JPS6157150B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は接触検出用の測定子を数値制御工作機
械の主軸に装着して工作物の加工寸法を測定する
測定機能を有する数値制御工作機械に関するもの
で、その目的とするところは、測定子の径寸法誤
差による加工寸法測定誤差を補償し、以つて高精
度な測定を行い得る数値制御工作機械を提供する
ことである。 数値制御工作機械の主軸に接触検出用の測定子
を装着して工作物の加工穴径等を測定するものに
おいては、測定子の接触部の径寸法は既知の寸法
でなければならない。しかしながら、測定子は一
般に測定子の軸心と主軸の軸心との不一致を補償
するために回転して用いられる場合が多く、この
ために測定子の振れを含んだ実際の径寸法は予め
定められた図面上の径寸法と異なり、この寸法差
は直接測定精度に影響する。かかる寸法差はまた
使用につれて測定子の接触部が摩耗した場合にも
起こり得る。 よつて本発明は、接触検出用の測定子による芯
出し機能を利用して、測定子の径寸法補正値を高
精度に測定し、この径寸法補正値を工作物の加工
寸法測定時に補正することにより、測定子の寸法
誤差による加工寸法測定誤差を補償するようにし
たものである。 以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図は測定機能を有する数値制御工作機械を示
し、この工作機械は主として、機械本体１と、数
値制御装置本体２と、接触検出装置３と、径寸法
補正装置４とによつて構成されている。 前記機械本体１のベツド１０上には、サドル１
１が図の左右方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に載架
され、このサドル１１上に工作物Ｗを載置するテ
ーブル１２が図の前後方向（Ｘ軸方向）に摺動可
能に載架されている。ベツド１０上に立設された
コラム１３には主軸頭１４が図の上下方向（Ｙ軸
方向）に摺動可能に装架され、この主軸頭１４に
駆動モータ１５によつて回転駆動される主軸１６
が回転可能に軸承されている。テーブル１２、主
軸頭１４およびサドル１１はそれぞれサーボモー
タ１７，１８，１９によつてＸ軸、Ｙ軸およびＺ
軸方向に移動されるようになつている。これらサ
ーボモータ１７，１８，１９はドライブユニツト
５を介して数値制御装置本体２に接続され、数値
制御装置本体２から出力される分配パルスにより
回転駆動され、これによつて主軸１６と工作物Ｗ
との相対位置が制御される。 前記主軸１６には工作物Ｗの加工を行う場合に
は図略の工具交換装置によつて加工工具が装着さ
れ、また工作物Ｗの加工寸法の測定を行う場合に
は接触検出用の測定子TSが装着される。かかる
測定子TSの径寸法を測定するために、前記テー
ブル１２上には基準ブロツク２０が設置され、こ
の基準ブロツク２０に第２図に示すように主軸軸
線に平行な基準穴２１と、この基準穴２１の中心
ＯよりＸ軸方向に一定量ｌ隔てた基準面２２と
が形成されている。ここで前記測定子TSの径寸
法補正値とは、予め定められた図面上の径寸法と
測定子TSを回転した状態における振れを含めた
実際の径寸法との半径差をいう。 また前記主軸頭１４の先端外周部には、電流検
出抵抗Ｒ１を介して交流電源２３に接続された接
触検出用のコイル２４が配設されており、主軸１
６の周囲を取巻くような磁束を発生している。こ
のため、接触検出用の測定子TSの外周面が工作
物Ｗおよび基準ブロツク２０に接触すると、第１
図に破線で示す誘導電流路を介して誘導電流が流
れ、コイル２４のインピーダンスを低下させる。
コイル２４のインピーダンスが低下すると励磁電
流が増大して抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧が増
加するため、接触検出装置３に高い電圧信号が与
えられるようになる。接触検出装置３はこの電圧
信号の増加によつて工作物Ｗ等と接触検出用の測
定子TSが接触したことを検出するようになつて
