JP2694174B2 - Ｎｃ加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はNC加工機、詳しくは回転駆動する複数の工具
を選択的に使用して、一連の加工作業を予め設定された
作動プログラムに基づいて実行するNC加工機に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、この種のNC加工機はATCを備えており、このATC
に収容された多数の工具の中から作動プログラムに基い
て実行する加工内容に応じた工具を選択するとともに、
同工具と主軸ヘッドに装着されている工具とを前記ATC
にて交換した後、加工作業を実行するようになってい
る。

一方、加工技術が進歩して高精度の加工を実施できる
ようになると、それに伴い加工機の振動による加工精度
の低下が無視できなくなり、特に研削盤の場合には要求
される研削精度が高いばかりでなく、砥石が高速回転す
るため砥石の僅かのアンバランスでも振動が発生し易
く、砥石のバランスを修正するための装置が要望されて
いる。

そこで、上記要求に応じるために研削盤においてはそ
の砥石のバランスを修正するためのバランス修正装置が
提案されている。同装置は多数のポケットを環状に並べ
たバランスディスクを砥石側面に装着するとともに、そ
の特定のポケット内に水を選択的に注入するための噴射
ノズルを、バランスディスクの前面に対向するように砥
石カバーにて支持している。

そして、砥石のバランス状態を検出するバランス検出
装置によって砥石のどの箇所が重いかを検出し、この重
い箇所と180゜ずれた位相に対応するバランスディスク
のポケットに前記噴射ノズルにて水を注入すると、この
水が砥石の回転による遠心力によってポケット内に溜ま
って砥石の重心位置を変更し、そのバランスを修正する
ようになっている。

以上のバランス修正装置は数値制御でなはい通常の研
削盤の砥石のバランス修正に使用されるものであるが、
それ以外の加工機の工具や上述したようなATCを備えたN
C加工機の全ての工具にそれぞれ適用することが考えら
れる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記バランス修正装置をATCを備えたNC加
工機に適用した場合には、主軸ヘッドに装着されて回転
中の工具はその遠心力で前記ポケット内の水を保持する
ことができるが、同工具が加工を終えて工具交換装置に
収容されると、遠心力が削減するためポケット内の水が
こぼれ、再度この工具を使用するには改めてバランスを
修正し直す必要がある。

ところが、上記NC加工機の工具には砥石カバーのよう
な噴射ノズルを支持できる部材が設けられておらず、工
具に対して噴射ノズルを対向するように配設することが
できない。

また、何らかの支持部材を設けて工具の前面に噴射ノ
ズルを位置させると、同支持部材が工具の加工動作を妨
げるという問題が生じる。

本発明の目的は、バランス修正装置により工具のバラ
ンスを修正し、高い精度で加工を行なうことができるNC
加工機を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のNC加工機は、回転駆動される複数の工具を選
択的に使用するための工具交換手段を備え、一連の加工
作業を予め設定された作動プログラムに基いて実行する
NC加工機において、環状に列設された多数のポケットを
備え、前記各工具にそれぞれ取着されたバランスディス
クと、前記工具の移動範囲の特定位置に設けられ、バラ
ンシング液体を噴射し得る噴射ノズルと、加工作業に使
用する工具を回転させるとともに前記特定位置に移動さ
せ、バランスディスクのポケットを前記噴射ノズルに所
定の間隔をおいて対向させる第一の制御手段と、前記回
転中の工具のバランスを修正すべく、前記噴射ノズルを
駆動制御してバランスディスクを特定ポケットにバラン
シング液体を注入させる第二の制御手段とを備えたもの
である。

［作用］ 加工作業に使用すべく工具交換手段にて交換された工
具は、その移動領域の特定位置に設けられた噴射ノズル
まで第一の制御手段により移動され、同工具に取り付け
られたバランスディスクのポケットは噴射ノズルに対向
する。バランスディスクのポケット内には第二の制御手
段にて駆動制御される噴射ノズルからバランシング液体
が注入され、これにより工具のバランスが修正される。
その後、このバランスの修正された工具は予め設定され
た作動プログラムに基いて加工作業を行なう。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って
説明する。

第1,2図に示すように、本実施例のNC加工機のフレー
ム１上にはサドル２が左右方向へ移動し得るように設け
られ、同サドル２上にはテーブル３が設置されている。
前記サドル２の上面はカバー４によって閉塞され、テー
ブル３上に固定されたワークＷはこのカバー４によって
閉塞された空間内で加工されるようになっている。

