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JPS6411403B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6411403B2
JPS6411403B2 JP55132728A JP13272880A JPS6411403B2 JP S6411403 B2 JPS6411403 B2 JP S6411403B2 JP 55132728 A JP55132728 A JP 55132728A JP 13272880 A JP13272880 A JP 13272880A JP S6411403 B2 JPS6411403 B2 JP S6411403B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
quill
gear
cutting edge
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55132728A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5761407A (en
Inventor
Tetsuo Yamakage
Takao Yoneda
Kimimasa Imamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP9782580U external-priority patent/JPS6338969Y2/ja
Application filed by Toyoda Koki KK filed Critical Toyoda Koki KK
Priority to JP55132728A priority Critical patent/JPS5761407A/ja
Priority to DE8181104556T priority patent/DE3166804D1/de
Priority to EP81104556A priority patent/EP0043920B1/en
Priority to ES81503810A priority patent/ES8203671A1/es
Priority to US06/281,869 priority patent/US4400118A/en
Priority to US06/281,781 priority patent/US4447177A/en
Publication of JPS5761407A publication Critical patent/JPS5761407A/ja
Publication of JPS6411403B2 publication Critical patent/JPS6411403B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/03—Boring heads
    • B23B29/034—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings
    • B23B29/03432—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing
    • B23B29/03457—Boring heads with tools moving radially, e.g. for making chamfers or undercuttings radially adjustable during manufacturing by pivoting the tool carriers or by elastic deformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
    • B23Q17/2241—Detection of contact between tool and workpiece
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/401—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工具位置調整機構を有する中ぐりクイ
ールの先端に既知寸法の径測定用基準部材を突設
した中ぐりクイールに関するものである。
本発明の目的は、中ぐりクイールを主軸に挿着
したままで穴径測定及び工具刃先の位置調整を可
能にすることであり、ワークを試し削りし、試し
削りした穴径を測定し、試し削りした工具位置を
測定結果に応じて補正して所定寸法に穴径を仕上
げる間に工具交換動作を一切不要にすることであ
り、更に工具交換に伴う工具の主軸挿着誤差によ
る加工精度低下をなくすことである。
従来機上に取付けられたままのワーク加工径を
測定するために、変位可能な測定子及びこの測定
子の変位量を検出する差動トランスの如き変位検
出器を備えた測定具を主軸受口に挿着し、これを
