JPH05162002A - 加工物の寸法及び位置検出装置を備えた複合加工機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研削ユニットを備えた複合加工機械におい
て、ワークの寸法と位置を検出して加工開始点の設定の
自動化を図る。 【構成】 複合加工機械は、旋削ミルユニットと研削ユ
ニットとを備える。旋削ミルユニット６０はタレット式
の刃物台６５を有し、刃物台６５にタッチセンサツール
６５２を装備する。対向して配設される主軸３５はワー
ク８０を把持する。ワークと刃物台を近づけ、タッチセ
ンサツール６５２のプローブ６５３がワークに触れる
と、タッチセンサツール６５２は信号を発する。この信
号は回路９１９を介して計測処理部９１８へ送られ、ワ
ーク８０の寸法と位置が検出される。ワークのデータに
基いてＮＣ装置は研削加工開始点を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削ユニットと研削ユ
ニットとを装備した複合加工機械における加工物の寸法
及び位置を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋削ミルユニットと研削ユニットを同一
の機体上に備えて、旋削加工と研削加工を実行する機械
は本出願人によっても既に提案されている。研削加工に
あっては加工開始点を正確に定めて、加工開始点から送
り速度を研削送り速度に制御する。加工開始点と実際に
砥石がワークに接触する位置までの距離が大きいと、エ
アカットに余分な時間を必要とし、距離が不足すると砥
石が早送り状態でワークに衝突してしまう。工具がワー
クを実際に削っている状態をアコーステイック・エミッ
ション・センサ（ＡＥセンサ）により検出して、エアカ
ットの時間を短縮することは、例えば特開昭６１ー２６
０９７６号公報に開示されている。また、砥石のドレッ
シングに同様の技術を利用したものは、実開昭６２ー１
１７０６３号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報に示され
たものは、工具がワークを切削している状態を検出した
り、ドレッシングツールが砥石に接触している状態を検
出するものである。本発明を実施する複合加工機械は、
同一機体上に旋削ミルユニットと研削ミルユニットを備
える。そこで本発明は、当該加工機内に設けた寸法及び
位置検出手段で主軸が把持するワークの寸法及び位置を
検出して、研削ユニットによるエアカットを最短にする
とともに、砥石とワークの衝突を防止するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明装置は、旋削ミル
ユニットが備えるタレット式の刃物台に寸法及び位置検
出手段を装備する。主軸に把持されるワークに寸法及び
位置検出手段が接触すると、寸法及び位置検出手段は信
号を発し、この信号を検知してＮＣ装置はワークの寸法
と位置を検出する。

【０００５】

【作用】複合加工機械は、ワークの寸法と位置を認識
し、研削加工の開始点を更新する。この処理により、エ
アカットを最小限に短縮し、加工効率を向上する。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の複合加工機械１の平面図。
図２は正面図である。複合加工機械１は、ベッド１０
と、ベッド１０上に配設した第１の案内面１２上に案内
されて軸Ｚ１方向に摺動するテーブル２０を有する。テ
ーブル２０上には、第１の主軸台３０がとりつけられ、
第１の主軸台３０に第１の主軸３５が装備される。第１
の主軸３５は回転軸Ｃ１まわりに回転自在であるととも
に、回転位置を制御される。テーブル２０上には、ベー
ス２２が設けられ、ベース２２上に第２の案内面２１が
設けられて、第２の主軸台５０が軸Ｚ２に沿って摺動自
在に配設される。第２の主軸台５０に装備される第２の
主軸５５は、回転軸Ｃ２まわりに回転自在であるととも
に回転位置を制御される。テーブル２０の移動軸Ｚ１と
第２の主軸台５０の移動軸Ｚ２は平行である。ベッド１
０上の軸Ｚ１に沿う第１の案内面１２に直交して、第３
の案内面１４が配設され、第３の案内面１４上に旋削ミ
ルユニット６０が移動軸Ｘ１に沿って摺動自在に装備さ
れる。旋削ミルユニット６０は、タレット式の刃物台６
５を備える。ベッド１０上には、さらに、第３の案内面
１４に平行して第４の案内面１６が配設され、第４の案
内面１６上に研削ユニット７０が移動軸Ｘ２に沿って摺
動自在に装備される。研削ユニット７０は軸Ｘ２に沿っ
て移動自在であるとともに、軸Ｘ２と軸Ｚ１が形成する
面に垂直な軸Ｂまわりに旋回自在に、かつ、旋回位置を
制御可能にとりつけられる。

【０００７】研削ユニット７０は、ワークの外径部を研
削する外研ユニット７４と、ワークの内径部を研削する
内研ユニット７６を備える。研削ユニット７０は、軸Ｘ
２と軸Ｚ１が形成する面に垂直な第５の案内面７１を有
し、第５の案内面上に内研ユニット７６が移動軸Ｙに沿
って摺動自在に装備される。研削ユニットに装備する外
研ユニットや内研ユニット等の研削ヘッドを、タレット
式のヘッドにとりつけるように構成することもできる。
旋削ミルユニットの刃物台と研削ユニットの研削ヘッド
は背中合わせに配設される。本発明の複合加工機械１
は、同一平面上に配設される４個の移動軸Ｚ１、Ｚ２、
Ｘ１、Ｘ２と、この平面に垂直な移動軸Ｙ，および３個
の回転軸Ｃ１、Ｃ２、Ｂ、の合計８個の制御軸を備え
る。

