(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋盤を制御する数値制御装置に、
加工形状の異なる複数の加工プログラムと、
刃物台送りモータの出力トルクの制限値及び送り速度並びに刃物台の位置に対応する数値範囲と前記登録した複数の加工プログラムのプログラム番号とを対応させるパラメータを含む分岐命令と、
自動供給装置でワークを旋盤にローディングするステップ、ワーク検出部材を割り出すステップ、刃物台を前記パラメータで指定された送り速度でワークに向けて移動させるステップ、送りモータの出力トルクが前記パラメータで指定された制限値を超えたときの当該刃物台の位置を数値制御装置で読み取るステップ、読取った刃物台の位置に対応して前記パラメータで指定された加工プログラムを選択し実行してワークを排出するステップ、及び、加工プログラムが選択されなかったときにワークを排出するステップを備えた実行手順と
を登録し、
前記刃物台に搭載されたタレットに前記ワーク検出部材を装着して前記実行手順を繰返し実行することにより、
ワークストッカにランダムに並べられた寸法の異なるワークを連続的に加工することを特徴とする、ＮＣ旋盤のワーク加工方法。
【請求項２】
旋盤を制御する数値制御装置に、
加工形状の異なる複数の加工プログラムと、
主軸モータの出力トルクの制限値及び主軸速度並びに主軸の位相に対応する数値範囲と前記登録した複数の加工プログラムのプログラム番号とを対応させるパラメータを含む分岐命令と、
自動供給装置でワークを旋盤にローディングするステップ、ワーク検出部材を割り出すステップ、刃物台を移動して割出したワーク検出部材をワークの外周に設けた切欠部ないし凹部に進出させるステップ、刃物台を停止して主軸モータを前記パラメータで指定された速度で回転させるステップ、主軸モータの出力トルクが前記パラメータで指定された制限値を超えたときの当該主軸の位相を数値制御装置で読み取るステップ、読取った主軸の位相に対応して前記パラメータで指定された加工プログラムを選択し実行してワークを排出するステップ、及び、加工プログラムが選択されなかったときにワークを排出するステップを備えた実行手順と
を登録し、
前記刃物台に搭載されたタレットに前記ワーク検出部材を装着して前記実行手順を繰返し実行することにより、
ワークストッカにランダムに並べられた形状の異なるワークを連続的に加工することを特徴とする、ＮＣ旋盤のワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、数値制御（ＮＣ）装置で制御された旋盤のワーク加工方法に関するもので、寸法や形状の異なるワークを混在して順次旋盤に供給したときに、それぞれのワーク形状に応じた加工を行うことを可能にした加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ旋盤でワークの加工を行うときは、加工に必要な工具をタレットに装着し、これらの工具の選択命令を含む加工プログラムを予めＮＣ装置に登録して旋盤にワークを装填した後、登録した加工プログラムを実行することにより加工を行う。ＮＣ旋盤の加工プログラムを交換することにより各種形状のワークの加工が可能で、通常の加工現場においては、加工すべきワークの種類と数と納期とを勘案して、各旋盤毎に加工計画を立て、その計画に従って加工を実行する。ワークの自動供給装置（ローダ）を備えた旋盤においては、ＮＣ装置に加工に使用するプログラムと当該加工プログラムによって加工するワークの個数とを登録することによって、同一形状の所定個数のワークを連続して加工することができる。夜間に無人で複数種のワークを加工するような場合には、ＮＣ装置に複数の加工プログラムを登録し、使用する加工プログラムとその繰返し回数と順序とを指定しておき、一方加工前ワークを待機させておくワークストッカには、ＮＣ装置に指定した加工順序と数に応じて、それに対応するワークを順序良く並べた状態でワークの加工を開始する。またオペレータの就業時間内でオペレータが旋盤のそばにいるような場合には、旋盤にワークをランダムに供給し、オペレータが供給されたワークを見て、操作盤から実行する加工プログラムを指定したうえで１個ずつ加工を行うこともある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
