JPH01271102A - 非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制御方法 - Google Patents
非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制御方法Info
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- JPH01271102A JPH01271102A JP63099095A JP9909588A JPH01271102A JP H01271102 A JPH01271102 A JP H01271102A JP 63099095 A JP63099095 A JP 63099095A JP 9909588 A JP9909588 A JP 9909588A JP H01271102 A JPH01271102 A JP H01271102A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業−Ｌの利用分野〉
本発明は、ワークの非円形断面加工を簡略化されたデー
タ入力により高精度に行う工作機械とその制御方法に関
するものである。
タ入力により高精度に行う工作機械とその制御方法に関
するものである。
〈従来の技術〉
ワークを非円形断面に加工するための工作機械は、従来
のひな型による倣い方式が、ひな型の製作の必要性を持
つ難点を有しているため、最近ではデータを人力するこ
とによって、コンピュータ利用による非円形断面輪郭の
プログラムデータを作成して、数値制御により加工する
方式が検討されつつある。
のひな型による倣い方式が、ひな型の製作の必要性を持
つ難点を有しているため、最近ではデータを人力するこ
とによって、コンピュータ利用による非円形断面輪郭の
プログラムデータを作成して、数値制御により加工する
方式が検討されつつある。
〈発明が解決しようとするａｍ＞
ワークを非円形断面体に加工する場合、ワーク又は工具
を回転軸線Ｏに平行な方向（Ｚ軸方向）へ移動させる場
合には、 さほど高速を必要とせず、しかも一定の移動
速度を設定することができるため、従来公知の送りネジ
方式等でも対応できる。
を回転軸線Ｏに平行な方向（Ｚ軸方向）へ移動させる場
合には、 さほど高速を必要とせず、しかも一定の移動
速度を設定することができるため、従来公知の送りネジ
方式等でも対応できる。
ところが、最近ではワークの加工速度を高めるために、
ワークを高速回転させる必要性から、回転軸線Ｏに垂直
な方向、すなわちＸ軸方向へ工具を移動させるには、高
速かつ高精度が要求される。
ワークを高速回転させる必要性から、回転軸線Ｏに垂直
な方向、すなわちＸ軸方向へ工具を移動させるには、高
速かつ高精度が要求される。
この要求に対して、例えば特開昭６２−８２０２号では
油圧サーボモータの制御により、油圧シリンダの作動油
をコントロールして工具保持台の往復移動を行っている
。この方式は、可動部の慣性力、作動油の圧縮性等によ
り、単一の油圧シリンダではストロークが大きくなりサ
ーボ系の応答性に問題が生じるので、親子の分離制御方
式とし、粗側には従来の送りネジ方式により大きな動き
が必要とされるワークの平均径を制御させ、子側の油圧
シリンダに各断面における最小径と最大径の差を制御さ
せるようにしている。そこで、最も精度を上げようとす
ると油圧シリンダのストロークの中心附近で往復運動を
制御しなければならず、したがって、シリンダの大きさ
に制約を受けやすい難点があった。更に、油圧サーボ機
構を採用した例は特開昭６１−８２０３号にもみられる
。
油圧サーボモータの制御により、油圧シリンダの作動油
をコントロールして工具保持台の往復移動を行っている
。この方式は、可動部の慣性力、作動油の圧縮性等によ
り、単一の油圧シリンダではストロークが大きくなりサ
ーボ系の応答性に問題が生じるので、親子の分離制御方
式とし、粗側には従来の送りネジ方式により大きな動き
が必要とされるワークの平均径を制御させ、子側の油圧
シリンダに各断面における最小径と最大径の差を制御さ
せるようにしている。そこで、最も精度を上げようとす
ると油圧シリンダのストロークの中心附近で往復運動を
制御しなければならず、したがって、シリンダの大きさ
に制約を受けやすい難点があった。更に、油圧サーボ機
構を採用した例は特開昭６１−８２０３号にもみられる
。
油圧サーボ機構を用いるこのような機構は、ワーク回転
の高速化によりＸ軸方向の往復動の振動数が高くなるに
つれて、位相の遅れが発生して、振幅が減少するおそれ
がある。また、油圧サーボ機構は高速で作動させるので
、作動油が高温となり、その特性が変化すると共に、熱
変位による加工精度を低下させる原因となっている。更
