JPH03256649A - ワーク加工装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワーク加工装置、特に、立ち上がり時の安定
性が問題になるワーク加工装置に関する。

〔従来の技術〕

たとえば旋盤を含むワーク加工装置として、ワーク保持
用の主軸と工具を備えたタレットとを有する旋盤と、旋
盤に対しワーク（搬入・搬出するローダと、加工後のワ
ークの形状を計測する計測装置とを備えたものが知られ
ている。

この種のワーク加工装置では、ローダによってワークが
旋盤の主軸に搬送される。旋盤では、主軸の回転により
ワークが回転させられ、タレットに設けられた工具によ
ってワークに所定の加工が施される。加工が済んだワー
クは、ローダによって搬出され、計測装置によりその形
状が計測される。計測装置による計測結果に基づいて、
加工済みワークは製品として搬送され、或いは不良品と
して廃棄される。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、ワーク加工装置では、様々な要因によって各ワ
ークごとに公差が生じる。工作機械が安定した状態にあ
る時には、その公差はランダムに現れる。

この公差を小さくするため、加工動作に補正を加える方
法として、例えば前々回に加工が行われたワークの公差
Ａと、前回に加工が行われたワークの公差Ｂとの平均値
（Ａ＋Ｂ）／２を計算し、それを補正値として使用する
方法が考えられる。

これによって、ランダムに発生する誤差のなかから消去
可能な一定の傾向のある誤差を補正することができる。

ところが、一般の工作機械では、その立ち上がり時の熱
変位が大きい。第５図に示すように、装置の立ち上がり
時には、熱変位が急速に大きくなる。この変位方向は、
一般に一定の傾向を有しているが、上述の補正方法では
、熱変位が大きすぎて充分な補正が行えない６即ち、第
６図に示すように、前々回の公差Ａと前回の公差Ｂとの
平均値を補正量として用いるだけでは、補正しなかった
場合に生したであろう公差Ｃａからの補正量が不十分で
あり、実際に往しる交差Ｃは公差０のラインＸから相当
に離れてしまう。また、特に熱変位速度が大きい間は、
補正量が不十分であることから、誤差は累積的に大きく
なってしまう。

本発明の目的は、装置の立ち上がり時の象、速な変位状
態において適切な加工補正を行うことのできるワーク加
工装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るワーク加工装置は、ワークに対して加工を
行う加工部と、加工後のワークの公差を検出する検出手
段と、装置の立ち上がりから安定するまで、加工部の動
作を補正する補正手段とを備えている。前記補正手段は
、装置の立ち上がりから安定するまで、検出手段による
検出結果に基づき公差の増加量を演算し、その増加量か
ら補正量を決定し、その補正量で加工部の動作を補正す
る手段である。

〔作用〕

本発明に係るワーク加工装置では、ワークは、加工部に
よって加工される。加工後のワークは、検出手段により
その公差が検出される。

装置の立ち上がりから安定するまでは、補正手段が加工
部の動作を補正する。この時には、検出手段による検出
結果に基づき公差の増加量を演算する。そして、その増
加量から補正量を決定し、その補正量で加工部の動作を
補正する。この場合には、公差の増加量から補正量を決
定するので、急速な一定方向の変位が生じてしまう立ち
上がり時においても、充分かつ正確な補正を行える。し
たがって、立ち上がり後安定するまでの間であっても、
装置は正確な加工を行える。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例の正面図である。

図において、このワーク加ニジステムは、２軸絵盤Ｉと
、２軸旋盤ｌに対しワークを搬入・搬出するためのガン
トリーローダ２と、未加工のワークを供給するためのワ
ーク搬入コンベア３と、加工後のワークを搬出するため
のワーク搬出コンへ７４と、ワーク搬出コンベア４の途
中に設けられた計測装置６と、このシステムに対し指令
を行うためのコントロールパネル７とを主として備えて
いる。

２軸旋盤ｌは、ワークを保持して回転させるための１対
の支軸９．ＩＯと、支軸９．ｌＯに保持されたワークに
対し加工を行うための工具を備えた１対のタレット１１
（一方のみ図示）とを備えている。

