JPS62176733A - 加工ユニツト付マシニングセンタ - 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〕 本発明は、主軸加工部の他に付加的な加工ユニットを備
えたマシニングセンタに関し、特に、主軸の制御に使用
される直交座標軸のいずれかの軸方向を基準として制御
される加工ユニットを備えたマシニングセンタに関する
。

〔従来の技術〕

従来より、マシニングセンタに、ギヤングヘッド等のア
クソチメントを付設して、主軸による加工の他に例えば
孔加工などを別工程で行い得るようにする例はないわけ
でもない。しかし、それらは、単にマシニングセンタの
主軸にギヤングヘッドを取付ける方法によるものか主軸
に対向させて専用機ユニットを配置し、ユニットの往復
運動でギヤングヘッドを駆動するものかにとどまってい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の如き従来のマシニングセンタでは、折角ギヤング
ヘッド等の加工ユニットを付設しても、加工ユニット及
びワークの配置は自ら制限され、また、マシニングセン
タに与えられる加工情報の数値データに加工ユニットの
制御を組み込むことができず、夫々独立した制御となり
加工変更、段取りに時間がかかり、工程上も品質管理上
もロスが多く、不便であった。

本発明は、このような問題点に鑑み、主軸方向の座標軸
を加工ユニットの座標軸へ容易にシフトさせ、ワークの
取付位置や加エユニノ１〜の工具長の計測を行い、ワー
クと加工ユニットとの相互変化を自動的に補正し、統一
された加工情報で綜合的に管理できる加工ユニット付マ
シニングセンタ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〕

本発明において、上記の問題点を解決するための手段は
、ワークの加工制御に使用される直交座標軸の内、テー
ブルの制御軸により相対的に位置制御される加工ユニッ
トを付設し、主軸の座標系と加工ユニットの座標系との
間の座標系変換手段とその座標変換時におけるワークと
工具とのギャップ補正手段とを備えて成る加工ユニット
付マシニングセンタとするものである。

〔作用〕

マシニングセンタの主軸が直交座標軸で制御され、付設
される加工ユニットが前記直交座標軸の１軸方向に相対
的に位置制御されるものであれば、それらの座標系は簡
単なソフト又はゲート回路の組合わせによる座標系変換
手段で容易に変換することができ、座標系間の変換差値
も演算処理回路で求めることができ、ギャップ補正手段
により自動的に補正することができる。

〔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２図及び第３図は、本発明に係わる一実施例の加工ユ
ニット付マシニングセンタを示す平面図及び正面図であ
る。両図において、マシニングセンタ上の主軸２は、振
込み形の自動工具交換装置３によって工具を変換され、
ＮＣ装置４からの加工情報に基づいて作業を実施する。

該主軸２は、コラム５に沿って上下動可能に配設され、
この上下動方向をＹ軸とし、主軸２が加工作業のために
前後進する主軸方向をＺ方向とし、これらのＹ軸及びＹ
軸に直交するほぼ水平な方向をＹ軸として、ワーク６を
載置するテーブル７を、このＹ軸に沿って移動可能に、
基台８上に配設している。このマシニングセンタ上には
、前記基台８と同一台面上に、加工ユニットとしてギヤ
ングヘッド９が付設され、駆動源によりＹ軸に沿って前
進位置、後退位置に駆動され、主軸２の作業中は図中右
方へ退避し、その作業終了後は、所要に応じて図中左方
へ前進し、テーブルのＸ軸制御により付加的な穿孔を実
施する。尚、テーブル７は、ワーク６を載置したまま、
加工方向を変更するために、はぼ水平に回動可能である
。

さて、例えば、ワーク６の第２図中上方の側面６ａへ主
軸２により加工作業を実施したのち、ワーク６を図中時
計方向へ９０度回動させ、同じ側面６ａヘギヤングヘソ
ド９により穿孔作業を実施するものとする。従って、ギ
ヤングヘッド９は前進駆動される。この時ワーク６の加
工方向としてテーブル７を実際にはＸ軸制御するが、作
業者が加工面６ａに対するＮＣ加工情報をＺ軸方向を基
準として与えるので、マシニングセンタ上として一つの
情報で加工処理されるためには、Ｙ軸とＹ軸との相互シ
フティングと座標系変換に際してのワーク取付誤差等の
補正が可能でなければならない。

第１図は、上記実施例における本発明の座標系処理部を
示す概略構成図である。第１図において、マシニングセ
ンタは、ＣＰＵ１０のメインバスに座標系変換回路１１
とギャップ補正回路１２とを備え、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｙ軸の
３軸制御部１３ａにより各サーボモータＭｌ、Ｍ２．Ｍ
３が駆動されている。゛各モータはそれぞれアンプを備
え、実際の移動量は補間器１３ｂヘフイニドバソクされ
る。