に、作動油が圧縮性であるから、切込量の差、ワークの
回転速度等による切削抵抗によって影響を受け、加工精
度の低下の要因ともなっている。
の高速化によりＸ軸方向の往復動の振動数が高くなるに
つれて、位相の遅れが発生して、振幅が減少するおそれ
がある。また、油圧サーボ機構は高速で作動させるので
、作動油が高温となり、その特性が変化すると共に、熱
変位による加工精度を低下させる原因となっている。更
に、作動油が圧縮性であるから、切込量の差、ワークの
回転速度等による切削抵抗によって影響を受け、加工精
度の低下の要因ともなっている。
ワーク回転の高速化によりＸ軸方向の往復動の振動数が
高くなるにつれて１位相の遅れが発生して、振幅が減少
するおそれがある他の要因は、従来の工作機械において
装備されている工具保持台すなわちスライダ部分の重量
や切削抵抗の変動等である。
高くなるにつれて１位相の遅れが発生して、振幅が減少
するおそれがある他の要因は、従来の工作機械において
装備されている工具保持台すなわちスライダ部分の重量
や切削抵抗の変動等である。
また、従来の非円形断面体ワーク加工用工作機械は、前
記公知例でもそうであるが、必要な人力データ数が致方
に及んで、容易に用いることができない難点を有してい
た。
記公知例でもそうであるが、必要な人力データ数が致方
に及んで、容易に用いることができない難点を有してい
た。
〈課題を解決するための手段〉
そこで本発明では、工具保持台の移動ストロークの全域
に亘って高精度を維持させ、かつ、作業者による入力を
非常に容易にするために、以下に示すような非円形断面
体ワーク加工用工作機械及びその制御方法を開発したの
である。
に亘って高精度を維持させ、かつ、作業者による入力を
非常に容易にするために、以下に示すような非円形断面
体ワーク加工用工作機械及びその制御方法を開発したの
である。
その非円形断面体ワーク加工用工作機械の特徴とする点
は、連続回転されるワーク（１）に対して、その回転軸
線Ｏに平行な方向を２軸、垂直な方向をＸ軸、回転角方
向をＣ軸とするとき、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に相対移動
可能に設けられた第１Ｘ軸スライダ（２）と、その第１
Ｘ軸スライダ（２）へＸ軸方向に高速で進退可能に支持
された第２ｘ軸スライダ（３）と、この第２Ｘ軸スライ
ダ（３）に固定された工具（４）をＺ軸方向、回転角方
向のそれぞれの位置において予めプログラムされた指令
値によりＸ軸方向に進退させる第２Ｘ軸サーボモータ（
５）と、前記ワーク（１）の回転角方向の制御を行うＣ
軸サーボモータ（６）を有する主軸台（７）と、これら
Ｚ軸、Ｃ軸、第２ｘ軸の３方向を非円形断面を形成すべ
く高速指令を行う数値制御表ｒＲ（１１）と、制御用プ
ログラムデータ作成のための自動演算装置（１２）とを
備えたことにある。
は、連続回転されるワーク（１）に対して、その回転軸
線Ｏに平行な方向を２軸、垂直な方向をＸ軸、回転角方
向をＣ軸とするとき、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に相対移動
可能に設けられた第１Ｘ軸スライダ（２）と、その第１
Ｘ軸スライダ（２）へＸ軸方向に高速で進退可能に支持
された第２ｘ軸スライダ（３）と、この第２Ｘ軸スライ
ダ（３）に固定された工具（４）をＺ軸方向、回転角方
向のそれぞれの位置において予めプログラムされた指令
値によりＸ軸方向に進退させる第２Ｘ軸サーボモータ（
５）と、前記ワーク（１）の回転角方向の制御を行うＣ
軸サーボモータ（６）を有する主軸台（７）と、これら
Ｚ軸、Ｃ軸、第２ｘ軸の３方向を非円形断面を形成すべ
く高速指令を行う数値制御表ｒＲ（１１）と、制御用プ
ログラムデータ作成のための自動演算装置（１２）とを
備えたことにある。
ここで、第２Ｘ軸スライダ（３）を軽量で耐熱、非熱膨
張性、耐斥耗性を有するファインセラミックス製とし、
しかも、高精度ボールネジ及びサーボモータを直結に設
けることにより１本装置をより高速化に対応し、かつ高
精度なものとすることが可ｍｌとなっている。
張性、耐斥耗性を有するファインセラミックス製とし、
しかも、高精度ボールネジ及びサーボモータを直結に設
けることにより１本装置をより高速化に対応し、かつ高
精度なものとすることが可ｍｌとなっている。
本発明におけるワーク加工用工作機械の制御方法は第２
Ｘ軸サーボモータ（５）の移動量、すなわち工具（４）
のＸ軸方向の移動指令をワーク（１）の基準平面からの
回転角θと回転軸線０に平行なＺ軸方向の基準点からの
距ｌ１ＩＺの関数ｆ （Ｑ 、 Ｚ）によりワーク上そ
れぞれの点における座標を求めることによって非円形断
面軸°郭を形成することとし、ワークの要素因子を簡易
入力することにより自動演算装置で前記非円形断面輪郭