前記フレーム１上におけるサドル２の後方には前後方
向へ移動するようにコラム５が設置され、同コラム５の
前面に設けられた主軸ヘッド６は前記サドル２上のカバ
ー４内に突出するとともに、コラム５に対して上下方向
へ移動し得るようになっている。また、前記主軸ヘッド
６に取り付けられた工具Ｔは図示しないモータにて回転
駆動されるようになっている。

第１〜３図に示すように、前記フレーム１におけるサ
ドル２の一側には工具交換手段としての自動工具交換装
置７（以下、ATCという）の工具収容部８が設置され、
同工具収容部８には多数の工具Ｔが収容されている。

前記工具収容部８の前側にはATC7の工具交換部９が設
置され、同交換部９には両側に一対の爪10aを備えた把
持アーム10が設けられている。そして、工具交換部９は
前記工具収容部８の特定の工具Ｔを選択的に把持アーム
10にて把持し、この工具Ｔを前記主軸ヘッド６に取り付
けられている工具Ｔと交換するようになっている。

一方、第4,5図に示すように、各工具Ｔにはバランス
ディスク11がそれぞれ取着され、各バランスディスク11
の前面には多数のポケット11aが環状に列設されるとと
もに、各ポケット11aの外側半分をリングプレート12に
て閉塞されている。また、各工具Ｔの内、第５図
（ａ），（ｂ）に示すように砥石を備えたものにおいて
は、前記リングプレート12の外周縁がバランスディスク
11の外周から外方へはみ出ている。

第1,2図に示すように、主軸ヘッド６に取り付けられ
た工具Ｔは、前記サドル２の左右方向への移動、コラム
５の前後方向への移動、及び主軸ヘッド６の上下方向へ
の移動によって前述したサドル２上のカバー４内におい
て直方体状の移動領域Ｅを有し、この移動領域Ｅの一側
にはソレノイドの駆動により開閉動作を行なう噴射ノズ
ル13が設けられ、同ノズル13は一対のチューブ13aから
それぞれ圧送される水とエアとのいずれか一方を選択的
に噴射し得るようになっている。

一方、第１〜３図に示すように、前記主軸ヘッド６に
は加速度ピックアップ14が取り付けられ、この主軸ヘッ
ド６に生じる振動を検出するようになっている。また、
主軸ヘッド６内には原点検出センサ15（第６図参照）が
設けられ、主軸が１回転する間に原点検出信号を１回出
力するようになっている。

また、第１図に示すように、NC加工機には第一の制御
手段としての加工動作制御盤16が設置され、同加工動作
制御盤16にはワークＷを加工のための作動プログラムを
入力するキーボード、作動プログラムの入力状態を表示
するディスプレイが設けられている。そして、作業者が
キーボードによって入力した作動プログラムに従ってNC
加工機は前記ATC7の工具交換動作を含めた各種の加工動
作を行なうようになっている。

一方、第１図に示すように、前記加工動作制御盤16の
横には前記主軸ヘッド６に取り付けられた工具Ｔのバラ
ンスを修正するための第二の制御手段としてのバランス
制御盤17が設けられ、第６図に示すように、このバラン
ス制御盤17に内装された中央処理装置18（以下、CPUと
いう）の入力側には、前記加速度ピックアップ14がバン
ドパスフィルタ19を介して接続されるとともに、前記原
点検出センサ15、及び前記加工動作制御盤16が接続さ
れ、出力側にはソレノイド駆動回路20を介して前記噴射
ノズル13が接続されている。

また、前記CPU18にはランダムアクセスメモリ21（RA
M）、並びにリードオンリメモリ22（ROM）が接続され、
ROM22には工具Ｔのバランスを修正するためのプログラ
ムが記憶されており、CPU18はこのプログラムに従って
工具Ｔのバランスを修正するようになっている。なお、
前記RAM21はCPU18が行なう処理のデータを一時的に記憶
するようになっている。

そして、CPU18は前記原点検出センサ15からの原点検
出信号に基いて工具Ｔの回転数を特定するとともに、こ
の回転数を中心周波数とするように前記バンドパスフィ
ルタ19を制御する。さらに、CPU18はバンドパスフィル
タ19を介して入力された加速度ピックアップ14の検出信
号（この検出信号が示す振動量は工具Ｔのアンバランス
に起因する振動の大きさと推定される）と、前記原点検
出センサ15からの原点検出信号に基いて工具Ｔのバラン
ス状態、すなわち工具Ｔのどの位相が重いかを特定する
ようになっている。

