JP2002321140A

JP2002321140A - 工作機械のワーク計測装置

Info

Publication number: JP2002321140A
Application number: JP2001127251A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nakajima; 智広中島; Iwao Okada; 巌岡田; Toshiharu Hayashi; 敏晴林
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】測定子によるワークの計測範囲をより広くす
ることができるワーク計測装置を提供する。【解決手段】複合加工旋盤上でワークWと相対移動可
能な位置に設けられた測定子15によりワークWを計測す
るワーク計測装置である。刃物台のタレット７の回転工
具取付ステーションに、測定子15を旋回自在に設ける。
測定子15は、旋回軸部15aおよび旋回軸部15aから偏心し
た位置にある測定部15cを有する。測定子15を、回転工
具駆動用モータによってその旋回軸部15aの軸線の周り
に旋回させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、旋盤、マシニン
グセンタ、放電加工機などの工作機械上において、ワー
クと相対移動可能な位置に設けられた測定子によりワー
クを計測するワーク計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械で加工したワークを、ローダな
どにより次工程に搬送する際に、次工程で支障が出るこ
とを防止することや、あるいは既に欠陥品となっている
ワークを次工程において加工する無駄を省くことを目的
として、次工程に搬送する前に、ワークを加工した工作
機械上でワークの加工部の寸法を計測することが行われ
ている。また、加工による熱変形により主軸軸線が正規
の位置からずれたり、傾いたりした場合に生じる加工誤
差を検知し、作業者に知らせたり、刃先位置の補正を行
わせたりすることを目的として、ワークを加工した工作
機械上でワークの加工部の寸法を計測することが行われ
ている。さらに、未加工ワークの位相決めや、マシニン
グセンタにおける加工前の原点設定を行う目的で、工作
機械上でワークの基準面の位置を計測することが行われ
ている。

【０００３】従来、このようなワークの計測は、送りに
よりワークと相対的に直線移動する部分に固定された測
定子を使用し、工作機械の送りを利用して測定子をワー
クに接触させることにより行われている。

【０００４】たとえば放電加工機においては、加工ヘッ
ドの主軸の電極取付部に加工電極に代えて測定子が取り
付けられ、加工ヘッドをワークに対して直線的に移動さ
せることにより、測定子をワークに対して移動させてワ
ークに接触させ、これによりワークの寸法を計測してい
る。

【０００５】また、旋盤においては、刃物台のタレット
の工具取付ステーションに測定子が取り付けられ、刃物
台をワークに対して直線的に移動させることにより、測
定子をワークに対して移動させてワークに接触させ、こ
れによりワークの寸法を計測している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
計測方法では、計測範囲が、加工電極や工具とワークと
の相対移動範囲、すなわちワークの加工範囲に制限され
るという問題がある。また、測定子の取付位置によって
は、さらに計測範囲が制限されることがある。

【０００７】この発明の目的は、上記問題を解決し、測
定子によるワークの計測範囲をより広くすることができ
るワーク計測装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段と発明の効果】請求項１の
発明によるワーク計測装置は、工作機械上でワークと相
対移動可能な位置に設けられた測定子によりワークを計
測するワーク計測装置であって、送りによりワークと相
対的に直線移動する部分に旋回自在に設けられ、かつ旋
回軸部および旋回軸部から偏心した位置にある測定部を
有する測定子と、測定子を、その旋回軸部の軸線の周り
に旋回させる旋回駆動手段とを備えているものである。

【０００９】請求項１の発明のワーク計測装置によれ
ば、送りを利用して測定子をワークに対して直線的に移
動させることに加えて、旋回駆動手段により測定子をそ
の旋回軸部の軸線のまわりに旋回させることができるの
で、送りを利用して測定子をワークに対して直線的に移
動させるだけの場合に比べて、測定子の測定部のワーク
への接触範囲が広がる。したがって、測定子によるワー
ク寸法の計測範囲が広がる。

【００１０】請求項１の発明のワーク計測装置におい
て、上記旋回駆動手段が、複合加工旋盤の回転工具駆動
手段であることがある。

【００１１】また、請求項１の発明のワーク計測装置に
おいて、上記旋回駆動手段が、放電加工機の加工電極を
回転させる手段であることがある。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、この発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。

【００１３】図１〜図２はこの発明によるワーク計測装
置を備えた複合加工旋盤を示し、図３はワーク計測装置
の電気的構成を示す。

【００１４】図１において、複合加工旋盤は、ベッド
(1)上に設けられかつチャック(3)が取り付けられた主軸
(4)を回転自在に支持している主軸台(2)と、ベッド(1)
上に主軸(4)の軸線方向であるＺ軸方向に移動するよう
に設けられたサドル(5)と、サドル(5)上にＺ軸方向と直
交するＸ軸方向に移動するように設けられた刃物台(6)
と、刃物台(6)上にＺ軸と平行な軸線のまわりに旋回自
在に設けられたタレット(7)とを備えている。

