JPH10249605A - ピストンリング加工機の工具干渉防止装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ピストンリングの内面及び外面を同時加工す
る時の相互の工具干渉を防止するピストンリング加工機
の工具干渉防止装置及びその方法を提供する。 【解決手段】 移動可能範囲が制限されたＵ軸と、外面
加工用の工具５を回転軸心に直交する方向に移動させる
Ｘ軸とを回転に同期して制御するピストンリング加工機
の工具干渉防止方法において、Ｕ軸及びＸ軸を同時制御
して切削加工を開始する前に、加工対象のワーク１の加
工データを入力し、予め複数のバイトカートリッジ毎に
記憶した加工可能な最大内径データ及び最小内径データ
のバイトカートリッジデータの内から加工データの内径
長さに適合するデータを選択し、加工データ及び選択さ
れたバイトカートリッジデータに基づいて、適合するバ
イトカートリッジでのＵ軸及びＸ軸の各最大許容ストロ
ーク量を演算し、次にこの各最大許容ストローク量に基
づいて工具干渉の有無を移動開始前にチェックする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンリングの
内面及び外面を同時加工する加工機の内面加工用工具と
外面加工用工具との相互干渉を防止するピストンリング
加工機の工具干渉防止装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのピストンリングは外周が一部
切断されて隙間を有するリング形状をしており、このピ
ストンリングをピストンの上部溝に嵌める時には、前記
隙間部の開きを縮めてシリンダ内に挿入し、この後ピス
トンリングの弾性力によってシリンダ内壁に密着させて
いる。このように、ピストンリングはシリンダ内壁に密
着して密閉性を保持できることが要求されるので、その
内面及び外面の切削加工精度を高くする必要がある。こ
のために、ピストンリングの内面及び外面をＮＣ制御に
よって高精度で切削加工することができる内外面加工機
が数多く提案されている。例えば、特開平８−２４９５
７２号公報にはこのピストンリングような非円形ワーク
の内外面加工機が開示されており、以下、図８に基づい
て従来の内外面の加工方法について説明する。

【０００３】図８は、ピストンリングの内面及び外面を
加工する前の被加工材と加工後のリング形状を表した図
である。同図において、被加工材１はほぼ円筒形状を成
した中空の素材であり、所望のピストンリング溝幅に対
応した所定高さＬ1 の複数のリング材２が積み重ねられ
ている。そして、この被加工材１の円筒軸心方向の両端
面（図示では、上下端面）側に支持装置（図示せず）を
設け、この支持装置によって両端面から被加工材１を所
定の大きさのクランプ力で支持している。さらに、被加
工材１の中空部には内面を切削する工具４とこの工具４
が取着されたボーリングバー９３とが配設されており、
また被加工材１の外側には外面を切削する工具５が配設
されている。被加工材１を前記支持装置によって支持し
た状態で回転軸Ｏを中心に図示で例えば矢印１３方向に
回転させると共に、この回転に同期させて前記工具４と
工具５を矢印１１方向に往復駆動し、かつ、被加工材１
の円筒軸心方向（図示で、例えば矢印１２方向）に駆動
することによって、複数個のリング３が製作される。そ
して、リング３は略ハート形の形状をしているが、その
外周の凹部に相当する部分Ｐが図示しない切断装置によ
って切断され、除去されてピストンリングが完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、上記のようにピ
ストンリングの内面を加工する制御軸においては、ボー
リングバー９３が被加工材１の中空部に挿入された状態
で切削加工を行わなければならないので、ボーリングバ
ー９３が被加工材１と干渉しないようにする必要があ
る。そして、被加工材１を高速回転させ、この回転角度
に完全に同期させて上記内面加工軸を制御しなければな
らないので、このボーリングバー９３の剛性を高くする
必要があり、このためにボーリングバー９３の外径寸法
は所定の剛性が得られるように必然的に大きくなってい
る。この結果、図９に示すように、ボーリングバー９３
の外面と被加工材１の下方の前記支持装置（図示で、下
部ワーク支持手段３３）との距離αに余裕が無く、内面
加工軸の移動可能範囲が非常に狭くなっている。

【０００５】そして、被加工材１の内径及び外径が小さ
いものから大きいものまで様々であっても、外面を加工
する外面加工軸は移動可能範囲が広く、かつ、移動距離
を自由に設定できるので、工具５の交換無しで対応可能
である（通常、パーマネントツールと呼ばれる）。とこ
ろが、内面加工軸は、上述のように移動可能範囲が非常
に狭いので、１種類の工具４だけでは様々な内径の被加
工材１の切削に対応できない。このために、被加工材１
の内径の大きさに対応して工具４のカートリッジ（以
後、バイトカートリッジと呼ぶ）を交換できるようにな
っている。図１０には、このバイトカートリッジの交換
時の作用を説明する図が示されている。図１０(1) では
内径Ｄ1 の被加工材１に対応したバイトカートリッジ６
を装着した場合を示しており、図１０(2) では内径Ｄ1
より大きな内径Ｄ2 の被加工材１に対応したバイトカー
トリッジ６を装着した場合を示している。このように、
バイトカートリッジ６をボーリングバー９３の上端部に
取り付けたときのボーリングバー９３の軸心からバイト
カートリッジ６の刃先までの距離が異なったものを被加
工材１の内径の長さに対応させて所定数の種類だけ準備
することによって、内面加工軸は対応している。そし
て、このバイトカートリッジ６の交換は、予め決められ
た内径の長さとバイトカートリッジ６の種別との対応表
等に従って、段取り替え時に作業者によって行われる。
また、この交換作業後には、作業者はボーリングバー９
３の軸心から交換したバイトカートリッジ６の刃先まで
の距離データを図示しない制御装置に所定の入力スイッ
チ等によって入力するようになっている。

