力信号の処理条件を切り換えて計測し、最も高い切
刃と最も低い切刃の位置のデータから演算して刃具の振
れを求める。
を自動計測する方法を提供する。 【解決手段】 数値制御工作機械において非接触で計測
する光ビームを使用し、工具の送り速度と回転数の範囲
を指定して、フライス工具の最も高い切刃と最も低い切
刃の刃先の位置を計測するときにビーム受光部のセンサ
ー出力信号の処理条件を切り換えて計測し、最も高い切
刃と最も低い切刃の位置のデータから演算して刃具の振
れを求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は刃具の振れ検出方法
に関するものである。詳しくは数値制御工作機械の主軸
の回転中に、多刃工具の切刃毎の刃の高さを自動的に計
測して切刃高さの最大値，最小値を求めて刃具の振れを
検出する方法である。
に関するものである。詳しくは数値制御工作機械の主軸
の回転中に、多刃工具の切刃毎の刃の高さを自動的に計
測して切刃高さの最大値，最小値を求めて刃具の振れを
検出する方法である。
【０００２】
【従来の技術】工具を主軸に嵌着する前に、エンドミル
やフライス工具のような多刃具を使用する場合は、刃の
振れを一定範囲内に調整する必要がある。多刃工具の各
切刃の振れ計測も前述のような機外計測によって実施さ
れるが刃のセッテイング不良の防止のほかに特定の切刃
の早期摩耗や加工目のばらつきを防ぎ併せて切刃の長寿
命化のためにも切刃の高さのばらつきを少なくするた
め、各切刃ごとの計測が行われている。
やフライス工具のような多刃具を使用する場合は、刃の
振れを一定範囲内に調整する必要がある。多刃工具の各
切刃の振れ計測も前述のような機外計測によって実施さ
れるが刃のセッテイング不良の防止のほかに特定の切刃
の早期摩耗や加工目のばらつきを防ぎ併せて切刃の長寿
命化のためにも切刃の高さのばらつきを少なくするた
め、各切刃ごとの計測が行われている。
【０００３】しかし刃の振れを機外計測により予め計測
し不良があれば工具ホルダに工具を再セッテイングして
振れを小さく調整できるが現実には正確な振れを測定す
ることが難しかった。例えば工具顕微鏡方式の場合は、
一般に使用されているツールプリセッタ上で工具を回転
させたときのピントが合わせ難い。又ダイヤルゲージ式
の場合も刃の高い位置を探すのに何度も工具を回転させ
て測定しなければならないことが多い。
し不良があれば工具ホルダに工具を再セッテイングして
振れを小さく調整できるが現実には正確な振れを測定す
ることが難しかった。例えば工具顕微鏡方式の場合は、
一般に使用されているツールプリセッタ上で工具を回転
させたときのピントが合わせ難い。又ダイヤルゲージ式
の場合も刃の高い位置を探すのに何度も工具を回転させ
て測定しなければならないことが多い。
【０００４】ところで前述の刃の振れを計測する方法は
すべて機外計測であってこれらの計測のいずれの場合も
主軸の振れの入らない工具単体の振れ測定とならざるを
得なかった。当然加工面への影響は主軸の振れも加算し
て評価すべきものである。機上で主軸を回転させながら
切刃毎の刃の振れをダイヤルゲージで計測する方法があ
るが、自動計測でないので所要時間も多くなり測定結果
に個人差が表れる等の欠点や機内に設けたレーザービー
ムにより工具刃先を計測することも可能であるが、多刃
工具の切刃を切刃毎に主軸を停止すれば計測所要時間が
多くなる等の欠点があり、計測の自動化と計測制御工作
機械の工具の切刃の振れを計測する方法として適当でな
い。
すべて機外計測であってこれらの計測のいずれの場合も
主軸の振れの入らない工具単体の振れ測定とならざるを
得なかった。当然加工面への影響は主軸の振れも加算し
て評価すべきものである。機上で主軸を回転させながら
切刃毎の刃の振れをダイヤルゲージで計測する方法があ
るが、自動計測でないので所要時間も多くなり測定結果
に個人差が表れる等の欠点や機内に設けたレーザービー
ムにより工具刃先を計測することも可能であるが、多刃
工具の切刃を切刃毎に主軸を停止すれば計測所要時間が
多くなる等の欠点があり、計測の自動化と計測制御工作
機械の工具の切刃の振れを計測する方法として適当でな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた機
外で工具ホルダに装着した工具の刃先の振れを計測する
方法では主軸の振れを含めた刃の振れを計測するもので
ないという問題を有しており、機内でダイヤルゲージを
使用して計算する場合は自動計測になじまず、レーザー
ビームで機内計測する場合でも各切刃毎に主軸回転を停
止させて計測するので計測所要時間が多くなるという問
題を有する。本発明は従来の技術が有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的するところは
予め機外で計測して適正に工具ホルダに装着された多刃
工具を主軸に装着後、機内のレーザビーム計測手段によ
り多刃工具の切刃高さの最大・最小値を主軸の回転中に
計測する方法を提供しようとするものである。
外で工具ホルダに装着した工具の刃先の振れを計測する
方法では主軸の振れを含めた刃の振れを計測するもので
ないという問題を有しており、機内でダイヤルゲージを
使用して計算する場合は自動計測になじまず、レーザー
ビームで機内計測する場合でも各切刃毎に主軸回転を停
止させて計測するので計測所要時間が多くなるという問
