特許 7637208 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/10 20060101AFI20250219BHJP

   G05B 19/409 20060101ALI20250219BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20250219BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20250219BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/10

G05B19/409 C

B23Q17/09 H

B23Q17/00 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023178608

(22)【出願日】2023-10-17

【審査請求日】2023-10-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】高橋 維玖馬

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／０９５２８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０５－１３１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００９２２７７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１７１２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５０７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１１００７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０５３８２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１３５９５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１４３９５８９５（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１０４６７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ １／００－２５／０６

Ｂ２３Ｑ １７／００－２３／００

Ｂ２３Ｑ ３／００－３／１５４

Ｂ２３Ｑ １／００－１／７６

Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６

Ｂ２３Ｑ １５／００－１５／２８

Ｈ０２Ｐ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを回転させて旋削加工を行う工作機械において、
ワークを取り付けるワーク取付部、及び該ワーク取付部を回転させる回転モータを有したワーク回転装置と、
ワークを取り付けた前記ワーク回転装置を回転させたときの前記回転モータのトルクの振幅に基づいて前記ワーク回転装置の許容回転速度を演算する制御装置と、
前記制御装置で演算した前記ワーク回転装置の許容回転速度を表示する表示装置と、
を具備することを特徴とする工作機械。

【請求項2】

前記制御装置は、精密加工のための許容回転速度および荒加工のための許容回転速度を演算し、精密加工のための許容回転速度および荒加工のための許容回転速度が表示装置に表示する請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記ワーク取付部は、前記ワークを取り付けるワーク取付面を有した回転テーブルを具備しており、該回転テーブルは、前記ワーク取付面が水平となる水平位置と、鉛直となる鉛直位置との間の複数の姿勢で位置決め可能となっており、前記回転テーブルを傾斜位置または鉛直位置に位置決めして前記回転モータのトルクの振幅を測定するようにした請求項１に記載の工作機械。

【請求項4】

前記回転テーブルを前記水平位置と鉛直位置との間で実際に旋削加工するときの傾斜角度に位置決めして前記回転モータのトルクの振幅を測定するようにした請求項３に記載の工作機械。

【請求項5】

前記ワーク回転装置は、前記工作機械のベッドに取り付けられた第１のテーブル台と、該第１のテーブル台に取り付けられた第２のテーブル台とを備え、前記ワーク取付部は、前記ワークを取り付けるワーク取付面を有した回転テーブルを具備しており、該回転テーブルは前記第２のテーブル台に回転可能に取り付けられており、かつ、前記第２のテーブル台は、傾斜軸線を中心として回転可能に前記第１のテーブル台に支持されている請求項１に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを取り付けた回転装置を回転させたときの回転モータのトルクの変化量に基づいて回転装置の許容回転速度を演算する工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークを回転装置に取り付けて回転させバイトにより旋削加工する際に、回転装置に作用する偏荷重により振動を生じることがある。これを防止するために、特許文献１の発明では、ワークを回転させたときの駆動モータのトルク変化からアンバランスを求め、アンバランスを補正するためにバランステーブルに付加するカウンタウエイトの質量と位置または切削質量と切削位置を特定するようにしたワークにおけるトルクのアンバランス補正方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－０６１９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の発明では、トルクのアンバランス及び回転角度を検出し、アンバランスを修正することはできるが、実際に旋削加工する際、どのくらいの回転速度なら十分な加工精度で加工できるのかを知ることはできない。

【0005】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、偏荷重による振動により生じる加工誤差が許容範囲を逸脱しない最高指令回転速度または許容回転速度をオペレータに告知する工作機械を提供すること。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、ワークを回転させて旋削加工を行う工作機械において、ワークを取り付けるワーク取付部、及び該ワーク取付部を回転させる回転モータを有したワーク回転装置と、ワークを取り付けた前記ワーク回転装置を回転させたときの前記回転モータのトルクの振幅に基づいて前記ワーク回転装置の許容回転速度を演算する制御装置と、前記制御装置で演算した前記ワーク回転装置の許容回転速度を表示する表示装置とを具備する工作機械が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、オペレータは、ワークをワーク回転装置に取り付けたときに、偏荷重による振動により生じる加工誤差を許容範囲に収めるワーク回転装置の許容回転速度を加工に先立って知ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明を適用する工作機械の一例を示す略示側面図であり、水平位置にある回転テーブルを示す図である。

