JP4504286B2 - ２主軸対向旋盤における刃物台のストローク範囲の変更方法 - Google Patents

Description

この発明は、対向配置された両側の主軸のそれぞれと協働してワークを加工する２個の刃物台を共に主軸軸線の前側（オペレータ側）又は奥側に配置した２主軸旋盤において、上記刃物台のＺ軸方向のストローク範囲を変更して、ワークの加工可能長さを長くする方法に関するものである。

旋盤の刃物台は、Ｚ軸（主軸方向）及びＸ軸（工具切り込み方向）に移動可能であり、Ｚ軸及びＸ軸それぞれに、刃物台の移動原点が設定されている。一般にＺ軸方向の原点は、主軸から遠い側の刃物台の移動端に設定されている。

この原点配置によれば、左右の刃物台を主軸軸線の同一の側（通常は奥側）に配置した２主軸対向旋盤では、左右の刃物台のＺ軸原点が機械の略中央部に位置することとなる。左右の刃物台は、そのいかなる部分も衝突させてはならないので、図１に示すように、左右の刃物台１Ｌ、１ＲのＺ軸原点Ｏ_L、Ｏ_Rは、左右に間隔を離して設定される。更に通常は、ＮＣ装置にオーバートラベルと呼ばれる値が設定され、この設定値に対応する距離ｄだけ左右の刃物台１Ｌ、１Ｒが原点Ｏ_L、Ｏ_Rを超えて移動できるようになっている。オーバートラベルの設定値（距離）ｄは通常数ｍｍで、左右の刃物台についてそれぞれ等しい値が設定されている。

機械の設計に際しては、要求される刃物台の移動ストロークに対応する寸法に対し、加工誤差や組立誤差等を考慮した若干の余裕を見て各部品が製作されている。そのため、組立てられた工作機械には、送りねじのねじ長さや刃物台が衝突する限界の位置に余裕が生ずることとなり、この余裕をＮＣ装置にオーバートラベル値として設定することにより、ワークの加工可能長さを限界まで大きくしているのである。

旋盤のワークの加工可能長さは、刃物台のＺ軸方向のストローク端によって決定される。図１の２主軸対向旋盤では、左右の主軸２Ｌ、２Ｒにおけるワークの加工可能長さは、各刃物台のＺ軸原点Ｏ_L、Ｏ_Rの位置と、オーバートラベルの設定値ｄによって決定されてしまう。従って、ワークの加工可能長さを長くするには、旋盤の大きさ（左右の長さ）を大きくすることが必要である。

また、長尺ワークの両端を左右の主軸２Ｌ、２Ｒで把持して加工を行う場合、各刃物台１Ｌ、１Ｒは、オーバートラベルｄにより設定された限界位置を越えて移動することができないので、この間に加工不能領域ｆが生ずる。

この発明は、左右の刃物台を主軸軸線の一方の側に配置した上記構造の２主軸対向旋盤において、旋盤の寸法を大きくすることなく、ワークの加工可能長さを長くすることが可能な技術手段を提供すること、更に、長尺ワークの両端を対向する主軸で把持して加工するときに上記の加工不能領域が生ずるのを防止できるようにすることを課題としている。

この発明は、ＮＣ装置に標準値と、この標準値から右又は左に偏倚した偏倚値との複数のオーバートラベル値を設定して、左右の刃物台１Ｌ、１Ｒの動きに応じてこれを変換することにより、必要なときに左右の刃物台の移動ストロークＳ_L、Ｓ_Rを大きくできるようにしたものである。

