(57)【要約】【課題】面板付工作機械における加工径の調整を確実かつ容易にし、作業効率及び加工精度を向上させることが可能な工作機械の加工径調整装置及び加工径調整方法を提供する。【解決手段】面板付工作機械１における加工径調整装置５０において、加工時の回転数で回転する切刃６の回転径Ｄ２をレーザー光線Ｌによって測定する回転径測定手段１０と、測定した回転径と目標径との差分を求める回転径誤差算出手段とを設け、差分に基づいてスライド部４をＵ軸方向に移動させて回転径Ｄ２を調整する。【選択図】図１
2010052120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元方向に相対移動可能であるとともに中心軸回りに回転する面板を有し、該面板に前記中心軸と直交するＵ軸方向に往復移動可能なスライド部が設けられ、該スライド部に切刃を備えた切削工具が取り付けられた工作機械における加工径調整装置において、
加工時の回転数で回転する前記切刃の回転径を測定する回転径測定手段と、
該回転径測定手段により測定した回転径と予め設定した目標径との差分を求める回転径誤差算出手段とを備え、
前記差分に基づいて前記スライド部を前記Ｕ軸方向に移動させて前記回転径を調整することを特徴とする工作機械における加工径調整装置。
【請求項２】
前記差分が予め設定された許容値の範囲内であるか否かを判別する比較判別手段を更に備えていて、前記差分が前記許容値を超える場合に、前記スライド部を前記差分に基づいて再度Ｕ軸方向に移動させて前記回転径の微調整をすることを特徴とする請求項１に記載の工作機械における加工径調整装置。
【請求項３】
前記回転径測定手段が、
前記中心軸に直交する方向にレーザー光を照射する一対の投光器及び受光器を備え、
前記切削工具を前記レーザー光に所定方向から相対移動させることで接近させ、前記切刃が前記レーザー光を遮断した際の座標値に基づいて、前記回転径を算出するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械における加工径調整装置。
【請求項４】
三次元方向に移動可能であるとともに中心軸回りに回転する面板を有し、該面板上に前記中心軸と直交するＵ軸方向に往復移動可能なスライド部が設けられ、該スライド部に切刃を備えた切削工具が取り付けられた工作機械における加工径調整方法であって、
前記面板を加工時の回転数で回転させるとともに、前記スライド部をＵ軸方向に移動させて仮位置決めする第一工程と、
前記切刃の回転径を測定する第二工程と、
測定した前記回転径と予め設定した目標径との差分に基づいて、前記スライド部をＵ軸方向に移動させて前記回転径の微調整を行う第三工程とを備えたことを特徴とする工作機械の加工径調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面板付工作機械における加工径調整装置及びこれを用いた加工径調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、主軸の先端に取り付けられた面板上に、工具固定装置を備えたスライド部が、主軸の回転軸線に対して直交する方向（Ｕ軸方向）に移動可能に取り付けられた面板付工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この面板付工作機械によれば、面板に対するスライド部の移動により該スライド部に取り付けられた切削工具の位置を変位させることで、加工径を適宜変更しながら穴加工や面加工を行うことができる。
【特許文献１】特開平６−５５３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような面板付工作機械においては、通常、切削工具はスライド部ともに面板の回転軸からＵ軸方向に離間した位置にある。これにより、面板の回転時には切削工具に遠心力が作用する。この遠心力は切削工具が回転軸から離間しているほど、また、面板の回転数が大きくなるほど顕著なものとなる。
【０００４】
したがって、切削加工の準備段階において、スライド部をＵ軸方向に移動させて切削工具の切刃の位置を目標径と同一となるように移動させたとしても、加工時の回転による遠心力のため、切刃の位置が面板の径方向外側に変位してしまい、目標径よりも回転径が大きくなってしまうという問題があった。
この問題に対処すべく、従来は、予め切削工具の回転径を目標径よりも僅かに小さくした状態で切削加工を行い、これに基づいて目標径との差分を補正した後に再度目標径となる切削加工を行うといった二段階での切削加工を行っていた。
