(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マシニングセンタ・ターニングセンタ等の工作機械の回転工具主軸に、固定工具を装着し、該工具を回転させることなく固定状態にして加工を行わせる場合、或いは主軸を回転方向に制御しながら加工を行わせる場合における回転工具主軸の角度基準位相に対する固定工具の刃先の角度位相差を検出する方法であって、固定工具刃先をタッチセンサの接触部に対面させ、この対面時での主軸のタッチセンサの接触部接触面に平行な方向の角度位相を角度基準位相となし、主軸を一方に回転させて固定工具刃先刃巾の一方の尖端Ａがタッチセンサの接触部に当接するまでの主軸の回転角度αを検出し、主軸と反対に回転させて固定工具刃先の刃巾の他方の尖端Ｂがタッチセンサ接触部に当接するまでの主軸の回転角度βを検出し、前記主軸の角度基準位相に対する固定工具の刃先の角度位相差を前記角度αと前記角度βとにより求めることを特徴とした固定工具の刃先の角度位相差検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の回転工具主軸に固定工具を取り付けた場合における固定工具の刃先の角度位相の検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来は実開昭５８−２７０３３号の第１実施例、図６（ａ），（ｂ）に見る如くマシニングセンタの主軸に固定工具の溝加工用工具を取り付けて溝部加工を行わせることが知られている。この場合には溝加工用工具３１のシャンク部３１ａを回転工具のシャンク部と同一形状，同一寸法となし、溝加工用工具のフランジ部４０に形成されたキー溝３２を主軸端面に取り付けたドライブキー３３の角度位置に対し角度位相を合わせて溝加工用工具を回転工具と同様主軸のテーパ穴に装着して使用するものである。
【０００３】
そして工具先端に溝加工用バイト３４を固着させ、主軸の回転を停止して加工を行うものである。しかしバイト３４の刃先に加わる切削力は主軸中心線から偏位した位置にあるため、この切削力は主軸を回転させるように作用する。この回転力を阻止するために、主軸に係合溝３５ａを有する固定板３５を取り付け、この係合溝３５ａに位置決めピン３６を挿入している。或いは同じく実開昭５８−２７０３３号の第２実施例図７に見る如く工具本体３７に突設アーム３８を取り付けて主軸頭の下端面に固着した位置決めブロック３９と係合させている。
【０００４】
また主軸にデイスクを固着し、油圧パッドにてデイスクを挟持する、いわゆるデイスクブレーキ方式のものとして図８に示す特開平３−１４２１２１号が知られている。このものは主軸４１の現在角度位置を検出し、指令角度位置との差を演算させて主軸４１に指令角度位置までの角度回転を指示するものである。そして主軸４１が指令角度位置に達したことを検知したときに、油圧ブレーキ４２により主軸４１とクランプしてスロッタ加工を行わせるものである。
【０００５】
更に旋盤において工具取付軸をクランプせずに工具切刃の角度を常に制御しながら特殊加工を行わせるものとして図９に示す特開平２−２６２９０１号が知られている。このものはタレット刃物台４５に取り付けたチャック４６にバイト４７をクランプして、バイト４７の切刃角度をモータ４８によって変更する。そしてその角度はモータ４８に取り付けたエンコーダ４９によって常時検知されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
実開昭５８−２７０３３号の第１実施例である第１の従来技術で述べた溝加工用工具３１の主軸への取り付け方法は、通常の回転工具の取り付けと同様、主軸先端のドライブキー３３と工具フランジ部４０のキー溝３２とを係合させるものである。そして主軸のドライブキー３３の巾寸法に対し、工具フランジ部４０のキー溝３２の巾寸法がわずかに大きく形成されていて、溝加工用工具３１の主軸への装着を容易にしている。
【０００７】
そして溝加工用工具３１を主軸のテーパ穴に装着する際に、主軸のドライブキー３３と溝加工用工具３１のフランジ部４０のキー溝３２とが円周方向にて角度的に同一角度をなす、いわゆる角度位相の一致の状態となるように、工具マガジン内に、工具のキー溝の方向を決めて保管している。工具交換アームにて工具マガジンから工具を取り出して搬送する間、工具のキー溝の方向が変更しないように維持しつつ主軸テーパ穴に工具を装着するが、しかし装着の都度主軸との角度位相に差異が生じる。（一般に使用されているＢＴ５０テーパにおいては約０．４°の差がある。）そのため常に好ましい角度にて工具刃先をワークに当接させて切削加工を行うことが出来るとは限らないという問題があった。
【０００８】