のプログラムデータを作成し、これを数値制御装置に転
送して工具が設けられたＸ＠サーボモータを制御するこ
とを特徴とするものである。
Ｘ軸サーボモータ（５）の移動量、すなわち工具（４）
のＸ軸方向の移動指令をワーク（１）の基準平面からの
回転角θと回転軸線０に平行なＺ軸方向の基準点からの
距ｌ１ＩＺの関数ｆ （Ｑ 、 Ｚ）によりワーク上そ
れぞれの点における座標を求めることによって非円形断
面軸°郭を形成することとし、ワークの要素因子を簡易
入力することにより自動演算装置で前記非円形断面輪郭
のプログラムデータを作成し、これを数値制御装置に転
送して工具が設けられたＸ＠サーボモータを制御するこ
とを特徴とするものである。
ここにいうワークの要素間−Ｉ−とは、回転軸線０に平
行なＺ軸方向に存在する基準点から任意な位置でワーク
を輪切りにした場合の基準断面を示す加工形状迄の距ｔ
Ｓ＜図面上に寸法値として与えられている）や、それぞ
れの断面形状等、容易に人力可能な数種のものである。
行なＺ軸方向に存在する基準点から任意な位置でワーク
を輪切りにした場合の基準断面を示す加工形状迄の距ｔ
Ｓ＜図面上に寸法値として与えられている）や、それぞ
れの断面形状等、容易に人力可能な数種のものである。
すなわち、非円形断面輪郭を表現するに足りうる最少限
の局所的な寸法値や情報である。
の局所的な寸法値や情報である。
白！ＰＩｌ演算装置で前記非円形断面輪郭のプログラム
データを作成するとは、入力されたワークの要素間ｆ・
をもとに、演算装置内で、まず、人力された断面形状を
有し、かつ基準面〇＝０からの任意角度（軸線Ｏを通る
縦割の形状）においてもなめらかになる様に補間法自動
演算によって半径を自動演算させる。そして、このよう
にして、補間法を利用しながら自動演算装置（＋２）に
よりワークの全Ｊ或を計算して、工具（４）のＸ軸方向
の移動指令を加工条件（回転数、切削送り等）によって
ワーク（１）の基準平面からの回転角θと回転軸線０に
平行なＺ軸方向の基準点からの距ｇｚの関数ｆ （０、
Ｚ）としてワーク上それぞれの点における座標の致方に
及ぶデータ（Ｐｏ１．Ｐ Ｏｚ、ＰＯ８＋”’ＰＡ１＋
１ＦＡ２＋”’ＰＣ４＋ＰＣ２＋・・・１１ｃ龜−１，
Ｐｃ（）を螺旋状かつ滑らかになるように作成させるの
である。
データを作成するとは、入力されたワークの要素間ｆ・
をもとに、演算装置内で、まず、人力された断面形状を
有し、かつ基準面〇＝０からの任意角度（軸線Ｏを通る
縦割の形状）においてもなめらかになる様に補間法自動
演算によって半径を自動演算させる。そして、このよう
にして、補間法を利用しながら自動演算装置（＋２）に
よりワークの全Ｊ或を計算して、工具（４）のＸ軸方向
の移動指令を加工条件（回転数、切削送り等）によって
ワーク（１）の基準平面からの回転角θと回転軸線０に
平行なＺ軸方向の基準点からの距ｇｚの関数ｆ （０、
Ｚ）としてワーク上それぞれの点における座標の致方に
及ぶデータ（Ｐｏ１．Ｐ Ｏｚ、ＰＯ８＋”’ＰＡ１＋
１ＦＡ２＋”’ＰＣ４＋ＰＣ２＋・・・１１ｃ龜−１，
Ｐｃ（）を螺旋状かつ滑らかになるように作成させるの
である。
その結果得られた非円形断面輪郭の膨大なデータは一旦
ホストコンピュータ側で各種記憶装置に記憶させるとと
もに、工作機械側でも、−旦内部記憶装置に記憶させ、
必要に応じて数値制御装置にそのデータを転送して工具
が設けられたＸ軸サーボモータを制御するのである。
ホストコンピュータ側で各種記憶装置に記憶させるとと
もに、工作機械側でも、−旦内部記憶装置に記憶させ、
必要に応じて数値制御装置にそのデータを転送して工具
が設けられたＸ軸サーボモータを制御するのである。
く作用〉
このような本発明の非円形断面体ワーク加工用工作機械
の制御方法によると、数種のワークの要素間Ｐの入力の
みによって、それをもとに非円形断面輪郭の膨大なデー
タが自動演算され、そのデータをもとにＺ軸方向及びＸ
軸方向に相対移動ｌ■能に設けられ、かつ、工具が設け
られたＸ軸サーボモータ等が制御される。
の制御方法によると、数種のワークの要素間Ｐの入力の
みによって、それをもとに非円形断面輪郭の膨大なデー
タが自動演算され、そのデータをもとにＺ軸方向及びＸ
軸方向に相対移動ｌ■能に設けられ、かつ、工具が設け
られたＸ軸サーボモータ等が制御される。
そして１本発明の非円形断面体ワーク加工用工作機械で
は、白！ＰＩＩ演算装置（１２）によって作成された制
御用プログラムデータに従って、数値制御装置（１１）
がＺ４ｉｌ！１．Ｃ軸、第２Ｘ軸の３方向を非円形断面
を形成すべく高速指令する。ここでまず、第１Ｘ軸スラ
イダ（２）が、 回転角方向の制御を行うＣ軸サーボモ
ータ（６）によって連続回転されるワーク（１）に対し
て、 Ｚ軸方向及びＸ軸方向に素早く相対移動する。続
いて、その第１Ｘ軸スライダ（２）へＸ軸方向に高速で
