JPS5914404A - 刃先自動補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中ぐり作業における中ぐクバイトの摩耗量に
対応してこの中ぐクパイトの刃先と主軸の軸心との距離
を自動的に補正する刃先自動補正装置に胸する。

中ぐ９作業に際して、刃具が次第に摩耗するに従って加
工寸法に誤差を生じ、加工精度が落ちてくることは、中
ぐり加工以外に刃具を用いた他の機械加工と同様によく
知られていることである・従って通常の切削を長時間継
続する場合において、正栽の加工寸法をあらかじめ設定
した精度内に維持することは限界がある。そのために従
来から刃具の摩耗量に対応して逐次補正を自動的に行う
方法がいろいろ考えられている・例えは特公昭５５−１
３１４１３号に開示された補正装置付工作機械もその内
の一つである。この装置は、第１図及びそのＡ−Ａ矢視
断面を表す第２図に示すように、主軸１に一体的に嵌合
されてい°る工具ホルダ２に、外周に等間隔に複数の係
止＃Ｉ３が刻設された円筒状の保持ナツト４が螺合され
ており、この保持ナツト４の径方向に沿ってこの保持ナ
ツト４に向かって往復動すると共に往動端、つまり保持
ナツト４に最も近づいた状態で係止溝３に係止する係止
ロッド５が、主軸頭１′に往復駆動自在に取り付けられ
ている。従って係止ロッド５を係止溝３に係止した状態
で主軸１と共に工具ホルダ２を回すと保持ナツト４は回
転することなくその軸方向に沿って移動する。また工具
ホルダ２先端部（第１図中右側〕は筒状になっており、
その中にロッド６が往復動自在に嵌合され、更にこのロ
ッド６の後端部（第１図中右側）は、この工具ホルダ２
にその細心に沿って穿設した１対の長′に７８７　ａを
通るビン８で、保持ナツト４と一体的に連結されている
。ロッド６の先端部には、その後端側に向かうテーバ部
９が設けられており、これに摺接するビン１０が、ロッ
ド６の後方への移動によってロッド６の径方向外側に押
し出されると共にこのビン１０Ｖｉ、工具ホルダ２先端
ｓｌＡ周に後端部を固定した刃具１１の先端部を内側か
ら押してこの刃具１１をロッド６、つまり主軸ｌの経方
向外側に僅かに押し曲げる。従って刃Ａｌｌが摩耗した
なうは、係止ロッド５を往動して係止溝３のどれかに係
止させ工具ホルダ２を回すことにより保持ナツト４と共
にロッド６を先端方向に移動し、ビン８を主軸ｌの径方
向ｌｌＳ側に押し出す。その結果、刃具１１の刃先が径
方向外側に弾性的に押し囲けられ、刃先の摩耗した量の
補正ができるようになっていξ。

ところがこの装置は、刃具自体の弾性変形を利用して主
軸ｌの軸心から刃先までの距離を変えるようＫしたもの
である為、刃具１１の剛性を著しく低下、しなければな
らず、その結果刃具１１が変形しやすく、切削性能が低
下してしまううえ、刃先の位置を補正する為に刃Ａｌｌ
を工具ホルダ２の径方向外側に曲げた後のこの刃具１１
を確実に固定するクランプ損得がなく、誤差を生じ易い
。更に損得上ビン８とロッド６のテーパ部９との摺動面
の摩耗によるがたつきを生じ、補正駿が不確実になる等
の欠点があｐ。

あま９好ましい効果は望めない・ また仙の従来方法としてマシニングセンタを用いる場合
は、補正のため専用の駆動装置、例えは主軸後部に取り
付けられる制御モータや流体アクチュエータ等が必要で
あり、このため機械構成が複雑にな夛、しかも高価にな
る欠点があった。

