JPS6374555A

JPS6374555A - 測定機能を有する数値制御工作機械

Info

Publication number: JPS6374555A
Application number: JP21784386A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamakage; 哲郎山蔭; Hirotada Nakamura; 中村　浩祥; Nobuhito Todama; 登玉　紳人
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1986-09-16
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1988-04-05
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH08348B2

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、先端外周面に接触面が形成された測定子を数
値制御工作機械の主軸に装着し、この測定子を用いて、
主軸の芯出し等を行う測定機能を有する数値制御工作機
械に関するものである。

〈従来の技術〉主軸の芯出しにおいては、数値制御工作機械の主軸に測
定子を装着して、この接触検出用の測定子を工作物に形
成された大向に挿入し、工作物をＸ方向に、測定子をＹ
軸方向に移動させて、測定子の先端外周面に設けられた
接触面を穴の側面に接触させ、接触面が穴の側面に接触
したときの移動量から穴の中心を検出している。このよ
うな芯出しを正確に行うには測定子と主軸の回転中心が
完全に一致していることが要求される。その為、測定子
による芯出しの前に、予め作業者によって測定子を機外
に設置されたツールプリセツタにセットし０度、９０度
、１８０度、２７０度における主軸中心に対する測定子
の振れを求め、その後の工作物の加工あるいは測定に際
し、数値制御装置にこの振れをキー人力することにより
、測定子による測定結果に補正量として補正している。

また、加工物の測定の前にも同様な補正を行っている。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、かかる従来のものにおいては、測定子の
振れを機外のツールプリセンタにより測定しているため
、測定子をツールプリセンタあるいは主軸のテーパ穴に
脱着するに際し、その子−パ穴と測定子とテーパ部との
間に切粉等の異物が挟まって、芯ずれが生じる恐れがあ
る。また、ツールプリセンタにより測定する毎にＪＩＪ
定子の振れを作業者が目で読み取り、その値をキー人力
しなければならず、作業に面倒であると同時に時間がか
かるという問題があった。

く問題点を解決するための手段〉本発明は、接触検出用の測定子を装着する主軸に対して
相対移動可能なテーブル上に設けられ、主軸軸線に平行
な基準面を形成した基準プロ・ンクと、主軸に装着した
測定子が基準ブロックまたは工作物に接触したことを検
出する接触検出手段と、基準ブロックと測定子との接触
面を変えるために主軸を回転させる主軸制御手段と、主
軸に装着された測定子が主軸中心から一定距離ｌ隔てた
基準ブロックまたは工作物に接触するまでの移動量を検
出して測定子の振れの演算を行う演算手段と、測定子に
よる測定結果に演算手段の結果を補正する補正措置を設
けたことを特徴とするものである。

〈作用〉上記した構成により、測定子を主軸に装着した状態で自
動的に測定子の振れを求めメモリに記憶し、測定子によ
る結果に自動補正する。

〈実施例〉以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

ここでは主軸の芯出し位置の補正について述べる。

第１図は数値制御工作機械の全体図を示し、この工作機
械は主として、機械本体ｌと、数値制御装置２と、接触
検出装置３と、測定子振れ補正装置４とによって構成さ
れている。

前記機械本体１を構成するベッド１０上には、サドル１
１が図の左右方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に載架され、
このサドル１１上に工作物Ｗを載置するテーブル１２が
図の前後方向くＸ軸方向）に摺動可能に載架されている
。ベッド１０上に立設されたコラム１３には主軸１Ｌｆ
ｉ　１４が図の上下方向（Ｙ軸方向）に摺動可能に装架
され、この主軸頭１４に駆動モータ１５によって回転駆
動される主軸１６が回転可能に軸承されている。テーブ
ル１２、主軸頭１４およびサドル１１はそれぞれサーボ
モータ１７，１８．１９によってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸
方向に移動されるようになっている。

これらサーボモータ１７，１８．１９と主軸割出駆動モ
ータ２６はドライブユニット５を介して数値制御装置２
に接続され、数値制御装置２から出力される分配パルス
により回転駆動され、これによって主軸１６と工作物Ｗ
との相対位置と主軸の回転割出しが制御される。

前記主軸１６には工作物Ｗの加工を行うために回路の工
具交換装置によって加工工具が装着され、また、工作物
Ｗの加工穴の加工寸法を測定したり、加工穴の芯出しを
行うための測定子ＴＳが装着される。一方前記テーブル
１２上には主軸中心に対する測定子ＴＳ自身の振れを測
定するために、基準ブロック２１が設置されている。基
準ブロック１２には第２図に示すように主軸中心ＰＯか
らＸ軸ｅ方向に一定距離ｌだけ隔てた位置に基準面２２
が形成されている。

