JPS614637A - 数値制御旋盤における振れ止め装置の駆動制御方法 - 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】 （ａ）０発明の技術分野 本発明はワークのビビリ防止を目的として数値制御旋盤
に装着使用される振れ止め装置の駆動制御方法に関する
。

（ａ）０発明の技術分野 通常、旋盤加工において長い棒状のワークを加工する場
合には、加工に際して発生するビ（゛すを防止して精度
良い加工を行うために、振れ止め装置が用いられる。

（Ｃ）、従来技術と問題点 従来、数値制御旋盤において振れ止め装置を用いる場合
には、その位置決めをオペレータが手動で行う必要が有
った。しかし、これでは、加工中に振れ止め装置を用い
ようとした場合、振れ止め装置を最適な位置に正しくセ
ットすることは極めて困難であり、実際には加工中の振
れ止め装置の操作は不可能であった。

従って、オペレータは切削条件や工具等を試行錯誤的に
変化させてビビリを解消させるしか方法が無く、極めて
非能率的な作業を強いられていた。

（ｄ）０発明の目的 本発明は、前述の欠点を解消すべく、揺れ止め装置の所
定位置への位置決めを数値制御旋盤側で適正に行い得る
数値制御旋盤における振れ止め装置の駆動制御方法を提
供することを第１の目的とし、更にオペレータが加工プ
ログラム中で振れ止め装置の使用について何ら特別な指
示をしなくても、振れ止め装置の使用の可否を装置側で
判断し得る数値制御旋盤における揺れ止め装置の駆動制
御方法を提供することを第２の目的とするものである。

（ｅ）０発明の構成 即ち、本発明は、ワークの加工時における平坦部の位置
を示すワーク平坦部テーブルを格納したメモリを設け、
当該ワーク平坦部テーブルの内容を加工の進行に合わせ
て順次書き換えると共に、加工プログラムに基づく加工
に際して、ワークの全長が当該ワークの径に対して所定
以上の長さが有るか否かを演算判定し、その結果、所定
以上の長さが有ると判定された場合には、前記メモリ中
のワーク平坦部テーブルを検索して、当該加工す。

べきワークの平坦部を判定し、当該判定された平坦部に
振れ止め装置を移動位置決めさせて加工中のワークを支
持するようにして構成される。

（ｆ）０発明の実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を、具体的に説明
する。

第１図は本発明による振れ止め装置の駆動制御方法が適
用された数値制御旋盤の一例を示す制御ブロック図、第
２図は三点支持振れ止め装置の一例を示す側面図、第３
図は二点支持振れ止め装置の一例を示す側面図、第４図
はワーク平坦部形状メモリに格納されたワーク平坦部テ
ーブルを示す模式図、第５図乃至第９図は振れ止め装置
の制御態様を示す図、第１０図は追従制御における工具
と振れ止め装置の遭遇点を求める際の各寸法関係を示す
図である。

数値制御旋盤１は、第１図に示すように、主制御部２を
有しており、主制御部２にはパス線３を介してキーボー
ド５、ワーク平坦部形状メモリ６、加工プログラムメモ
リ７、振れ止め制御部９、機構動作制御部１０等が接続
している。振れ止め制御部９には２台の振れ止め装置１
１が、振れ止め制御部９により駆動制御自在に接続して
おり、振れ止め装置１１はワーク１５の支持態様に応じ
て、第２図に示すように、３個の支持ローラ１１ａによ
りワーク１５を支持する、３点支持振れ止め装置と、第
３図に示すように、２個の支持ローラｌｌａによりワー
ク１５を支持する、２点支持振れ止め装置とが有る。な
お、それ等振れ止め装置１１は必要に応して旋盤のベッ
ド１６に装着することにより、適宜選択使用することが
可能である。また、振れ止め装置１１は、ベッド１６に
治ってＺ軸方向、即ち第２図及び第３図中紙面と直角方
向に移動駆動自在に設けられており、そのうち２点支持
振れ止め装置はＺ軸方向と直角な方向であるＸ軸方向に
も駆動自在に設けられている。

なお、３点支持振れ止め装置１１には、支持ローラｌｌ
ａを装着する３本の支持アーム１１ｂが、矢印Ａ、、Ｂ
方向に開閉自在に設けられており、支持アーム１１ｂを
開閉させる乙とにより、ワーク１５を支持し、また加工
中に接近してきた工具と支持アームｌｌｂとの干渉を防
止することが出来る。また、機構動作制御部１０には、
第１図に示すように、主軸１２、刃物台１３等が機構動
作制御部１０により駆動制御自在に接続されている。

