(57)【要約】【課題】回転工具と旋削工具が交換自在にクランプされる工具主軸台を有する複合加工旋盤における旋削工具のクランプ不良を検知する装置を提供する。【解決手段】複合加工旋盤１の刃物台２には、工具主軸台１０がＢ軸まわりに旋回可能に取付けられる。工具主軸台１０の工具主軸２０には、回転工具と旋削工具が自動工具交換装置５０により交換自在にクランプされる。工具主軸台１０に取付けた振れ量検出装置４０は、旋削工具３０が正常にクランプされて、低速回転するときの振れ量の基準パターンを検出し、制御装置に記憶する。プログラム実行中に旋削工具がクランプされたときに、低速で回転させて振れ量のパターンを検出し、基準パターンと比較することで、クランプ不良を自動的に検知する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃物台に対して旋回動自在に装備される工具主軸台と、自動工具交換装置を備える複合加工旋盤であって、工具主軸台の前面に設けられて、工具主軸に装着された切削工具の振れ量を非接触で検出する振れ量検出装置を備え、
複合加工旋盤の制御装置は、使用される旋削工具が工具主軸に正常にクランプされた状態で低速回転する際に発生させる振れ量の基準パターンを記憶するメモリと、自動工具交換装置により新たに工具主軸にクランプされた旋削工具が低速回転する際に発生させる振れ量のパターンと基準パターンを比較する手段と、比較した振れ量が所定の値以下であるかを判断する手段を備える複合加工旋盤。
【請求項２】
制御装置は、比較した振れ量が所定の値以上であると判断したときには、自動旋削工具交換装置を操作して旋削工具を工具主軸から抜き出す工程と、工具主軸のシャンク穴を清掃する工程と、旋削工具を再度クランプして振れ量のパターンを検知して、基準パターンとの比較をする工程をくり返す指令を与える請求項１記載の複合加工旋盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合加工旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合加工旋盤は、ワークを把持する主軸台と、主軸台に対向して配設される工具主軸台を備え、工具主軸台に装備される工具主軸には、旋削工具と回転工具を交換自在に装着される。
ワークを把持する主軸台の主軸は、ワークを高速で回転させるモードに加えて、ワークを主軸の軸線まわりに角度割出しを行ったり、また低速で旋回動を行うモードを備える。
工具主軸台の工具主軸に旋削工具を装着し、ワークを高速回転させることによってワークに旋削加工を施すことができる。
【０００３】
また、工具主軸に回転工具（ミル工具）を装着し、ワークを割り出したり、低速で旋回動させることにより、ミル加工やいわゆるコンタリング加工を施すことができる。
工具主軸に対しては、自動工具交換装置により、工具マガジンに予め用意されている任意の工具が選択されて自動的に装着される。
【０００４】
この工具交換時には、工具主軸のシャンク穴から使用済みの工具が引き抜かれ、新たな工具が挿入され、クランプが行われる。
この際に、切削屑等の異物が工具主軸のシャンク穴中に浸入する場合がある。異物を挟んだ状態で工具のクランプを行うと、工具主軸に対する工具の偏心が発生し、加工不良の原因となる。
本出願人は、下記の特許文献１において、回転工具の偏心を検出する装置を提供した。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３１４４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に開示されたものは、工具主軸に回転工具が装着されたときの偏心検出装置に関する。
本発明は、回転を前提としない旋削工具、すなわち、回転バランスを考慮されない旋削工具が装着された工具主軸台における工具の振れ量を検出する手段を備え、旋削工具のクランプ不良を検出する複合加工旋盤を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合加工旋盤は、刃物台に対して旋回動自在に装備される工具主軸台と、自動工具交換装置と、工具主軸台の前面に設けられて、工具主軸に装着された切削工具の振れ量を非接触で検出する振れ量検出装置を備え、複合加工旋盤の制御装置は、使用される旋削工具が工具主軸に正常にクランプされた状態で低速回転する際に発生させる振れ量の基準パターンを記憶するメモリと、自動工具交換装置により新たに工具主軸にクランプされた旋削工具が低速回転する際に発生させる振れ量のパターンと基準パターンを比較する手段と、比較した振れ量が所定の値以下であるかを判断する手段を備える。
【０００８】
