JPS6012177B2 - 自動計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は、数値制御工作機械における熱変形特に
主軸方向の熱変形を測定補正するための筒価安価な装置
を提供することにある。

数値制御工作機械においては、主軸の回転にともなって
主軸軸受から発生する熱及び移動に用いるボールスクリ
ューボールナットから発生する熱によって、主軸やボー
ルスクリューが熱変形を生じる。

そのためにテープによって指令した位鷹に対して、熱変
形分の誤差が生じ被加工物の精度が悪くなる。特に旋削
加工における被加工物半転後の２次加工などの時に、こ
の誤差が問題となる。従来はト作業者が被加工物を測定
して、誤差分を工具補正値として数値制御装置に入力し
て補正していた。本発明はテープの自動運転によって、
加工前に機械の精度を測定し、熱変形量が大きくなった
時のみアラームを発生し、作業者に誤差分を修正させ、
さらに、ランプ点燈を見ながらの操作であるから容易に
行える補正装置であり又、自動的に前記変形量を補正す
るものである。

以下本発明の第１の実施例を説明するに当り、本発明を
数値制御旋盤に用いた場合について説明する。

ベッド４の左端にはヘッドストック１が設けられ、該ヘ
ッドストックには主軸２が回転自在に設けられている。

該主軸２の端面にはチャック２Ａが取付けられる。チャ
ック２Ａの外周には基準リング３が取付けられ、主軸中
心に対して振れがないように取付けられている。またベ
ッド４のＺ藤沼動面４ａにはサドルが設けられ、該サド
ル上の×軸摺動面には刃物台５を持つクロススライドが
設けられている。刃物台５の工具取付面の一面にはホル
ダ６を介して測定工具７が取付けられている。８は数値
制御装置、９は手動操作盤である。

第２図において、測定工具７の端面にはリミットスイッ
チ１０，】亀が取付けられており、側面には信号発信用
ランプ１３，１４が取付けられている。測定工具７が刃
物台５の移動によって図示するように、リミットスイッ
チ１０，１１が基準リング３の面３Ａによって、動作す
る位置に移動した時、信号発信用ランプ１３，１４の点
滅を検知する光電スイッチ１５，１６がステー１７によ
ってヘッドストック１に固定されている。ヘッドストッ
ク１上の作業者の見易い位置に表示ランプ１８夕 １９
が設置されており「表示ランプ１８は光電スイッチ１５
の受光によって点燈し、表示ランプ１９は光電スイッチ
１６の受光によって点燈する。第３図において、測定工
具７の端面に固定されている２つのＩＪミットスイッチ
亀Ｑｓ 亀１５まその動作位置が△Ａだけづらして固定
されている。

工具に内臓した電池２Ｑとｌｊミットスイッチ亀仇１１
信号発信用ランプ軍３，再４は図に示すような回路を形
成している。△Ａの値はト測定補正する単位のし２の値
としておく「すなわちへもし０．０１側の精度で測定補
正する場合は「 △Ａ＝０．００５柳にしておく。次に
本装置の動作について説明する。

今機械本体の主軸やボールスクリューに熱変形を生じて
いない場合についてまず説明する。

数値制御旋盤による加工開始前に、作業者は操作盤の手
動パルス発生器によって手動操作で刃物台５を移動させ
、測定工具１のリミットスイッチ首蟹が、基準リング３
の面ＳＡによって作動しトリミットスィッチ富翼が面３
Ａによって作動しない位置もすなわち「面３Ａが△Ａの
範囲内に入る位置へ移動させる。この時の刃物台５の中
心点の位置を測定基準点亀２ＸＺとする。この時リミッ
トスイッチ軍Ｑが作動して「信号発信用ランプ貴３を点
燈させ、光電スイッチもＳＩまこの光を受光して、〜表
示ランプ１８を点燈させる。リミットスイッチ亀１は作
動しないので信号発信用ランプ畳４は点燈せず「光電ス
イッチ】亀も作動しないので表示ランプ電ｇは点燈しな
い。何故ならば熱変形を生じていないからである。従っ
て熱変形を生じている場合には、作業者はｔ ２つの表
示ランプ亀８；１９を見ながら測定基準点から表示ラン
プ亀８が点燈し表示ランプ富鯵が点燈しない位置へ手動
操作で刃物台５を移動させればよく「 この時の移動量
分を補正すれば補正できるので非常に容易に行なえる。
以後も加工中に熱変形を測定補正する必要がある場合に
、テープに測定基準点亀２ＸＺへの移動指令及び測定指
令（ＭＯＯ）をプログラムしておく。

