JP2651151B2 - 工具径測定方法 - Google Patents
工具径測定方法Info
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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NC工作機械等に用い
られる加工工具の工具径測定方法に関し、特に、精密加
工用の小径工具に好適な工具径測方法に関する。
られる加工工具の工具径測定方法に関し、特に、精密加
工用の小径工具に好適な工具径測方法に関する。
［従来の技術とその問題点］ 従来、この種の工具径測定方法としては、工具を工作
機械から取り外し、マイクロメータ等の機外測定具を用
いて測定するのが一般的であった。ところが、このよう
な測定方法では、工具の摩耗検査等のために工具径を測
定するに際し、工具を工作機械から取外さなければなら
ず、作業性が悪かった。また、測定の際に補正すること
のできない取付け誤差等がそのまま加工誤差となるた
め、測定結果を採用するにもその信頼性が低いという問
題があった。このようなことから、機械測定具を用いた
従来の方法は、高精度な自動加工を行うNC精密工作機械
への適用に難点があった。
機械から取り外し、マイクロメータ等の機外測定具を用
いて測定するのが一般的であった。ところが、このよう
な測定方法では、工具の摩耗検査等のために工具径を測
定するに際し、工具を工作機械から取外さなければなら
ず、作業性が悪かった。また、測定の際に補正すること
のできない取付け誤差等がそのまま加工誤差となるた
め、測定結果を採用するにもその信頼性が低いという問
題があった。このようなことから、機械測定具を用いた
従来の方法は、高精度な自動加工を行うNC精密工作機械
への適用に難点があった。
そこで、NC精密工作機械においては、第９図（ａ）に
示すように、感圧式のタッチセンサを機械本体上に設け
ておき、センサの測定子101に工具102を接触させ、この
ときの工具中心位置の座標c1を測定することにより、工
具径を算出する方法が採用されていた。すなわち、測定
子101の測定面の座標をｅとし、ｅから工具中心位置c1
までの長さを|c1−e|とすると、工具径ｄは2|c1−e|と
なる。
示すように、感圧式のタッチセンサを機械本体上に設け
ておき、センサの測定子101に工具102を接触させ、この
ときの工具中心位置の座標c1を測定することにより、工
具径を算出する方法が採用されていた。すなわち、測定
子101の測定面の座標をｅとし、ｅから工具中心位置c1
までの長さを|c1−e|とすると、工具径ｄは2|c1−e|と
なる。
第９図（ａ）に示した上記従来の工具径測定方法は、
エンドミルのごとく周囲に刃102aを有する工具の場合、
回転中心を通る線上にある刃102aと測定子101の面とが
直交する状態で接触しなければ正確な測定結果を得られ
ない。
エンドミルのごとく周囲に刃102aを有する工具の場合、
回転中心を通る線上にある刃102aと測定子101の面とが
直交する状態で接触しなければ正確な測定結果を得られ
ない。
しかしながら、刃102aを測定子101と直交するように
調整する作業は難しく、同面（ｂ）に示すように刃の逃
げ部102bが測定子101に接触し、測定誤差を生ずること
があった。
調整する作業は難しく、同面（ｂ）に示すように刃の逃
げ部102bが測定子101に接触し、測定誤差を生ずること
があった。
このような問題を解消するために、特公昭61−57151
号に示されるような工具と基準ブロックとの接触を検出
し所定の演算を行なって工具径を算出する技術が提案さ
れている。
号に示されるような工具と基準ブロックとの接触を検出
し所定の演算を行なって工具径を算出する技術が提案さ
れている。
しかしながら、特公昭61−57151号のものには、熱等
によって工具を取り付ける主軸と基準ブロックとの間に
Ｘ軸および／またはＹ軸方向に機械的変位を生じたとき
の対応については何等の対策もとられていなかった。そ
のため、依然として正確な工具径の測定を行なうことは
できなかった。
によって工具を取り付ける主軸と基準ブロックとの間に
Ｘ軸および／またはＹ軸方向に機械的変位を生じたとき
の対応については何等の対策もとられていなかった。そ
のため、依然として正確な工具径の測定を行なうことは
できなかった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、熱等
によって、主軸と基準ブロック（測定子）との間にＸ軸
および／またはＹ軸方向に機械的変位を生じた場合であ
っても高精度の測定を行なうことができる工具径測定方
法の提供を目的とする。
によって、主軸と基準ブロック（測定子）との間にＸ軸
および／またはＹ軸方向に機械的変位を生じた場合であ
っても高精度の測定を行なうことができる工具径測定方
法の提供を目的とする。
［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するために、本発明の工具径測定方法
