JPS625746B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御旋盤の主軸や刃物台の熱変位
によつて生ずる相対的な位置関係を測定し、その
変化量を補正する自動計測装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

数値制御旋盤においては、主軸の回転に伴つて
主軸軸受から発生する熱によつて、主軸が主軸方
向（Ｚ）に、また主軸頭が主軸と直交する方向
（Ｘ）に変位したり、更に刃物台をＸ方向、Ｚ方
向に駆動するボールスクリユ・ナツトから発生す
る熱等によつて、刃物台の位置が稼働中に少しづ
つ変化する。この結果主軸のチヤツク端面と刃物
台の工具刃先との相対距離に変化を生ずる。この
ため加工指令テープによつて指令した加工寸法に
対して、熱変形分の誤差を生じ、被加工物の寸法
精度が悪くなつた。特に被加工物の一次加工後、
被加工物をチヤツクに反転して把持し、二次加工
を行なつた時に、この誤差が問題となる。即ち、
第１図ロに示すように、数値制御装置からの指令
に従つて、厚さＡに仕上げる予定のものが、熱変
位によつて誤差を生じ、第１図ロの如く厚さ
A′の寸法になつてしまう。このため被加工物の
計測を行ないその計測結果から工具刃先位置の補
正を行なう事が必要になる。測定装置は単独に駆
動するものがあるが、数値制御旋盤では比較的に
高精度な可動部（デジタル駆動部）があるのでこ
れを利用する方が理想的である。しかし一般的に
機械の移動範囲を少くするため、測定器の測定に
要する移動範囲を極力加工範囲に近づける事が望
まれる。このため複数の工具を持つ刃物台の一つ
の工具に代えて測定器を取付け、被加工物を直接
測定するものが多い。而しながらこの方法では次
のような欠点を伴う。

その第１は、測定器が測定結果を取り出すため
の電気配線を持つているため、測定器が刃物台に
取付けられている場合には、割出される刃物台に
対して電気接続機構や、可動台と固定側とを結ぶ
移動ケーブル対策が必要となり、高価なものとな
る。

第２は、測定器とワークとの間で直接計測が行
なわれるのでワークの洗浄が必要となり、またワ
ークの形状に対応して測定器の位置又は測定ヘツ
ドの交換等が必要となり、汎用性に欠ける。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、数
値制御旋盤での加工が終了した時、数値制御から
の指令で特定の計測位置に位置決めした刃物台と
チヤツクの基準面との距離を計り、前回の計測値
に対する今回の計測値を比較しその差分を補正す
ることにより加工精度を向上しようとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段及びその作用〕

本発明は、自動旋盤等の刃物台等の可動部に作
動片を設け、比較的熱変位の少い主軸頭にチヤツ
クの基準面と接触するように移動可能に測定器を
設け、可動部を一定量動かし作動片で測定器を作
動することにより、チヤツクの基準面に対する測
定器の一定量の移動による計測値の変化を計測し
ようとするものである。従つて刃物台８の作動片
９が本体１２の係合部と係合し、常に一定量引き
出し、測定器１１の接触子がチヤツク背部基準面
と当接する。この時の移動量は数値制御指令で毎
回一定量で行なわれる。従つて加工前に計測した
測定器の値と、数個の加工の後主軸が熱変位した
時の測定器の値との誤差が補正すべき値となる。

