JPS6117011A

JPS6117011A - 門型工作機械における寸法測定方法

Info

Publication number: JPS6117011A
Application number: JP13752384A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikoma; 生駒　晃
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-01-25

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〕本発明はマシニングセンタ等の門型の工作機械において
加工物の寸法をその主軸に取り付けたタッチセンサを用
いて測定する門型工作機械における寸法測定方法罠関し
、特に機械の熱変形による測定誤差を補正する方法に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、この種の工作機械によって加工物の寸法を測定
する場合、自動工具交換装置により工作機械の主軸にタ
ッチセンサを取り付け、該主軸をクロスレールに沿って
移動させ、上記タッチセンサの接触子が加工物に接触し
たときの位置を、そのクロスレールに貼付されたスケー
ルから読み取り、これを寸法測定しようとする２ケ所で
行ない。

これらの検出位置の差から加工物の寸法を測定するよう
にしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる工作機械は、軸送りやスピンドルの回転による発
熱、また周囲の気温の変化によって機械各部の温度分布
が変化する。そのため、前記クロスレールに貼付したス
ケールの温度による伸縮により、寸法測定誤差が生じて
いた。また、第２図および第３図に示すように通常、タ
ッチセンサ１等の測定装置の先と、スケール２の位置に
は隔り（Ｘ座標方向の隔りｙｏと２座標方向の隔りｚｏ
）があるため、クロスレール３の前後方向の温度差によ
ってクロスレール３がＸ座標方向に反った場合には、第
２図に示すように実際の加工物の寸法ｔ　　　１と寸法
測定値ｔ　　　１とに誤差が生ｗｏｒｋ　　　　　　　
　　　　　　　　５ｃａｌｅじ、同様にクロスレール３
の上下方向の温度差によってクロスレール３が２座標方
向に反った場合には、第３図に示すように実際の加工物
の寸法ｔｗｏｒｋ　２と寸法測定値ｔｓｃａｌｅ　２と
に誤差が生じていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、工作機械の
熱変形による寸法測定誤差を補正するようにした門型工
作機械に、おける寸法測定方法を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、クロスレール各部の温度センサを設
け、測定した寸法測定値と前記クロスレール各部の温度
を変数とする該寸法測定値の前記スケールの伸縮による
誤差量、前記クロスレール前後方向の反りによる誤差量
および前記クロスレール上下方向の反りによる誤差量を
示す各関係式をそれぞれ求めておき、加工物の寸法測定
に際し。

該寸法測定とともに前記クロスレール各部の温度を測定
し、これらの測定値を前記各関係式に代入することによ
り各誤差量を求め、この誤差量によって寸法測定値を補
正するようにしている。

〔作用〕

門型工作機械の熱変形に伴なう測定誤差を求め、これに
より寸法測定値を補正するため、門型工作機械の熱変形
にかかわらず常に正確な寸法測定ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図（ａ）は本発明に係る門型工作機械の寸法測定方
法を適用した門型工作機械の概略を示す正面図であり、
第１図（ｂ）はその側面図である。なお、第１図（ｂ）
においてクロスレール３に関する部分は断面図で示しで
ある。

第１図において、クロスレール３はコラム４゜５によっ
て支持されている。このクロスレール３はスライドウェ
イ６．７を有しており、またスケール２が貼付されてい
る。スライダ８はこのスライドウェイ６．７上を左右方
向に移動することにより主軸９のＸ座標方向の位置を変
更し、主軸９はスライダ８上を上下方向に移動すること
によりその２座標方向の位置を変更することができる。

主軸９には自動工具交換装置（図示せず）により加工時
に旋削工具あるいは研削工具が取り付けられ、また寸法
測定時にタッチセンサ１が取り付けられる。

一方、第１図（ｂ）に示すようにクロスレール各部には
６個の温度センサＳ１〜Ｓ６が取り付けられており、温
度センサＳ１はスケール取付部の温度を検出し、温度セ
ンサＳ２はスケール取付部近傍はそれぞれクロスレール
３の前部、後部、上部および下部の温度を検出し得るよ
う罠なっている。