【図2】本発明を適用する工作機械の一例を示す略示側面図であり、鉛直位置にある回転テーブルを示す図である。

【図3】回転テーブルの偏荷重を測定する方法を説明するための図である。

【図4】表示装置に表示される偏荷重の測定結果および最高指令回転速度を表示する画面の一例を示す図である。

【図5】表示装置に表示される偏荷重の測定結果および最高指令回転速度を表示する画面の一例を示す図である。

【図6】表示装置に表示される偏荷重の測定結果および最高指令回転速度を表示する画面の一例を示す図である。

【図7】表示装置に表示される偏荷重の測定結果および最高指令回転速度を表示する画面の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１、２は、本発明を適用する機械の一例としての工作機械の略示側面図である。図１は回転テーブルの水平位置を示し、図２は垂直位置にある回転テーブルを示している。図１、２において、工作機械１００は、横形マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド１０２を備えている。ベッド１０２の前方部分（図１では左側）の上面には、取り付けられたワークＷを回転するワーク回転装置としてのテーブル１０６が前後方向またはＺ軸方向（図１では左右方向）に移動可能に設けられている。

【0010】

ベッド１０２の後端側（図１では右側）でベッド１０２の上面には、コラム１０４がＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に移動可能に設けられている。コラム１０４の前面には、Ｙ軸スライダ１０８が、上下方向またはＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。Ｙ軸スライダ１０８には、主軸頭１１０が取り付けられている。主軸頭１１０は、主軸１１２を水平な回転軸線Ｏｓ周りに回転可能に支持する。主軸頭１１０は、主軸１１２を回転駆動する主軸サーボモータＭｓを有している。

【0011】

コラム１０４は、傾斜型直動案内１３０によって、Ｘ軸方向に案内される。傾斜型直動案内１３０は、全体的に、前向きかつ上向きであり、後部が前部より高い位置に配置されるように傾斜されている。具体的には、傾斜型直動案内１３０は、Ｘ軸案内レールとして前側レール１３４ａおよび後側レール１３４ｂを備え、コラム１０４の下面には前側レール１３４ａおよび後側レール１３４ｂに沿って摺動する前側ブロック１３２ａおよび後側ブロック１３２ｂが固定されている。

【0012】

ベッド１０２には、コラム１０４をＸ軸案内レール１３４ａ、１３４ｂに沿って往復駆動するＸ軸送り装置として、Ｘ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＸ軸サーボモータＭｘが取り付けられており、コラム１０４には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。また、ベッド１０２には、コラム１０４のＸ軸方向の座標位置を検知するＸ軸スケール（図示せず）が取り付けられている。

【0013】

コラム１０４の前面には、Ｙ軸方向に延設された一対のＹ軸案内レール（図示せず）が固定されており、Ｙ軸スライダ１０８は、Ｙ軸案内レールに沿って摺動するブロックを有している。コラム１０４には、Ｙ軸スライダ１０８をＹ軸案内レールに沿って往復駆動するＹ軸送り装置として、Ｙ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＹ軸サーボモータＭｙが設けられており、Ｙ軸スライダ１０８には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。また、コラム１０４には、Ｙ軸スライダ１０８のＹ軸方向の座標位置を検知するＹ軸スケール（図示せず）が取り付けられている。

【0014】

テーブル１０６は、ベッド１０２上でコラム１０４の前方に設けられている。テーブル１０６は、第１のテーブル台１１４と、第２のテーブル台１１６とを備えている。第１のテーブル台１１４は、ベッド１０２上に設けられ、ベッド１０２上をＺ軸方向に移動する。より詳細には、ベッド１０２の上面には、Ｚ軸方向に延びる左右一対のＺ軸案内レール１２２（図１、２では右側のレールのみが図示されている）が固定されており、第１のテーブル台１１４には、Ｚ軸案内レール１２２に沿って摺動するブロック（図示せず）が固定されている。