進退可能に支持された第２Ｘ軸スライダ（３）が第２Ｘ
軸サーボモータ（５）によって指令値に従い高速度でＸ
軸方向に進退させる。
は、白！ＰＩＩ演算装置（１２）によって作成された制
御用プログラムデータに従って、数値制御装置（１１）
がＺ４ｉｌ！１．Ｃ軸、第２Ｘ軸の３方向を非円形断面
を形成すべく高速指令する。ここでまず、第１Ｘ軸スラ
イダ（２）が、 回転角方向の制御を行うＣ軸サーボモ
ータ（６）によって連続回転されるワーク（１）に対し
て、 Ｚ軸方向及びＸ軸方向に素早く相対移動する。続
いて、その第１Ｘ軸スライダ（２）へＸ軸方向に高速で
進退可能に支持された第２Ｘ軸スライダ（３）が第２Ｘ
軸サーボモータ（５）によって指令値に従い高速度でＸ
軸方向に進退させる。
このとき、第１Ｘ軸スライダは、ワークの大きさに合せ
て大きくＸ軸方向の位置決めを行ない、通常非円形加工
中は停止状態となる。この第２Ｘ軸スライダ（３）はフ
ァインセラミックス製とし、高精度ボールネジがサーボ
モータに直結で設けられているので、指令値に従って第
２Ｘ＠サーボモータ（５）が高速度で第２Ｘ軸スライダ
（３）をＸ軸方向に進退させる際に忠実に追従すること
ができるとともに、熱膨張係数が′／１４製に比べて１
７５と小さいため高精度加工を長時間安定的に行なうこ
とができる。
て大きくＸ軸方向の位置決めを行ない、通常非円形加工
中は停止状態となる。この第２Ｘ軸スライダ（３）はフ
ァインセラミックス製とし、高精度ボールネジがサーボ
モータに直結で設けられているので、指令値に従って第
２Ｘ＠サーボモータ（５）が高速度で第２Ｘ軸スライダ
（３）をＸ軸方向に進退させる際に忠実に追従すること
ができるとともに、熱膨張係数が′／１４製に比べて１
７５と小さいため高精度加工を長時間安定的に行なうこ
とができる。
〈実施例〉
以ド図面によって本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の非円形断面体ワーク加工用工作機械の
平面図であり、第２図は同右側面図である、第３回は同
装置のブロックダイアグラムである。
平面図であり、第２図は同右側面図である、第３回は同
装置のブロックダイアグラムである。
本装置は、簡易データ入力が可能で、これにより非円形
断面輪郭の膨大なデータが自動演算される自動演算袋［
（１２）と、そのデータにもとづきＺ軸、Ｃ軸、第２Ｘ
軸の３方向を非円形断面を形成すべく高速指令を行う数
値制御装置（１１）と、工作機械本体（１０）とからな
る。
断面輪郭の膨大なデータが自動演算される自動演算袋［
（１２）と、そのデータにもとづきＺ軸、Ｃ軸、第２Ｘ
軸の３方向を非円形断面を形成すべく高速指令を行う数
値制御装置（１１）と、工作機械本体（１０）とからな
る。
自動演算装置（１２）はパーソナルコンピュータを用い
ることが主であるが、大型コンピュータにより高速デー
タ処理を行うことを否定するものではない。第３図に示
したように、簡易データはこの自動演算装置１（１２）
へキーボードから人力あるいはオンライン人力される。
ることが主であるが、大型コンピュータにより高速デー
タ処理を行うことを否定するものではない。第３図に示
したように、簡易データはこの自動演算装置１（１２）
へキーボードから人力あるいはオンライン人力される。
ここで得られた非円形断面輪郭の膨大なデータは次の数
値制御装置（１１）へ送られるとともに、必要な場合は
外部記憶装置によってフロッピーディスクやカセットテ
ープに記憶保存される。
値制御装置（１１）へ送られるとともに、必要な場合は
外部記憶装置によってフロッピーディスクやカセットテ
ープに記憶保存される。
数値制御装置（１１）は自動演算装置（１２）によって
作成された制御用プログラムデータを記憶するプログラ
ムデータ記憶袋［（１３）と、そのプログラムデータに
よって指令信号を発生する指令信号発生装置（１４）と
からなる。 。
作成された制御用プログラムデータを記憶するプログラ
ムデータ記憶袋［（１３）と、そのプログラムデータに
よって指令信号を発生する指令信号発生装置（１４）と
からなる。 。
工作機械本体（１０）のベツド（２０）上には主軸台（
７）が設けられており、 この主軸台（７）へ回転可能
に保持された主軸（１５）に対してワーク（１）を保持
するチャック（８）が設けられ、そして主軸（１５）の
回転角方向の制御をカップリングを介して接続されたＣ
軸サーボモータ（６）が行うこととしている。
７）が設けられており、 この主軸台（７）へ回転可能
に保持された主軸（１５）に対してワーク（１）を保持
するチャック（８）が設けられ、そして主軸（１５）の
回転角方向の制御をカップリングを介して接続されたＣ
軸サーボモータ（６）が行うこととしている。
この主軸（１５）の回転軸線Ｏに平行なＺ軸方向に２軸
