JPH0354834Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばトランスフアー機械のステー
シヨンに設けられる数値制御可能な加工装置、特
にスピンドルの工具と被加工物との間で、高精度
を以て相対的な位置決めを可能ならしめるための
位置検出手段に関する。

〔考案の概要〕

本考案の加工装置に於ては１本の接触子により
３次元の位置検出を高精度に行なうため、上記接
触子の中間側部に第１の磁電変換素子、その先端
に第２、第３の磁電変換素子が夫々設けられてい
る。第１の磁電変換素子に対向してスピンドルホ
ルダーにはXY平面内に磁極の境界を有する第１
の磁石が配置され、被加工物の支持部材には第２
及び第３の磁電変換素子に対向して、YZ平面及
びZX平面内に磁極の境界を有する第２の磁石が
配設されており、第１の磁電変換素子により加工
送り中にＺ方向の原位置の検出が行なわれ、また
第２、第３の磁電変換素子によつてＸ，Ｙ方向の
位置検出が行なわれる。

〔従来の技術〕

トランスフアー機械では、被加工物がジグまた
はパレツトに位置決め状態で支持され、それらに
よつて各ステーシヨンごとに位置決め状態で固定
される。そしてこの各ステーシヨンで加工ユニツ
トによつて必要な切削加工が施される。

近時、この種の加工ユニツトとして数値制御装
置を備えたものが用いられるようになり、被加工
物に対する工具の位置を自動的に割り出し、その
位置で必要な送り量（加工深さ）のもとに切削加
工を施すようにしている。

ところで加工中に、加工ユニツト側の送りね
じ、スピンドル或いはコラムやベースなどが熱的
に変形し、またトランスフアー機械側のジグ自体
の寸法のばらつきやジグに対する被加工物の位置
決めのばらつき、更に部品相互の加工精度の累積
誤差などによつて、被加工物と加工ユニツトとの
間に相対的な位置決め誤差が生じている。

従つて加工ユニツトがあらかじめ設定された数
値制御プログラム通りに位置決めや送り量を高精
度で制御したとしても、上記のような熱的変形や
各部分の寸法的なばらつきによつて被加工物に加
工誤差が現れることになる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

そこで、本件実用新案登録出願人は実願昭59−
99669号の考案により、被加工物から一定の距離
の部分でスピンドル側のセンサーによつて、被加
工物とスピンドル側の工具との間で、相対的な位
置を割り出した後に、数値制御によつて加工深さ
を規制する技術を既に提案している。

上記の考案によつて高い精度の加工が実現した
ものの、スピンドルの送り方向の位置を設定する
とき、すなわちセンサーによる基準位置の検出動
作時にスピンドルを回転位置割り出しする手段が
必要であると共に一時的に送り停止の状態になる
ためロスタイムが発生し、加工能率上の問題が残
つていた。

このため本件出願人は更に実願昭60−61111号
の考案に於て、スピンドルの送り過程で、回転１
を設定機能を必要とせず、かつ送り運動から基準
位置の割り出し、さらに続く切削運動を連続的に
能率良く実行できる加工装置を提案した。

しかしこの装置では一方向（Ｚ方向）の位置し
が検出補正することができない問題があり、また
その位置検出用磁石の設置位置が限定されてい
た。

本考案の目的はかかる従来技術の問題点を改良
して、１本の接触子により３次元の位置検出を高
精度に行なうと共に加工送り中にＺ方向の原位置
を検出補正することを可能にして検出時間を短縮
し、更には零にした高精度加工装置を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕 本考案は上記目的を達成するため、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の３次元の軸方向に数値制御可能な加工
ユニツトに設けられ、進退手段によつて進退され
る接触子と、上記接触子の進出時に該接触子の位
置を決める基準面を備えた被加工物の支持部材
と、上記接触子に設けられ、それぞれＺ軸、Ｘ
軸、Ｙ軸方向の位置検出を行う第１、第２、第３
の磁電変換素子と、上記加工ユニツトのスピンド
ル側に固定され、XY平面内に磁極の境界を有す
る第１の磁石と、上記支持部材に設けられ、YZ
平面及びZX平面内に磁極の境界を有する第２の
磁石とを備え、上記接触子の上記基準面による位
置決め状態で、上記第２の磁石のYZ平面内の磁
極の境界に上記第２の磁電変換素子を対向させ、
上記第２の磁石のZX平面内の磁極の境界に上記
第３の磁電変換素子を対向させると共に、上記第
１の磁石の加工動作での移動域と対向する位置に
上記第１の磁電変換素子を配置している。