【０００６】しかしながら、作業者がバイトカートリッ
ジ６を交換したときに、上記の刃先までの距離データを
誤って入力ミスする場合があり、この場合には加工中に
工具４と工具５の干渉、あるいは、ボーリングバー９３
の外面と前記下部ワーク支持手段３３の干渉が発生する
可能性がある。これを防止するため、実際に加工開始す
る直前にこの干渉の有無を目視でチェックするために、
内面加工軸及び外面加工軸の送り速度を例えば速度オー
バーライド操作等によって実際の加工時よりも遅くして
チェックしている。ところが、工具４及び工具５の刃
先、あるいは、ボーリングバー９３の外面と下部ワーク
支持手段３３との接触部は本ピストンリング加工機の内
部の奥まった所にあり、さらに、工具４及び工具５の作
業者側前面部に保護用ドア等があるので、その接触が見
え難くなっている。したがって、作業者が非常に確認し
づらく、もし干渉の危険性があるときでも作業者の判断
が遅くなって干渉を防止できないという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、ピストンリングの内面及び外面を同時加
工する時の相互の工具干渉を防止するピストンリング加
工機の工具干渉防止装置及びその方法を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、中空円
筒形のワーク１を円筒軸心方向から支持してこの円筒軸
心の回りに回転させる回転軸と、複数の異なる種別の前
記ワーク１の内径長さに対応して選択され、かつ、ワー
ク１の内面を切削加工するバイトカートリッジ６と、前
記回転軸に同期して制御されて前記バイトカートリッジ
６を前記回転軸心に直交する方向に移動させ、かつ、移
動可能範囲が所定位置に制限されたＵ軸と、前記回転軸
に同期して制御され、かつ、ワーク１の外面を加工する
工具５を前記回転軸心に直交する方向に移動させるＸ軸
とを備え、前記ワーク１の内面及び外面を切削してピス
トンリングを加工するピストンリング加工機の工具干渉
防止装置において、複数の異なる前記バイトカートリッ
ジ６毎に対応させて、加工可能な最大内径データ及び最
小内径データのバイトカートリッジデータ、及びバイト
カートリッジ品番を記憶するバイトカートリッジデータ
記憶手段５２と、切削開始前に、加工対象のワーク１の
内面及び外面の形状を表す加工データを入力する加工ワ
ークデータ入力手段５３と、この加工ワークデータ入力
手段５３によって入力された前記加工データに適合する
バイトカートリッジ６のバイトカートリッジデータ及び
バイトカートリッジ品番を前記バイトカートリッジデー
タ記憶手段５２から選択するカートリッジ選択手段５４
と、前記入力された加工データ及び選択されたバイトカ
ートリッジデータに基づいて、前記適合するバイトカー
トリッジ６を取り付けたときの前記Ｕ軸の機械原点から
のＵ軸最大許容ストローク量ST1 、及び前記Ｘ軸の機械
原点からのＸ軸最大許容ストローク量ST2 を演算する最
大ストローク量演算手段５６と、この算出されたＵ軸最
大許容ストローク量ST1 及びＸ軸最大許容ストローク量
ST2 に基づいて、Ｕ軸及びＸ軸を同時制御して切削加工
を開始する前に前記バイトカートリッジ６と前記工具５
との干渉の有無をチェックするＵ軸／Ｘ軸干渉チェック
手段５７とを備えた構成としている。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、中空円筒
形のワーク１を円筒軸心方向から支持してこの円筒軸心
の回りに回転させ、複数の異なる種別の前記ワーク１の
内径長さに対応して選択されたバイトカートリッジ６を
前記回転軸心に直交する方向に移動させてワーク１の内
面を切削加工し、かつ、移動可能範囲が所定位置に制限
されたＵ軸と、ワーク１の外面を加工する工具５を前記
回転軸心に直交する方向に移動させるＸ軸とを前記ワー
ク１の回転に同期して制御し、前記ワーク１の内面及び
外面を切削してピストンリングを加工するピストンリン
グ加工機の工具干渉防止方法において、Ｕ軸及びＸ軸を
同時制御して切削加工を開始する前に、加工対象のワー
ク１に対応する内面及び外面の形状を表す加工データを
入力し、予め複数の異なる前記バイトカートリッジ６毎
に対応させて記憶した加工可能な最大内径データ及び最
小内径データのバイトカートリッジデータ、及びバイト
カートリッジ品番の内から前記入力した加工データの内
径長さに適合するバイトカートリッジデータ及びバイト
カートリッジ品番を選択し、前記加工データ及び選択さ
れたバイトカートリッジデータに基づいて、前記適合す
るバイトカートリッジ６を取り付けたときの前記Ｕ軸の
機械原点からのＵ軸最大許容ストローク量ST1 、及び前
記Ｘ軸の機械原点からのＸ軸最大許容ストローク量ST2
を演算し、次にこの算出されたＵ軸最大許容ストローク
量ST1 及びＸ軸最大許容ストローク量ST2 に基づく起動
可能範囲内に各移動目標位置が入るか否かによって前記
バイトカートリッジ６と前記工具５との干渉の有無を移
動開始前にチェックする方法としている。