これらの準備が完了後もテープによる自動運動によって
加工が開始される。加工中に主軸回転停止後先にテープ
に打ちこんだ移動指令によって刃物台蚤が測定基準点畳
２ＸＺへ移動する。

主軸やボールスクリューの熱変形によって、チャックと
刃物台の相対距離が短くなると加工物の厚さが薄いもの
ができてしまうわけであるが〜 この場合△Ａ以上の誤
差になるとも刃物台５が測定基準点畳２ＸＺに移動した
場合もリミットスイッチ亀０；青１の両方とも作動し、
信号発信ランプｉ３，１４〜光亀スイッチ１５，宵ＳＩ
こよっても表示ランプ亀８，翼９が共に点燈する。この
場合〜作業者は自動運転を一旦停止し位置表示装置を見
ながら操作盤の手動パルス発生器によって手動操作を行
ない「刃物台５を田方行へ移動させて「面３４が△Ａ内
に入る位置すなわちち表示ランプ蔓８が点燈し、表示ラ
ンプ１期が消える位置へもって行く。この時の移動量が
熱変形量となるので、この値を数値制御装置の位置表示
装瞳で読みとってその値を数値制御装置の工具補正装置
に入力させ〜再び自動運転を開始させ加工を総統する。
一時運転を休止した後の再稼働時など熱変形によって、
チャックと刃物台の相対距離が長くなると、加工物の厚
いものができてしまうわけであるが「 この場合も誤差
が△Ａ以上になると刃物台馬が測定基準点亀２×２に移
動した場合リミットスイッチ亀い 官亀が両方とも作動
せず勺表示ランプ量覇，亀９Ｇま共に点燈しない。この
場合も前記と同様に手勢パルス発生器によって手動操作
を行ないｅ方向へ刃物台を移動させ」表示ランプ富８が
点燈し「表示ランプ軍９が点燈しない位置へ移動させる
。その移動量を位置表示装置より読みとって工具補正装
層に入力させる。熱変形による変形が４・さし、場合に
は、測定基準点で〜表示ランプ蔓８は点燈しも表示ラン
プｉｇは点燈しない。この場合は、補正をせずに加工を
継続させる。このように、作業者はも表示ランプ翼賛９
軍８の点滅に注意しながら表示ランプ富籍，亀９が共
に点燈した時は田方向へ、又表示ランプ軍８母 亀費が
共に点燈しない時はｅ方向へ「表示ランプ軍蟹が点燈し
表示ランプが点燈しない位置まで手動パルス発生器によ
って刃物台Ｓを移動させＬその移動量を位置表示装置か
ら読みとって補正装置に入力することによってち容易に
旋盤の熱変形量を測定し補正することができる。

さらに簡単な電気回路と警報装置（例えばブザー）を設
けることによって、熱変形が大きい時すなわち表示ラン
プ亀＆ 亀ｇが共に点燈した場合及び共に点燈しない時
にのみ「自動運転を中止して警報装置を働らかせて作業
者に注意を促し〜熱変形が小さい時すなわち表示ランプ
亀蟹が点燈し、表示ランプ母９が点燈しない時は「その
まま「自動運転を継続させることもできる。これによっ
て作業者は、機械から離れた場所にいても良いことにな
り、複数台の機械使用など省力化できる。本発明をマシ
ニングセンター‘こ実施した第２の実施例を第４図に示
す。

３０はスピンドルヘッド、３１はスピンドル、３２は旋
盤の場合と同様な構造をもち、後部がスピンドル３１に
ＡＴＣ３６によって取付けられるようになっている。

測定工具３３は前記と同機に光電スイッチ１５，１６を
支持するステ−、３４はテーブル３５上に取付けられた
基準面板、３４Ａは基準面坂上の基準面である。測定工
具は電池を内験しているために外部へのりード線などが
なく他の工具と同様な取扱いができる。マシニングセン
ターによってこのような構成で本発明を実施することに
よって、旋盤と同じような操作で熱変形を測定補正する
ことができる。次に電気回路を付加して補正を自動化し
た数値制御旋盤の第３の実施例について述べる。

