JPS6111727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボーリングバーの工具の摩耗量を自動
的に補正する工具補正機能を備えたボーリング加
工装置に関するものである。その目的とするとこ
ろは、計測された工具の摩耗補正量を加工工程の
途中において自動的に補正するとともに、工具の
摩耗管理を容易にし、しかも低価格で構成するこ
とにある。ボーリング加工に際して、工具の摩耗
に伴い次第に加工寸法が減少することは一般によ
く知られていることである。従つて通常の切削を
継続する場合において、正規の加工寸法をその公
差内に維持することは限界がある。そのために工
具の摩耗量に応じて逐次補正を自動的に行う方法
は種々行われている。しかし例えばマシニングセ
ンタの如く工具を自動的に交換する工作機械にお
ける従来の方法は、補正のため専用と駆動装置を
必要とし、このため機械構成が複雑となり又高価
になる欠点があつた。例えば、主軸後部に補正の
ための制御モータを取り付けたり、流体アクチユ
エータを取り付けたり、又主軸に取り付けられた
工具保持具に駆動源を設けたり等の方法がなされ
てきた。又検測機能を付加した装置もあるが、構
造が複雑で汎用性がなく工作物の特定穴専用にな
る等高価な構成となつていた。本発明は前述した
従来の欠点を解消し、ボーリング加工が終了した
後、工作物の内径を測定し、その結果、設定値と
測定値との誤差が公差範囲を外れた場合に、誤差
分を切削のための主軸駆動と同じ駆動源により補
正動作を行う簡単で低価格構成の補正機能をもつ
た工具装置を提供せんとするものである。

つまり機械本体構成に補正工具を取付けること
で特に改造する必要はない。例えば、主軸の定角
度割出し装置や、また多軸スピンドルのハウジン
グを固定するための突き出し部材、更に駆動源は
既存の主軸用DCモータにより主軸を定角度緩動
回転させる等従来のものをそのまゝ使用する。新
しく追加するものとしては主軸の回転角度を検出
するための、簡単な付属機器や補正機能をもつた
工具ホルダーを追加するだけで工具刃先の全自動
補正を行うことができる。前記補正機能をもつた
工具ホルダーは通常の切削工具ホルダーと同様、
例えばマシニングセンターのマガジンに収容可能
な標準マウント構成となつている。従つて本発明
によれば従来機に追加機能として補正機能をもつ
た工具ホルダーを簡単に取り付けることが可能
で、構成の簡素化と同時に経済的な面で大きな効
果を有している。以下本発明を第１図から第１２
図までの図面について詳細に説明する。先づ第１
図から第３図までは補正用工具ホルダーの第１の
実施例で螺合動作の相対運動により可撓工具で補
正する方法である。工具ホルダーの構成が非常に
簡素になつているところに特徴がある。第１図に
おいて、主軸頭１内に組み込まれた主軸２は主軸
用DCモータ３７（第１１図）によりベルトを介
して駆動されている。前記主軸２の前部は割溝を
設け、キー３がボルト４により取り付けられてい
る。又キー３は前部を主軸２の端面より突設し、
工具ホルダー５はホルダーのキー溝を前記キー３
と係合し、テーパ部５Ａを主軸２の穴内周面に密
着させ、且つ後部先端に螺着されたプルスタツト
６を締結コレツトにより主軸後方へ引き込まれ、
主軸２に対して固着されている。前記工具ホルダ
ーの中央部は通常の切削工具ホルダーと同様、マ
シニングセンターのアーム等で把持可能なように
図示の如く台形溝が外周に沿つて設けられてい
る。又前記工具ホルダー５のねじ部５Ｂには保持
ナツト７（位置設定部材）が螺合している。前記
保持ナツト７の外周には軸方向に沿つてコ字形の
割溝が10ケ所等分に削設されている。ここで10ケ
所の割溝の意味するところは、例えば工具ホルダ
ー５が１回転して0.1mm補正するものとすれば、
１溝当り0.01mmの単位で補正を行うことを示して
いる。