【0015】

ベッド１０２には、第１のテーブル台１１４をＺ軸案内レール１２２に沿って往復駆動するＺ軸送り装置として、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、該ボールねじの一端に連結されたＺ軸サーボモータＭｚが設けられており、第１のテーブル台１１４には、前記ボールねじに係合するナット（図示せず）が取り付けられている。ベッド１０２には、第１のテーブル台１１４のＺ軸方向の座標位置を検知するＺ軸スケール（図示せず）取り付けられている。

【0016】

なお、本実施形態に係る工作機械１００における方向に関して、主軸１１２の回転軸線Ｏｓが水平方向に延びており、回転軸線Ｏｓに平行な方向をＺ軸方向（前後方向とも称される）と定義する。Ｚ軸方向に沿って主軸１１２が突出している方向（図１、２において左方）が前であり、その反対方向（図１、２において右方）が後である。Ｚ軸方向に垂直な水平方向（図１、２の紙面に垂直な方向）をＸ軸方向（左右方向とも称される）、鉛直方向をＹ軸方向（上下方向とも称される）と定義する。

【0017】

第１のテーブル台１１４は、テーブル１０６の移動方向に対して傾斜した傾斜面１１４ａを有している。具体的には、傾斜面１１４ａは、後向きかつ上向きとなるように、水平面から角度θ＝４５°で傾斜している。

【0018】

第１のテーブル台１１４は、傾斜面１１４ａに沿った傾斜型回転案内１１８を有している。傾斜型回転案内１１８は、後向きかつ上向きであり、前部が後部より高い位置に配置されている。傾斜型回転案内１１８は、第２のテーブル台１１６を、傾斜面１１４ａに垂直な（すなわち、傾斜型回転案内１１８に垂直な）傾斜軸線Ｏｃ周りに回転させる。第２のテーブル台１１６の回転送り方向は、Ｃ軸方向と定義する。傾斜型回転案内１１８は、例えば、クロスローラベアリングを有することができる。

【0019】

第１のテーブル台１１４には、第２のテーブル台１１６を傾斜軸線Ｏｃ周りに回転駆動するＣ軸サーボモータＭｃが内蔵されている。第１のテーブル台１１４は、第２のテーブル台１１６のＣ軸方向の座標（回転位置）を検知するＣ軸検知装置を備えている。Ｃ軸検知装置は、例えばＣ軸サーボモータＭｃに取り付けたロータリエンコーダ１２４により形成することができる。
駆動装置として

【0020】

第２のテーブル台１１６は、傾斜型回転案内１１８上に設けられている。第２のテーブル台１１６は、旋回面１１６ａを有している。旋回面１１６ａは、傾斜面１１４ａに対して４５°の角度で傾斜している。旋回面１１６ａは、第２のテーブル台１１６が回転するのに伴って、傾斜軸線Ｏｃ周りに旋回する。

【0021】

第２のテーブル台１１６は、旋回面１１６ａに沿って回転可能に設けられた回転テーブル１２０を有している。回転テーブル１２０は、旋回面１１６ａに垂直な可変軸線Ｏｂ周りに回転可能に第２のテーブル台１１６に支持されている。なお、図１、２を参照すると、可変軸線Ｏｂの向きは、Ｃ軸方向における第２のテーブル台１１６の位置に応じて変わることが理解されよう。可変軸線Ｏｂ周りの回転テーブル１２０の回転送り方向をＢ軸方向と定義する。

【0022】

第２のテーブル台１１６には、ワークＷを取り付けるワーク取付部としての回転テーブル１２０を可変軸線Ｏｂ周りに回転駆動するＢ軸サーボモータＭｂが内蔵されている。第２のテーブル台１１６は、回転テーブル１２０のＢ軸方向の座標（回転位置）を検知するＢ軸検知装置を備えている。Ｂ軸検知装置は、例えばＢ軸サーボモータＭｂに取り付けたロータリエンコーダ１２６により形成することができる。

