複合旋盤装置の制御方法及び複合旋盤装置
【課題】ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置、及び制御方法を提供する。
【解決手段】工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具が、Ｚ軸と直交する水平方向Ｙｔに沿って移動するように、キャレッジ２３をＹ軸方向成分を含む方向に移動制御して、ワーク主軸に取着された加工ワークＷに対して旋削加工する。
【解決手段】工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具が、Ｚ軸と直交する水平方向Ｙｔに沿って移動するように、キャレッジ２３をＹ軸方向成分を含む方向に移動制御して、ワーク主軸に取着された加工ワークＷに対して旋削加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合旋盤装置の制御方法及び複合旋盤装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汎用的な複合旋盤装置の設計の基本思想には、下記の１）〜３）があり、これらは設計するときにおいて配慮される最重要のポイントとなる。
１） オペレータと、加工ワーク及び工具主軸台との接近性がよく、使い勝手が良いこと。
【０００３】
２） 工場での工作機械の設置面積が小さいこと。
３） 切り粉の排出性が良く、その処理が容易であること。
このため、従来から自動工具交換装置（自動工具交換手段）を有する複合旋盤装置では、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、水平方向から所定角度θを持つ傾斜型等の機械が一般的になってきており、所定角度θは４５°、６０°、９０°のものが多い。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）において、工具主軸台４００はベッド４１０に移動可能に配置された移動体４２０に対して、Ｘ軸方向に移動可能に設けられている。又、図１２（ａ）の例では、移動体４２０が水平方向Ｙｔに移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θをなすＸ軸方向に移動するようになっている。なお、ここで水平方向とは、水平面とＸ−Ｙ平面との両方に含まれる直線が延びる方向のことである。
【０００４】
図１２（ｂ）の例では、移動体４２０がＹ軸方向に移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θをなすＸ軸方向に移動するようになっている。図１２（ｃ）の例では、移動体４２０がＹ方向（＝水平方向Ｙｔ）に移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θ（＝９０度）をなすＸ軸方向に移動するようになっている。
【０００５】
このような装置では、所定角度θの方向から切り込んで加工ワークに対して旋削加工するように複合旋盤装置が構成される。
なお、特許文献１には、ワーク主軸の熱変位の影響を回避するために、ワーク主軸の延びやすい方向に対して、直角方向に配置された固定工具で加工して熱変位の影響を回避する複合加工旋盤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような、自動工具交換手段を備えた複合旋盤装置において、ワークの外径旋削加工をする場合、ワーク自重によるワーク撓みが加工精度（円筒度）に直接影響してしまう問題がある。すなわち、一般的に、支持されたワークの撓み量δ（ｍｍ）は、
δ＝（５・Ｐ・Ｌ３）／（３８４・Ｅ・Ｉ） ……（１）
で算出することができる。
【０００８】
Ｐはワークの自重（Ｎ）、Ｌはワークの長さ（ｍｍ）、Ｅは縦弾性係数（Ｎ／ｍｍ２）、Ｉは断面２次モーメント（ｍｍ４）である。上記式に示すように撓み量δは、ワークの長さＬの３乗で効いてくるため、長さＬが非常に支配的で、長さＬが長いほど自重による撓み量δが大きくなる。
【０００９】
従って、図１２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、水平方向に対して所定角度θで、旋削加工（切込み）をすると、ワークの撓み量が影響して、加工精度（円筒度）が悪くなる（以下、この課題を第１課題という）。
【００１０】
又、複合旋盤装置のベッドの構造は、使い勝手の面から鉛直方向には薄く、水平方向には厚い設計となるのが一般的である。工作機械は基礎と接するジャッキボルトの調整により所要の精度を実現しているが、地震や基礎（コンクリート）自体の状態変化などの理由で、基礎の位置が変化する。それに伴ってジャッキボルトにかかる荷重が相対的に変化するため、ベッドは、剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化しやすい。
【００１１】
このベッドの剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化するということは、図１４に示すようにピッチングが変化（工具主軸台がワーク主軸の軸心方向であるＺ軸方向に移動する際の角度偏差の変化）することと同義である。前述した撓み量δは加工ワークＷの撓みの問題であり、機械側の誤差を「０」としているが、ここでいうピッチングは機械側の誤差である。
【００１２】
この誤差による刃先の鉛直方向の位置変化は、撓み量δと同様に加工ワークＷの円筒度に影響する問題がある（以下、この課題を第２課題という）。すなわち、ジャッキボルトの再調整で高い精度の円筒度を実現しようとすると、調整に多くの時間と手間がかかる上、精度の狂いが基礎の状態変化であると判断できるかどうかについても熟練を要する問題がある。
【００１３】
なお、特許文献１は、回転工具と旋削加工工具を交換可能な自動工具交換手段（自動工具交換装置）を有していない複合加工旋盤である。このため、自動工具交換手段を備える複合加工旋盤装置が有する本願発明の第１課題及び第２課題を同時に抑制できない。
【００１４】
本発明の目的は、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置の制御方法を提供することにある。
【００１５】
又、本発明の他の目的は、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、自動工具交換手段と、前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置の制御方法において、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工することを特徴とする複合旋盤装置の制御方法を要旨とするものである。
【００１７】
請求項２の発明は、自動工具交換手段と、前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置において、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工する制御手段を備えることを特徴とする複合旋盤装置を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずる第１軸方向のピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置の制御方法を提供することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の複合旋盤装置２０の概略正面図。
【図２】実施形態の要部の斜視図。
【図３】同じく実施形態の複合旋盤装置２０の概略側面図。
【図４】同じく制御装置１００のブロック図。
【図５】同じくキャレッジ２３、工具主軸、旋削バイトホルダ、加工ワークとの配置関係を示す説明図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来例と実施形態の旋削バイトホルダ４０と従来の旋削加工工具の配置を示す説明図。
【図７】実施形態の切削点の相違の説明図。
【図８】刃先位置検出装置５０の概略斜視図。
【図９】刃先位置検出装置５０の概略側面図。
【図１０】針部材５５の要部斜視図。
【図１１】加工ワークにおいて撓み量δを有している部位と、撓み量がない部位を旋削する場合の説明図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、各種の複合旋盤装置の概略図。
【図１３】ピッチング誤差の説明図。
【図１４】ピッチングについての説明図。
【図１５】工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸の軸心方向と直交する方向の熱変位量を示すグラフ。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸の軸心方向と直交する方向の熱変位量の説明図。
【図１７】工具主軸台の概略断面図。
【図１８】表示部１７０の表示画面に表示された工具登録画面の説明図。
【図１９】（ａ）は表示部１７０の表示画面に表示されたＸ−Ｚ旋削用工具の工具長入力欄の説明図、（ｂ）は表示部１７０の表示画面に表示された水平旋削用工具の工具長入力欄の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した複合旋盤装置２０の一実施形態を図１〜７を参照して説明する。
【００２２】
（複合旋盤装置２０）
ＣＮＣ複合旋盤装置（以下、単に複合旋盤装置という）２０は、図１に示すように、水平なＺ軸方向に伸延した直方体状のフレーム１１とベッド２１を有しており、フレーム１１の前面側（即ち、図１の紙面手前側）にはフロントドア１２が開閉駆動自在に設けられている。ベッド２１上には、図１に示すように、主軸台２６が設置されており、主軸台２６にはワーク主軸２６ａが、Ｚ軸方向にその軸心Ｏ２を平行に配置した形で、かつ該軸心Ｏ２を中心に回転駆動自在に軸支されている。
【００２３】
ワーク主軸２６ａにはチャック２６ｂが設けられ、チャック２６ｂにて加工しようとする加工ワークＷが装着される。
又、ベッド２１上には図２に示すようにＺ軸方向において主軸台２６と対向するようにテールストック２７が配置されている。テールストック２７はＺ軸方向に摺動移動駆動自在に設けられている。
【００２４】
テールストック２７には、加工すべき加工ワークＷの大きさや形状或いは加工の態様に応じて、前記チャック２６ｂで把持した加工ワークＷの端部とは１８０度反対側の端部を支持し得る心押軸２７ａが設けられている。
【００２５】
更に、フレーム１１内には、ワーク主軸２６ａ等よりも図１紙面奥側等に公知のツールマガジン１４が設置されている。ツールマガジン１４には複数種類の旋削工具ユニットや回転工具としての回転工具ユニット等の工具ユニットが保持貯蔵されている。なお、旋削工具ユニットは後述する旋削バイト４５と旋削バイトホルダ４０とからなる。又、このツールマガジン１４の近傍には公知のＡＴＣ３０（自動工具交換装置）が設置されている。ＡＴＣ３０により、ツールマガジン１４に保持貯蔵されていた工具ユニットを取り出して後述する工具主軸２５に装着させ得るとともに、工具主軸２５に装着されていた工具ユニットを取り外してツールマガジン１４に保持させることが可能である。なお、旋削バイト４５を有する旋削バイトホルダ４０を旋削加工工具という。
【００２６】
図３に示すように、ベッド２１の水平面２１ａにはキャレッジベース２２が取り付けられている。キャレッジベース２２は水平面２１ａ上にＺ軸方向（図３においては、紙面の垂直方向）の長手送りとＹ軸投影線方向の横送りを備え、移動体としてのキャレッジ２３が載置されている。このＹ軸投影線方向の横送りとは、Ｙ軸方向成分を含む方向にキャレッジ２３が移動可能であることに相当する。
【００２７】
キャレッジ２３のＸ軸方向に延びる摺動面２３ａは、前記水平面２１ａに対して所定角度θとして一定角度をなすように傾斜している。所定角度θとしては、例えば４５°や６０°を挙げることができるが、この値に限定されるものではなく、θは０＜θ≦９０°の範囲であればよい。摺動面２３ａ上には工具主軸台２４がＸ軸方向に摺動可能に載置されている。前記Ｚ軸は第１軸に相当し、Ｘ軸は第２軸に相当し、Ｙ軸は第３軸に相当する。
【００２８】
工具主軸台２４の下端側には、図２に示すように、工具主軸取付部３１が形成されている。なお、図３においては、説明の便宜上、工具主軸取付部３１は省略されている。工具主軸取付部３１には、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して直角なＹ軸方向と平行な軸心Ｏ４を中心に図のＢ軸方向に回動自在に工具主軸２５が軸支されている。工具主軸２５は工具主軸台２４の本体の一部を構成する。
【００２９】
なお、工具主軸台２４内にはＢ軸駆動モータＭｂ（図４参照）が内蔵されている。Ｂ軸駆動モータＭｂと工具主軸２５の間には、歯車やシャフト等からなる適宜な動力伝達手段（図示せず）が設けられている。動力伝達手段はＢ軸駆動モータＭｂからの動力を伝達することにより、前記工具主軸２５を軸心Ｏ４を中心に図のＢ軸方向に所定の割り出し角度で回動駆動自在である。
【００３０】
さらに、工具主軸取付部３１と工具主軸２５の間には、該工具主軸取付部３１側に対して工具主軸２５側を固定・固定解除自在な、適宜な固定手段（図示せず）が設けられている。すなわち、工具主軸２５は、動力伝達手段及び固定手段等により、図のＢ軸方向に所定の割り出し角度で回動駆動・位置決め自在になっている。
【００３１】
工具主軸２５の軸心Ｏ１は、摺動面２３ａと平行に配置され、すなわち、Ｘ軸と平行にされている。
（旋削バイトホルダ４０）