【００１５】サドル(5)は、Ｚ軸送りモータ(8)により、
送りねじ(9)を介して案内(10)に案内されてＺ軸方向に
移動させられるようになっている。刃物台(6)は、Ｘ軸
送りモータ(11)により、送りねじ(12)を介して案内(13)
に案内されてＸ軸方向に移動させられるようになってい
る。タレット(7)は複数の工具取付ステーションを有し
ており、いずれかの工具取付ステーションに回転工具が
取り付けられるようになっている。回転工具取付用ステ
ーション(7a)に取り付けられた回転工具は、刃物台(6)
に設けられかつ回転工具を駆動する工具駆動モータ(14)
により回転させられるようになっている。

【００１６】この実施形態においては、複合加工旋盤
は、図２に示すように、主軸(4)のチャック(3)により把
持される小径部(W1)と、小径部(W1)に段部を介して一体
に形成された大径部(W2)とよりなる段付き筒状ワーク
(W)の内周面に内面旋削加工を施すものである。そし
て、ワーク計測装置は、加工後のワーク(W)の内径を計
測するのに用いられる。なお、複合加工旋盤は、ベッド
(1)上にＺ軸方向に移動自在に設けられた心押台を備え
ているが、上記のような内面旋削加工には用いられない
ので、その図示は省略する。

【００１７】ワーク計測装置は、タレット(7)の回転工
具取付用ステーション(7a)に、回転工具の代わりに旋回
自在に取り付けられた測定子(15)を備えている。測定子
(15)は、Ｚ軸と平行な旋回軸部(15a)と、旋回軸部(15a)
から半径方向に突出したアーム部(15b)と、アーム部(15
b)の先端に設けられ、かつ旋回軸部(15a)と平行になる
とともにワーク(W)側に突出した測定部(15c)とよりな
り、刃物台(6)に設けられた工具駆動モータ(14)によ
り、旋回軸部(15a)の軸線の周りに旋回させられるよう
になっている。測定部(15c)の先端は球状となされてい
る。測定子(15)は、測定部(15c)がワーク(W)と接触した
際の測定部(15c)の変位により接触を検知する。

【００１８】次に、ワーク計測装置の電気的構成につい
て説明する。

【００１９】図３に示すように、ワーク計測装置は、キ
ーボードなどの入力部(20)により入力された指令、ある
いはプログラム記憶部(21)に記憶されていた指令プログ
ラムに応じて送りモータ(8)(11)を制御する送りモータ
制御部(22)と、同じく上記指令または指令プログラムに
応じて工具駆動モータ(14)を制御する工具駆動モータ制
御部(23)と、上記指令または指令プログラムに基づいて
関数を発生し、送りモータ制御部(22)および工具駆動モ
ータ制御部(23)に指令を与える関数発生部(24)と、測定
子(15)の測定部(15c)がワーク(W)に接触した場合にその
位置を検出して検出信号を出力する検出部(25)と、測定
子(15)の旋回中心に対する測定部(15c)の偏心量を記憶
している偏心量記憶部(26)と、送りモータ(8)(11)に設
けられている送り位置検出器(27)により検出される送り
位置、工具駆動モータ(14)に設けられている回転角度検
出器(28)により検出されている測定子(15)の回転角度、
検出部(25)から出力される検出信号および偏心量記憶部
(26)に記憶される旋回中心に対する測定部(15c)の偏心
量に基づいてワーク(W)の寸法を求め、表示部や記憶部
などの出力部(29)に出力する演算部(30)とからなる。

【００２０】上記複合加工旋盤によりワーク(W)に内面
旋削加工を施した後、内面旋削加工が施されたワーク
(W)の内径を計測する方法について説明する。

【００２１】加工が終了すると、入力部(20)により入力
された指令またはプログラム記憶部(21)に記憶されてい
た指令プログラムに基づいて、関数発生部(24)は関数を
発生し、送りモータ制御部(22)および工具駆動モータ制
御部(23)に指令を与えて、刃物台(6)をＸ軸方向および
Ｚ軸方向に移動させるとともに、測定子(15)を旋回軸部
(15a)の軸線周りに旋回させる。測定子(15)の測定部(15
c)がワーク(W)の内周面に接触すると、検出部(25)はそ
の位置を検出して位置データを演算部(30)に出力する。
演算部(30)は、この位置データと、送り位置検出器(27)
により検出される送り位置と、回転角度検出器(28)によ
り検出される測定子(15)の回転角度と、偏心量記憶部(2
6)に記憶されている旋回中心に対する測定部(15c)の偏
心量に基づいてワーク(W)の寸法を演算する。すなわ
ち、演算部(30)は、測定子(15)の回転角度と偏心量から
測定子(15)の旋回中心と測定部(15c)の位置との差を求
め、これを検出部(25)から出力される位置データに加減
することにより、ワーク(W)の寸法を求める。ワーク(W)
の寸法を求めると、演算部(30)はこの寸法を出力部(29)
に出力する。このような動作を繰り返して、ワーク(W)
の所定箇所の内径が計測される。

【００２２】図４はこの発明によるワーク計測装置を備
えた放電加工機を示す。なお、図４に関する説明におい
て、図４の上下を上下といい、左側を前、これと反対側
を後というものとする。また、図４の紙面表側を右、こ
れと反対側を左というものとする。

