JP3995773B2 - 工作機械の制振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械の制振装置に関するもので、良好な仕上げ面を有する精度の高い加工を行うことが可能な技術手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械はワークと刃物との相対移動により、ワークを加工するものである。仕上げ面の良好な精度の高い加工品を得るためには、ワークと刃物とが正確な相対位置関係を維持して運動することが必要である。そのため工作機械の構成部材は、外力による変形が起こらないように剛性の高いものとし、外力がワークの加工精度に影響を及ぼさないように種々の考慮が払われている。
【０００３】
ワークの仕上げ精度を低下させる要因の一つとして、工作機械の振動がある。ワークは通常素材から粗加工、中加工、仕上げ加工という数工程を経て仕上げられる。粗加工においては、切削反力の大きな重切削が行われ、素材の形状にも大きな誤差があるから、加工中に機械に生ずる振動も大きい。しかし中加工、仕上げ加工と工程が進むにつれて、切削量は少なくなり、機械にかかる切削反力も一定してくるため、機械の振動も小さくなる。従って粗加工時の機械の振動によって生じた加工誤差は、その後の加工によって除去され、良好な精度の加工品が得られるのである。
【０００４】
ところが２主軸対向旋盤のように、１台の機械に複数の加工ステーションがある機械では、第１加工ステーションで粗加工を行い、第２加工ステーションで仕上げ加工を行うことがある。たとえば２主軸対向旋盤では、ローダで供給された素材を第１主軸のチャックで把持して粗加工を行い、それを第２主軸のチャックに受け渡して、第１主軸のチャックで把持されていた部分の加工と仕上げ加工とを行うのである。このような場合、第１主軸側の粗加工で生ずる振動が、第２主軸側に伝播し、第２主軸側で行っている仕上げ加工の精度を低下させるということが起こる。
【０００５】
ワークの仕上げ精度に悪影響を及ぼす振動の他の発生源として、ローダやアンローダがある。これらの装置は往復運動や間歇運動を行うので、その起動停止時に慣性力に基づく振動が発生する。特にワークの加工サイクルの短い小型の高速旋盤では、ローダやアンローダの動作速度も速くなるので、その起動停止時の振動が大きくなる傾向がある。ローダやアンローダの動きに起因する振動は瞬間的なもので、たとえばワーク端面の仕上げ加工を行っているときに、瞬間的な振動に起因する条痕がワークの仕上げ面に残るということが起こる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
機械の振動に起因するワークの仕上げ精度の低下を避けるためには、機械側の慣性質量を大きくして振幅を下げるか、あるいは振動源と加工ステーションとの間に振動を吸収する防振部材を介装することが考えられる。しかし前者は工作機械を不必要に大型化し、機械コストも上昇するので、好ましい対策とはいえない。また後者は緩衝機能は工作機械に要求される剛性と両立させることが困難な機能であるため、現実には採用することが困難である。
【０００７】
この発明は上記のような問題に鑑み、工作機械の振動に起因する仕上げ精度の低下を防止する新たな技術手段を提供することを課題としており、特にローダやアンローダの動きに起因する振動が仕上げ加工側に伝播して、仕上げ精度を低下させることを有効に防止することができる技術手段を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る工作機械の制振装置は、粗加工を行う第１加工ステーション１１と仕上げ加工を行う第２加工ステーション１２とを同一機械上に備え、かつフレーム５２を当該機械のベッド１に装着したローダ又はアンローダを備えた工作機械の制振装置であって、前記ローダ又はアンローダに固定された振動検出器２１と、前記第２加工ステーションのワーク保持台４又は刃物保持台５に固定された加振器２５とを備え、前記振動検出器２１の出力信号に基いて前記加振器２５の駆動電流値を制御し、前記振動検出器２１で検出された振動に対する逆位相の振動を前記ワーク保持台４又は刃物保持台５に与えることを特徴とする工作機械の制振装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の工作機械の制振装置において、前記ローダ又はアンローダが門形のフレーム(52)の上桁(53)に沿って走行する台車(54)を備えたガントリー型のローダ又はアンローダであり、前記振動検出器(21)の振動の検出方向および加振器(25)の加振方向が前記台車の走行方向であることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明では振動検出器２１で検出された振動に対する逆位相の振動をワーク保持台４や刃物保持台５に与えることにより、互いの振動を相殺してワークや刃物の振動を抑止する。振動検出器２１は、ローダやアンローダのフレームやアーム等に固定しておくのが有効である。
