JPH06218652A - バイト移動式切削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工基準面が振れを有する被削物の加工が実
現できるバイト移動式切削装置を提供することを目的と
する。 【構成】 加工前に加工基準面の回転位置と振れ量の関
係を回転位置検出センサ１０と振れ検出センサ１１で測
定し、この測定値から被削物の切削点での補正量を演算
しておく。実際の加工時は被削物７の回転位置と加工点
を回転位置検出センサ１０とＮＣテーブル４の位置情報
に同期して演算結果を出力し、バイト３を補正量だけ微
動装置で微動させることで、振れを有する加工基準面を
基準とした加工ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣテーブルを有する
バイト移動式切削装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＮＣテーブルを有するＮＣ切削装
置は、ビデオシリンダーなどの高精度部品加工用に広く
活用されている。

【０００３】以下に従来のＮＣ切削装置について説明す
る。図６は従来のＮＣ切削装置の概略の平面構成図であ
る。図６において、１はＮＣ切削装置で、２は主軸であ
る。３はバイトで、図示しない手段によりＮＣテーブル
４に固定してある。５はＮＣ切削装置１やＮＣテーブル
４を制御する制御装置である。６は主軸２に設けられた
チャックで、被削物７を保持する。なお、問題点を明確
にするため被削物７はビデオシリンダーを想定し、最終
的には図７に示すように被削物７の回転中心となる異材
質のシャフト８が焼き填め、圧入等で固定される場合に
ついて説明する。

【０００４】以上のように構成されたＮＣ切削装置１に
ついて、以下その動作について説明する。まず、主軸２
の回転にともない被削物７は矢印Ａ方向に回転する。こ
の状態でバイト３を固定したＮＣテーブル４は、あらか
じめ制御装置５に組み込まれたプログラム通り矢印Ｂ，
矢印Ｃ方向へ動くことで、バイト３が被削物７へ切込
み、例えば被削物７の外周面が高精度に切削加工される
ことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、次のような問題点がある。すなわち、被
削物７自身は高精度に加工できるが、シャフト８を被削
物７へ固定すると図７のようにシャフト８が被削物７の
外周面に対して傾いてしまう。なお、実際の傾きは数ミ
クロンのオーダーであるが、図７では説明のため極端に
示してある。この結果、最終製品としてのビデオではビ
デオテープが被削物７の外周を基準に走行し、ビデオの
ヘッド部はシャフト８を基準に回転することになるの
で、ビデオヘッドがビデオテープを正確にトレースでき
なくなり、結果として画質が低下することになる。尚、
この問題点を解決するには、シャフト８を被削物７に固
定したのちにシャフト８を基準として被削物７の外周面
を加工すればよい。しかしながら、従来のＮＣ切削装置
でこれを実現しようとすると、傾いて固定されたシャフ
ト８の外周が主軸２の回転で振れないよう被削物７をチ
ャック６で調整しつつ固定する必要があるが、このよう
な作業は人間の手作業となり極めて量産性の低い方法と
言わざるを得ない。以上被削物７がビデオシリンダーの
場合を想定して説明したが、このような問題はビデオシ
リンダー特有の課題ではない。例えば、図８に示す棒状
の第２の被削物９の外周を全長にわたって精度良く加工
しようとする場合を考える。この場合は、まず被削部９
の９ａ部をチャック８で保持して９ｂ部を加工し、その
後、９ｂ部をチャック７で保持し直して９ａ部を加工す
ればよい。しかしながら実際はチャック７で９ｂ部を掴
み直しすると、主軸１の回転中心とチャック７で保持さ
れた９ｂ部の中心とに微妙な差が発生し、９ｂの非チャ
ック部にミクロンオーダーの振れが発生する。一方、９
ａ部は当然ながら主軸１の回転中心で加工されることに
なるので、このような方法では第２の被削物９の全長に
わたって精度良く加工することができないことは一般に
広く知られている。尚、この場合の解決策も上記したビ
デオシリンダーの場合と同様に考えればよい。すなわ
ち、まず９ｂ部を加工する時にチャック７で保持する長
さより充分長く加工しておき、この後チャック７で９ｂ
部を保持する時にチャック７からはみだした９ｂ部の振
れがなくなるようチャック７で調整しつつ９ｂ部を保持
すればよい。しかしながら、この方法も人手に頼った量
産性の低いやり方としかいえない。