そして、制御装置は、比較した振れ量が所定の値以上であると判断したときには、自動旋削工具交換装置を操作して旋削工具を工具主軸から抜き出す工程と、工具主軸のシャンク穴を清掃する工程と、旋削工具を再度クランプして振れ量のパターンを検知して、基準パターンとの比較をする工程をくり返す指令を与えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の複合加工旋盤の要部の説明図、図２は旋削工具と振れ量検出装置の関係を示す説明図である。
全体を符号１で示す複合加工旋盤は、図示しない主軸台を有し、主軸台の主軸にワークが把持される。主軸台に対向して配設される刃物台２は、Ｘ軸、Ｚ軸に沿って制御される。また、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＹ軸に沿っても制御可能とすることもできる。
【００１０】
刃物台２に支持される工具主軸台１０は、いわゆるＢ軸まわりに旋回動が可能に装備される。工具主軸台１０は、工具主軸２０を有し、工具主軸２０は回転駆動されるモードと、静止状態にロックされるモードを備える。
工具主軸２０は、工具シャンク穴２２を有し、切削工具が選択的に装着される。図１は、工具主軸２０に旋削工具３０が装着された状態を示す。
工具主軸台１０は、通常の旋削加工位置Ｐ１と工具交換位置Ｐ２の間で旋回される。
【００１１】
図２にも示すように、工具主軸台１０の先端部には、振れ量検出装置４０が装備される。この振れ量検出装置４０は、高周波磁界を発生させるコイルを有し、非接触で導電体でつくられた測定対象物との間の距離の変化を検出する機能を備える。振れ量検出装置４０の信号は、ライン４２を介して処理装置へ送られる。
【００１２】
旋削工具３０は、先端部に取付けられる切削チップ３１と、シャンク部３２を有し、シャンク部３２が工具主軸のシャンク穴に装着されてクランプされる。シャンク部３２には、クランプ用の穴３４が設けてあり、工具主軸のシャンク穴内に装備される回り止め機構のボールが圧入される。この構成により旋削抵抗を受ける旋削工具の回り止めが確保される。
【００１３】
シャンク部３２の太径部に設けられるフランジ部３６は、振れ量検出装置４０に対向する。フランジ部３６には、手工具等で操作する際に利用される穴３７等が設けられている。
自動工具交換装置５０は、旋回動するアーム６０を有し、アーム６０は先端に設けたグリッパ６２を備える。
【００１４】
工具を交換する際には、刃物台２を工具交換位置に移動させ、工具主軸台２０を工具交換位置Ｐ２に旋回動させる。自動工具交換装置５０のアーム６０は、使用済みの工具を工具主軸２０から引き抜き、新しい旋削工具３０を工具主軸２０に装着し、クランプする。
この自動工具交換時には、工具主軸２０のシャンク穴が一時的に雰囲気中に開放される。切削加工時には、大量の切削が発生し、雰囲気中には切粉等が含まれる。
この切粉がシャンク穴内に付着すると、新たな工具のシャンクをクランプしたときに、クランプ不良や工具の偏心の原因となる。
【００１５】
そこで、シャンク穴内にエアを噴射したりして清掃を行う。しかしながら微細な切粉等の付着を防止することができない場合もあり、クランプ不良や偏心の発生原因となる。
【００１６】
本出願人に係る特許文献１に開示された技術は、フライス工具やミル工具等の回転工具の偏心を非接触で検出するものであるが、本発明は、非回転工具である旋削工具を工具主軸に挿入したときの偏心を検出して、加工不良を防止するものである。
旋削工具は、回転を前提として製作されていないので、偏心量が所定の量（しきい値）以内であるか否かを判定するためには、固有の装置を必要とする。
【００１７】
図３は、本発明の制御装置の構成を示すブロック図、図４は、ＮＣ制御装置の構成を示すブロック図である。
図３において、全体を符号１００で示す制御装置は、主制御部１１０、入力用のキーボード、ディスプレイ１３０、加工プログラムメモリ１４０、加工プログラムに従って複合加工旋盤の各機構を駆動する駆動制御部１５０、駆動制御部１５０により制御される工具主軸のモータ１６０、工具主軸に装着された切削工具の振れ量検出部１７０、切削工具別の振れ量の基準パターンを記憶するメモリ１８０を備える。
【００１８】
図４は、ＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
ＮＣ装置２００は、ＮＣ部２０２、振れ検知システム２０４、ＰＬＣ部２０６、プログラム部２０８を備える。
偏心検知装置４０は、渦電流センサヘッドであって、検知信号は、ライン４２を介して振れ量検出部を構成する渦電流センサコントローラ１７０へ送られる。
振れ量検知部から送られるデータは、振れ検知システム２０４で定量化され、ディスプレイ１３０上に振れ量として表示される。ディスプレイ１３０の画面上で、振れ量に関するパラメータを設定することもできる。
【００１９】
