JPH10277889A - 工具刃先位置計測装置 - Google Patents
工具刃先位置計測装置Info
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- JPH10277889A JPH10277889A JP1844598A JP1844598A JPH10277889A JP H10277889 A JPH10277889 A JP H10277889A JP 1844598 A JP1844598 A JP 1844598A JP 1844598 A JP1844598 A JP 1844598A JP H10277889 A JPH10277889 A JP H10277889A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械の加工基準位置に対する刃先センサの位
置変位の計測・補正を、加工物を試験切削することなく
おこなう機能を有する工具刃先位置計測装置を提供す
る。 【解決手段】 ＮＣ旋盤の主軸台１の前端１ａに、Ｌ形
のアーム２が旋回可能に枢支されている。アーム２の先
端部には刃先センサ４が取り付けられ、刃先センサ４上
には工具刃先当接面４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成され
ている。また、アーム２が収納された状態において刃先
センサ４の近傍に位置するように、刃先センサの位置変
位を計測する変位センサ５が主軸台１の前端１ａに取り
付けられている。刃先センサ及び変位センサはイメージ
センサ５とすることができる。
置変位の計測・補正を、加工物を試験切削することなく
おこなう機能を有する工具刃先位置計測装置を提供す
る。 【解決手段】 ＮＣ旋盤の主軸台１の前端１ａに、Ｌ形
のアーム２が旋回可能に枢支されている。アーム２の先
端部には刃先センサ４が取り付けられ、刃先センサ４上
には工具刃先当接面４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成され
ている。また、アーム２が収納された状態において刃先
センサ４の近傍に位置するように、刃先センサの位置変
位を計測する変位センサ５が主軸台１の前端１ａに取り
付けられている。刃先センサ及び変位センサはイメージ
センサ５とすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は数値制御旋盤の工具
刃先位置計測装置に関するものである。
刃先位置計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、従来の数値制御旋盤の工具刃
先位置計測装置の概略構成を示したものである。従来の
数値制御旋盤における工具刃先位置の補正は、主軸台１
０１の前端面１０１ａに９０°旋回可能に枢支され収納
位置から主軸の前面に向って旋回した計測位置に位置決
めされるアーム１０２及びこのアーム１０２上に設けら
れた刃先センサ１０３を用いて行われる。すなわち、計
測位置にある刃先センサ１０３に工具刃先１０４を移動
させて接触させ、工具刃先１０４の位置を計測し、予め
設定した正規位置との差異を求め、補正するという方法
が採られていた。この構成では、主軸台の熱変位によっ
て主軸中心１０５とアームの取付部との相対位置が変化
すると共にアーム自身も熱変位によって伸縮し、その双
方により主軸中心１０５と刃先センサ１０３との相対位
置が変化し、刃先位置計測の計測精度が低下するという
問題があった。そのため、この従来構成による工具刃先
位置計測装置の場合、機械の加工基準位置に対する刃先
センサ１０３の位置補正を頻繁に行う必要があった。そ
の位置補正方法は、基準とする工具刃先によって加工物
を試験切削し、その加工径をマイクロメータなどにより
計測した値と、基準とする工具刃先を刃先センサ１０３
で位置計測した値との差を求めるという方法である。
先位置計測装置の概略構成を示したものである。従来の
数値制御旋盤における工具刃先位置の補正は、主軸台１
０１の前端面１０１ａに９０°旋回可能に枢支され収納
位置から主軸の前面に向って旋回した計測位置に位置決
めされるアーム１０２及びこのアーム１０２上に設けら
れた刃先センサ１０３を用いて行われる。すなわち、計
測位置にある刃先センサ１０３に工具刃先１０４を移動
させて接触させ、工具刃先１０４の位置を計測し、予め
設定した正規位置との差異を求め、補正するという方法
が採られていた。この構成では、主軸台の熱変位によっ
て主軸中心１０５とアームの取付部との相対位置が変化
すると共にアーム自身も熱変位によって伸縮し、その双
方により主軸中心１０５と刃先センサ１０３との相対位
置が変化し、刃先位置計測の計測精度が低下するという
問題があった。そのため、この従来構成による工具刃先
位置計測装置の場合、機械の加工基準位置に対する刃先
センサ１０３の位置補正を頻繁に行う必要があった。そ
の位置補正方法は、基準とする工具刃先によって加工物
を試験切削し、その加工径をマイクロメータなどにより
計測した値と、基準とする工具刃先を刃先センサ１０３
で位置計測した値との差を求めるという方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
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、主軸中心に対する刃先センサの
相対位置変位の計測・補正を、加工物を試験切削するこ
となく行う機能を有する工具刃先位置計測装置を提供し
ようとするものである。
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、主軸中心に対する刃先センサの
相対位置変位の計測・補正を、加工物を試験切削するこ
となく行う機能を有する工具刃先位置計測装置を提供し
ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る工具刃先位置計測装置は、以下の特徴を
