JPS5846406A - 数値制御装置 - 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】 この発明は一般的に閉ループ数値制御加工装置、特に加
工、関連した較正、並びにそれによって決まる工員位置
のオフセットの実施が完全に自動化される様にして、工
作物を選択的に決定された精密な寸法まで加工する装置
並びに方法に関する。

現在の開発段階では、精密加工の分野は常に変化してい
る状態である。全体的に手作業に頼っている装置は、製
造される部品が汎用数値制御加工装置によって作られる
様な方法に大部分道を噴散・ ることになった。切削又は材料のその他の〆去はこうい
う装置で自動的に行われるけれども、主に加工寸法を測
定する為、並びに普通の数値制御カッタのオフセットを
用いてカッタの調節を行う為。

手作業の測定並びに切削工具の調節は、切削工具の磨耗
、切削工具の位置の変更並びに／又は交換、及び切削工
具、工作物、並びに加熱や衝重時の撓み等による加工装
置全体の寸法変化の様な非常に多数の変数を考慮に入れ
る為に必要である。

例として云うと、旋盤の様な数値制御の工作機械を用い
て行われる典型的な作業では、特定の工作物又は部品を
製造する様に機械を設定した後、作業員が成る調節、例
えば工具のオフセットを手作業で実施しなければならな
い。加工を開始する前に、作業員は切削工具を工具設定
面まで前進させ、工具と基準面の間の間隔を手作業で測
定することにより、工具の位置を決定しなければならな
い。これは普通はシム材料等を用いて行われ、この測定
が工具のオフセットを手作業で決める基準に々る。旋盤
が多重工具タレットの様な工具保持手段を持つ場合、こ
の作業は各々の工具に対し、並びに機械の各々の（運動
）軸線に対して別々に行わなければならない。特定の工
作物の面に対する最終的な又は仕上げの切込みをする前
に、半ば仕上げられた工作物の面の種々の寸法を手持ち
のゲージによって測定する。これによって作業員は、仕
上げの切込みに使われる切削工具の所要のオフセットを
決定することが出来る。仕上げの切込みをした後、工作
物を再び手持ちのゲージで検査して、仕上げられた面の
実際の寸法が所望の寸法に合っているかどうか測定する
。

上に述べた手作業は個々に時間がか＼ると共に、特定の
工作物を所望の寸法まで加工するのに要する合計時間も
相当なものである。これは工作機械の製造能力を制限す
ることになる。今日の旋盤又ハフライス盤（マシーニン
グ・センター）の費用を考えると、工作機械の容量を幾
らかでも低下させることは、経済的に重要な問題である
。更に、この様な全ての手作業唸、製造過程に人間工学
の誤差が入シ込むことになる。

一般的に認識されている様に、上に述べた問題に対する
解決策は、例えば計算機によって作動される数値制御装
置を使うことにより、手作業の測定並びに切削工具の手
作業の調節を自動化することである。この様な装置では
、計算機は数値制御装置から離れた場所に配量されてい
てもよいし、或いは例えばマイクロコンピュータとして
、数値制御装置に組込んでもよい。この代りに、数値制
御装置から離れた場所に又はその中に組込んだ計算能力
を持たせてもよい。普通のＮＣ装置の場合の様に、テー
プ等に貯蔵されている相次ぐデータ・ブロックを繰出す
代りに、計算機数値制御（ＣＮＣ）装置は、プログラム
全体を貯蔵し、それらを所望の順序で呼出し、例えばブ
ロックの追加又は削除によシ、プログラムを編集し、オ
フセット等の計算を行うことが出来る。

精密加工の分野の現在の開発段階では、完全自動装置は
広く採用されていないが、これまでにかなりの開発研究
が行われており、その多くは、１種類の加工作業を反復
的に行う特殊な場合に限られている。接触トリガ・プロ
ーブの形をした工具感知装置を加工装置のベッド、又は
希望する時に、じゃまにならない様に旋回させることの
出来る旋回アームに取付けることも知られている。プロ
ーブとの接触が起った時の工具の位置に注目することに
より、切削工具の位置をこういうプローブによって較正
することが出来る。プログラムされた位置及び実際の位
置の間の観察された偏差から、補償用のオフセットを決
定し、計算機数値制御手段に付設された記憶装置に貯蔵
することが出来る。このオフセットは、プログラムされ
た接触位置と実際の接触位置の間の差を補償する。

上に述べた様な特徴を取入れた装置並びに方法が、係属
中の米国特許出顧通し番号 に記載されている。この出願に記載されている様に、接
触トリガ・プローブ又は部品感知装置が工具保持手段に
砲付けられる。このプローブは最初に基準面に対して較
正され、その後工具感知プローブを較正する為に使われ
る。その時５選ばれた工具の切刃は工具感知プローブと
の接触によって較正される。この作業の結果によって決
定される工具の初期オフセットが数値制御手段に貯蔵さ
れる。加工が行われた後、部品感知プローブを再び較正
し、工作物の加工面の探査に使う。こうして得られた情
報が仕上げの切込みに必要な最終オフセットを決定する
。この後、仕上げた面を探査して、所望の寸法に合うか
どうかを決定することが出来る。

上に述べた装置並びに方法は、工具の感知並びに部品の
感知の両方の目的に接触トリガ・プローブを用いる。接
触トリガープローブは、構造は簡単であるが、探査する
成る種の特定の特徴を持つ様に構成しなければならない
。プローブ自体は、特定の販売業者から商品として購入
するのが普通であるが、傾向として脆く、工具保持手段
、例えば旋盤のタレット上の少なくとも１つの工具位置
を占める。

こ＼で考えている閉ループ形加工に提案されている他の
方式は、レーザ、渦電流、超音波プローブ及び導電度プ
ローブを使うものである。こういう方式はいずれも作用
することはするが、実際の作業場の動作環境では、著し
い実用上の制約がある。

レーザ装置はプローブを位置ぎめする為に直視機構を必
要とする。万能的に使えると同時にコスト効果のある様
な装置を作るのは困難である。

更にレーザ装置は、特に切削用流体を使う時、面の反射
率に関する問題がある。

導電度プローブはタレットの様な工作機械の成る要素に
絶縁条件を必要とする。こういうプローブに伴う別の問
題は、スピンドルの軸受及びスリップリングと云う様な
導゛電度が最適に至らない様な導体を構成する要素を介
して電気信号を通さなければならないことである。

渦電流及び超音波プローブはプローブと工作物の接近度
について厳しい条件があると共に、結合条件も厳しい。

既にこの様な全てのプローブは、例えば内側の加工面を
測定しなければならない場合、工作物の特定の形に合せ
て枢着したり形成したりしなけれは彦らない。即ち、一
般的に云えば、これまで説明した装置は、複雑で実施が
難しく、それを異なる形式の精密加工の場合に万能的に
使える様にすること１でよってコスト効果を挙げるのが
困難である。

この発明の主な目的は、従来の装置並びに方法の成る欠
点を除いて、計算機による数値制御の下に、選択的に決
定された精密な寸法まで工作物を自動的に加工する新規
で改良された装置並びに方法を提供することである。

この発明の別の目的は、千作御による探査動作及び工具
設定動作が実質的になくなり、作業員による誤差の惧れ
が大幅に減少した、工作物を自動的に精密加工する新規
で改良された装置並びに方法を提供することである。

この発明の別の目的は、構造が簡単で経済的な、振動に
応答するプローブ装置を用いて工作物を自動的に精密加
工する新規で改良された装置を提供することである。

この発明の別の目的は、プローブが工作物の特定の形又
は特定の加工装置に制約されない様な、工作物を自動的
に精密加工する新規で改良された装置並びに方法を提供
することである。

この発明の別の目的は、特定された工作物に対する反復
的な加工作業以外の用途を持つ、工作物を自動的に精密
加工する新規で改良された装置並びに方法を提供するこ
とである。

この発明の別の目的は、使う加工装置の形状並びに設計
に無関係な、工作物を自動的に精密加工する新規で改良
された装置並びに方法を提供することである。

この発明では、工作物を選択的に決定された精密な寸法
まで加工する装置並びに方法を提供する。この明細書で
使う「加工」と云う用語は、単に切削作業、即ち標本又
は工作物から材料を除去する場合に用いられることもあ
るし、或いは更に広い意味で、所望の寸法を持つ仕上げ
られた工作物の面を作る為に必要な製造過程全体を指す
ことがある。従って、広義に見れば、「加工」とは、プ
ローブとして用いられた時の工具の較正、過程の種々の
段階に於ける工作物の面の測定、並びに必要な場合の補
償効果を自動的に取入れることを含む。この発明では、
これら全ての工程が、必要に応じて自動的に実施される
。この動作は切削すべき各々の面に対して敏速に行うこ
とが出来、こうして使う加工装置の潜在的な製造客月を
増加する。

この発明では、選ばれた切削工具が工具接触プローブと
しての別の作用を持つ。工具の切刃と接触した面との間
の高速の相対運動により、音響振動が発生される。プロ
ーブ作用の為、この運動は、例えば旋盤又はフライス盤
で加工する場合の様に、工作物及び工具を相対的に略連
続的に回転運動又は横方向に移動させることによって生
ずることが出来る。この代りに、例えば工具又は工作物
のいずれかに振動を誘起する様に、外部振動装置を使う
ことによシ、この高速の相対運動を高速の往復動として
発生することも出来る。いずれの場合も、切削工具の切
刃と問題の面の間に接触が生ずると、感動が不動の部材
に伝達され、その後、接触点から音響通路（好ましくは
主に固体の通路）に沿って取付けられた振動感知装置に
よって検出することが出来る。

各々の軸線で基準面を切削工具と接触させることにより
、切刃の較正が行われる。工具の初期オフセットが、工
具の切刃のプログラムされた位置と、対応する基準面と
接触した時の実際の位置との間の偏差に基づいて、各々
の軸線で決定される。このオフセットが数値制御手段に
送り込まれ工作物のその後の加工を修正する。

この発明の好ましい実施例では、加工が完了した後、切
刃を再び較正する。仕上げの切込みを行う前に少なくと
も１回、工具接触プローブを用いて、加工された面の探
査作用が行われる。観察された偏差から適当なオフセッ
トが再び決定され、それが数値制御手段に送り込まれる
。この後で得られるオフセットが、貯蔵されている加ニ
ブログラムによって制御される動作を修正して、切削過
程が完了した時、所望の寸法を持つ仕上は面が得られる
様にする。仕上げられた面の実際の寸法を測定する七共
に、偏差があれば、それが許容公差からはみ出た程度を
決定する為に、仕上げの切込みが完了した後、もう１回
探査作用を行うことが出来る。

この発明は以下図面について説明する所から明らかにな
ろう。

第１図は水平タレット旋盤の形をした〃ロエ装置の簡略
側面図である。旋盤の枠１０がＸ軸、即ち図面の平面に
対して垂直な方向に互いに隔たった１対の横ウェーを持
っている。図面で見える方の横ウェーを参照数字１２で
示しである。こうして定められた旋盤のベッドが図示の
実施例では水平であるが、この発明がその場合に制約さ
れないと々は云うまでもない。例えば、一方の横ウェー
が他方よりも高い所にあって、旋盤の傾斜ベッドを構成
してもよい。

サドル又は横スライド１８が今述べた横ウェーのｈＶＣ
摺動自在に配置されていて、第１図に示す位置から順方
向又は逆方向にＺ軸方向に位置ぎめするこ七が出来る。

Ｚ軸は旋盤のスピンドル１６の中心線１４と平行であり
、この軸線に溢ったサドル１８の位置ぎめｌｄ、ｖｒ通
の１査流位置ぎめモータ装置によって駆動し得る親ねじ
装置によって行われる。

サドル１８が１対のウェー２０．２２を持ち、この上に
横送り台２４が摺動自在に配置されて、Ｘ軸、即ち図面
の平面に垂直な方向に位置ぎめすることか出来る様にな
っている。Ｘ軸方向の送り台の位置ぎめも、直流位置ぎ
めモ・−夕によって駆動し得る親ねじ装置によって同様
に行われる。

上に述べた各々のモータ又は親ねじには普通のレゾルバ
を結合して、その部品の回転位置を表わす帰還信号を発
生させることが出来る。この帰還信号が夫々の軸線方向
に於けるサドル１８及び横送り台２２の直線位置を表わ
す。この代りに、市場で入手し得るインダクトシン目盛
の様な適当な雪５子式又は光学電子式符号化装置を用い
て、サドル１８及び横送り台２４の直線位置を１■接的
に表わす信号を発生することが出来る。

タレット２６が横送り台２４に支持されていて、いずれ
も工員保持体３０を増付けることの出来る複数個の工具
位置２９を持っている。タレット及び工具保持体が一緒
になってこの明細書に云う工具保持手段を構成する。こ
の発明の図示の実施例では、タレット２６は６個の別々
の工具を工具位＃２９に取付けることが出来る。タレッ
トを適当に割出し、即ち回転することにより、各々の工
具を図面に示す動作位置に持って来ることが出来る。簡
単の為、タレット２６は１個の保持体６０しか持たない
ものとして示してあり、この為１個の切削工具２８だけ
が示されている。工具２８が工具挿着部５１を持つこと
が示されており、その切刃３２が工作物の方を向く。

この発明がタレットを使う場合に制約されず、他の形式
の工具保持手段を用いることが出来ることは云うまでも
ない。例えば比較的多数の工具を保持することが出来る
工具マガジンを使ってもよく、これらの工具は個別に選
択して動作位置へ前進させることが出来る。

図示の旋盤が枠１０の１端に配置されたスピンドル駆動
部及び歯車箱３４を含む。回転自在ののジｉ！１−３８
を持っている。スピンドル１６がスピンドル・ノーズ又
は面４０を持ち、これが工作物保持手段３６に接する。

面４０の平面とスピンドルの軸線（中心線１４）との交
点が原点％０・を定め、特定の工作機械の製造業者は、
装置のプログラミングに使う機械の要素並びに切削工具
の位置ぎめ仕様をこれを基準として定める。全てのプロ
グラム位置は原点を基準とするが、工作機械自体の測定
装置は常に定位置に対してカウントし又は測定する。こ
の定位置は、スピンドルのノーズ及び中心線がら、サド
ル１８及び横送り台２４が移動し得る距離だけ離れた所
にあるのが普通である。例えば、定位置が原点からＸ軸
上で＋２６．００００吋、Ｘ軸上で＋１７００００吋で
あるとすると、定位置から原点へのプログラムされた移
動は、チャックの厚さ、工具の長さ、又はタレット２６
の中心線から工具位置ぎめ面までの距離に見合う分を無
視すれば、Ｚ２６．００００及びＸ１７００００である
。工作機械のディジタル位置読出し表示装置は２で０か
ら−２＆０　［＋　００まで、そしてＸで０から−１７
，００００まで計数する。然し、プログラムされた（選
択された）位置は反対向きに、即ちＺでは＋２６．ＯＯ
Ｏ’Ｏから０まで、セしてＸでは＋１７．００００から
０まで計数する。

