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旋 盤 - 村田機械株式会社
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発明の名称 旋 盤
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−341001(P2001−341001A)
公開日 平成13年12月11日(2001.12.11)
出願番号 特願2000−166361(P2000−166361)
出願日 平成12年6月2日(2000.6.2)
代理人 【識別番号】100086793
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士
【テーマコード(参考)】
3C045
【Fターム(参考)】
3C045 BA06 EA02 FA03 
発明者 河合 秀貢 / 小池 秀治
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも2つの主軸と、これら主軸に対して選択的に切り換えて使用される共通の刃物台とを備え、選択されている主軸による加工中に、次に選択される主軸に対して、ワークの着脱を行うと共に主軸の回転を開始させる加工準備制御手段を設けたことを特徴とする旋盤。
【請求項2】 主軸毎に設けられた加工プログラムを実行する制御装置を備え、前記加工準備制御手段は、選択されている主軸の加工プログラムにおける所定の指令によって、次に選択される主軸の回転を開始させるものとした請求項1記載の旋盤。
【請求項3】 前記加工準備制御手段は、選択されている主軸による加工の終了時刻と、次に選択される主軸が設定回転速度に到達する時刻とが略一致するように、次に選択される主軸の回転開始時刻を定める手段を有するものとした請求項1または請求項2記載の旋盤。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の主軸に対して選択的に切り換えて使用される共通の刃物台を備えた旋盤に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な旋盤では、ワークを保持し得る主軸と刃物台とが一つずつある。一つのワークについての加工が終わると、そのワークを外し、次の新たなワークをオートローダ等で取付け、その新たなワークについて加工を行う。この場合、主軸に対するワークの着脱時間がそのまま加工のロスタイムとなる。このようなロスタイムを省くものとして、同じ刃物台で加工できる主軸をもう1本設け、一つの主軸による加工中に、他方の主軸に対してワークの着脱を行うようにしたものが提案されている(例えば、実開平2−53301号)。これによると、ワークの着脱時間が省け、加工サイクルタイムを短縮して効率的な加工が行える。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一方の主軸による加工が終了し、他方の主軸で加工しようとしても、主軸はまだその時点で停止しているため、すぐには加工できず、主軸の回転速度が設定速度に上がるまで加工の開始を待つ必要があった。そのため加工効率の向上が不十分であった。なお、刃物台の2本の主軸間の移動は、比較的短時間で行えるが、主軸の回転速度を停止状態から設定速度ま上げるには、それよりもかなり長い時間が必要である。主軸モータに大出力のもの、あるいは始動特性の良いものを用いると、主軸回転速度が設定速度まで上がるまで待つ時間が短縮できるが、そのような主軸モータを用いると、コスト高になり、不経済である。また、両主軸を常時回転させておくことも考えられるが、電気エネルギを無駄に消費することになる。