【００１１】
【作用】
この発明の制振装置によれば、ローダやアンローダの運動に起因する振動により、仕上げ加工されているワークの加工精度が低下するのを回避できる。振動検出器２１が振動発生源に近い位置に固定されているので、振動を検出するタイミングが早くなり、検出される振動の振幅も大きいから、信号検出および応答速度の点で有利であり、ローダの動作に起因する信号のように、一時的な振動の制振を行うときに有利である。
【００１２】
加振装置２５を振動検出器２１で検出された細かい振動にまで対応させることは現実には困難であるが、機械の振動は通常振幅の大きな主となる振動に、これより周波数が高くかつ振幅の小さな振動が重畳しているものがほとんどであるから、主となる振動を制振するように加振装置を制御してやれば、振動による仕上げ精度の低下を大幅に軽減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図は２主軸対向旋盤における第２主軸および第２刃物台の制振にこの発明を採用した例を示したもので、図１は模式的な平面図、図２は模式的な正面図である。
【００１４】
図の２主軸対向旋盤は、ベッド１と実質上一体の第１主軸台２と、Ｚ軸方向（主軸方向）およびＸ軸方向（バイトの切込方向）に移動する第１タレット刃物台３と、第１主軸台に対向してＺ軸方向に移動する第２主軸台４と、Ｘ軸方向に移動する第２タレット刃物台５とを備えている。第１主軸６および第２主軸７は、それぞれ第１主軸台２および第２主軸台４に軸支されて同一軸線上に位置しており、それらの対向端に第１チャック８および第２チャック９が装着されている。
【００１５】
図の２主軸対向旋盤は、ガントリー型のローダ５１を備えている。このローダの門形のフレーム５２は、旋盤のベッド１に実質上一体に装着されており、その上桁５３に沿って走行する台車５４を備えている。台車５４には昇降する垂直方向の腕５５が設けられており、その腕の下端にはワークを把持するハンド５６が設けられている。
【００１６】
以下図１および図２に基いてローダ５１を備えた２主軸対向旋盤の動作を簡単に説明する。ローダ５１は台車５４の水平移動と腕５５の昇降とによってワークを搬送して、第１チャック８に素材を供給する。第１主軸と第１タレット刃物台で構成される第１加工ステーションにおいて、粗加工と第２チャック９で把持される部分の仕上げ加工とが行われる。次に第２主軸台４が第１主軸台側に移動して第１チャック８から第２チャック９へとワークを受け渡し、第２主軸台が後退した後、第２主軸と第２タレット刃物台とで構成される第２加工ステーション１２で第１チャック８で把持されていた部分の粗加工と全体の仕上げ加工が行われる。ワークを第２チャック９へ受け渡した後の第１チャック８へは、ローダ５１から次のワークが供給され、第１加工ステーション１１での加工と第２加工ステーション１２での加工が並行して行われ、なおかつその間にローダ５１は次のワークを取り上げて待機するという動作を行う。第２加工ステーションでの加工が終了したワークは、ローダもしくは図示しないアンローダに受け渡されて機外に搬出される。
【００１７】
以上の動作説明から理解されるように、２主軸対向旋盤のような複数の加工ステーションを備えた工作機械では、一方の加工ステーションで仕上げ加工を行っているときに、他方の加工ステーションで行われている粗加工に起因する振動が生じたり、ローダの運動に伴う振動が生じたりするのである。
【００１８】
図１には、第１加工ステーション１１で行われている粗加工に起因する振動が仕上げ加工を行っている第２加工ステーション１２の加工精度を低下させるのを防止する例が示されている。この例では振動検出器２１が第１主軸台２に固定されており、加振器２５が第２タレット刃物台５に固定されている。振動検出器２１および加振器２５の近傍に記載された両向き矢印ａ，ｂは、それぞれ振動の検出方向および加振方向を示し、この例ではともにＸ軸方向すなわち刃物の切込方向である。振動検出器２１の信号は演算回路３１およびドライバ３２を介して加振器２５に与えられている。演算回路３１の演算式は、第１加工ステーション１１で粗加工を行っている際の第１主軸台２の振動と第２主軸台４および第２タレット刃物台５の振動とを予め測定してそれらの相関関係に基いて決定する。
【００１９】
この発明の実施形態は、図２に示されている。ローダからの信号を制振する例を示したものである。振動検出器２１はローダのフレーム５２にその振動検出方向ａをＺ軸方向にして装着されており、加振器２５は第２主軸台４に加振方向ｂをＺ軸方向にして装着されている。振動検出器２１の信号は演算回路３１およびドライバ３２を介して加振器２５に与えられている。ここで振動の検出方向および加振方向をＺ軸方向としたのは、ローダの腕５５がＺ軸方向に走行するからであり、Ｘ軸方向に移動してワークを搬送するものを用いたときは、振動検出方向および加振方向をＸ軸方向とするべきである。