【０００５】
ところが、これでは作業が煩雑となるとともに加工に時間を要してしまうため生産性が低下し、また、上記補正作業には長年の経験と熟練した技術が必要であるため回転径を目標径に正確に一致させることが困難であるという問題があった。
さらに切刃が磨耗した際には加工径が変化するため、一旦面板の回転を停止して加工を中断した後に、加工径を測定し直して補正を施す必要があった。
また、スライド部の位置が同一でも、面板の回転数を変えた場合には切削工具に働く遠心力が変化し、これに伴って加工径も変化してしまう。よって、この場合も一旦加工を停止して補正を施す必要があり、作業が煩雑になってしまうという問題があった。
【０００６】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、面板付工作機械における加工径の調整を確実かつ容易にし、作業効率及び加工精度を向上させることが可能な工作機械の加工径調整装置及び加工径調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る工作機械における加工径調整装置は、三次元方向に相対移動可能であるとともに中心軸回りに回転する面板を有し、該面板に前記中心軸と直交するＵ軸方向に往復移動可能なスライド部が設けられ、該スライド部に切刃を備えた切削工具が取り付けられた工作機械における加工径調整装置において、加工時の回転数で回転する前記切刃の回転径を測定する回転径測定手段と、該回転径測定手段により測定した回転径と、予め設定した目標径との差分を求める回転径誤差算出手段とを備え、前記差分に基づいて前記スライド部を前記Ｕ軸方向に移動させて前記回転径を調整することを特徴としている。
【０００８】
このような特徴の工作機械における加工径調整装置によれば、加工時の回転数で回転状態の切刃の回転径を測定するため、遠心力による切刃の変位をも加味した状態で正確な回転径を測定することができる。そして、この測定した回転径と予め設定した目標径との差分に基づいてスライド部を移動させて微調整を施すことにより、容易かつ高精度に回転径の調整作業を行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る工作機械の加工径調整装置においては、前記差分が予め設定された許容値の範囲内であるか否かを判別する比較判別手段を更に備えていて、前記差分が前記許容値を超える場合に、前記スライド部を前記差分に基づいて再度Ｕ軸方向に移動させて前記回転径の微調整をすることを特徴としている。
【００１０】
このように差分が許容値を超える場合にのみ、再度スライド部を移動させて回転径を調整することで、当該差分が許容値の範囲内にある場合には回転径が目標径に一致したとみなすことができる。従って、当該許容値を調整することで、状況に応じて加工精度を適宜変更することができるとともに、回転径の調整作業の迅速化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る工作機械の加工径調整装置は、前記回転径測定手段が、前記中心軸に直交する方向にレーザー光を照射する一対の投光器及び受光器を備え、前記切削工具を前記レーザー光に所定方向から相対移動させることで接近させ、前記切刃が前記レーザー光を遮断した際の座標値に基づいて、前記回転径を算出するように構成されたことを特徴としている。
これによって、回転時の切削工具の回転径を容易かつ正確に測定することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る工作機械の加工径調整方法は、三次元方向に移動可能であるとともに中心軸回りに回転する面板を有し、該面板上に前記中心軸と直交するＵ軸方向に往復移動可能なスライド部が設けられ、該スライド部に切刃を備えた切削工具が取り付けられた工作機械における加工径調整方法であって、前記面板を加工時の回転数で回転させるとともに、前記スライド部をＵ軸方向に移動させて仮位置決めする第一工程と、前記切刃の回転径を測定する第二工程と、測定した前記回転径と予め設定した目標径との差分に基づいて、前記スライド部をＵ軸方向に移動させて前記回転径の微調整を行う第三工程とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