題を有する。本発明は従来の技術が有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的するところは
予め機外で計測して適正に工具ホルダに装着された多刃
工具を主軸に装着後、機内のレーザビーム計測手段によ
り多刃工具の切刃高さの最大・最小値を主軸の回転中に
計測する方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の刃具の振れ検出方法は、数値制御工作機械の
主軸に装着した円周上に切刃を固着した工具の振れを検
出する方法であって、前記工具刃先の位置を検出する光
ビームによる検出手段を機内に配置して、前記工具を回
転させて主軸軸線に直角方向に移動させ、最も高い切刃
を計測するときは工具の外側から中心に向かって工具を
移動させ光ビームが一瞬でも遮断された時にセンサー信
号を出力し、最も低い切刃を計測するときは工具の中心
側から外側に向かって工具を移動させ光ビームが一瞬で
も通過した瞬間にセンサー信号を出力し、最も高い切刃
と最も低い切刃の位置のデータを演算して刃具の振れを
求めるようになしたものである。本発明の方法によれば
主軸にフライス工具を装着後加工作業に着手する前に主
軸と工具を含めた回転部剤の振れを工具の刃先振れとし
て主軸回転中に自動的に計測することが可能となる。
に本発明の刃具の振れ検出方法は、数値制御工作機械の
主軸に装着した円周上に切刃を固着した工具の振れを検
出する方法であって、前記工具刃先の位置を検出する光
ビームによる検出手段を機内に配置して、前記工具を回
転させて主軸軸線に直角方向に移動させ、最も高い切刃
を計測するときは工具の外側から中心に向かって工具を
移動させ光ビームが一瞬でも遮断された時にセンサー信
号を出力し、最も低い切刃を計測するときは工具の中心
側から外側に向かって工具を移動させ光ビームが一瞬で
も通過した瞬間にセンサー信号を出力し、最も高い切刃
と最も低い切刃の位置のデータを演算して刃具の振れを
求めるようになしたものである。本発明の方法によれば
主軸にフライス工具を装着後加工作業に着手する前に主
軸と工具を含めた回転部剤の振れを工具の刃先振れとし
て主軸回転中に自動的に計測することが可能となる。
【０００７】また、最も低い刃先を検出するときの理論
回転数Ｓ2 〔ｍｉｎ-1〕を、６０／（切刃数×Δｔ）＜
Ｓ2 ＜（６０×２）／（切刃数×Δｔ）で求め、刃先の
検出要求精度がＰ〔μｍ〕のときは工具の送り速度Ｆ
〔ｍｍ・ｍｉｎ-1〕は、Ｆ＝Ｐ×Ｓ×１０-3で求めてな
る工具回転中に刃先の位置を計測できる工具の回転数Ｓ
の範囲は、最も高い刃先を検出するときの理論回転数Ｓ
1 〔ｍｉｎ-1〕を、Ｓ1＜６０÷Δｔ〔Δｔはセンサー
出力信号のパルス巾，秒〕、最も低い刃先を検出すると
きの理論回転数Ｓ2 〔ｍｉｎ-1〕は、６０／（切刃数×
Δｔ）＜Ｓ2 ＜（６０／２×Δｔ）で求め、刃先の検出
要求精度がＰ〔μｍ〕のときは工具の送り速度Ｆ〔ｍｍ
・ｍｉｎ-1〕は、Ｆ＝Ｐ×Ｓ×１０-3で求めてなる数値
とするようになしたものである。本発明により主軸に装
着され回転中の刃具の刃先位置を計測可能にするもので
あるが、高い刃先と低い刃先を主軸回転中に検出可能な
主軸の回転数の範囲を予め明確にし、その範囲内で選択
した回転数において検出したい刃先の位置の精度により
主軸の送り速度を容易に決定することができるので自動
計測が容易となる。
回転数Ｓ2 〔ｍｉｎ-1〕を、６０／（切刃数×Δｔ）＜
Ｓ2 ＜（６０×２）／（切刃数×Δｔ）で求め、刃先の
検出要求精度がＰ〔μｍ〕のときは工具の送り速度Ｆ
〔ｍｍ・ｍｉｎ-1〕は、Ｆ＝Ｐ×Ｓ×１０-3で求めてな
る工具回転中に刃先の位置を計測できる工具の回転数Ｓ
の範囲は、最も高い刃先を検出するときの理論回転数Ｓ
1 〔ｍｉｎ-1〕を、Ｓ1＜６０÷Δｔ〔Δｔはセンサー
出力信号のパルス巾，秒〕、最も低い刃先を検出すると
きの理論回転数Ｓ2 〔ｍｉｎ-1〕は、６０／（切刃数×
Δｔ）＜Ｓ2 ＜（６０／２×Δｔ）で求め、刃先の検出
要求精度がＰ〔μｍ〕のときは工具の送り速度Ｆ〔ｍｍ
・ｍｉｎ-1〕は、Ｆ＝Ｐ×Ｓ×１０-3で求めてなる数値
とするようになしたものである。本発明により主軸に装
着され回転中の刃具の刃先位置を計測可能にするもので
あるが、高い刃先と低い刃先を主軸回転中に検出可能な
主軸の回転数の範囲を予め明確にし、その範囲内で選択
した回転数において検出したい刃先の位置の精度により
主軸の送り速度を容易に決定することができるので自動
計測が容易となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面にもと
づき説明する。図１は加工機である門形マシニングセン
タのクロスレールに取着されたレーザ測定器と、主軸頭
とを示す斜視図である。図１において、図示しないベッ
ドの横脇に立設されたコラムにＺ軸と平行なＷ軸方向に
位置決め可能にクロスレール１が設置されていて、クロ
スレール１は前面にＹ軸方向の案内面を有し、このＹ軸
案内に沿って移動位置決め可能に主軸頭２が載架されて
いる。主軸頭２には主軸ラム３がＺ軸方向に移動位置決
め可能に設けられていて、主軸ラム３にアタッチメント
４が装着され、この内部に図示しない主軸が複数個の軸
受により回転可能に軸承されている。アタッチメント４
の先端テーパ穴にフライスアーバ５に把持された被測定
工具であるフライス工具Ｔが着脱可能に装着されてい
る。
づき説明する。図１は加工機である門形マシニングセン