【００２０】
以上説明した上記実施例のものでは、第２加工ステーションで加工されているワークに対する第１加工ステーション側の振動およびローダの運動に起因する振動による影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の模式的な平面図
【図２】 実施例の模式的な正面図
【符号の説明】
１ 工作機械のベッド
４ 第２主軸台
５ 第２タレット刃物台
11 第１加工ステーション
12 第２加工ステーション
21 振動検出器
25 加振器
52 ローダのフレーム
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械の制振装置に関するもので、良好な仕上げ面を有する精度の高い加工を行うことが可能な技術手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械はワークと刃物との相対移動により、ワークを加工するものである。仕上げ面の良好な精度の高い加工品を得るためには、ワークと刃物とが正確な相対位置関係を維持して運動することが必要である。そのため工作機械の構成部材は、外力による変形が起こらないように剛性の高いものとし、外力がワークの加工精度に影響を及ぼさないように種々の考慮が払われている。
【０００３】
ワークの仕上げ精度を低下させる要因の一つとして、工作機械の振動がある。ワークは通常素材から粗加工、中加工、仕上げ加工という数工程を経て仕上げられる。粗加工においては、切削反力の大きな重切削が行われ、素材の形状にも大きな誤差があるから、加工中に機械に生ずる振動も大きい。しかし中加工、仕上げ加工と工程が進むにつれて、切削量は少なくなり、機械にかかる切削反力も一定してくるため、機械の振動も小さくなる。従って粗加工時の機械の振動によって生じた加工誤差は、その後の加工によって除去され、良好な精度の加工品が得られるのである。
【０００４】
ところが２主軸対向旋盤のように、１台の機械に複数の加工ステーションがある機械では、第１加工ステーションで粗加工を行い、第２加工ステーションで仕上げ加工を行うことがある。たとえば２主軸対向旋盤では、ローダで供給された素材を第１主軸のチャックで把持して粗加工を行い、それを第２主軸のチャックに受け渡して、第１主軸のチャックで把持されていた部分の加工と仕上げ加工とを行うのである。このような場合、第１主軸側の粗加工で生ずる振動が、第２主軸側に伝播し、第２主軸側で行っている仕上げ加工の精度を低下させるということが起こる。
【０００５】
ワークの仕上げ精度に悪影響を及ぼす振動の他の発生源として、ローダやアンローダがある。これらの装置は往復運動や間歇運動を行うので、その起動停止時に慣性力に基づく振動が発生する。特にワークの加工サイクルの短い小型の高速旋盤では、ローダやアンローダの動作速度も速くなるので、その起動停止時の振動が大きくなる傾向がある。ローダやアンローダの動きに起因する振動は瞬間的なもので、たとえばワーク端面の仕上げ加工を行っているときに、瞬間的な振動に起因する条痕がワークの仕上げ面に残るということが起こる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
機械の振動に起因するワークの仕上げ精度の低下を避けるためには、機械側の慣性質量を大きくして振幅を下げるか、あるいは振動源と加工ステーションとの間に振動を吸収する防振部材を介装することが考えられる。しかし前者は工作機械を不必要に大型化し、機械コストも上昇するので、好ましい対策とはいえない。また後者は緩衝機能は工作機械に要求される剛性と両立させることが困難な機能であるため、現実には採用することが困難である。
【０００７】
この発明は上記のような問題に鑑み、工作機械の振動に起因する仕上げ精度の低下を防止する新たな技術手段を提供することを課題としており、特にローダやアンローダの動きに起因する振動が仕上げ加工側に伝播して、仕上げ精度を低下させることを有効に防止することができる技術手段を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る工作機械の制振装置は、粗加工を行う第１加工ステーション１１と仕上げ加工を行う第２加工ステーション１２とを同一機械上に備え、かつフレーム５２を当該機械のベッド１に装着したローダ又はアンローダを備えた工作機械の制振装置であって、前記ローダ又はアンローダに固定された振動検出器２１と、前記第２加工ステーションのワーク保持台４又は刃物保持台５に固定された加振器２５とを備え、前記振動検出器２１の出力信号に基いて前記加振器２５の駆動電流値を制御し、前記振動検出器２１で検出された振動に対する逆位相の振動を前記ワーク保持台４又は刃物保持台５に