JPS609636A - 工作機械における主軸位置補正装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は工作機械における主軸位置補正装置、特に互い
に平行な一対の側面の一方に基準円筒面を形成した工作
物を回転テーブル上に載置し、この基準円筒面を位置基
準として前記一対の側面の他方に加工を行うようにした
工作ｔａ械における主軸位置補正装置に関するものであ
る。

〈従来技術〉 第１図に示されるように、互いに対向する一対の側面に
形成され、その中心が同一軸線上に位置する一対の穴Ｈ
１，Ｈ２を高精度に中ぐり加工する場合、従来において
は、穴Ｈ＋の加工を行う前において特開昭５５−４８５
５５号に示されてし）る心出し方法によって主軸Ｓを穴
Ｈ＋の中心に位置決めするだけでなく穴Ｈ２の加工を行
う前にもかかる心出しを行わないと、圧密な加工を行う
ことができなかった。

すなわち、穴Ｈ１ｌＨ２の中心軸線ＯＷが回転テーブル
ＲＴの旋回中心Ｏｒを通るように置かれている場合にお
いて、その取付誤差および穴１（＋。

Ｈ２の位置誤差により、六Ｈ＋、Ｈ２の中心軸線Ｏｗが
本来あるべき位置から第２図に示されるようにＸ軸一方
向へｄだけずれている場合を考えた場合、主軸Ｓは心出
し動作により、Ｘ軸一方向へｄだけ補正移動されて穴Ｈ
１を正確に加工できるが、この状態で工作物Ｗを１８０
度回軸回転穴Ｆ（２を主軸Ｓと対向する加工位置に割出
すと、その中心Ｏｗは第２図においてｏｗ′で示すよう
に回転テーブルＲＴの旋回中心にＯｒに対してＸ軸子方
向へｄだけずれてしまい、主軸Ｓの中心軸線Ｏ３に対し
て２ｄだけ心ずれが生じる。したがって、穴Ｈ２を加工
する前に再び心出し動作を行わないと穴Ｈ２を高精度に
加工できないことになる。

このように、従来の加工方法では、穴Ｈ１の加工を行う
前と穴Ｈ２の加工を行う前の両方において６出動作を行
わなければならないため、加工のサイクルタイムが長く
なるだけでなく、加工前において穴Ｈ，とＨ２が心ずれ
していた場合には、心がずれたまま加工されてしまい高
い同心度が得られない問題があった。

〈発明の目的〉 そこで、本発明は、工作物に形成された穴の内周面等、
位置基準となる基準円筒面の中心と主軸との間の位置関
係が、回転テーブルを１８０度回軸回転たことによって
ずれてしまっても、これを正確に補正できるようにし、
一方の側面に形成された基準円筒面の中心を位置基準と
して他方の側面の加工を高精度にかつ、再度の心出し動
作を行うことなしに加工できるようにすることにある。

〈発明の構成〉 第３図は本発明を明示するだめの全体構成図である。回
転テーブル１の割出しによって工作物Ｗの基準円筒面Ｈ
、が形成された側の側面が主軸３と対向する加工位置に
割出されると、ずれ検出手段５は、接触検出部ＴＳを備
えた工具６を装着した主軸３を主軸頭２の移動により相
対移動させることによって接触検出部ＴＳを基１１＋円
筒而Ｈ面、の複数箇所に接触させて基準円筒面Ｈ＋の中
心が本来あるべき理論的な中心（仮想中心）からどれだ
け、どの方向にずれているかを検出する。

この後、駆動機構４による回転テーブル１の割出しによ
って工作物Ｗの他方の側面が割出されると、これに応答
して補正手段７が有効となり、検出手段５によって検出
されたずれ量に応じた量だけ、検出されたずれ方向と反
対の方向に主軸３を補正移動させる。

