JP4593065B2 - 主軸回転運動の位相合わせ方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動旋盤に搭載した一対の主軸の間で両者の回転運動の位相を合わせる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御（ＮＣ）旋盤等の、種々の自動旋削加工を実施できる工作機械（本明細書で自動旋盤と総称する）においては、加工時間の短縮を図るべく、１つの旋盤機台に、それぞれが互いに異なる制御軸に沿って動作可能な１つ以上の主軸及び１つ以上の刃物台を集約的に搭載し、同一の被加工素材に対する異種（例えば外径削りと中ぐり）同時加工や、異なる被加工素材に対する同時加工を実施できるようにした多機能型の自動旋盤が、種々提案されている。例えばこの種の自動旋盤において、同軸状に対向配置した一対の主軸の間で被加工素材を受け渡すことができるとともに、それら主軸の各々が、主機能である旋削加工用の高速回転運動（速度制御）に加えて、補足機能であるフライス加工等の切削加工用の回転割出運動（位置制御）を遂行できるように構成されたものが知られている。
【０００３】
上記自動旋盤において、１つの工作品の加工プログラム中に、一対の主軸の間での被加工素材の受け渡し工程（素材の突切り及び掴み換え工程を含む）が含まれている場合には、両主軸の回転運動の位相を互いに合致させることが必要になる。例えば、自動旋盤で角柱状の被加工素材（以下、角材と称する）を加工する場合、一般に、角材外周面の多角形輪郭に対応する輪郭の把持面を有したチャックを各主軸に装備する。そして、加工プログラム中の角材の受け渡し工程は、通常、サイクル時間短縮のために一対の主軸を両方とも回転させた状態で実施するので、それら主軸に装備したチャックの異形輪郭（すなわち角筒状）把持面の回転方向位相を予め相互に合致させておくことにより、角材を第１の主軸から第２の主軸へと障害無く円滑に受け渡すことが可能になる。
【０００４】
また、第１の主軸に把持した円柱状の被加工素材（以下、丸材と称する）の所望外周面部分に多面切削加工を施した後、その加工済み外周面部分を、第２の主軸に装備した対応の異形輪郭把持面を有するチャックに把持させることにより、両主軸間で丸材を受け渡すうようにした加工プログラムが組まれる場合がある。このような加工プログラムにおいても、丸材受け渡し工程は通常、両主軸を回転させた状態で実施するので、受け渡しに先立ち、第１主軸上での丸材の加工済み外周面部分の回転方向位相と、第２主軸上でのチャックの把持面の回転方向位相とを合致させておくことが要求される。
【０００５】
上記した主軸回転運動の位相合わせを実現する従来技術として、被加工素材の受け渡し工程に際し、受け取り側の第２主軸を機械構造上の工夫により強制的に回転させて、第２主軸に装備したチャックの把持面の回転方向位相を、第１主軸に把持した被加工素材の外周面の回転方向位相に合致させる位相合わせ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この位相合わせ装置によれば、比較的単純かつ安価な構造的工夫で、主軸回転運動の位相合わせ作業を実施できる。しかし、１つの工作品に対する１サイクルの加工プログラムを実行する都度、素材受け渡し工程の直前に第２主軸を強制的に回転操作しなければならないので、サイクル時間が増加する傾向があり、また位相合わせ作業の繰り返しにより、強制的回転操作を行なう構造部品の物理的損耗が生じる懸念がある。
【特許文献１】
特公平６−４３００５号公報
【０００６】
これに対し、自動旋盤の制御プログラムにおけるソフト上の処理により、上記した主軸回転運動の位相合わせを実現する方法が、従来実施されている。この位相合わせ方法は、自動旋盤の各主軸に予め設定した固有の回転基準点（例えば主軸駆動モータのエンコーダ上に設定）に基づいて、両主軸の高速回転運動（速度制御）の位相を同期運転（すなわち同一速度）状態で相互に合致させるものである。具体的には、加工対象の１つの被加工素材を両主軸に把持した状態でそれら主軸を同期回転させ、その間の適当な回転位置を両主軸のそれぞれの回転基準点に対する変位角度で記憶するとともに、記憶した両主軸の回転位置を、加工プログラムにおける各主軸の同期回転運動の基準位置（以下、同期基準位置と称する）としてソフト上で設定する。そして、被加工素材の受け渡し工程に際しては、両主軸でそれぞれに設定した同期基準位置が互いに同一位相となるように、両主軸を同期回転させる。それにより両主軸は、それらに１つの被加工素材を把持していたときと同じ状態（すなわち両主軸の回転運動の位相が相互に合致した状態）で、同期回転する。
【０００７】
このような位相合わせ方法によれば、加工プログラムの実行に先立つ段取り作業中に、ソフト上で主軸回転運動の位相合わせを予備的に実施することができるので、サイクル時間の増加や位相合わせ用構造部品の損耗の危惧が排除される。しかも、角材又は多面切削外周面部分を有する丸材を把持する異形把持面を有するチャックが、主軸に対し不特定の回転方向相対位置関係で装着されている場合にも、主軸の固有の回転基準点に対する変位角度で同期基準位置を設定するから、正確な位相合わせを実現できる。そして、このような位相合わせを完了した両主軸間では、加工プログラム中に高速で同期回転しながら被加工素材の受け渡し工程を実施できるので、サイクル時間が著しく削減される。
