(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を取り付け固定するワークテーブルと工具を先端に装着可能な主軸を回転支持する主軸サポートとを数値制御装置により制御される１つの制御軸に沿って相対的に移動して前記工具により前記工作物を加工する工作機械において、非接触により工具先端位置を検出して前記工具の先端が前記制御軸上のＡ位置に到達する時にオンとなる非接触式の非接触式検出器を設置し、前記工具の先端が前記制御軸上のＡ位置に到達する経路上にエアーまたはクーラントを吐出するエアーノズルまたは、エアーノズルとクーラントノズルを設置し、
該クーラントノズルまたはエアーノズルに流体を供給する供給路中に設けられ、エアーまたはクーラントの供給開始や供給停止を行う電磁バルブを設置し、
前記数値制御装置は、前記工具が前記経路上の移動を開始するのに合わせて前記電磁バルブを開いてエアーやクーラントの供給を開始して該工具に付着した切屑等を除去するとともに、該工具の先端が少なくとも前記Ａ位置に到達する前に前記電磁バルブを閉じてエアーまたはクーラントの供給を停止させる制御部を有していることを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記エアーノズルとクーラントノズルは、前記工具が移動する経路の上方位置及び下方位置に配され、該経路に対して該上方位置からは下に傾く角度で及び該下方位置からは上に傾く角度で噴出するように設置されていることを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【請求項３】
工作物を取り付け固定するワークテーブルと工具を先端に装着可能な主軸を回転支持する主軸サポートとを数値制御装置により制御される１つの制御軸に沿って相対的に移動して前記工具により前記工作物を加工する工作機械において、
非接触により工具先端位置を検出して前記工具の先端が前記制御軸上のＡ位置に到達する時にオンとなる非接触式の非接触式検出器を設置し、
前記主軸に、前記工作物の位置を検出するための接触式検出器の接触子を装着し、
前記接触子先端に対して洗浄動作を行うエアーノズルまたは、エアーノズルとクーラントノズルを、前記非接触式検出器及び前記主軸頭に設置し、
該クーラントノズルまたはエアーノズルに流体を供給する供給路中に設けられ、エアーまたはクーラントの供給開始や供給停止を行う電磁バルブを設置し、
前記数値制御装置は、前記接触子が工作物基準面位置までの移動を開始するのに合わせて前記電磁バルブを開いてエアーやクーラントの供給を開始して該接触子に付着した切屑等を除去するとともに、該接触子の先端が少なくとも前記工作物基準面位置に到達する前に前記電磁バルブを閉じてエアーまたはクーラントの供給を停止させる制御部を有していることを特徴とする工作機械の工具測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸に取り付けた工具とワークテーブル上のワークについて、実際の相対位置とプログラム上の相対位置との誤差を求め、この誤差に基づいて加工動作のためにプログラムされた主軸とワークテーブルとの相対送り量を補正するようにした工作機械の工具測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、主軸に取り付けた工具とワークテーブル上のワークについて、実際の相対位置とプログラム上の相対位置との誤差を求め、この誤差に基づいて加工動作のためにプログラムされた主軸とワークテーブルとの相対送り量を補正するようにした工作機械の工具測定装置には、特開２００１−１０５２７９がある。
【０００３】
この特開２００１−１０５２７９には、主軸とワークテーブルを相対移動する１つの制御軸に沿って基準となるＡ位置を設定し、非接触式検出器を設置し、主軸に装着した接触式検出器の接触子をワークテーブル上のワークの基準となるＣ位置に接触させ前記Ａ位置から観たＣ位置を求めて、主にワークの取り付け誤差である第１誤差を求め、主軸に装着した工具の先端が前記Ａ位置に移動されて非接触式検出器がオンとなる時の主に工具寸法誤差である第２誤差を求めた後、ワークの加工の際に前記主軸とワークテーブルとの前記制御軸に沿う相対送り量を第１誤差及び第２誤差により補正を行うように構成が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開２００１−１０５２７９に記載された工具測定装置では、非接触式の検出器を用いて工具および接触式検出器の接触子の位置検出を行うために、測定対象に付着した切粉等の汚れを実際の工具及び、接触式検出器の接触子の先端と誤検出する為、数十マイクロメータの測定誤差がでることがある。
【０００５】
