JPS596991Y2 - 工作機械の工具位置検出ゲ−ジ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は工作機械の工具位置検出ゲージに関し、特に
工具先端とゲージの損傷を防止することにより常時迄も
精確に工具位置を測定できると共に直線的に扱われる工
具だけでなく平面的に扱われる工具位置までも測定でき
るようにしたものである。

周知のようにエンドミルその他の工具を所望の工作機械
に装着しこれから加工に移る前には、工具の先端位置を
デジタルその他の手段によって予め読み取っておく必要
があり、そのために被加工物の代役として高さブロック
と称するゲージが使用される。

このブロックは高さが例えば１００ ｍｍの如く予め規
定され、これを基準面となるテーブル上にセットすれば
頂面の高さは規定の精度寸法となる訳である。

こうして工具を該頂面に当るまで下降させて当て付け、
この際の示度をデジタル表示し該表示目盛が丁度前記高
さの時のものとして決定されるのであり、従ってこの相
互関係を一つの目安として工具高さを選んでゆく訳であ
る。

しかし乍ら従来のブロックゲージは、完全一体型の単純
ブロックで、工具の当る頂面が一体の固定面とされてい
たから、此処に下降してきた工具が当て付けられると操
作要領如何によっては工具先端並びにゲージ頂面がひど
く損傷する結果となり、特にＮＣ機にあっては工具を降
すための操作力は軽微である一方において実際の工具下
降力は非常に強力となるように設定されているため、工
具がブロックに当る力を操作力として殆んど感じられな
い状況となり、従って傷む度合もそれに応じてひどいも
のとなっていたのである。

それと共に上記ゲージでは強力に当る場合も非常に軽微
である場合も様々であり、従ってデジタルを使用して工
具位置を読み取ってもその値自体に大巾なバラツキがあ
るため加工上の高精度化が望めず、又ゲージ自体は前記
傷みにより次第に凹み勝ちとなるため、この変動し勝ち
な値でもって基準を設定すること自体に無理があったも
のである。

又、従来のゲージは高さ専用のものしかなく、この場合
バイトのように平面的な二次元送りをされるものでは高
さ方向に直角な方向に対しても工具接当面を形或すれば
よい訳であるが、前記のようにゲージが一体ブロック型
である故に損傷その他の問題が残り、今一つ有効なゲー
ジを提供することが難しかったものである。

上記問題点を解決せんとした技術として特願昭５４−１
２０１１号明細書記載のものがある。

この考案の工作機械における刃先位置検出装置は、互い
に直交するＸ軸又はＺ軸方向に移動自在に弾支された検
出ヘッドを有し、該ヘッドにＸ軸又はＺ軸方向に移動す
る刃物を接当せしめ、各検出ヘッドの移動を、Ｘ軸及び
Ｚ軸に互いに直交するｙ軸方向の移動に変換し、その移
動量を検知して刃物の位置を検出するものである。

この考案によれば、検出ヘッドが弾支されているため、
刃物の損傷を防止することができるものである。

しかしながら、この考案は互いに直交するＸ軸及びＺ軸
方向に沿ってのみ検出可能なものであるため、該検出装
置のＸ軸及びＺ軸を工作機械のＸ軸及びＺ軸に完全に沿
わずようセッティングしなければならない。

すなわち、この考案の検出装置は、一の工作機械に専用
的なものであり、該検出装置を他の工作機械において使
用しようとすれば、正確なセッティングが必要となるも
のであり、これ一台で多数の工作機械に汎用的に使用す
ることは困難であり、携帯性に乏しいものであった。

