JPH03222012A - ２主軸対向型ｃｎｃ旋盤及びワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、回転体形状のワークを加工する工作機械に
関するもので、１個のベース上に対向する２個の主軸ヘ
ッドと２個の加工ユニットとを備えた複合型のＣＮＣ（
コンピュータ数値制御！Ｉ）旋盤に関するものである。

（従来の技術） 従来の複合旋盤は、主軸モータの他に独立したサーボモ
ータを備えた機械式割出し装置を設け、フライス加工や
穴明は加工を行うときには、−旦主軸を停止させて割出
し装置と主軸とを機械的に連結し、割出し装置で精密な
主軸の回転制御や位置決めを行っていた。この場合、主
軸と割出し装置の係脱に要する時間を成る限度時間以下
にすることは非常に困難であり、また割出し動作時には
主軸が減速機を介して駆動されるので割出し時の早送り
速度にも限度があり、歯切れの良い割出し動作ができず
、作業時間に多大なロスが生していた。

また、フランジ材加工でワークを第１主軸から第２主軸
に受け渡す際や棒材加工でワークを突っ切ってワークピ
ースを切り離す際でも、第２主軸のチャックでのワーク
の把持に先立って、第１及び第２の両主軸をオリエンテ
ーションさせて原点で停止させるか、または所定の受渡
し角度で両主軸の位相を合わせて停止させる必要があり
、このときにも前述した割出し動作時と同様に作業時間
のロスが生じると共に、停止後の主軸の再加速に要する
時間ロスも無視出来ない。特に棒材加工の場合には、突
切り加工のためにワークを第１及び第２の２本の主軸で
把持した状態で所定の速度まで短時間で加速する必要が
あり、加速途中で第１主軸と第２主軸の回転位相の同調
が崩れると、チャックが滑ってワークに珊を付けたり、
ワークを捩しり変形させるというトラブルが発生する。

そこでこの問題を避けるために、各種の同期制御や同期
運転時のトルク制御等が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし現在では、主軸モータに大容量電動機を使用して
主軸の加速時間を短くすることによって加工時間を短縮
する等、加工時間の短縮に対するユーザの要求はきわめ
て高く、前述したような主軸割出し時の時間ロス、突切
り加工時の主軸の位相合わせに要する時間ロス、従来方
式での同期制御やトルク制御による主軸加速時の加速の
遅さに起因する時間ロス等が許容されない状況となって
きている。

そこで主軸に機械的に主軸割出し装置を係脱する構造に
代え、旋削用の主軸モータを直接サーボ制御して主軸の
割出しを行う構造が提唱されている。ところが、第１主
軸から第２主軸へのワークの受渡しに関連して、第１主
軸の位相関係を正確に第２主軸へ伝えねばならない問題
があり、そのために電気的に主軸オリエンテーションま
たは主軸割出しなどを行っている。特に棒材加工の場合
には、ワーク両側把持の状態で突切り加工のために主軸
を所定の回転まで加速しなければならないが、この際の
立上げ加速は各軸単独の加速と異なり、位相同期の状態
で回転させないとチャック爪の滑りきすやワークの捩じ
り変形が発生する。従来の技術では、高速加速を行うと
同期がとれず、加速をゆっくり行う必要があっ−たので
この加速に要するタイムロスが大きいという問題がある
・。また、電気的に２本の主軸の位相を正確に合わせる
ことは困難で１、ワーク受け渡し時の位相誤差が第１主
軸での割出し位置と第２主軸での割出し位置との間の誤
差としてあられれ、割出し加工精度を向上させる際の障
害となっている。

この発明は、以上のように問題を解決して、対向する２
主軸間でのワークの受け渡しを含む加工を能率良くかつ
正確に行うことができる技術手段を得ることを課題とし
ている。

（課題を解決するための手段） この発明は、両主軸を回転させたまま両者の速度及び位
相を正確に同期させる技術手段を提供することにより、
上記課題を解決している。

この発明のＣＮＣ旋盤では、２本の主軸ヘッドのうちの
第１主軸ヘッド２ａを共通ベース１に実質上一体に固定
し、このベース１に第２主軸へフド２ｂをＺ軸方向にの
み移動且つ位置決め可能に搭載し、第１主軸ヘッド２ａ
に対応するタレット型の第１加工ユニット３ａをＸ及び
Ｚ軸方向に移動且つ位置決めの可能に搭載し、第２主軸
ヘッド２ｂに対応するタレット型の第２加工ユニット３
ｂをＸ輪方向にのみ移動且つ位置決め可能に搭載してい
る。第１主軸１１ａは第１主軸ヘッド２ａに軸支されて
第１主軸モータ２１ａで駆動され、その回転角を検出す
る第１主軸エンコーダ２７ａが設けられている。同様に
、第２主軸１１ｂは第２主軸ヘッド２ｂに軸支されて第
２主軸モータ２１ｂで駆動され、その回転角を検出する
第２主軸エンコーダ２７ｂが設けられている。

第１及び第２主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂは、主軸の
原点を検出する原点スリット２６と回転角を精密に検出
する単位角スリット２４と所定数の単位角スリット毎に
設けた基準角スリット２５とを有している。これらの主
軸エンコーダ２７ａ、２７ｂは、それぞれの主軸１１ａ
、１１ｂの回転速度信号、原点位置信号、単位角度位置
信号、基準位置信号を制御装置に対して出力する。

ＮＣ装置５０は、サーボドライブユニット５２ａ、５２
ｂ及び速度指令補正回路５８ａ、５８ｂを含む主軸制御
回路（第１０図）を介して第１及び第２主軸モータ２１
ａ、２１ｂを制御している。