さらに、CPU18は上述のようにして特定された工具Ｔ
のバランス状態に基いて、前記ソレノイド駆動回路20を
介して噴射ノズル13を駆動制御し、工具Ｔとともに回転
中の前記バランスディスク11のポケット11aの内、工具
Ｔの重い箇所と180゜位相のずれた箇所に対応するポケ
ット11aに所定量の水を注入するようになっている。こ
れにより工具Ｔの重心位置が移動してバランスが修正さ
れる。CPU18はこの修正作業を繰り返しつつ前記加速度
ピックアップ14からの検出信号に基いて工具Ｔの振動量
が所定値以下か否かを判定し、振動量が所定値以下にな
るまで修正作業を続行する。さらに、CPU18はバランス
修正作業が終了すると前記加工動作制御盤16に制御信号
を出力する。

一方、CPU18は前記ソレノイド駆動回路20を介して噴
射ノズル13を駆動制御し、噴射ノズル13からエアを連続
的に噴射するようになっている。これによりポケット11
a内に溜った水が外部に排除される。

なお、前述したように砥石を備えた工具Ｔにおいて
は、リングプレート12の外周縁がバランスディスク11の
外周から外方へはみ出ているため、ポケット11a内から
出た水はリングプレート12の外周縁から下方へ滴り、こ
の水が工具Ｔの砥石に付着することはない。

仮に砥石に水が付着したまま前記ATCに収容するとこ
の水が砥石に浸透し、再びこの工具Ｔにて加工を行なう
と砥石に浸透した水が遠心力で砥石内において移動し、
これにより工具Ｔのバランスが刻々と変動してしまうと
いう不具合が生じる。本実施例のNC加工機においては砥
石に水が付着しないため、上述の不具合を未然に防止す
ることができる。

次に、上記のように構成されたNC加工機の作用を説明
する。

まず、作業者はワークＷに所定の加工を施すべく、前
記加工動作制御盤16のキーボードによって作動プログラ
ムを入力する。この際、前記ATC7により主軸ヘッド６の
工具Ｔを交換した後、主軸ヘッド６に取り付けられた工
具Ｔを所定速度で回転させるとともに、第１図に仮想線
で示すように、同工具Ｔに取着されたバランスディスク
11のポケット11aが前記噴射ノズル13と対向するように
工具Ｔを移動させ、この動作が完了すると前記バランス
制御盤17に制御信号を出力するようにプログラムする。
なお、上述の加工機の動作はATC7により工具Ｔを交換す
る都度実施するようにする。

そして、前述したプログラムに従ってNC加工機が加工
作業を実行し、前記ATC7により主軸ヘッド６の工具Ｔを
交換すると、加工機は主軸ヘッド６に取り付けられた工
具Ｔを第１図に仮想線で示すように移動させ、同工具Ｔ
に取着されたバランスディスク11のポケット11aが噴射
ノズル13に対向させるとともに、前記バランス制御盤17
のCPU18に制御信号を出力する。

前記加工動作制御盤16からの制御信号を入力したCPU1
8は、前述したように噴射ノズル13からエアを噴出して
ポケット11a内に溜っている水を全て除去する。なお、
このポケット11a内の水は以前この工具Ｔを使用する際
に行なったバランス修正により、噴射ノズル13からポケ
ット11a内に注入された水である。

さらに、CPU18は前述したように噴射ノズル13を駆動
制御して、噴射ノズル13に対向している工具Ｔのバラン
スを修正し工具Ｔの回転による振動を防止する。その
後、CPU18は前記加工動作制御盤16に制御信号を出力す
る。

加工動作制御盤16はCPU18から制御信号を入力する
と、前記噴射ノズル13の対向位置にある工具Ｔを移動さ
せ、作動プログラムに従ってこの工具ＴにてワークＷを
加工する。そして、前記ATC7によって主軸ヘッド６の工
具Ｔを別の工具Ｔと交換した場合には、その都度上述し
たポケット11a内の水の除去と工具Ｔのバランス修正を
行なう。

このように本実施例のNC加工機においてはATC7により
主軸ヘッド６に取り付けた工具Ｔのバランスを修正した
後に同工具Ｔにより加工を行なうようにしたため、常に
バランス状態の良好な工具Ｔにて高い精度の加工を実施
することができる。

なお、第５図（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記各工
具Ｔに取着されたバランスディスク11の径は、工具Ｔの
重量やその径等によって異なり、重量が重く径の大きい
工具Ｔほど大きな径のバランスディスク11を取着するの
が望ましい。そして、バランスディスク11の径が相違す
れば同ディスク11を噴射ノズル13に対向させたときのデ
ィスク11の回転中心と噴射ノズル13との距離Ｘも相違す
る。また、工具Ｔに対するバランスディスク11の取着位
置は工具Ｔの形状によって相違する。そして、バランス
ディスク11の取着位置が相違すれば同ディスク11を噴射
ノズル13に対向させたときの主軸ヘッド６と噴射ノズル
13との距離Ｙも相違する。

