JP3209769B2 - ワークの突切り加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２主軸対向旋盤にお
いて、ワークの両端を第１主軸と第２主軸とで把持した
状態で突切り（切離し）加工を行う際の制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】２主軸対向旋盤において、ワークの両端
を第１主軸と第２主軸で同時に把持して加工を行う際の
両主軸の同期制御装置として、主軸運転中に両主軸間の
位相同期制御を行う制御装置が特開平２−２７９２５３
号公報に開示されている。ここに開示された装置は、遅
速弁別回路と補正指令回路とを備え、主軸に加減速指令
が与えられているときには遅速弁別回路が第１主軸と第
２主軸の位相差を検出するように構成されており、補正
指令回路がその位相差に基づいてＮＣ装置から第１主軸
モータと第２主軸モータに与えられる速度指令に補正値
を加算または減算するように構成されている。

【０００３】一方、特開平１−３１６１０２号公報に
は、第１主軸と第２主軸の回転数検出手段とその回転数
の差を検出する判断手段とを備え、ワークの突切り加工
時において、刃物を加工完了位置まで進出させた後、第
１主軸と第２主軸とに異なる速度の回転数指令を与え、
第１主軸と第２主軸の回転数差が所定の値を越えたこと
を確認してから、突切り加工完了後の第２主軸の退避動
作を開始させる制御手段が開示されている。

【０００４】この後者の制御は、刃物の折損等によって
刃物を所定の突切り完了位置まで進出させたにも関わら
ずワークが切り離されていないときには、第１主軸と第
２主軸に異なる速度指令を与えても第１主軸と第２主軸
が同じ速度で回転することを利用して、第１主軸と第２
主軸に速度差が生ずることをワークの切離し確認手段と
して利用しているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第１主軸と第２主軸の
回転数差でワークの切離しを判定する方法は、位相同期
制御手段を持たない２主軸対向旋盤においても実施し得
る点で有用であるが、ワークが細長いときはワークの捩
じれによって瞬間的に第１主軸と第２主軸に大きな速度
差が生ずることがあり、細長いワークの切離しの判定が
困難である。またワークの突切り部分が直径数ｍｍの切
り残しを残して繋がっているような場合、第１主軸と第
２主軸の回転数差が所定の回転数差になるまでに第１主
軸と第２主軸の間に相当大きな位相差が生じてしまうた
め、主軸の駆動トルクで切り残し部が捩じ切られたり、
素材側に大きな瑕を残したり、主軸の把持装置の爪や内
面を損傷して滑らせたりすることがある。従来装置で
は、このような場合にも突切り加工が完全に行われたか
どうかを判定することは困難である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、突
切り加工時にワークが完全に切り離されたかどうかを第
１主軸と第２主軸との位相差によって判定することによ
り、上記課題を解決している。

【０００７】この発明の方法を実施するための２主軸対
向旋盤の制御装置には、回転中の第１主軸１１ａと第２
主軸１１ｂの位相差を検出する位相差検出手段５４と、
この位相差検出手段の出力に基づいてＮＣ装置から主軸
モータ２１ａ、ｂに与えられる速度指令を補正する補正
指令手段５６と、位相差検出手段５４の出力を予め設定
されたレベルと比較して判別信号を出力する位相差比較
手段８０およびレベル設定器８１とが設けられる。

【０００８】この発明の方法による突切り加工は、第１
主軸１１ａと第２主軸１１ｂでワークの両端を把持し
て、同期制御装置５３による位相同期制御により、第１
主軸１１ａと第２主軸１１ｂとを同期回転させて行う。
刃物が突切り完了位置まで進出したら、切換器５７を作
動させて補正指令手段５６のフィードバック出力を遮断
し、必要があれば第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとに
僅かに異なる速度指令を与える。この状態で位相差比較
手段８０、レベル設定器８１および位相差検出手段５４
の協同作用により、第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂの
位相差が予め登録した所定の位相差を越えたことを条件
として突切り加工完了とし、旋盤に次工程の動作を行わ
せる。

