JPH0811321B2

JPH0811321B2 - 数値制御複合旋盤

Info

Publication number: JPH0811321B2
Application number: JP1326091A
Authority: JP
Inventors: 隆信佐藤; 清洲川嶋
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH03190602A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、数値制御複合旋盤に関する。更に詳しく
は、フレーム上に対向して２つの主軸ヘッドが配置さ
れ、この第１、２主軸ヘッドに対応して３台の刃物台を
有する数値制御複合旋盤において、主軸ヘッドと刃物台
および刃物台数を必要に応じて任意に結合・離脱する制
御を行って加工するタイプの数値制御複合旋盤に関す
る。

［従来技術］数値制御複合旋盤の中には、主軸軸線上にチャックが
対向するように２つの主軸ヘッドをＺ軸線方向に移動可
能に配置し、これに各々対応した２台の刃物台を有した
ものは知られている。この数値制御複合旋盤は、主軸の
チャックにそれぞれ把持された被加工物を、それぞれ対
応する刃物台をX,Z軸方向に数値制御装置により補間制
御させて加工している。

この種の数値制御複合旋盤は、旋削加工と共に他の二
次加工、例えばフライス加工、穴開け加工、ネジ立加工
等の複合加工を行うものも知られている。一台の機械内
で独立した２つ以上の加工部を有するこの種の数値制御
複合加工機では、第１加工部の加工を主とする第１系
統、第２加工部の加工を主とする第２系統というよう
な、制御装置内部の系統切換え方式がよく使われてい
る。この方式は、指令する操作やプログラムが煩雑であ
り不便である。

［発明が解決しようとする課題］この発明は、以上のような技術的背景のもとに発明さ
れたものであり、次の目的を達成する。

この発明の目的は、任意の主軸、任意の刃物台を選択
して指令できる数値制御装置複合旋盤を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］前記課題を解決するために次のような手段を採る。

a.ベッド（１）と、 b.このベッド（１）に設けられた第１主軸台（２）と、 c.この第１主軸台（２）内に回転自在に支持された第１
主軸と、 d.この第１主軸を回転駆動するための第１主軸モータ
（４）と、 e.前記ベッド（１）上でかつ前記第１主軸台（２）に対
向して配置された第２主軸台（５）と、 f.前記第２主軸台（５）内で回転自在に支持された第２
主軸と、 g.この第２主軸を回転駆動するための第２主軸モータ
（９）と、 h.前記第２主軸台（５）を前記第１主軸の軸線方向
（Ｂ）に移動制御するためのサーボモータと、 i.主に前記第１主軸に取付けたワークを加工するために
互いに直交する方向に補間して駆動制御され第１系統加
工を行う第１刃物台（11）と、 j.主に前記第２主軸に取付けたワークを加工するために
互いに直交する方向に補間して駆動制御され第２系統加
工を行う第２刃物台（20）と、 k.前記第１系統加工または前記第２系統加工を選択的に
支援する第３刃物台（30）と、 l.前記第１系統加工、または前記第２系統加工のいずれ
か一方のワーク加工を支援するために前記第３刃物台
（30）を選択し、かつ前記第１系統加工に対する絶対座標、及び前記第２系
統加工に対する絶対座標を裏座標として同時データとし
て作成し、前記第３刃物台（30）の相互の座標位置を保持記憶、
及び画面表示するための数値制御装置と m.を有することを特徴とする数値制御複合旋盤である。

前記第1,2主軸モータが角度割出制御できる前記第1,2
主軸モータ（４），（９）であると効果的である。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。ベ
ッド１は、本体を構成するフレームであり、鋳物、鋼材
で作られる。ベッド１上の一端には第１主軸台２が設け
られている。この第１主軸台２は、ベッド１上では移動
できない。主軸台２内には、第１主軸（図示せず）が回
転自在に支持されている。この主軸の先端には、第１チ
ャック３が設けられている。第１チャック３は、ワーク
を把持するためのものである。第１主軸は、第１主軸モ
ータ４により回転駆動される。この第１主軸の回転は、
割出制御ができる。