タのクロスレールに取着されたレーザ測定器と、主軸頭
とを示す斜視図である。図１において、図示しないベッ
ドの横脇に立設されたコラムにＺ軸と平行なＷ軸方向に
位置決め可能にクロスレール１が設置されていて、クロ
スレール１は前面にＹ軸方向の案内面を有し、このＹ軸
案内に沿って移動位置決め可能に主軸頭２が載架されて
いる。主軸頭２には主軸ラム３がＺ軸方向に移動位置決
め可能に設けられていて、主軸ラム３にアタッチメント
４が装着され、この内部に図示しない主軸が複数個の軸
受により回転可能に軸承されている。アタッチメント４
の先端テーパ穴にフライスアーバ５に把持された被測定
工具であるフライス工具Ｔが着脱可能に装着されてい
る。
【０００９】クロスレール１下面のＹ軸移動端部近くに
レーザ測定器６が取付台７を介してレーザ光軸がＸ軸方
向を向くように固着されている。レーザ測定器６はレー
ザ発光部６ａから出るレーザ光ａが受光部６ｂの小窓を
通って内部のダイオードに到達するのを監視し、工具が
レーザ光ａを直角に横切って通過する際の遮断された影
が小窓の９０％となったとき、センサー信号を出力する
もので、ケーブル８は電源電圧の供給及びセンサー信号
を図示しないＮＣ装置に送る電線で、９は保護カバーで
ある。
レーザ測定器６が取付台７を介してレーザ光軸がＸ軸方
向を向くように固着されている。レーザ測定器６はレー
ザ発光部６ａから出るレーザ光ａが受光部６ｂの小窓を
通って内部のダイオードに到達するのを監視し、工具が
レーザ光ａを直角に横切って通過する際の遮断された影
が小窓の９０％となったとき、センサー信号を出力する
もので、ケーブル８は電源電圧の供給及びセンサー信号
を図示しないＮＣ装置に送る電線で、９は保護カバーで
ある。
【００１０】レーザ測定器６は例えばＢＬＵＭ社製のマ
シニングセンタ用Ｌａｓｅｒ『ＭＩＣＲＯ』等市販のも
のを使用することができる。またマシニングセンタの図
示しないＮＣ装置はレーザ測定器６からのセンサー信号
を受信すると、受信時の現在位置を読み取り、その場で
軸移動を停止するようになっている。
シニングセンタ用Ｌａｓｅｒ『ＭＩＣＲＯ』等市販のも
のを使用することができる。またマシニングセンタの図
示しないＮＣ装置はレーザ測定器６からのセンサー信号
を受信すると、受信時の現在位置を読み取り、その場で
軸移動を停止するようになっている。
【００１１】図２（ａ）は被測定物がレーザビームの光
軸を遮断していない状態でセンサー信号が出力されてい
ない状態で被測定物の刃先は検出されない。図２（ｂ）
は被測定物がレーザビーム光軸を遮断している状態でセ
ンサー信号が出力されている状態であるが被測定物の刃
先は検出されない。図２（ｃ）は被測定物の刃先にレー
ザビームの光軸が遮断若しくは工具刃先が通過時の状態
でいずれの場合もセンサー信号が出力を開始して被測定
物の刃先を検出することを示している。
軸を遮断していない状態でセンサー信号が出力されてい
ない状態で被測定物の刃先は検出されない。図２（ｂ）
は被測定物がレーザビーム光軸を遮断している状態でセ
ンサー信号が出力されている状態であるが被測定物の刃
先は検出されない。図２（ｃ）は被測定物の刃先にレー
ザビームの光軸が遮断若しくは工具刃先が通過時の状態
でいずれの場合もセンサー信号が出力を開始して被測定
物の刃先を検出することを示している。
【００１２】次に上述のように構成されている計測装置
を用いてフライス工具の最も高い刃先と最も低い刃先の
位置を測定して刃先の振れを検出する方法を説明する。
初めにフライス工具の最も高い刃先と最も低い刃先を検
出するときの工具回転数Ｓと刃先位置の検出精度を決定
する送り速度Ｆについて説明する。
を用いてフライス工具の最も高い刃先と最も低い刃先の
位置を測定して刃先の振れを検出する方法を説明する。
初めにフライス工具の最も高い刃先と最も低い刃先を検
出するときの工具回転数Ｓと刃先位置の検出精度を決定
する送り速度Ｆについて説明する。
【００１３】図３（ａ）は最も高い切刃を検出する場合
の工具の送り方向とビーム軸との位置関係を示してい
る。ｔ1 〜ｔ4 はフライス工具に定着されたチップを示
している。図３（ｂ）の状態から工具が移動して刃先が
ビーム軸を遮断〔図３（ｃ）〕することにより回転中の
フライス工具の中で最も外側に出た切刃が検出可能であ
る。遮断したときに受光部のセンサーが例えば０．１秒
間のパルスを出力しスキップ信号として数値制御装置へ
送られてその時の刃先の位置を記憶し、次の計測プロセ
スへ移行を指令する。
の工具の送り方向とビーム軸との位置関係を示してい
る。ｔ1 〜ｔ4 はフライス工具に定着されたチップを示
している。図３（ｂ）の状態から工具が移動して刃先が
ビーム軸を遮断〔図３（ｃ）〕することにより回転中の
フライス工具の中で最も外側に出た切刃が検出可能であ
る。遮断したときに受光部のセンサーが例えば０．１秒
間のパルスを出力しスキップ信号として数値制御装置へ
送られてその時の刃先の位置を記憶し、次の計測プロセ
スへ移行を指令する。
【００１４】図４（ａ）は最も低い切刃を検出する場合
の工具の送り方向とビーム軸との位置関係を示してい
る。この場合ビーム軸はフライス工具の切刃によって遮
断されている位置から工具を移動させ〔図３（ｂ）〕回
転中のフライス工具の中で切刃の内最も外径の小さい位
置即ち切刃の中で最も低い切刃がきたときにビーム軸が
刃先の外へ出ることとなり光線が受光部６ｂに達するこ