【0023】

回転テーブル１２０は、ワークＷを取り付けるワーク取付面１２０ａを有している。ワークＷは、ワーク取付面１２０ａにパレット（図示せず）を介して取り付けることができる。ワークＷは、ワーク取付面１２０ａに直接取り付けてもよい。ワーク取付面１２０ａは、第２のテーブル台１１６のＣ軸方向可動範囲における位置に応じて、任意の姿勢に配置される。例えば、図１では、ワーク取付面１２０ａは水平姿勢にあり、図２では、ワーク取付面１２０ａは鉛直姿勢にある。

【0024】

工作機械１００は、更に、加工に用いる複数の工具を収納した工具マガジン（図示せず）、工具マガジンと主軸１１２との間で工具を交換する自動工具交換装置（図示せず）、工作機械１００の加工領域にクーラントを供給するクーラント供給装置（図示せず）とを備えたマシニングセンタとすることができ、これら周辺機器は、工作機械１００とともにカバー（図示せず）内に収容されている。また、工作機械１００は、オペレータがパレットにワークＷを取り付ける段取りステーション（図示せず）、段取りステーションとテーブル１０６との間でパレットを交換するパレット交換装置（図示せず）等を含んでいてもよい。

【0025】

工作機械１００は、更に、該工作機械１００を制御する制御装置１４０を含んでいる。制御装置１４０は、ＣＰＵ（中央演算素子）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やＲＯＭ（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータおよび関連するソフトウェアから構成することができる。

【0026】

制御装置１４０は、主軸サーボモータＭｓ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｙ軸サーボモータＭｙ、Ｚ軸サーボモータＭｚ、Ｂ軸サーボモータＭｂおよびＣ軸サーボモータＭｃを制御するＮＣ装置や、上述の工作機械の工具マガジン（図示せず）や、自動工具交換装置（図示せず）、パレット交換装置およびクーラント供給装置、更には、オイルエア供給装置（図示せず）や、圧縮空気供給装置（図示せず）のような工作機械の関連機器を制御する機械制御装置の一部としてソフトウェア的に構成することができる。

【0027】

工作機械１００は、更に、表示装置１４２を備えている。一例として、表示装置１４２は、工作機械１００を包囲する上述のカバーに取り付けられた操作盤（図示せず）に取り付けられたタッチパネル（図示せず）により形成することができる。表示装置１４２がタッチパネルにより形成される場合、表示装置１４２は、オペレータが制御装置１４０に数値を入力したり、操作モードを選択する入力装置をも形成する。

【0028】

制御装置１４０は、ＮＣ装置が読み取り解釈したＮＣプログラムに従い、サーボアンプ１４４に電流指令値を出力する。サーボアンプ１４４は、制御装置１４０からの電流指令値に従い、主軸サーボモータＭｓ、Ｘ軸サーボモータＭｘ、Ｙ軸サーボモータＭｙ、Ｚ軸サーボモータＭｚ、Ｂ軸サーボモータＭｂおよびＣ軸サーボモータＭｃの各々へ電流を供給する。こうして、工作機械１００は、ＮＣプログラムに従ってワークＷを加工する。

【0029】

以下、本実施形態の作用を説明する。
工作機械１００は、主軸１１２の先端に回転工具（図示せず）を装着し、主軸１１２を回転させつつ、テーブル１０６と主軸１１２とをＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向およびＢ軸およびＣ軸の回転方向に相対移動させて、回転テーブル１２０に取り付けられたワークＷを、回転工具によってフライス加工することができる。工作機械１００は、更に、主軸１１２の先端にバイト１２８を装着し、回転テーブル１２０が水平位置にあるとき、回転テーブル１２０を回転させつつ、テーブル１０６と主軸１１２とをＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に移動させて旋削加工することができる。

【0030】

ワークＷを旋削加工する際には、回転工具によりフライス加工する場合よりも、回転テーブル１２０を高速で回転しなければならない。旋削加工時の回転テーブル１２０の回転速度は、例えば１００～８００ｒｐｍとすることができる。回転テーブル１２０には比較的重いワークＷが取り付けられることがあること、またワークＷは、その形状も様々であり、特に非対称形状であることがある。そこで、回転テーブル１２０を第２のテーブル台１１６に回転支持する軸受には偏荷重が作用し、回転テーブル１２０を回転した際に回転テーブル１２０に振動を生じることがある。回転テーブル１２０が振動すると、旋削加工の加工精度が低下するのみならず、場合によっては工具や機械が破損し、加工ができなくなることもある。