こうして原点０が、種々の製造業者の工作機械をそれを
基準としてプログラムし得る様な不変の点になる。然し
、原点０に対する相異なる工作機械の定位置け、工作機
械の寸法並びに種類及びその特定の製造業者に応じて変
化する。

更にチャック３６が、夫々Ｘ軸及びＺ軸に対して法線方
向の少なくとも１対の位置基準面を持っている。この各
々の基準面が原点０から既知の較正された距離の所にあ
る。具体的に云うと、チャックの円筒形外面４２が１つ
の基準面を構成し、チャックの面４４が別の基準面とな
る。

音響振動変換器３７がタレット２６の頂部に取付けられ
ている。この変換器はジュネガン・エンデプコ・コーポ
レーションカラ商品名Ｄ９２０３Ａで入手し得るもので
あって、感知された機械的な又は音響揚動に応答して雷
１気信号を発生する。こういう振動は、切刃３２が回転
する工作物４１と接触する時に、変換器に伝達される。

即ち、切刃３２に対する工作物の回転が振動を発生する
のに必要な＾速の相対運１ｉＡＪ’に生ずる。探査の為
、工具を探査すべき面と軽く接触させ、直ぐに引戻す。

探査動作の際、面に切込むのを蛾ける為、加える力は最
小限に抑える。変換器が接触点、即ち回転する工作物と
接触し且つそれを介して振動が変換器に伝達される工具
の切刃上の点に、比較的接近して位置ぎめされるのが理
想的である。然し、大抵の場合、これは重要ではない。

即ち、第１図では、変換器３７がタレット２６の頂部に
配置されているが、この発明はその場合に制約されず、
変換器は他の場所、例えば、工具位置２９、工具保持体
３〇七又は横送り台の上に定置してもよい。

変換器が大部分固体通路を介して伝達される撮動ではな
く、空気を伝わる音の振動に応答する場合も、同じこと
が云える。

装置４６は、この明細書で数値制御手段と呼ぶが、装置
内の多数の相腎なる点、例えばとりわけ直流位置ぎめモ
ータ、レゾルバ及び変換器３７に電気結合される。装置
４６が、この発明の図示の実施例では、テープ輸送装置
４８を含むことが判る。このテープは、異なる梅類の命
令を表わす符号ワードの形で、工作物を加工する為の数
値制御プログラムを貯蔵する。例えば、このプログラム
は、タレット２６を割出す為、加工に必要な冷□却材を
オンに転する為、選ばれた向きに選ばれた速度でスピン
ドルを回転する為、サドル１８及び横送り台２２を位置
ぎめすることによって、較と測定又は切削用の工程の特
定の順序で、プローブ又は工具を動かす為、並びにその
他の関連した種々の目的の為に使うことが出来る。この
テープは、加工すべき特定の面の所望の寸法、各々の寸
法に対する加工の許容公差、並びに加工する部品に応じ
て考慮しなければならない成るパラメータ、使うべき特
定の工具（１つ又は複数）等の様々種々のデータをも持
っていてよい。

この発明の好ましい実施例では、数値制御手段４６は計
算機１例えば、テープの貯蔵ワードに応答するマイクロ
コンピュータを持っていてよヘマイクロコンピュータが
、例えば直流位置ぎめモータに対して、適当な制御信号
を出し、このモータがテープの指令を実行する。マイク
ロコンピュータは種々の探査動作を介して得られたデー
タを処理すること、並びに加ニブログラムによって実行
された切削作業の修正を生ずる様なオフセットを１計算
することも行う。これら全ての機能は、この代りに遠隔
の場所にある計算機、例えば分布形数値制御装置の中央
計’３４１８で実行し、処理したデータを装置４６に送
り、装置４６が適当な制御信号を発生してもよい。この
様な構成では、数値制御手段４６に成る程度の計算能力
を持たせておく。

探査動作−ａ為ら得られたデータ、レゾルバからの帰還
データ、並びにプログラム自体を通じて装入されたデー
タが、マイクロコンピュータによって処理されて、前述
のオフセットを計算する。処理されたデータから得られ
たモータ制御信号が、夫々のモータ・レゾルバ又はその
他の位置帰還手段から受取る位置帰還データと比較され
る。こうして閉ループ装置を作り、２つの信号の比較に
よって決定された差が、工具の切刃の位置又は測定プロ
ーブの位置を制御する。装置４６は、工作物の物理的な
寸法の計算、表示及び印刷に使うことも出来るし、プロ
グラムされた値からの偏差を計算して、適当な加工の許
容公差を表示する為にも使うことが出来る。この発明の
好ましい実施では、装置４６はゼネラル・エレクトリッ
ク・カンノくニからマーク・センチユリ−（登録商標）
モデル１０５０マイクロプロセツサ数値制御装置として
入手し得る装置が使われる。

これまで説明した装置は、加工並びに探査の為、切刃と
連続回転する工作物上の間に接触を必要とする。仕上げ
られた工作物に標識を付けることが許されない様な成る
場合援け、工作物は探査の為に逆方向に回転することが
出来る。この様な構成を用いても、仕上げられた工作物
は、切刃との接触により、例え僅かでもその面が汚れる
。代シの構成が第１図に示されており、加振機３９がチ
ャック３６に取付けられることが判る。振幅の小さい高
速の往復動の形をした振動が、加振機３９を作動した時
、チャックに誘起される。こういう振動が工作物４１、
工具２８、そして工具保持体３０及びタレット２６で構
成された工具保持手段を介して変換器３７に伝達される
。こうして、この時、工具の切刃と工作物の面との間の
高速の相対運動が、工作物の回転によってではなく、加
振機によって工作物に誘起される振幅の小さい往復運動
によって得られる。この発明の好ましい実施例では、加
振機３９を使う探査動作の間、工作物の回転を停止する
。

この発明は第１図に示す様な水平の２軸タレツト旋盤に
制限されない。旋盤のベッドは前に説明した様に角度を
付けてもよく、旋盤自体は２つ以上の軸線に沿って運動
し得るものであってもよい。更に、工作物保持手段及び
工具保持手段は、第１図に垂直に示した２軸及びＸ軸で
示される以外の形で、相互に移動し得るものであっても
よへ広義に云えば、この発明は旋盤に制約されず、他の
形式の工作機械、例えば、フライス盤又は時にその名前
が使われる様なフライス／マシーニング・センター圧も
適用し得る。

第２図はフライス盤の簡略側面図であり、第１図と同じ
部分には同じ参照数字を用いている。

数値制御手段４６がフライス盤に接続されることが概略
的に示されており、広義に云えば、それは前に述べた旋
盤と同じ作用をする。然し、装置４６が発生したり、受
取る特定の指号が、制御される特定の工作機械によって
変わることは云うまでもない。

機械の枠１０がＸ軸方向に、即ち、図面の平面に対して
法線方向に互いに隔たる１対の横ウェーを持っている。

横ウェー１２だけが図面に示されている。横スライド１
８が横ウェーの上に摺動自在に配置されていて、Ｚ軸の
いずれの向きにも移動し得る。クロス・スライド２４が
１対のウェー２０，２２の上に摺動自在に配置されてい
て、第２図の図面の平面に対して垂直なＸ軸方向に前後
に移動し得る。

回転テーブル８２がクロス・スライド２４の上に配置さ
れていて、テーブルの中心を通る垂直軸線の周りに回転
し得る。別の実施例では、テーブル８２はクロス・スラ
イド２４に固着することが出来る。工作物４１がジ耀−
又はその他の特殊クランプ又は冶具８４によってテーブ
ル８２内に保持されている。冶具の具体的な形をどうす
るかは、工作物自体の形に関係する。

機械の垂直枠８６が水平枠１０から上向きに伸び、それ
に固定されるか又はそれと一体である。

垂直枠８６が上下スライド８８を持ち、これは概略的に
示した１対の案内又はウェー９０．９２に沿って、第２
図の側面図で見て上下方向に移動し得る。上下スライド
８８がアンギュラ・スイベル９４を担持し、これにスピ
ンドル９６がスピンドル駆動部と共に配置されている。

図面に示す様に、フライス工具９８が垂直軸線の周りに
回転出来る様に配置されている。然し、アンギュラ−ス
イベル９４をスイベル軸線の周９に適当に位置ぎめする
ことにより、又は前向きのスピンドル駆動部により、水
平軸線の周シの回転も容易に行うことが出来る。第２図
に示した全ての運動の自由度が、使われる各々のフライ
ス盤に必ずしも全部ある必要がないことは明らかであろ
う。然し、と＼では、考えられる多重の運動軸線を例示
する為に示しへ切削工具９８の切刃と工作物４１の間の
高速の相対運動が、切削工具を工具軸線、即ち第２図に
示す構成では垂直軸線の周りに連続的に回転させること
によって発生される。切削工具を工作物４１と接触させ
て加工が行われる。仕上げられた工作物の曲の成る程度
の汚れが許容出来るものであれ１ば、工具接触探査電量
じくこの形で達成し得る。探査動作の間、工具を反対向
きに回転させれば、汚れが減少する。

好ましくは工具９８の回転を停止した時、加振機を使う
ことにより、更に改善することが出来る。第２図では、
加振器３９がスピンドル９６に配置されることが示され
ている。この代りに、加振機はスピンドル用のアンギュ
ラ・スイベル９４、上下スライド８８又は垂直枠に配置
し７てもよい。

いずれの場合も、加振器によって発生される往復振動が
切削工具９８に誘起され、切削工具が工作物と接触する
時、この低動が工作物４１に伝達される。

変換器３７がテーブル８２上に配置されることが示され
ている。変換器は、クランプ８４又は工作物４１でもよ
いが、他の部品の上に配置してもよい。図示の位置にあ
る時、変換器は、切削工具９８が工作物と接触する時、
工作物に誘起された振動を受取る。この墨仙は工作物４
１、クランプ８４及び回転テーブル８２を介して伝達さ
れる。

第２図では、加振＠６９及び変換器３７の位置が第１図
の装置とは全体的に逆になって（八る仁とに注意された
い。即ち、第１図の旋盤装置では、加振機が直接的に、
又はチャック３６及びジョー３９の様な中間の部品を介
して、工作物に撮動を誘起し、変換器は工肢保持手段に
設けられている。

これに対して、フライス盤では、加振機が直接的に又は
中間の部品を介して、切削工具に撮動を誘起する様に配
置されている。この撮動が工作物４０、クランプ８４及
び回転テーブル８２を介して変換器に伝達される。

工作物と切刃の間の接触が起るのと同じ軸線に漬って往
復動が行われる様に、振動を誘起するのが一般的に望ま
しい。この時、変換器３７はその軸線方向の振動に対す
る受容ＩＩＩを最大にする様な向きになっている。、然
し、この発明はその場合に制約されないし、これとは異
なる向きが、工作機械並びに工作物の形状によって要求
されることがある。２つの加振機を取付け、１つはＺ軸
方向の振動を誘起し、他方はＸ軸方向の振動を誘起する
のが望ましいこともある。この場合、２つの変換器を使
うのが有利である。

加振機自体は多数の相異なる形で構成することが出来る
。例えば、電気機械式、空気圧式、回転装置を使うこと
によシ、音響サイレンによシ、曲げ部材を叩く装置によ
り、手のハンマー作用により、容量性の放電により、電
磁パルスにより、発生することが出来る。特定の加振機
の選択１ｄ、主に物理的な接近のし易さＫよるが、これ
は工作物並びに工作機械の形状によって左右される。加
振機の選択は、工具の接触点に於ける所望の振動の強さ
によっても変わる。

第３図は基部５０を取付は面５２に結合した例としての
電磁形加振機３９を示す。取付は面は、例えば第１図の
チャック３６又は第２図のスピンドル９６であってよい
。棒５４が、加振機３９内に配置されたソレノイド・モ
ータ等により、軸方向に振動する。即ち、往復動する。

この時、加振機の硬化した接触先端４６が、振動を誘起
しようとする物体の面５８と間欠的に接続する。棒の撮
動に選ばれた振動数は、こ＼で考えている例では、毎秒
１０乃至１０００行程の範囲で変わり得る。

これによって誘起される振動の振動数が決まり、この振
動数は１６乃至３００　ＫＨｚにわたって変わり得る。

加振機の行程を変えることにより、誘起された振動の振
幅を変えることが出来る。

往復動の方向が矢印６０で示されている。１対の導線６
２が加振機のソレノイド・モータを交流励磁源６４に接
続する。この源は、交流１１０ボルトの電力線路であっ
てよい。スイッチ６６が一方の導線と直列に接続され、
リレー７０の端子６８に印加されたオン／オフ制御信号
に応答する。

この信号は数値制御手段４６から供給することが出来る
。参照数字７２は、振動数並びに行程の大きさを制御し
得る様にする調節部を表わす。

第４図は別の実施例の加振機３９を示しており、同じ部
分には第３図と同じ参照数字を用いている。図示の装置
は空気圧加振機として作用し、ブラケット７４に支持さ
れた棒５４を含む。ブラケットが基部５０の上に配置さ
れ、この基部が取付は而５２に設けられている。’ＪＩ
Ｉ　Ｉｉ機の棒５４は、矢印６０で示す向きに、所望の
振動数及び行程で往復動させられる。前と同じく、加振
機の先端５６が撮動速度で、面５８と間欠的に接触する
。

図示の実施例では、加振機の棒５４は空気供給ホース７
６によって作動される。このホースが空乞弁及び訓整器
８０を介して、空気源７８に結合される。空気弁の動作
が端子６８に加えられるオン／オフ制御信号によって決
定され、この信号は前に第３図について説明したものと
略同じである。先端５６の振動数並びに行程が速度及び
行程調節つ１み７２によって制御される。

第３図及び第４図に示した加振機は、市場で入手し得る
装置を若干変更して構成することが出来る。動作する時
、各々の加振機は、所望の振動数及び行程の振動が発生
される様に作動される。

こうして而５８、例えば第１図のチャック３６に銹起さ
れた振動が、チャックのジ１ｉ−５８及び工作物４０の
様な隣接した構造に伝達される。工作物と工具２８の切
刃３２との間で接触が起ると、更に振動が工具を介して
工具保持体３０、チャック３６へ、そしてその後変換器
３７に伝達される。

変換器が検出すると、それに応答した電気信号が発生さ
れる。

加振機に対する電力の伝達は直接のケーブルを用いるこ
とにより、又は、どの軸線方向の工作機械の運動の間も
接触状態を保つ様に適当に配置されたスリップリングと
ブラシによって行われる。

同様に、第６図及び第７図に示す回路と、その回路に必
要な低レベルの電力並びにこの回路の出力信号は、スリ
ップリングを介して伝達することが出来る。この代りに
電力入力又は信号は光学式、誘導結合にこより、又１ｄ
無線によって伝達することが出来る。