ととなる。受光部に光が達したときに受光部から一定の
パルスを出力（例えばパルス巾０．１秒）しスキップ信
号が数値制御装置へ送られる。この場合はここではＢ接
点方式（ノーマルクローズド）の信号処理といい、前記
光を遮断したときに例えば０．１秒のセンサー信号を出
力してスキップ信号を出力する場合をＡ接点方式（ノー
マルオープン）の信号処理と定めることとする。
の工具の送り方向とビーム軸との位置関係を示してい
る。この場合ビーム軸はフライス工具の切刃によって遮
断されている位置から工具を移動させ〔図３（ｂ）〕回
転中のフライス工具の中で切刃の内最も外径の小さい位
置即ち切刃の中で最も低い切刃がきたときにビーム軸が
刃先の外へ出ることとなり光線が受光部６ｂに達するこ
ととなる。受光部に光が達したときに受光部から一定の
パルスを出力（例えばパルス巾０．１秒）しスキップ信
号が数値制御装置へ送られる。この場合はここではＢ接
点方式（ノーマルクローズド）の信号処理といい、前記
光を遮断したときに例えば０．１秒のセンサー信号を出
力してスキップ信号を出力する場合をＡ接点方式（ノー
マルオープン）の信号処理と定めることとする。
【００１５】次に工具回転中に最も高い刃と最も低い刃
の位置を検出するために条件としての工具の回転数を決
定する方法について説明する。
の位置を検出するために条件としての工具の回転数を決
定する方法について説明する。
【００１６】先ず最も高い刃の位置を検出する場合は、
切刃１個につき例えばセンサー出力信号の０．１秒パル
スが出力する。仮にＮＣ側のスキップ信号採取間隔を
０．００１秒とすると、検出と同時に出される０．１秒
パルス出力はスキップ信号検出に充分な値である。従っ
て、この場合は回転数の制限はなく、検出精度に対する
送り速度の制限のみ発生する。即ち、工具を回転し刃先
の検出精度をＰμｍとするときは工具の最終送り速度Ｆ
0 は、Ｆ0 ＝Ｐ×Ｓ×１０-3（ｍｍ・ｍｉｎ-1）とすれ
ば良い。但しＦ0 は最終の送り速度であって何段階かの
送り速度を予め順次設定しておくことが望ましい。
切刃１個につき例えばセンサー出力信号の０．１秒パル
スが出力する。仮にＮＣ側のスキップ信号採取間隔を
０．００１秒とすると、検出と同時に出される０．１秒
パルス出力はスキップ信号検出に充分な値である。従っ
て、この場合は回転数の制限はなく、検出精度に対する
送り速度の制限のみ発生する。即ち、工具を回転し刃先
の検出精度をＰμｍとするときは工具の最終送り速度Ｆ
0 は、Ｆ0 ＝Ｐ×Ｓ×１０-3（ｍｍ・ｍｉｎ-1）とすれ
ば良い。但しＦ0 は最終の送り速度であって何段階かの
送り速度を予め順次設定しておくことが望ましい。
【００１７】例えば、送り速度は徐々に下げて３〜４回
で最終速度Ｆ0 にして検出精度を高めるようにする。最
終検出精度を１μｍとして高い刃先を検出するときの例
をＳ＝６０００ｍｉｎ-1で示すと次のようになる。目標
検出精度１μｍのときのＦ0 ＝１×６０００＝６．０ｍ
ｍ・ｍｉｎ-1であので、第１回目の送り速度Ｆ1 ＝１０
００とし信号ＯＮ後工具位置を６．０ｍｍ戻し、次に第
２回目の送り速度Ｆ2 ＝１００とし信号ＯＮ後同じく
０．０６ｍｍ戻す。次に第３回目の送り速度をＦ3 ＝２
０とし信号ＯＮ後０．０１戻して最終第４回目の送り速
度をＦ0 ＝６．０とし信号ＯＮで検出完了とする。
で最終速度Ｆ0 にして検出精度を高めるようにする。最
終検出精度を１μｍとして高い刃先を検出するときの例
をＳ＝６０００ｍｉｎ-1で示すと次のようになる。目標
検出精度１μｍのときのＦ0 ＝１×６０００＝６．０ｍ
ｍ・ｍｉｎ-1であので、第１回目の送り速度Ｆ1 ＝１０
００とし信号ＯＮ後工具位置を６．０ｍｍ戻し、次に第
２回目の送り速度Ｆ2 ＝１００とし信号ＯＮ後同じく
０．０６ｍｍ戻す。次に第３回目の送り速度をＦ3 ＝２
０とし信号ＯＮ後０．０１戻して最終第４回目の送り速
度をＦ0 ＝６．０とし信号ＯＮで検出完了とする。
【００１８】次に最も低い刃の位置を検出する場合を説
明する。図８において、すべての切刃が通過するときに
ビームが遮断されているのでいずれの切刃についても受
光部からセンサー出力信号の０．１パルスが出力されて
おりセンサー出力信号は常にＮＯになっている状態を示
しこの場合はスキップ信号をＮＣ装置に出力しないこと
を示している。
明する。図８において、すべての切刃が通過するときに
ビームが遮断されているのでいずれの切刃についても受
光部からセンサー出力信号の０．１パルスが出力されて
おりセンサー出力信号は常にＮＯになっている状態を示
しこの場合はスキップ信号をＮＣ装置に出力しないこと
を示している。
【００１９】工具位置を図４（ｃ）で示す位置に達する
と最も低い切刃をこえてビームが受光部に達し切刃毎に
検出していた検出信号が欠けることとなり、これに対応
するセンサー出力信号の０．１秒パルスも出力しなくな
る。これに対応するセンサー出力信号の０．１秒パルス
も出力しなくなる。図９において検出信号ｔ4 が欠けて
いる状態を示している。また、ｔ4 に対する０．１秒パ
ルスが出力しないとセンサー出力信号Ｓ2 が一部でＯＦ
Ｆの状態が発生する。
と最も低い切刃をこえてビームが受光部に達し切刃毎に
検出していた検出信号が欠けることとなり、これに対応
するセンサー出力信号の０．１秒パルスも出力しなくな
る。これに対応するセンサー出力信号の０．１秒パルス
も出力しなくなる。図９において検出信号ｔ4 が欠けて
