JPH10118885A - 工作機械のワーク測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テーブル上のイケールに取り付けたワークの
加工終了後の寸法形状測定時に、イケールの熱変形が少
なく高精度のワークの寸法測定を行うことができる工作
機械のワーク測定方法及び装置を提供する。 【解決手段】 テーブル９上に固定した密閉形中空構造
のイケール11に取り付けたワークＷの加工中は、冷却液
供給ポンプＰ₁ 、Ｐ₂ を共に作動させて、二系統の冷却
液循環回路を開通しワークＷとイケール11とに冷却液を
供給するが、加工終了後のワークの寸法測定中は、ポン
プＰ₂ のみを作動させ、引き続いてイケール11の密閉中
空部に冷却液を供給することによりイケール11の局部的
熱変形を防止し、もって、ワークＷの高精度寸法測定を
可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具とワークとを
相対移動させてワークを加工する工作機械において、加
工終了後にワークの寸法測定を機上で行う方法及び装置
に関し、特に横形フライス盤や横形マシニングセンタ等
の工作機械のテーブル上に固定したイケールに取り付け
られたワークの測定方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、横形フライス盤や横形マシニン
グセンタ等の工具が水平軸線回りに回転する工作機械で
は、テーブル上にワークを直接取り付けるのではなく、
イケールをテーブル上に固定して、工具と対向するイケ
ールのワーク取付面にワークを取り付けることにより加
工の自由度を持たせ、ワークに対して多面加工及び深溝
や孔ぐり加工等を行っている。しかし、加工によりワー
クに発生する熱の伝導によりイケールのワーク取付面の
温度が上昇し他の面に比べ熱膨張する結果、イケールが
熱変形してワークの取付精度が悪化して、ひいてはワー
クの加工精度に悪影響を及ぼしていた。

【０００３】このような熱変形を防止することができる
工作機械用イケールの一例が、本出願人によって出願さ
れた実公昭６２−４０７４９号公報に開示されている。
このイケールは、イケール壁のうち、前記ワーク取付面
の背後を含めた少なくとも二つの面を冷却する冷却（切
削）液吹き出しノズルをイケールの周囲に巡らした配管
の複数個所に設けており、前記配管は吹き出し液量調節
用の絞り弁を介して前記ノズルから冷却液を送り出して
イケールを内、外面から冷却し、ワークの加工時にイケ
ールのワーク取付面を通じて伝導される加工熱を積極的
に奪熱し、イケールの熱変形を防止しようとするもので
ある。また、加工精度および加工効率の向上等のために
加工の途中でワークの加工を一時停止し、工作機械上か
らワークを取り外さずに、取り付けたままの状態でワー
クの寸法測定を行い、その測定結果を基にして最終的な
加工寸法まで再度加工を行う加工方法が行われることも
ある。ワークの寸法測定時には冷却液の飛散による測定
精度の悪化の問題から、ワークやイケールへの冷却液の
噴射を一時、停止させて行うのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、実公昭６２−
４０７４９号公報に開示された工作機械用イケールは、
配管路に形成された吹き出しノズルからイケールのワー
ク取付面の背面だけでなく、後面および両側面に向けて
も冷却液を噴射し、イケールを外部からも冷却するもの
である。こうした工作機械の上でのワークの加工の途中
で、その加工を一時停止し機上でワークの寸法測定を行
う場合には、高精度の測定を行うためにワーク及びイケ
ールへの冷却液の噴射を停止して、測定ヘッドやワーク
に冷却液が掛からない状態にする必要がある。ところ
が、その間にワークの保有熱がワーク取付面を介してイ
ケール側に伝導して温度上昇し、イケールが熱変形して
ワークの測定精度に悪影響を及ぼすおそれがあり、その
ためにワークについて正確な測定精度を得ることは難し
い。

【０００５】そこで、本発明は、上述のような従来技術
に内在する問題点を解消して、工作機械のテーブル上の
イケールに取り付けたワークの加工終了後の寸法測定時
に、イケールの熱変形が少なく高精度のワークの寸法測
定を行うことができる工作機械のワーク測定方法及び装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下に述べるとおりの各構成要件を具備
する。 （１） テーブル上に固定したイケールに取り付けられ
たワークと主軸に取り付けた工具とを相対移動させて前
記ワークの加工を行い、該加工終了後に前記ワークをイ
ケールに取り付けたまま前記ワークの寸法測定を行う工
作機械において前記イケールを密閉の中空構造とし、前
記ワークの加工中は、前記ワークの加工部及び前記イケ
ールの中空内部に、それぞれ冷却液を噴射し、前記ワー
クの加工終了後の前記ワークの寸法測定中は、前記ワー
ク加工部への冷却液の噴射を停止し、前記イケールの中
空内部への冷却液の噴射を停止することなく、前記ワー
クの寸法測定を行うことを特徴とした工作機械のワーク
測定方法。

