JPH081405A - ロストモーション検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具の取付や摩耗等による刃先位置誤差量と
同時に駆動軸サーボ系のロストモーション量を検出して
より高度な工具補正を可能にする。 【構成】 タッチセンサ１２のＸ軸方向を向く面１２ａ
１によりＸ軸座標値を検出し、同様にＺ軸方向を向く面
１２ｃ１によりＺ軸座標値を検出してＸ及びＺ軸方向の
刃先位置誤差量を求める。次に１８０°位置決め方向を
異にしてＸ軸位置決めし、Ｚ軸マイナス方向の動きでタ
ッチセンサ１２の傾斜面１２ｃ２に刃先を当接して二つ
のＺ軸座標値を検出してＸ軸ロストモーション量を求
め、同様にタッチセンサ１２の傾斜面１２ａ２によりＺ
軸位置決め方向の異なる二つのＸ軸座標値を検出してＺ
軸のロストモーション量を求め、誤差量とロストモーシ
ョン量の和を工具補正量とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ旋盤等の工作機械
のロストモーションを検出する方法及びその装置に関
し、特に工具刃先位置誤差量と駆動軸サーボ系のロスト
モーション量を連続して検出することができるロストモ
ーション検出方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＣ旋盤におけるタレット刃物台
に取り付けられた工具の刃先位置検出装置は、図６にそ
の一例を示すように旋盤の主軸台５０１に回転可能に支
持されている主軸５０２の先端にチャック５０３が嵌着
され、主軸台５０１の側面にＬ字形の旋回アーム５０４
が枢支されている。旋回アーム５０４の枢支軸５０５の
先端にピニオン５０６が嵌着されていて、流体圧シリン
ダ５０７のピストン５０８に連結されるラック５１０に
ピニオン５０６が噛合されており、旋回アーム５０４は
上方の待機位置とチャック前方の検出位置とに旋回され
る。

【０００３】旋回アーム５０４の先端にＸ軸及びＺ軸の
それぞれプラス方向とマイナス方向を向く四つの測定子
を有するタッチセンサ５１２が取り付けられていて、工
具Ｔの刃先がタッチセンサ５１２で接触検知されるまで
タレット刃物台５１１を軸移動し、このときの現在位置
（座標値）と予め記憶するタッチセンサの対応測定子の
機械原点からのオフセット値とを比較し、工具の刃先位
置誤差量を求めて工具補正量としている。

【０００４】更に高い加工精度を得たい場合には、工具
補正後試し切削を行って、ワークを計測して得られた誤
差により工具補正量を修正する方法も行われている。ま
た、図７はＸ軸ロストモーション量を測定する方法の一
例を示す図で、主軸５０２と同心になるようにチャック
５０３にテストバー５１４を把持し、タレット刃物台５
１１にダイアルゲージ５１５をＸ軸マイナス方向に向け
て取り付ける。

【０００５】そして図で示す送り軸の軌跡Ａの順序にタ
レット刃物台５１１を軸移動してテストバー５１４に当
接させたときのダイアルゲージ５１５の読みと、送り軌
跡Ｂの順序に軸移動してテストバー５１４に当接させた
ときのダイアルゲージ５１５の読みとの差からＸ軸のロ
ストモーション量を求めていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた工
具刃先位置誤差量とロストモーション量を求める方法は
それぞれ関連のない別個の動作で得られるもので、両者
を連続的に求めようとすると大変な労力と時間がかかる
という問題点を有している。

【０００７】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、工具刃先位置誤差量とロストモーション量を連続的
に検出し、両者を合わせた工具補正量を設定することに
より、高精度の加工を可能とするロストモーション検出
方法及び装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明におけるロストモーション検出方法は、旋盤等
工作機械の工具刃先位置検出装置のタッチセンサを用い
たロストモーションの検出方法であって、前記タッチセ
ンサのＺ軸方向を向く測定子のＸ軸及びＺ軸に対して傾
斜する刃先当接面にＺ軸方向の動きで刃先が接触したと
きのＸ軸位置決めの方向が１８０°異なる同一位置決め
指令値での二つのＺ軸座標値を検出して前記二つのＺ軸
座標値の差からＸ軸ロストモーション量を求め、前記タ
ッチセンサのＸ軸方向を向く測定子のＸ軸及びＺ軸に対
して傾斜する刃先当接面にＸ軸方向の動きで刃先が接触
したときのＺ軸位置決め方向の１８０°異なる同一位置
決め指令値での二つのＸ軸座標値を検出して前記二つの
Ｘ軸座標値の差からＺ軸ロストモーション量を求めるも
のである。