この考案は上記問題を解消するために工夫されたもので
あり、その特徴とする処は、ブロック体の摺動孔に、該
摺動孔の軸心に直交するブロック体の端面より突出する
円筒状の応動子が軸方向摺動自在に嵌合され、該応動子
の先端部外周面は先端に至るに従い径大となるテーパ状
カム面に形威され、前記ブロック体端面とカム面とに同
時に摺接する環状のＰ軸側緩衝子が応動子の先端部に径
方向移動自在に嵌合され、かつＰ軸側緩衝子をブロック
体端面とカム面とで挾持するように応動子を軸方向に付
勢するバネがブロック体と応動子間に介在され、前記応
動子の内孔に応動子の先端面より突出するｆ軸側緩衝子
が摺動自在に嵌合され、該ｆ軸側緩衝子をその先端方向
に付勢するバネと、ｆ軸側緩衝子の先端方向抜け止め手
段とが応動子とｆ軸側緩衝子間に設けられ、前記Ｐ軸側
緩衝子の外周面及びｆ軸側緩衝子の先端面が夫々工具接
当面とされ、応動子及びｆ軸側緩衝子の軸方向移動を検
知する検出手段がブロック体に設けられた点にある。

第１図及び第２図に示すものは一般的なバイトを工具Ｔ
としてその作動原点を検出するためのゲージＧの一例で
ある。

１はＮＣ旋盤Ｍのスクロールチャックで周知の如くチャ
ック中心は横向きとされ、このチャック１にゲージＧが
掴持され水平に突出した姿勢とされる。

このゲージＧは外周を先細状の段付型とした円筒型ブロ
ック体２を構威してあり、その先端外周をＰ軸側仕上基
準面３としその径Ｄをここでは（５０±０ ． ００３
）φとして形成してある。

４はブロック体２の先端側中央に貫通された第１摺動孔
で、その基部方向にはやや径大とされた第２摺動孔５が
形成されており、Ｐ軸側バネ６を介して応動子７が弾発
的に進退すべく挿支されている。

応動子７は、全体として筒体で形威され、自らの基端に
突設したバネ受フランジ８と第２摺動孔５の前端面間に
前記バネ６を介装する一方、先端はブロック体２から突
き出た形の受部９を有する。

この受部９は逆円錐型で所謂こま形をなし、その背部の
円錐面をカム面１０とすると共に、先端部には一部に切
矢部１１をもつリングとして突出するｆ軸側仕上基準面
１２が形或されている。

前記カム面１ａとブロック体２の先端との間には、環状
のＰ軸側緩衝子１３が介装され、該緩衝子１３は、通常
の状態では応動子７の首部に対し径方向の遊動隙間１４
をもちしかも外周面に形威したＰ軸側工具接当面１５が
Ｐ軸側仕上基準面３よりもｒ程全周に亘って突き出た関
係とされている。

一方応動子７の内周には、先端にｆ軸側工具接当面１６
をもち後端に当て板１７を備えた段付型のｆ軸側緩衝子
１８が進退自在に挿支され、該緩衝子１８は後半部外周
に備えられたｆ軸側バネ１９が応動子７の背端内周に受
け止められることによって弾発的に進退し、通常の状態
では接当面１６がｆ軸側仕上基準面１２よりもｌ程突出
した状態とされている。

２０はブロック体２の基部内に収められたダイヤルゲー
ジで操作窓２１から調節自在であり、かつ先端の作動杆
２２が弾発的に当て板１７で押しつけられている。

こうしたゲージＧを実際に使用するに当っては、まずゲ
ージＧを第１図示の如くチャック１に掴持し、この状態
でｆ軸側仕上基準面１２は加工物の取付基端からＬの処
、即ち（１５０±０．００３） ｍｍの処にある。

この状態で精密定規２３を用意しこれをｆ軸側工具接当
面１６に押し当て第１図矢印Ｘの方向に押しつける。

これによって接当面１６がｌ程後退すると基準面１２と
同一面上になる。

その際ｆ軸側緩衝子１ＢはＸ方向に後退するからここで
ダイヤルゲージ２０を零点補正しておく。

そうして定規２３を外せば、ダイヤルゲージ２０が０を
指す時が接当面１６がＬの寸法上にあることとなる。

これでｆ軸方向の調整が完了した訳であり、今度は工具
ＴをＸ方向に沿って接当面１６へと近づけて切欠部１１
を介して仮想線の如く当てる。

押付け方向に工具Ｔを送りダイヤルゲージ２０が０の時
にｆ軸側仕上基準面１２と同一面となるからその時点を
制御部のデジタル表示で読み取っておく。

ここでその値がｆであれば今度新たに加工する際には、
ｆ軸方向にＬだけ離れた位置がデジタルではｆの値を示
すからその対応関係を原点（基準）として加減算すれば
工具Ｔのチャック１に対する位置を自由に選べることと
なる。