【0031】

そこで、本発明では以下に説明するように、加工前に回転テーブル１２０にワークＷを取り付け、ワーク取付面１２０ａを鉛直姿勢または傾斜姿勢に位置決めし、回転テーブル１２０を回転させたときのＢ軸サーボモータＭｂのトルクの変化量を求め、該トルクの変化量に基づいて回転テーブル１２０の許容回転速度を求めるようにしている。

【0032】

図３を参照すると、回転テーブル１２０を回転したときの、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクの変化が示されている。Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクは、サーボアンプ１４４～Ｂ軸サーボモータＭｂへ出力される電流値を検知することによって検知することができる。また、回転テーブル１２０のＢ軸方向の回転位置またはＢ軸サーボモータＭｂの回転位置は、Ｂ軸サーボモータＭｂに設けたロータリエンコーダ１２４によって検知することができる。こうして、Ｂ軸サーボモータＭｂへ供給される電流値と、そのときのＢ軸サーボモータＭｂの回転位置とに基づいて、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクの変化を得ることができる。

【0033】

図３には、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクの変化の一例が示されている。Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクは、正転させるとプラスの値となり、逆転させるとマイナスの値となる。ワーク取付面１２０ａを鉛直姿勢または傾斜姿勢に位置決めして回転させると、偏荷重に起因して、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクが回転テーブル１回転に対して１周期で変化する。図３では、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクの変化を正弦波曲線で近似している。また、図３のグラフの縦軸はＢ軸サーボモータのトルク（ｋｇｍ）であり、本実施形態ではＢ軸サーボモータを逆転させて測定しているのでマイナスの値になっている。

【0034】

図３において、曲線ＳＣ１は、ワークＷが回転テーブル１２０に取り付けられていない場合のＢ軸サーボモータＭｂのトルクの変化の一例を表している。曲線ＳＣ２は、ワークＷが回転テーブル１２０に取り付けられている場合のＢ軸サーボモータＭｂのトルクの変化の一例を表している。曲線ＳＣ１、ＳＣ２は、実測されたＢ軸サーボモータＭｂのトルク値をＴ、傾斜軸線Ｏｂ周りのＢ軸原点に対する角度位置をθとしたときに、最小二乗法のような曲線あてはめ方法を用いて、モデル関数Ｔ＝αｓｉｎ（θ－δ）＋Ｔａにあてはめて得られる。ここで、αはトルクの振幅、δはＢ軸原点に対する位相のずれ、ＴａはＢ軸サーボモータＭｂのトルクの変化の平均値である。図３の例では、ワークＷを回転テーブル１２０に取り付けて回転させたとき、Ｂ軸の原点に対する角度位置がθ＝１２０°の位置で、Ｂ軸サーボモータＭｂのトルクの変化を表す曲線ＳＣ２上においてＴａからの偏差が最大となっている（Ｄｍａｘ）。

【0035】

偏荷重の測定は、制御装置１４０において偏荷重測定プログラムを実行することによって自動的に行われる。偏荷重測定プログラムが実行されると、図４に示すような測定画面２００が表示装置１４２に表示される。測定画面２００は、精密加工条件を表示する第１の加工条件表示領域２０２と、荒加工条件を表示する第２の加工条件表示領域２０４と、偏荷重（アンバランス）トルクの大きさ（ｋｇｍ）と方向（ｄｅｇ）を表示するアンバランス表示領域２０６と、カウンタウエイトを取り付ける位置と質量とを表示するカウンタウエイト表示領域２０８と、偏荷重の位置とカウンタウエイトの取り付け位置とを視覚表示するグラフィック領域２１０と、スタートボタン２１２とを含む。