このような特徴の工作機械の加工径調整方法によれば、面板を加工時の回転数で回転させた後に、スライド部を移動させて仮位置決めを行い、この状態で切刃の回転径を測定し、測定した回転径と予め設定した目標値との差分に基づいてスライド部を移動させて微調整を行うことで、容易かつ確実に回転径の調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の工作機械の加工径調整装置及び加工径調整方法によれば、回転状態の切刃の回転径を測定し、これに基づいてスライド部を移動させることで切刃の回転径を目標径に一致させることができるため、容易かつ正確に加工径を調整することができ作業効率及び加工精度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る工作機械の加工径調整装置及び加工径調整方法について、図１から図４を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る加工径調整装置を備えた面板付工作機械の概略を示す正面図、図２は本発明の実施の形態に係る加工径調整装置を備えた面板付工作機械の側面図、図３はスライド部を移動させるＵ軸制御部のブロック図、図４はＵ軸制御部による加工径調整方法を説明するのフローチャートである。
本実施形態の加工径調整装置５０は、面板付工作機械１における切削工具５の切刃６が描く回転軌跡である回転径Ｄ２を回転径測定手段１０によって測定し、この測定した回転径Ｄ２に基づいて被切削物の加工径を調整可能とするものである。
【００１６】
面板付工作機械１は、図示しないベース上にコラム２とテーブル（図示省略）が設けられ、テーブルがＸ軸方向（図１の左右方向）、コラム２がＺ軸方向（図１の奥行き方向）に移動可能なことにより、テーブル上に設けられた加工品に対してＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能、即ち、水平面内に移動可能とされている。
このコラム２の前面には、略円盤状をなすとともに、図示しない主軸に連結されて中心軸Ｏ回りに回転可能な面板３が、該コラム２に対してＹ軸方向（図１の上下方向）に移動可能に付設されている。これによって、面板３は、コラム２による水平面上の移動と面板３自身の上下移動によって、テーブルに対してＸＹＺ方向に任意に相対移動可能となるように構成されている。
【００１７】
そして、面板３には、該面板３の回転方向の原点位置にて、当該面板３上における中心軸Ｏに直交し、かつ、Ｙ軸に平行なＵ軸方向に往復移動可能なスライド部４が設けられている。このスライド部４は、後述するＵ軸制御部２０によって上記Ｕ軸方向の位置が任意に変更可能に構成されている。
また、スライド部４には、切削工具５が着脱可能に支持されており、本実施形態において切削工具５は、その長手方向が中心軸Ｏと平行となるように、かつ、切削工具５の先端に設けられた切刃６が面板３の径方向外側を向くように支持されている。
【００１８】
このような面板付工作機械１においては、コラム２及び面板３の移動によってＸＹＺ方向の位置が決定されるとともに、スライド部４のＵ軸方向の移動によって切削工具５における切刃６の回転径Ｄ２が決定されて、当該面板３がＺ軸方向に送られることにより、被切削物に対して所望の加工径での切削加工を施していく。
【００１９】
ここで、本実施形態においては、回転径測定手段１０として、線状のレーザー光線Ｌを投射する投光器１１と、当該投光器１１からのレーザー光線Ｌを受光する受光器１２が用いられている。
これら投光器１１及び受光器１２は、中心軸Ｏと直交する向きに、かつ、レーザー光Ｌが水平面と平行となるように設置されている。そして、面板３がＸＹＺ方向の移動によって測定位置に移動されてスライド部４をＵ軸方向に所定の径の位置に移動させた後、面板を回転させ、当該面板３にスライド部４を介して取り付けられた切削工具５の切刃６が当該レーザー光Ｌを遮断した際のＹ軸方向の座標値Ｙ２に基づいて、中心軸Ｏと切刃６との距離である回転半径Ｒ２が測定され、これに基づいて切刃６が描く回転軌跡である回転径Ｄ２（＝２×Ｒ２）が算出されるようになっている。
なお、測定対象となる切削工具５の中心軸Ｏと切刃６との距離は、スライド部４を介して取り付けられた基準工具５０の切刃６０が当該レーザー光Ｌを遮断した際のＹ軸方向の座標値Ｙ０により求められる。より詳しくは、図５に示すように、ａ０：中心軸Ｏと基準工具５０中心との距離、ｒ０：基準工具５０中心と切刃６０との距離、Ｙ０：基準工具５０がレーザー光Ｌを遮断した際におけるＹ軸方向の座標値、Ｙ２：切削工具５がレーザー光Ｌを遮断した際のＹ軸方向の座標値とすると、中心軸Ｏと切刃との距離、即ち回転半径Ｒ２は、Ｒ２＝ａ０＋ｒ０＋Ｙ０−Ｙ２の計算式で求められ、これに基づいて回転径Ｄ２が算出される。
【００２０】
なお、図６に示すように、基準工具５０の回転径Ｄ０（＝２×Ｒ０）は以下のようにして求められる。