いる状態を示している。また、ｔ4 に対する０．１秒パ
ルスが出力しないとセンサー出力信号Ｓ2 が一部でＯＦ
Ｆの状態が発生する。
【００２０】この状態が発生する工具回転数はｔ4 に隣
接する切刃ｔ3 とｔ1 が通過に要する時間が０．１秒よ
り大きいときに発生することを示している。換言すれば
２個の切刃が通過する時間がセンサー出力信号のパルス
巾より大きくなる工具回転数を低下させてくると低い切
刃が検出できることを示している。従って低い切刃を検
出することが可能な工具回転数は、Ｓ2 ＜（２×６０）
／（Δｔ×切刃数）でΔｔ＝０．１秒、切刃数＝４とす
ると、Ｓ2 ＜３００ｍｉｎ-1となる。しかし最も低い刃
先を検出する工具回転数には下限があることに留意する
必要がある。
接する切刃ｔ3 とｔ1 が通過に要する時間が０．１秒よ
り大きいときに発生することを示している。換言すれば
２個の切刃が通過する時間がセンサー出力信号のパルス
巾より大きくなる工具回転数を低下させてくると低い切
刃が検出できることを示している。従って低い切刃を検
出することが可能な工具回転数は、Ｓ2 ＜（２×６０）
／（Δｔ×切刃数）でΔｔ＝０．１秒、切刃数＝４とす
ると、Ｓ2 ＜３００ｍｉｎ-1となる。しかし最も低い刃
先を検出する工具回転数には下限があることに留意する
必要がある。
【００２１】図１０において、工具回転数を更に下げて
行くと切刃を検出して受光部が出力するセンサー出力信
号のｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 に対応する０．１秒パルスのＯＮ
信号に切れ目が生じＯＦＦの状態が発生する。このＯＦ
Ｆの状態はｔ4 によって生ずるＯＦＦの状態ともはや区
別できない。低い刃先を検出できる下限回転数は隣接す
る切刃ｔ1 とｔ2 が通過する時間が０．１秒より大きく
なると検出できなくなることを意味している。従って低
い切刃を検出することができる下限の工具の回転数Ｓ1
は、Δｔ≧（６０／Ｓ2 ）×（１／切刃数）∴Ｓ2 ≧
〔６０／（切刃数×Δｔ）〕例えばΔｔ＝０．１秒、切
刃数＝４とするとＳ2 ＝１５０ｍｉｎ-1となる。
行くと切刃を検出して受光部が出力するセンサー出力信
号のｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 に対応する０．１秒パルスのＯＮ
信号に切れ目が生じＯＦＦの状態が発生する。このＯＦ
Ｆの状態はｔ4 によって生ずるＯＦＦの状態ともはや区
別できない。低い刃先を検出できる下限回転数は隣接す
る切刃ｔ1 とｔ2 が通過する時間が０．１秒より大きく
なると検出できなくなることを意味している。従って低
い切刃を検出することができる下限の工具の回転数Ｓ1
は、Δｔ≧（６０／Ｓ2 ）×（１／切刃数）∴Ｓ2 ≧
〔６０／（切刃数×Δｔ）〕例えばΔｔ＝０．１秒、切
刃数＝４とするとＳ2 ＝１５０ｍｉｎ-1となる。
【００２２】以上をまとめると次の関係式が得られる。 （２×６０）／（Δｔ×切刃数）＞Ｓ2 ＞６０／（Δｔ
×切刃数） 上記関係式を充足するＳ2 を回転数を選定し前記送り速
度の決定の方法により最終送り速度を選べば最も低い刃
先の位置を目的とする精度で検出することが可能であ
る。ところで工具回転数は理論上は、Ｓ＝６０／（刃数
×０．１）ｍｉｎ-1で表されるが実際の工具回転数の選
定に際しては、信号の遅れ時間、工具回転数の回転数誤
差、ＮＣ装置側でのスキップ信号採り込みタイミングの
時間ロスを考えマージンを考慮する必要があり係数ｋで
除し理論値より高い工具回転数の範囲で検出が可能であ
りそれを式で示すと次のように表示できる。最も低い切
刃を検出する場合の工具回転数Ｓ2 は、（ｋ×２×６
０）／（Δｔ×切刃数）＞Ｓ2 ＞６０／Δｔ×切刃数×
ｋ、ここでｋは前述のセンサー出力信号がＮＣ装置で処
理しサーボ系を駆動するまでのロス時間と工具回転数の
回転数誤差等に基づくマージンによって定まるものであ
る。
×切刃数） 上記関係式を充足するＳ2 を回転数を選定し前記送り速
度の決定の方法により最終送り速度を選べば最も低い刃
先の位置を目的とする精度で検出することが可能であ
る。ところで工具回転数は理論上は、Ｓ＝６０／（刃数
×０．１）ｍｉｎ-1で表されるが実際の工具回転数の選
定に際しては、信号の遅れ時間、工具回転数の回転数誤
差、ＮＣ装置側でのスキップ信号採り込みタイミングの
時間ロスを考えマージンを考慮する必要があり係数ｋで
除し理論値より高い工具回転数の範囲で検出が可能であ
りそれを式で示すと次のように表示できる。最も低い切
刃を検出する場合の工具回転数Ｓ2 は、（ｋ×２×６
０）／（Δｔ×切刃数）＞Ｓ2 ＞６０／Δｔ×切刃数×
ｋ、ここでｋは前述のセンサー出力信号がＮＣ装置で処
理しサーボ系を駆動するまでのロス時間と工具回転数の
回転数誤差等に基づくマージンによって定まるものであ
る。
【００２３】次に本発明に係る測定方法をフローチャー
ト図１１により説明する。ステップＳ１において測定開
始に当たり測定用ビームで受光側に放射する。ステップ
Ｓ２において工具原点の位置を記憶させる。最初に計測
するのはフライス工具の切刃の内最も高い刃先の検出か
らとする。センサー出力信号の処理条件をＡ接点方式
（ノーマルオープン）により処理するよう回路条件を選
定する。即ちセンサー出力信号が発生したときにＮＣ装
置へのスキップ信号を出力させるためである。
ト図１１により説明する。ステップＳ１において測定開