〔実施例〕

以下図面に従つて本発明の位置実施例を説明す
る。

第２図に於いて、ベツド５上の左端には、主軸
２を回転自在に軸承した主軸頭１が搭載されてい
る。前記主軸２の端面には背部に基準面３ａを有
したチヤツク３が取付けられ、該チヤツクは爪を
介して被加工物Ｗを把握している。また前記ベツ
ド５上には主軸２に対して平行に案内面５ａが設
けられ、該案内面上にはサドル６がＺ方向に摺動
自在に搭載されている。該サドルはベツド５上に
設けられたサーボモータとボールスクリユによつ
て数値的に駆動制御される。前記サドル６の上部
には主軸軸線と直交する方向に摺動面６ａが形成
され、該摺動面上にはクロスライド７がＸ方向に
摺動自在に搭載されている。該クロススライドは
サドル６に設けられたサーボモータとボールスク
リユによつて数値的に駆動制御される。前記クロ
ススライド７上には割出し自在なタレツトヘツド
８ａを持つ刃物台８が取付けられている。前記タ
レツトヘツド８ａの工具取付け面には、工具に代
えて後記する測定器を作動する基準面を有し一定
の長さを有した作動片９が取付けられている。こ
の作動片はクーラントで常に洗浄されているので
切粉の影響を受けない。また後記タレツトヘツド
８ａが前記モータの駆動によつて数値的に駆動制
御される範囲内にあつて、加工エリアに近い比較
的熱影響の少ない主軸頭１の前面にロツド１０を
主軸軸線方向に設ける。該ロツド上に測定器取付
け用本体１２をＺ方向に摺動自在に設け、ロツド
１０と前記本体１２の間にはスプリング１３を挿
入し、常時は本体１２を主軸側に押し付ける。ま
た前記本体１２にはコイルと接触子とから構成さ
れる差動変圧器等の如き測定器１１がチヤツク基
準面に向けて取付けられ、また本体１２の先端は
前記作動片９と係合する係合部１２ａが設けられ
ている。前記本体１２とチヤツク３は主軸頭１の
前面に取付けられたカバー１４で覆われている。
特にカバー１４とチヤツク３の外周の間、またカ
バー１４と本体１２の先端部との間は単純な形を
した合部とし、公知のラビリンス等の手段で切粉
が内部に入らないように構成されている。

以下本発明に係る自動計測装置の作動について
説明する。

被加工物の加工を行なうことによつて主軸２の
軸受の熱や切削時の熱等によつて主軸軸受から被
加工物端面までの長さが変化したりまた、ボール
スクリユからの熱によつて刃物台の位置の変化を
生ずる。この状態でテープの位置決め指令に従つ
て刃物台８が数値的に駆動制御され、刃物台８の
タレツトヘツド８ａの作動片９を第２図の点イ→
ロ→ハを経てニに移動し、この点において作動片
９が本体１２に係合し、更に計測のためホの点に
一定量移動されることにより本体１２は第２図の
２点鎖線の位置まで動かされる。この間測定器１
１の接触子はチヤツク３の背部基準面に残され測
定器１１のコイル側が相対的に移動する。測定器
１１の取付部は比較的熱影響の少ない所なので、
測定器は絶対位置と考えられる。前記相対移動に
よつて測定器１１から出力電圧が発せられる。こ
の出力電圧は伸縮自在ケーブル１５を介してＡ／
Ｄ変換器１６を経てデジタル信号となる。このデ
ジタル信号はデータとして第１レジスタ１７に入
る。第１レジスタに入つたデータは次に計測され
るまでこの状態を維持する。次に加工を行なつた
後、前記同様計測が行なわれると測定器１１から
Ａ／Ｄ変換器を経たデジタル信号は第１レジスタ
１７に入る。これと同時に第１レジスタ１７の加
工前の値は第２レジスタ１８にシフトされる。こ
のシフト完了と同時に両者は演算１９内に入り、
初回の計測値から次回の計測値を引き算し、その
値（補正量）を出す。次にテープが起動し次のテ
ープ指令として補正指令が出された時、前記演算
回路内の補正量を数値制御装置２０の補正制御回
路内のメモリーに書込む。このメモリー書込み完
了信号でテープを起動し再び加工に入る。