第１及び第２主軸モータを制御する主軸制御回路は、Ｎ
Ｃ装置５０の指令に基いて第１及び第２主軸エンコーダ
２７ａ、２７ｂの信号を受け、この信号に基づいて出力
される同期制御手段５３からの補正指令を受けて第１及
び第２主軸１１ａ、１１ｂを回転駆動し且つ所定の角度
位置決めの制御を行う。第２主軸の主軸エンコーダ２７
ｂの信号は、上記同期制御手段５３に入力する他に後述
する第２主軸割出角度補正手段６１の補正指令を受けて
第２主軸１１ｂを回転駆動し且つ所定の角度位置決めの
制御を行う。

同期制御手段５３は、遅速弁別回路５４、位相弁別回路
５９及び補正指令回路５６を備え、位相弁別回路５９は
、第１と第２主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの出力を受
けて等速回転中の第１及び第２主軸１１ａ、１１ｂの位
相差を検出してこの位相差が予め決めて入力済みの所要
の受渡し位相差に一致するように、それぞれのサーボド
ライブユニットに進相指令や遅相指令を与える位相調整
機能を有しており、遅速弁別回路５４は、第１及び第２
主軸１１ａ、１１ｂの同期回転中に第１及び第２主軸エ
ンコーダ２７ａ、２７ｂからの信号を受けてこれを比較
し、両主軸間の回転速度の違いを検出し、その違いが無
くなるよう第１主軸用サーボドライブユニット５２ａと
第２主軸用サーボドライブユニット５２ｂに微小な速度
補正指令を微少時間毎に与える同期指令機能を有してい
る。

この同期制御手段５３は、主軸エンコーダ２７ａ、２７
ｂとして原点位置スリット２７と単位角スリット２４と
基準角スリット２５とを備えたものを用い、原点位置か
らの基準角スリットのパルスを基にして粗い同期制御を
行い、その粗さでの同期がとれてから単位角スリットの
精度での同期制御に切り換える構成としである。

更にこの発明の装置は、第１及び第２主軸１１ａ、１１
ｂが共に同一のワーク８０を把持したときの位相誤差を
検出してこれを記憶する第２主軸割出角度補正手段６１
を備え、第２の主軸制御回路に対するＮＣ装置５０から
の割出し角度指令を上記手段６１に記憶した位相誤差で
補正し、第２主軸１１ｂによる当該ワークの加工が終了
したとき、その記憶値をリセットする機能を備えた構造
とすることができる。

更にこの発明の装置では、第１及び第２主軸１１ａ、１
１ｂのそれぞれに制動力を可変制御可能とした主軸ブレ
ーキ装置２２ａ、２２ｂを設け、第１及び第２主軸モー
タ２１ａ、２１ｂの割出しに要する回転力を切削反力の
変動に係わらず設定された所定値に保つことにより、コ
ンタ−リング加工時における主軸１１ａ、１１ｂのびび
り振動を防止している。

上記装置での第１主軸と第２主軸間でのワークの受け渡
しを含む加工では、 ■　被加工物であるワーク８０を第１主軸１１ａで把持
し、該第１主軸と第１加工ユニットの協働動作により該
ワークに第１段階の加工を行う第１工程と、 ■　第２主軸１１ｂを回転させつつ第１主軸１１ａに向
けて進出させ、第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとを同
位相同期速度又は所定の位相差に合わせた同期速度に制
御した後第２主軸１１ｂでワーク８０の先端を把持し、
該把持したときの第１主軸と第２主軸の位相誤差（指令
された位相関係からの誤差）を記憶する第２工程と、■
　ワーク８０が棒材であるときは第１主軸１１ａと第２
主軸１１ｂとでワーク８０を把持した状態で該ワークに
突切り加工を施して先端のワークピース８１を切り離し
、フランジ材であるときには第１主軸１１ａの把持を解
いて、その後第２主軸１１ｂを第１主軸１１ａから離隔
させる第３工程と、 ■　ＮＣ装置５０から第２主軸１１ｂに与えられる指令
値を前記記憶された位相誤差で補正して第２主軸の位相
を制御しつつ、第２主軸１１ｂと第２加工ユニット３ｂ
との協働動作により第３工程で第２主軸１１ｂに受け渡
されたワークピース８１ないしワーク８０に第２段階の
加工を行ったあと該ワークピースないしワークを排出す
る第４工程とを 順次実行することによって行われる。第２番目のワーク
に対する上記第１工程は、先のワークピースないしワー
クに対する上記第４工程と同時に実行される。

（作用） 本発明においては、タイムロスの多い同期加速立上げを
止め、第１主軸１１ａでの加工完了時に第１主軸１１ａ
が回転中ならばそのままで、フライス孔明けで停止中な
らば第２主軸１１ｂでワーク８０を把持する前に第１主
軸単独で所定回転まで加速し、第２主軸１１ｂの方はワ
ーク８０を受け取るための第１主軸側への接近動作中に
単独で加速し、両主軸が特定の位相関係を保って同期回
転している状態でワークを受け渡しするようにしている
。こうすることにより、第１主軸１１ａから第２主軸１
１ｂへとワーク８０を受け渡す際の主軸の加速時間を最
短時間にすることかができる。

第２主軸１１ｂがワーク８０を把持するときは、第１生
軸１１ａと第２主軸１１ｂの位相関係がワ一り８０の受
渡しに必要な所定の位相関係（普通は位相差零）になっ
ていなければならない。そこで加速完了の時点で同期制
御をかけるようにし、同期させる方法として、まず第１
段階で、第１主軸と第２主軸の主軸エンコーダ２７ａ、
２７ｂの出力信号を比較して原点スリット２６を基準に
基準角スリット２５を計数して相互の位相差を微少時間
毎に検出し、予め一定値に設定された進相及び遅相指令
をそれぞれの主軸サーボドライブユニットに与える速度
指令に加えるようにした。ワークの受け渡しに際して両
主軸間に所定の位相差を設ける場合には、上記計数値に
所望の位相差を加味して比較する。この制御により、第
１主軸と第２主軸の位相をハンチングを起こすことなく
正確に且つ速やかに基準角スリットの粗さで一致させる
ことができる。次に第２段階として、第１及び第２主軸
の主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの出力信号を比較して
同期状態にある基準角スリット２５を基準に単位角スリ
ット２４を計数して両主軸の回転速度の遅速及び微少位
相差を微少時間毎に判定し、第１及び第２主軸のサーボ
ドライブユニット５２ａ、５２ｂに与えられる速度指令
に予め一定値に設定された補正値を単純に加算又は減算
して制御する方法を採用した。その結果、多少の速度差
のある第１と第２土軸１１ａ、１１ｂとを安定に同期速
度に保たせ且つ精密な位相関係を維持させることができ
た。