加工穴に挿入し変位検出器から出力される測定信
号により加工径の測定が行なわれていた。このた
めかかる測定具は、測定信号を取り出すための導
線を有し、この導線を所要のコネクタにて外部の
測定信号回路に接続されなければならないので、
回転させて加工作業をさせる中ぐりクイールと一
体的に設けることはできなかつた。よつて穴径を
測定する場合には自動工具交換機構を作動させて
かかる測定具を主軸に挿着させなければならず、
測定後においてはこの測定具を中ぐりクイールと
再び交換しなければならず、交換後において工具
刃先位置を調整して仕上げ加工が行われていた。
特に試し削りした穴径を測定し、その測定結果に
よつて工具刃先位置を補正して仕上げ加工する場
合には２回も工具交換を行わなければならず、試
し削り時の中ぐりクイールと主軸の当り点に対
し、仕上げ加工時の当り点が変化し工具刃先位置
がずれることにより仕上げ寸法誤差が生ずること
があり、加工精度低下をもたらしていた。
本発明はかかる従来の欠点をなくすために、中
ぐりクイールを主軸に挿着したままで穴径測定と
工具刃先位置の調整を可能にしたもので、以下本
発明の実施例を図面に基いて説明する。
第１図および第２図において、１０は自動工具
交換装置付き数値制御工作機械の主軸ヘツドを示
し、この主軸ヘツド１０には先端にテーパ穴１１
を形成した主軸１２が回転可能に軸承されてい
る。主軸１２は図略の駆動モータにより回転駆動
されるが、工具交換時には定位置停止装置により
一定の角度位置に停止され、また工具補正時には
近接スイツチにより１回転毎に回転が検出される
ようになつている。なお、前記工作機械は後述す
るように、接触検出を利用した穴径測定機能を有
する。
１３は前記工作機械に使用される中ぐりクイー
ルを示し、この中ぐりクイール１３は前記テーパ
穴１１に着脱可能に装着されるシヤンク部１４
と、このシヤンク部１４の先端にボルト１５によ
つて固着される筒状の工具取付部１６とからな
り、このシヤンク部１４と工具取付部１６との接
合部には後述する構成の減速歯車機構１７を収納
する収納凹部１８が形成されている。
前記工具取付部１６内にはねじ軸２０が中ぐり
クイール１３の回転軸線上に摺動のみ可能に嵌装
され、このねじ軸２０の先端部外周に先端に向つ
て登り勾配に傾斜する傾斜カム面２１が形成され
ている。傾斜カム面２１には作動駒２２が係接さ
れ、この作動駒２２は工具取付部１６とこれの先
端部に固着した穴径測定用の基準部材２３との間
に形成された係合溝２４に半径方向にのみ移動可
能に保持されている。また前記工具取付部１６の
先端部外周には、先端に切刃２５を有する切削工
具２６の基部がボルト２７によつて固着され、こ
の工具２６には切刃２５が外方に撓み得るように
スリツト２８が形成されている。工具２６の撓み
部と前記作動駒２２との間には作動ピン２９が工
具取付部１６を半径方向に貫通して介在され、こ
れにより前記ねじ軸２０が軸方向に摺動される
と、この軸方向運動が傾斜カム面２１により作動
駒２２の半径方向運動に変換されて作動ピン２９
を介して工具２６が撓められ、切刃２５が半径方
向に移動調整されるようになつている。
前記シヤツク部１４と工具取付部１６との接合
部に形成された収納凹部１８には、シヤツク部１
４に回転可能に支承された回転歯車３０と、工具
取付部１６に固着された固定歯車３１とが中ぐり
クイール１３の回転軸線上にそれぞれ並設され、
この回転歯車３０はねじ軸２０の一端に形成した
ねじ部３２に螺合されている。収納凹部１８には
また前記回転歯車３０および固定歯車３１を包む
ようにリング状の伝動歯車３３が工具ホルダ１３
の回転軸線のまわりに回転可能に収納され、この
伝動歯車３３には前記回転歯車３０および固定歯
車３１にそれぞれ噛合する２つの小歯車３４，３
５を一体的に取付けた支軸３６が回転軸承されて
いる。ここで回転歯車３０，固定歯車３１および
これらに噛合する小歯車３４，３５の歯数は、回
転歯車３０の歯数をN5、これに噛合う小歯車３
４の歯数をN6とした場合、固定歯車３１の歯数
はＮ―１、これに噛合う小歯車３５の歯数はN6
＋１に設定され、これにより伝動歯車３３に対す
る回転歯車３０の減速比を大きくしている。
さらに前記シヤンク部１４と工具取付部１６の
接合部外周には、リング状の内歯歯車３７が工具
ホルダ１３の回転軸線のまわりに回転可能に被嵌
されており、シヤンク部１４にはこの内歯歯車３
７に噛合しかつ前記伝動歯車３３に噛合する遊星
歯車３８が回転軸承されている。内歯歯車３７は
通常スプリング３９で付勢された係合ボール４０
に係合されて工具ホルダ１３に対して回り止めさ
れているが、工具補正時には前記主軸ヘツド１０
に形成したシリンダ４１に摺動可能に嵌装せるピ
ストンロツド４２に係合されて主軸ヘツド１０に
対し回り止めされるようになつている。前記径測
定用基準部材２３は、導電性材料にて形成され工
具刃先の回転半径より小径の既知の外径寸法ａで
ある幅の狭い円筒状接触面を有するフランジ部２
３ａが先端に突設され、この接触面は工具刃先よ
り先端側に位置している。尚この接触面形状は円