【００１０】請求項１又は２に記載の発明によると、加
工対象ワークの加工すべき内面の内径データ及び外面の
外径データ等の加工データに適合するバイトカートリッ
ジを自動的に選択する。そして、この選択されたバイト
カートリッジに対応するバイトカートリッジデータと前
記加工データとに基づいて、加工対象ワークを切削する
ために必要で、かつ、干渉が無いような内面加工軸（Ｕ
軸）及び外面加工軸（Ｘ軸）の機械原点からの各最大許
容ストローク量を演算し、この最大許容ストローク量に
基づいてＵ軸又はＸ軸の移動開始前に相互の工具干渉が
無いか否かをチェックしている。したがって、移動する
前に干渉が防止されるので、安全性が向上する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
ピストンリング加工機の工具干渉防止方法において、前
記選択されたバイトカートリッジ品番を表示器４４に表
示する方法としている。

【００１２】請求項３に記載の発明によると、前記自動
選択されたバイトカートリッジの品番を表示して作業者
に段取り替えを指示する。これによって、作業者の勘違
い等による選択ミスが無くなり、正しいバイトカートリ
ッジを取り付けることができる。この結果、バイトカー
トリッジと外面加工用工具との相互干渉を無くすことが
できる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３記載の
ピストンリング加工機の工具干渉防止方法において、前
記表示器４４に表示されたバイトカートリッジ品番に基
づいて、作業者がバイトカートリッジ６を交換する方法
としている。

【００１４】請求項４に記載の発明によると、表示され
たバイトカートリッジ品番に基づいて、段取り替え時に
作業者がバイトカートリッジを交換するので、誤って取
り付けることを防止できる。したがって、バイトカート
リッジと外面加工用工具との相互干渉を無くすことが可
能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるピストンリ
ング加工機の工具干渉防止装置及びその方法に関する実
施形態を図１〜図７を参照して説明する。

【００１６】図１は本発明に係わるピストンリング加工
機の一例を表す正面図を示しており、同図に基づいて加
工機の概要構成を説明する。ベッド２１の上部の略中央
後部にコラム２２が設置されており、このコラム２２の
前方にはコラム２２の前面に布設された図示しないガイ
ドレール（例えばボール式リニアガイド等）によって被
加工材１（以後、ワーク１と言う）の円筒軸心方向（Ｚ
軸方向）に移動自在に支承されたＺ軸スライド２５が配
設されている。また、コラム２２の上部には例えばサー
ボモータ等からなるＺ軸モータ２４が配設されており、
このＺ軸モータ２４によってＺ軸スライド２５は上下駆
動されるようになっている。Ｚ軸モータ２４には、Ｚ軸
スライド２５のＺ軸方向の位置を検出する、例えばエン
コーダ等からなるＺ軸位置センサ２６が設けられてい
る。

【００１７】また、Ｚ軸スライド２５内にはワーク１を
クランプして支持する支持装置が配設されており、この
支持装置は、上下方向に離間し、かつ、互いに対向した
位置に配設された上部ワーク支持手段３２と下部ワーク
支持手段３３とから構成されている。この両支持手段は
図示しないギア列等の駆動伝達手段によって同方向へ同
期して回転可能に支承されており、コラム２２の上部に
設置された例えばサーボモータ等からなるＣ軸モータ３
１によって上記駆動伝達手段を介して同期回転されるよ
うになっている。Ｃ軸モータ３１には上部ワーク支持手
段３２及び下部ワーク支持手段３３のＣ軸方向の回転位
置を検出する、例えばエンコーダ等からなるＣ軸位置セ
ンサ３４が設けられている。

【００１８】また、上記上部ワーク支持手段３２は上下
動可能に支承されると共に、Ｚ軸スライド２５の上部に
設けられた図示しない油圧シリンダによって上下移動さ
れるようになっている。この油圧シリンダの伸縮によっ
て、上部ワーク支持手段３２の下部に設けられた上部ク
ランプヘッド３２ａと、下部ワーク支持手段３３の上部
に設けられた下部クランプヘッド３３ａとの間にワーク
１がクランプされる。そして、このＺ軸スライド２５の
前面部には透明なガラス窓を略中央部に有する前面ドア
３６が開閉自在に配設されており、この前面ドア３６に
よって切削加工時の飛散物から作業者を防止している。

【００１９】また、コラム２２のほぼ中間部には、ワー
ク１の外面を加工する外面加工手段７０が配設されてい
る。外面加工手段７０は、先端部に取着された工具５を
支持する工具支持手段７２と、コラム２２に取着される
とともに、前記工具支持手段７２を水平方向で、かつ、
ワーク１に対して接近する又は離れる方向（Ｘ方向）へ
移動可能に案内するＸガイド手段７３と、このＸガイド
手段７３にカバー７４を介して取着された、例えばサー
ボモータ等からなるＸ軸モータ７１と、Ｘ軸モータ７１
の回転力を前記工具支持手段７２の移動方向に伝達する
例えばボールスクリュー等からなる伝達手段７５とを備
えている。また、Ｘ軸モータ７１には、Ｘ軸方向の工具
５の位置を検出する例えばエンコーダ等からなるＸ軸位
置センサ７６が取着されている。そして、このＸ軸モー
タ７１の回転によって、前記工具支持手段７２をＸ方向
に移動して工具５でワーク１の外面を切削加工できるよ
うになっている。