そこで本発明は、上述した欠点を解消し、高ｎ度な刃先
補正が単時間に行えると共に簡単構造で小型化し得る安
価な刃先自動補正装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成する為の本発明の構成は、主軸に偏心
状態で一体的に取り付けられた第１カツプリン′グと、
中ぐクバイトが取り付けられ且つ前記第１カツプリンク
の偏心中心と同心に回転及び往復動可能に前記主軸に支
持されたホルダと、このホルダに形成され且つ前記第１
カツプリン・グに係止することにょｐ当該声ルダが前記
主軸と一体回転し得る第２カツプリングと、前記ホルダ
と前記主軸との相対回転により蟲該主軸の軸心から前記
中ぐクバイトの刃先までの距離を変える補正手段とから
成る分失舎娶硼ｉ１１１ つまり、本発明は主軸にホルダを偏心させて取ｐ付け、
このホルダをその偏心中心を中心として主軸に対して相
対回転させることで偏心蓋を変えられるようにし、この
ホルダに固定し友刃其の刃先と主軸の軸心との距離を偏
心量の範囲内で任意に変えられるようにしたものである
６以下本発明を図面に示す一夾施例を基に詳細に説明す
る。尚本装置は、自動工具交換装置（Ａ、Ｔ、Ｃ）を具
備したＮＣ工作機械の主軸に装着するのに好適である為
、本実施例もそれに従ったものを用いる。本実施例によ
る刃先自動調整装置の断面構造を表−す第３図及びその
Ａ−Ａ矢視断ｒＭＪを表す第４図に示すように、主軸１
に交換可能ｌ筒状の工具ホルダ（前述したボルダとは異
なる・）２が、テーバ部１２で主軸ｌと同心に嵌合して
おり、更にこの工具ホルダ２は、主軸１先端部（第３図
中左側）に周方面に沿って複数等間隔に突設したキー１
３と係合して主軸Ｌｊｋ一体に回転駆動されるようにな
っている＠また、この工具ホルダ２はその後端部（第３
図中有側）に一体的に取り付けたプルスタッド１４に、
主軸１に内蔵された図示しない把持装置が挾持して後方
に引張られている０工具ホルダ２の先端には、周縁部に
多数の歯（本実施例では図示していないが１２０ある。

）を刻設した環状のカップリング（第１カツプリング）
１５が、主軸ｌに対して偏ＩＬ？状態で固定芒れており
、この偏心量は、主軸ｌの軸心を基準として図中に示す
ａである・更にこのカップリング１５に噛み合う同様の
カップリング（第２カツプリング）１５ａが固定される
と共に外周に後述する割出し用のラックと噛み合う歯！
１６を形成した筒状のホルダ１６”を、カップリング１
５に、このカップリング１５と同心状態、つまり主軸ｌ
に対して偏ＩＬ？量ａで回転可能且つ往復動可能に嵌合
されている０更に先端部がこのホルダ１６１に一体的に
嵌合したロッド１７が、前記カップリング１５と同様に
工具ホルダ２にａの偏心量でこのカップリング１５と同
心に固定烙れた環状のはね受け１８に回転自在且つこの
はね受１８の軸に沿って往復動自在に嵌合されている。

またこのロッド１７の後端に突設した７ラック部１９と
ばね受１８との間に、カップリング１５ａがカップリン
グ１５と噛み合うようにロッド１７にｄね力が付勢する
、皿はね２０が介装されている＠尚皿ばね２０とはね受
１８との間には、スラスト軸受２１が設けられており、
ロッド１７の回転に皿はね２０が追従できるようになっ
ている。従ってホルダ１６’をカップリング１５との嵌
合状態を維持したままカップリング１５Ｈのカップリン
グ１５との噛み合いを解いてロッド１７と共に工具ホル
ダ２つまり主軸ｌに対して相対回転すると、これらホル
ダ１６”及びロッド１７等は、主軸ｌに対して偏心状態
つまり偏心中心を中心として回転する。一方、主軸頭本
体２２に設けられた往復駆動するピストン２３の先端が
当接して、ロッド１７の軸と＃１は平行に揺動するレバ
ー２４が、この主軸頭本体２２に枢支されており、この
レバー２４は主軸頭本体２２に取り付けた圧縮コイルば
ね２５によって復帰される。またホルダ１６′後端面に
スラスト軸受２１ａを介して、回転自在に当接する円筒
状の軸受座２６がロッド１７に嵌合している＠この軸受
座２６どはね受１８との間には、ロッド１７１Ａ周を覆
ってこのロッド１７と直交すると共に上端部（第３図中
上方）が、ロッド１７と直角な方向（第４図中左右方向
）に沿ったビン２７で回動自在に枢支されて、下端部（
第３図中下方）がロッド１７の軸とほぼ平行な方向に揺
動するレバー２８が設けられており、このレバー２８の
下端部と前記レバー２４の上端部とは、ｔデは対向状態
にあり、これらの間には、稜端部にレバー２４の上端部
が当接し得ると共に先端部がレバー２８の下端部に当接
し得る押し出しビン２９が、その先端部に形成した頭部
をレバー２８＃ｌにして工具ホルダ２に、ロッド１７の
軸と平行な方向に往俵動自在に嵌合している・またレバ
ー２８は、軸受座２６に、このレバー２８に突出状態で
嵌合した１対の銅球３０を介して当接し得るようになっ
ており、更に先端が軸受座２６に当接して、レバ−２８
下端部が押し出しビン２９先端の頭部に当接するように
ばね力がこのレバー２８に付勢する圧縮コイルばね３１
がレバー２８内に設けられている。