第２主軸１１ｂでワーク８０の把持が完了すれば、その
時点での第１主軸と第２主軸の位相関係は固定されるか
ら、そのときの所期の位相関係からの誤差を位相誤差と
してメモリに記憶させるようにし、この位相誤差は、′
棒材加工のときはワーク文明り加工の終了後、フランジ
材加工のときは第１主軸の把持を解いた後に、第２主軸
１１ｂで割出し加工をするときにＮＣ装置５０の割出し
角度指令値に対する補正値として割出し角度を補正する
。これにより、第２主軸での割出し位置を第１主軸側で
の割出し位置に正確に一致させることができる。

同期回転中にハンチングがあるときに第２主軸がワーク
を把持しようとすれば、把持の瞬間に速度違いによる爪
環が発生する。それを抑えるために本発明では、進相及
び遅相指令は位相差の大小に関係なく一定値とし、その
値を急激な加減速指令に基づく主軸のハンチングを避け
るのに充分な小さな値としている。更に回転中の同期検
出においては、精密な検出を行おうとすればそれだけエ
ンコーダのスリット数が多くなり、回転中のスリットの
計数値が大きくなって応答の早い制御が困難になる。そ
こで精密な単位角スリットの他に比較的粗いピッチの基
準角スリットを設けてこれを計数することによって大き
な位相差のある両主軸を滑らかに且つ速やかに粗いレベ
ルでの同期状態にし、次いで細かい単位角スリットを計
数して精密なレベルで両主軸の位相関係を維持させた状
態でワークを把持させるようにしている。

（実施例） （１）全体構ｔ７．（第１．２．３図参照）この発明の
説明においては、主軸方向を２軸方向と言い、Ｚ軸と直
交する方向をＸ軸方向という（第１図参照）。図中、工
はベース、２ａは第１主軸ヘッド、２ｂは第２主軸ヘッ
ド、３ａはタレット型の第１加工ユニツト加工ユニット
、３ｂは同第２加エユニット、４は切粉収容箱、５はチ
ップコンベヤである。ベース１は、上面を４５度手前側
に傾斜させたスラント型で、このベースに固定した第１
主軸ヘッド２ａに対向して第２主軸ヘッド２ｂがＸスラ
イド６を介してＸ軸方向にのみ摺動自在に配置され、こ
の主軸へラド２ａ、２ｂの奥側に加エユニッ）３ａ、３
ｂが配置されている。そして第１加工ユニット３ａはＸ
スライドとＸスライドを備えたＺＸスライド７を介して
Ｚ軸及びＸ軸の両方向に摺動自在で、第２加工ユニット
３ｂはＸスライド８を介してＸ軸方向にのみ摺動自在に
装着されている。

加工ユニット３ａ、３ｂは、ミリングカッタやドリル等
の回転工具を含む複数の工具を装着したタレット９ａ、
９ｂをそれぞれ備え、各タレットは、インデックスモー
タ１０ａ、１０ｂで割出し駆動されて工具の選択が行わ
れ、各インデックス位置において面歯車継手により加工
ユニ７ト３ａ、３ｂに強固に固定される。タレットに装
着した回転工具は、ミリング用モータ３９ａ、３９ｂで
回転駆動される。そして第１主軸ヘッド２ａに装着され
たワークは第１加工ユニツト３ａの工具で、第２主軸ヘ
ッド２ｂに装着されたワークは第２加工ユニット３ｂの
工具で加工される。

各スライド６．７．８には、その送りモータ１２ａ、１
２ｂ、１３ａ、１３ｂ、送りネジ１４ａ、１４ｂ、１５
ａ、１５ｂ及び図示されないボールナツトからなる送り
装置が設けられ、送りモータ１２ａ、１２ｂ、１３ａ、
１３ｂの回転角を制御することにより、第２主軸ヘッド
２ｂ及び第１、第２加工ユニット３ａ、３ｂの移動位置
決めが行われる。

本実施例装置は４５度スラント型のベースを採用してい
るので、切粉の速やかな排出が可能であり、タレットの
工具交換時の作業性が良好で、ローダやアンローダを機
械の上方や前方の任意の位置に配置することができ、第
２主軸ヘッド２ｂや加エユニッｌ−３ａ、３ｂのスライ
ド面に平均した荷重が作用するので主軸ヘッドや加工ユ
ニットを精密に安定させることができる等の効果がある
。

実際の構造では、ベース１の上面に３条のスライドウェ
イを削り出しで一体に設けて剛性を増し、ビルデングブ
ロック化することによるコストの増加を少なくしている
。

［２］切粉収容箱（第２．３図参照） 切粉収容箱４は、ベース１の前縁下部に別置き型で配置
されており、両主軸へラド２ａ、２ｂの間に形成される
加工領域におけるベース１の上面は、第２主軸ヘッドの
Ｘスライド６と第１主軸ヘフド２ａとの間に装架された
伸縮自在のカバー１８で覆われている。切粉収容箱４の
底面には、横方向にチップコンベヤ５が配置されている
。従って、上記加工領域で生成した切粉は、前記カバー
上を滑落して切粉収容箱４に落下し、チップコンベヤ５
で機械側方に速やかに排出される。