旋盤に寸法や形状の異なる複数種のワークをランダムに供給して、供給されたワークに対応する加工プログラムをオペレータに選択させて加工を行う方法は、オペレータがいない夜間の無人運転時には行うことができず、オペレータがワークのそばを離れられないため、オペレータの作業負担が大きい。複数種のワークの加工プログラムと繰返し回数を予め設定して、複数種のワークの連続加工を行う方法は、長時間の自動加工を実現でき、オペレータに負担をかけることもないが、加工前の段取りを誤ると、途中で機械が停止したり、工具を破損したり、多数の加工不良品を製造するというようなことが起こる。すなわちＮＣ装置に設定した加工の順序とワークストッカに準備したワークの数や順序とに不一致があると、ワークに工具を当接させて工具を折損したり、寸法の小さいワークを加工して不良品を発生させたりする。このような重大な事故の発生は、送りモータや主軸モータの負荷を検出して、瞬時に機械を停止させるという処理で回避することができるが、そのような処理を講じても、機械が途中で停止して予定した加工が完了しないという問題を回避できない。
【０００４】
この発明は、旋盤に供給されたワークの寸法や形状を判別するための特別な装置を設けることなく、旋盤にランダムに供給された寸法や形状の異なる複数種のワークに対して、それぞれのワークに応じた加工を自動的に行うことができる技術手段を得ることを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のＮＣ旋盤のワーク加工方法は、旋盤を制御する数値制御装置に加工形状の異なる複数の加工プログラムを登録し、刃物台５に搭載されたタレット４にワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワーク１４を装填し、前記刃物台５を移動する送りモータ７、８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刃物台５をワーク１４に向けて移動し、送りモータ７、８の負荷が設定レベルを超えたときの刃物台５の位置を数値制御装置で読み取り、刃物台の位置に対応する数値範囲と前記登録した複数の加工プログラムのプログラム番号とを対応させたパラメータを含む分岐命令を実行することにより、前記登録した加工プログラムの１個を選択して実行し、前記数値範囲がいずれの加工プログラムにも対応しないときは、当該ワークの加工を行わないで機外へ排出して次のワークのローディングを行うというものである。
【０００６】
また請求項２のＮＣ旋盤のワーク加工方法は、旋盤を制御する数値制御装置に加工形状の異なる複数の加工プログラムを登録し、刃物台５に搭載されたタレット４にワーク検出部材１２を装着し、旋盤にワーク１４を装填し、前記刃物台５を移動してワークの外周に設けた切欠部ないし凹部にワーク検出部材１２を進出させ、刃物台５を停止して主軸回転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を回転し、主軸回転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数値制御装置で読み取り、主軸の位相に対応する数値範囲と前記登録した複数の加工プログラムのプログラム番号とを対応させたパラメータを含む分岐命令を実行することにより、前記登録した加工プログラムの１個を選択して実行し、前記数値範囲がいずれの加工プログラムにも対応しないときは、当該ワークの加工を行わないで機外へ排出して次のワークのローディングを行うというものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態の要部を概念的に示す説明図である。旋盤にワークが供給されて加工動作を開始すると、まずＮＣ装置はタレット４（図４参照）に装着したワーク検出部材１２を割り出し、ワーク検出部材１２をワーク１４ａ、１４ｂに接近させた後、刃物台を移動させる送りモータの出力トルクを低く制限した状態すなわちワーク検出部材１２がワーク１４ａ，１４ｂに当接したときに、刃物台が容易に停止する程度のトルクで刃物台をワークに向かって移動させる。ワーク検出部材１２がワーク１４ａ，１４ｂに当接すると、送りモータの負荷電流や後述する位置偏差が増大するから、そのときの刃物台の位置をＮＣ装置から読み取ることができ、その停止位置からワークの寸法や形状を測定することができる。
【０００８】
