JPH11212618A - Ｎｃ旋盤のワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋盤にランダムに供給された複数種のワーク
に対し、当該ワークに対応する加工を自動的に行う。 【解決手段】 旋盤を制御する数値制御装置に加工形状
の異なる複数の加工プログラムを登録し、タレット４に
ワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワーク１４を装填
し、刃物台５を移動する送りモータ７、８の出力トルク
を制限した状態でその負荷を監視しながら刃物台５をワ
ーク１４に向けて移動し、送りモータ７、８の負荷が設
定レベルを超えたときの刃物台５の位置を数値制御装置
で読み取り、刃物台の位置に対応する数値範囲と前記登
録した複数の加工プログラムのうちの１個とを対応させ
た分岐命令を実行することにより、前記登録した加工プ
ログラムの１個を選択して実行する。ワーク形状によっ
ては、送りモータの負荷に代えて主軸回転モータの負荷
を検出し、負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位相
から加工プログラムを選択することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、数値制御（Ｎ
Ｃ）装置で制御された旋盤のワーク加工方法に関するも
ので、形状の異なるワークを混在して順次旋盤に供給し
たときに、それぞれのワーク形状に応じた加工を行うこ
とを可能にした旋盤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ旋盤でワークの加工を行うときは、
加工に必要な工具をタレットに装着し、これらの工具の
先端命令を含む加工プログラムを予めＮＣ装置に登録し
て旋盤にワークを装填した後、登録した加工プログラム
を実行することにより加工を行う。ＮＣ旋盤の加工プロ
グラムを交換することにより各種形状のワークの加工が
可能で、通常の加工現場においては、加工すべきワーク
の種類と数と納期とを勘案して、各旋盤毎に加工計画を
立て、その計画に従って加工を実行する。ワークの自動
供給装置（ローダ）を備えた旋盤においては、ＮＣ装置
に加工に使用するプログラムと当該加工プログラムによ
って加工するワークの個数とを登録することによって、
同一形状の所定個数のワークを連続して加工することが
できる。夜間に無人で複数種のワークを加工するような
場合には、ＮＣ装置に複数の加工プログラムを登録し、
使用する加工プログラムとその繰返し回数と順序とを指
定しておき、一方加工前ワークを待機させておくワーク
ストッカには、ＮＣ装置に指定した加工順序と数に応じ
て、それに対応するワークを順序良く並べた状態でワー
クの加工を開始する。またオペレータの就業時間内でオ
ペレータが旋盤のそばにいるような場合には、旋盤にワ
ークをランダムに供給し、オペレータが供給されたワー
クを見て、操作盤から実行する加工プログラムを指定し
たうえで１個ずつ加工を行うこともある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】旋盤に形状の異なるワ
ークをランダムに供給して、供給されたワークに対応す
る加工プログラムをオペレータに選択させて加工を行う
方法は、オペレータがいない夜間の無人運転時には行う
ことができず、オペレータがワークのそばを離れられな
いため、オペレータの作業負担が大きい。複数種のワー
クの加工プログラムと繰返し回数を予め設定して、複数
種のワークの連続加工を行う方法は、長時間の自動加工
を実現でき、オペレータに負担をかけることもないが、
加工前の段取りを誤ると、途中で機械が停止したり、工
具を破損したり、多数の加工不良品を製造するというよ
うなことが起こる。すなわちＮＣ装置に設定した加工の
順序とワークストッカに準備したワークの数や順序とに
不一致があると、ワークに工具を当接させて工具を折損
したり、寸法の小さいワークを加工して不良品を発生さ
せたりする。このような重大な事故の発生は、送りモー
タや主軸モータの負荷を検出して、瞬時に機械を停止さ
せるという処理で回避することができるが、そのような
処理を講じても、機械が途中で停止して予定した加工が
完了しないという問題を回避できない。

【０００４】この発明は、旋盤に供給されたワークの種
類を判別するための特別な装置を設けることなく、旋盤
にランダムに供給された複数種のワークに対して、それ
ぞれのワークに応じた加工を自動的に行うことができる
技術手段を得ることを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のＮＣ旋盤のワ
ーク加工方法は、旋盤を制御する数値制御装置に加工形
状の異なる複数の加工プログラムを登録し、タレット４
にワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワーク１４を装
填し、刃物台５を移動する送りモータ７、８の出力トル
クを制限した状態でその負荷を監視しながら刃物台５を
ワーク１４に向けて移動し、送りモータ７、８の負荷が
設定レベルを超えたときの刃物台５の位置を数値制御装
置で読み取り、刃物台の位置に対応する数値範囲と前記
登録した複数の加工プログラムのうちの１個とを対応さ
せた分岐命令を実行することにより、前記登録した加工
プログラムの１個を選択して実行することを特徴とする
ものである。