【0004】この発明の目的は、主軸を切り換えて加工するときに、主軸の回転速度が上がるのを待つことなく、即座に加工を開始でき、また主軸モータに無駄に大出力のものを用いる必要のない旋盤を提供することである。この発明の他の目的は、切換時の主軸の始動の制御が簡単に行えるようにすることである。この発明のさらに他の目的は、主軸の事前始動時の余分な回転によるエネルギー消費の無駄を無くすことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形態に対応する図1と共に説明する。この旋盤は、少なくとも2つの主軸(5A,5B)と、これら主軸(5A,5B)に対して選択的に切り換えて使用される共通の刃物台(6)とを備え、選択されている主軸(5A,5B)による加工中に、次に選択される主軸(5A,5B)に対して、ワーク(W)の着脱を行うと共に主軸(5A,5B)の回転を開始させる加工準備制御手段(43)を設けたことを特徴とする。この構成によると、選択されている主軸、例えば左主軸(5A)を用いて刃物台(6)で加工を行っている間に、次に選択される主軸(5B)に対して、加工準備制御手段(43)の制御によりワーク(W)の着脱が行われる。加工準備制御手段(43)は、ワーク(W)の着脱が完了すると、その主軸(5B)を、選択中主軸(5A)による加工中における適宜の時に回転開始させる。そのため、主軸(5B)を切り換えて加工するときに、主軸(5B)の回転速度が既に設定速度まで上がった状態とでき、回転速度が上がるのを待つことなく、即座に加工が開始できる。このように、主軸(5B)の切換前に予め主軸(5B)の回転を開始させるため、主軸(5B)を急速に回転させる必要がなく、主軸モータは通常の出力のもので足りる。
【0006】この発明において、主軸(5A,5B)毎に設けられた加工プログラム(31,32)を実行する制御装置(2)を備え、前記加工準備制御手段(43)は、選択されている主軸の加工プログラム(31,32)における所定の指令(61,62)によって、次に選択される主軸(5A,5B)の回転を開始させるものとしても良い。この場合、選択されている主軸(例えば左側主軸5A)の加工プログラム(31)が実行され、その主軸(5A)による加工が行われているときに、この加工プログラム(31)中の所定の指令(61)が制御装置(2)で読み出されると、加工準備制御手段(43)は、その指令(61)によって、次に選択される主軸(5B)の回転を開始させる。上記の所定の指令(61)は、加工プログラム(31)として必要な何らかの指令であっても、別主軸(5B)の始動のために設けた指令であっても良い。このように実行中の加工プログラム(31)中の指令(61)を利用して別主軸(5B)の始動を行うようにすることで、主軸切換時に予め主軸(5B)を始動させる制御が簡単に行える。
【0007】この発明において、前記加工準備制御手段(43)は、選択されている主軸(5A,5B)による加工の終了時刻と、次に選択される主軸(5A,5B)が設定回転速度に到達する時刻とが略一致するように、次に選択される主軸(5A,5B)の回転開始時刻を定める手段(45)を有するものとしても良い。この構成の場合、選択されている主軸(5A,5B)による加工の終了時刻と、次に選択される主軸(5A,5B)が設定回転速度に到達する時刻とが略一致するように制御されるため、主軸(5A,5B)を予め回転開始させるにつき、余分な回転時間をなくせ、エネルギー消費の無駄が省ける。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ないし図4と共に説明する。この旋盤は、機械部1と、この機械部1を制御する制御装置2とで構成される。機械部1は、旋盤本体3と搬送装置4とでなる。旋盤本体3は、2つの主軸5A,5Bと、これらの主軸5A,5Bに対して選択的に切り換えて使用される1つの共通の刃物台6とを備える。
【0009】図2および図3に示すように、2つの主軸5A,5Bは、ベッド7上に設けられた各主軸台8上に設置され、互いに平行に配置されている。各主軸5A,5Bは、ワークWをチャック爪5aで把持する主軸チャックを有している。各主軸5A,5Bは、個々に主軸モータ9で回転駆動される。刃物台8は、両主軸5A,5Bの間に配置されている。刃物台8は、タレットからなり、外周の周方向に並ぶ各工具ステーションSに工具Tが取付けられる。図面では一部の工具Tのみを図示し、残りを省略してある。各工具Tは、バイト等の固定工具であってもミリングヘッドやドリル等の回転工具であっても良い。刃物台8は、ベッド7上の送り台10にタレット軸11を介して前後(Z軸方向)移動および割出回転が自在に設置されている。送り台10は、ベッド7上に案内12を介して主軸5A,5Bの並び方向(X軸方向)に進退自在に設置され、送り駆動手段13により進退駆動される。送り駆動手段13は、ボールねじ14およびこのボールねじ14を回転させるモータ15からなる。タレット刃物台8の前後動および割出回転は、送り台10に搭載された送り駆動手段(図示せず)および割出駆動手段(図示せず)により行われる。