数値制御旋盤１は以上のような構成を有するので、加工
に際して、主制御部２は加工プログラムメモリ７から加
工プログラムＰＲＯを呼び出して、機構動作制御部１０
に出力し、機構動作制御部１０は当該用ニブログラムＰ
ＲＯに基づいて刃物台１３、主軸１２を駆動制御するが
、加工の進行に伴って、ある加工において振れ止め装置
１１を用いた加工が加工プログラムＰＲＯ中に、指示さ
れた場合には、主制御部２は加工プログラムＰＲＯに基
づいて振れ止め装置１１を駆動制御して所定の位置に振
れ止め装置１１を位置決めする。

即ち、加工プログラムＰＲＯ中に、振れ止め装置１１を
位置決めすべきＺ座標値Ｚ１が指定されていた場合には
、主制御部２は直ちに振れ止め制御部９を介して振れ止
め装置１１を所定のＺ座標Ｚ１に位置決めしてワーク１
５をその位置で支持させ、加工を開始する。なお、振れ
止め装置１１は、第５図に示すように、１台の旋盤１に
ついて２台設けられているので、加工プログラムＰＲＯ
中て支持された座標値Ｚ１が、ワーク１５の全長りのＬ
／２より、又は、振れ止め制御部９に予め設定されたパ
ラメータ値よりも大なる場合（従って、座標値Ｚｌがチ
ャック側に位置する場合）は、第５図中チャック１７側
の振れ止め装置１１Ａを座標値Ｚ１にまで移動させ、そ
うでない時（従って、座標値Ｚ１が、テールストック側
に位置する場合）は、テールストック１９側の振れ止め
装置１１Ｂを座標値Ｚ１にまで移動させて位置決めを行
う。また、使用する振れ止め装置１１は、既に述べたよ
うに、２点支持又は３点支持いずれの支持方式によるも
のでもよいことは勿論である。

次に、加工プログラムＰＲＯ中に、振れ止め装置１１を
位置決めすべき座標値Ｚ１が指示されていない場合、な
いしは特に振れ止め装置１１を用いた加工を指示してい
ない場合には、主制御部２は、まず、加工プログラムＰ
ＲＯ中のワーク１５の素材直径り及び全長しから、当該
加工が振れ止め装置１１を用いて加工を行うべきか否か
を、（１）式により演算判定する（即ち、主制御部２は
加工プログラムＰＲＯ中に指示された加工の内、振れ止
め装置１１の位置決め座標値Ｚ１が指示された以外の全
ての加工について、振れ止め装置１１を用いるべきか否
かを、（１）式によ、り判定する。）。

しくａＤ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
　・・・・・・（１）（αは、予め数値制御旋盤１内に
設定されたパラメータ）Ｌ＜ａＤと判定された場合に′
は、全長りに比して素材直径りが十分大きいので、振れ
止め装置１１を加工に際して用いる必要が無く、従って
主制御部２は当該用ニブログラムＰＲＯに基づく加工に
際して、振れ止め装置１１を用いることなく加工を開始
する。

Ｌ〉ａＤと判定された場合には、振れ止め装置１１を用
いることにより、加工中に生じるビビリを効果的に抑制
することが出来るので、主制御部２は振れ止め制御部９
に、振れ止め装置１１の所定位置への位置決めを指令す
る。

即ち、振れ止め制御部９の行う振れ止め装置１１の、自
動位置決め制御には、振れ止め装置１１が加工工具のＺ
軸方向の移動に追従して移動してゆく、（１）追従制御
と、単に２台の振れ止め装置１１の内のどちらか少なく
とも一方の振れ止め装置１１を所定位置に位置決めして
加工を行う、（２）支持位置最適化制御の２通りの制御
が有る。

（１）追従制御は、加工プログラムＰＲＯにより指示さ
れた加工が、ネジ切り、溝入れ加工以外の加工で、その
加工領域のＺ軸方向の長さが、予め数値制御旋盤１内に
パラメータ設定された値以上の場合に行われる制御方法
で、最も高精度のビビリの少ない加工が得られるもので
ある。

即ち、追従制御を行う場合には、振れ止め制御部９は、
ワーク平坦部形状メモリ６を検索して、ワーク１５の現
時点における平坦部、即ち、平行な棒状部分（例えば、
第９図における、部分ＳＡ、ＳＣ，ＳＥ等）で、揺れ止
め装置１１のセットが可能な部分の各座標値を求める。

