JPH0398703A - ２主軸対向旋盤におけるワーク加工方法 - 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、共通ベース上にワークを把持して回転する
２本の主軸を対向して配置した２主軸対向旋盤において
、ワーク加工時に一方の主軸がら他方の主軸へワークを
受け渡す際の受け渡し方法に関するものである。

《従来の技術｝ ２主軸対向旋盤でのワークの加工において、第１主軸と
第２主軸との間でのワークの受け渡し動作を含み、且つ
第１主軸での加工と第２主軸での加工の両方にフライス
加工や孔明け加工等の割出し加−工が含まれるときは、
第１主軸から第２主軸にワークを受け渡すときに第１主
軸と第２主軸の位相を一致させておく必要があり、その
ときの一致の精度が、ワークの加工精度に影響を及ぼす
。

第１主軸と第２主軸の位相を一致させる方法として、ロ
ソク部材を備えた機械的なオリエンテーション機構を第
ｌ主軸及び第２主軸のそれぞれに設け、オリエンテーシ
ョン機構により第１主軸と第２主軸とを原点位相に復帰
させて第１主軸の位相と第２主軸の位相とを一致させた
状態で、ワークを第１主軸から第２主軸へ受け渡す方法
が公知である。

また他の方法として、第１主軸と第２主軸にそれぞれ設
けられている旋削用の主軸モータの回転角をサーボ制御
して第１主軸と第２主軸を位相が一致した状態で停止さ
せ、その状態で第１主軸から第２主軸にワークを受け渡
す方法が提唱されている。

《発明が解決しようとする課題｝ しかし上記前者の方法は、第ｌ主軸と第２主軸の位相を
高い精度（０．０１〜ｏ．ｏｏｉ度）で一致させること
ができるが、主軸をゆっくり回転させて原点位相になっ
たときにロック部材を嵌合させるという動作で原点位相
を出すため、主軸を原点位相に復帰させるという動作に
数秒の時間がかかり、加工サイクルを低下させるという
問題がある。

一方、上記後者の方法は、通常の制御方法では、第１主
軸と第２主軸の位相を粗い精度（０．　　１度程度〉で
しか一致させることができず、前者のような高い一致精
度を実現しようとすると主軸位相検出用のエンコーダと
して特殊な構造のものを用いねばならず、サーボ制御装
置も複雑になって装置が非常に高価になる問題がある。

この発明は、受け渡し時における両主軸の位相の一致精
度が高く、装置が安価であり、且つ加工サイクルも速く
できる２主軸対向旋盤におけるワークの受け渡し方法を
提供することを課題としている。

《課題を解決するための手段｝ 上記課題を解決するため、この発明の２軸対向旋盤は、
同一軸線上で対向する第１及び第２主軸１１ａ、１１ｂ
の各々に、サーボ制御による電気的オリエンテーション
が可能な主軸モータ２１と、主軸の位相を検出する主軸
エンコーダ２７と、主軸割出し装置２３ａ、２３ｂとを
設けている。

主軸割出し装置２３ａ、２３ｂは、それぞれ上記主軸モ
ータとは別個の割出しモータ４０と、該割出しモータで
駆動される割出し軸４８と、該割出し軸の回転位相を検
出する割出しエンコーダ２６と、割出し軸４日と主軸１
１ａ、１１ｂとを連結する回転伝達手段とを備えており
、上記回転伝達手段は、精密減速機４１、４２と噛合歯
を備えた係脱機構２４、２５とを備えている。

第１主軸１１ａと第２主軸１ｌｂとの間でのワークの受
け渡しを伴う加工手順には、生軸エンコーダ２７が示す
主軸１１ａ、１１ｂの原点位置で土軸モータ２ｌを停止
させると共に割出しエンコーダ２６が示す主軸１１ａ，
１１ｂの原点位置で割出しモータ４０を停止させる原点
復帰動作が含まれており、各主軸１１ａ、１１ｂにおけ
る上記回転伝達手段の係脱機構２４、２５の係合は各主
軸１１ａ、１１ｂがそれぞれ独自に上記原点復帰動作を
行った状態で行われる。そして、第１及び第２主軸１１
ａ、１１ｂ間でのワークの受け渡し動作は、両生軸１１
ａ、１１ｂが上記原点復帰動作を行った後で且つ両係脱
機構２４、２５が係合されている状態で行われる。

