JP3077263B2 - 加工具の刃先位置検出装置 - Google Patents

加工具の刃先位置検出装置

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JP3077263B2 JP03171254A JP17125491A JP3077263B2 JP 3077263 B2 JP3077263 B2 JP 3077263B2 JP 03171254 A JP03171254 A JP 03171254A JP 17125491 A JP17125491 A JP 17125491A JP 3077263 B2 JP3077263 B2 JP 3077263B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に研削加工に使用さ
れる加工具の刃先位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】研削加工においては、加工開始位置を決
定するために、被加工用ワークと砥石車先端との接触位
置を知る必要がある。従来、このような砥石車先端の接
触位置を求める方法としては、図7に示すように、砥石
台1をZ軸方向に送り、これに軸承された砥石車2の先
端がある程度ワーク3に近接したことが目視により確認
されたならば、砥石車2を手動で回転させながら砥石台
1をZ軸方向に微小量(1μm程度)ずつ移動させてい
き、砥石車2がワーク3と接触して回転しなくなった時
の砥石ヘッドのZ軸方向の座標位置を接触位置、すなわ
ち加工開始位置としていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位置決め方法では、砥石車がほとんど静止に
近い状態で行われる。これに対し、加工時は砥石車が砥
石台内蔵の高周波モータにより高速回転されるから、高
周波モータが加熱されると、砥石軸に伸びが生じる。こ
のため、図8の実線に示す位置に位置決めされていた砥
石車2が破線に示す位置へ変化し、せっかく位置決めし
たZ軸座標位置P0 がP1 の位置へ変位してしまい、砥
石のZ軸座標位置が信頼できなくなる。
【0004】また、ワーク3に砥石車2の先端を接触さ
せて加工開始位置を決定する方法では、位置決め時に砥
石車がワークを削ってしまうため、正確な砥石の先端位
置がつかみにくいという問題があった。また、接触検知
ピンを使用する方法もあるが、これは振動タイプのタッ
チセンサ形式であるため、誤動作し易く、正確性に欠け
る問題があった。
【0005】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、砥石車などの加工具の刃先位置を非接触で検出でき
るようにした刃先位置検出装置を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】クレーム対応図にある図
1に従い本発明を説明すると、本発明は、テーブル11
上のワークWに対し切込み方向に相対移動する加工具1
10と、テーブル11上に設置され、交叉する2方向の
スキャンビーム120a,120bを加工具110に対
し照射することにより2方向のスキャンビーム交点12
0cと加工具刃先間の相対位置を検出する非接触式の位
置検出手段120と、非接触式位置検出手段120から
の出力信号に基づいてスキャンビーム120a,120
bと加工具刃先とが接する位置までテーブル11および
加工具110を相対移動制御する制御手段130とを備
えてなるものである。
【0007】
【作用】上記の構成により、非接触式の位置検出手段1
20からの2方向のスキャンビーム120a,120b
が加工具110に向けて照射されると、加工具110の
スキャンビームに対する位置により非接触式位置検出手
段120から出力される位置信号が異なるから、この位
置信号に基づいて制御手段130によりスキャンビーム
120a,120bと加工具刃先とが接するようにテー
ブル11および加工具110を制御すれば、加工具11
0の刃先をスキャンビームと接する所定位置に位置決め
できる。これによって、加工具110の刃先位置を加工
時の同一条件下で、かつ非接触で検出できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2〜図6に基づ
いて説明する。図2は、砥石の刃先検出装置を備えた研
削盤の概略構成図である。図2において、研削盤10
は、X軸方向に移動するスライドテーブル11およびス
ライドテーブルをX軸方向に移動させるサーボモータ1
2と、砥石車13を軸承し、かつ回転駆動する砥石台1
4および砥石台14をZ軸方向に移動させるサーボモー
タ15を備える。スライドテーブル11上には、低熱変
位部材からなるワーク取付治具16を介してワークWが
載置され、さらに砥石車13の刃先位置を非接触で検出
するための非接触式位置検出器、例えばレーザスキャン
マイクロメータ18が設置されている。
【0009】レーザスキャンマイクロメータ18は、ス
ライドテーブル11上にその移動方向と直交する方向
に、所定間隔離して正対させたレーザ発生部19および
受光部20を備え、レーザ発生部19からは、図2に示
すように直角2方向に走査される2つのレーザビーム1
