JP2702575B2 - ワーク交換方法 - Google Patents
ワーク交換方法Info
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
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- G05B2219/30—Nc systems
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Numerical Control (AREA)
- Turning (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はワーク交換方法に関し、特に少なくとも2個
の主軸ヘッドを有するCNC(数値制御装置)旋盤におけ
るワーク交換方法に関する。
の主軸ヘッドを有するCNC(数値制御装置)旋盤におけ
るワーク交換方法に関する。
ワークの加工をより効率的に行うために2個の主軸ヘ
ッドと、2台の刃物台を有する4軸旋盤が広く使用され
ている。このような4軸旋盤においては一方の主軸ヘッ
ドのチャックで旋削加工を行い、加工が終了すると他方
の主軸ヘッドのチャックでワークを把持して、反対側の
面の旋削加工を行う。
ッドと、2台の刃物台を有する4軸旋盤が広く使用され
ている。このような4軸旋盤においては一方の主軸ヘッ
ドのチャックで旋削加工を行い、加工が終了すると他方
の主軸ヘッドのチャックでワークを把持して、反対側の
面の旋削加工を行う。
図に基づいて、簡単に従来技術を説明する。第4図
(a)、(b)及び(c)は2個の主軸ヘッドを有する
CNC旋盤のワーク交換の説明図である。第4図(a)は
ワーク交換の概要を表している。図において、主軸ヘッ
ドA1にチャックA2が設けられ、ワーク5を把持してい
る。刃物台A3による加工が完了すると、主軸ヘッドB6が
ワーク5の位置まで移動し、チャックB7でワーク5を把
持する。チャックA2は開き、主軸ヘッドB6は加工位置ま
で戻り、刃物台8Bでワーク5を加工する。第4図(b)
は主軸ヘッドB6のチャックB7が正常にワーク5を把持し
たことを示している。第4図(c)は主軸ヘッドB6のチ
ャックB7が正常にワーク5を把持していないことを示し
ている。
(a)、(b)及び(c)は2個の主軸ヘッドを有する
CNC旋盤のワーク交換の説明図である。第4図(a)は
ワーク交換の概要を表している。図において、主軸ヘッ
ドA1にチャックA2が設けられ、ワーク5を把持してい
る。刃物台A3による加工が完了すると、主軸ヘッドB6が
ワーク5の位置まで移動し、チャックB7でワーク5を把
持する。チャックA2は開き、主軸ヘッドB6は加工位置ま
で戻り、刃物台8Bでワーク5を加工する。第4図(b)
は主軸ヘッドB6のチャックB7が正常にワーク5を把持し
たことを示している。第4図(c)は主軸ヘッドB6のチ
ャックB7が正常にワーク5を把持していないことを示し
ている。
しかし、従来の2個の主軸ヘッドを有するCNC旋盤に
おけるワーク交換方式では、ワークとチャック間の間隙
が多少有ってもそのままワークを加工していたので、例
えばワークとチャック間に異物が挟まった場合でもワー
クはそのまま加工され、仕上がったワークは正しい寸法
で加工されない。また場合によってはワークがチャック
で完全に掴まれず、加工中に落ちたり、ツールとワーク
とが早送りでぶつかるという問題もある。
おけるワーク交換方式では、ワークとチャック間の間隙
が多少有ってもそのままワークを加工していたので、例
えばワークとチャック間に異物が挟まった場合でもワー
クはそのまま加工され、仕上がったワークは正しい寸法
で加工されない。また場合によってはワークがチャック
で完全に掴まれず、加工中に落ちたり、ツールとワーク
とが早送りでぶつかるという問題もある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
チャックがワークを正確に把持し、精密な加工が行える
2個の主軸ヘッドを有するCNC旋盤におけるワーク交換
方法を提供することを目的とする。
チャックがワークを正確に把持し、精密な加工が行える
2個の主軸ヘッドを有するCNC旋盤におけるワーク交換
方法を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、 少なくとも2個の主軸ヘッドを有するCNC旋盤でのワ
ーク交換方法において、第1の主軸ヘッドでの加工を行
い、第2の主軸ヘッドの送りを制御するサーボモータを
トルクリミット状態にして、第1の主軸ヘッドの方向に
送り、前記第2の主軸ヘッドの移動が完了した時点で、
プログラミングされた前記第2の主軸ヘッドの位置と実
際の位置との差であるエラー量を調べ、前記エラー量が
所定の値以下であることによって、第2の主軸ヘッドの
チャックが正常にワークを把持したことを確認すること
