JP2005238379A

JP2005238379A - 工作機械とｎｃ自動旋盤

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Publication number: JP2005238379A
Application number: JP2004050943A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ozawa; 覚小澤
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】正面加工と背面加工を同時に行うことを可能にし、それによって、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることが可能なＮＣ自動旋盤を提供すること。
【解決手段】相互に直交するＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に移動制御する第１制御系統と、相互に直交すると共に上記第１制御系統のＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に夫々平行なＸ２軸方向、Ｙ２軸方向、Ｚ２軸方向に移動制御する第２制御系統と、相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、を具備したもの。
【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械とＮＣ自動旋盤に係り、特に、相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせることにより、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることができるように工夫したものに関する。

ＮＣ自動旋盤としては、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されているようなものがある。

特開昭６２−１３０１０３号公報特開平２−４８１０１号公報

上記特許文献１にはＮＣ自動旋盤の機械構成が開示されていると共に、特許文献２にはその制御方法が開示されている。
まず、ＮＣ自動旋盤は、Ｚ１軸制御の主軸台、Ｘ１軸制御の刃物台、Ｘ２、Ｚ２軸制御の刃物台、及びＺ３軸制御の背面主軸台から構成されている。そして、上記刃物台に取り付けられた正面加工用工具と背面加工用工具により正面穴加工と背面穴加工を同時に実行する例が開示されている。この加工例の場合には、Ｚ１軸と、Ｚ２軸、Ｚ３軸の３つの平行軸を重量制御することにより実施されるものである。

又、複雑形状部品に対応して回転工具を用いて効率よく２次加工を行うＮＣ自動旋盤が、例えば、特許文献３に開示されている。

特開平１０−１５７０２号公報

上記特許文献３に開示されているＮＣ自動旋盤は、Ｚ１軸制御の主軸台、Ｘ１、Ｙ１軸制御の刃物台、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２軸制御の刃物台、及びＺ３軸制御の背面主軸台から構成されている。そして、両刃物台のＹ軸制御を利用して効率よく正面側の２次加工を行うものである。又、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２軸制御の刃物台に取り付けられた正面加工用工具と背面加工用工具とによって正面穴加工と背面穴加工を同時に実施することも可能であると考えられる。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２軸制御の刃物台において、複雑形状部品を効率よく加工するために、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２軸の２軸又は３軸の補間制御で正面側の２次加工を行う場合、Ｚ軸方向のみの重量制御では正面側加工と背面側加工を同時に行うことはできず、正面側加工を行った後に背面側加工を行う必要があった。その為、加工時間が長くなってしまって加工効率が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、正面側加工と背面側加工を同時に行うことを可能にし、それによって、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることが可能な工作機械とＮＣ自動旋盤を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による工作機械は、相互に直交するＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に移動制御する第１制御系統と、相互に直交すると共に上記第１制御系統のＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に夫々平行なＸ２軸方向、Ｙ２軸方向、Ｚ２軸方向に移動制御する第２制御系統と、相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるＮＣ自動旋盤は、基台と、上記基台上にあって主軸を備えた主軸台と、上記基台上にあって上記主軸台に対向するように配置され背面主軸を備え上記主軸軸心方向に平行なＺ２軸方向、該Ｚ２軸方向に直交すると共に相互に直交するＸ２軸方向、Ｙ２軸方向に移動可能に配置された背面主軸台と、上記基台上にあって上記主軸の側方に上記主軸軸心方向に平行なＺ３軸方向、該Ｚ３軸方向に直交すると共に相互に直交するＸ３軸方向、Ｙ３軸方向に移動可能に配置された刃物台と、相互に平行な（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、具備したことを特徴とするものである。
又、請求項３によるＮＣ自動旋盤は、請求項２記載のＮＣ自動旋盤において、上記刃物台には正面加工用工具と背面加工用工具が取り付けられていて、上記制御手段によって、相互に平行な（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせることにより、上記正面加工用工具による正面加工と上記背面加工用工具による背面加工を同時に実行するようにしたことを特徴とするものである。

以上述べたように、本発明による工作機械によると、相互に直交するＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に移動制御する第１制御系統と、相互に直交すると共に上記第１制御系統のＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に夫々平行なＸ２軸方向、Ｙ２軸方向、Ｚ２軸方向に移動制御する第２制御系統と、相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、を具備した構成になっているので、様々な加工に対して容易に対応することが可能になる。特に、第１制御系統、第２制御系統には、相互に直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が設けられており、よって、その中から少なくとも２組を選択して同期制御又は重畳制御を実行させるものであり、よって、組み合わせのパターンは多種・多様であり、それによって、様々な加工に対して容易に対応することができるものである。
又、請求項２に規定するようにＮＣ自動旋盤に適用した場合には、例えば、正面側加工と背面側加工を同時に実行することが可能となり、それによって、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることが可能になる。