また接触式検出器においても、検出時の触圧により影響は小さくなるが、非接触式の検出器と同様に、接触子やワークの基準面に付着した切粉等の汚れにより測定誤差を生じてしまう。
測定対象物に付着した切粉等を排除する解決の手段として、工作機械で主軸頭に工具冷却用のエアーやクーラントを吐出するノズルを洗浄に利用する方法も考えられるが、この場合、エアーやクーラントは、主軸に装着される長さや径の異なる多種の工具に対して冷却が行えるような角度に調整されて吐出されるため、必ずしも工具全体にエアークーラントを当てる必要がなく、効率の良い洗浄が行えない。
【０００６】
さらに、主軸頭に取りつけられたエアーやクーラントを用いる場合、工具の洗浄は工具移動中に行われ、洗浄のためのクーラントやエアーは工具の前方に飛散することになる。このため、非接触式検出器に工具を進入させたときエアーやクーラントの飛散が非接触式検出器に降りかかってしまい、非接触式検出器の測定精度の劣化を招くという問題がある。
【０００７】
従って、本発明の主たる目的は、検出器の性能を劣化させずに、効率よく測定対象物を洗浄できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、基準となるＡ位置に配置した非接触式検出器にエアーノズルまたは、エアーノズルとクーラントノズルを設置する。測定サイクルの中で測定対象物となる工具と接触式検出器の接触子は、制御軸によって前記非接触式検出器に向かって移動を行うが、その移動の開始に合わせて数値制御装置によりエアーとクーラントの供給路を開閉する電磁バルブを開いて前記ノズルからエアーまたはエアーとクーラントの吐出を開始する。制御軸の移動にともない、測定対象物が前記Ａ位置に到達する以前に、エアーまたはエアーとクーラント噴流が測定対象物と交差する。その後の制御軸の移動により測定対象物は、エアーまたはエアーとクーラントの噴流によって先端から徐々に洗浄されることとなる。この洗浄のタイミングは、前記ノズルを取り付ける仰角（測定対象物の移動経路よりも下方位置から上方へ傾く角度）で調整する事が可能である。この仰角は、クーラント噴流の中心軸が測定対象物と交差し、なおかつ非接触検出器に直接エアーまたはエアーとクーラント噴流が当たらない条件から、０〜９０°の角度となる。
【０００８】
次に、エアーとクーラント噴流の中心軸が測定対称物と十分交差し、測定対象物が前記Ａ位置に到達する以前に、数値制御装置により電磁バルブを閉じてエアーまたはエアーとクーラントの吐出を停止する。測定対象物は制御軸によって基準位置Ａまで、さらに移動させられ非接触式検出器に到達して測定値が求められる。この測定値が求められる時点では、エアーまたはエアーとクーラントによる洗浄が完了されているので、測定対象物に付着した切粉等が排除され、またエアーやクーラントの飛散による精度劣化が起こらない状態での計測が可能となる。このような動作により、測定のトータル時間を延ばさず、なおかつ検出器の性能を劣化させずに、効率よく測定対象物を洗浄する事ができる。
【０００９】
また、さらに、主軸に装着した接触式検出器の接触子に向かう方向に、主軸頭であって移動経路の上方位置にエアーノズルまたはエアーノズルとクーラントノズルを設置する。これによれば測定のサイクルの中で前記接触子は、制御軸によって非接触式検出器に向かって移動を行うが、その移動の開始に合わせて、数値制御装置により電磁バルブを開いて前記ノズルからエアーまたはエアーとクーラントの吐出を開始し、エアーまたはエアーとクーラント噴流の中心軸が前記非接触式検出器と交差する以前で、吐出を停止する。この間に、接触子に付着した切粉等が排除される。接触子は制御軸によって基準位置Ａまでさらに移動させられ非接触式検出器に到達して測定値が求められる。
【００１０】
その後、接触式検出器はワークテーブル上のワークの基準となるＣ位置を測定する動作を行う。その開始に合わせて、エアーまたはエアーとクーラントの吐出を開始し、接触子がワークの基準位置Ｃと交差する直前で吐出を停止する。
【００１１】
この間に、前記接触子とワークの基準位置Ｃの面に付着した切粉等が排除される。このような動作により、測定のトータル時間を延ばさず、効率よく測定対象物を洗浄する事ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の計測補正方法が使用される工作機械としてのマシニングセンタ１を示している。マシニングセンタ１はベッド２とこのベッド２上に立設されたコラム３を備えている。コラム３の前面には左右に延びる上下２本のガイドレール４が取り付けられており。このガイドレール４に沿ってサドル５が左右（Ｘ軸）方向に移動可能に設けられている。さらに。このサドル５の前面には上下に延びる左右２本のガイドレール６が取り付けられており、このガイドレール６に沿ってガントリ７が上下（Ｙ軸）方向に移動可能に設けられている。ガントリ７には工具Ｔが装着される主軸８を回転可能に支持した主軸頭９が設けられている。