有する。主軸台前端に旋回可能に枢支され収納位置と計
測位置の両者に位置決めされるアームと、このアーム上
に設けられた刃先センサとを含み、前記刃先センサによ
って工具刃先位置を計測する工具刃先位置計測装置にお
いて、前記主軸台側と刃先センサ側のいずれか一方に変
位センサがそして他方に基準面が設けられ、前記刃先セ
ンサが収納位置にあるときの前記変位センサと基準面と
の相対位置を刃先センサ位置補正値として測定できるこ
とを特徴とする。また、刃先センサは、収納位置におい
て主軸台の基準面との相対位置を測定できる間隙測定用
変位センサから成ることを特徴とする。更に、変位セン
サは、アームの旋回軸の傾きを測定できることを特徴と
する。さらに、本発明において、前記刃先センサ及び変
位センサはアーム上に設けられた単一のセンサで構成さ
れ、このイメージセンサが計測位置においては工具刃先
の位置を計測し、また収納位置においては基準面との相
対位置変位を計測することを特徴とする。さらに、本発
明においては、工具刃先の形状を検出する工具刃先形状
演算装置を備えて、イメージセンサによって工具刃先形
状を検出するとともに、これをもとに工具刃先の形状を
演算することができることを特徴とする。
に本発明に係る工具刃先位置計測装置は、以下の特徴を
有する。主軸台前端に旋回可能に枢支され収納位置と計
測位置の両者に位置決めされるアームと、このアーム上
に設けられた刃先センサとを含み、前記刃先センサによ
って工具刃先位置を計測する工具刃先位置計測装置にお
いて、前記主軸台側と刃先センサ側のいずれか一方に変
位センサがそして他方に基準面が設けられ、前記刃先セ
ンサが収納位置にあるときの前記変位センサと基準面と
の相対位置を刃先センサ位置補正値として測定できるこ
とを特徴とする。また、刃先センサは、収納位置におい
て主軸台の基準面との相対位置を測定できる間隙測定用
変位センサから成ることを特徴とする。更に、変位セン
サは、アームの旋回軸の傾きを測定できることを特徴と
する。さらに、本発明において、前記刃先センサ及び変
位センサはアーム上に設けられた単一のセンサで構成さ
れ、このイメージセンサが計測位置においては工具刃先
の位置を計測し、また収納位置においては基準面との相
対位置変位を計測することを特徴とする。さらに、本発
明においては、工具刃先の形状を検出する工具刃先形状
演算装置を備えて、イメージセンサによって工具刃先形
状を検出するとともに、これをもとに工具刃先の形状を
演算することができることを特徴とする。
【０００５】以上のように構成された本発明に係る工具
刃先位置計測装置によれば、アームを収納した状態で、
変位センサにより刃先センサの位置変位を計測すること
により、アームを主軸の前面近傍に位置決めした状態で
の刃先センサと主軸中心との相対位置変位を演算し刃先
センサの位置補正を行うことができる。そして、本発明
によれば、前記刃先センサと変位センサを単一のイメー
ジセンサとすることにより、構成を簡単にすることがで
きる。
刃先位置計測装置によれば、アームを収納した状態で、
変位センサにより刃先センサの位置変位を計測すること
により、アームを主軸の前面近傍に位置決めした状態で
の刃先センサと主軸中心との相対位置変位を演算し刃先
センサの位置補正を行うことができる。そして、本発明
によれば、前記刃先センサと変位センサを単一のイメー
ジセンサとすることにより、構成を簡単にすることがで
きる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１には、本発明の実施形態
１に係る工具刃先位置計測装置の概略構成が示されてい
る。ＮＣ旋盤の主軸台１の前端面１ａに、Ｌ形のアーム
２が９０°旋回可能に枢支されている。アーム２の先端
部には接触型センサから成る刃先センサ４が取り付けら
れ、刃先センサ４上には工具刃先当接面４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄが形成されている。前記刃先センサ４は、工具
６の刃先６ａがいずれかの工具刃先当接面４ａあるいは
４ｂと接触したときに電気的な接触検知信号を後述する
工具刃先位置演算部１２へ出力するセンサからなり、こ
のようなセンサとしては３次元測定機などに用いられる
接触プローブが好適である。図示した工具刃先当接面４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは工具６の取付位置によって任意
に選択され、図１に示した実施形態においては刃先６ａ
のＸ軸及びＺ軸の位置を検出するために、当接面４ａと
４ｂが用いられる。また、アーム２が収納された位置に
おいて刃先センサ４の近傍に位置するように、刃先セン
サの位置変位を計測する変位センサ５が主軸台１の前端
面１ａに取り付けられている。この変位センサ５は、後
述する位置計測方法から明らかなように、静電型間隙測
定器からなり、その測定面に被測定部が近接したときの
両者の間隙量によって両者間の静電容量が変化すること
により間隙量を計測することができる。
図面を参照して説明する。図１には、本発明の実施形態
１に係る工具刃先位置計測装置の概略構成が示されてい
る。ＮＣ旋盤の主軸台１の前端面１ａに、Ｌ形のアーム
２が９０°旋回可能に枢支されている。アーム２の先端
部には接触型センサから成る刃先センサ４が取り付けら
れ、刃先センサ４上には工具刃先当接面４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄが形成されている。前記刃先センサ４は、工具
６の刃先６ａがいずれかの工具刃先当接面４ａあるいは
４ｂと接触したときに電気的な接触検知信号を後述する
工具刃先位置演算部１２へ出力するセンサからなり、こ
のようなセンサとしては３次元測定機などに用いられる
接触プローブが好適である。図示した工具刃先当接面４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは工具６の取付位置によって任意