第５図は、変換器によって振動が感知された時に発生さ
れる信号に対する、変換器３７と数値制御手段４６の間
の電気通路のブロック図である。

図示の様に、変換器の信号が増幅／Ｐ波器１００に印加
される。その作用は増幅作用及び帯域炉液作用をするこ
とである。装置１００の出力信号が弁別器１０１に結合
される。これは工具探査用の振動源以外の源によって発
生された擬似信号を弁別する。後で詳しく説明するが、
信号の弁別は、予定の時間領域特性に基づいて行われ、
２つ又は更に多くの別々のチャンネルを使うことによっ
て行われる。装置１０１の出力に出る接触表示パルス信
号がインタフェイス１０２を介して数値制御手段４６に
印加される。インタフェイスは、外部並びに装置４６と
の適当な釣合いをとる他に、工具接触信号を発生する条
件として、両方のチャンネルで成功信号が発生すること
を要求する。

第６Ａ図、第６Ｂ図、第７Ａ図、第７Ｂ図。

第７Ｃ図は、第５図にブロック図で示した種々の装置を
併せて詳しく示している。夫々の図の回路部分の間の接
続は同じ参照数字で示しであるので、第６Ａ図乃至第７
Ｃ図をその度に見なくてもよいようにしである。前に述
べた様に、変換器３７は典型的にはピエゾ音響放出変換
器、即ち、感知されだ振動に応答する電荷発生装置で構
成される。

変換器は、それが配置される機械の部品、即ち、第１図
に示す旋盤のタレットにグリースで結合され、タレット
から変換器へ音＃撮動数の波の形をした振動を伝達する
。然し、振動が容易に通過しさえすれば、グリース結合
の代りに液体、半液体又は軟らかい固体を用いてもよい
。変換器は、そ定の圧力により、直流電圧レベルが発生
することがあるが、これは例えばコンデンサによって阻
止しなければなら々い。

平衡回路９９が第６Ａ図の変換器の端子に接続されてい
て、直流電圧レベルに対する前述の阻止作用を行う１対
のコンデンサ１０５Ａ、１０５Ｂを含む。１対のツェナ
・ダイオード１０３Ａ。

１０３Ｂが夫々コンデンサ１０５Ａ、１０．５Ｂと大地
の間に接続されている。これらのダイオードは保護装置
として作用し、後続回路の利得（これは好ましい実施例
では２００に近いことがある）によって必要である。ダ
イオードは６ボルト・レベルの近辺でカットオフする様
に選ぶことが好ましい。６ボルトを越える信号は典型的
には工具の切刃と工作物との間の接触を通じて伝達され
る振動以外の源により、例えば突然の衝撃によって発生
されるのが典型的である。例えば大抵は変換器６７自体
の上に、物体を落下すると、測子ボルトるので、短絡す
る方が好ましい。

平衡回路９９が差入力増幅回路１０４に結合される。こ
の増幅回路は約３００　ＫＴ（ｚの自然の側路特性を持
っている。回路１０４が１対の増幅器１１１．１１２を
持ち、これらが回路９９の出力を受取る様に接続されて
いる。各々の増幅器は１×１０９オーム程度の高い入力
インピーダンスを持つ。電荷発生変換器３７によって発
生される電流が小さい為、高いインピーダンスが必要で
ある。

回路は、増幅器１１１，１１２の休止時の消費電流が非
常に小さくなる様に選ばれている。時々現場で必要とな
る様に、この発明の装置を電池で動作させる時、これは
特に重要である。

増幅器１１１，１１２はいずれも利得が１になる様に設
定されている。この利得が増幅器１１１では、抵抗１４
４　、１４５によって設定される。

各々の抵抗は１（ＬＯＯＯオーム程度の値を持つことが
好ましい。増幅器１１２でも、対応する抵抗が順方向の
利得を１にしている。両方の増幅器は、１０乃至５００
　ＫＨ２に及ぶ様な普通の周波数範囲で、利得１に於け
る高周波の肩下がりを改善する為に、周波数補償しであ
る。コンデンサ１４０゜１４１．１４３（コンデンサ１
４３は抵抗１４２と共に）が、増幅器１１１をフイード
フオアード補償増幅器にしている。同様に、増幅器１１
２が対応する回路によって決定されたフイードフオアー
ド特性を有する。

増幅器１１１，１１２の出力が、夫々１対のコンデンサ
１０８　’ｔ　１０９及び関連した直列抵抗により、加
算増幅器１１００入力に結合される。

これらのコンデンサの作用は加算増幅器１１０の入力か
ら直列バイアスを阻止することである。増幅器１１０は
２００程度の利得を持つことがある。

この発明の好ましい実施例では、増幅器１１１゜１１２
．１１０及びそれに関連した回路が一緒になって、３０
０ＫＨｚの範囲でカットオフをする低域沖波器を形成す
る。

加算増幅器の出力が、増幅器１４６を含む２極ろ波回路
１１３の入力に容量結合される回路１１３は１６　ＫＨ
ｚの高域能動沖波器であり、これは１２　ｄｂ／オクタ
ーブの肩下がりを持つ様に選ぶことが好ましい。この為
、差入力増幅回路１０４が高域沖波回路１１３と共に、
１６　ＫＨｚ乃至３００ＫＨｚに及ぶ帯域幅を持つ帯域
瀘波器を形成する。

通過帯の下端は、一層高い周波数を選択的に減衰させる
、チタンをベースとした合金からの振動を捕捉する様に
選ばれている。３００　ＫＨｚまでの振動数は、ニッケ
ル合金、鋼、アルミニウム等を一層容易に通過する。こ
の為、変換器３７とＰ波回路１１５の出力点１４７０間
に接続された胆略は、変換器の音響振動を電気信号に変
換し、直流オフセットがあっても、それを除去し、過大
な振幅を持つ信号をクリップし、増幅して、１６乃至３
００ＫＨｚの通過帯の外にある周波数をＰ波する。上に
挙げたパラメータは、経験的に決定された値であるが、
この発明がそれに制約されないことは云うまでもがい。

増幅器１４６の出力点１４７に現われるアナログ信号が
２つの別々のチャンネル、即チ、第６ｂ図の「カウント
」−チャンネル１５１及び「事象ｊチャンネル１５７に
供給される。これらのチャンネルには種々の閾値が設定
されており、その例を後で挙げる。こ＼で挙げる数値が
例にすぎず、この発明を制約するものでないことは云う
までもない。一般的に、選ばれる閾値は１２ボルトの電
源を基準としている。然し、図示の回路はその場合に制
約されず、６ボルトの蓄電池から給電することも出来る
。この場合、閾値は６ボルトの基準を標準とする。

予定の振幅より大きい全ての振動がカウント・チャ゛ン
ネル１５１を通過する。更にこのチャンネルが、チャン
ネルの入力に接続された電圧比較器１４８並びに関連し
た回路を含む。電圧比較器１４８の作用は、印加された
アナログ信号に対するゼロ直流電圧レベルを決める為に
、内部で誘起された電子回路の雑音があっても、そのベ
ースラインを除き、正に向うアナログ信号の変化を対応
するディジタル・パルスに変換することである。

この目的の為、閾値は非常に低く、例えば１００ｍＶ　
近辺に設定される。

電圧比較器１４８の出力が別の′電圧比較器１５０の一
方の人力に直結（／ｒ、なっており、随意選択によって
、平滑コンデンサ１５２の作用を受ける様にすることが
出来る。選択的に得られるディジタル・パルスが、電圧
比較器１５０の一方の入力に印加される。第２の入力１
５４は、１２ボルト電源を基準として、０．２ボルトに
選ばれた低レベル閾値を設定する。この閾値は工作機械
の近辺で発生する周囲の音響雑音を排除して、合計を出
す為に、接触に関連したパルスを通過させる様に作用す
る。特に、工作機械が遊びの状態で運転されている時に
典型的に発生される様な種類の振動によって発生される
パルスを弁別することが望ましい。この為、電圧比較器
１５０の入力に印加されるディジタル・パルスが、選ば
れた振幅の小さい閾値より大きな振幅を持つ全ての振動
を表わすディジタル・パルスに変換される。このディジ
タル・パルス信号がカウント・チャンネルの点１５６に
現われ、これが第７Ａ図の同じ符号の点に接続される。

事象チャンネル１５７が電圧比較器１５８及び関連した
回路を峙っていて、これも内部で誘起された電子回路の
雑音のベースラインを除く様に作用する。随意選択によ
り、これは電圧比較器１４８と同じものであってよい。

この場合も、電圧比較器の出力に得られるディジタル・
パルスは直流電圧レベルが実質的にゼロであり、その閾
値は１００　ｍＶ　　近辺に設定される。！圧比較器１
１の一方の入力が比較器１５８の出力に接続され、他方
の入力が可変電圧源に接続される。可変電圧源の電圧レ
ベルは、１２ボルト電源を基準として、１．０ボルトの
高い閾値を発生する様に設定される。

この為、１．０ボルトを越える振幅を持つ、振動が原因
となって発生したディジタル・パルスだけバ電圧比較器
１６０の出力に現われる。この出力が第６Ｂ図及び第７
Ｂ図の点１６２に接続されている。この為、事象チャン
ネルは、最大の振動のみのピークを探し出し、他の全て
を捨てる様に作用する。この結果、到来ディジタル・パ
ルスが、選ばれた高レベルの閾値を越えるパルスだけを
含む信号に変換される。工作機械の運動による背景の振
動とは対照的に、工具の実際の接触状態が起る時に発生
されると考えられる確率が最も高いのは、こういうパル
スである。従って、高レベルのＩ＆Ｊ［は、工具の実際
の接触状態を検出する確率を高める。

２つの電圧閾値作用を実行することにより、これらの信
号から、少なくとも２種類の異なる情報、即ちカウント
と事象が抽出される。カウントは、機械の近辺に於ける
周囲前書雑音に帰因するレベルより高い、選択的に決定
された低電圧レベへを越えるパルスと定義することが出
来る。事象ば、機械の運動による振動、工作物／工具冷
却流体の流れ、工具に絡まった金属切屑の様な、工具の
接触以外の状態によって発生された根ａ）、又は本当の
工具の接触に直接的な関係のない原因による振動の振幅
を越える様に設定された、選択的に決定される高電圧レ
ベルを越えるパルスと定義することが出来る。

第７Ａ図の回路１１６が、この発明の好ましい実施例で
は１ミリ秒の選ばれた周期を持つクロック回路を構成す
る。そのリセット時間（オフ時間）は２０マイクロ秒程
度である。クロック回路１１６の中心部は２重単安定マ
ルチバイブレータ１６６であり、これは−迂始動すると
、回路１１６が連続的な一連の１ミリ秒のカウント窓を
設定することが出来る様にする。カウント窓の作用は、
以下の説明から明らかになる。マルチバイブレータ１６
６の反転出力１６８が「合計カウント」回路１１８にあ
る１２ピツト２進計数器１６４、回路１２５にある有意
事象計数器１７０、及び回路１２２にある事象クロック
計数器１２３に結合される。マルチバイブレータ１６６
の非反転出力１６７が、カウント窓を制御する為、回路
１２０にある事象クロック１２１に結合される。

計数器１６４は接続点１５６から、カウント・チャンネ
ルのディジタル−パルスを受取る。この計数器は図示の
ジャンパ線の接続及び後で示す論理構成の選ばれた相異
なる構成によって、いろいろな形で実現することが出来
る。例えば、計数器１６４は予め設定されたカウントか
ら減数する様に、観いは予め設定されたカウントまで増
数する様に動作し得る。この代りに、印加された入力信
号を計数し、カウントの値をオア結合して、「より大き
い」又は「に等しい」状態を発生することが出来る。（
如、計数器１６４は、カウントを計数して、計数器の出
力をアンド結合して、「等しい場合だけ」状態を発生す
る様に構成することも出来る。どんな論理構成が選ばれ
るにしても、予定のカウント閾値、例えばこの発明の１
実施゛例では８０のカウントに達した時、出力１１９に
カウント・チャンネル成功信号が発生される。この信号
は、点１１９に於ける論理レベルを論理０から論理１に
切換わるものであって、条件を充たした時からカウント
窓の終りまで持続する。

回路１２０の主な部品は事象クロック１２１であり、こ
れは２重単安定マルチバイブレータの形をしている。こ
の発明の好ましい実、梅例では、このクロックはデユー
ティ・サイクルが５０％で、２０　ＫＨｚ程度の周波数
を持っている。この為、クロックの周期は５０マイクロ
秒程度の持続時間を持ち、これによって、カウント窓の
１ミリ秒の時間枠内で最大２０個の事象クロック・パル
スが得られる。

装置１２１が事象チャンネル１５７から接続点１６２を
介してディジタル・パルスを受取る。

到来する事象チャンネル・パルスは、正に向う変化が存
在する間だけ、事象クロックが振動出来る様にする。こ
の為、事象クロック１２１の出力は、カウント窓の間に
発′生ずる一連の小さな）くシス群である。各群にある
クロック・ノくルスの数が、その群に対応する事象チャ
ンネルの正のノ（ルスの持続時間に比例する。

回路１２２にある計数器１２３が事象クロック１２１の
出力に結合される。これは１２ビツト２進計数器でちっ
て、その出力回路は、前に述べた計数器１６４の対応す
る回路と同様に、考えられる４つの構成の内のどの形で
選択的に構成してもよい。得られるカウントは、事実上
、接続点１６２が事象チャンネルのパルスを受取る累算
時間長によって決定される。回路１２２の出力１２４に
現われる出力パルスは、有量事象パルスと呼ぶことが出
来る。予定のカウント閾値が充たされた時、何時でもこ
ういうパルスが１個発生される。

この閾値は、この発明の図示の実施例では８のカウント
に等しくすることが出来るが、計数器１２３及び出力１
２４の間に接続される回路によって決定される。この回
路は、回路１１８について述べた４つの論理回路接続方
式の内の１つにすることが出来る。

有意事象パルスが回路１２５にある有意事象計数器１７
０の一方の入力に結合される。計数器１７０の別の入力
がマルチバイブレータ１６６の出力１６Ｂに接続される
。前に説明した様に、この出力が前述のカウント窓を印
加する。計数器１７０の出力１ｄ、前に述べた４つの論
理回路の接続方式の内の１つに従って、選択的に接続す
ることが出来る。選ばれた接続によって決定されるカウ
ントの閾値が充たされた時、何時でも出力１２６には、
論理１から論理０に論理レベルが切換わり、それが条件
が充たされた時からカウント窓の終りまで持続する様な
形のカラン）−チャンネル成功信号が発生される。

以上例示し１つ説明した回路が、時間領域特性に基づい
て擬似信号を弁別することが理解されよう。この弁別の
結果、前述のチャンネル成功信号が発生される。第７Ｂ
図の回路の点１２６に現われる事象チャンネル成功信号
が第７Ｃ図の２市単安定マルチバイブレータ１２８に結
合される。