【００１３】
また、ベッド２には前後に延びる左右２本のガイドレール１０が取り付けられており、このガイドレール１０に沿ってワークテーブル１１が前後（Ｚ軸）方向に移動可能に設けられている。そして、図略の駆動機構により、サドル５がＸ軸方向へ、ガントリ７がＹ軸方向へ、ワークテーブル１１がＺ軸方向へそれぞれ移動することによって、主軸８に装着された工具Ｔによって、ワークテーブル１１上に載置されたワークが加工される。
【００１４】
ワークテーブル１１の主軸側の側面には非接触式の第１検出器としてのレーザ検出器２０が取り付けられている。図２に示すように、このレーザ検出器２０は、凹字上の基台２１の内側に対向して設けられたレーザ発振器２２とフォトダイオード等の受光器２３を備えており、レーザ発振器２２からのレーザ光Ｌを工具Ｔが遮ることによる受光器２３の受光量の変化から工具Ｔの先端の位置を検出することができる。
【００１５】
前記非接触式検出器の主軸に対向する側面にエアーノズル２４、または、エアーノズル２４とクーラントノズル２５が設置されている。図2には、両ノズルを設置した場合が示してある。これらのノズルは、レーザ光軸を含んむＸ−Ｚ軸平面に対して噴流の中心軸が仰角θになるように設置されており、これによって、工具ＴがＡ位置に移動される以前に、噴流の中心軸は工具Ｔと交差するようになっている。これらのノズルから吐出される、エアーやクーラントは、図略の電磁バルブの開閉で制御され、またその開閉はＮＣプログラムによって制御される。
【００１６】
また図３に示すように、主軸頭９の端面には、エアーノズル３２とクーラントノズル３３が設置されている。図３には、両ノズル３２、３３を設置した場合が示してあり、また主軸８に接触式検出器３０が装着された状態が示してある。これらのノズル３２、３３は、装着した前記接触式検出器の接触子３１に、その噴流の中心軸が交差するように調整されて設置してある。これらのノズルから吐出される、エアーやクーラントは、図略の電磁バルブの開閉で制御され、またその開閉はＮＣプログラムによって制御される。
【００１７】
なお、加工に際し、クーラントを使用しない工作機械ではエアーノズル３２のみを設置する構成としてもよい。
次に、図４から図６に示すフローチャートに基づいて、上記した構成における測定対象物の洗浄正方法について説明する。図４は測定のメインプログラムであり、図５と図６は、それぞれ非接触式検出器２０と接触検出器による測定サイクルのサブプログラムを示している。
【００１８】
まず、Ｓ１００において、ワーク基準位置の測定を実行するか否かを判断する。このサイクルは、ワークが変わらず、またＡ位置に設置された非接触検出器とワーク基準のＣ位置の相対位置関係が熱変位等の影響を受けない条件が成立する際には、予め測定した値を用いて２回目以降の測定を省略し、Ｓ１１２のステップが実行できる様に選択可能となっている。Ｓ１００の判断がＹＥＳの場合はＳ１０２に進み、ＮＯの場合はＳ１１２に進む。Ｓ１０２では、ＡＴＣ１３により接触式検出器３０が工具マガジン１２から主軸８へ移送されて装着される。続いて、Ｓ１０４にて後述する非接触式検出器２０による測定サイクルが開始される。このサイクルでの測定結果はＳ１０６で、接触子の基準位置Ａにおける誤差として記憶される。次に、Ｓ１０８にて後述する接触式検出器による測定サイクルが開始される。このサイクルでの測定結果はＳ１１０で、ワーク基準位置Ｃにおける誤差として記憶される。
【００１９】
Ｓ１１２では、ＡＴＣ１３により加工に用いられる工具Ｔが工具マガジン１２から主軸８へ移送されて装着される。続いて、Ｓ１１４にて後述する非接触式検出器２０による測定サイクルが開始される。このサイクルでの測定結果はＳ１１６で、工具刃先の基準位置Ａにおける誤差として記憶される。最後に、Ｓ１１８にて、前述した誤差から演算して得られた補正値を用いてワーク座標を補正し、測定サイクルを終了する。
【００２０】
次に、各サブプログラムの詳細について説明する。図５は図４のＳ１０４とＳ１１４でコールされる非接触検出器による測定サイクルを示すサブプログラムである。Ｓ１２０にて、非接触検出器２０を図略の防塵用のカバーからリトラクトさせ、測定可能な状態にスタンバイする。次にＳ１２２で、前記非接触式検出器の側面に設置したノズル２４と２５、主軸頭９の端面に設置したノズル３２と３３の電磁弁を開き、エアーとクーラントの吐出を開始する。Ｓ１２４では、主に主軸頭に装着されたノズル３２と３３からの噴流で、主軸に装着された接触式検出器の接触子が洗浄される。この洗浄は、Ｓ１２６でノズル３２と３３の電磁弁を閉めるまで継続される。次にＳ１２８では、主に非接触式検出器の側面に設置したノズル２４と２５からの噴流で、測定対象物が先端から徐々に洗浄されることになる。この洗浄は、Ｓ１３０でノズル２４と２５の電磁弁を閉めるまで継続される。両洗浄ノズルからの噴流が停止した状態で、Ｓ１３２からＳ１３４のステップを繰り返し検出座標を求める。検出器がＯＮすると、Ｓ１３６では、現在の機械座標を検出位置として記憶し、最後にＳ１３８で非接触検出器２０を図略の防塵用のカバーにリトラクトさせて収納し、測定サイクルを終了する。