次に、前記工具主軸２５に着脱自在に取着される旋削バイトホルダ４０を図５及び図６を参照して説明する。
【００３２】
旋削バイトホルダ４０は、ホルダ本体４１の基端部に工具主軸２５に対して着脱自在に取着される円錐台形状の装着部４２が形成されている。ホルダ本体４１と装着部４２の軸心は同軸に配置されている。そして、ホルダ本体４１は、装着部４２を介して工具主軸２５に対して、軸心Ｏ１と同軸となるように取着される。
【００３３】
図６（ａ）に示すようにホルダ本体４１の一側面には、取付溝４３が凹設されている。取付溝４３は、加工ワークＷ側が開口形成されている（図５参照）。取付溝４３の内面のうち装着部４２側の面は旋削バイト取付面４４とされている。旋削バイト取付面４４は図５に示すようにホルダ本体４１の軸心に対して所定角度θをなすように設けられている。
【００３４】
そして、旋削バイト４５は、前記取付溝４３に対して装着され、ホルダ本体４１の下端面から螺合されるボルト４８により、取り外し可能に固定されるとともに水平方向に先端が延出配置されている。旋削バイト４５の先端には旋削チップ４６が設けられている。なお、ここで水平方向とは、Ｘ−Ｙ平面と水平面の両方に含まれる直線が延びる方向のことである。Ｘ−Ｙ平面は第２軸・第３軸平面に相当する。
【００３５】
（制御装置１００）
次に制御装置１００を説明する。図１に示すように複合旋盤装置２０には、図４に示す制御装置１００が装着されている。同図に示すように制御装置１００は、ＣＰＵからなる主制御部１１０を有している。主制御部１１０にはバス線１０５を介して加工プログラムメモリ１２０、システムプログラムメモリ１３０、バッファメモリ１４０、加工制御部１５０、キーボード等を有する操作盤１６０、液晶表示装置等からなる表示部１７０等が接続されている。主制御部１１０は、制御手段に相当する。
【００３６】
又、主制御部１１０には、バス線１０５を介して、Ｘ軸制御部２００、Ｙｔ軸制御部２１０、Ｚ軸制御部２２０及びＢ軸制御部２３０が接続されている。各軸制御部は、主制御部１１０の各軸の移動指令を受けて、各軸の移動指令を駆動回路２０２，２１２，２２２，２３２に出力する。各駆動回路２０２，２１２，２２２，２３２はこの移動指令を受けて、各軸のモータ（Ｘ，Ｙｔ，Ｚ，Ｂ軸駆動モータ）を駆動する。
【００３７】
Ｘ軸駆動モータＭｘが駆動されると、工具主軸２５を摺動面２３ａに沿ってＸ軸と平行に移動させる。Ｙｔ軸駆動モータＭｙｔが駆動されると、キャレッジ２３が水平方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。又、Ｚ軸駆動モータＭｚが駆動されると、キャレッジベース２２はＺ軸方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。
【００３８】
又、主制御部１１０には、ワーク主軸制御部２４０がバス線１０５を介して接続されている。ワーク主軸制御部２４０は、主制御部１１０の回転指令を受けて、その回転指令を駆動回路２４２に出力する。駆動回路２４２はこの回転指令を受けて、ワーク主軸駆動モータＭＷＳを回転駆動する。
【００３９】
又、主制御部１１０には、バス線１０５を介して、工具主軸制御部２５０が接続されている。工具主軸制御部２５０は、主制御部１１０から回転指令を受けて、駆動回路２５２にスピンドル速度信号を出力する。駆動回路２５２は、このスピンドル速度信号に基づいて、工具主軸２５に連結されたビルトインタイプのモータＭTSを回転制御指令に対応した回転速度で回転し、工具主軸２５と一体に回転する回転工具ユニットを回転させる。又、主制御部１１０は、旋削加工工具を使用する際は、工具主軸制御部２５０に停止保持制御指令を出力する。工具主軸制御部２５０は主制御部１１０から停止保持制御指令を受けてモータＭTSを停止保持する。
【００４０】
（複合旋盤装置２０の作用）
なお、説明の便宜上、工具主軸２５には、すでに旋削バイト４５を有する旋削バイトホルダ４０（すなわち、旋削加工工具）が取付けされるとともに、工具主軸２５の軸心Ｏ１が、Ｘ軸方向と平行になるようにＢ軸方向に回転駆動された後位置決めされているものとする。この状態では、工具主軸制御部２５０の制御によりモータＭTSを停止保持した状態とされている。
【００４１】
又、制御装置１００は、加工プログラムメモリ１２０に記憶されている加工プログラムに従って、ワーク主軸制御部２４０を回転指令を出力して、ワーク主軸駆動モータＭＷＳを回転駆動する。
【００４２】
そして、制御装置１００では、前記加工プログラムに従って主制御部１１０がＸ軸制御部２００に対して移動指令を出力する。Ｘ軸制御部２００は移動指令を駆動回路２０２に出力し、Ｘ軸駆動モータＭｘを駆動する。この結果、工具主軸台２４は軸心Ｏ１に沿って移動し、図３に示すようにホルダ本体４１に取付けされた旋削バイト４５の旋削チップ４６の刃先をワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２を含む水平面とＸ−Ｙ平面に含まれる直線が延びる方向、すなわち水平方向Ｙｔ上に合致させる。
【００４３】
この状態で、主制御部１１０がＹｔ軸制御部２１０に対して移動指令を出力する。そして、Ｙｔ軸制御部２１０は移動指令を駆動回路２１２に出力する。駆動回路２１２がＹｔ軸駆動モータＭｙｔを駆動することにより、キャレッジ２３は水平方向Ｙｔに移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。又、主制御部１１０は、加工プログラムメモリ１２０に記憶されている加工プログラムに従ってＺ軸制御部２２０に対して移動指令を出力する。そして、Ｚ軸制御部２２０は移動指令を駆動回路２２２に出力する。駆動回路２２２がＺ軸駆動モータＭｚを駆動することにより、キャレッジベース２２はＺ軸方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。
【００４４】
上述のように工具主軸２５が水平方向Ｙｔに移動されると、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具は、その旋削バイト４５の旋削チップ４６が加工ワークＷに対して水平方向に切り込まれる。そして、この状態で工具主軸２５がＺ軸方向に移動した際に、旋削バイト４５の旋削チップ４６も同方向に移動され、加工ワークＷを旋削する。旋削チップ４６が加工ワークＷに対して切削加工する点を切削点という。従って、前記制御装置１００によって旋削バイト４５の旋削チップ４６が加工ワークＷに対して水平方向に切り込まれることは、切削点が軸心Ｏ１（Ｚ軸）と直交する方向に移動するように制御されていることを意味する。
【００４５】
この場合、本実施形態では、ＡＴＣ３０を備えた複合旋盤装置において、加工ワークＷの外径旋削加工をする場合、ワーク自重によるワーク撓みが加工精度（円筒度）に直接影響することがなくなる。特に、従来は、加工ワークＷが長くなると、撓み量は、加工ワークＷの長さＬの３乗で効いてくるため、長さＬが非常に支配的で、長さＬが長いほど自重による撓み量が大きくなり、従来の旋削では、この撓み量により影響を受けるが、本実施形態では、加工ワークＷが長くなっても撓みの影響を回避することができる。
【００４６】
又、複合旋盤装置２０のベッド２１は、使い勝手の面から鉛直方向には薄く、水平方向には厚い設計となるようにした一般的なものとしている。このため、このベッド２１の剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化することが考えられる。このことは、図１４に示すようにピッチングが変化（工具主軸台がワーク主軸の軸心方向であるＺ軸方向に移動する際の角度偏差の変化）することを意味している。
【００４７】
しかし、本実施形態では、ベッド２１の剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を、加工ワークＷに対して水平方向に切り込むことにより、抑制することができる。
【００４８】
（加工ワークＷの撓みによる悪化量）
ここで、現実的に想定される加工ワークＷを例にとって、φ100mm×1270mmの鉄の場合、前記式（１）を使用して算出すると、撓み量δは２０μｍとなる。加工ワークＷは撓み量δが大きな場所ほど、高さの位置が低いため、複合旋盤装置の高さ方向の位置が不変とした場合、加工ワークＷの径は、撓みが最も大きい中央部で最も大きくなる。このとき、従来の方法で旋削加工した場合、加工ワークＷの円筒度は４０μｍとなり、実際の加工精度上で大きな問題となる。
【００４９】
下記には、撓みによる円筒度の悪化量を求める計算式を示す。又、図１１は加工ワークにおいて撓み量δを有している部位と、撓み量がない部位を旋削する場合の説明図である。
【００５０】
水平方向に切り込む場合の加工ワークの撓みによる円筒度の悪化量Ａ１は下記式で表わされる。
【００５１】
【数１】
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとした場合、上記式によりＡ１は７．９nmとなる。
【００５２】
又、水平方向から所定角度θに相当する切込角度θkの位置から切り込む場合の加工ワ
ークの撓みによる円筒度の悪化量Ａ２は下記式（３）で表わされる。
【００５３】
【数２】
Ｒ：加工プログラムで指令した加工ワークの仕上がり半径
δ：最も撓み量が大となる部位における撓み量（例えば加工ワークの長手方向の中央部位）
Ｕ：最も撓み量が大となる部位における、加工ワークの中心から、刃先までの最小距離
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを９０度とした場合、上記式（３）によりＡ２は４０μｍとなる。
【００５４】
又、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを６０度とした場合、上記式（３）によりＡ２は３４μｍとなる。
又、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを４５度とした場合、上記式（３）によりＡ２は２８μｍとなる。
【００５５】
このように、水平方向から切込した場合の方がその悪化量は無視できるほど小さくできる。
（ピッチング誤差）
ここで、図１３を参照してピッチング誤差について説明する。図１３は加工ワークＷに対して、従来の旋削方法の場合を示す説明図である。
【００５６】
なお、ここでは、工具主軸台は鉛直方向に移動するものとする。旋削バイトは同方向に移動するものとする。例えば、ISO10791-1では、ピッチング精度の許容値は1000mmについて６０μｍ以内と定義されているが、図１３の従来例の場合、刃先の高さ方向の位置変化”Δ”は次式で表わされる。
【００５７】
Δ＝Ｌ×cosθｎ−（Ｌ−60μｍ）＝Ｌ（cosθｎ−１）＋60μｍ
Ｌ：ベッド２１のキャレッジ摺動面から旋削チップ４６の刃先までの距離（μｍ）
θｎ：ピッチング誤差（Ｚ軸方向への移動に伴う角度偏差）
ここで、θｎ＝tan（60/1000000）であるから、cosθｎ＝0.999994となり、例えば現実的な機械サイズからＬ＝１０００mmとすると、Δ＝５４μｍとなる。なお、Ｌ＝２０００mmでも、Δ＝４８μｍである。
【００５８】
このΔ＝５４μｍの場合、加工した加工ワークＷの円筒度は１０８μｍとなり、大きな問題である。
ここで、本実施形態のように所定角度θを有する複合旋盤装置２０で加工する場合について説明する。本実施形態では、加工ワークＷに対して水平方向に切り込む。この場合、水平方向に切り込む場合のピッチング誤差による円筒度の悪化量Ａ３は下記式で表わされる。
【００５９】
【数３】
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、Δを５４μｍとした場合、上記式によりＡ３は０．１μｍとなる。
【００６０】
又、水平方向から切込角度θkの位置から切り込む場合のピッチング誤差による円筒度
の悪化量Ａ４は下記式で表わされる。
【００６１】
【数４】
この場合、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、Δを５４μｍとし、切込角度θkを６０度とした場合、上記式によりＡ４は９２μｍとなる。
【００６２】
このように、Ａ３の方が、悪化量は無視できるほど小さいことが分かる。
（熱変位）
ここで、熱変位について説明する。
【００６３】
工具主軸２５及び回転工具はモータＭTSとベアリングの発熱により、その軸方向に熱変位が必ず生ずる。この場合、ＡＴＣ３０により、回転工具ユニットが旋削加工工具に変えられた後も、その熱の影響を旋削加工工具は間接的に受ける。
【００６４】
図１７には工具主軸２５の内部構造が示されており、外筒３５の内面にはステータ３７がロータ３２の周囲を囲むように設けられている。ロータ３２は、ベアリング３３，３４を介して、外筒３５に対して回動自在に支持されるとともに、その先端に回転工具ユニット等の工具ユニットが取付けされる。又、外筒３５には、冷却回路３６が内蔵され、冷却回路３６内には温度管理された液体が流れるようになっている。このため、一般的に、「工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位」は、「工具主軸２５の軸心方向の熱変位」に比較して抑制することが可能となっている。なお、図１７中、矢印は、熱変位が現れやすい方向を示している。
【００６５】
ここで、工具主軸２５における軸心方向と同軸心方向と直交する方向の熱変位の程度をみてみる。図１５は、工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位量を示すグラフである。同図に示すように工具主軸台２４の温度が上昇すると、工具主軸２５において、軸心方向の熱変位は、工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位よりも大きいことが分かる。このため、工具主軸２５の軸心方向の熱変位は、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具においても影響を受ける。