【０００８】図３は、複合加工機械１のより詳細を示す
平面図である。図４は正面図、図５は図３のＨ矢視図、
図６は図３のＫ矢視図である。ベッド１０上にとりつけ
た第１の案内面１２に対して、テーブル２０にとりつけ
たリニアガイド１３０が摺動自在に係合する。ベッド１
０にとりつけた第１のサーボモータ１１０は、ボールネ
ジ１２０を回転制御し、ボールネジ１２０はテーブル２
０に螺合する。したがって、サーボモータ１１０の回転
速度と回転量に応じて、テーブル２０は軸Ｚ１上で移動
速度と移動位置が制御される。テーブル２０の一端部に
固着した第１の主軸台３０は、第１の主軸３５を回転自
在に支持する。第１の主軸台３０に内蔵された第２のサ
ーボモータは、第１の主軸３５の軸Ｃ１まわりの回転速
度と回転位置を制御する。テーブル２０上にとりつけた
第２の案内面２１上に対して、第２の主軸台５０にとり
つけたリニアガイド２３０が摺動自在に係合する。テー
ブル２０の他端部にとりつけた第３のサーボモータ２１
０は、ボールネジ２２０を回転制御する。第２の主軸台
５０にとりつけたボールナットは、ボールネジ２２０に
螺合し、第３のサーボモータ２１０の回転速度と回転量
に応じて、第２の主軸台５０は軸Ｚ２上で移動速度と移
動位置が制御される。第２の主軸台５０は、第２の主軸
５５を回転自在に支持する。第２の主軸台５０に内蔵さ
れた第４のサーボモータは、第２の主軸５５の軸Ｃ２ま
わりの回転速度と回転位置を制御する。複合加工機械１
上には、刃物台にとりつける切削工具の刃先位置を計測
する刃先位置計測装置１７０と、ワークの寸法を計測す
るワーク計測装置１８０が装備される。

【０００９】図５において、ベッド１０にとりつけた第
５のサーボモータ６１０はボールネジ６２０を回転制御
する。旋削ミルユニット６０にとりつけたリニアガイド
６２５は、ベッド１０上に固着された第３の案内面１４
に係合するとともに、旋削ミルユニットのボールナット
６３０はボールネジ６２０に螺合する。したがって、サ
ーボモータ６１０の回転速度と回転量に応じて、旋削ミ
ルユニット６０は軸Ｘ１上で移動速度と移動位置が制御
される。旋削ミルユニット６０は、タレット式の刃物台
６５を備える。刃物台６５は、その周囲に例えば１２本
の工具６５０を交換自在に装着される。工具６５０は、
旋削加工用の工具やミル加工用の回転工具が使用でき
る。刃物台６５に装備する各種の旋削工具や回転工具６
５０を使用して、ワークに対して種々の加工を施すこと
ができる。

【００１０】図６において、ベッド１０にとりつけた第
６のサーボモータ７１０は、ボールネジ７１２を回転制
御する。研削ユニット７０にとりつけたリニアガイド７
１４は、ベッド１０上に固着された第４の案内面１６に
係合するとともに、研削ユニット７０のボールナット７
１６はボールネジ７１２に螺合する。したがって、サー
ボモータ７１０の回転速度と回転量に応じて、研削ユニ
ット７０は軸Ｘ２上で移動速度と移動位置が制御され
る。研削ユニット７０は、軸Ｘ２に沿って制御されると
ともに、軸Ｂまわりに割り出しが可能である。そして、
研削ユニット７０の対角位置に外研ユニット７４と内研
ユニット７６を装備する。外研ユニット７４は、外径研
削砥石７５０を備える。外径研削砥石７５０の先端は、
軸Ｂを中心にして、半径Ｒ１で旋回する。内研ユニット
７６は、内径研削砥石７７０を備える。内径研削砥石７
７０の先端は、軸Ｂを中心にして、半径Ｒ２で旋回す
る。

【００１１】図７は、研削ユニットの平面図、図８は図
７のＭ矢視図である。研削ユニット７０は、モータ７４
０を支持し、モータ７４０は外研ユニット７４の外研砥
石７５０を回転させる。研削ユニット７０の外周部に固
着された第５の案内面７１は、内研ユニット７６を摺動
自在に支持する。研削ユニット７０にとりつけた第７の
サーボモータ７６０は、タイミングベルト７６２を介し
てボールネジ７６４を回転制御する。内研ユニット７６
にとりつけたボールナット７６６は、ボールネジ７６４
に螺合する。したがって、サーボモータ７６０の回転速
度と回転量に応じて、内研ユニット７６は軸Ｙ上で移動
速度と移動位置が制御される。内研ユニット７６にとり
つけたモータ７７５は、内研砥石７７０を駆動する。図
９は、研削ユニット７０の軸Ｂまわりの旋回機構を示す
説明図であって、中心線から半載した断面図である。研
削ユニット７０のベース７００は、リニアガイド７１４
を介してベッド上に配設した案内面１６上に摺動自在に
支持される。ベース７００は、クロスローラ軸受７２４
を介して旋回台７２０を回転自在に支持する。旋回台７
２０の中心部に設けた軸７２２は、ベース７００にとり
つけたブッシュ７０２の穴に挿入され、ブッシュ７０２
と軸７２２との間に切削油等のカップリングが形成され
る。ベース７００には、図示しない第８のサーボモータ
が装備され、この第８のサーボモータによりウォームギ
ヤ７３０が回転制御される。ウォームギヤ７３０は、旋
回台７２０と一体に形成されたウォームホイール７２６
と噛み合い、旋回台７２０を割出す。旋回台７２０は、
ブレーキプレート７２８を備え、ブレーキプレート７２
８を油圧シリンダで把持して旋回台を割出し位置にクラ
ンプする。旋回台７２０は、外研ユニットのモータ７４
０及び内研ユニット７６を支持し、モータ７４０は外研
砥石を取り付けるスピンドル７４２を駆動する。