【０００８】
他方、上記した自動旋盤において、被加工素材が角材である場合や、丸材からなる被加工素材に第１主軸上で回転割出機能を用いて多面切削加工等のフライス加工を実施した場合には、それら被加工素材を第２主軸に受け渡す際に、受け渡しの前後で加工プログラム上の諸指令データ（工具移動位置、切削条件等）の整合を図るために、両主軸の回転割出運動の位相も合致させる必要が生じる。回転割出運動の位相合わせは、それぞれの主軸における回転割出制御軸（通称Ｃ軸）上の原点（すなわち０°）と各主軸に把持される被加工素材の外周面上の特定位置との相対位置関係を、両主軸の間で同一にする作業である。それにより、第１主軸におけるＣ軸上の任意角度位置に割り出して配置される被加工素材の外周面上の特定部位（例えば角材の１つの平面領域や丸材のフライス加工面）が、第２主軸においてもＣ軸上の同一角度位置に割り出して配置されるようになる。この位相合わせ方法としては従来、以下の方法が実施されている。
【０００９】
フライス加工面を有する丸材に対しては、まず、前述した高速回転運動の位相合わせが完了した状態で、第１主軸のＣ軸上の任意割出位置（Ｐ）でフライス加工を施した丸材を、突切り及び掴み換え工程を経て第２主軸に受け渡した後、第２主軸に同じ割出位置（Ｐ）を指令する。このとき、両主軸の回転割出運動の位相がずれている場合には、第２主軸上の丸材のフライス加工面は第１主軸上での位置から回転方向へ、位相ずれに相当する角度だけ相対的に変位して配置される。そこで、第２主軸上でのフライス加工面の相対変位角度を目視等の手作業で測定し、その変位角度を、加工プログラムにおける第２主軸の回転割出位置指令の補正量として、例えば自動旋盤の制御装置に記憶させる。そして、第２主軸に関する加工プログラムを実行する際には、記憶した補正量を用いて補正した回転割出位置指令に基づき、第２主軸を割出運動させる。このようにすれば、第２主軸におけるＣ軸上の原点と丸材のフライス加工面との相対位置関係が、第１主軸におけるそれらの相対位置関係と同一になり、両主軸の回転割出運動の位相が相互に合致した状態となる。なお、位相合わせの精度をさらに向上させる場合は、第２主軸を補正後の割出位置（Ｐ）に再配置した状態で、フライス加工面の、第１主軸上での位置に対する微小な角度誤差を、ダイヤルゲージ等により精確に測定して補正量を修正する。この補正量修正手順は、目標精度が達成されるまで繰り返して行なわれる。
【００１０】
また、角材に対しては、角材を把持する異形輪郭把持面を有するチャックが、主軸に対し通常は不特定の回転方向相対位置関係で装着されているので、上記したフライス加工面の変位角度実測作業と同様の手作業を、第１及び第２主軸の双方で、角材外周面の特定の平面領域に対して実施することになる。それにより、加工プログラムにおける両主軸の回転割出位置指令の補正量がそれぞれ設定、記憶される。そして、各主軸に関する加工プログラムを実行する際にそれら補正量を用いることにより、両主軸におけるＣ軸上の原点と角材外周面との相対位置関係が互いに同一になり、両主軸の回転割出運動の位相が相互に合致した状態となる。なお、角材に対しては、第１主軸上でフライス加工を実施したか否かに関わらず、このような位相合わせ方法を実施する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
自動旋盤における前述した従来の主軸回転割出運動の位相合わせ方法では、目視やダイヤルゲージ等による位相ずれの実測作業を要するので、作業工数が多くなり、作業者の負担が増すだけでなく、段取りに要する時間が増加して生産効率が悪化する危惧があった。特にこの位相合わせ方法は、前述した高速回転運動の位相合わせを完了させてから、加工プログラムにおける被加工素材の受け渡し工程（素材の突切り及び掴み換え工程を含む）を行なった後に、第２主軸での位相ずれの実測作業を必須工程として行なうものであるから、作業手順が著しく煩雑になる傾向があった。しかも、手作業による位相合わせの精度は、作業者の熟練度に依存する傾向があり、完成した工作品の寸法精度にばらつきが生じる要因となることが懸念された。また、位相ずれの実測作業は、工具の近傍での手作業になるので、事故が生じる懸念を排除することができなかった。
【００１２】
本発明の目的は、自動旋盤に搭載した一対の主軸の間で両者の回転割出運動の位相を合致させる方法であって、作業工数の削減及び作業手順の簡素化により作業者負担の軽減及び生産効率の向上を達成でき、また作業者の熟練によらずに高精度の位相合わせを実現でき、しかも事故の発生機会を低減することができる位相合わせ方向を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、各々が回転割出機能を有するとともに固有の回転基準点を有する第１及び第２主軸を、両主軸間での被加工素材の受け渡しが可能なように設置した自動旋盤で、段取り作業中に、加工プログラムにおけるそれら第１及び第２主軸の回転運動の位相を相互に合致させるために予備的に実施する位相合わせ方法であって、第１主軸及び第２主軸のそれぞれの回転割出原点位