(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め旋盤のタレット(4)にワーク検出部材(12)を装着し、当該旋盤に外周または内周に凹部が形成されているワークを装填し、
前記ワーク検出部材を割り出し、Ｚ軸送りモータ(7)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前記タレットを前記ワークに向けて移動し、前記負荷が設定レベルを超えたときに前記Ｚ軸送りモータを停止してＺ軸座標を読み取り、読み取ったＺ軸座標から前記ワーク検出部材が当該ワークの凹部に挿入されたかどうかを検出し、挿入されていないときは前記主軸の位相を変更するか又は前記タレットのＸ軸座標位置を変更して再度前記凹部へのワーク検出部材の挿入と検出を試み、ワーク検出部材(12)が前記凹部に挿入されたときは、
主軸割出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(1)を回転し、主軸割出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基準として、ワーク加工時における主軸の割出位置を設定することを特徴とする、旋盤におけるワーク加工方法。
【請求項２】
予め旋盤のタレット(4)にワーク検出部材(12)を装着し、当該旋盤に外周または内周に凹部が形成されているワークを装填し、
前記ワーク検出部材を当該ワーク側に割り出し、Ｚ軸送りモータ(7)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前記タレットを前記ワークに向けて移動し、前記負荷が設定レベルを超えたときに前記Ｚ軸送りモータを停止してＺ軸座標を読み取り、読み取ったＺ軸座標から前記ワーク検出部材が当該ワークの凹部に挿入されたかどうかを検出し、挿入されていないときは前記主軸の位相を変更するか又は前記タレットのＸ軸座標位置を変更して再度前記凹部へのワーク検出部材の挿入と検出を試み、ワーク検出部材(12)が前記凹部に挿入されたときは、
主軸割出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(1)を回転し、主軸割出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第１基準位相としてＮＣ装置で読み取り、次に主軸割出モータを逆方向に回転するかワーク検出部材(12)の進出位置を変更して主軸割出しモータを回転してその負荷が設定レベルを超えたときの位相を第２基準位相としてＮＣ装置で読み取り、上記第１基準位相と第２基準位相とに基いて加工基準位相を算出し、ワーク加工時における主軸の割出位置を上記加工基準位相を基準として設定することを特徴とする、旋盤におけるワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤を用いて行われるワークの加工方法に関するもので、旋盤に装填されたワークの形状寸法を検出して、その検出値に基いてワークの加工を行う加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造品や鍛造品などは、ワークの形状寸法にばらつきがあり、これらを機械加工するときは、その形状寸法のばらつき量に応じて加工を開始するときの刃物の位置や送り量を設定することにより、能率良く加工を行うことができ、かつ加工不良品の発生も低減できる。このような加工を行うためには、加工を開始する前に旋盤に装填されたワークの加工開始位置ないし加工基準位置を検出する必要がある。
【０００３】
この検出を行うために、従来は旋盤のタレットに位置検出器を装着して、ワークの位置検出を行っていた。この位置検出器は、たとえば図７に示すように、旋盤のタレット４に装填されるホルダ４３に電気的に絶縁された状態で検出針４４を設けた構造で、検出針の先端４５と旋盤のチャック３に保持されたワーク１４とが接触したときに、ワーク１４と検出針４４とが電気的に導通し、これが電気良導体である機械本体を通って検出針４４とホルダ４３とを電気的に導通させることをホルダ４３内の電気装置で検出する構造が採用されている。このような位置検出器の検出針とワークとの接触信号を旋盤を制御しているＮＣ装置に送ってやれば、そのときのタレット４の位置や主軸の位相（主軸のＣ軸制御を行う場合）がＮＣ装置側で認識されるから、それらの値からワーク１４の加工開始位置や加工基準位置を算出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
