JP5082679B2 - 工作機械システム - Google Patents

Description

この発明は、主軸チャックに把持されて回転するワークに対して工具で加工を施す工作機械と、この工作機械の主軸チャックにワークを搬入するローダとを備えた工作機械システムに関する。

上記工作機械システムにおいて、工作機械例えば旋盤の主軸チャックにローダでワークを搬入する際に、主軸チャックにワークが適正に着座したか否かを確認することが行われている。着座確認手段としては、例えば、主軸チャックの主軸軸心と垂直なロケート面にエア吐出口を設け、このエア吐出口に続くエア供給路の背圧を検出することで、前記ロケート面にワークの先端面が当接しているか否かを判定するエア式のものが多く採用されている（例えば特許文献１）。このような着座確認手段で着座確認を行う場合、先端面に凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられているワークに対しては、着座確認手段とワーク先端面の凸部との位相を合わせる必要がある。また、旋盤等の工作機械において、主軸の回転を停止させた状態で、ドリル等の回転工具により加工する場合も位相合わせが必要となる。従来、この位相合わせは、機外に設けた専用の位相合わせ装置で行うのが一般的であった（例えば特許文献２）。

専用の位相合わせ装置を用いない例としては、例えば特許文献３が挙げられる。この文献に開示されているものは、旋盤の工具選択用タレットに装着された治具本体に、主軸上のワークの端面を押付け可能なワーク押部材を回転および進退自在に取付け、主軸に仮装着したワークの端面に前記ワーク押部材を押し当てて主軸を低速回転させることにより、主軸に設けた位置決め用ストッパがワークの端面に形成された被係合部に係合して位相合わせを行うものである。
特許第３４５６３４１号公報 特開２００３−８０４３５号公報 実開平６−４６８０７号公報

上記従来の位相合わせ方法において、専用の位相合わせ手段を用いる方法は、工作機械およびローダとは別に位相合わせ用の装置が必要であるため、コストが高くつく。また、特許文献３に記載の方法は、ワークの大きさや形状に合わせてワーク押部材を取り替える必要があり、その段取り作業のためにライン停止時間が長引くことがある。

この発明の目的は、機外に専用の装置を装備することなく、工作機械およびローダに設けた簡易な機構により、ワークの位相合わせを正確にかつ素早く行える工作機械システムを提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの位相合わせと併せて、主軸チャックに対するワークの着座確認を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、ワークの位相合わせを正確にかつ素早く行うのに適した制御装置を開示することである。

この発明の工作機械システムは、工作機械と、この工作機械にワークを搬入するローダと、前記工作機械および前記ローダを制御する工作機械システム制御装置とを備える。前記工作機械は、ワークを把持する主軸チャックを有する主軸と、前記主軸チャックに把持されたワークを加工する工具を有する工具台とを備える。前記ワークは、少なくとも片方の端面に凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられたものである。前記主軸チャックは、主軸軸心に対して垂直に設けられ前記ワークの凸部の先端面を当接させてワークを軸方向に位置決めするロケート面を有するロケート部材と、前記ロケート面の主軸軸心から外れた位置に出没自在に設けられ、突出状態で前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合してワークを円周方向に位置決めする係合部材と、この係合部材を突出方向に付勢する付勢部材と、主軸軸心に対して径方向に進退してワークを把持するチャック爪とを備える。なお、前記ワークの凹部は、凸部に対して相対的に凹んだ箇所である。

この構成の工作機械システムによれば、主軸チャックにロケート面を有するロケート部材が設けられているため、ワークの軸方向の位置決めをすることができる。また、ロケート部材のロケート面から出没自在な係合部材が設けられているため、ワークの円周方向の位置決めをすることができる。上記係合部材を付勢部材により突出方向に付勢させたことにより、凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられたワーク端面の形状に良好に対応できる。
上記ワークの位置決めは、ローダにより主軸チャックへワークを搬入するときの一連の動作で行われるため、ワークの主軸チャックへの仮装着等の余分な動作が不要であり、ワークの位置決めを正確にかつ素早く行える。ワーク位置決め用の機構は、ロケート部材、係合部材、および付勢部材からなる簡易な構成であるため、低コストで装備することができる。機外に位置決め用の装置を装備する必要もないため、ラインを停止させずに効率良く工作機械による加工を行える。