旋削加工では、出来るだけ少ない時間で荒削りを完了す
る為に重切削可能な刃物を用い、ワークを高速回転させ
且つ工具に高速送りをかけて荒削りをする。その為に大
きな加工熱が発生するので、切削液をかけて切粉を冷や
し、生成した切粉を速やかに加工領域から除去すること
が機械やワークの熱変形を防止して高い加工精度を維持
するための重要な要件となる。従ってこの種の機械では
切粉の処理が最も重要な問題の一つであり、本実施例の
機械では上記構造を採用することによってこの問題を解
決している。チップコンベヤ５は、機械の後方に切粉を
排出する構造とすることも可能であるが、後方排出型は
、切粉収容箱の中央へと切粉を寄せる構造とする必要が
あり、ベース中央にコンベヤが通るためにメンテナンス
作業が不便であり、一般に機械背面には多数の制御装置
が配置されているため、制御装置のメンテナンスにも好
ましくない。

［３］主軸駆動装置（第１．４〜７図参照）主軸ヘッド
２　（添字ａ、ｂを付した符号を区別しないで示すとき
は、添字を削除した符号を用いる。以下間し。）には、
それぞれ主軸１１、主軸に固定されたチャック１９、チ
ャック開閉用のチャックシリンダ２０、主軸モータ２１
、ブレーキ装置２２及びエンコーダ２７が装着されてい
る。

主軸モータ２１は、■ベルト２８の伝動により主軸１１
を駆動している。第４図に示した構造は、最大で１回転
３６万パルスを出力する大径高分解能エンコーダ２７を
主軸１１に直結した構造であり、第５図に示す構造は、
−船釣なエンコーダ２７をタイごングヘルト２９を介し
て主軸１１に連結したもので、主軸のメンテナンスには
好都合である。エンコーダ２７の目盛線パルスを電気的
に分割して４倍、５倍の分解能を得ることは普通に行わ
れており、且つ４倍評価方法も採用できるので、このよ
うな構造で主軸１回転当たり３６万パルスの精度を得る
ことも困難ではない。主軸エンコーダ２７は、第６図に
示すように、最小検出単位となる微少間隔の単位角スリ
ット２４を持つ他に、所定角毎に基準角パルスを発生す
る基準角スリット２５と主軸１１の原点位置を検出する
原点スリット２６とを備えている。

主軸モータ２１にはＡＣサーボモータが用いられており
、これを制御するＮＣ装置５０は、サーボドライブユニ
ット５２を介して主軸モータ２１をフィードバック制御
している。第７図に符号５８で示されたものは後述する
速度指令補正回路である。ＮＣ装置５０は、速度制御モ
ードとＣ軸位置制御モードに切り換え可能で、プログラ
ムによりリレーを動作させてモードの切り換えを行って
いる。主軸エンコーダ２７で検出された主軸２１の速度
信号は、サーボドライブユニット５２にフィードバンク
されてＮＣ装置５０から与えられる速度指令との差信号
により主軸モータ２１の電流を制御し、また、主軸エン
コーダ２７で検出された主軸２１の位相信号は、ＮＣ装
置５０のＣ軸位置制御回路にフィードバックされ、演算
回路から与えられる位置指令との差信号によりサーボド
ライブユニット５２に制御信号を与える。旋削加工のと
きには、速度制御モードで主軸モータ２１を制御し、割
出し加工やコンタ−リング加工のときにはＣ軸位置制御
モードで主軸モータ２１を制御する。このような制御の
詳細は、例えば特開昭６２−３５９０７号公報等に開示
されている。

［４］ブレーキ装置（第８．９図参照）ブレーキ装置２
２は、Ｃ軸位置制御モードのときに働き、主軸の角度を
保持するときには全力で主軸１１をクランプし、コンタ
−リング加工のときはその制動力を自動制御して半ブレ
ーキにしている。本実施例ではディスクブレーキを採用
しており、主軸１１に固定したブレーキディスク３１と
これを挟持するブレーキシュー３２及びブレーキシリン
ダ３３で構成され、ブレーキシリンダ３３の油圧を制御
してブレーキ力を調節している。

図のブレーキ装置２２は、ブラケット３４を介して主軸
ヘッド２に装着されている。

ここで第９図を参照してブレーキ装置２２の動作を詳述
する。例えばコンタ−リングのフライス加工が断続切削
の場合に、主軸１１が振動を起こすことがある。ブレー
キ装置２２は、この種の振動即ちびびりを吸収するため
に装着されたもので、主軸１１にブレーキをかけてその
制動力を加工反力の大きさに応じて変化させる。本実施
例では、主軸モータ２１を制御するサーボドライブユニ
ット５２にその駆動力を計測する計測器３６を取り付け
、その出力信号をブレーキ制御語ｆ３７に導いている。

ブレーキ制御装置３７から出力された信号は、圧力制御
サーボ弁３８に入り、これによってブレーキシリンダ３
３の油圧力を調整する。

ここではブレーキ負荷だけで主軸１１にフライス加工用
の低速回転をさせたときの主軸モータ２１の出力をある
所定値に設定しておき（ブレーキを掛けないときは非常
に小さな出力しか出さない）それでバランスするように
ブレーキ用油圧を予め調整しておく、そして主軸モータ
２１の負荷がそ、れより大きくなったときにその分だけ
ブレーキを緩める方向に制御装置３７でブレーキ圧を自
動調整する。そうすればフライス加工が始まって負荷が
出るに従ってブレーキ力が減少し、主軸モータ２１は一
定の出力範囲を保ったまま回転を続けていき、フライス
加工の負荷が変動してもそれが主軸の負荷トルクの変動
とはならず、主軸の振動は有効に抑制されて安定に加工
を行うことができる。

なお自動制御ブレーキとしては、本実施例に示す油圧式
のものの他に全電気式の応答性の良いものも実用化され
ているので、目的に応してそれらを採用することも勿論
可能である。