【０００６】また請求項２のＮＣ旋盤のワーク加工方法
は、旋盤を制御する数値制御装置に加工形状の異なる複
数の加工プログラムを登録し、タレット４にワーク検出
部材１２を装着し、旋盤にワーク１４を装填し、ワーク
検出部材１２をワーク１４の近接位置に進出させ、刃物
台５を停止して主軸回転モータの出力トルクを制限した
状態でその負荷を監視しながら主軸を低速回転し、主軸
回転モータの負荷が設定レベルを超えたときの主軸の位
相を数値制御装置で読み取り、主軸の位相に対応する数
値範囲と前記登録した複数の加工プログラムのうちの１
個とを対応させた分岐命令を実行することにより、前記
登録した加工プログラムの１個を選択して実行すること
を特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態を概
念的に示す説明図である。旋盤にワークが供給されて加
工動作を開始すると、まずＮＣ装置はタレット４に装着
したワーク検出部材１２を割り出し、ワーク検出部材１
２をワーク１４ａ、１４ｂに接近させた後、刃物台を移
動させる送りモータの出力トルクを低く制限した状態す
なわちワーク検出部材１２がワーク１４ａ，１４ｂに当
接したときに、刃物台が容易に停止する程度のトルクで
刃物台をワークに向かって移動させる。ワーク検出部材
１２がワーク１４ａ，１４ｂに当接すると、送りモータ
の負荷電流や後述する位置偏差が増大するから、そのと
きの刃物台の位置をＮＣ装置から読み取ることができ、
その停止位置からワークの寸法や形状を測定することが
できる。

【０００８】ＮＣ装置はこの測定したワークの寸法に応
じて、対応する加工プログラムを実行する。すなわち測
定された寸法が第１の寸法範囲であれば、それに対応さ
せた第１の加工プログラムを実行して加工を行い、第２
の寸法範囲であれば、それに対応する第２の加工プログ
ラムを実行してワークを加工する。もしワークの寸法が
設定された寸法範囲のいずれにも該当しなければ、アラ
ーム処理を行う。このアラーム処理はたとえばワークの
加工を行わないで、そのまま機外へ排出するというよう
な処理である。以上の図１に開始から終了で示された手
順を自動的に繰り返すことにより、複数ワークの加工を
順次行う。図１には供給されたワーク１４ａ，１４ｂの
長さに応じて登録された２種類の加工プログラムを選択
的に実行することにより、２種類のワークの加工が行わ
れる例が模式的に示されている。すなわち装填されたワ
ーク１４ａの長さが長いときは、第１の加工プログラム
を実行して図１に１５ａで示す形状のワークを加工し、
ワーク１４ｂの長さが短いときは、第２の加工プログラ
ムを実行して図１に１５ｂで示す形状の第２のワークを
加工するのである。

【０００９】図１に示した例は、ワークの長さすなわち
旋盤の主軸方向（Ｚ軸方向）の寸法を計測することによ
り、加工プログラムの選択を行うものであるが、図２に
示すように、ワークの所定位置における主軸直角方向
（Ｘ軸方向）の寸法を測定して、加工プログラムの切換
えを行うこともできる。また図３に示すように、ワーク
の主軸まわり（Ｃ軸方向）の形状を検出して、加工プロ
グラムの選択を行うようにすることもできる。図２は、
タレット４に装着したワーク検出部材１２を、刃物台の
Ｘ軸送りモータ８の出力トルクを制限した状態で矢印４
１の方向に移動して、ワーク１４ｃ、１４ｄとワーク検
出部材１２とが当接して、刃物台が停止した位置からワ
ークの径を測定して、その測定範囲に対応する加工プロ
グラムを実行することにより、図２の１５ｃ、１５ｄで
示す形状の加工を選択的に行う例を示したものである。
また図３は、ワークの外周に設けた切欠部ないし凹部に
ワーク検出部材１２を進出させ、主軸モータの出力トル
クを制限した状態で、主軸モータを図の矢印４２で示す
ように低速回転し、ワーク１４ｅ、１４ｆとワーク検出
部材１２とが当接して、主軸回転が停止した位置の主軸
の位相を測定することにより、ワーク形状を検出して検
出したワーク形状に対応させた加工プログラムを実行す
ることにより、１５ｅ、１５ｆで示す２種類の形状の加
工を選択的に行う例を示したものである。次に図４及び
図５を参照してこの発明のより具体的な実施態様を説明
する。この第２の実施態様のものにおいては、刃物台送
りモータや主軸モータのサーボ制御系で発生する位置偏
差の増大を利用して、タレットに装着したワーク検出部
材とワークとの当接を検出している。