この発明において、前記ロケート面に検出部を有しワークが前記ロケート面に着座したか否かを検出する着座確認手段を設け、前記検出部は、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合した状態で、前記ワークの凸部の先端面と対向する位置に配置するのが好ましい。

この構成であると、ワークの円周方向の位置決めをしたとき、着座確認手段の検出部がワークの凸部の先端面と対向する。そのため、そのままの状態で着座確認手段を作動させることにより、主軸チャックに対するワークの着座確認を行える。

前記工作機械および前記ローダを制御する工作機械システム制御装置は、以下の構成とする。すなわち、工作機械システム制御装置は、前記ローダが前記工作機械にワークを搬入するときのローダおよび工作機械の一連の動作を制御する搬入時制御手段を有し、この搬入時制御手段は、前記ローダに、前記ロケート部材のロケート面に前記ワークの凸部の先端面が接するまでワークを主軸チャックに対し搬入させるとともに、前記ローダチャックによるワークの把持を解除して、前記回転支持部材によりワークを回転自在に支持させる搬入時ローダ制御部と、前記回転支持部材がワークを回転自在に支持した状態で、前記主軸を、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に必ず接することとなる所定回転角度だけ回転させる搬入時主軸回転制御部と、この主軸の前記所定角度の回転の後、前記主軸チャックにチャック爪でワークを把持させる搬入時チャック制御部とを有するものとする。

この工作機械システム制御装置によれば、搬入時制御手段の搬入時ローダ制御部により、ローダに、ロケート部材のロケート面にワークの凸部の先端面が接するまでワークを主軸チャックに対し搬入させるとともに、ローダチャックによるワークの把持を解除して、回転支持部材によりワークを回転自在に支持させることで、ワークの軸方向の位置決めをする。また、搬入時制御手段の搬入時主軸回転制御部により、回転支持部材がワークを回転自在に支持した状態で、主軸を、係合部材がワークの凹部の円周方向を向く内面部に必ず接することとなる所定回転角度だけ回転させることで、ワークの円周方向の位置決めをする。そして、搬入時制御手段の搬入時チャック制御部により、主軸が所定角度だけ回転した後、主軸チャックにチャック爪でワークを把持させることで、ワークを軸方向および円周方向に位置決めされた状態で主軸チャックがワークを把持する。

この発明の工作機械システムは、工作機械と、この工作機械にワークを搬入するローダとを備え、前記工作機械は、ワークを把持する主軸チャックを有する主軸と、前記主軸チャックに把持されたワークを加工する工具を有する工具台とを備え、前記ワークは、少なくとも片方の端面に凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられたものであり、前記主軸チャックは、主軸軸心に対して垂直に設けられ前記ワークの凸部の先端面を当接させてワークを軸方向に位置決めするロケート面を有するロケート部材と、前記ロケート面の主軸軸心から外れた位置に出没自在に設けられ、突出状態で前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合してワークを円周方向に位置決めする係合部材と、この係合部材を突出方向に付勢する付勢部材と、主軸軸心に対して径方向に進退してワークを把持するチャック爪とを備えるため、機外に専用の装置を装備することなく、工作機械およびローダに設けた簡易な機構により、ワークの位相合わせを正確にかつ素早く行える。
また、前記工作機械および前記ローダを制御する工作機械システム制御装置を備え、前記ローダは、ワークを把持するローダチャックと、このローダチャックがワークの把持を解除した状態でワークを主軸軸心回りに回転自在に支持する回転支持部材とを有するものであり、前記工作機械システム制御装置は、前記ローダが前記工作機械にワークを搬入するときのローダおよび工作機械の一連の動作を制御する搬入時制御手段を有し、この搬入時制御手段は、前記ローダに、前記ロケート部材のロケート面に前記ワークの凸部の先端面が接するまでワークを主軸チャックに対し搬入させるとともに、前記ローダチャックによるワークの把持を解除して、前記回転支持部材によりワークを回転自在に支持させる搬入時ローダ制御部と、前記回転支持部材がワークを回転自在に支持した状態で、前記主軸を、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に必ず接することとなる所定回転角度だけ回転させる搬入時主軸回転制御部と、この主軸の前記所定角度の回転の後、前記主軸チャックにチャック爪でワークを把持させる搬入時チャック制御部とを有するため、前記工作機械システム制御装置がワークの位相合わせを正確にかつ素早く行うのに適したものとなる。