以下、図１乃至図１３を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施の形態によるＮＣ自動旋盤の全体の構成を示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。まず、基台１があり、この基台１上にはテーブル３が設けられている。上記テーブル３は、図２及び図３に示すように、傾斜した状態で設けられている。
因みに、この実施の形態の場合は、図２、図３に示すように、傾斜角度が４５°となっている。

上記テーブル３上であって図１中左側には主軸台５が設置されている。この主軸台５は先端側（図１中右端）に主軸７を回転可能に備えていて、該主軸７によって、図示しないワークを把持するものである。上記主軸台５は、主軸７の軸心方向に平行なＺ１軸方向に移動可能に構成されている。

すなわち、主軸台５の両側にはＺ１軸ガイドレール９、９が敷設されている。一方、主軸台５側には上記Ｚ１軸ガイドレール９、９に移動可能に係合したＺ１軸ガイド部材１１、１１、１１、１１が左右に２個ずつ設けられている。又、主軸台５の図１中左側にはサーボモータ１３が設置されていて、該サーボモータ１３の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。又、上記ボールネジには図示しないボールナットが螺合していて、該ボールナットが上記主軸台５に固着されている。よって、サーボモータ１３を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、主軸台５がＺ１軸方向に移動することになる。

上記主軸７の前方（図１中右側）にはガイドブッシュ１５が設置されている。このガイドブッシュ１５により、主軸７によって把持されたワークの先端部を保持するものである。

上記ガイドブッシュ１５を挟んで主軸台５の反対側には背面主軸台１７が設置されている。この背面主軸台１７は先端（図１中左端）に背面主軸１９を備えている。又、この背面主軸台１７は、主軸７の軸心方向と平行なＺ２軸方向、該Ｚ２軸方向に直交し、且つ、相互に直交するＸ２軸方向、Ｙ２軸方向に夫々移動可能に構成されている。

すなわち、図１、図３に示すように、テーブル３上には、Ｚ２軸ガイドレール２１、２１が敷設されている。上記Ｚ２軸ガイドレール２１、２１の上には第１ベース部材２３が配置されていて、この第１ベース部材２３の下面には左右２個ずつのＺ２軸ガイド部材２５、２５、２５、２５が取り付けられていて、これらＺ２軸ガイド部材２５、２５、２５、２５は上記Ｚ２軸ガイドレール２１、２１に対して移動可能に係合している。又、サーボモータ２７が設置されていて、このサーボモータ２７の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。上記ボールネジには図示しないボールナットが螺合していて、このボールナットが上記第１ベース部材２３に固着されている。そして、サーボモータ２７が適宜の方向に回転することにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第１ベース部材２３がＺ２軸方向に移動することになる。

上記第１ベース部材２３上には、図３に示すように、Ｘ２軸ガイドレール２９、２９が敷設されている。上記Ｘ２軸ガイドレール２９、２９上には第２ベース部材３１が配置されていて、この第２ベース部材３１の下面には、左右に２個ずつのＸ２軸ガイド部材３３、３３、３３、３３が取り付けられていて、これらＸ２軸ガイド部材３３、３３、３３、３３は、上記Ｘ２軸ガイドレール２９、２９に対して移動可能な状態で係合している。又、サーボモータ３５が設置されていて、このサーボモータ３５の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。上記ボールネジには図示しないボールナットが螺合していて、このボールナットが上記第２ベース部材３１に固着されている。そして、サーボモータ３５が適宜の方向に回転することにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第２ベース部材３１がＸ２軸方向に移動することになる。

そして、上記第１ベース部材２３に、既に説明した背面主軸台１７が設置されているものである。すなわち、図３に示すように、第２ベース部材３１にはＹ２軸ガイドレール３７、３７が敷設されている。一方、背面主軸台１７側には左右に２個ずつのＹ２軸ガイド部材３９、３９、３９、３９が取り付けられていて、これらＹ２軸ガイド部材３９、３９、３９、３９は、上記Ｙ２軸ガイドレール３７、３７に対して移動可能な状態で係合している。又、サーボモータ４１が設置されていて、このサーボモータ４１の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。上記ボールネジには図示しないボールナットが螺合していて、このボールナットが上記背面主軸台１７に固着されている。そして、サーボモータ４１が適宜の方向に回転することにより、ボールネジ・ボールナットを介して、背面主軸台１７がＹ２軸方向に移動することになる。

