JPH04235308A - 旋盤における工具の刃先計測装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工具の磨耗や折損等
を検出する旋盤における工具の刃先計測装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤において、工具の刃先の磨耗や欠け
等が生じたままで加工を続けると、多数の加工不良品が
生じる。そのため、定期的に工具の刃先を計測し、不良
の工具を交換する必要がある。

【０００３】従来、タレット旋盤において、このような
刃先計測を行う装置として図６に示すものが提案されて
いる。すなわち、タッチセンサ等からなる刃先センサ１
８を主軸の近傍に設け、工具１２が接触して刃先センサ
１８がオンするまで、タレット２をＸ軸方向に移動させ
る。この移動距離ｘを設定値と比較して、磨耗量δｘを
計測する。

【０００４】移動距離ｘの測定は、Ｘ軸送り用のサーボ
モータに設けられたパルスジェネレータのパルス数をカ
ウントすることにより行う。工具１２が磨耗すると、刃
先センサ１８がオンするまでのパルス数が増加する。

【０００５】例えば、距離ｘに対する理論パルス数をＮ
ｘとし、実際に刃先センサ１８がオンしたときのパルス
数がＮｓであるとすると、その差Ｎｓ−Ｎｘが磨耗量δ
ｘとなる。図７は、このパルス数のカウント過程を示す
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、刃先センサ１
８の位置と、タレット２の測定開始位置Ｑとの距離Ｄが
、ベッド等の機体の熱変形により伸びると、その熱変位
量δｄだけ遠い位置Ｕからパルスのカウントが開始され
ることになり、前記移動距離ｘはｘ＋δｄになる。この
ため、δｄ分だけパルス数が増え、磨耗量はδｄ＋δｘ
として計測される。

【０００７】このように、従来の刃先計測によると、機
械自体の熱変位量δｄが含まれるため、実際には刃先の
磨耗を計っているのか、熱変位量であるのかわからない
。このため、まだ磨耗量が少なくて使用できる工具を交
換することになる。

【０００８】この発明の目的は、機体の熱変位にかかわ
らず、精度良く刃先計測が行える旋盤における工具の刃
先計測装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。この発明は、刃物台（
８）の工具（１２）の刃先（Ｔ）が接触したことを検出
する刃先センサ（１８）を主軸（６）の近傍に設け、測
定開始位置（Ｑ）から刃先センサ（１８）がオンする位
置までの刃物台（８）の送り量を測定する送り量測定手
段（２６）と、その測定値を設定値と比較して工具（１
２）の磨耗量を計測する磨耗量測定手段（２７）とを設
けた刃先計測装置において、刃先センサ（１８）と前記
測定開始位置（Ｑ）との距離の機体の熱変位を補正する
熱変位補正手段（２５）を設けたものである。

【００１０】

【作用】熱変位補正手段（２５）は、刃先センサ（１８
）と測定開始位置（Ｑ）との距離の機体の熱変位量だけ
測定開始位置を補正する。この状態で、送り量測定手段
（２６）による測定を開始し、刃先センサ（１８）がオ
ンするまで測定を行う。磨耗量測定手段（２７）は、こ
の測定値を設定値と比較して工具（１２）の磨耗量を計
測する。

【００１１】熱変位補正手段（２５）による補正は、送
り量測定手段（２６）の測定の後に、補正演算により補
正するようにしても良い。

【００１２】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図６に基づ
いて説明する。図２において、旋盤１はタレット旋盤か
らなり、タレット２を搭載したクロススライド３が、ベ
ッド４のレール５上に、主軸６の軸方向（Ｚ軸方向）と
直交する方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設置されている
。前記タレット２とクロススライド３とで刃物台８が構
成される。主軸６はベッド４に設置した主軸台７に支持
され、主軸チャック６ａが装着してある。

【００１３】図１に示すように、主軸６の後部には回転
駆動用のプーリ９が設けられ、かつチャックシリンダ１
０が連結されている。チャックシリンダ１０は、主軸６
内を貫通したチャックドローバ（図示せず）を介して主
軸チャック６ａを開閉駆動するものである。

【００１４】クロススライド３は、タレット軸２ａを介
してタレット２を回転および前後（Ｚ軸方向）移動自在
に支持したものであり、タレット２の割り出し回転機構
と前後送り機構とを内蔵している。クロススライド３の
移動は、ボールねじ１１を介してＸ軸サーボモータ１４
により行われる。タレット２は、正面形状が多角形のド
ラム状のものであり、各周面部分に工具１２が取付けら
れる。