２軸旋盤ｌの前部上方には、水平に延びるガイトレール
１３が配置されている。ガイドレール１３には、ガント
リーローダ２がその延在方向に移動可能に取付けられて
いる。ガントリーローダ２は、下端に配置されたワーク
保持用のチャック１４と、上端に配置された移動機構１
５とを備えている。なお、ガントリーローダ２がガイド
レールＩ３の囚人端部に配置された場合には、ガントリ
ーローダ２のチャック１４がワーク搬入コンベア３の下
流側端部に対応する。また、ガントリーローダ２がガイ
ドレール１３の中央部に配置された場合には、チャック
１４が支軸９．１０の先端部に対応する。さらに、ガン
トリーローダ２がガイドレール１３の回春端部に配置さ
れた場合には、ワーク搬出コンベア４の上流側端部にチ
ャック１４が対応する。

ワーク搬出コンベア４の流路途中に配置された計測装置
６は、ワーク搬出コンヘア４に搬出されてきたワークの
寸法を計測するためのものである。

たとえば、雄型の外径が計測装置６によって正確に計測
される。なお、計測装置６にはＮＧシュート（図示せず
）が設けられており、計測の結果不良と判断されたワー
クはそこから排出されるようになっている。

コントロールパネル７は、２軸旋盤ｌから第１図の手前
側に突出するように配置されている。コントロールパネ
ル７には、指令を入力するためのキーボード２１と、動
作状態等を表示するためのＣＲＴ２２と、ＮＣプログラ
ムを入力するためのテープリーダ２３とを含んでいる。

また、コントロールパネル７内には、第２図に示す制御
部２０が収納されている。この制御部２０は、この加ニ
ジステムの全体を制御するためのマイクロコンピュータ
を含んでおり、後述する制御動作を行う。

制御部２０には、Ｉ１０ポート２４を介して、キーボー
ド２１、ＣＲＴ２２及びテープリーダ２３が接続されて
いる。また、Ｉ１０ポート２４には、主軸９．１０やタ
レット１１を含む加工部２５の駆動部（サーボモータや
油圧ポンプ等）と、ガントリーローダ２の駆動部と、計
測装置６と、その他の入出力部が接続されている。

次に、上述の加ニジステムの動作を、第３Ａ図及び第３
Ｂ図に示す制御フローチャートに従って説明する。

プログラムがスタートすると、第３Ａ図のステップＳｌ
において、タレット１１やガントリーローダ２を初期位
置にセットする等の初期設定が行われる。また、ここで
は、後の制御で使用される第１計測メモリＭｌ及び第２
計測メモリＭ２に本マークがセットされ、回数ｎにそれ
ぞれ０がセットされる。ステップＳ２では、テープリー
ダ２３を用いてＮＣプログラムが読み込まれる。ステッ
プＳ３では、立ち上がり状態にある期間に対応する動作
回数Ｎが、キーボード２１からの入力値に基づいてセッ
トされる。ここでは、装置の立ち上り状態から安定状態
に移行するまでに要する期間が、動作回数として実験に
よって予め決定されている。操作者は、キーボード２１
の数字キーを用い、その値を動作回数Ｎとして入力する
。動作回数Ｎの入力が終われば、ステップＳ４において
動作開始指令を待つ。

操作者により、キーボード２１から動作開始指令が入力
されれば、プログラムはステップＳ５に移行する。ステ
ップＳ５では、ステップＳ２で記憶したＮＣプログラム
のうち最初のＮＣステップを読み込む。そして、ステッ
プＳ６〜Ｓｌｌにおいて、読み込んだＮＣステップがど
のようなものであるかを判断する。ステップＳ６では、
ＮＣステップが加工開始指令のステップであるか否かを
判断する。ステップＳ７では、そのステップが加工動作
指令のステップであるか否かを判断する。