まず、基準工具５０をスライド部４に取り付けて面板３を回転させる。そして、図６（ａ）に示すように、面板３をＵ軸方向に移動させることにより基準工具５０をＹ軸に沿って下位置から上位置へ移動させて、レーザー光Ｌの遮断を検出し、その時のＹ軸座標をＹ０１とする。次に、図６（ｂ）に示すように、面板３をＵ軸方向に移動させて基準工具５０を上位置から下位置に移動させ、レーザー光Ｌの遮断を検出し、その時のＹ軸座標をＹ０２とする。これらＹ０１及びＹ０２の値から、面板３回転時の遠心力を受けた状態での基準工具５０の回転径Ｄ０（＝２×Ｒ０＝２×（ａ０＋ｒ０））は、Ｄ０＝Ｙ０２−Ｙ０１の計算式で求めることができる。
【００２１】
次に、本実施形態の加工径調整装置５０において、スライド部４を移動させて回転径Ｄ２の調整を行うＵ軸制御部２０について、図３のブロック図を用いて説明する。
このＵ軸制御部２０は、仮位置決め作動手段２１と、回転径誤差算出手段２２と、比較判別手段２３と、微小量調整手段２４とを備えている。
【００２２】
仮位置決め作動手段２１は、スライド部４をＵ軸方向に移動させて仮位置決めする機能を備えており、具体的には、Ｕ軸制御部２０の外部に設けられた目標径設定手段１５において設定された目標径Ｄ１が入力されると、当該目標径Ｄ１の値に応じてスライド部４をＵ軸方向に移動させて仮位置決めを行う。
【００２３】
回転径誤差算出手段２２は、目標径設定手段１５から入力された目標径Ｄ１と、上記回転径測定手段１０が測定・算出した回転径Ｄ２とを比較演算して、その差分△Ｄ（＝｜Ｄ１−Ｄ２｜）を比較判別手段２３に出力する。
【００２４】
比較判別手段２３は、上記差分△Ｄが予め設定した許容値Ｅの範囲内であるか否か、即ち、｜△Ｄ｜≦Ｅが成立するか否かを判別して、差分△Ｄが許容値Ｅを超える場合には微小量調整手段２４に対して信号を送出する。
微小量調整手段２４は、比較判別手段２３から信号を受けた際に、回転径Ｄ２が目標径Ｄ１に近づくようにスライド部４を微小量変位させる。
【００２５】
本実施形態による工作機械の加工径調整装置５０は上述の構成を備えており、次にその作用を図４に示すフローチャートに沿って説明する。
まず、加工径調整を行うに当たっては、目標径Ｄ１、面板３の回転数Ｓ、許容値Ｅを入力する（ステップ１０１）。ここで、回転数Ｓは実際に切削加工を行う際の値である。
【００２６】
次に、回転数Ｓの入力値に基いて、スライド部４を介して切削工具５が取り付けられた面板３が回転数Ｓｍｉｎ−１で回転されるとともに（ステップ１０２）、仮位置決め作動手段２１が目標径Ｄ１の入力値に基づいてスライド部４をＵ軸方向に移動させて、当該スライド部４を目標径Ｄ１に対応する位置へと仮位置決めする（ステップ１０３）。
【００２７】
その後、回転径測定手段１０により、切刃６によって描かれる回転軌跡が回転径Ｄ２として測定される（ステップ１０４）。
即ち、上述したように、中心軸Ｏに直交する水平方向に投射されたレーザー光線Ｌに対してコラム２及び面板３によるＸＹＺ方向の移動によって切刃６がレーザー光Ｌを遮断した際のＹ軸方向の座標値Ｙ２及び上記の基準工具５０のＹ軸方向の座標値Ｙ０に基づき回転半径Ｒ２が測定され、これに基づいて回転径Ｄ２が算出される。
【００２８】
上記回転径Ｄ２は、回転径誤差算出手段２２に入力されて、当該回転径誤差算出手段２２によって目標径Ｄ１と回転径Ｄ２との差分△Ｄが算出される（ステップ１０５）。
【００２９】
この差分△Ｄは比較判別手段２３に入力され、当該比較判別手段２３にて予め設定した許容値Ｅの範囲内であるか否か、即ち｜△Ｄ｜≦Ｅが成立するか否かが判別される（ステップ１０６）。
差分△Ｄが許容値Ｅの範囲を超える場合には、比較判別手段２３が微小量調整手段２４に対して信号を送出し、当該信号によって微小量調整手段２４が、回転径Ｄ２が目標径Ｄ１に近づくようにスライド部４をＵ軸方向に微小量変位させ回転径の微調整を行う（ステップ１０７）。
【００３０】
当該微調整が行われた後は、再び回転径測定手段１０によって回転径Ｄ２が測定されて（ステップ１０４）、上記同様の手順で差分△Ｄが算出されて許容値Ｅの範囲内であるであるか否か判別される（ステップ１０６）。そして、許容値Ｅを超える場合には、再びスライド部４がＵ軸方向に微小量変位させられる。即ち、上記ステップ１０４〜ステップ１０７が繰り返されることによって、回転径Ｄ２が目標径Ｄ１に徐々に近づいていく。
【００３１】
そして、このような繰り返しによる微調整を経た後、上記差分△Ｄが許容値Ｅの範囲内であると判別された場合には（ステップ１０６）、加工径の調整作業が終了して（ステップ１０８）、面板付工作機械１による切削加工に移行する。
