JPS63163205A - 数値制御工作機械における工具自動計測装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はマシニングセンタ等の数値制御工作機械の主軸
に取付けられた工具を自動的に計測し、計測した情報を
数値制御装置に帰還し、適正な加工を自動的に行なう装
置に関する。

〔発明の背景〕

従来、数値制御工作機械において、主軸に取付けられた
工具径及び工具長を計測する装置には、例えば、特開昭
５９−３００３号公報に示されるように、工具に電気マ
イクロ等の接触子を直接あてて計測する装置や、投影機
によって拡大投影して計測する装置が知られている。し
かし、このような装置では工作機械上で工具の計測を行
なうことについては、公報で検反されていなかったため
、これらの装置で工具を計測した後、工具を工作機械に
取付け、数値制御装置に計測した工具径補正データや工
具位置オフセットデータを入力することが必要であった
。

また、計測する際に工具を工作機械の主軸から取り外す
ために、工具を主軸に取付けた時と、工具計測した時の
工具取付状態の差異から生じる誤差は、計測不可能であ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、インプロセスで自動的に工具の計測を
行なう数値制御工作機械における工具自動計測装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の自動計測装置は、数値制御工作機械上に発光部
と受光部からなる光学式１具計測装置を設け、インプロ
セスで工具を計測し、工具径補正データ、工具位置オフ
セットデータを数値制御装置に帰還することにより適正
な加工を自動的に行なえるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。第１図は本発明に係る数値制御工作機械における工
具自動計測装置の全体構成図、第２図は、第１図の■−
■矢視図であり、第３図は本装置の全体構成図である。

１は、マシニングセンタ等の数値制御工作機械における
主軸ヘッド、２は主軸ヘッド１に取付けられた主軸、３
はこの主軸２の先端に交換可能に取付けられた工具であ
り、図示しない工具交換機構によりこの工具３の交換は
自動的に行なわれる。

４は数値制御装［１００によって制御されるＸ軸サーボ
モータ２１によって、Ｘ軸方向に任意の位置に位置決め
可能なＸ軸テーブル２０上に固定された加工物であり、
数値制御工作機械は、数値制御装置１００によって制御
されるＹ軸サーボモータ３１によってＹ軸方向に任意の
位置に位置決め可能なＹ軸テーブル３０．同じく数値制
御装置１００によって制御されるＺ軸サーボモータ４１
によってＺ軸方向に任意の位置に位置決め可能なＺ軸テ
ーブル４０をもち、工具３を回転させることにより加工
物４を任意の形状に加工する。さらに、Ｙ軸テーブル３
０上には、デジタルスケール３２が取付けられており、
Ｙ軸テーブル３０の位置情報を数値制御装［１００に帰
還する。

１０及び１１はＹ軸テーブル３０上に搭載された発光部
及び受光部であり、工具３の断面寸法情報をデジタルデ
ータとして出力する。

発光部１０では、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器や半導体レー
ザ発振器等からなるレーザ発振器１０から照射されたレ
ーザ光、Ｉ？ｔ１９を投光レンズ１４の焦点位置に置か
れた一定の回転速度で回転する走査鏡１３によって、時
々刻々レーザ光線１９を平行に保ったまま、工具４の直
径方向に走査する。

走査されたレーザ光線１９は、すべて受光レンズ１５に
よって受光され、光検出器１６によって検出される。こ
の光検出器１６から出力される電気信号から、工具３に
よってレーザ光線が遮断されていた時間を知ることがで
き、工具等の計測物体の断面寸法のデジタルデータ値を
演算回路１７によって算出できる。この得られたデジタ
ルデータ値はデジタルデータ出力回路を通して、数値制
御装置１００に帰還される。

数値制御装置１００は、主軸駆動モータ２ｂを制御する
主軸駆動ユニット２ａ、Ｘ軸サーボモータ２１．Ｙ軸サ
ーボモータ３１．Ｚ軸サーボモータ４１を制御し、さら
に、デジタルデータを取り込み演算処理する機能、工具
径補正、工具位置オフセット等の補正機能をもつ。