前記保持ナツト７の左側は右のねじ穴に対し段
付穴を形成し、前記工具ホルダー５の外周に嵌装
され回転摺動可能となつている。従つて前記保持
ナツト７は工具ホルダー５の回転でねじのリード
に従い軸方向に移動可能となつている。前記保持
ナツト７の嵌装穴内周面は溝が削設されており、
ピン８が前記溝に対向し跨つて内装されている。
前記保持ナツト７には前記ピン８を内装するた
め、溝に貫通して穴が設けられている。又前記ピ
ン８を内装した後貫通穴には止めピン９を圧装
し、内装されたピン８の軸方向の位置が穴と一致
した時、ピン８が外部へ飛び出すのを防止してい
る。前記ピン８は前記工具ホルダー５内に軸方向
移動可能に装入されたロツド１０の後端部に串刺
し状に固定されている。又前記ピン８は前記工具
ホルダー５に図の如く穿設された長穴５Ｃを貫通
してはまり込んでいる。前記ピン８は工具ホルダ
ー５に対し、回転方向は規制されるが主軸軸方向
には可動となつている。前記工具ホルダー５内に
は軸方向に摺動可能にロツド１０が内装されてい
る。該ロツド１０の前部は傾斜面１０Ａが刻設さ
れ、ピン１１が係合している。ピン１１は工具ホ
ルダー５に対して径方向に摺動自在に設けられて
いるので、ロツド１０の左右の動きに伴い径方向
に滑動する。前記ピン１１の径方向の動きによ
り、ボルト１２で工具ホルダー５に固定された工
具１３は外向きに撓みを生じる。一方前記保持ナ
ツトの外周には突出し部材が構成されておりその
構成は主軸頭１の側面にステー１４が取り付けら
れ、該ステー１４上にシリンダー１５が固定され
ている。シリンダー１５内にピストン１６が内装
され、該ピストン１６がロツド１７が固着され、
このロツド１７の両端部はそれぞれカバー１８，
１９で支承されている。又前記ロツド１７の先端
部１７Ａ（突出し部材）は前記保持ナツト７の外
周に相対して位置している。

前記シリンダー１５の流入口１５Ａより流体室
に流体が流入した時、前記ロツド１７は後退し図
示の状態となる。又流入口１５Ｂに流体が流入し
た時は、前述とは逆にロツド１７は飛び出し前記
保持ナツト７の外周溝の一つに先端部１７Ａが嵌
り込む。この状態で保持ナツト７は回り止めされ
る。又前記ロツド１７の他方の先端にはドツグ２
０が取り付けられ、ロツド１７が飛び出した時リ
ミツトスイツチ２１を押し、逆にロツドが後退し
た時リミツトスイツチ２２を押す。

次に第４図から第１０図までの図面により第２
の実施例について説明する。この構成は偏心カム
を使用して補正が行う方法であるが工具取り付け
方法に汎用性を持たせられるところに特徴があ
る。

先ず第４図において、第１の実施例と同様に主
軸２に工具ホルダー２３が装着されている。

工具ホルダー２３の左側面にスライドボデー２
４がロツド２５により挾み込まれ、且つスライド
ボデー２４と前記工具ホルダー２３とは相対的に
旋回可能となつている。前記ロツド２５は図の如
く前記工具ホルダー２３内に装着されキー２６に
より回り止めされている。さらにロツド２５の先
端はナツト２７により螺着され、工具ホルダー２
３にロツド２５は固定されている。又前記ロツド
２５の左端部は偏心カム２５Ａとなつており、該
偏心カム２５Ａはスライドベース２８の内部に削
設された長溝２８Ａにその一部を当接している。
前記スライドベース２８はダブテールの案内面を
持ち前記スライドボデー２４に対し径方向に沿つ
て摺動する。スライドベース２８上にはＴ形状の
溝が設けられ、ホルダー２９が径方向に移動調整
可能に案内され、内没している溝の顎部にナツト
３０を介しボルト止めされている。工具はホルダ
ー２９の先端に取り付けられる。一方スライドボ
デー２４の外周にはリング部材３１が軸方向摺動
自在に嵌装されている。前記リング部材３１の右
側面は図の如く径方向に傾斜面をもつた割溝を10
ケ所等配に設け且つ右側面の一部にはピン３２が
軸方向に突設され、前記工具ホルダー２３の端面
に対向している。前記工具ホルダーの端面は10等
配に穴が穿設され、その一つの穴に前記ピン３２
がはまり込んでいる。又前記リング部材３１の左
側面には穿設された４ケ所の穴にばね３３が前記
スライドボデー２４の段付端面に相対して嵌り込
んでいる。リング部材３１は通常の場合右方へば
ね３３により付勢されている。又前記リング部材
３１はスライドボデー２４に対しピン３４により
回り止めされ且つ軸方向の動きを規制している。

前記スライドボデー２４の外周はカバー３５で
おゝつており、内蔵している部品を切屑等から保
護している。又前記カバー３５には前記ロツド１
７の先端部１７Ａがリング部材３１に係合可能な
ように10等配に穴があけられている。

次に補正動作を行う場合、主軸２により前記工
具ホルダー２３をスライドボデー２４に対して相
対的に回転しなければならない。このためには先
ずスライドボデー２４を止める必要がある。これ
は主軸２の外周部に設置された突出し部材によつ
て行う。この突出し部材の構成については第１の
実施例で説明した内容と全く同じである。