位置検出器４６はタレット４に装着されてワークの検出作業を行うときにワーク側へと割り出される。ワーク１４の加工を行うときは、その加工態様に応じてタレット４に装着されたバイトやドリルがワーク側に割り出される。従って通常は、位置検出器４６は、ワーク加工中もタレット４に装着されたままである。ところが位置検出器４６は高い精度で組み立てられた高価な精密装置であるため、加工中の切削油や切粉によって損傷を受けやすい。一般に検出針４４は、ワーク１４に接触した後の微少なオーバーランを吸収するために、ホルダ４３に遊動可能に設けられているが、この遊動方向とワーク検出時におけるタレット４の移動方向との関係で、検出針４４の形状に制限を受けたり、ワークの検出位置に制限を受けたりする。
【０００５】
この発明は、高価な位置検出器を用いることなく、旋盤に装填されたワーク形状ないし寸法を検出して、その検出値に対応してワークを加工する方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の旋盤におけるワーク加工方法は、タレット４に単純な形状の棒材や板材よりなるワーク検出部材１２を装着し、このワーク検出部材と外周または内周に凹部が形成されているワーク１４との衝突をＺ軸送りモータや主軸割出モータのトルクを監視することによって検出し、そのときの刃物台の座標や主軸の位相をＮＣ装置で読み取り、その読取値を基にしてワークの加工を行うものである。
【０００７】
この発明は、主軸の位相基準を設定するもので、請求項１は１個の検出値に基づいて設定するもの、請求項２は２個の検出値に基づいて設定するものである。
【０００８】
すなわち請求項１の発明では、タレット４にワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワークを装填し、刃物台５の移動によりワークの外周または内周に形成されている凹部にワーク検出部材１２を進出させ、刃物台５を停止し、主軸割出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１を低速回転し、主軸割出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基準として、ワーク加工時における主軸の割出位置を設定している。
【０００９】
また請求項２の発明では、タレット４にワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワークを装填し、刃物台５の移動によりワークの外周または内周に形成されている凹部にワーク検出部材１２を進出させ、刃物台５を停止し、主軸割出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１を低速回転し、主軸割出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第１基準位相としてＮＣ装置で読み取り、次に主軸割出モータを逆方向に低速回転するかワーク検出部材１２の進出位置を変更して低速回転してその負荷が設定レベルを超えたときの位相を第２基準位相としてＮＣ装置で読み取り、上記第１基準位相と第２基準位相とに基いて加工基準位相を算出し、ワーク加工時における主軸の割出位置を上記加工基準位相を基準として設定している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１はモータの負荷監視方法の例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。主軸１は中心に貫通孔を備え、バー材をこの貫通孔を通して供給できるようになっている。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径寸法に加工した丸棒よりなる固定治具（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】
請求項１及び２の発明においては、Ｚ軸送りモータ７及び主軸割出モータ（ビルトインモータまたは係脱手段を介して主軸に連結される専用の割出モータ）がサーボ制御装置２１によって制御される。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１にはＺ軸送りモータ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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
以上は位置偏差を用いてモータの負荷を監視し、負荷が設定レベルを超えたことを検出する方法を示したものであるが、モータの負荷はモータを流れる電流値によって監視することもできる。しかし前述した位置偏差を用いる方法は、より正確な負荷検出が可能で、この発明の実施により適している。
【００１５】