ＮＣ装置はこの測定したワークの寸法に応じて、対応する加工プログラムを実行する。すなわち測定された寸法が第１の数値範囲であれば、それに対応させた第１の加工プログラムを実行して加工を行い、第２の数値範囲であれば、それに対応する第２の加工プログラムを実行してワークを加工する。もしワークの寸法が設定された数値範囲のいずれにも該当しなければ、アラーム処理を行う。このアラーム処理はワークの加工を行わないで、そのまま機外へ排出するというような処理である。以上の図１にＳＴＡＲＴからＥＮＤで示された手順を自動的に繰り返すことにより、複数ワークの加工を順次行う。図１には供給されたワーク１４ａ、１４ｂの長さに応じて登録された２種類の加工プログラムを選択的に実行することにより、２種類のワークの加工が行われる例が模式的に示されている。すなわち装填されたワーク１４ａの長さが長いときは、第１の加工プログラムを実行して図１に１５ａで示す形状のワークを加工し、ワーク１４ｂの長さが短いときは、第２の加工プログラムを実行して図１に１５ｂで示す形状の第２のワークを加工するのである。
【０００９】
図１に示した例は、ワークの長さすなわち旋盤の主軸方向（Ｚ軸方向）の寸法を計測することにより、加工プログラムの選択を行うものであるが、図２に示すように、ワークの所定位置における主軸直角方向（Ｘ軸方向）の寸法を測定して、加工プログラムの切換えを行うこともできる。また図３に示すように、ワークの主軸まわり（Ｃ軸方向）の形状を検出して、加工プログラムの選択を行うようにすることもできる。図２は、タレット４に装着したワーク検出部材１２を、刃物台のＸ軸送りモータ８の出力トルクを制限した状態で矢印４１の方向に移動して、ワーク１４ｃ、１４ｄとワーク検出部材１２とが当接して、刃物台が停止した位置からワークの径を測定して、その測定範囲に対応する加工プログラムを実行することにより、図２の１５ｃ、１５ｄで示す形状の加工を選択的に行う例を示したものである。また図３は、ワークの外周に設けた切欠部ないし凹部にワーク検出部材１２を進出させ、主軸モータの出力トルクを制限した状態で、主軸モータを図の矢印４２で示すように低速回転し、ワーク１４ｅ、１４ｆとワーク検出部材１２とが当接して、主軸回転が停止した位置の主軸の位相を測定することにより、ワーク形状を検出して検出したワーク形状に対応させた加工プログラムを実行することにより、１５ｅ、１５ｆで示す２種類の形状の加工を選択的に行う例を示したものである。次に図４及び図５を参照してこの発明のより具体的な実施態様を説明する。この第２の実施態様のものにおいては、刃物台送りモータや主軸モータのサーボ制御系で発生する位置偏差の増大を利用して、タレットに装着したワーク検出部材とワークとの当接を検出している。
【００１０】
図４は刃物台のＺ軸送りモータを例にして、サーボ系の位置偏差の増大を検出する手段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。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軸方向送りモータ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、正確な外形寸法に加工した丸棒よりなるワーク検出部材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】
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４にはＺ軸方向送りモータ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。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。
【００１２】
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。
【００１３】
以上はモータの負荷が設定レベルを超えたことを検出する方法としては、上記位置偏差の増大を検出する方法のほかに、モータを流れる電流値の増大によって検出する方法も可能であるが、上記位置偏差を用いる方法は、正確な負荷検出が可能で、この発明の実施に適している。
【００１４】
以上のようにして検出された刃物台の位置や主軸の位相またはこれらから演算されるワークの寸法、形状、範囲に対応する加工プログラムの分岐命令は、ＮＣ装置のＧコードに設定される。このＧコード命令はたとえば次に示すような５つのパラメータを持った命令として提起される。