【0036】

回転テーブル１２０にワークＷを取り付けられていることを確認した後、オペレータがスタートボタン２１２をタップすると、制御装置１４０は、第１のテーブル台１１４を所定のＺ位置（測定位置）に移動すると共に、第２のテーブル台１１６を傾斜軸線Ｏｃを中心としてＣ軸方向に回転する。制御装置１４０は、回転テーブル１２０が図２に示す鉛直位置に移動すると、回転テーブル１２０の回転動作を停止する。これにより、回転テーブル１２０に取り付けられているワークＷは、重力により落下する方向にセットされる。

【0037】

回転テーブル１２０が、重力落下位置である鉛直位置に到達すると、制御装置１４０は、次いで、回転テーブル１２０を所定の測定回転速度、例えば１０ｒｐｍで回転させつつ、Ｂ軸サーボモータＭｂのロータリエンコーダ１２６からの信号により、回転テーブル１２０のＢ軸方向の位置、つまり可変軸線Ｏｂ周りの回転テーブル１２０の回転位置を読み取ると共に、サーボアンプ１４４にアクセスして、サーボアンプ１４４からＢ軸サーボモータＭｂへ供給される電流値を読み取り、両者を対応付けて最大の偏荷重Ｄｍａｘを与える可変軸線Ｏｂ周りの角度位置θｍａｘを演算により求める。

【0038】

測定が終了すると、演算により求められた偏荷重の値αと角度位置θｍａｘが、アンバランス表示領域２０６に表示される（図５参照）。一例として示す図５では、アンバランス表示領域２０６には、偏荷重の値α＝３．５ｋｇｍ、角度位置θｍａｘ（アンバランスの方向）＝２３５°が表示されている。

【0039】

また、制御装置１４０は、精密加工条件としての最高指令回転速度または許容回転速度と、荒加工条件としての最高指令回転速度または許容回転速度を演算する。制御装置１４０は、以下に示すように、精密加工条件として許容される振動振幅の実測値に基づく機械固有のしきい値Ａ（ｉ）を複数の回転速度に対応付けて予め記憶しており、上記の演算結果に基づきα×Ａの値がＡ（ｉ）を超えないように最高指令回転速度を判定するようになっている。ここで、αはＢ軸モータトルクの振幅であり、Ａは機械剛性に基づいて求めた振動しやすさを表す機械固有の係数である。
８００ｒｐｍ：Ａ（９）
７００ｒｐｍ：Ａ（８）
６００ｒｐｍ：Ａ（７）
５００ｒｐｍ：Ａ（６）
４００ｒｐｍ：Ａ（５）
３００ｒｐｍ：Ａ（４）
２００ｒｐｍ：Ａ（３）
１００ｒｐｍ：Ａ（２）
０ｒｐｍ：Ａ（１）

【0040】

同様に、制御装置１４０は、荒加工条件として許容される振動振幅の実測値に基づく機械固有のしきい値Ｂ（ｉ）を複数の回転速度に対応付けて予め記憶しており、上記の演算結果に基づきα×Ａの値がＢ（ｉ）を超えないように最高指令回転速度を判定するようになっている。
８００ｒｐｍ：Ｂ（９）
７００ｒｐｍ：Ｂ（８）
６００ｒｐｍ：Ｂ（７）
５００ｒｐｍ：Ｂ（６）
４００ｒｐｍ：Ｂ（５）
３００ｒｐｍ：Ｂ（４）
２００ｒｐｍ：Ｂ（３）
１００ｒｐｍ：Ｂ（２）
０ｒｐｍ：Ｂ（１）

【0041】

上記の例では、制御装置１４０は、０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ、４００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、６００ｒｐｍ、７００ｒｐｍ、８００ｒｐｍのときのＡ（ｉ）およびＢ（ｉ）が示されているが、上記複数の回転速度は、より多くの或いは少ない個数の回転速度を選定してもよい。或いは、上記複数の回転速度の間の回転速度、例えば図６に示すような、７００ｒｐｍと８００ｒｐｍの間の７５０ｒｐｍに対するＡ（ｉ）またはＢ（ｉ）の値を７００ｒｐｍと８００ｒｐｍに対するＡ（ｉ）またはＢ（ｉ）から内挿するようにしてもよい。一例として、図５では、精密加工条件としての最高指令回転速度５００ｒｐｍが第１の加工条件表示領域２０２に表示され、荒加工条件としての最高指令回転速度７５０ｒｐｍが第２の加工条件表示領域２０４に表示されている。