このマルチバイブレータは、第７Ａ図の回路の点１１９
からのカウント・チャンネル成功信号をも受取る様に接
続されている。この発明の好ましい実施例では、装置１
２８はその１つの位相をしずめて、実質的に学−琳安定
マルテバイブレータ動作をする様にする。その周期はα
５秒程度の非臨界的な持続時間を持つ様に選ばれる。こ
の持続時間は、工具の接触の可視又は可聴表示をして、
それが作業員によって観察出来る様にするのに十分な長
さでなければならない。この周期の長さにより、数値制
御装置のプログラムが工具接触信号に応答しなければな
らない回数、従って測定サイクル中の時間的な負担も制
限される。マルチバイブレータ１２８の周期は１つのカ
ウント窓の周期内で、出力１２７，１１９に略同時にチ
ャンネル成功信号が現われた場合にだけ開始される。プ
ール代数に云う他の３つのアンド状態が弁別され、いず
れも非接触状態となる。この発明の図示の実施例では、
装置１２８が縁でトリガされるアンド回路となる。従っ
て、このマルチバイブレータを縁でトリガする用意とし
て、一方のチャンネル成功信号が他方よりも進んでいな
ければならない。

“ＣＭＯ８集積回路を使う場合、最低進み時間は１マイ
クロ秒程度である。

装置１２８の出力が装置４６を制御するように結合され
ると共に、可視又は可聴信号、例えば発光又はブーと云
う音を発生する為にも使われる。

この信号は工具の接触、即ち、工具の切刃と工作物又は
基準面との接触が発生したことを作業懺に知らせる。装
置１２８は後続回路を駆動するのに十分な電力を持たな
いので、インタフェイス駆動器１２９を使わなければな
らない。実施例では、駆動器１２９はＣＭＯＳ対バイポ
ーラ回路で構成することが出来る。

図面に示す様に、インタフェイス駆動器１２９の１つの
出力が光放出ダイオード１５０に接続され、これが正の
電圧源に抵抗結合されている。希望によっては、この代
りにブザーを使うことが出来る。別の出力がトランジス
タ回路１３１に接続される。この回路は数値制御手段の
ＴＴＬ入力を駆動して、接触信号を供給することが出来
る。駆動器１２９の後で述べた出力はトランジスタ回路
１人３にも接続される。この発明の図示の実施例では、
回路１３３は前述のマーク・センチユリ−・モデル１０
５０マイクロプロセツサ数値制御装置の回路板に対して
、接触信号を供給する様になっている。

「接触信号付能」回路１３２がマルチバイブレータ１２
８の「破算」作用人力に結合される。

回路１３２は光放出ダイオード１３７に接続されたトラ
ンジスタ１３５を含む。回路１３２の入力１３４に印加
される性能信号は、前述のマーク・センチュリー１０５
０装置から取出すことが出来接触信号を発生する為には
、この性能信号が存在することが必要である。一旦工具
が面の探査作用の直前に、最終的な接近段階に入った時
、性能信号が発生される。ダイオード１３７が点灯する
時、封油状態の存在が作業員に知らされる。

最終探査段階の工具見込り速度は小さいが、最終段階の
前、数値制御手段は、工具が、それが接近しつ＼ある面
に近づくまで、速い送り速度を設定する。この速い送り
速度は、変換器３７から虚偽の工具接触表示を発生し得
る様な、運動に関連した感動を発生する傾向がある。従
って、数値制御プログラムは、接近送り速度が１吋／分
程度の速度に減速するまで、信号禁止作用をする。同時
に光放出ダイオード１３７を作動して、作業員に対し、
目で観察し得る状態表示を発生する性能信号が、マルチ
バイブレータ１２８に印加されて、マルチバイブレータ
の入力に前述の工具接触信号が同時に存在すれば、マル
チバイブレータが適当な「接触」及び接触信号を発生す
ることが出来る様にするのは、こういう時点になってか
らである。

更に、光放出ダイオード１３０が作動されて、工表 具接触状態の存在を可視的に流水する。

前に述べた様に、第６図及び第７図に示した回路に対し
て設定された種々の閾値及びその他の判断基準１ｄ　、
実用性の観点から決定され、異なる回路パラメータ並び
に異なる回路形式では変わり得る。同様に、この発明は
こ＼に示した特定の回路形式に制約されるものではなく
、当業者には、変換器、増幅器／Ｆ波器、弁別器及びイ
ンタフェイス回路の種々の変形が考えられよう。例えば
、カウント窓によって定められた時間枠の間に回路１２
０，１２２によって行われる事象計数作用は、実質的に
は積分作用であることが理解されよう。

従って、所望の作用を実施する為に、アナログ時間積分
器を代υに使ってもよい。

上に述べたことを念頭において、次に最初は広義に見た
装置の動作方法を説明してから、個別の動作並びに具体
的な工程に進むのがよいと思われる。以下の説明では、
第１図に示した装置に関連して行われる加工及び探査動
作の場合を考える。

動作の種々の工程は第８図乃至第１５図について説明す
る。

工作物の１つの面を加工する時、切削動作に関連して種
々の較正／測定動作が行われる。その内には、工具２８
の切刃３２の較正がある。これは特定の工具をプローブ
として毎回使う直前に実施することが好ましい。第１図
に示す装置りを例として云うと、この較正は、タレブト
を割出して、即ちそれ自身の軸線の周りに回転して、第
１図に示す位置にすることによって行われる。こうして
切刃３２１ｒよ夫ｋＺ軸及びＸ軸方向の基準面４２゜４
４を工具の接触によって探査する為の位置に来る。基準
面４４を探査する為、高速の接近送り速度を用いて、横
送り台２４をＸ軸方向（第１図の平面に対して垂直な方
向）に移動する。この移動は、切刃３２が面４４と一直
線上の位置に来るまで、制御装置４６の制御の下に行わ
れる。同様に、高速の接近送りを使って、制御装＃４６
の指示により、サドル１８をＺ軸方向に移動して、切刃
を面４４の近辺に位置ぎめする。この発明の実施例では
、接近送り速度は１００吋／分で始まり、その後４０に
減速し、更にその後１０吋／分に減速してから、１吋／
分程度の低送り速度にするが、この低送り速度が工具の
実際の接触動作の間に使われる。

前に説明した様に、数値制御手段は、１辰幅の大きい運
動による信号によって、変換器３７が虚偽の工具接触表
示を発生しない様にする為、高送り速度が使われている
間、禁止信号を発生する。

工具の送り速度が例えば１吋／分まで減速すると、性能
信号が出る。出力１１９，１２６に信号が発生すること
によって表わされる様な工具接触状態が認識される為に
は、性能信号が存在しなければならない。即ち、性能信
号が存在する場合にだけ、工具接触信号を発生すること
が出来る。

加振機３９を使って基準面４４に往復振動を誘起する場
合、較正用の探査動作の間、この面の回転を停止するこ
とが好ましい（但し必ずしも必要ではない）。振動を使
わない場合、較正探査用の振動は工具と回転面との接触
によって発生される。

切刃３２が回転（又は往復動）する面４４と接触するま
で、数値制御の下に２軸方向の位置ぎめが低送り速度で
続けられる。面の汚れを最小限に抑え、或いは全く防ぐ
為、接触の持続時間は短い。この期間は、制御手段４６
によって制御されるが、面が回転している時、この期間
を短くするのが特に重要である。これに関連して、旋盤
は工作物を順方向にも逆方向にも回転させることが出来
ることが好ましいことを述べておきたい。工具の接触が
行われる時、工作物が切削の場合とは反対向きに同転す
ると、工作物の面の汚れが大幅に減少し得る。

一旦切刃が基準面４４に接触すると、撮動が工具２８、
工具保持体３０及びタレブト２６を介して変換器３７に
伝達される。変換器３７は、振動を検出すると、それに
応答する信号を発生し、この信号を第６図及び第７図に
示す回路について述べた様に、涙液、増幅及び弁別する
。信号が所定の判断基準を充たし、１つ性能信号が存在
する時、工具接触信号が発生される。この信号は、第７
Ｃ図について述べた様に、工具接触表示をする。

この為、例えば光放出ダイオード又はブザーを介して作
用する。更に数値制御手段４６にも知らせる。こうして
装ｆ４６に印加された信号により、装置４６が位置ぎめ
モータに付設されたレゾルノ（から供給される帰還位置
データを貯蔵する。今考えている例では、２軸位置ぎめ
手段に付設された特定のレゾルバ、即ちインダクトシン
目盛がこのデータを装置４６に供給する。装置４６は、
この情報から、工具の接触が起った時の切刃のＺ軸方向
の位置を決定して貯蔵する。

切刃の位置が装置４６内で、各々の軸線に対してプログ
ラムされている対応するデータと比較される。今の例で
は、比較されるＺ軸の数値は、原点に対する切刃３２の
プログラムされた接触位置、並びに工具の接触が発生し
たことに応答して貯蔵されている、原点に対する同じ軸
線方向の実際の接触位置である。比較される数値の間の
偏差が、この発明の実施例では、数値制御手段４６に取
入れたマイクロプロセッサで計算されて貯蔵される。こ
の後、この偏差がＺ軸方向の補償用工具オフセットを計
算するのに使われる。

同じ工具を用いて、又は工作物の円筒形外面を切削する
様に特に選ばれた別の直径の切削工具を用いて、上に述
べた動作が基準面４２に対して繰返される。この様な別
個の工具はタレット２６上で異なる工具位置を占めてい
るから、較正を行う為には、その前にタレットを割出さ
なければならない。その後、数値制御の下に位置ぎめモ
ータを付勢するこ七により、工具の切刃が面４２と一直
線上に来るまで、高速の接近速度を用いて、サドル１８
及び横送り台２４を位置ぎめする。Ｘ軸方向の位置ぎめ
は、切刃が面４２と接触するまで、遅い送り速度で行わ
れる。前と同じく、接触が起った時に発生される工具接
触信号が数値制御手段４６によって認識され、数値制御
手段がこの時、適当なレゾルバから受取った位置帰還信
号から、切刃のＸ軸方向の位置を決定する。こうして決
定されたＸ軸方向の位置データが貯蔵され、対応するプ
ログラムされた情報と比較される。計算によって偏差が
あることが判れば、その偏差は、Ｘ軸方向の第１の補償
用工具オフセットを計算する為に後で使う為に貯蔵され
る。

この時、１蒔の切刃の較正が完了する。現存の工具の代
りに同じ工具保持位置で新しい切削工具を取付ける時、
同じタレットにある別の工具を使う時、切削工具が別の
工作物に対して設定される時、又は同じ工作物の別の加
工作業に設定される時、並びに工具の切刃の磨耗を生じ
たり、或いは工具の刃先に金属の堆積を生じがちな加工
作業の後、この後の較正を何時でも実施することが出来
る。この様な各々の場合、選定された位置基準面に対し
て較正を行う。この時基準面４４．４２との工具の切刃
のプログラムされた接触位置及び実際の接触位置の間に
差があれば、その差につい′て計算した第１組の偏差（
各々の軸線に対して１つずつ）が数値制御手段に貯蔵さ
れている。次にマイクロコンピュータが、こう云う偏差
から各々の軸線に用いられる初期工具オフセットを計算
する。こうして特定の軸線に対して計算されたオフセッ
トは、いろいろな理由で、更に補正する必要があること
がある。例えば、スピンドルの面４０が何等かの理由で
予想した位置にない場合、又はチャックのジョーに保持
された工作物が面４０に接しない場合、工作物に対して
得られたＺ軸の全ての測定値は、その前に計算したオフ
セットが適当量だけ更に補正されなければ、不正確であ
る。

各々の軸線に対し、最終的に計算された初期工具オフセ
ット（第１の補償用オフセット）が装置４６に貯蔵され
る。

初期工具オフセットを設定する為の工具の接触探査によ
る較正が完了した後、工具は、工作物と接触した時、切
削作用を開始する用量が出来ている。それまでに較正の
為に使われていれば、この時加振機３９が脱勢され、そ
れまでに探査動作の為に停止していれば、工作物４１０
回転を開始する。この時、タレット２６を適当に割出し
く回転し）で、工作物の所望の面を切削する様１（工具
を位置ぎめする。タレットが第１図に示す位置にある時
、装置は中心線１４に対して法線方向の工作物の面を加
工する様に設定されている。

各々の軸線に対して装置４６に貯蔵された初期工具オフ
セットによって修正した、テープに貯蔵されている加ニ
ブログラムの制御の下に、切削動作が進められる。加ニ
ブログラムは位置ぎめモータの動作を決定し、このモー
タが切削工具の位置並びに送り速度を決定する。同様に
、今考えている例では工作物の回転によって起る切刃３
２と工作物４６の間の相対運動が、加ニブログラムによ
って制御される。

この発明では、予定吐の除去すべき材料が残る状態まで
所定の面の粗い切削作用が進められる。

残される瞼は、同じ工具を用いて又は別個の仕上げ工具
を用いて、同じ送り速度で略同じ深さ、例えば１０ミル
の比較的浅い２回の切込みで切削し得る様に選ぶことが
好ましい。これらの切込みが同一であれば、工具保持体
並びに機械の他の部品の歪み及び／又は撓みによる工具
の撓みは大体同じ筈である。最・後の２回の切込みに、
又は一番最後の切込みだけに、別個の仕上げ工具を使う
場合、仕上げ工具の切刃は、工具２８について上に説明
した様に較正しなければならない。

半仕上げの切込みの後、路上に述べた様にして、工具の
切刃を基準面４２．４４に対して再び較正することが好
ましい。この時の較正の目的は、工具の磨耗により、又
は切削動作の結果として工作機械の一部分が加熱された
こと、によって生じた寸法変化により、最後の較正以降
にＸ軸及びＺ軸方向で起ったかも知れない変化を補償す
ることである。較正によって変化が検出され＼ば、大体
前に述べた様にして、その変化が偏差として数値制御手
段に貯蔵される。

この較正工程の後、装置４６の制御の下に半仕上げ面の
探査動作が行われる。位置ぎめモータを数値制御プログ
ラムに従って適当に付勢して、工具が半仕上げ面に接触
するまで、高速送り及び低速送りの位置ぎめを行う。こ
の面が、今の例で、工作物４１の１つの表の面であると
仮定すれば、最′終的な位置ぎめはＺ軸方向で行われる
。この場合も、工具の接触は、工作物が順方向又は逆方
向に回転している状態で、又は回転を停市して加振機３
９によって振動を誘起することによって行うことが出来
る。いずれの場合も、工具の接触が起る時の切刃６２の
位置が上に述べた様に決定さ楓それが工作物の面の貯蔵
されているプログラムされた位置、即ち、予想位置と比
較される。比較される針の間に偏差が、あれば、それを
計算して貯蔵する。次に、最後の２つの貯蔵されている
偏差、即ち、切刃の再較正の時に決定された偏差並びに
半仕上げ面の探査動作で決定された偏差から、各々の軸
線の工具オフセットの補正値を計算することが出来る。

計算された工具オフセットの補正値が数値制御手段４６
に貯蔵される。

最終的な工具オフセットが、前述の工具オフセットの補
正値並びに機械を始動する前に決定された初期工具オフ
セットから計算される。最終的な工具オフセットは、テ
ープに貯蔵されたプログラムによって制御される最終的
な切削動作を修正して、所望の寸法を持つ仕上げ面が得
られる様に、半仕上げ面から適正量の材料を除去する。