上記構成によって、背面主軸台１７は、Ｚ２軸方向、Ｘ２軸方向、Ｙ２軸方向に移動するものである。

図１、図２に示すように、上記ガイドブッシュ１５の周囲には、第１タレット型刃物台４３と、第２タレット型刃物台４５が対向・配置されている。上記第１タレット型刃物台４３は、主軸７の軸心方向に直交し、且つ、相互に直交するＸ１軸方向、Ｙ１軸方向に移動可能に構成されている。

すなわち、図１、図２に示すように、テーブル３上にはＸ１軸ガイドレール４７、４７が敷設されている。上記Ｘ１軸ガイドレール４７、４７の上方にはベース部材４９が設置されていて、このベース部材４９の下面には、左右２個ずつのＸ１軸ガイド部材５１、５１、５１、５１が設けられている。これら４個のＸ１軸ガイド部材５１、５１、５１、５１は上記一対のＸ１軸ガイドレール４７、４７に対して移動可能に係合している。又、サーボモータ４８が設置されていて、該サーボモータ４８の回転軸には図示しないボールネジが連結されていて、該ボールネジには図示しないボールナットが螺合している。このボールナットが上記ベース部材４９に固着されている。そして、サーボモータ４８を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、ベース部材４９がＸ１軸方向に移動することになる。

そして、既に述べた第１タレット刃物台４３は、上記ベース部材４９に対して、Ｙ１軸方向に移動可能に取り付けられているものである。すなわち、図1に示すように、ベース部材４９には、Ｙ１軸ガイドレール５０、５０が敷設されている。一方、第１タレット型刃物台４３にはＹ１軸ガイド部材５２、５２が取り付けられていて、上記Ｙ１軸ガイドレール５０、５０に移動可能に係合している。又、サーボモータ５４が設置されていて、このサーボモータ５４の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。このボールネジにはボールナットが螺合していて、このボールナットが上記第１タレット型刃物台４３に固着されている。そして、サーボモータ５４を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第１タレット型刃物台４３をＹ１軸方向に移動させるものである。

次に、上記第２タレット型刃物台４５について説明する。この第２タレット型刃物台４５は、主軸７の軸心方向に平行なＺ３軸方向、該Ｚ３軸方向に直交し、且つ、相互に直交するＸ３軸方向、Ｙ３軸方向に移動可能に構成されている。

すなわち、図１、図２に示すように、テーブル３上にはＺ３軸ガイドレール５３、５３が敷設されている。上記Ｚ３軸ガイドレール５３、５３の上方には第１ベース部材５５が設置されていて、この第１ベース部材５５の下面には、左右２個ずつのＺ３軸ガイド部材５７、５７、５７、５７が設けられている。これら４個のＺ３軸ガイド部材５７、５７、５７、５７は上記一対のＺ３軸ガイドレール５３、５３に対して移動可能に係合している。又、サーボモータ５６が設置されていて、該サーボモータ５６の回転軸には図示しないボールネジが連結されていて、該ボールネジには図示しないボールナットが螺合している。このボールナットが上記第１ベース部材５５に固着されている。そして、サーボモータ５６を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第１ベース部材５５がＺ３軸方向に移動することになる。

又、上記第１ベース部材５５上には、一対のＸ３軸ガイドレール５９、５９が敷設されている。上記Ｘ３軸ガイドレール５９、５９の上方には第２ベース部材６１が設置されていて、この第２ベース部材６１の下面には、左右２個ずつのＸ３軸ガイド部材６３、６３、６３、６３が設けられている。これら４個のＸ３軸ガイド部材６３、６３、６３、６３は上記一対のＸ３軸ガイドレール５９、５９に対して移動可能に係合している。又、サーボモータ６０が設置されていて、該サーボモータ６０の回転軸には図示しないボールネジが連結されていて、該ボールネジには図示しないボールナットが螺合している。このボールナットが上記第２ベース部材６１に固着されている。そして、サーボモータ６０を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第２ベース部材６１がＸ３軸方向に移動することになる。

そして、既に述べた第２タレット刃物台４５は、上記第２ベース部材６１に対して、Ｙ３軸方向に移動可能に取り付けられているものである。すなわち、図1に示すように、第２ベース部材６１には、Ｙ３軸ガイドレール６０、６０が敷設されている。一方、第２タレット型刃物台４５にはＹ３軸ガイド部材６２、６２が取り付けられていて、上記Ｙ３軸ガイドレール６０、６０に移動可能に係合している。又、サーボモータ６４が設置されていて、このサーボモータ６４の回転軸には図示しないボールネジが連結されている。このボールネジにはボールナットが螺合していて、このボールナットが上記第２タレット型刃物台４５に固着されている。そして、サーボモータ６４を適宜の方向に回転させることにより、ボールネジ・ボールナットを介して、第２タレット型刃物台４５をＹ３軸方向に移動させるものである。