前記座標系変換回路１１は、軸切替回路１１ａとＸ軸入
力部１１ｂ、Ｙ軸入力部１１ｃ、Ｚ軸入力部ｌｉｄを備
え、それぞれメインバスに接続されている。軸切替回路
１１ａは、キーボード１４からの指示に基づいて、マシ
ニングセンタ加工としての第１の座標系もしくはギヤン
グヘッドとしての第２の座標系のいずれかをモード選択
信号Ｍ■またはＭＩＩによって選択するもので、第１の
座標系が選択された場合（Ｍｌ）、図中左側の縦線のみ
がアクティブになり、Ｘ軸入力１１ｂはゲート１０１を
経由して前記３軸制御部１３ａのＸ軸へ、Ｙ軸入力１１
ｃはゲー）１０３を経由してＹ軸へ、Ｚ他人力ｌｉｄは
ゲート１０５を経由してＺ軸へ駆動街示を送られるが、
第２の座標系が選択された場合（Ｍｎ）、図中右側の縦
線のみがアクティブになり、Ｙ軸入力１１Ｃはゲート１
０３を経由してそのまま３軸制御部１３ａのＹ軸駆動に
なるが、ｘｉｔｂ入力１１ｂはゲート１０４を経由して
Ｚ！ｌｌＩ駆動となり、Ｚ軸入力１１ｄはゲート１０２
を経由してＸ軸駆動となって、破線枠外のインデックス
ｌｌｅに示すように、Ｘ軸とＺ軸とがシフトされる。本
実施例ではギヤングヘッド加工として、Ｚ軸を入力する
時テーブル７のＸ軸のみが有効になるようＭｎモード選
択信号で選択されている。ギヤングへソドユニットがマ
シニングセンタの主軸方向（Ｚ′）また垂直方向（Ｙ′
）に動く、　場合には、前記の変換が更に有効になる。

このようにして、主軸方向の座標をギヤングへ７ド方向
の座標ヘシフトすることができるが、ギヤングヘッドの
加工作業をマシニングセンタ側の加工情報で処理するた
めには、軸のシフトだけでなく、数値的にも、ワークの
取付位置、ギヤングヘッドの工具長計測、ギヤングヘッ
ドとワークとの位置変化などを自動的に補正しなければ
ならない。言い換えると、工具の長さやワークの取付位
置を主軸方向からチェック可能でなければならない。

第４図は、上記の補正量を説明する平面図で、図におい
て、ｌｚはギヤングヘッド９とテーブル７がその機械原
点位置にあるときの工具取付基準面からワーク６の加工
面までの距離を示し、ＩＴはそこに取付けられる工具９
ａの工具長を示す。

ギヤングヘッド９の機械原点からの前進距離を１、と・
しこれらが全て調整されているとすると、加工のため前
進した工具先端から機械原点ＭＯにあるテーブル上のワ
ーク６の加工面までのギャップＬｃ、を補正すれば、加
工情報としてテープから与えられる数値データ、例えば
孔の深さ！Ｗなどをそのまま使用できることになる。し
かし、ワーク６の前記加工面はあくまで設計上の仮位置
であって、ワーク６の取付誤差、位置の変動、主軸加工
の公差などにより、正規の機械原点ＭＯに対し偏差△β
を含んでおり、この偏差△ｌを修正しなければならない
。第４図は、テーブル７上のワークの中心が機械原点Ｍ
Ｏの位置にある理想位置の場合を■で示し、テーブル７
上のワーク端面をマシニングセンタの主軸２に取付けた
測定用のプローブ２ａで計測した時のワークの実際の位
置を■で示している。この時のテーブル７上のワークの
中心位置は機械原点ＭＯから計測値Ｔでだけ離れていた
とし、ワーク端面からワーク中心までの寸法をＳｆｆと
し、プローブ２ａの半径をｄとすると偏差△ρは ＳＩ２＋ｄ−Ｔｆｆ−△ｌ の式から求めることができる。但し、この一つの加工面
の計測値ＩＭは前記軸シフトによって変動する値なので
、第１図に示すように、テーブル・インデックス・メモ
リ１５を用意して、ワーク６の４面それぞれにつき、測
定用プローブ２ａから入力された計測値ＩＭに対して偏
差△ｐを出力できるように構成しても良いが軸シフト毎
に計測して求めても良い。また、前記工具長ｌτも、取
付可能なギヤングヘッドすべてについて、ファイル・メ
モリ１６が用意される。