始に当たり測定用ビームで受光側に放射する。ステップ
Ｓ２において工具原点の位置を記憶させる。最初に計測
するのはフライス工具の切刃の内最も高い刃先の検出か
らとする。センサー出力信号の処理条件をＡ接点方式
（ノーマルオープン）により処理するよう回路条件を選
定する。即ちセンサー出力信号が発生したときにＮＣ装
置へのスキップ信号を出力させるためである。
【００２４】ステップＳ４では工具回転数Ｓ1 を設定す
る。ステップＳ５では工具の移動方向を図３に示す方向
に移動するように定める。ステップＳ６では工具の送り
速度Ｆを設定する。送り速度は切刃の高さの検出精度に
関係する。例えば１μｍの精度で切刃の位置を検出する
場合に送り速度ＦをＦ＝１μｍ×Ｓ1 ×１０-3（ｍｍ）
に定めたとすれば極めてゆっくりした検出方法となる。
従って先に記述したように最終送り速度に至るまでに早
い送り速度から出発して３段階程度の速度を予め定めて
おきセンサー受光部で検出するごとに工具の送りを一定
量戻して最終の送り速度により刃先を検出するようにし
て検出する精度を満足できるように設定する。
る。ステップＳ５では工具の移動方向を図３に示す方向
に移動するように定める。ステップＳ６では工具の送り
速度Ｆを設定する。送り速度は切刃の高さの検出精度に
関係する。例えば１μｍの精度で切刃の位置を検出する
場合に送り速度ＦをＦ＝１μｍ×Ｓ1 ×１０-3（ｍｍ）
に定めたとすれば極めてゆっくりした検出方法となる。
従って先に記述したように最終送り速度に至るまでに早
い送り速度から出発して３段階程度の速度を予め定めて
おきセンサー受光部で検出するごとに工具の送りを一定
量戻して最終の送り速度により刃先を検出するようにし
て検出する精度を満足できるように設定する。
【００２５】ステップＳ７で工具の送りが最終の送り速
度に達して刃先を検出しステップＳ８においてセンサー
出力信号の０．１秒パルスが出力され、ステップＳ９に
おいてスキップ信号がＮＣ装置に出力されるとステップ
Ｓ１０のデータとステップＳ２の工具原点のデータとか
ら最も高い切刃の位置が演算され記憶される。
度に達して刃先を検出しステップＳ８においてセンサー
出力信号の０．１秒パルスが出力され、ステップＳ９に
おいてスキップ信号がＮＣ装置に出力されるとステップ
Ｓ１０のデータとステップＳ２の工具原点のデータとか
ら最も高い切刃の位置が演算され記憶される。
【００２６】次に最も低い刃の位置の検出に移行する。
ステップＳ１２においてセンサー出力信号の処理上Ｂ接
点方式（ノーマルクローズド）を選択する。Ｂ接点方式
とは、センサー出力信号が消滅したときスキップ信号を
出力する方式のことである。ステップＳ１３において次
に低い刃先を工具回転中に検出するために必要な工具回
転数Ｓ2 を選定する。Ｓ2 の選択できる範囲は一定の条
件があり、６０÷（切刃数×Δｔ）＜Ｓ2 ＜（２×６
０）／（Δｔ×切刃数）の条件を満たす範囲から選定す
る。
ステップＳ１２においてセンサー出力信号の処理上Ｂ接
点方式（ノーマルクローズド）を選択する。Ｂ接点方式
とは、センサー出力信号が消滅したときスキップ信号を
出力する方式のことである。ステップＳ１３において次
に低い刃先を工具回転中に検出するために必要な工具回
転数Ｓ2 を選定する。Ｓ2 の選択できる範囲は一定の条
件があり、６０÷（切刃数×Δｔ）＜Ｓ2 ＜（２×６
０）／（Δｔ×切刃数）の条件を満たす範囲から選定す
る。
【００２７】ステップＳ１４では工具の移動方向を図４
に示す方向に移動するように定める。次にステップＳ１
５では工具の移動方向を図４に示す方向に移動するよう
に定める。次にステップＳ１５では工具の送り速度Ｆを
設定する。最終の送り速度とに至るまでのプロセスは最
も高い刃を検出する場合と同じである。ステップＳ１６
で工具の送りが最終の送り速度で刃先を検出し、ステッ
プＳ１７でセンサー出力信号の０．１秒パルスが出力さ
れ、ステップＳ１８でスキップ信号がＮＣ装置に出力さ
れるとステップＳ１８で工具の刃先位置が記憶される。
ステップＳ２０においてはステップＳ１８のデータとス
テップＳ２の工具原点のデータとから最も低い切刃の位
置が演算され記憶される。ステップＳ２１においてステ
ップＳ１１とＳ２０のデータとから工具刃の振れを演算
して求め測定を完了する。
に示す方向に移動するように定める。次にステップＳ１
５では工具の移動方向を図４に示す方向に移動するよう
に定める。次にステップＳ１５では工具の送り速度Ｆを
設定する。最終の送り速度とに至るまでのプロセスは最
も高い刃を検出する場合と同じである。ステップＳ１６
で工具の送りが最終の送り速度で刃先を検出し、ステッ
プＳ１７でセンサー出力信号の０．１秒パルスが出力さ
れ、ステップＳ１８でスキップ信号がＮＣ装置に出力さ
れるとステップＳ１８で工具の刃先位置が記憶される。
ステップＳ２０においてはステップＳ１８のデータとス
テップＳ２の工具原点のデータとから最も低い切刃の位
置が演算され記憶される。ステップＳ２１においてステ
ップＳ１１とＳ２０のデータとから工具刃の振れを演算
して求め測定を完了する。
【００２８】
【発明の効果】本発明の刃具の振れ検出方法は上述の通
り作用するので次に記載する効果を奏する。数値制御工
作機械のフライス工具の振れを非接触により工具回転中
に計測し最も高い切刃の位置と最も低い切刃の位置を検
出できるので一定のしきい値を超える工具の使用を制限
して工具の寿命の延長や加工面粗度の向上を計ることが