【０００６】本発明は上記した従来の問題点を解決する
もので、被削物の固着されたシャフトを基準に加工した
り、第２の被削物の切削加工のようにチャックの掴み変
えが必要な場合などの加工基準面が主軸の回転にともな
い振れを生じている時に効果的なバイト移動式切削装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ＮＣ切削装置の主軸に設けたチャックで保
持される被削物の加工基準面の振れ量を検出する振れ検
出センサと、被削物の回転位置を検出する回転位置検出
センサと、これらの振れ検出センサ，回転位置検出セン
サの測定データから前記被削物の加工点におけるバイト
の補正量を演算する演算装置と、この補正量を被削物の
回転および加工点に同期して出力する出力装置と、この
出力に応じてバイトを微動させるＮＣテーブルに固定さ
れた微動装置とで構成される。

【０００８】

【作用】この構成によって、まず切削前にチャックで保
持された被削物の加工基準面の複数箇所の振れ量を被削
物の回転位置と対応して測定し、この測定結果から被削
物の切削面全体の振れ量と回転位置の関係すなわち補正
量を演算しておく。次に実際切削する時は、被削物の加
工点（バイトと被削物の接触点）と被削物の回転位置に
対応する補正量を出力回路から同期しつつ出力し、この
出力でバイトを補正量だけ微動装置で微動させること
で、バイトと被削物は相対的に振れがない状態にでき
る。よって、この後は一般的なＮＣ切削装置を用いた通
常の加工をするだけで、加工基準面が振れを有する被削
物でもあたかも振れがないのと同じように高精度に切削
することができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図１，
図２を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明のバイト移動式切削装置の平
面概略図を示す。なお、図１において従来例と同一機能
部品には同一番号を付している。１はＮＣ切削装置で、
２は主軸、３はバイト、４はＮＣテーブル、５はＮＣテ
ーブル４やＮＣ切削装置１を制御する制御装置である。
６は主軸２に設けられたチャックで、シャフト８が固定
された被削物７を保持している。尚、シャフト８は被削
物７の加工基準であり、このシャフト８は主軸２の回転
により振れが発生するよう故意に傾けて図示している。

【００１１】従来例と異なる点は以下の点である。１０
は被削物７の回転位置を検出する回転位置検出センサで
主軸２に設けている。１１ａ，１１ｂは振れ検出センサ
で、金具１９を介してＮＣテーブル４へ固定される。１
２は演算装置で、回転位置検出センサ１０および振れ検
出センサ１１ａ，１１ｂの信号をもとに被削物７の加工
点における補正量を被削物７の回転位置に対応して演算
する。１３は出力回路で、実際にバイト３で被削物７を
加工する時、上記演算結果をもとにその切削点における
補正量を被削物７の回転位置と同期して微動装置１４へ
出力する。バイト３はこの微動装置１４へ固定され、か
つ微動装置１４はＮＣテーブル４上に固定されている。
尚、１５は各構成部品間の信号のつながりを示すために
あえて記したもので、通常の電気配線と考えると理解し
易い。図２は、図１に用いた微動装置１４の詳細側面図
で、バイト３が図示しない手段で微動台１６に固定され
る。微動台１６にはバネ部１６ａが設けてあり、端部が
取付台１７に固定される。１８は圧電素子で、一方を取
付台１７に、他方は微動台１６に固定してある。尚、Ｎ
Ｃテーブル４へは取付台１７が図示しない手段で固定さ
れる。