【００１２】本複合加工機械１は以上のように、対向し
て配設され、互いに独立して軸線方向の移動を制御され
る２基の主軸台を備えるので、第１の主軸台と第２の主
軸台は共同して長尺のシャフトを取扱うことができる。
また、第１の主軸台で第１工程を加工したワークを第２
の主軸台へ受渡して第２工程を加工することができるの
で、複雑な形状のワークを短時間で、かつ高精度に生産
することができる。さらに、焼入れワークを切削する旋
削ミルユニットと研削ユニットを装備しているので、ス
ピンドル等の表面硬度が高く、かつ高精度の加工を必要
とする部品の生産に適する。なお、内研ユニット７６の
砥石の取付方向を１８０度変更するユニットを用意する
ことにより、研削加工範囲を一層に増大させることがで
きる。

【００１３】図１０は、本複合加工機械の制御装置の全
体を示すブロック図である。全体を符号９０で示す制御
装置は、主制御部９００と、バス９１０を介して連結さ
れる種々の制御要素を備える。制御要素としては、キー
ボード９１２、画像表示装置９１４、ワーク計測装置１
８０の制御装置９１６及び計測データの処理部９１８、
プログラマブルコントローラのインターフェース９２
０、プログラムメモリー９２２、データメモリー９２
４、パラメーターメモリー９２６、外部記憶装置９３０
及び外部記憶装置に対する入出力処理部９２８を備え
る。サーボモータの制御部としては、テーブルのサーボ
モータ１１０のテーブル位置（Ｚ１）制御部９５０、第
１の主軸のサーボモータ３１のＣ１軸の制御部９５２、
第２の主軸台のサーボモータ２１０の位置（Ｚ２）制御
部９５４、第２の主軸のサーボモータ５１のＣ２軸の制
御部９５６を備える。また、第１の主軸のサーボモータ
３１と刃物台に連結する主軸、ミル軸制御部９６０、サ
ーボモータ６１０の旋削ユニット位置（Ｘ１）制御部９
６２、サーボモータ７６０の内研ユニット位置（Ｙ）制
御部９７０、第２の主軸のサーボモータ５１と研削ユニ
ットに連結する主軸、砥石軸制御部９６４、サーボモー
タ７１０の研削ユニット位置（Ｘ２）制御部９６６、研
削ユニット旋回位置（Ｂ）制御部９７２を備える。この
複合加工機械は以上のように、合計８個の制御軸を有
し、複雑な加工を実行する。

【００１４】図１１は研削ユニット７０の平面図と側面
図を示す。研削ユニット７０に装備される内研ユニット
７６は、研削ユニット７０に設けられる案内面７１に係
合するガイド部７７４を有し、軸Ｙに沿って移動する。
内研ユニットのモータ７７５は、スピンドル７７６にと
りつけた内研砥石７７０を駆動して内研を実行するが、
標準の内研ユニット７６は、内研砥石７７０の向きが、
外研ユニット７４の外研砥石７５０に対して対称に配設
されている。この標準の内研ユニット７６に加えて、図
１２に示す第１の交換内研ユニットは７６Ａは、砥石７
７０Ａをとりつけたスピンドル７７６Ａが標準の内研ユ
ニット７６のスピンドル７７６とは１８０度反対側に装
備されている。この第１の交換内研ユニット７６Ａをガ
イド部７７４Ａを介して案内面７１に摺動自在にとりつ
けることにより、第２の主軸にチャッキングされるワー
クの内研を実行することができる。図１３は第２の交換
内研ユニット７６Ｂを示す。この内研ユニット７６Ｂ
は、砥石７７０Ｂを駆動するスピンドル７７６Ｂが標準
ユニット７６のスピンドル７７６に対して９０度旋回し
た方向に配設してある。この交換内研ユニット７６Ｂを
使用することにより、例えばワーク表面に設けるカム溝
等の研削加工が可能となる。そして、本複合加工機械
は、対向して配設した第１の主軸３５と第２の主軸５５
を備えるので、２基の主軸の間でワークを受け渡すこと
で、ワーク全体の旋削加工及び研削加工を段取り無しで
短時間で達成できる。

【００１５】図１４はワーク８０の例を示し、このワー
ク８０は、小径部８１０と大径部８２０を有する段付の
円筒部材であって、小径部８１０の外周面８１２と、大
径部８２０の外周面８２２と、内周面８３０に研削加工
を施すものとする。単独の主軸を備えた研削機械にあっ
ては、大径部８２０をチャッキングして小径部８１０の
外周面８１２と内周面８３０を加工した後に、小径部８
１０をチャッキングしなおして、大径部８２０の外周面
８２２の外研を実行する必要がある。この機械にあって
は、主軸間でワークを自動的に受渡して上述した工程を
完了することができる。

