(57)【要約】互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、第１の回転送り軸Ｃの回転軸線は第１の直線送り軸Ｚに平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械１１において、第２と第３の直線送り軸Ｘ、Ｙにより工具ＴとワークＷとを相対移動させて、工具ＴによってワークＷを加工する間、第２の回転送り軸Ａの回転軸線が、工具ＴのワークＷに対する相対移動方向に関して垂直となるように、第１の回転送り軸Ｃを制御し、第２の回転送り軸Ａ周りのトルクが所定の閾値を超過したときに、第２の回転送り軸Ａのモータの供給電力を制御するようにした。
2009110101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、前記第１の回転送り軸の回転軸線は前記第１の直線送り軸に平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械の加工方法において、
前記第２と第３の直線送り軸により工具とワークとを相対移動させて、前記工具によってワークを加工する間、前記第２の回転送り軸の回転軸線が、前記工具のワークに対する相対移動方向に関して垂直となるように、前記第１の回転送り軸を制御し、
前記第２の回転送り軸周りのトルク又はモータの電流値が所定の閾値を超過したときに、前記第２の回転送り軸のモータの励磁を停止することを特徴とした工作機械の加工方法。
【請求項２】
前記第２の回転送り軸のトルク又はモータの電流値が所定の閾値を超過したときに、前記工具が前記相対移動方向に反対の方向へ移動するように前記第２の回転送り軸を制御する請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、前記第１の回転送り軸の回転軸線は前記第１の直線送り軸に平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械において、
ワークを固定するテーブルと、
前記テーブルに対面するように工具を保持する主軸と、
前記主軸を回転自在に保持する主軸頭と、
前記主軸頭を前記第１と第２の回転送り軸方向に回転させる第１と第２の送りモータと、
前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定の回転位置に維持するよう前記第２の送りモータを制御する手段と、
前記第２と第３の直線送り軸により工具とワークとを相対移動させて、前記工具によってワークを加工する間、前記第２の回転送り軸の回転軸線が、前記工具のワークに対する相対移動方向に関して垂直となるように、前記第１の回転送りモータを制御する手段と、
前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定位置に維持するために前記第２の回転送りモータへ供給する電流値が所定値を超過したときに、該第２の回転送りモータへの供給電力を停止する手段とを具備することを特徴とした工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械に関し、特に工具とワークとの衝突による過荷重や、工具の折損等に際して、工作機械が破損しないようにした工作機械の破損を防止した加工方法及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＮＣフライス盤のような、工作機械は、ワークの加工中に工具が折損したり工具がワークに衝突するなどして、主軸に過大な力が作用して損傷することがある。
これを防止するために、例えば、特開平３−３６８７号公報には、サーボモータにより駆動される被駆動体の衝突防止方法が記載されている。この衝突防止方法は、衝突を検出すると、サーボモータの実速度とは逆方向の所定速度指令を所定時間与えて、サーボモータを逆転するようになっている。
【発明の開示】
【０００３】
然しながら、上記従来技術の発明では、衝突を検出してから逆方向の速度指令を与えるようにしているため、被駆動体は衝突後も正方向に移動を続け、工作機械の破損を完全には防止することができない。
そこで本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工具の折損や工具とワークとの衝突に際して、工作機械の破損を確実に防止可能とした工作機械および加工法を提供することと目的としている。