上に述べた例では、探査される面は工作物の表の面であ
り、探査動作が普通はこの面上の一点でだけ行われる。

探査される面が工作物の円筒形外面又は内面である場合
は、そうでないことがちる。こういう場合、精度を高め
る為又は半仕上げ面の同心性を測定する為、半仕上げ面
の周縁に沿った幾つかの点で探査作用を行うことがある
。更に、Ｚ軸に沿った幾つかの点でこの面のｘ１１！Ｉ
１１方向、の探査作用を行うことにより、中心線１４と
の千　　− 行度が判る。テーパつきの面を作って測定する場合、Ｚ
軸に泊った幾つかの点でこの様なＸ軸方向の探査動作が
必要である。

工作物の面の測定が事実上工具の切刃の較正し直しに役
立つことに注意されたい。例えば５加工動作が、工作物
の表の面にＺ軸方向の１０ミルの半仕上げ用の切込みを
工具にする様にプログラムしていると仮定する。半仕上
げ面のプローブによる測定によって、９ミルの金属だけ
が除去されたことが判ると、現存のオフセットに１ミル
のオフセットが代数加算され、最終的な切込みに対する
切刃のＺ軸方向の調節として、数値制御装置に貯蔵され
る。

上に述べた工具接触方式によって半仕上げ面の探査をし
て、最終オフセットに対する適当な調節が数値制御手段
４６に対してなされた後、一般的に仕上げ工具が仕上げ
用切込みを行う動作位置にある。前に説明した様に、仕
上げ及び半仕上げの切込みの間、玉島の撓みを一定に保
つ為、これらの２回の切込みは略同じ深さにすることが
好ま（至） しい。然し、仕上げの切込みの深さは、半仕上げ面の探
査動作の後に数値制御手段に送込まれた酸終工具オフセ
ットの大きさによって、修正することが出来る。上に述
べた例では、２回の切込みが深さ１０ミルの筈であるが
、半仕上げの切込みによって９ミルの金属しか除去され
なかったのであるが、仕上げの切込みは残りの１１ミル
を除去しなければなら々い。普通の状態では、切込みの
深での違いは非常に小さく、工具の撓みの差は無視し得
るものにすぎない。

こ＼で説、明する方法は２つの切削工具を使う場合に制
限されない。全体にわたって同じ工具を使い、従って別
個の仕上げ工具に対する較正手順が省略される様な場合
も存在する。然し、特定の工具を使う時、最終的な切込
みをする前に、再較正をするのが普通は望ましい。２つ
より多くの工具が特定の加工動作で必要きなる場合も起
る。使われる各々の工具は別々に較正しなければならな
いことが理解されよう。

・　　　全ての切削動作が完了した時、最終的、な工具
接触探査動作を実施して、仕上げられた工作物の面の実
際の寸法を測定する。前に述べた様に、工具の刃先を再
び基準面に対して較正する。この後、位置ぎめモータを
適当に付勢して、刃先を工作物の仕北けられた面と接触
させる。工具の接触が起る時に数値制御手段に供給され
る位置帰還データから、刃先の実際の位置が決定され、
それをプログラムされた位置と比較する。偏差があれば
、それを計算して数値制御手段に貯蔵する。実際の最終
的々寸法、例えば工作物４１の加工された表の面の２軸
方向の位置が、プログラムされた弔終寸法、仕上げられ
た面の工具の接触による探査作用の結果として貯蔵され
たＺ軸方向の偏差、並びにその直前の切刃の較正に従っ
て貯蔵された偏差から計算される。

と＼で説明している装置は、表示装置及び／又はプリン
タを含んでいて、これによって、全ての最終寸法及び各
々の寸法に対する許容公差をクリ察者に表示し得る様に
することが好ましい。許容公差はプログラムに予め貯蔵
しておかなければならがい。所望の（プログラムされた
）最終寸法と実際の最終寸法との間の比較から、所望の
値からの偏差を計算し、対応する許容公差と共に表示す
ることが出来る。今述べている例では、仕上げられた表
の面のＺ軸方向の位置がプログラムされた位置からずれ
ている偏差があれば、それをこの寸法に対する許容公差
２共に表示することが出来る。

以上説明したのは、この発明の概観とするものであり、
この発明は工具の接触による探査動作を用いて、工作物
の面を選択的に決定された精密な寸法まで加工する装置
並びに方法を目的とする。

次に、第８図乃至第１５図に示した、この発明による閉
ループＣＮＣ又はＤＮＣ数値制御装置を用いて自動的に
実施することの出来る具体的な動作を説明する。この発
明はその場合に制限されないが、全体にわたって１個の
切削工具を使う動作の場合について、工作物を加工する
過程を第１図に示す形式の旋盤について説明する。

動作順序は次の通りである。

（１）工具接触探査作用による工具の切刃の較正］２）
初期工具オフセットの決定 （３）工作物の粗い及び半仕上げの切込み又はその他の
側斜の除去 （４）工具接触探査作用による切刃の較正（５）較正し
た切刃による切削された工作物の而の探査 （６）＠終工具オフセットの決定 （７）工作物の最終的な切削又はその他の材料の除去 （８）工具接触砕前作用による切刃の較正（９）較正さ
れた切刃による工作物の仕上げ加工した而の探査 ００）仕上げられた工作物の寸法、その偏差並びに夫々
に対する許容公差の表示並びに／又は印刷出力 上に述べた工程（１）　、　＋２）　、　＋４１乃至（
６）及び（８）乃至０［１の内、偏差の計算並びにオフ
セットの調節に関する部分は、好ましくは装置４６に組
込んだマイクロコンピュータで実施されることが理解さ
れよう。これらの工程の内、工具の位置ぎめに関する部
分、並びに工程（３）及び（７）はテープに貯蔵された
プログラムの制御の下に実施される。工具がプログラム
で面と接触することになっている位置と工具の実際の接
触位１５ｉとの間に偏差があれば、それが制御装置によ
って表示される様になっている。

以下の説明では、種々の記号を使うので、これを次に定
義する。

ＮＣＰｌｘ−ＮＣテープにプログラムされた位置（今の
場合、Ｘ軸の位置１）。

ＲＥＣＺ−反転誤差の補償（今の場合はＸ軸成分）で、
送りが一方の向きである時はプログラムされた位置に加
算され、送りが反対向きである時は差し引かれる。これ
は各々の軸線に対し、あらゆる位置で一定であり、レゾ
ルバにのみ使われ、インダクトシン又は同等な目盛には
使われない。

ＬＳＣ７ｘ−親ねじの誤差の補償（ＮＣＰ、に於けるＸ
軸成分）。大きさと符号はこの軸の位置に関係し、レゾ
ルバを使った時は親ねじの誤差を補償し、目盛を使った
時は目盛の誤差を補償する。

ＬＡｏｌｘ−運動を開始する時の慣性並びに摩擦による
、指令された位置からの機械軸線の遅れ（ＮＣＰ、に於
けるＸ軸成分）で、遅れの大きさは送り速度の大きさに
正比例し、符号は常に送り方向の符号と同じである。

ＣＰＯＳ　、Ｘ−制御装置のプログラムによって要求さ
れ、反転誤差の補償、親ねじの補償及び工具オフセット
によって修正される指令された位置（今の場合はＮＣＰ
ｌＸに対するもの）。

Ｔｏｌｏｌｘ−工具オフセット。最初の２つの数字は工
具の番号（今の場合は０１）であり、２番目の２つの数
字は工具オフセ・ットの数でちる（工具番号０１は、今
′の場合、オフセットの数０１を使う。ｘＩｄｘ軸のオ
フセットを表わす）。大きさと符号は、工具を正しく位
置ぎめする様に、各々の工具に対して選択される。

ＡＰＯＳ　１　ｘ−実際の位置であり、指令された位置
を機械の遅れで修正したものに対応し、ＮＣＰＩＸに関
係する。

ＤＩＳＰＬＡＹ／−ＣＬＭソフトウェアによって行われ
る作用（今の場合はデータの表示）。

ＡＴＯｌｏｌ）（−工具オフセットに対する調節（工＋
１．Ｘ軸のオフセット≠１）。符号は正又は負になり得
る。

ＴＲＩＰ、Ｚ−面との工具の接触が検出される位置（Ｚ
軸方向の位置で、ＮＣＰ、７１？：関係する）。

ＶＴＲ工Ｐ２ｘ−反転誤差及び親ねじの補償により、プ
ログラムされた位置に対応する計算位置に修正された工
具接触位置（ＮＣＰ２ｘに関係する）。

ＤＥｖ２Ｘ−プログラムされた位置からの修正された工
具接触位置の偏差（ＮＣＰ２ＸからのＭＴＲＩＰ２Ｘの
偏差）。こ＼で使う軸線方向の符号については、探査さ
れる面がスピンドルの中心線の位置から又は工作物の基
準面からプログラムされた以上に遠い時は正になる傾向
がある。

Ｄ工Ｍ２Ｘ−プログラムされた寸法（今の場合はＮＣＰ
２ｘに関係する寸法）からの部品の寸法の偏差。

こ＼で使う軸線方向の符号については、探査される直径
がプログラムされた値より大きい時、又は探査される面
が工作物のプログラムされた基準面より遠い時に正であ
る。

Ｔ０６５０Ｚ−工具オフセット（Ｚ軸方向）。これは工
作物の面でタレットに装着された工具を較正することに
よって得られ、円錐面及び成る輪郭の面を探査する時に
、この工具のオフセットを決める為に使われる。数字は
工具≠６及びオフセットΦ３０を使うことを示す。

ＰＬＯＺ−工作物の位置のオフセット（Ｚ軸方向）で、
工作物を軸方向に位置ぎめする面の実際の位置の偏差を
補償する為に使われる。この面の位置がプログラムに使
われている。全ての工具に対してＺ軸オフセットをして
使われる。

ＤＤＩＡ−基準手段の直径であり、ゲージ較正室に於け
る精密測定によって決定される。

ＰＤＩＡ−工作物の直径。

ＤＤＩＳ−工作物を位置ぎめする面からの基準面の距離
であり、プログラムに使われる ＰＬＥ）Ｉ−工作物の２つの面の間でその軸線と平行に
測定した工作物の長さ。

この発明で使われる具体的な方法を説明するのに、最初
に旋盤の切削作業に関係する工程の説明から始めるのが
良いと思われる。この作業の間、前に説明した様に、工
具の位置が普通の計算機数値制御作用によって制御され
、閉ループ加工作用は用いない。こ＼で使う「工具」及
び「切刃」と云う言葉は、位置の説明に関する限り、時
たま互換性をもって使われる。

切削工具の位置が、指令レジスタに入れた値を反転誤差
及び親ねじの補償、工具オフセット及び機械の遅れによ
って修正することにより、数値制御プログラムによって
決定される。反転誤差に対する修正は、レゾルバを使う
時、各々の親ねじと、それによって駆動され、サドル１
８又は横送り台２４のいずれかに取付けられているナツ
トとの間の弛みを是正する為に必要である。レゾルバを
使う時、親ねじ自体の誤差を補正する為に、親ねじの補
償が必要である。目盛を使う時、親ねじの補償を利用し
て目盛の誤差を補正することが出来る。親ねじの誤差は
、各々の親ねじの相異なる位置で異なることがある。

工具の切刃の位置を、工作物の所要の寸法を発生するの
に必要な位置からずらす原因となる、反転誤差及び親ね
じの誤差以外の多くの誤差を補正する為に、工具オフセ
ットの修正が必要である。

工具オフセットは、工具並びに工具保持体の形状の誤差
並びに機械の形状の成る誤差を補正することが出来る。

更にこれは、加工の力によって生ずる工具、工具保持体
、機械並びに工作物の撓みをも補正することが出来る。

これら全ての修正の目的は、工作物をプログラムされた
寸法に加工する様に、数値制御プログラムによって決め
られた所に工具を位置ぎめすることである。実際の動作
では、摩擦や慣性の力に打ち勝って、不動の位置から、
特定の軸線に沿って特定された送り速度まで加速するの
に時間がか＼る。この為、切刃の実際の位置は、バック
ラッシュ、親ねじの補償並びに工具オフセットによって
修正された、指令された位置よりも常に遅れている。こ
れを機械め遅れと呼び、これは動きがある軸線、即ち、
１帆（又は工作物）を位置ぎめしている特定の軸線で常
に存在する。工具（又は工作物）が不動である軸線では
存在しない。遅れはこの軸線に於ける送り速度に比例す
る。然し、一般的に遅れは工作物の寸法の、対応するプ
ログラムされた寸法からの偏差の原因に力らないことに
注量されたい。これは、成る軸線の運動を停止する過程
で、減速して最終的に停止する時、この遅れを遅れレジ
スタで機械がカウントアウト（除く）するからである。

簡単な工作物４１の切削作業が第８図に概略的に示され
ており、前と同じ部分には同じ参照数字を用いている。

図示の様に、工作物４１がチャック３６に保持されてい
て、円筒形内面及び外面１５７．１６４と、内側及び外
側の表の面１５９゜１６６を持っている。図では別々の
２つの位置にある場合を示した切削工具の切刃３２が、
工作物がチャックの回転によって決められた通りに、切
刃に対して回転する間、工作物に対して送込まれた時に
、金属（又はその他の材料）を除去する。

チャックの面を位置の基準として使う代りに、第８図以
降では、中心線１４と同心にチャック３６に装着された
別個の基準リング１６８を使うことを示している。基準
リング１６８が外周面及び内周面１７０，１７２と、外
側及び内側の表の面１７４．１７６を持っている。数値
制御手段に貯蔵されたプログラムの原点０は、任意に中
心ｍ１４とスピンドルのノーズ（面）　ａ　ｏとの交点
ニ定メられている。

工作物４１の周面１６４を切削する時の切刃３２の実際
の位置ＡＰＯ８，（位ｆ１）は、Ｚ軸及びＺ軸に平行な
方向に対し、次の式によって表わされる。

ＣＰＯ３１ｘ＝ＮＣＰ、Ｘ＋Ｔ０１０１Ｘ十（ＢＥＣｘ
＋ＬＳＣ１ｘ）＋ＬＡＧ、ＸＡＰＯ８１ｘ＝ＣＰＯ８，
ｘ（Ｚ軸は不動）ＣＰＯ３＋　ｚ＝Ｎｃ’ｐ、　ｚ＋Ｉ
ｐＱ１０１　ｚ＋（ＢＥＣ２＋ＬＳＣ１ｚ）＋ＬＡＧ１
　ｚＡＰＯ８、Ｚ−ＣＰＯ８、Ｚ−ＬＡＧ　、　ｚ　（
Ｚ軸は送り）表の面１６６を切削する時の工具の実際の
位置（位置２）は次の式で表わされる。