（５）同期制御手段（第１０〜１４図参照〉速度制御モ
ードにおける主軸モータ２１ａ、２１ｂの制御ブロック
の詳細を第１０図に示す。第１及び第２主軸モータ２１
ａ、２１ｂは、個別運転されるときには、ＮＣ装置５０
からの個別の速度指令を受けたサーボドライブユニット
５２ａ、５２ｂが個々にその速度を制御している。想像
線で囲んで示す同期制御手段５３は、遅速弁別回路５４
、位相弁別回路５９、補正値設定器５５、補正指令回路
５６及び切換器５７からなる。遅速弁別回路５４及び位
相弁別回路５９は、ミリセカンド単位の微少時間におけ
る主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの出力パルスをカウン
トし、その大小により第１主軸と第２主軸とに位相差や
速度差が生しているかどうかを監視している。

第１１図は遅速弁別回路５４の例を示したもので、主軸
エンコーダ２７ａ、２７ｂのカウントパルスを所定幅で
切り出してカウンタ６３ａ、６３ｂで計数し、その差を
比較器６４で弁別するようにしたものである。

主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂが発する基準角パルスは
、ワンショット回路６６ａ、６６ｂ、７ンドゲート６７
ａ、６７ｂ１オアゲート６８ａ、６８ｂを介してカウン
トパルスを切り出すアンドゲート６９ａ、６９ｂに人力
されている。

一方、主軸モータ２１ａ、２１ｂの加速信号及び減速信
号は、オアゲート７０ａ、７０ｂで共通信号（加減速信
号）Ｐａ、Ｐｂとなって次段のオアゲート７３ａ７３ｂ
を通り上記アンドゲート６７ａ、６７ｂに与えられると
共にインバータ７１ａ、７１ｂを経て上記オアゲート６
８ａ、６８ｂに与えられている。オアゲート７３ａ、７
３ｂには、上記信号Ｐａ、Ｐｂの他に後述する精密同期
指令（補正指令回路５６が発信する。）が与えられる。

また、カウントパルスの切り出し幅を規定するワンショ
ット回路７２が設けられ、このワンショット回路は所定
時間間隔（サンプリング時間間隔）で与えられるタイミ
ングパルスＴＰでトリガされ、その出力は切り出しアン
ドゲート６９ａ、６９ｂの入力信号となっている。上記
加速信号及び減速信号は、例えばカウンタ６３ａ、６３
ｂの前前回のカウント値と前回のカウント値とを比較し
てそれが許容値以上大きいか小さいときに出力されるよ
うにすればよい。

上記構成において、主軸１１ａ、１１ｂが定速運転中の
ときは、加減速信号Ｐａ、ＰｂがＬレベルとなり、イン
バータ７１ａ、７１ｂの反転によりオアゲート６８ａ、
６８ｂの出力はＨレベルを維持するので、ワンショット
回路７２のパルス幅でカウントパルスが切り出される（
第１４図（ａ））。

そして若し第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとの間に速
度差があれば、第１カウンタ６３ａと第２カウンタ６３
ｂとのカウント値に差異が生じ、その大小が比較器６４
で弁別される。また、主軸１１ａ、１１ｂが加減連中で
あるときには、ワンショット回路７２のパルスが立ち上
がった後に基準角パルスでトリガされたワンショット回
路６６ａ、６６ｂのパルスが立ち上がってから主軸エン
コーダ２７ａ、２７ｂの出力パルスがカウントされるの
で、位相が早い側のカウント開始時点が早くなり、例え
速度が同じであったとしても位相の早い側のカウント値
が大きくなる（第１４図（ｂ））。従って定速回転のと
きと同様に第１カウンタ６３ａと第２カウンタ６３ｂの
カウント値を比較することにより、位相差を見分けて遅
速弁別の判定をしている。

第１２図は位相弁別回路５９の例を示したもので、第１
及び第２主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの基準角パルス
を自己の原点パルスと相手側主軸エンコーダの原点パル
スとのタイミング差で切り出して第１及び第２カウンタ
４３ａ、４３ｂで計数し、そのカウント差を比較器４４
で比較して主軸１１ａと１１ｂの位相差を弁別するよう
にしたものである。

即ち、主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの自己の原点パル
スによってゲート回路（フリップフロップ）４１ａ、４
１ｂをセットし、それぞれのゲート回路４１ａ、４１ｂ
を相手側主軸エンコーダ２７ｂ、２７ａの原点パルスに
よってリセットし、このゲート回路４１ａ、４１ｂの出
力でＡＮＤゲート４２ａ、４２ｂを開くことにより、そ
の間における各主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの基準角
パルスをカウンタ４３ａ、４３ｂでカウントする。

これにより、カウンタ４３ａ、４３ｂは、第１３図に示
すように第１主軸側と第２主軸側の原点パルス相互間の
基準角パルス数を計数するので、この２つの計数値の大
小を比較器４４で比較し、数の少ない方の主軸の位相が
進みすぎていると判定しく逆の判定をするより早く補正
できる）、これに従って補正指令を出すよう第１０図の
補正指令回路５６に指令を与える。上記の制御によって
第１主軸と第２主軸の位相差が縮まり、前記数の少ない
方のカウンタ値が零になったことを示す信号が出力され
ると、補正指令回路５６から精密同期指令が遅速弁別回
路５４に与えられる。

補正指令回路５６から遅速弁別回路５４に精密同期指令
が与えられると、その信号で第１１図のオアゲート７３
から前記加減速信号Ｐと同等の信号が出力され、定速運
転中においても主軸１１ａと１１ｂの位相差がカウンタ
６３ａと６３ｂでカウントされ、そのカウント差により
第１４図（ｂ）の位相差の修正が行われる。カウント差
が所定のミニマム値（不感値）に達すると、補正指令回
路５６の精密同期指令が消え、速度差検出制御に戻って
主軸のハンチングを抑制する。

第１０図の補正値設定器５５には、単位時間間隔毎に与
える速度補正値が設定されている。この補正値は、ＮＣ
プログラムで与えるようにすることもできる。補正指令
回路５６は、遅速弁別回路５４及び位相弁別回路５９の
出力を受けて、補正値設定器５５に設定された補正値を
減算又は加算指令として速度指令補正回路５８に与える
。勿論、位相や速度が進んだ側には減速指令として、遅
れた側には加速指令として補正値が与えられる。