【００２０】さらに、ベッド２１の上部で、かつ、コラ
ム２２の前方には、ワーク１の内面を加工する内面加工
手段９０が配設されている。内面加工手段９０は、ワー
ク１の中空部に配設され、かつ、上端部に取着された工
具４を支持するボーリングバー９３と、このボーリング
バー９３を支持するＵ軸スライド９２と、このＵ軸スラ
イド９２を水平方向で、かつ、ワーク１に対して接近す
る又は離れる方向（Ｕ軸方向）へ移動可能に支持するガ
イドレール９４と、前記Ｕ軸スライド９２をガイドレー
ル９４上でＵ軸方向に駆動する、例えばリニアモータ等
からなるＵ軸モータ９１とを備えている。また、ガイド
レール９４の近傍にはＵ軸スライド９２の位置を検出す
るＵ軸位置センサ９５が設けられており、このＵ軸位置
センサ９５は例えばリニアスケール等で構成されてい
る。また前記ボーリングバー９３の上端部、すなわち、
工具４の位置がワーク１の中空部内に入るように設定さ
れており、Ｕ軸モータ９１を駆動することによって、工
具４でワーク１の内面を切削加工できるようになってい
る。

【００２１】図２は、本発明に係わるピストンリング加
工機の工具干渉防止装置のハード構成ブロック図を示し
ている。ワークデータ入力スイッチ４１は、加工対象の
ワーク１の加工すべき内面及び外面の形状を表す加工デ
ータを入力し、設定するスイッチである。本実施形態に
おいては、この加工データとしては、図３に示すよう
に、外径基準径ＤL 、最大リフト量Ｌ、及び幅寸法Ｔが
設定される。ただし、外径基準径ＤL は外面の最小直径
を表し、最大リフト量Ｌは外面の最大直径と外径基準径
ＤL との差の半分を表し、また、幅寸法Ｔはリング３の
内面と外面との距離、つまり径方向の幅を表している。
このワークデータ入力スイッチ４１は、例えば、上記加
工データの種別を指定するスイッチ、データの数値を入
力するテンキー、ワーク種別を入力するスイッチ、及び
入力されたデータを取り込む書込みスイッチ等から構成
されている。そして、各スイッチ信号は、制御装置５０
に出力されている。

【００２２】また、ワークデータ記憶手段５１はワーク
データ入力スイッチ４１により入力された前記各加工デ
ータを複数の異なるワーク種別毎に予め記憶しておくメ
モリである。ワークデータ記憶手段５１は、例えば半導
体メモリ、フロッピーディスク、又はハードディスク等
から構成されており、ＩＣメモリカード等のように読み
込み装置から抜き差し自在となっているものでもよい。

【００２３】バイトカートリッジデータ記憶手段５２は
複数の異なるバイトカートリッジ６毎の固有データ（以
後、バイトカートリッジデータと言う）を予め記憶して
おくメモリであり、各バイトカートリッジデータはそれ
ぞれのバイトカートリッジ６の品番（識別番号に相当す
る）毎に対応して記憶されている。このバイトカートリ
ッジデータとしては、少なくとも、当該品番のバイトカ
ートリッジ６によって切削可能な最大加工内径及び最小
加工内径が設定されている。バイトカートリッジデータ
記憶手段５２は、前記ワークデータ記憶手段５１と同様
に、例えば半導体メモリ、フロッピーディスク、ハード
ディスク、又はＩＣメモリカード等から構成されてい
る。

【００２４】加工ワーク選択スイッチ４３は、加工対象
となるワークの種別を選択するスイッチであり、例え
ば、ワーク種別に対応するワーク番号を入力するスイッ
チで構成されている。そして、この選択されたワーク種
別に対応するワーク種別信号（例えば、ワーク番号等）
は制御装置５０に出力される。

【００２５】制御装置５０は、本実施形態では加工プロ
グラム作成装置５０ａと加工機制御装置５０ｂからなっ
ている。加工プログラム作成装置５０ａは、例えばマイ
クロコンピュータ等を主体としたコンピュータ装置から
構成されている。この加工プログラム作成装置５０ａは
前記ワークデータ入力スイッチ４１から加工データを入
力したり、あるいは、前記加工ワーク選択スイッチ４３
から入力したワーク種別信号に対応する加工データをワ
ークデータ記憶手段５１内から読み出す。そして、この
入力、あるいは読み出した加工データに基づいて、加工
ワークを切削するための各ＮＣ制御軸（Ｕ軸、Ｘ軸、及
びＺ軸）の基準軌跡データを自動的に作成する。なお、
この基準軌跡データは、各軸のサーボ制御を行うための
所定の周期処理時間毎の各軸の微小移動量データによっ
て表されており、各微小移動量データは所定値以上の大
きな加速度が発生しないように演算される。