【００１０】図４は刃物台のＺ軸送りモータを例にし
て、サーボ系の位置偏差の増大を検出する手段を示すブ
ロック図である。旋盤の主軸１は図示されていないベッ
ドと実質上一体の主軸台２に軸支されており、その先端
にチャック３が装着されている。タレット４を備えた刃
物台５は、主軸方向（Ｚ軸方向）に摺動自在なスライド
台６に主軸直角方向（Ｘ軸方向）に摺動自在に装着さ
れ、スライド台６及び刃物台５にはそれぞれＺ軸方向送
りモータ７及びＸ軸方向送りモータ８によって正逆転駆
動される送りネジ９及び１０が螺合している。タレット
４にはその工具装着ステーションの一箇所に、正確な外
形寸法に加工した丸棒よりなるワーク検出部材１２が装
着されている。Ｚ軸方向及びＸ軸方向送りモータ７、８
はサーボ制御装置２１によって制御されている。

【００１１】サーボ制御装置２１は差分検出器２４、補
償回路２５及びパワーアンプ２６を備えており、差分検
出器２４はＮＣ装置２２から与えられる位置指令ａと送
りモータ７に装着されたパルスエンコーダ１３から与え
られる位置フィードバック信号ｂとの差信号（位置偏
差）ｃを補償回路２５に与え、補償回路２５は位置偏差
ｃに基づく速度指令を算出して、速度フィードバック信
号との差信号をパワーアンプ２６に与えている。パワー
アンプ２６から出力される電流は、最大電流設定器２７
の設定値で制限される。ＮＣ装置２２はこの設定値を必
要なタイミングで増減する。図４にはＺ軸方向送りモー
タ７のサーボ制御系のみが示されているが、Ｘ軸方向送
りモータ８及び図示されていない主軸割出モータも同様
な制御系により同様に制御されている。差分検出器２４
から出力される位置偏差ｃは、位置偏差検出手段３１で
検出されている。一方位置偏差の増減を検出する際の比
較対象となる設定レベルｄは、位置偏差設定手段３２に
設定され、プラス側とマイナス側の設定値＋ｄと−ｄが
個別に設定される。比較器３３は検出された位置偏差ｃ
が設定値ｄに達したときに制御出力ｅを出力する。ＮＣ
装置２２は制御出力ｅが出力されたときの刃物台５の座
標（制御対象が主軸割出モータのときは主軸の位相）を
読み取ってメモリに記憶する。

【００１２】位置偏差検出手段３１、位置偏差設定手段
３２及び比較手段３３は、実際にはＮＣ装置２２のプロ
グラムとして構成される。サーボ制御装置２１から位置
偏差ｃを取り出すことができないときは、ＮＣ装置２２
の位置指令ａとパルスエンコーダ１３等の位置フィード
バック信号ｂを位置偏差検出手段３１に入力し、その差
分として位置偏差ｃを検出する。

【００１３】以上はモータの負荷が設定レベルを超えた
ことを検出する方法としては、上記位置偏差の増大を検
出する方法のほかに、モータを流れる電流値の増大によ
って検出する方法も可能であるが、上記位置偏差を用い
る方法は、正確な負荷検出が可能で、この発明の実施に
適している。

【００１４】以上のようにして検出された刃物台の位置
や主軸の位相またはこれらから演算されるワークの寸
法、形状、範囲に対応する加工プログラムの選択命令
は、ＮＣ装置のＧコードに設定される。このＧコード命
令はたとえば次に示すような５つのパラメータを持った
命令として提起される。

【００１５】ここで、Ａ ：ワーク検出時のサーボモ
ータ軸トルク制限値 Ｂ ：動作パターン：１はＸ軸、２はＺ軸、３はＣ
軸、４はＹ軸、５はＢ軸方向の寸法範囲であることを示
す。 Ｃ ：ワーク検出時の送り速度 Ｉ ：ワーク位置の範囲指定（始点） Ｊ ：ワーク位置の範囲指定（終点） Ｋ ：呼出を行うプログラム番号

【００１６】たとえば次式の命令 Ｇ３１１ Ｂ２．Ｃ５０．Ｉ０．Ｊ−１０．Ｋ５００
１．Ｉ−１０．Ｊ−２０．Ｋ５００２．Ｉ−２０．Ｊ−
３０．Ｋ５００３． は、ワークの絶対座標系におけるワーク検出位置が０か
ら−１０の範囲にあるときは、５００１番地の加工プロ
グラムをコールし、−１０から−２０の範囲にあるとき
は、５００２番地の加工プログラムをコールし、−２０
から−３０の範囲にあるときは、５００３番地の加工プ
ログラムをコールする分岐命令を示している。

