(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回可能な工具主軸台を有する工作機械に搭載され、工具主軸が制御軸と平行でない角度となり、且つ、前記工具主軸台に装着された工具が加工位置となるように、前記工具主軸台を旋回させた状態で前記工具の刃先位置を測定するツールプリセッタにおいて、
前記工具の刃先を、所定位置に設置されたプリセッタセンサに接触させたときの機械座標値を測定し、
この機械座標値と、前記工具主軸台の旋回角度とに基づいて、工具主軸が制御軸に平行になるように前記工具主軸台を設定した状態における制御軸方向の基準工具補正量を算出するようにしたことを特徴とするツールプリセッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋回可能な工具主軸台を有する工作機械に搭載されるツールプリセッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、旋削加工以外にフライス加工、ドリル加工等を行うことができる複合加工旋盤には、斜め穴加工等を行うことができるものもあり、こういった複合加工旋盤は、工具マガジンに収容された種々の工具が自動工具交換装置（ＡＴＣ）によって着脱される工具主軸台を備えている。
【０００３】
この種の複合加工旋盤は、例えば、図３に示すように、ベッド１１の一端側に主軸台１２が固定設置されていると共にベッド１１の他端側には心押台１３がＺ軸方向に移動可能に設置されており、主軸台１２と心押台１３との間には、ベッド１１上をＺ軸方向に移動するサドル１４が設置されている。このサドル１４には、ベッド１１の前後方向に移動可能なコラム１５が立設されていると共にこのコラム１５の傾斜面には工具主軸台１７の支持ベース１６がＸ軸方向に移動可能に設置されており、工具主軸台１７は、Ｂ軸方向に旋回可能に支持ベース１６に支持されている。従って、この複合加工旋盤では、工具主軸台１７をＢ軸方向に旋回させることで主軸に対して工具主軸を任意の角度で設定することができ、主軸に取り付けたワークに対して斜め穴加工等を行うことが可能となる。
【０００４】
また、この複合加工旋盤には、機内ツールプリセッタが搭載されており、工具補正量を測定する際は、工具刃先を接触させるプリセッタセンサを先端に有するプリセッタアーム（図示せず）が主軸台１２側から工具主軸台１７側に向かって加工領域内に突出するようになっている。
【０００５】
このような旋回可能な工具主軸台１７を有する複合加工旋盤に搭載された機内ツールプリセッタを用いて工具補正量を求める場合は、通常、図４に示すように、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を−９０度旋回させた状態で、工具主軸台１７に装着された工具Ｔの刃先を加工領域内の所定位置に設置されたプリセッタセンサ１８のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出点にそれぞれ接触させることによって、工具刃先がプリセッタセンサ１８の検出点に接触したときの工具主軸台１７のＺ軸方向及びＸ軸方向の機械座標値Ｚｍ、Ｘｍを求め、この機械座標値Ｚｍ、Ｘｍと、プリセッタセンサ１８のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出点の機械座標値Ａ、Ｂとに基づいて基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを算出するようになっている。即ち、この機内ツールプリセッタでは、Ａ−ＺｍをＺ軸方向の基準工具補正量Ｌｚとし、Ｂ−ＸｍをＸ軸方向の基準工具補正量Ｌｘとするようになっている。なお、旋盤系におけるＸ軸方向の工具補正値は直径値であるので、実際に使用するＸ軸方向の基準工具補正量はＬｘ×２となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、搭載された機内ツールプリセッタを用いて基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを測定するためには、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を旋回させた状態で工具刃先をプリセッタセンサ１８に接触させなければならないが、例えば、工具主軸に対して傾斜した状態で工具主軸台１７に装着される、図５（ａ）、（ｂ）に示すような旋削工具のように、工具Ｔ自体や工具を取り付ける工具ホルダＨ等の形状によっては、プリセッタセンサ１８のＺ軸方向の検出点及びＸ軸方向の検出点の双方に工具刃先を接触させることができない場合がある。
【０００７】