【００６６】
そこで、以下では具体的な数値を挙げて熱変位の影響を説明する。ここでは、図１５で示されている、工具主軸温度が２９℃のときの工具主軸２５の軸方向の熱変位量３５μｍ（＝δ１）と、工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位量６μｍ（＝δ２）を採用する。
【００６７】
図１６（ａ），（ｂ）に示すように、加工ワークＷの加工半径をＲ＝５０ｍｍとするように外径旋削加工する場合、従来通りに所定角度θで切込みする場合と、水平旋削加工する場合を比較する。
【００６８】
従来の場合の実際の加工半径Ｒ１は、下記の式で算出される。
【００６９】
【数５】
ここで、従来の場合の実際の加工半径Ｒ１は、θに関係なく、Ｒ１＝４９．９６５（ｍｍ）である。
【００７０】
従って、この場合、加工半径Ｒとの差を算出すると、Ｒ−Ｒ１＝３５（μｍ）となり、θの角度に関係なく、３５μｍの誤差が出る。
一方、水平旋削加工する場合は、θ＝６０°のとき、下記の式で算出される。
【００７１】
【数６】
ここで、θ＝６０°のとき、Ｒ２＝４９．９７７（ｍｍ）である。
【００７２】
従って、Ｒ−Ｒ２＝２３（μｍ）の誤差が出る。
又、θ＝４５°のとき、Ｒ２＝４９．９７１（ｍｍ）である。
従って、Ｒ−Ｒ２＝２９（μｍ）の誤差が出る。
【００７３】
又、θ＝９０°のとき、Ｒ２＝４９．９９４（ｍｍ）である。
従って、Ｒ−Ｒ２＝６（μｍ）の誤差が出る。
以上のようにいずれも、水平旋削加工する場合、熱変位による影響は、従来の場合よりも軽減することができる。
【００７４】
又、本実施形態の制御方法では、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具の切削点が、ワーク主軸の軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔに沿って移動するように、キャレッジ２３（移動体）をＹ軸（第３軸）方向成分を含む方向に移動制御して、ワーク主軸２６ａに取着された加工ワークＷに対して旋削加工するようにした。
【００７５】
この結果、加工ワークＷの自重による撓み量の発生による影響、ベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響、及び回転工具ユニットを回転するモータとベアリングにより生ずる熱変位の影響を同時に抑制することができる。
【００７６】
又、本実施形態の旋削バイトホルダ４０によれば、旋削バイト取付面４４とホルダ本体４１の軸心とのなす角度が、工具主軸２５の軸心Ｏ１と水平面２１ａとのなす所定角度θと同じ角度にされている。この結果、ＡＴＣ３０を有する複合旋盤装置２０の上記の制御方法や、上記のように構成されたＡＴＣ３０を有する複合旋盤装置２０を実現するために直接使用できる旋削バイトホルダを提供できる効果がある。
【００７７】
（第２実施形態）
次に第２実施形態の刃先位置登録装置６０を説明するまえに、第１実施形態の複合旋盤装置２０及び旋削バイトホルダ４０があっても、実際に加工するには、下記の理由から複合旋盤装置２０に刃先位置登録装置６０を備えることが望ましい。
【００７８】
従来の旋削加工では、図６（ｂ）に示す従来の旋削加工の切込位置にてＸ−Ｚ平面内で旋削加工を行う。このとき、Ｙ軸方向の刃先位置は、加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）を含んだＸ−Ｚ平面上の位置にあり、工具主軸の軸心Ｏ１に旋削チップ刃先が合致するようになっている。このような状態に位置合わせをすることを芯高調整という。なお、芯高調整は加工精度や加工面品位に影響をするため、避けては通れないのが常識である。ここで、旋削バイトホルダには旋削バイトが、又、旋削バイトには旋削チップが取り付く。通常、旋削チップが取り付いた旋削バイトは、その厚みＴｈが規格化されて市販されており、一方、旋削バイトホルダは、厚みＴｈを考慮して機械の主軸軸心（軸心Ｏ２）に刃先が合致するように設計され、提供されている。そして、旋削バイトホルダは機械においては、旋削加工の際にはＸ−Ｚ平面上に位置決めするように作られる。このため、機械のオペレータが旋削加工をしようとする時には、既に芯高調整されている状態にあり、オペレータが芯高調整を意識する必要もない。
【００７９】
しかし、第１実施形態の複合旋盤装置２０では、旋削加工を行う場合、芯高調整のために、図６（ｂ）に示すように旋削チップ４６の刃先が「加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）に直交する水平方向の軸」に合致するように機械を位置決めしてやる必要があるが、この位置決め（芯高調整）はオペレータが意識して行わなければならない。具体的には、芯高調整のために、Ｘ，Ｙ軸の位置決めのプログラムを追加することになるが、そのＸ，Ｙ軸の位置で芯高調整が正しくできているかの確認をするためには、加工ワークＷの端面をその加工工具で削り、削り残しが無くなるまで、Ｘ，Ｙ軸の位置決めプログラムを微調整していくことになり、何度も削り直すことになる。これは、非常に手間で効率が悪く現実にそぐわない。
【００８０】
このため、この問題を解決するためのものとして、刃先位置登録装置６０の構成を図１〜図７、図１８、及び図１９を参照して説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の構成にさらに、刃先位置登録装置６０が設けられたものであるため、第１実施形態と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
刃先位置登録装置６０は、図４に示す操作盤１６０と、バッファメモリ１４０とから構成されている。操作盤１６０は刃先位置入力手段に相当し、バッファメモリ１４０は記憶手段に相当する。
【００８２】
図１８に示すように、オペレータが操作盤１６０を操作して表示部１７０に工具登録画面１７１（図１８参照）を表示させ、工具名称の欄に加工プログラムで使用工具を指定するために用いる工具名称として例えば「ＴＯＯＬ−Ｃ」という文字列を操作盤１６０より入力する。又、工具種類の欄には、「Ｘ−Ｚ平面旋削用」と「水平旋削用」、又は、その他の回転工具等の種類を選択入力する。又、主制御部１１０は、図１９（ｂ）に示すように表示部１７０の表示画面上に水平旋削用工具の工具長入力欄１７２を表示することができる。この状態でオペレータが操作盤１６０を操作して工具長入力欄１７２の「ＴＯＯＬ−Ｃ」の入力欄にそれぞれ第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃを入力すると、主制御部１１０は、これらの工具長をバッファメモリ１４０に記憶する。
【００８３】
ここで、第１工具長Ｃａは、工具主軸台２４の工具主軸２５の軸心Ｏ１上の基準点ＰＳからワーク主軸２６ａのＺ軸（第１軸）方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量である。なお、基準点ＰＳとは、工具主軸台２４の工具主軸２５の軸心Ｏ１上の所定の位置であって、本実施形態では、工具主軸２５の端面と軸心Ｏ１との交点を基準点ＰＳとしているが、これに限定されるものではなく、工具主軸２５の軸心Ｏ１上であって、特定しやすい位置であればよい。
【００８４】
第１工具長Ｃａは、従来の工具長Ｂ（図６（ａ）参照）に相当する。なお、工具長Ｂは第４工具長に相当し、工具主軸２５の軸心Ｏ１上の基準点ＰＳからワーク主軸２６ａのＺ軸（第１軸）方向にオフセットした従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの刃先先端のオフセット量である。
【００８５】
第２工具長Ｃｂは、基準点ＰＳからＺ軸（第１軸）と直交する水平方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量であり、加工ワークＷの加工径補正用に使用されるもので、使用する旋削バイトの長さや突き出し方によって変わる値である。
【００８６】
第３工具長Ｃｃは、基準点ＰＳから鉛直方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量である。すなわち、第３工具長Ｃｃは、工具主軸２５の軸心Ｏ１と工具主軸２５の端面とが交差する点（基準点ＰＳ）から、旋削チップ４６の刃先までの鉛直方向の距離である。なお、これらの基準となる点（すなわち、機械上の原点（図７参照））の、加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）に対する位置は前記原点が機械上の点であるため、既知である。なお、従来は、第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃを登録して加工の際に使用するという考え方はない。
【００８７】
ここで、バッファメモリ１４０（記憶手段）に記憶した刃先位置、すなわち、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃと、所定角度θを主制御部１１０が内部演算処理にて使用する一例を以下に説明する。
【００８８】
この例は記憶した第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用して、一般的な工具長補正機能で用いられるＸ軸、Ｙ軸方向の工具長α、βに変換する例である。
図７より、下記の式が導き出せる。
【００８９】
Ｍ×sinθ＝Ｃｃ ……（６）
Ｍ×cosθ＋Ｇ＝Ｃｂ ……（７）
Ｇ×cosθ＋Ｍ＝α ……（８）
Ｍ：旋削チップ４６の刃先を通過する水平面が軸心Ｏ１と交差する点Ｔ１と基準点ＰＳ間の距離
Ｇ：旋削チップ４６の刃先とＴ１間を、Ｙ‘−Ｚ平面に射影したときの距離
ここで、式（６）より、
Ｍ＝Ｃｃ/(sinθ) ……（９）
これを式（７）に代入して、
（cosθ/sinθ）×Ｃｃ＋Ｇ＝Ｃｂ ……（１０）
よって、
Ｇ＝Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ ……（１１）
式（９）と式（１１）を式（８）に代入すると、
α＝（Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ）×cosθ＋Ｃｃ/sinθ ……（１２）
式（１２）のように、機械座標系Ｘ軸、Ｙ軸を有する複合旋盤装置２０にて従来使用してきた工具長αは、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θで表すことができる。なお、工具長αは第５工具長に相当し、基準点ＰＳからＸ軸方向にオフセットしたＸ−Ｚ平面旋削用工具の旋削チップ刃先のオフセット量である。
【００９０】
又、図７より、
β＝Ｇ×sinθ
＝（Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ））×sinθ ……（１３）
従来の場合、所望の加工径を実現するために必要なＸ軸方向の軸の移動距離は、プログラムで指令した加工ワークＷの直径Ｄとすると、次式となる。
【００９１】
Ｘ方向移動量（従来）＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２） ……（１４）
Ｙ方向移動量（従来）＝０ ……（１５）
一方、本実施形態の加工では、芯高を出すために、図７のポジション１に工具を位置決めすることが必要で、Ｙ’（＝Ｙｔ）−Ｚ平面で旋削加工するため、式（１２），式（１３）で求めたα、βを使って、下式（１６）、式（１７）より位置決めする。そして、式（１２），式（１３）、式（１６）、式（１７）の演算を制御装置１００のＮＣの内部演算処理にて行う。
【００９２】
Ｘ方向移動量（水平旋削）＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２）＋Ｋ
＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２）＋（（Ｄ/２）−（Ｄ/２）×cosθ） ……（１６）
Ｙ方向移動量（水平旋削）＝β＋Ｊ
＝β＋（Ｄ/２）×sinθ ……（１７）
ここで、Ｌ，ＢＡは機械パラメータで、機械メーカが機械の組み立て時に設定する既知の値である。
【００９３】
なお、
Ｌ：機械原点と加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）までの距離
ＢＡ：工具主軸台が原点復帰したときの機械原点から、工具主軸２５の端面（すなわち、基準点ＰＳ）までの距離
Ｄ：プログラムで指令する加工ワークの直径
である。
【００９４】
又、説明は省略するが、第１工具長Ｃａは従来の工具長補正と同様にＺ軸移動の際に参照される。上記式からも分かるようにオペレータは従来通り、加工ワークＷの直径を入力するだけでよく、すなわち、従来の２軸旋盤の加工プログラム（Ｘ軸，Ｚ軸で刃先移動がプログラムされたもの）に第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動量に展開することができる。
【００９５】
このようにして、第２実施形態の刃先位置登録装置６０によれば、ＡＴＣ３０を有する第１実施形態の複合旋盤装置を実現するために直接使用することができる刃先位置登録装置を提供できる。
【００９６】
なお、高い加工精度が求められない場合や、加工ワークＷの長さが短い場合や、或いは、ワーク自重の悪影響が少ない場合は、従来の旋削加工でもよい場合があり得る。