【００１７】図５は上述した位置偏差及び分岐命令を用
いる場合のこの発明の方法の実行手順を示すフローチャ
ートの例を示したものである。まずワークを旋盤のチャ
ックにローディングし（Ｓ１）、タレットを介してワー
ク検出部材を割り出し（Ｓ２）、割り出したワーク検出
部材を最初の計測開始位置へ移動する（Ｓ３）。次にモ
ータの軸トルクを制限して（Ｓ４）、計測移動すなわち
刃物台の低速移動または主軸の低速回転を開始する（Ｓ
５）。この移動途中にモータの軸負荷が一定のレベルを
超えたとき、すなわち位置偏差が増大して設定レベルを
超えたときは、その検出ステップＳ６から分岐して軸ト
ルクの制限を解除し（Ｓ７）、ワーク検出部材を退避さ
せて（Ｓ８）、分岐命令で指定された加工プログラムを
呼び出して実行することにより、当該ワークの加工を行
う（Ｓ９）。

【００１８】軸トルクを制限した状態での低速での計測
移動（Ｓ５）が、所定の計測終了位置すなわち前記計測
命令のＪパラメータで設定した位置まで行われたにも係
わらず、その間に軸負荷の増大が検出されなかったとき
は（Ｓ１０）、軸トルクの制限を解除し（Ｓ１１）、次
の計測範囲があるかどうかの判定ステップＳ１２に戻
る。この判定ステップＳ１２は、分岐命令に設定された
すべての分岐条件の計測が行われたかどうかを判定する
ステップである。すなわち前述した分岐命令にワークの
計測範囲が３つ指定されていれば、すなわちワーク形状
に応じて３つの加工プログラムのうちの１個を選択する
ような分岐命令であれば、ステップＳ３からステップＳ
６及びステップ１０、１１までの手順を３回実行しても
ステップＳ６でのワークの検出による分岐が起こらなか
ったときに判定ステップＳ１２で制御がアラーム処理ス
テップＳ１３へ分岐し、ディスプレイに警告メッセージ
を表示して機械を停止させるか、あるいは加工プログラ
ムを実行しないでワークをそのまま排出し、次のワーク
のローディングを行う。

【００１９】このような手順で加工を行うことにより、
たとえば複数種のワークを夜間に無人で加工する場合な
どにワークストッカにワークをランダムに並べておいて
も、工作機械側で供給されたワークの形状寸法に応じた
加工プログラムを選択して加工を行ってくれるので、Ｎ
Ｃ装置側には加工するワークの個数を設定する必要がな
くなり、またワークストッカ側ではワークをその形状別
に分けて整列させるという作業が必要でなくなり、しか
もＮＣ装置に設定した内容とワークストッカに搭載した
ワークとの間にずれがあることにより、機械が停止して
所定数のワークの加工が行われなかったり、不良品が加
工されるというような事態を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を概念的に示す第１実施態様の
説明図

【図２】ワークの検出方向の第２例を示す説明図

【図３】ワークの検出方向の第３例を示す説明図

【図４】位置偏差を用いるワーク検出のブロック図

【図５】この発明の方法を実施するより具体的な実施態
様を示すフローチャート

【符号の説明】

４ タレット ５ 刃物台 ７ Ｚ軸方向送りモータ ８ Ｘ軸方向送りモータ 12 ワーク検出部材 14 ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤を制御する数値制御装置に加工形状
   の異なる複数の加工プログラムを登録し、タレット(4)
   にワーク検出部材(12)を装着し、旋盤にワーク(14)を装
   填し、刃物台(5) を移動する送りモータ(7,8) の出力ト
   ルクを制限した状態でその負荷を監視しながら刃物台
   (5) をワーク(14)に向けて移動し、送りモータ(7,8) の
   負荷が設定レベルを超えたときの刃物台(5) の位置を数
   値制御装置で読み取り、刃物台の位置に対応する数値範
   囲と前記登録した複数の加工プログラムのうちの１個と
   を対応させた分岐命令を実行することにより、前記登録
   した加工プログラムの１個を選択して実行することを特
   徴とする、ＮＣ旋盤のワーク加工方法。
2. 【請求項２】 旋盤を制御する数値制御装置に加工形状
   の異なる複数の加工プログラムを登録し、タレット(4)
   にワーク検出部材(12)を装着し、旋盤にワーク(14)を装
   填し、ワーク検出部材(12)をワーク(14)の近接位置に進
   出させ、刃物台(5) を停止して主軸回転モータの出力ト
   ルクを制限した状態でその負荷を監視しながら主軸を低
   速回転し、主軸回転モータの負荷が設定レベルを超えた
   ときの主軸の位相を数値制御装置で読み取り、主軸の位
   相に対応する数値範囲と前記登録した複数の加工プログ
   ラムのうちの１個とを対応させた分岐命令を実行するこ
   とにより、前記登録した加工プログラムの１個を選択し
   て実行することを特徴とする、ＮＣ旋盤のワーク加工方
   法。