JPS6334049A - 数値制御式横中ぐり盤における中ぐり軸伸び補正方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、数値制御式（以下ＮＣという）横巾ぐり盤に
おける中ぐり軸の熱変位による伸びを補正する方法に関
するものである。

（従来の技術） 最近の横巾ぐり盤はほとんどがＮＣ化され、ＮＣ実用薇
として使用されている。これと類似のよこがだマシニン
グセンタは非常な発展をし、オートツールチェンジャ（
ＡＴＣ）やオートパレットチェンジャ（ＡＰＣ）の改善
とともに高度な省力化が可能となった。横形マシニング
センタの発展に伴って、横巾ぐり盤の存在理由が薄くな
ったと言われたこともあったが、しかし最近は横巾ぐり
盤の特徴が再認識され１．　Ａ　Ｔ　Ｃも装備して特徴
を生かした作業を行い、省力化の一端を担っている。

この横巾ぐり盤の特徴は、（１）オーブン勺イド形中ぐ
り軸頭のため、人、機械、刃物、工作物の４者の接近性
がよく、操作が容易である。（２）従来からの構造が大
型機に適している（現在の横形マシニングセンタの構造
は大型機に適さない）。（３）中ぐり軸（Ｗ軸）がある
ので深彫りが可ｌである（Ｗ軸をＮＣ化していない機械
もまだ多くある）。

この横巾ぐり盤は、機構的には中ぐり軸があることが最
大の特徴であるが、この中ぐり軸は構造上から長いもの
になる。そして長ければそれだけ熱変位を受は易い。手
動機の場合はそれを承知で使用すればよいが、ＮＣ化さ
れた自動機ではその熱変位によって中ぐり軸方向（Ｚ＠
）の加工精度の低下が避けられない。これを解決するの
は中ぐり軸の計測補正を自動的に確実に行うしかない。

マシニングセンタにおいてはこの種の自動計測補正が既
に実施されており、その補正はプログラム上で指定され
、例えば作業前や工具の交換時などで基準点の補正を行
っている。そしてマシニングセンタにおいては、各軸可
動部材の摺動距離を高価な基準スケールで検出し、この
基準スケールからフィードバックを受けて前記摺動距離
の補正を行っている。

（発明が解決しようとする問題点） これに対し、横巾ぐり盤により中ぐり作業を行う場合は
、工作物が大きく、加工時間が長いので作業前の補正だ
けでは前記熱変位に追従できない。そうかといって前記
マシニングセンタで使用される基準スケールをこの横巾
ぐり軸に取付けて使用することは、横巾ぐり軸の構造上
の問題から不可能である。

このような理由から、中ぐり軸はＮＣ化が遅れているこ
ともあって熱変位に対する計測補正を行っていないのが
現状であるが、中ぐり軸発熱による中ぐり軸の伸びは中
ぐり盤の加工粘度を低下させる主原因の一つとなってい
る。

本発明の目的は、中ぐり軸の熱変位による伸びを自動的
に計測補正できるようにして、中ぐり軸の加工精度を高
めることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の数値制御式横巾ぐり盤における中ぐり軸伸び補
正方法を第１図に示されるブロック図に基づいて説明す
ると、中ぐり軸１４の進退方向をＷ軸とし、テーブル１
７が中ぐり軸１４と平行に移動する方向をＺ軸とした場
合、（へ）中ぐり軸１４に熱変位のない中ぐり加工開始
前に、テーブル１７上にＩ；９けられたセンサ１８が中
ぐり軸１４と対向する状態で前記テーブル１７を２軸移
動し、前記センサ１８が中ぐり軸部分１４または１５を
感知することにより停止した前記テーブル１７の２軸位
置から中ぐり軸１４の熱変位基準データを測定して記憶
し、（鴫熱変位を伴う中ぐり加工開始後に、（Ｑテーブ
ル１７上に設けられたセンサ１８が中ぐり軸１４と対向
する状態で前記テーブル１７をＺ軸移動し、前記センサ
１８が中ぐり軸部分１４または１５を感知することによ
り停止した前記テーブル１７のＺ軸位置から熱変位によ
る中ぐり軸伸び測定を行い、Φ）前記基準データとこの
中ぐり軸伸び測定値とから補正量を算出し、■この補正
量に基づいて前記テーブル１７のＺＩＮｌ移動または中
ぐり軸１４のＷ軸移動のいずれか一方により前記熱変位
による中ぐり軸１４の伸びを補正する。

