JPS62130160A - Ｎｃ工作機械の自動工具補正装置 - 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、自動工具交換装置を有するＮＣ工作機械にお
ける、工具の加工位置を補正する装置に関する。

［従来技術］ ＮＣ工作機械は、テーブル上に設定した加工領域に配置
されたワークを、予め作成されたプログラムに従って、
所定の工具により一定量の加工を行なう、すなわち、工
作機械側にて設定した原点（以下、機械原点という、）
を基準として、プログラムからの指令により、例えばテ
ーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に、および、主軸をＺ軸方向に
送つて一定のＮＣ加工を行なう。

ところで、このＮＣ加工において、最初に加工手順を設
定する場合、工具の寸法、形状等工具のデータを入力し
、またワークの加工基準点（プログラム原点）のデータ
を入力しなければならない、すなわち、精度よく加工す
るには、ワークの加工基準点（以下、加工原点という、
）の１機械源点からの距離を正確に知る必要がある。入
力のミスがあると、工具とワークとの実際の加工位置と
指令との間に食い違いが生じたり、早送り時等に工具と
ワークとの干渉や衝突の事故が発生したりする。

本出願人は、前に実願昭５９−６４９８４号において、
ワークの加工基準点や、工具の刃先位置の計測補正をす
る装置を提案した。

しかし、前記装置では、補正する作業が手動でなされて
おり１作業が煩雑であるばかりでなく、迅速な処理がで
きないという問題点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、Ｎ
Ｃ加ニブログラムを利用して工具の補正ができるように
して上記問題点を解決したＮＣ工作機械の自動工具補正
装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ 上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、第１図のクレーム対応図に示されているごとく、 ワークをテーブルの所定加工領域内に配置し、該テーブ
ルと主軸とを相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動する
とともに、工具を自動的に交換して、予め設定されたプ
ログラムに従い該ワークを自動加工するＮＣ工作機械に
おける、工具の加工位置を補正する装置であって、 （ａ）テーブルと主軸とを相対的に移動し、かつ、これ
らの移動量を機械原点からの位置座標として検出するＸ
ＹＺ軸移動制御手段と、 （ｂ）主軸、または主軸に装着された工具と基準ブロッ
クとの接触を検出し、接触信号を出力する距離検出手段
と、 （Ｃ）前記距離検出手段により検出した前記主軸と基準
ブロックとの間の基準点距離データを記憶する基準点距
離記憶手段と、 （ｄ）前記距離検出手段により検出した工具と基準ブロ
ックとの間の位置座標と、前記基準点距離記憶手段に記
憶されている基準点距離とから当該工具の加工位置補正
値を算出する演算手段と、（ｅ）上記加工位置補正値を
記憶する工具補正値記憶手段と、 を備えて構成されることを特徴とするＮＣ工作機械の自
動工具補正装置に存する。

［発明の作用］ しかして、ＮＣ工作機械が当然に有するＸＹＺ軸移動制
御手段と距離検出手段とが共働して、主軸と基準ブロッ
クとの間の基準点距離を測定し、結果を基準点距離記憶
手段に記憶させておき、算出手段により、この基準点距
離と、ＮＧ加ニブログラムにより選択的に動作させ検出
した工具と基準ブロックとの間の位置座標とから当該工
具の加工位置補正値を算出して工具補正値記憶手段に記
憶させ、この記憶内容をＮＣ加工にとりいれて加工位置
を補正するようにしたものである。

［実施例］ 以下１本発明の実施例について１図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図お
よび第４図は本実施例が適用されるＮＣ工作機械の一例
を示す正面図および側面図である。

本実施例は、第３図および第４図に示すＮＣ工作機械１
のテーブル２をＸ軸、Ｙ軸方向に、主軸ＭＩＺ軸方向に
各々移動させるサーボモータ３と、これらの移動量を検
出するフィードバックユニット４と（第２図）、上記サ
ーボモータ３に対して移動信号を送出すると共に、フィ
ードバックユニット４からの移動量を受け、座標情報と
して検出するＸＹＺ軸制御回路５とを有している。これ
らは、上記第１図におけるＸＹＺ軸移動制御手段を構成
する。

また１本実施例は基準点距離メモリ部６（基準点距離記
憶手段）と、上記テーブル２および主軸Ｍの移動による
主軸Ｍの端部または工具と基準ブロックとの接触を検出
する距離検出手段をなすセンサ部７と、設定指令等の入
力手段としてキーボード８とを有している。

さらに、本実施例は、信号の入出力制御、演算等を行な
う手段として機能する中央処理装置（以下ＣＰＵという
、）９と、該ＣＰＵ９を介して上記入力手段からの各種
データ、ＣＰＵ９の演算結果等を記憶する記憶手段とし
てのメモリ部ｌＯと、上記各種情報および操作に必要な
ガイド情報を表示するディスプレイ１１とを備えている
。