ＮＣ装置５０で切換器５７が同期制御に切り換えられる
と、第１主軸側の速度指令が第１及び第２モータ制御部
５２ａ、５２ｂの両者に与えられると共に補正指令回路
５６の出力が速度指令補正回路５８ａ、５８ｂに与えら
れ、ＮＣ装置５０からの速度指令が速度指令回路５８ａ
、５８ｂで補正されてサーボドライブユニソ）５２ａ、
５２ｂに送られ、第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとが
同期等速運転されるよう制御する。最初は、位相弁別回
路５９の比較器４４（第１２図）からのカウント零信号
が出ておらず、遅速弁別回路５４の比較器６４（第１１
図〉からのミニマム信号も出ていない。このときには補
正指令回路５６は遅速弁別回路５４からの信号を優先し
、位相弁別回路５９からの信号を無視して速度制御を優
先させる。

この制御が安定状態になると、第１１図の比較器６４か
らミニマム信号が返ってくるので、補正指令回路５６は
これを受けて、遅速弁別回路５４の信号を無視して位相
弁別回路５９の信号を優先する制御に切り替わる。そし
て第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂ相互の原点位相に対
する位相差が縮まり、基準角パルスの粗さで同位相にな
ったときに位相弁別回路５９からカウント零信号（第１
２図）が返ってくるから、これを受けて補正指令回路５
６は精密同期指令を遅速弁別回路５４に指令し、同時に
補正指令回路５６が位相弁別回路５９の信号を無視して
遅速弁別回路５４の信号を優先する＠御に切り替わる。

ここで遅速弁別回路５４は精密位相制御に切り替わり、
第１、第２主軸の精密な位相補正信号を出してくるので
、これを受けて補正指令回路５６は精密な位相合せ制御
を実行する。この制御が完了すると、再びミニマム信号
が返ってくるので補正指令回路５６は前記精密同期指令
を完了させ、ＮＣ装置５０に同期完了の信号（第１０図
）を送る。その後は自動的に精密等速制御の補正指令を
サーボドライブユニントに与え続けるので同期状態は継
続されてゆく。

なお上記実施例では、理解を容易にするために同期制御
手段をハード構成で示しているが、コンピュータのソフ
トウェアで構成することも可能であり、実際にはソフト
ウェア構成の方がフレキシビリティが高いのでより好ま
しい。

（６）加工方法の説明（第１６図（ａ）〜（ｄ）参照）
第１加工ユニット３ａには、棒材８０の先端を突き当て
るための位置決めストッパ１６が設けられている。棒材
加工を行うときには、第１加工ユニット３ａを移動させ
て位置決めストッパ１６を主軸軸線上の所定位置に移動
させる。次に図示しないバーフィーダから第１土軸１１
ａを貫通して棒材８０をストッパ１６に衝突するまで挿
入して、棒材８０の送り込み長さを決め、第１主軸のチ
ャック１９ａで棒材８０を把持する。この状態で第１主
軸１１ａと第１加工ユニット３ａの協働動作により、棒
材８０の先端に旋削加工並びに主軸を割出して行う孔明
は加工、フライス加工及びコンタ−リングのフライス加
工等の第１段階の加工が第１加工ユニットのタレット９
ａに装着されたバイト８３ａ、ドリル８４ａ、フライス
カンタ８５ａ等を用いて必要に応じて行われる。割出し
加工のときの第１主軸１１ａの割出しは、第１主軸エン
コーダ２７ａの原点スリット２６を基準にして行われる
（第１６図（ａ））。第１主軸１１ａ（！ＩＪでの第１
段階の加工が終了したら、第２主軸１１ｂを第１生軸１
１ａ側に接近させつつ第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂ
とを精密に同位相且つ等速度で回転させる。このときの
制御は、前述した方法で行われ、第１０図の補正指令回
路５６から精密同期指令が出力されている状態で第１１
図の比較器６４からミニマム信号が出力され、同期完了
信号がＮＣ装置５０に送られたときに棒材８０の先端を
第２主軸のチャック１９ｂで把持し、把持したときの第
１主軸１１ａと第２主軸１１ｂの位相誤差を補正値とし
て記憶する（第１６図（ｂ））。

この位相誤差の記憶については、上記した精密同期指令
が発せられたときに第１２図の位相弁別回路内のスイッ
チ４５ａ、４５ｂを切り換えてカウンタ４３ａ、４３ｂ
に主軸エンコーダ２７ａ１２７ｂの単位角パルスが与え
られるようにすると共にゲート回路４１ａ、４１ｂに主
軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの原点パルスに替えて基準
角パルスが与えられるようにし、基準角パルスが発せら
れる毎に比較器４４の正負の符号を第１５図のメモリ４
８に送ると共にカウンタ４３ａ、４３ｂのカウント値を
計算回路４６に送ってその差の移動平均値を計算回路４
６で計算させ、第２チヤツク１９ｂが棒材８０を把持し
てＮＣ装置５０がクランプ完了信号を出したときの上記
符号と平均値とをメモリ４８内に記憶させて第２主軸角
度指令補正回路４９に補正値として設定することによっ
て実現できる。主軸エンコーダ２７ａ、２７ｂの単位角
パルスは主軸１回転当たり３６万パルスというようなオ
ーダであるから、主軸１回転毎に単位角パルスをカウン
トするには大容量のカウンタを必要とするが、既に基準
角パルスの粗さでの位相同期が取れているので、基準角
スリット２５に対応する角度毎の単位角パルスを計数す
ることにしても良く、スイッチ４５ａ、４５ｂで入力パ
ルスを切り換えてやれば、カウンタ４３ａ、４３ｂは３
桁程度で充分であり、高速での追従が可能である。計算
回路４６から出力される把持位相誤差の移動平均値は、
常時、最新の何回分かの位相誤差の平均値を示しており
、それが第２主軸のクランプ完了信号によってＡＮＤゲ
ート４７を開いてメモリ４８に与えられるようになって
おり、記録された後はこの入力信号は無視される。

