JPH10296591A - 旋盤の加工ワーク計測制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ツールシフト実行後の初期摩耗の大きい間の
工具位置補正が適正に行えて、加工精度を安定させるこ
とができるようにする。 【解決手段】 タレット５に複数の同一工具１１を装着
し、摩耗時等に別の同一工具１１にシフトするツールシ
フト手段２４、および加工されたワークＷの計測手段１
２を備えた旋盤１に適用する。この旋盤１において、ツ
ールシフト対応計測サイクル制御手段２７を設ける。こ
の手段２７は、ツールシフト実行後の所定期間は、加工
されたワーク毎に計測を実行させる初期サイクルＳ１で
計測を行うものとする。この後、数個に１回の頻度の中
期サイクルＳ２で計測し、定常サイクルＳ３ではさらに
計測頻度を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、送り量補正等の
ために、加工ワークの寸法を計測する旋盤の加工ワーク
計測制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、旋盤では、切削熱によるベッドお
よび送り機構の熱変形や工具摩耗による加工精度の低下
を無くすため、加工したワークの寸法をタッチプローブ
等の計測手段で計測し、その計測結果に応じて刃物台の
送り量を補正することが行われている。前記のワーク寸
法の計測は、１日の運転において、起動時の立ち上がり
時期に熱変形の程度が大きく、次第に変形程度が安定す
ることから、起動時から所定期間はワーク毎に計測し、
定常運転時になると計測頻度を少なくしている。これに
より、計測に伴う加工のサイクルタイムの低下を最小限
として、加工精度の向上を達成している。一方、タレッ
ト旋盤においては、使用頻度の多い工具などにつき、タ
レットの複数の工具ステーションに同一の工具を取付け
ておき、同一工具の中の１本の使用を続ける間に、工具
摩耗が進んだり折損したときに、同一工具の中の別の新
品工具にシフトさせるようにしたものがある。この機能
はツールシフト機能等と呼ばれ、工具摩耗が進んでも、
工具の取り替えのために運転を止めることなく、新品工
具にシフトさせて加工を続けることができ、自動運転や
無人運転における稼働率の向上が図れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、定常
運転の間にツールシフトを行った場合にも、ツールシフ
トを行わない場合と同じ頻度で加工ワークの計測を行っ
ており、新品工具の初期摩耗にばらつきが大きいことか
ら、適正な送り量補正が行えず、加工精度の低下を招く
ことがあった。

【０００４】この発明は、上記課題を解消するものであ
り、ツールシフト実行後の初期摩耗の大きい間の工具位
置補正が適正に行えて、加工精度を安定させることがで
きる旋盤の加工ワーク計測制御装置を提供することを目
的とする。この発明の他の目的は、少ないワーク計測頻
度でツールシフト後の適正な計測が行え、加工精度を維
持しながら、ワーク加工のサイクルタイムの短縮を図る
ことにある。この発明のさらに他の目的は、ツールシフ
ト後の計測サイクルの制御を簡単に行えるようにするこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１を参照して説明する。この旋盤の加工
ワーク計測制御装置は、刃物台（５）に複数の同一工具
（１１）を装着し、この同一工具群のうちの所定の工具
（１１）の使用後に、別の工具（１１）に使用工具をシ
フトするツールシフト手段（２４）、および加工された
ワーク（Ｗ）の寸法を計測する計測手段（１２）を備え
た旋盤（１）に適用される。この構成の旋盤（１）にお
いて、前記ツールシフト手段（２４）による使用工具
（１１）のシフトを実行した後、所定の運転経過の期間
だけ、加工されたワーク（Ｗ）毎に計測を実行させる初
期サイクル（Ｓ１）を設定したツールシフト対応計測サ
イクル制御手段（２７）を設ける。前記所定の運転経過
の期間は、ワーク加工数で設定しても良く、また加工時
間で設定しても良い。この構成によると、シフトされた
新しい工具（１１）で加工するときは、ワークが加工さ
れる毎に計測が実行される。そのため、新しい工具（１
１）の初期摩耗の度合いが大きくても、また摩耗の進行
の程度にばらつきがあっても、ワーク加工の都度、補正
量を適正な値に変更して工具位置補正を行い、安定した
精度で加工することができる。