【００１６】図１５はワーク８０の大径部８２０を第１
の主軸３５にチャッキングした状態を示す。第１の主軸
３５は軸Ｃ１まわりにワーク８０を回転させるととも
に、テーブルが軸Ｚ１方向にトラバースされる。研削ユ
ニット７０は軸Ｘ２方向に送られるので、軸Ｃ１、Ｚ
１、Ｘ２を同時に制御することで、ワーク８０の小径部
８１０の外周面８１２を外研ユニットの砥石７５０によ
り加工することができる。次に、研削ユニットを軸Ｂま
わりに１８０度旋回させて内研ユニット７６をワーク８
０側に対向させ、内周面８３０を加工する。加工の第１
工程が完了すると、ワーク８０を第２の主軸５５側へ受
け渡す。第２の主軸５５は、テーブル上を軸Ｚ２方向に
移動してワーク８０の小径部８１０を把持する。その後
第１の主軸３５のチャッキングを開放し、第２の主軸５
５は所定の位置まで後退する。

【００１７】図１６はこの状態を示し、ワークの大径部
８２０の外周面８２２を外研砥石７５０で加工する。こ
の加工の場合には、制御軸はテーブルの送り軸Ｚ１と、
第２の主軸５５の回転軸Ｃ２と、研削ユニット７０の送
り軸Ｘ２となる。

【００１８】本複合加工機械の研削ユニット７０は、ベ
ース７００に対して軸Ｂまわりに旋回割り出しが可能で
あるので種々の研削加工を達成できる。軸Ｂまわりの割
り出し角度を平面図上で反時計まわりを正方向とした場
合に、図１７は基準位置から−Ａ度旋回した状態を示
す。この割り出し位置で外研砥石７５０を使用して軸Ｚ
１、Ｘ２を同時に制御することにより、ワーク８１のテ
ーパー部８１５の外面を研削することができる。テーパ
ー角度は２Ａ度となる。図１８は研削ユニット７０の旋
回位置を基準位置（０度）に戻した状態を示す。この位
置では、ワーク８２に対してストレートな外周面又は内
周面の加工が達成される。

【００１９】図１９は研削ユニット７０をベース７００
に対して正方向にＡ度旋回した状態を示す。この位置で
外研砥石７５０を使用して、第２の主軸側に把持された
テーパー部８３５を研削加工する。テーパー角度は２Ａ
度となる。図２０は研削ユニット７０をベース７００に
対して正方向に９０度旋回した状態を示す。この位置で
は加工は実行しない。図２１は研削ユニット７０を鈍角
である角度Ｂ度まで旋回した状態を示す。内研ユニット
として第１の交換ユニット７６Ａを装備し、内研砥石７
７０Ａで第２の主軸に把持されたワーク８４のテーパー
面８４５を加工する。テーパー角度は２×（１８０度−
Ｂ度）となる。

【００２０】図２２は研削ユニット７０を１８０度旋回
した状態を示す。標準ユニット７６を装備することによ
り、第１の主軸に把持されたワーク８５の内周面８５５
を加工する。標準ユニット７６にかえて第１の交換ユニ
ット７６Ａを装着することにより、内研砥石７７０Ａを
使用して、第２の主軸に把持されたワーク８６の内周面
８６５を加工する。図２３は研削ユニット７０を１８０
度以上の角度Ｃ度に旋回した状態を示す。標準ユニット
７６を装着し、内研砥石７７０で第１の主軸で把持され
たワーク８７のテーパー内周面８７５が加工される。テ
ーパー角度は２×（Ｃ度−１８０度）となる。次に、内
研ユニットを軸Ｙ方向に移動制御して実行する加工方法
を説明する。

【００２１】図２４及び図２５は、円筒状のワーク８８
の端面に突出したキー８８２を研削加工する場合を示
す。ワーク８８は、第１の主軸３５に把持されており、
内研ユニットとしては標準ユニット７６が研削ユニット
７０に装備されている。内研ユニット７６を軸Ｙに沿っ
て、距離Ｙ１０だけシフトさせることにより、内研砥石
７７０によりキー８８２の両側面８８２Ａ、８８２Ｂを
研削加工することができる。

【００２２】図２６及び図２７は、シャフト状のワーク
８９の外周面にカム溝８９２を加工する場合を示す。第
１の主軸３５に把持されたワーク８９は、第１の回転軸
Ｃ１まわりに制御される。カム溝８９２の幅寸法は内研
砥石７７０Ｂの直径寸法より大なる寸法を有する。内研
ユニットとして、第２の交換ユニット７６Ｂを装備し
て、軸Ｙに沿って距離Ｙ２０だけシフトさせることによ
り、カム溝８９２の一方の壁面８９２Ａを加工する。カ
ム溝８９２の他方の壁面８９２Ｂを加工する際にも必要
な距離だけユニットを軸Ｙに沿ってシフトさせる。

【００２３】図２８はドレッシング装置を装備した第２
の主軸台５０の平面図、図２９は正面図である。ドレッ
シング装置５２は、第２の主軸台５０のケーシング５０
０のうちの、研削ユニットに対向する壁面５０２に固着
される。第２の主軸台５０は、テーブル２０上に設けた
案内面２１にリニアガイド２２０を介して摺動自在に支
持されており、第２の主軸台は第２の主軸５５が第１の
主軸３５との間でワークの受け渡しを実行する際に、案
内面上を移動する。加工時やドレッシング時には、テー
ブル２０全体の移動が制御される。