ベッド１上の主軸２と対向する位置には、第２主軸台
５が設けられている。第２主軸台５は、ベッド１上の案
内面７上を移動自在に設けられている。この駆動は、送
りねじ（図示せず）介してサーボモータ６により行われ
る。この移動方向は、ここではＢ軸と称する。第２主軸
台５内には、第２主軸（図示せず）が回転自在に設けら
れている。この第２主軸の先端には、第２チャック８が
設けてある。第２主軸は、第２主軸モータ９により回転
駆動される。

ベッド１の上部には、第１刃物台11がベッド１上の案
内面12上を移動自在に設けられている。第１刃物台11
は、ベッド１上を移動する往復台13と、第１クロス台14
と、６角形のタレット本体15などから構成されている。
往復台13は、ベッド１上の案内面12上を第１主軸と平行
な軸線（ZA）方向に移動自在に設けられている。更に、
クロス台14はZA軸線とクロスする方向のXA軸線方向に移
動される。この移動は、XAサーボモータ17により送りね
じを介して駆動される。

タレット本体15は、６角形の形状であり、工具取付面
は12面である。したがって、工具本数は12本である。ベ
ッド１上の案内面12上には、更に第１刃物台11に対向し
て第２刃物台20が設けられている。第２刃物台20の構
造、機能は第１刃物台11と同一のものであり、説明は省
略する。第３刃物台30は、ベッド１の前面に設けてある
刃物台である。ベッド１の前面は、垂直案内面31を有し
ている。

垂直案内面31上には、往復台32が移動自在に設けてあ
る。往復台32は、ZCサーボモータ33により第1,2主軸の
軸線と平行な方向に駆動される。往復台32上には、XCク
ロス台34が案内面35上をＸ軸線方向（XC）に移動自在に
設けられている。このXC方向の移動は、ボールスクリュ
ーを介してXCサーボモータ36により駆動される。XCクロ
ス台34上には、TCタレット本体37が設けられている。TC
タレット本体37は、円筒状のタレット本体の外周に６本
の工具を取り付けられるものである。

第３刃物台30は、第１刃物台11、第２刃物台20の加工
支援を目的とするものである。具体的には、内・外径の
加工分担、外径加工の断層切削（同時に外径加工するこ
と）、ねじ切り加工などの支援、計測支援、バー材送り
装置付のバーストッパーなどの加工支援を行う。第３刃
物台30の下部には、切削時の切粉を受けるための切粉受
箱40が設けられている。第２主軸台５の前面には、数値
制御装置41が前面に設けられている。

軸名称以下、第３図にしたがって本実施例で使用する前記軸
線の符号を定義する。

前記説明で明らかなように、軸の持つ機能、性質に沿
ってワークの半径方向の移動をＸ軸、軸線方向の移動を
Ｚ軸とする。第１主軸台２に対向する第２主軸台５が前
後する場合はＢ軸と称する。これらの原則によりX,Z軸
をそれぞれ第１刃物台11では、XA,ZA、第２刃物台20で
は、XB,ZB、第３刃物台30ではXC,ZCとする。

第１主軸台２の第１主軸をSA、第２主軸台５の第２主
軸をSBとする。刃物台についても、第１、第２、第３刃
物台11,20,30をそれぞれTA,TB,TCとする。更に、Ｃ軸機
能、すなわち主軸の割出機能、刃物台の回転工具機能が
付加される場合はそれについても夫々の名称を付ける。
すなわち第１主軸のＣ軸はCA、第２主軸のＣ軸20はCBと
なる。回転工具については第１主軸（SA）、第２主軸
（SB）との関係に対し、第１刃物台11の回転工具はSD、
第２刃物台20の回転工具はSEとする。

制御方法送り軸として、（XA,ZA,CA），（XB,ZB,CB），（XC,Z
C,）,Bの計９軸まで制御する。主軸としては,SA,SB,SD,
SEの計４主軸までの制御を可能とするものである。前記
した（XAとZA），（XBとZB），（XCとZC）は互いに位置
補間が可能である。第２主軸台５がＢ軸として駆動され
る場合には、XB,ZB,およびＢ軸すなわち３軸の同時補間
ができる。Ｃ軸機能すなわち第1,2主軸SA,SBの割出機能
付加の場合は、次のような組み合わせで同時３軸補間制
御となる。

