JPS61213713A - 旋削工作機械における複数個所直径計測装置 - 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】 （１）、産業上の利用分野 本発、明は工作機械特にＮＣ旋盤でワークを加工した際
に例えばワーク径等の複数個所を夕・ノチセンサで計測
するようにした工作機械の複数個所計測装置に関する。

（２）、従来の技術 従来、工作機械のＮＣ旋盤で例えば複数のワーク径を加
工した際に、その複数のワーク径を夕・ノチセンサで計
測する場合、刃物移動台のタレ・ノドにタッチセンサを
装着して、該タッチセンサをワークの外径あるいは内径
の各測定個所に接触させて計測する手段が知られている
。

（３）６発明が解決しようとする問題点しかしなから、
上述した複数のワーク径に対し従来の計測手段では、測
定個所が直径の対向する２個所あるいはそれ以上をいち
いち接触させて計測している為、計測点数が多くなり相
当の時間を要し、かつ繁雑であるという問題点があった
。

（４）、目的 本発明は上記事情に鑑みて、問題を解決するために提案
されたものであって、ワークの径等複数個所を短時間で
計測可能な簡易な複数個所計測装置を提供するにある。

（５）１問題点を解決するための手段と作用本発明は上
記の目的を達成するために、工作機械特にＮＣ旋盤で複
数個所を計測する計測装置である。すなわち、その計測
装置は、ワークを加工するため直交する２平面内を移動
可能な刃物移動台に取付けた計測手段と、該計測手段の
信号で刃物移動台の移動量を検知する位置検知手段と、
ワークの複数個所の夫々の基準の直径およびその公差を
設定する入力手段と、前記計測手段でワークの直径を２
個所以上あるいは１個所計測し記憶せしめる夫々の記憶
手段とワークの直径の２個所を計測した記憶手段から直
径を求める第１の演算手段と、ワークの直径の２個所を
計測した記憶手段から座標系設定データを求める演算手
段と、ワークの直径の１個所のみを計測した記憶手段と
座標系設定データを記憶している記憶手段からワークの
直径を求める第２の演算手段と、第１の演算手段と第２
の演算手段で演算処理して求めた直径を設定基準の夫々
の直径とその公差で比較する比較手段とから構成される
。

本発明の計測装置により複数個所を計測する場合、直径
の２点計測ののち、逐次他の直径の１個所のみを計測す
るだけで、容易に複数個所を計測し、直径等の計測デー
タ並びにその計測データが公差の範囲内にあるかどうか
を比較判別する。

・（６）実施例 以下本発明の一実施態様を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に適用されるＮＣ旋盤の正面図、第２図
は第１図のＩ矢視側面図である。

第１図および第２図において、水平ベッド１の左側に主
軸台２が載置され、該主軸台２には主軸３が軸着されて
いる。該主軸３にはワークＷを把持するチャック４が取
付けられている。

主軸３はモータ５により、該モータ５に軸着されたプー
リー６、ベルト７並びに主軸３の後部に軸着されたプー
リー８を介して所定の回転数で回転される。

水平ベッド１上にはスラントベッド９が載置され、さら
に該スラントベッド９上の右側には心押し台１０が載置
され、Ｘ軸方向に移動される。

心押し台１０の前面には心押し軸１２が挿着され、核心
押し軸１２にはセンタ１３が取付けられ、ワークＷの端
面中心を押し付ける。

スラントベッド１０の後部上には石川サドル１４と車用
サドル１５が載置され、夫々サーボモータ１６．１７に
よりＸ軸方向に移動される。

石川サドル１４上にはクロススライド１８．左角サドル
１５上にはクロススライド１９が載置され、該クロスス
ライド１８．１９の夫々には右刃物台２０．および左刃
物台２１が載置される。右刃物台２０および左刃物台２
１は夫々サーボモータ２２および２３によりＸ軸方向に
移動される。

右刃物台２０および左刃物台２１の夫々の前面にはタレ
ット２４および２５が軸着され、回路の駆動装置により
旋回割出しされる。

タレット２４および２５には複数のツール２６が放射状
に取付けられ、さらに計測装置である振込み式のタッチ
センサ２７が右刃物台２０に取付けられている。なお、
右刃物台２０および左刃物台２１は夫々独立した加ニブ
ログラムにより作動する。