に選択され、図１に示した実施形態においては刃先６ａ
のＸ軸及びＺ軸の位置を検出するために、当接面４ａと
４ｂが用いられる。また、アーム２が収納された位置に
おいて刃先センサ４の近傍に位置するように、刃先セン
サの位置変位を計測する変位センサ５が主軸台１の前端
面１ａに取り付けられている。この変位センサ５は、後
述する位置計測方法から明らかなように、静電型間隙測
定器からなり、その測定面に被測定部が近接したときの
両者の間隙量によって両者間の静電容量が変化すること
により間隙量を計測することができる。
【０００７】次に、本実施形態に係る工具刃先位置計測
装置の計測制御部について説明する。基準とする工具６
の刃先６ａを刃先センサ４の工具刃先当接面４ａ（Ｘ軸
用）、４ｂ（Ｚ軸用）に当接すべく前記工具６が取り付
けられた刃物台７をＺ軸方向およびＸ軸方向に位置決め
するサーボモータ８および９と、サーボモータ８および
９を制御し駆動するサーボプロセッサ１０およびアンプ
１１と、アーム２が収納された位置において変位センサ
５から出力される刃先センサ４の位置変位計測信号から
アーム２を計測位置に位置決めした状態での刃先センサ
４と主軸中心１４との相対位置変位を推定演算し位置補
正を行う刃先センサ位置補正値演算部１３と、前記工具
６の刃先６ａが刃先センサ４上の工具刃先当接面４ａ、
４ｂに接触した計測信号とそのときのサーボプロセッサ
１０からのＸ軸方向およびＺ軸方向の現在位置情報と刃
先センサ位置補正値演算部１３から得られる刃先センサ
位置補正値から工具刃先位置を演算する工具刃先位置演
算部１２とにより構成される。図２は、本発明の実施形
態１に係る工具刃先位置計測装置を側面から見た概略構
成図である。図２において、刃先センサ４の基台には導
電体からなる近接片４ｅが設けられており、その一方の
面４ｆが変位センサ５の測定面と近接する基準面を構成
している。従って、アーム２が図２の実線のように収納
位置に位置決めされた状態で、前記近接片４ｅの基準面
４ｆは変位センサ５の測定面に近接し、両者間の間隙が
静電容量値に変換され、変位センサ５によって測定され
る。この結果、刃先センサ４と主軸中心との相対位置変
化が測定されることとなる。
装置の計測制御部について説明する。基準とする工具６
の刃先６ａを刃先センサ４の工具刃先当接面４ａ（Ｘ軸
用）、４ｂ（Ｚ軸用）に当接すべく前記工具６が取り付
けられた刃物台７をＺ軸方向およびＸ軸方向に位置決め
するサーボモータ８および９と、サーボモータ８および
９を制御し駆動するサーボプロセッサ１０およびアンプ
１１と、アーム２が収納された位置において変位センサ
５から出力される刃先センサ４の位置変位計測信号から
アーム２を計測位置に位置決めした状態での刃先センサ
４と主軸中心１４との相対位置変位を推定演算し位置補
正を行う刃先センサ位置補正値演算部１３と、前記工具
６の刃先６ａが刃先センサ４上の工具刃先当接面４ａ、
４ｂに接触した計測信号とそのときのサーボプロセッサ
１０からのＸ軸方向およびＺ軸方向の現在位置情報と刃
先センサ位置補正値演算部１３から得られる刃先センサ
位置補正値から工具刃先位置を演算する工具刃先位置演
算部１２とにより構成される。図２は、本発明の実施形
態１に係る工具刃先位置計測装置を側面から見た概略構
成図である。図２において、刃先センサ４の基台には導
電体からなる近接片４ｅが設けられており、その一方の
面４ｆが変位センサ５の測定面と近接する基準面を構成
している。従って、アーム２が図２の実線のように収納
位置に位置決めされた状態で、前記近接片４ｅの基準面
４ｆは変位センサ５の測定面に近接し、両者間の間隙が
静電容量値に変換され、変位センサ５によって測定され
る。この結果、刃先センサ４と主軸中心との相対位置変
化が測定されることとなる。
【０００８】次に、本実施形態１における工具刃先位置
計測装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこなうとき
の計測方法について説明する。図３は、本実施形態１に
おける工具刃先位置計測装置で工具６の刃先６ａの位置
計測をおこなうときの流れを示すフローチャートであ
る。まず、アームが収納された位置で、変位センサ５に
より刃先センサ４の位置変位を計測する（Ｓ１）。次
に、変位センサ５の刃先センサ４の位置変位情報から、
刃先センサ４の位置補正値を刃先センサ位置補正値演算
部１３により演算する（Ｓ２）。次に、アーム２を工具
刃先位置の計測を行う計測位置に位置決めする（Ｓ
３）。次に、工具６の刃先６ａを刃先センサ４の工具刃
先当接面４ａ及び４ｂに当接させる（Ｓ４）。次に、刃
先が工具刃先当接面４ａ、４ｂに当接したときのサーボ
プロセッサ１０のそれぞれのＸ軸方向およびＺ軸方向の
指令値と、刃先センサ４の位置補正値から、工具刃先位
置演算部１２が工具刃先位置を演算することにより工具
刃先計測を終了する（Ｓ５）。
計測装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこなうとき
の計測方法について説明する。図３は、本実施形態１に
おける工具刃先位置計測装置で工具６の刃先６ａの位置
計測をおこなうときの流れを示すフローチャートであ
る。まず、アームが収納された位置で、変位センサ５に
より刃先センサ４の位置変位を計測する（Ｓ１）。次
に、変位センサ５の刃先センサ４の位置変位情報から、
刃先センサ４の位置補正値を刃先センサ位置補正値演算
部１３により演算する（Ｓ２）。次に、アーム２を工具
刃先位置の計測を行う計測位置に位置決めする（Ｓ
３）。次に、工具６の刃先６ａを刃先センサ４の工具刃
先当接面４ａ及び４ｂに当接させる（Ｓ４）。次に、刃
先が工具刃先当接面４ａ、４ｂに当接したときのサーボ
プロセッサ１０のそれぞれのＸ軸方向およびＺ軸方向の
指令値と、刃先センサ４の位置補正値から、工具刃先位
置演算部１２が工具刃先位置を演算することにより工具