前記ロケート面に検出部を有しワークが前記ロケート面に着座したか否かを検出する着座確認手段を設け、前記検出部は、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合した状態で、前記ワークの凸部の先端面と対向する位置に配置した場合は、ワークの位相合わせと併せて、主軸チャックに対するワークの着座確認を行える。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１はこの実施形態の工作機械システムを概略的に示す正面図である。工作機械システムは、工作機械１と、この工作機械１に対してワークＷを搬入するローダ１１と、これらの工作機械１およびローダ１１を制御する工作機械システム制御装置５０とでなる。

工作機械１は旋盤からなり、主軸２と工具台５とを備える。主軸２は、その先端にワークＷの一端を把持する主軸チャック３を有し、ベッド７の上に設けられた主軸台４に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。主軸チャック３は、チャック本体３ａに、互いに連動して開閉する複数のチャック爪３ｂを設けたものであり、チャック爪３ｂによりワークＷを把持する。工具台５はタレットとされ、前記主軸チャック３に把持されたワークＷを加工する複数の工具５ａを有する。工具５ａは、例えばバイトや、ドリル等の回転工具である。工具台５は、送り台６を介して主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸心Ｏに直交する水平方向（Ｘ軸方向）とに移動可能とされる。工具台５をＺ軸方向に移動させる駆動源５ｂ（図７）、および工具台５をＸ軸方向に移動させる駆動源５ｃ（図７）は、例えばサーボモータとされる。前記主軸チャック３へはローダ１１によってワークＷの受け渡しが行われる。

ローダ１１は、工作機械１の上方に設置され、直交座標系で駆動されるガントリ式のものである。ローダ１１は、図１および図２に正面図および側面図で示すように、架設レール１２に沿って走行する走行体１３に前後移動台１４を介して昇降ロッド１５を設け、その下端にローダヘッド１６を設けたものである。ローダヘッド１６は、ワークＷを把持するローダチャック１７を有している。ローダチャック１７は、チャック本体１７ａに、互いに連動して開閉する複数のチャック爪１７ｂを設けたものであり、チャック爪１７ｂによりワークＷを把持する。ローダヘッド１６は、Ｘ方向移動駆動源１３ａ（図７）、Ｙ方向移動駆動源１５ａ（図７）、およびＺ方向移動駆動源１４ａ（図７）により、それぞれ主軸軸心Ｏに直交する水平方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）、主軸軸心Ｏに沿う方向（Ｚ軸方向）に移動自在である。各移動駆動源１３ａ，１４ａ，１５ａは例えばサーボモータとされる。

図３は主軸およびローダヘッドの要部の側面図、図４は主軸チャックの正面図、図５はローダチャックの正面図である。なお、主軸チャックの正面図とローダチャックの正面図は互いに逆向きである。
図３および図４において、主軸台４に回転自在に支持された主軸２は中空軸であり、主軸２の後部にはプーリ２１が設けられている。このプーリ２１に掛装された主軸ベルト２２を介して、主軸回転駆動源２２ａ（図７）の回転が主軸２に伝達される。主軸回転駆動源２２ａは、例えばサーボモータである。主軸２が回転することにより、主軸２の先端に設けられた主軸チャック３が回転する。