こういった形状の工具Ｔであっても、図６に示すように、工具主軸台１７を旋回させることによって、工具刃先をプリセッタセンサ１８のＺ軸方向の検出点及びＸ軸方向の検出点の双方に接触させることは可能であるが（図７（ａ）、（ｂ）参照）、上述したように、工具主軸台１７を−９０度旋回させた状態でプリセッタセンサ１８の検出点に工具刃先を接触させたときの機械座標値Ｚｍ、Ｘｍと、プリセッタセンサ１８のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出点の機械座標値Ａ、Ｂとに基づいて、基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを算出している従来のツールプリセッタでは、工具主軸台１７を旋回させた状態でプリセッタセンサ１８に工具刃先を接触させても、適正な基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを算出することはできない。
【０００８】
従って、こういった工具Ｔに対して基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを求める場合において、工具主軸をＺ軸に平行にした状態では工具刃先をプリセッタセンサ１８の検出点に接触させることができないＸ軸方向については、図８に示すように、プリセッタセンサ１８の近傍で工具刃先を目視しながらＸ軸方向の検出点の位置まで移動させ、その状態で検出点に指Ｆ等を接触させることによって、工具刃先を検出点に接触させた場合と同様の動作を擬似的に行うようにしている。
【０００９】
しかしながら、このようにして求めたＸ軸方向の基準工具補正量Ｌｘは、十分な精度を有しているとはいえないので、求めた基準工具補正量ＬｘをＮＣ装置に入力した状態で実際にサンプルワークを加工した後、そのサンプルワークが適正に加工されたか否かを確認し、サンプルワークが適正に加工されていない場合は、求めた基準工具補正量Ｌｘを修正するといった面倒な作業を行わなければならないという問題があった。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、上述した複合加工旋盤等のように、旋回可能な工具主軸台を有する工作機械において、正確な基準工具補正量を簡単に求めることができるツールプリセッタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、旋回可能な工具主軸台を有する工作機械に搭載され、工具主軸が制御軸と平行でない角度となり、且つ、前記工具主軸台に装着された工具が加工位置となるように、前記工具主軸台を旋回させた状態で前記工具の刃先位置を測定するツールプリセッタにおいて、前記工具の刃先を、所定位置に設置されたプリセッタセンサに接触させたときの機械座標値を測定し、この機械座標値と、前記工具主軸台の旋回角度とに基づいて、工具主軸が制御軸に平行になるように前記工具主軸台を設定した状態における制御軸方向の基準工具補正量を算出するようにしたことを特徴とするツールプリセッタを提供するものである。
【００１２】
以上のように、このツールプリセッタは、工具主軸が制御軸と平行でない角度となり、且つ、工具主軸台に装着された工具が加工位置となるように、工具主軸台を旋回させた状態で工具の刃先をプリセッタセンサに接触させたときの機械座標値と、工具主軸台の旋回角度とに基づいて、工具主軸が制御軸に平行になるように工具主軸台を設定した状態における制御軸方向の基準工具補正量を算出するようにしたので、プリセッタセンサに工具刃先を接触させる際、必ずしも、工具主軸が制御軸に平行になるように工具主軸台を設定する必要がなく、プリセッタセンサに工具刃先を接触させる際の自由度が広がるという効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図３に示す複合加工旋盤は、図１に示すように、工具主軸台１７をＺ軸、Ｘ軸に沿って移動させたり、Ｂ軸を中心に旋回させたりする駆動機構部２０と、この駆動機構部２０を制御するＮＣ制御部３０及びＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）制御部４０と、これらＮＣ制御部３０及びＰＬＣ制御部４０を介して駆動機構部２０を操作する操作盤５０と、工具主軸台１７の機械座標値等を表示する表示手段６０と、プリセッタセンサ１８とを備えており、前記ＮＣ制御部３０、ＰＬＣ制御部４０、表示手段６０及びプリセッタセンサ１８によってツールプリセッタが構成されている。
【００１５】
前記駆動機構部２０は、工具主軸台１７を駆動するサーボモータ２１と、このサーボモータ２１の作動を制御するサーボアンプ２２と、サーボモータ２１の回転速度を検出する速度検出器（タコジェネレータ）２３と、サーボモータ２１の回転位置を検出する位置検出器（エンコーダ）２４とを備えており、この駆動機構部２０は、工具主軸台１７を、Ｘ軸、Ｚ軸に沿って移動させたり、Ｂ軸を中心に旋回させたりすることができるように、各軸毎にそれぞれ個別に設けられている。
