(57)【要約】【課題】２主軸対向旋盤の各主軸側に形成される加工エリアにおける工具の位置指令の補正手段に関し、機械に設置する温度センサの数を増やすことなく、ワーク中間部のどの位置で主軸を切り替えてもワークに径差や条痕が生じることがなく、ワークの全長に渡ってより適切な熱変位の補正を可能にする。【解決手段】ワークの長さ中間における熱変位の補正値を工具の主軸軸線方向の位置に応じて算出する。左右主軸の補正値を演算し、得られた演算値を主軸間距離に対する工具の主軸軸線方向の位置に応じて補間する。制御器１０には機械１に設置した複数の温度センサの検出温度を変数として含む補正演算式１５a、１５bを各主軸側の加工エリアごとに登録し、補正演算式１５a、１５bで求めた２つの演算値を主軸軸線方向のワークと工具との相対位置で補間した補正値を用いる。【選択図】図２
2016132087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸線上で対向する２主軸を備え、制御器には機械に設置した複数の温度センサの検出温度を変数として含む補正演算式が各主軸側の加工エリアごとに登録され、加工プログラムに記述された指定値を当該補正演算式で補正した指令値でワークに対する刃物の相対位置を制御している２主軸対向旋盤の熱変位補正装置であって、
前記指定値を補正する補正値として、前記加工エリアごとに登録された補正演算式で求めた２つの演算値を主軸軸線方向の前記相対位置で補間した補正値を用いることを特徴とする、２主軸対向旋盤の熱変位補正装置。
【請求項２】
前記制御器が、２つの前記加工エリアにおける補正演算式を登録する補正演算式登録部と、当該制御器のコード解析部から主軸軸線方向の位置指令を受けて前記補正演算式登録部の演算結果を補間する補間演算式とを備えている、請求項１記載の熱変位補正装置。
【請求項３】
前記刃物が、２つの前記加工エリア間を移動して加工を行う、請求項１又は２記載の熱変位補正装置。
【請求項４】
前記補間した補正値が、前記２主軸で両端を把持されたワークに対する加工の際に用いられる、請求項１、２又は３記載の熱変位補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２主軸対向旋盤に関するもので、２主軸のそれぞれの側に形成される２つの加工エリアにおける工具の位置指令の補正手段に特徴がある前記旋盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械で加工されるワークの形状は、ワークと工具の相対位置関係によって決定される。ワークと工具の相対位置関係は、制御器からの指定値により設定されるが、運転や加工を続けることによって工作機械の温度や環境温度が変化すると、機械自体の熱変形によってワークと工具との相対位置関係が変化し、いわゆる熱変位による加工誤差が発生してくる。
【０００３】
そこで高精度の加工が要求される工作機械では、機械に複数個の温度センサを取り付け、制御器にはそれらの温度センサの検出温度を変数とする補正演算式を登録して、加工プログラムの指令値を当該補正演算式を用いて補正した指令値でワークと工具の相対位置関係を補正することにより、機械の熱変形に起因する加工誤差の発生を防止している。
【０００４】
本願出願人は、特許文献１において、対向する２主軸のそれぞれの側に形成される加工エリア間を移動する刃物台を備えた２主軸対向旋盤において、当該刃物台にそれぞれの加工エリアごとの補正演算式を登録し、加工プログラムのＭコードで加工エリアが指定されたときに、指定された加工エリアに対応する補正演算式に切り替えて補正する技術を提案している。
【０００５】
すなわち、特許文献１に実施例として記載した工作機械は、図３に示すように、対向２主軸２a、２bと、それぞれの主軸側に形成される加工エリアＡa、Ａb間を移動する刃物台４を備えている。当該刃物台４を制御する制御器１０の加工プログラム１１には、左加工エリアＡaのワークを加工するコード群と右加工エリアＡbのワークを加工するコード群との間に、加工エリアを切り替える主軸選択Ｍコード１２が挿入されている。
【０００６】
刃物台４用の指令信号生成部１４には、左加工エリアＡa用と右加工エリアＡb用の２つの補正演算式登録部１６a、１６bが設けられている。補正演算式登録部１６aには、加工エリアＡa側のワークを加工する際のＺ及びＸ軸方向の送り指令に与える補正値を演算する補正演算式１５aが登録され、補正演算式登録部１６bには、加工エリアＡb側のワークを加工する際のＺ及びＸ軸方向の送り指令に与える補正値を演算する補正演算式１５bが登録されている。