《作用》 この発明の方法では、ワークの受け渡し動作に先立って
第１及び第２主軸１１ａ，１１ｂの各々について原点復
帰動作が行われる。通常のエンコーダとサーボ制御によ
り、原点に復帰したときの主軸１１ａ，１１ｂ側の位相
精度を０．５度程度に、割出し軸４８側の主軸換算の位
相精度を０．０１度以下にすることは容易である。各主
軸１１ａ、１１ｂとその主軸割出し装置２３ａ、２３ｂ
との連結は、この原点復帰状態で行われる。このとき、
主軸１１ａ、１１ｂと主軸割出し装置２３ａ、２３ｂと
の間には主軸換算で０．５度程度の位相差が有り得るが
、主軸１１ａ、１１ｂと主軸割出し装置２３ａ、２３ｂ
との連結が歯面取した噛金歯を備えた係脱機ｔ１１２４
、２５により行われるので、噛金歯の係合によって主軸
１１ａ，１ｌｂと主軸割出し装置２３ａ、２３ｂとの間
の位相は強制的に一致させられる。なおこのとき、割出
しモータ４・０はサーボ制御により原点位相を保持して
おり、主軸１１ａ、１１ｂ側が割出しエンコーダ２６の
精度（０．０１度以下）で原点位相に位置決めされる。

第１主軸１１ａから第２主軸１ｌｂへのワークの受け渡
しは、上記のようにして第１主軸１１ａ及び第２主軸１
ｌｂに主軸割出し装置２３ａ、２３ｂが連結されている
状態で行われる。従って、割出しモータ４０によって両
主軸の位相を０．０１度以下の精度で一致させることは
容易に可能であり、ワーク受け渡し時に両主軸１１ａ、
１１ｂの一致精度を高くできる。また、主軸１１ａ、１
ｌｂの原点復帰動作も主軸モータ２１のサーボ制御によ
る電気的オリエンテーション動作によって実現している
から、動作速度も速い。

《実施例》 第１図ないし第４図は、この発明の方法が実施される２
主軸対向旋盤を示す図である。以下の説明において、主
軸方向を２軸方向と言い、Ｚ軸と直交し且つベッド面に
平行な方向をＸ軸方向という。また、第１主軸側と第２
主軸側との互いに対応する部材には同一の番号を付し、
必要に応じて添字ａ（第１主軸側）、ｂ（第２主軸側〉
を付して区別する（第ｌ図参照）。

図中、１はベッド、２ａは第１主軸台、２ｂは第２主軸
台、３ａはタレント型の第１刃物台、３ｂは同第２刃物
台、４は切粉収容箱、５はチップコンベヤである。ベフ
ド１は、上面を４５度手前側に傾斜させたスラント型で
、このベッドに固定した第１主軸台２ａに対向して第２
主軸台２ｂがＺスライド６を介してＺ軸方向にのみ摺動
自在に配置され、この主軸台２ａ、２ｂの奥側に刃物台
３ａ、３ｂが配置されている。そして第１刃物台３ａは
ＺＸスライド７を介してＺ軸及びＸ軸両方向に摺動自在
で、第２刃物台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。

刃物台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ント９をそれぞれ
備え、各タレットは、インデックスモーク１０で割出し
駆動されて工具の選択が行われ、各インデソクス位置に
おいて図示しない面歯車継手により刃物台３ａ、３ｂに
固定される。

タレソトに装着した回転工具は、逅リング用モータ３９
で回転駆動される。そして第１主軸台２ａに装着された
ワークは第１刃物台３ａの工具で、第２主軸台２ｂに装
着されたワークは第２刃物台３ｂの工具で加工される。

各スライド６、７、８には、その送リモータ１２、１３
、送りネジ１４、１５及び図示されないポールナットか
らなる送り装置が設けられ、送りモータ１２、１３の回
転角を制御することにより、第２主軸台２ｂ及び第１、
第２刃物台３ａ、３ｂの移動位置決めが行われる。