（作用） 本発明は、２軸移動するテーブル１７上に設けられたセ
ンサ１８によって中ぐり軸１４の熱変位前の基準データ
を測定し、中ぐり加工の進行中にその加ニブロックの間
において数１直制御プログラムの指令によって、または
このプログラムに関係なくタイマにより一定時間間隔で
測定する場合は実行中のブロック終了後に、Ｚ軸移動す
るテーブル１１上のセンサ１８によって熱変位による中
ぐり軸１４の伸びを自動的に計測し、その中ぐり軸１４
の補正はを算出し、そして前記テーブル１７のＺ軸移動
または中ぐり軸１４のＷ＊移動によって中ぐり輸伸び補
正を一定の時間間隔で徐々に行い、加工精度の向上を図
る。

（実施例） 以下、本発明を第２図乃至第８図に示される実施例を参
照して詳細に説明する。

第２図はＮＣ横横巾り盤（テーブル形横巾ぐリフライス
盤）を示し、ベツド１１上のコラム１２の側面に主軸頭
１３が上下方向くＹ軸）に移動自在に設けられ、この主
軸頭１３に中ぐり軸１４が軸方向（Ｗ軸）に進退自在に
設けられ、この中ぐり軸１４の先端に工具１５が嵌着さ
れ、また前記ベツド１１上にサドル１６が中ぐり軸１４
と平行の水平方向（Ｚ軸）に移動自在に設けられ、この
サドル１６１に旋回可能のテーブル１７が前記Ｚ軸と直
角の水平方向（Ｘ軸）に移動自在に設けられている。し
たがって、このテーブル１７上にセットされた加工物は
Ｘ軸方向およびＺ軸方向に水平移動される。そしてこの
テーブル１７上の隅部にタッチセンサ１８が取付けられ
、このセンサ１８の検出子１９が中ぐり軸伸び計測時に
中ぐり軸部分（中ぐり軸１４の先端または工具１５の先
端）に当接されることになる。

前記Ｘ軸移動、Ｙ＠移動、Ｚ軸移動およびＷ軸移動は、
それぞれＮＣ装置２１によって制御され、このＮＣ装置
２１からのＸ＠移動指令によって前記サドル１６に設け
られたＸ軸１ノ−ボモータ２２が制御され、前記ＮＣ装
置２１からのＹ＠移動指令によって前記コラム１２に設
けられたＹ軸サーボモータ２３が制御され、前記ＮＣ装
置２１からのＺ　（＊移動指令によって前記ベツド１１
に設けられた２軸→ノーボモー９２４が制御され、前記
ＮＣ装置２１からのＷ軸移動指令によって前記主軸頭１
３に設けられたＷ軸サーボモータ２５が制御される。

第３図に示されるように、前記主軸頭１３の内部では、
中ぐり軸回転用ＡＣモータ３１によって変速用歯車列３
２を介して１軸３３が回転駆動され、この主軸３３に対
し軸方向にのみ摺動自在の前記中ぐり軸１４が回転され
る。

前記Ｗ軸サーボモータ（中ぐり軸送り用サーボモータ）
２５は主軸頭１３の後部上に設けられ、このモータ２５
によって歯車列３４を介してボールネジ３５が回転され
、このボールネジ３５に螺合された框ネジ３６がＷ軸移
動され、ベアリング３７を介して前記中ぐり軸１４が軸
方向移動される。

次に、本発明の中ぐり軸伸び補正方法を実施するプログ
ラムの一例を第４図乃至第６図に示されるフローチャー
トに沿って説明する。なおそのプログラムの一部変更例
を第７図に示されるフローチャートで後に説明する。

この中ぐり軸伸び補正方法の概略は、基準データの測定
（第４図）および中ぐり軸伸びの測定（第５図）の２種
類の測定を行って補正量を算出し、そしてその補正量を
別に設けたタイマに設定された一定時間間隔で１μｍず
つＺ軸（またはＷ軸）に重畳する（第６図または第８図
）。