この従来の旋削加工を行う場合には、前述した図１８で示す工具登録画面１７１で工具名称「ＴＯＯＬ−Ａ」や「ＴＯＯＬ−Ｂ」を登録する際、工具種類としてＸ−Ｚ平面旋削用を選択入力する。なお、Ｘ−Ｚ平面旋削用の「ＴＯＯＬ−Ａ」や「ＴＯＯＬ−Ｂ」は第２軸−第１軸平面旋削用工具に相当する。
【００９７】
また主制御部１１０は、図１９（ａ）に示すように表示部１７０の表示画面上にＸ−Ｚ平面旋削用工具の工具長入力欄１７３を表示することができる。この状態でオペレータが操作盤１６０を操作して工具長入力欄１７３の「ＴＯＯＬ−Ａ」や、或いは「ＴＯＯＬ−Ｂ」の欄に対応する入力欄にそれぞれＺ軸オフセットとＸ軸オフセットを入力すると、主制御部１１０は、これらの工具長をバッファメモリ１４０に記憶する。なお、前記Ｚ軸オフセットは第４工具長である工具長Ｂに相当し、Ｘ軸オフセットは第５工具長である工具長αに相当する。又、操作盤１６０は第４工具長及び第５工具長を入力する入力手段に相当し、バッファメモリ１４０はそれらの工具長を記憶する手段に相当する。
【００９８】
この結果、この刃先位置登録装置を備えた複合旋盤装置によれば、加工プログラム中で指定した使用工具の工具種類としてX−Z平面旋削用を選択し、更に、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトに関する工具長Ｂ（すなわち、第４工具長）及び工具長α（すなわち、第５工具長）を入力することにより、従来と同様の旋削加工を行うことも可能となる。
【００９９】
このように、制御装置１００は、加工プログラム中に使用する工具として指定された工具名称から、工具登録画面１７１で入力された工具種類に応じて、Ｘ軸、Ｚ軸で刃先移動がプログラムされたものを、そのまま、Ｘ軸、Ｚ軸で移動制御するか、第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動制御するか、を自動判別することができる。
【０１００】
（第３実施形態）
次に、上記の複合旋盤装置２０に使用される刃先位置検出装置５０を図１、及び図８〜１０を参照して説明する。
【０１０１】
刃先位置検出装置５０の検出部本体５２は、ワーク主軸２６ａの近傍において、ベッド２１に対して支持部５３に回転自在に支持されたアーム５１の先端に設けられている。
そして、同検出部本体５２は、ワーク主軸２６ａのＺ軸方向の軸心Ｏ２の回りの近傍に配置されている。なお、支持部５３は、図８では省略されている。アーム５１は加工ワークＷの旋削加工時には、支持部５３にて回転されて、先端の検出部本体５２を被加工領域該に待避させる。
【０１０２】
検出部本体５２では、アーム５１に取付けされた本体ケース５４内に針部材５５が弾性部材（図示しない）の付勢力に抗して揺動自在に支持されるとともに、その軸心Ｏ３（図１０参照）の回りでは回転不能に支持されている。そして、針部材５５の先端は図８及び図９に示すように本体ケース５４の上面から突出されている。又、本体ケース５４の上壁５４ａの内面には、一対を一組とする三組の接続端子５６が軸心Ｏ３を中心に等角度間隔で配置されている。針部材５５の基端部には、図１０に示すように前記三組の接続端子５６間に常時接触して配置される３個の接触子５７が突出して配置されている。
【０１０３】
そして、針部材５５が揺動した際には、いずれかの組の接続端子５６間の接触子５７が離間して、電気的接続が断たれるようにされている。前記三組の接続端子５６は、互いに直列接続されて検出回路を構成し、前述のように電気的にいずれかの組の接続端子５６間が断たれる（オフ）されると、制御装置１００に対してオフの検出信号を出力するように接続されている。
【０１０４】
針部材５５の先端にはＬ字状の屈曲部５５ａを介して検出体５８が支持されている。検出体５８は図８に示すように多面形をなすブロック状に形成され、第１検出面５８ａ，第２検出面５８ｂ、第３検出面５８ｃ、及び第４検出面５８ｄ等を備えている。
【０１０５】
図８，９に示すように第１検出面５８ａは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する平面であって、Ｚ軸方向において検出体５８を中心に互いに反対方向を向くように一対形成されている。そして、一対の第１検出面５８ａは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と平行に旋削加工工具における旋削チップ４６が＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向にそれぞれ移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第１検出面５８ａは、第１工具長Ｃａを測定するためのものである。
【０１０６】
そして、旋削チップ４６が＋Ｚ軸方向又は−Ｚ軸方向にそれぞれ移動して、第１検出面５８ａとの接触により、検出部本体５２から検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＺ軸駆動モータＭｚの回転が停止される。このときＺ方向の移動では、図示しない初期位置Ｚ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までのＺ軸上での座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第１工具長Ｃａが算出される。
【０１０７】
又、第１検出面５８ａは、Ｚ軸方向に従来構成のホルダに取付けされた旋削バイトの旋削チップが移動する際に、同旋削チップの刃先の接触が可能である。第１検出面５８ａは、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長Ｂを検出する際にも使用される。
【０１０８】
図８，９に示すように第２検出面５８ｂは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔと直交する平面であって、検出体５８を中心に互いに反対方向に向くように一対設けられている。そして、一対の第２検出面５８ｂは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔに旋削加工工具における旋削チップ４６が移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第２検出面５８ｂは、第２工具長Ｃｂを測定するためのものである。
【０１０９】
そして、旋削チップ４６が水平方向Ｙｔにそれぞれ移動して第２検出面５８ｂと接触することにより、検出部本体５２から検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＹｔ軸駆動モータＭｙｔの回転が停止される。このときＹｔ方向の移動では、図示しない初期位置Ｙｔ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までのＹｔ軸上での座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第２工具長Ｃｂが算出される。
【０１１０】
又、図８，９に示すように第３検出面５８ｃは、検出体５８を中心に互いに反対方向を向く面であって、鉛直方向と直交する平面に一対形成されている。そして、一対の第３検出面５８ｃは、鉛直方向に旋削加工工具における旋削チップ４６が移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第３検出面５８ｃは、第３工具長Ｃｃを測定するためのものである。
【０１１１】
そして、旋削チップ４６が、Ｘ軸方向とＹｔ軸方向のベクトル合成により鉛直方向に移動して第３検出面５８ｃと接触することにより、検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＸ軸駆動モータＭｘとＹｔ軸駆動モータＭｙｔの回転が停止される。このときＸ軸方向及びＹｔ方向の移動では、初期位置Ｘ０及び初期位置Ｙｔ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までの座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第３工具長Ｃｃが算出される。
【０１１２】
又、図８，９に示すように第４検出面５８ｄは、検出体５８を中心に互いに反対方向を向く面であって、Ｘ軸方向と直交する平面に一対設けられている。そして、第４検出面５８ｄは、Ｘ軸方向に従来構成のホルダに取付けされた旋削バイトの旋削チップが移動する際に、同旋削チップの刃先の接触が可能である。第４検出面５８ｄは、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長αを測定するためのものである。
【０１１３】
そして、旋削チップ４６が、Ｘ軸方向に移動して第４検出面５８ｄと接触することにより、検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＸ軸駆動モータＭｘの回転が停止される。このときＸ軸方向の移動では、初期位置Ｘ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までの座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により工具長αが算出される。
【０１１４】
なお、第１検出面５８ａ，第２検出面５８ｂ、第３検出面５８ｃ、及び第４検出面５８ｄはそれぞれ一対に設けられているが、これは、ホルダに取付けされる工具の姿勢、形状に種々のものがあるため、それらの工具に応じて刃先位置を検出できるようにするためのものである。
【０１１５】
さて、本実施形態の刃先位置検出装置５０では、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃを測定するための第２検出面５８ｂ及び第３検出面５８ｃを検出体５８が備えるようにした。この結果、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃを測定することができる。
【０１１６】
又、本実施形態では、検出体５８に第１検出面５８ａと第４検出面５８ｄも備えるため、第１工具長Ｃａ、すなわち従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長Ｂ及び従来構成の工具長αも測定することが可能となる。
【０１１７】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定するものではない。例えば下記のようにしてもよい。
○ 第１実施形態では、図１２（ａ）のタイプの複合旋盤装置２０に具体化したが、図１２（ｂ）のタイプの複合旋盤装置に具体化してもよい。
【０１１８】
この場合は、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具が、Ｚ軸（第１軸）と直交する水平方向に沿って移動するように、キャレッジ２３を第３軸（Ｙ軸）方向成分を含む方向に移動制御するとともに工具主軸台２４をＸ軸（第２軸）方向に同時に移動制御をする。そして、ワーク主軸２６ａに取着された加工ワークＷに対して旋削加工する制御装置１００を備えるようにする。
【０１１９】
この場合、Ｘ軸方向では、Ｘ＝Ｙcosθ／sinθで移動し、Ｙ軸方向では、Ｙ＝Ｙｔsin
θで移動することにより、水平方向Ｙｔにキャレッジ２３が移動される。
○ 第１実施形態では、図１２（ａ）のタイプの複合旋盤装置２０に具体化したが、図１２（ｃ）のタイプの複合旋盤装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
２３…キャレッジ（移動体）、２４…工具主軸台、２５…工具主軸、
３０…ＡＴＣ（自動工具交換装置）、
４０…旋削バイトホルダ（旋削バイトとともに旋削加工工具を構成する。）、
４５…旋削バイト（旋削バイトホルダとともに旋削加工工具を構成する。）、
５０…刃先位置検出装置、
６０…刃先位置登録装置、
１１０…主制御部（制御手段）、１４０…バッファメモリ（記憶手段）、
１６０…操作盤（刃先位置入力手段）、
Ｗ…加工ワーク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合旋盤装置の制御方法及び複合旋盤装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
汎用的な複合旋盤装置の設計の基本思想には、下記の１）〜３）があり、これらは設計するときにおいて配慮される最重要のポイントとなる。
１） オペレータと、加工ワーク及び工具主軸台との接近性がよく、使い勝手が良いこと。
【０００３】
２） 工場での工作機械の設置面積が小さいこと。
３） 切り粉の排出性が良く、その処理が容易であること。
このため、従来から自動工具交換装置（自動工具交換手段）を有する複合旋盤装置では、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、水平方向から所定角度θを持つ傾斜型等の機械が一般的になってきており、所定角度θは４５°、６０°、９０°のものが多い。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）において、工具主軸台４００はベッド４１０に移動可能に配置された移動体４２０に対して、Ｘ軸方向に移動可能に設けられている。又、図１２（ａ）の例では、移動体４２０が水平方向Ｙｔに移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θをなすＸ軸方向に移動するようになっている。なお、ここで水平方向とは、水平面とＸ−Ｙ平面との両方に含まれる直線が延びる方向のことである。
【０００４】