主軸チャック３の複数のチャック爪３ｂは、それぞれチャック中心に対して連動して径方向に進退可能に主軸チャック３の前面に配置されている。具体的には、チャック爪取付台３ｃが、主軸チャック３のチャック本体３ａに対して径方向に進退自在に設置されており、このチャック爪取付台３ｃにチャック爪３ｂがボルト等で着脱自在に取付けられている。主軸２内には、チャック爪作動軸９が、主軸２の軸心と同心で同軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）に進退自在に設けられている。このチャック爪作動軸９の先端は、チャック本体３ａ内に設けられたリンク機構等の動作変換機構３ｄを介して各チャック爪取付台３ｃに連結されており、チャック爪作動軸９の進退動作が動作変換機構３ｄを介して各チャック爪取付台３ｃに開閉動作として伝達される。チャック爪作動軸９は、主軸チャック開閉装置１０により進退駆動される。主軸チャック開閉装置１０は、例えば油圧シリンダ等からなる。

前記チャック爪作動軸９は中空軸であり、その内部にエア配管２３が設けられ、さらにエア配管２３の内部にクーラント配管２４が設けられている。エア配管２３およびクーラント配管２４の前端部は、主軸チャック３の前側中央の開口を塞ぐ栓部材２５に挿入されている。栓部材２５は、チャック本体３ａに固定されている。栓部材２５には、エア配管２３と栓部材２５の前面とを連通する第１のエア通路２６、およびクーラント配管２４と栓部材２５の前面とを連通する第１のクーラント通路２７が設けられている。第１のクーラント通路２７の前端開口は栓部材２５の前面における主軸軸心Ｏに位置し、第１のエア通路２６の前端開口は栓部材２５の前面における主軸軸心Ｏから外れた位置にある。

主軸チャック３には、前記栓部材２５に固定してロケート部材３０が設けられている。ロケート部材３０は、ワークＷを軸方向に位置決めするためのものであり、主軸軸心Ｏに対して垂直な位置決め用のロケート面３１を有する。この実施形態のロケート面３１は、後述するワークＷの形状に対応させて円環状とされている。チャック爪３ｂは主軸軸心Ｏに対して径方向に進退してワークＷを把持する構成であるため、ロケート部材３０をチャック爪３ｂと干渉させることなく配置できる。

ロケート部材３０には、ワークＷを円周方向に位置決めするための係合部材３２が設けられている。係合部材３２はピン状の部材であり、ロケート部材３０に設けた主軸軸心Ｏの方向を向く収容孔３３に収容されており、一端がロケート面３１における所定の１箇所から出没自在とされている。収容孔３３内に設けた付勢部材３４により、係合部材３２はロケート面３１から突出する側に付勢されている。付勢部材３４としては、例えば圧縮コイルばねを用いることができる。係合部材３２の後端に大径部３２ａが設けられており、この大径部３２ａが収容孔３３の段部３３ａに当たることにより、係合部材３２が一定以上ロケート面３１から突出しないようになっている。

また、ロケート部材３０には、前記第１のエア通路２６とロケート面３１における前記係合部材３２から離れた箇所とを連通する第２のエア通路３５が設けられている。第２のエア通路３５のロケート面３１での開口はエア吐出口３６であり、このエア吐出口３６は着座確認手段３７の検出部となっている。着座確認手段３７は、主軸チャック３にワークＷが適正に着座しているかを確認する手段であり、エア供給装置３８（図７）と、このエア供給装置３８から供給されるエアが通る前記エア配管２３、第１のエア通路２６、第２のエア通路３５等からなるエア供給路と、検出部であるエア吐出口３６と、前記エア供給路の背圧を測定する圧力スイッチ等の圧力計（図示せず）とで構成される。

さらに、ロケート部材３０には、前記第１のクーラント通路２７とロケート面３１より内周側のロケート部材３１前面とを連通する第２のクーラント通路３９が設けられている。加工時には、図示しないクーラント供給装置によりクーラントがクーラント配管２４に供給され、そのクーラントが、第１および第２のクーラント通路２７，３９を通って、主軸チャック３に把持されているワークＷの主軸側端面または貫通孔Ｗｆ（図６参照）内に吐出される。