これにより、他方の面に形成された基準円筒面Ｈ、と同
心の円筒面Ｉ−Ｉ　２の中心軸線に主軸３の軸線が一致
し、改めて心出し動作を行うことなしに円筒面Ｈ２を高
精度に加工できることになる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図において、１０は機械本体のベッドで、このベッ
ドＩθ上には、工作物Ｗを載置する回転テーブル１１が
紙面と垂直な方向（Ｘ軸方向）に移動可能なスライドテ
ーブル１２上に設置され、また主軸頭１３を上方方向（
Ｙ軸方向）に移動可能に案内するコラム１４が左右方向
（Ｘ軸方向）に移動可能に案内されている。そして、ス
ライドテーブル１２はベンド１０に固着されたサーボモ
ータＳＭＸによってＸ軸方向に移動され、主軸頭１３は
、ヘッド１０の後端部に取付けられたサーボモータＳＭ
Ｚと、主軸頭１３の上部に取付けられたサーボモータＳ
ＭＹとによってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動されるよ
うになっている。

また、回転テーブル１１はスライドテーブル１２に固設
されたサーボモータＳＭＢによって回転されるようにな
っている。

そして、これらの号−ボモークＳＭＸ、ＳＭＹ。

ＳＭＺ、ＳＭＢはドライブユニットＩ５を介して数値制
御装置本体３０に接続され、数値制御装置′本体３０か
ら出力される分配パルスによって回転駆動されるように
なっている。

１７は主軸頭１３に軸架された主軸で、工作物Ｗの中く
り加工を行う場合には接触検出用の接触部ＴＳを先端部
に固着した中くり工具Ｔが装着される。

前記主軸頭Ｉ３の売品１外周９１（には、電流検出抵抗
Ｒ１を介して交流電源１９に接続された接触検出用のコ
イル２０が配設されており、主軸１７の周囲を取巻くよ
うな磁束を発生している。このため、接触検出用の接触
部１゛Ｓの先端外周面に形成された接触面が工作物Ｗに
接触すると、第１図に破線で示す誘導電流路を介して誘
導電流が流れ、コイル２０のインピーダンスを低下させ
る。コイル２０のインピーダンスが低下すると励磁電流
が増大して抵抗Ｒ１の両端に発生ずる電圧が増加し、接
触検出回路１８はこの電圧信号の増加によって工作物Ｗ
と接触部ＴＳの接触を検知して接触検出信号ＴＤＳを送
出する。

数値制御装置本体３０ば、テープリーダＴＲにて読込ま
れる紙テープ２１にプログラムされたＮＣデータに基づ
いて各軸へパルス分配を行い、これによって工作物Ｗの
加工を行う公知の数値制御装置で、この数値制御装置本
体３０には、ＮＣデータとしてプログラムされているＭ
コードデータを出力するデータ出力端子と、外部からの
手動操作指令を受入れるため品手動操作端子とが設けら
れている。数値制御装置本体３０は、ＮＣデータとして
Ｍコードのデータを読込むと、Ｍコードのデータを出力
端子から出力した後でＮＣ制御を停止して待機状態とな
り、外部から補助機能完了信号ＭＦＩＮが与えられると
待機状態を解除してＮＣ制御を再開するようになってい
る。そして、待機状態にある間は手動操作端子に与えら
れるパルス状のパルス分配指令に応じて各軸へパルスを
分配するようになっている。

Ｍコードデータの多くは凹路の強電制御回路に与えられ
るが、Ｍ５２からＭ５（ｉまでのＭコードのデータは主
軸位置補正装置４０に与えられるようになっている。主
軸位置補正装置４０は、−例′としてマイクロコンピュ
ータによって構成され、数値制御装置本体３０からＭ５
２〜Ｍ５６の補助機能コードが与えられると、数値制御
装置本体３０を手動モードに切換えた後、手動操作端子
に軸指定用のデータと正負のパルス分配指令を送出して
数値制御装置本体３０から各軸へパルスを分配せしめ、
これによってずれ測定および主軸位置補正のための送り
制御を行うようになっている。

第１表はＭ５２〜５７のコー］−が与えられた場合に主
軸位置補正装置４０が行う動作を示すもので、主軸位置
補正装置４０は、これらの動作を第５図から第９図に示
すフローチャートに従って実行するようになっている。