置である第１主軸原点及び第２主軸原点を設定し、少なくとも一部に多角形輪郭の外周面部分を有する被加工素材を第１主軸に把持し、外周面部分の多角形輪郭に少なくとも部分的に対応する輪郭の把持面を有するチャックを第２主軸に装備し、被加工素材を把持した第１主軸を第１主軸原点に割り出して配置し、第１主軸を第１主軸原点に保持した状態で、チャックを開放した第２主軸を第１主軸に把持した被加工素材に向けて送り運動させることにより、第１主軸原点に配置した第１主軸に把持されている被加工素材の多角形輪郭の外周面部分の回転方向位相と第２主軸のチャックの把持面の回転方向位相とがずれていた場合には第２主軸を受動的に回転させて、外周面部分をチャックに把持させ、外周面部分を把持した状態での第２主軸の現在割出位置の、回転基準点に対する角度と、回転基準点に対する第２主軸原点の角度との差を、回転角偏差として求め、この回転角偏差を、加工プログラムにおける第１及び第２主軸の回転割出運動の位相を相互に合致させるための、第２主軸の回転割出位置指令の補正量として記憶すること、を特徴とする位相合わせ方法を提供する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位相合わせ方法において、第２主軸原点の設定に関連して第２主軸の回転割出位置指令の初期補正量を設定している場合には、回転角偏差を補正量として記憶する際に、初期補正量を回転角偏差の補正量に更新する位相合わせ方法を提供する。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の位相合わせ方法において、回転角偏差を補正量として記憶した後に、第１主軸及び第２主軸の双方に被加工素材を把持した状態で第１主軸と第２主軸とを同期回転させ、同期回転中の第１主軸及び第２主軸の任意の回転位置を、加工プログラムにおける第１及び第２主軸の同期回転運動の位相を相互に合致させるための同期基準位置として記憶する位相合わせ方法を提供する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、第１主軸に把持した被加工素材が角材であり、外周面部分が、被加工素材が本来有する角筒状外周面の一部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の位相合わせ方法であって、第１主軸原点を設定する際に、第１主軸に被加工素材を把持した状態で、被加工素材の外周面部分における１つの平面領域が第１主軸原点に割り出して位置決めされるように、第１主軸原点を補正する位相合わせ方法を提供する。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の位相合わせ方法において、第１主軸は、被加工素材の角筒状外周面の輪郭に対応する輪郭の把持面を有するチャックを備え、チャックを開放した第２主軸を第１主軸に把持した被加工素材に向けて送り運動させる代わりに、第１主軸のチャックの把持作用を解除して被加工素材を第２主軸に向けて送り出すことにより、外周面部分を第２主軸のチャックに把持させる位相合わせ方法を提供する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、第１主軸に把持した被加工素材が丸材であり、外周面部分が、被加工素材を第１主軸に把持した状態で被加工素材の円筒状外周面の一部に多面切削加工を施すことにより形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の位相合わせ方法であって、多面切削加工が終了した被加工素材を把持したままの第１主軸を第１主軸原点に配置する位相合わせ方法を提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明に係る主軸回転運動の位相合わせ方法を適用可能な自動旋盤１０の構成を概略で示す。自動旋盤１０は、旋盤外部から供給された被加工素材Ｗを把持して回転する主要な（又は正面側の）第１主軸１２と、第１主軸１２に軸線方向へ同軸状に対向して配置でき、第１主軸１２から受け渡された一部加工済みの被加工素材Ｗ´を把持して回転する補助的な（又は背面側の）第２主軸１４と、複数の工具１６、１８をそれぞれに装備して独立動作する第１及び第２刃物台２０、２２とを備える。
【００２１】
第１主軸１２は、それ自体の回転軸線１２ａに平行な送り制御軸（Ｚ１軸）に沿って直線移動するように構成される。さらに第１主軸１２は、主機能である旋削加工用の高速回転運動（速度制御）に加えて、補足機能であるフライス加工等の切削加工用の回転割出運動（位置制御）を、回転割出制御軸（Ｃ１軸）に関して遂行できるように構成されている。したがって第１主軸１２は、Ｃ１軸制御下での回転割出運動により、チャック２４に把持した被加工素材Ｗの端面や外周面の所望位置に、第１又は第２刃物台２０、２２に装備した回転工具１８を用いた多様な加工を施すことを可能にする。また、第１主軸１２の軸線方向前方の所定位置には、第１主軸１２に把持された被加工素材Ｗをその先端の被加工部位の近傍で支持する補助支持装置としてのガイドブッシュ２６が、第１主軸１２に対し同軸状に設置される。なお、上記したＺ１軸移動構造を有しない固定型の第１主軸を備えた自動旋盤や、上記したガイドブッシュ２６を備えない自動旋盤にも、本発明の位相合わせ方法を適用できることは言うまでもない。