図１２（ｂ）の例では、移動体４２０がＹ軸方向に移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θをなすＸ軸方向に移動するようになっている。図１２（ｃ）の例では、移動体４２０がＹ方向（＝水平方向Ｙｔ）に移動するのに対して、工具主軸台４００が水平方向Ｙｔに対して所定角度θ（＝９０度）をなすＸ軸方向に移動するようになっている。
【０００５】
このような装置では、所定角度θの方向から切り込んで加工ワークに対して旋削加工するように複合旋盤装置が構成される。
なお、特許文献１には、ワーク主軸の熱変位の影響を回避するために、ワーク主軸の延びやすい方向に対して、直角方向に配置された固定工具で加工して熱変位の影響を回避する複合加工旋盤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２５４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような、自動工具交換手段を備えた複合旋盤装置において、ワークの外径旋削加工をする場合、ワーク自重によるワーク撓みが加工精度（円筒度）に直接影響してしまう問題がある。すなわち、一般的に、支持されたワークの撓み量δ（ｍｍ）は、
δ＝（５・Ｐ・Ｌ３）／（３８４・Ｅ・Ｉ） ……（１）
で算出することができる。
【０００８】
Ｐはワークの自重（Ｎ）、Ｌはワークの長さ（ｍｍ）、Ｅは縦弾性係数（Ｎ／ｍｍ２）、Ｉは断面２次モーメント（ｍｍ４）である。上記式に示すように撓み量δは、ワークの長さＬの３乗で効いてくるため、長さＬが非常に支配的で、長さＬが長いほど自重による撓み量δが大きくなる。
【０００９】
従って、図１２（ａ）乃至（ｃ）に示すように、水平方向に対して所定角度θで、旋削加工（切込み）をすると、ワークの撓み量が影響して、加工精度（円筒度）が悪くなる（以下、この課題を第１課題という）。
【００１０】
又、複合旋盤装置のベッドの構造は、使い勝手の面から鉛直方向には薄く、水平方向には厚い設計となるのが一般的である。工作機械は基礎と接するジャッキボルトの調整により所要の精度を実現しているが、地震や基礎（コンクリート）自体の状態変化などの理由で、基礎の位置が変化する。それに伴ってジャッキボルトにかかる荷重が相対的に変化するため、ベッドは、剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化しやすい。
【００１１】
このベッドの剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化するということは、図１４に示すようにピッチングが変化（工具主軸台がワーク主軸の軸心方向であるＺ軸方向に移動する際の角度偏差の変化）することと同義である。前述した撓み量δは加工ワークＷの撓みの問題であり、機械側の誤差を「０」としているが、ここでいうピッチングは機械側の誤差である。
【００１２】
この誤差による刃先の鉛直方向の位置変化は、撓み量δと同様に加工ワークＷの円筒度に影響する問題がある（以下、この課題を第２課題という）。すなわち、ジャッキボルトの再調整で高い精度の円筒度を実現しようとすると、調整に多くの時間と手間がかかる上、精度の狂いが基礎の状態変化であると判断できるかどうかについても熟練を要する問題がある。
【００１３】
なお、特許文献１は、回転工具と旋削加工工具を交換可能な自動工具交換手段（自動工具交換装置）を有していない複合加工旋盤である。このため、自動工具交換手段を備える複合加工旋盤装置が有する本願発明の第１課題及び第２課題を同時に抑制できない。
【００１４】
本発明の目的は、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置の制御方法を提供することにある。
【００１５】
又、本発明の他の目的は、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、自動工具交換手段と、前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置の制御方法において、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工することを特徴とする複合旋盤装置の制御方法を要旨とするものである。
【００１７】
請求項２の発明は、自動工具交換手段と、前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置において、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工する制御手段を備えることを特徴とする複合旋盤装置を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずる第１軸方向のピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置の制御方法を提供することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ワークの自重による撓み量の発生による影響及びベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を同時に抑制することができる自動工具交換手段を有する複合旋盤装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の複合旋盤装置２０の概略正面図。
【図２】実施形態の要部の斜視図。
【図３】同じく実施形態の複合旋盤装置２０の概略側面図。
【図４】同じく制御装置１００のブロック図。
【図５】同じくキャレッジ２３、工具主軸、旋削バイトホルダ、加工ワークとの配置関係を示す説明図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来例と実施形態の旋削バイトホルダ４０と従来の旋削加工工具の配置を示す説明図。
【図７】実施形態の切削点の相違の説明図。
【図８】刃先位置検出装置５０の概略斜視図。
【図９】刃先位置検出装置５０の概略側面図。
【図１０】針部材５５の要部斜視図。
【図１１】加工ワークにおいて撓み量δを有している部位と、撓み量がない部位を旋削する場合の説明図。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、各種の複合旋盤装置の概略図。
【図１３】ピッチング誤差の説明図。
【図１４】ピッチングについての説明図。
【図１５】工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸の軸心方向と直交する方向の熱変位量を示すグラフ。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸の軸心方向と直交する方向の熱変位量の説明図。
【図１７】工具主軸台の概略断面図。
【図１８】表示部１７０の表示画面に表示された工具登録画面の説明図。
【図１９】（ａ）は表示部１７０の表示画面に表示されたＸ−Ｚ旋削用工具の工具長入力欄の説明図、（ｂ）は表示部１７０の表示画面に表示された水平旋削用工具の工具長入力欄の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した複合旋盤装置２０の一実施形態を図１〜７を参照して説明する。
【００２２】
（複合旋盤装置２０）
ＣＮＣ複合旋盤装置（以下、単に複合旋盤装置という）２０は、図１に示すように、水平なＺ軸方向に伸延した直方体状のフレーム１１とベッド２１を有しており、フレーム１１の前面側（即ち、図１の紙面手前側）にはフロントドア１２が開閉駆動自在に設けられている。ベッド２１上には、図１に示すように、主軸台２６が設置されており、主軸台２６にはワーク主軸２６ａが、Ｚ軸方向にその軸心Ｏ２を平行に配置した形で、かつ該軸心Ｏ２を中心に回転駆動自在に軸支されている。
【００２３】
ワーク主軸２６ａにはチャック２６ｂが設けられ、チャック２６ｂにて加工しようとする加工ワークＷが装着される。
又、ベッド２１上には図２に示すようにＺ軸方向において主軸台２６と対向するようにテールストック２７が配置されている。テールストック２７はＺ軸方向に摺動移動駆動自在に設けられている。
【００２４】
テールストック２７には、加工すべき加工ワークＷの大きさや形状或いは加工の態様に応じて、前記チャック２６ｂで把持した加工ワークＷの端部とは１８０度反対側の端部を支持し得る心押軸２７ａが設けられている。
【００２５】
更に、フレーム１１内には、ワーク主軸２６ａ等よりも図１紙面奥側等に公知のツールマガジン１４が設置されている。ツールマガジン１４には複数種類の旋削工具ユニットや回転工具としての回転工具ユニット等の工具ユニットが保持貯蔵されている。なお、旋削工具ユニットは後述する旋削バイト４５と旋削バイトホルダ４０とからなる。又、このツールマガジン１４の近傍には公知のＡＴＣ３０（自動工具交換装置）が設置されている。ＡＴＣ３０により、ツールマガジン１４に保持貯蔵されていた工具ユニットを取り出して後述する工具主軸２５に装着させ得るとともに、工具主軸２５に装着されていた工具ユニットを取り外してツールマガジン１４に保持させることが可能である。なお、旋削バイト４５を有する旋削バイトホルダ４０を旋削加工工具という。
【００２６】
図３に示すように、ベッド２１の水平面２１ａにはキャレッジベース２２が取り付けられている。キャレッジベース２２は水平面２１ａ上にＺ軸方向（図３においては、紙面の垂直方向）の長手送りとＹ軸投影線方向の横送りを備え、移動体としてのキャレッジ２３が載置されている。このＹ軸投影線方向の横送りとは、Ｙ軸方向成分を含む方向にキャレッジ２３が移動可能であることに相当する。
【００２７】
キャレッジ２３のＸ軸方向に延びる摺動面２３ａは、前記水平面２１ａに対して所定角度θとして一定角度をなすように傾斜している。所定角度θとしては、例えば４５°や６０°を挙げることができるが、この値に限定されるものではなく、θは０＜θ≦９０°の範囲であればよい。摺動面２３ａ上には工具主軸台２４がＸ軸方向に摺動可能に載置されている。前記Ｚ軸は第１軸に相当し、Ｘ軸は第２軸に相当し、Ｙ軸は第３軸に相当する。
【００２８】
工具主軸台２４の下端側には、図２に示すように、工具主軸取付部３１が形成されている。なお、図３においては、説明の便宜上、工具主軸取付部３１は省略されている。工具主軸取付部３１には、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して直角なＹ軸方向と平行な軸心Ｏ４を中心に図のＢ軸方向に回動自在に工具主軸２５が軸支されている。工具主軸２５は工具主軸台２４の本体の一部を構成する。
【００２９】
なお、工具主軸台２４内にはＢ軸駆動モータＭｂ（図４参照）が内蔵されている。Ｂ軸駆動モータＭｂと工具主軸２５の間には、歯車やシャフト等からなる適宜な動力伝達手段（図示せず）が設けられている。動力伝達手段はＢ軸駆動モータＭｂからの動力を伝達することにより、前記工具主軸２５を軸心Ｏ４を中心に図のＢ軸方向に所定の割り出し角度で回動駆動自在である。
【００３０】
さらに、工具主軸取付部３１と工具主軸２５の間には、該工具主軸取付部３１側に対して工具主軸２５側を固定・固定解除自在な、適宜な固定手段（図示せず）が設けられている。すなわち、工具主軸２５は、動力伝達手段及び固定手段等により、図のＢ軸方向に所定の割り出し角度で回動駆動・位置決め自在になっている。
【００３１】
工具主軸２５の軸心Ｏ１は、摺動面２３ａと平行に配置され、すなわち、Ｘ軸と平行にされている。
（旋削バイトホルダ４０）
次に、前記工具主軸２５に着脱自在に取着される旋削バイトホルダ４０を図５及び図６を参照して説明する。
【００３２】
旋削バイトホルダ４０は、ホルダ本体４１の基端部に工具主軸２５に対して着脱自在に取着される円錐台形状の装着部４２が形成されている。ホルダ本体４１と装着部４２の軸心は同軸に配置されている。そして、ホルダ本体４１は、装着部４２を介して工具主軸２５に対して、軸心Ｏ１と同軸となるように取着される。
【００３３】
図６（ａ）に示すようにホルダ本体４１の一側面には、取付溝４３が凹設されている。取付溝４３は、加工ワークＷ側が開口形成されている（図５参照）。取付溝４３の内面のうち装着部４２側の面は旋削バイト取付面４４とされている。旋削バイト取付面４４は図５に示すようにホルダ本体４１の軸心に対して所定角度θをなすように設けられている。
【００３４】
そして、旋削バイト４５は、前記取付溝４３に対して装着され、ホルダ本体４１の下端面から螺合されるボルト４８により、取り外し可能に固定されるとともに水平方向に先端が延出配置されている。旋削バイト４５の先端には旋削チップ４６が設けられている。なお、ここで水平方向とは、Ｘ−Ｙ平面と水平面の両方に含まれる直線が延びる方向のことである。Ｘ−Ｙ平面は第２軸・第３軸平面に相当する。
【００３５】
（制御装置１００）
次に制御装置１００を説明する。図１に示すように複合旋盤装置２０には、図４に示す制御装置１００が装着されている。同図に示すように制御装置１００は、ＣＰＵからなる主制御部１１０を有している。主制御部１１０にはバス線１０５を介して加工プログラムメモリ１２０、システムプログラムメモリ１３０、バッファメモリ１４０、加工制御部１５０、キーボード等を有する操作盤１６０、液晶表示装置等からなる表示部１７０等が接続されている。主制御部１１０は、制御手段に相当する。
【００３６】
又、主制御部１１０には、バス線１０５を介して、Ｘ軸制御部２００、Ｙｔ軸制御部２１０、Ｚ軸制御部２２０及びＢ軸制御部２３０が接続されている。各軸制御部は、主制御部１１０の各軸の移動指令を受けて、各軸の移動指令を駆動回路２０２，２１２，２２２，２３２に出力する。各駆動回路２０２，２１２，２２２，２３２はこの移動指令を受けて、各軸のモータ（Ｘ，Ｙｔ，Ｚ，Ｂ軸駆動モータ）を駆動する。