従ってピストン２３が往動すると、押し出しビン２９が
レバー２４に押されてレバー２８を押し、更にこのレバ
ー２８によって軸受座２６と共にホルダ１６’が、皿は
ね２ｏのはねカに抗してロッド１７に沿って往動（第３
図中左方向）する。その結果、カップリング１５ａがこ
れと噛み合っているカップリング１５Ｐら外れて、偏心
中心を中心として回転自在となる。一方、このホルダ１
６’先端には先端部に刃具（中ぐクバイ））３２ｔ−取
り付けたプラケット３３が、このホルダ１６’と同心状
態で一体的に取り付けられている・更に工具ホルダ２先
端部に遊嵌された円筒状のスリーブ３４の先端部が、割
出し駆動用歯車１６に嵌合固定されており、ス９−ブ３
４が割出し駆動用歯車１６と共に主軸１に対して偏心状
態で回転したときに、スリーブ３４が工具ホルダ２に支
障のある当たり方をしないようにする為、このスリーブ
３４の内径は工具ホルダ２の外径より少なくとも偏心量
ａだけ大きくしである０またスリーブ３４の後端部には
、７ラック部３５が突設されてお９１カツプリング１５
ａがカップリンタ１５に嵌合したときの前記フランジ部
３５の接近を感知するリミットスイッチ３６が７ラック
部３５と対向状態で主軸ヘッド本体２２に取り付けられ
ている。また刃具３２に付着する切粉を全党等の流体で
吹き飛ばす為、プルスタッド１４からロッド１７と刃具
ホルダ３３を通って刃具３２取付部Ｋまで連絡する流体
通路３７が設けられている。

従って本装置は、主軸１を回転させると刃具３２が主軸
ｌの細心を中心とした一定半径のもとに回転するが、回
転を止め、ピストン２３を往動させてカップリング１５
８ｔ−カップリング１５から外してホルダ１６’を回す
と、今度は偏心中心を中心として回転し、主軸ｌの軸心
から刃具３２までの距離が偏７Ｌ？ｔａの範囲内で任意
に変えられ、その距離を設定した後にピストン２３を復
動させると皿はね２０のばね力でカッる。

次に本装置を用いての刃先の摩耗による刃具３２の位置
補正方法の一実施例をＭ５図を参照しながら説明する０
予め刃具３２の刃先から主１１＋１の軸心までの距離が
最小となるように、ホルダ１６″の刃具３２取付位置の
主軸ｌに対する偏ｌＬ？量を設定しておき、このときの
割り出し角度を０度として、これを原点位置とする。先
ず、中ぐり加工を始める前に、テーブルベース３８に取
シ付けたｔｔ　ｍ＋＋センサ３９に刃先が当接するよう
に主軸１ｔ−移動させ、その刃先が口［測センサ３９に
触れたときの接触点座標Ｘ□＊　ｙｌ　ｍ　”１を制御
装置４０内に記憶する。ここでＸは主軸１が左右動する
方向つまり紙面に対して直角な方向、ｙは生＠ｌが上下
動する方向つまり第５図中上下方向、２は王＠ｌが前後
動する方向つまジ第５図中左右方向とする０ところで加
工精度が悪くなるのは、刃先が主軸ｌの径方向に沿って
摩耗するからである。その為、刃先の前記径方向の摩耗
量を検出して七九に対応した補正をすれは艮い◎従って
刃具３２の刃先をｙ方向に沿った図中下方に向けた状態
でｉｔ側センサ３９に接触壊せるように決めておけは、
ｙ方向のみ補正すれば良いことがわかる０従って１回目
の加工を終えた後に再び刃具３２を計御」センサ３９に
当接させて、このときの接触点座標を沖ｊ定するとｙＯ
値だけ変わって２□ｗＹ２ｙｚ工となジ、補正必要量が
Δｙ＝ｙ、−ｙ□で求められる。ホルダ１６°が主軸ｌ
に対して原点位置から１８０度回転すれは、刃具３２が
最大偏心賞ａだけ主軸ｌの軸心から外方向に移動するの
は明らかである。

従って原点位置からのホルダ１６’の主軸ｌに対する相
対回転角と刃具３２のｙ方向への移動量との関係は、移
動量をｙｌ。偏心量をａ１回転角従って前述した補正必
要量Δｙが制（Ｉ１１装置で耐プルペース３８に直角に
取り付けたラック４１に、このホルダ１６１の歯車１６
”を噛み合わせて、主軸１′／ｌｙ方向に沿って移動さ
せる。勿論このときは、第３図に示したピストン２３を
往動させておいてカップリング１５ａをカップリング１
５から離しておくことは当然である。このラック４１土
でのｙ方向の移動量ｙ、は、菌崖１６まると、前述した
ように歯車１６をラック４１と噛み合わせて主軸ｌによ
ってホルダ１６’をｙ方向に沿った下方若しくは上方Ｋ
ｙ０だけ移動させて、主軸ｌの軸心から刃先までの距離
を、摩耗前、つまり加工する前の初期の設定値に補正す
る。補正した後は、カップリング１５ａｔカツプリング
１５と噛み合わせ、ホルダ１６　を工具ホルダ２に一体
的に連結し、再加工を行なう。