【００１６】
この駆動機構部２０は、後述するコントローラ３２と共に、いわゆるセミクローズドループ方式のサーボ機構を構成しており、速度検出器２３により検出された速度検出信号がサーボアンプ２２にフィードバックされ、位置検出器２４により検出された位置検出信号がコントローラ３２にフィードバックされるようになっている。
【００１７】
前記操作盤５０には、駆動機構部２０の制御モードを選択することができるモード選択スイッチ、手動操作により工具主軸台１７を移動または旋回させる駆動軸を選択する軸選択スイッチ、手動操作により工具主軸台１７の移動を操作するパルスハンドルや、パルスハンドルから出力されるパルスに対する工具主軸台１７の移動量の比率を既定値から選択する倍率選択スイッチ等が設けられている。
【００１８】
前記ＰＬＣ制御部４０は、各種インターロックに関する制御や主軸、工具主軸の制御等、旋盤の基本的な機能部分の制御、並びに、ワークや加工工程に応じて旋盤に装備される治具、切削油供給装置、切粉処理装置、被工作物の供給排出装置等、旋盤の補助的な機能部分の制御を行うものであり、前記モード選択スイッチ、軸選択スイッチ及び倍率選択スイッチ等からの種々の信号を受信し、これらの信号をそのまままたは所定の処理を行った後、前記ＮＣ制御部３０に出力するようになっている。
【００１９】
前記ＮＣ制御部３０は、加工プログラム、ＭＤＩデータ、手動早送り信号及び手動パルス信号等に基づいて各駆動機構部２０を数値制御するものであり、前記操作盤５０から出力された種々の信号がＰＬＣ制御部４０を経由して入力されると共にプリセッタセンサ１８から出力されるスキップ信号や各駆動機構部２０の位置検出器２４から出力された位置検出信号が入力される信号処理部３１と、各駆動機構部２０に対応してそれぞれ設けられたコントローラ３２と、前記ＰＬＣ制御部４０を経由して信号処理部３１に入力された種々の信号に基づいて、工具主軸台１７の移動指令信号や旋回指令信号等を対応するコントローラ３２にそれぞれ出力する分配処理部３３と、種々のデータを記憶する記憶部３４とから構成されている。
【００２０】
前記信号処理部３１は、ツールプリセット時における工具主軸台１７の軸移動中は、各駆動機構部２０の位置検出器２４から入力される位置検出信号に基づき、工具主軸台１７の機械座標値を算出し、この機械座標値を前記表示手段６０に常時出力すると共に、工具主軸台１７に装着された工具Ｔの刃先が前記プリセッタセンサ１８によって検出された時点でプリセッタセンサ１８から入力されるスキップ信号を前記表示手段６０に出力するようになっている。
【００２１】
また、この信号処理部３１は、前記スキップ信号が入力された時点で、工具主軸台１７の移動指令信号の分配処理部３３への出力を強制停止することで工具主軸台１７の軸移動を停止させると共に、その時点での位置検出器２４からの位置検出信号に基づいて算出された機械座標値と工具主軸台１７の旋回角度とから、基準工具補正量を算出し、この基準工具補正量を前記記憶部３４の工具補正量格納領域３４ａに記憶させるようになっている。
【００２２】
例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、工具主軸台１７を旋回角度αだけ旋回させた状態でプリセッタセンサ１８の検出点に工具Ｔの刃先を接触させたときに検出される機械座標値はＺｍ、Ｘｍである。従って、この機械座標値Ｚｍ、Ｘｍとプリセッタセンサ１８のＺ軸方向及びＸ軸方向の検出点の機械座標値Ａ、Ｂとに基づいて算出される工具補正量Ｏｚ（＝Ａ−Ｚｍ）、Ｏｘ（＝Ｂ−Ｘｍ）は、工具主軸台１７を旋回角度αだけ旋回させた状態で加工する場合の工具補正量となり、求めようとしている基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘ、即ち、工具主軸台１７を−９０度旋回させた状態でプリセッタセンサ１８の検出点に工具Ｔの刃先を接触させたときに求められる工具補正量Ｏｚｂ（＝Ｌｚ）、Ｏｘｂ（＝Ｌｘ）とは異なる値になる。
【００２３】
そこで、このとき算出されたＯｘ、Ｏｚと工具主軸台１７の旋回角度αとから、数１に示す演算式を用いて基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを算出し、これを工具補正量格納領域３４ａに記憶するようになっている。なお、上述したように、旋盤系におけるＸ軸方向の工具補正値は直径値であるので、工具補正量格納領域３４ａにはＯｘｂ×２が基準工具補正量Ｌｘとして記憶されることになる。
【００２４】
【数１】
0004684428.tif 000002
【００２５】