与えることを特徴とする工作機械の制振装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の工作機械の制振装置において、前記ローダ又はアンローダが門形のフレーム(52)の上桁(53)に沿って走行する台車(54)を備えたガントリー型のローダ又はアンローダであり、前記振動検出器(21)の振動の検出方向および加振器(25)の加振方向が前記台車の走行方向であることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明では振動検出器２１で検出された振動に対する逆位相の振動をワーク保持台４や刃物保持台５に与えることにより、互いの振動を相殺してワークや刃物の振動を抑止する。振動検出器２１は、ローダやアンローダのフレームやアーム等に固定しておくのが有効である。
【００１１】
【作用】
この発明の制振装置によれば、ローダやアンローダの運動に起因する振動により、仕上げ加工されているワークの加工精度が低下するのを回避できる。振動検出器２１が振動発生源に近い位置に固定されているので、振動を検出するタイミングが早くなり、検出される振動の振幅も大きいから、信号検出および応答速度の点で有利であり、ローダの動作に起因する信号のように、一時的な振動の制振を行うときに有利である。
【００１２】
加振装置２５を振動検出器２１で検出された細かい振動にまで対応させることは現実には困難であるが、機械の振動は通常振幅の大きな主となる振動に、これより周波数が高くかつ振幅の小さな振動が重畳しているものがほとんどであるから、主となる振動を制振するように加振装置を制御してやれば、振動による仕上げ精度の低下を大幅に軽減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図は２主軸対向旋盤における第２主軸および第２刃物台の制振にこの発明を採用した例を示したもので、図１は模式的な平面図、図２は模式的な正面図である。
【００１４】
図の２主軸対向旋盤は、ベッド１と実質上一体の第１主軸台２と、Ｚ軸方向（主軸方向）およびＸ軸方向（バイトの切込方向）に移動する第１タレット刃物台３と、第１主軸台に対向してＺ軸方向に移動する第２主軸台４と、Ｘ軸方向に移動する第２タレット刃物台５とを備えている。第１主軸６および第２主軸７は、それぞれ第１主軸台２および第２主軸台４に軸支されて同一軸線上に位置しており、それらの対向端に第１チャック８および第２チャック９が装着されている。
【００１５】
図の２主軸対向旋盤は、ガントリー型のローダ５１を備えている。このローダの門形のフレーム５２は、旋盤のベッド１に実質上一体に装着されており、その上桁５３に沿って走行する台車５４を備えている。台車５４には昇降する垂直方向の腕５５が設けられており、その腕の下端にはワークを把持するハンド５６が設けられている。
【００１６】
以下図１および図２に基いてローダ５１を備えた２主軸対向旋盤の動作を簡単に説明する。ローダ５１は台車５４の水平移動と腕５５の昇降とによってワークを搬送して、第１チャック８に素材を供給する。第１主軸と第１タレット刃物台で構成される第１加工ステーションにおいて、粗加工と第２チャック９で把持される部分の仕上げ加工とが行われる。次に第２主軸台４が第１主軸台側に移動して第１チャック８から第２チャック９へとワークを受け渡し、第２主軸台が後退した後、第２主軸と第２タレット刃物台とで構成される第２加工ステーション１２で第１チャック８で把持されていた部分の粗加工と全体の仕上げ加工が行われる。ワークを第２チャック９へ受け渡した後の第１チャック８へは、ローダ５１から次のワークが供給され、第１加工ステーション１１での加工と第２加工ステーション１２での加工が並行して行われ、なおかつその間にローダ５１は次のワークを取り上げて待機するという動作を行う。第２加工ステーションでの加工が終了したワークは、ローダもしくは図示しないアンローダに受け渡されて機外に搬出される。
【００１７】
以上の動作説明から理解されるように、２主軸対向旋盤のような複数の加工ステーションを備えた工作機械では、一方の加工ステーションで仕上げ加工を行っているときに、他方の加工ステーションで行われている粗加工に起因する振動が生じたり、ローダの運動に伴う振動が生じたりするのである。
【００１８】
図１には、第１加工ステーション１１で行われている粗加工に起因する振動が仕上げ加工を行っている第２加工ステーション１２の加工精度を低下させるのを防止する例が示されている。この例では振動検出器２１が第１主軸台２に固定されており、加振器２５が第２タレット刃物台５に固定されている。振動検出器２１および加振器２５の近傍に記載された両向き矢印ａ，ｂは、それぞれ振動の検出方向および加振方向を示し、この例ではともにＸ軸方向すなわち刃物の切込方向である。振動検出器２１の信号は演算回路３１およびドライバ３２を介して加振器２５に与えられている。演算回路３１の演算式は、第１加工ステーション１１で粗加工を行っている際の第１主軸台２の振動と第２主軸台４および第２タレット刃物台５の振動とを予め測定してそれらの相関関係に基いて決定する。
