JPH11165211A - 内面加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多種類のワークに夫々対応する各種工具への
対応が容易であり、加工精度が高い内面加工機を提供す
ることである。 【解決手段】 ＮＣ制御装置１１に夫々のカッター３０
の適正トルク値等を記憶する。ワークＷ内面加工時に
は、制御装置１１により、カッター３０を挾持するスピ
ンドル１２に嵌着したカッタドライバ４０，５０が適正
挾持位置にあり、左右ユニットＬ，Ｒを往復動する送り
モータ５のトルク値が適正トルク値となったことが検出
されたとき、左右ユニットＬ，Ｒを同期して往復動す
る。これにより、ＮＣ制御装置１１にトルク値等を設定
するのみで各種カッターに容易に対応でる。また、適正
トルク値で左右ユニットＬ，Ｒを同期送りすることで、
加工精度を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばデフギヤ
ケースなどのワークの内面を加工する内面加工機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、内面加工機において、加工台を挾
んだ両側に配置され、ワークに対して前後動する左右ユ
ニットの夫々のスピンドルを同軸線上で対向させ、各ス
ピンドルには工具を挾持するカッタドライバが装備され
ている。左右ユニット間の加工台にワークが固定され
る。ワーク内には工具が挿入され、この工具は左右のカ
ッタドライバによって挾持され、挾持状態でスピンドル
を回転しつつ左右ユニットの同一方向移動により工具の
両面でワークの内面が加工されるようになっている。例
えばこのような内面加工機として実開平３−２６４１
４号公報や特開昭６４−７１６０６号公報に開示のもの
が知られている。これはワークの内面を加工する複数の
工具を有しており、内面加工時には同一の速度で同方向
に進退させている。また、実開平５−５３８０１号公
報に開示のものが知られている。これは、左右ユニット
の一方はＮＣ制御装置により所定量の加工送りで主軸を
移動させる加工送りユニットであり、他方は工具保持ロ
ッドを主軸に対し所定の押付力で押圧して工具を保持
し、主軸の加工送りに工具保持ロッドを従動させてい
る。従動ユニットは油圧回路によって制御される押付シ
リンダを備えており、この押付シリンダにより工具保持
ロッドは所定の押付力で主軸との間の工具を保持してワ
ークであるデフギヤケース内面を加工する。

【０００３】更に、本願出願人により先に出願された
特開平５−２４５７１０号公報に開示のものが知られて
おり、この内面加工機は、夫々にＮＣ制御装置を有する
ＡＴＣ装置付きの２台のマシニングセンタを対向して成
り、ワーク内の工具をマシニングセンタのスピンドルに
嵌着されたサポートホルダ（カッタドライバ）により挾
持してワークを加工する。ワークの加工の際、各マシニ
ングセンタのスピンドルを回転する各駆動モータと工具
を軸方向送りする各駆動モータは夫々別々のＮＣ制御装
置により制御されているので、同調制御されず、スピン
ドルには回転数差が生じ、工具の軸方向送りには送り量
差が生じる。これを防止するために一方のサポートホル
ダにスピンドルの回転数差を吸収するためのベアリング
と送り量差を吸収するためのバネが設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のでは、複
数の工具で加工が可能となっているが、各工具を工具に
適した所定の圧力で挾持する記載はない。このためにワ
ークの加工等によりカッタドライバ等が伸縮して工具の
挾持圧力が変動すると、工具にはワークを加工する際に
加工精度を低下させない適切な工具挾持圧力があるため
に、加工精度が低下する問題があった。また、では、
所定の工具保持圧力で工具を保持できるようになってい
るが、工具保持圧力は油圧回路によって保持されている
ので装置が複雑であり、多品種ワークを加工するため多
種工具を使用する場合に、加工するワークの種類が変わ
りそれに伴って工具も交換すると、油圧回路を、交換し
た工具に適した工具保持圧力とするための調整を行なわ
なければならず手間がかかり、容易に多種の工具に対応
できない問題があった。また、では、サポートホルダ
にバネを設けて軸線方向送り量差の吸収つまり工具保持
圧力の調整をしているため、夫々の使用する工具に適し
た保持圧力で工具を挾持できるサポートホルダが必要な
のでサポートホルダが高価になり、サポートホルダのバ
ネ選定も必要であり、各工具に容易には対応できなかっ
た。