主軸３の先端に取付けられたチャック４でワークＷを把
持し、心押し軸１２の前面に取付けられたセンタ１３で
ワークＷの端面中心を押し付け、モータ５により主軸３
を回転せしめてワークＷは回転される。

右刃物台２０、左刃物台２１のタレット２４．２５に取
付けられたツール２６で所定の旋削加工が施される。

多段の外径加工例えば２段外径加工を施したワークＷの
外径寸法を計測する本発明の計測手段に関する原理を第
３図の（イ）および（ロ）に基づいて説明する。

第３図の（イ）図は２段の外径加工を施し、タッチセン
サで計測する場合のモデル図、第３図の（ロ）は第３図
の（イ）における機械原点から各計測個所までのＸ方向
の距離を表すモデル図である。

第３図の（イ）図および（ロ）図において、主軸台２の
前面に軸着された主軸３に取付けられたチャック４で、
ワークＷを把持し、ワークＷの他端部は心押し軸１２に
取り付けられたセンタ１３で押し付ける。

右刃物台２０のタレット２４に取付けられたツール２６
をＸ軸方向に移動せしめて、外径についてはワークＷの
小径（直径ｄ）と大径（直径Ｄ）の加工を施す。なお、
左刃物台２１のツールは、外径については小径（直径ｄ
′部）の加工を施す。

続いて、タレット２４に取付けられた振込み式タッチセ
ンサ２７で、まず、小径（直径ｄ）の一方の外径面ｄｘ
＋にタッチセンサ２７を接触させて、機械原点５ｍから
の距離Ｘ１を求める。次に小径（直径ｄ）の他方の外径
面ｄｘ２にタッチセンサ２７を接触させて、機械原点６
ｍからの距離Ｘ２を求める。さらにワークＷの大径、す
なわち直径りの一方の外径Ｄｘａ面にタッチセンサ２７
を接触させて、機械原点Ｑｍからの距離ｘ３を求める。

なお、機械原点６ｍからのワークＷの中心点までの距離
ＸＯ１直径ｄおよび大径の直径りは第３図の（ロ）図か
ら判るように、下記の式の如く求められる。

Ｘｏ　＝　（Ｘ＋　＋Ｘ２）／２ ｄ＝Ｘ２−Ｘ＋ Ｄ−（ＸＯ−Ｘ３）Ｘ２ 次に本発明の主要部である計測手段を制御ブロック図に
基づいて説明する。第４図は計測手段の制御ブロック図
である。

第４図において、ＮＣデータがＣＰＵ１００に入力され
、加ニブログラム・メモリ１０３に一時格納されて記憶
される。また、タッチセンサ２７の計測データが計測動
作プログラム・メモ１月０４に記憶されている。加工す
べきワークＷである小径部ｄの第１のプログラム上の直
径値ｄｏ、およびその公差Δｄｏならびに大径部りの第
２のプログラム上の直径値］）ｏおよびその公差△Ｄｏ
を夫々画面付キーボード１０１からその入出力回路１０
１ａを介して夫々のメモリ１０６．１０７．１０８およ
び１０９に一旦記憶される。

さらに、送出する位置送出手段１０２から右刃物台２０
の移動に応じた機械原点６ｍからの軸現在値を軸現在値
・メモリ１１０に常時転送する。タッチセンサ２７はワ
ークＷの小径面の一方ｄｘ＋あるいは他方ｄｘ２ならび
に大径面ＤＸ３にあてることによってタッチ信号を発す
る。

まず、タッチセンサ２７をワークＷの小径部の一方ｄｘ
＋にあてることにより、Ｘ１タッチ信号を発し、このＸ
Ｉタフチセンサ信号で軸現在値メモリ　（Ｘ）１１０に
記憶されている座標値Ｘはアンド・ゲー）　１１１を遣
通し、第１計測点座標値Ｘ１として第１計測点座標値Ｘ
１のメモリ１１２に記憶される。

次に、タッチセンサ２７をワークＷの小径部の他方ｄｘ
２にあてることにより、Ｘ２タッチ信号を発し、このＸ
２タッチセンサ信号で軸現在値メモリ　（Ｘ）　１１０
に記憶されている座標値Ｘはアンド・ゲート１１３を通
過し、第２計測点座標値Ｘ２として第２計測点座標値Ｘ
２のメモリ１１４に記憶される。