刃先計測を終了する（Ｓ５）。
【０００９】図４は、本発明の実施形態２を説明した図
である。実施形態１（図１及び図２）は、刃先センサ４
の位置変位を変位センサ５で計測するものであるが、図
４の実施形態２では、アーム２が収納された位置におい
て、主軸台１の前端１ａに取り付けられた基準面４０の
位置変位を、刃先センサ４で計測することにより、刃先
センサ４と主軸中心１４との相対位置変位を計測しよう
とするものである。実施形態２における刃先センサ４は
実施形態１のセンサと異なり、刃先センサと変位センサ
の両機能を兼用するセンサから構成されることを特徴と
する。すなわち、この刃先センサ４はそれ自体実施形態
１で説明した変位センサ５と同様の静電型間隙測定器か
らなり、計測位置において、それぞれの近接面４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄに工具６の刃先６ａが近接したときの位
置を正確に測定して工具刃先位置演算部１２に出力する
ことができ、また収納位置においては、近接面４ａと基
準面４０との間隙を刃先センサ位置補正値演算部１３に
出力することができる。従って、この実施形態２によれ
ば、単一の刃先センサ４によって工具刃先計測値及びセ
ンサ位置補正値の両者を得ることができる。
である。実施形態１（図１及び図２）は、刃先センサ４
の位置変位を変位センサ５で計測するものであるが、図
４の実施形態２では、アーム２が収納された位置におい
て、主軸台１の前端１ａに取り付けられた基準面４０の
位置変位を、刃先センサ４で計測することにより、刃先
センサ４と主軸中心１４との相対位置変位を計測しよう
とするものである。実施形態２における刃先センサ４は
実施形態１のセンサと異なり、刃先センサと変位センサ
の両機能を兼用するセンサから構成されることを特徴と
する。すなわち、この刃先センサ４はそれ自体実施形態
１で説明した変位センサ５と同様の静電型間隙測定器か
らなり、計測位置において、それぞれの近接面４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄに工具６の刃先６ａが近接したときの位
置を正確に測定して工具刃先位置演算部１２に出力する
ことができ、また収納位置においては、近接面４ａと基
準面４０との間隙を刃先センサ位置補正値演算部１３に
出力することができる。従って、この実施形態２によれ
ば、単一の刃先センサ４によって工具刃先計測値及びセ
ンサ位置補正値の両者を得ることができる。
【００１０】図５は、本発明の実施形態３を説明した図
である。実施形態１（図１及び図２）は、刃先センサ４
の位置変位を変位センサ５で計測するものであるが、図
５の実施形態３では、アーム２が収納された位置におい
て、刃先センサ４近傍に設けた基準面５０の位置変位
を、主軸台１の前端１ａに取り付けられた変位センサ５
１で計測することにより、刃先センサ４と主軸中心１４
との相対位置変位を計測しようとするものである。従っ
て、本発明においては、刃先センサ位置補正を行うため
の基準面は主軸台側あるいは刃先センサ側のいずれに設
けられてもよく、また刃先センサ側においても基準面は
刃先センサ４自体あるいはこれを保持しているアーム２
に設けることも可能であることが理解される。
である。実施形態１（図１及び図２）は、刃先センサ４
の位置変位を変位センサ５で計測するものであるが、図
５の実施形態３では、アーム２が収納された位置におい
て、刃先センサ４近傍に設けた基準面５０の位置変位
を、主軸台１の前端１ａに取り付けられた変位センサ５
１で計測することにより、刃先センサ４と主軸中心１４
との相対位置変位を計測しようとするものである。従っ
て、本発明においては、刃先センサ位置補正を行うため
の基準面は主軸台側あるいは刃先センサ側のいずれに設
けられてもよく、また刃先センサ側においても基準面は
刃先センサ４自体あるいはこれを保持しているアーム２
に設けることも可能であることが理解される。
【００１１】また、図６は、本発明の実施形態４を説明
した図で、図５における基準面５０と変位センサ５１の
位置関係を入れ替えた構成例である。アーム２が収納さ
れた位置において、主軸台１の前端１ａに取り付けられ
た基準面６１の位置変位を、工具刃先位置計測センサ４
近傍に設けた変位センサ６０で計測することにより、工
具刃先位置計測センサ４と主軸中心１４との相対位置変
位を計測しようとするものである。
した図で、図５における基準面５０と変位センサ５１の
位置関係を入れ替えた構成例である。アーム２が収納さ
れた位置において、主軸台１の前端１ａに取り付けられ
た基準面６１の位置変位を、工具刃先位置計測センサ４
近傍に設けた変位センサ６０で計測することにより、工
具刃先位置計測センサ４と主軸中心１４との相対位置変
位を計測しようとするものである。
【００１２】図７は、本発明の実施形態５を説明した図
であり、アームの熱変位がなく、アームの取付部のみが
主軸台の熱変位によりＸ、Ｚ軸と直行方向の軸回りにΔ
θだけ傾いた場合を示している。すなわち、図７におい
て、アーム２の旋回軸２ａが熱変位によって図示した如
くΔθだけ傾くと、アーム２及び刃先センサ４が同様に
ＸＺ平面上でΔθだけ傾いた状態を示している。そし
て、アーム２が収納された位置においては、前述した旋
回軸２ａの傾きによって、刃先センサ４の上面すなわち
基準面７１が鎖線で示すように正常な位置からＬ３だけ
離れることとなる。したがって、アーム２が収納された
位置において、主軸台１の前端１ａに取り付けられた変
位センサ７０で、基準面７１の位置変位Ｌ３を計測する
ことにより、図中のＸ、Ｚ軸と直行方向の軸回りのアー
ム２の傾き量Δθを演算し、刃先センサ４と主軸中心１
４との相対位置変位Ｌ４を演算により求め、補正しよう
とするものである。また、本発明の各実施形態で変位セ
ンサを取り付けた位置は、主軸台の前端面でＸ軸方向に
熱変位しない位置として説明したが、この位置以外の複
数の点に変位センサを取り付け、それぞれの点での変位