可能である。計測は自動化されるので稼働効率の向上も
期待でき、作業開始前に計測すればツールホルダを主軸
に装着するまでの工具準備作業の点検をかねて実施でき
ることとなる。
り作用するので次に記載する効果を奏する。数値制御工
作機械のフライス工具の振れを非接触により工具回転中
に計測し最も高い切刃の位置と最も低い切刃の位置を検
出できるので一定のしきい値を超える工具の使用を制限
して工具の寿命の延長や加工面粗度の向上を計ることが
可能である。計測は自動化されるので稼働効率の向上も
期待でき、作業開始前に計測すればツールホルダを主軸
に装着するまでの工具準備作業の点検をかねて実施でき
ることとなる。
【図１】マシニングセンタのクロスレールに取着された
レーザ測定器と主軸頭部分の斜視図である。
レーザ測定器と主軸頭部分の斜視図である。
【図２】（ａ）はレーザビームが工具刃先を通過してい
る状態を示す説明図、（ｂ）はレーザ光が工具刃先で遮
断されている状態を示す説明図、（ｃ）はレーザ光が工
具刃先で遮断もしくは工具刃先が通過した時の状態の説
明図である。ビーム受光部からいずれの場合にもセンサ
ー出力信号のΔｔ秒パルスが出力される。
る状態を示す説明図、（ｂ）はレーザ光が工具刃先で遮
断されている状態を示す説明図、（ｃ）はレーザ光が工
具刃先で遮断もしくは工具刃先が通過した時の状態の説
明図である。ビーム受光部からいずれの場合にもセンサ
ー出力信号のΔｔ秒パルスが出力される。
【図３】（ａ）は工具が回転しながらレーザビーム軸方
向に接近する状態の説明図、（ｂ）は工具の切刃が測定
開始前はレーザビームとは離れた位置にあることを示す
説明図、（ｃ）は工具が移動して最も高い切刃がレーザ
ービームを遮断した状態を示す説明図である。
向に接近する状態の説明図、（ｂ）は工具の切刃が測定
開始前はレーザビームとは離れた位置にあることを示す
説明図、（ｃ）は工具が移動して最も高い切刃がレーザ
ービームを遮断した状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）は工具が回転しながらレーザビーム軸か
ら離れる方向に移動する状態を示す図、（ｂ）は工具の
切刃によって測定開始前はレーザビームが切刃で遮断さ
れている状態を示す図、（ｃ）は工具が移動して最も低
い切刃の先をレーザビームが通過する時点の状態を示す
図である。
ら離れる方向に移動する状態を示す図、（ｂ）は工具の
切刃によって測定開始前はレーザビームが切刃で遮断さ
れている状態を示す図、（ｃ）は工具が移動して最も低
い切刃の先をレーザビームが通過する時点の状態を示す
図である。
【図５】レーザビームを常に受光している時のセンサー
検出信号Ｑ1 とセンサー出力信号Ｑ２を示すグラフであ
る〔図３（ｂ）〕。
検出信号Ｑ1 とセンサー出力信号Ｑ２を示すグラフであ
る〔図３（ｂ）〕。
【図６】（ａ）（ｂ）は最も高い刃先を検出時にセンサ
ー出力信号の検出ができることを示すグラフである。
ー出力信号の検出ができることを示すグラフである。
【図７】（ａ）（ｂ）は最も高い刃先を検出時にセンサ
ー出力信号Ｑ2 の検出ができることを示すグラフであ
る。
ー出力信号Ｑ2 の検出ができることを示すグラフであ
る。
【図８】最も低い刃を検出する時に常にレーザビームが
遮断されているときは常にセンサー出力信号Ｑ2 がある
のでＢ接点方式（ノーマルクローズド）時は変化を検出
できない状態を示すグラフである。
遮断されているときは常にセンサー出力信号Ｑ2 がある
のでＢ接点方式（ノーマルクローズド）時は変化を検出
できない状態を示すグラフである。
【図９】最も低い刃先を検出する場合一定回転以下でな
いとセンサー信号出力Ｑ2 を検出できないことを示すグ
ラフである。
いとセンサー信号出力Ｑ2 を検出できないことを示すグ
ラフである。
【図１０】最も低い刃先を検出する場合に一定回転以上
でないとセンサー出力信号の出力Ｑ2 で刃先を特定でき
ない状態を示すグラフである。
でないとセンサー出力信号の出力Ｑ2 で刃先を特定でき
ない状態を示すグラフである。
【図１１】本発明の計測の順序を説明するフローチャー
トである。
トである。
Ｔ 被測定物（工具） ａ レーザビーム １ クロスレール ２ 主軸頭 ３ 主軸ラム ４ アタッチメント ５ フライスアーバ ６ レーザ測定器 ６ａ レーザ発光部 ６ｂ レーザ受光部 ７ 取付台 ８ ケーブル ９ 保護カバー
Claims (2)
- 【請求項１】 数値制御工作機械の主軸に装着した円周
上に切刃を固着した工具の振れを検出する方法であっ
て、前記工具刃先の位置を検出する光ビームによる検出
手段を機内に配置して、前記工具を回転させて主軸軸線
に直角方向に移動させ、最も高い切刃を計測するときは
工具の外側から中心に向かって工具を移動させ光ビーム
が一瞬でも遮断された時にセンサー信号を出力し、最も
低い切刃を計測するときは工具の中心側から外側に向か
って工具を移動させ光ビームが一瞬でも通過した瞬間に
センサー信号を出力し、最も高い切刃と最も低い切刃の
位置のデータを演算して刃具の振れを求めることを特徴
とする刃具の振れ検出方法。 - 【請求項２】 工具回転中に刃先の位置を計測できる工
具の回転数Ｓの範囲は、最も低い刃先を検出するときの
理論回転数Ｓ2 〔ｍｉｎ-1〕を、６０／（切刃数×Δ
ｔ）＜Ｓ2 ＜（６０×２）／（切刃数×Δｔ）で求め、
刃先の検出要求精度がＰ〔μｍ〕のときは工具の送り速
度Ｆ〔ｍｍ・ｍｉｎ-1〕は、Ｆ＝Ｐ×Ｓ×１０-3で求め
