JPS6157151B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は接触検出機能を利用して工具径の寸法
変化を補正する工具径補正装置を備えた数値制御
工作機械に関するもので、その目的とするところ
は、工具径の寸法変化による測定誤差あるいは加
工誤差を補償することである。 数値制御工作機械の主軸に測定工具を装着して
工作物の穴径等の寸法を測定するものにおいて
は、測定工具の径寸法が摩耗等によつて変化する
と直接測定精度に影響する。同様に工作物を加工
する加工工具の径寸法が変化した場合には加工誤
差をもたらす。 よつて本発明は、接触検出機能を利用して工具
の径寸法補正値を測定し、この補正値を工作物の
寸法測定時あるいは加工時に補正することによ
り、工具径の変化による測定誤差あるいは加工誤
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図は数値制御工作機械の全体図を示し、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、工具径補正装置
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の加工寸法を測定する場合には
測定工具２０が装着される。かかる測定工具２０
あるいは加工工具の寸法変化を測定するために、
前記テーブル１２上には基準ブロツク２１が設置
されている。基準ブロツク２１には第２図に示す
ようにプログラム上のある基準点POよりＸ軸
方向に一定距離Ｌだけ隔てた位置に基準面２２が
形成されている。 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、接触検出用の測定工具２０の外周面が工
作物Ｗおよび基準ブロツク２１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等と工具２０と
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、Ｍ９０〜Ｍ９４までのＭコードは工具径補正
装置４に与えられて工具径の測定および補正等を
指令するようになつている。 前記工具径補正装置４は数値制御によつて送り
制御される測定工具２０あるいは加工工具の寸法
変化を補正するもので、マイクロコンピユータに
よつて構成されている。この工具径補正装置４は
数値制御装置本体２から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、これによつて工具径の測定および補正
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M90〜M94の内容を下記表１に示
す。

【表】 工具径の寸法変化を測定するために下記に示す
NCデータが紙テープ２５にプログラムされてい
る。 N100 GO1X−250000 M90 …(i) N101 X250000 …(ii) かかるプログラムに基いて測定工具２０の寸法
径を測定する動作を第３図のフローチヤートを参
照して説明する。測定工具２０がプログラム上の
ある基準点POに位置決めされている状態で、上
記の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、測定工具２０
が基準ブロツク２１の基準面２２に対面される。
ここでＸ軸移動量ｌは、前記基準点POから基準
面２２までの距離Ｌから、予め定められた工具半
径Ｄ／２と所要のギヤツプ量Ｇとを減算した値に
設定されている。 続いて前記NCデータの補助機能Ｍ９０に基
いて第３図のフローチヤートで示す工具径測定動
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、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は測定工具
２０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３
４で前記移動量カウンタMVCに１を加算し、ス
テツプ３５で測定工具２０の外周面が基準ブロツ
ク２１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。つまり測定工具２０は基
準面２２に接触するまで基準ブロツク２１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
において測定工具２０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
は工具径補正装置４のデジタルスイツチ（図示せ
ず）に予め設定されたギヤツプ量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
で測定工具２０の径補正値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
工具２０の半径寸法と実際の半径寸法との変化分
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、測定工具２０
を前記測定基準点POに復帰させる。測定工具２
０が測定基準点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
MFIN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
測定工具２０を第４図に示す如くある点Ｐ１から
Ｐ２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 G01 X150000 M92が読出される
と、まずテーブル１２がＸ軸方向に所定量移動
される。続いて補助機能Ｍ９２（前記表１参照）
に基いて、測定工具２０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で補正の方
向に応じた移動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５
５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工具径補正
値αを所定の記憶エリアから読出し、ステツプ６
０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。 このように測定工具２０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、測定工
具２０の外周の接触ポイントＰ３が工具径の変化
に拘らず一定に補償されるようになる。 上述した説明においては、測定工具２０の位置
決め点を工具径補正値αだけ自動補正して測定精
度を確保する例について述べたが、同様にして加
工工具の径補正値αを求めて加工工具の位置決め
点を自動補正することにより、工具径の変化に拘
らず高精度な加工を行い得る。 以上述べたように本発明によれば、接触検出機
能を利用して工具径の寸法変化を測定し、測定し
た補正値だけ工具の位置決め点を自動補正する工
具径補正装置を備えた構成であるので、摩耗等に
よる工具径の寸法変化に拘らず、常に高精度な測
定あるいは加工が行い得る特徴がある。

【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
工具径補正装置を備えた数値制御工作機械の側面
図、第２図は工具径の寸法を測定する原理を説明
するための図、第３図は工具径の寸法測定動作を
説明するためのフローチヤート、第４図は工具を
位置決めする動作を説明するための図、第５図は
工具径補正動作を説明するためのフローチヤート
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……工具径補正装置、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……工具、２１……基準ブロ
ツク、２２……基準面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 数値制御によつて工作物を加工する数値制御
   工作機械において、主軸に対して相対移動可能な
   テーブル上に設けられプログラム上の基準点より
   一定距離Ｌ隔てて設けられた基準面と、前記主軸
   に装着された測定工具あるいは加工工具が前記基
   準面に接触したことを検出する接触検出手段と、
   前記工具を前記基準点より接触検出手段によつて
   工具と基準面との接触が検出されるまで移動させ
   るに必要なパルス数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工具の径補正
   値を測定する測定手段と、前記工具による工作物
   の加工寸法測定時あるいは加工時に工具の位置決
   め点を前記測定手段にて測定された径補正値だけ
   補正する工具径補正手段とによつて構成したこと
   を特徴とする工具径補正装置を備えた数値制御工
   作機械。