【００２４】図３０はドレッシング装置５２により外研
砥石７５０のドレッシングを実行する方法と手段を示
す。ドレッシング装置５２は、第２の主軸台５０のケー
シング５００の壁面５０２に固着される本体５２０を有
する。本体５２０は平面形状がほぼ矩形にケーシングか
ら突出し、３本のドレッシング部材を備える。本体５２
０の先端は第１の傾斜面５２２に形成され、この先端の
傾斜面５２２に垂直に第１のドレッシング部材５３０が
埋め込まれる。ドレッシング部材５３０は、先端部にダ
イヤモンド等を有する。第１のドレッシング部材５３０
は、外研砥石７５０の外周面７５２をドレッシングす
る。ドレッシングの際の砥石の送り方向は矢印で示され
る。本体５２０の一方の側面には第２の傾斜面５２４が
形成され、第２の傾斜面５２４に垂直に第２のドレッシ
ング部材５３２が埋め込まれる。第２のドレッシング部
材５３２は、外研砥石７５０の第１の側面７５４をドレ
ッシングする。ドレッシングの際の砥石の送り方向は矢
印で示される。本体５２０の他方の側面には、第３の傾
斜面５２６が形成され、第３の傾斜面５２６に垂直に第
３のドレッシング部材５３４が埋め込まれる。第３のド
レッシング部材５３４は、外研砥石７５０の第２の側面
７５６をドレッシングする。ドレッシングの際の砥石の
送り方向は矢印で示される。

【００２５】図３１は、内研砥石のドレッシング工程を
示す。先述したように、内研ユニットとして、駆動軸の
向きが１８０度異なるユニットを交換自在にしてある。
標準の内研ユニットの内研砥石７７０の外周面７７２
は、第１のドレッシング部材５３０によりドレッシング
される。内研砥石７７０の側面７７４は、第２のドレッ
シング部材５３２によりドレッシングされる。スピンド
ルに対する内研砥石の取付方向を１８０度変更した交換
ユニットにあっては、内研砥石７７０Ａの外周面７７２
Ａを第１のドレッシング部材５３０によりドレッシング
し、側面７７４Ａを第３のドレッシング部材５３４によ
りドレッシングする。なお、内研砥石の場合には、ワー
クとの接触面がドレッシングする面とは反対側になるこ
とがある。この場合には、例えばドレッシング装置の本
体５２０に穴を設け、この穴内にドレッシング部材を配
設する構成としてもよい。本装置は以上のように、第２
の主軸台５０にドレッシング装置５２を装備したので、
ドレッシング装置５２をマニュアルにより操作する必要
はなくなり、ドレッシング工程の自動化を達成すること
ができる。さらに、ドレッシング装置５２は、３方向へ
突出する３基のドレッシング部材５３０、５３２、５３
４を有するので、外研砥石及び内研砥石の外周面と両側
面を効率よくドレッシングすることができる。

【００２６】本発明は以上のような機能を備えた複合加
工機械にあって、ドレッシングに伴う砥石の寸法データ
を自動的に更新し、ＮＣプログラムの内容を変更するこ
となく、自動加工を継続するものである。図３２はＮＣ
加工プログラムの作成に必要な砥石のツールデータを示
す説明図、図３３は砥石の詳細を示す側面図である。主
軸の中心線上に設定されるワーク基準原点Ｗｏに対し
て、砥石７５０のカッテイングポイントＰＡの座標位置
が軸Ｚと軸Ｘの値として入力される。この際に、Ｘの値
はワークの直径に対応する値としてセットされる。砥石
７５０の周縁７５０Ａを自動ドレッシングすることによ
り砥石のカッテイングポイントはＰＡからＰＢに移行す
る。この際に、ドレッシング経路ＤＲの寸法は、ＮＣ装
置が管理しているので、データを自動的に得ることがで
きる。そこで、砥石データのカッテイングポイントＰＢ
の座標位置を更新することで、ＮＣプログラムを変更す
ることなく、加工が継続できる。

【００２７】図３４は砥石のデータを管理する制御ブロ
ックを示す。主制御部９００は、バス９１０を介してキ
ーボード９１２や送り軸の制御部９５０、９６４、９６
６等に連結されるとともに、マザートロールプログラム
部９８２、ＥＩＡ／ＩＳＯプログラム部９８４、マクロ
プログラム部９８０、工具（砥石）データメモリー９８
６を備える。マクロプログラム部９８０では砥石の寸法
データを工具データメモリー９８６から読み込むととも
に、砥石にドレッシングが施されたときには、ドレッシ
ング部材の位置からドレッシング済みの砥石の寸法デー
タを計算し、工具データメモリー９８６へ更新された砥
石のデータを書き込む。図３５は外研砥石７５０の３ヵ
所の寸法データＰ１、Ｐ２、Ｐ３を示す図である。第１
の点Ｐ１は、外研砥石７５０の外周面の一方の端部の軸
Ｘ、Ｚ上の座標（ＧＤ１、ＧＤ２）であり、第２の点Ｐ
２は、外周面の他方の端部の座標（ＧＤ１、ＧＤ３）で
ある。第３の点Ｐ３はＰ１と同じＺ軸上の内周側の端部
の座標（ＧＤ４、ＧＤ２）である。

【００２８】図３６は内研砥石７７０の３ヵ所の寸法デ
ータＰ１、Ｐ２、Ｐ３を示す。内研砥石７７０の場合も
外研砥石７５０と同様に、ワークの研削に使用する砥石
面を規定するのに必要な座標位置のデータが指定され
る。図３７はドレッシング装置５２の本体５２０にとり
つけらた３本のドレッシング部材５３０、５３２、５３
４の刃先位置Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の軸Ｘ，Ｚ上の座
標を示す。第１のドレッシング部材５３０は、砥石７５
０、７７０の外周面のドレッシングを実行する。そこ
で、第１のドレッシング部材５３０の刃先位置Ｐ１１
（Ｄ１Ｘ、Ｄ１Ｚ）を知り、研削ユニットの軸Ｘ上の位
置をＮＣにより検出することにより、ドレッシング後の
外周面の軸Ｘ上の座標を得ることができる。