補正動作については前述と同様ロツド１７の先
端部１７Ａが突出しカバー３５の穴を通してスラ
イドボデー２４内に進入し、前記リング部材３１
の右傾斜面に当接する。前記リング部材３１は傾
斜面に対する分力により図の左方向に移動する。
この移動に伴い前記リング部材３１に固着された
ピン３２が工具ホルダー２３に穿設された穴から
離れ係合関係を遮断する。この第２の実施例にお
いても分割は10等配としているため、補正量の設
定は前述の第１の実施例と同様である。補正動作
が完了して前記ロツド１７が後退すると前記リン
グ部材３１はばね３３により右方向へ付勢されピ
ン３２が工具ホルダー２３に設けられた穴の一つ
に係合する。又第２の実施例でリング部材３１と
工具ホルダー２３との係合関係は第１の実施例に
も適用可能である。

次に主軸の割出し動作関係について説明する。

主軸の後部は第１１図に示す如くベルト３６を
介し主軸用DCモータ３７と連結している。又主
軸２の後端部にはドツグプレート３８，３９が取
り付けられ、該ドツグプレート３８，３９に相対
して外部に無接点式の検出器４０，４１が主軸頭
に取り付けられている。ここで検出器４０は主軸
定位置割出用であり、前記主軸前端部に取り付け
られたキー３の回転方向の定位置を確認するため
のものである。又検出器４１は主軸単位角度割出
し位置確認用であり、補正量に応じたパルスカウ
ントを後述する制御装置へ信号を投与するための
ものである。パルスカウントは１割出しにつき複
数の数値を設定してあり、例えば10パルスとすれ
ば割出し数に応じその整数倍でパルスカウントす
る、又割出しエンドで減速する場合は数パルス前
で減速過程に入るよう指令を与える。

ドツグプレート３９は歯車の如きもので100等
配の切欠溝が外周に設けられ、割出しピン４２と
も相対している。

割り出しピンの出し入れについては確認のため
のリミツトスイツチ４３，４４が設けられてい
る。つまり割り出しピン「入」の信号をＡとし、
割り出しピン「抜」の信号をＢとする。一方前述
のロツド１７の先端部１７Ａを制止ピンと称し、
制止ピン「入」（飛び出す）側のリミツトスイツ
チ２１の信号をＣとし、制止ピン「抜」側のリミ
ツトスイツチ２２の信号をＤとする。

次に工具補正のための動作について説明する。

計測された結果、補正の必要がある場合に前記
補正装置付工具ホルダーが入用となる。マシニン
グセンターの工具マガジンより工具交換アームを
経て主軸へ補正装置付工具ホルダーを装着する場
合に、前記キー３を介し係合させるため工具ホル
ダーと主軸との相互のキー位置合わせが必要とな
る。一般に工具ホルダーは工具マガジンに装填さ
れている時に既に位置が決つている。従つて工具
ホルダーが主軸に装入される時に、主軸のキーが
工具ホルダーの溝に係合するように主軸回転方向
の位置を決めねばならない。本発明の実施例にお
いては主軸を主軸用DCモータの緩動回転で回
し、主軸の後端部には前述のようにドツグプレー
ト３８を設置しているので、相対して外側に設け
られた検出器４０により定位置を検出し主軸を停
止させる方法をとつている。以下説明する補正動
作はこの位置を基準にして行う。第１の実施例に
基づき説明すると、主軸が定位置に割出された後
前記保持ナツト７の割溝に、ロツド１７の先端部
１７Ａは前進して嵌り込む。つまり保持ナツト７
の回転は制止されている。次に補正量に応じて前
記主軸用DCモータが再度緩動回転で駆動し主軸
を所定の角度に回転させる。この場合前記工具ホ
ルダー５と保持ナツト７とは相対的に回転し、こ
の動作から前述したように工具１３が補正量撓む
ことになる。又保持ナツト７の割溝を10等配にし
てあることは例えば主軸１回転0.1mm補正ができ
るものとすれば1/10回転となるので割溝の分割単
位は0.01mmと設定できる。計測補正機能を持たな
い場合は加工を最后まで継続し加工完了後計測し
ていたが本発明のように計測、補正機能をもつた
場合には次のようにＭ機能で指令を与えることが
できる。計測指令を経て補正の必要があれば工具
補正のＭ機能が働き計測結果にもとづき補正を開
始する。この状態では制御装置のＭ機能として次
のように設定されている。つまりM94…計測工
程、M19…主軸停位置割出、M90…工具補正動作
「ON」、M91…工具補正動作「OFF」である。
M94による計測の結果補正が必要ならM19，
M90，M91を実行するが、不必要であればスキツ
プして次の動作に移る。補正が必要な場合第１１
図に示す工具補正制御部を適用する。主軸は加工
を終えて任意の位置に停止するので、M19を受け
て先ず主軸を前述したように補正の基準位置に緩
動回転で位置決めする。この動作はM90を読み込
み補正データを入力してから割出しピン４２が抜
け、次に制止ピン１７Ａが入り保持ナツト７を制
止させる。ピン動作が正常に動いた事をリミツト
スイツチにより確認して主軸が補正データに応じ
て緩動回転を始め角度割出しを行う。主軸後部の
検出器４１から主軸割出カウントパルスを受けて
補正データの補正値は減算し、カウンタが０とな
るまで主軸は回転する。次に主軸起動停止制御回
路に信号が投与され主軸は停止し割出しピン４２
が「入」となる。この回路には主軸定位置割出し
信号が検出器４０から既に入つており、又ピン１
７Ａの動作の信号が論理積回路を経て既に入力さ
れている。DCモータ制御回路は主軸DCモータの
タコジエネレータからのフイードバツク信号を受
け主軸回転速度を一定に保つている。DCモータ
へは駆動増幅器を経て回転駆動を与えている。割
出しピン、制止ピン制御回路は主軸の制御回路お
よびM90を受けて割出しピン４２の「抜」動作お
よび制止ピン１７Ａ「入」の確認を行い、さらに
主軸が補正のための割出し動作を行い主軸停止後
再び割出しピン４２が「入」となり正常な動作が
確認され、M90完了信号が出たところでM91が読
み込まれ制止ピン１７Ａの「抜」動作も行い次に
割出しピン４２の抜き動作を行う。各ピン動作の
確認されたところでM91完了信号となり、補正動
作は終り次工程へとサイクルを継続していくこと
になる。