上述の目的を達成するために、本発明によれば、互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、前記第１の回転送り軸の回転軸線は前記第１の直線送り軸に平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械の加工方法において、前記第２と第３の直線送り軸により工具とワークとを相対移動させて、前記工具によってワークを加工する間、前記第２の回転送り軸の回転軸線が、前記工具のワークに対する相対移動方向に関して垂直となるように、前記第１の回転送り軸を制御し、前記第２の回転送り軸周りのトルク又はモータの電流値が所定の閾値を超過したときに、前記第２の回転送り軸のモータの励磁を停止するようにした工作機械の加工方法が提供される。
本発明の他の特徴によれば、互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、前記第１の回転送り軸の回転軸線は前記第１の直線送り軸に平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械の加工方法において、前記工作機械は、ワークを固定するテーブルと、前記テーブルに対面するように工具を保持する主軸と、前記主軸を回転自在に保持する主軸頭と、前記主軸頭を前記第１と第２の回転送り軸方向に回転させる第１と第２の送りモータとを具備し、
前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定位置に維持し、かつ、前記第２と第３の直線送り軸により工具とワークとを相対移動させて、前記工具によってワークを加工する間、前記第２の回転送り軸の回転軸線が、前記工具のワークに対する相対移動方向に関して垂直となるように、前記第１の回転送りモータを制御し、前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定位置に維持するために前記第２の回転送りモータへ供給する電流値が所定値を超過したときに、該第２の回転送りモータへの供給電力を停止するようにした工作機械の加工方法が提供される。
更に本発明の他の特徴によれば、互いに直交する第１〜第３の直線送り軸と、互いに直交する第１と第２の回転送り軸とを有し、前記第１の回転送り軸の回転軸線は前記第１の直線送り軸に平行となるようにした、少なくとも５軸の工作機械において、ワークを固定するテーブルと、前記テーブルに対面するように工具を保持する主軸と、前記主軸を回転自在に保持する主軸頭と、前記主軸頭を前記第１と第２の回転送り軸方向に回転させる第１と第２の送りモータと、前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定の回転位置に維持するよう前記第２の送りモータを制御する手段と、前記第２と第３の並進送り軸により工具とワークとを相対移動させて、前記工具によってワークを加工する間、前記第２の回転送り軸の回転軸線が、前記工具のワークに対する相対移動方向に関して垂直となるように、前記第１の回転送りモータを制御する手段と、前記第２の回転送り軸方向に前記主軸頭を所定位置に維持するために前記第２の回転送りモータへ供給する電流値が所定値を超過したときに、該第２の回転送りモータへの供給電力を停止する手段とを具備する工作機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の好ましい実施形態による工作機械の略示側面図である。
図２は、図１の工作機械の主軸頭及び主軸と共に示す旋回台の略示斜視図である。
図３は、工具がワークと衝突した際の主軸頭の動作を説明するための略図である。
図４は、本発明の好ましい実施形態による加工方法を説明するための、工具経路とＡ軸との関係を示す線図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態による工作機械１１は、５軸の横形ＮＣフライス盤を形成しており、工場等の床面に固定されるベッド１３を具備している。ベッド１３の上面には、該ベッド１３に対して水平長手方向（Ｚ軸方向、図１において左右方向）に移動可能にコラム１５が取付けられている。コラム１５の前面には、該コラム１５に対して鉛直方向（Ｙ軸方向、図１において上下方向）に移動可能に主軸台１７が取付けられている。