さて、工作機械の熱変化による寸法測定誤差は、スケー
ル２の伸縮による誤差と、クロスレール３の反りによる
誤差に分けて考える。スケール２の伸縮による誤差は、
更にスケール２の温度変化によるものと、スケール近傍
の機械構成部材の温度変化による伸縮によって加わる外
力（熱応力）・によるものとに分けて考える・ことがで
きる。ここで、温度センサＳ１および＄２の検出温度を
それぞれｔｌおよび”ｔｓ　スケール２による寸法測定
値をｔとすると、このときのスケール２の伸縮による誤
差量Δｌ、は、次式、 △４＝ａｔ　ｔＩｔ＋　ａｌ＜”Ｉ　　’ｔ）ｔ　−σ
）（ａ５、ａ、：定数）で表わすことができる。なお、ａｌおよびａ、は予め繰
り返しテストや理論計算等により求めるこ、とができる
。また、第（１）式右辺の第１項は、スケール２の温度
変化による誤差量を示し、第２項はスケール近傍の機械
構成部材からの熱応力による誤差蓋を示す。

また、クロスレール３の反りによる誤差は、クロスレー
ル３の前後方向の反りによるものと、クロスレール３の
上下方向の反りによるものとに分けて考えることができ
る。そして、これらの反りはそれぞれクロスレール前後
の温度差およびクロスレール上下の温度差に起因する。

ここで、温度センサＳ３およびＳ４の検出温度をそれぞ
れｔ３および１．とし、また温度・センサＳ５およびＳ
６の検出温度をそれぞれｌ、および°ｔ６、タッチセン
サ１の接触子１ａのスケール２に対する２座標方向の突
出量をｚｏとすると、上記クロスレール前後方向の反り
による誤差量Δｌ、およびクロスレール上下方向の反り
による誤差量Δｌ、は、それぞれ次式、 △１２＝８３（ｔ３　　　ｔ４）ｔ　Ｃ２Ｂｍ定数）・
・・（２） △Ａｓ””　”４（’！　　’８）ｔ”０（ａ４：定数
）・・・０）で表わすことができる。なお、ｔは上記と同様にスケー
ル２による寸法測定値であり、ａ３およびａ４は予め繰
り返しテストや理論計算等によって求めたものである。

上記のようにして求めた誤差量Δｌ１．Δｌ、。

Δｌ３により、寸法測定値ｔを、次式％式％（４）Ｋより補正し、真の寸法ｔ′を求めることができる。

次に、第４図に示すフローチャートを参照しながら本発
明による寸法測定方法について説明する。

まず、第５図に示すようにタッチセンサ１の接触子１ａ
が加工物１０の一方の側面に接触するまで主軸９を移動
させる。そして、接触子１ａが加工物１０に接触すると
、主軸９の移動を停止し、その位置（ｘＩ＋ｚｌ）をス
ケールから読み取る。同様にして、接触子１ａが加工物
１０や他方の側面に接触する位置（Ｘ！　ｒ　”２　）
をスケールから読み取る。

この２点の位置から寸法測定値Ｌ　（＝　Ｘ　ｔ−ｘＩ
）を求める。

次に、温度センサＳ１〜Ｓ６の検出温度１．〜ｔ６の読
人込みを行なう。そして、寸法測定値ｔ。

温度ｔｌ＋ｔ２を前記第（１）式に代入することにより
、スケール２の伸縮による誤差量ΔｌＩを計算する。

同様にして、寸法測定値ｌ、湿温度３＋１４　　を前記
第（２）式に代入することにより、クロスレール前後方
向の反りによる誤差量Δｌ、を計算し、また寸法測定値
ｌ、温度’Ｉｓ　ｔ６．２座標位置２゜またはｚ、（ｚ
座標の原点はスケール２が貼付された位置とする）を第
（３）式に代入することにより。

クロスレール上下方向の反りによる誤差量Δｌ。

を計算する。

最後に、寸法測定値ｔさ上記計算した誤差量Δｌ０．Δ
ｌ７．Δｌ３から第（４）式に示すように真の寸法ｔ′
を求める。

なお本実施例では６個の温度センサを用いるようにして
いるが、これに限らず、例えば温度センサＳｓおよびＳ
・を設けずに、その箇所の温度を温度センサＳ１の検出
温度とするようにしてもよい。また、クロスレールの右
端付近や左端付近の各部の温度が、中央付近の各部の温
度と関係なく温度変化する場合には、右端付近、左端付
近にもクロスレール各部の温度を検出する温度センサを
用い、そして、この場合には寸法測定位置に応じて適当
な位置の温度センサの検菖温度を選択するようにすれば
よい。