（XA,ZA,CA），（XB,ZB,CB），（XC,ZC,CA），（XC,ZC,
CB）同期送り最大４主軸まで備える主軸に対し、送り軸は次のよう
に同期をとることができる。

SA主軸に対し、XA,ZA,XC,ZC,B SB主軸に対し、XB,ZB,XC,ZC,B SD回転工具主軸に対し、XA,ZA,CA SE回転工具主軸に対し、XB,XB,CB この同期、非同期の判別は、従来通りＧコード（JI
S）によって選択して行う。XC,ZC,Bなどのどの主軸と同
期をとるかの判別もＧコードによって行う。例えば、G1
61−SA主軸,G162−GB主軸,G163−SD主軸,G164−SE主軸
と定義する。

座標と座標系各軸の持つ最大移動量および有効移動量は、機械系か
らおのずと決定される。座標は、各軸のプログラムを基
準とした座標を有し、座標系を定めることによって決定
される。これを絶対座標とする。座標の設定方法は、パ
ラメータ方式、プログラム方式、パラメータ＋プログラ
ム混合方式がある。第１刃物台のＺ軸（ZA）の座標は、
第１主軸のある点を基準に決められる。第２刃物台20の
Ｚ軸（ZB）の絶対座標は、第２主軸のある点を基準とし
て決める。

第３刃物台については、支援の仕方によって加工位置
が２つに分かれるため、第１主軸に対する絶対座標（ZC
L）と第２主軸に対する絶対座標（ZC L′）との２つの
座標が作成される。

ここでは、第１主軸台２を基準とする座標系を第１座
標系、第２主軸台５を基準とする座標系を第２座標系と
定義し制御する。Ｂ軸が付加された場合第１主軸台２に
対する座標をＢLとし、第２刃物台20、第３刃物台30と
の関係は変わらない。

裏座標と各刃物台相互間距離各刃物台11,20,30の加工に必要な座標は、前記した第
１、第２の絶対座標系にて定められるが第１主軸台２を
基準とする座標も常にデータとして持ち、これをここで
は裏座標と呼ぶ。また、正規の絶対座標系に対する関係
は、第４図（ｂ）から明らかなように次の通りとし、こ
れらも画面上の操作で必要に応じて見ることができる。
この関係は、（ZB L▲▼）（ZC L▲
▼）（ZC L′−▲▼）また、このような複合加工機では、刃物台相互の位置
関係が必要となるとき、これも常に計算され画面操作に
よって表示される。第１刃物台11と第３刃物台30、第２
刃物台20と第３刃物台30間の距離は、半径値で表示され
る。

工具補正とテーブル各工具は補正値を有し、この補正値のために各刃物台
毎に、表（テーブル）を有している。プログラムの指令
で、工具座標の補正が可能である。補正は、キーボード
を介して、手動で入力、変更することもできるが、公知
の自動計測装置によって設定する。自動測定装置は、各
刃物台、各ツールの各軸に対する補正が可能なように設
けられかつ計測し、これを自動的に補正テーブル内に記
憶する。

補正組数は、その許容組数の範囲内でいくらかの組数
の組み合わせが可能なようになっているが、各刃物台共
にツールの本数（面数）分だけは一対一で対応するよう
になっている。それ以外の予備工具は任意のナンバー
（No.）を指令（定）する方式で補正値を呼び出す。こ
の点は、公知の技術である。

制御系列と第３刃物台制御第１主軸部に対する第１刃物台11での加工およびそれ
に第３刃物台30を加えた加工を第１系統加工とし、第２
主軸に対する第２刃物台20での加工およびそれに第３刃
物台30を加えた加工のパターンを基にし第２系統加工と
称する。第1,2加工部は互いに独立して加工ができる。
プログラムの組方によっては、１系統のみで加工するこ
ともできる。

第３刃物台30は、両主軸のワーク加工部の加工支援を
目的とするものである。このプログラムは両系統から第
３刃物台30の工具を指定して駆動させるプログラムが可
能であり、独立に動作させることも可能である。更に、
プログラムの良否判断のためのテスト走行や、第３刃物
台30のみの単独運転も必要であり、これらの動作もでき
る。この場合、第３刃物台30が単独運転されるにはどの
プログラム・ブロックが必要であるかは、第1,第２系列
のプログラムからより自動抜粋され、その抜粋したプロ
グラムのみで指令できる。

