JP4271272B2 - 旋盤におけるワーク加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤を用いて行われるワークの加工方法に関するもので、旋盤に装填されたワークの形状寸法を検出して、その検出値に基いてワークの加工を行う加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋳造品や鍛造品などは、ワークの形状寸法にばらつきがあり、これらを機械加工するときは、その形状寸法のばらつき量に応じて加工を開始するときの刃物の位置や送り量を設定することにより、能率良く加工を行うことができ、かつ加工不良品の発生も低減できる。このような加工を行うためには、加工を開始する前に旋盤に装填されたワークの加工開始位置ないし加工基準位置を検出する必要がある。
【0003】
この検出を行うために、従来は旋盤のタレットに位置検出器を装着して、ワークの位置検出を行っていた。この位置検出器は、たとえば図7に示すように、旋盤のタレット4に装填されるホルダ43に電気的に絶縁された状態で検出針44を設けた構造で、検出針の先端45と旋盤のチャック3に保持されたワーク14とが接触したときに、ワーク14と検出針44とが電気的に導通し、これが電気良導体である機械本体を通って検出針44とホルダ43とを電気的に導通させることをホルダ43内の電気装置で検出する構造が採用されている。このような位置検出器の検出針とワークとの接触信号を旋盤を制御しているNC装置に送ってやれば、そのときのタレット4の位置や主軸の位相(主軸のC軸制御を行う場合)がNC装置側で認識されるから、それらの値からワーク14の加工開始位置や加工基準位置を算出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
位置検出器46はタレット4に装着されてワークの検出作業を行うときにワーク側へと割り出される。ワーク14の加工を行うときは、その加工態様に応じてタレット4に装着されたバイトやドリルがワーク側に割り出される。従って通常は、位置検出器46は、ワーク加工中もタレット4に装着されたままである。ところが位置検出器46は高い精度で組み立てられた高価な精密装置であるため、加工中の切削油や切粉によって損傷を受けやすい。一般に検出針44は、ワーク14に接触した後の微少なオーバーランを吸収するために、ホルダ43に遊動可能に設けられているが、この遊動方向とワーク検出時におけるタレット4の移動方向との関係で、検出針44の形状に制限を受けたり、ワークの検出位置に制限を受けたりする。
【0005】
この発明は、高価な位置検出器を用いることなく、旋盤に装填されたワーク形状ないし寸法を検出して、その検出値に対応してワークを加工する方法を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の旋盤におけるワーク加工方法は、タレット4に単純な形状の棒材や板材よりなるワーク検出部材12を装着し、このワーク検出部材と外周または内周に凹部が形成されているワーク14との衝突をZ軸送りモータや主軸割出モータのトルクを監視することによって検出し、そのときの刃物台の座標や主軸の位相をNC装置で読み取り、その読取値を基にしてワークの加工を行うものである。
【0007】
この発明は、主軸の位相基準を設定するもので、請求項1は1個の検出値に基づいて設定するもの、請求項2は2個の検出値に基づいて設定するものである。
【0008】
すなわち請求項1の発明では、タレット4にワーク検出部材12を装着し、旋盤にワークを装填し、刃物台5の移動によりワークの外周または内周に形成されている凹部にワーク検出部材12を進出させ、刃物台5を停止し、主軸割出モータの出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら主軸1を低速回転し、主軸割出モータの負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位相を基準として、ワーク加工時における主軸の割出位置を設定している。
【0009】
また請求項2の発明では、タレット4にワーク検出部材12を装着し、旋盤にワークを装填し、刃物台5の移動によりワークの外周または内周に形成されている凹部にワーク検出部材12を進出させ、刃物台5を停止し、主軸割出モータの出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら主軸1を低速回転し、主軸割出モータの負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位相を第1基準位相としてNC装置で読み取り、次に主軸割出モータを逆方向に低速回転するかワーク検出部材12の進出位置を変更して低速回転してその負荷が設定レベルを超えたときの位相を第2基準位相としてNC装置で読み取り、上記第1基準位相と第2基準位相とに基いて加工基準位相を算出し、ワーク加工時における主軸の割出位置を上記加工基準位相を基準として設定している。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1はモータの負荷監視方法の例を示すブロック図である。