JPS63295160A - 工作機械における工具摩耗量の計測方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、旋盤等の工作機械において、熱変位の影響を
排除した形で工具摩耗量を計測することの出来る工作機
械における工具摩耗量の計測方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、旋盤等において工具の摩耗量を計測する場合には
、予め摩耗がゼロの状態の刃先位置を計測しておき、所
定時間加工後に、再度当該工具の刃先位置を測定して、
その差分を工具摩耗量としていた。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、こうし
た方法では、摩耗ゼロ状態での計測時と、摩耗発生後の
計測との間に時間差が有ることから、その間に、測定系
に生じる熱変位の影響を無視することが出来ず、正確な
工具摩耗量を求めるには困難があった。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、熱変位の影響を排
除した形で正確な工具摩耗量を求めることが出来る、工
作機械における工具摩耗量の計測方法を提供することを
目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、加工の前後に、加工に使用しない基準
刃先（５）を測定基準位置（ｓｐ）から刃先検出手段（
６）まで移動させ、その際の移動量（ＸＥ９、ｘｇｓ’
、　６９、ＺＥ９’）の差を求め、更に別に求めた加工
前後の工具の移動量（Ｘ、、ＸＥ’　、Ｚｅ、Ｚ６′）
の差から前記基準刃先の移動量の差を引いた値を求め、
請求められた値を摩耗量（ΔＬ　１ΔＬ　）とするよう
にして構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されろものではない。以下のｒ　（ｅｌ
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、加工前後における基準
刃先（５）の移動量（ｘ、、、　ｘＩ：、’、ｚｌ、ｓ
、　ｚ、、’　）の差が、測定系の熱変位量となり、工
具の移動量（Ｘ２．　Ｘｌ、：’　、Ｚ！、　Ｚ、’　
）　（７）差から前記基準刃先の移動量の差を引くこと
により、熱変位の影響を排除した工具の摩耗量が得られ
るように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明による工具摩耗量の計測方法の一実施例
が適用された旋盤の要部を示す平面図、第２図は刃先位
置の測定方法の一例を示す平面図である。

工作機械である旋盤１は、第１図に示すように、Ｚ軸方
向である矢印Ａ、Ｂ方向、及び該Ａ１Ｂ方向とは直角の
Ｘ軸方向である矢印Ｃ，Ｄ方向に移動自在に支持された
刃物台２を有しており、刃物台２は旋回中心ＣＴを中心
に矢印Ｅ、Ｆ方向に旋回駆動自在に支持されている。刃
物台２には、複数の工具３が設けられており、更に該刃
物台２には、通常の工具３の他に、刃先位置計測にのみ
使用される基準刃先５が装着されている。更に刃物台２
の、第１図下方には、タッチセンサ６が、その測定面６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄをＺ軸及びＸ軸方向に直角に対向
させた形で設けられている。

旋盤１は、以上のような構成を有するので、工具３の摩
耗量を計測する場合には、第１図に示すように、加工前
の各工具３の摩耗量がゼロの時点で、刃物台２を矢印Ｅ
、Ｆ方向に適宜回転駆動して、測定すべき工具３を所定
の刃先計測位置Ｘ１に位置決めする。この状態で、刃物
台２を矢印Ａ、Ｂ及びＣ，Ｄ方向に移動駆動して、第２
図に示すように、計測すべき工具３の刃先３ａを、まず
タッチセンサ６の測定面６ｂに、次いで測定面６ａに接
触させ、その時点の刃物台２のｘ１２方向の移動量から
、刃先３ａのｘ１Ｚ座標を求める。

即ち、刃先３ａが測定面６ｂに接触したところで、刃物
台２のＸ軸方向の移動量ＸＩ！を求め、次いで刃先３ａ
が測定面６ａに接触したところで、刃物台２のＺ軸方向
の移動量Ｚ　を求める。当該工具３のｘ、Ｚ軸方向の基
準点ｓｐからの刃先位置ＸＬ、Ｚ、は、基準点ＳＰと各
測定面６ａ、６ｂとの間の熱変位が生じない状態の基準
距離をＸ　、　Ｚ、　（パラメータ値）とすると、 ＸＬ＝Ｘ、−Ｘ、　　　　　　　　　　　　　　　　−
＝（１１２、＝２．−２・　　　　　　　　　　　　　
　　・・・・・（２）で求めることが出来る。こうして
、各工具３についてその刃先３ａ位置を、Ｘ及びＺ軸方
向について測定したところで、刃物台２を矢印Ｅ、Ｆ方
向に回転させて、刃先計測位置Ｘ１に基準刃先５を位置
決めし、同様に基準刃先５についても刃先位Ｉ！Ｘい、
ＺＬｓの測定を行う。この際、測定された刃物台２の移
動量をＸＩ！＠、ＺＩ−ｓとすると、当該基準刃先５の
刃先位置ｘＬＳ１ＺＬ、は、（１）、（２）式から、Ｘ
Ｌｓ＝Ｘ、−Ｘｌ：６ ＺＬ８＝ＺＳ−Ｚｌ’ｌｉ となる。この測定結果は、刃先位置測定データとしてメ
モリ内に格納しておき、その後で、ワークに対する、通
常の加工動作を行う。