【００３２】
以上のような加工径調整装置５０による加工径の調整作業によれば、加工時の回転数で回転状態の切刃６の回転径Ｄ２を直接的に測定するため、遠心力による切刃６の変位をも加味した状態で正確な回転径Ｄ２を測定することができる。
そして、この回転径Ｄ２と目標径Ｄ１との差分△Ｄに基づいて、スライド部４を微小量変位させる作業を繰り返すことによって、容易かつ精度高く回転径Ｄ２の調整作業を行うことが可能となる。
【００３３】
また、比較判別手段２３において差分△Ｄが許容値Ｅの範囲内であるか否かを判別して差分△Ｄが許容値Ｅを越える場合にのみ再度スライド部４を移動させて回転径Ｄ２を調整することで、当該差分△Ｄが許容値Ｅ内にある場合には回転径Ｄ２が目標径Ｄ１に一致したとみなすことができるため、状況に応じて切削精度を適宜変更することができるとともに、回転径Ｄ２の調整作業の迅速化を図ることが可能となる。
【００３４】
さらに、回転径測定手段１０としてレーザー光線Ｌが照射される投光器１１及び受光器１２を採用することで、回転状態の切刃６が描く回転径Ｄ２を容易かつ正確に測定することが可能となる。
【００３５】
そして、このような加工径調整装置５０を用いた加工径調整方法によれば、面板３を加工時の回転数で回転させた後に、スライド部４の仮位置決めを行い、その後、切刃６の回転径Ｄ２を測定し、当該測定した回転径Ｄ２と目標値Ｄ１との差分△Ｄに基づいてスライド部４の微調整を行うことにより、調整作業の効率及び面板付工作機械１による加工精度を向上させることが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の工作機械の加工径調整装置５０及び加工径調整方法の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
例えば本実施形態においては、切削工具５はその長手方向が中心軸Ｏと平行となるように支持され、切刃６が面板３の径方向外側を向くように配置されているが、これに限定されることはなく、例えば図７に示すように、切刃６が面板２の径方向内側や面板２の正面方向を向くように配置されているものであってもよい。この場合、切削工具５の切刃６と周方向に対向する側面には基準ピン７０が設けられており、この基準ピン７０の先端の回転径Ｄ２´を測定することによって、切刃６の回転径Ｄ２を求めることができる。即ち、切刃６と基準ピン７０との距離をＴとすると、回転径Ｄ２は、Ｄ２＝Ｄ２´―２Ｔの算出式で求めることができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、投射されたレーザー光線Ｌに対してコラム２及び面板３によるＸＹＺ方向の移動によって切刃６がレーザー光線Ｌを遮断した際の座標値に基づき回転径Ｄ２を算出したが、切刃６が固定状態でレーザー光線Ｌを投射する投光器１０及び受光器１１がＸＹＺ方向に移動する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る加工径調整装置を備えた面板付工作機械の概略を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加工径調整装置を備えた面板付工作機械の側面図である。
【図３】スライド部を移動させるＵ軸制御部のブロック図である。
【図４】Ｕ軸制御部による加工径調整方法を説明するフローチャートである。
【図５】切削工具の回転半径を求める手法を説明する図である。
【図６】基準工具の回転径を求める手法を説明する図である。
【図７】変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    面板付工作機械
３    面板    
４    スライド部
５    切削工具
６    切刃
１０  回転径測定手段
１１  投光器
１２  受光器
２０  Ｕ軸制御部
２１  仮位置決め作動手段
２２  回転径誤差算出手段
２３  比較判別手段
２４  微小量調整手段
５０  加工径調整装置
Ｄ１  目標径
Ｄ２  回転径
△Ｄ  差分
Ｌ    レーザー光線
【図１】
2010052120.tif 000003
【図２】
2010052120.tif 000004
【図３】
2010052120.tif 000005
【図４】
2010052120.tif 000006
【図５】
2010052120.tif 000007
【図６】
2010052120.tif 000008
【図７】
2010052120.tif 000009