おり、接触が検出されると接触検出信号TDSが
送出される。 数値制御装置本体２は、テープリーダTRにて
読込まれる紙テープ２５にプログラムされたNC
データに基づいて各軸へパルス分配を行い、これ
によつて工作物Ｗの加工を行う公知の数値制御装
置で、この数値制御装置本体２には、NCデータ
としてプログラムされているＭコード等のデータ
を出力するデータ出力端子と、外部からの手動操
作指令を受入れるための手動操作端子とが設けら
れている。この数値制御装置本体２は、NCデー
タとしてＭコードのデータを読込むと、Ｍコード
のデータを出力端子から出力した後でNC制御を
停止して待機状態となり、外部から補助機能完了
信号MFINが与えられると待機状態を解除して
NC制御を再開するようになつている。 Ｍコードデータの多くは図略の強電制御回路に
与えられてクーラント供給の制御等が行われる
が、M52、M90〜M94までのＭコードは径寸法補
正装置４に与えられて測定子TSの径寸法の測定
および補正等を指令するようになつている。 前記径寸法補正装置４は数値制御によつて送り
制御される測定子TSの径寸法を補正するもの
で、マイクロコンピユータによつて構成されてい
る。この径寸法補正装置４は数値制御装置本体２
からM52、M90〜M94の補助機能命令コードが与
えられると、数値制御装置本体２を手動モードに
切換え、しかる後手動操作端子に軸指定用のデー
タと正負のパルス分配指令を送出して数値制御装
置本体２から各軸へパルスを分配せしめ、これに
よつて径寸法の測定および補正のための送り制御
を行うようになつている。なお、ＭコードM52、
M90〜M94の内容を下記表１に示す。

【表】 前記測定子TSによる芯出し機能を利用して測
定子TSの径寸法を測定するために、下記表２に
示すNCデータが紙テープ２５にプログラムされ
ている。

【表】 まずN100 GOOZ−100000 S630 MO3のNCデ
ータが読出されると、サドル１１がＺ軸方向に
所定量移動され、主軸１６に装着された測定子
TSの先端部が基準ブロツク２０の基準穴２１内
に突入されるとともに、主軸正転指令用の補助機
能MO3に基いて駆動モータ１５が正転起動さ
れ、主軸１６が回転される。次いでN101 M52の
NCデータが読出され、この芯出し指令用の補助
機能M52に基いて芯出し動作が実行される。すな
わち、芯出しを行う場合には、最初に、径寸法補
正装置４の内部に設けられた直径カウンタと半径
カウンタをリセツトし、この後Ｙ軸へパルスを
送出して、接触検出用の測定子TSをＹ軸方向
へ移動させる。そして、測定子TSの接触面が基
準ブロツク２０に形成された基準穴２１の上面に
接触したことが検出されると、Ｙ軸へパルスを
送出して測定子TSをＹ軸方向へ移動させると
ともに移動量を直径カウンタによつて計数する。
測定子TSが反対側の下面に接触したことが検出
されると、直径カウンタの計数値の1/2を半径カ
ウンタにロードした後、測定子TSをＹ軸方向
へ移動させながら半径カウンタを減算していく。
半径カウンタの計数値が零となれば測定子TSが
Ｙ軸方向の中心位置に割出されたことになるの
で、次に測定子TSをＸ軸方向へ移動させ、上記
と同様にして測定子TSをＸ軸方向の中心位置に
割出す。これによつて測定子TSの回転軸線が基
準穴２１の中心位置に割出され芯出しを完了す
る。 続いてN102 G00 Z100000のNCデータが読出さ
れ、これに基いてサドル１１がＺ軸方向に所定
量移動され、測定子TSが基準ブロツク２０の基
準穴２１より離脱される。次いでN103 X121000
のNCデータが読出されると、テーブル１２がＸ
軸方向に所定量Ｌ移動され、測定子TSが基準
ブロツク２０の基準面２２側に対応する基準点
POに位置決めされる。ここでＸ軸方向移動量Ｌ
は基準ブロツク２０の基準穴中心Ｏから基準面２
２までの距離ｌと、予め定められた測定子TSの
半径寸法Ｄ／２と、所要のギヤツプ量Ｇとを加算
した値に設定されている。続いてN104 Ｚ−
100000のNCデータが読出され、これに基いてサ
ドル１１がＺ軸方向に所定量移動される。これ
