JPS632278Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は２次元内の変位を一方向の変位に変
換して検出するセンサによつて刃物台に取付けた
工具の刃先位置を検出するとき計測ヘツドの熱変
位による変位分を補償して正しい刃先位置を検出
する刃先検出装置に関する。

従来の刃物台に取付けた工具の刃先検出装置に
おいては特定の工具に適用するものが多く各種工
具への対応は困難であつた。また特開昭55−
106704号には主軸台に設けられチヤツク前面の検
出位置と退避位置に回動する検出ヘツドを設けて
刃物台の刃物刃先を接触させて刃先位置を検出
し、予め設定した正規位置との差異を自動補正装
置により読み取らせて刃物の摩耗代及び機械本
体、ボールねじの熱変位による誤差を同時に補正
することが示されている。しかしこのものにおい
ては検出アームの基部が主軸台の主軸上に軸着さ
せてあるので、NC旋盤のボールねじおよび機械
本体等の熱変位に起因する誤差に補正するという
ものであつて検出装置の熱変位に対する補償まで
考慮したものでなく未だ充分な熱変位の補償をし
たものはなかつた。

この考案は取扱い易く各種工具に容易に対応で
きるとともに、熱によつて検出装置が変位した分
を補償して正しい刃先位置が検出できる装置を提
供しようとするもので、この考案の要旨はNC工
作機械において、Ｘ軸・Ｚ軸の２方向から工具刃
先が接触したとき検出できるタツチセンサを介し
工具の接触により信号を発するとともに検出時に
刃物台工具の刃先と接触する位置に進出するよう
に支持した計測ヘツドと、刃物台には工具の近傍
に基準ブロツクゲージを設けて工具刃先とブロツ
クゲージに対する初期値を設定しておいて工具刃
先を検出するときに基準ブロツクゲージによつて
計測ヘツドの熱変位を補償した正しい工具刃先が
検出できることを特徴とするものである。

以下本考案の実施例を図面にもとづき説明す
る。チヤツク１を先端に固着した主軸２を回転可
能に軸承したNC装置付旋盤の主軸頭３には、主
軸２の上側にブラケツト４が締着されている。こ
のブラケツト４には軸受７によつて旋回可能に中
央にピニオン６を刻設した小軸５が垂直に軸承さ
れていて、この小軸５の両端には旋回腕８が固着
されている。旋回腕８はチヤツク１の前面に張り
出すひじ部９が設けられており、主軸軸線より変
位した位置にタツチセンサ１０が主軸軸線と平行
に、又主軸軸線上には加工物有無検出器１１が設
けられている。そして小軸５はそのピニオン６が
ブラケツト４に水平に設けた流体圧シリンダ１２
の作動で駆動されるピストンロツド１３に刻設し
たラツク１４と噛合されており、流体圧シリンダ
１２に送給される圧力流体によつて旋回され、旋
回腕８はチヤツク前面位置と側面の退避位置に
90゜旋回される。加工物有無検出器１１はフオト
トランジスタなどを用いた投光・受光器よりなる
反射形の検出器で投受光窓は旋回腕８が45゜回動
したとき加工物に対して直交するような方向に向
けられている。そして旋回腕８が旋回途中45゜付
近で反射光を受光したとき信号が制御装置に送ら
れシリンダ１２の圧力流体の供給路は切り換えら
れ、反転退避位置に戻される。なお検出器の感知
手段は高感度無接触センサなどをも利用でき限定
するものではない。