【００３７】
Ｘ軸駆動モータＭｘが駆動されると、工具主軸２５を摺動面２３ａに沿ってＸ軸と平行に移動させる。Ｙｔ軸駆動モータＭｙｔが駆動されると、キャレッジ２３が水平方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。又、Ｚ軸駆動モータＭｚが駆動されると、キャレッジベース２２はＺ軸方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。
【００３８】
又、主制御部１１０には、ワーク主軸制御部２４０がバス線１０５を介して接続されている。ワーク主軸制御部２４０は、主制御部１１０の回転指令を受けて、その回転指令を駆動回路２４２に出力する。駆動回路２４２はこの回転指令を受けて、ワーク主軸駆動モータＭＷＳを回転駆動する。
【００３９】
又、主制御部１１０には、バス線１０５を介して、工具主軸制御部２５０が接続されている。工具主軸制御部２５０は、主制御部１１０から回転指令を受けて、駆動回路２５２にスピンドル速度信号を出力する。駆動回路２５２は、このスピンドル速度信号に基づいて、工具主軸２５に連結されたビルトインタイプのモータＭTSを回転制御指令に対応した回転速度で回転し、工具主軸２５と一体に回転する回転工具ユニットを回転させる。又、主制御部１１０は、旋削加工工具を使用する際は、工具主軸制御部２５０に停止保持制御指令を出力する。工具主軸制御部２５０は主制御部１１０から停止保持制御指令を受けてモータＭTSを停止保持する。
【００４０】
（複合旋盤装置２０の作用）
なお、説明の便宜上、工具主軸２５には、すでに旋削バイト４５を有する旋削バイトホルダ４０（すなわち、旋削加工工具）が取付けされるとともに、工具主軸２５の軸心Ｏ１が、Ｘ軸方向と平行になるようにＢ軸方向に回転駆動された後位置決めされているものとする。この状態では、工具主軸制御部２５０の制御によりモータＭTSを停止保持した状態とされている。
【００４１】
又、制御装置１００は、加工プログラムメモリ１２０に記憶されている加工プログラムに従って、ワーク主軸制御部２４０を回転指令を出力して、ワーク主軸駆動モータＭＷＳを回転駆動する。
【００４２】
そして、制御装置１００では、前記加工プログラムに従って主制御部１１０がＸ軸制御部２００に対して移動指令を出力する。Ｘ軸制御部２００は移動指令を駆動回路２０２に出力し、Ｘ軸駆動モータＭｘを駆動する。この結果、工具主軸台２４は軸心Ｏ１に沿って移動し、図３に示すようにホルダ本体４１に取付けされた旋削バイト４５の旋削チップ４６の刃先をワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２を含む水平面とＸ−Ｙ平面に含まれる直線が延びる方向、すなわち水平方向Ｙｔ上に合致させる。
【００４３】
この状態で、主制御部１１０がＹｔ軸制御部２１０に対して移動指令を出力する。そして、Ｙｔ軸制御部２１０は移動指令を駆動回路２１２に出力する。駆動回路２１２がＹｔ軸駆動モータＭｙｔを駆動することにより、キャレッジ２３は水平方向Ｙｔに移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。又、主制御部１１０は、加工プログラムメモリ１２０に記憶されている加工プログラムに従ってＺ軸制御部２２０に対して移動指令を出力する。そして、Ｚ軸制御部２２０は移動指令を駆動回路２２２に出力する。駆動回路２２２がＺ軸駆動モータＭｚを駆動することにより、キャレッジベース２２はＺ軸方向に移動され、工具主軸２５が同方向に移動される。
【００４４】
上述のように工具主軸２５が水平方向Ｙｔに移動されると、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具は、その旋削バイト４５の旋削チップ４６が加工ワークＷに対して水平方向に切り込まれる。そして、この状態で工具主軸２５がＺ軸方向に移動した際に、旋削バイト４５の旋削チップ４６も同方向に移動され、加工ワークＷを旋削する。旋削チップ４６が加工ワークＷに対して切削加工する点を切削点という。従って、前記制御装置１００によって旋削バイト４５の旋削チップ４６が加工ワークＷに対して水平方向に切り込まれることは、切削点が軸心Ｏ１（Ｚ軸）と直交する方向に移動するように制御されていることを意味する。
【００４５】
この場合、本実施形態では、ＡＴＣ３０を備えた複合旋盤装置において、加工ワークＷの外径旋削加工をする場合、ワーク自重によるワーク撓みが加工精度（円筒度）に直接影響することがなくなる。特に、従来は、加工ワークＷが長くなると、撓み量は、加工ワークＷの長さＬの３乗で効いてくるため、長さＬが非常に支配的で、長さＬが長いほど自重による撓み量が大きくなり、従来の旋削では、この撓み量により影響を受けるが、本実施形態では、加工ワークＷが長くなっても撓みの影響を回避することができる。
【００４６】
又、複合旋盤装置２０のベッド２１は、使い勝手の面から鉛直方向には薄く、水平方向には厚い設計となるようにした一般的なものとしている。このため、このベッド２１の剛性が低い（厚みが薄い）鉛直方向の撓み方が変化することが考えられる。このことは、図１４に示すようにピッチングが変化（工具主軸台がワーク主軸の軸心方向であるＺ軸方向に移動する際の角度偏差の変化）することを意味している。
【００４７】
しかし、本実施形態では、ベッド２１の剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響を、加工ワークＷに対して水平方向に切り込むことにより、抑制することができる。
【００４８】
（加工ワークＷの撓みによる悪化量）
ここで、現実的に想定される加工ワークＷを例にとって、φ100mm×1270mmの鉄の場合、前記式（１）を使用して算出すると、撓み量δは２０μｍとなる。加工ワークＷは撓み量δが大きな場所ほど、高さの位置が低いため、複合旋盤装置の高さ方向の位置が不変とした場合、加工ワークＷの径は、撓みが最も大きい中央部で最も大きくなる。このとき、従来の方法で旋削加工した場合、加工ワークＷの円筒度は４０μｍとなり、実際の加工精度上で大きな問題となる。
【００４９】
下記には、撓みによる円筒度の悪化量を求める計算式を示す。又、図１１は加工ワークにおいて撓み量δを有している部位と、撓み量がない部位を旋削する場合の説明図である。
【００５０】
水平方向に切り込む場合の加工ワークの撓みによる円筒度の悪化量Ａ１は下記式で表わされる。
【００５１】
【数１】
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとした場合、上記式によりＡ１は７．９nmとなる。
【００５２】
又、水平方向から所定角度θに相当する切込角度θkの位置から切り込む場合の加工ワ
ークの撓みによる円筒度の悪化量Ａ２は下記式（３）で表わされる。
【００５３】
【数２】
Ｒ：加工プログラムで指令した加工ワークの仕上がり半径
δ：最も撓み量が大となる部位における撓み量（例えば加工ワークの長手方向の中央部位）
Ｕ：最も撓み量が大となる部位における、加工ワークの中心から、刃先までの最小距離
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを９０度とした場合、上記式（３）によりＡ２は４０μｍとなる。
【００５４】
又、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを６０度とした場合、上記式（３）によりＡ２は３４μｍとなる。
又、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、δを２０μｍとし、切込角度θkを４５度とした場合、上記式（３）によりＡ２は２８μｍとなる。
【００５５】
このように、水平方向から切込した場合の方がその悪化量は無視できるほど小さくできる。
（ピッチング誤差）
ここで、図１３を参照してピッチング誤差について説明する。図１３は加工ワークＷに対して、従来の旋削方法の場合を示す説明図である。
【００５６】
なお、ここでは、工具主軸台は鉛直方向に移動するものとする。旋削バイトは同方向に移動するものとする。例えば、ISO10791-1では、ピッチング精度の許容値は1000mmについて６０μｍ以内と定義されているが、図１３の従来例の場合、刃先の高さ方向の位置変化”Δ”は次式で表わされる。
【００５７】
Δ＝Ｌ×cosθｎ−（Ｌ−60μｍ）＝Ｌ（cosθｎ−１）＋60μｍ
Ｌ：ベッド２１のキャレッジ摺動面から旋削チップ４６の刃先までの距離（μｍ）
θｎ：ピッチング誤差（Ｚ軸方向への移動に伴う角度偏差）
ここで、θｎ＝tan（60/1000000）であるから、cosθｎ＝0.999994となり、例えば現実的な機械サイズからＬ＝１０００mmとすると、Δ＝５４μｍとなる。なお、Ｌ＝２０００mmでも、Δ＝４８μｍである。
【００５８】
このΔ＝５４μｍの場合、加工した加工ワークＷの円筒度は１０８μｍとなり、大きな問題である。
ここで、本実施形態のように所定角度θを有する複合旋盤装置２０で加工する場合について説明する。本実施形態では、加工ワークＷに対して水平方向に切り込む。この場合、水平方向に切り込む場合のピッチング誤差による円筒度の悪化量Ａ３は下記式で表わされる。
【００５９】
【数３】
ここで、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、Δを５４μｍとした場合、上記式によりＡ３は０．１μｍとなる。
【００６０】
又、水平方向から切込角度θkの位置から切り込む場合のピッチング誤差による円筒度
の悪化量Ａ４は下記式で表わされる。
【００６１】
【数４】
この場合、加工ワークＷの半径Ｒを５０ｍｍとし、Δを５４μｍとし、切込角度θkを６０度とした場合、上記式によりＡ４は９２μｍとなる。
【００６２】
このように、Ａ３の方が、悪化量は無視できるほど小さいことが分かる。
（熱変位）
ここで、熱変位について説明する。
【００６３】
工具主軸２５及び回転工具はモータＭTSとベアリングの発熱により、その軸方向に熱変位が必ず生ずる。この場合、ＡＴＣ３０により、回転工具ユニットが旋削加工工具に変えられた後も、その熱の影響を旋削加工工具は間接的に受ける。
【００６４】
図１７には工具主軸２５の内部構造が示されており、外筒３５の内面にはステータ３７がロータ３２の周囲を囲むように設けられている。ロータ３２は、ベアリング３３，３４を介して、外筒３５に対して回動自在に支持されるとともに、その先端に回転工具ユニット等の工具ユニットが取付けされる。又、外筒３５には、冷却回路３６が内蔵され、冷却回路３６内には温度管理された液体が流れるようになっている。このため、一般的に、「工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位」は、「工具主軸２５の軸心方向の熱変位」に比較して抑制することが可能となっている。なお、図１７中、矢印は、熱変位が現れやすい方向を示している。
【００６５】
ここで、工具主軸２５における軸心方向と同軸心方向と直交する方向の熱変位の程度をみてみる。図１５は、工具主軸における軸心方向の熱変位量と工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位量を示すグラフである。同図に示すように工具主軸台２４の温度が上昇すると、工具主軸２５において、軸心方向の熱変位は、工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位よりも大きいことが分かる。このため、工具主軸２５の軸心方向の熱変位は、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具においても影響を受ける。
【００６６】
そこで、以下では具体的な数値を挙げて熱変位の影響を説明する。ここでは、図１５で示されている、工具主軸温度が２９℃のときの工具主軸２５の軸方向の熱変位量３５μｍ（＝δ１）と、工具主軸２５の軸心方向と直交する方向の熱変位量６μｍ（＝δ２）を採用する。
【００６７】
図１６（ａ），（ｂ）に示すように、加工ワークＷの加工半径をＲ＝５０ｍｍとするように外径旋削加工する場合、従来通りに所定角度θで切込みする場合と、水平旋削加工する場合を比較する。
【００６８】
従来の場合の実際の加工半径Ｒ１は、下記の式で算出される。
【００６９】
【数５】
ここで、従来の場合の実際の加工半径Ｒ１は、θに関係なく、Ｒ１＝４９．９６５（ｍｍ）である。
【００７０】
従って、この場合、加工半径Ｒとの差を算出すると、Ｒ−Ｒ１＝３５（μｍ）となり、θの角度に関係なく、３５μｍの誤差が出る。
一方、水平旋削加工する場合は、θ＝６０°のとき、下記の式で算出される。
【００７１】
【数６】
ここで、θ＝６０°のとき、Ｒ２＝４９．９７７（ｍｍ）である。
【００７２】
従って、Ｒ−Ｒ２＝２３（μｍ）の誤差が出る。
又、θ＝４５°のとき、Ｒ２＝４９．９７１（ｍｍ）である。
従って、Ｒ−Ｒ２＝２９（μｍ）の誤差が出る。
【００７３】
又、θ＝９０°のとき、Ｒ２＝４９．９９４（ｍｍ）である。
従って、Ｒ−Ｒ２＝６（μｍ）の誤差が出る。
以上のようにいずれも、水平旋削加工する場合、熱変位による影響は、従来の場合よりも軽減することができる。
【００７４】
又、本実施形態の制御方法では、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具の切削点が、ワーク主軸の軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔに沿って移動するように、キャレッジ２３（移動体）をＹ軸（第３軸）方向成分を含む方向に移動制御して、ワーク主軸２６ａに取着された加工ワークＷに対して旋削加工するようにした。