から刃先センサと主軸中心との相対位置変位を求めるこ
とも可能である。
であり、アームの熱変位がなく、アームの取付部のみが
主軸台の熱変位によりＸ、Ｚ軸と直行方向の軸回りにΔ
θだけ傾いた場合を示している。すなわち、図７におい
て、アーム２の旋回軸２ａが熱変位によって図示した如
くΔθだけ傾くと、アーム２及び刃先センサ４が同様に
ＸＺ平面上でΔθだけ傾いた状態を示している。そし
て、アーム２が収納された位置においては、前述した旋
回軸２ａの傾きによって、刃先センサ４の上面すなわち
基準面７１が鎖線で示すように正常な位置からＬ３だけ
離れることとなる。したがって、アーム２が収納された
位置において、主軸台１の前端１ａに取り付けられた変
位センサ７０で、基準面７１の位置変位Ｌ３を計測する
ことにより、図中のＸ、Ｚ軸と直行方向の軸回りのアー
ム２の傾き量Δθを演算し、刃先センサ４と主軸中心１
４との相対位置変位Ｌ４を演算により求め、補正しよう
とするものである。また、本発明の各実施形態で変位セ
ンサを取り付けた位置は、主軸台の前端面でＸ軸方向に
熱変位しない位置として説明したが、この位置以外の複
数の点に変位センサを取り付け、それぞれの点での変位
から刃先センサと主軸中心との相対位置変位を求めるこ
とも可能である。
【００１３】また、本願の実施形態１〜４では、主軸台
の熱変位による主軸中心とアームの取付部との相対距離
変化とアームの熱変位による刃先センサと主軸中心との
相対距離変化との双方による、主軸中心と刃先センサ４
との相対位置変化を計測し補正するものについて説明し
たが、アームが熱変位しない材質であれば、主軸台の熱
変位による主軸中心とアームの取付部との相対距離変化
のみを計測し補正すればよい。そのような場合は、主軸
中心をとおりＸ軸に直角な平面上に取付けた変位センサ
と、熱変位しない材質で一方がアーム取付部に固定され
もう一方が前述の変位センサ近傍に位置するようなバー
とで計測し補正する方法も考えられる。また、本発明の
実施形態では、静電型間隙測定器からなる変位センサを
用いているが、渦電流型間隙測定器や、レーザ距離測定
器等、他の方式による変位センサを用いる方法も考えら
れる。もちろん、差動トランス等、接触式の変位センサ
を用いることも可能である。また、本願においては、Ｘ
軸方向の変位を測定する様に変位センサを取り付けた
が、他軸方向の変位も測定する様に変位センサを取り付
けることで、他軸方向の刃先センサと主軸中心との相対
位置変位を求めることが可能となり、より正確な補正を
行うことが出来る。
の熱変位による主軸中心とアームの取付部との相対距離
変化とアームの熱変位による刃先センサと主軸中心との
相対距離変化との双方による、主軸中心と刃先センサ４
との相対位置変化を計測し補正するものについて説明し
たが、アームが熱変位しない材質であれば、主軸台の熱
変位による主軸中心とアームの取付部との相対距離変化
のみを計測し補正すればよい。そのような場合は、主軸
中心をとおりＸ軸に直角な平面上に取付けた変位センサ
と、熱変位しない材質で一方がアーム取付部に固定され
もう一方が前述の変位センサ近傍に位置するようなバー
とで計測し補正する方法も考えられる。また、本発明の
実施形態では、静電型間隙測定器からなる変位センサを
用いているが、渦電流型間隙測定器や、レーザ距離測定
器等、他の方式による変位センサを用いる方法も考えら
れる。もちろん、差動トランス等、接触式の変位センサ
を用いることも可能である。また、本願においては、Ｘ
軸方向の変位を測定する様に変位センサを取り付けた
が、他軸方向の変位も測定する様に変位センサを取り付
けることで、他軸方向の刃先センサと主軸中心との相対
位置変位を求めることが可能となり、より正確な補正を
行うことが出来る。
【００１４】以上の実施形態においては、刃先センサと
変位センサはそれぞれ別個のセンサとして構成されてい
るが、本発明において、刃先センサと変位センサを単一
のイメージセンサで構成することも可能であり、以下の
図８から図１１においてこのような本発明の更に他の実
施形態を説明する。以下本発明の第６実施形態について
図面を参照して説明する。図８には、本発明の実施形態
６に係る工具刃先位置計測装置の概略構成が示されてい
る。ＮＣ旋盤の主軸台１前端面に、Ｌ形のアーム２が旋
回可能に枢支されている。アーム２の先端部には工具刃
先位置を計測するイメージセンサ３が取り付けられてい
る。また、アーム２が収納された状態においてイメージ
センサ３の計測領域に位置するように、基準面３０が主
軸台１前端面に設けられている。
変位センサはそれぞれ別個のセンサとして構成されてい
るが、本発明において、刃先センサと変位センサを単一
のイメージセンサで構成することも可能であり、以下の
図８から図１１においてこのような本発明の更に他の実
施形態を説明する。以下本発明の第６実施形態について
図面を参照して説明する。図８には、本発明の実施形態
６に係る工具刃先位置計測装置の概略構成が示されてい
る。ＮＣ旋盤の主軸台１前端面に、Ｌ形のアーム２が旋
回可能に枢支されている。アーム２の先端部には工具刃
先位置を計測するイメージセンサ３が取り付けられてい
る。また、アーム２が収納された状態においてイメージ
センサ３の計測領域に位置するように、基準面３０が主
軸台１前端面に設けられている。
【００１５】次に、本実施形態６に係る工具刃先位置計
測装置の制御について説明する。基準とする工具６の刃
先６ａをイメージセンサ３の工具刃先計測位置に位置決
めすべく、前記工具６が取り付けられた刃物台７はＸ軸
方向およびＺ軸方向に位置決めするサーボモータ８およ
び９と、サーボモータ８および９を制御し駆動するサー
ボプロセッサ１０およびアンプ１１、アーム２が収納さ
れた状態において、イメージセンサ３から出力されるイ
メージセンサ３の位置変位計測信号から、イメージセン
サ位置補正値演算部１５によりアーム２を主軸台１の前
面近傍に位置決めした状態でのイメージセンサ３と主軸