【０００６】上記構成において、ツールシフト対応計測
サイクル制御手段（２７）は、前記初期サイクルの終了
後、加工されたワーク（Ｗ）の寸法を計測するサイクル
の頻度を複数段階変更して実行する変更サイクルを設定
したものとしても良い。この変更サイクルは、例えば、
初期サイクル（Ｓ１）の終了後、数個のワーク（Ｗ）が
加工されると計測を実行させる中期サイクル（Ｓ２）
と、この中期サイクル（Ｓ２）の終了後に、中期サイク
ル（Ｓ２）よりも少ない頻度でワーク（Ｗ）の計測を実
行させる定常サイクル（Ｓ３）とを設定したものとされ
る。工具（１１）の摩耗の程度は、初期摩耗の後、使用
が進むに従って安定するため、このように計測頻度を異
ならせた複数の変更サイクルを設定することで、ワーク
加工のサイクルタイムの低下が図れる。例えば、初期サ
イクル（Ｓ１）、中期サイクル（Ｓ２）、定常サイクル
（Ｓ３）と次第に計測頻度を少なくすることにより、少
ないワーク計測頻度でツールシフト後の適正な計測が行
え、加工精度を維持しながら、ワーク加工のサイクルタ
イムの短縮を図ることができる。

【０００７】また、起動後の運転経過に伴って前記計測
手段（１２）にワーク（Ｗ）の計測を実行させる起動時
対応計測サイクル制御手段（２６）を設けた旋盤（１）
において、前記ツールシフト対応計測サイクル制御手段
（２７）を併設しても良い。起動時対応計測サイクル制
御手段（２６）は、前記計測手段（１２）でワーク
（Ｗ）の寸法を計測するサイクル（Ｓ１〜Ｓ３）が複数
段階に設定されており、旋盤起動後に使用工具のシフト
が実行されると、前記起動時対応計測サイクル制御手段
（２６）の対応する前記各サイクル（Ｓ１〜Ｓ３）の設
定値を利用して加工ワーク（Ｗ）の計測を実行するもの
とする。このように、起動時対応計測サイクル制御手段
（２６）を併設することにより、起動後の運転経過に伴
う工具位置補正と、ツールシフト後の運転経過に伴う工
具位置補正との両方が行え、一層安定した加工精度が得
られる。この場合に、ツールシフト対応計測サイクル制
御手段（２７）は、起動時対応計測サイクル制御手段
（２７）の各サイクルの設定値を利用するため、制御が
容易となる。なお、この構成の場合、例えば、旋盤の起
動後は、起動時対応計測サイクル制御手段（２６）で計
測サイクルが実行され、その後、ツールシフトが行われ
たときは、ツールシフト対応計測サイクル制御手段（２
６）で計測サイクルが実行されるようにする。ツールシ
フトを行って直ぐに旋盤（１）を停止した場合も、ある
程度の時間が経過して旋盤（１）が冷却された後に再起
動するときは、起動時対応計測サイクル制御手段（２
６）で計測サイクルが実行されるようにする。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。旋盤１は、タレット旋盤からな
り、ベッド２に主軸台３を介して主軸４が設置され、主
軸台３の側方に、刃物台であるタレット５の搭載された
タレットキャリッジ６が、レール７に沿って主軸４と直
交する方向（Ｘ軸方向）に進退自在に設置されている。
タレットキャリッジ６は、サーボモータ８の駆動によ
り、送りねじ９を介して進退駆動される。タレット５
は、主軸４と平行なタレット軸心回りに割出回転が可能
で、かつ主軸４の軸方向（Ｚ軸方向）に進退自在なよう
に、タレットキャリッジ６に搭載されている。タレット
５のＺ軸方向の駆動は、タレットキャリッジ６に搭載さ
れたＺ軸サーボモータ（図示せず）により行われる。タ
レット５の割出回転は、タレットキャリッジ６に搭載さ
れた割出用モータ１０により行われる。

【０００９】タレット５は、正面形状が多角形のドラム
状のものであり、各周面部分からなる工具ステーション
Ｓにバイト等の各種の工具１１が設置され、この工具ス
テーションＳの一つに、タッチプローブからなる検出器
１２ａが設置されている。この検出器１２ａがオンした
ときのＸ軸サーボモータ８の位置検出器８ａの値を読み
取る手段（図示せず）と、前記検出器１２ａとで、ワー
ク寸法の計測手段１２が構成される。タレット５に設置
される各種の工具１１のうち、いずれかのもの、例えば
荒削りバイト等の使用頻度の多いものは、複数本の同一
の工具１１が各々異なる工具ステーションＳに設置され
ている。