上記第１タレット型刃物台４３は、第１タレット６５を備えていて、該第１タレット６５には円周部に複数個の工具ホルダ取付部が設けられている。これら工具ホルダ取付部に任意の工具を保持した工具ホルダが着脱可能に取り付けられることになる。

又、上記第２タレット型刃物台４５は、第２タレット６７を備えていて、該第２タレット６７には円周部に複数個の工具ホルダ取付部が設けられている。これら工具ホルダ取付部に任意の工具を保持した工具ホルダが取り付けられることになる。

上記第２タレット型刃物台４５については、正面加工用工具と背面加工用工具の両方が取付可能に構成されている。その具体例に関しては、加工例を説明する際に併せて説明する。

上記テーブル３上であって、上記第１タレット型刃物台４３、第２タレット型刃物台４５に対して、主軸７の軸心方向であって背面主軸台１７側に所定量だけオフセットされた位置には、背面加工用固定刃物台７７が設置されている。この背面加工用固定刃物台７７には、図３に示すように、Ｘ軸方向に２列、Ｙ軸方向に４行にわたって、合計８個の背面加工用工具７９が着脱可能に取り付けられている。この実施の形態の場合には、上記したように、背面加工用固定刃物台７７が、上記第１タレット型刃物台４３、第２タレット型刃物台４５に対して、主軸７の軸心方向であって背面主軸台１７側に所定量だけオフセットされた位置に設置されており、よって、装置の奥行方向又は高さ方向に大きく離間させることなく背面加工用工具７９の本数の増加が可能になっているものである。

又、本実施の形態の場合には制御手段が設けられていて、この制御手段によって、主軸台５、背面主軸台１７、第２タレット型刃物台４５の３者の同期制御又は重畳制御を実行させるように構成されている。それによって、第２タレット６７に取り付けられた正面加工用工具と背面加工用工具の夫々が、主軸台５の主軸７に把持された棒材９１と背面主軸台１７の背面主軸１９に把持された製品１０１の夫々に対して有効に作用し、正面側加工と背面側加工の同時加工が可能になるものである。

その為、上記制御手段は次のような構成になっている。すなわち、３チャンネル制御の数値制御装置が採用されており、主軸台５と第１タレット刃物台４３による加工動作は、チャンネル１に記述されるＮＣプログラムで動作される。又、背面主軸台１７と第２タレット刃物台による加工動作は、チャンネル２に記述されるＮＣプログラムで動作される。さらに、主軸台５と第２タレット刃物台による加工動作は、チャンネル３に記述されるＮＣプログラムで動作される。それらのチャンネルに記述されるＮＣプログラム相互間で、同期制御、重畳制御が実行される際には、まず、ＮＣプログラムにおいて、所定の記述形式にて記述された同期制御、重畳制御を意味するコード（例えば、Ｍコード）を、数値制御装置が解釈すると、チャンネル１、２、３のそれぞれがコントロールしている制御軸への制御パルスの処理形態が同期制御、重畳制御時用の処理形態に変更される。

そして、変更時に起動されたファームウエアにより、チャンネル毎に記述されたＮＣプログラムに指定される制御軸への制御パルスの供給は、具体的には、次のように変更される。すなわち、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３軸の重畳がＮＣプログラムにて指定された場合を例として説明すると、チャンネル１によりコントロールされるＺ１軸（主軸台５）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスが供給される。次に、チャンネル３によりコントロールされるＺ３軸（第２タレット型刃物台４５）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスに対し、Ｚ１軸へ供給されたサーボパルスと同じサーボパルスが加えられた上で、Ｚ３軸の為の制御パルスとして、サーボモータへ供給されて、Ｚ１軸に対するＺ３軸の相対動作が達成される。更に、チャンネル２によりコントロールされるＺ２軸（背面主軸台１９）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスに対し、実際にＺ３軸制御用にサーボモータへ供給されたサーボパルスが加えられた上で、Ｚ２軸の為の制御パルスとして、サーボモータへ供給されて、Ｚ３軸に対するＺ２軸の相対動作が達成される。

次に、Ｘ３、Ｘ２軸の重畳がＮＣプログラムにて指定された場合を例として説明すると、チャンネル３のＸ３軸（第２タレット型刃物台４５）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスが供給される。次に、チャンネル２によりコントロールされるＸ２軸（背面主軸台１９）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスに対し、Ｘ３軸へ供給されたサーボパルスと同じサーボパルスが加えられた上で、Ｘ２軸の為の制御パルスとして、サーボモータへ供給されて、Ｘ３軸に対するＸ２軸の相対動作が達成される。