【００２２】
第１刃物台２０は、第１主軸１２の軸線方向前方でガイドブッシュ２６の側方に近接して配置され、第１主軸１２のＺ１軸に直交する送り制御軸（Ｘ１軸）並びにＺ１軸及びＸ１軸の両者に直交する送り制御軸（Ｙ１軸）に沿って直線移動するように構成される。第１刃物台２０は、複数の工具１６、１８を並列配置で保持するいわゆるくし歯刃物台であり、バイト、ドリル等の旋削工具１６やフライス等の回転工具１８を、第１主軸１２の回転軸線１２ａに対し直交して又は平行に位置決め可能な配置で装備できる。第１刃物台２０は基本的に、それ自体のＹ１軸移動で割出選択した所望の工具１６、１８の刃先を、それ自体のＸ１軸移動と第１主軸１２のＺ１軸移動との協働により、ＮＣプログラムに従い補間動作させることができ、それによって、第１主軸１２に把持された被加工素材に所望の切削加工が施される。なお、第１刃物台２０のＹ１軸移動は、工具選択動作であるだけでなく、例えば回転工具１８を選択した場合には被加工素材外周面の切削加工（Ｄカット）動作としても機能する。
【００２３】
第２刃物台２２は、ガイドブッシュ２６を挟んで第１刃物台２０の略反対側に配置され、第１主軸１２のＺ１軸に直交する送り制御軸（Ｘ２軸）及びＺ１軸に平行な送り制御軸（Ｚ２軸）に沿って直線移動するように構成される。第２刃物台２２は、複数の工具１６、１８を周方向等間隔配置で保持するいわゆるタレット刃物台であり、Ｚ２軸に平行な回転割出制御軸（ＴＩ軸）を有するとともに、バイト、ドリル等の旋削工具１６やフライス等の回転工具１８を、第１主軸１２の回転軸線１２ａに対し直交して又は平行に位置決め可能な配置で装備できる。第２刃物台２２は基本的に、それ自体のＴＩ軸回転で割出選択した所望の工具１６、１８の刃先を、それ自体のＸ２軸移動とＺ２軸移動との協働により、ＮＣプログラムに従い補間動作させることができ、それによって、第１主軸１２又は第２主軸１４に把持された被加工素材Ｗ、Ｗ´に所望の切削加工が施される。
【００２４】
第２主軸１４は、第１主軸１２の回転軸線１２ａに平行な回転軸線１４ａを有して、第１主軸１２の軸線方向前方にガイドブッシュ２６を挟んで対向可能に配置され、第１主軸１２のＺ１軸に直交する送り制御軸（Ｘ３軸）及びＺ１軸に平行な送り制御軸（Ｚ３軸）に沿って直線移動するように構成される。さらに第２主軸１４は、主機能である旋削加工用の高速回転運動（速度制御）に加えて、補足機能であるフライス加工等の切削加工用の回転割出運動（位置制御）を、回転割出制御軸（Ｃ２軸）に関して遂行できるように構成されている。したがって第２主軸１４は、Ｃ２軸制御下での回転割出運動により、チャック２８に把持した被加工素材Ｗ´の端面や外周面の所望位置に、第１又は第２刃物台２０、２２に装備した回転工具１８を用いた多様な加工を施すことを可能にする。
【００２５】
上記構成を有する自動旋盤１０において、実行される１つの工作品の加工プログラム中に、第１及び第２主軸１２、１４の間での被加工素材Ｗの受け渡し工程（素材の突切り及び掴み換え工程を含む）が含まれている場合には、それら第１及び第２主軸１２、１４の回転運動の位相を互いに合致させることが必要になる。そのような位相合わせを実現するための本発明の一実施形態による主軸回転運動の位相合わせ方法を、図２及び図３を参照して以下に説明する。
【００２６】
なお、本実施形態に係る位相合わせ方法は、自動旋盤１０における加工プログラムの実行に先立つ段取り作業中に、ソフト上で、加工プログラムにおける第１及び第２主軸１２、１４の回転運動の位相を相互に合致させるべく予備的に実施するものである。そのようなソフト上の処理は、自動旋盤１０に付設される後述する制御装置の処理部（ＣＰＵ）によって実行される。制御装置の処理部は、予め作業者が制御装置の入力部を介して入力した加工プログラムや諸データを参照して、多様な処理を実行することができる。また、本実施形態の構成上の前提として、自動旋盤１０の第１及び第２主軸１２、１４はそれぞれ、予め設定した固有の回転基準点（例えば主軸駆動モータのエンコーダ上に設定）Ｒ１、Ｒ２（図３（ｄ）、（ｆ））を有する。これら回転基準点Ｒ１、Ｒ２は、制御装置の記憶部に予め格納されている。
【００２７】
まず、第１主軸１２及び第２主軸１４のそれぞれに対し、Ｃ１軸及びＣ２軸上の回転割出原点位置である第１主軸原点Ｐ０及び第２主軸原点Ｑ０を設定する（ステップ１０１）。これら第１主軸原点Ｐ０及び第２主軸原点Ｑ０（図３（ｄ）、（ｆ））は、第１主軸１２及び第２主軸１４のそれぞれの回転基準点Ｒ１、Ｒ２に対する回転角度で表記して、自動旋盤に付設した制御装置の記憶部に格納される。
【００２８】