【００１２】以上のように構成されたバイト移動式切削
装置について、以下その動作について説明する。まず、
主軸２を回転させると被削物７は矢印Ａ方向に回転する
ので、その加工基準となるシャフト８は振れながら回転
する。この状態すなわち切削前の状態で、２つの振れ検
出センサ１１ａ，１１ｂはそれぞれの位置でのシャフト
８の振れ量が、回転位置センサ１０で検出される被削物
７の回転位置と対応して測定できる。

【００１３】次に、この測定結果をもとに被削物７の被
加工面の補正量をその回転位置と対応して演算装置１２
で演算するが、この詳細を図３で説明する。図３は図１
の中のバイト３，被削物７，シャフト８，回転位置検出
センサ１０、および２つの振れ検出センサ１１ａ，１１
ｂのみを示している。尚、図３ではシャフト８が振れ検
出センサ１１ａ，１１ｂから最も遠ざかった位置を実線
で、記号は８ａで示している。また、ここから主軸２が
１８０度回転し、シャフト８が振れ検出センサ１１ａ，
１１ｂから最も近づいた状態を２点鎖線で、記号を８ｂ
で示している。尚、このような２つの状態は振れ検出セ
ンサ１１ａ，１１ｂを例えば静電容量式の距離センサで
構成すれば、その距離の最大位置，最小位置から容易に
特定できる。また、この時の被削物７の回転位置は主軸
２に設けた回転位置検出センサ１０により検出できる。
ここでシャフト８ａとバイト３との距離が、主軸２が１
８０度回転して８ｂ位置にきても常に一定となるよう、
すなわちシャフト８とバイト３の相対的な振れが無くな
るよう制御するには、振れ検出センサ１１ａで検出した
距離と同一量だけバイト３を微動装置１４で主軸２の回
転と同期して微動させればよいことになる。同様に振れ
検出センサ１１ａ，１１ｂの位置にバイト３がきた時
は、バイト３の微動量を振れ検出センサ１１ｂで検出し
た距離とし、かつ主軸と同期して微動することで相対的
な振れが無い状態にできる。さらに、バイト３が振れ検
出センサ１１ａ，１１ｂ以外の任意の位置にある時で
も、金具１９で固定されていた振れ検出センサ１１ａと
１１ｂ間の距離Ｅに対する振れ検出センサ１１ａと１１
ｂで検出される振れ量の差Ｆの傾きから単純な比例計算
で演算し、バイト３をこの演算結果どおり主軸２と同期
して微動することで、相対的に振れの無い状態が実現で
きる。バイト３を微動させる微動装置１４の具体的内容
については後述する。尚、バイト３が加工基準面である
シャフト８に対して相対的に振れの無い状態で被削物７
の外周面を加工することは、当然ながらこの加工された
外周面がシャフト８を基準に加工されることを意味す
る。尚、このような演算は一般的なパソコンを使う事で
容易に演算でき、かつ演算結果を保存できる。

【００１４】次に出力回路１３について説明する。出力
回路１３はバイト３で被削物７を実際に切削加工する時
に、バイト３のシャフト８の軸方向の位置に対応する演
算結果を主軸２の回転位置と同期して後述する圧電素子
１８へ出力するものである。このためにまずバイト３の
シャフト８の軸方向の位置は、バイト３を有する微動装
置１４が固定されたＮＣテーブル４の位置として制御装
置５から入力すればよい。次に被削物７の回転位置は、
主軸２に設けた回転位置検出センサ１０の回転位置を入
力すればよい。以上のことを明確にしたおけば、この２
つの信号に対応する演算結果を同期して出力することは
従来の制御技術で容易に実現できる。