また前記主軸頭１４の先端外周部には、電流検出抵抗Ｒ
１を介して交流電源２３に接続された接触検出用のコイ
ル２４が配設されており、主軸１６の周囲を取巻くよう
な磁束を発生している。このため、接触検出用の測定子
ＴＳの先端円周面２０が工作物Ｗおよび基準ブロック２
１に接触すると、第１図に点線で示す誘導電流路を介し
て誘導電流が流れ、コイル２４のインピーダンスを低下
させる。コイル２４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の両端に発生する電圧が増加す
るため、接触検出装置３に高い電圧信号が与えられるよ
うになる。接触検出装置３はこの電圧信号の増加によっ
て工作物Ｗ等と測定子ＴＳとが接触したことを検出する
ようになっており、接触が検出されると接触検出信号Ｔ
ＤＳが送出される。

数値制御装置２は、テープリーダＴＲにて読込まれる紙
テープ２５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２にはＮ
ＣデータとしてプログラムされているＭコード等のデー
タを出力するデータ出力端子と、外部からの指令を受入
れるための入力端子とが設けられている。そして、この
数値制御装置２は、ＮＣデータとして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。

Ｍコードデータの多くは回路の強電制御回路に与えられ
てクーラント供給の制御等が行われるが、Ｍ２Ｏ−Ｍ９
３のＭコードは測定子振れ補正装置４に与えられて測定
子ＴＳの振れの測定および補正等を指令するようになっ
ている。

・前記測定子振れ補正装置４は数値制御によって送り制
御される主軸の芯出しを補正するもので、マイクロコン
ピュータ、メモリ等によって構成されている。この測定
子振れ補正装置４は数値制御装置２からＭ９０〜Ｍ９３
の補助機能命令コードが与えられると、入力端子に軸指
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２から各軸へパルスを分配し、これによって測定
子ＴＳの振れの測定および補正のための送り制御を行う
ようになっている。なおＭコードＭ９０〜Ｍ９３の内容
を下記表１に示す。

表　　　　１測定子の振れを測定するために下記に示すＮＣデータが
紙テープ２５にプログラムされている。

Ｎ　Ｏｏｌ　　Ｇ　ＯＩＸ　−２５００００Ｍ　９０・
・・（１）Ｎ　１０１　　ｘ　２５００００　　　　　
　　・・・（２）上記のようなプログラムに基づいて測
定子２０の振れを測定する動作を第３図のフローチャー
トを参照して説明する。測定子ＴＳが主軸１６に取付け
られ、主軸１６の中心ＰＯが基準点Ｐに位置決めされて
いる。この状態では主軸１６の中心ＰＯは基準面２２に
対しＹ軸の方向に所定量離間した位置に位置され、また
測定子ＴＳの先端円周面２０の一部が基準ブロック２１
の基準面２２に対面している。

続いて前記ＮＣデータ（１）の補助機能Ｍ９０に基づい
て第３図に示す主軸中心ＰＯに対する測定子ＴＳの振れ
の測定動作が実行される。すなわち前記補助機能Ｍ９０
が読出されると、まずステップ３０において、数値制御
装置２の運転モードをテープ運動から指令入力運転に切
換え、これにより数値制御装置２は外ｇｌから与えられ
る指令パルスを指定された軸へ分配するようになる。ス
テップ３１では測定ＴＳが装着されている主軸の回転角
を検出する主軸回転角カウンタｎを零にリセットする。

ステップ３２では主軸中心ＰＯを基準ブロック２０から
２の位置へ位置決めするためにＹ軸。

Ｙ軸、Ｙ軸にパルス発振し位置決め完了する。ステップ
３３は測定子ＴＳの移動量を検出する移動量カウンタＭ
ＶＣの計数値Ｎｎを零にリセットし、ステップ３４でＹ
軸の指令を行いＹ軸に次段ステップ３５でのパルスを１
パルス発振し、テーブル１２を駆動する。そしてステッ
プ３６で前記移動量カウンタＭＶＣの計数値Ｎｎに１を
加算し、ステ、プ３７で測定子ＴＳの先端円周面２０が
基準面２２に接触したか否かを接触検出装置３からの信
号に基づいて判別し、未だ接触が検出されなかった場合
には、前記ステップ３５へ戻って上記動作を繰返す。つ
まり測定子ＴＳは基準面２２に接触するまで基準ブロッ
ク２工と相対的に１パルスづつ移動され、この移動量は
移動量カウンタＭＶＣにより計数される。