次に、少なくとも一部に多角形輪郭の外周面部分Ｓを有する被加工素材Ｗを第１主軸１２のチャック２４に把持する（ステップ１０２）。ここで、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１主軸１２に把持した被加工素材Ｗは丸材であり、多角形輪郭の外周面部分Ｓは、丸材Ｗを第１主軸１２に把持した状態で、第１又は第２刃物台２０、２２に装着した回転工具１８を用いて、丸材Ｗが本質的に有する円筒状外周面の一部に多面切削加工を施すことにより、素材受け渡し工程の前に形成されたものである。さらに具体的には、この多面切削加工は、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０（すなわち０°）に割り出した状態で、丸材Ｗに外周面部分Ｓの１つの平面領域（すなわちフライス加工面）Ｓ０を形成する工程を含み、最終的には、Ｃ１軸制御による第１主軸１２の９０°間隔の回転割出運動により、略長方形断面の角筒状輪郭を有する外周面部分Ｓが形成されている（図３（ｄ））。
【００２９】
他方、第２主軸１４には、丸材Ｗの加工済み外周面部分Ｓの多角形輪郭に少なくとも部分的に対応する異形輪郭の把持面２８ａを有するチャック２８を装備する（ステップ１０３）。なお、チャック２８の把持面２８ａは、丸材Ｗの外周面部分Ｓの輪郭に実質的に一致する略長方形断面の輪郭を有することが望ましいが、例えば図３（ｆ）に示す略正方形断面の輪郭のように、丸材Ｗの外周面部分Ｓを強固に把持できることを条件に多様な異形輪郭を有することができる。
【００３０】
次に、丸材Ｗを把持した第１主軸１２を、Ｃ１軸制御下で第１主軸原点Ｐ０に割り出して配置する（ステップ１０４）。この実施形態では、多面切削加工が終了した状態の丸材Ｗを把持したままの第１主軸１２を、第１主軸原点Ｐ０に割り出す。したがって、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０に割り出して形成した丸材Ｗの外周面部分Ｓのフライス加工面Ｓ０が、再度、第１主軸原点Ｐ０に割り出して配置されることになる（図３（ｄ））。換言すれば、このとき丸材Ｗのフライス加工面Ｓ０は、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０に割り出した状態で第１又は第２刃物台２０、２２上の所望の回転工具１８によってフライス加工面Ｓ０に更なる所望切削加工を施すことができる位置に配置される。
【００３１】
続いて、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０に保持した状態で、第１主軸１２に把持されている丸材Ｗの外周面部分Ｓを、第２主軸１４のチャック２８に把持させる（ステップ１０５）。ここで、図示実施形態では、第１主軸１２のチャック２４を閉じたままで、チャック２８を開放した第２主軸１４を、第１主軸１２に把持した丸材Ｗに向けて、例えば自動旋盤１０に装備した手動送り装置によって送り運動させることにより、丸材Ｗの外周面部分Ｓを第２主軸１４のチャック２８に把持させる（図３（ｅ））。このようにすれば、第１主軸１２のチャック２４を開放することにより生じ得る第１主軸１２上での丸材Ｗのフライス加工面Ｓ０と第１主軸原点Ｐ０との相対的位置ずれを、未然に回避できる。なお、第２主軸１４が丸材Ｗを把持するときに、第１主軸１２上での外周面部分Ｓの回転方向位相と第２主軸１４上でのチャック把持面２８ａの回転方向位相とがずれていたとしても、この段階では第２主軸１４を受動的に（すなわち主軸駆動源の作動によらずに）回転させることができるので、チャック２８に外周面部分Ｓを容易に把持できる。
【００３２】
次に、丸材Ｗの外周面部分Ｓを把持した状態での第２主軸１４の回転基準点Ｒ２と、第２主軸１４を第２主軸原点Ｑ０に割り出した（とソフト上で仮定した）ときの回転基準点Ｒ２との間の、回転角偏差Δを求める（ステップ１０６）。この演算は、外周面部分Ｓを把持した状態での第２主軸１４の現在割出位置（フィードバック値）Ｆの、回転基準点Ｒ２に対する角度αと、回転基準点Ｒ２に対する第２主軸原点Ｑ０の角度βとの差［Δ＝α−β］を求める（図３（ｆ））ものであって、制御装置の処理部によって実行される。
【００３３】
最後に、算出した回転角偏差Δを、加工プログラムにおける第１及び第２主軸１２、１４の回転割出運動の位相を相互に合致させるための、第２主軸１４の回転割出位置指令の補正量Δとして、制御装置の記憶部に記憶する（ステップ１０７）。記憶した補正量Δは、制御装置の処理部が、第２主軸１４に関する加工プログラムを実行する際に回転割出位置指令を補正するために使用し、それにより第２主軸１４は、補正量Δを含む回転割出位置指令に従って割出運動する。すなわち、図３（ｆ）に示す割出位置Ｆは、補正後には第２主軸原点Ｑ０となる。このようにすれば、第２主軸１４における第２主軸原点Ｑ０と丸材Ｗのフライス加工面Ｓ０との相対位置関係が、第１主軸１２における第１主軸原点Ｐ０とフライス加工面Ｓ０との相対位置関係と同一になり、両主軸１２、１４の回転割出運動の位相が相互に合致した状態となる。したがって、第２主軸１４に関する加工プログラムの実行時に、第２主軸１４をＣ２軸制御下で例えば第２主軸原点Ｑ０に割り出せば、第２主軸１４に把持した丸材Ｗのフライス加工面Ｓ０が第２主軸原点Ｑ０に割り出して位置決めされる。
【００３４】
なお、ステップ１０１における第１主軸原点Ｐ０及び第２主軸原点Ｑ０の設定に関連して、第２主軸１４の回転割出位置指令の初期補正量Δ０（例えば他の加工プログラムの実行に際し上記位相合わせ方法によって得られた補正量Δ）が既に設定されている場合がある。このような場合には、ステップ１０７で回転角偏差Δを補正量として記憶する際に、制御装置の処理部は、初期補正量Δ０を、新たに求めた回転角偏差Δの補正量に更新する処理を行なう。