同様に、Ｙ３、Ｙ２軸の重畳がＮＣプログラムにて指定された場合を例として説明すると、チャンネル３のＹ３軸（第２タレット型刃物台４５）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスが供給される。次に、チャンネル２によりコントロールされるＹ２軸（背面主軸台１９）の為のサーボモータへは、ＮＣプログラムにて指定された量そのものの制御パルスに対し、Ｙ３軸へ供給されたサーボパルスと同じサーボパルスが加えられた上で、Ｙ２軸の為の制御パルスとして、サーボモータへ供給されて、Ｙ３軸に対するＹ２軸の相対動作が達成される。

このようにして、主軸台５に対する、第３タレット型刃物台４５、背面主軸台１７相互のＺ軸重畳制御、第３タレット型刃物台４５、背面主軸台１７相互のＸ、Ｙ、Ｚ軸の同期制御、重畳制御が実行されるものである。

又、図３に示すように、上記背面加工用固定刃物台７７の直下には、チップタンク８１が設置されている。このチップタンク８１内には、テーブル３上に落下した切り屑等が落下・回集されることになる。その際、背面加工用固定刃物台７７は、文字通り固定であって特に駆動機構を備えた構成にはなっていないので、その構成も簡単であり、且つ、小型である。したがって、切り屑等が引っ掛かってしまうようなことを極力防止することができる。
尚、図２、図３中符号６６はカバーを示す。

以上の構成を基にその作用を簡単に説明する。
まず、図１に示すように、主軸７に把持されると共にガイドブッシュ１５にその先端を保持されたワーク（棒材９１）に対する正面側加工であるが、これは、主軸台５のＺ１軸制御、第１タレット型刃物台４３のＸ１軸制御、Ｙ１軸制御、第２タレット型刃物台４５のＺ３軸制御、Ｘ３軸制御、Ｙ３軸制御を適宜使用しながら行う。

又、背面主軸１９に把持されているワーク（製品１０１）に対する背面側加工であるが、図１に示すように、背面主軸台１７のＺ２軸制御、Ｘ２軸制御、Ｙ２軸制御、第２タレット型刃物台４５のＺ３軸制御、Ｘ３軸制御、Ｙ３軸制御、背面加工用固定刃物台７７を適宜使用しながら行うことになる。

次に、図４及び図５を参照して正面側加工と背面側加工を同時に実行する第１の加工例を説明する。まず、図４に示すように、まず、棒材９１が主軸７に把持されていて、その状態での棒材９１の外径部に対して、第１タレット６５に取り付けられた回転工具９３によって、キー溝加工が施されている。上記回転工具９３は工具ホルダ９５を介して第１タレット６５に取り付けられている。又、上記キー溝加工は主軸台５のＺ１軸方向の移動により行われる。

一方、上記棒材２０の先端面に対しては四角面加工が施されている。この四角面加工は、第２タレット６７に設けられた回転工具７３を使用して行われ、図５にも示すように、第２タレット型刃物台４５のＸ３、Ｙ３軸方向の移動制御により行われる。上記回転工具７３は工具ホルダ６９を介して第２タレット６７に取り付けられている。

又、上記キー溝加工に伴い主軸台５がＺ１軸方向に移動する。この主軸台５の移動によって主軸７に把持されている棒材９１がガイドブッシュ装置１５の前方に押し出される。そこで、回転工具７３と棒材９１との間にＺ軸方向の相対的な移動が発生しないように、第２タレット型刃物台４５のＺ３軸は、Ｚ１軸の移動量、送り速度、加減速度と同一になるように移動制御される。これが、Ｚ１軸とＺ３軸の同期制御である。
尚、このキー溝加工は第１タレット型刃物台４３を用いたが、第２タレット型刃物台４５を使用しても良い。この場合、棒材９１の四角面加工とキー溝加工とを同時に行うことはできないが、Ｚ１軸とＺ３軸の重畳制御を実行することにより可能になる。この場合は、Ｚ２軸はＺ３軸に対して必要に応じて重畳制御又は同期制御されることになる。Ｚ１軸をＺ３軸に同期又は重畳制御することによって加工の多様化をさらに向上させることができる。

一方、背面主軸台１７の背面主軸１９により取り上げられた製品１０１の背面への偏芯穴加工は、第２タレット６７に取り付けられた回転工具７５を使用し、背面主軸台１７のＺ２軸方向への移動により行われる。その際、背面主軸台１７のＺ２軸は、四角面加工に伴い第２タレット型刃物台４５の回転工具７３がＺ３軸方向に移動するため、回転工具７５と製品１０１との間のＺ軸方向の相対的な移動の差が偏芯穴加工の移動量、送り速度、加減速度となるように移動制御される。これがＺ２軸とＺ３軸の重量制御である。
尚、上記回転工具７５は工具ホルダ６９に取り付けられている。

