JPH0215801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作物に穿設された穴の直径（以下
穴径と呼ぶ）を数値制御工作機械のスピンドルに
装着された接触検出子を用いて測定し、測定され
た穴径が許容精度の範囲内にあるか否を自動的に
判定機能を備えた数値制御工作機械に関する。

数値制御工作機械を用いて穴加工を行えば、希
望径の穴が正しい位置に穿設されるわけである
が、実際には工具が摩耗したり、加工中に工具お
よび主軸が微少にたわんだりして穴径が許容精度
の範囲内に加工されないことがあるため、加工が
完了した後で穴径が許容精度の範囲内に入つてい
るか否かを確認する必要がある。

このため、従来の数値制御工作機械の中には、
工作物の穴加工の完了後において、工作物の穴径
を測定する測定ヘツドをスピンドルに装着して穴
径を測定し、この後、測定した穴径を基準寸法と
比較して穴径が許容精度の範囲内に入つているか
否かを判定するようにしたものもあるが、このも
のにおいては、穴径を絶対値寸法として測定し、
これを絶対値で表わされた基準寸法と比較するよ
うにしているため、穴径の異なる多数の穴の寸法
精度を確認する場合には、各穴毎に基準寸法のデ
ータを用意して数値制御装置に入力する必要があ
り、これらのデータを数値制御データとして与え
る場合には数値制御プログラムが複雑となる欠点
があつた。また、従来のものにおいては、接触時
において接触子および送り機構が損傷することが
ないような遅い速度で接触子を全行程にわたつて
移動させていたため、穴径の測定に時間がかか
り、穴径の精度判定を短時間に行えない欠点もあ
つた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑み、穴径
の異なる多数の穴の寸法精度の確認を行う場合で
も基準寸法データを共通化でき、かつ穴径精度の
判定を短時間に行えるようにしたもので以下その
実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はNCデータの指令によつて工作物Ｗの
穴加工を行うとともに、NCデータの指令によつ
て加工された穴の直径寸法精度の確認を工作物Ｗ
の加工サイクル中に行えるようにした数値制御工
作機械の構成を示す全体図で、機械本体１と数値
制御装置２と接触検出回路３と穴径精度判定装置
４とによつて主に構成されている。

１０は機械本体１のベツドで、このベツド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（Ｚ軸方
向）に移動可能に案内されている。そして、テー
ブル１１はベツド１０に固着されたサーボモータ
１４によつてＸ軸方向に移動され、主軸頭１２
は、ベツド１０の後端部に取付けられたサーボモ
ータ１５と、コラム１３の上部に取付けられたサ
ーボモータ１６とによつてＺ軸方向およびＹ軸方
向に移動されるようになつている。これらのサー
ボモータ１４〜１６はドライブユニツト５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つて回転駆動される
ようになつている。

１７は主軸頭１２に軸架され主軸モータ１８に
よつて回転駆動されるスピンドルで、工作物Ｗの
穴加工を行う場合にはこのスピンドル１７に加工
工具が図略の工具交換装置によつて装着され、穴
径精度判定を行う場合には図に示す接触検出子
TSが装着される。また、主軸頭１２の先端外周
部には、抵抗Ｒ１を介して交流電源１９に接続さ
れトロイダル状に巻装された接触検出用のコイル
２０が配設されており、接触検出子TSの先端外
周面が工作物Ｗ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て、コイル
２０に流れる励磁電流が増大し、抵抗Ｒ１の両端
に発生する電圧が増加する。接触検出回路３はこ
の抵抗Ｒ１両端に発生する電圧信号の増加によつ
て工作物Ｗと接触検出子TSが接触したことを検
出するもので、接触が検出されると接触検出信号
TDSを送出する。

数値制御装置２は、公知の数値制御装置で、紙
テープ２１にプログラムされているＭコードとＢ
コードのデータを出力するデータ出力端子と、外
部からの手動動作指令を受けいれるための手動操
作端子とが設けられている。Ｍコードの中には穴
径精度の判定に用いられるM90〜M92のコードが
含まれており、これらのコードデータはＢコード
のデータとともに穴径精度判定装置４に与えられ
るようになつている。