夫々のメモリ１１２および１１４に記憶された第１計測
点座標値ｘ１と、第２計測点座標値Ｘ２は演算部１１５
でＸｏ　＝　（Ｘｔ＋Ｘ２）／２の演算処理が行われ座
標系設定データＸｏとしてメモリ１１６に一旦記憶され
る。

メモリ１１２および１１４に記憶された第１計測点座標
値Ｘ１および第２計測点座標値Ｘ２はさらに演算部１１
７で、　ｄｗ）（２−Ｘ　１　　の演算処理が行われ、
小径部の直径ｄとして演算部１１８に・取り込まれる。

演算部１１Ｂには、すでにメモリ１０６に記憶されてい
る第１のプログラム上の直径値ｄ。

を取り込み、この演算部１１８でΔｄ＝ｌｄ−ｄｏｔの
演算処理がなされる。演算部１１８で演算処理された実
際の公差△ｄと、メモリ１０７に記憶されている第１の
直径公差値ΔａＯとが比較器１１９に取り込まれる。実
際の公差Δｄが第１の直径公差Δｄｏより等しいか小の
場合すなわち△ｄ≦Δｄ。

であれば、アンド・ゲー）　１２１を開かせて、実際の
公差△ｄを取り込み、さらに、工具嵐データをメモ１月
２２に取り込ませて工具補正値Ｘ　ｏｖｎ　＝Δｄと代
入し、その工具補正値Ｘ　ＧＦＮを工具補正データ・メ
モリ１０５に記憶させる。なお、本実施例では省略され
ているがＸ軸方向についても、Ｘ軸方向と全く同様に処
理して工具補正データ・メモリ１０５に記憶させる。ま
た、実際の公差△ｄとメモリ１０７に記憶されている第
１の直径公差値△ｄｏとが比較器１２０に取り込まれる
。実際の公差△ｄが第１の直径公差△ｄｏより大である
場合、すなわち△ｄ＞ｄｏであれば、アラーム信号を発
し、工具不良フラグをたてる。

さらに、タッチセンサ２７をワークＷの大径部の一万Ｄ
Ｘ３にあてることにより、Ｘ３タッチ信号を発し、この
Ｘ３タッチセンサ信号で軸現在値メモリ　（Ｘ）　１１
０に記憶されている座標値Ｘはアンド・ゲート１２３を
通過し、第３計測点座標値Ｘ３としてメモリ１２４に記
憶される。メモ１月２４に記憶された第３計測点座標値
Ｘａと、メモリ１１６に一旦記憶された座標系設定デー
タＸｏは演算部１２４でＤ＝　（Ｘｏ−Ｘ３）Ｘ２の演
算処理がなされる。

演算部１２４で、演算処理されたＤの値と、メモリ１０
８に記憶されている第２のプログラム上の直径値Ｄｏと
が演算部１２６で△Ｄ　＝　Ｄ　−Ｄｏの演算処理がな
される。演算部１２Ｂで演算処理された△Ｄの値とメモ
リ１０９に一旦記憶されている第２の直径公差値　△Ｄ
ｏとが比較器１２７に取り込まれて、△ＤとΔＤｏとの
比較を行ない、△Ｄ≦△ＤＯであれば、公差ＯＫのフラ
グをたてる。

また、実際の公差△Ｄの値と第２の直径公差値△Ｄｏと
が比較器１２８に取り込まれて、△Ｄと△Ｄｏとの比較
を行ない、ΔＤ〉へＤｏであればアラーム信号を発し、
しかも公差不良フラグを立てるのである。

このように２段のワークＷの直径を計測する場合、小径
の外径２ケ所と大径１ケ所（いわゆる半径計測）をタッ
チセンサで計測だけで、小径および大径の直径相方が演
算処理されるので迅速簡単に求められる。

本発明の動作を第５図のフローチャート図に基づいて説
明する。

第５ＦｇＪにおいて、第０段で計測か否かを判断し、計
測動作否の場合にはリターンさせる。計測が可能であれ
ば、第０段で計測プローブのタッチセンサ２７を撮込む
。第０段でタッチセンサ２７を移動せしめてワークＷの
小径部の直径（ｄ）の計測動作を行なう。第０段で演算
部１１７および１１８で直径値（ｄ）と公差値（△ｄ）
の演算処理を行なう。第０段で比較器１１９および１２
０により直径（ｄ）が公差内かどうか比較判断する。比
較器１２０により所定の公差範囲外となると第０段で工
具不良フラグを立てる。第０段で比較器１１９により所
定の公差範囲内と判断されると、第０段で公差値（△ｄ
）で工具補正をするために、工具補正データ・メモリ１
０５に一旦記憶させた後補正する。