すなわち、この出願の請求項１の発明に係る２主軸対向旋盤における刃物台のストローク範囲の変更方法は、オーバートラベルを設定可能なＮＣ装置を備えた２主軸対向旋盤における刃物台のＺ軸ストローク範囲の変更方法であって、ＮＣ装置に、左右の刃物台１Ｌ、１Ｒについてそれらの原点Ｏ_L、Ｏ_Rから等しい距離ｄを設定する標準設定値と、所定の偏倚量ｅを標準設定値ｄの一方に加算し他方に減算して設定する偏倚設定値とを設定し、前記一方の側の刃物台が他方の側に向けて標準設定値を超えようとしたときに、前記他方の側の刃物台が減算された後の設定値の位置に達していないことを条件として、オーバートラベルを偏倚設定値に変換し、上記条件が満たされないときは当該条件が満たされるまで前記一方の側の刃物台を待機させ、前記他方の側の刃物台がその偏倚設定値を超えようとしたときは、オーバートラベルが標準設定値に変換されるまで当該他方の側の刃物台を待機させ、前記一方の側の刃物台が原点を他方の側から離れる方向に通過するときに、オーバートラベルを標準設定値に変換するというものである。

換言すればこの発明は、左右の刃物台１Ｌ、１Ｒの一方にその原点Ｏ_L、Ｏ_Rを超えた大きな移動が必要になったときに、ＮＣ装置のオーバートラベルの設定値を切換えて、当該移動を許容することにより、大きな加工ストロークＳ_RB及び／又はＳ_LCが得られるようにしたものである。

左右の刃物台の衝突を回避する必要があることから、一方の刃物台のストロークＳ_RB又はＳ_LCを大きくすれば、他方の刃物台のストロークＳ_LB又はＳ_RCは小さくならざるを得ない。従って、オーバートラベルの標準設定値ｄに加算及び減算する偏倚量ｅは、刃物台の標準のストロークＳ_L、Ｓ_Rに対してあまり大きな値とすることはできないが、適切な量の変更であれば、ストロークを短縮した側の刃物台が待機状態となる確率を小さくできる。従って、２主軸対向旋盤の左右の主軸の稼動状態に応じた適正な偏倚設定値を設定してやれば、旋盤の稼働率を低下させないで加工可能長さを長くすることができる。

また、左右の刃物台の移動不能領域ｆをカバーする大きさの偏倚量ｅを設定すれば、加工不能領域がなくなるので、長尺ワークの両端を左右の主軸で把持して加工を行う際の加工不能領域をなくすることができる。

この発明により、旋盤の寸法を大きくしないで２主軸対向旋盤の加工可能長さを長くすることができる。この発明の方法によれば、２主軸対向旋盤の左右の主軸で行う加工プログラムを変更したり同期させたりすることなく、ワークの加工可能長さを長くすることができる。逆に言えば、最大加工可能長さを維持した状態で機械の小型化が可能である。

更に、ワークの両端を把持して対向主軸を同期回転させて行う長尺ワークの加工において、左右の刃物台の間に生じていた加工不能領域をなくすることができる。

次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は、左右の刃物台を主軸軸線Ｐの奥側に配置した２主軸対向旋盤おけるオーバートラベルの設定変更による刃物台１Ｌ、１ＲのＺ軸ストロークの変化を示した図である。

図において、２Ｌ及び２Ｒは左右の主軸、３Ｌ及び３Ｒはそれぞれの主軸に装着されたチャック、１Ｌ及び１Ｒは左右の刃物台、４Ｌ及び４Ｒはそれぞれの刃物台に装着されたタレット、５Ｌ及び５Ｒは左右の刃物台のＺ軸送りモータ、６Ｌ及び６Ｒは各送りモータの送りねじである。刃物台のＸ軸方向の送り機構は、図では省略されている。

図では左右の送りねじ６Ｌ、６Ｒを図で上下にシフトさせて配置しているが、同一軸線上に配置した構造でもよく、また送りねじを回転させる代わりに、一本の送りねじと螺合する左右の刃物台の雌ねじ側を回転して刃物台を送る構造であってもよい。

Ｏ_L及びＯ_Rは、左右の刃物台１Ｌ、１Ｒについて設定された原点位置であって、それぞれの刃物台のＺ軸方向の位置は、この原点Ｏ_L、Ｏ_Rを基準として制御されている。また、ＮＣ装置から原点復帰指令がかかると、その刃物台は原点Ｏ_L、Ｏ_Rの位置に移動する。

