JPS63200942A - 数値制御旋盤の工具交換時における干渉防止方法 - 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、複数個の加工工具を有する数値制御旋盤の工
具交換時における干渉防止方法に関し、特に多数の加工
工具を主軸中心線に対して放射状に設けた数値制御旋盤
において好適な工具交換時における干渉防止方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

数値制御旋盤において、１個の工具での加工工程が終了
して後退し、次の工具が次工程の加工を行うために前進
する際（これを工具交換時という）に、相互に工具が干
渉を起すようなことがあってはならない。そのために、
通常の数値制御旋盤においては、加工中の工具（これを
第１の工具とする）がその加工工程を終了して後退し、
所定の位置（−最に第１の工具の待機位置）まで後退し
たことを確認した後に、次に使用する工具（これを第２
の工具とする）が前進可能となるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年は、数値制御旋盤においても、加工精度のみならず
高い生産性が要求されるようになっている。このため、
重切削を可能にして単位時間当りの切削量を増大すると
共に、非切削時には出来るだけ早送りすることによって
工具や被加工物の交換などの非切削時間を短縮すること
や、２個以上の工具で同時に切削することによって加工
時間を短縮することが求められている。

しかし、工具交換時については、例えば、第１図に示す
ような主軸中心線の周りに放射状に多数の工具を配置し
た数値制御旋盤においては、第１の加工工具、例えばバ
イト２６による加工工程が終了して後退し、次の加工工
程のための工具としてバイト２１が選択されて前進する
際には、バイト２６とバイト２１とが干渉する虞れがあ
る。そのために、従来の数値制御旋盤では、加工中の第
１の工具（バイト２６）がその加工工程を終了して後退
し、バイト２６の待機位置まで後退したことを確認した
後に、次に使用する第２の工具（バイト２１）が前進可
能となるようになっている。

このように、一旦第１の工具（バイト２６）が、その待
機位置まで後退したことを確認してから第２の工具（バ
イト２１）が前進するのでは、バイトの往復のための非
切削時間が長くなり、結果として加工時間が増大するこ
ととなる。更に、第１の工具（バイト２６）による加工
工程が終了して後退し、次の加工工程のための第２の工
具としてバイト２３が選択されて前進する際には、図か
ら明らかなように干渉する虞れはないが、このような場
合にも、一旦第１の工具が待機位置まで後退したことを
ｌｉＩ！認してから第２の工具が前進するのでは、全く
無駄な非切削時間を有することとなる。

本発明は、これらの欠点を解消して、第１の工具での切
削が終了すると直ちに、出来るだけ速やかに且つ相互に
干渉することなく第２の工具を前進させることを可能と
し、更に、必要に応じて２本以上のバイトで同時に切削
することも可能とする工具交換時における干渉防止方法
を堤供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数個の加工工具を有する数値制御旋盤にお
いて、所定の制限範囲内に刃先位置のある工具を検出し
、これら工具の任意の２個の組合せにおける被加工物の
中心線から刃先位置までの距離の和が所定の数値Ｃより
大となる関係を維持しがら進退することによってこれら
の欠点を解消したことを特徴とする数値制御旋盤の工具
交換時における干渉防止方法であり、更に、この所定の
数値Ｃが、工具の組合せによって個別に定められている
ことによって迅速に工具の交換を可能とした数値制御旋
盤の工具交換時における干渉防止方法である。

〔実施例〕

以下、本発明の１実施例を示す図面に基づいて説明する
。

第１図は、本発明の工具交換時の干渉防止方法を適用す
るに好適な数値制御旋盤の刃物台の構成の１実施例を示
す概念図であり、第２図は、バイト先端の相互の関係を
示す拡大図、第３図は、本発明の工具交換時における干
渉防止方法のフローチャート、第４図は数値制御旋盤の
他の実施例である。

第１図において、１は被加工物であって、図示しない主
軸に把持されて回転し、この主軸を支持する主軸台と共
に主軸軸方向に移動可能となっている。２は刃物台３を
支持するコラムであって、ベッド４に固定されており、
主軸中心線上には被加工物を回転可能に支持するガイド
ブツシュ５が設けられている。