を特徴とするワーク交換方法が、提供される。
ーク交換方法において、第1の主軸ヘッドでの加工を行
い、第2の主軸ヘッドの送りを制御するサーボモータを
トルクリミット状態にして、第1の主軸ヘッドの方向に
送り、前記第2の主軸ヘッドの移動が完了した時点で、
プログラミングされた前記第2の主軸ヘッドの位置と実
際の位置との差であるエラー量を調べ、前記エラー量が
所定の値以下であることによって、第2の主軸ヘッドの
チャックが正常にワークを把持したことを確認すること
を特徴とするワーク交換方法が、提供される。
第1の主軸ヘッドでワークの旋削加工を終えると第2
の主軸ヘッドの送り軸のサーボモータにトルクリミッタ
をかけ、第2の主軸ヘッドをワークの位置まで移動させ
る。サーボモータのエラー量を調べ、第2の主軸ヘッド
が正常にワークを把持したことを確認する。エラー量に
より、そのまま加工したり、エラー量に相当する分だけ
座標を移動してから加工したり、アラームを発してCNC
を停止させたりする。
の主軸ヘッドの送り軸のサーボモータにトルクリミッタ
をかけ、第2の主軸ヘッドをワークの位置まで移動させ
る。サーボモータのエラー量を調べ、第2の主軸ヘッド
が正常にワークを把持したことを確認する。エラー量に
より、そのまま加工したり、エラー量に相当する分だけ
座標を移動してから加工したり、アラームを発してCNC
を停止させたりする。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は本発明を実施するための数値制御装置(CN
C)のハードウェアのブロック図である。図において、1
0は数値制御装置(CNC)である。プロセッサ11は数値制
御装置(CNC)10全体の制御の中心となるプロセッサで
あり、バス21を介して、ROM12に格納されたシステムプ
ログラムを読み出し、このシステムプログラムに従っ
て、数値制御装置(CNC)10全体の制御を実行する。RAM
13には一時的な計算データ、表示データ等が格納され
る。RAM13にはSRAMが使用される。CMOS14には工具補正
量、ピッチ誤差補正量、NCプログラム及びパラメータ等
が格納される。CMOS14は、図示されていないバッテリで
バックアップされ、数値制御装置(CNC)10の電源がオ
フされても不揮発性メモリとなっているので、それらの
データはそのまま保持される。
C)のハードウェアのブロック図である。図において、1
0は数値制御装置(CNC)である。プロセッサ11は数値制
御装置(CNC)10全体の制御の中心となるプロセッサで
あり、バス21を介して、ROM12に格納されたシステムプ
ログラムを読み出し、このシステムプログラムに従っ
て、数値制御装置(CNC)10全体の制御を実行する。RAM
13には一時的な計算データ、表示データ等が格納され
る。RAM13にはSRAMが使用される。CMOS14には工具補正
量、ピッチ誤差補正量、NCプログラム及びパラメータ等
が格納される。CMOS14は、図示されていないバッテリで
バックアップされ、数値制御装置(CNC)10の電源がオ
フされても不揮発性メモリとなっているので、それらの
データはそのまま保持される。
インタフェース15は外部機器31用のインタフェースで
あり、紙テープリーダ、紙テープパンチャー、紙テープ
リーダ・パンチャー等の外部機器31が接続される。紙テ
ープリーダからはNCプログラムが読み込まれ、また、数
値制御装置(CNC)10内で編集された加工プログラムを
紙テープパンチャーに出力することができる。
あり、紙テープリーダ、紙テープパンチャー、紙テープ
リーダ・パンチャー等の外部機器31が接続される。紙テ
ープリーダからはNCプログラムが読み込まれ、また、数
値制御装置(CNC)10内で編集された加工プログラムを
紙テープパンチャーに出力することができる。
PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)16はC
NC10に内蔵され、ラダー形式で作成されたシーケンスプ
ログラムで機械側を制御する。すなわち、加工プログラ
ムで指令された、M機能、S機能及びT機能に従って、
これらをシーケンスプログラムで機械側で必要な信号に
変換し、I/Oユニット17から機械側に出力する。この出
力信号は機械側のマグネット等を駆動し、油圧バルブ、
空圧バルブ及び空気アクチュエイタ等を作動させる。ま
た、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤のスイッ
チ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセッサ11
に渡す。
NC10に内蔵され、ラダー形式で作成されたシーケンスプ
ログラムで機械側を制御する。すなわち、加工プログラ
ムで指令された、M機能、S機能及びT機能に従って、
これらをシーケンスプログラムで機械側で必要な信号に