このような繰返し動作により前記ステップ３７において
測定子ＴＳが基準面２２に接触したことが判別されると
、ステップ３８において移動量カウンタＭＶＣの計数値
Ｎｎが読出され、この値が所定の記憶エリアに一時記憶
される。ステップ３９では主軸中心ＰＯが基準ブロック
２１から２の位置になる様にＸ１ｐＨ＋の方向にパルス
発振し位置決めされる。ステップ４０は主軸の回転角を
検出する主軸回転角カウンタｎの内容に９０を加算し、
ステップ４１で主軸回転角カウンタｎが３６０かどうか
を判別し、未だ３６０になっていない場合には、ステッ
プ４２でフィードバック制御されている主軸割出駆動モ
ーフ２６にｅパルスを１パルス発振し、主軸１６を９０
度回転駆動させる。次に前記ステップ３３へ戻って上記
動作を繰返す。

つまり主軸の回転角が０度、９０度、１８０度。

２７０度の４つの角度について、測定子ＴＳの先端円周
面２１が４つの角度とも同じ基準面２２に接触するまで
の移動量カウンタＭ　Ｖ　Ｃの計数値Ｎｎを読出してこ
れが所定の各記憶エリアに一時記憶される。

このような繰返し動作により前記ステップ４１で主軸１
６の回転角がｎ＝３６０になったことが判別され測定子
ＴＳの振れが測定される。

次に測定子ＴＳの振れを求める処理に移る。ステップ５
０では主軸回転角カウンタｎを零にリセツトする。ステ
ップ５１は所定の記憶エリアに一時記憶された移動量カ
ウンタＭＶＣの計数値Ｎ。

を読出し、次のステップ５２では主軸回転角カウンタｎ
の内容に９０を加算し、ステップ５３で主軸カウンタｎ
の内容が３６０かどうかを判別し、未だ３６０になって
いない場合には、前記ステップ５１に戻って上記動作を
繰返し、主軸回転角０度、９０度、１８０度、２７０度
の移動量カウンタＮｎの内容が所定の一時記憶エリアか
ら読出される。ステップ５４では前記ステップ５０〜５
３によって読出された移動量カランＭＶＣの計数値ＮＯ
，Ｎ９０・　Ｎ＋　８０・　Ｎ２７０を下式に当てはめ
ることによって測定子ＴＳの振れΔＸ、Δｙを求める（
第２図参照）。

次のステップ５５では、このΔＸ、Δｙが測定子ＴＳの振れの補正値として所定
の記憶エリアに記す、αされる。ステップ５６では指令
入力運転指令の送出を停止して数値制御装置１１２の運
転モードをテープ運転モードに切換え、さらにステップ
５７で補助機能完了信Σ−ＭＦＩＮと起動信号を数値制
御装置２に送出する。

囲路の工具交換装置によって主軸に測定子ＴＳが装着さ
れ公知の方法で、第５図に示すように、工作物Ｗの穴に
測定子ＴＳの先端円周面２０を挿入し、この先端円周面
２０をＸ軸の方向とＸ軸ｅ方向そして、Ｙ軸の方向とＹ
軸ｅ方向に移動させ穴の側面に接触させ、先端円周面２
０が穴の一方の側面に接触するまでの移動量カウンタＭ
ＶＣの計数値Ｎｎを２で割ることにより穴の中心位置を
求める芯出しが行われる。

しかし、前記指令Ｍ５２によって求めた工作物Ｗの穴の
中心位置は測定子ＴＳの振れによって正確な穴の中心位
置が求められていないので、次の第４図のフローチャー
トに示す補正動作をすることによって測定子ＴＳの振れ
を自動補正する。ＮＣデータから測定子の振れ補正指令
のＭ９１が読出されると自動補正が開始される。

ステップ６０，６２．６３はＮＣデータから読出される
Ｍコードが判別され、ステップ６１，６４では補正する
測定子の移動方向に応じて補正フラグをセットする。例
えば前記ＮＣデータがＭ２９の場合にはステップ６１に
おいてＸ方向に補正フラグがセットされる。

