JPH0647633Y2 - 工具長自動測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、数値制御工作機械（以後NC工作機械という）
に用いられる工具長自動測定装置に関する。

［従来の技術］ 従来、対話形自動プログラミング機能を有するNC工作機
械においては概略次のように作業が行われる。

先ず、第９図に示すように、図面に基づいて加工工程を
考える（ステップS1）。次にツーリングを決め（ステッ
プS2）、プログラムを作成する（ステップS3）。工具マ
ガジンに、ツーリング図通りに工具を取り付ける（ステ
ップS4）。工具長を測定し芯出しを行う（ステップS
5）。最後にワークを加工する（ステップS6）。

このステップS5における工具長の測定は次のごとくなさ
れる。

第10図に示すように、主軸に工具が取り付けられている
が、ワークを工作するためには、ワーク及び工具の正確
な位置を把握しておく必要がある。そのためにはその工
具の長さを測定しておくことが必要である。

また、加工前と加工後の工具長の変化により、加工中の
摩耗や折損等を検知することが出来るので、加工後の工
具長の計測も必要である。

第11図は、各種工具の種類や刃先形状の相違に応じて、
工具長測定の態様が異なる様子を示す。第11図（ａ）は
ドリル或はセンタドリル100を、機内に設置した接触式
センサ20へ相対的に移動させてその長さを測定する様子
を示す。第11図（ｂ）は、エンドミル300を、センサ20
へ相対的に移動させてその長さを測定する様子を示す。
第11図（ｃ）は、フェイスミル400を、センサ20へ相対
的に移動させてその長さを測定する様子を示す。

それら工具の相対的に移動を行うには、手動で行う方法
と自動で行う方法が知られている。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、手動で行う方法は、工具長を測定する度
にオペレータが工具刃先をセンサ20へ持っていく必要が
あり、面倒である。

また、自動で行う方法についても、全自動で全ての工具
を測定するのは困難である。即ち、第11図（ａ）のドリ
ル100のように、工具刃先が主軸の中心にある工具では
主軸中心とセンサの測定面中心を一致させてそのまま工
具の刃先をセンサの測定面に下ろせばいいが、第11図
（ｂ）のエンドミル300の場合は、工具外周部に刃先が
あるので工具半径分シフトしたうえで下ろす必要があ
り、また第11図（ｃ）のフェイスミル400の場合は、工
具外周部に刃先があり、刃と刃の円周方向の間隔がセン
サの測定面の直径より大きく離れているので、センサ20
の測定面中心へ刃先400aをもっていき一致させる必要が
ある。そのためこれらの作業を行うには煩雑な設定が必
要となる。

本考案は、上記従来の工具長測定技術の問題点に鑑み、
主軸中心に刃先が無い工具についても簡単な構成により
自動的に工具長を測定できる工具長自動測定装置を提供
することを目的にするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、主軸中心に刃先が無い回転工具が装着可能で
あり、主軸の回転が、あらかじめ決められた定位置で停
止可能な、数値制御工作機械における工具長自動測定装
置であって、 前記主軸に装着されたときの工具刃先の、前記主軸回転
定位置停止状態における、前記主軸中心からの距離及び
方向に関する情報を少なくとも格納した工具ファイル格
納手段と、 その工具ファイル格納手段から、前記情報を取出し出力
する読み取り手段と、 その読み取り手段の出力に基づき、前記主軸に装着され
た回転工具の刃先を前記工具長測定用センサの測定面に
対向させ、続いて刃先が測定面に接触するまで回転工具
又は工具長測定用センサを相対的に軸移動させる信号を
出力する軸移動制御手段と、 その軸移動制御手段の出力に基づき、前記回転工具又は
工具長測定用センサを駆動する駆動手段と、 前記工具長測定用センサからの出力信号及び前記主軸の
位置関係に基づき工具長を演算する工具長演算手段と、 を備えた工具長自動測定装置である。

［作用］ 本考案は、例えば、加工終了後、主軸の回転停止位置
を、あらかじめ決められた定位置としたうえで、読み取
り手段が工具ファイル格納手段から、回転工具の前記距
離及び方向情報を取出し、軸移動制御手段がその情報に
基づき、主軸に取り付けられた回転工具の刃先を工具長
測定用センサの測定面に対向する略中心位置まで相対的
に移動させる信号を出力し、駆動手段は、その信号に従
い主軸を相対的に移動させる。工具長演算手段は、セン
サからの信号に基づき、その時点の主軸の位置から工具
長を出力する。

［実施例］ 以下に、本考案を、その実施例を示す図面に基づいて、
説明する。

第１図は本考案に係る工具長自動測定装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は本考案に係る工具長自動測定
装置の斜視図である。