【００２６】また、加工プログラム作成装置５０ａは、
前記入力あるいは選択された加工データに基づいて加工
すべき内径の長さ範囲を算出し、この範囲に適合するバ
イトカートリッジデータ及びその品番をバイトカートリ
ッジデータ記憶手段５２から読み出す。さらに、この読
み出したバイトカートリッジデータ及び前記加工データ
に基づいて、後述する算出方法により、内面切削用の工
具４と外面切削用の工具５とが互いに干渉しないよう
な、かつ、前記選択されたワークの切削に最小限必要な
Ｕ軸及びＸ軸のそれぞれの機械原点からの最大許容スト
ローク量を演算する。そして、前記基準軌跡データと、
Ｕ軸及びＸ軸の各最大許容ストローク量と、バイトカー
トリッジデータの品番とは、通信５０ｃによって加工機
制御装置５０ｂに送信される。なお、通信５０ｃは例え
ばシリアル通信、パラレル通信、又はデータＩ／Ｏ通信
等によって構成することができる。

【００２７】加工機制御装置５０ｂは、前記加工プログ
ラム作成装置５０ａと同様に、例えばマイクロコンピュ
ータ等を主体としたコンピュータ装置から構成されてい
る。この加工機制御装置５０ｂは、前記各周期処理毎の
微小移動量データの目標位置が前記入力したＵ軸及びＸ
軸の各最大許容ストローク量に基づく移動可能範囲内に
入っているか否かによって、Ｕ軸とＸ軸とが干渉する可
能性が無いかをチェックし、この結果を表示器４４に表
示する。また、前記バイトカートリッジデータの品番を
表示器４４に表示し、これによって作業者に品番を確認
させると共に、段取り替えの指示を出す。さらに、前記
基準軌跡データに基づいて、本ピストンリング加工機の
サーボ軸駆動手段６０に制御指令を出力し、切削加工を
行う。

【００２８】表示器４４はＵ軸とＸ軸との干渉チェック
結果を表示したり、または、段取り替え時にバイトカー
トリッジデータの品番を表示することができる。この表
示器４４は、例えばＣＲＴ表示器、液晶表示器、ＥＬ表
示器等のグラフィック表示器で構成されたり、あるい
は、ＬＥＤ表示素子等によるキャラクタ表示器及びラン
プ表示器等で構成されている。

【００２９】サーボ軸駆動手段６０は、加工機制御装置
５０ｂからの前記制御指令に基づいて、前述の図１にお
けるＵ軸、Ｘ軸、Ｚ軸及びＣ軸の各軸サーボモータを制
御している。なお、このサーボ軸駆動手段６０は、例え
ば各軸毎のサーボアンプ等から構成されている。

【００３０】図４は、本発明に係わるピストンリング加
工機の工具干渉防止装置を表す機能構成ブロック図を示
している。加工ワークデータ入力手段５３は加工対象ワ
ークの加工データを入力するものであり、この加工デー
タをカートリッジ選択手段５４及び最大ストローク量演
算手段５６に出力する。ここで、この加工ワークデータ
入力手段５３は、例えばワークデータ入力スイッチ４１
であっても、あるいは、加工ワーク選択スイッチ４３及
びワークデータ記憶手段５１の構成によって選択したワ
ーク種別の加工データをワークデータ記憶手段５１から
読み出す入力手段であってもよい。また、加工ワークデ
ータ入力手段５３はこれに限定されず、例えば上位コン
ピュータからの通信によって加工データを入力するよう
にしてもよい。

【００３１】また、バイトカートリッジデータ記憶手段
５２は、前述のように各バイトカートリッジ品番毎に対
応させてバイトカートリッジ６のデータを記憶してい
る。そして、カートリッジ選択手段５４は、前記入力さ
れた加工データに基づいて、その内面の切削加工に適合
するバイトカートリッジ６の品番及びそのバイトカート
リッジデータをバイトカートリッジデータ記憶手段５２
から選択して読み出す。この選択されたバイトカートリ
ッジ６の品番は選択カートリッジ品番表示手段５５に出
力され、また、バイトカートリッジデータは最大ストロ
ーク量演算手段５６に出力される。

【００３２】ここで、上記の適合するバイトカートリッ
ジ６の選択は、次のようにして可能となる。すなわち、
まず前記加工データ内の外径基準径ＤL 、最大リフト量
Ｌ、及び幅寸法Ｔの各データに基づいて、以下の数式１
及び数式２によって加工ワークの内面の最小内径ＤMIN
及び最大内径ＤMAX を求める。

【数１】ＤMIN ＝２（ＤL ／２−Ｔ）

【数２】ＤMAX ＝２（ＤL ／２−Ｔ＋Ｌ） 次に、この求めた最小内径ＤMIN 及び最大内径ＤMAX の
データと加工開始時にワーク１にアプローチする際に必
要なストローク量及び加工終了時にワーク１からの逃げ
に必要なストローク量とを考慮して、加工時に必要なＵ
軸の移動最小内径及び移動最大内径を算出する。そし
て、この移動最小内径及び移動最大内径を満足するよう
な、すなわち、数式「最小加工内径データ≦移動最小内
径」及び数式「移動最大内径≦最大加工内径データ」を
満足するような前記カートリッジデータ内の切削可能な
最小加工内径データ及び最大加工内径データを有するバ
イトカートリッジ６が選択される。このとき、満足する
バイトカートリッジ６が２種類以上ある場合には、例え
ば品番の若いバイトカートリッジ６を選択するようにし
てもよい。