旋盤の主軸1は図示されていないベッドと実質上一体の主軸台2に軸支されており、その先端にチャック3が装着されている。主軸1は中心に貫通孔を備え、バー材をこの貫通孔を通して供給できるようになっている。タレット4を備えた刃物台5は主軸方向(Z軸方向)に摺動自在なスライド台6に主軸直角方向(X軸方向)に摺動自在に装着され、スライド台6及び刃物台5にはそれぞれZ軸送りモータ7及びX軸方向送りモータ8によって正逆転駆動される送りネジ9及び10が螺合している。タレット4にはその工具装着ステーションの一箇所に正確な外径寸法に加工した丸棒よりなる固定治具(ワーク検出部材)12が装着されている。Z軸方向及びX軸方向送りモータ7、8はサーボ制御装置21によって制御されている。
【0011】
請求項1及び2の発明においては、Z軸送りモータ7及び主軸割出モータ(ビルトインモータまたは係脱手段を介して主軸に連結される専用の割出モータ)がサーボ制御装置21によって制御される。サーボ制御装置21は差分検出器24、補償回路25及びパワーアンプ26を備えており、差分検出器24はNC装置22から与えられる位置指令aと送りモータ7に装着されたパルスエンコーダ13から与えられる位置フィードバック信号bとの差信号(位置偏差)cを補償回路25に与え、補償回路25は位置偏差cに基づく速度指令を算出して速度フィードバック信号との差信号をパワーアンプ26に与えている。パワーアンプ26から出力される電流は、最大電流設定器27の設定値で制限される。NC装置22はこの設定値を必要なタイミングで増減する。図1にはZ軸送りモータ7のサーボ制御系のみが示されているが、X軸方向送りモータ8及び図示されていない主軸割出モータも同様な制御系により同様に制御されている。
【0012】
差分検出器24から出力される位置偏差cは位置偏差検出手段31で検出されている。一方、位置偏差の増減を検出する際の比較対象となる設定レベルdは、位置偏差設定手段32に設定され、プラス側とマイナス側の設定値+dと−dが個別に設定される。比較器33は検出された位置偏差cが設定値dに達したときに制御出力eを出力する。NC装置22は制御出力eが出力されたときの刃物台5の座標(制御対象が主軸割出モータのときは主軸の位相)を読み取ってメモリに記憶する。
【0013】
位置偏差検出手段31、位置偏差設定手段32及び比較手段33は、実際にはNC装置22のプログラムとして構成される。サーボ制御装置21から位置偏差cを取り出すことができないときは、NC装置22の位置指令aとパルスエンコーダ13等の位置フィードバック信号bを位置偏差検出手段31に入力し、その差分として位置偏差cを検出する。
【0014】
以上は位置偏差を用いてモータの負荷を監視し、負荷が設定レベルを超えたことを検出する方法を示したものであるが、モータの負荷はモータを流れる電流値によって監視することもできる。しかし前述した位置偏差を用いる方法は、より正確な負荷検出が可能で、この発明の実施により適している。
【0015】
図2及び図3、4は、第1実施例を示した図である。図2の(a),(b) は検出手順を、(c) は位相の計測位置を示している。この実施例のワーク14は先端部にDカット14bを備えている。旋盤のタレット4には予め固定治具12を装填しておく。図3から図4にまたがる一連のフローチャートにおいて、ワーク(素材)14がチャック3にローディング(S1)されたら、タレット4を回動して固定治具12をワーク14側に割り出し(S2)、固定治具12の先端を検出位置(検出開始位置)に接近させる(S3)。この検出位置はワーク14の寸法のばらつきを考慮して、寸法のばらつきの範囲外でかつできるだけワークに近い位置に設定する。タレット4はこの検出位置まで高速接近する。
【0016】
次にZ軸送りモータのトルクを制限(S4)した状態で、Z軸送りモータ7の負荷を監視しながらタレット4をワーク14に向けてZ軸方向に低速移動する(S5)。この移動中にモータ負荷が設定レベルを超えたら(S6)、Z軸送りモータ7を停止し(S7)、タレット4のZ軸座標を読み取る(S8)。
【0017】
次に読み取ったZ軸座標から、ワークの位相検出が可能かどうかを判断する(S15)。この判断はタレットのZ軸座標から固定治具12の先端がワークのDカット14b部分に挿入されたかどうかの検出である。もし位相検出が不能であれば、すなわち固定治具12の先端がワーク14の最も右側の端面14cに衝突してZ軸モータの負荷が増大したときは、主軸1の位相を変更するかまたは固定治具12のX軸座標位置を変更して、再度Dカット14bへの固定治具の挿入を試みる。
【0018】
位相検出可能であれば、Z軸送りモータのトルク制限を解除し(S16)、主軸割出モータにトルク制限をかけて(S17)主軸割出モータの負荷トルクを監視しながら主軸をプラス方向に低速回転させる(S18)。この回転中にモータの負荷が増大したら(S19)、主軸割出モータを停止し(S20)、主軸の位相を読み取る(S21)。そして読み取った座標値からA点(図2参照)の位相を読み取る(S22)。次いで主軸割出モータをマイナス方向に低速回転し(S23)、プラス回転の場合と同様に、モータ負荷が増大したら(S24)、主軸割出モータを停止し(S25)、主軸の位相からB点の位相を読み取る(S26、S27)。