【０００９】なお、位相差比較手段８０は、内部に時間
設定部を持ち、所定時間経過後も主軸の位相差が所定値
を越えない場合には加工不完全の信号をＮＣ装置４６に
与えて機械を停止させる。

【００１０】

【作用】ＮＣ装置４６からの速度指令に対する補正指令
手段５６からのフィードバック出力が遮断されると、突
切り加工が完了しているときは、第１主軸１１ａと第２
主軸１１ｂの回転慣性の差や摩擦負荷の差により両者の
間に速度差が生じ、これにより第１主軸１１ａと第２主
軸１１ｂとの間に位相差が生ずる。ワークが切り離され
ていなけれは、第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとはワ
ークを介して機械的に連結された状態となっているの
で、ワークに捩じれ変形が生じたとしても、第１主軸１
１ａと第２主軸１１ｂとの間に生じる位相差はある値以
下に制限される。従ってワークの捩じれによって生ずる
位相差以上の値を設定値として登録しておき、位相差検
出手段５４の出力を位相差比較手段８０で設定値と比較
してやれば、ワークが現実に切り離されたかどうかを検
知することができる。

【００１１】第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂとの間の
位相差は、ワークが繋がっている限り、たとえワークに
捩じれが発生したとしても固有の限界値を越えることは
できないから、ワークの切離しを正確かつ速やかに検出
することができる。また主軸の速度が急激に変化するこ
ともないから、主軸の駆動トルクの変化も小さく、従っ
てワークに大きな捩じりトルクを与えたり、チャックの
爪が滑ってワークや爪を損傷したりするおそれもない。

【００１２】

【実施例】次に図面に示す実施例について説明する。図
２は２主軸対向型ＣＮＣ旋盤の一例を模式的に示す平面
図で、主軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸と直交する方向をＸ軸
方向とする。

【００１３】図２中、１はベース、２ａは第１主軸台、
２ｂは第２主軸台、３ａはタレット型の第１刃物台、３
ｂは同第２刃物台である。第１主軸台２ａはベース１に
固定されており、第２主軸台２ｂはＺスライド６を介し
てＺ軸方向にのみ摺動自在に装着されている。

【００１４】第１刃物台３ａと第２刃物台３ｂは、主軸
台２ａ、ｂの奥側に配置されている。第１刃物台３ａは
Ｚ軸およびＸ軸両方向に移動自在であり、第２刃物台３
ｂはＸ軸方向にのみ移動自在である。第１主軸台２ａ側
に装填されたワークは、第１刃物台３ａのＺ軸およびＸ
軸方向移動により所望形状に旋削加工され、また第２主
軸台２ｂ側に装填されたワークは、第２主軸台２ｂのＺ
軸方向移動と第２刃物台３ｂのＸ軸方向移動とにより、
所望形状に旋削加工される。

【００１５】第２主軸台２ｂを搭載するＺスライド６に
は、送りモータ１２ｂで回転駆動される送りネジ１４ｂ
が螺合している。第１主軸台２ａおよび第２主軸台２ｂ
にはそれぞれ第１主軸１１ａ、第２主軸１１ｂが軸支さ
れ、これらの主軸の先端にはそれぞれ第１チャック１９
ａ、第２チャック１９ｂが装着され、かつ基端にチャッ
ク開閉シリンダ２０ａ、ｂが装着されており、それぞれ
の主軸１１ａおよび１１ｂは、各独立に第１主軸モータ
２１ａおよび第２主軸モータ２１ｂでベルト２８を介し
て駆動されている。また図２には示してないが第１主軸
１１ａおよび第２主軸１１ｂの回転数は、それぞれの軸
に連結した第１主軸エンコーダ２７ａおよび第２主軸エ
ンコーダ２７ｂによって検出されている。

【００１６】図３は主軸モータ２１ａ、ｂの制御ブロッ
ク図である。第１および第２主軸モータ２１ａ、ｂは、
個別運転されるときはＣＮＣ装置４６からの個別の速度
指令を受けたモータ制御部５２ａ、ｂが個々にその速度
を制御している。