ボールネジ（１６）が設けられている。このＺ ４１１
１ボールネジ（１６）はその端部に接続されたＺ軸サー
ボモータ（１７）によって回転する。
ボールネジ（１６）が設けられている。このＺ ４１１
１ボールネジ（１６）はその端部に接続されたＺ軸サー
ボモータ（１７）によって回転する。
Ｚ軸ボールネジ（１６）にはＺ軸方向へ移動可能なＺ軸
スライダ（１８）が螺着されており、ベツド（２０）に
対してＺ軸方向へ摺動可能に係合された構造である。
スライダ（１８）が螺着されており、ベツド（２０）に
対してＺ軸方向へ摺動可能に係合された構造である。
Ｚ＠スライダ（１８）にはＸ軸方向の第１Ｘ＠サーボモ
ータ（２１）が設けられている。この第１Ｘ＠サーボモ
ータ（２１）はその端部に接続された第１Ｘ軸ボールネ
ジ（１９）を回転させる。この第１Ｘ軸ボールネジ（１
９）へＸ軸方向に相対移動すべくブロック状の第１Ｘ軸
スライダ（２）が螺合されている。
ータ（２１）が設けられている。この第１Ｘ＠サーボモ
ータ（２１）はその端部に接続された第１Ｘ軸ボールネ
ジ（１９）を回転させる。この第１Ｘ軸ボールネジ（１
９）へＸ軸方向に相対移動すべくブロック状の第１Ｘ軸
スライダ（２）が螺合されている。
この第１Ｘ軸スライダ（２）は親スライダであって、こ
れにＸ軸方向の第２ｘ軸サーボモータ（５）が設けられ
ている。第２ＸｉｌＩＩｌｌサーボモータ（５）はその
端部に接続された第２Ｘ軸ボールネジ（２２）を回転さ
せる。この第２Ｘ軸ボールネジ（２２）へｐスライダの
ブロック状第２Ｘ軸スライダ（３）が螺合されている。
れにＸ軸方向の第２ｘ軸サーボモータ（５）が設けられ
ている。第２ＸｉｌＩＩｌｌサーボモータ（５）はその
端部に接続された第２Ｘ軸ボールネジ（２２）を回転さ
せる。この第２Ｘ軸ボールネジ（２２）へｐスライダの
ブロック状第２Ｘ軸スライダ（３）が螺合されている。
そして、この第２Ｘ軸スライダ（３）が工具（４）を保
持しているのである。なお、第２Ｘ軸スライダ（３）は
軽量かつ強靭性のファインセラミックス製であり、第２
Ｘ軸ボールネジ（２２）も高精度ボールネジが用いられ
ている。
持しているのである。なお、第２Ｘ軸スライダ（３）は
軽量かつ強靭性のファインセラミックス製であり、第２
Ｘ軸ボールネジ（２２）も高精度ボールネジが用いられ
ている。
ここで、第４図から第８図によって非円形断面輪郭のプ
ログラムデータを自動的に作成する方法と、非円形断面
体ワーク加工用工作機械の制御方法の実施例をより詳細
に説明する。
ログラムデータを自動的に作成する方法と、非円形断面
体ワーク加工用工作機械の制御方法の実施例をより詳細
に説明する。
第４図は本発明によって加工される非円形断面体ワーク
の説明図であり、第５図（ａ）〜（ｄ）は第４図に示し
た非円形断面体ワークのＺ軸方向の基準点からの任意な
距ＷＩＺ点における各断面図例である。第６図はワーク
を加工するための工具の制御＃、を示す説明図である。
の説明図であり、第５図（ａ）〜（ｄ）は第４図に示し
た非円形断面体ワークのＺ軸方向の基準点からの任意な
距ＷＩＺ点における各断面図例である。第６図はワーク
を加工するための工具の制御＃、を示す説明図である。
第７図はワークが一回転する際の各軸の制御量の説明図
である。第８図番よ第１、第２Ｘ軸スライドの制御量と
ワークとの関係図である。
である。第８図番よ第１、第２Ｘ軸スライドの制御量と
ワークとの関係図である。
図示した非円形断面体ワークの断面はワークの基準端部
からＡ−Ａ′郡部間おいては第５図（Ｑ）にもみられる
ように真円である。そこで、ワークの要素因子としては
、基堂点Ｏにおける最小半径ｒａと真円であること、基
準点ＯからＡ −Ａ’面までの距ＩＺ と、真円であ
ること、及び最小半径ｒｆｌがデータ人力される。真円
であるから最大半径ｒｂの人力の必要性がない。
からＡ−Ａ′郡部間おいては第５図（Ｑ）にもみられる
ように真円である。そこで、ワークの要素因子としては
、基堂点Ｏにおける最小半径ｒａと真円であること、基
準点ＯからＡ −Ａ’面までの距ＩＺ と、真円であ
ること、及び最小半径ｒｆｌがデータ人力される。真円
であるから最大半径ｒｂの人力の必要性がない。
次に非円形断面体ワークの断面がＨ−Ｂ’面に至ると六
角形となる。そこで、基準点ＯがらＢ −１３’面まで
の距離Ｚと、六角形であること、及び、最小半径ｒｉｍ
と最大半径ｒｂが入力される。
角形となる。そこで、基準点ＯがらＢ −１３’面まで
の距離Ｚと、六角形であること、及び、最小半径ｒｉｍ
と最大半径ｒｂが入力される。
同様にして、Ｃ−ｄ面は非円形断面、Ｄ−１）’面ば楕
円断面を有し。それぞれの基準点ＯからのＺの距離と最
小半径ｒａ、量大半径ｒｂが人力さオ゛シる。
円断面を有し。それぞれの基準点ＯからのＺの距離と最
小半径ｒａ、量大半径ｒｂが人力さオ゛シる。