【0042】

制御装置１４０は、同時に、カウンタウエイト表示領域２０８に、カウンタウエイトを取り付ける方向として５５°を表示し、グラフィック領域２１０に、アンバランスの方向を示すアイコン２１４と、カウンタウエイトを取り付ける方向を示すアイコン２１６を表示する。カウンタウエイトを取り付ける方向は、最大の偏荷重Ｄｍａｘを与える角度位置θｍａｘの対角の方向φであり、φ＝θｍａｘ＋１８０°により算出される。

【0043】

回転テーブル１２０上にはワークＷが取り付けられているため、カウンタウエイトを取り付ける位置を自由に決定することはできない。そのため、カウンタウエイト表示領域２０８およびグラフィック領域２１０には、カウンタウエイトを取り付ける方向が示される。オペレータは、偏荷重の測定結果に基づき、回転テーブル１２０のワーク取付面１２０ａ上で、φ方向に沿ってカウンタウエイトを取付可能な位置を適当に選定し、その位置の回転テーブル１２０の回転中心からの距離ｒをカウンタウエイト表示領域２０８内の入力ダイアログボックス２１８内に入力する（図６参照）。この入力作業は、例えば操作盤に配設されているキーボードから行うことができる。或いは、表示装置１４２を構成するタッチパネル上で、オペレータが入力ダイアログボックス２１８をタップしたときに、タッチパネル上にテンキー（図示せず）を表示し、オペレータがテンキーをタップして入力するようにしてもよい。

【0044】

一例として、図６には、オペレータが、入力ダイアログボックス２１８に２００ｍｍを入力したことが示されている。カウンタウエイトの質量をＭとすると、Ｍ＝α／ｒからカウンタウエイトの質量Ｍを求めることができる。図６では、オペレータが２００ｍｍ（ｒ＝０．２ｍ）を入力した結果、制御装置１４０は、Ｍ＝α／ｒに基づき、回転テーブル１２０に取り付けるべきカウンタウエイトの質量Ｍとして１７．５ｋｇをカウンタウエイト表示領域２０８内に表示している。

【0045】

このとき、回転テーブル１２０の望ましい回転速度が、第１の加工条件表示領域２０２に表示されている最高指令回転速度または第２の加工条件表示領域２０４に表示されている最高指令回転速度より低い場合、望ましい回転速度を制御装置１４０に入力して、精密旋削加工または荒旋削加工を実行することができる。精密旋削加工または荒旋削加工は加工プログラムに従い実行される。回転テーブル１２０の望ましい回転速度が、最高指令回転速度よりも高い場合、オペレータは、回転テーブル１２０にカウンタウエイトを取り付けて、再度、偏荷重の測定プロセスおよび最高指令回転速度の演算プロセスを実行することができる。

【0046】

オペレータが、回転テーブル１２０のワーク取付面１２０ａ上で、φ＝５５°、ｒ＝０．２ｍの位置に、質量Ｍ＝１７．５ｋｇのカウンタウエイトを取り付け、スタートボタン２１２をタップすると、制御装置１４０は、再び偏荷重測定プログラムに従い上記の偏荷重測定プロセスを実行する。図７を参照すると、カウンタウエイトを取り付けた状態での偏荷重測定結果が示されている。一例として示す図７では、アンバランス表示領域２０６には、偏荷重の値α＝０．２ｋｇｍ、角度位置θｍａｘ（アンバランスの方向）＝２３５°が表示され、精密加工条件としての最高指令回転速度８００ｒｐｍが第１の加工条件表示領域２０２に表示され、荒加工条件としての最高指令回転速度８００ｒｐｍが第２の加工条件表示領域２０４に表示されている。

