JPH0464820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、長尺材を加工する工作機械に備えら
れたワーク支持手段の自動芯出し装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、長尺なワークの一方をチヤツクで把
持し、また他方を心押し台で支持して主軸回りに
回転させながら加工するNC工作機械（NC旋盤）
において、その長尺材を例えばロボツトで自動的
に主軸へセツトしようとする際、芯出しを円滑に
行うため、予めワークに対応して軸心が手動調整
されたワークレストと呼称されるＶ字断面溝の受
け材の助けを借り、一旦これにワークを載置し、
軸心合わせをするのが普通である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この芯出し操作は、ワークの径に対し
て半固定的であり、昨今の多種ワークの加工にお
いては、ワーク径が変わるたびに手動の芯出し操
作を行わなければならず、結局連続した自動運転
ができなかつた。また芯出し操作も面倒で手間が
かかつていた。あるいは、ワーク径に対し独立し
た自動芯出し装置を新規に設置するという方法も
あるが、甚だ高価であつて、NC工作機械との連
動に、それ相応の工事を必要としていた。

本発明は、このような問題点に鑑みて開発され
たもので、ワークの種類に対応した芯出し量を刃
物台のNC移動量に換算し、刃物台の移動と連動
動作して正確な芯出しを行なうワーク支持手段の
自動芯出し装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段と作用〕

本発明において、上記の問題点を解決するため
の手段は、ワークを回転させる主軸の軸線方向に
平行および直交して移動する刃物台を備えた工作
機械のワーク支持手段において、主軸の軸線を含
む平面に沿つて上下動する支持部材と、刃物台の
一部分に係合して駆動される作動部材と、作動部
材の水平動を上下動に変換して支持部材へ伝える
連動部材と、支持部材の芯出し量を刃物台のNC
移動量に換算して芯出しする制御部とを備えた自
動芯出し装置である。

上記の作用は、ワークの直径に対応させた支持
部材の上下動芯出し操作を、作動部材および連動
部材を介して、刃物台の水平動で駆動することに
より、NC制御を可能にするもので、制御部はワ
ーク直径に対応する支持部材の芯出し移動量を演
算し、その算出値を更に刃物台の移動量に換算し
て、制御プログラムに読み込み、自動芯出しを行
う。

〔実施例〕

以下、本発明を、実施例とその図面を参照して
詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施した自動芯出し装置の
制御部の一例を示すブロツク図であり、第２図お
よび第３図は、その自動芯出し装置を使用するワ
ーク支持手段を取付けた工作機械の一例として、
NC旋盤の側面図および平面図である。

第２図において、１０はNC旋盤の主軸で、そ
の周囲に把持爪１２ａを有するチヤツク１２が取
付けられ、対向側に心押し台１４を有し、該心押
し台１４のセンタ１４ａとの間に長尺材Ｗ（一部
図示、以下ワークという）を挟持するように構成
されている。その長尺材Ｗを支持するワーク支持
部材として、連結された２基のワークレスト１６
がそれぞれのボデイ１８に上下動可能に取付けら
れ、ボデイ１８はNC旋盤のベツド２０に固定さ
れている。２基のワークレスト１６は、本実施例
では複数基連動式であるが、長尺物が段物である
場合を考慮してそれぞれ独立させることもできる
し、更には１つのボデイに複数のワークレストを
取付けた一体型もあるが、いずれも本発明を実施
可能である。

第３図は同じNC旋盤の平面図で、刃物台２２
に複数の刃物（図示せず）を固定し、旋回割出し
可能なタレツトヘツド２４が取付けられ、Ｘ−Ｚ
の２方向移動により加工作業を行うものである
が、該刃物台２２側端面に係合突起２６が進退動
可能に付設されていて、ワーク支持手段の後記す
る係合部に係合させて、数値制御により、予め算
出された移動量で芯出しすることになる。

第４図、第５図および第６図はワーク支持手段
を詳細に示す正面、平面および側面からの断面図
で、第４図は第２図のＣ−C′断面を示す。第５図
は第４図のＡ−A′断面を示し、第６図は第５図
のＢ−B′断面を示す。第４図において、ワーク
支持手段は、ワークの支持部材としてＶ字断面溝
を有するワークレスト１６と、そのワークレスト
１６を連動部材２８を介して上下動可能に取付け
られる本体のボデイ１８とで、基本構成されてい
る。ボデイ１８には、前記連動部材２８と水平方
向に直交する作動部材３０が挿通されている。連
動部材２８と作動部材３０とは、第６図に示すよ
うに、ボデイ１８の内部で直交し、かつ両者共に
円柱形状の壁面にラツク２８ａおよび３０ａが刻
設されていて、そのラツク同志を互いに噛合し、
固定されたボデイ１８の内部で作動部材３０が例
えば図中右方へ駆動されると連動部材２８を上方
へ押し上げるように連動する。この作動部材３０
の反対側の端部には、第５図にも示されるよう
に、嵌合凹部３２が設けられていて、この嵌合凹
部３２に刃物台の前記結合突起２６が係合し、Ｚ
方向へ移動することにより、刃物台に与えられる
NC制御でワークレスト１６をＹ方向へ駆動する
ことが可能になる。