左右の刃物台１Ｌ、１Ｒが共に原点位置に来たとき、送りねじ６Ｌ、６Ｒの先端に余裕があり、かつ左右のタレット４Ｌ、４Ｒの間に衝突しないで移動できる余裕があれば、左右の刃物台１Ｌ、１Ｒを原点Ｏ_L、Ｏ_Rを超えてそれらの余裕の２分の１の距離だけ互いに近づく方向に移動させることが可能である。そこで上記の余裕の２分の１をオーバートラベルの値ｄとしてＮＣ装置に設定し、各刃物台がそれらの原点を超えてオーバートラベルとして設定された限界位置に達したときに、インターロックをかけて刃物台を強制的に停止させる。

この制御によれば、各刃物台１Ｌ、１Ｒは、オーバートラベルの設定値ｄだけ原点Ｏ_L、Ｏ_Rを超えて移動できることになり、各刃物台のＺ軸ストロークＳ_L、Ｓ_Rが増加して、ワークの加工可能長さをオーバートラベルの設定値ｄだけ長くすることができる。このようなオーバートラベルの設定は、従来から行われており、この左右の刃物台に等分に割り振られたオーバートラベルの設定値をこの明細書及び請求の範囲で標準設定値と言う。

この発明では、ＮＣ装置の制御により、オーバートラベルの値を偏倚させるということを行う。図１のＢ、Ｃは、標準設定状態Ａから偏倚量ｅだけ偏倚させることを示しており、Ｂの偏倚状態では左右のオーバートラベルがｄ−ｅ及びｄ＋ｅの位置に設定されており、左右の刃物台のストロークがそれぞれＳ_LB、Ｓ_RBとなっている。また、Ｃの状態では、左右のオーバートラベルが標準値ｄから偏倚量ｅだけ右に移動しており、左右の刃物台のストロークは、Ｓ_LC及びＳ_RCとなる。

従って、オーバートラベルをＢのように設定することにより、右主軸２Ｒで把持されたワークの最大加工可能長さを長くすることができ、Ｃの状態とすることにより、左側主軸２Ｌで把持されたワークの最大加工可能長さを長くすることができる。また、図１に示すように、偏倚量ｅを標準設定値における加工不能領域ｆの間隔より大きな値としてやれば、左右いずれかの刃物台がこの加工不能領域ｆを超えて移動することができるので、加工不能領域がなくなることになる。

図２及び図３は、オーバートラベルを偏倚させるためのＮＣ装置の制御を説明する図で、図２は制御ブロック図、図３は設定値切換手段１０の制御手順を示すフローチャートである。図２のＡ、Ｂ、Ｃはオーバートラベルの設定器で、Ａには標準設定値が、Ｂ、Ｃには偏倚設定値が設定されている。偏倚設定値は、設定後の値で設定してもよいし、方向を含む偏倚量によって設定してもよい。

設定切換手段１０は、インターロックの値としてＡないしＣのどの設定値を使うかを切換える。１２Ｌ及び１２Ｒはインターロックで、左右の刃物台のＺ軸送りモータ５Ｌ、５Ｒにそれぞれの加工プログラムから個別に与えられるＺ軸方向の指令値がオーバートラベルの設定値を超えようとしたときにインターロックをかけて、その移動を強制的に停止させる。設定切換手段１０には、左右の刃物台のＺ軸方向の指令値と左右の刃物台のＺ軸位置のフィードバック信号が入力されている。

図３のフローチャートは、右側刃物台の移動指令Ｚ_Rに基づいて設定値を標準設定値Ａと偏倚設定値Ｂに切換える手順を示すフローチャートである。制御は、まず指令されたＺ_Rの移動位置がそのとき設定されている設定値を超えるかどうか判定し（ステップ２０）、超えなければそのまま加工を継続する。もし、設定値を超えるのであれば、標準設定かどうかを判定し（ステップ２１）、標準設定値でなければ、すなわち左側刃物台の動きによって偏倚設定値Ｃに切換えられていたときは、標準設定に戻るまで待機する。待機途中に左側刃物台の動きにより、設定値が標準設定値に切換えられれば、ステップ２０の判定がＮＯとなるから、加工が再開される。