穴径精度判定装置４はマイクロコンピユータ等
の演算処理装置によつて構成され、M90〜M92の
コードデータが与えられると、第２図および第３
図にフローチヤートで示すプログラムに基づいて
数値制御装置２を手動モードに切換えた後、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２から各軸へパルス
を分配せしめ、これによつて穴径精度判定のため
の送り制御を行うようになつている。また、Ｂコ
ードのデータが与えられた場合には、第４図に示
すフローチヤートに基づいてＢコードのデータが
基準値Ｓを表わすデータであるのか上下限の許容
偏差範囲を表わすデータULまたはLLであるのか
を判別して所定の記憶エリアに記憶するようにな
つている。

次に第５図に示すように、直径の基準寸法がＲ
で寸法偏差範囲が基準寸法Ｒに対して＋ａから−
ｂである穴を例にして穴径精度判定の動作を説明
する。

第６図はこのような場合の数値制御プログラム
を示し、ブロツクN100に最大桁に１を付した正
の最大許容偏差ａがプログラムされ、ブロツク
N101に最大桁に２を付した負の最大許容範囲ｂ
がプログラムされている。また、ブロツクN102
には、起こり得る半径当りに変換した最大偏差よ
りも所定量だけ大きな基準値Ｓが最大桁に３を付
してプログラムされている。これらの許容偏差範
囲のデータおよび基準値のデータは、許容偏差範
囲が同じであれば穴径が異なつていても共用する
ことができ、許容偏差範囲が同じて径のみが異な
る多数の穴の精度判定を行う場合には、これらの
データを１度だけプログラムすればよい。

一方、ブロツクN200およびN201にプログラム
されている数値制御プログラムは穴精度の判定を
行うためのもので、接触検出子TSを穴の中心Ｏ
に位置決めするプログラムに続いてこれらのプロ
グラムがプログラムされている。ブロツクN200
には、早送りを指令するGOOのデータと、接触
検出子TSをＸ軸方向へＲ／２−Ｓ−ｄだけ相
対移動させるデータとM90のデータとがプログラ
ムされ、ブロツクＮ２０１には接触検出子TSを
Ｘ軸方向へＲ−2S−2dだけ移動させるデータ
とM91のデータとがプログラムされている。な
お、上記プログラムにおいてＲは基準直径を示
し、Ｓは基準値を示し、ｄは接触検出子TSの半
径を示す。また、ブロツクN202のプログラムは
穴径精度の判定動作の後に接触検出子TSを穴の
中心Ｏに戻すためのプログラムである。

今、第６図に示すプログラムが数値制御装置２
によつて読込まれると、最初にブロツクＮ１00〜
N102までのＢコードデータが穴径精度判定装置
４に順番に与えられる。穴径精度判定装置４は第
４図に示すプログラムのステツプ（50）〜（53）
によつてＢコードの最上位桁が１〜３のいずれで
あるかを解読して、与えられたデータが基準値Ｓ
のデータであるのか、上限値のデータULである
のか下限値のデータLLであるのかを判別し、ス
テツプ（54）〜（56）のプログラムによつてそれ
ぞれのデータを特定の記憶エリアに記憶する。

この後、ブロツクN200以前のプログラムによ
つて接触検出子TSが穴内に挿入されて中心Ｏに
位置決めされ、この後ブロツクN200のプログラ
ムが読込まれる。ブロツクN200のプログラムが
読込まれると、数値制御装置２は接触検出子TS
を第５図に示すように穴の中心Ｏから早送り速度
でＸ軸方向へＲ／２−Ｓ−ｄだけ移動させて早
送り前進端Ｐ１に位置決めし、この後M90のデー
タを穴径精度判定装置４に出力する。

これにより、穴径精度判定装置４は第２図に示
すように、ステツプ（20）で数値制御装置２を手
動運転モードに切換え、ステツプ（21）で移動量
検出用のカウンタMVCをリセツトした後、ステ
ツプ（22）からステツプ（24）で接触検出回路３
から接触検出信号TDSが出力されるまで、負パ
ルスの分配を指令する負の分配指令パルスを数値
制御装置２に与えて接触検出子TSをＸ軸方向
に移動させ、指令パルスの送出数をカウンタ
MVCで計数して接触検出子TSの移動量を検出す
る。そして、接触検出回路３から接触検出信号
TDSが出力されたことがステツプ（24）にて検
出されると、ステツプ（25）でカウンンタMVC
の計数値を第１移動量ε1として所定記憶エリアに
記憶し、この後ステツプ（26）〜（28）のプログ
ラムによつてカウンタMVCの計数値に応じた数
の正の分配指令パルスを数値制御装置２に送出し
て接触検出子TSを数値制御による石送り前進端
位置Ｐ１へ戻す。そしてこの後ステツプ（29）で
数値制御装置２をテープ運転モードにして再起動
を掛ける。