さらに、図５に示すように、四角面加工に伴い第２タレット型刃物台４５の回転工具７５がＸ３軸、Ｙ３軸方向に移動するため、回転工具７５と製品１０１との間にＸ・Ｙ軸方向の相対的な移動が発生しないように、背面主軸台１７のＸ２軸、Ｙ２軸は、Ｘ３軸、Ｙ３軸の移動量、送り速度、加減速度と同一になるように移動制御される。これが（Ｘ２軸、Ｙ２軸）と（Ｘ３軸、Ｙ３軸）の２組同期制御である。従来の技術では、第２タレット型刃物台におけるＸ３、Ｙ３、Ｚ３軸の内の２軸又は３軸を用いた補間制御を行った正面加工とした場合は、Ｚ軸方向の重畳加工のみ許されるだけであった為、背面の加工を同時に行うことはできなかった。

以上のように、第２タレット型刃物台４５に対して、背面主軸台１７をＸ軸方向、Ｙ軸方向の２組同期制御とＺ軸方向の重量制御することにより、棒材９１に対する正面の四角面加工と製品１０１の背面への偏芯穴加工を同時に実行することができる。つまり、従来別々に行うしかなかった第２タレット型刃物台４５に取り付けられた正面用、背面用工具を用いた加工を同時に行うことができ、加工時間の短縮化を図ることができるのである。

次に、図６を参照して第２の加工例を説明する。まず、棒材９１の外径部への斜め穴加工は、第２タレット６７に取り付けられた回転工具１０３を使用し、第２タレット型刃物台４５のＸ３軸方向、Ｚ３軸方向への移動により実行される。上記回転工具１０３は工具ホルダ１０４を介して第２タレット６７に取り付けられている。

一方、背面主軸台１７の背面主軸１９により取り上げられた製品１０１の背面への穴加工は、第２タレット６７に取り付けられた固定工具１０５を用いて行われ、背面主軸台１７のＺ２軸方向への移動と背面主軸１９の回転とにより行われる。上記固定工具１０５は工具ホルダ１０８を介して第２タレット６７に取り付けられている。背面主軸台１７側のＺ２軸は、斜め穴加工に伴い第２タレット６７の回転工具１０３がＺ３軸方向に移動するため、回転工具１０５と製品１０１との間のＺ軸方向の相対的な移動の差が穴加工の移動量、送り速度、加減速度となるように重量制御される（Ｚ３軸とＺ２軸の重畳制御）。

又、斜め穴加工に伴い第２タレット６７の回転工具１０３がＸ３軸に移動するため、回転工具１０５と製品１０１との間にＸ軸方向の相対的な移動が発生しないように、背面主軸台１７のＸ２軸は、Ｘ３軸の移動量、送り速度、加減速度と同一になるように同期制御される（Ｘ３軸とＸ２軸の同期制御）。
このようにして、第２タレット方刃物台４５に対して、背面主軸台１７をＸ軸方向の同期制御とＺ軸方向の重量制御により、棒材９１に対する正面の斜め穴加工と製品１０１の背面への穴加工を同時に実行することが可能になる。

次に、図７乃至図１０を参照して第３の加工例を説明する。まず、棒材９１の正面穴加工は、第２タレット６７に取り付けられた固定工具１０７を用いて、主軸台５の主軸７の回転と、第２タレット型刃物台４５のＺ３軸方向の移動により行われる。又、上記固定工具１０７の横には回転工具１０９が取り付けられている。これら固定工具１０７、１０９は、工具ホルダ１１４を介して、第２タレット６７に取り付けられている。

一方、背面主軸台１７の背面主軸１９により取り上げられた製品１０１の背面穴加工は、第２タレット６７に取り付けられた固定工具１１１を用いて、背面主軸台１７のＺ２軸方向への移動と背面主軸１９の回転とにより行われる。又、上記固定工具１１１の横には回転工具１１３が取り付けられている。これら固定工具１１１、１１３も上記工具ホルダ１１４を介して第２タレット６７に取り付けられている。又、背面主軸台１７のＺ２軸は、正面穴加工に伴い、第２タレット６７の固定工具１０７がＺ３軸方向に移動するため、固定工具１１１と製品１０１の間のＺ軸方向の相対的な移動の差が背面穴加工の移動量、送り速度、加減速度となるように重量制御される（Ｚ３軸とＺ２軸の重畳制御）。

その後、固定工具１０７による正面穴加工が終了した状態を図８に示す。この時、固定工具１１１による背面穴加工は継続している。又、固定工具１０７がＺ３軸方向の移動により棒材９１から抜け出た状態を図９に示す。この時、固定工具１１１による背面穴加工は継続している。更に、固定工具１０９がＸ３軸方向の移動により棒材９１の中心に位置決めし正面穴加工を開始する状態を図１０に示す。この時も固定工具１１１による背面穴加工は継続している。