ただしこれはｆ軸方向についてのみである。

Ｐ軸方向については、精密定規２３をＰ軸側緩衝子１３
を矢示Ｙ方向から当てて押しつけ、前記と同じ要領でｒ
程移行するとＰ軸側仕上基準面３に達し、同じく零点補
正をする。

この場合カム面１０を介して応動子７が進退することで
ダイヤルゲージ２０が応動し、ｆ軸側緩衝千１８も同行
して行なわれる。

次に工具Ｔを矢示Ｙ方向に沿ってＰ軸側緩衝子１３に当
てて押しつけ、ダイヤルゲージ２０が０の時点でデジタ
ル表示を読みとり、こうして２軸方向からの原点Ｏが決
定される。

即ち、Ｏはチャック中心からＬ離れかつそれに直交する
方向にＤ／２程離れた点であり、このポイントが決定さ
れれば今度は工作機械のデジタル表示目盛との対応関係
で被加工物の所望位置に工具Ｔ先端を自由にもってくる
ことができる。

第３図及び第４図に示すものは工具Ｔが中ぐりバイトで
ある場合の変形例であり、特に中ぐリバイトである故に
Ｐ軸側緩衝子１３の前記とは逆側周部に工具接当面１５
を突設したのである。

この面１５は中ぐりが第３図示の如く加工物中心からそ
の一方へのみ送られることに対応して形或されたもので
ある。

第５図に示すものはｆ軸・Ｐ軸各側の緩衝子１８．１３
に夫々応動すべく作動杆２２， ２２を並設したもので
ある。

この場合ダイヤルゲージ２０によるものでもよいが、こ
の例の場合は、モアレ稿検出機構２４・減算カウンタ２
５・設定器２６等により構或されている。

前記モアレ縞検出機構２４は、固定格子体２７と、作動
杆２２側に付設された可動格子体２８と、これら格子体
２７． ２８を挾むように対向された光源２９及び光電
管３０とを備え、緩衝子１Ｂ後退又は応動子７の進出時
に格子体２７． ２８によってできるモアレ縞を光電管
３０で検出するように構威されている。

減算カウンタ２５は光電管３０からの信号を減算カウン
トするためのものであり、設定器２６で設定されたプリ
セット値だけ減算して０となった時に一致信号を発生す
る。

設定器２６は各緩衝子１３，１Ｂとその仕上基準面３，
１２との間の寸法に応じて減算カウンタ２５， ２５の
プリセット値を設定するためのものである。

減算カウンタ２５の出力はケーブルを介して第６図に示
す制御盤３１に接続されており、この場合例えばｆ軸系
の比較制御方法を第６図において説明すると、３２はバ
イトの刃物台のｆ軸方向への移動量を検出するｆ軸検出
器、３３は記憶部、３４は記憶値からｆ軸検出値を加減
算して刃物台の現在値を求める演算部である。

３５は演算部３４で求めた現在値を記憶する現在値記憶
部、３６は現在値をデイジタル表示する表示部である。

３７は基準値発生部で、一致信号があった時に、基準寸
法Ｌに応じた基準値を発生するものである。

３８は現在値と基準値とを比較して偏差を求める比較部
であり、３９はその比較結果に応じて記憶部３３及び現
在値記憶部３５の記憶値を補正する補正部である。

こうしてｆ軸側緩衝子１８が下方に押圧されると、作動
杆２２が後退するので、モアレ縞検出機構２４の可重格
子体２８が図示左動し、格子体２７． ２８によってで
きたモアレ縞が横方向へと移動し、光電管３０カそれを
検出する。

そしてこの光電管２６からの信男を減算カウンタ２５が
順次減算カウントし、緩衝７１８の工具接当面１６が応
動子７のｆ軸側仕上基璋面１２と一致した時に、設定器
２６にて設定されたプリセット値だけ減算してＯとなり
減算カウンタ２５が一致信号を発生する。