変換し、I/Oユニット17から機械側に出力する。この出
力信号は機械側のマグネット等を駆動し、油圧バルブ、
空圧バルブ及び空気アクチュエイタ等を作動させる。ま
た、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤のスイッ
チ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセッサ11
に渡す。
グラフィック制御回路18は各軸の現在位置、アラー
ム、パラメータ、画像データ等のディジタルデータを画
像信号に変換して出力する。この画像信号はCRT/MDIユ
ニット25の表示装置26に送られ、表示装置26に表示され
る。インタフェース19はCRT/MDIユニット25内のキーボ
ード27からのデータを受けて、プロセッサ11に渡す。
ム、パラメータ、画像データ等のディジタルデータを画
像信号に変換して出力する。この画像信号はCRT/MDIユ
ニット25の表示装置26に送られ、表示装置26に表示され
る。インタフェース19はCRT/MDIユニット25内のキーボ
ード27からのデータを受けて、プロセッサ11に渡す。
インタフェース20は手動パルス発生器32に接続され、
手動パルス発生器32からのパルスを受ける。手動パルス
発生器32は機械操作盤に実装され、手動で機械稼働部を
精密に位置決めするのに使用する。
手動パルス発生器32からのパルスを受ける。手動パルス
発生器32は機械操作盤に実装され、手動で機械稼働部を
精密に位置決めするのに使用する。
軸制御回路41〜44はプロセッサ11からの各軸の移動指
令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ51〜54に出力す
る。サーボアンプ51〜54はこの移動指令を受けて、各軸
のサーボモータ61〜64を駆動する。サーボモータ61〜64
には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、この
パルスコーダから位置信号がパルス列としてフィードバ
ックされる。場合によっては、位置検出器として、リニ
アスケールが使用される。また、このパルス列をF/V
(周波数/速度)変換することにより、速度信号を生成
することができる。図ではこれらの位置信号のフィード
バックライン及び速度フィードバックは省略してある。
令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ51〜54に出力す
る。サーボアンプ51〜54はこの移動指令を受けて、各軸
のサーボモータ61〜64を駆動する。サーボモータ61〜64
には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、この
パルスコーダから位置信号がパルス列としてフィードバ
ックされる。場合によっては、位置検出器として、リニ
アスケールが使用される。また、このパルス列をF/V
(周波数/速度)変換することにより、速度信号を生成
することができる。図ではこれらの位置信号のフィード
バックライン及び速度フィードバックは省略してある。
ここで、サーボモータ61、62は刃物台Aと主軸ヘッド
Aを制御し、サーボモータ63、64は刃物台Bと主軸ヘッ
ドBを制御する。またサーボモータ64にはトルクリミッ
タが設けられており、主軸ヘッドAから主軸ヘッドBに
ワーク交換する場合に、送り軸を介して主軸ヘッドBを
移動させ、適切な圧力でワークに接触させる。主軸ヘッ
ドBがワークに接触した時に、送り軸エラー量が検出さ
れ、このエラー量はプログラミングされた主軸ヘッドB
の位置と実際の位置との差であり、メモリに格納されワ
ーク加工時にエラー量に相当する分を必要に応じて座標
移動に利用される。メモリに格納されたエラー量は次の
加工サイクルまでにフォローアップされる。
Aを制御し、サーボモータ63、64は刃物台Bと主軸ヘッ
ドBを制御する。またサーボモータ64にはトルクリミッ
タが設けられており、主軸ヘッドAから主軸ヘッドBに
ワーク交換する場合に、送り軸を介して主軸ヘッドBを
移動させ、適切な圧力でワークに接触させる。主軸ヘッ
ドBがワークに接触した時に、送り軸エラー量が検出さ
れ、このエラー量はプログラミングされた主軸ヘッドB
の位置と実際の位置との差であり、メモリに格納されワ
ーク加工時にエラー量に相当する分を必要に応じて座標
移動に利用される。メモリに格納されたエラー量は次の
加工サイクルまでにフォローアップされる。
スピンドル制御回路71、72はスピンドル回転指令及び
スピンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、ス
ピンドルアンプ81、82にスピンドル速度信号を出力す
る。スピンドルアンプ81、82はこのスピンドル速度信号
を受けて、スピンドルモータ91、92を指令された回転速