刃物台３上には放射状に複数個（図では６個）のバイト
ホルダ１１．１２．１３．１４．１５．１６が、それぞ
れバイト２１，２２．２３．２４．２５．２６を保持し
ており、これらバイトホルダ１１〜１６は、それぞれサ
ーボモータ３Ｌ３２．３３．３４．３５．３６で主軸中
心線に向かって進退可能に設けられている。そして、主
軸台の主軸軸方向の移動及びサーボモータ３１〜３６に
よるバイト２１〜２６の進退は、図示しない数値制御装
置によって制御、駆動され、この主軸の軸方向の移動と
バイト２１〜２６の進退によって数値制御旋盤による所
望の切削加工が行われる。

ここで、第２図に示すように、第１の工具例えばバイト
２６による加工工程が終了して後退し、次の加工工程の
ための工具としてバイト２１が選択されて前進する際に
は、第２図（ａ）、（ｂ）に明らかに示すように、第１
の工具であるバイト２６と第２の工具であるバイト２１
とが干渉する虞れがある。このために、前述したように
、従来の数値制御旋盤では、加工中の第１の工具（バイ
ト２６）がその加工工程を終了して後退し、バイト２６
の待機位置（第２図に刃先位置を円Ａで示す）まで後退
したことを確認した後に、次に使用する第２の工具とし
てバイト２１が前進可能となるようになっていた。

しかし、この方法では、無駄な非切削時間が生じる。そ
こで、本発明は、相互に干渉を起す危険性のない範囲（
第２図に刃先位置を円Ｂで示す）を定め、工具の刃先位
置がこの範囲Ｂ内に２個以上存在するときにのみ、その
２個以上の工具の任意の２個の組合せにおいて、それぞ
れ相互に干渉しないように刃先位置を制御するようにし
たものである。

即ち、任意の２個の工具の組合せ、例えば第１の工具を
バイト２６とし第２の工具をバイト２１とするときにお
いて、バイト２６の主軸中心線と刃先位置との距離ａ、
とバイ１〜２１の主軸中心線と刃先位置との距Ｍａｔと
の和を演算し、この和ａ、＋ａ２と、工具が相互に干渉
する虞れのないように定めた主軸中心線からの距離の和
Ｃとを比較することによって相互の干渉を防止するよう
にしたものである。

この相互に干渉する虞れのない主軸中心線からの距離の
和Ｃは、次のようにして求めることができる。第２図（
ｂ）は、第１の工具（バイト２６）と第２の工具（バイ
ト２１）とが最も接近したときの状態を示している。図
から明らかなように、バイト２６の主軸中心線と刃先位
置との距離がＣ。

であり、バイト２１の主軸中心線と刃先位置との距離が
０２であるときに双方のバイトが最も接近し、このとき
に干渉しなければ双方のバイトが干渉する虞れはない。

従って、このときの双方のバイトの主軸中心線と刃先位
置との距離Ｃ３と０１との和Ｃ１千０２を相互に干渉す
る虞れのない主軸中心線からの距離の和Ｃと定める。勿
論、この距離の和Ｃは第２図（ｃ）からも明らかなよう
に、バイトの組合せによって個別に異なり、バイトの形
状によってもそれぞれ多少は異なったものとなるが、実
用上は、安全のためにＣの値を多少大きくすることによ
って、隣接するバイト間、中間に１本のバイトを有する
バイト間、中間に２本のバイトを有するバイト間等のバ
イトの組合せによってそれぞれ個別に異なる所定の数値
であり、簡単には定数とすることができる。

次に、本発明の干渉防止方法による数値制御旋盤の実際
の制御方法を第３図のフローチャートを参照しながら説
明する。

任意の間隔Δ（毎に発生するタイミングパルス毎に、そ
れぞれのバイトの刃先位置を測定する。

このとき、範囲Ｂ内に刃先位置のあるバイトがないとき
又は１本のみのときには、干渉する虞れがないのでその
まま終了する。複数個のバイトの刃先が範囲Ｂ内にある
ときは、該当するバイトの総てについてバイトの刃先位
置を測定し、総ての２個のバイトの組合せにおいて主軸
中心線から刃先位置までの距離の和ａ、　＋　ａ２を演
算し、バイトの組合せ毎に個別に相違する相互に干渉す
る虞れのない主軸中心線からの距離の和Ｃと比較する。

このとき総ての２個のバイトの組合せにおいて、Ｃ〉０
となるバイトの組合せがないか、或いは総ての組合せに
おいてａ、＋ａ２≧Ｃであれば干渉の戊れがないものと
してそのまま終了してプログラムの指定どうりの工具の
移動を続けるが、２個のバイトの組合せのうちいずれか
１つの組合せでもａ、＋ａよくＣとなったときには、工
具の干渉が起る戊れがあるので、その２個のバイトの組
合せにおいて、安全側になるように一方の工具を停止し
て（一般に、主軸中心線に向かって接近している工具を
停止すればよい）ａ、＋ａＸ≧Ｃとなるのを待ち、又は
工具の干渉が起る虞れがある異常状態として機械を停止
する。