は、回転する工具を、少なくとも、Ｘ軸および／または
Ｙ軸方向の直線上の二箇所で測定子の側部に接触させ、
それぞれの接触時における工具の中心座標を求め、か
つ、これら中心座標軸間から、予め求めてある前記測定
子の前記直線上における側部間の寸法を減算することに
よって、前記工具径を算出する方法としてある。
は、回転する工具を、少なくとも、Ｘ軸および／または
Ｙ軸方向の直線上の二箇所で測定子の側部に接触させ、
それぞれの接触時における工具の中心座標を求め、か
つ、これら中心座標軸間から、予め求めてある前記測定
子の前記直線上における側部間の寸法を減算することに
よって、前記工具径を算出する方法としてある。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
する。
まず、本発明方法を実施するための装置例について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
第１図はマシニングセンタに取り付けた工具（例え
ば、エンドミル）を測定するための装置例を示す斜視
図、第２図は同じく概略ブロック図である。
ば、エンドミル）を測定するための装置例を示す斜視
図、第２図は同じく概略ブロック図である。
図面において、１はマシニングセンタであり、ベット
２上にＹ軸方向へ移動可能なテーブル３を備え、かつ、
コラム4,ビーム５に支持されたサドル６（Ｘ軸方向に移
動可能）、およびサドル６に設けられＺ軸方向に移動可
能な主軸７を備えた全体構成となっている。主軸７の下
端には、加工内容に応じた工具８（測定対象）が装着さ
れている。
２上にＹ軸方向へ移動可能なテーブル３を備え、かつ、
コラム4,ビーム５に支持されたサドル６（Ｘ軸方向に移
動可能）、およびサドル６に設けられＺ軸方向に移動可
能な主軸７を備えた全体構成となっている。主軸７の下
端には、加工内容に応じた工具８（測定対象）が装着さ
れている。
９はATC（自動工具交換装置）で、マシニングセンタ
１の背部に設置してあるツールマガジン9aから所定の工
具を取り出し、主軸７に装着するものである。
１の背部に設置してあるツールマガジン9aから所定の工
具を取り出し、主軸７に装着するものである。
10はテーブル３の一隔に設けられた導通式タッチセン
サ（タッチ信号発生装置）である。このタッチセンサ10
の測定子11と工具８との間には電位差を設定してあり、
測定子11の側部に工具８が接触したときの電気的導通に
より、タッチ信号を出力する。したがって、極めて小さ
な接触圧で迅速にタッチ信号を出力できる。
サ（タッチ信号発生装置）である。このタッチセンサ10
の測定子11と工具８との間には電位差を設定してあり、
測定子11の側部に工具８が接触したときの電気的導通に
より、タッチ信号を出力する。したがって、極めて小さ
な接触圧で迅速にタッチ信号を出力できる。
なお、電極は測定子11を正極、工具８を接地極に設定
してある。12は洗浄装置で、ノズルの先端からドライエ
アまたは洗浄液を含んだエアを噴射して、工具８および
測定子11に付着した切粉やごみを除去するものである。
してある。12は洗浄装置で、ノズルの先端からドライエ
アまたは洗浄液を含んだエアを噴射して、工具８および
測定子11に付着した切粉やごみを除去するものである。
図面において、20はNC（数値制御）装置であり、第２
図に示すように、マシニングセンタ1,ATC9を制御して所
要の加工作業を行なわせしめるとともに、テーブル3,サ
ドル6,主軸７等の座標読取りを行なう。また、後述する
工具径測定動作に際し、タッチセンサ10からの信号処
理、演算、記憶を行なう。洗浄装置12への動作指令もこ
のNC装置20が担当する。
図に示すように、マシニングセンタ1,ATC9を制御して所
要の加工作業を行なわせしめるとともに、テーブル3,サ
ドル6,主軸７等の座標読取りを行なう。また、後述する
工具径測定動作に際し、タッチセンサ10からの信号処
理、演算、記憶を行なう。洗浄装置12への動作指令もこ
のNC装置20が担当する。
第３図は上述の装置を用いて行なう工具径測定動作を
示す拡大正面図、第４図は同じく工具径測定方法のブロ
ック説明図、第５図および第６図（ａ）〜（ｄ）作動状
態図である。これら図面を参照して、本実施例に係る工
具径測定方法を説明する。
示す拡大正面図、第４図は同じく工具径測定方法のブロ
ック説明図、第５図および第６図（ａ）〜（ｄ）作動状
態図である。これら図面を参照して、本実施例に係る工
具径測定方法を説明する。
（１）準備工程 まず、NC装置20の指令により、サドル6,主軸７をX,
Z方向に移動し、工具８をタッチセンサ10の側方に配置
する（測定点への移動）。
Z方向に移動し、工具８をタッチセンサ10の側方に配置
する（測定点への移動）。
主軸７とともに工具８を回転させる。回転方向は加
工時と逆の方向とする（以下、この方向の回転を「逆
転」という）。これは、工具８または測定子11に傷がつ
くことを防止するためである。
工時と逆の方向とする（以下、この方向の回転を「逆