【００１０】制御系を説明する。制御装置１３は、旋盤
１の全体を制御するものであり、各々コンピュータ式と
した数値制御部１４とプログラマブルコントローラ部１
５とで構成される。数値制御部１４は、加工プログラム
メモリ１４に記憶された加工プログラム１７および計測
プログラム１８を実行する演算制御部１９を備えてい
る。演算制御部１９は主制御部２０および軸送り制御部
２１を有しており、加工プログラム１７および計測プロ
グラム１８におけるシーケンス制御指令は、主制御部２
０からプログラマブルコントローラ部１５に転送され、
各軸の送り指令は軸送り制御部２１で実行される。軸送
り制御部２１から出力されるＸ軸およびＺ軸方向の送り
指令は、各々サーボコントーラ２９を介してＸ軸サーボ
モータ８およびＺ軸サーボモータ（図示せず）に送られ
る。

【００１１】計測プログラム１８は、ワークＷの加工の
完了後に、計測器１２ａがワークＷに対応する角度とな
るようにタレット５を割出回転させ、計測器１２ａがワ
ークＷに接するまでタレットキャリッジ６を前進させた
後、タレットキャリッジ６を原点位置に戻す制御を行う
プログラムである。この計測器１２ａがオンしたときの
Ｘ軸座標位置が計測結果処理手段２８で読み取られ、ワ
ーク径が計測される。計測結果処理手段２８は、前記ワ
ーク径の計測値を、マスタワークの計測値や、あるいは
所定の基準値、前回加工時の計測等と比較し、Ｘ軸方向
の工具位置の補正量を演算して軸送り制御部２１におけ
るオフセットの補正手段２２の設定値をその補正量に更
新する。

【００１２】プログラマブルコントローラ部１５は、内
蔵のシーケン制御手段と前記演算制御部１９から転送さ
れるシーケンス指令とにより制御を行うものであり、工
具割出制御手段２３、ツールシフト手段２４、計測サイ
クル設定手段２５、および前記の計測結果処理手段２８
を備える。工具割出制御手段２３は、演算制御部１９か
ら送られる加工プログラム１７の工具指令等に応答し
て、タレット５の割出モータ１０の回転を制御する手段
である。ツールシフト手段２４は、タレット５に装着さ
れた複数本の同一工具１１を使用するにつき、同一工具
１１の中のいずれかの工具１１が使用された後、所定の
条件が揃うと、工具指令を読み替えて同一工具５の中の
別の工具５が選択されるように、工具割出制御手段２３
に指令を与える手段である。例えば、複数本の同一工具
１１のうちのいずれかの工具１１を選択する工具指令が
加工プログラム１７にあるときに、摩耗の進行等で工具
指令に対応する工具１１が使用できなくなったときに、
同じ工具指令に対して、同一工具１１のうちの別の工具
１１が装着された工具ステーションＳが割り出されるよ
うに、工具指令を読み替える処理を行う。

【００１３】計測サイクル設定手段２５は、起動時対応
計測サイクル制御手段２６と、ツールシフト対応計測サ
イクル制御手段２７とを備える。起動時対応計測サイク
ル制御手段２６は、初期サイクルの終了後、加工された
ワークＷの寸法を計測するサイクルの頻度を複数段階変
更して実行する変更サイクルを設定したものである。こ
の実施形態では、起動時対応計測サイクル制御手段２６
は、一日の運転の最初や昼休み後の起動時等のように、
冷えた状態から起動するときに、所定の運転経過の期間
だけ、加工されたワークＷ毎に計測を実行させる初期サ
イクルＳ１と、この初期サイクルＳ１の終了後、数個の
ワークＷが加工されると計測を実行させる中期サイクル
Ｓ２と、この中期サイクルＳ２の終了後に、中期サイク
ルＳ２よりも少ない頻度でワークＷの計測を実行させる
定常サイクルＳ３とを設定してある。初期サイクルＳ１
を実行する期間は、例えば図３に示すように、ワークＷ
が１０個加工されるまでの間とし、中期サイクルＳ２を
実行する期間は、例えばワークＷが５０個加工されるま
での期間とする。また、中期サイクルＳ２は、例えば５
個に１回の頻度で計測を実行させ、定常サイクルＳ３は
例えば２０個に１回の頻度で計測を実行させるように設
定される。

