JPS6238106B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、工作機械におけるツール補正方法
に関する。

従来、工作機械におけるツール（刃物工具）の
突出量を補正するツール補正方法としては、例え
ば第１図に示すようなポストプロセスによるツー
ル補正方法が採用されていた。

この方法では、加工後のワーク１の径を差動ト
ランス等を用いた測定器２によつて測定し、その
計測結果を誤差検出回路３に入力して規定寸法に
対する誤差を検出し、その誤差が所定範囲を越え
るとそれに応じた補正信号を出し、それをＡ／Ｄ
変換回路４を介してデジタル信号に変換し、ドラ
イバ回路５によつてステツピング・モータ６を駆
動させて、図示しない機構によりツールの突出量
を補正し、ワークの加工精度を管理するようにな
つている。

一般に、この方法はツールの摩耗量を補正する
ためになされている。

しかしながら、実際には加工時の発熱により各
部に熱変位が生じ、それによつてもワークに対す
るツールの刃先位置が変位する。

そこで、発熱生部を予熱したり冷却したりして
一定の温度に保つことも行われているが、完全に
一定温度に保つことは至難であつた。

そのため、熱発生部に温度センサを取付けて温
度変化を計測し、それを変位量に変換して、前述
の方法におけるワーク径の誤差とこの温度変化に
よる熱変位との演算結果に応じてツールの突出量
を補正することも行われていた。

しかしながら、このような従来のツール補正方
法では、温度変化を計測して熱変位量に変換して
いたため、熱変位を間接的に捕えることになり、
精度が低かつた。

また、精度を高めるためには温度センサを、多
数の熱発生部箇所に対応して多数取付ける必要が
あり、その取付けが困難になるばかりか、その検
出情報の処理も困難になり、且つ高価になるとい
う問題もあつた。

この発明は、上記のような従来のツール補正方
法における問題点を解決して、精度が高くしかも
安価に実施し得るツール補正方法を提供すること
を目的とする。

そのため、この発明による工作機械におけるツ
ール補正方法は、加工後のワーク径を測定して、
その規定寸法に対する誤差に応じてツールの突出
量を補正するツール補正方法において、ワークを
保持するセンター軸線とツールをこのセンター軸
線に沿つて移動可能に保持するツール保持部材の
上記センター軸線と平行な基準軸線との間隔を加
工開始前に検出して、その検出値の前回検出時の
値に対する変化量に応じて上記ツール補正方法に
よる補正量を修正することを特徴とする。

以下、添付図面の第２図以降を参照してこの発
明の実施例を説明する。

第２図はこの発明を実施した旋盤の要部断面図
である。ワーク１は、テールストツク１１の先端
に固定されたテールセンタ１２によつてチヤツク
付ドライブセンタ１３に押し付けられ、このドラ
イブセンタ１３によつてクランプされて、ヘツド
ストツク１４の駆動スピンドルによつて回転され
る。このテールストツク１１とヘツドストツク１
４の軸心は一致している。

このワークを保持するセンター軸線l₁と平行な
軸心l₂をもつピボツト軸１５にツール取付ブロツ
ク１６が装着されており、それに、夫々ツール１
７，１８，１９を保持するツールホルダ２０，２
１，２２が固定されている。即ち本実施例におい
ては、ピボツト軸１５の軸心がツール保持部材の
基準軸線となる。

そして、ピボツト軸１５の両軸受を備えた基台
４１をワークに対して相対移動させてツール取付
ブロツク１６を矢示Ａ方向へ送ることによりツー
ル１７及び１８によつて、また矢示Ｂ方向へ送る
ことによりツール１９によつて夫々ワーク１の所
定の部分イ，ロ，ハを加工する。

これらの構成は従来の旋盤と同様であるが、こ
の旋盤では、ツールを保持するピボツト軸１５の
軸線（基準軸線）とワークを保持するセンター軸
線との軸線開隔ｘを計測するために、テールスト
ツク１１にブラケツト２３を介して検出器２４を
固設し、ピボツト軸１５にドツグ２５を固定し
て、その先端が検出器２４の感知杆２４ａに圧接
するようになつている。