【０００５】また、では内面加工の際にスピンドルを
同一方向に同一速度で送る記載はあるが、スピンドルの
送りを同期制御することつまりＮＣ制御装置からの送り
指令により左右ユニットを同一方向に送る際にその時の
送り量を監視し、左右ユニットの送り量を比較補正して
左右ユニットの送りが一致するようにすることは明示さ
れていない。このために単に同一方向に同一速度で送る
だけでは、左右ユニットの送り量に補正が行なわれず、
送り量に差が生じ、工具保持圧力が一定しない可能性が
あった。，では、各スピンドルを同期送りしていな
いために油圧回路やバネを有するカッタドライバが必要
であった。更に、これら，，では、工具挾持時の
スピンドル位置と工具挾持圧とから工具挾持状態をモニ
タしていないのでカッタドライバと工具間に異物が侵入
した場合にこれを検知できず、異物が侵入した状態で加
工が行なわれ、加工精度が低下する可能性があった。本
願発明の課題は、油圧回路やバネを設けたカッタドライ
バ等の特定の工具に対応した装置が不要となって多品種
ワークに対応して多種の工具が容易に使用でき、適正な
工具挾持圧力で工具を挾持できて、高精度に加工を行な
える内面加工機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、送りモータに連結された送りねじ軸の回動によりワ
ークに向けて前後動する左右ユニットがワークを保持す
る加工台を挾んで両側に設けられ、左右ユニットに夫々
回動可能に設けたスピンドルを同軸線上で対向させて各
スピンドルにカッタドライバを備え、カッタドライバ間
にワーク内に挿入された工具を挾持し、挾持状態でスピ
ンドルを回転させつつ左右ユニットを同一方向に往復動
させて工具両面でワークの内面を加工する内面加工機に
おいて、送りモータのトルク検出手段を備え、ワーク内
の工具をカッタードライバが挾持する適正挾持位置で送
りモータのトルク値が適正挾持力に対応した適正トルク
値となったときのみ左右ユニットの往復動を同期させて
ワークの加工を行なう制御装置を備えて成る（請求項
１）。

【０００７】前記制御装置は、トルク検出手段からのト
ルク値と送りモータによるユニット送り量とから、カッ
タードライバが適正挟持位置に到達する前にトルク値が
適正トルク値を超えたことを判別する判別手段と、カッ
タードライバが適正挟持位置にあってトルク値が適正ト
ルク値となったかを判断する判別手段と，適正挟持位置
に到達する前の位置でトルク値が適正トルク値を超えた
ときに挟持異常を出力する異常出力手段と、カッタドラ
イバが適正挟持位置にあってトルク値が適正トルク値と
なった時に送りモータを停止する挟持完了指令手段と、
挟持完了後に左右ユニットを同期送りする同期送り指令
手段を含むことを特徴とする（請求項２）。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本願実施の形態を図１から
図４により説明する。内面加工機３はＮＣ制御装置１１
と加工台１５を挾んだ両側のマシニングセンタ２とから
構成されている。各マシニングセンタ２は、ＡＴＣ装置
１と左右ユニットＬ，Ｒとから構成されている。左右ユ
ニットＬ，Ｒにおいて共通のベース４上には、夫々送り
モータ５の作用で送りねじ軸１４を介してテーブル６が
前後方向（図１において左右方向）移動可能とされ、こ
のテーブル６上には、駆動モータ７の作用でコラム８が
左右方向（図面に対して垂直方向）に移動可能とされ、
コラム８には主軸ヘッド９が駆動モータ１０の作用で上
下方向に移動可能となっている。主軸ヘッド９にはスピ
ンドルモータ１３により回転可能にスピンドル１２が設
けられている。また、主軸ヘッド９の側方に設けられた
周知のＡＴＣ装置１は、多種の工具ホルダを工具マガジ
ン内に有し、これらの工具ホルダの１つとスピンドル１
２に装着された工具ホルダとを主軸ヘッド９の移動によ
り直接交換するようになっている。前記ベース４上に
は、左右ユニットＬ，Ｒ間に加工台１５が固定され、こ
の加工台１５上に螺着したＬ型治具１６には、例えば自
動車部品のデフケースであるワークＷが取付けられる。