第　１　表 今、第４図に示されるように、工作物Ｗの互いに平行な
一対の側面に形成された穴Ｈ１，Ｈ２の中ぐり加工を行
うものとすると、第１０図に示されるような数値制御プ
ログラムを作成して、数値制御装置本体３０に読込ませ
る。この数値制御プログラムの内、ブロックＮ０ＯＩ、
Ｎ０Ｏ２は、主軸１７に装着された中くり工具Ｔの接触
部ＴＳ部を穴Ｈｒ内に挿入するためのものであり、ブロ
ックＮ００３からＮ００８までは、心出し動作を行って
主軸１７の中心を穴１１１の実中心Ｐｗに一致させると
ともに、プログラムにより最初に位置決めされる仮の中
心０１と実中心○Ｗとの間のＸ軸方向のずれ量ｄｘを検
出するものである。また、・ブロックＮ０Ｏ９は、穴Ｈ
Ｉの中くり加工を行うもので、ブロックＮ０１０からＮ
０１４までは、中ぐり工具Ｔを穴Ｉ１１から抜き出し°
ζ、回転テーブル１１を１８０度回軸回転プログラム、
ブロックＮ０１５は主軸１７の位置補正を行うプログラ
ム、ブロックＮ０１６は、穴Ｈ２を中ぐり加工するため
のプログラムである。

以下に、この数値制御プログラムに従い、数値制御装置
本体３０および主軸位置補正装置４０の動作を説明する
。

まず、ブロックＮ００１にプログラムされているＧＯＯ
Ｙ−６０００Ｏ５２００ＭＯ３が実行されると、数値制
御装置本体３０はこれに従ってドライブユニノｌ−１５
にパルスを分配して主軸頭１３を早送り速度で移動させ
て、主軸１７上の接触部ＴＳを穴Ｈ１のプログラム上で
の仮想中心０１に位置決めするとともに、主軸１７を指
定された速度で回転させる。そして、これに続くブロッ
クＮ００２にプログラムされているＺ−２００００が実
行されることにより、主軸１７Ｊ二の中くり工具Ｔの接
触部ＴＳ部が穴ＨＩに挿入される。

この後、ブロックＮ　００３にプログラムされている　
Ｘ４５００　Ｍ５２　が読込まれると、数値制御装置本
体３０ば第１１図に示されるように、主軸１７をＸ軸＋
方向へ４５００パルス分移動させた後、Ｍ５２のコード
データを主軸位置補正装置４０に出力し、主軸位置補正
装置４０はこれに応答して、心出し動作のためのパルス
分配を行う。

すなわち、主軸位置補正装置４０はまず最初に数値制御
装置本体３０を丁動運転ｌ−トに切換えるとともに（５
０）、移動量検出用のカウンタＭＶＣをリセソＩ−Ｌ（
５１）、この後接触部′「ＳがＩＩｌの内周面に接触し
たことが検出されるまでＸ　ＩＩｉ＋ｂに正の送りパル
スを数値制御装置本体３０を介して１パルスずつドライ
ブユユソｌ”　１．５に出力し、これと同時に接触する
までに送出したパルス数をカウンタＭＶＣにて検出する
（５２）〜（５４）。

そして、この後、接触するまでに送出したパルス数を６
１として記憶しく５５）、このε１と同数の負パルスを
Ｘ軸に分配することにより、接触部ＴＳを元の位置へ戻
しく５（ｉ）、数値制御装置本体３０を自動モードに戻
すとともに、Ｍ５２の処理の完了を示す信号Ｍ　Ｆ　Ｉ
　Ｎを数値制御装置本体３０に送出する。

また、この後、ブロックＮ０Ｏ４にプログラムされてい
るＸ−９０００Ｍ５３が読込まれると、数値制御装置本
体３０は主軸１ｌｌ−１１１３をＸ軸一方向へ９０００
パルス分だけ早送り移動、させた後、−主軸位置補正装
置４０にＭ５３のコードデータを供給し、これにより主
軸位置補正装置４０は第６図のプログラムを実行し前記
の場合と同様に、数値制御装置本体３０を手動モードに
しく６０）接触部Ｔ’Ｓが穴Ｈ＋の反対側の面に当接す
るまでＸ軸に負パルスを送出するとともに、その分配パ
ルス数８２を検出しく６２）〜（６５）、その後、（ε
１＋８２）／２の値を演算しく６６）、この値を主軸位
置ずれ量ｄｘとして記憶するとともに（６７）、ｄＸに
応じた数の正パルスをＸ軸へ分配する（６８）。