【００２３】図４において、放電加工機は、ベッド(31)
上に左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設けられたサド
ル(32)と、サドル(32)上に前後方向（Ｙ軸方向）に移動
自在に設けられたコラム(33)と、コラム(33)に上下方向
（Ｚ軸方向）に移動自在に設けられかつ電極取付部(35)
を有する垂直状主軸(36)を回転自在に支持している加工
ヘッド(34)と、加工槽(37)と、加工槽(37)内において下
台(38)に支持されたテーブル(39)とを備えている。

【００２４】サドル(32)は、Ｘ軸送りモータ(40)によ
り、送りねじ（図示略）を介して案内(41)に案内されて
Ｘ軸方向に移動する。コラム(33)は、Ｙ軸送りモータ(4
2)により、送りねじ(43)を介して案内(44)に案内されて
Ｙ軸方向に移動する。加工ヘッド(34)は、Ｚ軸送りモー
タ(45)により、送りねじ(46)を介して案内(47)に案内さ
れてＺ軸方向に移動させられるようになっている。

【００２５】この実施形態においては、放電加工機は、
テーブル(39)上に固定されるワーク(WX)に放電加工を施
すものである。そして、ワーク計測装置は、未加工ワー
ク(WX)の位相決めを目的として、その側面の寸法を計測
するのに用いられる（ワーク計測装置は、加工ヘッド(3
4)の電極取付部(35)に、加工電極の代わりに取り付けら
れた測定子(48)を備えている。測定子(48)は、上下方向
を向いている旋回軸部(48a)と、旋回軸部(48a)の下端か
ら半径方向に突出したアーム部(48b)と、アーム部(48b)
の先端に下向きに設けられた測定部(48c)とよりなり、
加工ヘッド(34)に設けられた主軸駆動モータ（図示略）
により、旋回軸部(48a)の軸線の周りに旋回させられる
ようになっている。測定部(48c)の先端は球状となされ
ている。測定子(48)は、測定部(48c)がワーク(WX)に接
触した際にワーク(WX)と測定部(48c)の間の通電により
接触を検知する。

【００２６】ワーク計測装置の電気的構成は、図３に示
すものとほぼ同様であり、工具駆動モータ制御部(23)の
代えて、主軸駆動モータを制御する駆動モータ制御部が
設けられること、および送りモータ制御部(22)が３つの
送りモータ(40)(42)(45)を制御することが異なってい
る。そして、複合加工旋盤の場合と同様にしてワーク(W
X)の側面の寸法が計測される。

【００２７】図５は放電加工機に備えられるワーク計測
装置の変形例を示す。

【００２８】この場合、主軸(36)の側面に支持部(50)が
設けられ、この支持部(50)に測定子(48)が旋回軸部(48
a)の軸線の周りに回転自在に取り付けられている。測定
子(48)は、支持部(50)に備えられた測定子駆動モータ
（図示略）により旋回軸部(48a)の軸線の周りに旋回さ
せられる。その他の構成は、図４に示すものと同様であ
る。

【００２９】このワーク計測装置の電気的構成は、図４
に示す放電加工機の場合とほぼ同様であり、駆動モータ
制御部が、測定子駆動モータを制御することが異なって
いる。

【００３０】なお、上記の実施形態においては、説明の
簡略化のために、測定子(15)(48)の測定部(15c)(48c)の
先端の形状やセンサの感度に対する補正は省略されてい
るが、一般的なプローブと同様に、測定部(15c)(48c)先
端の球状部の寸法および形状の精度や、測定部(15c)(48
c)の先端を接触させたときの回転感度毎の感度の差など
の補正を適用することはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるワーク計測装置を備えた複合旋
盤の一部を切り欠いた平面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】図１のワーク計測装置の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図４】この発明によるワーク計測装置を備えた放電加
工機を示す一部を切り欠いた側面図である。

【図５】放電加工機に備えられるワーク計測装置の変形
例を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

(14)：工具駆動モータ (15)(48)：測定子 (15a)(48a)：旋回軸部 (15c)(48c)：測定部 (W)(WX)：ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林敏晴愛知県丹羽郡大口町下小口５丁目25番地の１オークマ株式会社内Ｆターム(参考） 3C029 AA01 3C045 HA07 3C059 AA01 AB01 CF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械上でワークと相対移動可能な位
置に設けられた測定子によりワークを計測するワーク計
測装置であって、送りによりワークと相対的に直線移動
する部分に旋回自在に設けられ、かつ旋回軸部および旋
回軸部から偏心した位置にある測定部を有する測定子
と、測定子を、その旋回軸部の軸線の周りに旋回させる
旋回駆動手段とを備えている工作機械のワーク計測装
置。
【請求項２】上記旋回駆動手段が、複合加工旋盤の回
転工具駆動手段である請求項１のワーク計測装置。
【請求項３】上記旋回駆動手段が、放電加工機の加工
電極を回転させる手段である請求項１のワーク計測装
置。