第７図は、その係合部分を更に詳細に示す部分
拡大図で、芯出しが終了したのち、刃物台は作動
部材３０との係合を解除するが、ワークの重量で
ワークレストが自然降下しようとするのをロツク
する機構を説明するものである。作動部材３０の
外周には、円筒部材３４が回動自在に巻装されて
いるが、前記嵌合凹部３２に対応する部分は、第
８図（第７図のＤ−D′断面）に示されるように、
半円周断面の切欠部分３４ａであつて切欠部分３
４ａの残部端縁にフイン３４ｃが立設され、係合
突起２６は切欠部分３４ａから作動部材３０の嵌
合凹部３２へ挿入されるときに、フイン３４ｃを
押圧して、円筒部材３４を図中反時計方向へ回動
させる。円筒部材３４のボデイ側端部にはネジ状
の大リード３６が設けられ、ボールカム（図示せ
ず）を介して、リテーナ３８に装着され、円筒部
材３４は係合突起２６に押圧されて回動すると、
リードに従つてボデイ１８側へ摺動する。一方、
作動部材３０とボデイ１８との間には、第９図に
示すような円筒状のコレツト４０が摺動可能に嵌
装されている。このコレツト４０は弾性材で形成
され、一端がスリ割りされていて、スリ割り部分
４０ａは拡開方向へ弾力付勢され、ボデイ１８の
内周面のスリーブ４２の端部の斜面４２ａに当接
する。スリ割りと反対側のコレツト４０の端面は
前記円筒部材３４に当接し、その円筒部材３４側
へ、コレツト４０はバネ４４により付勢されてい
る。すでに説明したように、係合突起２６が作動
部材３０に嵌合するとき円筒部材３４が回動し、
かつボデイ１８側へ摺動して、バネ４４の付勢に
抗してコレツト４０をボデイ１８内へ押し込むの
で、コレツト４０のスリ割り部分４０ａがスリー
ブ４２から遊嵌状態になり、作動部材３０もボデ
イ１８に対して摺動可能になる。芯出しが終了し
て、係合突起２６が係合を解除すると、今度は円
筒部材３４が回動自在になるので、コレツト４０
がバネ４４に付勢され、これに伴つて円筒部材３
４が大リード３６を介して回転摺動し、元の位置
へ戻る。またスリ割り部分４０ａがスリーブ４２
の斜面４２ａへ押込まれ、圧着状態になつて、作
動部材３０とボデイ１８を迅速ロツクする。

さて、上記のようなワーク支持手段でワークを
支持するとき、ワークレストの中心と主軸の軸線
とがワーク上下動方向の同一線上にあつて、芯出
しはワークを載置したワークレストを上下動させ
るだけでよいものとすれば、主軸軸線の位置とワ
ークレストの位置とワークの寸法とは第１０図に
示されるような関係にある。即ち、主軸の軸線Ｏ
からワークレスト１６のＶ字断面の斜面へ下ろし
た垂線と前記上下動方向との角度をθ、ワークレ
スト１６の最下方位置における垂線の長さを
do／２、ワークＷの半径をｄ／２とすると、芯
出しのための支持部材移動量ｙは、 ｙ＝do−ｄ／２・１／cosθ……(1)〔ｄ≦do〕 となる。そして、ワークレスト１６をこのｙだけ
上昇させるための刃物台のＺ方向移動量Zaは、
作動部材３０と連動部材２８とのラツクによる変
換率Zo／yoを乗じた数値でなければならない。

Za＝do−ｄ／2cosθ・Zo／yo ……(2) 実際に刃物台へ与えられるNC制御量Zbは、退避
量（加工中にワークＷとワークレスト１６とが接
しず、且つ芯出し作業に支障を生じない程度の僅
かな隙）としての定数Ｃを減じた数値が使用さ
れ、 Zb＝Za−Ｃ ……(3) となる。本実施例では、ロボツトによるロツト単
位の連続加工を前提としているが、前記Zaを使
用して、ワーク支持手段をワーク毎に退避させる
方式を採用しても一向にかまわない。