【０００７】
２つの補正演算式登録部１６a、１６bは、選択接続部１７を介して指令信号生成部１４に繋がっている。選択接続部１７は、コード解析部１３が加工プログラム１１のＭコード１２を読んだとき、そのＭコードに指定されている主軸側の補正演算式登録部１６a又は１６bを指令信号生成部１４に繋ぐ。これによりそれぞれの主軸選択Ｍコードの後に読み込まれたコードの刃物台４に対する送り指定値を選択された補正演算式登録部１６a又は１６bに登録されている補正演算式１５a又は１５bで補正されて刃物台４の送りモータ６、７に与えられることになる。
【０００８】
すなわち、刃物台４が左加工エリアＡa側のワークを加工するときと、右加工エリアＡb側のワークを加工するときとで、当該刃物台の送りモータ６、７に与える指令値の補正量を変更することにより、左右の主軸の位置の差による機械の熱変形の差を補正してより正確な加工が行われるようにしている。
【０００９】
なお、機械の熱変形は主軸軸線の上下及び左右で異なるため、複数の刃物台を備えた旋盤では、補正演算式１５a、１５bは、各刃物台ごとに異なる式となる。また、補正演算式１５a、１５bは、工具の移動軸（Ｚ軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｂ軸など）ごとに登録される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７２７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
２主軸対向旋盤の対向２主軸でワークの両端を把持して加工を行う場合、特許文献１で提案した技術では、ワークの中間位置より左側を加工するときは左主軸用の補正値を用い、右側を加工するときは右主軸側の補正値を用いる。例えば６気筒の内燃機関のクランク軸を加工するとき、左３個は左主軸側の補正演算式で、右３個は右主軸側の補正演算式で補正して加工している。
【００１２】
このようなクランク軸の加工では、両端のものは正確に加工されるが、中央に行くに従って誤差が出てきて、真ん中の２個の間の寸法差が増大するという現象が認められた。通常は、両端を把持する長尺ワークの加工では、ワークに段差を付ける箇所で主軸を切り替えるが、長尺ワークの加工中に主軸を切り替えた場合、切り替えた箇所で径差による条痕が生じることがあった。
【００１３】
これらの問題を防止するには、主軸を切り替えるワークの中間部に温度センサを設けて補正演算式の補正項を増やすことが考えられるが、必要な温度センサの数を増やす必要があり、また、ワークの長さは一定ではないからワークの長さや主軸を切り替える箇所に合わせて温度センサを設けることは困難である。
【００１４】
この発明は、特許文献１で提案した技術を改良して上記のような問題が生ずるのを防止するために為されたもので、温度センサの数を増やすことなく、ワーク中間部のどの位置で主軸を切り替えても径差や条痕が生じることがなく、長尺ワークの全長に渡ってより適切な熱変位の補正を可能にする技術手段を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、２主軸対向旋盤における熱変位の補正において、ワークｗの長さ中間における熱変位の補正値を工具の主軸軸線方向の位置に応じて算出することにより、すなわち、左右主軸の補正値を演算し、得られた演算値を主軸間距離に対する工具の主軸軸線方向の位置に応じて補間することにより、上記課題を解決している。
【００１６】
すなわちこの発明の２主軸対向旋盤の熱変位補正装置は、同一軸線ｓ上で対向する２主軸２a、２bを備え、制御器１０には機械１に設置した複数の温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３・・・の検出温度ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・を変数として含む補正演算式１５a、１５bが各主軸側の加工エリアＡa、Ａbごとに登録され、加工プログラム１１に記述された指定値を当該補正演算式１５a、１５bで補正した指令値でワークｗに対する刃物の相対位置を制御している２主軸対向旋盤の熱変位補正装置である。