図３および図５において、ローダチャック１７の複数のチャック爪１７ｂは、主軸チャック３のチャック爪３ｂに対向して、チャック本体１７ａの正面に配置されている。各チャック爪１７ｂは、それぞれチャック中心に対して連動して半径方向に進退可能で、ローダヘッド１６に設けたローダチャック開閉装置１８（図７）の動作が、チャック本体１７ａ内のリンク機構（図示せず）を介して各チャック爪１７ｂに開閉動作として伝達される。ローダチャック開閉装置１８は、例えば油圧シリンダ等からなる。

ローダチャック１７には、チャック爪１７ｂの内周に位置するプッシャープレート４１が設けられている。プッシャープレート４１は、ワーク搬入時にワークＷを前記ロケート部材３０のロケート面３１に押付けるためのもので、支持プレート４２に支持されている。支持プレート４２は、主軸軸心Ｏから３方向に分岐部４２ａが放射状に延びた形状をしており、各分岐部４２ａとチャック本体１７ａとの間に進退・付勢機構４３が設けられている。進退・付勢機構４３は、支持プレート４２に固定して主軸軸心Ｏの方向を向くガイド軸４４を設け、このガイド軸４４の先端をチャック本体１７ａのガイド孔４５に挿入させてあり、前記ガイド軸４４の外周かつ支持プレート４２とチャック本体１７ａ間に圧縮コイルばね４６を介装したものである。これにより、支持プレート４２およびプッシャープレート４１は、チャック本体１７ａに対し主軸軸心Ｏ方向に進退自在かつ主軸チャック３側に付勢されている。

また、プッシャープレート４１の中心部には、ワークＷの貫通孔Ｗｆ（図６参照）に挿入されて、ワークＷを主軸軸心Ｏ回りに回転自在に支持する回転支持部材４７が、プッシャープレート４１と一体に設けられている。前記進退・付勢機構４３によりプッシャープレート４１を主軸チャック３側に付勢する付勢力は、プッシャープレート４１でワークＷを前記ロケート面３１に押付けた状態でワークＷに回転力が加えられた場合に、プッシャープレート４１とワークＷ間の摩擦力で、回転支持部材４７回りにワークＷが回転するのを阻害しない程度とされている。

この工作機械システムで加工されるワークの一例を図６に示す。このワークＷは、中心軸ＷＯを有するリング状の本体部Ｗａの両端面に、それぞれ複数（この例では６）の凸部Ｗｂ，Ｗｃと凹部Ｗｄ，Ｗｅとがワーク中心周りに等間隔で並んで設けられている。凸部Ｗｂ，Ｗｃは円柱状で、その先端面Ｗｂａ，Ｗｃａは中心軸ＷＯに対して垂直である。なお、ワークＷの凹部Ｗｄ，Ｗｅは、凸部Ｗｂ，Ｗｃに対して相対的に凹んだ箇所である。ワークＷの中心部には、中心軸ＷＯの方向に貫通する貫通孔Ｗｆが設けられている。

この工作機械システムを制御する制御装置について、図７と共に説明する。工作機械システム制御装置５０は、工作機械１を制御する工作機械制御装置５１と、ローダ１１を制御するローダ制御装置５２とでなる。各制御装置５１，５２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からなる。工作機械制御装置５１は、加工プログラム５３と、この加工プログラム５３を実行する演算制御部５４とを備える。ローダ制御装置５２は、ローダ制御プログラム５５と、このローダ制御プログラム５５を実行する演算制御部５６とを備える。各演算制御部５４，５６は、中央処理装置およびメモリ等に、プログラマブルコントローラを含めたものを示す。工作機械制御装置５１とローダ制御装置５２とは、互いに情報交換をしている。

工作機械制御装置５１の演算制御部５４は工作機械１の各駆動部に、ローダ制御装置５２の演算制御部５６はローダ１１の各駆動部に、それぞれ出力指令を出す。工作機械１の駆動部は、工具台Ｚ方向移動駆動源５ｂ、工具台Ｘ方向移動駆動源５ｃ、主軸回転駆動源２２ａ、エア供給装置３８、および主軸チャック開閉装置１０である。ローダ１１の駆動部は、Ｘ軸方向移動駆動源１４ａ、Ｙ軸方向移動駆動源１５ａ、Ｚ軸方向移動駆動源１３ａ、およびローダチャック開閉装置１８である。