第１図に示される芯出し装置の制御部は、上記
の演算を伴う自動制御を行なうもので、CPU１
と、入出力手段２およびそのポート２ａと、NC
制御されるサーボモータ３，そのアンプ３ａおよ
び補間器３ｂと、ワークの直径ｄを計測するプロ
ーブ４，計測回路４ａおよびそのインタフエイス
４ｂと、ワークに対する加工データを格納する
NC加工プログラム・メモリ５と、ワーク支持手
段の動作を制御するための支持手段動作プログラ
ム・メモリ６と、芯出しのための移動量Zaおよ
びNC制御量Zbを一時格納する移動指令データ・
メモリ７と、ロボツト等のワーク搬送装置８を接
続するインタフエイス８ａと、移動量演算のため
のデータを一時格納する設定データ・メモリ５１
と、計測されたワークの直径d₁，d₂，…d_oを一時
格納するワークデータ・メモリ５２と、該当する
加工プログラム番号を一時保留するレジスタ５３
と、芯出しを行うワークの直径を抽出する選択回
路５４と、２つの演算回路５５および５６とを備
えて構成される。

設定データ・メモリ５１には、第１０図で説明
したθ，do，yo，Zo，Ｃが格納されるが、これ
らは機械仕様として所定の数値を利用するもので
あつて、キーボード２から予め入力される。

ワークデータ・メモリ５２には、オフ・マシン
であるプローブにより計測された数値ｄがインタ
フエイス４ｂを介して格納される。なお、ワーク
径の計測をオン・マシンで行ない、その都度デー
タを取込むことも、本発明では可能である。

レジスタ５３には、NC加工プログラム・メモ
リ５に格納された内容から芯出しを要するものの
加工プログラム番号Poを登録する。

ワーク搬送手段８は搬送終了指令をCPU１に
送るが、この指令が本実施例の制御部へも入力さ
れ、NC加工プログラム中で、上記のワークを加
工する工程コードに出会うと、CPU１はワーク
支持手段の動作プログラムを起動するが、その動
作指令がアンド・ゲート１０１に入力されると、
アンド・ゲート１０１を起動し、レジスタ５３に
登録されていた加工プログラム番号Poを選択回
路５４へ送り、選択回路５４はその番号Poに対
応するワーク番号に基づき、所要のワーク直径ｄ
を選択する。選択回路５４から出力されたワーク
直径ｄが第１の演算回路５５へ入力され、設定デ
ータ・メモリ５１からのデータθ，do，yo，Zo
に基づいて、前記(2)式により、移動量Zaが算出
される。算出された移動量Zaは、移動指令デー
タ・メモリ７の所定番地に格納されると共に、第
２の演算回路５６へも入力され、設定データ・メ
モリ５１からの定数Ｃを減算し、前記(3)式によ
り、NC制御量Zbを算出する。算出されたNC制
御量Zbは、移動指令データ・メモリ７の別な所
定番地に格納される。

ワーク径支持手段の動作プログラムは、上記の
所定番地を指定することにより、制御量の数値を
プログラムに読み込み、刃物台の移動を介して、
ワークレストを上昇させる。自動的に芯出しを実
施済の位置でロボツト等のワーク搬送手段８が所
要のワークをワークレストへ渡す位置まで搬送
し、ワークは主軸チヤツク１２おび心押台１４に
取付けられ、加工プログラムに移る。

このように、本発明を実施したワーク支持手段
の自動芯出し装置は、ワーク径に対応して自動的
に芯出しを処理することが可能で、加工プログラ
ムを中断することなく、正確な加工を実施するこ
とができる。

尚、実際の芯出しに際しては、切粉によるワー
クとワークレストとの間隙調整や長尺材のダレ等
を考慮しなければならない場合もあるが、前記(1)
式のｙ値へ定数を算入することによつて処理可能
である。

また、本発明の制御部は、回路処理もしくはプ
ログラム処理の双方に適用が可能である。

〔発明の効果〕

以上、説明したとおり、本発明によれば、ワー
クの種類に対応してその直径による自動的な芯出
しを刃物台との連動動作によつて行い、省力と正
確さの効果を挙げると共に、芯出しを加工プログ
ラムの一連動作中に織り込むことができて柔軟な
自動化を促進するワーク支持手段の自動芯出し装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の制御部のブロツク
図、第２図および第３図はNC旋盤の側面図およ
び平面図、第４図〜第９図はワーク支持手段の説
明図、第１０図は芯出し原理の説明図である。 １…CPU、１０…主軸、１６…ワークレスト、
２２…刃物台、２６…係合突起、２８…連動部
材、３０…作動部材、５５，５６…演算回路、ｄ
…ワーク直径、ｙ…支持部材移動量、Za…移動
量、Zb…NC制御量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワークを回転させる主軸の軸線方向に平行お
   よび直交して移動する刃物台を備えた工作機械の
   ワーク支持手段の自動芯出し装置であつて、主軸
   の軸線を含む平面に沿つて上下動する支持部材
   と、刃物台の一部分に係合して駆動させる作動部
   材と、作動部材の移動方向を上下動に変換して支
   持部材に伝達する連動部材と、その変換率に基づ
   き、ワークの直径に対応させた支持部材の芯出し
   量を刃物台のNC移動量に換算して芯出しする制
   御部とを備えたことを特徴とするワーク支持手段
   の自動芯出し装置。