図２及び図３、４は、第１実施例を示した図である。図２の(a),(b) は検出手順を、(c) は位相の計測位置を示している。この実施例のワーク１４は先端部にＤカット１４ｂを備えている。旋盤のタレット４には予め固定治具１２を装填しておく。図３から図４にまたがる一連のフローチャートにおいて、ワーク（素材）１４がチャック３にローディング（Ｓ１）されたら、タレット４を回動して固定治具１２をワーク１４側に割り出し（Ｓ２）、固定治具１２の先端を検出位置（検出開始位置）に接近させる（Ｓ３）。この検出位置はワーク１４の寸法のばらつきを考慮して、寸法のばらつきの範囲外でかつできるだけワークに近い位置に設定する。タレット４はこの検出位置まで高速接近する。
【００１６】
次にＺ軸送りモータのトルクを制限（Ｓ４）した状態で、Ｚ軸送りモータ７の負荷を監視しながらタレット４をワーク１４に向けてＺ軸方向に低速移動する（Ｓ５）。この移動中にモータ負荷が設定レベルを超えたら（Ｓ６）、Ｚ軸送りモータ７を停止し（Ｓ７）、タレット４のＺ軸座標を読み取る（Ｓ８）。
【００１７】
次に読み取ったＺ軸座標から、ワークの位相検出が可能かどうかを判断する（Ｓ１５）。この判断はタレットのＺ軸座標から固定治具１２の先端がワークのＤカット１４ｂ部分に挿入されたかどうかの検出である。もし位相検出が不能であれば、すなわち固定治具１２の先端がワーク１４の最も右側の端面１４ｃに衝突してＺ軸モータの負荷が増大したときは、主軸１の位相を変更するかまたは固定治具１２のＸ軸座標位置を変更して、再度Ｄカット１４ｂへの固定治具の挿入を試みる。
【００１８】
位相検出可能であれば、Ｚ軸送りモータのトルク制限を解除し（Ｓ１６）、主軸割出モータにトルク制限をかけて（Ｓ１７）主軸割出モータの負荷トルクを監視しながら主軸をプラス方向に低速回転させる（Ｓ１８）。この回転中にモータの負荷が増大したら（Ｓ１９）、主軸割出モータを停止し（Ｓ２０）、主軸の位相を読み取る（Ｓ２１）。そして読み取った座標値からＡ点（図２参照）の位相を読み取る（Ｓ２２）。次いで主軸割出モータをマイナス方向に低速回転し（Ｓ２３）、プラス回転の場合と同様に、モータ負荷が増大したら（Ｓ２４）、主軸割出モータを停止し（Ｓ２５）、主軸の位相からＢ点の位相を読み取る（Ｓ２６、Ｓ２７）。
【００１９】
以上のようにして検出したＡ点及びＢ点の位相から加工基準位相を算出し（Ｓ２８）、ＮＣ装置のメモリに加工基準を設定する（Ｓ２９）。その後主軸割出モータのトルク制限を解除し（Ｓ１０）、工具４２を割り出すことにより固定治具を退避し（Ｓ１１）、ワーク１４の加工を開始する（Ｓ１２）。ワークの位相（Ｃ軸）を割り出して加工を行う際、たとえばＤカット１４ｂのミーリング加工等を行う際には、上記方法により設定した加工基準位相を基にして主軸を割り出すことにより行う。
【００２０】
図５及び図６は第２実施例を示した図である。この実施例におけるワーク１４は外周に軸方向の突起１４ａを備えている。図６のフローチャートにおいて、ワークのローディング（Ｓ１）からタレット４を検出位置まで高速接近させる（Ｓ３）までの手順は図３のものと同じである。
【００２１】
タレット４が検出位置に達したら刃物台５を停止し、主軸の位相（Ｃ軸）を制御する主軸割出モータのトルク（Ｃ軸トルク）を制限（Ｓ４）した状態で、主軸割出モータの負荷を監視しながら主軸を低速回転する（Ｓ５）。この回転中にモータ負荷が設定レベルを超えたら（Ｓ６）、主軸割出モータを停止し（Ｓ７）、主軸の位相を読み取る（Ｓ８）。そして読み取った座標値から位相基準を設定する（Ｓ９）。その後主軸割出モータのトルク制限を解除し（Ｓ１０）、工具４２を割り出すことにより固定治具を退避し（Ｓ１１）、ワーク１４の加工を開始する（Ｓ１２）。ワーク１４の割出加工を行う際には、上記設定された位相を基準にしてワークを割り出す。
【図面の簡単な説明】
【図１】  制御系の要部を示すブロック図
【図２】  第１実施例の加工方法を示す説明図
【図３】  第１実施例の加工手順を示すフローチャート
【図４】  第１実施例の加工手順を示すフローチャート（図３の続き）
【図５】  第２実施例の加工方法を示す説明図
【図６】  第２実施例の加工手順を示すフローチャート
【図７】  従来方法の例を示す説明図
【符号の説明】
１  主軸
４  タレット
５  刃物台
７  Ｚ軸送りモータ
12  固定治具（ワーク検出部材）
14  ワーク
【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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【図７】
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