以上の動作を繰返し主軸軸受やボールスクリユ
の熱変位によつて生ずる主軸端と刃物台タレツト
との間の相互の誤差を少なくして被加工物の加工
をする。

以上の説明は旋盤の主軸軸線方向（Ｚ方向）の
熱変形の補正を行なう場合であるが、第３図に示
された第２の実施例では主軸軸線に対して直角方
向（Ｘ方向）の熱変形の補正を行なう場合の実施
例を示す。即ち第２の実施例では、測定器の取付
位置から主軸中心までの主軸頭の伸びまたＸ軸方
向のボールスクリユによる刃物台の変位を相対的
に計測する自動計測装置の提供にある。

第１の実施例と数値制御工作機械の構成は全く
同一構成であり、また他の構成要素も同じ機能を
有する。これら同一の物については全て同一番号
を付す。

第２の実施例では、チヤツク３の外周部を基準
面とし、刃物台８のＸ軸方向の動きを利用して作
動片９の切欠基準面を第３図矢印の方向に移動
し、測定器取付本体１２の後部を一定量押す。

該本体１２は、主軸頭１の熱影響の少ない部分
に取付けられたロツド上をスプリングに抗してチ
ヤツク基準面に向けて移動する。この間測定器１
１の接触子はチヤツク外周基準面に残され測定器
１１のコイル側が相対的に移動する。この相対移
動によつて測定器１１から出力電圧が発せられ
る。この後、第１実施例と同様なデジタル処理、
演算処理を行ない補正量を求める。

本実施例では単純なフツク機構としているが、
フツク・ピニオンの機構を利用し、作動片がラツ
クを押込んでピニオンを介して測定器付ラツクを
作動する方法でもよい。また本発明では刃物台の
移動を利用しているが、刃物台を利用することな
く単にシリンダーを利用して測定器１１をチヤツ
クに対して移動し、主軸の熱変形を計測してもよ
い。本発明は以上の如く特許請求の範囲に記載さ
れた本発明の技術思想を逸脱しない範囲内での変
更は予期されるところである。

〔発明の効果〕

従つて、可動部の作動片は測定器を作動させる
だけであるから配線等は必要でない。また測定す
る基準面は被加工物の加工に最も影響力のあるチ
ヤツクと刃物台との間で行なわれ、しかもカバー
内で計測が行なわれるので切粉に関係なく実際の
加工誤差の測定を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イとロは旋盤の熱変形が被加工物に及ぼ
す影響の説明図、第２図は本発明の自動計測装置
を備えた旋盤の平面図、第３図は本発明の自動計
測装置を備えた旋盤の他の実施例を示す平面図で
ある。 図において、８……刃物台、９……作動片、１
０……ロツド、１１……測定器、１２……測定器
取付け本体、１３……スプリング、１４……カバ
ー、１５……ケーブル、１６……Ａ／Ｄ変換器、
１７……第１レジスタ、１８……第２レジスタ、
１９……演算回路、２０……数値制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動旋盤において、主軸を回転自在に軸承し
   た主軸頭と、前記主軸の端部に取付けられ背面又
   は外周部に計測用基準面を持つ工作物把持用チヤ
   ツクと、前記主軸近傍の相対的に熱影響の少ない
   固定部に設置されチヤツクの計測用基準面に直交
   する方向に進退移動可能に設けられた被作動装置
   と、該被作動装置に設けられ被作動装置の移動に
   よつて前記チヤツクの計測用基準面と接触すべく
   対向した位置に取付けられた測定装置と、前記主
   軸に対して主軸軸線に平行な方向と主軸軸線方向
   に直交する方向とに相対移動可能に設けられタレ
   ツトヘツドを有する刃物台と、該刃物台のタレツ
   トヘツドに装置され刃物台の移動で前記被作動装
   置と係合移動し前記測定装置をチヤツクの計測用
   基準面に当接する作動片と、該計測装置と前記チ
   ヤツクの計測用基準面を覆うカバーとからなり、
   前記刃物台の測定点までの移動で作動片が被作動
   装置を移動し測定装置がチヤツクの計測用基準面
   に当接した時刃物台の測定点とチヤツクの計測基
   準面との距離の変化を測定することを特徴とする
   自動計測装置。