〔作用〕

上記構成の加工装置に於て、スピンドルが復帰
位置に戻つている状態で、接触子の先端が前記支
持部材の基準面に当接すると、第２、第３の磁電
変換素子は第２の磁石の磁極パターンと近接対向
して、Ｘ，Ｙ方向の位置検出が行なわれる。これ
と並行してスピンドルを含む加工ユニツトを進出
させるが、この時、上記検出の結果、Ｘ，Ｙ方向
の位置がずれていれば、数値制御装置は第２、第
３の磁電変換素子からの出力信号を受けて数値制
御プログラムをそのずれ量だけ補正し、Ｘ，Ｙ軸
のサーボモータが駆動制御される。

上記加工ユニツトの進出途中で前記第１の磁石
が第１の磁電変換素子と対向すると、該素子によ
り上記磁石の磁極境界が検出され、数値制御装置
は第１の磁電変換素子からの出力信号を受けて前
記プログラムをスタートして切削加工のためのス
ピンドルの送り運動を行なう。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例を参照して本考案を説明
すると、第１図及び第２図は本考案による高精度
加工装置１の一実施例の主要部を示す。この高精
度加工装置１は数値制御装置２によつてＸ，Ｙ，
Ｚの３次元の軸方向に制御される加工ユニツト３
を備えている。この加工ユニツト３はシリンダー
４によつて進退されるＺ軸方向の接触子５、この
接触子５の先端部分近傍にＸ，Ｙ方向センサーと
しての第２及び第３の磁電変換素子６，７（例え
ば磁気アナログセンサー）を有し、また接触子５
の中間側部にＺ方向センサーとしての第１の磁電
変換素子８を設けてある。

Ｚ方向のスピンドル９はスピンドルホルダー１
０によつて接触子５と平行に支持されており、ス
ピンドルホルダー１０に固定した環状のベアリン
グ押え１１の１箇所には棒状磁石１２（第１の磁
石）が固定され、この磁石はXY平面内に磁極の
境界を有するように設けられている。即ち、スピ
ンドルの軸方向にＮ，Ｓ磁極が配してある。

一方、被加工物１３はトランスフアー装置１４
によつてパレツトなどの支持部材１５と共に加工
ユニツト３の正面側、つまり加工シテーシヨンに
順次案内されてくる。この実施例では支持部材１
５の側面で被加工物１３が支持されており、スピ
ンドル９の先端に取り付けられた刃具１６によつ
て所定の加工が行なわれるようになつている。

更に支持部材１５の上側面には、接触子５の先
端が当設する基準面１７及び前記Ｘ，Ｙ方向セン
サーと対向配置されたＸ，Ｙ磁石１８（第２の磁
石）がYZ平面及びZX平面内に磁極の境界を有す
るように設けられている。

Ｘ，Ｙ磁石１８は、例えば第３図に示すよう
に、Ｎ，Ｓ極の境界が水平、垂直なマグネツトパ
ターンを有しており、その中心部に前記基準面１
７が配置されており、支持部材がＸ，Ｙ方向の基
準位置に正しくセツトされている場合には、Ｘ，
Ｙ方向の上記Ｎ，Ｓ極の境界に前記Ｘ，Ｙ方向セ
ンサー６，７が対向するようになつていて、数値
制御装置２の加工プログラムは上記Ｎ，Ｓ極の境
界を原点として組込んである。

