JPS63134147A - 測定機能を有する数値制御工作機械 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は先端外周面に接触面が形成された測定子を数値
制御工作機械の主軸に装着し、この測定子を用いて基準
面位置の測定をする装置に関するものである。

〈従来の技術〉 一般に、数値制御工作機械においては、第５図に示すよ
うにテーブル１１等の機械系は機械原点を基準とした機
械座標系でプログラムされており、この座標系に基づい
て位置決めされている。このため、工作物Ｗのテーブル
１１への取付誤差により、前記機械座標系に基づいた位
置決めでは工作物Ｗの取付誤差分ＮＨだけずれて加工さ
れてしまうので、この取付誤差分Ｎ、の補正をした位置
決めを行っている。

このような工作物Ｗの位置決めは、まず工作物Ｗが載置
されたテーブル１１を測定開始位置Ａまで高速送りで送
り、位置Ａからは中速送りでテーブル１１を主軸１７に
設けられた測定子ＴＳに向かって工作物Ｗの側面Ｆ１が
測定子ＴＳに当接するまで移動させ移動量Ｎｘを求める
。次にこのＮＸから予めプログラムされた工作物Ｗが正
しくテーブルｌｌ上に載置（点線位置）されている時の
位ｉＡから工作物Ｗの側面Ｆ２が測定子ＴＳに当接する
までの移動量ＮＲを引き、この差ＮＨを求め、前記機械
座標系における現在位置を計数する現在位置カウンタの
内容をＮＨだけ補正している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、かかる従来のものにおいては高速で工作
物Ｗｘを載置したテーブル１１を任意の位置Ａから測定
子ＴＳに接触させると、第６図に示すように測定子ＴＳ
の振れΔＸ１によって測定誤差が生じたり、さらにこれ
に加えて、測定子ＴＳの接触面ＴＱが工作物Ｗの側面Ｆ
に接触した瞬間から接触信号を数値制御装置が認識する
までの機械固有の電気的応答遅れによる移動量ΔＸ２が
原因となる測定誤差が生ずるという問題があった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は第１図に示すように、演算処理装置５００に、
測定子ＴＳの振れならびに、演算処理装置５００が測定
子ＴＳと工作物Ｗが接触した瞬間より接触したことによ
り発せられる接触信号ＴＤＳを認識するまでの遅れ時間
内の移動量を補正値として各制御軸毎にそれぞれ記憶す
る記憶手段５０１と、この記憶手段５０１に記憶された
補正値により現在位置検出手段５０２にて検出され演算
処理装置５００が認識した現在位置を補正する補正手段
５０３を有することを特徴とするものである。

く作用〉 あらかじめの測定子の各軸方向の振れと、演算処理装置
５００が測定子ＴＳと工作物Ｗが接触した瞬間より接触
したことにより発せられる接触信号ＴＤＳを認識するま
での遅れ時間内の移動量を各制御軸毎に補正値として記
憶手段５０１に記憶しておき、演算処理装置５００が認
識した現在位置を記憶された補正値により補正する。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、基準面位置の測定を自動的に行う機能を有す
る数値制御工作機械の構成を示す全体図で、機械本体１
、数値制御装置２、接触検出回路３、補正値を入力する
キーボード３０とによって主に構成されている。

１０は前記機械本体１を構成するヘッドで、このベッド
１０上には、工作物Ｗを載置するテーブル１１が紙面と
垂直な方向（Ｘ軸方向）に移動可能に案内され、また主
軸頭１２を上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に案内する
コラム１３が左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に案内さ
れている。そして、テーブル１１はベッドｌＯに固着さ
れたサーボモータ１４によってＸ軸方向に移動され、主
軸頭１２は、ベッド１０の後端部に取り付けられたサー
ボモータ１５と、コラム１３の上部に取り付けられたサ
ーボモータ１６とによって、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に移
動されるようになっている。

これらのサーボモータ１４〜１６はドライブユニット６
を介して数値制御装置２に接続され、数値制御装置２か
ら出力される分配パルスによって回転駆動されるように
なっており、これによって工作物Ｗと主軸頭１２との相
対位置が制御される。

１７は主軸頭１２に軸架され主軸頭の後端部に取り付け
られた主軸モータ１８によって回転駆動される主軸で、
工作物Ｗの加工を行なう場合には、この主軸に加工工具
が回路の工具交換装置によって装着される。また主軸頭
１２の先端外周部には、電流検出抵抗Ｒ１を介して交流
電源１９に接続された接触検出用のコイル２０が配置さ
れており、主軸１７の周囲を取り巻くような磁束を発生
している。このため、測定子ＴＳの先端外周面に形成さ
れた接触面ＴＱが工作物Ｗに接触すると、第２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２０
のインピータンスを低下させる。