【０００９】また、ベース４上には加工台１５の上方に
位置し、裏座（内面）加工用カッター（工具）３０を図
１に示すようにワークＷの上方の待機位置と図２に示す
ようにワークＷ内の加工位置とに上下移動させるリフト
装置２２が設けられている。リフト装置２２は、ベース
４上に支柱２３が立設され、支柱２３の上端部に固定さ
れた取付プレート２４にシリンダ２５が取付られて構成
されている。このシリンダ２５のピストンロッド２５ａ
先端は図示しないカッター３０を把持開放可能なチャッ
ク手段が設けられている。カッター３０は、その両側面
が刃物３１を取付けた球面に形成されている（図３）。
カッター３０の中心にはその両球面に向けて拡がって開
口するテーパ状嵌合孔３２が設けられている。図３の右
側の嵌合孔３２のカッター３０中心側部分は角孔３３に
形成されている。両テーパ状嵌合孔３２には左右ユニッ
トＬ，Ｒのスピンドル１２に装着される工具ホルダの１
つであるカッタドライバ５０，４０が嵌合される。カッ
タドライバ４０は、本体４１に保持軸４３が回転不能に
固着されており、カッタドライバ５０は、本体５１内に
ベアリング５２を介して保持軸５３が回動自在に支持さ
れて構成されている。また、カッタドライバ５０，４０
の保持軸５３，４３は先端部がテーパ状嵌合孔３２に嵌
脱可能なようにテーパ形状に形成されている。更に、保
持軸４３の先端は角孔３３に一体回転可能に嵌合する角
柱部４２に形成されている。

【００１０】ＮＣ制御装置１１は右ユニット（駆動側ユ
ニット）Ｒの送りモータ５の電圧値や電流値といった電
気量の変化から送りモータ５のトルク値を検出するトル
ク検出手段１１ａを有すると共に、左右ユニットＬ，Ｒ
の送りモータ５のエンコーダＥから、送りモータ５の回
転量を検知するための送りパルスが入力されるようにな
っている。また、ＮＣ制御装置１１には異なるワークＷ
あるいは異なる内面加工形状に夫々対応した複数のカッ
ター３０の適正挾持位置Ｐ３や適正挾持位置Ｐ３での適
正工具挾持圧力に対応する右ユニットＲの送りモータ５
の複数の適正トルク値等が記憶されている。適正挾持位
置Ｐ３は右ユニットＲのカッタドライバ４０が前進して
左ユニットＬのカッタドライバ５０とによりカッター３
０を挾持する位置で、ワークＷの加工等によるカッタド
ライバ４０，５０や送りねじ軸１４等の伸縮に対応でき
るような適宜な許容範囲を有し、正常状態でカッター３
０を挾持する際に、右ユニットＲのカッタドライバ４０
先端が位置する範囲である。適正トルク値は夫々のワー
クＷに対応したカッター３０を適正と思われる工具挾持
圧力に対応するトルク値でカッタドライバ４０，５０に
より挾持してワークＷを加工し、予定していた加工精度
でワークＷが加工できたかを検査し、所望の加工精度が
得られたとき、そのトルク値を適正トルク値とし、ＮＣ
制御装置１１に記憶される。

【００１１】また、ＮＣ制御装置１１には、図４のフロ
ーチャートに示すワークＷの内面を加工するための内面
加工プログラムが記憶され、プログラムの各ステップは
機能実現手段を示している。ステップＳ４は、右ユニッ
トＲの送りモータ５のエンコーダＥからの送りパルス
（送りモータ５の回転量）と、トルク検出手段１１ａに
よる送りモータ５のトルク検出値とにより、カッタドラ
イバ４０が図３に示す適正挾持位置Ｐ３より手前の範囲
Ｐ２で右ユニットＲの送りモータ５のトルク値が上昇し
たかを判断する判断手段であり、ステップＳ５は、同様
にして、カッタードライバ４０が適正挟持位置Ｐ３にあ
って、右ユニットＲの送りモータ５のトルク値が適正ト
ルク値となったかを判別する手段、ステップＳ６は、カ
ッタードライバ４０の送り位置が適正挟持位置Ｐ３を超
えたかどうかの判別手段である。また、ステップＳ１４
はステップＳ４でトルク値が上昇したとき、または、ス
テップＳ６での判別結果が「ＮＯ」の場合に工具取付が
異常であることを出力する異常出力手段である。ステッ
プＳ７は、ステップＳ５で条件を満たした場合に、右ユ
ニットＲの送りモータ５の送り動作を停止するカッター
３０の挟持完了指令手段、ステップＳ９は、ステップＳ
８でのリフト装置上昇後に、左右ユニットＲ，Ｌを同期
移動させる同期移動指令手段で、ステップＳ５でのカッ
ター３０の挾持状態を保ったまま、ＮＣ制御装置から２
つのモータ５，５に軸線方向送りのための回転パルス指
令を与え、各モータ５，５がどれだけ回転したかを各モ
ータ５，５のエンコーダＥから送りパルス（ユニット移
動量データ）として受取り、その送りパルスにより回転
パルスを補正しながら両送りモータ５，５を同期回転し
て左右ユニットＲ，Ｌをスピンドル１２軸線上を同一方
向にカッター３０に適した同一の送り速度で同期送りし
てワークＷの内面の加工（裏座加工）を行なう。