【００３３】最大ストローク量演算手段５６は、上記の
入力したバイトカートリッジデータ及び当該ワーク１の
前記加工データとに基づいて、選択された品番のバイト
カートリッジ６と工具５が干渉しないような、かつ、内
面及び外面を加工データ通りに加工するために許容され
るＵ軸及びＸ軸の最大許容移動範囲（最大許容ストロー
ク量）を演算し、このデータを出力する。ここで、図５
に基づいて、Ｕ軸及びＸ軸の最大許容ストローク量の算
出方法について説明する。いま、ボーリングバー９３の
上端部に上記選択されたバイトカートリッジ６が取り付
けられているものとする。また、機械原点Ｇ1 、Ｇ2 は
各軸移動時に基準となる加工機本体の絶対的な基準位置
とし、例えば、各軸の位置センサがインクリメンタル式
エンコーダの場合には原点復帰完了位置をこの機械原点
として設定できる。このとき、上記のＵ軸最大許容スト
ローク量ST1 は、加工対象ワークの内面の最大内径ｄ1
（前述のように加工データによって求められる）をカバ
ーするような、Ｕ軸の機械原点Ｇ1 からの最大移動距離
として算出することができる。また、上記のＸ軸最大許
容ストローク量ST2 も同様に、加工対象ワークの外面の
最小外径ｄ2 をカバーするような、Ｘ軸の機械原点Ｇ2
からの最大移動距離として算出される。このとき、Ｕ軸
最大許容ストローク量ST1 とＸ軸最大許容ストローク量
ST2 は、Ｕ軸とＸ軸が互いに進入できないような領域Ａ
がワーク１内に存在するように算出される。

【００３４】また、Ｕ軸／Ｘ軸干渉チェック手段５７
は、前記算出されたＵ軸最大許容ストローク量ST1 及び
Ｘ軸最大許容ストローク量ST2 を入力し、この両データ
を基にしてＮＣ制御軸の移動の時に、Ｕ軸とＸ軸の干渉
が無いかをチェックする。すなわち、Ｕ軸及びＸ軸の各
移動目標位置がそれぞれＵ軸最大許容ストローク量ST1
及びＸ軸最大許容ストローク量ST2 によって制限される
範囲内に入っているか否かをチェックしている。そし
て、チェック結果でこの制限される範囲内に入って無い
場合は、エラーメッセージを表示器４４に表示して、作
業者に処置を促すようにしている。さらに、選択カート
リッジ品番表示手段５５は、前記選択されたバイトカー
トリッジ品番を表示器４４に表示し、作業者に段取り替
えを指示する。

【００３５】図６は、本発明に係わるピストンリング加
工機の工具干渉防止のチェック手順を説明するフローチ
ャート例を示している。同図において、各ステップ番号
はＳを付して表している。まず、Ｓ１で（加工ワークデ
ータ入力手段５３）、ワークデータ入力スイッチ４１に
よって加工データが入力される。あるいは、加工ワーク
選択スイッチ４３により入力された加工対象のワーク種
別に対応する加工データがワークデータ記憶手段５１内
から選択される。次に、Ｓ２では（カートリッジ選択手
段５４）この入力あるいは選択された加工データに基づ
いて加工ワークの内面の最小内径ＤMIN 及び最大内径Ｄ
MAX を演算し、この最小内径ＤMIN 及び最大内径ＤMAX
に適合するバイトカートリッジデータをバイトカートリ
ッジデータ記憶手段５２から読み出す。そして、Ｓ３で
（カートリッジ選択手段５４）、この読み出したバイト
カートリッジデータに対応するバイトカートリッジ品番
を読み出す。この後、Ｓ４で（最大ストローク量演算手
段５６）、読み出したバイトカートリッジデータ及び選
択された加工データに基づいて、Ｕ軸最大許容ストロー
ク量ST1 を演算し、さらにＳ５で前記選択された加工デ
ータに基づいてＸ軸最大許容ストローク量ST2 を演算す
る。

【００３６】次に、Ｓ６で（選択カートリッジ品番表示
手段５５）、バイトカートリッジ品番を表示器４４に表
示し、作業者に段取り替えの指示を行う。作業者は、こ
の指示に従ってバイトカートリッジ６を交換する。さら
に、Ｓ７で（Ｕ軸／Ｘ軸干渉チェック手段５７）、前記
算出されたＵ軸最大許容ストローク量ST1 及びＸ軸最大
許容ストローク量ST2 と、Ｕ軸及びＸ軸の各機械原点Ｇ
1 、Ｇ2 の位置データとに基づいて、ＮＣプログラム中
にＵ軸とＸ軸の干渉を起こすような移動命令があるか否
かをチェックし、干渉を起こす移動命令があるときは、
Ｓ８で表示器４４にエラー表示して作業者に処置を促
す。また、Ｓ７で干渉を起こす移動命令が無いときは、
本チェックフローを終了する。

【００３７】なお、上記フローチャートにおいて、Ｓ４
とＳ５、及びＳ６とＳ７の処理は逆であっても構わな
い。また、Ｓ１においては、加工ワーク選択スイッチ４
３により入力したワーク種別に対応して加工データが選
択されているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、加工対象のワーク１の加工データが入力されればよ
い。したがって、例えばワークデータ入力スイッチ４１
により入力した加工データに基づいて、適合するバイト
カートリッジデータを直接バイトカートリッジデータ記
憶手段５２内から選択するようにしてもよい。