てなる請求項１記載の刃具の振れ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36958697A JP3421562B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 刃具の振れ検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36958697A JP3421562B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 刃具の振れ検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11188577A true JPH11188577A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3421562B2 JP3421562B2 (ja) | 2003-06-30 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36958697A Expired - Fee Related JP3421562B2 (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | 刃具の振れ検出方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3421562B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001328049A (ja) * | 2000-05-23 | 2001-11-27 | Daishowa Seiki Co Ltd | 刃物検知装置 |
| JP2003524154A (ja) * | 1999-11-22 | 2003-08-12 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 機械上の対象物を測定する光学測定装置 |
| JP2006510495A (ja) * | 2002-12-19 | 2006-03-30 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | ツール分析装置及び方法 |
| EP1745884A1 (de) * | 2005-07-21 | 2007-01-24 | Cross Hüller GmbH | Verfahren zur Sitz- oder Unwucht-Prüfung eines Werkzeugs |
| JP2010052053A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Niigata Machine Techno Co Ltd | 工具の切刃測定方法及び測定装置 |
| JP2011036959A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Okuma Corp | 工作機械のタッチプローブのキャリブレーション方法及び工作機械 |
| CN103206920A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-17 | 上海理工大学 | 用于二次元影像测量仪的刀具参数的测定装置 |
| 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 |
| CN105108583A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-12-02 | 哈尔滨理工大学 | 基于隔振式电涡流传感器测量动态铣削力装置及测量方法 |
| CN106853596A (zh) * | 2015-12-09 | 2017-06-16 | 湖南中大创远数控装备有限公司 | 铣刀盘的校正方法、装置 |
| CN109839066A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-04 | 北京金万众机械科技有限公司 | 一种非接触式刀具动态跳动测量仪 |
| WO2020143203A1 (zh) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | 北京理工大学 | 一种深孔镗削加工颤振的在线监测与抑制方法 |
| CN112912208A (zh) * | 2018-08-22 | 2021-06-04 | 德国波龙科技有限公司 | 一种工件加工机中的刀具检测 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36958697A patent/JP3421562B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112912208A (zh) * | 2018-08-22 | 2021-06-04 | 德国波龙科技有限公司 | 一种工件加工机中的刀具检测 |
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|---|---|
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