【００１７】
この発明では、加工プログラム１１に記述された指定値を補正する補正値として、加工エリアＡa、Ａbごとに登録された補正演算式１５a、１５bで求めた２つの演算値を主軸軸線方向のワークｗと工具との相対位置で補間した補正値を用いることを特徴とする。
【００１８】
２主軸対向旋盤に設けられる全ての刃物台４、４a、４bについて上記の補間した補正値を用いることが好ましいが、長尺ワークｗを加工する際の主軸切り替え箇所で生ずる径差や条痕を避けることができる点で、対向２主軸２a、２bで両端を把持された長尺ワークｗの加工の際に、２つの加工エリアＡa、Ａb間を移動して加工を行う刃物台４についての補正値として用いるのが特に有効である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、２主軸対向旋盤の熱変位に起因する誤差の補正値がワークの主軸軸線方向に滑らかに変化することとなり、主軸を切り替えた箇所でも補正値が連続的に変化するので、主軸を切り替えた箇所でワークに径差や条痕が生ずることがなく、温度センサを追加する必要もない。
【００２０】
またワークの中間部やワークを把持しているチャックから遠い箇所の加工においても、現にワークの加工を行っている箇所ごとに適切な補正値が算出されるから、主軸軸線方向に長い長尺ワークｗをより高精度で加工することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】長尺ワークを加工している２主軸３刃物台を備えた旋盤の模式的な平面図
【図２】図１の旋盤におけるこの発明の実施例を示すブロック図
【図３】図１の旋盤における従来例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施形態の一例について説明する。図において、１は２主軸対向旋盤、１０は当該旋盤を制御している制御器である。図の２主軸対向旋盤１は、同一軸線上で対向する左右の主軸２a、２b、それらの主軸を軸支している左右の主軸台３a、３b、左右の刃物台４a、４b、上刃物台４、及び、これらの主軸及び刃物台を支持しているベッド５を備えている。
【００２３】
各刃物台４a、４b、４のそれぞれには、Ｚ軸送りモータ６a、６b、６及びＸ軸送りモータ７a、７b、７が設けられており、上刃物台４には、更にＹ軸送りモータ８が設けられている。制御器１０は、各刃物台ごとの加工プログラムに従って各刃物台と左右の主軸２a、２bとのＺ−Ｘ軸方向及び上刃物台４についてのＹ軸方向の相対位置関係を制御している。
【００２４】
図１の旋盤の上刃物台４は、ドリルやフライスなどの回転工具が装着可能で、Ｚ軸方向の大きな移動ストロークを備えており、左加工エリアＡaのワークの加工に用いることも、右加工エリアＡbのワークの加工に用いることも可能である。刃物台４を制御する加工プログラム１１には、左加工エリアＡaのワークを加工するコード群と右加工エリアＡbのワークを加工するコード群とが記述されている。
【００２５】
制御器１０には、上刃物台４の加工プログラム１１のコードを解読するコード解析部１３、解読したコードに従って送りモータ６、７、８に動作指令を与える指令信号生成部１４を備えている。指令信号生成部から出力された指令信号は、サーボアンプ３０ｚ、３０ｘ、３０ｙを介して刃物台４のサーボモータ６、７、８に与えられている。
【００２６】
刃物台４の指令信号生成部１４には、それぞれ左加工エリアＡa用と右加工エリアＡb用の２つの補正演算式登録部１６a、１６bが設けられている。補正演算式登録部１６aには、加工エリアＡa側のワークを加工する際のＺ、Ｘ及びＹ軸方向の送り指令に与える補正値
δZa＝Σαai×ｔi（i＝１〜ｎ）＋αa0 
δXa＝Σβai×ｔi（i＝１〜ｎ）＋βa0 
δYa＝Σγai×ｔi（i＝１〜ｎ）＋γa0 
を演算する補正演算式１５aが登録され、補正演算式登録部１６bには、加工エリアＡb側のワークを加工する際のＺ、Ｘ軸方向の送り指令に与える補正値
δZb＝Σαbi×ｔi（i＝１〜ｎ）＋αb0
δXb＝Σβbi×ｔi（i＝１〜ｎ）＋βb0 
δYb＝Σγbi×ｔi（i＝１〜ｎ）＋γb0 
を演算する補正演算式１５bが登録されている。
【００２７】