第０段で計測プローブであるタッチセンサ２７を動作せ
しめて一旦待機せしめる。第０段でＸ軸の座標系をＸｏ
に設定する。次に第［相］段で計測プローブであるタッ
チセンサ２７を動作せしめて振り込ませ、ワークＷの大
径部の直径りを計測する。

第０段で演算部１２５および１２６で直径（Ｄ）と公差
（△Ｄ）の演算処理を行なう。第０段で、比較器１２７
．１２８により直径（Ｄ）が所定の公差範囲内にあるか
どうか判別する。直径（Ｄ）が所定の公差の範囲外であ
る場合には、第０段で公差不良フラグをたてる。直径（
Ｄ）が所定の公差の範囲内であれば、第０段で公差ＯＫ
のフラグを立てる。

第０段で計測プローブであるタッチセンサ２７を原点復
帰させることにより本発明の計測装置である動作が終了
する。

なお、本発明は、大径部を２個所計測して基準を求め小
径部を１個所（半径計測）計測し、直径を求めてもよい
。また、本実施例では外径計測について明記したが、内
径計測についても同様であり、内径と外径の組合せによ
る計測であっても一向にさしつかえない。

（７）効果 本発明の計測装置によれば、ワーク径等の複数個所を計
測するに際し、まず１ケ所を基準に直径計測し、ワーク
中心を求める。そして、ワーク中心を基準にして、他の
個所については片方計測を行ない（いわゆる半径計測）
、両側計測の煩わしさを省略する。従って、多段ワーク
径である複数個所を簡単に、短時間に計測し精度管理が
維持できる。

従って、従来の計測に比べて、計測回数がほぼ半減し、
計測作業が数段と向上し能率アップとなる。

計測する個所が多ければ多い程、本発明の計測装置は威
力を発揮し有効である。

また、従来例えばワーク径の大径部が大きすぎるとタッ
チセンサで外径部２ケ所を計測することが不可能であっ
たが、本発明では外径部１ケ所を計測するだけでよい為
、大径部の計測に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に通用されるＮＣ旋盤の正面図、第２図
は第１図のＩ矢視側面図である。 第３図の（イ）は２段の外径加工を施しタッチセンサで
計測する場合のモデル図１．第３図の（ロ）は第３図の
（伺における機械原点から各計測個所までの距離を表す
モデル図である。 第４図は本発明の主要部である計測手段の構成ブロック
図である。 第５図は本発明の詳細な説明するフローチャート図であ
る。 ２・・・・・・主軸台　　　　３・・・・・・主軸１０
・・・心押し台　　　１２・・・心押し軸２０・・・右
刃物台　　　２１・・・左刃物台２４．２５・・・タレ
ツト　　２６・・・ツール２７・・・タッチセンサ １００・・・ＣＰ　Ｕ　　　　　１０１・・・画面付キ
ーボード１０３・・・加ニブログラム・メモリ １０４・・・計測動作プログラム・メモリ１０５・・・
工具補正データ・メモリ １１０・・・軸現在値メモリ１１２・・・第１計測点座
標値Ｘ里のメモリ １１４・・・第２計測点座標値Ｘ２のメモリ１１５、１
１７．１１８．１２５．１２６・・・演算部１１９、１
２０．１２７．１２８・・・比較器１２５・・・第３計
測点座標値Ｘ３のメモリ才３図（Ｄ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工したワークの直径を計測するため直交する２平面内
   を移動可能な移動台に取付けた計測手段と、該計測手段
   の信号で移動台の移動量を検知する位置検知手段と、ワ
   ークの複数個所の夫々の基準の直径およびその公差を設
   定する入力手段と、前記計測手段と前記位置検知手段に
   より複数の計測座標値を記憶する計測座標値記憶手段と
   、ワークの直径を複数点計測し直径値を求める第１の演
   算手段と、ワークの直径を複数点計測し、ワーク中心位
   置を求める座標系設定データ演算手段と、ワークの他の
   直径を１点のみ計測し直径値を求める第２の演算手段と
   、前記第１の演算手段と第２の演算手段で求めた直径値
   と前記入力手段で設定された基準の直径とを比較する比
   較手段とからなることを特徴とする工作機械の複数個所
   計測装置。