【００２１】
図６は図４のＳ１０８でコールされる接触検出器による測定サイクルを示すサブプログラムである。Ｓ１４０にて、主軸頭９の端面に設置したノズル３２と３３の電磁弁を開き、エアーとクーラントの吐出を開始する。Ｓ１４２では、主軸頭に装着されたノズル３２と３３からの噴流で、主軸に装着された接触式検出器の接触子が洗浄されると同時に、アプローチ開始位置に近づくに従い、測定されるワーク基準面位置Ｃの洗浄が行われる。この洗浄は、Ｓ１４４でノズル３２と３３の電磁弁を閉めるまで継続される。洗浄ノズルからの噴流が停止した状態で、Ｓ１４６からＳ１４８のステップを繰り返し検出座標を求める。検出器がＯＮすると、Ｓ１５０では、現在の機械座標を検出位置として記憶し、測定サイクルを終了する。
【００２２】
図２、図３において、非接触式検出器の側面と、主軸頭９の端面に設置したエアーノズル３２とクーラントノズル３３を横に隣接して配置して図示しているが、それぞれのノズルから吐出される噴流の中心軸が、測定対象物及び非接触検出器の接触子に同様に交差すれば、その設置方法を、例えば縦方向に変更しても同じ効果が奏せられる。
【００２３】
図５、図６に示したフローチャートでは、非接触式検出器の側面と、主軸頭９の端面に設置したエアーノズル３２とクーラントノズル３３から吐出される噴流を制御するそれぞれの電磁ノズルの開閉を、同じタイミングで動作させる様に示しているが、エアーノズル３２側の電磁弁を閉じるタイミングを、クーラントノズル３３側の電磁弁を閉じるタイミングより遅らせれば、ノズルから吐出されるエアーの噴流により、クーラント付着による液膜も除去でき、さらに効果的な洗浄が行える。
【００２４】
なお、上記実施例では図に示すように、非接触式検出器２０に設置されたエアノズル２４およびクーラントノズル２５を、非接触検出器２０の前方に設置しているが、これに限られず、クーラントが高圧で非接触検出器２０への飛散がある場合等では、例えば図７に示すようにクーラントノズル２５を非接触検出器から離れた位置に設置してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、非接触式検出器に、エアーノズルまたは、エアーノズルとクーラントノズルを設置することで、非接触式検出器による測定動作における制御軸の移動の途中で、測定対象物に付着した切粉等の汚れを排除できるので、測定時間を延ばすことなく、測定精度を向上させる効果が奏せられる。
【００２６】
また、主軸頭に、エアーノズルまたは、エアーノズルとクーラントノズルを設置することで、接触式検出器の測定動作における制御軸の移動の途中で、接触子と測定対象物に付着した切粉等の汚れを排除できるので、より影響度合いが少ないと考えた前記Ｃ位置の測定の際に巻き込まれる誤差をも排除できるといった付加的な効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるマシニングセンタの全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる接触式検出器の図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる非接触式検出器の図である。。
【図４】本発明の実施の形態に係わる測定サイクルのフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートにおける非接触式検出器による測定サイクルのサブプログラムのフローチャートである。
【図６】図４のフローチャートにおける接触式検出器による測定サイクルのサブプログラムのフローチャートである。
【図７】他の実施の形態に係わる非接触式検出器の図である。
【符号の説明】
１１・・・ワークテーブル、 Ｔ・・・工具、 ８・・・主軸、 ９・・・主軸頭（主軸サポート）、 ２０・・・非接触式検出器（第１検出器）、２４・・・エアーノズル（非接触式検出器に設置）、２５・・・クーラントノズル（非接触式検出器に設置）、３０・・・接触式検出器（第２検出器）、３１・・・接触子、３２・・・エアーノズル（主軸頭に設置）、３３・・・クーラントノズル（主軸頭に設置）
【図１】
0003953766.tif 000002
【図２】
0003953766.tif 000003
【図３】
0003953766.tif 000004
【図４】
0003953766.tif 000005
【図５】
0003953766.tif 000006
【図６】
0003953766.tif 000007
【図７】
0003953766.tif 000008