また、クロスレール中央付近とコラム近くではスケール
の伸縮量やクロスレールの反り方が異なることから、ク
ロスレールの左右方向において適当に分割し、それぞれ
の分割範囲毎に、前述した第（１）弐〜第０）式のよう
な関係式を求めておき、寸法測定位置によりいずれの関
係式を選択すればよいかを判断し、その選択した関係式
より誤差計算をして寸法測定値を補正するようにしても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、機械の熱変形に伴
なう寸法測定誤差を計算することができ、その寸法誤差
により寸法測定値を補正するため、機械の熱変形の影響
のない正確な寸法測定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および〆１図（ｂ）はそれぞれ本発明に係
る門型工作機械における寸法測定方法を適用した門型工
作機械Ｇ帆略を示す正面図および側面図、第２図および
第３図はそれぞれ門型工作機械の平面図および正面図、
第４図は本発明方法を説明するために用いたフローチャ
ー１・％第５図は寸法計測を行なう場合の門型工作機械
と加工物との関係を示す正面図である。１・・・タッチセンサ、ｌａ・・・接触子、２・・・ス
ケール、３・・・クロスレール、４，５・・・コ５ム、
５．７・・・スライドウェイ、８・・・スライダ、９・
・・主軸％１゜・・・加工物、Ｓ１〜Ｓ６・・・温度セ
ンサ。第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）門型工作機械の主軸にタッチセンサを取り付け、
該タッチセンサの接触子が加工物の一端面と他端面で接
触したときの２つの位置を該門型工作機械のクロスレー
ルに貼付されたスケールから読み取り、加工物の寸法を
測定する門型工作機械における寸法測定方法において、
前記測定した寸法測定値と前記クロスレール各部の温度
を変数とする該寸法測定値の前記スケールの伸縮による
誤差量、前記クロスレール前後方向の反りによる誤差量
および前記クロスレール上下方向の反りによる誤差量を
示す各関係式をそれぞれ求めておき、前記加工物の寸法
測定に際し、該寸法測定とともに前記クロスレール各部
の温度を測定し、これらの測定値を前記各関係式に代入
することにより各誤差量を求め、この誤差量によって寸
法測定値を補正するようにしたことを特徴とする門型工
作機械における寸法測定方法。
（２）前記スケールの伸縮による誤差量Δｌ＿１を示す
関係式は、寸法測定値をｌ、スケール取付部の温度をｔ
＿１、スケール取付部近傍の主要な部材の温度をｔ＿２
とすると、次式、 Δｌ＿１＝ａ＿１ｔ＿１ｌ＋ａ＿２（ｔ＿２−ｔ＿１）
ｌ（ａ＿１、ａ＿２：定数）で表わされる特許請求の範囲第（１）項記載の門型工作
機械における寸法測定方法。
（３）前記クロスレール前後方向の反りによる誤差量Δ
ｌ＿２を示す関係式は、寸法測定値をｌ、クロスレール
前部の温度をｔ＿３、クロスレール後部の温度をｔ＿４
とすると、次式、 Δｔ＿２＝ａ＿３（ｔ＿３−ｔ＿４）ｌ（ａ＿３：定数
）で表わされる特許請求の範囲第（１）項記載の門型工
作機械における寸法測定方法。
（４）前記クロスレール上下方向の反りによる誤差量Δ
ｌ＿３を示す関係式は、寸法測定値をｌ、クロスレール
上部の温度をｔ＿５、クロスレール下部の温度をｔ＿６
、主軸先端のスケールに対する突出量をｚ＿０とすると、次式、 Δｌ＿３＝ａ＿４（ｔ＿５−ｔ＿６）ｌ・ｚ＿０（ａ＿
４：定数）で表わされる特許請求の範囲第（１）項記載
の門型工作機械における寸法測定方法。