【００１５】主軸台７の側面には、熱変位量検出手段で
ある２個の検出器Ｓ１，Ｓ２が取付治具１３を介して取
付けてある。これら検出器Ｓ１，Ｓ２は、クロススライ
ド３を主軸台７に近接させた状態で、クロススライド３
の側面に接触して変位量を検出するものであり、差動ト
ランスが用いられている。両検出器Ｓ１，Ｓ２は、互い
に主軸６の軸方向に離して配置し、かつ主軸６の軸心と
同一高さに配置してある。これら検出器Ｓ１，Ｓ２の出
力は、各々熱変位コントローラ１５内でＡ／Ｄ変換した
後、制御装置２０に入力される。

【００１６】主軸台７の前面は機体カバー１６で覆って
あり、機体カバー１６にセンサアーム１７を介して刃先
センサ１８が取付けてある。センサアーム１７は、図３
に示すように水平な計測位置と、垂直な退避位置との間
に旋回可能であり、アーム駆動装置１９により旋回駆動
され、かつ軸方向に進退駆動される。刃先センサ１８は
微小な圧力を感知するタッチセンサからなり、各方向の
工具１２の計測が可能なように、複数個の検出子１８ａ
が設けてある。

【００１７】図１において、制御装置２０はプログラマ
ブルコントローラとＮＣ装置とからなり、加工プログラ
ム２１を解析して実行する演算制御部２４と、Ｘ軸送り
用のサーボモータ１４および他の各軸サーボモータ２３
を駆動するサーボドライバ２２とを備えている。演算制
御部２４に、熱変位補正手段２５と、送り量測定手段２
６と、磨耗量測定手段２７と、刃先設定値登録部２８と
が設けてある。

【００１８】熱変位補正手段２５は、熱変位コントロー
ラ１５の出力によって得られる２箇所の熱変位量から後
述の補正演算を行って、加工時における工具座標系をシ
フトすると共に、送り量測定手段２６による測定時のパ
ルスカウント開始位置を変更する手段である。

【００１９】送り量測定手段２６は、所定の測定開始位
置Ｑから刃先センサ１８がオンする位置までの刃物台８
の送り量を測定する手段であり、Ｘ軸サーボモータ１４
のパルスジェネレータ３０の出力パルス数をカウントす
るプログラムと、刃物台８を測定のために駆動する制御
プログラムとからなる。

【００２０】刃先設定値登録部２８は、種々の工具１２
の刃先位置を登録するパラメータ登録エリアからなり、
任意の値がキーボード等の入力手段（図示せず）により
設定可能である。

【００２１】磨耗量測定手段２７は、送り量測定手段２
６の測定値と刃先設定登録部２８の設定値とを比較して
工具１２の磨耗量を演算する手段であり、その測定結果
を報知手段２９に報知させる。測定結果は、工具１２の
適否の２値で示すようにしても良く、また段階別や、数
値表示等で示すようにしても良い。報知手段２９は、操
作盤（図示せず）のＣＲＴ画面や、ブザー、点滅ランプ
等からなる。

【００２２】上記構成による刃先計測動作を説明する。 図４に示すように、刃先計測の開始に際して、まず熱変
位の自動補正（Ｔ１）を行う。すなわち、図１の刃物台
８を主軸台７に設定位置まで近接させ、両検出器Ｓ１，
Ｓ２を刃物台８の側面に接触させる。この接触により、
差動トランスからなる検出器Ｓ１，Ｓ２により、主軸６
の軸方向の２箇所における主軸台７と刃物台８とのＸ軸
方向の熱変位量ｓ１，ｓ２（図５）が検出される。

【００２３】熱変位補正手段２５は、この熱変位量ｓ１
，ｓ２により、次式■に従って、工具１２の刃先Ｔと、
目標座標であるワーク加工点Ｗ０とのＸ軸方向の誤差δ
ｓを演算する。

【００２４】 δｓ　＝〔（ａ＋ｂ）ｓ１　−ｂｓ２〕／ａ　　　　…
…■

【００２５】上式■において、ａは両検出器Ｓ１，
Ｓ２間の距離、ｂは検出器Ｓ１からワーク加工点Ｗ０ま
での距離である。図５から熱変位量ｓ１，　ｓ２によっ
て誤差δｓ　が式■により演算できることがわかる。こ
の誤差δｓが、図６の計測開始位置Ｑの熱変位量δｄと
なる。なお、距離Ｄに応じて誤差δｓから所定の関係式
により熱変位量δｄを演算するようにしても良い。