従って、工具主軸台１７を旋回角度βだけ旋回させた状態でワークの加工を行う場合は、工具補正量格納領域３４ａに記憶された基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘ及び工具主軸台１７の旋回角度βから、数２に示す演算式を用いて、旋回角度βにおける工具補正量Ｏｚ、Ｏｘ（実際にはＯｘ×２）を自動的に算出し、この工具補正量Ｏｚ、Ｏｘを加味した状態で複合加工旋盤の運転を行うことになる。
【００２６】
【数２】
0004684428.tif 000003
【００２７】
以上のように、このツールプリセッタでは、工具刃先をプリセッタセンサ１８に接触させたときの機械座標値Ｚｍ、Ｘｍと、工具刃先をプリセッタセンサ１８に接触させる際の工具主軸台１７の旋回角度αとに基づいて、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を設定した状態におけるＺ軸方向及びＸ軸方向の基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘを算出するようにしたので、プリセッタセンサ１８に工具刃先を接触させる際、必ずしも、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を設定する必要がない。
【００２８】
従って、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を設定した状態では、プリセッタセンサ１８に工具刃先を接触させることができないような工具Ｔについても、工具刃先をプリセッタセンサ１８に接触させることができるように工具主軸台１７を旋回させた状態で通常のプリセット作業を行うことによって、簡単に基準工具補正量を求めることができ、工具主軸がＺ軸に平行になるように工具主軸台を設定しておかなければ適正な基準工具補正量を求めることができない従来のツールプリセッタのように、求めた基準工具補正量に対して面倒な確認作業や修正作業を行う必要もないので、工具主軸台１７に装着する工具Ｔの形状に拘わらず、正確な基準工具補正量を短時間で簡単に求めることが可能となる。
【００２９】
なお、このツールプリセッタでは、工具主軸をＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を設定したときのＺ軸方向及びＸ軸方向の工具長を基準工具補正量Ｌｚ、Ｌｘとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、工具主軸をＺ軸に平行になるように工具主軸台１７を設定したときの基準工具のＺ軸方向及びＸ軸方向の工具長と対象工具のＺ軸方向及びＸ軸方向の工具長との差を基準工具補正量とすることも可能である。
【００３０】
また、上述した実施形態では、旋回可能な工具主軸台を備えた複合加工旋盤に搭載されたツールプリセッタについて説明したが、本発明のツールプリセッタ及び工具補正量算出方法は、こういった複合加工旋盤に限定されるものではなく、旋回可能な工具主軸台を備えた種々の工作機械に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】旋回可能な工具主軸台を備えた複合加工旋盤に搭載される、この発明にかかるツールプリセッタの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は同上のツールプリセッタにおける工具補正量算出方法を説明するための説明図である。
【図３】旋回可能な工具主軸台を備えた複合加工旋盤を示す斜視図である。
【図４】従来のツールプリセッタにおける工具補正量算出方法を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は従来のツールプリセッタを用いて工具補正量を求める場合の問題点を説明するための説明図である。
【図６】工具主軸台を旋回させたときの工具の状態を示す概略図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は工具主軸台を旋回させることによって工具刃先をプリセッタセンサに接触させることができることを説明するための説明図である。
【図８】従来のツールプリセッタを用いて工具補正量を求める場合のツールプリセット作業を示す概略図である。
【符号の説明】
１７  工具主軸台
１８  プリセッタセンサ
２０  駆動機構部
３０  ＮＣ制御部
３１  信号処理部
３４  記憶部
４０  ＰＬＣ制御部
５０  操作盤
６０  表示手段
【図１】
0004684428.tif 000004
【図２】
0004684428.tif 000005
【図３】
0004684428.tif 000006
【図４】
0004684428.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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