第１の実施例の第２図における光電スイッチ１５，１６
の後に第５図に示す電気回路を付加する。

以下第２図及び第５図におけるブロック線図において動
作説明する。第１の実施例と同様にテープの指令によっ
て刃物台を測定基準点へ移動した後「次のテープ指令Ｍ
ＯＯによって測定補正を行なう。熱変形によって、チャ
ックと刃物台の相対距離が短くなっていると、リミット
スイッチ１０，１１が共に作動し、信号発信用ランプ１
３，１４が点燈し、光電スイッチ１６，１６によって、
これが感知され制御回路６０１こよって（十）方向への
移動指令信号がゲート回路６２に発せられる。又この信
号はゲート回路６５にも発せられ、ゲート回路６５内の
記憶装置に（十）方向であることが記憶される。ゲート
回路６２は、（十）方向への移動指令信号によってゲー
トを開き、発振回路６１からの送りパルスによって９０
０移送回路６３、出力制御回路６８、サーボドライブ回
路６９を経て機械のサーボモーター７０を駆動し、刃物
台５を（十）方向に移動させる。又送りパルスはパルス
カウント回路６４によってカウントされる。刃物台５が
（十）方向に移動して、刃物台とチャックの相対距離が
加工開始前の設定距離になるとりミットスイッチ１０が
作動し、リミットスイッチ１１が作動しない状態となる
。このことが光亀スイッチ１５，１６によって感知され
ると、制御回路６０よりゲート回路６２を閉じる信号が
発せられる。これによって、ゲート回路６２が閉じられ
、送りパルスによる刃物台５の移動が停止し又パルスカ
ウント回路６４によって送りパルスの数すなわち刃物台
５の移動量が記憶される。これと同時に、制御回路６０
よりＭＯ頃完了信号が数値制御装置７１に発せられ、テ
ープリーグ５１によって次のテープ指令Ｍ９４が読み込
まれる。これによって、ゲート回路６５に信号が発せら
れ、ゲートを開き、パルスカウント回路６４に記憶され
ている移動量と、ゲート回路６５に記憶されている移動
方向（十）が外部補正入力回路６６を経て補正制御回路
６７に記憶され、パルスカウント回路６４の移動量はそ
の後０にリセットされる。これによって、補正動作を完
了、テープリーダ５１は次のテープ指令を読み込み加工
を継続する。以後加工中においてテープ指令ＴＯＯを用
いることによって補正制御回路６７に記憶された補正量
（移動量）が補正値として加算され、熱変形量が補正さ
れた正しい加工が行なわれる。熱変形によって刃物台５
が測定基準点へ移動した時チャックと刃物台５の相対距
離が大きくなった場合にはリミットスイッチＩＱ，１１
が共に作動しないわけであるが、この時ＭＯ坊旨令によ
って制御回路６０より（一）方向への移動指令が発せら
れ、以後前述と同様の動作を行なって補正動作が行なわ
れる。熱変形量が小さくチャックと刃物台５の相対距離
が加工開始前の設定距離に対して△Ａに入っている場合
には、リミットスイッチ１０が作動し、リミットスイッ
チ１１が作動しない状態となる。この時、制御回路６０
からは、ゲート回路６２への信号が発せられず直ちにＭ
Ｏ注完了信号を発して、テープの次の指令Ｍ９４を読み
込み、これによって、パルスカウント回路６４内の移動
量０が補正制御回路６７に記憶される。その結果以後の
加工において補正量として０が補正される。すなわち、
熱変形量が小さな場合にも同一の動作によって補正動作
が完了する。以上のごとく、本実施例によってテープに
よる指令によって自動的に熱変形が補正され精度の高い
加工が行なわれる。以上の説明のように本発明によって
、従来の数値制御工作機械に簡単、安価な装置を付加す
ることによって、熱変形の測定補正が容易に行なえるよ
うになる。又さらに熱変形の測定補正を完全に自動化す
ることもできる。これによって、従来数値制御工作機械
の使用にあたって最も熟練を要した測定、補正が簡単に
なったため未熟練者でも高精度の加工が可能となり又完
全無人での運転も可能となり非常に大きな省力化ができ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図イは本発明の自動計測装置を持つ数値制御旋盤の
平面図、第１図口は同正面図、第２図は第１図の部分拡
大図、第３図は測定工具の断面図、第４図は本発明の自
動計測装置を持つマシニングセンタ−の側面図を示す。 第５図は本発明の自動計測装置のブロック線図である。
図において、３・…・・基準リング、７・・・・・洩り
定工具、１０，１１……リミットスイッチ、１２ＸＺ・
…・洩り定基準点、１３，１４……信号発信用ランプ、
１５，１６……光電スイッチ。洋ー図‘ィ１ 第’図（０） 第Ｚ図 第３図 第千図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動工作機械において、工具取付け側に取付けられ
   て先端に誤差許容範囲だけ互にずらした２個の検出器と
   検出器の信号で点燈するランプとを有する電池内臓形の
   測定工具と、該測定工具に対向する被加工物取付け側に
   設けた前記測定工具と接触する基準面と、前記測定工具
   が基準面に設触した時前記２個のランプの点燈を検知す
   べく２個のランプに対応した位置に設けた光電スイツチ
   とからなる自動計測装置。