【００３５】
このようにして一対の主軸１２、１４の回転割出運動の位相合わせが完了した状態でも、それら主軸１２、１４の高速（同期）回転運動の位相を合致させない限り、加工プログラム中に両主軸１２、１４が高速で同期回転しながら丸材Ｗの受け渡し工程を実施することは困難である。そこで、回転角偏差Δを補正量として記憶した後に、制御装置の処理部は、第１主軸１２及び第２主軸１４の双方に丸材Ｗを把持したままの状態で両主軸１２、１４を同期回転させ、同期回転中のそれら主軸１２、１４の任意の回転位置Ｉを、加工プログラムにおける両主軸１２、１４の同期回転運動の位相を相互に合致させるための同期基準位置Ｉ（図３（ｄ）、（ｆ））として、制御装置の記憶部に記憶する（ステップ１０８）。ここで、それら同期基準位置Ｉは、第１及び第２主軸１２、１４のそれぞれの回転基準点Ｒ１、Ｒ２に対する変位角度で記憶される。
【００３６】
そして、加工プログラム中の素材受け渡し工程に際しては、制御装置の処理部は、両主軸１２、１４でそれぞれに設定した同期基準位置Ｉが互いに同一位相となるように、両主軸を同期回転させる。それにより両主軸１２、１４は、それらに１つの丸材Ｗを把持していたときと同じ状態（すなわち両主軸１２、１４の回転運動の位相が相互に合致した状態）で、同期回転する。その結果、加工プログラム中に両主軸１２、１４が高速で同期回転しながら丸材Ｗの受け渡し工程を実施することが可能になる。
【００３７】
なお、制御装置による上記した位相合わせ処理（ステップ１０６〜１０８）は、制御装置が数値制御（ＮＣ）装置からなる場合には、予め定めた１つの指令コード（例えばＧコード）を用いたブロックを段取り作業のプログラムに記述しておくことで、その指令コードのブロック記述に従い、回転割出運動の位相合わせと高速回転運動の位相合わせとを順次自動的に実行できるように構成することが有利である。
【００３８】
このように、上記した主軸回転運動の位相合わせ方法においては、従来行なわれていた位相合わせ方法における目視やダイヤルゲージ等による位相ずれの実測作業が不要となるから、作業工数の削減及び作業手順の簡素化により作業者負担の軽減及び生産効率の向上を達成でき、また作業者の熟練によらずに高精度の位相合わせを実現でき、しかも事故の発生機会を低減することができる。特に、上記実施形態による位相合わせ方法では、自動旋盤１０の制御装置が、例えば単一の指令コードのブロック記述に従い、回転割出運動の位相合わせと高速回転運動の位相合わせとを順次自動的に実行できるように構成できるので、作業手順を著しく簡素化することができる。
【００３９】
図４は、自動旋盤１０で角材Ｗを加工する場合の、本発明の他の実施形態による主軸回転運動の位相合わせ方法を示す。すなわちこの実施形態では、第１主軸１２に把持した被加工素材Ｗは角材であり、その多角形（六角形）輪郭の外周面部分Ｓは、角材Ｗが本来有する角筒状外周面の一部である。また、角材Ｗの外周面の六角形輪郭に対応する輪郭の把持面２４ａ、２８ａを有したチャック２４、２８が、第１及び第２主軸１２、１４にそれぞれ装備されている。ここで、第１主軸１２のチャック２４が、通常は第１主軸１２に対し不特定の回転方向相対位置関係で装着されるので、下記のように、従来行なわれていた変位角度実測作業を実施しなければならない場合が生じる。
【００４０】
まず、段取り作業において、チャック２４に角材Ｗを把持した第１主軸１２を、予め設定した第１主軸原点Ｐ０に割り出して配置する。このとき、角材外周面Ｓにおける１つの平面領域Ｓ０が、第１主軸原点Ｐ０に正確に割り出して位置決めされていれば、この平面領域Ｓ０を基準として、図２に示すフローチャートに従い、前述した丸材Ｗに対する手順と同様にして位相合わせ作業を実施することができる。しかし、図４（ｂ）に示すように、平面領域Ｓ０が、第１主軸原点Ｐ０に正確に割り出して位置決めされない（すなわちチャック２４の回転方向位相がずれている）場合には、自動旋盤１０の構成部品（例えば第１刃物台２０）上に、第１主軸原点Ｐ０に正確に割り出したときの平面領域Ｓ０に平行に配置される適当な参照面３０（図４（ｃ））を設定し、この参照面３０に対する第１主軸１２上での角材平面領域Ｓ０の相対変位角度を、目視等の手作業で測定する。測定した相対変位角度は、加工プログラムにおける第１主軸１２の回転割出位置指令の補正量γ（図４（ｂ））として、自動旋盤１０の制御装置に記憶させる。
【００４１】
上記した第１主軸１２におけるチャック２４の位相合わせの精度をさらに向上させる場合は、図４（ｄ）に示すように、補正量γを含む補正後の第１主軸原点Ｐ０´に第１主軸１２を再配置した状態で、参照面３０に対する角材平面領域Ｓ０の微小な角度誤差を、ダイヤルゲージ３２により精確に測定して補正量γを修正する。ここでダイヤルゲージ３２は、第１刃物台２０上に装着することが有利である。そのようにすれば、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０´に割り出した状態で第１刃物台２０上の回転工具１８が角材Ｗに平面領域Ｓ０をフライス加工で形成する場合と同じ第１刃物台２０のＹ軸送り運動の下で、ダイヤルゲージ３２が角材平面領域Ｓ０の微小な角度誤差を精確に測定できる。なお、この補正量修正手順は、位相合わせの目標精度が達成されるまで繰り返して行なわれる。