9a,19bが受光部20に向け出射されるようになっ
ている。また、受光部20には、直角2方向のレーザビ
ーム19a,19bの光点位置を別々に検出するシリコ
ンホトダイオードのような光検出素子(不図示)が使用
され、この各半導体光検知素子に対応して、それぞれの
レーザビーム入射位置で発生した光電流を取り出す出力
端子21a,21bおよび22a,22bが受光部20
に設けられている。
【0010】図3は、砥石の刃先検出機構を備えた研削
盤の送り制御装置の全体構成を示すブロック図である。
図3において、数値制御装置23は、全体を管理し制御
する中央処理装置(以下CPUという)24,記憶装置
25,X軸パルス発生回路26,Z軸パルス発生回路2
7,およびインターフェース28から構成され、各パル
ス発生回路26,27から送出される指令パルスは対応
するそれぞれのX軸駆動回路29,Z軸駆動回路30に
供給される。それぞれの駆動回路29,30には、X軸
用サーボモータ12,Z軸用サーボモータ15がそれぞ
れ接続されている。
【0011】記憶装置25には、砥石の位置を検出する
ためのプログラム、ワークの加工プログラム、レーザス
キャンマイクロメータ18により検出したレーザビーム
19aと19bとの交点に相当する原点から砥石研削点
(ビーム接触点A,図6参照)までの距離a、ワークW
の加工開始点C(図6参照)から砥石研削点AまでのX
軸方向の位置データ(X=w+H3+a)、ワークWの
加工開始点Cから砥石研削点AまでのZ軸方向の位置デ
ータ(Z=H1−H2−h)などが格納されている。ま
た、インターフェース28には、レーザスキャンマイク
ロメータ18が接続されている。
【0012】なお上記実施例において、砥石車13が加
工具110を、レーザスキャンマイクロメータ18が位
置検出手段120を、レーザビーム19a,19bがス
キャンビーム12a,12bを、数値制御装置23は制
御手段130を、それぞれ構成する。
【0013】次に、本実施例の動作を図3〜図6を参照
して説明する。研削盤10が動作を開始すると、まず、
砥石の先端検出プログラムが実行される。砥石の先端検
出に際し、そのプログラムがスタートすると、まず、C
PU24からの指令値にしたがって、X軸パルス発生回
路26を動作させ、このパルス発生回路26から送出す
るパルス信号を駆動回路29を介してサーボモータ12
に加えることにより、サーボモータ12を駆動してスラ
イドテーブル11を指令パルス数分だけX軸方向に右進
させる。これにより、図4に示すように砥石先端の検出
開始位置にいた砥石台14は矢印に示すようにレーザス
キャンマイクロメータ18のレーザビーム19aと対向
する位置に相対移動される。
【0014】その後、CPU24での砥石位置検出プロ
グラムの解析に伴いCPU24から送出される指令値に
したがい、Z軸パルス発生回路27を動作させ、このパ
ルス発生回路27から送出されるパルス信号を駆動回路
30を介してサーボモータ15に加えることにより、サ
ーボモータ15を駆動して砥石台14を指令パルス数分
だけZ軸方向に図4の矢印に示すように降下させ、砥石
車13の先端が水平方向にスキャンされるレーザビーム
19aと交叉する状態になるまで降下する。この時、砥
石車13は加工時と同じ高速度で回転されている。
【0015】次に、砥石台14を上昇,加工方向に微移
動させてレーザビーム19aを中心に砥石先端を上下さ
せることにより、砥石研削点Aを検知するためのA点検
知の直前を探す。ここで、直前とは、図5に示すように
レーザビーム19aの径dが砥石車13の先端13aに
よって略 1/2d遮ぎられたとき、砥石車の先端であると
認識することであり、この境界を超えるか否かのぎりぎ
りの位置が直前となる。
【0016】砥石研削点Aの直前検知に際しては、図4
の矢印に示すように、砥石車13の先端部が一旦レーザ
ビーム19aと大きく交叉した状態まで降下させた位置
から砥石台14を上昇させ、砥石先端で遮ぎられるレー
ザビーム19aの位置を受光部20内の半導体光検出素
子により検出し、この検出信号を出力端子21a,21
bを通してCPU24に取り込むことにより、砥石研削
点Aを検知する直前かを判定する。直前であることが判
定されると、次の砥石研削点Bの直前検知に移行する。
【0017】砥石研削点Bの直前検知に際しては、ま
ず、CPU24から送出される指令値にしたがってX軸
パルス発生回路26を動作させ、このパルス発生回路2
6から送出されるパルス信号を駆動回路29を介してサ
ーボモータ12に加えることにより、サーボモータ12
を駆動してスライドテーブル11をX軸方向に図4の矢
印に示すように右進させ、砥石車13の研削点B側が垂
直方向にスキャンされるレーザビーム19bと交叉する
状態になるまで右進する。
【0018】その後、砥石車13のB点側先端部が一旦
レーザビーム19bと大きく交叉した状態まで右進させ
た位置からスライドテーブル11を左進させ、砥石車1
3のB点側で遮ぎられるレーザビーム19bの位置を受
光部20内の半導体光検出素子により検出し、この検出
信号を出力端子22a,22bを通してCPU24に取
り込むことにより、砥石研削点Bを検知する直前かを判
定する。直前であることが判定されると、砥石研削点の
