(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸(10)を所定回転数で回転させて当該主軸に把持されたワークのアンバランスを検出し、その検出値に基づいてワークにバランス修正加工を行うＮＣ旋盤のワークバランス検出装置であって、前記主軸を軸支する主軸台(2)とこの主軸台を支持する支持台(1,12)とのボルト締結部の主軸軸線方向両端における前記主軸台と支持台との間に、力センサ(7)が当該主軸台と支持台とで挟持された状態で介装され、主軸(10)を回転させたときのこの力センサの出力変化に基づいてワークのアンバランスを検出する、ＮＣ旋盤のワークバランス検出装置。
【請求項２】
前記ＮＣ旋盤が、固定側主軸台(2L)とこれに対向して配置した移動側主軸台(2R)との２個の主軸台を備えた２主軸対向型ＮＣ旋盤であり、前記力センサが、移動側主軸台とこれを支持するスライドベース(12)とのボルト締結部の主軸軸線方向両端に介装されていることを特徴とする、請求項１記載のワークバランス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤でワークを加工した後、当該ワークを主軸に把持したまま主軸を所定回転数で回転させて、加工済ワークのアンバランスを検出し、その検出値に基づいてワークに孔加工や偏心加工を行うことにより、同一機械上でワークの加工とバランス修正とを行うＮＣ旋盤のワークバランスの検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転する回転体を旋盤で加工したときは、加工済ワークのバランス修正が必要である。従来このバランス修正は、ワークを加工する旋盤とは別のバランス修正機により行っていた。すなわち、加工したワークを旋盤から取り外し、バランス修正装置に装着してアンバランス量を検出し、次にこのワークに所定重さの錘を取り付けて再度アンバランス量を検出し、その両検出値からバランスを修正するために必要な錘の重さと取付位置を算出して、アンバランスを修正するというものである。
【０００３】
しかし、このようなバランス修正作業は、加工済ワークを旋盤から取り外してバランス修正機に載せ、バランスを検出した後、バランス修正機から取り外してバランス錘の取り付けやバランス孔の加工を行うという作業を必要とし、作業が面倒であると共に、特にワークが大型のときには、作業負担が大きいという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、ワークを加工した旋盤上で、ワークバランスの検出とその検出値に基づくバランス修正加工とを行う技術が特開平６−３３５８０１号に提案されている。この公報で提案された技術は、ドリル・ミーリング加工機能を有する複合加工旋盤の主軸台と心押台とに振動センサーを設け、更に主軸の回転角検出用センサーを設け、一般加工の終わった後、機上において所定回転数で加工物を回転してアンバランス演算装置によりアンバランスの量と位相を算出し、数値制御装置内のバランス修正加工プログラム作成装置により、バランス取り加工プログラムを自動作成して、ドリル等回転工具によるバランス修正加工を行うというものである。また上記公報には、カム旋盤などの非真円加工機能を有する数値制御旋盤において、上記と同様、主軸の回転角検出用センサーと、主軸台及び心押台の振動センサーとを設け、非真円加工機能を用いてバランス修正を行う技術が提案されている。
【０００５】
そして上記公報には、主軸台に主軸の回転角検出用センサーが取付けられ、主軸台と心押台の後面に振動センサーがそれぞれ取付けられている数値制御旋盤が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に開示されたバランス修正装置付旋盤は、振動センサを旋盤の主軸台と心押台とに設けてワークの２次元バランスを検出しているので、心押台を用いないでワークを加工したときでも、バランス検出のためにワークにセンタ孔を加工し、心押台を押接するという操作を行ってやらねばならない。また、小型の旋盤では、心押台を備えていない旋盤もあり、そのような旋盤では、上記技術を採用することができないという問題がある。
【０００７】
そこでこの発明は、心押台を備えていないＮＣ旋盤であっても、ワークの２次元バランスを検出してバランス修正加工を行うことができるＮＣ旋盤を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明のＮＣ旋盤のワークバランス検出装置は、主軸１０を所定回転数で回転させて当該主軸に把持されたワーク９のアンバランスを検出し、その検出値に基づいてワーク９にバランス修正加工を行うＮＣ旋盤のワークバランス検出装置であって、主軸１０を軸支する主軸台２とこの主軸台を支持するベッド１やスライドベース１２などの支持台とのボルト締結部の主軸軸線方向両端における前記主軸台２と支持台１、１２との間に、力センサ７が当該主軸台２と支持台１、１２とで挟持された状態で介装され、主軸１０を回転させたときの、この力センサの出力変化に基づいてワーク９のアンバランスを検出するというものである。
【０００９】
通常、ＮＣ旋盤の主軸台２は、固定のものであれば旋盤のベッド１に複数本のボルト６で締結して固定されており、また移動可能な主軸台であれば、ベッド１に設けたガイド１１に沿って移動するスライドベース１２に複数本のボルト６で固定されている。また、力センサ７として圧電素子などを用いた力センサが実用されており、中心にボルト挿通孔８を設けた厚い座金状の力センサも提供されている。この発明では、そのような力センサ７を、主軸台２と支持台１、１２とを締結している複数本のボルト６の内の主軸方向に離隔した両端のボルト６ａ、６ｂの締結位置において主軸台２と支持台１、１２との間に介在させ、その力センサの検出値の動的変化とＮＣ装置で検出される主軸１０の位相とにより、ワーク９のアンバランスを検出するようにしている。