サーボモータ３は、テーブル２をＸ軸、Ｙ軸方向に、主
軸ＭをＺ軸方向に各々移動させるよう各軸対応に設けら
れている。加工作業時は、プログラムの指示により送出
される自動送り信号により駆動され、上記テーブル２お
よび主軸Ｍを、座標値で設定される目的位置まで移動さ
せる。

センサ部７は、第４図および第５図に示すように、基準
ブロックＢ（第３図参照）と、ＮＣ工作機械１の主軸Ｍ
およびテーブル２を経て形成される閉ループに循環電流
を誘起する励振用コイル７ａと、主軸Ｍ外周適所に設け
られ、Ｌ記循環電流を検出する検出コイとを有してなる
。すなわち、主軸Ｍまたは工具Ｔが基準ブロックＢに接
触することにより、第５図に等価的に示すスイッチ７ｃ
が閉じて閉ループを形成し、励振用コイル７ａによる循
環電流を検出コイル７ｂにより検出する。

このセンサ部７の出力は、インタフェース１２を介して
基準点距離メモリ部６とＣＰＵ９とに接続され、これら
に接触信号を送出する。

なお、基準ブロックＢは、第６図に示す如く。

マグネットスタンド２２を取付けた本体２１と、該本体
２１にスプリング２３を介して上下摺動自在に取付けら
れた支持部２４と、該支持部２４に左右方向にスプリン
グ２５を介して摺動自在に取付けられたプローブ２６と
から構成されている。

キーボード８は、ＣＰＵ９の起動その他の操作、各種デ
ータ入力、モード選択、ディスプレイ操作等を行なうた
めの各種キーを備えている。もっとも、これらの操作は
、同時には実行しないので、同じキーを兼用する構成と
してもよい、このキーボード８は、上記インタフェース
１２を介して、ＣＰＵ９に接続されている。

ＣＰＵ９は、例えば、マイクロコンピュータからなり、
上記各部の制御および信号の入出力処理、演算等を行な
う、内部には、マイクロプロセッサ、該プロセッサの制
御プログラムを格納したリードオンリーメモリ等を備え
て構成される。このＣＰＵ９は、ＮＣ工作機械のＮＣ制
御用のものと兼用とすることができる。

メモリ部１０は１９例えば、ランダムアクセスメモリか
らなり、工具Ｔの各補正値データ、計測値、演算結果な
どを所定の領域に記憶する。

ディスプレイ１１は、例えばＣＲＴからなり、基準点距
離メモリ部６から読出された座標値、キーボード８から
の入力データ、メモリ部１０に記憶されている各種デー
タ等を画面に表示する。また、ＣＰＵ９の制御により、
基準点距離メモリ部６に逐次記憶される座標を、画面上
に２次元的または３次元的に表示するよう構成してもよ
い。

次に本実施例の作用について、上記各図および第７図〜
第９図を参照して説明する。ここで、第７図は工具補正
要領を示す説明図、第８図はシステム説明図、第９図は
動作の概要を示すフローチャートである。

先ず、キーボード８の操作にてＣＰＵ９を起動すると、
該ＣＰＵ９は、設定準備状態になり、基準点距離メモリ
部６（機械座標値レジスタＺｎ（Ｍ））に対する入力が
可能となる。

また、ＣＰＵ９は、主軸Ｍおよびテーブル２を機械の原
点位置に復帰させるべく、原点復帰操作表示をディスプ
レイ１１に表示し、ｘｙｚ軸制御回路５に指示して、サ
ーボモータ３を駆動させて原点復帰を実施する。そして
、この位置を座標系の機械原点ＯＭとすべく、基準点距
離メモリ部６のＸＹＺ各座各個標値に設定する。主軸Ｍ
は第７図において上昇した状態の想像線に示した位置に
なる。

次に、ＣＰＵ９はキーボード８からパラメータ設定情報
を得て、基準ブロックＢの設置および主軸Ｍへの工具Ｔ
の不装着を確認してから、ＸＹＺ軸制御回路５に指示し
て、上述した原点復帰動作とは逆に、主軸Ｍを基準ブロ
ックＢに当接させるよう移動させる。

主軸Ｍの端部が基準ブロックＢの所定面に当接すると、
センサ部７は、第５図に示す励振用コイル７ａ、検出コ
イル７ｂを貫通する主軸Ｍまたは工具Ｔおよび基準ブロ
ックＢとを結ぶ閉ループが形成され、励振用コイル７ａ
により誘起される循環電流が該ループに流れる。これを
検出コイル７ｂにて検出し、接触信号としてインタフェ
ース１２を介して基準点距離メモリ部６とＣＰＵ９とに
送る。基準点距離メモリ部６は、機械座標値Ｚ　ｎ（Ｍ
）として示されている。