【０００９】また、本発明におけるロスモーション検出
装置は、旋盤等工作機械のタッチセンサにより工具刃先
位置誤差量を検出する工具刃先位置検出装置において、
前記タッチセンサのＸ軸とＺ軸方向を向くＸ軸又はＺ軸
と直角な第１刃先当接面を有する複数の測定子にＸ軸及
びＺ軸に対して傾斜する第２刃先当接面とを設け、位置
決め方向と直角の動きで刃先が前記第２刃先当接面に当
接したときの位置決め方向が１８０°異なる同一位置決
め指令位置での当接方向の二つの座標値を検出して記憶
する記憶手段を設け、前記記憶手段に記憶の二つの座標
値を比較して位置決め方向の１８０°の違いによる位置
決め方向軸のロストモーション量を求めて記憶する手段
とを設けてなり、工具刃先位置誤差量とロストモーショ
ン量を連続して検出できるようにしたものである。

【００１０】記憶手段は位置決め時の送りモードに対応
した座標値を検出して記憶するものであり、求めたロス
トモーション量は前記送りモードに対応したものであ
る。

【００１１】

【作用】請求項１及び請求項２は、タッチセンサのＺ軸
プラス方向を向く測定子の傾斜する第２刃先当接面にＺ
軸マイナス方向の動きで刃先が接触したときのＸ軸プラ
ス方向とＸ軸マイナス方向と位置決め方向が異なる同一
Ｘ軸位置決め指令値に位置決めされた二つのＺ軸座標値
を検出して、その差によりＸ軸ロストモーション量を求
める。

【００１２】同様にタッチセンサのＸ軸プラス方向を向
く測定子の傾斜する第２刃先当接面により位置決め方向
が１８０°異なる二つのＸ軸座標値を検出し、その差に
よりＺ軸ロストモーション量を求めることにより加工精
度の向上を図る。

【００１３】請求項３は、位置決め時の早送り，切削送
り等送りモードと対応するＸ軸とＺ軸のロストモーショ
ン量をそれぞれ求めて記憶し、加工プログラムの位置決
め時の送りモードに合わせて対応するＸ軸又はＺ軸のロ
ストモーション量を読みだしてＸ軸とＺ軸の工具補正量
を求めることにより、更に高度な加工精度の向上を図
る。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづき説明す
る。図１のロストモーション検出装置の概略構成を示す
正面図において、ＮＣ旋盤の主軸台１に主軸２が回転可
能に支持されていて、主軸２の先端にチャック３が同心
に嵌着されている。主軸台１の側面にはＬ字形の旋回ア
ーム４が枢支軸５により枢支されていて、枢支軸５の先
端にピニオン６が嵌着されている。

【００１５】ピニオン６は主軸台１の端面に固着の流体
圧シリンダ７のピストンロッド８に連結されるＺ軸方向
に移動可能なラック１０と噛合されていて、アーム４の
先端部上にＸ軸プラス方向，Ｘ軸マイナス方向，Ｚ軸プ
ラス方向，Ｚ軸マイナス方向を向く四つの測定子１２ａ
〜１２ｄを有するタッチセンサ１２が取り付けられてい
る。

【００１６】タッチセンサ１２の各測定子はそれぞれが
向く方向と直交する第１当接面１２ａ１〜１２ｄ１を有
し、そのうち測定１２ａと１２ｃにはＸ軸及びＺ軸に対
して４５°に傾斜する第２当接面１２ａ２，１２ｃ２を
も有している。そしてタッチセンサ１２を先端に有する
アーム４は流体圧シリンダ７に供給される圧力流体の切
り換えにより旋回して上方の待機位置とチャック３前方
の主軸軸心を通るＸ・Ｚ平面上の検出位置とにタッチセ
ンサ１２を割出すようになっている。