【００１５】次に微動装置１４の動作を図２を使って説
明する。微動装置１４は出力回路１３で出力された信号
に基づいて実際にバイト３を所定量だけ微動させる装置
である。このため出力回路１３からの信号に対応して変
位を発生させる駆動源として圧電素子１８を用いてい
る。この圧電素子１８は一端が十分な剛性を有する取付
台１８に固定され、他端はバネ部１６ａを有する微動台
１６に固定してある。この構成で圧電素子１８に出力回
路１３の信号が入力されると、これ自体が伸び縮みし、
結果としてバネ部１６ａが変形することで微動台１６が
微動することとなる。尚、圧電素子１８の駆動電圧は一
般的に数百ボルトであり、かつヒステリシスを有するの
で、出力回路１３の信号を増幅回路で増幅し、また微動
台の変位量を変位計２０で計測しつつ所定の変位量とす
るようフィードバック制御で制御する場合が多い。

【００１６】以上本発明の第１の実施例について、被削
物７の外周をシャフト８を基準に加工した場合で説明し
たが、基本的にはシャフト８の振れ量と振れの中心が主
軸２の回転位置と対応して振れセンサ１１ａ，１１ｂの
信号から演算できるので、被削物７の任意の方向での補
正量も演算できる。このため被削物７の端面部の補正量
を同様に演算し、この方向へ微動できる図示しない微動
装置、バイトをＮＣテーブル４に設けておけば、この面
の軸基準加工も可能となる事は言うまでもない。また、
従来例の説明で用いた図８に示す棒状の第２の被削物９
を加工する場合でも容易に適用できることは明確であ
る。

【００１７】次に本発明の第２の実施例について図４を
参照しながら説明する。図４は本発明のバイト移動式切
削装置の平面概略図を示す。尚、図４において従来例と
同一機能部品には同一番号を付している。１はＮＣ切削
装置で、２は主軸、３はバイト、４はＮＣテーブル、５
はＮＣテーブル４やＮＣ切削装置１を制御する制御装置
である。６は主軸２に設けられたチャックで、シャフト
８が固定された被削物７を保持している。尚、シャフト
８は被削物７の加工基準であり、このシャフト８は主軸
２の回転により振れが発生するよう故意に傾けて図示し
ている。

【００１８】第１の実施例と異なるのは、振れ検出セン
サ１１は複数の測定部を持たず、１個の測定部１１ｃか
らなりＮＣテーブル４に取り付けられ、ＮＣテーブルと
共に移動自在に構成されている。従って回転中のシャフ
ト８の振れ量を、振れ検出センサ１１は、ＮＣテーブル
４が図中Ｂ方向およびＣ方向に移動することにより、シ
ャフト８の先端近傍および固定端近傍の、それぞれの位
置でのシャフト８の振れ量を回転位置センサ１０で検出
される被削物７の回転位置と対応して測定できる。図中
センサ１１はシャフト８の先端近傍の位置にある時を実
線で、固定端近傍の位置にある時を２点鎖線で示してい
る。

【００１９】振れ検出センサ１１は、１個の測定部１１
ｃを有することにより、第１の実施例のように複数のセ
ンサ１１ａ，１１ｂを有し、それぞれのセンサの感度特
性が異なる場合よりも精度良くシャフト８の振れ量を測
定できる。尚、微動装置１４は圧電アクチュータ、また
はリニヤモータ、または比例制御電磁ソレノイド等が用
いられる。

【００２０】次に図５を用いて本発明の第３の実施例に
ついて説明する。図５においてＮＣテーブル４には第２
の実施例に基づく微動装置１４、バイト３を有するが、
加えて第２の微動装置２２、第２のバイト２１を有し、
第２の微動装置２２は出力回路２３により駆動されてい
る。また端面位置検出センサ２４を有し、チャック後の
被削物７またはシャフト８の端面の絶対位置を検出する
よう構成されている。この構成により被削物７は外周面
だけでなく端面（図中Ｈ）の加工も行い、シャフトとの
直角度が良好に加工できる。またこの端面加工に際して
は端面位置検出センサ２４により被削物の位置を検出
し、切り込み量（切削加工量）を決定することができ
る。