中心１４との相対位置変位が推定演算され位置補正が行
われる。そして、前記工具６の刃先６ａがイメージセン
サ３の工具刃先計測位置に位置決めされたときサーボプ
ロセッサ１０からのＸ軸方向およびＺ軸方向の現在位置
情報とイメージセンサ位置補正値演算部１５から得られ
るイメージセンサ位置補正値とから工具刃先位置演算部
１２により工具刃先位置が演算される。図９は、本発明
の実施形態６に係る工具刃先位置計測装置を側面から見
た概略構成図である。次に、本実施形態における工具刃
先位置計測装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこな
うときの計測方法について説明する。図１０は、本実施
形態６における工具刃先位置計測装置で工具６の刃先６
ａの位置計測をおこなうときの流れを示すフローチャー
トである。まず、アームが収納された状態で、イメージ
センサにより基準面とイメージセンサとの相対位置変位
を計測する（Ｓ１）。次に、相対位置変位計測情報か
ら、イメージセンサの位置補正値を演算する（Ｓ２）。
次に、アームを工具刃先位置の計測を行う位置に位置決
めする（Ｓ３）。次に、工具の刃先をイメージセンサの
工具刃先計測位置に位置決めする（Ｓ４）。次に、刃先
を工具刃先計測位置に位置決めしたときのＸ軸方向およ
びＺ軸方向の指令値と、イメージセンサの位置補正値か
ら、工具刃先位置を演算することにより工具刃先計測を
終了する（Ｓ５）。図１１は、本発明における実施形態
７を説明した図である。実施形態６（図８及び図９）
は、イメージセンサ３を用いて工具刃先位置を計測する
ものであるが、図１１では、実施形態６に加えて、工具
刃先の形状を検出する工具刃先形状演算部１６をさらに
備え、工具刃先の形状をも計測しようとするものであ
る。
測装置の制御について説明する。基準とする工具６の刃
先６ａをイメージセンサ３の工具刃先計測位置に位置決
めすべく、前記工具６が取り付けられた刃物台７はＸ軸
方向およびＺ軸方向に位置決めするサーボモータ８およ
び９と、サーボモータ８および９を制御し駆動するサー
ボプロセッサ１０およびアンプ１１、アーム２が収納さ
れた状態において、イメージセンサ３から出力されるイ
メージセンサ３の位置変位計測信号から、イメージセン
サ位置補正値演算部１５によりアーム２を主軸台１の前
面近傍に位置決めした状態でのイメージセンサ３と主軸
中心１４との相対位置変位が推定演算され位置補正が行
われる。そして、前記工具６の刃先６ａがイメージセン
サ３の工具刃先計測位置に位置決めされたときサーボプ
ロセッサ１０からのＸ軸方向およびＺ軸方向の現在位置
情報とイメージセンサ位置補正値演算部１５から得られ
るイメージセンサ位置補正値とから工具刃先位置演算部
１２により工具刃先位置が演算される。図９は、本発明
の実施形態６に係る工具刃先位置計測装置を側面から見
た概略構成図である。次に、本実施形態における工具刃
先位置計測装置で工具６の刃先６ａの位置計測をおこな
うときの計測方法について説明する。図１０は、本実施
形態６における工具刃先位置計測装置で工具６の刃先６
ａの位置計測をおこなうときの流れを示すフローチャー
トである。まず、アームが収納された状態で、イメージ
センサにより基準面とイメージセンサとの相対位置変位
を計測する（Ｓ１）。次に、相対位置変位計測情報か
ら、イメージセンサの位置補正値を演算する（Ｓ２）。
次に、アームを工具刃先位置の計測を行う位置に位置決
めする（Ｓ３）。次に、工具の刃先をイメージセンサの
工具刃先計測位置に位置決めする（Ｓ４）。次に、刃先
を工具刃先計測位置に位置決めしたときのＸ軸方向およ
びＺ軸方向の指令値と、イメージセンサの位置補正値か
ら、工具刃先位置を演算することにより工具刃先計測を
終了する（Ｓ５）。図１１は、本発明における実施形態
７を説明した図である。実施形態６（図８及び図９）
は、イメージセンサ３を用いて工具刃先位置を計測する
ものであるが、図１１では、実施形態６に加えて、工具
刃先の形状を検出する工具刃先形状演算部１６をさらに
備え、工具刃先の形状をも計測しようとするものであ
る。
【００１６】
【発明の効果】図２に示されるように、主軸台の熱変位
によって主軸中心１４とアーム２の取付部との相対距離
Ｌ１が変化すると共にアームの熱変位によって刃先セン
サ４と主軸中心１４との相対距離Ｌ２が変化すると、そ
の双方により主軸中心１４と刃先センサ４との相対位置
が変化する。しかしながら本発明によれば、主軸中心１
４と刃先センサ４との相対位置変化を計測し、補正する
という機能を有する工具刃先位置計測装置が提供でき
る。その結果、本発明によれば、主軸中心１４に対する
刃先センサ４の位置変位の計測・補正を、加工物を試験
切削することなく行うことが可能である。また、図９に
示されるように、主軸台の熱変位によって主軸中心１４
とアーム２の取付部との相対距離Ｌ１が変化すると共に
アーム２の熱変位によってイメージセンサ３と主軸中心
１４との相対距離Ｌ２が変化すると、その双方により主
軸中心１４とイメージセンサ３との相対位置が変化す
る。しかしながら本発明によれば、基準面３０とイメー
ジセンサ３との相対位置変化を計測し、その計測値から
主軸中心１４とイメージセンサ３との相対位置変化を演
算・補正するという機能を有する工具刃先位置計測装置
が提供できる。その結果、本発明によれば、主軸中心１
４に対するイメージセンサ３の位置変位の計測・補正
を、加工物を試験切削することなく行うことが可能であ
る。更に本発明の工具刃先位置計測装置では、工具刃先
形状の計測によって、工具摩耗や欠損、構成刃先、切粉
の巻付き等を監視することが可能となる。
によって主軸中心１４とアーム２の取付部との相対距離
Ｌ１が変化すると共にアームの熱変位によって刃先セン
サ４と主軸中心１４との相対距離Ｌ２が変化すると、そ
の双方により主軸中心１４と刃先センサ４との相対位置
が変化する。しかしながら本発明によれば、主軸中心１
４と刃先センサ４との相対位置変化を計測し、補正する