一方、刃物台を送ると、演算部３４でｆ軸検出崇３２か
らの信号を順次加減算処理して現在値を寸めており、そ
の現在値を現在値記憶部３５に記憶すると共に、表示部
３６にデイジタル表示している。

そこで、前述のようにして一致信号が発生すると、刃物
台は送りを停止し、また基準値発生部３７及び比較部３
８が働いて、比較部３８で現在値と基準個とを比較し、
その比較結果が適宜表示される。

そこで現在値と基準値との間に偏差があれば、補狂部３
９が記憶部３３及び現在値記憶部３５の記憶個に対し偏
差値を加減算して実際の工具位置に補狂するのである。

これらはｆ軸系とＰ軸系双方について構戊される。

上記要領で用いられる訳であるが、その際工具Ｔは弾発
的な緩衝子１３．１８に軽く接触するに過ぎないから工
具Ｔ先端は勿論ゲージＧ側の接当力も軽微で傷む程度に
至らず、しかも上記の如く当りが軽微で変形量自体も非
常に少ないから、デジタル表示の方も常に一定の値を示
す訳である。

又、こうして繰返し使用してもこれに充分耐えるからゲ
ージ頂面の凹みも非常に少なく、従って非常に長期使用
に耐えしかも高さを高精度なものとして設定することが
できる。

特に直交し合９２軸上で移動する工具Ｔまでもその原点
を設定することができ、勿論フライス盤とかボール盤等
の１軸上で移動する工具に対しても何れかの緩衝子１３
．１８を使えば可能なものである。

この考案は以上のように所期目的を充分達或でき、特に
各種工作機械において汎用的に利用できる。

即ち、ｆ軸側緩衝子１Ｂの軸心をチャック軸心に一致す
るようブロック体２をチャツキングすることにより、Ｐ
軸側緩衝子１３の工具接当面１５は環状の外周面である
から、Ｐ軸方向は特別にセツチングしなくとも自動的に
セツチングすることができる。

従って、特に旋盤等の回転自在なチャックにつかむこと
によっても、ｆ軸、Ｐ軸の検出が可能となる点が優れた
ものである。

尚、上記平面用ゲージのほか新たにＶ軸系を加えたゲー
ジを構戊することがある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一例を示すゲージの縦断平面図、第
２図はその正面図、第３図は中ぐりバイト用のゲージを
示す断面図、第４図はその正面図、第５図はモアレ縞検
出機構を構威した断面図、第６図は同電気系統のブロッ
ク図である。 ２・・・・・・ブロック体、１３・・・・・・Ｐ軸側緩
衝子、１５・・曲Ｐ軸側工具接当面、１６・・・・・・
ｆ軸側工具接当面、１Ｂ・・・・・・ｆ軸側緩衝子、Ｔ
・・・・・・工具、Ｇ・・・・・・検出ゲージ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ブロック体２の摺動孔４に、該摺動孔の軸心に直交する
   ブロック体の端面より突出する円筒状の応動子７が軸方
   向摺動自在に嵌合され、該応動子の先端部外周面は先端
   に至るに従い径大となるテーパ状カム面１０に形或され
   、前記ブロック体端面とカム面とに同時に摺接する環状
   のＰ軸側緩衝子１３が応動子の先端部に径方向移動自在
   に嵌合され、かつＰ軸側緩衝子をブロック体端面とカム
   面とで扶持するように応動子を軸方向に付勢するバネ６
   がブロック体と応動子間に介在され、前記応動子の内孔
   に応動子の先端面より突出するｆ軸側緩衝子１８が摺動
   自在に嵌合され、該ｆ軸側緩衝子をその先端方向に付勢
   するバネ１９と、ｆ軸側緩衝子の先端方向抜け止め手段
   １７とが応動子とｆ軸側緩衝子間に設けられ、前記Ｐ軸
   側緩衝子の外周面及びｆ軸側緩衝子の先端面が夫々工具
   接当面１５， １６とされ、応動子及びｆ軸側緩衝子の
   軸方向移動を検知する検出手段２０がブロック体に設け
   られたことを特徴とする工作機械の工具位置検出ゲージ
   。