ワーク平坦部形状メモリ６は、第４図に示すように、加
工すべきワーク１５において、揺れ止め装置１１のセッ
トが可能なＺ軸方向の幅を有する平坦部１５ａの座標値
が、その始点及び終点のＺ座標値２，２　　、更に当該
部分の直径Ｄ　（Ｘ座標値に相当）として格納された、
ワーク平坦部テーブルＴＡＢＬを格納しており、従って
、振れ止め制御部９は、ワーク平坦部形状メモリ６のワ
ーク平坦部テーブルＴＡＢＬを検索することにより、直
ちに加工すべきワーク１５に関する揺れ止め装置１１の
セットが可能な平坦部１５ａの分布状況を知ることが出
来る。このワーク平坦部テーブルＴＡＢＬは、加工プロ
グラムＰＲＯによる加工が進行するにつれて、その内容
が書き換えられてゆくので［加工プログラムＰＲＯに基
づいて機構動作制御部１０により演算される加工の際の
工具経路、即ち工具の軌跡（工具先端の軌跡はその時点
におけるワーク１５の外形を示すものに他ならず、従っ
て、当該工具先端の軌跡を演算することにより、Ｘ座標
犯変化しない平坦部１５ａの存在、及び形成状況は直ち
に判明する。）から、ワーク１５の平坦部１５ａの形成
状況は即時に主制御部２により演算され、その結果に基
づいて主制御部２はワーク平坦部テーブルＴＡＢＬの内
容を書き換えてゆく。］、振れ止め制御部９は爪に常に
最新の平坦部１５ａの形成状況を知ることが出来る。

（以下余白） なお、ワーク平坦部テーブルＴＡＢＬには、第４図に示
すように、平坦部１５ａの長さＬｌが所定の値以下の場
合、即ち、長さＬｌが、振れ止め装置１１の支持部分の
Ｚ軸方向の寸法ＺＲ（第５図及び第７図参照）に所定の
パラメータ値を足した値よりも小さい場合には、振れ止
め装置１１の工具に同期した追従が不可能なものとして
、ワーク平坦部テーブルＴＡＢＬ中の、追従可否フラグ
格納領域ＦＡに、追従が不可、能であることを示す「×
」のフラグＦＬＧを立てる。また、長さＬｌが、振れ止
め装置１１の支持部分のＺ軸方向の寸法ＺＲに所定のパ
ラメータ値を足した値よりも大きい場合には、振れ止め
装置１１の工具に同期した追従が可能なものとして、゛
ワーク平坦部テーブルＴＡＢＬ中の、追従可否フラグ格
納領域ＦＡに、追従が可能であることを示す「Ｏ」のフ
ラグＦ　Ｌ　Ｇを立てる。

そこで、振れ止め制御部９は、揺れ止め装置１１Ｂを駆
動して、機構動作制御部１０が刃物台１３を駆動して、
当該刃物台１３に装着された工具２０を介してワーク１
５に対する加工プログラムＰＲＯに基づく加工を行う際
に、第９図に示すように、例えば矢印Ｃ方向に移動制御
される工具２０にやや遅れた形で、工具２０が加工する
平坦部１５ａについて、工具２０のＺ軸方向の送り速度
と等しい送り速度でＣ方向に、加工中のワーク１５を支
持ローラｌｌａにより支持した形で移動させつつ保持さ
せる。これにより、振れ止め装置１１Ｂは、加工動作を
行っている工具２０のほぼ反対側で工具２０の送りに同
期した形で移動駆動されるので、ワーク１５は振れ止め
装置１１Ｂによりビビリを生じること無く確実に支持さ
れ、加工は精度良く行われる。

また、第９図における部分ＳＢ、、ＳＤ等はテーパ加工
部分なので、振れ止め装置１１Ｂの工具２０に対向した
形の追従制御は不可能なことから、振れ止め装置１１Ｂ
によるワーク１５の支持を一時中断して、もう一方のチ
ャック１７側の振れ止め装置１’ｌＡを、工具２０が加
工するワーク１５の部分ＳＢに所定距離以上の範囲で最
も近接した部分ＳＥの平坦部１５ａで、追従可否フラグ
格納領域ＦＡのフラグＦＬＧが「○」となっている部分
の、加工部分ＳＨに最も近い位置ＺＰに移動させ、その
位置ＺＰでワーク１５を支持させる。この状態で、振れ
止め装置１１Ｂをワーク１５から離し、工具２０に部分
ＳＢに対する加工を行わせるが、一方で振れ止め制御部
９は振れ止め装置１１Ｂの次の平坦部１５ａに対する位
置決め動作に入る。即ち、次に工具２０が加工する平坦
部１５ａは部分ＳＣであり、従って、工具２０が部分Ｓ
ＢからＳＣの加工に移る際には、振れ止め装置１１Ｂを
部分ＳＣの所定の位置に位置決めしておく必要がある。