工具別振れ量メモリ１８０は、工具主軸２０に正常に旋削工具３０が装着された場合の各工具に固有の振れパターン（基準パターン）を記憶する。
この振れ量の検出は、例えば、工具主軸を毎分６００回転という低回転で回転させて検出を行う。
【００２０】
図６は、工具主軸に旋削工具を装着して、上述した回転数で回転させたときの工具フランジ部の振れ量のパターンを示すグラフである。
このグラフは、横軸に旋削工具の回転角度をとり、たて軸に振れ量をとったものである。正常にクランプした時の検出パターンは、二点鎖線で示すラインＬ１である。
【００２１】
パターン上で大きな振れ量で表われるピークは、工具のフランジ部３６に設けた穴３７の部分に対応する。
太い破線で示すラインＬ２は、このフランジ部の穴の影響を排除するように補正したラインを示す。
この補正済みのラインが基準パターンとなる。なお上記の穴補正は、穴の存在する場所を定義する複数組の位置（角度）データ（開始点と終了点で各１組）を用いて行われる。すなわち、穴開始点から穴終了点までの振れデータを無視して直線で補間している。
一方、実線で示すラインＬ３は、同じ旋削工具が工具交換によって工具主軸に装着された時に検出されたパターンである。ただし、フランジ部の穴補正は実施済みである。（計測パターン）
【００２２】
本発明にあっては、このラインＬ２（基準パターン）とラインＬ３（計測パターン）との振れ量の差が予め設定されたしきい値以内であれば、その状態で旋削加工を実行する。振れ量の差がしきい値を越えたときには、シャンク穴に切粉が浸入した等の原因によって、装着不良が発生したものとみなして、旋削工具を抜き出して、シャンク穴の清掃を行い、再度その旋削工具を装着して上述した振れ量の検出を再度実行する。
【００２３】
図５は、本発明装置による処理のフロー図である。
ステップＳ１０でスタートした処理は、ステップＳ１１で使用済みの切削工具から新しい旋削工具への自動工具交換を実行する。
ステップＳ１２で本発明装置により旋削工具の振れを測定し、ステップＳ１３で図６で示した測定値と、予め測定して記憶してある設定値との比較を行う。
【００２４】
ステップＳ１４で、比較した結果がしきい値以内かを判別し、しきい値以内であれば、ステップＳ１５で工具振れ測定を終了し、ステップＳ１６で旋削加工プログラムを実行する。
比較した結果がしきい値以上であれば、ステップＳ１７へ移行し、１回目の処理かを判断する。１回目の処理であれば、ステップＳ２０へ移行して自動工具交換装置５０のアーム６０をＡＴＣ位置へ旋回させ、ステップＳ２１で装着した旋削工具をアンクランプして工具主軸から抜き出し、ステップＳ２２で工具主軸のシャンク穴にエアーを噴射して清掃を実行する。
【００２５】
ステップＳ２３で抜き出した旋削工具を再度工具主軸に挿入し、クランプを行う。
ステップＳ１２へ戻り、再度振れ測定を行い、ステップＳ１３，ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４で結果が良いと判定されれば、ステップＳ１６の旋削加工へ移行する。
ステップＳ１４で判定がしきい値以上であれば、ステップＳ１７へ進む。今回が２回目の処理となるので、ステップＳ３０へ移行し、アラーム停止の処理を行う。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の複合加工旋盤は以上のように、回転を前提としない旋削工具が工具主軸にクランプされたときに、旋削工具を低速回転させたときに生ずる振れ量のパターンをその旋削工具が正常にクランプされたときに生ずる振れ量の基準パターンと比較して、クランプ不良を自動的に検知することができる。
クランプ不良の際には、旋削工具をアンクランプして工具主軸から抜き出し、シャンク穴の清掃工程を行って、再度クランプして、基準パターンとの比較を行う。
２度のリトライで振れ量が所定の値に納まらないときには、アラーム処理を行う。
上述した操作は数秒という短時間で行なわれるので加工時間に影響を与えないで、加工不良の原因を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合加工旋盤の要部の説明図。
【図２】旋盤工具と振れ量検出装置の関係を示す説明図。
【図３】本発明の複合加工旋盤の制御装置のブロック図。
【図４】ＮＣ制御装置のブロック図。
【図５】処理のフロー図。
【図６】旋削工具の振れ量のパターンを示す図。
【符号の説明】
１  複合加工旋盤
２  刃物台
１０  工具主軸台
２０  工具主軸
３０  旋削工具
４０  振れ量検出装置
５０  自動工具交換装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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