【０００７】（２） テーブルと主軸とが少なくとも
Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に相対移動可能な工作機械におい
て、前記テーブル上に固定され、ワーク取付面を有する
密閉の中空構造のイケールと、前記主軸に着脱可能な測
定ヘッドを有し、前記イケールのワーク取付面に取り付
けたまま、前記工作機械の機上で前記ワークの寸法を測
定する測定手段と、前記イケールのワーク取付面に取り
付けた前記ワークの加工中は、該ワークの加工部に冷却
液を噴射し、前記ワークの加工終了後の前記ワークの寸
法測定中は、冷却液の噴射を停止する第１の冷却液供給
手段と、前記ワークの加工中及び寸法測定中は、前記イ
ケールの中空内部に冷却液を噴射する第２の冷却液供給
手段と、を具備することを特徴とした工作機械のワーク
測定装置。

【０００８】

【作用】テーブル上のイケールに取り付けたワークの寸
法測定中は、ワークの加工部への冷却（切削）液の噴射
を停止するものの、イケールの中空部の内壁には冷却液
を噴射したままとすることにより、加工により発熱しワ
ークが保有する熱がワーク取付面を介してイケール側に
伝導したとき、冷却液の噴射により直ちに奪熱できるの
で、イケールの熱変形が発生することなく、イケールに
取り付けられたワークの寸法測定を正確、かつ精密に行
うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に沿って説明するが、本実施形態の構成の一部には、
本出願当時の当業界の技術レベルの範囲内で、任意に形
状変更ができる部材を含むから、本実施形態のみに基づ
いて発明の要旨を減縮して解してはならない。

【００１０】図１は、本発明のワーク測定装置を備えた
工作機械の実施形態の一部切欠して示す側面図である。
図で、コラム１は、ベッド３上でＸ軸滑動面に沿って、
図において紙面に対し垂直方向に移動可能に設けてあ
る。このコラム１には、主軸５を水平軸線周りに回転可
能に軸支する主軸頭７が、Ｙ軸滑動面に沿ってＹ軸方向
に移動可能に取り付けられ、前記主軸５には工具Ｔが装
着される。なお、自動工具交換装置（ＡＴＣ）を設置す
ることにより、前記主軸５には各種形式の工具Ｔのみな
らず、測定ヘッド29なども自動交換可能とすることがで
きる。また、ベッド３上でコラム１と対向する位置には
テーブル９が、ベッド３上でＺ軸滑動面に沿ってＺ軸方
向に移動可能に設けられている。

【００１１】前記テーブル９の上面にはＴ溝を介し適宜
のクランプ手段により中空密閉構造のイケール11が固着
され、このイケール11のコラム１に対向する平面は垂直
面を形成して複数条のＴ溝を設けたワーク取付面13とす
ると共に、ワークＷを適宜のクランプ手段によりワーク
取付面13に固定する。前記主軸頭７の主軸５直近には冷
却（切削）液の噴射ノズル15ａ、15ｂが配置され、工具
ＴとワークＷの切削加工部とに冷却液を噴射、吹き付け
るように構成している。前記冷却液は、冷却液タンク17
からフィルタ19を通して冷却液供給ポンプＰ₁ により管
路21を介して上記噴射ノズル15ａ、15ｂに、それぞれ供
給される。なお、噴射ノズルから噴射された冷却液は、
工具Ｔ及びワークＷを冷却した後、流下、収集して冷却
液タンク17に回収され、再度、管路21内から噴射ノズル
15ａ、15ｂに供給されるような第１循環回路を循環して
いる。工具Ｔ及びワークＷの切削加工部への冷却液の供
給方式は、噴射ノズル15ａ、15ｂなどで外部から行うの
ではなく、主軸５及び工具Ｔの内部に軸線方向の貫通孔
を設け、この貫通孔を通じて工具Ｔの先端からワークＷ
の切削加工部に向けて直接的に冷却液を供給する、いわ
ゆるスルースピンドルクーラント方式を採用することも
できる。