検出器２４としては、例えば、感知杆２４ａに
対する押圧力による変位や歪に応じた電気信号を
出力する差動トランス、歪計、感圧素子等を用い
る。その検出信号の処理については後述する。

ツール取付ブロツク１６及びツールホルダ２０
〜２２は第３図に示すように、実線で示す加工位
置と仮想線で示す補正位置との間でこの例では
135゜回動するようになつている。そして、補正
位置ではツールホルダ２０〜２２の夫々に設けた
ツール位置調整ねじ３０が各ステツピングモータ
６及び減速機構３２からなる駆動部の出力軸３３
に連結される。

このツールの突出量を補正するための機構を第
４図によつてさらに詳細に説明する。なお、以下
の説明ではツール１７〜１９を代表してツール１
７、ツールホルダ２０〜２２を代表してツールホ
ルダ２０として説明する。

ツール１７はツールホルダ２０に矢示ａ又はｂ
方向に出入可能に挿着されており、前側と後側と
にテーパ面を有する貫通孔１７ａを有する。

一方、ツールホルダ２０には、ツール１７の貫
通孔１７ａに挿通して、そのテーパ面と密接する
テーパ面３４ａを有し、ツール１７の出入方向に
直交する方向に摺動する摺動子３４を備えてい
る。

下部３０ａが摺動子３４に螺合するツール位置
調整ねじ３０の上部３０ｂが、補正位置で駆動部
の出力軸３３のカプラ３５にスプライン結合す
る。出力軸３３は減速機構３２の歯車３６，３７
を介してステツピングモータ６の回転軸３８に連
結している。

したがつて、ステツピングモータ６が駆動され
て、その回転軸３８が例えば正方向へ回転する
と、歯車３７，３６によつて減速してトルクを増
大されて出力軸３３が回転する。この回転がカプ
ラ３５を介してツール位置調整ねじ３０に伝達さ
れ、このねじが回転し、摺動子３４とのねじ結合
により大きな軸方向力に変換されてこの摺動子を
第４図で下方へ僅かに摺動させると、そのテーパ
面３４ａによつてツール１７の貫通孔１７ａのテ
ーパ面を押して、ツールを矢示ａ方向へ突出させ
る。

ステツピングモータ６が負方向へ回転すると、
摺動子３４が第４図で上方へ摺動して、ツール１
７を僅かに矢示ｂ方向へ引込める。

第５図はこの実施例の信号系を示す第１図と同
様なブロツク図であり、第１図と対する部分には
同一符号を付してある。

第１図に示した従来のツール補正方法と同様
に、加工後のワーク１の径を測定器２によつて測
定し、誤差検出回路３によつて、規定寸法に対す
る誤差±ΔＤを検出し、それが第６図の＋NGラ
イン−NGラインまでの許容範囲にあれば良品と
し、それを越えると不良品と判別すると共に、許
容範囲内の＋OKライン〜−OKラインまでの所
定範囲を越えた時は補正信号Ｓ_Dを出力する。

すなわち、第６図にP₁で示すように＋OKライ
ンを越えた時は、ツールを突出させるような補正
信号を出力して径を小さくするようにし、P₂で示
すように−OKラインを越えた時は、ツールを引
込めるように補正信号を出力して径を大きくする
ようにする。

この誤差の正負及び大小に応じた補正信号Ｓ_D
をＡ／Ｄ変換回路４によつてデジタル信号に変換
して演算回路４６に入力する。

一方、第２図の検出器２４によるピボツト軸１
５の軸線とワークを保持するセンター軸線との軸
線間隔に応じた出力信号Sxをアンプ４０で増幅
し、Ａ／Ｄ変換回路４１によつてデジタル信号に
変換する。そして、毎加工開始前のツールホルダ
２０が第３図に返想線で示した補正位置にある時
に信号Ｇを入力し、それによつてＡ／Ｄ変換回路
４１の出力データが第１の記憶回路４２に記憶さ
れ、それまでこの第１の記憶回路４２に記憶され
ていた前回のデーータが第２の記憶回路４３に記
憶される。