【００１０】
ワーク９のアンバランスは、ワーク９を装着しないで主軸１０を回転させたときの主軸１０の位相に対する力センサ７の検出値の変化と、ワーク９を装着したときのそれとを対比することにより検出可能である。また、主軸台２のボルト締結部の主軸方向両端部での力センサ７の検出値の差異を検出することにより、ワーク９の２次元バランスの検出も可能である。なお、主軸の回転位相は、主軸１０に設けたエンコーダによりＮＣ装置で検出されている。
【００１１】
検出されたアンバランスは、旋盤に装着された回転工具でワークの周面に孔や切落し部を加工することにより修正することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態を示した図で、固定の主軸台に適用した例を示した図である。図において、１は旋盤のベッド、２は主軸台、３は主軸チャック、４はタレット刃物台、５はタレット刃物台に装着されたドリルである。主軸台２は、その両側（作業者側から見て手前側と奥側）に配置した複数本のボルト６でベッド１に締結されている。図は片側４本、計８本のボルトで締結した例を示してある。
【００１３】
この両側のボルト締結部の主軸方向に離隔した両端のボルト６ａ、６ｂの締結部における主軸台２とベッド１との間に、力センサ７が主軸台２とベッド１との間に挟持された状態で介装されている。この力センサ７は、図２に示すように、中心にボルト挿通孔８を備えた厚い座金形状のものである。この種の力センサは、剪断方向の力を検出するものと圧縮方向の力を検出するものとがあるが、図示実施例の両側の力センサ７はいずれも圧縮方向の力を検出するセンサである。
【００１４】
力センサ７は、主軸台２の前後両側をベッド１に締結しているボルト締結部のそれぞれの主軸方向両端、すなわち主軸台２のボルト締結部の四隅部分に介装するのが最も好ましいが、片側両端にのみ設けてもよい。なお、四隅部分に設けるときは、その内の１個又は片側２個を剪断方向の力を検出するセンサとしてもよい。
【００１５】
主軸台２とベッド１との間にこのように力センサ７を介在させて、主軸チャック３にワークを把持しない状態で予め定めた回転数で主軸１０を回転させて、そのときの回転角に対する４個（または２個）の力センサ７の検出信号の変動を基準値として記憶する。
【００１６】
この基準値を記憶したうえで、加工するワーク９をチャック３に把持してタレット刃物台４に装填した工具でワークの加工を行う。ワークの加工が完了したら、工具をワークから離した状態で主軸１０を前記の予め定めた回転数で回転させ、主軸の回転角と力センサの検出値の変動を検出し、このときの検出値と基準値との差から、ワークの初期アンバランスを検出する。
【００１７】
次にドリル５でワークの予め定めた位置に定めた量の孔加工を行った後、再び主軸１０を前記予め定めた回転数で回転させて、そのときの力センサ７の出力変動と前記基準値との差から、２回目のアンバランスの測定を行う。そして、初期測定値と２回目の測定値とを対比することにより、バランス修正に必要なワークの削り量と削り位置とを演算して、当該位置に主軸１０を回転させ、タレット刃物台を移動して、演算された量の孔加工をドリル５で行って、ワーク９のバランスを修正する。
【００１８】
固定の主軸台と移動する主軸台とを備えた２主軸対向旋盤では、固定主軸台側で第１工程の加工を行い、これを移動主軸台側に受け渡してワークの加工を完了することがほとんどであるので、移動主軸台側にこの発明のバランス検出装置を設けるのが、より好ましい。また、２主軸対向旋盤では、通常、移動主軸台側での加工負荷が固定主軸台側での加工負荷より小さく、かつ主軸台自体の質量も小さいので、固定主軸側に設けた場合より高い精度でバランス検出を行うことが可能である。
【００１９】
図４は、この発明のバランス検出装置を備えた２主軸対向旋盤を示す図で、１はベッド、２Ｌはベッド１にボルト６で固定された固定側主軸台、３Ｌは固定側主軸台の主軸チャック、１２はベッド１の主軸方向のガイド１１に沿って移動位置決めされるスライドベース、２Ｒは移動側主軸台、３Ｒは移動側主軸台のチャックである。固定側主軸台２Ｌは、従来構造で、すなわち力センサを介在させないで、ベッド１に固定されている。一方、移動側主軸台２Ｒは、これをスライドベース１２に締結しているボルト６の主軸軸線方向に離隔した両端のボルト６ａ、６ｂの位置に力センサ７が介装されている。
【００２０】
２主軸対向旋盤では、通常、ワークをまず固定主軸台側の主軸チャック３Ｌに把持して加工を行い、次にワーク９を移動主軸台側の主軸チャック３Ｒに受け渡して加工を行って完成品とする。従って、この発明のバランス検出装置を移動主軸台側に設けることにより、ワークの加工を終了した後、移動主軸台側でワークのアンバランスの検出とバランス修正加工とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を模式的に示した側面図
【図２】力センサの例を示した斜視図
【図３】図１の主軸台をチャック側から見た模式図
【図４】２主軸対向旋盤における実施例を示す模式的な側面図
【符号の説明】
１  ベッド
２  主軸台
３  主軸チャック
４  タレット刃物台
５  ドリル
６  ボルト
７  力センサ
８  ボルト挿通孔
９  ワーク
10  主軸
11  ガイド
12  スライドベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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