JPH0197540A - 数値制御工作機械 - 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］ この発明は数値制御（以下ＮＣ）工作機械、特に工具の
刃先位置制御に特徴をもつＮＣ工作機械に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第３図は一般的な旋盤のチャック部分を示す図である。

ＮＣ旋盤に限らず一般の旋盤等においては、被切削材料
を切削加工するに先立って、被切削材料を保持するため
のチャック部４の生爪３を精度よく整形しておく必要が
ある。チャック部４の生爪３（以下単に爪３と略称する
）は被切削材料を保持し、または解放するために旋盤の
主軸５を中心としてねじ等により回転駆動される。ここ
で、爪は加工物に応じて交換する必要があるが、取り付
けに於ける誤差が生じるため取り付は後整形する必要が
ある。したがって、実際の爪３の整形においては爪３を
チャック部４に装着した後、旋盤自身の工具２により最
終的整形加工を行っている。

従来から行われているこのような手作業における爪整形
加工の手順を第２図（ａ）及び第３図を参照して説明す
る。

（１）工具２の刃先２ａを爪３の前端面３ａに接触させ
、この位置をＺ軸方向の基準としてモニタに表示される
デジタル式カウンタ等をリセットする（ここで、旋盤の
主軸５の方向をＺ軸とし、また主軸５に垂直な方向をＸ
軸とする。Ｘ軸方向の原点位置は主軸５である）。

（２）Ｘ軸方向に工具台１を所定の切込み量に相当する
距離移動させる。次に工具台１をカウンタ等の目盛りを
見ながらＺ軸方向における目標とする仕上げ寸法から仕
上げしろ分を差し引いた量だけＺ軸方向に移動させ、爪
３を切削する。

（３）前述の仕上げ寸法から仕上げしろ分を差し引いた
量に切削深さが達したならば、Ｘ軸方向にわずかに原点
方向に工具台ｌをもどし、Ｚ軸方向にカウンタの目盛り
を見ながら原点までもどす。

（４）さらにＸ軸方向における目標どする仕上げ寸法か
ら仕上げしろ分を差し引いた量にＸ軸方向の切込み量が
達するまで（２）及び（３）のステップをくり返す。

（５）旋盤の回転数及び工具刃先２ａの切込み量を調節
して目標とする仕上げ寸法に最終的仕上げを行う。

なお、ＮＣプログラムを用いる或はＭＤＩ（マニュアル
データーインプット）方式のＮＣ旋盤においては、以上
説明した手順及び加工条件（旋盤の回転数及び工具の送
り速度等）をマニュアルでまたはプログラムしてＮＣ旋
盤の制御部に人力することにより行うことは言うまでも
ない。

［発明が解決しようとする問題点コ 以上述べたような手作業における爪の整形加工において
は、作業者がモニタのカウンタ目盛りを見ながら工具台
を移動させなければならず、また荒削り段階においては
目標とする仕上げ寸法から仕上げしろを差し引いた量を
目印として加工を行わなけらばならず、往々にして削り
すぎが生じるという問題点及び削りすぎを防止するため
には慎重に作業しなければならず加工に時間がかかると
いう問題点を有していた。

またプログラム等を使用するＮＣ旋盤においては上記の
ような問題点はないが、一般にチャック部４の爪３は鋼
等の硬い材料を用いているため、切削途中で工具２の刃
先２ａが往々にして欠けるという問題点を有している。

そのため工具交換が必要であり、ＮＣ旋盤においてはプ
ログラムによる爪の自動加工は非常に難しいという問題
点を有していた。

この発明は以上のような問題点を解決するためになされ
たものであり、簡単な操作で正確に爪整形加工を刷るこ
とができる数値制御工作機械を提供することを目的とし
ている。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る数値制御工作機械は、工具または被工作
物を移動させるための信号発生手段と、工具または被工
作物を駆動する駆動手段と、工具の被工作物に対する相
対的位置を検出する位置検出手段と、工具の被工作物に
対する相対的移動可能限界を設定する移動限界設定手段
と、工具の被工作物に対する相対的位置が移動可能限界
に達したか否かを判別する判別手段と、工具の被工作物
に対する相対的位置が移動可能限界に達した場合に、そ
れ以上当該方向に移動しないよう駆動手段を制御する制
御手段をしている。