転」という）。これは、工具８または測定子11に傷がつ
くことを防止するためである。
洗浄装置12からドライエア（または洗浄液を含んだ
エア）を噴射し、工具８および測定子11の洗浄を行なう
（第５図（ａ））。
エア）を噴射し、工具８および測定子11の洗浄を行なう
（第５図（ａ））。
なお、測定子11には保護カバー13が付設してあり、測
定時以外（例えば、加工作業時）でのごみや切粉の付着
を防止している（同図（ｂ））。
定時以外（例えば、加工作業時）でのごみや切粉の付着
を防止している（同図（ｂ））。
以上の準備工程を終了した後、第６図に示すような工
具径測定動作に入る。
具径測定動作に入る。
（２）第一測定 工具８を逆転させたまま、測定子11に向け、一定速
度F1（例えば、F1＝60mm/min）で移動させる（第６図
（ａ））。この移動は、工具８が測定子11の側部と接触
するまで続ける。そして、接触にともないタッチセンサ
10からタッチ信号が出力された時点で移動方向を変え、
タッチ信号が継続して切れる位置までの距離L1だけ戻
す。
度F1（例えば、F1＝60mm/min）で移動させる（第６図
（ａ））。この移動は、工具８が測定子11の側部と接触
するまで続ける。そして、接触にともないタッチセンサ
10からタッチ信号が出力された時点で移動方向を変え、
タッチ信号が継続して切れる位置までの距離L1だけ戻
す。
再び、工具８を逆転させたまま、測定子11に向けて
一定速度F2で移動させ、またタッチ信号の出力された時
点で移動方向を変え、タッチ信号が切れる所定の位置ま
での距離L2（例えば、L2＝0.1mm）だけ戻す（同図
（ａ））。
一定速度F2で移動させ、またタッチ信号の出力された時
点で移動方向を変え、タッチ信号が切れる所定の位置ま
での距離L2（例えば、L2＝0.1mm）だけ戻す（同図
（ａ））。
なお、今回の移動速度F2は、前回の速度F1より遅い速
度（例えば、F2＝10mm/min）に設定する。
度（例えば、F2＝10mm/min）に設定する。
上記，の工具移動により、工具８と測定子11の間
隔を所定の幅（例えば、0.1mm）まで程度挟めておき、
のちの動作時間の短縮を図っている。なお、必要に応じ
１回の動作で所定幅まで狭めてもよい。
隔を所定の幅（例えば、0.1mm）まで程度挟めておき、
のちの動作時間の短縮を図っている。なお、必要に応じ
１回の動作で所定幅まで狭めてもよい。
工具８を逆転させたまま、一定間隔L3（例えば、L3
＝10μ）のステップ移動を測定子11に向けて行なう（同
図（ｂ））。すなわち、１ステップ移動したのち工具を
１回転以上させるに充分な時間停止し、そのときのタッ
チ信号の有無を確認し、無ければさらに１ステップ移動
する。これをタッチ信号が出力されるまで繰り返す。そ
して、タッチ信号が検出されたなら、移動方向を変え、
タッチ信号が切れる所定の位置（L3以下）まで戻す。
＝10μ）のステップ移動を測定子11に向けて行なう（同
図（ｂ））。すなわち、１ステップ移動したのち工具を
１回転以上させるに充分な時間停止し、そのときのタッ
チ信号の有無を確認し、無ければさらに１ステップ移動
する。これをタッチ信号が出力されるまで繰り返す。そ
して、タッチ信号が検出されたなら、移動方向を変え、
タッチ信号が切れる所定の位置（L3以下）まで戻す。
次に、上記L3より短い間隔L4（例えば、L4＝１μ）
を設定する。そして、上記と同様に、工具８を逆転さ
せたまま、この間隔L4でのステップ移動を測定子11に向
けて行なう（同図（ｂ））。
を設定する。そして、上記と同様に、工具８を逆転さ
せたまま、この間隔L4でのステップ移動を測定子11に向
けて行なう（同図（ｂ））。
上記のステップ移動の結果タッチ信号を検出した
とき、その時点における工具８の座標（中心軸の座標）
C1をNC装置20に記憶する。
とき、その時点における工具８の座標（中心軸の座標）
C1をNC装置20に記憶する。
（３）第二測定 第一測定〜の各動作と同様の動作を、測定子11の
中心を通る直線上において両側部方向から行ない（同図
（ｃ），（ｄ））、間隔L4でのステップ移動の結果タッ
チ信号を検出したとき、その時点における工具８の座標
（中心軸の座標）C2をNC装置20に記憶する。
中心を通る直線上において両側部方向から行ない（同図
（ｃ），（ｄ））、間隔L4でのステップ移動の結果タッ
チ信号を検出したとき、その時点における工具８の座標
（中心軸の座標）C2をNC装置20に記憶する。
（４）工具径の演算，記憶 記憶した工具中心軸の座標C1,C2にもとづき、NC装置2
0により工具径Ｄを演算し、その演算結果を記憶する。
すなわち、第７図に示すように、C1,C2間の距離を|C1−
C2|、測定子の幅をD0（既知の値）とすると、 Ｄ＝|C1−C2|−D0 となり、この関係式により工具径Ｄは容易に算出でき
る。算出した工具径Ｄは、NC装置20に記憶され、加工指
令を発する上での基準データとなる。
0により工具径Ｄを演算し、その演算結果を記憶する。
すなわち、第７図に示すように、C1,C2間の距離を|C1−