ステップＳ８では、ガントリーローダ２によるワーク搬
入動作の指令であるか否かを判断する。ステップＳ９で
は、ガントリーローダ２によるワーク搬出指令のステッ
プであるか否かを判断する。

ステップＳＩＯでは、それら以外の処理の指令であるか
否かを判断する。ステップＳｌｌでは、そのステップが
加工動作の終了を意味するステップであるか否かを判断
する。なお、読み込まれたＮＣステップが動作の終了を
意味するステップでなければ、プログラムはステップＳ
ｌｌから再びステップＳ５に戻り、次のＮＣステップが
読み込まれる。

ここで、ステップＳ５で読み込まれたＮＣステップがワ
ークの搬入動作を指令するステップであったとすると、
プログラムはステップＳ８からステップ３１２に移行す
る。ステップＳ１２では、ガントリーローダ２によって
ワークの搬入動作が行われる。ここでは、ガントリーロ
ーダ２がガイドレール１３上を移動し、チャック１４に
よってワーク搬入コンベア３に存在する未加工のワーク
を把持する。そして、支軸９．１０のいずれかに、ワー
クを装着する。これにより、ワーク搬入動作が完了し、
プログラムはメインルーチンに戻る。

ステップＳ５で読み込まれたステップが加工開始を意味
するステップであったとすると、プログラムはステップ
Ｓ６からステップＳ１３に移行し、第３Ｂ図の加工開始
サブルーチンを実行する。第３Ｂ図において、ステップ
Ｓ１４では、初期設定（ステップＳｌ）でＯにセットさ
れた回数ｎがインクリメントされる。ステップ３１５で
は、第１ｉｔ測値メモリＭｌが本であるか否かが判断さ
れる。

最初の段階では、初期設定（ステップＳｌ）においてメ
モリＭ１には＊がセントされているので、プログラムは
ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、補正
値に０がセットされ、第３Ａ図のメインルーチンに戻る
。

次に、読み込まれたＮＣステップが加工動作を意味する
ものであったとすると、プログラムはステップＳ７から
ステップＳ１７に移行する。ステップ５１７では、加工
開始サブルーチン（第３Ｂ図）において設定された補正
値によって補正を行いながら加工動作が行われる。ここ
では、主軸９゜１０が高速で回転し、タレット１１に設
けられた工具（図示せず）が回転するワークに対して加
ｒを施す。加工動作が終わればプログラムはメインルー
チンに戻る。

次に、ＮＣステップが搬出動作を意味するものであった
とすると、プログラムはステップＳ９からステップ３１
８に移行する。ステップ５１８では、加工が施されたワ
ークがガントリーローダ２によりワーク搬出コンベア４
へ搬出される。ステップＳ１９では、計測装置６からの
計測終了信号の入力を待つ、この間に、計測装置６では
、ワーク搬出コンベア４に搬出されてきたワークについ
て、その大きさ等を正確に測定する。この結果、加工誤
差が許容範囲外であれば、図示しないＮＧシュートへワ
ークを排出する。計測装置６から計測終了信号が発せら
れると、第３Ａ図のプログラムはステップＳ１９からス
テップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では第１計測
メモリＭｌに第２計測メモリＭ２の値を代入する。そし
て、ステップ５２１では、第２計測値メモリＭ２に計測
装置６で得られた計測値（公差）を代入する。このステ
ップＳ２０及びＳ２１によって、第１計測値メモリＭｌ
には前々回の加工で得られたワークの公差が、第２計測
値メモリＭ２には前回の加工で得られたワークの公差が
それぞれ記憶される。ステップＳ２１での処理が終われ
ばメインルーチンに戻る。

なお、その他の処理を意味するＮＣステップが読み込ま
れた場合には、ステップＳＩＯからステップＳ２２に移
行し、ＮＣステップの指令に基づく他の処理が必要に応
じて実行される。ステップＳ２２での処理が終わればメ
インルーチンに戻る。