【0010】搬送装置4は、ワークWを搬送する機能と、各主軸5A,5Bに対してワークWの着脱を行う機能とを備えたものである。搬送装置4は、オートローダ等と呼ばれるものであり、この実施形態ではガントリ式のものが用いられている。搬送装置4は、架設レール16に沿って走行する走行台17に、前後動台18を前後移動可能に搭載し、前後動台18に昇降可能に設置した昇降バー19の下端にローダチャック20を設けたものである。ローダチャック20は、昇降バー19の下端のローダヘッド21に、2個が互いの位置を入替え可能なように設けられており、いずれか片方のローダチャック20は下向きとなり、残り片方のローダチャック20は主軸5A,5Bに対面する方向を向く。
【0011】図1と共に制御装置2を説明する。この制御装置2は、コンピュータ式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラを備えたものであり、主軸5A,5B毎に設けられた加工プログラム31,32により機械部1の旋盤本体3を制御すると共に、搬送プログラム33により機械部1の搬送装置4を制御する。制御装置2は、加工プログラム31,32を解読して実行する加工プログラム解読実行手段34と、搬送プログラム33を解読して実行する搬送プログラム解読実行手段35を有する。
【0012】加工プログラム解読実行手段34は、加工プログラム31,32の指令により、その指令に対応する各軸(X軸,Z軸)の刃物台送り制御部36,37、刃物台割出制御部38、および左右の主軸制御部39,40に制御指令を出し、また機械部1における適宜の制御対象箇所に制御指令を送る。X軸の刃物台送り制御部36は、送り台10の移動を制御する手段であり、Z軸の刃物台送り制御部37はタレット軸11の前後移動を制御する手段である。これら刃物台送り制御部36,37は、サーボコントローラからなる。刃物台割出制御部38は、刃物台6を工具指令に応じた角度に回転させる制御手段であり、タレット軸11の回転角度の制御を行う。刃物台割出制御部38もサーボコントローラからなる。主軸制御部39,40は左右の主軸5A,5Bの回転をそれぞれ制御する手段であり、主軸モータ9を始動および停止制御すると共に、回転速度設定値の回転速度に制御する。主軸制御部39,40は、サーボコントローラであっても、サーボ機能を有しないものであっても良い。
【0013】搬送プログラム解読実行手段35は、搬送プログラム33の指令により、その指令に対応する各軸(X軸,Y軸,Z軸)の搬送駆動源制御部41、およびチャック開閉制御部42に制御指令を出す手段である。搬送駆動源制御部41は、搬送装置4の各軸の駆動源を制御する手段であり、サーボコントローラからなる。搬送駆動源制御部41は、機能的には各軸毎に設けられたものであるが、一つのブロックとして纏めて図示してある。チャック開閉制御部42は、ローダチャック20の開閉の制御を行う手段である。
【0014】この制御装置2は、上記基本構成のものであって、次の加工準備制御手段43を設けたものである。加工準備制御手段43は、いずれかの加工プログラム31,32の実行によって選択されている主軸5A,5Bによる加工中に、次に選択される主軸5A,5Bに対して、ワークWの着脱を行うと共に主軸5A,5Bの回転を開始させる手段である。
【0015】加工準備制御手段43におけるワークWの着脱を行う機能は、搬送プログラム33に記載された所定の指令60を搬送プログラム解読実行手段35が実行することで果たされる。すなわち、搬送プログラム33には、加工プログラム31の実行によっていずれか片方の主軸5A,5Bが加工に使用されている間に、他の片方の主軸5A,5Bから加工済みワークWを取り外し、新たなワークWをその主軸5A,5Bに装着するように一連の動作を搬送装置4に行わせる指令60が記述してあり、この指令60が加工準備制御手段43の一部を構成する。この指令60は、主軸チャック20の開閉と移動とをそれぞれ行わせる複数の指令の集まりであっても、一例の動作を行わせるマクロ指令であっても良い。