主軸台２ａ、２ｂには、それぞれ主軸１１ａ、１ｌｂ、
主軸に固定されたチャック１９ａ、１９ｂ１チャック開
閉用のチャックシリンダ２０、主軸モータ２１、主軸割
出し装置２３ａ、２３ｂ１主軸割出し装置と主軸とを係
脱するシフト歯車対２４、２５及びエンコーダ２６、２
７が装着されている。主軸モータ２１は、■ベルト２８
伝動により主軸１１ａ、１ｌｂを駆動しており、このと
きの主軸１１ａ、１１ｂの速度及び位相は、タイξング
ベルト２９で主軸１１ａ，１１ｂと連結された主軸エン
コーダ２７で検出されている。主軸エンコーダ２７の速
度信号は、サーボドライバ３５に与えられて主軸１１ａ
、１１ｂの回転数をフイードバンク制御し、位相信号は
、ＣＮＣ装置４６に与えられる。主軸エンコーダ２−７
とサーボドライバ３５による主軸１１ａ，１１ｂの位置
決め精度は、約０．６度である。

主軸割出し装置２３ａ、２３ｂは、エンコーダ２６を内
蔵した割出しモータ４０、その出力軸（割出し軸）４８
に固定されたウオーム４１及びこれに噛合するウオーム
ホイール４２、ウオームホイール軸４３に精密スプライ
ンで軸方向移動自在に装着されたシフト歯車２４、主軸
１１ａ、１１ｂに固着された歯車２５、シフトフォーク
４４及びシフトシリンダ４５で構戒されている。

歯車２５とシフト歯車２４とは、同歯数の歯面取をした
精密歯車である。旋削加工時には、シフトシリンダ４５
でシフト歯車２４を第３図で右移動させて歯車２５との
噛合を解き、主軸モータ２１で主軸１１ａ、１１ｂを高
速回転させる。フライス加工や孔明け加工のときはシフ
ト歯車２４を左方向に移動させて歯車２５と噛合させ、
割出しモータ４０の回転をウオーム歯車対４１、４２で
減速して主軸１１ａ、１１ｂを回転させ、所定角度での
位置決めや低速回転させながらのコンターリングのフラ
イス加工を行う。ウオーム歯車対４１、４２に代えてハ
ーモニックドライブ式の減速機や差動減速機などを採用
することも可能で、大きな減速比をとることにより主軸
１１ａ、１１ｂの正確な角度位置決めが可能になる。本
実施例では、大きな減速比が採れ且つ出力軸のセルフロ
ンク機能を有するウォーム減速機を採用することにより
、主軸１１ａ、１１ｂの逆転駆動抵抗力を高めて重切削
フライス加工を可能にしている。本実施例の割出しエン
コーダ２６の主軸１１ａ，１ｌｂ上での角度分割数は３
６万であり、主軸１１ａ，１ｌｂの位相を０．００１度
の精度で検出している。また主軸割出し装置２３ａ，２
３ｂと主軸１Ｉａ，１１ｂとの係脱装置についても、シ
フト歯車に代えて噛合式メカニカルクラッチ等を使用す
ることもできる。

割出しモータ４０は、ＣＮＣ装置４６からの指令を受け
てサーボドライバ４７（第４図〉で制御される。割出し
エンコーダ２６の出力は、速度信号としてサーボドライ
バ４７に与えられてその速度をフィードバック制御し、
位相信号がＣＮＣ装置４６に与えられ、主軸が所定の角
度に位置決めされたときにＣＮＣ装置４６はサーボドラ
イバ４７に停止位置決め指令を与える。割出し動作は、
割出しモータを高速回転させることにより高速で行われ
、割り出し位置では、ブレーキ装置２２が割出し位置を
強固に固定する．また、コンターリングのフライス加工
の場合には、ＣＮＣ装置４６が送り速度をサーボドライ
バ４７に指令し、サーボドライバ４７はフィードバック
制御により指令された速度で主軸１１ａ，１１ｂを回転
させる。

ブレーキ２２は、割出し加工時に主軸１１ａ、１ｌｂを
固定するため、及びコンターリング加工時の主軸１１ａ
、１１ｂの振動を抑制するために設けられている。第４
図に示すように、主軸モータ２Ｉを制御するサーボドラ
イバ３５にその駆動力を計測する検出器３６を取り付け
、それの出力信号をブレーキ制′ａ装置３７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２２を
動作させるブレーキシリンダ３３の油圧力を調整してい
る。