以上の入力によって基準点０からＡ −Ａ’面、Ｒ−Ｂ
’面、ｃ −ｃ’面、Ｄ −Ｄ’而までのなめらかな非
円形断面輪郭のプロゲラ１１データ（Ｐａｔ、 Ｐｏｘ
ｐ １）Ｑ３＋ ’ ＨＨＰｃ１１． Ｐ誂）は入力さ
れた形状な有し、かつ、基準面Ｏ−０からの任意角度Ｏ
（軸線Ｏを通る縦割り形状）においても、Ｚ軸方向にな
めらかになるように自動演算”ｔｉ置によって計算され
ることとなるが、その場合に補間法が用いられる。この
補間法はワーク（１）の基準平面からの回転角Ｏと１回
転軸線Ｏに平行なＺ軸方向の基僧点からの距ｊｌＺの関
′ｅｊ１．ｆ（０゜Ｚ）によりワーク１−それぞれの点
Ｐにおりる座標を求めるに際して、ワークの一回転中に
工具がｈたけ移動するので、ワーク表面では第７図のよ
うに螺旋状の軌跡としてデータ設定される。その間の微
小に分割された移動範囲ΔＺにおいては、関数ｆ（（ｊ
、Ｚ）が滑らかな関数であるとの仮定のもとで、簡易入
力データが与えられた点ＰＡ１、Ｐｓｖ以外のその間の
各座標におけるデータ（ｐ＾ｚ−１）Ａ３、・・・・Ｉ
弘、）によ；ける各座標を求めるのである。 この補間
は演算装置内で階差表が設定され、従来公知の精度の良
い補間関数の公式が用いられる。
’面、ｃ −ｃ’面、Ｄ −Ｄ’而までのなめらかな非
円形断面輪郭のプロゲラ１１データ（Ｐａｔ、 Ｐｏｘ
ｐ １）Ｑ３＋ ’ ＨＨＰｃ１１． Ｐ誂）は入力さ
れた形状な有し、かつ、基準面Ｏ−０からの任意角度Ｏ
（軸線Ｏを通る縦割り形状）においても、Ｚ軸方向にな
めらかになるように自動演算”ｔｉ置によって計算され
ることとなるが、その場合に補間法が用いられる。この
補間法はワーク（１）の基準平面からの回転角Ｏと１回
転軸線Ｏに平行なＺ軸方向の基僧点からの距ｊｌＺの関
′ｅｊ１．ｆ（０゜Ｚ）によりワーク１−それぞれの点
Ｐにおりる座標を求めるに際して、ワークの一回転中に
工具がｈたけ移動するので、ワーク表面では第７図のよ
うに螺旋状の軌跡としてデータ設定される。その間の微
小に分割された移動範囲ΔＺにおいては、関数ｆ（（ｊ
、Ｚ）が滑らかな関数であるとの仮定のもとで、簡易入
力データが与えられた点ＰＡ１、Ｐｓｖ以外のその間の
各座標におけるデータ（ｐ＾ｚ−１）Ａ３、・・・・Ｉ
弘、）によ；ける各座標を求めるのである。 この補間
は演算装置内で階差表が設定され、従来公知の精度の良
い補間関数の公式が用いられる。
このデータによると、Ｚ軸方向の基準点からの距Ｍ ７
．の関数ｆ（０，Ｚ）は第６図に示したようになり、最
大半径における工具の軌跡と、最小半径比 に↓５けろコニ具の命跡の間に振幅のある様Ｔ・がみら
れる。本発明はその間の平均半径は重要でない。
．の関数ｆ（０，Ｚ）は第６図に示したようになり、最
大半径における工具の軌跡と、最小半径比 に↓５けろコニ具の命跡の間に振幅のある様Ｔ・がみら
れる。本発明はその間の平均半径は重要でない。
二扛を第１、第２Ｘ軸スライドの制御量とワークどの関
係で示したのが第８図である。この図にみられる第１Ｘ
軸スライダ（２）は、第２Ｘ軸スライダ（３）が保持し
ている工具（４）の先端とワーク（１）の最大゛詐径ｒ
ｂ間の距離ｆ、をプロゲラ！１指令により敏速に移動し
て、第２ｘ軸スライダ（３）による最大傘径における工
具の軌跡と、最小半径における工具の軌跡の間の振幅（
ｆ２）の加工に備えるのである。このとき５回転軸線Ｏ
と工具（４）の刃先の位置はプログラムにより、自動指
令されることは当然のことである。また、Ｃ軸は先に第
１図で示したＣ軸サーボモータ（６）を所定速度で回転
させることにより回転角θを制御させる。
係で示したのが第８図である。この図にみられる第１Ｘ
軸スライダ（２）は、第２Ｘ軸スライダ（３）が保持し
ている工具（４）の先端とワーク（１）の最大゛詐径ｒ
ｂ間の距離ｆ、をプロゲラ！１指令により敏速に移動し
て、第２ｘ軸スライダ（３）による最大傘径における工
具の軌跡と、最小半径における工具の軌跡の間の振幅（
ｆ２）の加工に備えるのである。このとき５回転軸線Ｏ
と工具（４）の刃先の位置はプログラムにより、自動指
令されることは当然のことである。また、Ｃ軸は先に第
１図で示したＣ軸サーボモータ（６）を所定速度で回転
させることにより回転角θを制御させる。
〈発明の効果〉
本発明の非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制
御方法によると、数種のワークの要素因ｔの入力のみに
よって、それをもとに非円形断面輪郭の膨大なデータが
自動演算され、そのデータをもとにＺ軸方向及びＸ軸方
向に相対移動可能に設けられ、かつ、工具が設けられた
Ｘ軸サーボモータ等が制御される。このことにより、デ
ータ入力の省力化と、高速化を可能としたのである。
御方法によると、数種のワークの要素因ｔの入力のみに
よって、それをもとに非円形断面輪郭の膨大なデータが