工具ファイル格納手段１は、工具の刃先の、主軸回転定
位置停止状態における、主軸中心からの距離及び方向に
関する情報を少なくとも格納する、例えば磁気バブルメ
モリ、半導体メモリ、磁気ディスク等である。

この情報は、例えば、第３図に示すような、主軸中心か
ら工具半径分シフトした位置に刃先を有するボーリング
工具等では、工具の刃先10と主軸中心11を結ぶ線がＸ軸
となす角度（方向）θと、その主軸中心11からの距離ｒ
である。なお、その他、主軸中心に対して一定の位置関
係にある箇所を基準にして、刃先10の位置を捉えてもよ
い。

第４図は、主軸中心から工具半径分シフトした位置に多
数の刃を持つ工具の場合を示すもので、その場合は任意
の一つの刃に関する情報を格納する。

この工具ファイル格納手段１には、前記情報の他に、第
６図に示すような工具諸元が設定される。

即ち、工具の名称、工具の刃先の材質、使用する工具長
補正番号である工具長補正Ｈコード、使用する工具径補
正番号である径補正Ｄコード、面取り工具の先端径であ
る小径、工具の刃数、工具の切り刃コーナ角度、刃先位
置補正値なども設定される。

読み取り手段２は、前記工具ファイル格納手段１から、
前記工具刃先の主軸中心からの距離及び方向に関する情
報を読み取る手段である。前記格納手段１が磁気バブル
メモリ或は半導体メモリの場合は、この読み取り手段２
は、コンピュータであり、また磁気ディスクの場合は、
磁気ヘッドを含むコンピュータシステムである。

軸移動制御手段３は、読み取り手段２の出力に基づき、
主軸５に取り付けられた工具６の刃先10を、テーブル上
の工具長測定用センサ８に接触する位置まで相対的に移
動させる信号を出力する手段である。ここで、工具６の
刃先10をセンサ８に接触する位置まで相対的に移動させ
るという意味は、工具６の方を実際上動かす場合と、工
具６の方は静止した状態で、そのセンサ８の載置されて
いるテーブル等の方を移動させる場合をも意味する。或
は、両者の移動を組み併せる場合である。第２図におけ
る13は、主軸５、主軸駆動モータ（図示しない）などを
組み込む主軸頭である。

駆動手段４は、その軸移動制御手段３の出力信号に基づ
き主軸頭13を第10図に示すＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に
移動させるサーボモータなどの手段である。

工具長演算手段９は、そのセンサ８の測定面に工具刃先
が接触した時の出力信号及び主軸の位置に基づき工具長
を演算するコンピュータなどの手段である。なお、主軸
の位置は、勿論センサ８に対する相対的位置である。

なお、前記工具を複数種類用意し、工具ファイル格納手
段１は複数種類の情報を格納し、前記読み取り手段２は
各工具６の情報を順次読み取り、前記軸移動制御手段３
は順次各工具６を前記センサ８に接触する位置まで相対
的に移動させ、各工具長を測定するようにしてもよい。
第１図及び第２図において、７は複数個の各種工具をセ
ットした自動工具交換装置（ATC）である。

次に、本考案の工具長自動測定装置を対話形NC工作機械
に組み入れた場合の実施例の動作について説明する。

第５図は、その実施例の動作の流れを説明するフローチ
ャートである。

先ず、工具ファイル格納手段１に、使用する種類の工具
について、前記各種情報を設定しておく（ステップS
1）。第６図は、その設定の様子を示すディスプレイの
画面を示す。即ち、各種工具に工具番号を割り当て、工
具名、呼び径、材質、Ｔコード、長補正Ｈコード、径補
正Ｄコード、小径、刃数、角度、刃先位置補正などを操
作パネルキーボードにより入力していく。14は、その設
定を容易にするための絵画面である。

次に、加工図面に基づいて、対話的にNCプログラムを作
成していく（ステップS2）。その中で、必要な工具のツ
ーリングを特定していく。その結果、各工具の工具補正
長はH1,H2等として設定されていく。

このプログラムを、シミュレーションして描画チェック
して、プログラムを補正する（ステップS3）。

このようにして、プログラムが完成すると、次に、プロ
グラムで指定された工具を、第６図に示すように、画面
に表示させ確認する（ステップS4）。次にその工具番号
（Ｔコード）に対応した、自動工具交換装置７内の工具
マガジンのポットに工具をセットする（ステップS5）。
更に、第８図に示すように、それら工具の中で、工具長
を測定する工具を選択し順番も指定する（ステップS
6）。