【００１７】一方、ベッド９上にサドル１３がＺ軸方向
に移動可能に載置されていて、サドル１３はベッド９に
固着のＺ軸サーボモータ１７によりボールねじ１８を介
して移動位置決めされる。サドル１３上にはタレット刃
物台１１がＸ軸方向に移動可能に載置されていて、タレ
ット刃物台１１はサドル１３に固着のＸ軸サーボモータ
１５によりボールねじ１６を介して移動位置決めされ、
タレット刃物台１１に工具Ｔが着脱可能に取り付けられ
ている。

【００１８】図２のブロック線図部分は工具刃先位置を
検出してロストモーション量を設定するための数値制御
装置３０内のサーボシステムを示すもので、数値制御装
置３０は大別してメインプロセッサ３１，サーボプロセ
ッサ３２，パワー増幅器３３の三つにより構成されてい
る。

【００１９】メインプロセッサ３１にはタッチセンサ１
２のタッチ信号でタレット刃物台１１のＸ軸又はＺ軸の
現在位置を読み取って測定座標値として記憶する測定座
標値記憶部３４。この測定座標値記憶部３４に記憶のタ
ッチセンサ１２の第１刃先当接面による測定座標値と予
め記憶する第１刃先当接面の機械原点からのオフセット
値とを比較して刃先位置誤差量を算出する算出部３５。
測定座標値記憶部３４に記憶のタッチセンサ１２の４５
°傾斜する第２刃先当接面による位置決め方向の異なる
二つの測定座標値を比較してロストモーション量を算出
する算出部３６。この算出部３５からの誤差量から工具
補正量を算出する工具補正量算出部３７が含まれてい
る。

【００２０】サーボプロセッサ３２はメインプロセッサ
の指令に基づいてパワー増幅器に信号を出力する部分。
パワー増幅器３３はＸ軸サーボモータ１６又はＺ軸サー
ボモータ１７を駆動する部分である。

【００２１】続いて本実施例の作用を図３のフローチャ
ートの順に図４，図５の動作説明図を参照して説明す
る。ステップＳ１において、工具刃先位置の検出に先立
って待機位置にある旋回アーム４を測定位置に回動して
タッチセンサ１２を主軸中心を通るＸ・Ｚ平面上に割出
す。ステップＳ２において、タレット刃物台１１のＸ軸
方向マイナス側への移動で工具Ｔの刃先をタッチセンサ
１２の測定子１２ａのＸ軸に対向する第１刃先当接面１
２ａ１に接触させ、タッチセンサ１２がこの接触を検知
した信号でタレット刃物台１１を停止し、このときのＸ
軸座標値（現在値）を読み取る。

【００２２】次いでステップＳ３において、この読み取
ったＸ軸座標値と予め記憶する測定子１２ａの第１刃先
当接面１２ａ１の機械原点からのオフセット値との差か
らＸ軸の刃先位置誤差量を求める。ステップＳ４におい
て、タレット刃物台１１のＺ軸方向マイナス側への移動
で工具Ｔの刃先を測定子１２ｃの第１刃先当接面１２ｃ
１に接触させ、タッチセンサ１２が接触を検知した信号
でタレット刃物台１１を停止し、このときのＺ軸座標値
を読み取る。

【００２３】次いでステップＳ５において、この読み取
ったＺ軸座標値と予め記憶する測定子１２ｃの第１当接
面１２ｃ１の機械原点からのオフセット値との差からＺ
軸の刃先誤差量を求める。これらの動作により先ず工具
Ｔの取り付け又は摩耗等によるＸ軸及びＺ軸の刃先位置
の誤差量を得る。

【００２４】ステップＳ６において、タレット刃物台１
１をＺ軸方向プラス側へ移動してタッチセンサ１２から
遠ざけ、Ｘ軸方向プラス側に移動させたのち、図４で送
り軸の軌跡ａに示すようにＸ軸方向マイナス側へ移動さ
せて測定子１２ｃの傾斜する第２刃先当接面１２ｃ２の
ある位置に位置決めする。このときのＸ軸位置決め指令
値をＸ１とする。