図８に示すように、工作機械制御装置５１は、加工プログラム５３および演算制御部５４により、一般動作制御部６１と、搬入時主軸回転制御部６２と、着座確認制御部６３と、搬入時チャック制御部６４とが構成されている。また、ローダ制御装置５２は、ローダ制御プログラム５５および演算制御部５６により、搬送・搬出時ローダ制御部６５と、搬入時ローダ制御部６６とが構成されている。そして、搬入時主軸回転制御部６２、着座確認制御部６３、搬入時チャック制御部６４、および搬入時ローダ制御部６６を合わせたものが搬入時制御手段６７となる。搬入時制御手段６７は、ローダ１１が工作機械１にワークＷを搬入するときのローダ１１および工作機械１の一連の制御を行う。

搬入時制御手段６７を構成する制御部から説明する。
搬送時ローダ制御部６６は、Ｚ軸方向移動駆動源１３ａに出力して、主軸軸心Ｏの延長線上に位置するローダチャック１７を主軸チャック３側へ移動させて、前記ロケート部材３０のロケート面３１にワークＷの凸部Ｗｂの先端面Ｗｂａが接するまでワークＷを主軸チャック３に対し搬入させるとともに、ローダチャック開閉装置１８に出力して、ローダチャック１７によるワークＷの把持を解除し、回転支持部材４６によりワークＷを回転自在に支持させるように制御する。

搬入時主軸回転制御部６２は、上記搬送時ローダ制御部６６による制御の後、回転支持部材４７がワークＷを回転自在に支持した状態で、主軸回転駆動源２２ａに出力して、前記主軸２を、前記係合部材３２が前記ワークＷの凹部Ｗｄの円周方向を向く内面部に必ず接することとなる所定回転角度だけ回転させる。ワークＷの凸部（凹部Ｗｄ）の数をｎとした場合、所定回転角度は３６０°／ｎ＋αで表される。αは例えば５°〜１０°である。この実施形態の場合、凸部Ｗｂ（凹部Ｗｄ）の数が６であるため、主軸２の回転角度は６０°以上、例えば６５°〜７０°とする。

着座確認制御部６３は、上記搬入時主軸回転制御部６２による制御の後、エア供給装置３８に出力し、そのときのエア供給路の背圧を圧力計で測定することにより、ロケート部材３０のロケート面３１にワークＷが適正に着座しているか否かを判定するように制御する。すなわち、ワークＷが適正に着座していれば、エア吐出口３６からエアが吐出されないので背圧が高くなり、逆にワークＷが適正に着座しなければ、エア吐出口３６からエアが吐出されるので背圧が低くなる。このことから、背圧を測定することで、ワークＷが適正に着座しているか否かが判定できる。

搬入時チャック制御部６４は、上記着座確認制御部６３による制御で、ワークＷが適正に着座している場合に、主軸チャック開閉装置１０に出力して、主軸チャック３にチャック爪３ｂでワークＷを把持させるように制御する。

工作機械制御装置５１の一般動作制御部６１は、搬入時主軸回転制御部６２、着座確認制御部６３、および搬入時チャック制御部６４による制御以外の工作機械１に関する一般的な制御を行う。具体的には、工具台Ｚ方向移動駆動源５ｂ、工具台Ｘ方向移動駆動源５ｃ、主軸回転駆動源２２ａ、および主軸チャック開閉装置１０に適宜出力して、ワークＷを加工するための主軸２の回転および停止、工具台５のＺ軸方向およびＸ軸方向の移動、加工終了後の主軸チャック３によるワークの開放等の制御を行う。