第４図に示される基準データの測定は、基準データ測定
指令があるとくステップＳ１）、その測定位置のＸ軸、
Ｙ軸、Ｗ軸座標値（Ｘｌ、Ｙｔ　。

Ｗｌ）が記憶され（ステップＳ２）、次にプログラムさ
れたＮＣ文の実行により２軸移動指令が出され（ステッ
プＳ３）、Ｚ軸移動し、中ぐり軸１４または工具１５が
センサ１８の検出子１９と接触したときに、センサ１８
内のスイッチがオンになってこのセンサ内スイッチから
スキップ信号が発せられると（ステップＳ４）、自動的
にＺ軸停止がなされ、Ｚ軸のスキップ位置（センサの中
ぐり軸端検知時のテーブルＺ軸位置）＝７１が４測され
て記憶され（ステップＳ５）、そして前記Ｚ軸の原点へ
の復帰移動がなされる（ステップＳ６）。

第５図には中ぐり軸伸び測定および補正１弾出に関する
プログラムが示されている。前記中ぐり軸伸び測定には
、数値制御プログラムの指令によって中ぐり軸伸び測定
を開始する場合（Ｇ：］−ドによるカスタムマクロ呼出
しを使用した測定）と、割込用タイマによる一定時間間
隔の測定指令に基づき、実行中のブロック終了優に中ぐ
り軸伸び測定を開始する場合（割込用タイマによる一定
時間間隔毎のカスタムマクロ割込による測定）とがある
。

先ず前記基準データ測定がなされていることが確認され
（ステップ＄７）、前記プログラム指令による中ぐり軸
伸び測定の場合はくステップＳ８）、プログラムによっ
て中ぐり軸伸び測定指令が実行されるとくステップＳ９
）、ワークが工具および中ぐり軸から退避されるように
自動的にＺ軸が原点復帰され（ステップ５１８）、次に
センサ１８の検出子１９が中ぐりＩｉｌ／Ａ１４の先端
面（中ぐり軸端）１４ａに対向するように、Ｗ軸停止の
ままＸ軸、Ｙ軸が前記基準データ測定で記憶された座標
位置（Ｘｌ、Ｙｌ）ｋ：位置決メサレ（ステップ５１１
）、その後プログラムされているＮ０文の実行によりＺ
軸移動指令が出され（ステップ５１２）、Ｚ軸移動し、
スキップ信号が発せられると（ステップ５１３）、Ｚ軸
停止がなされる。

そしてこの巾ぐり軸伸び測定によるＺ軸スキップ位置（
センサの中ぐり軸端検知時のテーブルＺ軸位置）＝７２
と、Ｗ軸現在位置＝Ｗｚとが計測されて記憶され（ステ
ップ５１４）、この測定値Ｚｚ、Ｗｚと前記基準データ
測定値Ｚ１．Ｗ１との差からＺ軸補正量Ｚ。＝　（Ｚｌ
−Ｚｚ　）　十（”Ａｈ　−Ｗｚ　）が算出されて記憶
される（ステップ５１５）。なおＷ軸移動により補正を
行う場合（第８図）は、この２軸補正量Ｚ。をＷ軸補正
量Ｗｏとする。次に２軸の原点への復帰移動がなされ（
ステップ８１６）、中ぐり軸の回転が開始され、Ｘ軸、
Ｙ軸が測定前の加工再開位置へ戻され（ステップＳ１□
）、さらにＺ軸が元の加工再開位置に戻され（ステップ
５１８）、加ニブログラムの次のブロックが実行される
（ステップ５１９）。

またステップＳ８において、前記割込用タイマによる一
定時間間隔の中ぐり軸伸び測定の場合は、タイマが起動
されるとくステップ５２ｏ）、このタイマで設定された
一定時間間隔でカスタムマクロ割込信号がオンにされ（
ステップ５２１）、現在実行中のブロックが終了された
後に（ステップＳ２゜）、カスタムマクロ割込が実行さ
れて前記中ぐり軸伸び測定および補正量の算出が行われ
る（ステップ５１０−８１９）。したがって１ブロツク
の加工時間が長時間にわたる場合は、数ブロックに分割
されたプログラムに変更すれば測定が可能となる。