このように固定工具１０７から固定工具１０９への工具交換には、棒材９１から固定工具１０７をＺ軸方向に外した後、Ｘ３軸方向に移動して行われる。又、工具交換に伴い、第２タレット型刃物台４５が、Ｘ３、Ｚ３軸方向に移動するため、背面主軸台１７のＺ２軸は固定工具１１１と製品１０１との間のＺ軸方向の相対的な移動の差が背面穴加工の移動量、送り速度、加減速度となるように重量制御されると共に、背面主軸台１７のＸ２軸はＸ軸方向の相対的な移動が発生しないようにＸ３軸の移動量、送り速度、加減速度と同一になるように同期制御される。従って、第２タレット型刃物台４５に対して、背面主軸台１７をＸ軸方向の同期制御とＺ軸方向の重量制御させることにより、正面加工工具の交換中においても背面穴加工を継続することができる。
このように、タレット面に正面用、背面用加工工具をＸ方向に複数（少なくとも２本）備えさせるようにしたことにより、タレットを旋回させることなしに、新たな工具を用いた加工を、刃物台をＸ方向に移動させることのみで可能となる。
工具変換に要する時間を大幅に削減することが可能になり、その上さらにその工具交換を行っている時間をも加工に用いることができるという実用上極めて大きな相乗効果が得られるものである。

次に、図１１及び図１２を参照して第４の加工例を説明する。この場合には、まず、棒材９１の円筒部に対して、第２タレット６７に取り付けられた回転工具１１５によって斜め方向に延長された溝加工を施す。図１２はその溝１２０を示すものである。この溝加工は、第２タレット型刃物第台４５を、Ｚ３軸方向・Ｙ３軸方向に二次元的に移動させることにより実行される。上記回転工具１１５は工具ホルダ１１６を介して第２タレット６７に取り付けられている。

一方、背面主軸台１７側の背面主軸１９によって把持されている製品１０１に対しては、背面穴明け加工が実行される。これは、第２タレット６７に取り付けられた固定工具１１７を用いて背面主軸台１７のＺ２軸方向への移動と背面主軸１９の回転とにより行われる。上記固定工具１１７は工具ホルダ１１８を介して第タレット６７に取り付けられている。その際、回転工具１１７は、第２タレット型刃物台４５がＺ３軸方向・Ｙ３軸方向に二次元的に移動させる関係で、同方向にずれていく。

そこで、背面主軸台１７側をＸ３軸方向・Ｙ３軸方向に同期させるように、Ｚ２軸方向・Ｙ２軸方向に二次元的に移動させていくものである。つまり、Ｚ３軸方向・Ｙ３軸方向に対してＺ２軸方向・Ｙ２軸方向をそれぞれ同期させていくものである。それによって、正面側の溝加工と背面側の穴明け加工を同時に実行することができるものである。

次に、図１３及び図１４を参照して第５の加工例を説明する。この場合は、前記第３の加工例で説明した工具ホルダ１１４の正面側には、３個の固定工具１２１、１２３、１２５が配置されている。そして、最初の加工時には固定工具１２１を使用し、次いで、固定工具１２３を使用した加工に移行するものとする。

図７乃至図１０に示した第３の加工例の場合には、工具選択、すなわち、固定工具１０７から固定工具１０９に交換する場合に、固定工具１０７をＺ軸方向に外した後、Ｘ３軸方向に移動して行うようにした。これに対し、この第５の加工例の場合には、固定工具１２１から固定工具１２３に交換する場合に、固定工具１２１をＺ軸方向に外した後、第２タレット型刃物台４５をＸ３・Ｙ３軸方向に移動して行うことになる。

その際、背面主軸台１７のＺ２軸は固定工具１１１と製品１０１との間のＺ軸方向の相対的な移動の差が背面穴加工の移動量、送り速度、加減速度となるように重量制御されると共に、背面主軸台１７のＸ２軸、Ｙ２軸はＸ軸方向、Ｙ軸方向の相対的な移動が発生しないように、Ｘ３軸、Ｙ３軸の移動量、送り速度、加減速度と同一になるように同期制御されることになる。
第３の加工例にあっては、単一のタレット面に対して、正面用、背面用の加工工具をＸ方向のみに複数配置可能というものであったが、本例にあっては、Ｘ方向ばかりではなくＹ方向にも複数（少なくとも２本以上）配置可能としたことによって、Ｘ３、Ｙ３方向への補間動作をさせることによって、タレットの旋回をさせることなしに、新たな工具を用いての加工が可能になる。これによって、工具交換に要する時間を削減できるばかりではなく、加工種別をさらに大幅に増やすことができる上、さらに工具交換中にも加工が行える実用上極めて大きな効果を得ることができるものである。