加工が終わる毎に前述した補正を行なって加工を繰り返
すと、烏ａ度に中ぐり加工が行なえる０尚、加工を繰り
返す毎の補正量は前回のものに加えられるか又は、刃先
の位置を原点位置に戻して必要補正量Δｙ＝ｙｎ−ｙ□
として補正を行ない、総合補正量は、誘光が原点位置か
ら偏心量ａだけ径方向外側に赫動したとき、つまりホル
ダ１６”が原点位置から１８０度回転したときが限界と
なる・また補正をする為に、ホルダ１６１を主軸ｌに対
して回転した後、カップリング１５ａをカップリング１
５に噛み合わせるときに、噛み合い位置が合わない場合
鉱、カップリング１５゜１５ａの割ジ出し菌数に合わせ
て強制的に位置決めする・このとき若干の誤差を生じる
が、偏心量ａとカップリングｚ５．ｘ５ａの分割数との
関係を適当に選ぶことによって無視し得る誤差量とし得
る。尚、補正を行なう為の計測センサ３９での値の誤差
をできるだけ少なくする為に、この計測センサ３９に刃
先を接触させる前に圧縮空気尋を流体通路３７を通って
刃先に吹きつけて切粉などを除去した方が好筐しいこと
はｄうまでもない。

上述した実施例では、刃先を計測センサ３９　。

に直接当てて計測や補正をする場合を述べたが、第６図
忙示すように公知の自動創−副システムによって加工ワ
ークの内径を自動的に計濁し、これから必要補正量△ｙ
を求めることによって刃先補正を行うことも、容易に行
える。又、刃先の自動計測によって刃先の初期プリセッ
トを自動的に行い、以稜は加工ワークの内径の自動計測
によって刃先の自動計測を行う等の組合わせも出来る等
、種々の方法が考えられる。更に割り出し方法も本実施
例では、ホルダ１６の薗京１６をラック４１と噛み合わ
せて主軸ｌをｙ方向に移動して行なったが、ラック４１
の方を移動させてモ良く、ホルダ１６１をラック４１に
係止したまま主軸ｌを回転させる等、主軸１に対して偏
心しているホルダ１６１をこの主軸ｌに対して偏心中心
を中心として必要補正量だけ相対回転する手段であれに
どのような方法でも良い。

以上説明したように本発明は、主軸に対して申ぐ９バイ
トを取り付けたホルダを偏心状態で取り付け、このホル
ダを偏心中心を中心として主軸に対して相対的に回転し
工刃先と主軸の細心との距離が変えられるようにしたの
で、＾精度な刃先の位置補正が単時間に行えると共に簡
単構造で小型の安価な刃先自動補正装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１崗、Ｍ２−は従来の刃先自動補正装置にか〃・９、
第１図はその断面物−図、第２図はそのＡ−Ａ矢視断［
ＩＬＩ図であり、第３図及び第４図は本発明による刃先
自動補正装置の一実施例にかかシ、第３図は七の断［ａ
＋構造図で、第４図は第３−のＡ−Ａ矢視鵬市図であり
、更に第５（２）は、本装置を用いた刃先の位に補正力
法の一実施例を示した説明図、第６１紘刃先の位置補正
方法の他の−＊ｍ例を示した説明図である。 図　　面　　中、 １は主軸、 ２は工具ホルダ、 １５は第１カツプリング、 １５Ｍは第２カツプリング、 １６’はホルダ、 ３２は申ぐ９バイトである。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復代理人 弁理士　九　石　士　部 （他１名） −２３− 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主軸に偏ＩＬ？状態て一体的に取り付けられた第１カツ
   プリングと、中ぐ９バイトがｉｐ付けられ且つ前記第１
   カツプリングの偏心中心と同心に回転及び往復動可能に
   前記主軸に支持されたホルダと、このホルダに形成され
   且つ前記第１カツプリングに係止することにより当該ホ
   ルダが前記主軸と一体回転し得る第２カツプリングと、
   前記ホルダと前記主軸との相対回転により当該主軸の軸
   心力・ら前記中ぐクバイトの刃先までの距離を変える補
   正手段とから成る刃先自動補正装置。