この振れ止め装置１１Ｂの位置決め位置を、遭遇点ＭＰ
と称し、遭遇点ＭＰの座標位置は、第１０図に示すよう
に、（２）式から求める。

ｆ：　１１もペリ献（ν爾／分） Ｆ：振れ止め装置の早送り速度（ｍｍ７分）１１：逃げ
量（定数）（− ４２：工具と振れ止め装置間の距離（胴）ｌＶ：遭遇点
までの距離（、） ｌ　：半径差−クリアランス量（ｍｍ）Ｋ：工具に対す
る振れ止め装置の追従遅れ量（−゛Ｔ一時定数（分） 即ち、工具２０から遭遇点ＭＰまでの距＃１３は、とな
り、距１１１１３により、振れ止め制御部９は、振れ止
め装置１１Ｂを位置決めすべきＺ座標値を演算する乙と
が出来る（工具２０の距離４３演算時点における現在位
置は、判明している。）。これにより、振れ止め装置１
１Ｂを部分ＳＣの遭遇点ＭＰに位置決めし、工具２０が
部分ＳＢの加工を終了させて部分ＳＣの加工に入り、更
に工具２０が遭遇点ＭＰに対応するＺ座標位置を通過し
所定の遅れ量Ｋに相当するだけ、第１０図左方に進んだ
ところで、振れ止め装置１１ＢｒｅＸ軸方向にクリアラ
ンス量に相当するだけ移動させてワーク１５を支持し、
直ちに工具２０のＺ軸方向（この場合、矢印Ｃ方向）の
送りに連動した追従制御に入る。

なお、距離Ｉ１３を求める際の、工具と振れ止め装置間
の距ｆｉ１１　　は、距離！　演算時点の距離を採用す
る。また、距Ｉ１１　　の演算時点（即ち、距離ｌ　の
サンプリング時点）が、振れ止め装置１１Ｂがワーク１
５から離れる以前であるか否かで、（２）式が変わるこ
とは勿論であり、本実施例の場合は、振れ止め装置１１
Ｂが部分ＳＡから離れる以前に距離１３を演算し、その
時点における距離１３から、振れ止め装置１１Ｂを位置
決めするＺ座標を求めている。

こうして、振れ止め装置１１Ｂが再度追従制御に入ると
、振れ止め制御部９はそれまでワーク１５を支持してい
た振れ止め装置１１Ａをワーク１５から離して、所定の
待機位置に移動待機させる。なお、振れ止め装置１１Ｂ
の遭遇点ＭＰを求める演算、更には当該遭遇点ＭＰへの
位置決め等の繁雑な制御を避けるために、追従不可能部
分ＳＢ、ＳＤに挾まれる平坦部１５ａが所定の値以下の
場合には、部分ＳＣについても追従不可能部分として処
理し、部分ＳＢ、ＳＣ，ＳＤについては、全て振れ止め
装置１１Ａにより支持させるように構成することも当然
可能である。

次に、追従制御の採用される場合以外に用いられる、（
２）支持位置最適化制御について述べると、この場合は
振れ止め制御部９はワーク平坦部形状メモリ６中のワー
ク平坦部テーブルＴＡＢＬを検索し、■これから行う加
工領域に最も近く、■その位置が２個所有る場合には、
ワーク１５の中心に近いほうで、■加工中の工具２０の
動きを妨害しない平坦部１５ａを捜し出し、当該発見さ
れた平坦部１５ａに振れ止め装置１１を移動させてワー
ク１５を支持し、加工を開始する。

この際、当該求められた平坦部１５ａまでの距１１１ｄ
が、第５図及び第７図に示すように、ワーク１５全長し
に対して、ｄくＬ／２の場合には、テールストック１９
側の振れ止め装置１１Ｂを当該平坦部１５ａにまで移動
させてワーク１５を支持させ、ｄ≧Ｌ／２の場合には、
第６図及び第８図に示すように、チャック１７側の振れ
止め装置１１Ａを当該平坦部１５ａにまで移動させ、そ
の状態でワーク１５を支持させて加工を開始する。