［作用］ 信号発生手段は、例えばｌパルスごとに工具台または被
工作物を１μｍあるいは１０μｍ等所定の距離を移動さ
せるべくパルス信号を発生する。

駆動手段はパルス信号を受信するごとに工具または被工
作物を所定の距離を移動させるべくモータ等を駆動する
。

位置検出手段は、モータ等に設けられたエンコ−ダ等の
出力に基づいて工具の被工作物に対する相対的位置を演
算し、その位置に相当する信号を出力する。

移動限界設定手段は、手動入力またはプログラムされた
被工作物の形状等から、工具の被工作物に対する相対的
移動可能限界を演算し記憶する。

判別手段は、工具の被工作物に対する相対的位置が移動
可能限界に達したか否かを、工具または被工作物が移動
するごとに逐次比較し判別する。

制御手段は、工具の被工作物に対する相対的位置が移動
可能限界に達した場合に、移動可能限界に達した方向に
対し、工具がそれ以上被工作物に対し移動しないように
駆動手段に対しモータ等を駆動させないための信号を出
力する。

［実施例］ 以下に本発明をその実施例を示す図面に基づいて説明す
る。

この発明に係る数値制御工作機械の一実施例の構成を第
１図に示す。

第１図において、例えばＮＣ旋盤の場合、工具台１０１
は主軸（Ｚ）及び主軸に垂直な方向（Ｘ）に駆動される
べく、ねじ式送り機構】０１ａ、１０１ｂを介して駆動
機構であるサーボモータあるいはステッピングモータか
らなるモータ１０２．１０３に連結されている。ＮＣフ
ライス盤等には被工作物を固定した工作物台の方が移動
するタイプのものがあり、この場合１０１は工作物台に
相当する。モータ１０２．１０３には位置検出手段とし
てロータリエンコーダ等のパルス発生器が設けられてお
り、サーボ制御部１０４に対しどの方向に何回転したか
をフィードバック出力する。中央演算部１０５は公知の
マイクロコンピュータが応用でき、所定のプログラムを
順次実行する。記憶部１０６も公知のＲＡＭ（ランダム
・アクセス・メモリ）等が応用できる。表示部１０７は
公知のデジタル式あるいはＣＲＴ式の表示器であり、中
央演算部１０５は工具の刃先位置をモータ１０２．１０
３のロータリエンコーダの出力から演算し表示部１０７
に表示する。信号発生手段としての操作部１０Ｂは従来
の旋盤の送り機構と共通性を持たすべく、例えば１回転
で１ｍｍ工具台１０１（または工具）を移動させ、１回
転で１００パルスあるいは１０００パルスを発生するパ
ルス発生器である。このパルス発生器はＸ軸方向及びＸ
軸方向に対してそれぞれ設けられている。人力装置１０
９は、中央演算部１０５に対して接続され、工具台１０
１の移動可能限界、すなわち目的とする工作物の形状等
を入力する移動限界設定手段としてのキーボードからな
り、更に表示部１０７の表示をリセットするような機能
も備えている。

ところで、ＮＣ旋盤において丸棒を所定の形状に切削す
る一般的な加工においては、目的とする工作物の形状あ
るいは該形状に整形するための工具台１０１（または工
具の刃先）の動きをあらかじめ中央演算部１０５にプロ
グラム入力し、記憶部１０６に記憶させ、自動制御によ
り実行すればよい。ところが、簡単な治具等を単品制作
する場合あるいは第３図に示すような旋盤のチャック部
４の爪３を整形する場合には、プログラムを作成して自
動制御するよりも操作部１０Ｂにおける手動による方が
好ましい。

次に第３図に示すチャック部４の爪３を整形加工する場
合を例にとり本発明の詳細な説明する。

この場合は、前述のように爪３の材料が硬く工具２の刃
先２ａの欠けが生じやすく、最も自動制御には適さない
事例である。

まず操作部１０Ｂによりパルス信号を発生させ、中央演
算部１０５を介してサーボ制御部１０４に該パルス信号
を人力する。サーボ制御部１０４は該パルス信号のパル
ス数に応じてｌパルスごとに例えば１８ｍ工具台１０１
をＺ軸（主軸）方向に移動させるへくモータ１０３を駆
動する。モータ１０３は工具台１０１を１μｍ移動させ
る。モータ１０３はその回転数または回転角度に応じて
パルス信号をサーボ制御部１０４にフィードバック出力
する。サーボ制御部１０４は壬−夕１０３からのパルス
信号を工具台１０１の移動量に演算し、中央演算部１０
５に出力する。中央演算部１０５は工具台１０１の位置
をＮＣ旋盤のある基準点に対する絶対位置あるいは前回
リセットされた位置からの相対位置として記憶部１０６
に記憶させ、同時に表示部１０７に表示する。このよう
にして、工具台１０１（第３図の番号ｌに相当）に取り
付けられた工具２の刃先２ａが爪３の前端面３ａに接触
した時点で入力装置１０９のリセットボタンを押すこと
によりＸ軸方向に対する基準点が設定され、同時に表示
器１０７のＸ軸方向の距離表示が”帆００″にリセット
される。Ｘ軸方向（主軸に垂直な方向）に対しても同様
の操作が可能であるが、Ｘ軸方向については原則として
主軸を原点とする。