以上のようにして第２主軸角度指令補正回路４９に補正
値が設定されると、それ以降は第２主軸エンコーダ２７
ｂの位相信号が上記補正値で補正されてＮＣ装置５０に
与えられることとなる。

次に棒材８０を両方の主軸１１ａ、１１ｂで把持して同
期回転している状態で突切りハイド８６で棒材８０の先
端からワークピース８１を切り離す。この突切り加工が
完了したら、ＮＣ装置５０は第１０図の切換器５７のス
イッチを個別運転に切り換えて同期制御を終了させ、第
２主軸１１ｂをもとの位置に復帰させる（第１６図（Ｃ
））。

そして第２主軸１１ｂで把持されたワークピース８１に
対して、第２主軸１１ａと第２加工ユニット３ｂの協働
動作により、旋削加工並びに主軸を割出して行う孔明は
加工、フライス加工及びコンタ−リングのフライス加工
等の第２段階の加工が第２加工ユニント３ｂに装着され
たバイト８３ｂ、ドリル８４ｂ、フライスカッタ８５ｂ
等により必要に応して行われる。第２主軸１１ｂによる
上記第２工程の加工と平行して、第１主軸側は、次のワ
ークに対する第１６図（ａ）に示した第１工程の加工を
行う（第１６図（ｄ））。割出し加工のときの第２主軸
１１ｂの割出しは、第２主軸エンコーダ２７ｂの原点ス
リット２６を基準にして行われるが、前述したように、
第２主軸エンコーダ２７ｂの位相信号は、第２主軸角度
指令補正回路４９で補正されてＮＣ装置５０に与えられ
るから、ワークピース８１を第１主軸１１ａから第２主
軸１１ｂに受け渡したときに位相ずれが残ったとしても
、該位相ずれが補正され、全ての割出し加工が実質上第
１主軸エンコーダ２７ａの原点を基準とした正確な位置
に行われることとなる。

第２主軸側での第２工程の加工が終了したら、ワークピ
ース８１は図示しないアンローダで機外に排出され、メ
モリ装置４８内の記録はクリアされ、第２主軸角度補正
指令回路４９に設定された補正値もリセットされる。そ
して第２主軸１１ｂは、第１主軸側の加工が終わるまで
待機する。場合によっては、第１主軸１１ａが待機する
こともあり得る。棒材の加ニブログラムは、このときの
待機時間が最も少なくなるように考慮して作成される。

以上は棒材加工についてのものであるが、フランジ材の
加工も上記の棒材の場合に準じた方法で実行され、上記
説明と従来公知のフランジ材の加工方法を参照すれば自
明であるから、その詳細は省略する。フランジ材の場合
には、ワーク８０は最初から単体であり、フランジ材用
のオートローダで直接第１主軸のチャック１９ａに供給
される。