【００２９】第２のドレッシング部材５３２は、砥石７
５０、７７０の側面である位置Ｐ１から位置Ｐ３までを
ドレッシングする。したがって、第２のドレッシング部
材５３２の刃先位置Ｐ１２の座標（Ｄ２Ｘ、Ｄ２Ｚ）を
知り、テーブルの軸Ｚ上の位置と研削ユニットの軸Ｘ上
の位置をＮＣにより検出することにより位置Ｐ１、Ｐ３
の座標を得ることができる。同様の手法により、第３の
ドレッシング部材５３４の刃先位置Ｐ１３の座標（Ｄ３
Ｘ、Ｄ３Ｚ）を知り、ドレッシングを実行することによ
り、砥石の位置Ｐ２の座標（ＧＤ１、ＧＤ３）を確定す
ることができる。図３８は、あるツール（砥石）番号に
対応する砥石の形状、寸法を規定する引数Ｃ（位置Ｐ
１、Ｐ２、Ｐ３の座標）を表す表である。本装置は、砥
石のドレッシングを自動的に実行するとともに、ドレッ
シング後の砥石の寸法をＮＣにより自動的に計測してメ
モリー内のデータを更新する。この際に砥石の外径は直
径寸法として記憶される。加工は、新たな砥石データに
より加工プログラムを自動的に修正して実行される。以
上の処理により、研削加工の自動化が達成される。

【００３０】本装置は、以上の構成を有する複合加工機
械において、ワークの寸法と、加工位置を旋削ミルユニ
ットに装着したタッチセンサツールで検知し、この情報
に基いて研削加工ユニットを制御してエアカット時間を
短縮するものである。図３９は本装置のブロック図であ
る。旋削ミルユニット６０のタレット式の刃物台６５に
は、タッチセンサツール６５２が装着される。タッチセ
ンサツール６５２は、その先端のプローブ６５３がワー
クに接触すると、信号を発する。この信号はタッチセン
サ制御部９１９を介して計測処理部９１８へ送られる。
図５７はタッチセンサツールの詳細を示す。タッチセン
サツール６５２は、交換ツールの一種としてタレット刃
物台６５に用意されている。図５７の左側に示すタッチ
センサツール６５２は、プローブ６５３の軸線が第１の
主軸３５の軸線に対して直交して配設されたものであ
る。このタッチセンサツール６５２は第１の主軸３５又
は第２の主軸５５のチャックワークや、第１の主軸３５
と第２の主軸５５が共同してワークを把持するシャフト
ワークの外径と端面の計測を行なう。図５７の右側に示
すタッチセンサツール６５２Ａは、プローブ６５３Ａの
軸線が第１の主軸に対して平行に配設されたものであ
る。このタッチセンサツール６５２Ａは、第１の主軸３
５のチャックワークにおける外径や内径の計測を行な
う。なお、プローブ６５３Ａの向きを１８０度変更した
タッチセンサツールを用意し、第２の主軸５５のチャッ
クワークの外径や内径の計測を行なうことができる。テ
ーブル上に固定された、第１の主軸台３０の第１の主軸
３５にはワーク８０が把持され、研削加工を受ける。第
２の主軸台５０の第２の主軸５５にワーク８０を移して
研削加工することもできる。プログラムメモリ９２２
は、ＥＩＡ／ＩＳＯメモリ９２２Ａ、マザトロールメモ
リ９２２Ｂ、マクロメモリ９２２Ｃを有する。装置を構
成する他の要素は、図１０に示すものと同様である。

【００３１】図４０は、ワーク寸法、位置の検出プログ
ラムの概要を示す。測定用マザトロールプログラム２０
００は、ステップ２０１０で位置検出マクロプログラム
２０５０を呼び出す。位置検出マクロプログラムは、ス
テップ２１００で計測を開始し、ステップ２１１０で刃
物台のタッチセンサツールを割り出す。ステップ２１２
０でタッチセンサツールをワークに向けて送り、ワーク
に接触すると、ステップ２１３０で送りを停止する。ス
テップ２１４０で接触位置の座標を読み込み、ステップ
２１５０で計測を終了する。ステップ２１６０で結果を
処理し、ステップ２１７０で位置データを書き込む。測
定用マザトロールプログラム２０００はステップ２０２
０でデータの入力を行なう。この結果は加工用マザトロ
ールプログラム２３００へ送られる。加工用マザトロー
ルプログラム２３００は、ステップ２３１０で加工マク
ロプログラム２４００を呼び出す。位置検出マクロプロ
グラム２０５０で得られた位置データは、段取りデータ
２３５０の軸Ｚ方向のオフセット２３５１に送られると
ともに、加工用マザトロールプログラム２３００のステ
ップ２３２０の空研開始点のデータとして送られる。