主軸１７がＸ軸止方向へｄｘだり移動されることにより
、ブロックＮ０Ｏ５のＸ４５００のプログラムが実行さ
れた時点で、主軸１７の軸心位置は穴Ｉ（＋の現実の中
心Ｏｗに対してＸ軸方向のずれがない位置に位置決めさ
れる。

さらに、これに続く、プロ・ツクＮ００６からＮ００８
にプログラムされている　Ｙ４５００　Ｍ５４、Ｙ−９
０００Ｍ２Ｓ、Ｙ４５００のプログラムが順次実行され
ると、Ｙ軸方向につし）で上記した動作が行われ、主軸
１７は、穴Ｈ＋の現実の中心Ｑｗに対し２てＹ１１１１
１１方向にもずれのなし）状態に位置決めされる。

これにより、ブロックＮ０Ｏ９のｃｏｔ　ｚ−１０００
０、Ｆｌｏｏによって穴ＩＩ　＋の中くり加工が高精度
に行われることになる。そして、この後、ブロックＮ０
ＩＯのＭＯ４により中くり工具Ｔの刃具が上方を向くよ
うに主軸１７が定位置に停止された後、ブロックＮ００
１のＧＯＯＹ−１００により中く゛り工具′■゛の引き
抜き時に刃具が−干渉しない位置に主軸１７がシフ［−
され、この後、フロックＮ０１２のプログラムにより、
中くり］−具Ｔが穴！−Ｉ　Ｉより引き抜かれる。

一方、ブロックＮ０１３の１３１８００のブし１グラム
が実行されると、回転テーブル１１か１８０度回転され
、この後、ブＩコックＮ０１４のＭ５６が読込まれると
、Ｍ５６のコー１−゛が主軸位置補正装置４０に供給さ
れ、これに応答して主軸位置ネルｉ正装置４０は第９図
に示す主軸位置補正処理を行う。

すなわち、主軸位置補正装置４０は数値制御装置本体３
０を手動モードに切換えた後（９０）、前述したＭ５３
の実行時に記憶されたずれ量ｄｘを２倍にするとともに
（９１）、ずれ量が正であるか否かを判別しく９２）、
正であれば、ずれ量の２倍の２ｄｘに対応する数の負パ
ルスをＸ軸へ分配しく９３）、負であればずれ量の２倍
の２ｄＸに対応する数の正パルスをＸ軸へ分配する（９
４）。

これにより、中ぐり工具′Ｐは第１２図（ｂ）に実線で
示される位置から２点鎖線で示される位置まで移動され
、回転テーブル１１を１８０度させたことによって主軸
１７と穴Ｈ＋との間に生じる２ｄＸのずれば、完全に補
正され、主軸１７は穴Ｈｌ　。

Ｈ２の現実の中心Ｏｗに対してＸ軸方向のずれのない状
態に位置決めされる。

そして、この後ブロックＮ０１４のＹ１００３２００　
ＭＯ３のプログラムにより、刃具の逃がし動作によって
生じたＹ軸方向のずれが補正されるとともに、主軸１７
が回転され、ブロックＮ０１５のＧＯＩ　Ｚ−，１５０
００Ｆｌｏｏのプログラムの実行により、穴Ｈ２か、穴
ＩＩ　Ｉに列して同心的に高精度に加工されるごとにな
る。

なお、上記実施例においては、工作物Ｗ上の穴Ｈ１，Ｈ
２の軸線が回転テープ月利１の回転中心Ｏｒを通るよう
に工作物Ｗを取イ」Ｌノた例を述へたが、穴ＨＩ＋　Ｈ
２の軸線が回転テーブル１１の回転中心Ｏｒからずれて
いてもよい。この場合回転中心Ｏｒと穴Ｈ＋、Ｈ２の中
心との間のＸ軸方向のずれ量がＤであるとすると、回転
テーブル１１を１８０度回軸回転た後で主軸１７を一２
Ｄだけ移動させるようにプログラムしておけばよい。