【００３８】ここで、上記Ｓ７における干渉チェック方
法について具体的な例を説明する。前記演算されたＵ軸
最大許容ストローク量ST1 及びＸ軸最大許容ストローク
量ST2 は、それぞれＵ軸及びＸ軸の機械原点Ｇ1 、Ｇ2
からの許容最大移動量を示しているから、実際のワーク
１を切削加工する際には、Ｕ軸及びＸ軸のＮＣ制御時の
目標位置がこの許容範囲内で入っているか否かをチェッ
クする必要がある。そして、このチェックを行うタイミ
ングとしては、一つはＵ軸又はＸ軸が移動する毎に直前
に行う方法があり、他に加工開始前にＮＣプログラム中
の全移動命令に対して行う方法がある。ここで、加工開
始前にＮＣプログラム中の全移動命令に対して目標位置
が移動可能範囲（ソフトリミット）内に入っているか否
かのチェックを行う場合、通常のＮＣ機能によるソフト
リミットチェック（例えば、移動前ストアードストロー
クチェック）を流用してもよい。

【００３９】図７は、ＮＣプログラムで移動可能範囲チ
ェックを行う例を示している。図中のシーケンス番号Ｎ
００１ではソフトリミットチェックを行うためのパラメ
ータの入力宣言がされ、これに続いてシーケンス番号Ｎ
００２及びＮ００３では、それぞれＸ軸最大許容ストロ
ーク量ST2 及びＵ軸最大許容ストローク量ST1 がこのパ
ラメータとして設定されている。そして、シーケンス番
号Ｎ００４で上記パラメータ入力終了を宣言し、シーケ
ンス番号Ｎ００５でこのパラメータに基づくソフトリミ
ットチェック（移動前ストアードストロークチェック）
が行われている。すなわち、これ以降のシーケンス番号
のステップに記載された全移動命令に対して、その移動
目標位置が上記設定されたソフトリミット内に入ってい
るか否かをチェックしている。これによって、ＮＣプロ
グラムを実行開始する前にソフトリミットがチェックさ
れ、このチェックの結果で移動目標位置がソフトリミッ
ト以外であればエラーメッセージを表示器４４に出力す
る。このエラーメッセージによってＵ軸とＸ軸の干渉発
生の可能性が判り、したがって、実際にワークを加工す
る前に工具が干渉するのを防止できる。

【００４０】以上説明したように、加工ワークの加工す
べき内面の内径データ及び外面の外径データに適合する
バイトカートリッジ６をバイトカートリッジデータ記憶
手段５２内から自動的に選択し、この選択されたバイト
カートリッジ６の品番を表示して作業者に段取り替えを
指示する。これによって、作業者は正しいバイトカート
リッジ６を取り付けることができる。また、選択された
バイトカートリッジデータと前記加工ワークの内径デー
タ及び外径データとに基づいて、ワーク１を切削するた
めに必要で、かつ、干渉が無いような内面加工軸（Ｕ
軸）及び外面加工軸（Ｘ軸）の各最大許容ストローク量
を求め、この最大許容ストローク量によって、内面加工
軸又は外面加工軸の移動開始前に互いに工具４、５の干
渉が無いか否かをチェックしている。したがって、移動
する前に干渉が防止されるので、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるピストンリング加工機例の正面
図を示す。