【００２５】次いでタレット刃物台１１のＺ軸方向マイ
ナス側への移動で工具Ｔの刃先を測定子１２ｃの傾斜す
る第２刃先当接面１２ｃ２に当接させ、タッチセンサ１
２がこの接触を検知した信号で、タレット刃物台１１を
停止し、このときのタレット刃物台１１のＺ軸座標値を
読み取り、これをＺ１とする。

【００２６】ステップＳ７において、タレット刃物台１
１のＺ軸方向プラス側への移動で工具Ｔの刃先をタッチ
センサ１２から遠ざけ、タレット刃物台１１をＸ軸方向
マイナス側に移動したのち、図４で送り軸の軌跡ｂに示
すようにＸ軸方向プラス側への移動で位置決め指令値Ｘ
１に位置決めする。

【００２７】次いでタレット刃物台１１のＺ軸方向マイ
ナス側への移動で、工具Ｔの刃先を測定子１２ｃの傾斜
する第２刃先当接面１２ｃ２に接触させ、タッチセンサ
１２がこの接触を検知した信号でタレット刃物台１１を
停止し、このときのＺ軸座標値を読み取りＺ２とする。

【００２８】次いでステップＳ８において、Ｚ１とＺ２
の差を求める。第２刃先当接面１２ｃ２はＸ軸に対して
４５°の角度を有しているのでＺ１とＺ２の差はＸ軸の
ロストモーション量ΔＸと等しい。

【００２９】ステップＳ９において、タレット刃物台１
１のＸ軸方向プラス側への移動で工具Ｔの刃先をタッチ
センサ１２から遠ざけ、Ｚ軸方向プラス側へ移動させた
のち、図５の送り軸の軌跡ｃに示すように測定子１２ａ
の傾斜する第２刃先当接面１２ａ２のある位置までＺ軸
方向マイナス側へ移動位置決めする。このときの位置決
め指令値をＺ３とする。

【００３０】次いでタレット刃物台１１のＸ軸方向マイ
ナス側への移動で工具Ｔの刃先を測定子１２ａの傾斜す
る第２刃先当接面１２ａ２に接触させ、タッチセンサ１
２がこの接触を検知した信号でタレット刃物台１１を停
止し、この時のＸ軸座標値を読み取りＸ２とする。

【００３１】次いでステップＳ１０において、タレット
刃物台１１のＸ軸方向プラス側への移動で工具Ｔの刃先
をタッチセンサ１２から遠ざけ、タレット刃物台１１を
Ｚ軸方向マイナス側へ移動させたのち図５で送り軸の軌
跡ｄに示すようにＺ軸方向プラス側への移動で位置決め
指令値Ｚ３に位置決めする。

【００３２】次いでタレット刃物台１１のＸ軸マイナス
側への移動で工具Ｔの刃先を測定子１２ａの傾斜する第
２刃先当接面１２ａ２に接触させ、タッチセンサ１２が
この接触を検知した信号で、タレット刃物台１１を停止
し、このときのＸ軸座標値を読み取り、Ｘ３とする。

【００３３】ステップＳ１１において、Ｘ２とＸ３の差
を求める。第２刃先当接面１２ａ２はＺ軸に対して４５
°の角度を有しているので、Ｘ１とＸ２の差はＺ軸のロ
ストモーション量ΔＺと等しい。

【００３４】尚、ロストモーション量は位置決めを行う
際の送り速度により異なる値を示すことが多いので、少
なくとも早送りと切削送りの各送りモードにおいてのロ
ストモーション量を測定して記憶し、加工時の位置決め
を行う際の送りモードに合わせて対応するロストモーシ
ョン量を読み出すようにすれば、より高精度加工が可能
となる。

【００３５】また、第２刃先当接面１２ａ２，１２ｃ２
はＸ軸及びＺ軸に対して４５°の角度を有しているもの
と限定する必要はなく、測定子の検出精度に支障のない
範囲で任意の角度にすることもできる。この場合は角度
に応じて演算により検出座標値の修正を行ったのちロス
トモーションを求める必要がある。