により測定子TSと基準ブロツク２０の基準面２
２との間に測定子TSの実径寸法に応じた隙間が
付与される。仮りにこの実径寸法が定められた寸
法通りであるとすれば、両者の隙間の量は前記ギ
ヤツプ量Ｇに等しいものとなる。続いてN105
M90が読出されると、第３図のフローチヤートで
示す径寸法測定動作が実行される。 すなわち前記補助機能M90が読出されると、ま
ずステツプ30においては、数値制御装置本体２の
運動モードをテープ運転から手動運転に切換え、
これにより数値制御装置本体２は外部から与えら
れる指令パル諾スを指定された軸へ分配するよう
になる。ステツプ31は測定子TSの移動量を検出
する移動量カウンタMVCを零にリセツトし、続
くステツプ32でＸ軸の軸指定を行い、このステツ
プ32で軸指定されたＸ軸に次段のステツプ33で
パルスを１パルス発振し、テーブル１２を駆動す
る。そしてステツプ34で前記移動量カウンタ
MVCに１を加算し、ステツプ35で測定子TSの外
周面が基準ブロツク２０の基準面２２に接触した
か否かを接触検出装置３からの信号に基いて判別
し、未だ接触が検出されなかつた場合には、前記
ステツプ33へ戻つて上記動作を繰返す。つまり測
定子TSは基準面２２に接触するまで基準ブロツ
ク２０と相対的に１パルスづつ移動され、この移
動量は移動量カウンタMVCにより計数される。 このような繰返し動作により前記ステツプ35に
おいて測定子TSが基準面２２に接触したことが
判別されると、ステツプ36において移動量カウン
タMVCの計数値Ｎを読出してこれが所定の記憶
エリアに一時記憶される。ステツプ37では径寸法
補正装置４に予め記憶されたギヤツプ量Ｇを読出
し、ステツプ38で前記記憶エリアに記憶された移
動量カウンタMVCの計数値Ｎよりギヤツプ量Ｇ
を減算し、その結果の値α〔Ｎ−Ｇ〕をステツプ
39で測定子TSの径寸法補正値αとして所定の記
憶エリアに記憶し、この補正値αが予め定められ
た測定子TSの半径寸法と実際の振れを含んだ半
径寸法との誤差となる。 続いてステツプ40でパルスを１パルス発振
し、ステツプ41で移動量カウンタMVCの計数値
Ｎから１を減算し、ステツプ42で移動量カウンタ
MVCの計数値が零になつたか否かを判別し、未
だ零になつていない場合には前記ステツプ40に戻
つて同様な動作を繰返し、測定子TSを前記測定
基準点POに復帰させる。測定子TS基準点POに
復帰されると、すなわち前記ステツプ42において
移動量カウンタMVCの計数値が零になつたこと
が判別されると、ステツプ43において手動運転指
令の送出を停止して数値制御装置本体２の運転モ
ードをテープ運転に切換え、さらにステツプ44で
補助機能完了信号MEINと起動信号を数値制御装
置本体２に送出する。 次に上述したように測定した補正値αを用いて
測定子TSを第４図に示す如くある点Ｐ１からＰ
２に位置決めする場合の補正動作を第５図のフロ
ーチヤートに基いて説明する。位置決め用のNC
データN200 GO1 X150000 M92が読出される
と、テーブル１２がＸ軸方向に所定量l1移動さ
れ、補助機能M92（前記表１参照）に基いて、測
定子TSの補正方向がＸ軸方向かＸ軸方向
か、あるいはＹ軸方向かＹ軸方向であるかを
ステツプ50からステツプ53で判別し、ステツプ54
からステツプ57で補正の軸方向に応じたフラツグ
をセツトする。例えば前記NCデータのように
M92の場合にはステツプ55においてＸ軸方向移
動フラツグがセツトされる。 ステツプ58では数値制御装置本体２の運転モー
ドをテープ運転から手動運転に切換え、ステツプ
59では前述したように測定された補正値αを所定
の記憶エリアから読出し、ステツプ60でその補正
値αを移動量カウンタMVCにセツトする。続い
てステツプ61で前記移動フラツグの状態に基いて
軸指定を行い、その指定軸すなわちＸ軸方向に
ステツプ62においてパルスを１パルス発振する。
そしてステツプ63で移動量カウンタMVCより１
を減算し、ステツプ64で移動量カウンタMVCの
計数値が零になつたかどうかを判別し、未だ零に