【図２】本発明に係わる工具干渉防止装置のハード構成
ブロック図を示す。

【図３】本発明に係わる加工データの説明図である。

【図４】本発明に係わる工具干渉防止装置の機能構成ブ
ロック図を示す。

【図５】本発明に係わる工具干渉防止装置の最大許容ス
トローク量の算出方法の説明図である。

【図６】本発明に係わる工具干渉防止装置の干渉チェッ
クフローチャート例を示す。

【図７】本発明に係わる工具干渉防止装置のＮＣプログ
ラムで干渉チェックを行う例を示す。

【図８】本発明に係わるピストンリングの内外面加工の
説明図を示す。

【図９】従来技術に係わるピストンリング加工機のボー
リングバーとワーク支持手段との距離余裕の説明図であ
る。

【図１０】従来技術に係わるピストンリング加工機の内
面加工軸のバイトカートリッジを交換した時の作用説明
図である。

【符号の説明】

１…被加工材（ワーク）、２…リング材、３…リング、
４、５…工具、６…バイトカートリッジ、１１、１２、
１３…矢印、２１…ベッド、２２…コラム、２４…Ｚ軸
モータ、２５…Ｚ軸スライド、２６…Ｚ軸位置センサ、
３１…Ｃ軸モータ、３２…上部ワーク支持手段、３２ａ
…上部クランプヘッド、３３…下部ワーク支持手段、３
３ａ…下部クランプヘッド、３４…Ｃ軸位置センサ、３
６…前面ドア、４１…ワークデータ入力スイッチ、４３
…加工ワーク選択スイッチ、４４…表示器、５０…制御
装置、５０ａ…加工プログラム作成装置、５０ｂ…加工
機制御装置、５０ｃ…通信、５１…ワークデータ記憶手
段、５２…バイトカートリッジデータ記憶手段、５３…
加工ワークデータ入力手段、５４カートリッジ選択手
段、５５…選択カートリッジ品番表示手段、５６…最大
ストローク量演算手段、５７…Ｕ軸／Ｘ軸干渉チェック
手段、６０…サーボ軸駆動手段、７０…外面加工手段、
７１…Ｘ軸モータ、７２…工具支持手段、７３…Ｘガイ
ド手段、７４…カバー、７５…伝達手段、７６…Ｘ軸位
置センサ、９０…内面加工手段、９１…Ｕ軸モータ、９
２…Ｕ軸スライド、９３…ボーリングバー、９４…ガイ
ドレール、９５…Ｕ軸位置センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空円筒形のワーク(1) を円筒軸心方向
   から支持してこの円筒軸心の回りに回転させる回転軸
   と、複数の異なる種別の前記ワーク(1) の内径長さに対
   応して選択され、かつ、ワーク(1) の内面を切削加工す
   るバイトカートリッジ(6) と、前記回転軸に同期して制
   御されて前記バイトカートリッジ(6) を前記回転軸心に
   直交する方向に移動させ、かつ、移動可能範囲が所定位
   置に制限されたＵ軸と、前記回転軸に同期して制御さ
   れ、かつ、ワーク(1) の外面を加工する工具(5) を前記
   回転軸心に直交する方向に移動させるＸ軸とを備え、前
   記ワーク(1) の内面及び外面を切削してピストンリング
   を加工するピストンリング加工機の工具干渉防止装置に
   おいて、 複数の異なる前記バイトカートリッジ(6) 毎に対応させ
   て、加工可能な最大内径データ及び最小内径データのバ
   イトカートリッジデータ、及びバイトカートリッジ品番
   を記憶するバイトカートリッジデータ記憶手段(52)と、 切削開始前に、加工対象のワーク(1) の内面及び外面の
   形状を表す加工データを入力する加工ワークデータ入力
   手段(53)と、 この加工ワークデータ入力手段(53)によって入力された
   前記加工データに適合するバイトカートリッジ(6) のバ
   イトカートリッジデータ及びバイトカートリッジ品番を
   前記バイトカートリッジデータ記憶手段(52)から選択す
   るカートリッジ選択手段(54)と、 前記入力された加工データ及び選択されたバイトカート
   リッジデータに基づいて、前記適合するバイトカートリ
   ッジ(6) を取り付けたときの前記Ｕ軸の機械原点からの
   Ｕ軸最大許容ストローク量(ST1) 、及び前記Ｘ軸の機械
   原点からのＸ軸最大許容ストローク量(ST2) を演算する
   最大ストローク量演算手段(56)と、 この算出されたＵ軸最大許容ストローク量(ST1) 及びＸ
   軸最大許容ストローク量(ST2) に基づいて、Ｕ軸及びＸ
   軸を同時制御して切削加工を開始する前に前記バイトカ
   ートリッジ(6) と前記工具(5) との干渉の有無をチェッ
   クするＵ軸／Ｘ軸干渉チェック手段(57)とを備えたこと
   を特徴とするピストンリング加工機の工具干渉防止装
   置。
2. 【請求項２】 中空円筒形のワーク(1) を円筒軸心方向
   から支持してこの円筒軸心の回りに回転させ、複数の異
   なる種別の前記ワーク(1) の内径長さに対応して選択さ
   れたバイトカートリッジ(6) を前記回転軸心に直交する
   方向に移動させてワーク(1) の内面を切削加工し、か
   つ、移動可能範囲が所定位置に制限されたＵ軸と、ワー
   ク(1) の外面を加工する工具(5) を前記回転軸心に直交
   する方向に移動させるＸ軸とを前記ワーク(1) の回転に
   同期して制御し、前記ワーク(1)の内面及び外面を切削
   してピストンリングを加工するピストンリング加工機の
   工具干渉防止方法において、 Ｕ軸及びＸ軸を同時制御して切削加工を開始する前に、
   加工対象のワーク(1)に対応する内面及び外面の形状を
   表す加工データを入力し、予め複数の異なる前記バイト
   カートリッジ(6) 毎に対応させて記憶した加工可能な最
   大内径データ及び最小内径データのバイトカートリッジ
   データ、及びバイトカートリッジ品番の内から前記入力
   した加工データの内径長さに適合するバイトカートリッ
   ジデータ及びバイトカートリッジ品番を選択し、前記加
   工データ及び選択されたバイトカートリッジデータに基
   づいて、前記適合するバイトカートリッジ(6) を取り付
   けたときの前記Ｕ軸の機械原点からのＵ軸最大許容スト
   ローク量(ST1) 、及び前記Ｘ軸の機械原点からのＸ軸最
   大許容ストローク量(ST2) を演算し、次にこの算出され
   たＵ軸最大許容ストローク量(ST1) 及びＸ軸最大許容ス
   トローク量(ST2) に基づく起動可能範囲内に各移動目標
   位置が入るか否かによって前記バイトカートリッジ(6)
   と前記工具(5) との干渉の有無を移動開始前にチェック
   することを特徴とするピストンリング加工機の工具干渉
   防止方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のピストンリング加工機の
   工具干渉防止方法において、 前記選択されたバイトカートリッジ品番を表示器(44)に
   表示することを特徴とするピストンリング加工機の工具
   干渉防止方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載のピストンリング加工機の
   工具干渉防止方法において、 前記表示器(44)に表示されたバイトカートリッジ品番に
   基づいて、作業者がバイトカートリッジ(6) を交換する
   ことを特徴とするピストンリング加工機の工具干渉防止
   方法。