ここで、αai、βai、γai、αbi、βbi及びγbiは係数、αa0、βa0、γa0、αb0、βb0及びγb0は定数であり、ｔiは、ｎ個の温度センサＴ1、Ｔ2・・・Ｔnの検出温度である。これらの検出温度ｔiには、機械に設置した温度センサＴ1、Ｔ2・・・Ｔ6の検出温度の他に、環境温度を測定している温度センサや主軸モータや工具駆動モータの内部温度を検出しているセンサの検出温度が含まれる。
【００２８】
以上は、特許文献１に記載されている従来技術であり、従来例を示す図３には、この発明の実施例を示す図２と同じ部材について同じ符号が付されている。
【００２９】
図２において、補正演算式１５a、１５bの演算値は、補正値補間演算式１８を経て、刃物台４の指令信号生成部１４に与えられている。２主軸対向旋盤の対向２主軸２a、２bでワークの両端を把持して加工を行う場合のＺ軸方向の原点の取り方は機械メーカーにより異なるが、例えば、図１に示すように、両主軸の中点をＺ軸の原点（ｚ＝０）として、左加工エリアＡaでは−ｚ、右加工エリアＡbでは＋ｚとした場合、登録する補正値補間演算式１８は、Ｚ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についてそれぞれ、
Δｚ＝((δZb-δZa)×ｚ)/(2×ｚ0）+(δZa+δZb)/２
Δｘ＝((δXb-δXa)×ｚ)/(2×ｚ0）+(δXa+δXb)/２
Δｙ＝((δYb-δYa)×ｚ)/(2×ｚ0）+(δYa+δYb)/２
となる。
【００３０】
ここで、ｚ0は主軸間距離ないしワーク長さの１／２（ワーク長手中心ｃをＺ軸方向の原点としたときのＺ軸方向の工具の移動ストローク、図１参照）、ｚは原点０からの工具のＺ軸方向の位置、Δｚ、Δｘ及びΔｙは、工具がｚの位置にあるときのＺ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の補正値である。
【００３１】
上記で算出される補間された補正値は、現に加工を行っているワークの長さと工具の位置によって決定され、コード解析部１３が読み込んだコードが左加工エリアＡaのワークを加工するコードか右加工エリアＡbのワークを加工するコードかに関係が無く、かつワークの両端部を加工するときは、それぞれの側の主軸について演算された補正値が使用され、ワークの中間部を加工するときは、両端での補正値の間で連続的に変化する補正値が使用される。従って、ワーク中間部での主軸の切り替えによってワークに径差や条痕が生ずることは無い。また、機械の熱変位は、主軸軸線方向に連続的に変化していると考えられるので、ワークの中間部を加工するときにより適切な補正が行われることとなる。
【００３２】
図１の２主軸対向旋盤の主軸軸線ｓの下側にある左右の刃物台４a、４bがそれぞれの側の主軸２a、２bとのみ協働してワークを加工するのであれば、これらの刃物台４a、４bについては、主軸の切り替えは起こらないので、主軸の切り替えによりワークに径差や条痕が生ずることはないから、それらの刃物台の指令信号生成部１４a、１４bには、対応する側の加工エリアについての補正演算式１５a（図には示されていない。）又は１５bのみを登録しておけば良い（特許文献１参照）。
【００３３】
しかし、そのような刃物台についても、上記の刃物台４で説明したと同様な式（但し、Ｚ軸の原点の取り方により式の形態は異なる。）で補間された補正値を用いて刃物台送りモータ６a、７a、６b、７bの指令値を補正すれば、それぞれの主軸２a、２bから離れた位置を加工するときの加工精度を向上させることができる。これらの刃物台４a、４bが左右の加工エリアＡa、Ａbの両方に渡って加工を行う刃物台であるときは、上記の刃物台４で説明したと同様な式で補間された補正値を用いる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ２主軸対向旋盤
２a、２b  主軸
４、４a、４b  刃物台
１０  制御器
１１  加工プログラム
１５a、１５b  補正演算式
Ａa、Ａb  加工エリア
ｓ  同一軸線
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  温度センサ
ｔ１、ｔ２、ｔ３  検出温度
ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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