【００３６】

【発明の効果】請求項１と請求項２は、本発明は上述の
とおり構成されているので、次に記載する効果を奏す
る。タッチセンサのＸ軸とＺ軸に対向する複数の測定子
のそれぞれの第１刃先当接面により工具の取付や摩耗等
による刃先位置誤差量の検出を行い、続いて傾斜する第
２刃先当接面に位置決め方向と直角の動きで刃先が当接
したときの位置決め方向が１８０°異なる同一位置決め
指令での二つの当接方向の座標値を比較して、位置決め
方向軸のロストモーション量を検出するようにしたの
で、従来のように試し切削を行って加工寸法誤差を測定
して再度工具補正する必要がなく、短時間に高精度加工
ができる工具補正が可能となる。

【００３９】請求項３は、位置決め時の送りモードに対
応したロストモーション量としたので、早送り又は切削
送り等送り速度の違いによるロストモーション量の差を
工具補正に反映することが可能となり、より高精度加工
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のロストモーション検出装置の
正面図である。

【図２】工具刃先位置を検出してロストモーション量を
設定するためのサーボシステムを示すブロック線図と装
置要部の概略構成図である。

【図３】本実施例の作用の流れを示すフローチャート図
である。

【図４】Ｘ軸ロストモーション量測定動作の説明図であ
る。

【図５】Ｚ軸ロストモーション量測定動作の説明図であ
る。

【図６】従来の技術の工具刃先位置検出装置の正面図で
ある。

【図７】従来の技術の駆動軸サーボ系のロストモーショ
ン測定方法の説明図である。

【符号の説明】

４ 旋回アーム １１ タレッ
ト刃物台 １２ タッチセンサ １２ａ〜１２
ｄ 測定子 １２ａ１〜１２ｄ１ 第１刃先当接面 １２ａ２，１２ｃ２ 第２刃先当接面 ３０ 数値制御装置 ３４ 測定座
標値記憶部 ３５ 刃先位置誤差量算出部 ３６ ロスト
モーション量算出部 ３７ 工具補正量算出部 Ｔ 工具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤等工作機械の工具刃先位置検出装置
   のタッチセンサを用いたロストモーションの検出方法で
   あって、前記タッチセンサのＺ軸方向を向く測定子のＸ
   軸及びＺ軸に対して傾斜する刃先当接面にＺ軸方向の動
   きで刃先が接触したときのＸ軸位置決めの方向が１８０
   °異なる同一位置決め指令値での二つのＺ軸座標値を検
   出して前記二つのＺ軸座標値の差からＸ軸ロストモーシ
   ョン量を求め、前記タッチセンサのＸ軸方向を向く測定
   子のＸ軸及びＺ軸に対して傾斜する刃先当接面にＸ軸方
   向の動きで刃先が接触したときのＺ軸位置決め方向の１
   ８０°異なる同一位置決め指令値での二つのＸ軸座標値
   を検出して前記二つのＸ軸座標値の差からＺ軸ロストモ
   ーション量を求めることを特徴とするロストモーション
   検出方法。
2. 【請求項２】 旋盤等工作機械のタッチセンサにより工
   具刃先位置誤差量を検出する工具刃先位置検出装置にお
   いて、前記タッチセンサのＸ軸とＺ軸方向を向くＸ軸又
   はＺ軸と直角な第１刃先当接面を有する複数の測定子に
   Ｘ軸及びＺ軸に対して傾斜する第２刃先当接面とを設
   け、位置決め方向と直角の動きで刃先が前記第２刃先当
   接面に当接したときの位置決め方向が１８０°異なる同
   一位置決め指令位置での当接方向の二つの座標値を検出
   して記憶する記憶手段を設け、前記記憶手段に記憶の二
   つの座標値を比較して位置決め方向の１８０°の違いに
   よる位置決め方向軸のロストモーション量を求めて記憶
   する手段とを設けてなり、工具刃先位置誤差量とロスト
   モーション量を連続して検出できるようにしたことを特
   徴とするロストモーション検出装置。
3. 【請求項３】 記憶手段は位置決め時の送りモードに対
   応した座標値を検出して記憶するものであり、求めたロ
   ストモーション量は前記送りモードに対応したものであ
   る請求項２記載のロストモーション検出装置。