第１主軸から第２主軸の受け渡しに際して突切り加工が
不要であることは当然であり、第２主軸１１ｂでワーク
８０を把持したあと第１主軸１１ａの把持を解いてその
まま第２主軸１１ｂが後退するだけで受け渡しが完了す
る。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、旋削加工と割
出し加工とを同一の主軸モータの制御のもとで行う２主
軸対向型ＣＮＣ旋盤において、第１主軸から第２主軸へ
のワーク受け渡し時のロスタイムを大幅に短縮すること
ができ、チャックの滑りによるワークの珊つきや捩じれ
変形の発生を防止することができ、第１主軸と第２主軸
における割出し加工時の位相を正確に一致させることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の２主軸対向型ＣＮＣ旋盤を示す図で、第
１図はベース上の機器配置を示す図、第２図は装置の模
式的な断面図、第３図は切粉排出系を示す斜視図、第４
図は主軸ヘッド部分の平面図、第５図は主軸ヘッド部分
の他の例を示す平面図、第６図は主軸エンコーダのスリ
ットを示す図、第７図は主軸の速度制御手段を示すブロ
ック図、第８図はブレーキ装置の詳細図、第９図はブレ
ーキ装置の制御系を示すブロック図、第１０図は主軸モ
ータの同期制御手段を示すブロック図、第１１図は第１
０図の遅速弁別回路の回路例を示す図、第１２図は第１
Ｏ図の位相弁別回路の回路例を示す図、第１３図は主軸
エンコーダの位相差を説明する図、第１４図は遅速弁別
回路で切り出されるパルスを例示する図、第１５図は位
相誤差の検出記憶手段を例示するブロック図、第１６図
は棒材の加工手順を（ａ）〜（ｄ）の順で示す説明図で
ある。 図中、 １：ペース ３：加工ユニット １６：位置決めストッパ ２１：主軸モータ ２４：単位角スリット ２６：原点スリット ５３：同期制御手段 ８１：ワークピース ８４ニトリル ８６：突切りバイト ２：主軸ヘッド １１：主軸 １９：チャック ２２ニブレーキ装置 ２５：基準角スリット ２７：主軸エンコーダ ８０：棒材 ８３：バイト ８５：フライスカソタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］共通ベース（１）に実質上一体に固定された第１
   主軸ヘッド（２ａ）、該第１主軸ヘッドと同一軸線上に
   対向してＺ軸方向に移動且つ位置決め可能な第２主軸ヘ
   ッド（２ｂ）、前記第１主軸ヘッドに対応してＸ軸及び
   Ｚ軸方向に移動且つ位置決めの可能なタレット型の第１
   加工ユニット（３ａ）、及び、前記第２の主軸ヘッドに
   対応してＸ軸方向にのみ移動且つ位置決め可能なタレッ
   ト型の第２加工ユニット（３ｂ）を備えた２主軸対向型
   ＣＮＣ旋盤において、被加工物であるワーク（８０）を
   第１主軸（１１ａ）で把持して該第１主軸と第１加工ユ
   ニット（３ａ）の協働動作により該ワークに第１段階の
   加工を行う第１工程と、第２主軸（１１ｂ）を回転させ
   つつ第１主軸（１１ａ）に向けて進出させ、第１主軸（
   １１ａ）と第２主軸（１１ｂ）とを所定の位相関係且つ
   同期速度に制御した後第２主軸（１１ｂ）でワーク（８
   ０）の先端を把持し、該把持したときの上記所定の位相
   関係に対する両主軸間の位相誤差を記憶する第２工程と
   、ワーク（８０）からワークピース（８１）を切り離し
   又は第１主軸（１１ａ）の把持を解いて該ワークピース
   （８１）ないしワーク（８０）を第２主軸（１１ｂ）に
   受け渡し、その後第２主軸（１１ｂ）を第１主軸（１１
   ａ）から離隔させる第３工程と、ＮＣ装置（５０）から
   第２主軸（１１ｂ）に与えられる指令値を前記記憶され
   た位相誤差で補正して第２主軸の位相を制御しつつ、第
   ２主軸（１１ｂ）と第２加工ユニット（３ｂ）との協働
   動作により上記ワークピース（８１）ないしワーク（８
   ０）に第２段階の加工を行ったあとこれを排出する第４
   工程とを順次実行し、且つ上記第１工程が先のワークピ
   ースないしワークに対する上記第４工程と並行して実行
   されることを特徴とする、２主軸対向型ＣＮＣ旋盤にお
   けるワークの加工方法。 ［２］共通ベース（１）に実質上一体に固定された第１
   主軸ヘッド（２ａ）、第１主軸ヘッドと同一軸線上に対
   向してＺ軸方向に移動且つ位置決め可能な第２主軸ヘッ
   ド（２ｂ）、前記第１主軸ヘッドに対応してＸ及びＺ軸
   方向に移動且つ位置決め可能なタレット型の第１加工ユ
   ニット（３ａ）、前記第２の主軸ヘッドに対応してＸ軸
   方向にのみ移動且つ位置決め可能なタレット型の第２加
   工ユニット（３ｂ）、上記第１及び第２主軸ヘッド（２
   ａ）、（２ｂ）にそれぞれ軸支された第１及び第２主軸
   （１１ａ）、（１１ｂ）、第１及び第２主軸（１１ａ）
   、（１１ｂ）の回転角度位相と原点位相とをそれぞれ検
   出する第１及び第２主軸エンコーダ（２７ａ）、（２７
   ｂ）、ＮＣ装置（５０）から指令される速度指令に基づ
   き第１及び第２主軸の駆動モータ（２１ａ）、（２１ｂ
   ）を制御する第１及び第２サーボドライブユニット（５
   ２ａ）、（５２ｂ）、及び、上記第１と第２の主軸エン
   コーダ（２７ａ）と（２７ｂ）の信号差に基いて第１及
   び第２サーボドライブユニット（５２ａ）、（５２ｂ）
   に与える速度指令を補正する同期制御手段（５３）を備
   えた２主軸対向型ＣＮＣ旋盤において、上記同期制御手
   段（５３）は、第１主軸エンコーダ（２７ａ）と第２主
   軸エンコーダ（２７ｂ）の信号差から回転制御中の第１
   主軸（１１ａ）と第２主軸（１１ｂ）の位相差を粗レベ
   ルで検出してこの位相差が予め登録された所要の受渡し
   位相差に一致するように第１及び第２のサーボドライブ
   ユニット（５２ａ）、（５２ｂ）に微小な速度オフセッ
   ト指令を微少時間毎に与える位相同期手段（５９）、（
   ５６）と、第１主軸（１１ａ）と第２主軸（１１ｂ）の
   同期回転中に前記第１主軸エンコーダ（２７ａ）と第２
   主軸エンコーダ（２７ｂ）の信号差が精密レベルで常に
   零となるように第１及び第２サーボドライブユニット（
   ５２ａ）、（５２ｂ）に微小な速度オフセット指令を微
   少時間毎に与える同期指令手段（５４）、（５６）とを
   備え、上記粗レベルの同期が満足されたときに粗レベル
   の制御から精密レベルの制御に切り変えることを特徴と
   する２主軸対向型ＣＮＣ旋盤。 ［３］上記同期制御手段（５３）が、請求項２記載の位
   相同期手段（５９）、（５６）及び同期指令手段（５４
   ）、（５６）と、第１主軸（１１ａ）と第２主軸（１１
   ｂ）が同一のワーク（８０）を把持した時の第１主軸エ
   ンコーダ（２７ａ）と第２主軸エンコーダ（２７ｂ）の
   位相誤差を検出する検出手段（４３ａ）、（４３ｂ）、
   比較手段（４４）、（４６）及び記憶手段（４９）と、
   第２主軸（１１ｂ）での割出し加工時に前記記憶手段（
   ４９）に記憶された位相誤差で第２主軸エンコーダ（２
   ７ｂ）の検出角を基礎とする割出角度指令を補正し、第
   ２主軸（１１ｂ）による加工が完了したときに上記記憶
   手段の位相誤差をリセットする第２主軸割出角度補正手
   段（６１）とを備えていることを特徴とする請求項２記
   載の２主軸対向型ＣＮＣ旋盤。 ［４］第１及び第２主軸エンコーダ（２７ａ）、（２７
   ｂ）は、回転角度位相を検出するための細かいピッチの
   単位角スリット（２４）と粗いピッチの基準角スリット
   （２５）と原点スリット（２６）とを備え、同期指令手
   段（５６）は、原点スリット（２６）からの基準角スリ
   ット（２５）を計数する位相同期が完了したときに精密
   同期指令を発し、該指令により単位角スリット（２４）
   を計数する同期制御に切り換えられることを特徴とする
   、請求項２または３記載の２主軸対向型ＣＮＣ旋盤。