【００１７】図３に想像線で囲んで示す同期制御装置５
３は、位相差検出回路５４、補正値設定器５５、補正指
令回路５６、切換器５７ならびに第１および第２速度指
令補正回路５８ａ、ｂからなっている。位相差検出回路
５４はミリセカンド単位の微小時間における第１および
第２主軸エンコーダ２７ａ、ｂの出力パルスをカウント
し、その大小により第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂと
に位相差が生じているかどうかを監視している。

【００１８】第１主軸１１ａと第２主軸１１ｂを同期駆
動するときには、切換器５７で第１主軸側の速度指令が
第１および第２モータ制御部５２ａ、ｂに与えられるよ
うにするとともに、補正指令回路５６からの補正信号が
速度指令補正回路５８ａ、ｂに与えられるように回路が
切り換えられる。

【００１９】図４は位相差検出回路５４の一例を示した
もので、第１および第２主軸の主軸エンコーダ２７ａ、
ｂのカウントパルスを所定幅で切り出してカウンタ６３
ａ、ｂで個別に計数し、その差を比較器６４で弁別する
ようにしたものである。主軸エンコーダ２７ａ、ｂは所
定角毎にカウントパルスを発生する位相検出スリット６
５と前記パルスの所定数毎に基準角パルスを発生する基
準角検出スリット６５Ａ（図５）とを有し、カウントパ
ルスはそれからパルス列を切り出すアンドゲート６９
ａ、ｂに個別に入力されている。またパルス列の切出し
幅を規定する共通のワンショット回路７２が設けられ、
このワンショット回路は所定の時間間隔（サンプリング
時間間隔）で与えられるタイミングパルスＴＰでトリガ
され、その出力は切出しアンドゲート６９ａ、ｂの入力
信号となっている。またエンコーダ２７ａ、ｂの発生す
る基準角パルスでトリガされる個別のワンショット回路
６６ａ、ｂが設けられ、その出力もアンドゲート６９
ａ、ｂに個別に入力されている。

【００２０】上記構成において、主軸１１ａ、ｂが定速
運転中のときは、主軸エンコーダ２７ａ、ｂのカウント
パルスは、パルスの切り出し幅を規定するワンショット
回路７２のパルスが立ち上がった後、基準角パルスでト
リガされたそれぞれのワンショット回路６６ａ、ｂのパ
ルスが立ち上がってからカウントが開始され、ワンショ
ット回路７２のパルスが立ち下がった時点でカウントが
終了する（アンドゲート６９ａ、ｂの作用）ので、位相
が速い側のカウント開始時点が速くなり、たとえ第１主
軸と第２主軸の速度が同じであったとしても、位相の速
い側のカウント値が大きくなる。従って、第１カウンタ
６３ａと第２カウンタ６３ｂのカウント値を比較するこ
とにより、第１主軸と第２主軸の位相差を弁別すること
ができる。

【００２１】図３の補正値設定器５５には、単位時間間
隔毎に与える速度補正値が設定されている。補正指令回
路５６は、位相差検出回路５４の出力を受けて補正値設
定器５５に設定された補正値を減算または加算指令とし
て速度指令補正回路５８ａ、ｂに与える。もちろん位相
が進んだ側には減算指令として、遅れた側には加算指令
として補正値が与えられる。速度指令補正回路５８ａ、
ｂはＣＮＣ装置４６から与えられた速度指令にこの補正
値を加減してモータ制御部５２ａ、ｂに速度指令を与え
る。

【００２２】上述した同期制御装置５３と突切り確認回
路としての位相差比較手段８０、８１は、ハードロジッ
クであるが、これらの作用を制御マイクロコンピュータ
を使用してソフトウエアにより実施してもよい。