次にタツチセンサ１０は本体１０１の中央に段
付貫通穴１０２を形成し、その頂部にフイーラ１
０３を軸直角方向に設けた２個のピボツト１０４
で支承する。従つてフイーラ１０３はピボツト軸
受の性質上全く隙間なくピボツトを軸として旋回
することができる。又フイーラ１０３の頂部は旋
回可能面内に両側端を鉤形１０５ａ・１０５ｂと
した腕１０５を両側に張り出してＴ形に形成され
るとともに、内端には円錐凹面１０６が設けられ
ている。該円錐凹面と対向しフイーラ１０３と同
一軸上の同じ円錐凹面１０７を頂部に設けた伝達
軸１０８が貫通穴１０２に摺動可能に嵌装されて
おり、その摺動隙間による悪影響を極力少くする
ために軸径に比し長い間隔の２個所の位置で支承
されている。そして両円錐凹面１０６・１０７間
には真球度の高い球体１０９が介在されている。
一方伝達軸１０８の他端は平面に形成され後述の
感知スイツチ１１１に対向し、軸が移動しすぎた
とき感知スイツチを保護するための安全用リング
１１０が装着されている。感知スイツチ１１１は
センサ本体１０１に廻り止めされ、且、前進端を
規制されたスライダ１１２の中心に固定されてい
る。このスライダはセンサ本体の後部に締着され
た蓋体１１３との間に介装された発条１１４によ
つて、常時フイーラ側に押圧されている。そして
又前記伝達軸１０８は後端部に嵌着されたフラン
ジ１１５とスライダ１１２との間に介装された発
条１１６によつて球体１０９を挟む円錐凹面に隙
間がないように付勢されている。更に前記蓋体１
１３にはスライダ１１２の後端と接触しているピ
ン１１７を支承し、スライダが伝達軸で押され後
退したとき、安全用リミツトスイツチ１１８を作
動させ刃物台又は機械を後退又は停止させるよう
になつている。更に又タツチセンサ本体内の摺動
部を塵埃から保護するためフイーラ部のまわりの
口部に防塵シール１１９が設けられている。なお
説明はフイーラの両側端に鉤形１０５ａ・１０５
ｂを設けたが片側端のみに鉤形を設ける場合もあ
る。又刃物台が上側刃物台と下側刃物台の２個所
を保有するものに対処するためにはタツチセンサ
を２個対応して設ける方が一層能率的であること
は勿論である。一方NC装置付旋盤のタレツト刃
物台１５には各種の工具１６ａ〜１６ｇが複数個
設けられており、各工具の近傍には基準ブロツク
ゲージ１７がフイーラ１０５の鉤形１０５ａ又は
１０５ｂに接触可能に設けられている。このブロ
ツクゲージは工具１６ａ〜１６ｇの刃先が鉤形に
接触する方向にそれぞれの基準面が向くように取
付けられており、工具に対して接触方向即ちＺ軸
方向又はＸ軸方向の基準となる。この基準ブロツ
クゲージは各工具に対応して設けられている方が
好ましいが基準面方向が同じものは必ずしも各工
具に対応して設けられなくても兼用することも可
能であり、又基準ブロツクゲージに限らず信号発
生するタツチセンサ若しくはインジケータをも用
いることができるものである。