こうして加工を行う内に、各工具３はその刃先３ａが摩
耗するので、所定加工時間毎に、各工具３の刃先３ａの
位置を測定して、各工具の摩耗が許容範囲に収まってい
るか否かを判定することが必要となる。しかし、所定時
間経過した後では、旋盤１の各部に熱膨張が発生し、単
に刃先３ａをタッチセンサ６に当接させて、その時点に
おける刃先位置を測定しても、当該値には工具３の摩耗
量と測定系の熱変位が含まれ、正確な摩耗量ｌｅ得ろこ
とが出来ない。そこで、各工具３に対する測定に先立ち
、まず基準刃先５を刃先計測位置Ｘ１に位置決めして、
基準刃先５の刃先位置を測定して、測定系の熱変位量を
求める。

即ち、基準刃先５ばワークの加工に使用されることば無
いので、その刃物台２に対する刃先位置ＸＬｓ１ｚＬＳ
は、常に一定である。従って、第１図に示すように、刃
物台２及びタッチセンサ６が、測定系の熱変位により、
図中実線に示す位置から点線に示す位置に移動した場合
に、基準刃先５を測定した際の、Ｘ、Ｚ軸方向の移動量
をｘＥＳ’、ｚｌ！９’　とすると、該移動量ｘｅｓ’
　％　Ｚ、、’から基準刃先５の熱変位が無い時点で測
定した移動量ｘ５９、Ｚｏを引いｔ二値が、測定系の熱
変位量ΔｊｘＴ１ΔＩ２□となる。

”　　＝ｘ！ｓ　’　−ｘ２ｓ　　　　　　　　　　　
−＝（３１Δ’　　＝Ｚ！Ｓ”　Ｅ’Ｊ　　　　　　　
　　　　　・・・・（４）なお、各熱変位量Δ’ＸＴ’
Δｅ２□には、刃物台２側に生ずる熱変位量Δ〜８、Δ
１２．と、タッチセンサ６側に生ずる熱変位量Δ４８２
、Δｌ　が含まれろ。

こうして、測定系、即ちタッチセンサ６と刃物台２との
間に生じている熱変位量△’ＸＴ％Δ１２、が判明した
ところで、各工具３の刃先位置を、既に述べた手順で測
定する。各工具３についての刃物台２の移動量Ｘ、ｌ、
ＺＥ、が測定されると、該移動量Ｘ　ｅ　’　、Ｚ　Ｅ
’には、熱変位量Δ’ＸＴ、Δ１２アが含まれているの
で、当該熱変位量を差し引いた値が、真の刃先位置とな
る。即ち、摩耗後の刃先位置ｘＬＡ１ＺＬＡ１移動量ｘ
！′、　６′、熱変位量Δ−０、Ａｌ　　とパラメータ
値としての、熱変位の無い状態での基準点ＳＰと各タッ
チセンサ６との基準距離Ｘ５、Ｚ、との関係は、 Ｘ、、＋Ｘ、’　−Δ１ｘＴ＝Ｘ。　　　　　　　　　
　　−−−−−−＜５］ｚ＋ｚ’−Δｌ　＝Ｚ　　　　
　　　　　　　　・・・・・（６）Ｌ＾　　　ε　　　
　　ｚｔ　　　　Ｓとなり、 ｘＬＡ−ｘ−ｘ、：′＋Δζ□＝ｘＳ−ｘ６′＋（ｘｌ
：ｓ′−Ｘ、ｓ）・・・・・・（７１ＺＬＡ＝Ｚｓ−２
Ｉ：’　十Δ１２Ｔ＝ＺＳ−Ｚ、’　＋　（ＺＥＳ’　
７Ｚ、、ｌ　　　−＝（８１となる。これにより、各工
具３の加工後の刃先位置を得ることが出来るので、各工
具のＸ軸及びＺ軸方向の摩耗量Δ町、ΔＬ２は、（１）
、（２）及び（７）、（８）式から、 ΔＬＸ＝ｘＬ−ｘＬＡ＝　（ｘＳ　”Ｅ）−（ｘＳ−ｘ
ｌ：’　＋（ＸＥ９’　−ＸＪ＝　（Ｘ、’　−Ｘ−−
（Ｘ、’　−Ｘ、、）　　　、　　　　　　　　　、、
、、、、（ｇｌΔＬ２＝ＺＬ−ＺＬ、−（Ｚ９−Ｚ−−
（Ｚ、−Ｚ、’　＋　（Ｚ！Ｓ’　−Ｚ、）＝　（Ｚ、
、’　−Ｚ、）　−（ｚ、’　−ｚ、、）　　　　　　
　　　・・・・・・（１ωとなる。