また、本発明は、第１３図（ａｌに示すように、一方の
側面に形成された穴Ｈ＋に対して他方の側面に形成され
た穴Ｈ３が同心でない場合において、穴Ｈ３を穴Ｈ＋の
中心を基準として高精度に加工する場合にも適用できる
。さらに、第１３図（ｂｌに示すように、一方の側面か
ら突出する円筒状突起Ｌ１の中心を基準として他方の側
面に形成された突起し２の外周面を加工したり、穴Ｈ４
の内周面を加工する場合にも利用できるものである。

また、上記実施例では、基準円筒面となる穴のを検出し
ていたが、接触部ＴＳをプログラム上の中心から移動さ
せて穴の３ケ所に当接させ、この当接した点での座標値
を基に中心座標を演算し、この演算された中心座標とプ
ログラム上の中心との間の偏差を計算することでずれを
検出してもよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、一方の側面が加工
位置に割出された時に有効にされ、主軸の相対移動によ
り、主軸に装着した接触検出工具を前記基準円筒面の複
数箇所に当接させて、この当接位置を基準にして前記基
準円筒面の現実の中心と仮想中心との間のずれ量とずれ
方向を検出するずれ検出手段と、他方の側面の加工が開
始される前に有効にされ前記検出されたずれ量に応した
量だけ検出されたずれ方向と逆方向に前記主軸の相対位
置を補正する補正手段とを設け、回転テーブルを１８０
度回軸回転た後において、主軸の中心を基準円筒面の中
心を基準として正Ｒに位置決めを行うことができ、一方
の側面に形成された基準円筒面の中心を基準とする他側
面の加工を高精度にかつ能率よく行うことができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の問題点を説明するだめの図で、
第１図は工作物Ｗの平面断面図、第２図は工作物Ｗの回
転による中心の移動を示す図、第３図は本発明を明示す
るための全体構成図、第４図〜第１３図（ｂｌは本発明
の実施例を示すもので、第４図は工作機械の概略図に制
御回路を示すブロック図を併記した図、第５図から第９
図は第４図の数値制御装置本体３０からＭ５２〜Ｍ５６
のコードが出力された時の主軸位置禎正装ｒｆｉ４０の
動作を示すフローチャー１・、第１０図は数値制御プロ
グラムの例を示す図、第１１図は工作物Ｗの穴Ｈ１，Ｈ
２の中心と主軸１７の中心との位置関係を示す図、第１
２図は心出し動作時における接触部ＴＳの移動を示す図
、第１１３図（ａｌ、　（ｂ）は、本発明を適用できる
他の加］二を示す図である。 １，１１・・・回転テーブル、５・・・ずれ検出手段、
７・・・補正手段、１３・・・主軸頭、１７・・・主軸
、１８・・・接触検出回路、２０・・・コイル、３０・
・・数値制御装置本体、４０・・・主軸位置補正装置、
Ｔ・・・中ぐり工具、Ｈｌ、Ｈ２・・・穴、ＳＭＢ、Ｓ
ＭＸ、ＳＭＹ。 ＳＭＺ・・・サーボモータ、ＴＳ・・・接触部、Ｗ・・
・工作物。 特許出願人 豊田工機株式会社 第１図 Ｔ 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１互いに平行な一対の側面の一方に基準円筒面を形
   成した工作物を回転テーブル上に載置し、この基準円筒
   面を位置基準として前記一対の側面の他方に加工を行う
   ようにした工作機械において、前記一方の側面が加工位
   置に割出された時に有効にされ、主軸の相対移動により
   主軸に装着した接触検出工具を前記基準円筒面の複数箇
   所に当接させて、この当接位置を基準にして前記基準円
   筒面の現実の中心と仮想中心との間のずれ量とずれ方向
   を検出するずれ検出手段と、前記他方の側面の加工が開
   始される前に有効にされ前記検出されたずれ量に応じた
   量だけ検出されたずれ方向と逆方向に前記主軸の相対位
   置を補正する補正手段とを設けたことを特徴とする工作
   機械における主軸位置補正装置。