なお、第５図及び第６図に示すように、３点支持振れ止
め装置１１を用いた場合に、前記■、■、■に示した条
件で求めた平坦部１５ａに所定の振れ止め装置１１Ａ又
は１１Ｂを位置決めし、更にもう一方の振れ止め装置１
１Ｂ又はＩＩＡを、振れ止め装置１１Ａを■、■、■に
示した条件で求めた平坦部１５　ａにセットした場合に
は、振れ止め装置１１Ｂを、第６図に示すように、チャ
ック１７からの距離が４゜がａＤ以咋で、αＤに最も近
い位置の平坦部１５ａに位置決めし、振れ止め装置１１
Ｂを■、■、■に示した条件で求めた平坦部１５ａにセ
クトした場合には、振れ止め装置１１Ａを、第５図に示
すように、テールストック１９からの距、ｇが４ｔが０
０以内で、αＤに最も近い位置の平坦部１５ａに位置決
めして、ワーク１５を２個の振れ止め装置１１により支
持するように構成することも可能である。なお、このよ
うな２個の振れ止め装置１１による支持は、ワーク１５
の全長りが、αＤ≦Ｌ（２ａＤ−１の場合には（ｌは、
２個の振れ止め装置１１Ａ、ＩＩＢの最接近した状態で
の、相互のＺ軸方向の距離）、即ちそれ程ワーク１５の
全長しが長くない場合には、加工精度を上げる上で特に
有効である。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、ワーク１５の
加工時における平坦部１５ａの位置を示すワーク平坦部
テーブルＴＡＢＬを格納したワーク平坦部形状メモリ６
等のメモリを設け、当該ワーク平坦部テーブルＴＡＢＬ
の内容を加工の進行に合わせて順次書き換えると共に、
加工プログラムＰＲＯに基づく加工に際して、ワーク１
５の全長がその直径り等の径に対して所定以上の長さが
有るか否かを演算判定し、その結果、所定以上の長さが
有ると判定された場合には、前記メモリ中のワーク平坦
部テーブルＴＡＢＬを検索して、当該加工すべきワーク
１５の平坦部゛１５ａを判定し、当該判定された平坦部
１５ａに振れ止め装置１１を移動位置決めさせて加工中
のワーク１５を支持するようにしたので、オペレータが
加工プログラムＰＲＯ中で振れ止め装置１１の使用を何
ら指示していなくとも、数値制御旋盤１が自動的にその
必要性を判断して振れ止め装置１１を駆動制御するので
、ワーク１５はビビリを生しることなく精度良く加工さ
れる。さらに、振れ止め装置１１は加工の進行と共に書
き換えられてゆくワーク平坦部テーブルＴＡＢＬに基づ
いて、その位置決め位−置（必ずしも、固定的な位置と
は限らない。

既に述べたように、追従制御に際しては、振れ止め装置
１１は工具２０の移動に同期してＺ軸方向に移動駆動さ
れ、従って、その位置決め位置は、ある程度の幅をＺ軸
方向に持つことになる。）が決定されるので、振れ止め
装置１１は常に適正な位置に位置決めされ、効率のよい
加工を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振れ止め装置の駆動制御方法が適
用された数値制御旋盤の一例を示す制御ブロック図、第
２図は三点支持振れ止め装置の一例を示す側面図、第３
図は二点支持振れ止め装置の一例を示す側面図、第４図
はワーク平坦部形状メモリに格納されたワーク平坦部テ
ーブルを示す模式図、第５図乃至第９図は振れ止め装置
の制御態様を示す図、第１０図は追従制御における工具
と振れ止め装置の遭遇点を求める際の各寸法関係を示す
図である。 １　・数値制御旋盤 ６・　メモリ　（ワーク平坦部形状メモリ）１１、ＩＩ
Ａ、ＩＩＢ・・・・・振れ止め装置１５　　　ワーク １５ａ　　　・平坦部 Ｄ　・・径（直径） Ｌ・　・全長 ＰＲＯ・　加工プログラム Ｔ　Ａ　Ｂ　Ｌ・・　ワーク平坦部テーブル出願人　　
株式会社　山崎鉄工所 代理人　　弁理士　　相１）伸二 （ほか１名） 第１図 ユ 第２図 第３図　　　” 第７図 〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １個以上の振れ止め装置が移動駆動自在に 設けられた数値制御旋盤において、ワークの加工時にお
   ける平坦部の位置を示すワーク平坦部テーブルを格納し
   たメモリを設け、当該ワーク平坦部テーブルの内容を加
   工の進行に合わせて順次書き換えると共に、加工プログ
   ラムに基づく加工に際して、ワークの全長が当該ワーク
   の径に対して所定以上の長さが有るか否かを演算判定し
   、その結果、所定以上の長さが有ると判定された場合に
   は、前記メモリ中のワーク平坦部テーブルを検索して、
   当該加工すべきワークの平坦部を判定し、当該判定され
   た平坦部に前記振れ止め装置を移動位置決めさせて加工
   中のワークを支持するように構成した数値制御旋盤にお
   ける振れ止め装置の駆動制御方法。