JPS641269B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、前加工や溶接等によつて歪んだ工作
物に、その歪みに倣うようにして自動工作機械に
より加工する場合に、主として適用される加工方
法に関する。

従来、前加工や溶接等によつて歪みが生じてい
る工作物の歪み面に直交する端面に、例えば溝を
工作機械の自動運転で加工すると、歪み面から溝
までの距離を一定に保つことができず、歪みが極
端に大きい時には、歪みの谷部に溝が出てしまう
場合もあつた。

このような不都合を避けるために、個々の工作
物についてその歪み量を測定してその都度加工プ
ログラムを作成し、このプログラムに基づいて加
工することが行われているが、加工プログラムの
作成に時間がかかり、作業能率が低い不満があ
る。

本発明の目的は、工作物に歪みがあつても、そ
の歪み面に近似的に倣うようにしてこれを自動運
転で能率的に加工することができる、自動工作機
械による工作物の加工方法の提供にある。

本発明は、上記の目的を、主軸に装着された測
定子を工作物の歪み面の近くに設定された基準線
に沿つて動かすメイン動作と、上記基準線の始端
から終端までの間に設定された複数の各測定起点
から上記工作物の歪み面に向つて測定子を動か
し、測定子が歪み面を感知したら元の測定起点に
測定子を戻させるブランチ動作とを、自動工作機
械の制御装置に組み込まれた記憶装置に記憶さ
せ、上記制御装置の指令によつて測定子に上記メ
イン動作とブランチ動作を交互に行わせて、上記
各測定起点に対応する歪み面を検出した後、上記
主軸に工具を装着し、上記で検出された上記各歪
み面位置に対する加工装置を制御装置で算出し、
互いに隣り合う歪み面位置にそれぞれ対応する加
工位置の間を、工具に補間移動させて工作物を加
工することにより達成したものである。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

まず、本発明の実施に用いられる自動工作機械
の概要を第１図と第２図により説明すると、符号
１はベツドである。このベツド１の上にはコラム
２とテーブル３が設けられ、またコラム２には、
主軸モータ４によつて回転せしめられる主軸５が
設けられている。主軸５は、これを装着された工
具（図示省略）によつてテーブル３上の工作物６
を加工し、また測定子７により後で述べるように
歪み面位置を検出するもので、Ｘ軸駆動モータ８
によりＸ軸（左右）方向に、またＹ軸駆動モータ
９によりＹ軸（上下）方向に、さらにＺ軸駆動モ
ータ１０によりＺ軸（前後）方向に動かされるよ
うに構成されている。

また、符号１１は制御装置（パルブメモリ）で
あり、図のものはテープ１２による指令を各モー
タ４，８等に伝えて自動運転にて工作物６を加工
し、また工具の交換等を周知のように行うもの
で、測定子７から発せられた検出信号を検出（接
触）信号検出回路１３を介して受けられるように
なつている。この制御装置１１は、中央演算処理
装置（以下、CPUと略記する）１４と記憶装置
１５のほかに、補間器１６を有する。この補間器
１６は、フイードパルスの入力毎に内部演算を行
なつて補間パルスを出力する関数発生器１７と、
この関数発生器１７から出力される補間パルスの
指令入力とフイードバツク入力の偏差に応じてサ
ーボ装置制御のための出力パターンを発生させる
位置制御器１８，１９，２０とから成り、フイー
ドパルス入力により、サーボ装置を制御するため
の出力パターンを発生させる構成とされている。
また２１はアンドゲートであつて、測定子７から
出された検出信号が検出信号検出回路１３を介し
てCPU１４に与えられると閉じて、それまでフ
イードパルスによつて作動せしめられていた駆動
モータ８，９，１０を停止させるようになつてい
る。

次に、上記のように構成された自動工作機械に
よつて、四角形状を呈する枠状工作物６の断面
（端面）６ｂに溝加工を施こす場合について第３
図ないし第９図を参照して説明する。