特に、所定の数値Ｃが相互に干渉しないための最低限の
数値であって、タイミングパルスの間隔Δｔが間隔をお
いて発生し、次のタイミングパルスの発生時までに工具
が干渉することも考えられるときには、フローチャート
に鎖線で囲まれた部分として書かれたように、プログラ
ムに指定された工具の速度又は実際に移動している工具
の速度を測定し、次のタイミングパルス時の工具の位置
を推定して、ａ、（１＋Δｔ）　＋ａよ（１＋Δｔ）≧
Ｃであることを確認し、もしａ、（１＋Δｔ）　＋ａ□
（１＋Δｔ）＜Ｃとなる場合には、遅い方の工具の速度
に他方の工具の速度を一致させて干渉を防止することも
できる。

この所定の数値Ｃ−Ｃ，＋Ｃ！は、第２図（ｂ）と（Ｃ
）とを比較することによって明らかなように、隣接する
バイト間、中間に１本のバイトを有するバイト間、中間
に２本のバイトを有するバイト間等のバイトの組合せに
よってそれぞれ個別に異なる所定の数値とすることによ
って工具の交換のための非切削時間を最小にし、或いは
相互に干渉する虞れのない工具間ではＣ＝０とすること
によって同時に２本のバイトで切削することも可能とな
る。

以上の説明では、この所定の数値Ｃは定数であるとして
説明してきたが、主軸中心線からの距離ａによって変る
ａの関数として、更に極限まで工具を接近させることも
可能である。

又、逆に構造を簡単にするために、相互に干渉を起す危
険性のない範囲（第２図における円Ｂの範囲）を工具の
待機位置く円Ａの位置）としてもよい。

第４図は、本発明を適用するに好適な数値制御旋盤の他
の実施例を示す、この実施例では、バイトホルダ１１〜
１６を進退させるためのサーボモータをバイトホルダ２
個につき１個にし、レバー５１〜５３を介して作動させ
るようにしたものである。即ち、例えばバイトホルダ１
２．１３に対して１個のサーボモータ４１によってレバ
ー５１を介して駆動し、サーボモータ４１が正回転のと
きにはレバー５１が反時計方向に揺動してバイトホルダ
１２が前進し、サーボモータ４１が逆回転のときにはレ
バー５１が時計方向に揺動してバイトホルダ１３が前進
するように構成することによって数値制御する軸数を半
減したものである。この場合には、バイト２２と２３と
は工具交換時に相互に接近することは出来ないが、隣接
するバイト間では相互に干渉しないための所定の数値Ｃ
が大きくなり次の工具として選択するときは非切削時間
が大きくなるので、実用上はほとんど支障ない。

〔発明の効果〕

以上に述べてきたように、本発明によれば、工具の干渉
を防止しながら極限まで工具を相互に接近させることも
可能であり、更に、相互に干渉する虞れのない工具同志
であれば同時に加工することも可能であり、非切削時間
を短縮して全体の加工時間を短縮するために多大な効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の工具交換時の干渉防止方法を適用す
るに好適な数値制御旋盤の刃物台の構成の１実施例を示
す概念図であり、第２図は、バイト先端の相互の関係を
示す拡大図、第３図は、本発明の工具交換時における干
渉防止方法のフロー乞 チャート、第４図は数値制御旋盤の他の実施例でし １・・・被加工物、　２・・・コラム、３・・・刃物台
、　　５・・・ガイドブツシュ、１１〜１６・・・バイ
トホルダ、 ２１〜２６・　・　・バイト、 ３１〜３６・・・サーボモータ、 ４１〜４３・・・サーボモータ、 ５１〜５３・　・　・レバー。 第２図 （Ｇ） 第１図 （ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の加工工具を有する数値制御旋盤において
   、所定の制限範囲内に刃先位置のある工具を検出し、こ
   れら工具の任意の２個の組合せにおける被加工物の中心
   線から刃先位置までの距離の和が所定の数値Ｃより大と
   なる関係を維持しがら進退することを特徴とする数値制
   御旋盤の工具交換時における干渉防止方法。
2. （２）所定の数値Ｃが、工具の組合せによって個別に定
   められていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の数値制御旋盤の工具交換時における干渉防止方法。