従って、本実施例のNC加工機においては、主軸ヘッド
６の工具Ｔに取着されたバランスディスク11のポケット
11aを噴射ノズル13に正確に対向させるために、上述し
た各工具Ｔのバランスディスク11の相違を加味して工具
Ｔの位置設定を行なっている。

なお、本実施例のNC加工機は工具Ｔのバランス修正の
ためのバランシング液体として通常の水を使用したが、
バランスディスク11のポケット11a内に注入されたバラ
ンシング液体が蒸発して工具Ｔのバランスが狂うことが
ないように、蒸発が緩慢な液体であれば水に限定される
ことはなく、例えば、低粘度のオイルを使用してもよ
い。

また、本実施例のNC加工機は切削加工を行なう工具Ｔ
の他に、砥石を備え研削加工を行なう工具Ｔも使用する
ように構成されていたが、回転駆動され高度なバランス
が要求される工具Ｔであればどんなものでもよい。

さらに、本実施例のNC加工機は工具Ｔの加工動作を妨
げることがないように噴射ノズル13を工具Ｔの移動領域
Ｅの一側に設置したが、これに限定されることはなく、
例えば、移動領域Ｅ内の通常の加工においては使用しな
い箇所に噴射ノズル13を設置してもよい。

一方、本実施例のNC加工機は全ての工具Ｔにバランス
ディスク11を取着してバランスを修正するように構成し
たが、精度が要求される加工を行なう工具Ｔのみバラン
スを修正するようにしてもよい。

また、本実施例のNC加工機のバランスディスク11は工
具Ｔと別体であったが、工具Ｔに直接バランスディスク
11のポケット11aを形成してもよい。

さらに、本実施例のNC加工機は主軸ヘッド６が水平に
設けられていたが、どのような向きに主軸ヘッド６が設
定されていてもよく、例えば、主軸ヘッド６が下方を向
くように設けられている場合でも、前記噴射ノズル13に
よって下方から注入された水は遠心力でポケット11a内
に保持されるため支承なくバランス修正を行なうことが
できる。

また、本実施例のNC加工機は工具Ｔの移動領域Ｅの一
側に単に噴射ノズル13を設置しただけであったが、例え
ば、第７図に示すように、バランスディスク11の前面を
覆うようにカバー23を設けるとともに、同カバー23に図
示しない真空ポンプに接続された吸引ノズル24を設けて
もよい。そして、噴射ノズル13からエアを噴射してポケ
ット11a内の水を除去する際には、真空ポンプを作動さ
せポケット11a内から飛散した水を吸引ノズル24で吸い
取り、この水が外部に飛散するのを防止してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のNC加工機によれば、バ
ランス修正装置により工具のバランスを修正し、高い精
度で加工を行なうことができるという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のNC加工機の平面図、第２図は同じく
部分正面図、第３図は同じく部分斜視図、第４図は工具
に取着されたバランスディスクと噴射ノズルの正面図、
第５図（ａ）〜（ｃ）は工具によって主軸ヘッドと噴射
ノズルとの距離が相違する状態を示す説明図、第６図は
バランス制御盤の電気的構成を示すブロック図、第７図
は噴射ノズルにカバーを設けた別例を示す説明図であ
る。 ７は工具交換手段としてのATC、11はバランスディス
ク、11aはポケット、13は噴射ノズル、16は第一の制御
手段としての加工動作制御盤、17は第二の制御手段とし
てのバランス制御盤、Ｔは工具、Ｅは移動領域である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動される複数の工具（Ｔ）を選択的
   に使用するための工具交換手段（７）を備え、一連の加
   工作業を予め設定された作動プログラムに基いて実行す
   るNC加工機において、 環状に列設された多数のポケット（11a）を備え、前記
   各工具（Ｔ）にそれぞれ取着されたバランスディスク
   （11）と、 前記工具（Ｔ）の移動範囲（Ｅ）の特定位置に設けら
   れ、バランシング液体を噴射し得る噴射ノズル（13）
   と、 加工作業に使用する工具（Ｔ）を回転させるとともに前
   記特定位置に移動させ、バランスディスク（11）のポケ
   ット（11a）を前記噴射ノズル（13）に所定の間隔をお
   いて対向させる第一の制御手段（16）と、 前記回転中の工具（Ｔ）のバランスを修正すべく、前記
   噴射ノズル（13）を駆動制御してバランスディスク（1
   1）の特定ポケット（11a）にバランシング液体を注入さ
   せる第二の制御手段（17）と を備えたNC加工機。