次に、第６図には前記中ぐり軸伸び測定に基づいて行わ
れる中ぐり軸伸び補正のプログラムが示されている。な
お、この第６図の場合はテーブル１７のＺ軸移動による
中ぐり軸伸び補正である。

先ず自動運転中であることが確認され（ステップ５２３
）、割込用タイマが起動されると（ステップ５２４）、
このタイマで設定された一定時間間隔で（ステップ５２
５）、その都度、以下の中ぐり軸伸び補正が行われる。

先ず前記中ぐり軸伸び測定で得られた補正量ｚｏＩｆｉ
Ｏか否かが判断され（ステップ５２６）、。

でなければ、補正１ｚｏの方向性（正か負が）が判断さ
れ（ステップＳ２□）、正の場合は２＠が＋へ２（例え
ば＋１μＴｒＬ）移動され、また負の場合は２軸が一Δ
Ｚ（例えば−１μｍ）移動されろくステップ５２８）。

その際、Ｚ軸がΔ２移動される毎に、補正すべき目標量
Ｚ。から実際の補正移動嚢ΔＺを差し引いた値が新たに
補正量Ｚ。として再１込される（ステップ＄２９）。こ
のようにして、Ｚ軸のΔＺ移動が７゜＝Ｏを１指して前
記タイマで設定された一定時間間隔で実行される。

次に、第７図には前記中ぐり軸伸び測定および補正量算
出プログラムの一部が変更されたものが示されている。

これは、前記中ぐり軸伸び測定時にＸ軸、Ｙ軸とともに
Ｗ軸が基準データ測定位置（×１．Ｙｌ、Ｗｌ）に位置
決めされる場合であり、前記２＠原点復帰（ステップ５
１ｏ）の次に、Ｘ軸、Ｙ軸とともにＷ＠が前記基準デー
タ測定で記憶された座標位置（×１，７１９ｗ１）に位
置決めされ（ステップＳ　′）、それから前記Ｚ軸移動
指令が出され（ステップ５１２）、Ｚ軸移動し、スキッ
プ信号が発せられると（ステップ５１３）、２軸停止が
なされる。そしてこの中ぐり軸伸び測定による２軸スキ
ップ位１ｆ＝Ｚｚが計測されて記憶され（ステップＳ　
°）、この測定値Ｚ２と前旧基準データ測定ｔｆ１Ｚ１
との差から２軸補正量Ｚに＝Ｚ＋　　Ｚ２が算出されて
記憶される（ステップＳ　　’）。次にＺ軸の原点への
復帰移動がなされ（ステップ５１６）、中ぐり軸の回転
が開始され、Ｘ軸、Ｙ軸およびＷ軸が測定前の加］［再
開位置へ戻され（ステップＳ　°）、さらに７＠が元の
位置に戻され（ステップ５１８）、それから加ニブログ
ラムの次のブロックが実行される（ステップ５１９）。

次に、第８図にはＷ軸移動による中ぐり軸伸び補正のプ
ログラムが示されている。先ず自動運転中であることが
確認され（ステップ５２３）、割込用タイマが起動され
ると（ステップ５２４）、このタイマで設定された一定
時間間隔で（ステップ５２５）、その都度、以下の中ぐ
り軸伸び補正が行われる。

先ず前記中ぐり軸伸び測定で得られたＷ軸補正ｆｆ１Ｗ
。がＯか否かが判断され（ステップＳ２６°）、Ｏでな
ければ、補正量Ｗｃの方向性（正か負か）が判断され（
ステップＳ　゛）、正の場合はＷ軸が＋ΔＷ（例えば＋
１μｍ）移動され、また負の場合はＷ軸が−ΔＷ（例え
ば−１μｍ）移動される（ステップＳ　　’）。その際
、Ｗ軸がΔＷ移動される毎に、補正すべき目標量Ｗ。か
ら実際の補正移動量ΔＷを差し引いた値が新たに補正ｆ
ｆ１Ｗ。

