JPH04159100A - 超音波工具の位置補正方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、複数本の加工軸を有する多軸工具、または断
面円形以外の工具（異形工具）を装着する超音波加工機
において、装着した超音波工具の中心軸周りの回転位置
を補正する超音波工具の位置補正方法に関する。

［従来の技術］ 超音波加工機を用いて加工物に円形以外の異形穴を加工
したり、あるいは複数の穴を同時に加工したりする場合
には、異形工具あるいは多軸工具か用いられる。

これら異形工具や多軸工具を用いた超音波加工機にあっ
ては、例えば、工具に摩耗が生し加工途中で新たな工具
と交換する場合、交換の前後における工具位置を一致さ
せなければ、加工物の同し位置へ連続した加工を行なう
ことかできない。このため、上記加工物に対する位置決
め、すなわちヘッドの中心軸周りの位置決め（位相）か
重要となる。

従来の超音波加工機は、超音波ヘッドか固定されていた
ので、工具側を回転させて位置決めすることかてきず、
もっばらテーブル上の加工物を作業員の人手により調整
して行なっており、作業員の熟練に精度を依存していた
。

［解決すべき問題点］ 上述したように、工具の位置決めを加工物の位置調整に
より行なった場合、その作業は煩雑て時間かかかり、し
かも人手による作業ては高精度な位置決めを望むことは
できなかった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、超音波ヘッドに装着した多軸工具または異形工具の
中心軸周りの回転位置を迅速かつ高精度に補正すること
かてきる超音波工具の位置補正方法の提供を目的とした
。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するために１本発明の超音波工具の位置
補正方法は、多軸又は異形の工具を超音波ヘッドに装着
して、基準姿勢に対する前記工具の回転角度を検出し、
当該検出した回転角度だけ前記超音波ヘッドを回転させ
ることにより工具の位置を補正する方法としである。

また、請求項２の発明にあっては、超音波ヘッドに装着
した前記工具の少なくとも二点に関する座標を位置セン
サを用いて検出し、当該検出した座標及び基準姿勢にお
ける対応する二点の座標にもとづき工具の回転角度を検
出する方法としである。

［作用］ 上述した本発明は、超音波ヘッドの回転により工具の位
置を補正するのて、加工物の位置を調整する従来方法に
比べて迅速に行なうことかできる。

さらに、請求項２の発明は、位置センサを用いて工具の
回転角度を検出するようにしたのて、高精度な補正か可
能となる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は超音波加工機の概略を示す断面正面図、第２図
はヘッド本体の断面正面図、第３図（ａ）、（ｂ）は工
具回転角度の検出動作を示す正面図、第４図は工具回転
角度の検出原理図である。

まず、第１図にもとづいて本発明方法の適用される超音
波加工機の概略を説明する。

図面において１はベットてあり、中央部上面に前後（Ｙ
軸）方向に摺動可能なテーブル２を載置している。また
、ベットｌの両端にはコラム３か直立して設けられてい
る。コラム３．３の上端間にはクロスレール４か設けら
れており、クロスレール４に沿ってサドル５か左右（Ｘ
軸）方向に摺動自在となっている。このサドル５にヘッ
ド本体６か固定されている。

ヘッド本体６は超音波ヘッド７を回転自在に支持してい
る。すなわち、ヘッド本体６は、第２図に示すように、
ころかり軸受８等の回転支持手段により超音波ヘッド７
を支持している。また、ヘッド本体６の上部にはサーボ
モータ９等の駆動手段か設けられており、カップリング
１０を介して超音波ヘッド７の上端に連結され、同ヘッ
ド７を回転駆動する。

超音波ヘッド７の外周には、スリップリング１１の内輪
側１１ａか取り付けられ、へ・ント本体６に固定された
外輪側１１ｂを介して、図示しない超音波発振器からの
超音波信号が伝えられる。

超音波ヘッド７の先端には、工具１２がねし等の締結手
段により固定される。特に、本実施例で用いる工具１２
は、多軸工具または異形工具であるか、これに限らず通
常の一軸工具も取り付けることかできる。なお、第２図
において、１５は原点割出しのためのセンサである。

第１図及び第３図（ａ）、（ｂ）に示すように、テーブ
ル２の隅部には、リミットスイッチ等のタッチセンサか
らなる位置センサ１３かブラケット１４を介して設けら
れている。この位置センサ１３か出力する検出信号は、
図示しない制御装置に送られる。制御装置は、位置セン
サ１３からの検出信号を入力した時点におけるＹ軸座標
（テーブル２の加工原点からの移動量）を入力し、後述
するような工具位置補正のための演算を行なう。

次に、上述した超音波加工機を用いた超音波工具の位置
補正方法を説明する。

工具としては、二本の加工軸１２ａ、１２ｂを有する二
軸工具を対象として説明する。

二軸工具の各加工軸１２ａ、１２ｂ間のピッチなＰとし
た。第４図に示すように、加工軸１２ａ、１２ｂの中心
を結ぶ線分ＡＩＡ、かＸ軸と平行な状態を基準姿勢とし
、この座標データなあらかしめ制御装置内に設置してお
く。