【００１４】ツールシフト対応計測サイクル制御手段２
７は、ツールシフト手段２４による使用工具１１のシフ
トを実行した後の計測頻度を設定した手段であり、起動
時対応計測サイクル制御手段２６の初期サイクルＳ１，
中期サイクルＳ２，および定常サイクルＳ３の設定値が
そのまま利用される。すなわち、起動時対応計測サイク
ル制御手段２６では運転の起動時が初期サイクルＳ１の
開始時であったところを、ツールシフト対応計測サイク
ル制御手段２７ではツールシフトの実行時を初期サイク
ルＳ１の開始時としており、その他は互いに同じであ
る。ツールシフト対応計測サイクル制御手段２７は、起
動時対応計測サイクル制御手段２６に優先して実行され
るが、常温に冷却される程度の所定時間以上の旋盤１の
停止があった後の運転再開時は、起動時対応計測サイク
ル制御手段２６が実行されるものとしてある。

【００１５】つぎに、上記構成の動作を説明する。主軸
４に把持されたワーク４は、加工プログラム１７の実行
により、タレット５の工具１１で旋削加工される。一日
の最初や昼休み後の起動時などのように、旋盤１を冷却
状態から起動するときは、起動時対応計測サイクル制御
手段２５の制御により、次の計測サイクルでワークＷの
計測が行われる。起動後の所定期間は、初期サイクルＳ
１で、すなわちワークＷが加工される毎に、計測手段１
２による計測が行われる。計測結果は、計測結果処理手
段２８により所定の処理に用いられ、その処理結果が軸
送り制御部２１における補正手段２２に送られてＸ軸方
向の工具位置の補正値が更新される。この補正値で、次
のワークＷの加工時に工具位置が補正される。初期サイ
クルＳ１の設定期間後（この例では１０個のワークＷの
加工後）は、中期サイクルＳ２の設定により、数個（例
えば５個）のワークＷの加工毎に計測が実行される。中
期サイクルＳ２の設定期間後（この例では５０個のワー
クＷの加工後）は、中期サイクルＳ２よりも少ない頻度
（例えば２０個に１回）で計測が行われる。

【００１６】旋盤１の運転中にツールシフト手段２４に
よるツールシフトがあったときは、起動時対応計測サイ
クル制御手段２６の制御に代えて、ツールシフト対応計
測サイクル制御手段２７の制御により計測サイクルが実
行される。ツールシフト対応計測サイクル制御手段２７
は、起動時対応計測サイクル制御手段２６と同じ初期サ
イクルＳ１，中期サイクルＳ２，定常サイクルＳ３の設
定値を用いており、次のように計測が行われる。ツール
シフトの実行後の所定期間は、初期サイクルＳ１で、す
なわちワークＷが加工される毎に、計測手段１２による
計測が行われる。計測結果は、計測結果処理手段２８に
より所定の処理に用いられ、その処理結果が軸送り制御
部２１における補正手段２２に送られてＸ軸方向の工具
位置の補正値が更新される。この補正値で、次のワーク
Ｗの加工時に工具位置が補正される。初期サイクルＳ１
の設定期間後（この例では１０個のワークＷの加工後）
は、中期サイクルＳ２の設定により、数個（例えば５
個）のワークＷの加工毎に計測が実行される。中期サイ
クルＳ２の設定期間後（この例では５０個のワークＷの
加工後）は、中期サイクルＳ２よりも少ない頻度（例え
ば２０個に１回）で計測が行われる。

【００１７】この構成の加工ワーク計測制御装置による
と、このようにツールシフトを実行した後、所定の運転
期間は、加工されたワーク毎に計測を実行させるように
したため、ツールシフト実行後の初期摩耗の大きい間も
工具位置補正が適正に行え、加工されたワークＷの寸法
を安定させることができる。また、計測サイクルとして
初期サイクルＳ１、中期サイクルＳ２、および定常サイ
クルＳ３を設定し、次第に計測頻度を少なくするように
したため、少ないワーク計測頻度でツールシフト後の適
正な計測が行え、加工精度を維持しながら、ワーク加工
のサイクルタイムの短縮を図ることができる。また、ツ
ールシフト対応計測サイクル制御手段２７の各サイクル
Ｓ１〜Ｓ３に、起動時対応計測サイクル制御手段２６の
各サイクルＳ１〜Ｓ３の設定を利用したため、ツールシ
フト後の計測サイクルの制御を簡単に行うことができ
る。