ローダ制御装置５２の搬送・搬出時ローダ制御部６５は、Ｘ軸方向移動駆動源１４ａ、Ｙ軸方向移動駆動源１５ａ、Ｚ軸方向移動駆動源１３ａ、およびローダチャック開閉装置１８に出力して、所定の素材ワーク置き場からワークＷを主軸軸心Ｏの延長線上まで搬送する制御と、加工されたワークＷを搬出して、所定の製品ワーク置き場まで搬送する制御とを行う。

工作機械システム制御装置５０の制御による工作機械システムの動作を、図９と共に説明する。
まず、搬送・搬出時ローダ制御部６５の制御により、ローダチャック１７が素材ワーク置き場の素材ワークＷを把持して、主軸軸心Ｏの延長線上まで搬送するようにローダ１１が動作する（同図（Ａ））。

次に、搬送時ローダ制御部６６の制御により、ローダチャック１７を主軸チャック３側へ移動させて、ワークＷの主軸チャック３側の凸部Ｗｂの先端面Ｗｂａを主軸チャックロケート部材３０のロケート面３１に当接させる（同図（Ｂ））。このとき、同図（Ｂ）のようにロケート部材３０の係合部材３２がワークＷの凸部Ｗｂと対向する位置にある場合は、係合部材３２は凸部Ｗｂに押されてロケート面３１から没入する。また、係合部材３２がワークＷの凹部Ｗｄと対向する位置にある場合（図示せず）は、係合部材３２はロケート面３１から突出したままとなる。
凸部Ｗｂの先端面Ｗｂａがロケート面３１に当接したなら、ローダチャック１７のチャック爪１７ｂが開いてワークＷを開放する（同図（Ｃ））。ローダチャック１７は、素材ワーク置き場でワークＷを把持する際に、ワークＷによりプッシャープレート４１がチャック本体１７ａ側へ押し込まれた状態となっている。そのため、チャック爪１７ｂが開くと、前記圧縮コイルばね４６の弾性反発力を受けたプッシャープレート４１に押されて、ワークＷがロケート面３１に押付けられる。これにより、ワークＷが軸方向に位置決めされる。

次いで、搬入時主軸回転制御部６２の制御により、主軸２が前記所定回転角度だけ回転する。主軸回転前に係合部材３２がワークＷの凸部Ｗｂおよび凹部Ｗｄのいずれと対向していた場合でも、係合部材３２がワークＷの凹部Ｗｄの円周方向を向く内面部に必ず接する（同図（Ｄ））。これにより、ワークＷが円周方向に位置決めされる。係合部材３２がワークＷの凹部Ｗｄ内面部に接した後は、主軸２の回転によりワークＷが回転支持部材４７周りに空転する。係合部材３２は付勢部材３４により突出方向に付勢されているため、この例のワークＷのように凸部Ｗｂと凹部Ｗｄとがワーク中心周りに並んで設けられたワーク端面の形状に良好に対応できる。

ワークＷが円周方向に位置決めされると、着座確認制御部６３により、前記方法でワークＷの着座確認が行われる。円周方向の位置決めにより、着座確認手段３７の検出部であるエア吐出口３６が必ずワークＷの凸部Ｗｂと対向する位置にあるため、着座確認を正確に行うことができる。

上記着座確認によりワークＷが主軸チャック３に適正に着座していることが確認されたならば、搬入時チャック制御部６４の制御により、チャック爪３ｂが閉じて主軸チャック３がワークＷを把持する（同図（Ｅ））。

以後は、一般動作制御部６１の制御により、ワークＷの加工を行う。加工が終了したなら、主軸チャック３が加工後の製品ワークＷを開放する（同図（Ｆ））。続いて、搬送・搬出時ローダ制御部６５の制御により、主軸チャック３から開放された製品ワークＷをローダチャック１７が把持し、その製品ワークＷを主軸チャック３から搬出して製品ワーク置き場まで搬送する。

この発明の工作機械システムは、搬入時制御手段６７の制御により、ワークＷの軸方向および円周方向の位置決めが、ローダ１１により主軸チャック３へワークＷを搬入するときの一連の動作で行われるため、ワークＷの主軸チャック３への仮装着等の余分な動作が不要であり、ワークＷの位置決めを正確にかつ素早く行える。ワーク位置決め用の機構は、ロケート部材３０、係合部材３２、および付勢部材３４からなる簡易な構成であるため、低コストで装備することができる。機外に位置決め用の装置を装備する必要もない。上記ワーク位置決め用の機構はワークＷに合わせて段取り替えする必要がないため、ラインを長時間停止させずに効率良く工作機械による加工を行える。