【００１２】上記構成の工作機械において、テーブル９
上に固着されたイケール11の構成はさきに述べたように
肉薄の中空密閉構造であって、その主軸５に対向する垂
直なワーク取付面13には複数条のＴ溝を設け、ワークＷ
が適宜のクランプ手段によって固定されている。つま
り、テーブル９がコラム１に対してＺ軸方向に移動して
近接・離隔し、もって、主軸５に取り付けた工具Ｔをワ
ークＷに係合、切削させ、コラム１のＸ軸方向移動、主
軸頭７のＹ軸方向移動、主軸５の回転等の操作によっ
て、ワークＷに対する所望の切削加工が施される。

【００１３】本実施態様におけるイケール11は、さきに
述べたとおり中空密封構造で、テーブル９に固着されて
いるイケール底面部を貫き、前記イケール11の中空部に
向って開口する前述の第１循環回路とは別系統の、第２
循環回路に連結した噴射ノズル23がテーブル９に設けら
れている。この第２循環回路は、冷却液が噴射ノズル23
から噴射されイケール11の内壁面に散布して流下し、イ
ケール内壁を均一に冷却、奪熱してイケール底面に滞留
した後、底面付近に開口した排出口25を通って共用の前
記冷却液タンク17に回収され、再び、フィルタ19を通し
冷却液供給ポンプＰ₂ により管路27を介して、噴射ノズ
ル23に供給するように構成されている。

【００１４】加工に基づくワーク側の発熱は専らワーク
取付面13を介してイケール11側に熱伝導するから、イケ
ール11の冷却は主として、前記ワーク取付面13側の裏面
に対して行われることにより均一冷却が達成され、前記
熱伝導によって生じるイケール11の熱変形を防止してい
る。なお、第２循環回路系における、ベッド３とテーブ
ル９との間をつなぐ管路27の継ぎ手には、ロータリジョ
イントなど公知の流体継ぎ手が施され、ワークＷの旋
回、割り出し、ワークＷの側面加工の場合などに備えて
イケール11（テーブル９）をベッド３上でＢ軸回り（Ｙ
軸軸線と平行な軸線回り）に回動させたときも、管路27
から冷却液の漏れることのないように構成する。上記の
ようにすれば、複数の取付面を有するイケール11の設置
も可能である。また、必要に応じ、第２循環回路におけ
る管路27の中途に絞り弁を挿入して、噴射ノズル23に供
給される冷却液の流量を加工により発生する発熱量に応
じて適宜、調節する手段を備えることもできる。この点
は、第１循環回路についても同様である。

【００１５】上記の工作機械の操作において、ワークＷ
の加工中は、冷却液供給ポンプＰ₁、Ｐ₂ を共に駆動し
て、ワークＷ（工具Ｔ）とイケール11の中空部にそれぞ
れ冷却液を供給し、切削加工に基づく発熱を冷却してい
るが、ワークＷの寸法測定を必要とする場合には冷却液
供給ポンプＰ₁ のみを停止した後、主軸５側に測定ヘッ
ド29を装着して、所要の測定を行う。そのため、冷却液
が、測定ヘッド29及びワークＷの測定部に掛かることが
なく、精度の高い計測が可能になる。

【００１６】一方、イケール11の中空部には、連続して
冷却液が供給されイケール11の冷却が行われているか
ら、加工終了の際にワークＷが保有する熱容量がイケー
ル11のワーク取付面13を介して伝導してイケール11が局
部的熱変形を起こすことを未然に防止でき、ワークＷの
相対的取付け位置に不測の変位を与えるおそれがなく、
重ねて、精度の高い測定を可能にする。その際、イケー
ル11の中空部は密閉構造よりなるから、ワークＷの寸法
測定中、イケール11の中空部に連続して冷却液を供給し
ても、ワークＷ、イケール11の表面に冷却液が散布され
ることはなく、第２循環回路による冷却液の供給がワー
クの寸法測定精度に悪影響を及ぼすことはない。