以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、Ｘ２軸方向、Ｙ２軸方向、Ｚ２軸方向に移動可能な背面主軸台１７と、Ｘ３軸方向、Ｙ３軸方向、Ｚ３軸方向に移動可能な第２タレット型刃物台４５との間において、相互に平行な（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して、同期制御又は重畳制御を行わせるようにしているので、様々な正面側加工と背面側加工を同時に実行することが可能となり、それによって、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることが可能になる。
特に、この実施の形態の場合には、（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組を選択して同期制御又は重畳制御を実行させるものであり、よって、組み合わせのパターンは多種・多様であり、それによって、様々な加工に対して容易に対応することができるものである。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、ＮＣ自動旋盤の基本構成としては、図示したものに限定されず、様々な構成のものが想定される。
又、加工例として挙げたものはあくまで例であって、それ以外にも様々な加工例が想定される。
又、ＮＣ自動旋盤以外の工作機械に対しても適用可能である。

本発明は、相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせることにより、加工時間の短縮ひいては加工効率の向上を図ることができるように工夫した工作機械であり、例えば、ＮＣ自動旋盤に好適である。

本発明の一実施の形態を示す図で、ＮＣ自動旋盤の全体構成を示す平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第１の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第１の加工例における工具の移動方向を示す図で、図４のＶ−Ｖ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第２の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第３の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第３の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第３の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第３の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第４の加工例を示すＮＣ自動旋盤一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第４の加工例における工具の移動方向を示す図で、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第５の加工例における工具の選択方向を示す図で、ＮＣ自動旋盤の一部平面図である。本発明の一実施の形態を示す図で、第５の加工例を示す図で、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。

符号の説明

１基台
３テーブル
５主軸台
７主軸
９Ｚ１軸ガイドレール
１１Ｚ１軸ガイド部材
１７背面主軸台
１９背面主軸
２１Ｚ２軸ガイドレール
２３第１ベース部材
２５Ｚ２軸ガイド部材
２９Ｘ２ガイドレール
３１第２ベース部材
３３Ｘ２軸ガイド部材
３７Ｙ２軸ガイドレール
３９Ｙ２軸ガイド部材
４７Ｘ１軸ガイドレール
４９ベース部材
５１Ｘ１軸ガイド部材
５３Ｚ３軸ガイドレール
５５第１ベース部材
５７Ｚ３軸ガイド部材
５９Ｘ３ガイドレール
６１第２ベース部材
６３Ｘ３ガイド部材
６５第１タレット
６７第２タレット
６９工具ホルダ
７１正面加工用工具
７３背面加工用工具
７７背面加工用固定刃物台
７９背面加工用工具

Claims

相互に直交するＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に移動制御する第１制御系統と、
相互に直交すると共に上記第１制御系統のＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、Ｚ１軸方向に夫々平行なＸ２軸方向、Ｙ２軸方向、Ｚ２軸方向に移動制御する第２制御系統と、
相互に平行な（Ｘ１軸方向、Ｘ２軸方向）、（Ｙ１軸方向、Ｙ２軸方向）、（Ｚ１軸方向、Ｚ２軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、
を具備したことを特徴とする工作機械。
基台と、
上記基台上にあって主軸を備えた主軸台と、
上記基台上にあって上記主軸台に対向するように配置され背面主軸を備え上記主軸軸心方向に平行なＺ２軸方向、該Ｚ２軸方向に直交すると共に相互に直交するＸ２軸方向、Ｙ２軸方向に移動可能に配置された背面主軸台と、
上記基台上にあって上記主軸の側方に上記主軸軸心方向に平行なＺ３軸方向、該Ｚ３軸方向に直交すると共に相互に直交するＸ３軸方向、Ｙ３軸方向に移動可能に配置された刃物台と、
相互に平行な（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせる制御手段と、
を具備したことを特徴とするＮＣ自動旋盤。
請求項２記載のＮＣ自動旋盤において、
上記刃物台には正面加工用工具と背面加工用工具が取り付けられていて、
上記制御手段によって、相互に平行な（Ｘ２軸方向、Ｘ３軸方向）、（Ｙ２軸方向、Ｙ３軸方向）、（Ｚ２軸方向、Ｚ３軸方向）の組み合わせの内、少なくとも２組に関して同期制御又は重畳制御を行わせることにより、上記正面加工用工具による正面加工と上記背面加工用工具による背面加工を同時に実行するようにしたことを特徴とするＮＣ自動旋盤。