【００４２】
このようにして補正した第１主軸１２の第１主軸原点Ｐ０´を、図２のフローチャートのステップ１０１で設定する第１主軸１２の第１主軸原点として取り扱えば、その後のステップ１０２〜１０８は、前述した丸材Ｗに対する作業と実質的に同じ作業になる。例えばステップ１０４では、角材Ｗを把持した第１主軸１２を、Ｃ１軸制御下で第１主軸原点Ｐ０´に割り出して配置する。それにより、角材Ｗの外周面部分Ｓの特定平面領域Ｓ０が、第１主軸原点Ｐ０´に割り出して配置されることになる。換言すれば、このとき角材Ｗの平面領域Ｓ０は、第１主軸１２を第１主軸原点Ｐ０´に割り出した状態で第１又は第２刃物台２０、２２上の所望の回転工具１８によって平面領域Ｓ０に所望切削加工を施すことができる位置に配置される。
【００４３】
また、ステップ１０５では、前述したように、第２主軸１４を第１主軸１２に把持した角材Ｗに向けて手動送り運動させることにより、角材Ｗの外周面部分Ｓを第２主軸１４のチャック２８に把持させても良いが、その代わりに、第１主軸１２のチャック２４を開放して角材Ｗを第２主軸１４に向けて送り出すことにより、外周面部分Ｓをチャック２８に把持させることもできる。これは、第１主軸１２のチャック２４を開放しても、第１主軸１２上での角材Ｗの平面領域Ｓ０と第１主軸原点Ｐ０´との相対的位置ずれが生じ得ないからである。
【００４４】
その後、制御装置の処理部がステップ１０６〜１０８の処理を行なうことにより、加工プログラムにおける第１及び第２主軸１２、１４の回転割出運動の位相を相互に合致させるための、第２主軸１４の回転割出位置指令の補正量Δが、制御装置の記憶部に記憶され（ステップ１０７）、また加工プログラムにおける両主軸１２、１４の同期回転運動の位相を相互に合致させるための同期基準位置Ｉが、制御装置の記憶部に記憶される（ステップ１０８）。このようにして、角材Ｗの加工プログラムの段取り作業で、当該加工プログラムにおける第１及び第２主軸１２、１４の回転割出運動並びに高速（同期）回転運動の位相合わせが完了する。なお、角材Ｗに対しては、第１主軸１２上でフライス加工を実施したか否かに関わらず、上記位相合わせ方法を実施する。
【００４５】
次に図５を参照して、上記した主軸回転運動の位相合わせ方法を実施するための制御装置の一例として、自動旋盤１０に装備されるＮＣ装置４０の構成を説明する。ＮＣ装置４０は、入力部４２、表示部４４、処理部（ＣＰＵ）４６、記憶部（ＲＯＭ４８及びＲＡＭ５０）並びに駆動制御部５２を備える。入力部４２は、例えば数値キー付きのキーボード（図示せず）を有し、ＮＣ旋盤に装備した第１及び第２主軸１２、１４並びに第１及び第２刃物台２０、２２（以下、可動構造体５４と総称する）の動作を制御するために必要なデータ（工具の選択、工作物の形状寸法、主軸回転数、工具の送り速度等）や、それらデータを含む各工具に関する加工プログラム（すなわちブロック列）が、入力部４２で入力される。表示部４４は、ＣＲＴ（ブラウン管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置（図示せず）を有し、入力部４２で入力されたデータや加工プログラムを表示装置に表示したり、対話方式として表示装置上でシミュレーションしながらの自動プログラミングを可能にしたりする。
【００４６】
記憶部を構成するＲＯＭ４８には、可動構造体５４を駆動するための制御プログラムが予め格納されている。またＲＡＭ５０には、第１及び第２主軸１２、１４の回転基準点Ｒ１、Ｒ２、第１主軸原点Ｐ０、第２主軸原点Ｑ０や、第２主軸１４の現在割出位置Ｆ等を格納する設定値・測定値記憶領域５６、第２主軸１４の補正量Δを格納する補正量記憶領域５８、両主軸１２、１４の同期基準位置Ｉを格納する同期基準位置記憶領域６０等の、位相合わせ機能に関連する各種データの記憶領域が設けられている。さらに、入力部４２で入力された複数の工具に関連するデータやそれらを含む加工プログラムは、ＣＰＵ４６の指示によりＲＯＭ４８又はＲＡＭ５０に格納される。ＣＰＵ４６は、ＲＯＭ４８又はＲＡＭ５０に記憶した各種データや加工プログラム並びにＲＯＭ４８に格納された制御プログラムに基づいて、駆動制御部５２に作動指令を出力する。駆動制御部５２は、ＣＰＵ４６からの作動指令に従い、第１主軸１２の第１主軸駆動源（サーボモータ）６２及び第２主軸１４の第２主軸駆動源（サーボモータ）６４を含む種々の駆動機構６６をそれぞれに制御して、自動旋盤１０に設置した種々の可動構造体５４をそれぞれに作動させる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、自動旋盤に搭載した一対の主軸の間で両者の回転割出運動の位相を合致させる位相合わせ方法において、作業工数の削減及び作業手順の簡素化により作業者負担の軽減及び生産効率の向上を達成し、作業者の熟練によらずに高精度の位相合わせを実現し、かつ事故の発生機会を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る主軸回転運動の位相合わせ方法を適用可能な自動旋盤の構成を概略で示す図である。