直前検知が終了する。
【0019】砥石研削点AおよびBの直前検知が終了す
ると、レーザビーム19aと19bとの交点である原点
(0,0)から砥石研削点A,Bまでの距離a,b(図
6参照)をCPU24で算出し、これを記憶装置25に
記憶する。したがって図6に示すように、スライドテー
ブル11から原点(0,0)までの距離H1,ワーク取
付治具16の高さH2,ワーク取付治具16から原点
(0,0)までの距離H3,およびワークWの高さh,
ワーク取付治具16の側端面からワークWまでの距離w
は判明しているから、砥石研削点AでワークWの上面を
研削する場合、X=(w+H3+a)およびZ=(H1
2−h)から求められる砥石研削点Aの位置によって
ワークWの上面右端の加工開始位置Cを決定することが
できるとともに、検出された位置データにより自動刃先
補正も可能になる。同様にして、砥石研削点Bでワーク
Wの右側面を研削する場合で、X=(w+H3)および
Z=(b+H1−H2−h)から求められる砥石研削点B
の位置によってワークWの側面上端の加工開始位置Cを
決定し得る。
【0020】このような本実施例にあっては、レーザビ
ームが直角2方向に走査されるレーザスキャンマイクロ
メータ18,およびこれからの出力信号により制御され
るテーブル11および砥石台14を用いて砥石先端とレ
ーザビームとがビーム径の略1/2程度遮ぎる位置まで
砥石先端をレーザビームに対して移動し、これにより砥
石研削点A,Bを検出できるようにしたので、砥石車1
3を加工時と同じ条件で砥石車13を回転させた状態
で、しかも無接触で砥石先端の位置を正確かつ自動的に
検出することができ、かつ位置決めできるとともに、研
削時のワーク加工開始位置も正確に決定し得る。
【0021】また、砥石車の先端位置検出時は、レーザ
ビームがスキャンしている範囲内に砥石車の先端部を挿
入するだけで検出可能となるため、その位置検出を短時
間で簡便に行うことができる。さらにまた、従来のよう
に砥石車をワークなどに接触させて位置決めする方法に
比べ砥石車を破損させる危険も少なくなるという利点が
ある。
【0022】なお、他の実施例として、スライドテーブ
ル11をX軸に移動させる代りに、砥石台14をX軸方
向に移動させても良い。本発明の実施例は、請求項に記
載した範囲を逸脱しない限り種々に変形し得る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビームスキャンマイクロメータからなる計測手段を用い
て、スキャンビームと加工具先端とが接する位置まで加
工具をスキャンビームに対し移動制御して加工具先端を
検出できるようにしたので、加工時と同一の条件下で加
工具の刃先位置を非接触で自動的に検出できるとともに
精密な加工具の位置決めもできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における加工具の刃先位置検出装置のク
レーム対応図である。
【図2】本発明の刃先検出装置を適用した一実施例を示
す研削盤の概略構成図である。
【図3】本実施例における送り制御装置のブロック図で
ある。
【図4】本実施例における砥石先端の位置検出の動作状
態を示す説明図である。
【図5】本実施例における砥石先端検出時のレーザビー
ムと砥石との関係を示す説明図である。
【図6】本実施例における砥石とレーザビームおよびテ
ーブル,ワークとの砥石先端の位置検出における関係を
示す説明図である。
【図7】従来の砥石先端の位置決め方法を示す説明図で
ある。
【図8】従来の砥石位置決めの説明図である。
【符号の説明】
10 研削盤 11 X軸テーブル 12 サーボモータ 13 砥石車 14 砥石台 15 サーボモータ 18 レーザスキャンマイクロメータ 19 レーザ発生部 20 受光部(光検出素子) 23 数値制御装置 24 CPU 25 記憶装置 120 位置検出手段 130 制御手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−88555(JP,A) 特開 昭59−31402(JP,A) 特開 平4−315556(JP,A) 特開 平4−190103(JP,A) 実開 昭47−34494(JP,U) 実公 昭48−3196(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 17/24 B24B 49/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テーブル上のワークに対し切込み方向に
    相対移動する加工具と、前記テーブル上に設置され、交
    叉する2方向のスキャンビームを前記加工具に対し照射
    することにより2方向のスキャンビーム交点と加工具刃
    先間の相対位置を検出する非接触式の位置検出手段と、
    前記非接触式位置検出手段からの出力信号に基づいてス
    キャンビームと加工具刃先とが接する位置まで前記テー
    ブルおよび前記加工具を相対移動制御する制御手段とを
    備えたことを特徴とする加工具の刃先位置検出装置。
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