次に最終的な爪３の仕上げ寸法を直径φ１００ｍ　ｍ、
　　深さ１０ｍｍとすると、人力装置１０９によりＸ＝
１００、Ｚ＝−１０を入力し、入力装置１０９の設定ボ
タンを押すことにより、中央演算部１０５を介して記憶
部１０６に目標値（すなわち工具の被工作物に対する相
対的移動可能限界値）が記憶される。同様に人力装置１
０９によりＸ軸及びＸ軸方向に対する仕上げしろを０．
１ｍｍとする工具台、例えばＸＦ＝０．１、ＺＦ＝０．
１と人力する。その結果、荒削り目標値（Ｘ＝９９．９
００、Ｚ＝−９，９）が設定されろ。

次に主軸５及びチャック部４を所定の回転数で回転させ
、ざらに第２図に示すように工具２の刃先２ａをＸ軸方
向の最初の所定の切込み量に達するまで操作部１０８に
よりＸ軸方向とこ対するパルスを発生させ、中央演算部
１０５およびサーボ制御部１０４を介してモータ１０２
を駆動する。

それから操作部１０８により工具台１０１を第２図中左
方にＺ＝−９，９０に達するまで移動させるようにＸ軸
方向に対するパルスを発生させ、モータ１０３を駆動す
る。モータ１０３はその回転に応じて回転数または回転
角度を刻々サーボ制御部１０４にフィードバックし、サ
ーボ制御部１０４は工具台１０１（または工具２の刃先
２ａ）の位置を演算して中央演算部１０５に出力する。

判別手段としての中央部演算部１０５は工具台１０１（
または工具２の刃先２ａ）の位置が記憶部１０６に設定
されている目標値（工具の被工作物に対する相対的移動
可能限界値）に達したか否かを判断する。そして、工具
台１０１　（または工具２の刃先２ａ）の位置が目標値
のＺ＝−９，９０に達した場合、たとえ操作部１０８よ
り引続きパルス人力されたとしても制御手段としての中
央演算部１０５はこのパルス入力を無視し、サーボ制御
部１０４に対しいかなる信号も出力せず、またサーボ制
御部１０４はモータ１０３を駆動するための信号を出力
しない。そして中央演算部１０５は同時にブザー等の警
報を出力し、作業者に対し所定の荒削り寸法まで被工作
物が切削されたことを知らせる。

次に作業者が工具台１０１をＸ軸方向に逆向きに若干も
どしつつ、Ｘ軸方向に原点を越えて逆向きにもどすとく
図示矢符の方向）、中央演算部１０５は前述の警報等を
解除し、次の切削動作に備える。

さらに工作台１０１をＸ軸方向に所定量移動して、Ｘ＝
９９．９０及びＺ＝−９，９０に達するまで上記手順を
繰り返す。

Ｘ軸方向に対する工具の位置と目標値（工具の被工作物
に対するＸ軸方向の移動可能限界値）との判別警報もＸ
軸方向に対する場合と全く同様である。

このようにＸ＝９９．９０及びＺ＝−９，９０に達する
と荒削り加工が終了し、次に仕上げ加工へと移行する。

中央演算部１０５はＮＣ旋盤のチャック部４の回転数が
変更されると、目標値Ｘ＝９９．９０及びＺ＝−９，９
０を解除し、新たに最終的整形寸法テするＸ＝−５０，
００及びＺ＝−１０，００を記憶部１０Ｂから読み出す
。なお、直接Ｘ＝９９．９０とＺ＝−９，９０のみを設
定した場合は、ここでＸ＝−５０，００とＺ＝−１０，
００に更新設定しなおす。そして、サーボ制御部１０４
を介して操作部１０８からのパルス人力に応じてモータ
１０２．１０３を駆動し、Ｘ＝１００及びＺ＝−１０，
００に達するまで工具台１０１を移動させる。

以上の実施例においては、荒削り加工が終了し、次に仕
上げ加工に移行する際に、例えばチャック部４の回転数
の変更を検出して、目標値（工具の移動可能限界値）を
設定変更するか或は、人力装置１０９を用いて直接動た
な目標値を設定しなければならない。ところが、仕上げ
加工を行うに当たって、移動可能限界値の変更の手間を
掛けずに、荒削り加工に続いてでそのまま仕上げ加工を
行いたい場合がある。この実施例を次に説明する。