筒面に限らず球状の接触面であつても有効であ
る。
次に上記の如く構成された中ぐりクイールの工
具刃先位置調整動作について説明する。
まず一定角度位置に停止されている主軸１２の
テーパ穴１１に中ぐりクイールのシヤンク部１４
が工具交換装置により装着される。まずシリンダ
４１の作動によりピストンロツド４２が前進され
て内歯歯車３７に係合し、内歯歯車３７を主軸ヘ
ツド１０に対し回り止めする。しかる状態で主軸
１２が前記駆動モータにより低速で回転駆動さ
れ、中ぐりクイール１３が一体的に回転される。
かかる内歯歯車３７に対する中ぐりクイール１３
の相対回転により、遊星歯車３８を介して伝動歯
車３３が中ぐりクイール１３に対してそれと同方
向に相対回転され、この伝動歯車３３の回転によ
り小歯車３１のまわりを公転運動されるため、小
歯車３４を介して回転歯車３０が工具ホルダ１３
に対して相対回転される。
ここで主軸１２の１回転に対する回転歯車３０
の相対回転量θは、内歯歯車３７の歯数をN1、
伝動歯車３３の歯数をN2、固定歯車３１の歯数
をN3、これに噛合う小歯車３５の歯数をN4、回
転歯車３０の歯数をN5、これに噛合う小歯車３
４の歯数をN6とすると、 θ＝N1／N2（N3・N6／N4・N5−１） となり、主軸１２の回転は回転歯車３０に減速し
て伝えられる。
前記中ぐりクイール１３に対する回転歯車３０
の回転により、ねじ軸２０が軸方向（第１図の右
方向）に摺動され、このねじ軸２０の軸方向移動
により傾射カム面２１にて作動駒２２が半径方向
に移動され、この作動駒２２の移動により作動ピ
ン２９を介して工具２６の切刃２５が工具ホルダ
１３の半径方向に移動調整される。
このようにして工具２６の切刃２５は手軸１２
の１回転に対して単位量だけ位置補正される。
次に径測定機能を有する前記工作機械の構成を
説明すると、第３図に示すように、機械本体１と
数値制御装置２と接触検出回路３と穴径測定制御
装置４とによつて主に構成されている。
５０は機械本体１のベツドで、このベツド５０
上には、工作物Ｗを載置するテーブル５１が紙面
と垂直な方向（Ｘ軸方向）に移動可能に案内さ
れ、また主軸頭１０を上下方向（Ｙ軸方向）に移
動可能に案内するコラム５３が在右方向（Ｚ軸方
向）に移動可能に案内されている。そして、テー
ブル５１はベツド５０に固着されたサーボモータ
５４によつてＸ軸方向に移動され、主軸頭１０
は、ベツド５０の後端部に取付けられたサーボモ
ータ５５と、コラム５３の上部に取付けられたサ
ーボモータ５６とによつてＺ軸方向およびＹ軸方
向に移動されるようになつている。これらのサー
ボモータ５４〜５６はドライブユニツト５を介し
て数値制御装置２に接続され、数値制御装置２か
ら出力される分配パルスによつて回転駆動される
ようになつている。
１２は主軸頭１０に軸架され主軸モータ５８に
よつて回転駆動されるスピンドルで、このスピン
ドル１２に前記構成の中ぐりクイール１３が図略
の工具交換装置によつて装着される。また、主軸
頭１０の先端外周部には、抵抗Ｒ１を介して交流
電源５９に接続されトロイダル状に巻装された接
触検出用のコイル６０が配設されており、径測定
用基準部材２３の接触面が工作物Ｗに接触する
と、第３図に破線で示す誘導電流路を介して誘導
電流が流れて、コイル６０に流れる励磁電流が増
大し、抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧が増加す
る。接触検出回路３はこの抵抗Ｒ１両端に発生す
る電圧信号の増加によつて工作物と基準部材２３
が接触したことを検出するもので、接触が検出さ
れると接触検出信号TDSを送出する。
数値制御装置２は、公知の数値制御装置で、紙
テープ６１にプログラムされているデータが入力
され、通常の数値制御機能を有するほか、後述す
る穴径測定制御装置４から出力される指令によつ
ても送り動作を行うようになつている。一般の数
値制御データの中には穴径測定動作を指令する
M90〜M92のコード及び仕上げ径を指定するＢコ
ードが含まれており、これらのコードデータは数
値制御プログラムの進行に伴い穴径測定制御装置
４に与えられるようになつている。
穴径測定制御装置４はマイクロコンピユータ等
の演算処理装置によつて構成され、M90〜M92の
コードデータが与えられると、数値制御装置２を
手動モードに切換えた後、軸指定用のデータと正
負のパルス分配指令を送出して数値制御装置２か
ら各軸へパルスを分配せしめ、これによつて穴径
測定のための送り制御を行なつている。
穴径測定原理は第４図に示すように、既知寸法
ａの基準部材２３を測定すべき穴のほぼ中心から
測定すべき穴内周面に接触しない距離ｌだけ高速
で移動させた後、低速に切替え接触検知するまで
移動させ、その間の移動指令パルスを計数して移
動量αを検出する。移動量α分戻してから距離2l
分反対方向に高速で移動させ、再び低速に切替え
て接触検知するまで移動させ、その移動量βを検
出する。かかる移動量αとβが検出できれば、穴
径Ｄは Ｄ＝α＋β＋2l＋ａ で求まることになる。