この結果、各工具３に生じろ摩耗量ΔＬいΔＬ２は、摩
耗発生前後、即ち加工前後における各工具）移動ｊｉ　
（Ｘ、、ｘ、’　、　ｚ、、ｚ、’）ノ差から、基準刃
先５の加工前後における移動量（Ｘ１１：９、Ｘｌ！９
’　、ｚ、、、ＺＥ９”の差を引いた値として求めるこ
とが出来る。

なお、上述の実施例は、各寸法関係を明確にするために
、本来の摩耗量測定動作に不必要な演算動作及び寸法も
加えて説明したが、本来必要なものは、単に加工前後に
おける各工具及び基準刃先の、測定基準位置から刃先検
出手段までの移動量の差のみであり、そうした差を求め
ることが出来ろかぎり、各工具３及び基準刃先５の移動
態様はどのようなものでもよいことば勿論である。また
、上記した移動量の差の求めかなも、必ずしも数値とし
て得ろ必要はなく、各工具３及び基準刃先５を、（９）
、（１１式が意味するよう１ζ移動＃御して、その結果
としての、座標位置の差から摩耗量を求めるように構成
することも当然可能である。

更に、基準刃先５としては、特別の測定用刃先を用いな
くとも、摩耗測定の前後においてたまたま加工に使用し
ない工具があれば、当該工具を基準刃先としてもよい。

また、通常の工具３の加工に関与しない特定の部位（例
えば、何らかの突起等）を基準刃先とすることも可能で
ある。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、加工の前後に
、加工に使用しない基準刃先５を基準点ＳＰ等の測定基
準位置からタッチセンサ６等の刃先検出手段まで移動さ
せ、その際の移動量ｘ５５、ｘ６′、ＺＥＳ、、ＺＥＳ
”の差を求め、更に別に求めた加工前後の工具の移動量
Ｘ５、ｘ、’、ｚ、ｚ’の差から前記基準刃先の移動量
の差を引いた値を求め、請求められた値を摩耗量ΔＬｘ
１ΔＬ２とするようにして構成したので、摩耗前後の刃
先位置の測定動作に時間差が有り、その間に測定系に熱
変位が生じても、当該熱変位を排除した形で正確に摩耗
量を測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による工具摩耗量の計測方法の一実施例
が適用された旋盤の要部を示す平面図、第２図は刃先位
置の測定方法の一例を示す平面図である。 ２・・・・・・工具支持手段（刃物台）３・・　・工具 ５・・・・基準刃先 ６・・・・・・刃先検出手段（タッチセンサ）ｓｐ・・
・・・・測定基準位置（基準点）ｘ６５、ｚＥＳ、　ｘ
、ｓ’　、ｚＥＳ’ｘ！、ｚ！、ｘｅ’　　、ｚＥ’ ・・・・・・移動量 出願人　ヤマザキマザック株式会社 代理人　　　弁理士　　相１）伸二 （ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工の前後に、工具支持手段に装着された 工具を測定基準位置から刃先検出手段まで移動させ、そ
   の際の移動量の差から工具摩耗量を求める工具摩耗量の
   計測方法において、 加工の前後に、加工に使用しない基準刃先 を測定基準位置から刃先検出手段まで移動させ、その際
   の移動量の差を求め、 前記求められた工具の移動量の差から前記 基準刃先の移動量の差を引いた値を求め、 該求められた値を摩耗量とするようにして 構成した工作機械における工具摩耗量の計測方法。