という機能を有する工具刃先位置計測装置が提供でき
る。その結果、本発明によれば、主軸中心１４に対する
刃先センサ４の位置変位の計測・補正を、加工物を試験
切削することなく行うことが可能である。また、図９に
示されるように、主軸台の熱変位によって主軸中心１４
とアーム２の取付部との相対距離Ｌ１が変化すると共に
アーム２の熱変位によってイメージセンサ３と主軸中心
１４との相対距離Ｌ２が変化すると、その双方により主
軸中心１４とイメージセンサ３との相対位置が変化す
る。しかしながら本発明によれば、基準面３０とイメー
ジセンサ３との相対位置変化を計測し、その計測値から
主軸中心１４とイメージセンサ３との相対位置変化を演
算・補正するという機能を有する工具刃先位置計測装置
が提供できる。その結果、本発明によれば、主軸中心１
４に対するイメージセンサ３の位置変位の計測・補正
を、加工物を試験切削することなく行うことが可能であ
る。更に本発明の工具刃先位置計測装置では、工具刃先
形状の計測によって、工具摩耗や欠損、構成刃先、切粉
の巻付き等を監視することが可能となる。
【図１】 本発明の実施形態１の工具刃先位置計測装置
の概略構成を示す図である。
の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の実施形態１の工具刃先位置計測装置
を側面から見た概略構成図である。
を側面から見た概略構成図である。
【図３】 本発明の実施形態１の作用の流れを示すフロ
ーチャート図である。
ーチャート図である。
【図４】 本発明の実施形態２による工具刃先位置計測
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図５】 本発明の実施形態３による工具刃先位置計測
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図６】 本発明の実施形態４による工具刃先位置計測
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図７】 本発明の実施形態５による工具刃先位置計測
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図８】 本発明の実施形態６による工具刃先位置計測
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
【図９】 本発明の実施形態６による工具刃先位置計測
装置を側面から見た概略構成図である。
装置を側面から見た概略構成図である。
【図１０】 本発明の実施形態６の作用の流れを示すフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
【図１１】 本発明の実施形態７による工具刃先位置計
測装置の概略構成を示す図である。
測装置の概略構成を示す図である。
【図１２】 従来の工具刃先位置計測装置の概略構成を
示す図である。
示す図である。
１ 主軸台、２ アーム、３ イメージセンサ、４ 刃
先センサ、５ 変位センサ、６ 工具、７ 刃物台、１
２ 工具刃先位置演算部、１３ 刃先センサ位置補正値
演算部、１４ 工具刃先形状演算部、１５ イメージセ
ンサ位置補正値演算部、１６ 工具刃先形状演算部、３
０、４０、６１ 基準面。
先センサ、５ 変位センサ、６ 工具、７ 刃物台、１
２ 工具刃先位置演算部、１３ 刃先センサ位置補正値
演算部、１４ 工具刃先形状演算部、１５ イメージセ
ンサ位置補正値演算部、１６ 工具刃先形状演算部、３
０、４０、６１ 基準面。
Claims (5)
- 【請求項１】 主軸台前端に旋回可能に枢支され収納位
置と計測位置の両者に位置決めされるアームと、このア
ーム上に設けられた刃先センサとを含み、前記刃先セン
サによって工具刃先位置を計測する工具刃先位置計測装
置において、 前記主軸台側と刃先センサ側のいずれか一方に変位セン
サがそして他方に基準面が設けられ、前記刃先センサが
収納位置にあるときの前記変位センサと基準面との相対
位置を刃先センサ位置補正値として測定できることを特
徴とする工具刃先位置計測装置。 - 【請求項２】 主軸台前端に旋回可能に枢支され収納位
置と計測位置の両者に位置決めされるアームと、このア
ーム上に設けられた刃先センサとを含み、前記刃先セン
サによって工具刃先位置を計測する工具刃先位置計測装
置において、 前記主軸台には基準面が設けられ、前記刃先センサは、
収納位置において主軸台の基準面との相対位置を測定で
きる間隙測定用変位センサから成ることを特徴とする工
具刃先位置計測装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２のいずれかに記載の装置
において、 変位センサは、アーム旋回軸の傾きを測定できることを
特徴とする工具刃先位置計測装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記刃先センサ及び変位センサは単一のイメージセンサ
からなり、 アームが計測位置に位置決めされた状態で刃先位置を計
測し、またアームが収納位置に位置決めされた状態で基
準面との相対位置を測定することを特徴とする工具刃先
位置計測装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の装置において、工具刃先
の形状を検出する工具刃先形状演算回路を備えることを
特徴とする工具刃先位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01844598A JP3629132B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 工具刃先位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1807797 | 1997-01-31 | ||
| JP9-18077 | 1997-01-31 | ||