第５図は、第１主軸１１ａの中心孔を通って供給される
棒材から突っ切り加工を含む加工によってワークピース
を加工する工程を示した図である。

まず第１主軸のチャック１９ａが開き（ステップ５０）
、棒材供給装置により棒材が所定長送り込まれ（ステッ
プ５１）、チャック１９ａが閉じて棒材を把持する（ス
テップ５２）。次に第１生軸１１ａでの旋削加工が行わ
れ（ステップ５３〉この間に第１主軸割出し装置２３ａ
が主軸１１ａの原点に対応する位置に位置決めされる。

旋削加工が終わったら、主軸１１ａを原点で停止させ（
ステップ５４）、シフト歯車２４をシフトさせて主軸１
１ａに主軸割出し装置２３ａを連結する〈ステップ５５
）。この状態で第１主軸側での割出し加工及び要すれば
コンターリング加工が行われ、第１主軸側での加工が終
了した時点（第１主軸１１ａは停止している。〉では、
後述するように第２主軸１ｌｂは、主軸割出し装置２３
ｂが連結された状態で待機している。このときの第ｌ主
軸１１ａと第２主軸１ｌｂの位相は、これらに連結され
た主軸割出し装置のエンコーダ２６で０．００１度の単
位で検出されている。両者１１ａ、１ｌｂに位相差があ
れば、その一方１１ａを位相差分回動させるか（ステッ
プ５６）、両者１１ａ，１■ｂを相互接近方向に回動さ
せるか、又は両者１１ａ、Ｉｌｂを共に原点に復帰させ
るかして、両者１１ａ、１１ｂの位相を一致させ、第２
主軸１ｌｂを第１主軸１１ａ側に移動させて（ステップ
５７）第２チャック１９ｂで棒材の加工済の先端を掴み
（ステップ５８）、第１主軸１１ａ及び第２主軸１ｌｂ
から主軸割出し装ｉｆ２３ａ、２３ｂを切り離す（ステ
ップ５９）。そして第１主軸１１ａと第２主軸１ｌｂと
を同位相で同期回転させて突っ切り加工により棒材の先
端からワークピースを切り離し（ステップ６０）、第２
主軸１ｌｂが所定長後退する（ステップ６１〉。ワーク
ビースを第２主軸１ｌｂに引き渡したあと、第１主軸側
の制御はステップ５１に戻り、次のワークピースの加工
を開始する。第２回目以降のステソブ５１〜６０の棒材
の供給は、ステップ５８で第２主軸１ｌｂが棒材の先端
を把持した後突っ切り加工前に第１チャック１９ａを開
き、第２主軸１ｌｂを所定長後退させ、第１チャック１
９ａを再び閉じるという動作で行わせることもできる。

ワークビースを受け取った第２主軸１ｌｂは、まず第２
主軸側での旋削加工を行う（ステップ６２）。この間に
第２主軸割出し装置２３ｂが主軸１ｌｂの原点に対応す
る位置にあるか確認され、なければ原点対応位置に位置
決めされる．旋削加工が終わったら、主軸１ｌｂを原点
で停止させ（ステップ６３）、シフト歯車２４をシフト
させて主軸１ｌｂに主軸割出し装置２３ｂを連結する（
ステップ６４）。この状態で第２主軸側での割出し加工
及び要すればコンターリング加工が行われ、全ての加工
が終了した時点でパーツキャッチャが第２チャック１９
ｂの下方に進出し、第２チャック１９ｂが開いて加工済
ワークをパーツキャッチャ内に排出する。この状態で第
２主軸１ｌｂ側は、主軸割出し装ｉ１ｆ２３ｂが連結さ
れてチャック１９ｂが開いた状態となっているから、そ
のままの状態で次のワークビースの第１主軸側での加工
が完了するまで待機する（ステップ６５）。