【００７５】
この結果、加工ワークＷの自重による撓み量の発生による影響、ベッドの剛性が低い鉛直方向の撓み方が変化することによって生ずるピッチングの影響、及び回転工具ユニットを回転するモータとベアリングにより生ずる熱変位の影響を同時に抑制することができる。
【００７６】
又、本実施形態の旋削バイトホルダ４０によれば、旋削バイト取付面４４とホルダ本体４１の軸心とのなす角度が、工具主軸２５の軸心Ｏ１と水平面２１ａとのなす所定角度θと同じ角度にされている。この結果、ＡＴＣ３０を有する複合旋盤装置２０の上記の制御方法や、上記のように構成されたＡＴＣ３０を有する複合旋盤装置２０を実現するために直接使用できる旋削バイトホルダを提供できる効果がある。
【００７７】
（第２実施形態）
次に第２実施形態の刃先位置登録装置６０を説明するまえに、第１実施形態の複合旋盤装置２０及び旋削バイトホルダ４０があっても、実際に加工するには、下記の理由から複合旋盤装置２０に刃先位置登録装置６０を備えることが望ましい。
【００７８】
従来の旋削加工では、図６（ｂ）に示す従来の旋削加工の切込位置にてＸ−Ｚ平面内で旋削加工を行う。このとき、Ｙ軸方向の刃先位置は、加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）を含んだＸ−Ｚ平面上の位置にあり、工具主軸の軸心Ｏ１に旋削チップ刃先が合致するようになっている。このような状態に位置合わせをすることを芯高調整という。なお、芯高調整は加工精度や加工面品位に影響をするため、避けては通れないのが常識である。ここで、旋削バイトホルダには旋削バイトが、又、旋削バイトには旋削チップが取り付く。通常、旋削チップが取り付いた旋削バイトは、その厚みＴｈが規格化されて市販されており、一方、旋削バイトホルダは、厚みＴｈを考慮して機械の主軸軸心（軸心Ｏ２）に刃先が合致するように設計され、提供されている。そして、旋削バイトホルダは機械においては、旋削加工の際にはＸ−Ｚ平面上に位置決めするように作られる。このため、機械のオペレータが旋削加工をしようとする時には、既に芯高調整されている状態にあり、オペレータが芯高調整を意識する必要もない。
【００７９】
しかし、第１実施形態の複合旋盤装置２０では、旋削加工を行う場合、芯高調整のために、図６（ｂ）に示すように旋削チップ４６の刃先が「加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）に直交する水平方向の軸」に合致するように機械を位置決めしてやる必要があるが、この位置決め（芯高調整）はオペレータが意識して行わなければならない。具体的には、芯高調整のために、Ｘ，Ｙ軸の位置決めのプログラムを追加することになるが、そのＸ，Ｙ軸の位置で芯高調整が正しくできているかの確認をするためには、加工ワークＷの端面をその加工工具で削り、削り残しが無くなるまで、Ｘ，Ｙ軸の位置決めプログラムを微調整していくことになり、何度も削り直すことになる。これは、非常に手間で効率が悪く現実にそぐわない。
【００８０】
このため、この問題を解決するためのものとして、刃先位置登録装置６０の構成を図１〜図７、図１８、及び図１９を参照して説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の構成にさらに、刃先位置登録装置６０が設けられたものであるため、第１実施形態と同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
刃先位置登録装置６０は、図４に示す操作盤１６０と、バッファメモリ１４０とから構成されている。操作盤１６０は刃先位置入力手段に相当し、バッファメモリ１４０は記憶手段に相当する。
【００８２】
図１８に示すように、オペレータが操作盤１６０を操作して表示部１７０に工具登録画面１７１（図１８参照）を表示させ、工具名称の欄に加工プログラムで使用工具を指定するために用いる工具名称として例えば「ＴＯＯＬ−Ｃ」という文字列を操作盤１６０より入力する。又、工具種類の欄には、「Ｘ−Ｚ平面旋削用」と「水平旋削用」、又は、その他の回転工具等の種類を選択入力する。又、主制御部１１０は、図１９（ｂ）に示すように表示部１７０の表示画面上に水平旋削用工具の工具長入力欄１７２を表示することができる。この状態でオペレータが操作盤１６０を操作して工具長入力欄１７２の「ＴＯＯＬ−Ｃ」の入力欄にそれぞれ第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃを入力すると、主制御部１１０は、これらの工具長をバッファメモリ１４０に記憶する。
【００８３】
ここで、第１工具長Ｃａは、工具主軸台２４の工具主軸２５の軸心Ｏ１上の基準点ＰＳからワーク主軸２６ａのＺ軸（第１軸）方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量である。なお、基準点ＰＳとは、工具主軸台２４の工具主軸２５の軸心Ｏ１上の所定の位置であって、本実施形態では、工具主軸２５の端面と軸心Ｏ１との交点を基準点ＰＳとしているが、これに限定されるものではなく、工具主軸２５の軸心Ｏ１上であって、特定しやすい位置であればよい。
【００８４】
第１工具長Ｃａは、従来の工具長Ｂ（図６（ａ）参照）に相当する。なお、工具長Ｂは第４工具長に相当し、工具主軸２５の軸心Ｏ１上の基準点ＰＳからワーク主軸２６ａのＺ軸（第１軸）方向にオフセットした従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの刃先先端のオフセット量である。
【００８５】
第２工具長Ｃｂは、基準点ＰＳからＺ軸（第１軸）と直交する水平方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量であり、加工ワークＷの加工径補正用に使用されるもので、使用する旋削バイトの長さや突き出し方によって変わる値である。
【００８６】
第３工具長Ｃｃは、基準点ＰＳから鉛直方向にオフセットした旋削チップ４６の刃先のオフセット量である。すなわち、第３工具長Ｃｃは、工具主軸２５の軸心Ｏ１と工具主軸２５の端面とが交差する点（基準点ＰＳ）から、旋削チップ４６の刃先までの鉛直方向の距離である。なお、これらの基準となる点（すなわち、機械上の原点（図７参照））の、加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）に対する位置は前記原点が機械上の点であるため、既知である。なお、従来は、第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃを登録して加工の際に使用するという考え方はない。
【００８７】
ここで、バッファメモリ１４０（記憶手段）に記憶した刃先位置、すなわち、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃと、所定角度θを主制御部１１０が内部演算処理にて使用する一例を以下に説明する。
【００８８】
この例は記憶した第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用して、一般的な工具長補正機能で用いられるＸ軸、Ｙ軸方向の工具長α、βに変換する例である。
図７より、下記の式が導き出せる。
【００８９】
Ｍ×sinθ＝Ｃｃ ……（６）
Ｍ×cosθ＋Ｇ＝Ｃｂ ……（７）
Ｇ×cosθ＋Ｍ＝α ……（８）
Ｍ：旋削チップ４６の刃先を通過する水平面が軸心Ｏ１と交差する点Ｔ１と基準点ＰＳ間の距離
Ｇ：旋削チップ４６の刃先とＴ１間を、Ｙ‘−Ｚ平面に射影したときの距離
ここで、式（６）より、
Ｍ＝Ｃｃ/(sinθ) ……（９）
これを式（７）に代入して、
（cosθ/sinθ）×Ｃｃ＋Ｇ＝Ｃｂ ……（１０）
よって、
Ｇ＝Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ ……（１１）
式（９）と式（１１）を式（８）に代入すると、
α＝（Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ）×cosθ＋Ｃｃ/sinθ ……（１２）
式（１２）のように、機械座標系Ｘ軸、Ｙ軸を有する複合旋盤装置２０にて従来使用してきた工具長αは、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θで表すことができる。なお、工具長αは第５工具長に相当し、基準点ＰＳからＸ軸方向にオフセットしたＸ−Ｚ平面旋削用工具の旋削チップ刃先のオフセット量である。
【００９０】
又、図７より、
β＝Ｇ×sinθ
＝（Ｃｂ−（cosθ/sinθ）×Ｃｃ））×sinθ ……（１３）
従来の場合、所望の加工径を実現するために必要なＸ軸方向の軸の移動距離は、プログラムで指令した加工ワークＷの直径Ｄとすると、次式となる。
【００９１】
Ｘ方向移動量（従来）＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２） ……（１４）
Ｙ方向移動量（従来）＝０ ……（１５）
一方、本実施形態の加工では、芯高を出すために、図７のポジション１に工具を位置決めすることが必要で、Ｙ’（＝Ｙｔ）−Ｚ平面で旋削加工するため、式（１２），式（１３）で求めたα、βを使って、下式（１６）、式（１７）より位置決めする。そして、式（１２），式（１３）、式（１６）、式（１７）の演算を制御装置１００のＮＣの内部演算処理にて行う。
【００９２】
Ｘ方向移動量（水平旋削）＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２）＋Ｋ
＝Ｌ−ＢＡ−α−（Ｄ/２）＋（（Ｄ/２）−（Ｄ/２）×cosθ） ……（１６）
Ｙ方向移動量（水平旋削）＝β＋Ｊ
＝β＋（Ｄ/２）×sinθ ……（１７）
ここで、Ｌ，ＢＡは機械パラメータで、機械メーカが機械の組み立て時に設定する既知の値である。
【００９３】
なお、
Ｌ：機械原点と加工ワークＷの回転中心（軸心Ｏ２）までの距離
ＢＡ：工具主軸台が原点復帰したときの機械原点から、工具主軸２５の端面（すなわち、基準点ＰＳ）までの距離
Ｄ：プログラムで指令する加工ワークの直径
である。
【００９４】
又、説明は省略するが、第１工具長Ｃａは従来の工具長補正と同様にＺ軸移動の際に参照される。上記式からも分かるようにオペレータは従来通り、加工ワークＷの直径を入力するだけでよく、すなわち、従来の２軸旋盤の加工プログラム（Ｘ軸，Ｚ軸で刃先移動がプログラムされたもの）に第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動量に展開することができる。
【００９５】
このようにして、第２実施形態の刃先位置登録装置６０によれば、ＡＴＣ３０を有する第１実施形態の複合旋盤装置を実現するために直接使用することができる刃先位置登録装置を提供できる。
【００９６】
なお、高い加工精度が求められない場合や、加工ワークＷの長さが短い場合や、或いは、ワーク自重の悪影響が少ない場合は、従来の旋削加工でもよい場合があり得る。
この従来の旋削加工を行う場合には、前述した図１８で示す工具登録画面１７１で工具名称「ＴＯＯＬ−Ａ」や「ＴＯＯＬ−Ｂ」を登録する際、工具種類としてＸ−Ｚ平面旋削用を選択入力する。なお、Ｘ−Ｚ平面旋削用の「ＴＯＯＬ−Ａ」や「ＴＯＯＬ−Ｂ」は第２軸−第１軸平面旋削用工具に相当する。
【００９７】
また主制御部１１０は、図１９（ａ）に示すように表示部１７０の表示画面上にＸ−Ｚ平面旋削用工具の工具長入力欄１７３を表示することができる。この状態でオペレータが操作盤１６０を操作して工具長入力欄１７３の「ＴＯＯＬ−Ａ」や、或いは「ＴＯＯＬ−Ｂ」の欄に対応する入力欄にそれぞれＺ軸オフセットとＸ軸オフセットを入力すると、主制御部１１０は、これらの工具長をバッファメモリ１４０に記憶する。なお、前記Ｚ軸オフセットは第４工具長である工具長Ｂに相当し、Ｘ軸オフセットは第５工具長である工具長αに相当する。又、操作盤１６０は第４工具長及び第５工具長を入力する入力手段に相当し、バッファメモリ１４０はそれらの工具長を記憶する手段に相当する。
【００９８】
この結果、この刃先位置登録装置を備えた複合旋盤装置によれば、加工プログラム中で指定した使用工具の工具種類としてX−Z平面旋削用を選択し、更に、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトに関する工具長Ｂ（すなわち、第４工具長）及び工具長α（すなわち、第５工具長）を入力することにより、従来と同様の旋削加工を行うことも可能となる。
【００９９】
このように、制御装置１００は、加工プログラム中に使用する工具として指定された工具名称から、工具登録画面１７１で入力された工具種類に応じて、Ｘ軸、Ｚ軸で刃先移動がプログラムされたものを、そのまま、Ｘ軸、Ｚ軸で移動制御するか、第１工具長Ｃａ、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃ、所定角度θを使用してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動制御するか、を自動判別することができる。
【０１００】
（第３実施形態）
次に、上記の複合旋盤装置２０に使用される刃先位置検出装置５０を図１、及び図８〜１０を参照して説明する。
【０１０１】
刃先位置検出装置５０の検出部本体５２は、ワーク主軸２６ａの近傍において、ベッド２１に対して支持部５３に回転自在に支持されたアーム５１の先端に設けられている。
そして、同検出部本体５２は、ワーク主軸２６ａのＺ軸方向の軸心Ｏ２の回りの近傍に配置されている。なお、支持部５３は、図８では省略されている。アーム５１は加工ワークＷの旋削加工時には、支持部５３にて回転されて、先端の検出部本体５２を被加工領域該に待避させる。