【図２】本発明に係る主軸回転運動の位相合わせ方法のフローチャートである。
【図３】図２のフローチャートに従う本発明の一実施形態による位相合わせ方法の手順を示す図で、（ａ）丸材を第１主軸に把持した状態の側面図、（ｂ）矢印ｂから見た端面図、（ｃ）丸材に多面切削加工を施した後の側面図、（ｄ）矢印ｄから見た端面図、（ｅ）丸材を両主軸に把持した状態の側面図、及び（ｆ）線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図２のフローチャートに従う本発明の他の実施形態による位相合わせ方法の手順を示す図で、（ａ）角材を第１主軸に把持した状態の側面図、（ｂ）矢印ｂから見た端面図、（ｃ）第１主軸のチャックの位相合わせ段階を示す側面図、（ｄ）矢印ｄから見た端面図、（ｅ）角材を両主軸に把持した状態の側面図、及び（ｆ）線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】本発明の位相合わせ方法を実行可能な一例としての制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…自動旋盤
１２…第１主軸
１４…第２主軸
１８…回転工具
２４、２８…チャック

Claims (6)

1. 各々が回転割出機能を有するとともに固有の回転基準点を有する第１及び第２主軸を、両主軸間での被加工素材の受け渡しが可能なように設置した自動旋盤で、段取り作業中に、加工プログラムにおけるそれら第１及び第２主軸の回転運動の位相を相互に合致させるために予備的に実施する位相合わせ方法であって、
   前記第１主軸及び前記第２主軸のそれぞれの回転割出原点位置である第１主軸原点及び第２主軸原点を設定し、
   少なくとも一部に多角形輪郭の外周面部分を有する被加工素材を前記第１主軸に把持し、
   前記外周面部分の前記多角形輪郭に少なくとも部分的に対応する輪郭の把持面を有するチャックを前記第２主軸に装備し、
   前記被加工素材を把持した前記第１主軸を前記第１主軸原点に割り出して配置し、
   前記第１主軸を前記第１主軸原点に保持した状態で、前記チャックを開放した前記第２主軸を前記第１主軸に把持した前記被加工素材に向けて送り運動させることにより、前記第１主軸原点に配置した前記第１主軸に把持されている前記被加工素材の前記多角形輪郭の前記外周面部分の回転方向位相と前記第２主軸の前記チャックの前記把持面の回転方向位相とがずれていた場合には前記第２主軸を受動的に回転させて、前記外周面部分を前記チャックに把持させ、
   前記外周面部分を把持した状態での前記第２主軸の現在割出位置の、前記回転基準点に対する角度と、前記回転基準点に対する前記第２主軸原点の角度との差を、回転角偏差として求め、
   前記回転角偏差を、加工プログラムにおける前記第１及び第２主軸の回転割出運動の位相を相互に合致させるための、前記第２主軸の回転割出位置指令の補正量として記憶すること、
   を特徴とする位相合わせ方法。
2. 前記第２主軸原点の設定に関連して前記第２主軸の回転割出位置指令の初期補正量を設定している場合には、前記回転角偏差を前記補正量として記憶する際に、該初期補正量を該回転角偏差の該補正量に更新する請求項１記載の位相合わせ方法。
3. 前記回転角偏差を前記補正量として記憶した後に、前記第１主軸及び前記第２主軸の双方に前記被加工素材を把持した状態で該第１主軸と該第２主軸とを同期回転させ、同期回転中の該第１主軸及び該第２主軸の任意の回転位置を、加工プログラムにおける前記第１及び第２主軸の同期回転運動の位相を相互に合致させるための同期基準位置として記憶する、請求項１又は２に記載の位相合わせ方法。
4. 前記第１主軸に把持した前記被加工素材が角材であり、前記外周面部分が、該被加工素材が本来有する角筒状外周面の一部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の位相合わせ方法であって、前記第１主軸原点を設定する際に、該第１主軸に該被加工素材を把持した状態で、該被加工素材の該外周面部分における１つの平面領域が該第１主軸原点に割り出して位置決めされるように、該第１主軸原点を補正する位相合わせ方法。
5. 前記第１主軸は、前記被加工素材の前記角筒状外周面の輪郭に対応する輪郭の把持面を有するチャックを備え、前記チャックを開放した前記第２主軸を前記第１主軸に把持した前記被加工素材に向けて送り運動させる代わりに、該第１主軸の該チャックの把持作用を解除して前記被加工素材を前記第２主軸に向けて送り出すことにより、前記外周面部分を該第２主軸の前記チャックに把持させる請求項４に記載の位相合わせ方法。
6. 前記第１主軸に把持した前記被加工素材が丸材であり、前記外周面部分が、該被加工素材を該第１主軸に把持した状態で該被加工素材の円筒状外周面の一部に多面切削加工を施すことにより形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の位相合わせ方法であって、該多面切削加工が終了した該被加工素材を把持したままの該第１主軸を前記第１主軸原点に配置する位相合わせ方法。

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