これにより、数値制御装置２はブロツクN201
の数値指令データを読込んで、接触検出子TSを
Ｒ−2S−2dだけＸ軸方向に早送りで移動させ、
接触検出子TSを中心Ｏを挟んで前記早送り前進
端Ｐ１と対称な位置Ｐ２に位置決めし、この後
M91のデータを穴径精成判定装置４に与える。こ
れにより、穴径精度判定装置４は、第３図に示す
プログラムのステツプ（30）〜（35）によつて、
前述の場合と同様にして接触検出回路３から接触
検出信号TDSが送出されるまで接触検出子TSを
Ｘ軸方向へ移動させて、その移動量をカウンタ
MVCによつて検出し、接触検出信号TDSが送出
されるとその移動量を第２移動量ε2として記憶す
る。そして、この後、ステツプ（36）〜（38）に
よつて接触検出子TSをＸ軸方向へ移動させて
早送り前進端位置Ｐ２まで戻す。

ステツプ（39）および、ＭコードがM91である
場合のみ実行されるステツプ（41）〜（44）のプ
ログラムは、第１移動量ε1と第２移動量ε2の平均
値SDと基準値Ｓとの偏差△Ｒが許容偏差の範囲
内にあるか否かを判別するもので、ステツプ
（39）で第１移動量ε1と第２移動量ε2との平均値
SDを演算し、ステツプ（41）で、平均値SDから
基準値Ｓを引いて偏差△Ｒを演算し、ステツプ
（42）でこの偏差△Ｒが上限値ULから下限値−
LLまでの許容偏差範囲に入つているか否かを判
定する。そして、許容偏差範囲に入つていると判
定された場合にはステツプ（43）で数値制御装置
２をテープ運転モードに切換えて引き続く数値制
御を再開させ、許容範囲に入つていないと判別さ
れた場合には、ステツプ（44）へ移行して穴径精
度判定装置４に設けられた異状表示器４１によつ
て穴径精度の異常を表示した後、図略のメインル
ーチンへ復帰する。この場合には数値制御装置２
の運転が再開されないため、工作物Ｗの他の穴加
工はこの時点で中断される。

第７図は、工作物Ｗを載置する治具等に穿設さ
れた基準穴を基準として穴径の精度判定を行う場
合の数値制御プログラムを示すもので、ブロツク
N50以前のプログラムによつて接触検出子TSを
基準穴内に挿入して基準穴の中心に位置決めし、
この後ブロツクN50とN51のプログラムによつ
て、前述の穴径精度判定の場合と同様に接触検出
子TSを移動させて、第１移動量ε1と第２移動量
ε2とを検出記憶し、この第１移動量ε1と第２移動
量ε2との平均値を基準値として記憶するようにな
つている。

例えば、基準穴の直径寸法をR₀とすると、ブ
ロツクN50にはRo／２−Ｓ−ｄがＸ軸方向の
移動量としてプログラムされるとともに、ブロツ
ク51にはRo−2S−2dがＸ軸方向の移動量とし
てプログラムされ、また、ブロツクN51にはM92
のデータがＭコードデータとしてプログラムされ
る。これにより、接触検出子TSが前述の場合と
同様に移動されて、基準穴の第１移動量ε1と第２
移動量ε2が検出記憶され、この後、これらの平均
値SDが演算される。そして、この場合にはＭコ
ードとしてM92がプログラムされているため、第
３図に示すように穴径精度判定装置４は平均値
SDを演算した後、ステツプ（40）からステツプ
（44）へ移行し、平均値SDを基準値Ｓとして所定
の記憶エリアに記憶する。接触検出子TSが摩耗
していない場合には平均値SDは理論上の基準値
と一致するが、接触検出子TSが摩耗している場
合には、平均値SDが理論上の基準値よりも摩耗
量に応じただけ大きな値となりこれが基準値Ｓと
して記憶される。このため、接触検出子TSが摩
耗していてもブロツクN200、N201の数値制御プ
ログラムに基づいて行われる穴径の精度判定時に
おいて接触検出子TSの摩耗が影響することがな
い。