【００１９】
この発明の実施形態は、図２に示されている。ローダからの信号を制振する例を示したものである。振動検出器２１はローダのフレーム５２にその振動検出方向ａをＺ軸方向にして装着されており、加振器２５は第２主軸台４に加振方向ｂをＺ軸方向にして装着されている。振動検出器２１の信号は演算回路３１およびドライバ３２を介して加振器２５に与えられている。ここで振動の検出方向および加振方向をＺ軸方向としたのは、ローダの腕５５がＺ軸方向に走行するからであり、Ｘ軸方向に移動してワークを搬送するものを用いたときは、振動検出方向および加振方向をＸ軸方向とするべきである。
【００２０】
以上説明した上記実施例のものでは、第２加工ステーションで加工されているワークに対する第１加工ステーション側の振動およびローダの運動に起因する振動による影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の模式的な平面図
【図２】 実施例の模式的な正面図
【符号の説明】
１ 工作機械のベッド
４ 第２主軸台
５ 第２タレット刃物台
11 第１加工ステーション
12 第２加工ステーション
21 振動検出器
25 加振器
52 ローダのフレーム
Claims (2)
- 粗加工を行う第１加工ステーション(11)と仕上げ加工を行う第２加工ステーション(12)とを同一機械上に備え、かつフレーム(52)を当該機械のベッド(1)に一体に装着したローダ又はアンローダを備えた工作機械の制振装置であって、前記ローダ又はアンローダに固定された振動検出器(21)と、前記第２加工ステーションのワーク保持台(4)又は刃物保持台(5)に固定された加振器(25)とを備え、前記振動検出器の出力信号に基いて前記加振器の駆動電流値を制御し、前記振動検出器で検出された振動に対する逆位相の振動を前記ワーク保持台又は刃物保持台に与えることを特徴とする、工作機械の制振装置。
- 前記ローダ又はアンローダが門形のフレーム(52)の上桁(53)に沿って走行する台車(54)を備えたガントリー型のローダ又はアンローダであり、前記振動検出器(21)の振動の検出方向および加振器(25)の加振方向が前記台車の走行方向である、請求項１記載の工作機械の制振装置。
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|---|---|---|---|
| JP30373297A JP3995773B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 工作機械の制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP30373297A JP3995773B2 (ja) | 1997-10-17 | 1997-10-17 | 工作機械の制振装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2006213621A Division JP4388534B2 (ja) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | 工作機械の制振装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11114774A JPH11114774A (ja) | 1999-04-27 |
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Family
ID=17924609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN106180760B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-05-25 | 沈阳机床股份有限公司 | 一种斜床身双主轴、双排刀及机内自动上下料的数控车床 |
| CN112589516B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-02-18 | 三明学院 | 一种同时完成多道工序的数控机床 |
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1997
- 1997-10-17 JP JP30373297A patent/JP3995773B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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