更に実開昭５８−２７０３３号の第２実施例である第２の従来技術において工具本体３７に突設アーム３８を取り付けて、位置決めブロック３９と係合させる技術にあっては、工具本体３７が主軸頭と一体関係となっていて、バイトの刃先角度位置は調整が不可能である。そのため常に好ましい角度にてバイトの刃先をワークに当接させて切削加工を行うことが出来るとは限らないという問題があった。
【０００９】
また特開平３−１４２１２１号の第３の従来技術においては実開昭５８−２７０３３号の第１実施例と同様の問題があった。
更に特開平２−２６２９０１号の第４の従来技術については工具把持用のチャック４６にバイト４７を取り付けるに際し、バイト４７の切刃が示す角度がエンコーダ４９の示す刃先角度と正確に一致しているか否か不明である。従ってモータ４８にてバイト４７の刃先角度を変化させながら切削加工を行っても、実際にはバイト４７の刃先がワークに対して正しい角度をなして切削しているとは限らないという問題があった。
【００１０】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、工具刃先角度を正しく制御して、切削加工を行いワークの精度よい寸法形状を得るために、主軸に固定工具を装着後、タッチセンサ等を用いて、主軸の角度基準位相に対する工具刃先の角度位相差を簡単に計測する方法を提供するものである。
【００１１】
【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は、マシニングセンタ・ターニングセンタ等の工作機械の回転工具主軸に、固定工具を装着し、該工具を回転させることなく固定状態にして加工を行わせる場合、或いは主軸を回転方向に制御しながら加工を行わせる場合における回転工具主軸の角度基準位相に対する固定工具の刃先の角度位相差を検出する方法であって、固定工具刃先をタッチセンサの接触部に対面させ、この対面時での主軸のタッチセンサの接触部接触面に平行な方向の角度位相を角度基準位相となし、主軸を一方に回転させて固定工具刃先刃巾の一方の尖端Ａがタッチセンサの接触部に当接するまでの主軸の回転角度αを検出し、主軸と反対に回転させて固定工具刃先の刃巾の他方の尖端Ｂがタッチセンサ接触部に当接するまでの主軸の回転角度βを検出し、前記主軸の角度基準位相に対する固定工具の刃先の角度位相差を前記角度αと前記角度βとにより求めるものである。
【００１２】
以上のように主軸を回転させて、工具刃先の主軸角度基準位相に対する角度位相差を検知するようになして、刃先角度制御を行うように際し検知した刃先角度を新しい角度基準位相とするようになしたので、正しい角度位置にて刃先をワークに当接することが出来て、寸法精度のよい加工を行うことができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にもとづき説明する。
図１は本発明の方法を用いて角度制御を行うマシニングセンタの全体外観図であり、主軸１を有する主軸頭２を紙面に直角なＹ軸方向に移動位置決め可能に取り付けたクロスレール３と、このクロスレール３を上下方向Ｚ軸方向に移動位置決め可能に取り付けたコラム４と、Ｙ軸方向・Ｚ軸方向の両方向に対し直角なＸ軸方向に移動位置決め可能なテーブル５とを有している。そしてテーブル５の上面には接触部６を主軸頭２に対面させた状態でタッチセンサ７が取り付けられている。
【００１４】
図２は主軸頭２の内部における主軸１の状態を示すスケルトン図であり、主軸１の下端部には回転工具，固定工具を受け入れるテーパ穴８が穿設されている。主軸１の上部には歯車９が固着されていて、主軸頭２の上部に取り付けられたモータ１０の出力軸に固着された歯車１１と噛み合っている。モータ１０には主軸１の回転角度位置を検出する角度検出器１２が取り付けられている。また主軸１には上部にディスク１３が固着されていて、指令により油圧パッド１４にてこのディスク１３を把持して、主軸１を所望角度位置にクランプ、或いは低圧でブレーキをかけ反力を受けながら角度制御するものである。
尚、主軸１の下端面には受け入れた工具の回り止め用のドライブキー１８が固着されている。
【００１５】
次に本方法の実施の手順について説明する。
各種工具は工場内の所定部署にて規定寸法に仕上げられて集中管理されている。従って固定工具１５の刃先１６はその刃巾がシャンク部の軸心線に対して正しく振り分けに取り付けられているものとする。固定工具１５は工具交換装置によって工具マガジンから搬送され主軸１のテーパ穴８に装着される。このとき主軸１の先端面に固着されたドライブキー１８に対して固定工具１５のフランジ部に形成されたキー溝１９が嵌合する。
【００１６】
そしてドライブキー１８の巾寸法に対してキー溝１９の巾寸法が少し大きく作成されているため、主軸１のドライブキー１８に対しキー溝巾の余裕分だけ固定工具１５の回転方向の角度位相が工具装着の都度異なることになる。しかし主軸１に装着された固定工具１５は図示しないクランプ手段によって主軸１内に強力に引上げられてクランプされるため、通常は切削力を受けても主軸１内にて円周方向に旋回することはない。