本発明の加工方法は、前準備としてなす歪み面
位置検出（第８図）と、この位置検出で得られた
データに基づく実際の切削加工（第９図）とに大
別される。

まず、前準備の歪み面位置L₁，L₂…Lnの検出
について述べると、工作物物６の歪み面６ａ（単
一の真直平面でなく、凹凸曲面を有する面）の近
くに上下（鉛直）方向の基準線N₁，N₃と、左右
（水平）方向の基準線N₂，N₄を設定し、それら
の基準線に沿つて、主軸５に装着されている測定
子７を動かす動作（以下メイン動作という）と、
上記基準線上に複数の測定起点K₁〜Knを定め、
しれらの各測定起点から歪み面６ａに向けて測定
子７を動かし、また元の測定起点に測定子７を戻
す動作（以下ブランチ動作という）、及び測定値
の補正量とを、記憶装置１５に記憶させる。上記
メイン動作とプランチ動作は工作物６の種類が同
一の場合には共通のものとして変えることなく利
用する。

上記測定値の補正は、第７図を例にとると、主
軸５の中心Ｏに対する測定子７の中心O₁の偏心
量（d₁、d₂）と、測定子７の測定部半径ｄの２点
でなす。なお、この補正量は、同一の測定子７に
ついては工作物６の種類にかかわらず、一度登録
するだけでよい。互いに隣り合う測定起点間の距
離は、工作物６の種類や予想される歪み量、ある
いは求められる加工精度等を勘案して定める。通
常、測定起点間の距離は等間隔にするが、等間隔
に割り切れない場合、自動工作機械が扱う最小軸
移動単位以下（普通の自動工作機械では0.001mm
以下）の剰余分は測定起点の最終区間に加算（減
算）調整する。

歪み面位置L₁，L₂…Lnはの検出は、上記のよ
うにして上記記憶装置１５に記憶させたデータを
もとに自動工作機械を作動させて行なう。

すなわち、測定子７を主軸５に装着し、これを
測定開始位置Ｓ（K₁）につける。なお、測定子
は、通常、工具収納ドラム（図示省略）に工具と
同様に収納されており、歪み面計測時に自動工具
交換装置（図示省略）にて主軸５に装着される。
測定開始位置Ｓについた測定子７は、直ちにブラ
ンチ動作に入り、フイードパルスによるＸ軸駆動
モータ８の作動によつて第３図において左方に移
動する。この移動によつて測定子７が工作物６の
歪み面６ａに接触すると、制御装置１１のCPU
１４へ割込み信号が出力される。これによりそれ
まで開いていたアンドゲート２１が閉じるので、
Ｘ軸駆動モータ８が停止する。この際、上記測定
子７の歪み面６ａに対する接触位置が、位置制御
器１８のＸ軸カウンタの内容をCPU１４のアキ
ユームレータへ転送することによつて歪み面位置
L₁として記憶される。これが済むとＸ軸駆動モ
ータ８が逆転し、測定子７を上記測定開始位置Ｓ
につけて停止する。このようにして測定子７が測
定開始位置Ｓに戻ると、今度はＹ軸駆動モータ９
が作動し、基準線N₁に沿つて測定子７をメイン
動作させ次の測定起点K₂までＹ軸方向に上昇さ
せる。

測定子７が測定起点K₂に達すると、Ｙ軸駆動
モータ９が停止し、直ちにＸ軸駆動モータ８が作
動して測定子７に前記同様のブランチ動作させ
る。この作動によつて次の歪み面位置L₂が検出
される。以下、上記の作動を繰り返して各測定起
点に対応する歪み面位置K₃…Knを検出し、これ
を記憶装置１５に記憶させる。なお、上記におい
てＸ軸方向の基準線N₂，N₄に関しては、メイン
動作がＸ軸方向に、またブランチ動作がＸ軸方向
になる。基準線の交点部分の測定起点に関して
は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の二つのブランチチ動作
がなされる。なおまた、測定子７のブランチ動作
によつて検出された歪み面位置を記憶装置１５に
記憶させる場合、前記で計測済みの補正量を加算
あるいは減算して記憶する。本実施例では使用す
るメモリの容量を低減する目的で、歪み面位置デ
ータとして各基準線で測定子７が歪み面と接触し
たときの座標のみを記憶している。したがつて基
準線N₁，N₃ではＸ軸座標値が、他の基準線N₂，
N₄ではＹ軸座標値が登録される。また、測定部
半径ｄは、基準線の種類によつ加算又は減算する
ものである。すなわち、基準線N₁，N₄では減算
し、基準線N₂，N₃では加算するが、これは測定
のための軸移動の方向が基準線N₁，N₄では負方
向であり、基準線N₂，N₃では正方向であること
による。