以上のような構成の高精度加工装置１におい
て、加工ユニツト３の加工動作は数値制御装置２
のNC加工プログラムに従つて実行される。ま
ず、最初に、スピンドル９が復帰位置に戻つてい
る状態でシリンダー４が動作し、接触子５を前進
させることによつて、その先端が基準面１７に当
接される。これによつてＸ，Ｙ方向センサー６，
７はＸ，Ｙ磁石１８の前記Ｎ，Ｓ極の境界に近接
対向することになるが、各種変位、累積誤差のた
め若干上記境界からずれている場合には、上記セ
ンサーから境界からのずれ量に応じたアナログ出
力が発生され、数値制御装置２に送られる。具体
的にはずれ量に応じたアナログ出力をデジタル変
換した数値制御装置に送り、数値制御装置には予
めずれ量とデイジタル値の関係が記憶されている
ので、ずれ量だけプログラムが自動で補正され
る。

これと並行して加工ユニツト３はスピンドル９
を回転させながら、送り運動によつて前進し、刃
具１６を被加工物１３に接近させる。

この前進過程、即ち加工動作中の移動域で、接
触子５が基準面１７に当接し停止しているＺ方向
センサー８が第１の磁石１２と対向するようにな
り、その磁極境界を検出し、その検出信号を数値
制御装置２に送る。

数値制御装置２は前記Ｘ，Ｙ方向のずれ量だけ
前記プログラムを補正し、図示していないＸ，Ｙ
軸のサーボモータが駆動制御されると共に前記Ｚ
方向センサーからの検出信号に応答してプログラ
ムスタート（所定加工の原点として）させ、加工
ユニツト３をあらかじめ設定されている所定の送
り量だけ前進させることによつて刃具１６により
被加工物１３に所定深さの切削加工を施す。

なおＺ方向の検出方式としては環状磁石を使用
した実願昭60−61111号の方式を採用しても良い。

またＸ，Ｙ方向の検出方式としても、上記実施
例の如くＸ，Ｙ方向の検出値よりずれ量を検出す
る方式だけでなく、Ｘ，Ｙ方向センサーが完全に
第２の磁石の境界と対向するようにＸ，Ｙ軸のサ
ーボモータを駆動して上記検出値に応じてＸ，Ｙ
位置の補正を行なう方式を採用することもでき
る。

〔考案の効果〕

以上説明した所から明らかなように本考案によ
れば３次元に治具位置を検出補正できるのであら
ゆる加工に高精度で対応可能であり、しかも１本
の接触子を使用するだけであるから構成が簡単で
ある。また検出のための時間（加工に於けるロス
タイム）が非常に短く、効率の良い加工が行なえ
るばかりでなく、スピンドルの回転角度の割り出
し手段が不要である等実用上の効果顕著である。
そして本考案はトランスフアー機械に限らず一般
の数値制御加工装置に用いても同効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の概略を示す側面
図、第２図はその要部拡大図、第３図は上記実施
例に於けるＸ，Ｙ磁石のマグネツトパターンを例
示する図である。 １……高精度加工装置、２……数値制御装置、
３……加工ユニツト、４……シリンダー、５……
接触子、６，７，８……磁電変換素子、９……ス
ピンドル、１０……スピンドルホルダー、１２…
…第１の磁石、１３……被加工物、１５……支持
部材、１６……刃具、。１７……基準面、１８…
…第２の磁石。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元の軸方向に数値制御
   可能な加工ユニツトに設けられ、進退手段によつ
   て進退される接触子と、上記接触子の進出時に該
   接触子の位置を決める基準面を備えた被加工物の
   支持部材と、上記接触子に設けられ、それぞれＺ
   軸、Ｘ軸、Ｙ軸方向の位置検出を行う第１、第
   ２、第３の磁電変換素子と、上記加工ユニツトの
   スピンドル側に固定され、XY平面内に磁極の境
   界を有する第１の磁石と、上記支持部材に設けら
   れ、YZ平面及びZX平面内に磁極の境界を有する
   第２の磁石とを備え、 上記接触子の上記基準面による位置決め状態
   で、上記第２の磁石のYZ平面内の磁極の境界に
   上記第２の磁電変換素子を対向させ、上記第２の
   磁石のZX平面内の磁極の境界に上記第３の磁電
   変換素子を対向させると共に、上記第１の磁石の
   加工動作での移動域と対向する位置に上記第１の
   磁電変換素子を配置したことを特徴とする高精度
   加工装置。