また、詳細には図示されていないが、工作機械１１はワークＷと工具ＴとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に相対移動させるために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送りモータ、該Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸送りモータを制御するＮＣ装置３９、加工プログラムを読取、解釈してＮＣ装置３９に移動指令を送出したり、工作機械１１に工具交換指令等を送出する機械制御装置４１を具備している。
主軸台１７には、Ｚ軸を中心とした回転送り軸（Ｃ軸）周りに回転可能に旋回台１９が取付けられている。主軸台１７内には、旋回台１９をＣ軸周りに回転送りするためのＣ軸送りモータ３５（図２）、及び旋回台１９のＣ軸周りの回転位置を読取るためのロータリーエンコーダ３７が内蔵されている。旋回台１９をＣ軸周りの所定の回転位置に保持するためにブレーキ装置（図示せず）、好ましくは電磁ブレーキを備えていてもよい。
旋回台１９は、図２に示すように、平行に設けられた一対の腕部１９ａ、１９ｂと、該腕部１９ａ、１９ｂを連結するベース部１９ｃとから成るハウジングを具備しており、主軸頭２１は一対の腕部１９ａ、１９ｂの間でＣ軸に対して垂直な回転送り軸（Ａ軸）周りに回転可能に連結されている。旋回台１９の腕部１９ａ、１９ｂ内には、また、主軸頭２１をＡ軸周りに回転送りするためのＡ軸送りモータ２９、及び主軸頭２１のＡ軸周りの回転位置を読取るためのロータリーエンコーダ３１が内蔵されている。Ａ軸送りモータ２９に加えて、主軸頭２１をＡ軸周りの任意の回転位置で固定するためにブレーキ装置、好ましくは電磁ブレーキ３３を備えていても良い。
前記Ａ軸送りモータ２９及びＣ軸送りモータ３５はＮＣ装置３９によって制御される。更に、ブレーキ装置３３は機械制御装置４１により制御することができよう。
主軸頭２１は、工具Ｔを装着するための工具装着穴２３ａを有した主軸２３を回転可能に支持する。主軸頭２１内には主軸２３を回転駆動するための主軸モータ（図示せず）が内蔵されている。また、主軸２３の回転軸Ｏは、主軸頭２１が旋回台１９に対して中立位置にあるときＺ軸と平行になる。
ベッド１３の上面においてコラム１５の前方にはテーブル２５が、ベッド１３に対してＺ軸に垂直な水平方向（Ｘ軸方向、図１の紙面に対して垂直方向）に移動可能に取付けられている。テーブル２５の上面には、イケール２７が着脱可能に取付けられており、該イケール２７のワーク取付面２７ａにワークＷが固定されている。
以下、図３、４を参照して、本実施形態の作用を説明する。
工作機械１１は、工具ＴとワークＷとを少なくともＸ軸及びＹ軸方向へ相対移動させながら、工具ＴをワークＷに係合させ、該ワークＷを切削加工する。図４にそのときの工具経路が折れ線Ｐｔにて示されている。加工中、Ａ軸送りモータ２９は、主軸頭２１をＡ軸周りに所定の回転位置、例えば、工具Ｔの中心軸線がＺ軸に平行となる中立位置に保持するよう、ＮＣ装置３９によって制御される。本実施形態によれば、加工中、工具Ｔの移動方向Ｐｔに対してＡ軸が常に垂直となるように、ＮＣ装置３９によってＣ軸送りモータ３５が制御される。
加工中、機械制御装置４１は、常に、Ａ軸送りモータ２９へ供給される電力を監視しており、工具Ｔの折損や、工具ＴとワークＷとの衝突等によって、主軸頭２１をＡ軸周りの所望の角度位置に維持するためにＡ軸送りモータ２９へ供給される電流が予め設定した閾値を超えると、本実施形態では、機械制御装置４１からの指令によって、Ａ軸送りモータ２９へ供給される電力がＮＣ装置３９によって遮断される。
Ａ軸にブレーキ装置３３が設けられている場合には、機械制御装置４１によって、該ブレーキ装置３３に作用するＡ軸周りのトルクを監視し、該トルクが所定の閾値を超過したときに、機械制御装置４１によって該ブレーキ装置３３を解除し、かつ、Ａ軸送りモータ２９へ供給する電力を遮断するようにしてもよい。
また、Ａ軸送りモータ２９へ供給される電流値又はＡ軸周りに作用するトルクが、所定の閾値を超えたときに、工具Ｔが移動方向Ｐｔと反対の方向へ移動するようにＡ軸を制御することもできる。
これによって、図３に示すように、工具ＴとワークＷとの衝突や、工具Ｔの折損等に際して、工具Ｔは主軸頭２１と共にＡ軸周りに回転し、工作機械１１の損傷が防止される。
なお、図１には横形ＮＣフライス盤が示されているが、本発明は立形ＮＣフライス盤にも適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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