この測定寸法ＤとＢコードとして与えられた基
準寸法Do（仕上寸法）との差の1/2を求めて工具
補正量εを算出することができる。
上記のような送り動作を制御するための送り指
令は穴径測定制御装置４から数値制御装置２に与
えられサーボモータの運動を制御する。また前述
のように、予め仕上寸法より小さめに設定した工
具で試し削りをしてその加工径を測定し、工具補
正量εを求め、この工具補正量εを主軸１回転に
対する単位補正量△ｘで除算すれば、補正動作と
しての主軸回転数ｎが求まる。前記シリンダ４１
を作動させ内歯歯車３７を回り止めした状態で主
軸５２をｎ回転させれば、工具は仕上寸法Doに
対応した刃先位置となるように＋方向に位置調整
される。シリンダ４１のピストンを後退させ内歯
歯車３７の回り止めを解除すれば直ちに加工動作
を開始することができる。主軸５２を逆転させれ
ば一方向に位置調整することもできる。
尚、基準寸法Doに一致する穴径の場合の移動
量αo，βoを基準にして公差域を複数域設定して
おき、αo＋βoとα＋βの差を求め、公差域のど
の領域に入るかを判定し、各領域毎に予め設定し
た補正量でもつて工具位置を補正するようにして
も有効である。かかる補正方式は、試し削りを行
わないで最初から仕上げ加工を行い、仕上げ加工
された穴径を測定して公差域のどの領域に入つて
いるかを判定して工具に補正をかける場合に適す
る。
又前者の補正方式は、試し削りしてから工具に
補正をかける場合に適する。試し削り方式の場合
においては、径測定、補正実行、仕上げ加工後
に、もう一度測定して合否判定を行い、必要に応
じて再補正を実行することもできるし、径測定、
補正実行、仕上げ加工後に、工具を一定量戻すと
か補正量分戻しておき、試し削りは仕上寸法より
必ず小さくなるようにすることもできる。
以上述べたように本発明によれば、工具位置補
正機構を内蔵した中ぐりクイールを主軸受口に挿
着した状態で、クイール先端に設けた径測定用基
準部材を穴内周面に接触させることにより、工作
機械側に設けた接触検知手段及び接触検知するま
での移動量検知手段により穴径測定ができ、その
測定果により主軸を回転させることにより工具刃
先位置の補正を工具交換動作なしに行うことがで
き、仕上げ中ぐり加工を迅速かつ高精度に行えま
す。しかも径測定用の基準部材はクイール先端に
設けられ工具刃先により先端側に位置し、かつ工
具刃先の回転半径より小径の接触面を有している
ので、中ぐり加工時における基準部材とワークと
の干渉をさけることができるばかりでなく、径測
定時には工具とワークとの干渉も全く生じないの
で、同一個所の繰り返し測定でき、測定精度信頼
性の確保が達成できるとともに段取り替えなしで
広範囲の径測定に利用することもできる。更に工
具交換動作を行わせることなく連続サイクルとし
てかかる径測定、工具位置補正、中ぐり加工でき
るので、サイクルタイムを短縮することができる
ばかりでなく、工具交換に伴う主軸受口に対する
当り点の変化もないので工具刃先位置を正確に位
置設定でき、工具摩耗による誤差とか熱膨張によ
る誤差を完全に補正し高精度の加工でき、またそ
の穴径測定を行うために中ぐりクイールの先端に
小径の穴径測定基準部材を取付けるのみで、中ぐ
りクイールに特別な加工を施す必要もなく、簡単
かつ低コストの構成で穴径測定に対応できる利点
を有する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
中ぐりクイールの縦断面図、第２図は第１図にお
ける―線矢視断面図、第３図は径測定機能を
有する工作機械のシステム構成を示す図、第４図
は径測定原理図である。 １……工作機械本体、２……数値制御装置、３
……接触検出回路、４……径測定制御装置、１０
……主軸ヘツド、１２……主軸、１３……中ぐり
クイール、１６……工具取付部、１７……減速歯
車機構、２０……ねじ軸、２１……傾斜カム面、
２３……径測定用基準部材、３０……回転歯車、
３１……固定歯車、３３……伝動歯車、３７……
内歯歯車、３８……遊星歯車、６０……接触検出
用コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 回転主軸の受口に挿着された工具とワークと
    の接触によつてもたらされる電気的な導通状態を
    検知する接触検知手段と、この接触検知手段より
    接触検知信号が出力されるまでの主軸とワークの
    相対的な移動量を検知する移動量検知手段を備え
    た工作機械に使用する中ぐりクイールであつて、
    このクイールには、このクイールを前記主軸に挿
    着した状態で工具刃先を半径方向に位置調整する
    調整機構と、前記工具刃先位置より先端側に取付
    られかつ導電性材料からなる穴径測定基準部材と
    を設け、この穴径測定基準部材に工具刃先の回転
    半径より小径の既知の基準寸法の接触面を形成し
    たことを特徴とする中ぐりクイール。
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