C2|、測定子の幅をD0（既知の値）とすると、 Ｄ＝|C1−C2|−D0 となり、この関係式により工具径Ｄは容易に算出でき
る。算出した工具径Ｄは、NC装置20に記憶され、加工指
令を発する上での基準データとなる。
上記の工具径測定方法は、１μ間隔のステップ移動に
より最終的な測定を行なうので、１μ単位の分解能を有
し、数10mm径の工具は勿論、0.1〜0.2mmの小径工具を高
精度に測定することができる。又導通式タッチセンサの
採用により測定圧を極微小とし、工具の撓みおよび摩耗
の発生を防止した。
より最終的な測定を行なうので、１μ単位の分解能を有
し、数10mm径の工具は勿論、0.1〜0.2mmの小径工具を高
精度に測定することができる。又導通式タッチセンサの
採用により測定圧を極微小とし、工具の撓みおよび摩耗
の発生を防止した。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。すなわち、準備工程、および一定速度F1,F2での移
動工程は必須のものでなく、必要に応じて省略してもよ
い。また、ステップ状の相対移動量L3,L4は、測定する
工具に応じて任意に設置すればよい。さらに、また、ス
テップ状でなくとも、極めて遅い速度での連続的な相対
移動であってもよい。
い。すなわち、準備工程、および一定速度F1,F2での移
動工程は必須のものでなく、必要に応じて省略してもよ
い。また、ステップ状の相対移動量L3,L4は、測定する
工具に応じて任意に設置すればよい。さらに、また、ス
テップ状でなくとも、極めて遅い速度での連続的な相対
移動であってもよい。
本発明は上記以外にも、次のような変形例・応用例な
ど、種々の変形実施が可能である。
ど、種々の変形実施が可能である。
機外測定用、すなわち工作機械に取付け前の工具径
測定用に適用した工具径測定方法。
測定用に適用した工具径測定方法。
この場合は、タッチセンサ、工具を回転させる手段、
工具あるいはタッチセンサをステップ移動させる手段、
および工具中心軸の位置検出手段を備えた工具径測装置
を用いればよい。
工具あるいはタッチセンサをステップ移動させる手段、
および工具中心軸の位置検出手段を備えた工具径測装置
を用いればよい。
工具の測定子の間で行なうステップ状の相対移動
を、一回のみ、または三回以上繰り返すようにした工具
径測定方法。
を、一回のみ、または三回以上繰り返すようにした工具
径測定方法。
第８図（ａ）に示すような四角形状の測定子21に対
し、その測定面の少なくとも三点P1,P2,P3（望ましくは
四点P1,P2,P3,P4）の座標を求め、これら座標により測
定子21の工具軌道に対する傾きを算出して測定結果の補
正値とする工具径測定方法。
し、その測定面の少なくとも三点P1,P2,P3（望ましくは
四点P1,P2,P3,P4）の座標を求め、これら座標により測
定子21の工具軌道に対する傾きを算出して測定結果の補
正値とする工具径測定方法。
第８図（ｂ）に示すような丸形の測定子22に対し
て、まずその測定面の二点Q1,Q2の座標を求め、この二
点間の中心Q3を通る垂線上で工具径を求めるようした工
具径測定方法。
て、まずその測定面の二点Q1,Q2の座標を求め、この二
点間の中心Q3を通る垂線上で工具径を求めるようした工
具径測定方法。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の工具径測定方法は、工
具を測定子の中心を通る直線上の二箇所に接触させて工
具径を求めているので、主軸と測定子との間にＸ軸およ
び／またはＹ軸方向の機械的変位が発生したような場合
であっても、高精度な工具径測定が可能となる効果があ
る。
具を測定子の中心を通る直線上の二箇所に接触させて工
具径を求めているので、主軸と測定子との間にＸ軸およ
び／またはＹ軸方向の機械的変位が発生したような場合
であっても、高精度な工具径測定が可能となる効果があ
る。
第１図は本発明方法を実施するための装置例を示す斜視
図，第２図は同じく概略ブロック図，第３図は工具径測
定動作を示す拡大正面図，第４図は工具径測定方法のブ
ロック説明図，第５図（ａ），（ｂ）および第６図
（ａ）〜（ｄ）は作動状態図、第７図な測定原理図，第
８図（ａ），（ｂ）は変形例の説明図、第９図（ａ），
（ｂ）は従来例の説明図である。 1:マシニングセンタ、8:工具 10:導通式タッチセンサ、11:測定子 12:洗浄装置、20:NC装置
図，第２図は同じく概略ブロック図，第３図は工具径測
定動作を示す拡大正面図，第４図は工具径測定方法のブ
ロック説明図，第５図（ａ），（ｂ）および第６図
（ａ）〜（ｄ）は作動状態図、第７図な測定原理図，第
８図（ａ），（ｂ）は変形例の説明図、第９図（ａ），