基準点距離メモリ部６は、逐次入力されて、更新されて
いたプローブの移動量を示す座標情報を、接触信号の入
力によりロックして記憶する。

ここで、ＣＰＵ９は、補正値算出に必要なデータが得ら
れたか否か、すなわち、計測が終了したか否かを判断す
る。この判断は１例えば、基準点距離メモリ部６内の所
定記憶領域に所定数のデータが収納されているかどうか
で行なう。

計測が終了していないと判断した場合には、上記手動送
り操作表示以下の各ステップの動作を繰返す。

計測が終了すると、基準点距離メモリ部６には主軸Ｍ端
部からの基準点圧＠２０のデータがメモリ３１に記憶さ
れている。

次に、ＣＰＵ９はあらかじめ入力されメモリ３２に格納
された計測点動作プログラムデータを、さらに選択回路
により、工具交換に要するデータを工具交換データメモ
リ３３に格納し、計測開始信号を得て、ゲート回路を動
作させ、判別処理回路３４を経て工具長計測プログラム
（メモリ３５に格納）を作成処理する。

工具長計測プログラムは、基準点距離メモリ部６にある
機械座標値Ｚ　ｎ（Ｍ）を用いて計測開始信号を確認し
た上で動作し、第７図に示すように、工具Ｔを自動装着
し、次に主軸Ｍを基準ブロックＢに当接するよう移動さ
せ、前記ＺＯを計測したときと同様にセンサ部７が基準
ブロックＢに当接して基準点タッチ信号を発すると、そ
のときの距離データである位置座標Ｚ　ｔｎ（Ｍ）を一
旦計測座標値レジスタ３６に記憶する。

この座標値レジスタ３６のデータＺ　ｔｎ（Ｍ）はＣＰ
Ｕ９の演算手段３７により、基準点距離データＺＯから
差し引かれ、工具長Ｌｔｎが算出され工具の加工位置補
正値を記憶する工具補正値記憶手段である工具長オフセ
ットメモリ３８に格納され、自動工具交換装置（ＡＴＣ
）により工具を交換しながら各工具の計測が終るまで続
けられる。

以上のように、本実施例では、ＮＣ加工の設定の際、あ
るいは工具Ｔを交換する都度、必要な工具について一斉
に計測を行ない、それはあたかもＮＣ加工の一部として
なされる。

なお、このように−斉に計測を行なわず、補正の必要な
工具の加工動作の際に個々に行うようにしてもよい、ま
た、前記計測の手法は、ワークの計測の際も基準ブロッ
クをワークに置き換えて同様に行うことができることは
いうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、ＮＣ加工の設定の際、あ
るいは工具Ｔを交換する都度、あたかもＮＣ加工の一部
として計測がなされ、自動的に工具の補正値を得ること
ができるから、ＮＣ加工の中で汎用性を持って用いるこ
とができ、柔軟性のあるＮＣ加ニジステムとすることが
できるとともに加工能率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を示すクレーム対応図、第２
図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図は本実
施例が適用されるＮＣ工作機械の一例を示す正面図、第
４図は同じく側面図、第５図は上記実施例にて使用され
るセンサ部の一例を示す説明図、第６図は基準ブロック
の一例を示す断面図、第７図は計測動作の説明図、第８
図はシステム説明図、第９図は動作の概要を示すフロー
チャートである。 １・・・ＮＣ工作機械　　　　５・・・ＸＹＺ軸制御回
路６・・・基準点距離メモリ部　７・・・センサ部９・
・・ＣＰＵ（中央処理装置） １０・・・メモリ部　　　　　Ｂ・・・基準ブロックＴ
・・・工具 第１図 第２図 第３図 第５図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークをテーブルの所定加工領域内に配置し、該テーブ
   ルと主軸とを相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動する
   とともに、工具を自動的に交換して、予め設定されたプ
   ログラムに従い該ワークを自動加工するＮＣ工作機械に
   おける、工具の加工位置を補正する装置であつて、 （ａ）テーブルと主軸とを相対的に移動し、かつ、これ
   らの移動量を機械原点からの位置座標として検出するＸ
   ＹＺ軸移動制御手段と、 （ｂ）主軸、または主軸に装着された工具と基準ブロッ
   クとの接触を検出し、接触信号を出力する距離検出手段
   と、 （ｃ）前記距離検出手段により検出した前記主軸と基準
   ブロックとの間の基準点距離データを記憶する基準点距
   離記憶手段と、 （ｄ）前記距離検出手段により検出した工具と基準ブロ
   ックとの間の位置座標と、前記基準点距離記憶手段に記
   憶されている基準点距離とから当該工具の加工位置補正
   値を算出する演算手段と、（ｅ）上記加工位置補正値を
   記憶する工具補正値記憶手段と、 を備えて構成されることを特徴とするＮＣ工作機械の自
   動工具補正装置。