このようにした後、工具長測定の開始を指令する（ステ
ップS7）。

工具長測定の開始が指令されると、読み取り手段２は、
工具ファイル格納手段１から、主軸５に装着された工具
６の刃先の、主軸回転定位置停止状態における、主軸中
心からの距離及び方向に関する情報（角度θ及び半径
ｒ）を読み取る。

次に軸移動制御手段３は、その読み取り手段２の出力に
基づき、主軸５に装着された工具６の刃先を工具長測定
用センサ８に接触する位置まで相対的に移動させる信号
を出力する。例えば、先ずＺ軸原点復帰をしておいた主
軸５を、その主軸５の中心がセンサ８の測定面上方位置
へ来るよう相対的に移動させ、その後、前記角度θ及び
半径ｒの情報に基づき、工具６の刃先をセンサ８の測定
面上方位置へ相対的に移動させ、その後真下に主軸５を
降下させるような信号を出力する。

駆動手段４は、その軸移動制御手段３の出力信号に基づ
き主軸５を相対的に移動させる。工具６の刃先が、セン
サ８の測定面に接触すると、センサ８はタッチ信号を出
力する。

工具長演算手段９は、そのセンサ８からの出力信号及び
その際の主軸５の位置（Ｚ軸座標）に基づき工具長を演
算する。その主軸５の位置（Ｚ軸座標）は、前記軸移動
制御手段３からの信号に基づき導くことが出来る。

次に、一つの工具の長さの測定が終わると、次に測定す
べき工具が工具マガジン７から取り出され、交換され、
更に工具長が測定される。

このようにして、必要な工具の長さが全て測定された
後、ワークの加工が始まる（ステップS8）。

［考案の効果］ 以上述べたところから明らかなように、本考案は、主軸
の回転の停止位置をあらかじめ決められた定位置とする
こととし、その上で、その主軸回転定位置停止状態に於
て、あらかじめ、工具ファイル格納手段に、主軸回転定
位置停止状態における、刃先の距離、方向の情報を格納
しているので、それを利用して、主軸中心に刃先が無い
工具についても工具長を自動的に測定することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る工具長自動測定装置の一実施例
のブロック図、第２図は同実施例の斜視図、第３図は、
同実施例の工具刃先の距離及び方向を説明するための平
面図、第４図は、別の工具刃先の距離及び方向を説明す
るための平面図、第５図は、同実施例の動作を示すフロ
ーチャート、第６図、同実施例の工具情報を設定する際
の画面の正面図、第７図、同実施例における使用工具一
覧画面を示す正面図、第８図は、同実施例における工具
長測定画面の正面図、第９図は従来のワーク加工プロセ
スを示すフローチャート、第10図は、従来のNC工作機械
の斜視図、第11図（ａ）ドリルとセンサの正面図、第11
図（ｂ）は、エンドミルとセンサの正面図、第11図
（ｃ）は、フェイスミルとセンサの正面図である。 １……工具ファイル格納手段、２……読み取り手段 ３……軸移動制御手段、４……駆動手段 ５……主軸、６……工具、７……工具マガジン ８……センサ、９……工具長演算手段

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸中心に刃先が無い回転工具が装着可能
   であり、主軸の回転が、あらかじめ決められた定位置で
   停止可能な数値制御工作機械における工具長自動測定装
   置であって、 前記主軸に装着されたときの工具刃先の、前記主軸回転
   定位置停止状態における、前記主軸中心からの距離及び
   方向に関する情報を少なくとも格納した工具ファイル格
   納手段と、 その工具ファイル格納手段から、前記情報を取出し出力
   する読み取り手段と、 その読み取り手段の出力に基づき、前記主軸に装着され
   た回転工具の刃先を前記工具長測定用センサの測定面に
   対向させ、続いて刃先が測定面に接触するまで回転工具
   又は工具長測定用センサを相対的に軸移動させる信号を
   出力する軸移動制御手段と、 その軸移動制御手段の出力に基づき、前記回転工具又は
   工具長測定用センサを駆動する駆動手段と、 前記工具長測定用センサからの出力信号及び前記主軸の
   位置関係に基づき工具長を演算する工具長演算手段と、 を備えたことを特徴とする工具長自動測定装置。
2. 【請求項２】前記回転工具は複数種類用意され、前記工
   具ファイル格納手段は、複数種類の前記情報を格納し、
   前記読み取り手段は、各回転工具の前記情報を順次読み
   取り、前記軸移動制御手段は順次各回転工具の刃先を前
   記工具長測定用センサに接触する位置まで相対的に移動
   させ、前記工具長演算手段は、順次各回転工具の長さを
   演算することを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の工具長自動測定装置。