【００３２】図４１以下はワーク基準原点ＷＯに対する
ワークのオフセット量を測定する原理を説明するもので
ある。図４２はタッチセンサツール６５２で第１の主軸
３５が把持したワーク８０の外径寸法Ｄ１を計測し、研
削開始点を検出する状態を示す。図４３はワーク８０の
端面８０１やフランジ端面８０２にタッチセンサツール
６５２を接触させてワーク基準原点ＷＯからの軸Ｚ上の
オフセット量を計測する状態を示す。図４４は第１工程
で研削加工済のフランジ端面８０５を測定し、反対面８
０６の加工寸法の管理を行う状態を示す。図４５はワー
ク８０の外径寸法を計測する際に、ワーク８０に熱処理
によるテーパが生じている場合には、軸Ｚ上の位置によ
りデータが変化することを示す。図４６は、チャックワ
ーク８０の軸線が熱処理により曲った場合を示す。図４
７はシャフトワーク８０の軸線が熱処理により曲った場
合を示す。いずれの場合にも、計測位置によりデータは
変化するので、軸Ｚ方向へタッチセンサツールを移動し
たり、ワークを回転させて位置を検出する必要がある。

【００３３】図４８は処理のフローを示す。ステップ３
０００で自動運転をスタートし、ステップ３０１０でタ
レット刃物台のタッチセンサツールを選択する。ステッ
プ３０２０で軸Ｚ上の検出位置へ移動し、ステップ３０
３０でワークを把持した主軸を０度位置に割出す。ステ
ップ３０４０で刃物台を軸Ｘに沿ってワークに近づけ、
位置を検出する。ステップ３０５０で刃物台をワークか
ら離し、ステップ３０６０で主軸を９０度位置に割出
す。ステップ３０７０で再度刃物台をワークに近づけ、
位置を検出する。以後、必要に応じて主軸を１８０度、
２７０度位置に割出してワーク外径を検出する。また、
軸Ｚ上の位置を変えて同上のステップをくり返すことも
できる。ステップ３０８０で旋削ミルユニットの刃物台
を原点へ戻し、ステップ３０９０で研削ユニットを軸Ｘ
に沿ってワークへ近づけ、ステップ３１００で外研ユニ
ットによる研削ユニットをスタートする。

【００３４】次にワークの端面のＺ軸方向の位置を検出
する場合を説明する。図４９はチャックワーク８０の場
合を示し、ワーク８０の端面８０１やフランジ端面８０
２にタッチセンサツール６５２を接触させて位置を検出
する。図５０はワーク８０を両センター３５１、５５１
で支持する場合を示す。ワーク８０のフランジ端面８０
３を研削加工する前に位置を検出する。図５１は端面８
０３の軸Ｚ方向の位置が正規の位置ａに一致する場合を
示す。図５２は、センター３５１に係合するワークのセ
ンター穴８０７が過大な場合を示し、端面８０３の位置
検出をしないと、外研砥石７５０は、軸Ｚ上でａからｂ
までの間をエアカットしてしまう。図５３は、センター
穴が過小な場合を示し、端面８０３の位置検出をしない
と外研砥石７５０は、軸Ｚ上のａ点へ向う早送り速度の
ままで、ｃ点で端面８０３に衝突してしまう。

【００３５】図５４は軸Ｚ上の端面位置を検出するフロ
ーを示す。ステップ４０００で自動運転はスタートし、
ステップ４０１０で刃物台のタッチセンサツールが選択
される。ステップ４０２０でタッチセンサツールが検出
位置へ移動し、ステップ４０３０でワークを把持した主
軸を０度位置に割出す。ステップ４０４０でタッチセン
サツールが軸Ｚに沿って移動してワークの端面位置を検
出する。ステップ４０５０で刃物台を原点に復帰させ、
ステップ４０６０で研削ユニットによる研削加工をスタ
ートする。次に、図５５は前工程で研削仕上したフラン
ジの一方の端面を基準として他方の端面を研削加工し、
かつフランジの幅寸法を管理する方法を示す。ワーク８
０の第１の端面８０５は第１工程で研削仕上され、ワー
クを反転してセンター支持した状態を示す（Ａ）。ワー
ク８０の第１の端面８０５の位置をタッチセンサツール
６５２で、検出し（Ｂ）、軸Ｚ上の基準面から距離デー
タＨ１を得る（Ｃ）。次にタッチセンサツール６５２を
第２の端面８０６側へ移動し（Ｄ）、端面８０６の基準
面からの距離データＨ２を得る（Ｅ）。外研砥石７５０
による端面加工を開始し（Ｆ）、第１の端面８０５から
第２の端面８０６までの長さ寸法Ｈを管理する（Ｇ）。

【００３６】図５６は処理のフローを示す。ステップ５
０００で自動運転はスタートし、ステップ５０１０で刃
物台のタッチセンサツールが選択される。ステップ５０
２０でタッチセンサツールが基準面である第１の端面８
０５の検出位置へ移動し、ステップ５０３０で端面位置
を検出する。ステップ５０４０でタッチセンサツールは
端面から後退し、ステップ５０５０で加工面である第２
の端面８０６の検出位置へ移動する。ステップ５０６０
で加工面の位置を検出し、ステップ５０７０で刃物台は
原点位置へ復帰する。次に、ステップ５０８０で研削ユ
ニットによる研削加工がスタートし、加工端面の寸法を
管理しつつ加工が実行される。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上のように、工具交換可能な
刃物台をもつ旋削ミルユニットと研削ユニットを備えた
複合加工機械にあって、刃物台に寸法及び位置検出手段
を用意して主軸に把持されたワークの軸Ｘ、軸Ｚ上の位
置を検出する。このデータに基いて加工プログラム原点
はシフトされ、研削加工始点が決められる。したがっ
て、砥石は最小のエアカットで研削加工を開始すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合加工機械の平面図。