この実施形態では、ワークＷが図６に示す形状である場合について説明したが、この発明の工作機械システムは、図６に示す形状に限定せず、少なくとも片方の端面に凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられたワークに適用できる。

この発明の実施形態にかかる工作機械システムを概略的に示す正面図である。 同工作機械システムの主にローダを示す側面図である。 同工作機械システムの要部の一部破断側面図である。 同工作機械システムの主軸チャックの正面図である。 同工作機械システムのローダチャックの正面図である。 ワークの一例の斜視図である。 同工作機械システムの工作機械システム制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同工作機械システム制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 同工作機械システムのワーク搬入時に動作を示す説明図である。

符号の説明

１…工作機械
２…主軸
３…主軸チャック
３ｂ…チャック爪
５…工具台
５ａ…工具
１１…ローダ
１７…ローダチャック
３０…ロケート部材
３１…ロケート面
３２…係合部材
３４…付勢部材
３６…エア吐出口（検出部）
３７…着座確認手段
４１…プッシャープレート
４７…回転支持部材
５０…工作機械システム制御装置
６２…搬入時主軸回転制御部
６３…着座確認制御部
６４…搬入時チャック制御部
６６…搬入時ローダ制御部
６７…搬入時制御手段
Ｏ…主軸軸心
Ｗ…ワーク
Ｗｂ…凸部
Ｗｂａ…先端面
Ｗｄ…凹部

Claims (2)

1. 工作機械と、この工作機械にワークを搬入するローダと、前記工作機械および前記ローダを制御する工作機械システム制御装置とを備えた工作機械システムであって、
   前記工作機械は、ワークを把持する主軸チャックを有する主軸と、前記主軸チャックに把持されたワークを加工する工具を有する工具台とを備え、
   前記ワークは、少なくとも片方の端面に凸部と凹部とがワーク中心周りに並んで設けられたものであり、
   前記主軸チャックは、主軸軸心に対して垂直に設けられ前記ワークの凸部の先端面を当接させてワークを軸方向に位置決めするロケート面を有するロケート部材と、前記ロケート面の主軸軸心から外れた位置に出没自在に設けられ、突出状態で前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合してワークを円周方向に位置決めする係合部材と、この係合部材を突出方向に付勢する付勢部材と、主軸軸心に対して径方向に進退してワークを把持するチャック爪とを備え、
   前記ローダは、ワークを把持するローダチャックと、このローダチャックがワークの把持を解除した状態でワークを主軸軸心回りに回転自在に支持する回転支持部材とを有するものであり、
   前記工作機械システム制御装置は、前記ローダが前記工作機械にワークを搬入するときのローダおよび工作機械の一連の動作を制御する搬入時制御手段を有し、
   この搬入時制御手段は、
   前記ローダに、前記ロケート部材のロケート面に前記ワークの凸部の先端面が接するまでワークを主軸チャックに対し搬入させるとともに、前記ローダチャックによるワークの把持を解除して、前記回転支持部材によりワークを回転自在に支持させる搬入時ローダ制御部と、
   前記回転支持部材がワークを回転自在に支持した状態で、前記主軸を、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に必ず接することとなる所定回転角度だけ回転させる搬入時主軸回転制御部と、
   この主軸の前記所定角度の回転の後、前記主軸チャックにチャック爪でワークを把持させる搬入時チャック制御部と、
   を有する工作機械システム。
2. 前記ロケート面に検出部を有しワークが前記ロケート面に着座したか否かを検出する着座確認手段を設け、前記検出部は、前記係合部材が前記ワークの凹部の円周方向を向く内面部に係合した状態で、前記ワークの凸部の先端面と対向する位置に配置した請求項１記載の工作機械システム。

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