【００１７】
今主軸頭２が下降して固定工具１５の刃先１６がタッチセンサ７の接触部６と同一高さ位置となり、刃先１６の切刃が接触部６の接触面と対面した位置にあるのもとする。そして固定工具１５の刃先１６をほぼタッチセンサ７の当接部６の当接面に対し平行な位置となるように主軸１を回転させて主軸１を角度位置決めしたとき、図４のイの位置即ち主軸１のタッチセンサ７の接触面に平行な角度位置を主軸１の角度基準位相とする。
【００１８】
図５のステップＳ１にてテーブル５をＸ軸方向に移動させる。ステップＳ２においてタッチセンサ７の接触部６が図４の円１７で示す刃先１６の旋回円内まで移動したか否かを判断する。ＮＯの場合にはテーブル５のＸ軸移動を続行させる。ＹＥＳの場合にはテーブル５のＸ軸移動を停止する。ステップＳ３において主軸頭２をコラム３上にてＹ軸方向に移動させる。ステップＳ４において刃先１６の一方の尖端（図３ｂのＡ）がタッチセンサ７とＸ軸方向にて一致したか否かを判断する。ＮＯの場合には主軸頭２のＹ軸方向移動を続行させる。ＹＥＳの場合には主軸頭２のＹ軸方向移動を停止させる。
【００１９】
ステップＳ５において主軸１を左方向に回転させる。ステップＳ６にて刃先１６の一方の尖端Ａがタッチセンサ７の接触部６の接触面に当接したか否かを判断する。ＮＯの場合には主軸１の左回転を続行させる。ＹＥＳの場合、刃先１６の一方の尖端Ａが接触部６の接触面に当接すれば、タッチセンサ７から信号が出力され、この信号を受けて図示しない制御装置からの指令により主軸１の左回転は停止させられる。ステップＳ７において主軸１の左回転角度αを検出し、この角度αを制御装置内に記憶する。
【００２０】
ステップＳ８において主軸１を右に角度α逆回転させて元の位置にもどす。ステップＳ９において主軸頭２をＹ軸方向に移動させる。ステップＳ１０において刃先１６の他方の尖端Ｂがタッチセンサ７とＸ軸方向にて一致したか否かを判断する。ＮＯの場合には主軸頭２のＹ軸方向移動を続行させる。ＹＥＳの場合には主軸頭２のＹ軸方向移動を停止させる。ステップＳ１１において主軸１を右方向に回転させる。
【００２１】
ステップＳ１２において刃先１６の他方の尖端Ｂがタッチセンサ７の接触部の接触面に当接したか否かを判断する。ＮＯの場合には主軸１の右回転を続行させる。ＹＥＳの場合、刃先１６の他方の尖端Ｂが接触部６の接触面に当接すればタッチセンサ７から信号が出力され、この信号を受けて図示しない制御装置からの指令により主軸１の右回転は停止させられる。ステップＳ１３において主軸１の右回転角度βを検出し、この角度βを制御装置内に記憶する。ステップＳ１４において前記ステップＳ７で記憶した角度αと前記ステップＳ１３で記憶した角度βを用いて主軸１の角度基準位相（図４のイ）に対する刃先１６の角度位相差θ＝（β−α）／２を演算する。
【００２２】
ステップＳ１５において主軸１を（α＋β）／２逆転させ刃先１６を図４のイの位置に移動させる。ステップＳ１６において固定工具１５の刃先１６が図４のイの位置で新しい角度基準位相となり、以後はこの新しい角度基準位相をもとに角度制御が行われる。
上記説明はマシニングセンタについて行ったが、本発明はターニングセンタその他回転軸の角度制御可能な工具主軸を有する工作機械全てに対し適用出来るものである。
【００２３】
【発明の効果】
工具主軸の角度基準位相に対する固定工具の刃先角度の位相差を計測し、この刃先角度位相を新しい角度基準位相となして、この新しい角度基準位相をもとに角度制御を行って切削加工をなさしめるようにしたので、ワークに対し正確な寸法精度，形状精度を得ることが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したマシニングセンタの全体図である。
【図２】主軸の駆動機構を示すスケルトン図である。
【図３】固定工具とタッチセンサとの関係を示す説明図であって、（ａ）はＺ軸方向の関係図、（ｂ）はＹ軸方向の関係図である。
【図４】本発明の角度検出方法の原理図である。
【図５】本発明の方法を実施する手順を示すフローチャート図である。
【図６】第１の従来技術を示す説明図であって、（ａ）は主軸に工具を取り付けた状態を示す図、（ｂ）は固定板とピンとの関係を示す図である。
【図７】第２の従来技術を示す説明図である。
【図８】第３の従来技術を示す説明図である。
【図９】第４の従来の技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１  主軸    ６  接触部
７  タッチセンサ
１２  角度検出器
１５  固定工具
１６  刃先
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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