【図２】正面図。

【図３】制御軸を示す平面図。

【図４】正面図。

【図５】図３のＨ矢視図。

【図６】図３のＫ矢視図。

【図７】研削ユニットの平面図。

【図８】図７のＭ矢視図。

【図９】研削ユニットの旋回機構を示す説明図。

【図１０】制御装置のブロック図。

【図１１】研削ユニットの詳細を示す説明図。

【図１２】内研ユニットの第１の交換ユニットを示す説
明図。

【図１３】内研ユニットの第２の交換ユニットを示す説
明図。

【図１４】ワークの断面図。

【図１５】研削加工の第１工程を示す説明図。

【図１６】研削加工の第２工程を示す説明図。

【図１７】研削ユニットの第１の旋回位置を示す説明
図。

【図１８】研削ユニットの第２の旋回位置を示す説明
図。

【図１９】研削ユニットの第３の旋回位置を示す説明
図。

【図２０】研削ユニットの第４の旋回位置を示す説明
図。

【図２１】研削ユニットの第５の旋回位置を示す説明
図。

【図２２】研削ユニットの第６の旋回位置を示す説明
図。

【図２３】研削ユニットの第７の旋回位置を示す説明
図。

【図２４】内研ユニットの軸Ｙに沿う移動制御を示す説
明図。

【図２５】内研ユニットの軸Ｙに沿う移動による加工を
示す説明図。

【図２６】内研ユニットの軸Ｙに沿う移動制御を示す説
明図。

【図２７】内研ユニットの軸Ｙに沿う移動による加工を
示す説明図。

【図２８】ドレッシング装置の平面図。

【図２９】ドレッシング装置の側面図。

【図３０】外研砥石のドレッシングを示す説明図。

【図３１】内研砥石のドレッシングを示す説明図。

【図３２】砥石のツールデータを示す説明図。

【図３３】砥石の側面図。

【図３４】制御のブロック図。

【図３５】外研砥石の説明図。

【図３６】内研砥石の説明図。

【図３７】ドレッシング装置の説明図。

【図３８】ツールデータの表。

【図３９】制御装置のブロック図。

【図４０】プログラムの概要を示す説明図。

【図４１】座標を示す説明図。

【図４２】軸Ｘ方向の位置検出を示す説明図。

【図４３】軸Ｚ方向の位置検出を示す説明図。

【図４４】ワークの加工済の基準面の検出を示す説明
図。

【図４５】ワークの外径寸法の検出を示す説明図。

【図４６】ワークの外径寸法の検出を示す説明図。

【図４７】ワークの外径寸法の検出を示す説明図。

【図４８】処理のフロー図。

【図４９】ワークの軸Ｚ方向の検出を示す説明図。

【図５０】ワークの軸Ｚ方向の検出を示す説明図。

【図５１】加工開始点を示す説明図。

【図５２】センター穴によるワーク位置の変化を示す説
明図。

【図５３】センター穴によるワーク位置の変化を示す説
明図。

【図５４】処理のフロー図。

【図５５】ワークの基準面を検出して加工する手順を示
す説明図。

【図５６】処理のフロー図。

【図５７】タッチセンサツールの詳細図。

【符号の説明】

１ 複合加工機械 １０ ベッド １２ 第１の案内面 １４ 第３の案内面 １６ 第４の案内面 ２０ テーブル ３０ 第１の主軸台 ３５ 第１の主軸 ５０ 第２の主軸台 ５２ ドレッシング装置 ５５ 第２の主軸 ６０ 旋削ミルユニット ６５ タレット式刃物台 ７０ 研削ユニット ７１ 第５の案内面 ７４ 外研ユニット ７６ 内研ユニット ８０ ワーク ９０ 制御装置 ５２０ ドレッシング装置本体 ５３０ 第１のドレッシング部材 ５３２ 第２のドレッシング部材 ５３４ 第３のドレッシング部材 ６５２ タッチセンサツール ７００ 研削ユニットのベース ７２０ 旋回台 ７５０ 外研砥石 ７７０ 内研砥石

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッドと、ベッド上に配設される第１の
   直線案内面に摺動自在に支持されて制御されるテーブル
   と、テーブル上にとりつけられる第１の主軸台と、第１
   の主軸台に装備されて第１の回転軸まわりに制御される
   第１の主軸と、テーブル上に第１の直線案内面に平行に
   配設される第２の直線案内面に摺動自在に支持されて制
   御される第２の主軸台と、第２の主軸台に装備されて第
   １の回転軸と同心の第２の回転軸まわりに制御される第
   ２の主軸と、ベッド上に第１の直線案内面に直交して配
   設される第３の直線案内面に摺動自在に支持されて制御
   されるタレット式の刃物台を有する旋削ミルユニット
   と、ベッド上に第３の直線案内面に平行に配設される第
   ４の直線案内面に摺動自在に支持されて制御される研削
   ユニットと、制御装置を備え、当該加工機内に寸法及び
   位置検出手段を装備するとともに、主軸が把持する加工
   物に検出手段が接触することにより加工物の寸法及び位
   置を検出する複合加工機械。
2. 【請求項２】 検出された加工物の寸法及び位置のデー
   タに基いて、研削ユニットによる研削加工開始点を演算
   する手段を備えてなる請求項１記載の複合加工機械。
3. 【請求項３】 主軸台に研削ユニットの砥石のドレッシ
   ング装置を設けるとともに、砥石の寸法を管理する手段
   を備えてなる請求項２記載の複合加工機械。