Ｇ311 Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿Ｉ1＿Ｊ1＿Ｋ1＿
Ｉ2＿Ｊ2＿Ｋ2＿
Ｉ3＿Ｊ3＿Ｋ3＿
Ｉ4＿Ｊ4＿Ｋ4＿
Ｉ5＿Ｊ5＿Ｋ5＿；
【００１５】
ここで、Ａ＿：ワーク検出時のサーボモータ軸トルク制限値
Ｂ＿：動作パターン：１はＸ軸、２はＺ軸、３はＣ軸、４はＹ軸、
５はＢ軸方向の範囲であることを示す。
Ｃ＿：ワーク検出時の送り速度
Ｉ＿：ワーク位置の範囲指定（始点）
Ｊ＿：ワーク位置の範囲指定（終点）
Ｋ＿：呼出を行うプログラム番号
【００１６】
たとえば次式の命令
Ｇ３１１  Ｂ２．Ｃ５０．Ｉ０．Ｊ−１０．Ｋ５００１．Ｉ−１０．Ｊ−２０．Ｋ５００２．Ｉ−２０．Ｊ−３０．Ｋ５００３．
は、ワークの絶対座標系におけるワーク検出位置が０から−１０の範囲にあるときは、５００１番地の加工プログラムをコールし、−１０から−２０の範囲にあるときは、５００２番地の加工プログラムをコールし、−２０から−３０の範囲にあるときは、５００３番地の加工プログラムをコールする分岐命令を示している。
【００１７】
図５は上述した位置偏差及び分岐命令を用いる場合のこの発明の方法の実行手順を示すフローチャートの例を示したものである。まずワークを旋盤のチャックにローディングし（Ｓ１）、タレットを介してワーク検出部材を割り出し（Ｓ２）、割り出したワーク検出部材を最初の計測開始位置へ移動する（Ｓ３）。次にモータの軸トルクを制限して（Ｓ４）、計測移動すなわち刃物台の低速移動または主軸の低速回転を開始する（Ｓ５）。この移動途中にモータの軸負荷が一定のレベルを超えたとき、すなわち位置偏差が増大して設定レベルを超えたときは、その検出ステップＳ６から分岐して軸トルクの制限を解除し（Ｓ７）、ワーク検出部材を退避させて（Ｓ８）、分岐命令で指定された加工プログラムを呼び出して実行することにより、当該ワークの加工を行う（Ｓ９）。
【００１８】
軸トルクを制限した状態での低速での計測移動（Ｓ５）が、所定の計測終了位置すなわち前記分岐命令のＪパラメータで設定した位置まで行われたにも係わらず、その間に軸負荷の増大が検出されなかったときは（Ｓ１０）、軸トルクの制限を解除し（Ｓ１１）、次の計測範囲があるかどうかの判定ステップＳ１２に戻る。この判定ステップＳ１２は、分岐命令に設定されたすべての分岐条件の計測が行われたかどうかを判定するステップである。すなわち前述した分岐命令にワークの計測範囲が３つ指定されていれば、すなわちワーク形状に応じて３つの加工プログラムのうちの１個を選択するような分岐命令であれば、ステップＳ３からステップＳ６及びステップ１０、１１までの手順を３回実行してもステップＳ６でのワークの検出による分岐が起こらなかったときに判定ステップＳ１２で制御がアラーム処理ステップＳ１３へ分岐し、ディスプレイに警告メッセージを表示して機械を停止させるか、あるいは加工プログラムを実行しないでワークをそのまま排出し、次のワークのローディングを行う。
【００１９】
このような手順で加工を行うことにより、たとえば複数種のワークを夜間に無人で加工する場合などにワークストッカにワークをランダムに並べておいても、工作機械側で供給されたワークの形状寸法に応じた加工プログラムを選択して加工を行ってくれるので、ＮＣ装置側には加工するワークの個数を設定する必要がなくなり、またワークストッカ側ではワークをその形状別に分けて整列させるという作業が必要でなくなり、しかもＮＣ装置に設定した内容とワークストッカに搭載したワークとの間にずれがあることにより、機械が停止して所定数のワークの加工が行われなかったり、不良品が加工されるというような事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法を概念的に示す第１実施態様の説明図
【図２】ワークの検出方向の第２例を示す説明図
【図３】ワークの検出方向の第３例を示す説明図
【図４】位置偏差を用いるワーク検出のブロック図
【図５】この発明の方法を実施するより具体的な実施態様を示すフローチャート
【符号の説明】
４  タレット
５  刃物台
７  Ｚ軸方向送りモータ
８  Ｘ軸方向送りモータ
12  ワーク検出部材
14  ワーク
【図１】
0004253054.tif 000002
【図２】
0004253054.tif 000003
【図３】
0004253054.tif 000004
【図４】
0004253054.tif 000005
【図５】
0004253054.tif 000006