この場合は、予め工具２のＸ軸方向及びＺ軸方向におけ
る切込み方向と反対の方向への移動量パラメータＰＡｘ
及びＰＡｚ、例えば０．２ｍｍ（ＰＡｘ＝０．２．ＰＡ
ｚ＝０．２）を設定し、また仕上げしろ分としての切込
み方向移動量パラメータＰＢＸ及びＰＢｚとしてそれぞ
れ例えば０．１　（ＰＢｘ−０，１，ＰＢｚ＝０．１）
を設定する。

さきに述べたように工具２の刃先２ａが設定値テするＸ
＝９９．９０あるいはＺ＝−９，９０に達°　　すると
警報がなりサーボ制御部１０４はそれ以上モータ１０２
或は１０３を駆動しない。

いま、工具２を切り込み方と逆方向にわずかに動かすと
、中央演算部１０５は、この状態において、移動量パラ
メータＰＡｘ或はＰＡｚ即ち０．２ｍｍ内で逆方向に工
具２が戻されことを受信する。

その結果警報を解除し、設定値Ｘ＝９９．９０或はＺ＝
−９，９０を切込み方向の移動量パラメータであるＰＢ
ｘあるいはＰＢｚ分即ち０．１ｍｍだけ多く移動するこ
とが出来るように設定値を自動的に変更する。即ち中央
演算部１０５の機能は実質的に目標値としてＸ＝１００
．ＯＯ及びＺ＝−１０，００を新たに設定した場合と同
等の機能を発揮する。

そこで更にＰＢｘあるいはＰＢｚ分だけ仕上げしるに簡
単に切込みうる。

また、第２図（ｂ）に示すような、ぬすみ加工３ｂを行
うには、最終的に仕上げ加工が完了した時点、即ちＸ＝
１００．ＯＯ，Ｚ＝−１０，００で示された位置に工具
２の刃先２ａが到達した時点でＸ軸、Ｙ軸いずれかの方
向に、工具２の刃先２ａが再度切込み方向と逆向きに所
定のパラメータｆｆ１ＰＡに、ＰＡＺ内で移動させた場
合にのみ、設定値Ｘ＝１００．００．Ｚ＝−１０，００
を越エテ工具２の刃先２ａが所定量だけ移動可能となる
ように中央演算部１０５のプログラムを設定しておけば
よい。

以上の説明はＮＣ旋盤におけるチャック部の爪の整形加
工について説明したが、当該チャック部の爪により保持
された丸棒等の被工作材料を所定の形状に手動にて切削
する場合に応用できることは言うまでもなく、また数値
制御工作機械はＮＣ旋盤に限られずＮＣフライス盤その
他いかなる種類のものにも応用できる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明に係る数値制御工作機械は工具
の被工作物に対する相対的移動可能限界を設定すること
ができ、工具の被工作物に対する相対的位置が当該移動
可能限界に達した場合に、作業者が誤ってそれ以上工具
を移動させるように操作しても工具は被工作物に対して
動かず、削り過ぎを気にせず手早く切削作業を実行する
ことができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る数値制御工作機械の一実施例の
構成を示すブロック図、第２図（ａ）は旋盤における切
削方法及び切削寸法を示すための爪の一部断面図、第２
図（ｂ）はぬすみ加工を説明するための爪の側面図、第
３図は一般的な旋盤のチャック部の構成を示す側面図で
ある。 図中、１０１は工作台、１０２．１０３は駆動手段（モ
ータ）、１０４はサーボ制御部、１０５は中央演算部、
１０６は記憶部、１０７は表示部、１０Ｂは信号発生手
段（操作部）、１０９は移動限界設定手段（入力装置）
である。 出願人　　株式会社　森精機製作所 代理人　　弁理士　松　１）正　道

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）工具を被工作物に対して少なくとも主軸及び主軸
   に垂直な方向に相対的に移動させるための信号を発生す
   る信号発生手段と、 前記信号発生手段からの信号に基づいて、前記工具を駆
   動する駆動手段と、 前記工具の前記被工作物に対する相対的位置を検出する
   位置検出手段とを備えた数値制御工作機械において、 前記工具の前記被工作物に対する相対的移動可能限界を
   設定する移動限界設定手段と、 前記位置検出手段により検出された前記工具の前記被工
   作物に対する相対的位置が、前記移動限界設定手段によ
   り設定された前記工具の前記被工作物に対する相対的移
   動可能限界に達したか否かを判別する判別手段と、 前記判別手段により、前記工具が前記被工作物に対する
   相対的移動可能限界に達した場合に少なくとも該相対的
   移動可能限界に達した方向に対して前記工具が前記被工
   作物に対してそれ以上移動しないように前記駆動手段に
   よる駆動を禁止する制御手段と、 を具備することを特徴とする数値制御工 作機械。