【０１０２】
検出部本体５２では、アーム５１に取付けされた本体ケース５４内に針部材５５が弾性部材（図示しない）の付勢力に抗して揺動自在に支持されるとともに、その軸心Ｏ３（図１０参照）の回りでは回転不能に支持されている。そして、針部材５５の先端は図８及び図９に示すように本体ケース５４の上面から突出されている。又、本体ケース５４の上壁５４ａの内面には、一対を一組とする三組の接続端子５６が軸心Ｏ３を中心に等角度間隔で配置されている。針部材５５の基端部には、図１０に示すように前記三組の接続端子５６間に常時接触して配置される３個の接触子５７が突出して配置されている。
【０１０３】
そして、針部材５５が揺動した際には、いずれかの組の接続端子５６間の接触子５７が離間して、電気的接続が断たれるようにされている。前記三組の接続端子５６は、互いに直列接続されて検出回路を構成し、前述のように電気的にいずれかの組の接続端子５６間が断たれる（オフ）されると、制御装置１００に対してオフの検出信号を出力するように接続されている。
【０１０４】
針部材５５の先端にはＬ字状の屈曲部５５ａを介して検出体５８が支持されている。検出体５８は図８に示すように多面形をなすブロック状に形成され、第１検出面５８ａ，第２検出面５８ｂ、第３検出面５８ｃ、及び第４検出面５８ｄ等を備えている。
【０１０５】
図８，９に示すように第１検出面５８ａは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する平面であって、Ｚ軸方向において検出体５８を中心に互いに反対方向を向くように一対形成されている。そして、一対の第１検出面５８ａは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と平行に旋削加工工具における旋削チップ４６が＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向にそれぞれ移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第１検出面５８ａは、第１工具長Ｃａを測定するためのものである。
【０１０６】
そして、旋削チップ４６が＋Ｚ軸方向又は−Ｚ軸方向にそれぞれ移動して、第１検出面５８ａとの接触により、検出部本体５２から検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＺ軸駆動モータＭｚの回転が停止される。このときＺ方向の移動では、図示しない初期位置Ｚ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までのＺ軸上での座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第１工具長Ｃａが算出される。
【０１０７】
又、第１検出面５８ａは、Ｚ軸方向に従来構成のホルダに取付けされた旋削バイトの旋削チップが移動する際に、同旋削チップの刃先の接触が可能である。第１検出面５８ａは、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長Ｂを検出する際にも使用される。
【０１０８】
図８，９に示すように第２検出面５８ｂは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔと直交する平面であって、検出体５８を中心に互いに反対方向に向くように一対設けられている。そして、一対の第２検出面５８ｂは、ワーク主軸２６ａの軸心Ｏ２と直交する水平方向Ｙｔに旋削加工工具における旋削チップ４６が移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第２検出面５８ｂは、第２工具長Ｃｂを測定するためのものである。
【０１０９】
そして、旋削チップ４６が水平方向Ｙｔにそれぞれ移動して第２検出面５８ｂと接触することにより、検出部本体５２から検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＹｔ軸駆動モータＭｙｔの回転が停止される。このときＹｔ方向の移動では、図示しない初期位置Ｙｔ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までのＹｔ軸上での座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第２工具長Ｃｂが算出される。
【０１１０】
又、図８，９に示すように第３検出面５８ｃは、検出体５８を中心に互いに反対方向を向く面であって、鉛直方向と直交する平面に一対形成されている。そして、一対の第３検出面５８ｃは、鉛直方向に旋削加工工具における旋削チップ４６が移動する際に、同旋削チップ４６の刃先の接触が可能である。第３検出面５８ｃは、第３工具長Ｃｃを測定するためのものである。
【０１１１】
そして、旋削チップ４６が、Ｘ軸方向とＹｔ軸方向のベクトル合成により鉛直方向に移動して第３検出面５８ｃと接触することにより、検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＸ軸駆動モータＭｘとＹｔ軸駆動モータＭｙｔの回転が停止される。このときＸ軸方向及びＹｔ方向の移動では、初期位置Ｘ０及び初期位置Ｙｔ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までの座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により第３工具長Ｃｃが算出される。
【０１１２】
又、図８，９に示すように第４検出面５８ｄは、検出体５８を中心に互いに反対方向を向く面であって、Ｘ軸方向と直交する平面に一対設けられている。そして、第４検出面５８ｄは、Ｘ軸方向に従来構成のホルダに取付けされた旋削バイトの旋削チップが移動する際に、同旋削チップの刃先の接触が可能である。第４検出面５８ｄは、従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長αを測定するためのものである。
【０１１３】
そして、旋削チップ４６が、Ｘ軸方向に移動して第４検出面５８ｄと接触することにより、検出信号が制御装置１００に出力され、その出力と同時にＸ軸駆動モータＭｘの回転が停止される。このときＸ軸方向の移動では、初期位置Ｘ０からの移動量がモータの回転数に応じて制御装置１００が備える図示しないカウンタによりカウントされ、停止した位置までの座標位置が算出される。この算出された座標位置に基づいて、制御装置１００により工具長αが算出される。
【０１１４】
なお、第１検出面５８ａ，第２検出面５８ｂ、第３検出面５８ｃ、及び第４検出面５８ｄはそれぞれ一対に設けられているが、これは、ホルダに取付けされる工具の姿勢、形状に種々のものがあるため、それらの工具に応じて刃先位置を検出できるようにするためのものである。
【０１１５】
さて、本実施形態の刃先位置検出装置５０では、第２工具長Ｃｂ、第３工具長Ｃｃを測定するための第２検出面５８ｂ及び第３検出面５８ｃを検出体５８が備えるようにした。この結果、第２工具長Ｃｂ及び第３工具長Ｃｃを測定することができる。
【０１１６】
又、本実施形態では、検出体５８に第１検出面５８ａと第４検出面５８ｄも備えるため、第１工具長Ｃａ、すなわち従来構成の旋削加工工具ホルダに取付けされた旋削バイトの工具長Ｂ及び従来構成の工具長αも測定することが可能となる。
【０１１７】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定するものではない。例えば下記のようにしてもよい。
○ 第１実施形態では、図１２（ａ）のタイプの複合旋盤装置２０に具体化したが、図１２（ｂ）のタイプの複合旋盤装置に具体化してもよい。
【０１１８】
この場合は、工具主軸２５に取付けされた旋削加工工具が、Ｚ軸（第１軸）と直交する水平方向に沿って移動するように、キャレッジ２３を第３軸（Ｙ軸）方向成分を含む方向に移動制御するとともに工具主軸台２４をＸ軸（第２軸）方向に同時に移動制御をする。そして、ワーク主軸２６ａに取着された加工ワークＷに対して旋削加工する制御装置１００を備えるようにする。
【０１１９】
この場合、Ｘ軸方向では、Ｘ＝Ｙcosθ／sinθで移動し、Ｙ軸方向では、Ｙ＝Ｙｔsin
θで移動することにより、水平方向Ｙｔにキャレッジ２３が移動される。
○ 第１実施形態では、図１２（ａ）のタイプの複合旋盤装置２０に具体化したが、図１２（ｃ）のタイプの複合旋盤装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
２３…キャレッジ（移動体）、２４…工具主軸台、２５…工具主軸、
３０…ＡＴＣ（自動工具交換装置）、
４０…旋削バイトホルダ（旋削バイトとともに旋削加工工具を構成する。）、
４５…旋削バイト（旋削バイトホルダとともに旋削加工工具を構成する。）、
５０…刃先位置検出装置、
６０…刃先位置登録装置、
１１０…主制御部（制御手段）、１４０…バッファメモリ（記憶手段）、
１６０…操作盤（刃先位置入力手段）、
Ｗ…加工ワーク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動工具交換手段と、
前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、
キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、
前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置の制御方法において、
前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工することを特徴とする複合旋盤装置の制御方法。
【請求項２】
自動工具交換手段と、
前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、
キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、
前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置において、
前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工する制御手段を備えることを特徴とする複合旋盤装置。
【請求項１】
自動工具交換手段と、
前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、
キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、
前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置の制御方法において、
前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工することを特徴とする複合旋盤装置の制御方法。
【請求項２】
自動工具交換手段と、
前記自動工具交換手段により交換される旋削加工工具が着脱自在に取付けられる工具主軸を有し、かつワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸と直交するとともに水平面と所定角度θ（０＜θ≦９０°）をなす第２軸に沿って移動可能に移動体に対して支持された工具主軸台を備え、
キャレッジベースがベッドに対して第１軸方向に移動可能に設けられるとともに、前記移動体が前記キャレッジベースに対して前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸方向成分を含む方向に移動可能に設けられ、
前記工具主軸が回転制御及び停止保持制御可能に設けられ、前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点を前記第２軸に沿って移動させることによりワークに対して旋削加工する複合旋盤装置において、
前記工具主軸に取付けされた旋削加工工具の切削点が、前記第１軸と直交する水平方向に沿って移動するように、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御して、或いは、前記移動体を第３軸方向成分を含む方向に移動制御するとともに前記工具主軸台を第２軸方向に同時に移動制御をして、前記ワーク主軸に取着されたワークに対して旋削加工する制御手段を備えることを特徴とする複合旋盤装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１０６３３９（Ｐ２０１２−１０６３３９Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４２９０（Ｐ２０１２−５４２９０）
【出願日】平成２４年３月１２日（２０１２．３．１２）
【分割の表示】特願２００７−１３０９９２（Ｐ２００７−１３０９９２）の分割
【原出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【出願人】（０００１１４７８７）ヤマザキマザック株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１２日（２０１２．３．１２）
【分割の表示】特願２００７−１３０９９２（Ｐ２００７−１３０９９２）の分割
【原出願日】平成１９年５月１６日（２００７．５．１６）
【出願人】（０００１１４７８７）ヤマザキマザック株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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