次のワークに対する加工は、上述のワークに対する加工
と同様に実行される。但し、２番目のワークに対する加
工の際には、第１計測値メモリＭｌにはまだ本がセット
されているので、第３Ｂ図のステップＳ１５での判断は
Ｙｅｓのままであり、ステップ５１６において補正値は
０にセットされる。この２番目のワークの加工が終了し
たときには、第３Ａ図のステップＳ２０及びステップＳ
２１において両メモリＭｌ、Ｍ２に本以外の数値が代入
される。したがって、３番目以降のワークについては、
第３Ｂ図のステップ５１５での判断がＮｏとなり、ステ
ップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、安定状態に到達するのに要する動
作回数Ｎに実際の動作回数ｎが到達したか否かが判断さ
れる。判断がＮＯの場合には、ステップＳ２４に移行す
る。ここでは、装置はまだ立ち上がり状態にあり、安定
状態に達していないと判断されるので、補正値は弐Ｍ２
＋　（Ｍ２−Ｍｌ）に従って決定される。この段階では
、第５図に示すような象、速な熱変位が一定方向に生じ
ているのであるが、ステップＳ２４の計算によって、正
確な補正量が得られる。即ち、第４図に示す前々回の公
差Ａと前回の公差Ｂとは、それぞれ第１計測値メモリＭ
１の値と第２計測値メモリＭ２の値とに対応している。

そして、両メモリＭｌ、Ｍ２の値を用いて、弐Ｍ２＋（
卜４２　　Ｍｆ）から補正値を計算すれば、公差０（ラ
インＸ）にほぼ近い状態となるような補正値が得らる。

したがって、この補正値を用いて加工を行えば、第３番
目のワークについての公差Ｃはほぼ公差０になる。

一方、実際の動作回数ｎが予め実験的に得られた動作回
数Ｎに到達した後は、第３Ｂ図のステップＳ２３での判
断はＹｅｓとなり、ステップＳ２５に移行する。この段
階では、急激な熱変位の段階を過ぎ、装置は安定状態に
なっている。したがって、補正値は式（Ｍ１＋Ｍ２）／
２によって計算される。この計算方法は、種々の誤差要
因の中から一定傾向の誤差を除去することができるもの
である。この補正値を用いて、ステップ５１７（第３Ａ
図）で加工動作を行えば、第４図の右半分に示すように
、公差をほぼＯに維持した状態で加工を続けることがで
きる。

加工が進み、加工動作の終了を意味するＮＣステンプが
読み込まれれば、ステップＳｌｌでの判断がＹｅｓとな
り、プログラムは終了する。

なお、熱変位が大きい立ち上がり状態から安定状態への
移行時期を判断する構成として、予め実験的に得られた
動作回数を入力する構成以外のものを採用することがで
きる。例えば、最初の加工開始時刻からの経過時間を測
定することにより、安定状態への移行を判断してもよい
。また、２軸旋盤ｌ内に配置された温度計をセンサとし
て使用し、その温度計の温度が所定温度以上になった時
が安定状態への移行時であると判断してもよい。

〔発明の効果〕

本発明に係るワーク加工装置では、上述のような補正手
段を設けたので、装置の立ち上がり状態における適切な
加工補正が行えるようになり、正確な加工が実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の正面概略図、第２図はその
制御部の概略ブロック図、第３Ａ図及び第３Ｂ図はその
制御フローチャート、第４図はその加工公差の変化を示
すグラフ、第５図は立ち上がり状態での熱変位の変化を
示すグラフ、第６図は本発明の補正を行わなかった場合
の第４図に相当する図である。 １・・・２軸旋盤、６・・・計測装置、７・・・コント
ロールパネル、９．ＩＯ・・・主軸、１１・・・タレッ
ト、２０・・・制御部、２５・・・加工部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークに対して加工を行う加工部と、加工後のワ
   ークの公差を検出する検出手段と、装置の立ち上がりか
   ら安定するまで、前記検出手段による検出結果に基づき
   前記公差の増加量を演算し、その増加量から補正量を決
   定し、その補正量で前記加工部の動作を補正する補正手
   段と、を備えたワーク加工装置。