ステラフ６５では数値制御装置２の運転モードをテープ
運転から指令入力運転に切換える。

ステップ６６では補正フラグに応じて補正値ΔＸまたは
Δｙを所定の記憶エリアから読出し、ステップ６７では
補正フラグセットされた方向の移動量カウンタＭＶＣの
計数値Ｎｎにステップ６６で読出した補正値が加算され
る。続いてステップ６８で前記補正フラグの状態に基づ
いて軸指定を行い、この指定軸にステップ６９において
パルスを１パルス発振しテーブル１２または主軸１６の
位置を移動させる。そしてステップ７０で移動量カウン
タＭＶＣの計数値Ｎｎより１を減算し、ステップ７１で
移動量カウンタＭＶＣの計数値Ｎｎが零になっているか
どうかを判別し、未だ零になっていない場合には、前記
ステップ６９に戻り、これを移動量カウンタＭＶＣの計
数値Ｎｎが零になるまで繰返す。ステップ７１において
移動量カウンタＭＶＣの計数値Ｎｎが零になったことが
判別されると、次段のステップ７２で指令入力運転の送
出を停止して数値制御装置２の運転モードをテープ運転
に切換え、さらにステップ７３において補助機能完了信
号ＭＦＩＮと起動信号を数値制御装置２に送出してテー
プ運転を再開する。このようにして、一方の方向（例え
ばＸ方向）についての補正が完了する。そして、他方の
方向（例えばＹ方向）についての補正も同様にステップ
６０〜７３のフローをもう一度行うことにより行われる
。

このように測定子ＴＳによる測定値は補正値ΔＸ、Δｙ
が自動補正されることにより、測定子ＴＳの振れは補償
されるようになる。

上述した説明においては、測定子ＴＳの振れを測定子振
れ補正装置４で補正しているが、数値制御装置２の内部
のマイクロコンピュータを使って測定子ＴＳの振れの補
正値を求め自動補正しても良い。

また、測定子ＴＳの振れをテーブル１２を移動させるこ
とにより補正しているが、主軸１６を移動させても良い
。

尚、ここでは主軸の芯出しについて述べたが、基準位は
の測定についてもこの測定子の振れ補正を適用できる。

〈発明の効果〉以上述べたように本発明によれば、接触検出機能を利用
して測定子を主軸に取付けた状態で回転割出し、主軸中
心から一定距′４β隔てた基準面に接触させて振れを自
動測定し補正値を求め、この補正値を測定子による測定
結果に自動補正する補正装置を備えた構成であるので、
測定子の振れに拘らず、常に高精度な芯出しおよび測定
ができる。

また、専用のプログラムを作成することにより無人で定
期的に振れの測定および補正ができる。

第１図は数値制御工作機械の全体構成を示す図、第２図
は測定子の振れを測定する原理を説明するための図、第
３図は測定子の振れを測定する動作を説明するためのフ
ローチャート、第４図は測定子による測定値を補正し位
置決めする動作を説明するためのフローチャート、第５
図は測定子の振れを測定する動作を説明するための図で
ある。

１・・・機械本体、２・・・数値制御装置、３・・・接
触検出装置、４・・・測定子振れ補正装置、５・・・ド
ライブユニ・ノド、１２・・・テーブル、１４・・・主
軸頭、１６・・・主軸、１７゜１８．１９・・・サーボ
モータ、２０・・・測定子の先端円周面、２１・・・基
準ブロック、２２・・・基準面、２Ｇ・・・主軸割出駆
動モータ、ＴＳ・・・測定子、ＰＯ・・・主軸中心、Ｐ
ｌ・・・測定子中心、ｒ・・・測定子の先端部の半径。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）数値制御によって加工された工作物の加工寸法を
測定する機能を有する数値制御工作機械において、接触
検出用の測定子を装着する主軸に対して相対移動可能な
テーブル上に設けられ、主軸軸線に平行な基準面を形成
した基準ブロックと、前記主軸に装着した測定子が基準
ブロックまたは工作物に接触したことを検出する接触検
出手段と、前記基準ブロックと前記測定子との接触面を
変えるために前記主軸を回転させる主軸制御手段と、前
記主軸に装着された前記測定子が前記主軸中心から一定
距離ｌ隔てた前記基準ブロックまたは工作物に接触する
までの前記測定子の各接触面毎の移動量を検出して、そ
の測定結果から前記測定子の振れ演算を行う演算手段と
、工作物加工時あるいは加工寸法測定時等における前記
測定子による測定結果を前記演算手段の結果に基づいて
補正する補正装置とを設けたことを特徴とする測定機能
を有する装置制御工作機械。