【００１２】２台のマシニングセンタ２で多工程の加工
を終えワーク内面の加工を行なうとき、夫々のマシニン
グセンタ２のＡＴＣ装置１により前加工に使用した工具
ホルダが各スピンドル１２より抜き取られ、右ユニット
Ｒのスピンドル１２にはカッタドライバ４０が、左ユニ
ットＬのスピンドル１２にはカッタドライバ５０が嵌着
される。カッタドライバ４０，５０の嵌着後、左右ユニ
ットＬ，Ｒは夫々移動して、夫々のスピンドル１２をカ
ッター３０の回転軸線上で対向させる。そしてステップ
Ｓ１でリフト装置２２のピストンロッド２５ａの突出に
よりカッター３０は図１に示す待機位置から図２に示す
ようにワークＷの開口部６０を通過してワークＷ内の加
工位置に下降される。ステップＳ２で左右ユニットＲ，
Ｌは、夫々の送りモータ５の駆動によりカッター３０に
向けて前進し、左ユニットＬは図２のようにカッタドラ
イバ５０の先端がワークＷの孔６１を通過してカッター
３０のテーパ状嵌合孔３２と嵌合する所定の工具保持位
置まで前進されて停止し、また、右ユニットＲは図３に
示す工具手前位置Ｐ１まで早送りで前進する。

【００１３】次に工具手前位置Ｐ１から右ユニットＲは
ワークＷの孔６２を通過して微速前進していき（ステッ
プＳ３）、右ユニットＲの送りモータ５からの送りパル
スにより、カッタードライバ４０の先端位置がモニタさ
れ、また、送りモータ５からの電気量によりトルク検出
手段１１ａにより送りモータ５による送りねじ軸１４の
トルクが検出される。右ユニットＲの前進につれて、ス
テップＳ４からＳ６までが繰り返し判別される。例え
ば、カッター３０とカッタードライバ４０間に切粉など
の異物が侵入しているような場合、カッタードライバ４
０が適正挟持位置Ｐ２の手前でそのような異物を介して
カッター３０を保持する結果、送りモータ５のトルク値
が適正トルク値を超える。あるいは、カッター３０の供
給位置が右ユニットＲ側にずれているような場合も同じ
である。すると、ステップＳ４により異常が検出され、
ステップＳ１４で右ユニットＲの送りが中止され、機台
は異常停止される。このようにステップＳ４では、カッ
ター３０とカッタードライバ４０間の異物介在によるカ
ッター３０挾持ミスや、カッター３０の供給異常が検知
できる。

【００１４】また、リフト装置２２によるカッター３０
の供給位置が左ユニットＬ方向に大きくずれていたり、
あるいは、カッター３０そのものが供給されていない、
などの不具合の場合には、ステップＳ４で異常となら
ず、ステップＳ５での条件も満たすことがなくカッター
ドライバ４０の先端は適正挟持位置Ｐ３を過ぎるが、こ
の場合には、ステップＳ６で判別されてやはり、送りモ
ータ５による送りを中止して、機台を異常停止させる。

【００１５】右ユニットＲの前進途中において、カッタ
ードライバ４０が適正挟持位置Ｐ３にあって、その時の
送りモータ５のトルク値が、予め設定してある、挟持す
べきカッター３０に対応した適正トルク値となったこと
がステップＳ５で判別されると、送りモータ５の微速送
りが止められる（ステップＳ７）。こうして、カッター
３０がカッタードライバ４０、５０間に、カッター３０
に適合した挟持圧力で挟圧保持され、カッター挟持動作
が完了する。カッター３０の取付は送りモータ５のトル
ク値を検出して送りモータ５のトルク値が適正トルク値
となったときに送りを停止してカッター３０に適した一
定圧力で挾持するので従来のように油圧回路やばねを内
蔵したサポートホルダ等の特殊装置が不要である。カッ
ター３０取付が完了するとステップＳ８でリフト装置２
２がカッター３０を開放して図１に示す待機位置にシリ
ンダロッド２５ａが上昇する。