ＣＰＯ３２Ｘ＝ＮＣＰ２ｘ＋Ｔ０１０１Ｘ＋（ＲＥＣＸ
十ＬＳＣ２ｘ）十ＬＡＧ２ｘＡＰＯ８２Ｘ＝ＣＰＯ３２
Ｘ−ＬＡＧ　２　Ｘ　（Ｘ　＠は送り）ＰＯ８２Ｚ−Ｎ
ＣＰ２Ｚ＋Ｔ０１０１ｚ＋（ＲＥＣｚ＋Ｌ８Ｃ２ｚ）÷
ＬＡＧ２ＺＡＰＯ８２ｚ−ＣＰＯ８２ｚ　（ｚ軸は不動
１）上に挙げた式が、数値制御によって工作物の面１６
４．１６６の粗い切削作業をする時の工具の位置を定め
る。

最終的な切込みをする前に、同じ工具を再較正した後、
同じ工具の切刃を用いて、又は最終的な切込みに別の工
具が使われる場合は、仕−トげ工具の較正された切刃を
用いて、工作物の探査作用をする。これが第９図に示さ
れている。前に説明した様に、動作のこの時点に於ける
再較正は、最初の較正以降に起ったかも知れない工具の
磨耗、機械の部材の加熱、歪み等による変化を誤差の原
因として除去するのに役立つ。この較正は、大体前に述
べた様に、プログラム制御の下に位置ぎめモータを付勢
することによって実施される。この動作により、切刃３
２は基準面１７０と向い合う所に来るまで、高速送りを
用いてＺ軸方向に位置ぎめされる。この位置は、バック
ラッシュ及び親ねじの補償によって修正された切刃のプ
ログラムされた位置である。この位置に到達した後は、
２１＋ｌｌ１１方向の運４ｂＩｄなく、従って遅れもな
い。この為、遅れに対する修正は必要ではなく、この例
では切刃に対する工具オフセットも出ない。切刃３２の
２軸位置は、第９図の位置３で示す位置と同じであり、
これが普通のＮＣ動作によって決定される。

これは、Ｘ軸方向の位置を最終的に決定するソフトウェ
アの作用の影響を受けない。この為、プローブ先端の２
軸位置は次の通りである。

ＣＰｆ”）Ｓ３ｚ＝ＮＣＰｓｚ＋ＲＥＣ２＋ＬＳＣ５Ｚ
ＡＰＯｘ３ｚ＝ＣＰＯ８５ｚ（ｚ軸は不動）同様にＸ軸
方向の切刃３２の位置ぎめがプログラム制御の下に、最
初は速い送り速度で、その後は実際に接触する前に遅い
接近速度に切換える様に、適当な位置ぎめモータを付勢
することによって実施される。この動作により、切刃は
基準面１７０に丁度接触する位１ｋに来るので、接触す
る部材を介して伝達される振動が変換器３７によって感
知される。送り抑制信号が制御装置４６に供給され、こ
の装置は指令レジスタをゼロにすることによって応答す
る。位置ぎめモータを停止するか又は短な距離だけ逆転
する。実施例では、この為、ソフトウェアを通じて、送
り抑制指令を印加した直後に、２軸又はＸ軸の遅れレジ
スタにゼロの値又は反対の符号の小さな逆転値、即ち、
−０゜０５０吋を入れる。この遅れのゼロ作用又は小さ
な反転は、夫々の軸のモータ制御回路板に適当な電圧を
印加することによっても発生することが出来る。当業者
であれば、この逆転を行う為に利用し得る他の方法も承
知していよう。

工具接触信号が発生されるＸ軸方向の位置（Ｔ１１’ｔ
ＩＰ５Ｘ）は、バフクラッシュ、親ねじの補償、及び位
置ぎめ手段の遅れによって修正されたプログラムされた
位置の前、この位置又はその後になることがある。これ
は基準面１７０の位置のみによって決定され、切刃３２
のプログラムされた位置によって決定されるのではない
。従ってＣＰＯ３，ｘ−ＮＣＰ、ｘ＋（ＲＥＣ５ｘ＋Ｌ
ＳＣＸ）ＡＰＯ８，ｘ＝ＴＦＩＩＰ、ｘ ＴＦｔＩＰ５ｘ＜　＝　＞　ｃｐｏｓ、ｘこ＼で＜＝〉
は、工具接触位置が、バックラフシュ及び親ねじの補償
の様な機械の内部特性によって修正されたプログラムさ
れた位置より小さい（〈）、等しい（＝）又は大きい（
〉）ことがあることを示している。

工具の接触が起ったＸ軸方向の位置で、プログラムされ
た位置と実際の位置の間に差がある場合、その偏差が比
較によって決定され、補償オフセットとして送込まれる
。これは、マイクロプロセッサの作用によるソフトウェ
アを使って、数値制御手段でＸ軸方向の位置を計算する
ことによって行われる。計算された位置は、切刃を工具
接触位置に待って来る様なプログラムされた位置と同等
である。

この同等のプログラムされた位置が、工具接触位置から
計算され、修正工具接触（ＶＴＲＩＰ　）位置と呼ばれ
る。工具の接触が起゛つた瞬間に、工具接触位置が得ら
れるから、この計算に遅れを含める必要はない。

数値制御手段に貯蔵されているＮＣプログラムにより、
プログラムされたソフトウェアの作用を働かせる。Ｘ軸
方向の修正工具接触位置の計算は次の通りである。

ＶＴＲＩ　Ｐ　５ｘ＝Ｔ）ＴＩＰ　Ｓ　Ｘ−（ＨＥＣＸ
−Ｌ８ＣＳ　Ｘ　）次に、マイクロプロセッサのソフト
ウェア作用により、修正工具接触位置と実際のプログラ
ムされた位置との間の差を計算する。別のソフトウェア
作用によって、オフセット調節値として将来使う為に、
この情報が貯蔵される。装置がそうなっている場合、こ
の情報は表示又は印刷もされる。

前述の偏差の計算は次の通りである。

Ｄ’ＥＶ５Ｘ＝ＭＴＲＩＰ、ｘ−ＮＣＰｓｘＤＥｖ、ｘ
の表示、貯蔵 実際の寸法で云うと、この偏差は、切刃３２によって決
定された基準面１７０の実際の（測定）位置と、この面
のプログラムされた位置との間のＸ軸方向の距離である
。即ち、原点０に対する基準リングの半径に沿ってこの
差が決定される。

切刃３２の位置を較正した後、工作物４１の加工面を探
査する。これは、数値制御手段４６に送込むべき最終工
具オフセットを決定する為に、仕上げの切込みを行う前
に少なくとも１回行われる。この発明では、数値制御手
段にあるＮＣプログラムの制御の下に、切刃３２がＺ軸
方向に、周面１６４と向い合った位置に位置ぎめされる
。同様に、切刃が、周面１６４に丁度接触するまで、Ｎ
Ｃプログラムの制御の下に、Ｘ軸方向に位置ぎめされる
。この切刃の位置を第９図の位置４として示しである。

この時点で、面１６４は粗い切削作用により、半仕上げ
面になっており、これは、この発明の実施例では、仕上
げ面のプログラムされた直径より２０ミル大きいプログ
ラムされた直径を持っている。

Ｚ軸及びＸ軸方向の切刃の位置が次の式によって表わさ
れる。

ＡＰＯ８４ｚ−ＮＣＰ４Ｚ＋（ｌｃｚ＋Ｌｓｃ４Ｚ）Ａ
ＰＯ８４ｘ−’、［’ＲＩＰ４Ｘ ＴＲ工Ｐ４ｘく＝〉ＮＣＰ４ｘ十（ＲＥＣＸ十Ｌｓｃ４
ｘ）ＭＴＲＩＰ４Ｘ＝ＴＲＩＰ４ｘ−（Ｒｌｉ；Ｃｘ＋
Ｌ８Ｃ４ｘ）ＤＥｖ４ｘ＝ＭＴＲＩＰ４Ｘ−ＮＣＰＸＤ
ＥＶ４Ｘの表示、貯蔵 上に挙げた最後の式によって定まる偏差は、面１６４上
にある切刃３２の実際の（測定）位置とそのプログラム
された位置との間のＸ軸方向の差である。この差が工作
物の面１６４０半径に沿って測定され、実際の半径がプ
ログラムされた半径よシ大きい時には正、プログラムさ
れた値より小さい時は負になる傾向がある。基準面に於
けるＸ軸方向の偏差と工作物に於けるＸ軸方向の偏差の
間の差は、工作物の実際の直径が工作物のプログラムさ
れた半径と異なる大きさに等しい。この差を、切刃３２
に対しであるかも知れないＸ軸オフセットに加えた後、
工作物に対して仕上げの切込みをする時に、切刃は許容
公差内のプログラムされた最終直径を生ずる筈である。

従って、この差が切刃３２のオフセットに必要な調節で
ある。

この調節の値は、好ましくは装置４６に組込んだマイク
ロコンピュータＣＬＭ作用によって計算され、ＮＣプロ
グラムによって作用する。装置がその様に構成されてい
れば、ＣＬＭ作用によって装置４６の表示装置にこの調
節値を表示することが出来る。別のＣＬＭ作用がこの調
節値を制御装置４６に貯蔵された切刃に対するＸ軸オフ
セットに加算する。これに関連する式は次の通りである
。

ＡＴｏｌｏｌｘ；ＤＥｖ５ｘ−ＤＦ、■４ｘＤＩＳＰＬ
ＡＹ／ＡＴＯ１０１ｘ 現存のＴＯ１０１Ｘ／ＡＴＯ１０１ｘに加算前に説明し
た様に、外周面１６４を切削するのに２つ以上の切削工
具を使うことが出来る。例えば、最初に粗い切削工具を
使い、別の仕上げ工具を用いて半仕上げ及び仕上げの切
込みを行うことが出来る。この代りに、別の仕上げ工具
を用いて仕上げの切込みだけをしてもよい。更に相異な
る切削工具を用いて工作物の相異なる面を切削するのが
得策であることがある。工作物の異なる面、例えば溝の
混合半径に向い合った面は、同じ工具の切刃の相異なる
部分を用いて加工することも出来る。

この様な全ての場合に、異なる工具により、又は同じ切
刃の異なる部分によって切削された工作物の各々の面は
、１つ又は更に多くの軸に演つて別々に探査する必要が
あることがある。この探査の目的は、追加の工具のオフ
セットに対して各々の軸で必要な調節値があれば、それ
を決定することである。同じ切刃の異なる部分を使わな
ければ、大抵の場合、各々の動作に対し、切刃の較正を
繰返す必要はない。その理由は、特定の工具に対して基
準面で得られた偏差が、その工具（対する工作物の全て
の周面の探査が完了するまで、数値制御手段によって貯
蔵されているからである。

然し、１個の切刃の異なる部分を使うと、２つの別々の
較正動作が必要である。こ＼で考えているこの発明の実
施例では、切刃の第１の部分による全ての加工が完了し
た後にのみ、第２の較正を実施する。

上に述べたいずれの場合も、将来の切削作業に使う為、
調節した工具オフセットは引続いて貯蔵される。

面１５７の様な内側円筒面全加工する工具に対するオフ
セットも略同様に発生される。較正と探査動作に切刃３
２の同じ表面区域を使えば、精度が高くなる。この為、
第９図の位ｔｆｉ　Ａに示す様に、切刃３２は基準リン
グの内周面、即ち面１７２に対して較正される。この時
、工作物の内側円筒面１５７は、第９図の位＃Ｂに示す
様に、切刃の同じ表面区域を用いて探査される。

第１０図は幾分異なる形式の工作物４１を示す。これは
、工作物の表の面を加工するのに使われる工具の２軸方
向のオフセットの調節を例示している。この工作物の構
成部分が、同じ直径を持つ１対のリング１７８，１８２
を含み、それが一層直径の小さいリング１８０によって
隔てられていることが判る。この形は、複数個の表の面
、例えば面１８４　、１８６を持ち、その各々はスピン
ドルの中心線１４に対して垂直な平面内にある。

切刃３２は、基準リング１６８の内側の表の面を構成す
る基準面１７６（位置Ｃ）との接触によって較正される
。この後、加工し・た工作物４１の内側の表の面１８４
を、位置Ｅで示す様に探査する。

基準リング１６８の外側の表の面１７４は、典型的には
こういう面を加工する為に使われる別の工具の切刃を較
正する為に使われる。これが位置りとして示されている
。この最後に較正された切刃を使って、工作物４１の外
側の表の面１８６を測定する。（位置Ｆ）。

Ｚ軸方向の工具オフセットの調節値を決定する為、切刃
は、基準リング又は工作物の所望の表の面と向い合う所
に来るまで、　ＮＣプログラムの制御の下にＸ軸方向に
位置ぎめされる。同様に、切刃が２軸方向にプログラム
制御によって位置ぎめされる。切刃３２が所望の表の面
に接触して、変換器によって感知された振動により、工
具接触信号が発生され、それが対応する帰盪信号を数値
制御手段４６に送込む時、Ｚ軸方向の実際の位置が決定
される。

２つの表の面の間の長さを制御する為にオフセットを調
節することも出来る。この場合、一方の表の面は基準面
として選び、対応する基準の表の面の代シに使う。他方
の表の面は、そのオフセットを調節しようとする工具に
よって切削する。

必要によっては、任意の切削の後に、オフセットを調節
することが出来る。然し、そうすると仕上げの切込みを
行う直前に、最終オフセットを決める必要性はなくなら
ないから、工作物を加工するのに要する合計時間が長く
なる。

この発明では、仕上げの切込みをした後、仕上げした面
の実際の（最終）寸法を測定して、選択的に決定された
（プログラムされた）寸法からの偏差を決定する。そう
するには、最初に切刃の位置を較正することが必要であ
る。この較正は、最終工具オフセットの決定と略同様に
実施され４第１１図に示す例は、工作物の表の面の実際
の寸法と対応する所望の（プログラムされた）寸法との
間の偏差を測定する前に、Ｚ軸方向で切刃３２を較正す
る場合に制限しである。図示の様に、位置５で、切刃３
２が基準面１７４と接触する。

この面は、基準リング１６８の外側の表の面である。こ
の動作のＸ軸及びＺ軸方向の関連する位置並びに２軸方
向の計算による偏差は次の式によって表わされる。

ＡＰＯ８５Ｘ＝ＮＣＰ５ｘ十（ＲＥＣｘ＋ＬＳＣ５Ｘ）
ＡＰＯ３５ｚ＝ＴＩＰ５ｚ ＭＴＲＩＰ５ｚ−ＴＲＩＰ５Ｚ−（ＦＩＮｊＣＺ−ＬＣ
８５Ｚ）ＤＥＶ５ｚ＝ＭＰＲＩＰ５Ｚ−ＮＣＰ５ＺＤＥ
Ｖ５７．の表示、貯蔵 Ｘ軸方向でも切刃の較正が必要であることが理解されよ
う。この較正も、Ｘ軸方向の最終工具オフセットを決め
る為の動作に続いて行われ、従ってこれ以上説明する必
要がない。