コイル２０のインピーダンスが低下すると、励磁電流が
増大し、抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧が増加するため
、接触検出回路３に高い電圧信号が与えられるようにな
る。接触検出回路３はこの電圧信号の増加によって工作
物Ｗと測定子ＴＳが接触したことを検出するようになっ
ており、接触が検出されると接触信号ＴＤＳを送出する
。

数値制御装置２は、テープリーダＴＳにて読み込まれる
紙テープ２１にプログラムされた数値制御指令に基づい
て各軸へパルス分配を行い、これによって工作物Ｗの加
工を行うもので、紙テープ２１にプログラムされている
Ｍコードが読込まれるとＭコードに応じた種々の補助機
能が行われる。

またＳコードのデータは主軸モータ１８の回転を制御す
るコードで主軸モータ１８の回転がＳコードで指定され
た速度に制御される。

また、数値制御装置２から出力されるＭコードの命令の
多くは囲路のリレー制御回路に与えられて、切削油供給
弁のオンオフ等の制御が行われるが、本実施例では、こ
れらの補助機能命令の内Ｍ９８は工作物Ｗの位置決めを
する命令に割当てられている。これらの命令が数値制御
装置２のメモリ４１から中央演算処理装置４０から読込
まれると、この中央演算処理装置４０は与えられた補助
機能命令に応じた動作を行う。

前記数値制御装置２は、中央演算処理装置４０と、メモ
リ４１と、パルス発生回路４２とインタフェース４３．
４４等により構成され、前記補助機能命令に応じて工作
物Ｗの位置決め等を行う。

この数値制御装置２は補助機能命令が与えられると、テ
ープ運転による制御を停止し、ドライブユニット６へ分
配パルスを送出するようになっている。

第３図は工作物Ｗの位置決めを行う場合の数値制御装置
２の中央演算処理装置４０の動作を示すフローチャート
で、以下このフローチャートに基づいてその作動を説明
する。

自動運転に入る前に、あらかじめ作業者により、ツール
プリセツタ等で測定した測定子ＴＳの振れΔＸ１と、数
値制御装置２の中央演算処理装置４０が測定子ＴＳと工
作物Ｗが接触したことを判断するまでの機械固有の電気
的応答遅れによる移動量ΔＸ２の補正値をキーボード３
０から数値制御装置２のインクフェース４４を介して中
央演算処理装置４０へ入力し、メモリ４１に記憶させて
おく。このメモリ４１には下記表１に示すように変数と
数値が対応づけて記憶されている。

表　　１ この表１では変数＃１〜＃３が測定子ＴＳのＸ方向、Ｙ
方向、Ｚ方向のそれぞれの振れの補正値、変数＃１１〜
＃１３がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれの信号の遅
れの補正値を示している。

上記運転準備が完了して、機械が起動され、先ず補助機
能命令Ｍ９８が紙テープ２１からテープリーダＴＲを介
して数値制御装置２の中央演算処理装置４０に読込まれ
る。そして前記中央演算処理装置４０によりメモリ４１
からサブプログラムが読込まれ工作物Ｗの位置決めが以
下のステップ１００〜１０９により処理実行される。ス
テップ１００ではテープ運転が停止され、主軸１７の回
転は定位置で停止する。次のステップ１０１では囲路の
工具交換装置により主軸１７に測定子ＴＳが取付けられ
る。ステップ１０２はテーブル１１をサブプログラムに
よって指定された位置Ａへ移動させる。ステップ１０３
は測定子ＴＳをサブプログラムで指定された位置Ａへ移
動させ、測定子ＴＳが工作物Ｗの側面Ｆに当接できるよ
うにする。

ステップ１０４はテーブル１１の移動量をカウントする
中央演算処理装置４０の移動量カウンタＣの計数値Ｎｘ
をリセットする。ステップ１０５はＸ軸に−パルスを１
パルス出力する。つまり、サーボモータ１６に一パルス
を１パルス出力し、工作物Ｗが載置されたテーブル１１
をＸ軸一方向に移動させる。ステップ１０６では、移動
量カウンタＣの計数値Ｎｘに１を加算することによって
移動量を求める。

ステップ１０７では測定子ＴＳの接触面ＴＱが工作物Ｗ
の側面に接触したかどうか認識され、未だ接触が認識さ
れない場合は前記ステップ１０５に戻る。接触したこと
が認識されると移動量カウンタＣのカウントを止め、次
のステップ１０８に移る。ここにおいて第６図に示すよ
うに測定子ＴＳの中心ＯＰが主軸中心Ｏ８に対して振れ
ΔＸ１があると、工作物Ｗは所定移動量Ｎ移動する手前
で接触信号を検出することとなり、測定誤差となる。同
様に中央演算処理装置４０が測定子ＴＳと工作物Ｗが接
触したことを認識するまでの機械固有の電気的応答遅れ
による移動量Δｘ２があると工作物Ｗは所定移動量Ｎ以
上移動した後、接触したことが認識されることになり測
定誤差となる。