【００２１】尚、本実施例において振れ検出センサ１１
ａ，１１ｂは静電容量式の距離センサを用いたが、渦電
流センサや電気マイクロなどの他のセンサを用いてもよ
い。また主軸１に回転位置検出センサを設けているが、
ＮＣ切削装置自体に主軸２の回転位置検出センサを内蔵
している場合はこれを兼用してもよく、また直接被削物
７やシャフト８の回転位置結果を測定していもよい。さ
らに本実施例では演算結果を一旦記録し、その後必要な
補正量を同期して出力する構成としたが、バイト３の位
置と主軸２の位置をもとに補正量を瞬時に計算，出力し
てもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明のバイト移動式切削
装置では、主軸に設けたチャックで保持される被削物の
加工基準面の振れ量を検出する振れ検出センサと、前記
被削物の回転位置を検出する回転位置検出センサと、こ
の回転位置検出センサおよび前記振れ検出センサの測定
値から前記被削物の加工点におけるバイトの補正量を演
算する演算装置と、前記補正量を前記被削物の回転位置
および前記加工点に同期して出力する出力回路と、この
出力回路の出力でバイトを微動する微動装置と、微動装
置が固定される前記ＮＣ切削装置のＮＣテーブルとを備
えることで、加工基準面が振れを有していてもこれに同
期してバイトを微動しつつ加工できるので、切削精度の
高い優れた切削装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるバイト移動式切
削装置の概略平面図

【図２】本発明の第１の実施例におけるバイト移動式切
削装置の側面概略図

【図３】本発明の第１の実施例におけるバイトの同期方
法を説明する説明図

【図４】本発明の第２の実施例におけるバイト移動式切
削装置の概略図

【図５】本発明の第２の実施例におけるバイト移動式切
削装置の要部平面図

【図６】従来のＮＣ加工切削装置の概略平面図

【図７】被削物の完成図

【図８】第２の被削物の平面図

【符号の説明】

２ 主軸 ３ バイト ４ ＮＣテーブル ５ 制御装置 ８ シャフト １０ 回転位置検出センサ １１，１１ａ，１１ｂ 振れ検出センサ １２ 演算装置 １３ 出力回路 １４ 微動装置 １６ 微動台 １８ 圧電素子 ２１ 第２のバイト ２２ 第２の微動装置 ２３ 第２の出力回路 ２４ 端面位置検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 享 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＣ切削装置の主軸に設けたチャックで
   保持される被削物の加工基準面の振れ量を検出する複数
   の振れ検出センサと、前記被削物の回転位置を検出する
   回転位置検出センサと、この回転位置検出センサおよび
   前記複数の振れ検出センサの測定値から前記被削物の加
   工点におけるバイトの補正量を算出する演算装置と、前
   記補正量を前記被削物の回転位置および前記加工点に同
   期して出力する出力回路と、この出力回路の出力でバイ
   トを微動する微動装置と、この微動装置が固定される前
   記ＮＣ切削装置のＮＣテーブルとを備えたバイト移動式
   切削装置。
2. 【請求項２】 ＮＣ切削装置の主軸に設けたチャックで
   保持される被削物の加工基準面の振れ量を検出する振れ
   検出センサと、前記被削物の回転位置を検出する回転位
   置検出センサと、この回転位置検出センサおよび前記振
   れ検出センサの測定値から前記被削物の加工点における
   バイトの補正量を算出する演算装置と、前記補正量を前
   記被削物の回転位置および前記加工点に同期して出力す
   る出力回路と、この出力回路の出力でバイトを微動する
   微動装置と、この微動装置が固定される前記ＮＣ切削装
   置のＮＣテーブルとを備えたバイト移動式切削装置。
3. 【請求項３】 ＮＣ切削装置のＮＣテーブルに主軸にほ
   ぼ平行方向およびほぼ直角方向のそれぞれの方向に移動
   する微動装置を備え、それぞれの微動装置にバイトを固
   定した請求項１または２記載のバイト移動式切削装置。
4. 【請求項４】 ＮＣ切削装置の主軸に設けたチャックと
   対向する位置に被削物の長手方向の位置を検出する端面
   位置検出センサを有する請求項１，２または３記載のバ
   イト移動式切削装置。