標準設定値に設定されているときに、設定値を超える指令が出されると、制御はステップ２０及び２１を通過して、ステップ２２で左刃物台が新たに設定される左側刃物台用の偏倚位置ｄ−ｅより左側にいるかどうかを判定する。もし、ＮＯ、すなわち左側刃物台１Ｌが新たに設定される左設定値ｄ−ｅより右側にいれば、左側刃物台が設定しようとする偏倚設定値ｄ−ｅより左に移動するまで待機する。左側刃物台が偏倚設定値ｄ−ｅより左に移動すると、ステップ２２がＹＥＳとなるので、偏倚設定値をＢに切換え、右刃物台が原点Ｏ_Rを超えて戻るまで加工を継続する。偏倚設定状態で右側刃物台が原点Ｏ_Rを超えて右に移動すると、ステップ２３がＹＥＳとなり、この時点で標準設定Ａに切換えて制御の最初に戻る。

左側刃物台の指令値ＺＬについても同様な手順で制御を行う。このとき左右の刃物台の制御が共にステップ２４の待機状態になると、制御はデッドロック状態になる。この状態では左右のＺ軸移動のインターロック１２Ｌ、１２Ｒが共にロック状態となるので、そのアンド条件により、アラームを発生させて機械を停止させるか、あるいは左右の刃物台の予め定めた一方を離れる方向に移動させて、他方の加工を優先させるように設定しておけばよい。

以上のように、オーバートラベルの設定値として標準設定値と偏倚設定値とを登録し、図３に示したような手順で制御を行うことによって、従来の制御では不可能であった長尺ワークの加工を機械寸法を大きくすることなく行うことが可能になる。また、左右の主軸で長尺ワークの両端を把持する加工において、偏倚設定値Ｂ又はＣを設定した側の刃物台で従来加工不能であった両刃物台の原点Ｏ_L、Ｏ_Rの間の領域の加工も可能になる。

オーバートラベルの設定変更と左右の刃物台のＺ軸ストロークとの関係を示す説明図 オーバートラベルの設定値を切換える部分の制御ブロック図 オーバートラベルの設定切換手順の一例を示すフローチャート

符号の説明

1L,1R 刃物台
O_L,O_R 原点
ｄ 標準設定値
ｅ 偏倚量

Claims (1)

1. オーバートラベルを設定可能なＮＣ装置を備えた２主軸対向旋盤における刃物台のＺ軸ストローク範囲の変更方法であって、
   ＮＣ装置に、左右の刃物台(1L,1R)のオーバートラベルについて、それらの原点(O_L,O_R)から等しい距離(d)を設定する標準設定値と、所定の偏倚量(e)を標準設定値(d)の一方に加算し他方に減算して設定する偏倚設定値とを設定し、
   前記一方の側の刃物台が他方の側に向けて標準設定値で設定されたストローク範囲を超えて移動しようとしたときに、前記他方の側の刃物台が前記偏倚設定値を減算した後の設定値で設定されるストローク範囲内にあることを条件として、左右の刃物台のオーバートラベルを偏倚設定値に変換し、上記条件が満たされないときは当該条件が満たされるまで前記一方の側の刃物台を待機させ、
   偏倚設定値に変換した後で前記他方の側の刃物台がその偏倚設定値で設定されたストローク範囲を超えて移動しようとしたときは、オーバートラベルが標準設定値に変換されるまで当該他方の側の刃物台を待機させ、前記一方の側の刃物台が原点を他方の側から離れる方向に通過するときに、左右の刃物台のオーバートラベルを標準設定値に変換する、
   ２主軸対向旋盤における刃物台のストローク範囲の変更方法。

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