【００１６】次にステップＳ９によりカッター３０の挾
持状態で左右のスピンドル１２，１２が、挾持されてい
るカッター３０に適した回転数で同一方向に等速度で回
転する。このとき夫々のスピンドル１２に回転数差が生
じていてもベアリング５２により吸収される。そして、
カッター３０の挾持回転状態を保ったまま、ＮＣ制御装
置と両送りモータ１２，１２との間の回転パルスと送り
パルスの授受により両送りモータ５，５を同期回転して
左右ユニットＬ，Ｒをスピンドル１２軸線上を同一方向
に同期送りし、ワークＷの一方の内面を加工し、次に同
様に他方の内面を加工する。このとき左右ユニットＲ，
Ｌを同期送りしているのでカッター３０は適正トルク値
による挾持状態が保たれてワークＷを高精度に加工でき
る。次にステップＳ１０でワークＷの内面加工が終了す
るとカッター３０をカッター３０がワークＷ内に挿入さ
れた加工位置に移動し、ステップＳ１１でリフト装置２
２のピストンロッド２５ａが降下してカッター３０を把
持する。そして、ステップＳ１２で左右ユニットＲ，Ｌ
が後退し、ステップＳ１３でカッター３０の把持状態で
ピストンロッド２５ａが待機位置に上昇してカッター３
０をワークＷ内から取り出し、終了する。

【００１７】次に異種のワークを加工する場合には、リ
フト装置２２に把握されたカッター３０を加工するワー
クに対応したカッターに交換し、上記プログラムの各ス
テップに従ってワークの加工が行なわれる。このときの
適正トルク値や適正挾持位置等は交換されたカッターに
対応した値がＮＣ制御装置１１に記憶されており、これ
が各ステップで使用される。尚、スピンドル１２，１２
の回転をＮＣ制御装置１１により同期回転させる場合に
は、左ユニットＬのスピンドル１２に装着した保持軸５
３を回動自在に支持するためのベアリング５２を内装し
たカッタドライバ５０にかえて、右ユニットＲのスピン
ドル１２のカッタドライバ４０と同様のカッタドライバ
を使用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本願では、カッタドライバ
を送る送りモータのトルク値と送りモータによるカッタ
ドライバの送り量とをモニタして、カッタドライバが適
正挾持位置にあって、上記トルク値が適正値となったと
きのみ左右ユニットを同期送りしてワークの内面を加工
するようにしたので、従来のように特定の工具用の油圧
回路やバネを設けたカッタドライバ等の特別な装置を用
いることなく、容易に多くの種類の内面加工用工具を適
正挾持力でカッタドライバ間に挾持でき、多種のワーク
を加工できると共に左、右ユニットを同期送りして工具
に適した挾持力を維持したまま加工を行なうので、加工
精度が高くなる。また、各判別手段によりトルク検出手
段からのトルク値と送りモータによるユニット送り量と
から工具挾持状態を判別しているので、カッタドライバ
と工具間に異物が侵入した場合には適正挾持位置手前で
トルク値が上昇し、異物の侵入が検知でき、異物が侵入
した状態での加工を防止できて加工精度の低下を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内面加工機の正面図である。

【図２】工具の挾持状態を示す説明図である。

【図３】工具の断面図である。

【図４】内面加工を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

３ 内面加工機 ５ 送りモータ １１ 制御装置 １１ａ トルク検出手段 １２ スピンドル ３０ カッター（工具） ４０，５０ カッタドライバ Ｌ 左ユニット Ｐ２ 手前位置 Ｐ３ 適正挾持位置 Ｒ 右ユニット Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送りモータに連結された送りねじ軸の回
   動によりワークに向けて前後動する左右ユニットがワー
   クを保持する加工台を挾んで両側に設けられ、左右ユニ
   ットに夫々回動可能に設けたスピンドルを同軸線上で対
   向させて各スピンドルにカッタドライバを備え、カッタ
   ドライバ間にワーク内に挿入された工具を挾持し、挾持
   状態でスピンドルを回転させつつ左右ユニットを同一方
   向に往復動させて工具両面でワークの内面を加工する内
   面加工機において、送りモータのトルク検出手段を備
   え、ワーク内の工具をカッタードライバが挾持する適正
   挾持位置で送りモータのトルク値が適正挾持力に対応し
   た適正トルク値となったときのみ左右ユニットの往復動
   を同期させてワークの加工を行なう制御装置を備えて成
   ることを特徴とする内面加工機。
2. 【請求項２】 制御装置は、トルク検出手段からのトル
   ク値と送りモータによるユニット送り量とから、カッタ
   ードライバが適正挟持位置に到達する前にトルク値が適
   正トルク値を超えたことを判別する判別手段と、カッタ
   ードライバが適正挟持位置にあってトルク値が適正トル
   ク値となったかを判断する判別手段と，適正挟持位置に
   到達する前の位置でトルク値が適正トルク値を超えたと
   きに挟持異常を出力する異常出力手段と、カッタドライ
   バが適正挟持位置にあってトルク値が適正トルク値とな
   った時に送りモータを停止する挟持完了指令手段と、挟
   持完了後に左右ユニットを同期送りする同期送り指令手
   段を含むことを特徴とする請求項１記載の内面加工機。