工具の切刃の較正の後、仕上げの済んだ工作物の面を探
査する。以下の例は、工作物の表の面１６６の探査に限
っている。第１１図に示す切刃３２の位置６が、下に示
す式によって表わされ、Ｚ軸方向の計算された偏差も示
されている。

ＡＰＯＳ　６　Ｘ　＝Ｎ　ＣＰ　６　ｘ”　（ＲＥＣＸ
　＋ＬＳ　Ｃ６Ｘ　）ＡＰＯ８６Ｚ＝ＴＲＩＰ　６　ｚ ＭＴＲＩＰ６ｚ＝ＴＲＩＰ６ｚ−（ＲＥＣｚ＋Ｌ８Ｃ，
ｓｚ）ＤＥＶ６ｚ−ＭＴＲＩＰ６ｚ−ＮＣＰ６ｚＤＥＶ
６Ｚの表示、貯蔵 所望の（プログラムされた）寸法からの仕上げの済んだ
面の測定された最終寸法の偏差の決定は、工具オフセッ
トの調節値の決定と同じではないが、同様に実施される
。具体的に云うと、切刃３２の位置の較正によって決定
された偏差を、工作物の探査動作によって決定逼れた偏
差から差し引く。表の面の寸法の偏差を決定する例を次
に挙げる。

ＤＩＭ６Ｚ＝ＤＥＶ６ｚ−ＤＥＶ５Ｚ ＤＩ　５ＰＬＡＹ／ＤＩＭ６ｚ 例えば円筒面の直径のＸ軸方向の偏差は、略同じ様に決
定することが出来る。

前に述べた様に、切削作業を始める為には、どんな作業
の前にも、工具の切刃の較正に従って、初期工具オフセ
ットの調節をする必要があることがある。一般的に、こ
の動作は前に述べた様に実施される。第１２図はＸ軸に
限った較正動作の１例を示す。この動作は前に述べたも
のと略同じで′あるから、位置を表わす添字を別にすれ
ば、関連する式は同様である。今の場合、位置７をとる
。

従って、これ以上説明する必要はないと思われる。

上に述べた全ての較正動作が完了した後、初期工具オフ
セットを決定し、数値制御手段に送込むことが出来る。

このオフセットは、切刃３２の位置を較正する時に得ら
れる偏差から、次の様に計算される。

ＴＯ１０１ｘ−ＤＥＶ、ｘ Ｔｏｌｏｌｘの表示、貯蔵 Ｚ軸方向の工具オフセットは、Ｘ軸の場合と同様に決定
することが出来る。

以上の説明から、工具に対しいずれかの軸方向の初期オ
フセットが決定された時、何時でも、その工具のその軸
に対してそれまでに決定されて貯蔵されているオフセッ
トは、誤った初期オフセットが起らない様にする為に、
廃棄しなければ彦らないことは明らかであろう。この動
作は機械の作業負によって手作業で行うことが出来るが
、この発明では、数値制御装置４６にあるプログラムに
より、この作用が自動的に行われる。

以上の説明は、Ｘ軸又はＺ軸のいずれかに平行な面に限
っていた。然し、この発明がその場合ｒ制約されないこ
とは云うまでもない。位置モータの付勢を適当に制御す
ることにより、円錐面並びにその他の面の較正、探査及
び切削も容易に達成し得る。簡単の為、こういう面の加
工の説明は省略した。

以上の説明から、こ＼で説明した様に、この発明が工作
物の寸法の測定に適していること、並びにこの測定は何
時でも出来ることが理解されよう。一般的に、旋盤に配
置した工作物の寸法の測定は、Ｘ軸を目盛又はマイクロ
メータとして使い、基準リングを標準又はゲージ・リン
グとして使うことによって行われる。修正工具接触位置
と定義する軸上の位置は目盛上の位置と同じ様に使われ
る。修正工具接触位置と工具オフセットを調節する時に
使われるプログラムされた位置との間の偏差は、寸法の
測定には使わない。

第１３図は加工した周面の直径の測定を例示している。

この場合の式は次の通りであり、これは第１３図の位置
８及び９を基準としている。

ＭＴＲＩＰ８ｘ−ＴＲＩＰ８ｘ−（ｉＣｘ−ＬＳＣａｘ
）ＭＴＲＩＰ、ｘ日ＴＲＩＰ、ｘ−（ＲＥＣｘ−ＬＳＣ
７ｘ）ＰＤＩＡ９＝ＤＤＩＡ−２（ＭＴＲＩＰ８ｘ−Ｍ
ＴＲＩＰ、ｘ）ＰＤＩＡ、、２の表示、印刷 基準リング１６８の半径（基準リングの直径は貯蔵され
ているＮＣプログラムに入っている）と工作物４１の半
径との間の差１ｄ、外側円筒形基準面１７０（位置８）
及び工作物の外側円筒面１６４（位置９）の探査によっ
て得られる。Ｘ軸位置が各々の半径に対して決定され、
２つの位置の間のＸ軸方向の距離が、基準リングの半径
に対する位置から工作物の半径に対する位置を差し引く
ことによって得られる。この半径の差を２倍にすれば、
直径の差が得られ、その正負の符号は、工作物が基準リ
ングより直径が小さいか太きいかを示す。この後、基準
リングの直径から直径の差を減算すれば、工作物の直径
が出る。

工作物の軸方向の位置、即ち、Ｚ軸又はそれに平行な方
向の位置は、時たま、基準リングの面の代りに、チャッ
クのジョーの面の位置によって決定される。こういう面
を第１４図に参照数字１７３．１７５で示しである。７
１ｆ！１４図は、工作物上の（ｚｌｌｉｌｌＩに沿った
）軸方向の位置の決定に従って、位置のオフセットを測
定することを示している。ジョーの面は周期的にＱｎ工
されるから、工作物の軸方向の位置は、一般的にプログ
ラムで使う対応する位置とは異なる。この為、チャック
の面の実際の位置を面のプログラムされた位置と比較し
、偏差があれば、Ｚ軸方向に全ての工具にオフセットを
加えることによってこの偏差を補償することが必要であ
る。これは、工作物をチャックに取付ける前に行われる
。

第１４図を見れば判る様に、軸方向のオフセラ）　ＰＬ
ＯＺ　　は、Ｚ軸方向に工作物を位置ぎめするチャック
の而１７５の、参照数字１７３で表わしたこの而のプロ
グラムされた位置からの２軸に平行な方向の距離である
。面１７３は、やはりＺ軸と平行な方向に測定して、基
準面１７４のプログラムされた位置から距＠ＤＤＩＳの
所にあることが示されている。基準リング１６８の面１
７４と接触する時の切刃３２の位置が、図面に位置１０
として示されている。チャックの面１７５と接触する時
の切刃３２の位置が位置１１として示されている。この
時、工作物の位置のオフセットは次の様に決定すること
が出来る。

ＤＥＶ、　。Ｚ＝ｔａ’ｒｐＩｐ、０２−ＮＣＰ、　ｏ
ｚＤＥＶ、　、ｚ４７ＴＲＩＰ１．Ｚ−ＮＣＰｌ、　ｚ
ＰＬＯＺ＝ＤＥＶ、　、Ｚ−ＤＥＶｌｏｚＰＬＯｚの表
示、貯蔵 工作物のプログラムされた寸法を発生することが出来る
様にする為に、位置オフセットＰＬＯ２が、全ての工具
に対する２軸オフセツトとして加えられる。この為、工
作物の位置オフセットが数値制御装置４６に貯蔵され、
その工具に対してＺ軸方向の他のオフセットが貯蔵され
ていれば、プログラムが、そのオフセットに対して、こ
のオフセットを自動的に加算する命令を発生する。

特定の工作物に対する位置オフセットが決定されると、
それまでに求められているオフセットを廃棄し、新しい
オフセットに取替えて、その工作物に対して貯蔵される
位置オフセットが正しく、将来の初期工具オフセットに
加算する為の、適切（１０１） なオフセットになる様にする。

工作物に対する位置オフセットが、切刃が基準面を探査
する時には使われないが、切刃が工作物の面を探査する
のに使われる時には、切刃に討するオフセットとして加
えられる。これは、工具オフセットを調節する時、並び
に工作物の寸法及び寸法変化を決定する時に行われる。

誤ったオフセットを防止する為、毎回使った直後、切刃
に対するオフセットを廃棄する。貯蔵プログラムの命令
を使って、切刃に対する位置オフセットを自動的に適用
すると共に廃棄する。工作物に対する位置オフセットは
、プログラムで使われる面の位置からの基準面の位置の
偏差の補正には使ってはならないことに注意されたい。

これは、そうすると誤差が起り易いからである。

この発明は長さ寸法、例えば工作物の１つの表の面から
別の表の面までの２軸に泊った寸法の測定にも適してい
る。これが第１５図に例示されている。第１５図で、工
作物４１は第１０図と同じ形である。即ち、３つの別々
のリング１７８゜（１Ｑ１２） １８０．１８２で構成されている。この場合、工作物を
探査する度に、工作物の位置オフセットが切刃３２に対
するオフセットとして使われる。このオフセットを使う
ことにより、工作物を位置ぎめする表の面、例えば面１
８４が、この表の面のプログラムされた位置から比較的
大きな距離の所にある場合でも、工具の接触が起る様に
保証する。

深さ測定動作は次の式によって表わされる。

ＭＴＲ工Ｐ１２Ｚ＝””Ｐｌ　２Ｚ−（ＲＥＣｚ　＋Ｌ
ＳＣ１２ｚ）　十ＰＴ−０７゜ＭＴＲＩＰｌ　３ｚ＝Ｔ
ＲＩＰ１３ｚ−（ＦｔＥＣｚ＋ＬＳＣ１３ｚ）＋ＰＬＯ
２ＰＩＪＮ１５＝Ｍ’Ｔ’Ｅ（ＩＰｌ　５ｚ−ＭＴＲＩ
Ｐｌ　２ｚＰＬＥＮ、、の表示、印刷 以上の説明は、図面と共に考えれば、この発明の対象物
を構成する装置並びに方法の分野の当業者が十分に理解
出来るものと思われる。更に、明細書の付録Ａとして例
としての計算機プログラムを添付しであるが、これはこ
＼に説明した方法を実施する工程を詳しく示している。

以上の説明から、工具オフセットが自動的に決められる
様にした、こ＼に説明した工具接触装（１田） 置並びに精密加工方法が、作業員があらゆる種類の誤差
を補償する様に、手作業で工具オフセットを決めること
によって、工作物の寸法を制御する従来の数値制御加工
装置に較べて、すぐれているととは明らかであろう。い
ろいろな利点の中でも、この発明は各々の工作機械の容
量を増大することにより、生産速度を目立って高くする
ことが出来る様になる。この利点は、計算機数値制御に
よって自動化した閉ループ加工装置でも云えることであ
る。この発明が工具オフセットを決定する態様は、工作
機械の製造容＃を大きくするばかりだけでなく、工作物
を一層高い精度で加工し得るものである。

従来公知の装置に較べて利点があるが、この発明の装置
はいろいろな原因による誤差があり、これを認識して始
末しなければならない。プログラムの誤り、機械の誤差
、工作物の歪み、基準の誤差、並外れた工具の磨耗等の
様な因子によって、寸法の偏差が起り得る。夫々の場合
にこの様な誤差の原因を正しく突止めることにより、仕
上げら（ＩＯ２） れだ面の最終寸法にこういう誤差が現われない様な手段
を講することが出来る。

一般的に云うと、特定の基準面の実際の位置と貯蔵プロ
グラムにある位置との間の差によっては、同じ差が工作
物の位置にも出ている場合、工作物の寸法偏差を生じな
い。この為、例えば旋盤の場合、旋盤の主軸台及び旋盤
のスピンドルが共にその影響を受け、基準面並びに工作
物の位置に同じ変化を生ずる様な温度資化け、工作物を
加工する時、寸法偏差の原因とならない。機械の動作中
、主軸台及びスピンドルが加熱されるにつれて、基準面
及び工作物はＸ軸又はＺ軸方向に１ミル又はそれ以上と
いう大きな位蓋変化を生ずることがあるので、これは認
識すべき重要な点である。

然し、基準面の実際の位置とＮＣプログラムに貯蔵され
ている対応する位置との間に差があれば、工作物の位置
の差もその差と同じものでなければならない。そうでな
いと、工作物の寸法に同等の偏差を招くことがある。例
えば、第１１図の基準リング１６８の表の面１７４が、
プログラム（１０５） された位置よりも、原点から更に１０ミル遠い所にあれ
ば、工作物４１の表の面１６６も同様に１０ミル右に来
る。基準リングの実際の寸法とＮＣプログラムに貯蔵さ
れている寸法との間に差があれば、補償しない限り、そ
の差によって、工作物の寸法に同じ大きさの偏差が生ず
る。即ち、基準リング１６８の直径がプログラムされた
直径より１０ミル大きければ、工作物４１の直径も１０
ミル大きくなる。一般的に、プログラムされた補償作用
により、加ニブログラムに対する調節により、又は工具
オフセットによって補償されていない機械の誤差があれ
ば、それは工作物の寸法に同等の偏差を招く原因になり
得る。

位置帰臂情報を得る為にレゾルバを使う時、反転誤差は
１ミル程度又はそれ以上になることがある。方向の反転
を赴けることが出来なければ、この誤差を補償しなけれ
ばならない。同じ切刃を用いて工作物を探査したのとは
異なる方向から、基準リングを探査する時、もう１つの
寸法変化が起り得る。前に述べた様に、方向の変化によ
り、（血） 切刃の異外る区域が接触の為に露出する。この為、一般
則として、探査の方向並びに切刃の接触位置は可能か１
限り同じにすべきであり、同じでない場合は、その補償
をしなければならないことがある。

工具の切刃の実際の位置とそのプログラムされた位置と
の間に差がある場合、その差は、ＣＬＭ作用によって工
具オフセットが決定される度に、自動的に補正される。

決めたオフセットが実際に工具の磨耗を補正する様に保
証する為、工作物の全ての面の寸法は、オフセットの調
節をする直前の磨耗状態を反映する。そうしないと、オ
フセットの後で起った工具の卿耗は一般的に工作物の寸
法に同等の偏差を生ずる。

切削作業中の機械的な歪みの結果としても寸法偏差が起
り得る。これは工具、工具保持体、旋盤の成る部品の撓
み、並びに工作物自体の撓みとして表わすことが出来る
。歪みが切削力によって起るから、工具接触探査動作の
間は生じない。従って、工作物を探査する時、工作物の
寸法に対する歪みの影響も認識して、工具オフセットに
対す（１０７） る調節が、この誤差原因をも補償する様にしなければな
らない。一般的に、最終工具オフセットは半仕上げ面か
ら決定されるから、ｒ＆後の２回の切込み、即ち、半仕
上げの切込み及び仕上げ切込みの間、歪みを同じにする
ことが出来れば、歪みによる誤差は避けることが出来る
。従って、これらの切込みは、略同じ深さに、工作物の
同じ回転速度で、且つ同じ送り速度で行うことが好まし
い。