デジタル比較器４４は第１、第２記憶回路４
２，４３のデータを比較し、その大小関係及ぼ差
によつて前回と今回の間での変化量±Δｘを検出
して、それに応じた補正信号ＳΔｘを出力する。
この補正信号ＳΔｘを倍率調整回路４５によつ
て、計測値のバラツキ等を考慮すべき倍率を乗じ
て調整した補正信号ＳΔx′を演算回路４６へ入力
する。

演算回路４６は、例えば補正信号Ｓ_D′及びＳΔ
x′を夫々最小補正量に相当する値で除して補正量
を算出し、その和を出力する。

例えば、補正信号Ｓ_D′による補正量が＋２、補
正信号ＳΔx′による補正量が−１であつたとする
と、その時の補正量を＋１に修正してそのデータ
をドライバ５に出力し、ステツピングモータ６を
正方向に最小補正量分だけ回転させる。それによ
つて、第４図に示した機構によりツール１７が最
小補正量分だけ突出する。

第１図の各ツール１７，１８，１９に関して
夫々このような補正を行つた後、ツール取付ブロ
ツク１６をピボツト軸１５によつて第３図に実線
で示す加工位置へ回動して新しいワーク１の加工
を開始する。

なお、上記実施例におけるツールホルダ２０，
２１，２２及びツール取付ブロツク１６は、軸線
l₂のまわりに回動する型式のものを使用している
が、本発明は必ずしも上記回動式のツール保持部
材を有するものに限定されない。そして回動不能
のツール保持部材の場合、基準軸を適当に選べば
良いのである。また、本発明は旋盤以外のホブ
盤、研削盤、フライス盤等にも適用できることは
明らかである。

以上実施例について説明したように、この発明
によればツール保持部材の基準軸線（ピボツト軸
線）とワークを保持するセンター軸線との軸線間
隔を毎加工開始前に直接検出して、前回検出時の
値に対する変化量によつてツール補正量を修正す
るので、温度測定等の手段を講ずることなしにワ
ークの加工精度を大幅に向上させ得ると共に、容
易且つ安価に実施し得る。

特に、従来のワーク径の計測によるツール補正
のみでは、ワーク径をインプロセスで計測するこ
とはできないので、どうしてもポストプロセスに
なり、連続作業を行う場合、計測時には既に次の
ワークの加工が始まつており、計測結果がフイー
ドバツクされるのは３個目からであつたため、一
日の作業開始時や、昼休み後の作業再開時等にお
いては前回の加工時と今回の加工時の温度差が大
きいため、少なくとも２個の不良が出る恐れがあ
つた。

この発明によれば、前回と今回の加工開始前に
おけるワークを保持するセンター軸線とツール保
持部材の基準軸線との間隔の変化量に応じて補正
量を修正するので、そのような不良が殆んどなく
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のツール補正方法の信号系を示
すブロツク図、第２図はこの発明の実施例を示す
旋盤の要部断面図、第３図は同じくツールホルダ
等の加工位置と補正位置の関係を示す説明図、第
４図は同じくツール補正機構部の詳細を示す断面
図、第５図は同じく信号系のブロツク図、第６図
は第５図の誤差検出回路の動作説明のための説明
図である。 １……ワーク、２……測定器、３……誤差検出
回路、６……ステツピングモータ、１１……テー
ルストツク、１２……テールセンタ、１３……チ
ヤツク付ドライブセンタ、１４……ヘツドストツ
ク、１５……ピボツト軸、１６……ツール取付ブ
ロツク、１７〜１９……ツール、２０〜２２……
ツールホルダ、３０……ツール位置調整ねじ、３
２……減速機構、４２，４３……記憶回路、４４
……デジタル比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工後のワーク径を測定して、その規定寸法
   に対する誤差に応じてツールの突出量を補正する
   ツール補正方法において、ワークを保持するセン
   ター軸線とツールをこのセンサー軸線に沿つて移
   動可能に保持するツール保持部材の前記センター
   軸線と平行な基準軸線との間隔を加工開始前に検
   出して、その検出値の前回検出時の値に対する変
   化量に応じて前記ツール補正方法による補正量を
   修正することを特徴とする工作機械におけるツー
   ル補正方法。