このように形成された本装置はNC装置（図示
せず）の刃物台の現在位置検出機構と組合わせて
刃先位置を検出し、この位置をNC装置に入力し
て刃先位置補正を行なう。

次に作用について述べる。加工物の把持に先だ
ちNC装置からの指示により先づ基準ブロツクゲ
ージ並びに工具の初期値をNC装置に設定する。
即ちチヤツク１の側面位置に退避している旋回腕
８は流体圧シリンダ１２に圧力流体が供給される
ことによりピストンロツド１３が前進してラツ
ク、ピニオンを介して小軸５が旋回される。その
とき加工物有無検出器１１の窓から光が投射され
るが加工物は未だ把持されていないから反射光が
なく検出器は信号を出力しないので旋回腕８は所
定量90゜旋回されてチヤツク１の前面にひじ部９
を進出させる。一方タレツト刃物台の工具１６は
加工物に合わせて１６ｂが選択されて割り出され
たとし、主軸軸線方向（Ｚ軸方向）及び切込方向
（Ｘ軸方向）に刃物台を送り初めに基準ブロツク
１７の基準面をフイーラ１０３の鉤形１０５ａに
Ｘ軸方向から接触させる。刃先の接触によりフイ
ーラ１０３はピボツト１０４を支軸として旋回さ
れ伝達軸１０８の円錐凹面１０７で拘束された球
１０９がフイーラの円錐凹面６により軸方向に押
し出され伝達軸１０８を移動させることにより感
知スイツチ１１１を作用させ信号を発する。この
信号により刃物台１５のＸ軸方向の絶体位置を検
出し基準ブロツクゲージ１７の初期値Ax₁とす
る。次に選択された工具１６ｂの刃先を鉤形１０
５ａにＸ軸方向から接触させ感知スイツチ１１１
を作用させ信号を発する。この信号により刃物台
１５のＸ軸方向の絶対位置を検出し工具１６ｂの
初期値Bx₁とする。この両初期値はNC装置に設
定される。このように初期値の設定が行なわれる
と流体圧シリンダ１２への圧力流体が切換えられ
ピストンロツド１３を後退、小軸５を逆転させて
旋回腕８を待避位置に戻す。そして加工物が搬送
把持されNC装置の指示により所定の加工に入
る。設定した個数の加工が行なわれると工具摩耗
のチエツク指令により圧力流体がシリンダ１２に
供給され再び旋回腕８はチヤツク１前面に向けて
旋回される。このとき加工物有無検出器１１の窓
から光が投射され旋回腕８の45゜旋回付近で光は
加工物があればその表面で反射されて検出器は受
光し、その信号を受けNC装置の指令によつて流
体圧シリンダ１２の圧力流体の送給を切換え急遽
旋回腕８を反転退避させ加工物を搬出する。加工
物がなければ反射光がなく所定量90゜旋回されチ
ヤツク１の前面にひじ部９を進出させる。そこで
刃物台１５がＺ軸・Ｘ軸方向に送られ先づ基準ブ
ロツクゲージ１７の基準面がＸ軸方向からフイー
ラ１０３の鉤形１０５ａに接触（第４図）して検
出スイツチ１１１より信号が発した時点の刃物台
１５の現在位置を現在値Ax₂、としてNC装置に
入力記憶される。次に使用中の工具１６の刃先が
Ｘ軸方向より鉤形１０５ａに接触（第５図）され
検出スイツチ１１１より信号が発した時点の刃物
台１５の現在位置を現在値Bx₂、としてNC装置
に入力記憶する。NC装置内では先の初期値Ax₁，
Bx₁並びに現在値Ax₂，Bx₂に基づき（Bx₁−
Bx₂）−（Ax₁−Ax₂）の演算が行なわれ減算値が
熱変位を除去した工具摩耗量として求められこの
値を補正値として刃物台のＸ軸位置を補正する。
補正が完了すれば工具の使用限界迄再び使用され
るものである。加工物の穴明けにドリル１６ｅが
使用されれば基準ブロツクゲージの面はＺ軸方向
を向きＺ軸方向の補正値が求められる。

以上詳述したように本考案は構成されているた
め外界条件、或いは連続運転による発熱のためタ
ツチセンサを有する計測ヘツドの変位分を刃先位
置測定値から常に除去することができ正確な工具
摩耗量が求められるものである。従つて長時間の
無人化運転においても高い製品精度を維持するこ
とができる大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は刃先検出装置の検出位置での側面図。
第２図はタツチセンサの縦断面図、第３図はフイ
ーラと工具の検出時の関係位置を示す図、第４図
は加工中間時の基準ブロツクゲージによる検出状
態図、第５図は加工中間時の工具の検出状態図で
ある。 ８……旋回腕、１０……タツチセンサ、１２…
…流体圧シリンダ、１５……タレツト刃物台、１
６ａ〜１６ｇ……工具、１７……基準ブロツクゲ
ージ、１０３……フイーラ、１０５ａ，１０５ｂ
……鉤形。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. NC装置付工作機械において、頭部にＸ軸Ｚ軸
   方向の２方向から工具刃先が接触したとき変位を
   検出するフイーラを有し工具の接触により信号を
   発するタツチセンサと該タツチセンサの前記Ｘ軸
   Ｚ軸を含む検出平面が検出位置で刃物台の移動平
   面となるように設けるとともにチヤツク前面の検
   出位置とチヤツク側面の退避位置とに回動可能に
   設けられた旋回腕と該旋回腕を前記２位置に回動
   させるための指令によつて制御される旋回駆動装
   置とよりなる計測ヘツドと、工具を有する刃物台
   に設けた刃先の位置検出方向に基準面を向けた基
   準ブロツクゲージと、前記タツチセンサによる前
   記工具刃先位置の初期値とその後に検出した工具
   刃先位置の測定値との差で求まる変化値にたい
   し、前記基準ブロツクゲージの初期値とその後に
   検出した基準ブロツクゲージの測定値との差であ
   る熱変位量を補償する演算手段とを含んでなり、
   熱変位量を含まない真の工具摩耗量を求めること
   を特徴とする計測ヘツド変位補償式刃先検出装
   置。