（ｂ）は従来例の説明図である。 1:マシニングセンタ、8:工具 10:導通式タッチセンサ、11:測定子 12:洗浄装置、20:NC装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−283846（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−57151（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平１−23722（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (2)
- 【請求項１】回転する工具を、少なくとも、同一の直線
上の二箇所で測定子の側部に接触させ、それぞれの接触
時における工具の中心座標を求め、 かつ、これら中心座標軸間から、予め求めてある前記測
定子の前記直線上における側部間の寸法を減算すること
によって、前記工具径を算出することを特徴とした工具
径測定方法。 - 【請求項２】前記直線が、Ｘ軸および／またはＹ軸方向
の直線である特許請求の範囲第１項記載の工具径測定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171048A JP2651151B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 工具径測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62171048A JP2651151B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 工具径測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6416354A JPS6416354A (en) | 1989-01-19 |
| JP2651151B2 true JP2651151B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=15916115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62171048A Expired - Fee Related JP2651151B2 (ja) | 1987-07-10 | 1987-07-10 | 工具径測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651151B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008061444B4 (de) * | 2008-12-10 | 2014-07-03 | Mag Ias Gmbh | Drehmaschine mit einer Messvorrichtung und Verfahren zum Vermessen eines Werkstückes auf solch einer Drehmaschine |
| JP6510912B2 (ja) * | 2015-06-29 | 2019-05-08 | ローランドディー．ジー．株式会社 | 切削加工機と検出ピンの判別方法 |
| JPWO2019044911A1 (ja) * | 2017-08-29 | 2020-07-02 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 振動切削装置および接触検出プログラム |
| JPWO2020174585A1 (ja) * | 2019-02-26 | 2021-03-11 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 切削装置および接触位置特定プログラム |
| JP7430547B2 (ja) * | 2020-03-09 | 2024-02-13 | 大同マシナリー株式会社 | 工作機械 |
| CN112880603A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-01 | 北京精雕科技集团有限公司 | 一种基于动态测量的刀具直径测量装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0738650B2 (ja) * | 1984-08-29 | 1995-04-26 | 沖電気工業株式会社 | タイミング抽出方式 |
| JPH0123722Y2 (ja) * | 1984-12-03 | 1989-07-20 | ||
| JPS63283846A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 工具刃先径測定方法 |
-
1987
- 1987-07-10 JP JP62171048A patent/JP2651151B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6416354A (en) | 1989-01-19 |
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