度で回転させる。スピンドルモータ91は主軸Aに、スピ
ンドルモータ92は主軸Bに図示されていない歯車あるい
はベルト結合されている。
スピンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、ス
ピンドルアンプ81、82にスピンドル速度信号を出力す
る。スピンドルアンプ81、82はこのスピンドル速度信号
を受けて、スピンドルモータ91、92を指令された回転速
度で回転させる。スピンドルモータ91は主軸Aに、スピ
ンドルモータ92は主軸Bに図示されていない歯車あるい
はベルト結合されている。
スピンドルモータ91、92には図示されていない歯車あ
るいはベルトでポジションコーダ101、102が結合されて
いる。従って、ポジションコーダ101、102は主軸A及び
主軸Bに同期して回転し、帰還パルスを出力し、その帰
還パルスはインタフェース110を経由して、プロセッサ1
1によって、読み取られる。この帰還パルスは刃物台A
あるいは刃物台Bをスピンドルモータ91、92に同期して
移動させてネジ切り等の加工を行うために使用される。
るいはベルトでポジションコーダ101、102が結合されて
いる。従って、ポジションコーダ101、102は主軸A及び
主軸Bに同期して回転し、帰還パルスを出力し、その帰
還パルスはインタフェース110を経由して、プロセッサ1
1によって、読み取られる。この帰還パルスは刃物台A
あるいは刃物台Bをスピンドルモータ91、92に同期して
移動させてネジ切り等の加工を行うために使用される。
第2図(a)、(b)及び(c)は本発明の一実施例
におけるワーク交換方式の説明図である。第2図
(a)、(b)及び(c)では第4図と同じ要素には同
じ符号を付してある。第2図(a)において、第1の主
軸ヘッドA1に設けられたチャックA2で把持されたワーク
5の加工が完了し、第2の主軸ヘッドB6が第1の主軸ヘ
ッドA1の方向に移動する状態を示している。この時主軸
ヘッドB6に設けられたチャックB7はワーク5を把持する
ため開いている。トルクリミットをかけた状態で、サー
ボモータ64は主軸ヘッドB6を移動させる。
におけるワーク交換方式の説明図である。第2図
(a)、(b)及び(c)では第4図と同じ要素には同
じ符号を付してある。第2図(a)において、第1の主
軸ヘッドA1に設けられたチャックA2で把持されたワーク
5の加工が完了し、第2の主軸ヘッドB6が第1の主軸ヘ
ッドA1の方向に移動する状態を示している。この時主軸
ヘッドB6に設けられたチャックB7はワーク5を把持する
ため開いている。トルクリミットをかけた状態で、サー
ボモータ64は主軸ヘッドB6を移動させる。
第2図(b)において、トルクリミット作用により、
主軸ヘッドB6はワーク5に一定の圧力で接触する。ここ
でサーボモータ64のエラー量(サーボの溜まり量)dが
調べられる。プログラムされたワーク交換に伴う移動誤
差を零とすれば、このサーボモータ64のエラー量dは主
軸ヘッドB6とワーク5との間隙sとなって現れる。エラ
ー量dが第1の許容値以下であれば、チャックB7は閉じ
てワーク5を把持し、加工位置に移動する。
主軸ヘッドB6はワーク5に一定の圧力で接触する。ここ
でサーボモータ64のエラー量(サーボの溜まり量)dが
調べられる。プログラムされたワーク交換に伴う移動誤
差を零とすれば、このサーボモータ64のエラー量dは主
軸ヘッドB6とワーク5との間隙sとなって現れる。エラ
ー量dが第1の許容値以下であれば、チャックB7は閉じ
てワーク5を把持し、加工位置に移動する。
第2図(c)は、主軸ヘッドB6のチャックB7がワーク
5を把持して加工位置に戻った状態を示している。
5を把持して加工位置に戻った状態を示している。
第1図は本発明によるワーク交換方式のフローチャー
トである。図において、Sに続く数値はステップ番号を
示す。
トである。図において、Sに続く数値はステップ番号を
示す。
〔S1〕主軸ヘッドBが待機している。
〔S2〕主軸ヘッドAのワーク加工が完了する。
〔S3〕チャックBが開く。
〔S4〕主軸ヘッドBが移動し、ワークに一定圧で接触す
る。すなわち、主軸ヘッドBの送り軸であるサーボモー
タ64にトルクリミットがかけられている。
る。すなわち、主軸ヘッドBの送り軸であるサーボモー
タ64にトルクリミットがかけられている。
〔S5〕サーボモータ64のエラー量dを調べる。第1のエ
ラー許容値をd1、第2のエラー許容値をd2とし、d1<d2
の関係にあるものとする。送り軸のエラー量dが第2の
エラー許容値d2より大きいかどうかを判断し、大きい場
合はS10へ、小さい場合はS6に進む。
ラー許容値をd1、第2のエラー許容値をd2とし、d1<d2
の関係にあるものとする。送り軸のエラー量dが第2の
エラー許容値d2より大きいかどうかを判断し、大きい場
合はS10へ、小さい場合はS6に進む。