【0016】加工準備制御手段43における主軸5A,5Bの回転を開始させる機能は、主軸先回転開始手段44が果たす。主軸先回転開始手段44は、実行中の加工プログラム31,32における所定の指令である別主軸始動基準指令61,62によって、次に選択される主軸5A,5Bの回転を開始させるものとしてある。別主軸始動基準指令61,62は、加工プログラム31,32として必要な何らかの指令であっても良いが、この実施形態では別主軸の始動のために設けた指令としてある。この指令61,62は、実行中の加工プログラム31,32に対応する主軸5A,5Bによる加工には影響のない指令とされる。
【0017】主軸先回転開始手段44による主軸5A,5Bの回転の開始時期は、別主軸始動基準指令61,62が加工プログラム解読実行手段34で読み出されて主軸先回転開始手段44でその指令が認識されたときとされ、またはその認識後の所定の時期とされる。例えば、主軸先回転開始手段44は、選択されている主軸5A,5Bによる加工の終了時刻と、次に選択される主軸5A,5Bが設定回転速度に到達する時刻とが略一致するように、次に選択される主軸5A,5Bの回転開始時刻を定める。この時刻を略一致させる機能は、例えば、主軸先回転開始手段44における最適化学習部45で行われる。最適化学習部45は、加工プログラム31,32が最初に実行されたときに、別主軸始動基準指令61,62の認識後にどれだけの時間を経過してその加工プログラム31,32による加工が終了するかを学習し、次回以降の加工プログラム31,32の実行時に、その学習結果により、次に選択される主軸5A,5Bの回転開始時刻を定める。
【0018】主軸先回転開始手段44により主軸5A,5Bを回転させるときの主軸回転速度は、次に選択する主軸5A,5Bの加工プログラム31,32の最初の主軸回転速度指令63,64を読み取ってその速度としても良く、またパラメータ設定部46に主軸回転速度設定手段47を設けておき、この主軸回転速度設定手段47に設定された主軸回転速度としても良い。主軸先回転開始手段44に対しては、その機能を不能動化させる先回転機能不能動化手段48を設けても良い。先回転機能不能動化手段48は、パラメータ設定部46に設定されるパラメータによって不能動化させるようにしても良く、また手動のスイッチ(図示せず)の操作により不能動化させるものであってもよい。
【0019】次に上記構成の動作を説明する。図1において、共通の刃物台6による左側主軸5Aを用いる加工と右側主軸5Bを用いる加工とが交互に繰り返される場合を説明する。いま、左側主軸5Aを用いて、刃物台6の工具Tで加工を行っているとする。この加工は左側主軸用の加工プログラム31を加工プログラム実行手段34で実行することにより行われる。この加工の間に搬送装置4により、右側主軸5Bに対して、加工済ワークWの取り外しを行い、その後に新たなワークWの装着とを行う。このワークWの着脱は、搬送プログラム33における所定の指令60で行われる。
【0020】左側主軸5Aの加工が進行し、加工プログラム31の別主軸始動基準指令61が加工プログラム解読実行手段34で読み出されると、加工プログラム解読実行手段34は、主軸先回転開始手段44に所定の信号を送る。この信号を受けて、主軸先回転開始手段44は、右側主軸5Bを始動させる。右側主軸5Bの回転速度は、右側主軸用の加工プログラム32の最初の主軸回転速度指令64で設定された回転速度とする。この主軸回転速度指令64を用いる代わりに、パラメータ設定部46に主軸回転速度設定手段47を設けておいて、これに設定された主軸回転速度を用いても良い。右側主軸5Bを始動させる時刻は、別主軸始動基準指令61が読みだされた直後であっても、読みだされた後の所定の時間の経過後であっても良い。左側主軸5Aによる加工は、別主軸始動基準指令61に関係なく続行され、加工プログラム31の終了前に記述にされている主軸停止指令(図示せず)により停止する。左側主軸用加工プログラム31による加工が終了すると、右側主軸用加工プログラム32が加工プログラム解読実行手段34で実行され、右側主軸5Bを用いた加工が開始される。
【0021】右側主軸5Bによる加工を開始するときは、右側主軸5Bは、上記のように予め回転が開始されていて、既に設定速度まで上がっている。そのため、主軸回転速度が設定速度まで上がることを待つことなく、即座に右側主軸5Bによる加工が行える。刃物台6が左側主軸5Aから右側主軸5B側へ移動する時間は、主軸5Bが回転開始から設定速度まで上がる時間に比べると十分に短い。また、刃物台6の工具Tの割出は、刃物台6の移動の間に並行して行われる。右側主軸5Bによる加工終了後に再度左側主軸5Aによる加工を行うときも、上記と同様にして、加工中の左側主軸5Aに対するワークWの着脱と、左側主軸5Aの回転開始とが行われる。