自動演算され、そのデータをもとにＺ軸方向及びＸ軸方
向に相対移動可能に設けられ、かつ、工具が設けられた
Ｘ軸サーボモータ等が制御される。このことにより、デ
ータ入力の省力化と、高速化を可能としたのである。
そして、この非円形断面体ワーク加工用工作機賊では、
自動演算装置によって作成された制御用プログラムデー
タに従って、数値制御装置が２軸。
自動演算装置によって作成された制御用プログラムデー
タに従って、数値制御装置が２軸。
Ｃ軸、第２Ｘ軸の３方向を非円形断面を形成すべく高速
指令し、これにより親スライダの第１Ｘ軸スライダが連
続回転されるワークに対してＺ軸方向及びＸ軸方向に工
具を敏速に相対移動するとともに、子スライダの第２Ｘ
軸スライダが指令値に従い高速度でＸ軸方向に進退させ
てワークを加工して、このことによりワークの高速自動
加工を可能としたのである。
指令し、これにより親スライダの第１Ｘ軸スライダが連
続回転されるワークに対してＺ軸方向及びＸ軸方向に工
具を敏速に相対移動するとともに、子スライダの第２Ｘ
軸スライダが指令値に従い高速度でＸ軸方向に進退させ
てワークを加工して、このことによりワークの高速自動
加工を可能としたのである。
このとき、軽量なファインセラミックス製スライダと、
高精度ボールネジが設けられているので、指令値に従っ
て工具は忠実に追従することができるので、ワークの高
速加工をより高精度なものとしたのである。
高精度ボールネジが設けられているので、指令値に従っ
て工具は忠実に追従することができるので、ワークの高
速加工をより高精度なものとしたのである。
第１図は本発明の非円形断面体ワーク加工用工作機械の
平面図であり、第２図は同右側面図である。第３図は同
装置のブロックダイアグラムである。 第４図は本発明によって加工される非円形断面体ワーク
の説明図であり、第５図（ａ）〜（ｄ）は第４Ｖに示し
た非円形断面体ワークのＺ軸方向の基１■点からの任意
な距離７点における各断面図例である。第６図はワーク
を加工するための工具の制御量を示す説明図である。第
７図はワークが一回転する際の各軸の制御量の説明図で
ある。第８図は第１．第２Ｘ軸スライダの制御量とワー
クとの関係図である。 （１）ワーク （２）第１Ｘ軸スライダ（３
）第２ｘ軸スライダ （４）工具 （５）第２Ｘ軸サーボモータ （６）Ｃ軸サーボモータ （７）主軸台（８）チャック
（１０）工作機械本体（１１）数値制御袋ｒ
Ｒ（１２）自動演算装置（１３）プログラムデータ記憶
装置 （１４）指令信号発生装置 （１５）主軸（１６） Ｚ
軸ボールネジ （１７） Ｚ軸サーボモータ（１８）
ｚ＠スライダ （１９）第１Ｘ軸ボールネジ（２０
）ベツド （２１）第１Ｘ軸サーボモータ（２２
）第２Ｘ軸ボールネジ 以上
平面図であり、第２図は同右側面図である。第３図は同
装置のブロックダイアグラムである。 第４図は本発明によって加工される非円形断面体ワーク
の説明図であり、第５図（ａ）〜（ｄ）は第４Ｖに示し
た非円形断面体ワークのＺ軸方向の基１■点からの任意
な距離７点における各断面図例である。第６図はワーク
を加工するための工具の制御量を示す説明図である。第
７図はワークが一回転する際の各軸の制御量の説明図で
ある。第８図は第１．第２Ｘ軸スライダの制御量とワー
クとの関係図である。 （１）ワーク （２）第１Ｘ軸スライダ（３
）第２ｘ軸スライダ （４）工具 （５）第２Ｘ軸サーボモータ （６）Ｃ軸サーボモータ （７）主軸台（８）チャック
（１０）工作機械本体（１１）数値制御袋ｒ
Ｒ（１２）自動演算装置（１３）プログラムデータ記憶
装置 （１４）指令信号発生装置 （１５）主軸（１６） Ｚ
軸ボールネジ （１７） Ｚ軸サーボモータ（１８）
ｚ＠スライダ （１９）第１Ｘ軸ボールネジ（２０
）ベツド （２１）第１Ｘ軸サーボモータ（２２
）第２Ｘ軸ボールネジ 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 連続回転されるワーク（１）に対して、その回転軸
線Ｏに平行な方向をＺ軸、垂直な方向をＸ軸、回転角方
向をＣ軸とするとき、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に相対移動
可能に設けられた第１Ｘ軸スライダ（２）と、該第１Ｘ
軸スライダ（２）へＸ軸方向に高速で進退可能に支持さ
れた第２Ｘ軸スライダ（３）と、該第２Ｘ軸スライダ（
３）に固定された工具（４）をＺ軸方向、回転角方向の
それぞれの位置において予めプログラムされた指令値に
よりＸ軸方向に進退させる第２Ｘ軸サーボモータ（５）
と、前記ワーク（１）の回転角方向の制御を行うＣ軸サ
ーボモータ（６）を有する主軸台（７）と、これらＺ軸
、Ｃ軸、第２Ｘ軸の３方向を非円形断面を形成すべく高