以上の動作関係については第１２図にフローチ
ヤートとしてまとめてある。ａからｂまでは主軸
定位置割出し動作を、ｃからｄまでは工具補正動
作「ON」の動作を、ｅからｆまでは工具補正動
作「OFF」の動作を示している。

以上制御関係を含めて説明したが、本発明は補
正用工具ホルダーが主軸と分離可能な構成となつ
ている。従つて補正用工具ホルダーは通常の切削
工具ホルダーと同様に扱うことができ、マシニン
グセンターのマガジンに収納することもできる。

又制御装置についても基本的には機械本体の制
御装置を変える必要はなく、工具補正制御装置を
付加することでＭ機能の動作を行い、独立に構成
することができる。以上の如く本発明は簡素で低
コストな構成であり、しかも従来機に対し付属装
置として簡単に付加できる特徴を有している。

以上述べた如く、本発明は実施例に示された構
成に限定されるものではなく、請求の範囲に記載
された本発明の技術思想を逸脱しない範囲内での
変更は予期されるところである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明の第１の実施例
を示すもので、第１図は基本断面図、第２図はＡ
−Ａ断面図、第３図はＢ−Ｂ断面図、第４図から
第１０図までは本発明の第２の実施例を示したも
ので、第４図は基本断面図、第５図は左側面図、
第６図はＸ矢視図、第７図はＣ−Ｃ断面図、第８
図はＤ−Ｄ断面図、第９図は制止ピン１７Ａが突
出した状態を示した部分断面図、第１０図は回り
止めピン３４の挿入状態を示した部分断面図、第
１１図は工具補正制御装置と計測装置および本体
との関連を示したブロツク図、第１２図はフロー
チヤートを示したものである。 図において、２……主軸、５……工具ホルダ
ー、７……保持ナツト、１３……工具、１７……
ロツド、２３……工具ホルダー、２４……スライ
ドボデー、２５……ロツド、２８……スライドベ
ース、３１……リング部材、３７……主軸用DC
モータ、４０，４１……検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 工作物に対して加工を行うため相対的に移動
   する主軸頭と、該主軸頭内に回転自在に組み込ま
   れた主軸と、該主軸に加工時の回転と任意の回転
   角度位置決めとを与える主軸モータと、前記主軸
   に交換可能に挿着され切削工具をカム部材または
   偏心部材の作動によりせり出し部材を介して径方
   向に位置調整可能に保持した工具保持具と、該工
   具保持具の外周にあつて前記工具保持具に対し相
   対回転可能に設けられカム部材または偏心部材を
   作動する位置決め設定部材と、固定部に出入り自
   在に設けられ工具位置調整時に前記位置設定部材
   の回転を阻止すべく位置設定部材と係合する突出
   部材と、前記主軸頭に設けられ主軸の回転角度を
   検出する検出器と、該検出器の信号を受けて補正
   すべき主軸の回転角度位置まで主軸モータを任意
   の回転角度位置に制御する制御装置とからなる補
   正装置付工作機械。