【００２６】このように熱変位量δｄを求めた後、刃物
台８の位置を所定位置に戻す。また、刃先センサ１８を
センサアーム１７の駆動により、図３のように主軸６の
前方の測定位置に位置させる。この後、工具１２が刃先
センサ１８に接触して刃先センサ１８がオンするまで、
刃物台８を主軸６側に送り、Ｘ軸サーボモータ１４のパ
ルスジェネレータ３０のパルス数をカウントする。この
場合に、熱変位した測定開始位置Ｕから、熱変位量δｄ
だけ進んだ正確な距離Ｄの位置に達した後（Ｔ２）、パ
ルスのカウント（Ｔ３），（Ｔ４）を開始する。

【００２７】このようにパルスのカウントが行われる。 磨耗量測定手段２７は、図６の距離ｘに対する理論パル
ス数Ｎｘと、実際に刃先センサがオンしたときのパルス
数Ｎｓとの差Ｎｓ−Ｎｘを磨耗量δｘとして演算する。 理論パルス数Ｎｘは、刃先位置設定登録部２８に適宜設
定した値である。

【００２８】この刃先計測装置は、このように熱変位補
正手段２５により、刃先計測前に熱変位補正を行った後
、刃先Ｔの磨耗測定を行う。すなわち、熱変位量δｄを
補正により削除した後、刃先測定を行う。そのため、機
体の熱変位にかかわらず、精密な刃先Ｔの磨耗量の測定
が行える。

【００２９】熱変位補正手段２５は、加工プログラム２
１を実行して加工をする時にも、前記の誤差δｓの値だ
け、Ｘ軸方向の送り量を補正し、熱変位に対する加工精
度の向上を図る。

【００３０】なお、前記実施例では、熱変位補正手段２
５により送り量測定手段２６のパルス数のカウント開始
時を補正するようにしたが、カウント後に補正演算して
磨耗量を求めるようにしても良い。

【００３１】また、前記実施例では熱変位補正手段２５
は、２個のセンサＳ１，Ｓ２により熱変位量の測定を行
うようにしたが、他の種々の手段で機体の熱変位量を測
定するようにしても良い。例えば、検出器Ｓ１，Ｓ２と
して非接触で検出を行う変位計を用いても良い。

【００３２】

【発明の効果】この発明の旋盤における工具の刃先計測
装置は、刃先センサと測定開始位置との距離の機体の熱
変位を補正する熱変位補正手段を設け、磨耗量測定手段
による磨耗量の測定は、熱変位量を補正して行うように
したため、機体の熱変位にかかわらず、精度良く刃先計
測が行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示す概念図である
。

【図２】同実施例における旋盤の概略を示す斜視図であ
る

【図３】その刃先センサの正面図である。

【図４】同じくその刃先測定動作を示す流れ図である。

【図５】同じくその熱変位補正の説明図である。

【図６】同じくその刃先計測動作の説明図である。

【図７】従来の刃先測定動作の流れ図である。

【符号の説明】

２…タレット、３…クロススライド、６…主軸、７…主
軸台、８…刃物台、１２…工具、１４…Ｘ軸サーボモー
タ、１６…機体カバー、１７…センサアーム、１８…刃
先センサ、２０…制御装置、２４…演算制御部、２５…
熱変位補正手段、２６…送り量測定手段、２７…磨耗量
測定手段、２８…刃先設定登録部、３０…パルスジェネ
レータ、Ｓ１，Ｓ２…検出器、Ｑ…測定開始位置、δｄ
…熱変位量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　主軸の近傍に設置されて刃物台の工具
   の刃先が接触したことを検出する刃先センサと、測定開
   始位置から前記刃先センサがオンする位置までの前記刃
   物台の送り量を測定する送り量測定手段と、前記刃先セ
   ンサと前記測定開始位置との距離の機体の熱変位を補正
   する熱変位補正手段と、この手段で熱変位量を補正した
   前記送り量の検出値を設定値と比較して工具の磨耗量を
   計測する磨耗量測定手段とを具備した旋盤における工具
   の刃先計測装置。