上記で検出されたデータに基づく工作物６の加
工は、次のようにしてなされる。

すなわち、加工の実行に際しては、歪み面位置
L₁，L₂…Lnの検出に先立つて登録されたメイン
動作の基準線の長さと、測定起点の数を利用して
登録済みの歪み面位置のデータを順序よくＸ軸ま
たはＹ軸に振り分けると同時に、ブランチ動作で
の移動軸でない軸、例えば、基準線N₁ではＹ軸
を位置決めする。そしてこの処理において予め記
憶装置１５内に設定されるのは、歪み面６ａと工
具中心との距離Ｄ、及び２本の基準線の交点部分
を中心とする工作物の四隅部の円弧半径Ｒであ
る。この二つの諸元はそれぞれ専用のラベルに登
録される。

工作物６の歪み面６ａに交差する加工面６ｂの
溝加工は、主軸５に工具を装着し、加工開始位置
（最初の加工位置）M₁を算出することから始ま
る。この加工開始位置は測定開始位置に対応して
測定された歪み面位置に、歪み面６ａと工具中心
との距離Ｄを加算したものである。

上記の加工開始位置M₁へ工具を位置決めし、
加工条件に対応した回転数で主軸５を回転させ、
定められた切削速度で工作物６の深さ方向に、す
なわちＺ軸方向に所要量切込み切削加工を行な
う。次に、上記Ｚ軸方向の工具位置を保持した状
態で、２回目のブランチ動作で検出された歪み面
位置L₂に歪み面６ａと工具中心との距離Ｄを加
算した加工位置M₂へ、Ｘ軸、Ｙ軸の動作により、
工具を直線補間移動させる。以下同様にして３番
目、４番目の加工位置M₃…Mnを算出し、工具を
補間移動させて加工を継続する。基準線が交差す
る隅部分においは、二つの加工位置間を円弧半径
Ｒで工具を補間移動させる。

なお、上記では歪み面（枠状工作物の内壁面）
６ａに直角に連らなる平らな端面６ｂに対して溝
加工する例を説明したが、歪み面それ自体に溝等
を加工する場合にも本発明の加工方法を適用でき
ることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明においては、測定
子で歪み面のいくつかの点を測定して歪み面位置
として登録し、その位置データをもとに複数の加
工位置を算出し、工具に二つの加工位置間を補間
移動させて加工を行なう構成となつているため、
工作物の歪み面から、常に近似的に一定の距離の
位置に溝等を加工することができる。また、歪み
面位置の測定動作と加工動作を決定する量を予め
パラメータとして記憶装置に登録し、自動的に測
定及び加工動作を行なわせることができるため、
歪み方や寸法の異なる工作物に対しても、従来の
ようにその都度加工プログラムを作成する必要が
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する自動工作機械の概略
図、第２図は第１図の自動工作機械に用いられて
いる制御装置のブロツク図、第３図ないし第５図
は、工作物と基準線、及びメイン動作、ブランチ
動作等の関係を示す説明図、第６図は工作物と歪
み面位置及び加工位置等の関係を示す説明図、第
７図は補正量の説明図、第８図は歪み面位置を測
定する場合の手順の一例を示すブロツク工程図、
第９図は工作物を加工する場合の手順の一例を示
すブロツク工程図である。 ５……主軸、６……工作物、６ａ……歪み面、
１１……制御装置、１５……記憶装置、N₁……
基準線、K₁，K₂……測定起点、L₁，L₂……歪み
面位置、M₁，M₂……加工位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主軸に装着された測定子を工作物の歪み面の
   近くに設定された基準線に沿つて動かすメイン動
   作と、上記基準線の始端から終端までの間に設定
   された複数の各測定起点から上記工作物の歪み面
   に向つて測定子を動かし、測定子が歪み面を感知
   したら元の測定起点に測定子を戻させるブランチ
   動作とを、自動工作機械の制御装置に組み込まれ
   た記憶装置に記憶させ、上記制御装置の指令によ
   つて測定子に上記メイン動作とブランチ動作を交
   互に行なわせて上記各測定起点に対応する歪み面
   位置を検出した後、上記主軸に工具を装着し、上
   記で検出された上記各歪み面位置に対する加工位
   置を制御装置で算出し、互いに隣り合う歪み面位
   置にそれぞれ対応する加工位置の間を、工具に補
   間移動を行わせて工作物を加工することを特徴と
   する工作物の自動工作機械による加工方法。