【0022】図4のタイミングチャートで説明する。曲線a,bはそれぞれ左側主軸5Aおよび右側主軸5Bの回転速度を示す。左側主軸5Aは、設定回転速度V0で回転していて、加工プログラム31の終了前の回転停止指令が読みだされたときに回転を停止する(時刻t3)。その後、時刻t7で速度が零となる。右側の主軸5Bは、左側主軸5Aで加工を行っている間に、別主軸始動基準指令61が読みだされると(時刻t1)、所定の時間T1の経過後(時刻t2)に回転を開始する。右側主軸5Bは、加速に要する時間T2を経て時刻t5で設定速度V0に達する。刃物台6は、左側主軸5Aによる加工の終了後、右側主軸5B側へ移動する。この移動に要する時間をT3とする。移動の完了した時刻t6には、既に右側主軸5Bは既に設定速度V0に達している。そのため、即座に右側主軸5Bで加工が行える。
【0023】右側主軸5Bの回転開始時刻t2は、左側主軸5Aによる加工の終了時刻t3と、右側主軸5Bが設定回転速度V0に到達する時刻t5とが略一致するように定められる。左側主軸5Aによる加工の終了時刻t3は、例えば左側主軸5Aの回転が停止し始める時刻である。加工終了時刻t3と設定回転速度到達時刻t5とは、厳密に一致していなくても良く、例えば刃物台6の略移動時間T3だけ、設定回転速度到達時刻t5が加工終了時刻t3よりも遅れていても良い。加工終了時刻t3と設定回転速度到達時刻t5とが略一致するように回転開始時刻t2を定める処理は、主軸先回転開始手段44における所定の処理部、例えば最適化学習部45により行われる。最適化学習部45は、加工プログラム31が実行されたときに、別主軸始動基準指令61の認識後にどれだけの時間を経過して加工プログラム31による加工が終了するかを学習し、次回以降の加工プログラム31の実行時に、その学習結果により、右側主軸5Bの回転開始時刻t2を定める。学習を行うのは、旋盤起動時の最初のサイクルであっても、起動後に運転状態が安定した頃の所定サイクルであっても良い。このように、加工終了時刻t3と設定回転速度到達時刻t5とを略一致させることにより、主軸を予め回転開始させるにつき、余分な回転時間をなくせ、エネルギー消費の無駄が無くせる。
【0024】なお、主軸先回転開始手段44により主軸5A,5Bを回転させた場合、その後に実行を開始した加工プログラム31,32の最初の主軸回転開始指令65,66は、加工プログラム解読実行手段34によって読み飛ばすようにしても良く、また読み出されても制御指令を出力しないようにしても良い。
【0025】また、上記実施形態は、2つの主軸5A,5Bと1つの刃物台6を備える旋盤の場合につき説明したが、この発明は、図5に示すように一つの刃物台6に対して3つ以上の主軸を備える場合や、図6に示すように3つ以上の主軸5と複数の刃物台6が備えられていて、刃物台6が複数の主軸5に対して選択的に切り換えて使用される旋盤にも適用することができる。
【0026】
【発明の効果】この発明の旋盤は、少なくとも2つの主軸と、これら主軸に対して選択的に切り換えて使用される共通の刃物台とを備え、選択されている主軸による加工中に、次に選択される主軸に対して、ワークの着脱を行うと共に主軸の回転を開始させる加工準備制御手段を設けたため、主軸を切り換えて加工するときに、主軸の回転速度が上がるのを待つことなく、即座に加工を開始でき、また主軸モータに無駄に大出力のものを用いる必要がない。主軸毎に設けられた加工プログラムを実行する制御装置を備え、前記加工準備制御手段が、選択されている主軸の加工プログラムにおける所定の指令によって、次に選択される主軸の回転を開始させるものとした場合は、切換時の主軸の始動の制御が簡単に行える。前記加工準備制御手段を、選択されている主軸による加工の終了時刻と、次に選択される主軸が設定回転速度に到達する時刻とが略一致するように、次に選択される手段の回転開始時刻を定める手段を有するものとした場合は、主軸の事前始動時の余分な回転によるエネルギー消費の無駄が省ける。




 

 


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