なつていない場合には、前記ステツプ62に戻り、
これを移動量カウンタMVCが零になるまで繰返
す。ステツプ64において移動量カウンタMVCの
計数値が零になつたことが判別されると、次段の
ステツプ65で手動運転指令の送出を停止して数値
制御装置本体２の運転モードをテープ運転に切換
え、さらにステツプ66において補助機能完了信号
MFINと起動信号を数値制御装置本体２に送出し
てテープ運転を再開する。 このように測定子TSの位置決め点Ｐ２は補正
値α分だけ自動補正されることにより、測定子
TSの外周の接触ポイントＰ３が測定子TSの径変
化に拘らず一定に補償されるようになる。 上記した動作サイクルは測定子TSの位置決め
点Ｐ２を径寸法補正値αだけ補正するものである
が、この他に工作物Ｗの穴径等を測定する場合に
測定子TSによつて測定された値より前記径寸法
補正値αを演算して真の測定値を得ることにも適
用し得る。 なお上記実施例においては、一定距離ｌを容易
に設定できるように、基準ブロツク２０に基準穴
２１を形成しているが、この基準穴を基準溝にし
てこの基準溝等の中心から基準面までの距離を一
定に定めるようにしても同様な効果が期待でき
る。 以上述べたように本発明は、接触検出用の測定
子による芯出し機能を利用して、測定子自体の径
寸法を測定しておき、そして工作物の加工寸法を
測定する際に測定子の位置決め点あるいは測定子
にて測定された加工寸法を前記測定子の径寸法補
正値だけ補正するようにした構成であるので、測
定子の寸法誤差による測定誤差を補償できる効果
が奏せられる。 しかも本発明によれば、測定子の径寸法の測定
を基準ブロツクの基準穴あるいは基準溝の中心を
出発点として行うようになつているので、数値制
御による送りの誤差に殆ど影響を受けることな
く、高精度な測定を行い得、これによつて工作物
加工寸法の測定精度を向上できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
測定機能を有する数値制御工作機械の側面図、第
２図は測定子の径寸法を測定する原理を説明する
ための図、第３図は測定子の径寸法測定動作を説
明するためのフローチヤート、第４図は測定子を
位置決めする動作を説明するための図、第５図は
測定子の径寸法補正動作を示すフローチヤートで
ある。 １……機械本体、２……数値制御装置本体、３
……接触検出装置、４……径寸法補正装置、５…
…ドライブユニツト、１２……テーブル、１４…
…主軸頭、１６……主軸、１７，１８，１９……
サーボモータ、２０……基準ブロツク、２１……
基準穴、２２……基準面、２４……接触検出用コ
イル、TS……測定子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 数値制御によつて加工された工作物の加工寸
   法を測定する機能を有する数値制御工作機械にし
   て、接触検出用の測定子を装着する主軸に対して
   相対移動可能なテーブル上に設けられ主軸軸線に
   平行な基準穴あるいは基準溝およびこの基準穴等
   の中心より一定距離ｌ隔てた基準面を形成した基
   準ブロツクと、前記主軸に装着した測定子が工作
   物および基準ブロツクに接触したことを検出する
   接触検出手段と、前記測定子を基準ブロツクの基
   準穴等の中心に位置決めする芯出し手段と、この
   基準穴等の中心を出発点にして前記測定子を前記
   基準面に対応する測定基準点まで移動させる移動
   制御手段と、前記測定子を測定基準点より前記接
   触検出手段によつて測定子と基準面との接触が検
   出されるまで移動させるに必要なパルスを計数す
   る計数手段と、この計数手段にて計数された値に
   基いて測定子の径寸法補正値を測定する測定手段
   と、前記測定子による工作物の加工寸法測定時に
   測定子の位置決め点あるいは測定寸法を前記測定
   手段にて測定された径寸法補正値だけ補正する径
   寸法補正手段とによつて構成したことを特徴とす
   る測定機能を有する数値制御工作機械。