従って本発明ではステップ１０７の実行後において前記
移動量カウンタＣの計数値Ｎが作業者によりあらかじめ
入力されメモリ４１に記憶された測定子ＴＳのＸ方向の
補正値の振れΔＸＩと測定子ＴＳの接触面ＴＱが工作物
Ｗの側面Ｆに接触した瞬間から接触信号を中央演算処理
装置４０が認識するまでの機械固有の電気的応答遅れに
よる移動量ΔＸ２を中央演算処理装置４０に読込むこと
により補正動作が行なわれる。この補正動作を第４図の
フローチャートに基づいて説明する。ここではＸ方向の
補正について述べる。ステップ２００では移動量カウン
タＣの計数値Ｎｘを読出す。次のステップ２０１では作
業者によりあらかじめキーボード３０を介して前記数値
制御装置２のメモリ４１に記憶された測定子ＴＳの振れ
ΔＸ１と機械固有の電気的応答遅れによる移動量ΔＸ２
が読出される。ステップ２０２では下記の式により移動
量カウンタＣの計数値Ｎｘを下記計算式により補正する
。

Ｎ　ｘ　＝　Ｎ　ｘ−ΔＸ１＋ΔＸ２ 上記計算式のＮｘが補正された移動量カウンタＣの計数
値となる。次にステップ１０９に移り予めプログラムさ
れた工作物Ｗと測定子ＴＳが接触するまでの相対移動量
ＮＲから前記測定した相対移動１ｉＮｘを引き補正値Ｎ
、を求める。そして、ステップ１１０では工作物Ｗの現
在位置をカウントする現在位置カウンタＧの内容をＮＨ
だけ加減算し、工作物Ｗが正しい位置へ位置決めされる
ようにする。ステップ１１０が終了するとテープ運転が
再開される。

なお、これに続くテープ運転のうち機械系座標に基づい
て位置決めされるものにおいては、前記補正された現在
位置カウンタＧの値を基準として移動制御されるため、
工作物を正確に位置決めすることができる。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、工作機械の主軸に
測定子を装着した状態で、工作物と測定子を相対移動さ
せ、演算処理装置が、工作物と測定子が接触した瞬間よ
り、接触したことによる接触信号を認識した時の実際に
接触した位置よりも少しずれたずれ量を含む現在位置デ
ータを測定子の振れならびに演算処理装置が接触信号を
認識するまでの遅れ時間内の移動量とにより補正するよ
うにしたので従来のような誤差のない基準面位置の測定
ができる利点を有する。

【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図は本発明を
明示するための全体構成図、第２図〜第４図は本発明の
実施例を示すもので、第２図は実施例の数値制御装置の
構成を示すブロック図、第３図は基準面の位置決めの動
作を示すフローチャート、第４図は測定子の振れ、数値
制御装置が測定子と工作物が接触・したことを検出する
までの接触信号の遅れを補正する動作を示すフローチャ
ート、第５図、第６図は従来の問題点を説明するための
図。 １・・・機械本体、２・・・数値制御装置、３・・・接
触検出回路、４・・・演算制御装置、５・・・主軸制御
回路、６・・・ドライブユニット、１０・・・ベッド、
１１・・・テーブル、１２・・・主軸頭、１４〜１６・
・・サーボモータ、１７・・・主軸、１８・・・主軸モ
ータ、２０・・・接触検出用コイル、３０・・・キーボ
ード、ＴＳ・・・測定子、Ｗ・・・工作物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 工作機械の主軸に装着され相対変位可能な測定子と工作
   物を相対移動させることによって、測定子と工作物が接
   触したことを検出し接触信号を出力する接触検出手段と
   、測定子と工作物の現在位置を検出する現在位置検出手
   段と、前記接触信号に応答し現在位置検出手段にて検出
   された現在位置を認識する測定機能を有する数値制御工
   作機械において、 前記演算処理装置に、前記測定子の振れならびに、前記
   演算処理装置が前記測定子と前記工作物が接触した瞬間
   より接触したことにより発せられる前記接触信号を認識
   するまでの遅れ時間内の移動量を補正値として各制御軸
   毎にそれぞれ記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶
   された前記補正値により前記現在位置検出手段にて検出
   され、演算処理が認識した現在位置を補正する補正手段
   を有することを特徴とする測定機能を有する数値制御工
   作機械。