第６図は、予め所定長さに切断された材料を加工するフ
ランジ加工の場合の動作フローチャートの一例である。

フランジ加工の場合は、突っ切り加工の必要がなく、従
って第１主軸１１ａからの主軸割出し装置２３ａの離脱
（ステップ５９）を次の材料が供給（ステップ５１）さ
れた後で行うことができる。このことは、第１主軸１１
ａに材料がローディングされるときのローダとの位相合
わせも正確にできることを意味する。また、ステップ５
６の位相合わせは、特にフランジ加工の場合には必ずし
も同一位相にする場合だけでなく、第１主軸１１ａと第
２主軸１ｌｂとの間にある位相差を持たせた状態でワー
クを受け渡す場合も多い。このような受け渡しも、ＣＮ
Ｃ装置のプログラムの変更によって容易に実行できる。

その他のステップは、前述の棒材加工の場合と同様であ
るので、説明は省略する。

《発明の効果》 以上説明したこの発明の方法によれば、通常の制御によ
り第１主軸と第２主軸の位相を高い精度（０．０１〜０
．００１度）で一敗させることができ、特に主軸と主軸
割出し装置とを常に原点位相に復帰させて連結させるの
で、係脱装置の噛金歯の噛み合い相手も常に一定となり
、噛合歯のピッチ誤差に起因する位相誤差も最小にでき
、またその誤差をＣＮＣ装置側で補正することも可能で
ある。また、主軸と主軸割出し装置の位相合わせは、主
軸モータと割出しモータのサーボ制御により実現できる
ので、動作がきわめて速く、原点復帰や位相合わせの為
に加エサイクルを低下させることもない。従ってこの発
明により、第１主軸から第２主軸へのワークの受け渡し
を伴う加工において、高い加工精度を安価な装置で実現
でき、且つ加エサイクルの低下も回避できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の方法が実施される装置
の一例を示す図で、第１図はベッド上の機器配置を模式
的に示す図、第２図は装置の模式的な断面図、第３図は
主軸台の内部構造を機器を展開して示す図、第４図は制
御系の要部を示すブロック図、第５図は棒材の加工手順
を示すフローチャート、第６図はフランジ材の加工手順
を示すフローチャートである。 図中、 １１ａ．　Ｉｌｂ：主軸　　　　　　ｌ６：ワーク１９
ａ．１９ｂ：チ＋−／ク　　　　２１：主軸モータ２３
ａ，２３ｂ：主軸割出し装置　２４．２５：シフト歯車
対２６二割出しエンコーダ　　２７：主軸エンコーダ４
０：割出しモータ　　　　４１．４２：ウオーム減速機
４８：割出し軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一軸線上で対向する第１及び第２主軸（１１ａ）、（
   １１ｂ）の各々は、自動開閉されるワーク把持装置（１
   ９ａ）、（１９ｂ）と、主軸モータ（２１）と、主軸の
   回転位相を検出する主軸エンコーダ（２７）と、上記主
   軸モータとは別個の割出しモータ（４０）と、該割出し
   モータで駆動される割出し軸（４８）と、該割出し軸の
   回転位相を検出する割出しエンコーダ（２６）とを備え
   ており、各々の割出し軸（４８）と主軸（１１ａ）、（
   １１ｂ）との間には減速機（４１）、（４２）と噛合歯
   を備えた係脱機構（２４）、（２５）とを含む回転伝達
   手段がそれぞれ介装されており、主軸エンコーダ（２７
   ）が示す主軸（１１ａ）、（１１ｂ）の原点位置で主軸
   モータ（２１）を停止させると共に割出しエンコーダ（
   ２６）が示す主軸（１１ａ）、（１１ｂ）の原点位置で
   割出しモータ（４０）を停止させる原点復帰動作を含み
   、各主軸（１１ａ）、（１１ｂ）における上記回転伝達
   手段の係脱機構（２４）、（２５）の係合は各主軸（１
   １ａ）、（１１ｂ）がそれぞれ独自に上記原点復帰動作
   を行った後に行われ、第１及び第２主軸（１１ａ）、（
   １１ｂ）間でのワークの受け渡し動作は両主軸（１１ａ
   ）、（１１ｂ）が上記原点復帰動作を行った後で且つ両
   係脱機構（２４）、（２５）が係合されている状態で行
   われることを特徴とする、２主軸対向旋盤のワーク受け
   渡し方法。