〔S6〕チャックBを閉じ、ワークを把持し、加工位置に
戻る。
戻る。
〔S7〕送り軸のエラー量dが第1のエラー許容値d1より
大きいかどうかを判断し、大きい場合はS8へ、小さい場
合はS9に進む。
大きいかどうかを判断し、大きい場合はS8へ、小さい場
合はS9に進む。
〔S8〕送り軸のエラー量dだけ座標を移動する。この移
動分は後でフォローアップされる。すなわち、座標を移
動することにより、見かけ上はエラー量はなくなるが、
このままでは指令位置からずれてしまうので、このエラ
ー量を記憶しておいて、1つのワークの加工後にエラー
量分移動させる。
動分は後でフォローアップされる。すなわち、座標を移
動することにより、見かけ上はエラー量はなくなるが、
このままでは指令位置からずれてしまうので、このエラ
ー量を記憶しておいて、1つのワークの加工後にエラー
量分移動させる。
〔S9〕主軸ヘッドBでワークの加工を行う。
〔S10〕アラーム表示を行い、CNCを停止させる。
以上の説明ではd1、d2の2個の許容値を設けたが、1
個の許容値d3のみで、d<d3の場合は主軸ヘッドBの加
工を続行し、d3<dの場合はアラームとすることもでき
る。
個の許容値d3のみで、d<d3の場合は主軸ヘッドBの加
工を続行し、d3<dの場合はアラームとすることもでき
る。
以上説明したように本発明では、2個の主軸ヘッドを
有するCNC旋盤のワーク交換方法において、第2の主軸
ヘッドのエラー量を確認して、第2の主軸ヘッドでワー
クが正確に把持できた場合に加工を続行するようにした
ので、精度の良い加工ができる。
有するCNC旋盤のワーク交換方法において、第2の主軸
ヘッドのエラー量を確認して、第2の主軸ヘッドでワー
クが正確に把持できた場合に加工を続行するようにした
ので、精度の良い加工ができる。
また、ワークの把持不良による工具の破損等も防止で
きる。
きる。
第1図は本発明によるワーク交換方式のフローチャー
ト、 第2図(a)、(b)及び(c)は本発明の一実施例に
おけるワーク交換方式の説明図、 第3図は本発明を実施するための数値制御装置のハード
ウェアのブロック図、 第4図(a)、(b)及び(c)はワーク交換の概要を
説明する図である。 1……主軸ヘッドA 2……チャックA 3……刃物台A 5……ワーク 6……主軸ヘッドB 7……チャックB 8……刃物台B 11……プロセッサ 12……ROM 13……RAM 14……CMOS 41〜44……軸制御回路 51〜54……サーボアンプ 61〜64……サーボモータ 71、72……スピンドル制御回路 81、82……スピンドルアンプ 91、92……スピンドルモータ
ト、 第2図(a)、(b)及び(c)は本発明の一実施例に
おけるワーク交換方式の説明図、 第3図は本発明を実施するための数値制御装置のハード
ウェアのブロック図、 第4図(a)、(b)及び(c)はワーク交換の概要を
説明する図である。 1……主軸ヘッドA 2……チャックA 3……刃物台A 5……ワーク 6……主軸ヘッドB 7……チャックB 8……刃物台B 11……プロセッサ 12……ROM 13……RAM 14……CMOS 41〜44……軸制御回路 51〜54……サーボアンプ 61〜64……サーボモータ 71、72……スピンドル制御回路 81、82……スピンドルアンプ 91、92……スピンドルモータ
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも2個の主軸ヘッドを有するCNC
旋盤でのワーク交換方法において、 第1の主軸ヘッドでの加工を行い、 第2の主軸ヘッドの送りを制御するサーボモータをトル
クリミット状態にして、第1の主軸ヘッドの方向に送
り、 前記第2の主軸ヘッドの移動が完了した時点で、プログ
ラミングされた前記第2の主軸ヘッドの位置と実際の位
置との差であるエラー量を調べ、 前記エラー量が所定の値以下であることによって、第2
の主軸ヘッドのチャックが正常にワークを把持したこと
を確認することを特徴とするワーク交換方法。 - 【請求項2】前記エラー量が第1の許容量以下のとき
は、そのまま加工を続行し、 前記エラー量が第1の値以上で、第2の許容量以下のと
きは、前記エラー量に相当する分を座標移動させ、 前記エラー量が第2の許容量以上のときはアラームとし
て、アラーム表示を行い、CNCを停止させることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のワーク交換方法。 - 【請求項3】前記エラー量が第1の値以上で、第2の許
容量以下のときは、前記エラー量に相当する分を座標移
動させてから、加工終了後に前記エラー量を移動させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のワーク交
換方法。
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