として再１込される（ステップＳ　　’）。このように
して、Ｗ軸のΔＷ移動がＷ。＝Ｏを１指して前記タイマ
で設定された一定時間間隔で実行される。

なお、以上の実施例では、前記Ｚ軸移動によってセンサ
１８の検出子１９が中ぐり＠１４の先端面１４ａに当接
されるように予めＸ軸およびＹ軸を制御するが、センサ
１８の検出子１９が中ぐり軸１４と一体の工具１５の先
端に当接されるようにＸ軸およびＹ軸を制御するように
してもよい。このようにして工具１５の先端を測定位置
とする場合は、この工具が交換されるごとにＭ準データ
の測定を行い、工具の伸び（中ぐり軸の伸びに比べると
ほとんどないが）とともに中ぐり軸の伸びを測定し、両
方合せた伸びに対し補正を行うようにする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中ぐり加工開始前に、テーブル上に設
けられたセンサが中ぐり軸と対向する状態でテーブルを
Ｚ軸移動し、センサが工具を含む中ぐり軸部分を感知す
ることにより停止したテーブルのＺ軸位置から中ぐり軸
の基準データを測定し、また中ぐり加工開始後に、同様
のテーブルＺ軸移動から熱変位による中ぐり軸伸び測定
を行い、前記基準データとこの中ぐり軸伸び測定値とか
ら補正量を算出し、この補正量に基づいて前記テーブル
のＺ軸移動または中ぐり軸のＷ軸移動のいずれか一方に
より前記熱変位による中ぐり軸の伸びを補正するように
したから、テーブルのＺｆ＊移動等を効果的に利用して
、中ぐり軸の熱変位による伸びを自動的に計測補正でき
、中ぐり軸の加工精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の数値制御式横巾ぐり盤における中ぐり
軸伸び補正方法の概要を示゛ツブロック図、第２図はそ
の数値制御式横巾ぐり盤の主要構成図、第３図はその主
軸頭の断面図、第４図は本発明を実施する基準データ測
定プログラムのフローチャート、第５図は本発明を実施
する中ぐり軸伸び測定および補正量算出プログラムのフ
ローチャート、第６図は本発明を実施する中ぐり軸伸び
補正プログラムの７０−チＶ−ト、第７図は前記中ぐり
軸伸び測定および補正量算出プログラムの一部変更例を
示すフローチャート、第８図は中ぐり軸伸び補正プログ
ラムの変形例を示すフローチャートである。 １４・・中ぐり軸、１７・・テーブル、１８・・センサ
。 ２も唄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）数値制御式横中ぐり盤において、中ぐり軸の進退
   方向をＷ軸とし、テーブルが中ぐり軸と平行に移動する
   方向をＺ軸とした場合、中ぐり軸に熱変位のない中ぐり
   加工開始前に、テーブル上に設けられたセンサが中ぐり
   軸と対向する状態で前記テーブルをＺ軸移動し、前記セ
   ンサが中ぐり軸部分を感知することにより停止した前記
   テーブルのＺ軸位置から中ぐり軸の熱変位基準データを
   測定して記憶し、中ぐり軸に熱変位を伴う中ぐり加工開
   始後に、テーブル上に設けられたセンサが中ぐり軸と対
   向する状態で前記テーブルをＺ軸移動し、前記センサが
   中ぐり軸部分を感知することにより停止した前記テーブ
   ルのＺ軸位置から熱変位による中ぐり軸伸び測定を行い
   、前記基準データとこの中ぐり軸伸び測定値とから補正
   量を算出し、この補正量に基づいて前記テーブルのＺ軸
   移動または中ぐり軸のＷ軸移動のいずれか一方により前
   記熱変位による中ぐり軸の伸びを補正することを特徴と
   する数値制御式横中ぐり盤における中ぐり軸伸び補正方
   法。
2. （２）数値制御プログラムの指令によって中ぐり軸伸び
   測定を開始することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の数値制御式横中ぐり盤における中ぐり軸伸び補正
   方法。
3. （３）タイマによる一定時間間隔の測定指令に基づき、
   実行中のブロック終了後に中ぐり軸伸び測定を開始する
   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
   式横中ぐり盤における中ぐり軸伸び補正方法。