【0047】

オペレータは、回転テーブル１２０の望ましい回転速度が、第１の加工条件表示領域２０２に表示されている最高指令回転速度または第２の加工条件表示領域２０４に表示されている最高指令回転速度より低い場合、望ましい回転速度を制御装置１４０に入力して、精密旋削加工または荒旋削加工を実行する。精密旋削加工または荒旋削加工は加工プログラムに従い実行される。

【0048】

本実施形態によれば、オペレータは、ワークＷを回転テーブル１２０に取り付けたときに、偏荷重を生じる方向と偏荷重トルクの大きさ、精密加工条件および荒加工条件としての最高指令回転速度およびカウンタウエイトを取り付けるべき方向および質量を知ることができ、更に、実際にカウンタウエイトを取り付けたときの偏荷重を生じる方向と偏荷重トルクの大きさ、精密加工条件および荒加工条件としての最高指令回転速度およびカウンタウエイトを取り付けるべき方向および質量を知ることができる。オペレータは、精密加工条件および荒加工条件としての最高指令回転速度を知ることで、そのまま加工を行うか、偏荷重の修正を行うかの判断を容易に行うことができる。

【0049】

上述の実施形態では、回転テーブル１２０を偏荷重の影響が最も大きく生じる鉛直位置に配置した状態で偏荷重の測定を行っているが、偏荷重測定時における回転テーブル１２０の位置はこれに限定されない。工作機械１００は、回転テーブル１２０を水平位置と鉛直位置の間の任意の傾斜位置に配置して、回転テーブル１２０を回転して旋削加工を行うこともできる。従って、第２のテーブル台１１６を回転して、回転テーブル１２０を所望の傾斜位置に配置した状態で、上述の偏荷重測定プロセスおよび最高指令回転速度の演算を実行するようにしてもよい。つまり、偏荷重測定プロセスおよび最高指令回転速度の演算は、実際に旋削加工するときの傾斜角度に回転テーブル１２０を位置決めして行うことができる。

【0050】

また、オペレータが制御装置１４０に入力した回転テーブル１２０の回転速度が、最高指令回転速度よりも高い場合には、アラームを鳴動させたり、警告灯（図示せず）を点灯するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１００ 工作機械
１０２ ベッド
１０４ コラム
１０６ テーブル
１０８ Ｙ軸スライダ
１１０ 主軸頭
１１２ 主軸
１１４ 第１のテーブル台
１１４ａ 傾斜面
１１６ 第２のテーブル台
１１６ａ 旋回面
１２０ 回転テーブル
１２０ａ ワーク取付面
１２２ Ｚ軸案内レール
１２４ ロータリエンコーダ
１２６ ロータリエンコーダ
１２８ バイト
１３２ａ 前側ブロック
１３２ｂ 後側ブロック
１３４ａ Ｘ軸案内レール
１３４ｂ Ｘ軸案内レール
１４０ 制御装置
１４２ 表示装置
１４４ サーボアンプ
２００ 測定画面
２０２ 第１の加工条件表示領域
２０４ 第２の加工条件表示領域
２０６ アンバランス表示領域
２０８ カウンタウエイト表示領域
２１０ グラフィック領域
２１２ スタートボタン
２１４ アイコン
２１６ 入力ダイアログボックス
Ｍｂ Ｂ軸サーボモータ
Ｍｃ Ｃ軸サーボモータ
Ｍｓ 主軸サーボモータ
Ｍｘ Ｘ軸サーボモータ
Ｍｙ Ｙ軸サーボモータ
Ｍｚ Ｚ軸サーボモータ

【要約】

【課題】偏荷重による振動により生じる加工誤差が許容範囲を逸脱しない最高指令回転速度または許容回転速度を加工に先立ってオペレータに告知する工作機械を提供すること。
【解決手段】ワークＷを回転させて旋削加工を行う工作機械１００において、ワークを取り付けるワーク取付部１２０、及び該ワーク取付部を回転させる回転モータＭｂを有したワークワーク回転装置１０６と、ワークを取り付けたワーク回転装置を回転させたときの回転モータのトルクの変化量に基づいてワーク回転装置の許容回転速度を演算する制御装置１４０と、制御装置で演算したワーク回転装置の許容回転速度を表示する表示装置１４２とを具備する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】