すなわち、各々の系列内（第１刃物台11と第３刃物台
30、或いは第２刃物台20と第３刃物台30）で共通に使わ
れる機能、コード（座標設定など）を自動的に選択し、
第３刃物台のみの運転が可能となる。系列の選択、複合
運転／個別運転の切換えは、表示装置51のキーボードを
通してCRT画面で確認しながら選択できる。

第３刃物台30の支援方法第３刃物台30の支援の種類としては、ワーク加工を補
助する加工支援、ワークの寸法など計測する計測支援、
ワークの位置決めのためのストッパーなどの治具的支援
である。これらの支援は、あらかじめ加工の種類、行程
数、加工時間など決められる理論にしたがって支援の必
要性、支援内容が手動または自動的に決定される。

加工支援領域部位決定の方法としては、作業者あるい
は加工指示者の意志によって任意の位置加工部分の支援
にあたる方法と、第１主軸、第２主軸のワークの素材寸
法、仕上寸法、加工能力、移動能力などをデータとし
て、事前作画、加工時間の計算をして、自動的に、支援
すべき加工部分、位置方法を決め支援する方法がある。
自動的に計算・決定する方法として、ワークの素材、素
材形状、加工部、加工時間および第３刃物台の支援制
限、加工能力などをデータとして加工支援する領域、範
囲、部位を計算部位する処理部54,55を設ける。これら
は選択して使う。

各刃物台の指令方法各刃物台は手動スイッチによる手動指令と、Ｔコード
による自動指令とによって割り出される。また、各々独
立に同時に指令することができる。自動指令のＴコード
としては、例えばTA△△××、TB○○××、TC□□××
のような指令がされる。△△，○○，□□はタレットの
指定面番号を意味する。同じ数を入力することも可能
で、各々の刃物台で割振られた数に対する面位置が割出
されることになる。

自動でも手動でも面が割り出されると、補正No.を指
定しない場合は同一No.のデータが補正テーブルから取
り込まれ、工具に応じた座標の補正が行われる。

第３刃物台30は、指令する画面（系列）がどちらなの
かによって修正する座標系を画面上で判別することがで
きる。手動での指令は第１主軸側、第２主軸側のどちら
かを選択して指令して補正される。

数値制御装置第５図に示すものは、数値制御装置41の機能を示すシ
ステムブロック図である。主制御部50は、数値制御装置
41全体を総括する中央処理装置である。主制御部50に
は、バス62を介して入出力機器、各種演算部、データ作
成部、メモリ、各種センサーなどが接続され、これらを
総括制御する。表示装置52は、CRTなどの表示機器、キ
ーボード51などの入力機器が接続されている。入出力機
器53は、紙テープ、フロッピィディスクなどの情報媒体
から入力または格納媒体、印刷媒体へ出力するための公
知の入出力機器である。

加工方法および加工領域計算部54は、ワークの加工順
序、工具の決定などを行うためのデータおよび演算を行
うためのものである。また、加工方法および加工領域計
算部54は、素材形状と仕上形状から判断して、実際に削
る必要のある加工領域を判断するためのデータの記憶お
よび演算処理をも行うものである。加工支援判断部55
は、第３刃物台30が第１チャック３または第２チャック
８で加工中のワークを支援する必要があるか否かを判断
するためのデータおよび演算処理を行うところである。

自動作画およびNCデータ作成部56は、ワーク素材・仕
上形状、工具の加工軌跡などから自動的にNCデータの作
成、画面表示するためのデータの記憶、演算処理を行
う。

シミュレーションチェック部57は、自動作画およびNC
データ作成部56で作成された作画およびNCデータを画面
に動作順序通りに表示させて、加工状況をチェックする
ためのデータの記憶、演算処理、シミュレーション表示
を行う。スイッチ58は、プログラマブルコントローラ59
に命令するためのスイッチ類である。プログラマブルコ
ントローラ59は、工作機械の油圧機器などを制御するた
めのプログラム可能なシーケンスコントローラである。