このように構成した本装置の動作について説明する、第
４図は、本装置の動作フローを示す６図示しない工具交
換機構により主軸２に工具３が装着されると、発光部１
０にレーザ光発振指令を数値制御装置１００から出力す
る。そこで、第２図のような位置関係に工具３９発光部
１０．受光部１１がなるように、Ｙ軸テーブル３０を位
置決めし、数値制御装置から主軸駆動ユニット２ａに主
軸モータ２ｂを回転させるように指令を出し、工具３を
回転する。受光部１１のデジタルデータ出力回路１８か
らは実際の加工時に生じる取付上の誤差を含んだ工具の
最大回転直径が数値制御袋！ｉ！１００に帰還され、自
動的に数値制御装置１００の工具径補正データとなる。

次に、工具３によってレーザ光線１９が全く遮断されな
い位置まで、デジタルスケール３２の位置情報を時々刻
々、数値制御装置１００に取込みながら、Ｙ軸テーブル
を工具３から遠ざけていきレーザ光が遮断されなくなっ
た瞬間のＹ軸テーブル３０の位置をデジタルスケール３
２によって検出し、あらかじめ計測しておいた標準工具
と上述のように計測した実際に加工する工具との位置情
報との違いを数値制御装置１００で演算し数値制御袋［
１００の工具位置オフセットデータとする。

数値制御装置１００は、このようにして与えられた工具
径補正データ、工具位置オフセットデータを用いて、工
具３に関する補正を行ないながら、加工物４の加工指令
を出力する。

また、従来、工作機械とは別の状態で工具の計測を行な
っていたため工具を工作機械に取付ける際に生じる誤差
については計測不可能であったが、本装置ではこの誤差
も含んだ形で計測可能である。

さらに、工作機械における加工の途中、又は、加工の前
後で工具を計測するための人手を省くことができるので
、無人化加工ラインを達成でき、省人化にも大きな寄与
をすることができる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、非接触測定を行なうため工具に損傷を
与えることなく、工作機械上で工具の計測を行なうこと
ができ、常に工具の摩耗状態の監視を行える６

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の全体構成図、第２図は、
第１図の■−■線矢視図、第３図は、本装置のブロック
図、第４図は動作フローチャートである。 １・・・主軸ヘッド、２・・・主軸、３・・・工具、４
・・・加工物、１０・・・発光部、１１・・・受光部、
１００・・・数値制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工具を回転し被加工物の加工を行なう主軸と前記工
   具の長手方向に移動するＹ軸テーブルと、前記被加工物
   を取付可能とし、かつ、前記Ｙ軸テーブルと直角方向に
   移動するＸ軸テーブルをもつ数値制御工作機械において
   、 数値制御装置からの指令により、レーザ光線を照射する
   レーザ発振器と一定の回転数で回転し、前記レーザ光線
   の光路を変更させる走査鏡と前記レーザ光線を平行に保
   ったままＸ軸方向に照射する投光レンズとをもち、前記
   走査鏡を前記投光レンズの焦点位置になるように配置し
   た発光部と、前記レーザ光線を受光する受光レンズとこ
   の受光レンズによって検出したレーザ光線を電気信号に
   変換する光検出器と前記電気信号によって前記レーザ光
   線が遮断されていた時間を求めその値より遮断した物体
   の長さ信号を得る演算回路と、この演算回路で得た信号
   を前記数値制御装置に帰還可能なデジタルデータに変換
   するデジタルデータ出力回路により構成した受光部をも
   ち、前記Ｙ軸テーブル上に工具によって前記レーザ光線
   が遮断されるように発光部と受光部を設置し、前記発光
   部と前記数値制御装置及び前記受光部と前記数値制御装
   置間を電気的に結合し前記数値制御装置に受光部のデジ
   タルデータ出力回路より工具径補正情報を帰還すること
   を特徴とする数値制御工作機械における工具自動計測装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記Ｙ軸テーブル
   に前記Ｙ軸テーブルの位置を検出しデジタルデータとし
   て出力する位置検出器を備え、前記Ｙ軸テーブルを移動
   することにより前記工具によって前記レーザ光が遮断さ
   れる位置と前記レーザ光が遮断されない位置の境界に前
   記Ｙ軸テーブルが移動したことを受光部におけるデジタ
   ルデータ出力回路の情報の有無によって検出し、かつ、
   その時点の前記位置検出器によって検出した前記Ｙ軸テ
   ーブルの位置情報を前記数値制御装置によって取り込み
   、前記数値制御装置によってあらかじめ記憶してあった
   標準工具で同様に測定した位置検出器によって検出した
   位置情報との差異を演算し工具位置オフセット情報とす
   ることを特徴とする数値制御工作機械における工具自動
   計測装置。