【００２３】図１はこの発明の突切り加工方法を示すフ
ローチャートである。ワークの両端を第１主軸１１ａと
第２主軸１１ｂで把持した状態で第１および第２主軸モ
ータ２１ａ、ｂに同期駆動指令（加減速同期を含む）が
与えられる。この状態では第１主軸モータ２１ａと第２
主軸モータ２１ｂに同一の速度指令が与えられ、補正指
令回路５６の出力が速度指令補正回路５８ａ、ｂに与え
られることにより、第１主軸２１ａと第２主軸２１ｂと
は同期回転している。そして第１刃物台３ａを所望のＺ
軸方向に移動して第１刃物台３ａを位置決めした後、Ｘ
軸方向に進出させて突切り加工が行われる。

【００２４】第１刃物台３ａが突切り完了位置に達した
ら、第１刃物台３ａを後退させると共に第１および第２
主軸モータ２１ａ、ｂに減速指令を与え、且つ制御状態
を位相検出制御に切り換える。すなわち、切り換え器５
７で第１主軸モータ２１ａと第２主軸モータ２１ｂとを
個別運転に切り換え、補正指令回路５６の出力が速度指
令補正回路５８ａ、ｂに与えられないようにフィードバ
ック出力を遮断し、位相差検出回路５４の出力レベルを
監視する体制になる。そして第１主軸と第２主軸との間
に５回転程度の指令速度差を与える。

【００２５】この状態で位相差検出回路５４は、図４の
トリガパルスＴＰが与えられる毎に第１および第２カウ
ンタ６３ａ、ｂのカウント差として検出される位相差を
出力するから、その出力をレベル設定器８１の設定値と
比較し、位相差が予め設定されたレベルに達したことを
条件として突切り加工の完了を確認し、制御を次のステ
ップに移す。なお所定時間経過しても位相差検出回路５
４の出力が設定値を越えないときは、刃物の折損等によ
ってワークの突切りが完了していないと判断して、警報
を表示して装置を停止させる。

【００２６】

【発明の効果】上記作用の項で詳述したように、この発
明の方法によれば、ワークの突切り加工において、ワー
クが実際に切り離されたかどうかを従来方法に比べては
るかに正確に検出することができ、また検出時にワーク
に過大なトルクを与える虞がないので、ワークが細い場
合やワークの中心に小径の切残し部が残った場合等でも
ワークを捩じ切ることなく、高い精度でのワークの切離
しを検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法の一例を示すフローチャート

【図２】２主軸対向旋盤の模式的な平面図

【図３】主軸同期制御装置の全体構成を示すブロック図

【図４】位相差検出回路の回路例を示す図

【図５】主軸エンコーダの模式図

【符号の説明】

3a 刃物台 11a,b 主軸 21a,b 主軸モータ 27a,b エンコーダ 46 ＣＮＣ装置 53 同期制御装置 54 位相差検出回路 55 補正値設定器 56 補正指令回路 57 切換器 58a,b 速度指令補正回路 80 位相差比較回路 81 レベル設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 25/06 B23B 3/00 - 3/34 B23B 5/14 B23Q 17/09 - 17/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸上で対向する第１主軸(11a) と第２
   主軸(11b) 間の位相同期制御手段(53)を備え、この位相
   同期制御手段(53)は、回転中の第１主軸(11a) と第２主
   軸(11b) との位相差を検出する位相差検出手段(54)と、
   検出された位相差に基づいてＮＣ装置(46)から主軸モー
   タ(21a,21b) に与えられる速度指令を補正する補正指令
   手段(56)とを備えている２主軸対向旋盤におけるワーク
   の突切り加工方法において、第１主軸(11a) と第２主軸
   (11b) でワークの両端を把持し、第１主軸モータ(21a)
   と第２主軸モータ(21b) を同期運転してワークの突切り
   加工を行い、刃物台(3a)を突切り完了位置まで進出させ
   た後、上記補正指令手段(56)のフィードバック出力を遮
   断した状態で上記位相同期制御手段(53)を動作させ、位
   相差検出手段(54)から出力される位相差が所定の値を越
   えたことを条件として突切り加工を終了することを特徴
   とする、２主軸対向旋盤におけるワークの突切り加工方
   法。