前記ギャップ補正回路１２は、これらの各データからギ
ャップＬｅを、 Ｌｃ、　＝ｆｚ　　Ｏｊ！−３７！−１ｒ−ｊｉＭ＋△
ｌにより算出する演算処理回路１２ａと、算出されたギ
ャップＬ［）が正値であるか負値であるかを検討する２
つのコンパレータ１２ｂ及び１２Ｃとを備え、ギャップ
Ｌｅが正値の場合はアンドゲート１０６を介してＬｃｙ
値をそのままメインバスへ出力するが、ギャップｔｒ、
が負値の場合はギヤングヘッドが前進中にワークへ接し
てしまうのでアラーム信号を出力する。ここでＯより大
か小かの判別を行なったが、実際の加工ではワーク加工
面より２〜５龍離すことが必要である。或いは、黒皮の
場合は５〜ｌＱｍｍが必要である。出力されたギートノ
プＬｅは、一旦ＬＤメモリ１７に格納され、インデック
ス完了信号が起動されると、加工原点がＯＬ＋へβの補
正量で補正されワークは加工原点位置へ前進移動され、
続いてＮＣテープ１８からのギヤングヘッドによる加工
寸法Ｉ！ｗだけ移動されて（■）、ギヤングヘッドによ
るＸ軸方向の加工がなされる。このワークの移動に先だ
ってギヤングヘッド９は２位置制御され待機位置から加
工位置（Ｖ）へ位置決めされる。

ギヤングヘッドによる加工の場合（Ｍ■モード）、加工
に先立ってテーブルをモータＭ丁によって回転させてワ
ークの加工面を呼び出す必要がある。

この場合にも各加工面はＮＣ加工情報内では主軸軸方向
を基準として与えられているので、これを第１図に示す
テーブル割出し変換装置１９によってギヤングヘッド方
向に変換する。例えば加工情報としては主軸軸方向の正
面のＡ面を０°として左側面の８面を９０°、背面の０
面を１８ｏ°、右側面の０面を２７０°で与えられる。

主軸による加工すなわちＭｌモードが選択されたときは
、アンド・ゲート群１０７が開き、変換をせずにテーブ
ル制御部１９ａに面の指定がなされる。ギヤングヘッド
による加工、すなわちＭＵモモ−選択されたときは、主
軸軸方向がギヤングヘッド方向に変わる必要があり、テ
ーブル面は正規の位置から９０°割り出した位置に来な
ければならないから、アンド・ゲート群１０８を開き、
テーブル面レジスタ１９ｂの指示がＯｏの面指定なら９
０゜指定に、９０°の指定なら１８０°に、１８０’の
指定なら２７０°に、２７ｏ°の指定なら０゜に変換し
てテーブル制御部１９ａに指示する。テーブル面割出変
換完了信号を受けてギヤングヘッドマシンスタート回路
１９Ｃが起動され、テーブル制御部１９ａは、ギヤング
ヘッドマシン制御プログラム・メモリ２０の指示手順に
従って、テーブル制御用のモータＭＴを制御してテーブ
ル面を割り出す。

第５図は本発明の他の実施例の説明図である。

上述の実施例ではＸ軸方向の偏差のみ補正する構成であ
ったが、第５図の実施例ではギヤングヘッド９をモータ
９ａとボールスクリュー９ｂなどで構成される移動機構
により、主軸軸方向（Ｘ軸方向）に移動可能として更に
Ｘ軸方向においても偏差を補正しようとするものである
。まず計測用のプローブ２ａによりワークの中心または
ワーク原点　（Ｏｗ）座標値を求める。このワーク座標
値をギヤングヘッド加工時に９０°旋回したときの座標
値に第１図の実施例と同様に変換する。このときＸ軸方
向の補正はテーブル側で第１図の実施例と同様に補正が
なされ、さらに本実施例ではＸ軸方向の補正が同様にギ
ヤングヘッド側で行なわれる。なお、ワークがねじれて
取り付けられた場合はテブルの旋回量について補正量を
計測し演算して旋回を制御することもできる。

〔発明の効果〕

以上、説明したとおり、本発明によれば、主軸の座標軸
の１軸を利用する加工ユニットを付設することによって
、主軸の制御に使用される同一のテープからの数値デー
タで該加工ユニットも統一的に制御することができ、主
軸と加工ユニットの座標軸を容易にシフトさせ、且つギ
ャップ補正手段により相互の位置関係の補正や逆に工具
長の計測なども行い得る加工ユニット付マシニングセン
タを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の座標処理部を示す概略構成
図、第２図及び第３図は実施例の平面図及び正面図、第
４図は補正量の説明図、第５図は他の実施例の説明図で
ある。 ■・・・マシニングセンタ　２・・・主軸６・・・ワー
ク　　　　　　　９・・・ギヤングヘッド９ａ・・・工
具　　　　　　ｉｏ・・・ＣＰＵ１１・・・座標系変換
回路 １２・・・ギャップ補正回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）主軸の制御に使用される直交座標軸のいずれかの１
   軸により制御される加工ユニットを付設されたマシニン
   グセンタであって、主軸の座標系と加工ユニットの座標
   系との座標軸をシフトさせる座標系変換手段を備えるこ
   とを特徴とする加工ユニット付マシニングセンタ。 ２）座標系変換手段は主軸の座標系を加工ユニットの座
   標系との変換差値を補正するギャップ補正手段を備える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工ユ
   ニット付マシニングセンタ。