以上の説明から、こ＼で説明した装置並びに方法がその
影響を受ける種々の誤差原因は、従来のＣＮＣ又はＤＮ
Ｃ加工装置の場合より、この発明では一層容易に補償す
ることが出来ること、並びにこの補償は作業民の介入を
不要にする様な形で実施し得ることが理解されよう。従
って、機械の製造容量が低下せず、工作物を所望の寸法
に加工する精度も隔いま＼である。

この発明の要旨となる装置並びに方法は、こ＼に説明し
た具体的な工作機械に制限されな、い。

この発明の考えは、こ＼に開示した工作機械の変形、例
えば垂直配置のスピンドルを持つ旋盤、又（１［Ｂ） は運動軸線が互いに直交していない様な旋盤にも同じ様
に適用し得る。更に、この発明は、例えばフライス盤の
様な他の種類の工作機械にも適用し得る。旋盤と異なり
、フライス盤では、３つ又は更に多くの機械の運動軸線
があることがある。更に、切削工具と工作物の間の相対
運動が、工作物の回転ではなく、切削工具の回転によっ
て行われる。フライス盤では、切削工具は所定位置にと
ソ１っているのが普通であり、工作物保持手段は２つ又
は更に多くの軸線方向に可動であって、切削作用の為に
位置ぎめされる。この様な構成では、例えば、３軸加工
形式では、探査並びに位置帰還が機械の３つの運動軸線
方向で行われることは云うまでもない。

以上の説明から、この発明がいろいろ力変更、変形、置
き換え並びに均等物が可能であることは云うまてもない
。これらは全て当業者に明らかであろう。従って、この
発明は特許請求の範囲の記載１によって制約されること
を承知されたい。

【図面の簡単な説明】

（ｉＣＥ） 削工具又はプローブを動作位置に持って来る様にした、
例として示す水平タレット旋盤の簡略側面図、第２図は
多軸形フライス盤の簡略側面図、第６図は第１図及び第
２図の装置に使うことが出来る外部加振機を示す図、第
４図は別の形の外部加振機を示す図、第５図は音響変換
器手段と制御手段の間め電気信号通路を示すブロック図
、第６図及び第７図は夫々第６Ａ図及び第６Ｂ図と、第
７Ａ図、第７Ｂ図及び第７Ｃ図とで構成されていて、第
５図にブロック図で示した１例の増幅／Ｆ波回路、弁別
器回路及びインタフェイスの細部を示す回路図、第８図
は第１図の装置の一部分の略図で、工作物の切削作業を
示す。第９図は最終工具オフ方向の工作物の工具接触探
査を例示してい怖第１０図は形の違う工作物を用いて、
Ｚ軸方向の最済んだ面のＺ軸方向の探査並びに工具接触
探査を（１１０） 主な符号の説明 １０：ベッド １６：スピンドル １８：サドル ２４：横送り台 ２６：タレット ３０：工具保持体 ３２：切刃 ３６：チャック ３７＝変換器 ４１：工作物 ４６：数値制御手段 （１１ｉ） １０１：弁別器 （１１２） ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、ＩＯ １ワ八 ６９− Ｆ）　　＋Ｘ １′／４ ＦＩＧ、１２ １／Ｃ。 ＦＩＧ、ｔ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）工作物の少なくとも１つの面を選択的に決定された
   最終寸法まで精密加工する数値制御装置に於て、プログ
   ラム可能な数値制御手段と、不動べ・ラド、工作物保持
   手段、及び１つ又は更に多くの工具を取付けると共に、
   該工具の内の１つを動作位置に配置する様になっている
   工具保持手段を含む加工装置と、前記工具の切刃と工作
   物の間で高速の相対運動を行わせる手段とを有し、前記
   工具はその動作位置に定置する時、前記切刃が前記工作
   物に押当てられている間に、前記高速の相対運動の間、
   前記工作物から材料を除去する様になっており、更に、
   前記数値制御手段によって制御されて、前記加工装置の
   少なくとも第１及び第２の運動軸線の方向に夫々の保持
   手段を相互に位置ぎめする手段と、少なくとも前記第１
   及び第２の軸線方向の前記保持手段の実際の位置を表わ
   す情報を前記数値制御手段に知らせる位置帰還手段と、
   前記加工装置に付設されていて、いずれも前記軸線の内
   の一方に対応する少なくとも１対の位置基準面を含み、
   各々の基準面が前記数値制御手段の動作を指示する加ニ
   ブログラムの原点位置に対する較正位置基準になる様な
   位置基準手段と、前記工作物又は一方の基準面き切刃の
   間の、高速の相対運動中の接触を表わす撮動を感知する
   様に配置されていて、感知した振動を電気信号に変換す
   る変換器手段と、該変換器手段を前記数値制御手段に結
   合して、予定の時間領域特性に基づいて擬似信号を弁別
   する様になっている回路手段とを有し該回路手段は前記
   切刃及び面の間の実際の探査接触の結果として伝達され
   た振動に応答して、前記変換器手段によって発生された
   信号を選択する様に作用し、この為、高速の相対運動の
   間、前記基準面との探査接触を通じて前記切刃の位置が
   少なくとも前記第１及び第２の軸線方向で較正出来る様
   にし、少なくとも部分的には該較正によって決定された
   補償オフセットを修正することにより、前記加ニブログ
   ラムに従って前記工作物の面を加工する精度が高くなる
   様にした数値制御装置。 ２、特許請求の範囲１）に記載した数値制御装置に於て
   、前記加工装置が回転自在のスピンドル、サドル及び該
   サドル上に装着された横送り台を含む旋盤であり、前記
   工具保持手段が横送り台に装着され、前記高速の相対運
   動を行わせる手段が、少なくとも順方向に前記スピンド
   ルによって工作物保持手段を回転させる手段を含み、前
   記基準面は前記工作物保持手段と共に回転する様になっ
   ており、少なくとも一方の前記基準面は前記スピンドル
   と同軸の円筒面で構成されていて、前記原点から較正さ
   れた半径方向の距離の所にあり、少々くとも１つの別の
   基準面１ｒ！、スピンドルの軸線に対して法線方向の平
   面で構成されていて、前記原点に対して較正された軸方
   向の距離の庖にあや、夫々の保持手段を相互に位置ぎめ
   する手段は、前記工作物保持手段に対して、前記第（１
   及び第２の軸線の方向に前記サドル及び横送り台を移動
   させる手段で構成され、前記変換器手段は、前記切刃が
   面と探査接触する時、前記工具を通じて伝達された振動
   を感知する様に装着されている数値制御装置。 ３）特許請求の範囲２）に記載した数値制御装置に於て
   、前記変換器手段が前記工具保持手段に取付けられてい
   る数値制御装置。 ４）特許請求の範囲３）に記載した数値制御装置に於て
   、前記位置基準面が前記工作物保持手段の面で構成され
   ている数値制御装置。 ５）特許請求の範囲３）に記載した数値制御装置に於て
   、前記位置基準面が、前記工作物保持手段に取付けられ
   ていて、それを一体に移動する別個の構造で構成されて
   いる数値制御装置。 ６）特許請求の範囲１）に記載した数値制御装置に於て
   、加工装置がフライス盤であり、夫々の保持手段を相互
   に位置ぎめする手段が、少なくとも前記第１及び第２の
   軸線の方向に工作物保持手段を移動させる手段、及び前
   記第１及び第２の軸線によって限定された平面に対して
   成る角度を持つ少なくとも第３の軸線に沿って前記工具
   保持手段を移動させる手段で構成され、前記位置基準手
   段は工作物保持手段に取付けられていて、いずれも１つ
   の前記軸線に対して法線方向の少なくとも第１、第２及
   び第３の基準面を含んでおり、前記位置帰還手段は、少
   なくとも前記第１及び′ＰＪ２の軸線方向の工作物保持
   手段の位置を表示する手段及び少なくとも前記第３の軸
   線方向の工具保持手段の位置を表示する手段を含んでお
   り、前記高速の相対運動を行わせる手段が、前記工具を
   前記平面と平行な回転軸線の周りに回転させて、少なく
   とも前記工作物から材料を除去する間作用する様にした
   手段を含んでおり、前記変換器手段は、前記切刃が工作
   物と接触する時に該工作物を介して伝達された振動を感
   知する様に取付けられている数値制御装置。 ７）％許請求の範囲６）に記載した数値制御装置に於て
   、前記変換器手段が工作物保持手段に取付けられている
   数値制御装置。 ８）％許請求の範囲１）に記載した数値制御装置に於て
   、前記切刃及び工作物の間に高速の相対運動を行わせる
   手段が、前記工作物及び切刃の間で接触が起る間、該工
   作物又は切刃の一方に、他方に対して、工作物から材料
   を除去する様な略述続的な運動を行わせる手段と、前記
   工作物又は切刃の一方に、前記工作物から材料を実質的
   に除去せずに、その間の間欠的な接触を通じて振動を発
   生させる様な往復動を誘起する手段と、前記往復動が発
   生する間、前記連続的な；軍動を不作動にする手段とで
   構成されている数値制御装置。 ９）特許請求の範囲２）に記載した数値制御装置に於て
   、高速の相対運動を行わせる手段が、工作物保持手段の
   回転が停＋ｈ　している間、工作物保持手段及び基準面
   に一緒に往復動を誘起する手段を含んでいる数値制御装
   置。 １０）特許請求の範囲６）に記載した数値制御装置に於
   て、前記高速の相対連動を行わせる手段が、前記工作物
   保持手段の第１及び第２の軸線方向の位置ぎめが停止し
   ている間、前記工具保持手段に往復動を誘起する手段を
   含んでいる数値制御装置１１）特許請求の範囲１）に記
   載した数値制御装置に於て、前記回路手段が、相次いで
   カウント窓を発生する手段と、増幅器手段及び帯域沖波
   器手段を含んでいて、前記変換器手段の出力に結合され
   ている増幅器／Ｆ波器回路と、該増幅器／Ｐ波器回路に
   結合された少なくともカウント・チャンネル及び事象チ
   ャンネルとを有し、該チャンネルは前記増幅器／Ｐ波器
   回路から結合された各々の正に向うアナログ信号の振れ
   を、該信号の振れが予定の第１の低レベル閾値を越えた
   時、対応するディジタル・パルスに変換する第１の電、
   圧比較器手段を含んでおり、前記カウント・チャンネル
   は予定の第２の低レベル閾値を越えた、振動に起因する
   全てのディジタル・パルスを通過させる第２の電圧比較
   器手段を含んでおり、更に、前記比較器手段に結合され
   ていて、１つのカウント窓の間に前記カウント・チャン
   ネルを通過した最後に記載したパルスの合計カウントを
   発生する計数手段と、該合計カウントが予定の第′１の
   ディジタル・カウント閾値を越えた時、該カウント閾値
   を越えた時から前記カラン）１での終りまでに及ぶ論理
   レヘルのシフトの形をしたカウント・チャンネル成功信
   号を発生する手段とを有し、前記事象チャンネルは予定
   の高レベル閾値を越えた、振動に起因するディジタル・
   パルスだけを通過させる第３の電圧比較器手段を含んで
   おり、更に、前記第３の比較器手段に結合されていて、
   該第３の比較器手段から受取った各々のディジタル・パ
   ルスの持続時間全体にわたり、該パルスが前記カウント
   窓に入れば、クロック周波数パルスを発生する事象クロ
   ック手段と、前記カウント窓の間に発生された事象クロ
   ック・パルスのカウントを発生する手段と、クロック・
   パルスのカウントが前記カウント窓の間に予定の第２の
   ディジタル・カウント閾値を棹えた時、何時でも有意事
   象を表わすディジタル・パルスを発生する手段と、前記
   カウント窓の間に発生された有意事象パルスのカウント
   を発生する手段と、前記有意事象パルスのカウントが予
   定の第３のディジタル・カウント閾値を越えた時、何時
   でも、該第３のカウント閾値を越えた時から前記カウン
   ト窓の終りまでに及メ論理レベルのシフトの形をした事
   象チャンネル成功信号を発生する手段と、夫々のチャン
   ネルからの成功信号が発生したことに応答して、実際の
   探査接触を表わす工具接触ディジタル信号を発生する手
   段とで構成されている数値制御装置。 １２）工作機械が工作物を保持する工作物保持手段、工
   具を保持する工具保持手段、該工具保持手段の定位置に
   対する予定の位置にある基準面、前記工具及び工作物の
   間で相対運動を行わせる位置ぎめモータ、定位置からの
   工具の実際の変位の連続的な表示を発生する装置、及び
   該工具に結合されていて、貯蔵されているプログラムに
   応答して、工具が基準面に接触した時又は工作物が閉ル
   ープ様式で動作する時、工具接触信号を発生する装置を
   含む数値制御装置で、数値制御動作を行う方法に於て、
   貯蔵されているプログラムに応答して、前記位置ぎめモ
   ータに対して最初に移動指令信号を発生して、前記工具
   を定位置から基準面と接触するまで移動させることによ
   って、工具接触信号が発生される様にし、工具接触信号
   が発生された時の工具の定位置からの表示された変位を
   感知し表示された工具の変位を貯蔵されているプログラ
   ムから得らｒＬるプログラムされた変位と比較し、表示
   された工具の変位及びプログラムされた変位の間の偏差
   を計算し、計算された偏差に基づいて第１の工具オフセ
   ット値を定めて該偏差を補償し、貯蔵されているプログ
   ラムに応答して、第１の工具オフセット値に基づいて工
   作物の加工を行う複数個の制御信号を発生し、工作物の
   仕上げ加工の前に制御信号を解除し、工具を基準面と接
   触する様に移動させる第２の移動指令信号を発生し、基
   準面に対する定位置からの表示された工具の変位を再び
   感知し、再び感知された工具の変位とプログラムされた
   工具の変位の間の偏差を再び計算し、再び計算された偏
   差に従って第１の工具オフセット値を修正し、工具を工
   作物と接触する様に移動させる第３の移動指令信号を発
   生し、工作物との工具の接触を感知し、工作物と接触し
   た時の感知された工具の変位をプログラムされた工具の
   変位と比較し、最後に記載した比較並びに工作物の所望
   の実際の寸法に基づいて、工作物を仕上げるのに必要な
   残りの加工を計算し、工作物の仕上げ加工を行う複数個
   の制御信号を発生する工程から成る方法。 １３）特許請求の範囲１２）に記載した方法に於て、工
   具を哉る面まで移動させる第１、第２及び第３の移動指
   令信号を発生する工程の各々が、工具接触信号に応答し
   て送り抑制信号を発生して前記第１の移動指令信号を終
   了させ、前記送り抑制信号に応答して負の誤差信号を発
   生し、核質の誤差信号によって位置ぎめモータが工具の
   前進を急速に停止する様にする工程を含む方法。 １４）特許請求の範囲１３）に記載した方法に於て、前
   記負の誤差信号が、前記位置ぎめモータを急速に反転し
   て、工具が接触した面又は工作物から短な距離だけ遠ざ
   かる様にするのに十分な大きさである方法。