【００１８】なお、図１の施形態において、ツールシフ
ト対応計測サイクル制御手段２７に代えて、図４に示す
ようにツールシフト対応工具位置補正手段３０を設けて
も良い。ツールシフト対応工具位置補正手段３０は、ツ
ールシフト手段２４によるツールシフトがあったとき
に、計測手段１２で計測を実行するのではなく、起動時
対応計測サイクル制御手段２６の各サイクルに設定され
ている補正値、この例では、初期サイクルＳ１、中期サ
イクルＳ２、および定常サイクルＳ３毎に予め設定され
ている一定の補正値を、演算制御部１９の軸送り制御部
２１における補正手段２１に転送し、工具の位置補正を
行うものである。

【００１９】

【発明の効果】この発明の旋盤の加工ワーク計測制御装
置は、使用工具のシフトを実行した後、所定の運転経過
の期間だけ、加工されたワーク毎に計測を実行させる初
期サイクルの設定されたツールシフト対応計測サイクル
制御手段を設けたため、ツールシフト実行後の初期摩耗
の大きい間も工具位置補正が適正に行え、加工されたワ
ークの寸法を安定させることができる。前記ツールシフ
ト対応計測サイクル制御手段につき、前記初期サイクル
の終了後、加工されたワークの寸法を計測するサイクル
の頻度を複数段階変更して実行する変更サイクルを設定
したものとした場合は、加工の進行に伴うツールの摩耗
の安定化に対応して、少ないワーク計測頻度でツールシ
フト後の適正な計測が行え、加工精度を維持しながら、
ワーク加工のサイクルタイムの短縮を図ることができ
る。また、ツールシフト対応計測サイクル制御手段の各
サイクルに、ツールシフト対応計測サイクル制御手段の
各サイクルの設定を利用した場合は、ツールシフト後の
計測サイクルの制御を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる旋盤の加工ワー
ク計測制御装置の概念構成を示すブロック図と旋盤の平
面図とを合わせて示す説明図である。

【図２】同旋盤の正面図である。

【図３】各サイクルの説明図である。

【図４】この発明の第２の実施形態にかかる旋盤の加工
ワーク計測制御装置の概念構成を示すブロック図と旋盤
の平面図とを合わせて示す説明図である。

【符号の説明】

１…旋盤 １３…制御装置 ５…タレット（刃物台） １８…計測プログラム ６…タレットキャリッジ １９…演算制御部 ８…サーボモータ ２２…補正手段 ８ａ…位置検出器 ２３…工具割出制御手段 １０…割出モータ ２４…ツールシフト手段 １１…工具 ２６…起動時対応計測サ
イクル制御手段 １２…計測手段 ２７…ツールシフト対応
計測サイクル制御手段 １２…計測器 ２８…計測結果処理手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃物台に複数の同一工具を装着し、この
   同一工具群のうちの所定の工具の使用後に、別の工具に
   使用工具をシフトするツールシフト手段、および加工さ
   れたワークの寸法を計測する計測手段を備えた旋盤にお
   いて、前記ツールシフト手段による使用工具のシフトを
   実行した後、所定の運転経過の期間だけ、加工されたワ
   ーク毎に計測を実行させる初期サイクルを設定したツー
   ルシフト対応計測サイクル制御手段を備えた旋盤の加工
   ワーク計測制御装置。
2. 【請求項２】 前記ツールシフト対応計測サイクル制御
   手段は、前記初期サイクルの終了後、加工されたワーク
   の寸法を計測するサイクルの頻度を複数段階変更して実
   行する変更サイクルを設定したものである請求項１記載
   の旋盤の加工ワーク計測制御装置。
3. 【請求項３】 旋盤の起動後の運転経過に伴って前記計
   測手段にワークの計測を実行させる起動時対応計測サイ
   クル制御手段を設け、この起動時対応計測サイクル制御
   手段は、前記計測手段でワークの寸法を計測するサイク
   ルが複数段階に設定されており、旋盤起動後に使用工具
   のシフトが実行されると、前記起動時対応計測サイクル
   制御手段の対応する前記各サイクルの設定値を利用して
   加工ワークの計測を実行するものである請求項２記載の
   旋盤の加工ワーク計測制御装置。