センサー60は、機械各部に設けたセンサーであり、各
部分の動作・位置の確認を行うものである。センサー60
の情報は、プログラマブルコントローラ59を介して主制
御部50により検知される。刃物台制御部61は、第１刃物
台11、第２刃物台20、第３刃物台30の割出し制御などを
行う。ROM70は、主制御部50を動作させるためのデー
タ、プログラムを記憶するためのものである。RAM71
は、入出力機器53、主制御部50などの動作中に一時的に
データを記憶保持しておくメモリである。また、前記し
た各刃物台11,20,30に取り付けた工具ごとの補正値など
も記憶しておく。

第１刃物台11、第２刃物台20、第３刃物台30および第
２主軸台５などは、軸制御部73、サーボアンプ74を介し
て制御駆動される。軸制御部73には、軸移動演算部72を
通して主制御部50から軸移動のためのデータ、補間デー
タ、移動速度、可動領域、補正データなどが指令され
る。主軸制御回路75は、第１主軸駆動ユニット76、第２
主軸駆動ユニット77に対して、両者が同期回転させると
きに同期回転するように制御するための同期制御回路で
ある。

第1,2主軸モータ4,9は、主制御部50からの指令によ
り、主軸制御回路75を介して同期回転を行う。第１刃物
台11、第２刃物台20に設けた第１回転工具、第２回転工
具同様にも必要に応じて主制御部50の指令で、第１主
軸、第２主軸に対して同期回転を行う。この同期制御の
機能は、ねじ切りなどのときに使用する。

［発明の効果］以上詳記したように、この発明の数値制御複合旋盤
は、任意に支援する刃物台を選択できるので、加工能率
が向上できる。また、第１主軸、第２主軸、第１刃物
台、第２刃物台及び第３刃物台相互の絶対座標位置を数
値制御装置が記憶し、かつ画面に表示もできるのでプロ
グラムも簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は数値制御複合旋盤の正面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）の平面図、第１図（ｃ）は第１図
（ａ）の側面図、第２図は第１図（ａ）のII−II断面
図、第３図は主軸および軸の名称を表す図、第４図
（ａ），（ｂ）は各主軸および刃物台の座標を示す図、
第５図は数値制御装置のシステムを表すブロック図であ
る。１……ベッド、２……第１主軸台、４……第１主軸モー
タ、５……第２主軸台、６……サーボモータ、９……第
２主軸モータ、11……第１刃物台、20……第２刃物台、
30……第３刃物台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】a.ベッド（１）と、 b.このベッド（１）に設けられた第１主軸台（２）と、 c.この第１主軸台（２）内に回転自在に支持された第１
主軸と、 d.この第１主軸を回転駆動するための第１主軸モータ
（４）と、 e.前記ベッド（１）上でかつ前記第１主軸台（２）に対
向して配置された第２主軸台（５）と、 f.前記第２主軸台（５）内で回転自在に支持された第２
主軸と、 g.この第２主軸を回転駆動するための第２主軸モータ
（９）と、 h.前記第２主軸台（５）を前記第１主軸の軸線方向
（Ｂ）に移動制御するためのサーボモータと、 i.主に前記第１主軸に取付けたワークを加工するために
互いに直交する方向に補間して駆動制御され第１系統加
工を行う第１刃物台（11）と、 j.主に前記第２主軸に取付けたワークを加工するために
互いに直交する方向に補間して駆動制御され第２系統加
工を行う第２刃物台（20）と、 k.前記第１系統加工または前記第２系統加工を選択的に
支援する第３刃物台（30）と、 l.前記第１系統加工、または前記第２系統加工のいずれ
か一方のワーク加工を支援するために前記第３刃物台
（30）を選択し、かつ前記第１系統加工に対する絶対座標、及び前記第２系統
加工に対する絶対座標を裏座標として同時データとして
作成し、前記第３刃物台（30）の相互の座標位置を保持記憶、及
び画面表示するための数値制御装置と m.を有することを特徴とする数値制御複合旋盤。
【請求項２】請求項１において、前記第1,2主軸モータが角度割出制御できる前記第1,2主
軸モータ（４），（９）であることを特徴とする数値制
御複合旋盤。