いま、交換後の工具か基本姿勢に対し工具中心０周つに
角度θだけ回転した状態に取り付けられたものとした。

この回転角θ、すなわち交換後の工具における加工軸１
２ａ、１２ｂの中心を結ぶ線分ＢｒＢ＊と線分Ａ　ｒ　
Ａ　２とのなす角θを求める。この回転角θは、線分Ｂ
＋ＢｔのＹ軸座標をδとしたと、ｓｉｎθ＝δ／Ｐであ
るから、これにより知ることかてきる。

すなわち、工具交換後のヘッド本体６を位置センサ１３
近くに接近させ、工具の加工軸１２ａを位置センサ１３
に接触させる。そのときのＹ座標に加工軸１２ａの半径
を加えた距離か、第４因におけるＨｌとなる０次いて、
工具の加工軸１２ｂを位置センサ１３に接触させる。そ
のときのＹ座標に加工軸１２ｂの半径を加えた距離か、
第４図におけるＨ２となる。ＨｌとＨ２が算出されれば
、δはＨ＊　−Ｈ１で求められ、その結果。

ｓｉｎθ＝δ／Ｐにより、回転角θが得られる。

これらの演算は、制御装置（図示せず）内の演算回路で
行なわれる。

このようにして得られた角度θを補正値としてサーボモ
ータ９に与え、工具を角度θ回転させれば基本姿勢と一
致した工具位置か得られる。また、基本姿勢から任意角
度位相をずらして加工する場合には、その角度分の回転
指令をサーボモータ９に与えればよい。

第５図（ａ）、（ｂ）は異形工具の例を示す正面図及び
底面図であり、第６図は同工具の回転角度を検出する場
合の原理図である。

第５図（ａ）、（ｂ）に示すような異形工具の場合には
、位置センサ１３に接触させる基準点を設定するため、
工具２０の基端部に基台２１を設け、基台２１の両端に
検出子２２ａ、２２ｂを取付けた構成としである。

工具２０の基準姿勢に対する回転角は、第６図に示すよ
うに、基準姿勢における検出子２２ａ。

２２ｂの頂点を結ぶ線分Ｃ，Ｃ，と、交換後の工具２０
における検出子２２ａ、２２ｂの頂点を結ぶ線分り、Ｄ
２とか交わる角θで与えられる。そして、この角度θは
、線分Ｄ　ＩＤ　＊のＹ座標をαとしたとｓｉｎθ＝α
／して求められる（たたし、Ｌは検出子２２ａ、２２ｂ
間の距離である。）。

αは次のようにして求めることかできる。すなわち、工
具交換後の検出子２２ａ、２２ｂを位置センサ１３に接
触させてそれぞれのＹ座標Ｉ、。

Ｉ２を検出する。αは１−−　Ｉ　ｌで算出される。

つまり、 ｓｉｎθ＝　ａ　／　Ｌ　＝　　（Ｉ　ｔ　　　Ｉ　ｌ
）　／　Ｌとなり、これにより回転角θが得られる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものてはな
く、要旨を変更しない範囲で種々変形実施か可能である
０例えば、工具の回転角度検出に用いられる位置センサ
としては、タッチセンサに限らず光学的なセンサ等、公
知の種々なセンサが適用できる。また、回転角度検出の
ための基準姿勢は、Ｘ軸に平行としなくてもよく、演算
の便宜を考慮して任意に設定することができる。

さらに、本発明の超音波工具位置補正方法を、本出願人
が先に出願した超音波加工機、すなわち自動的に超音波
工具を交換てきるようにした超音波加工機（特願平２−
２３０３８４号）に適用すれば、工場の無人化を実現で
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波工具位置補正方法
によれば、超音波ヘッドに装着した多軸工具または異形
工具の中心軸周りの回転位置を迅速かつ高精度に補正す
ることができるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は超音
波加工機の概略を示す断面正面図、第２図はヘッド本体
の断面正面図、第３図（ａ）。 （ｂ）は工具回転角度の検出動作を示す正面図、第４図
は工具回転角度検出の原理図、第５図（ａ）、（ｂ、）
は異形工具の例を示す正面図及び底面図てあり、第６図
は同工具の回転角度を検出する場合の原理図である。 トベット　　　　　　２：テーフル ３：コラム　　　　　　４：クロスレール５：サドル　
　　　　　６：ヘツト本体７：超音波ヘッド　　　８：
ころかり軸受９：サーボモータ　　ｌＯ：カップリング
１１ニスリツプリング　１２：工具 １３：位置センサ ２０：異形工具　　　　２１：基台 ２２ａ、２２ｂ：検出子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多軸又は異形の工具を超音波ヘッドに装着して、
   基準姿勢に対する前記工具の回転角度を検出し、当該検
   出した回転角度だけ前記超音波ヘッドを回転させること
   により工具の位置を補正することを特徴とした超音波工
   具の位置補正方法。
2. （２）超音波ヘッドに装着した前記工具の少なくとも二
   点に関する座標を位置センサを用いて検出し、当該検出
   した座標及び基準姿勢における対応する二点の座標にも
   とづき工具の回転角度を検出することを特徴とした請求
   項１記載の超音波工具の位置補正方法。