【００１７】上記のように冷却(切削)液は、ワークＷ、
イケール11などに対して冷却作用を与えるように、略、
室温程度の温度を維持している。また、オイルマチック
などにより温度管理するようにしてもよい。上記工作機
械においては、ベッド３上に設けたコラム１がＸ軸方向
にのみ移動可能として説明したが、テーブル９をベッド
３上に固定してコラム１をＺ軸方向へ移動可能とする
等、その他の機構があり得る。その際は、管路27に挿入
する流体継ぎ手の構造を変更することが必要となること
がある。また、冷却液供給ポンプＰ₁ 、Ｐ₂ として二台
を設備するように解説したが、この供給ポンプを一台と
し、切換え弁を用いて冷却液供給管路21、27に対する供
給制御を行うことも可能である。

【００１８】図２は、本発明のワーク測定装置を備えた
工作機械の他の実施態様の要部の一部切欠き断面図を示
すもので、この実施例では、テーブル９とイケール11と
の間に、パレット31を挿入すると共に、前記パレット31
上面にイケール11を固着し、また、テーブル９上にパレ
ットチャック33を設けて、テーブル９上から、パレット
29ごとワークＷ（イケール11）を分離、交換可能なよう
に構成している。このような形式を具備することによ
り、あらかじめ複数台のイケール11付きパレット31に、
それぞれワークＷを固着、用意しておいて、工程終了ご
とにパレット31を自動交換するような作業方式を採用す
ることも可能になる。本実施態様においては、イケール
11の中空部に冷却液を供給するための噴射ノズル23をパ
レット31側に設け、パレット31の交換、分離の際に冷却
液供給管路27の連結、分断を行うためのノズルチャック
35がテーブル９に設けられている。その他の点において
は、さきに説明した第１の実施態様と同様である。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ワーク加工後の寸法測
定時、イケールの中空部内壁に冷却液を噴射したままと
してイケールを内部から冷却することにより、加工、発
熱によりワークが保有している熱量がワーク取付面を介
してイケールに伝導されても直ちに奪熱することがで
き、イケールの局部的熱変形を引き起こすことが少ない
から、ワークの正確な寸法測定を行うことができる。等
々、従来の測定方法及び装置においては期待することが
できない、格別の作用、効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワーク測定装置を備えた工作機械の一
実施形態の一部を切り欠いて示す側面図である。

【図２】本発明のワーク測定装置を備えた工作機械の他
の実施形態の一部を切り欠いて示す要部側面図である。

【符号の説明】

５ 主軸 Ｗ ワーク ９ テーブル Ｐ₁ 冷却液供給ポンプ 11 イケール Ｐ₂ 冷却液供給ポンプ 13 ワーク取付面 Ｔ 工具 15a 噴射ノズル 15b 噴射ノズル 17 冷却液タンク 21 管路 23 噴射ノズル 27 管路 29 測定ヘッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル上に固定したイケールに取り付
   けられたワークと主軸に取り付けた工具とを相対移動さ
   せて前記ワークの加工を行い、該加工終了後に前記ワー
   クをイケールに取り付けたまま前記ワークの寸法測定を
   行う工作機械において、 前記イケールを密閉の中空構造とし、 前記ワークの加工中は、前記ワークの加工部及び前記イ
   ケールの中空内部に、それぞれ冷却液を噴射し、 前記ワークの加工終了後の前記ワークの寸法測定中は、
   前記ワーク加工部への冷却液の噴射を停止し、前記イケ
   ールの中空内部への冷却液の噴射を停止することなく、
   前記ワークの寸法測定を行うことを特徴とした工作機械
   のワーク測定方法。
2. 【請求項２】 テーブルと主軸とが少なくともＸ，Ｙ，
   Ｚの３軸方向に相対移動可能な工作機械において、 前記テーブル上に固定され、ワーク取付面を有する密閉
   の中空構造のイケールと、 前記主軸に着脱可能な測定ヘッドを有し、前記イケール
   のワーク取付面に取り付けたまま、前記工作機械の機上
   で前記ワークの寸法を測定する測定手段と、 前記イケールのワーク取付面に取り付けた前記ワークの
   加工中は、該ワークの加工部に冷却液を噴射し、前記ワ
   ークの加工終了後の前記ワークの寸法測定中は、冷却液
   の噴射を停止する第１の冷却液供給手段と、 前記ワークの加工中及び寸法測定中は、前記イケールの
   中空内部に冷却液を噴射する第２の冷却液供給手段と、 を具備することを特徴とした工作機械のワーク測定装
   置。