| JP01844598A JP3629132B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 工具刃先位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10277889A true JPH10277889A (ja) | 1998-10-20 |
| JP3629132B2 JP3629132B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=26354695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01844598A Expired - Fee Related JP3629132B2 (ja) | 1997-01-31 | 1998-01-30 | 工具刃先位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3629132B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568884B2 (en) | 2000-08-16 | 2003-05-27 | Klingelnberg Sohne Gmbh | Cutter head adjustment device |
| JP2010133944A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-06-17 | Gleason Asia Co Ltd | カッターブレード検査装置 |
| WO2011052442A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 村田機械株式会社 | 工作機械 |
| WO2013150653A1 (ja) * | 2012-04-06 | 2013-10-10 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工具の測定方法および測定機能を有する工作機械 |
| US9658610B2 (en) | 2011-11-16 | 2017-05-23 | Murata Machinery, Ltd. | Displacement and position measurement in machine tool |
| JP2019188482A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 共立精機株式会社 | ツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置及び測定方法 |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP01844598A patent/JP3629132B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6568884B2 (en) | 2000-08-16 | 2003-05-27 | Klingelnberg Sohne Gmbh | Cutter head adjustment device |
| JP2010133944A (ja) * | 2008-10-29 | 2010-06-17 | Gleason Asia Co Ltd | カッターブレード検査装置 |
| WO2011052442A1 (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | 村田機械株式会社 | 工作機械 |
| JP2011093069A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Murata Machinery Ltd | 工作機械 |
| US8631727B2 (en) | 2009-11-02 | 2014-01-21 | Murata Machinery, Ltd. | Machine tool |
| US9658610B2 (en) | 2011-11-16 | 2017-05-23 | Murata Machinery, Ltd. | Displacement and position measurement in machine tool |
| WO2013150653A1 (ja) * | 2012-04-06 | 2013-10-10 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工具の測定方法および測定機能を有する工作機械 |
| JP5791788B2 (ja) * | 2012-04-06 | 2015-10-07 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工具の測定方法および測定機能を有する工作機械 |
| US9694460B2 (en) | 2012-04-06 | 2017-07-04 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Tool measuring method and machine tools provided with measuring functions |
| JP2019188482A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 共立精機株式会社 | ツールプリセッタにおけるツール形状の測定装置及び測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3629132B2 (ja) | 2005-03-16 |
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