【0019】
以上のようにして検出したA点及びB点の位相から加工基準位相を算出し(S28)、NC装置のメモリに加工基準を設定する(S29)。その後主軸割出モータのトルク制限を解除し(S10)、工具42を割り出すことにより固定治具を退避し(S11)、ワーク14の加工を開始する(S12)。ワークの位相(C軸)を割り出して加工を行う際、たとえばDカット14bのミーリング加工等を行う際には、上記方法により設定した加工基準位相を基にして主軸を割り出すことにより行う。
【0020】
図5及び図6は第2実施例を示した図である。この実施例におけるワーク14は外周に軸方向の突起14aを備えている。図6のフローチャートにおいて、ワークのローディング(S1)からタレット4を検出位置まで高速接近させる(S3)までの手順は図3のものと同じである。
【0021】
タレット4が検出位置に達したら刃物台5を停止し、主軸の位相(C軸)を制御する主軸割出モータのトルク(C軸トルク)を制限(S4)した状態で、主軸割出モータの負荷を監視しながら主軸を低速回転する(S5)。この回転中にモータ負荷が設定レベルを超えたら(S6)、主軸割出モータを停止し(S7)、主軸の位相を読み取る(S8)。そして読み取った座標値から位相基準を設定する(S9)。その後主軸割出モータのトルク制限を解除し(S10)、工具42を割り出すことにより固定治具を退避し(S11)、ワーク14の加工を開始する(S12)。ワーク14の割出加工を行う際には、上記設定された位相を基準にしてワークを割り出す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 制御系の要部を示すブロック図
【図2】 第1実施例の加工方法を示す説明図
【図3】 第1実施例の加工手順を示すフローチャート
【図4】 第1実施例の加工手順を示すフローチャート(図3の続き)
【図5】 第2実施例の加工方法を示す説明図
【図6】 第2実施例の加工手順を示すフローチャート
【図7】 従来方法の例を示す説明図
【符号の説明】
1 主軸
4 タレット
5 刃物台
7 Z軸送りモータ
12 固定治具(ワーク検出部材)
14 ワーク
Claims (2)
- 予め旋盤のタレット(4)にワーク検出部材(12)を装着し、当該旋盤に外周または内周に凹部が形成されているワークを装填し、
前記ワーク検出部材を割り出し、Z軸送りモータ (7) の出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら前記タレットを前記ワークに向けて移動し、前記負荷が設定レベルを超えたときに前記Z軸送りモータを停止してZ軸座標を読み取り、読み取ったZ軸座標から前記ワーク検出部材が当該ワークの凹部に挿入されたかどうかを検出し、挿入されていないときは前記主軸の位相を変更するか又は前記タレットのX軸座標位置を変更して再度前記凹部へのワーク検出部材の挿入と検出を試み、ワーク検出部材 (12) が前記凹部に挿入されたときは、
主軸割出モータの出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら主軸(1)を回転し、主軸割出モータの負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位相を基準として、ワーク加工時における主軸の割出位置を設定することを特徴とする、旋盤におけるワーク加工方法。 - 予め旋盤のタレット(4)にワーク検出部材(12)を装着し、当該旋盤に外周または内周に凹部が形成されているワークを装填し、
前記ワーク検出部材を当該ワーク側に割り出し、Z軸送りモータ (7) の出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら前記タレットを前記ワークに向けて移動し、前記負荷が設定レベルを超えたときに前記Z軸送りモータを停止してZ軸座標を読み取り、読み取ったZ軸座標から前記ワーク検出部材が当該ワークの凹部に挿入されたかどうかを検出し、挿入されていないときは前記主軸の位相を変更するか又は前記タレットのX軸座標位置を変更して再度前記凹部へのワーク検出部材の挿入と検出を試み、ワーク検出部材 (12) が前記凹部に挿入されたときは、
主軸割出モータの出力トルクを制限した状態でその負荷を監視しながら主軸(1)を回転し、主軸割出モータの負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位相を第1基準位相としてNC装置で読み取り、次に主軸割出モータを逆方向に回転するかワーク検出部材(12)の進出位置を変更して主軸割出しモータを回転してその負荷が設定レベルを超えたときの位相を第2基準位相としてNC装置で読み取り、上記第1基準位相と第2基準位相とに基いて加工基準位相を算出し、ワーク加工時における主軸の割出位置を上記加工基準位相を基準として設定することを特徴とする、旋盤におけるワーク加工方法。
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