速指令を行う数値制御装置（１１）と、制御用プログラ
ムデータ作成のための自動演算装置（１２）とを備えて
なる非円形断面体ワーク加工用工作機械。 ２ 第２Ｘ軸サーボモータ（５）の移動量、すなわち工
具（４）のＸ軸方向の移動指令をワーク（１）の基準平
面からの回転角θと回転軸線Ｏに平行なＺ軸方向の基準
点からの距離Ｚの関数ｆ（θ、Ｚ）によりワーク上それ
ぞれの点における座標を求めることによって非円形断面
輪郭を形成することとし、ワークの要素因子を簡易入力
することにより自動演算装置で前記非円形断面輪郭のプ
ログラムデータを作成し、これを数値制御装置に転送し
て工具が設けられたＸ軸サーボモータを制御することを
特徴とする非円形断面体ワーク加工用工作機械の制御方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099095A JP2672970B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制御方法 |
| US07/339,176 US5085109A (en) | 1988-04-20 | 1989-04-14 | Machine tool for processing work piece into non-circular cross-sectional configuration |
| DE68923316T DE68923316T2 (de) | 1988-04-20 | 1989-04-19 | Werkzeugmaschine zur Werkstückbearbeitung in eine nichtkreisförmige Querschnittskonfiguration. |
| EP89107061A EP0338541B1 (en) | 1988-04-20 | 1989-04-19 | Machine tool for processing work piece into non-circular cross-sectional configuration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63099095A JP2672970B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01271102A true JPH01271102A (ja) | 1989-10-30 |
| JP2672970B2 JP2672970B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=14238316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63099095A Expired - Lifetime JP2672970B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | 非円形断面体ワーク加工用工作機械及びその制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5085109A (ja) |
| EP (1) | EP0338541B1 (ja) |
| JP (1) | JP2672970B2 (ja) |
| DE (1) | DE68923316T2 (ja) |
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| JP2015231661A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-24 | 東芝機械株式会社 | 非円形孔の加工方法、非円形孔の加工装置およびレンズ |
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1989
- 1989-04-14 US US07/339,176 patent/US5085109A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-19 DE DE68923316T patent/DE68923316T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-19 EP EP89107061A patent/EP0338541B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0338541A3 (en) | 1992-03-04 |
| EP0338541A2 (en) | 1989-10-25 |
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