なお、上記実施例においては、穴の中心から接
触検出子を移動させて穴径の精度判定を行うよう
にしていたが、接触検出子の移動開始位置が穴の
真の中心からずれていても、穴径精度の判定には
殆んど影響することはない。すなわち、第１移動
量と第２移動量との平均値を基準値と比較してい
るため、移動開始位置が接触検出子の移動方向に
ずれていても偏差の測定には全く影響がなく、ま
た、移動開始位置が接触検出子の移動方向と直交
する方向へわずかにずれて穴の内周面への当接位
置が多少ずれても、そのずれ量がわずかであれば
穴径の測定精度に殆んど影響を与えないからであ
る。

以上述べたように本発明においては、複数の穴
の中から最大偏差の大きい穴を選び、この穴の最
大偏差よりも大きい値を基準値として記憶し、接
触検出子を穴の内周面から予め設定した基準値だ
け離れた近傍位置となる２点を演算し、この２点
からそれぞれ穴の内周面に当接するまでの第１移
動量および第２移動量を検出し平均を求め、この
移動量の平均値が許容偏差範囲内にあるか否を判
定し、許容偏差範囲内でない場合は異常表示する
ようにしたので、１つの基準値と各穴に共通の許
容偏差範囲を１つ設定しておくだけで、メモリ容
量を増加することなく穴の大小にかかわらず穴径
精度の判定が行える利点がある。

【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
スピンドルに接触検出子を装着した工作機械の概
略側面図に制御回路を併記した図、第２図から第
４図は第１図における穴径精度判定装置４の動作
を示すフローチヤート、第５図は第１図における
接触検出子TSの移動軌跡を示す図、第６図は基
準穴を用いずに穴径精度を判定する場合の数値制
御プログラムを示す図、第７図は基準穴を用いて
穴径精度を判定する場合の数値制御プログラムを
示す図である。 １……機械本体、２……数値制御装置、３……
接触検出回路、４……穴径精度判定装置、５……
ドライブユニツト、１０……ベツド、１１……テ
ーブル、１２……主軸頭、１４〜１６……サーボ
モータ、１７……スピンドル、１８……主軸モー
タ、２０……接触検出用コイル、TS……接触検
出子、Ｗ……工作物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 数値制御工作機械のスピンドルに接触検出子
   を装着し、この接触検出子を工作物に穿設された
   穴内に挿入し、接触検出子が工作物に接触するま
   で相対移動させ、このときの接触検出子と工作物
   が接触したことを検出するまでの移動量を測定す
   ることにより、穴径がプログラムされた基準穴径
   の許容偏差範囲内にあるか否かを判定し複数の穴
   径の精度を判定する穴径精度判定機能を備えた数
   値制御工作機械において、前記複数の穴径の最大
   偏差よりも所定量大きな基準値を記憶する基準値
   記憶手段と、前記各穴径に応じて穴の最大偏差に
   おける穴の内周面から前記基準値だけ離れこの穴
   のほぼ中心点を通り穴を２等分する線上の接触近
   傍位置となる２点を演算する接触近傍位置演算手
   段と、この接触近傍位置のうち一方に前記接触検
   出子を位置決めする接触検出子位置決め手段と、
   前記接触検出子がこの２点の接触近傍位置からそ
   れぞれ前記穴の内周面に当接するまでの第１移動
   量および第２移動量を検出する接触検出子移動量
   検出手段と、前記第１移動量と前記第２移動量の
   平均移動量を演算する平均移動量演算手段と、前
   記複数の穴径に共通の許容偏差範囲を記憶する許
   容偏差記憶手段と、前記平均移動量が前記許容偏
   差範囲内にあるか否かを判定する穴径精度判定手
   段と、この判定が許容偏差範囲内でない場合に異
   常表示する異常表示手段とを備えたことを特徴と
   する穴径精度判定機能を備えた数値制御工作機
   械。