JP6719979B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

従来、開閉可能なチャックを備えた相対的に移動自在な２つの主軸が自由回転状態と回転駆動状態に切り換え自在に設けられ、前記主軸の回転を検出する回転検出手段と、一方の前記チャックの閉作動によって一方の前記主軸で棒材を把持させ、他方のチャックの開状態で他方の前記主軸を相対移動させて、所定の移動位置で前記チャックを閉作動させることによって、前記主軸による前記棒材の把持位置を変更する把持変更手段とを設け、前記把持変更手段によって、前記棒材を順次送りながら加工を行う工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭６３−２７２４０４号公報（第７ページ右下欄第９行目から第９頁左下欄第１３行目、第１２図乃至第１９図参照。）

しかし、前記工作機械は、前記把持変更手段によって、前記棒材を順次送りながら加工を行うため、加工によって棒材が徐々に短くなり、前記チャックの閉作動によって棒材を把持している前記主軸に対して、前記チャックの開状態で相対的に移動する前記主軸が、前記把持位置を変更する際に、前記主軸の把持不良が発生して、加工不良が発生する場合があるという問題点があった。

上記課題を解決するための本発明の工作機械は、開閉可能な第一，第二チャック９，１１を備えた相対的に移動自在な２つの第一，第二主軸２，３が自由回転状態と回転駆動状態に切り換え自在に設けられ、前記主軸２，３の回転を検出する回転検出手段７，８と、前記第二チャックの閉作動によって前記第二主軸で棒材３３を把持させ、前記第一チャックの開状態で前記第一主軸を相対移動させて、所定の移動位置で前記第一チャックを閉作動させることによって、前記主軸２，３による前記棒材３３の把持位置を変更する把持変更手段とを設け、前記把持変更手段によって、前記棒材３３を順次送りながら加工を行う工作機械において、前記把持変更手段によって把持位置が変更された前記第一主軸を自由回転状態に切り換えるとともに、前記第二主軸を回転駆動し、前記第一主軸の回転を検出する前記回転検出手段７によって検出される自由回転状態の前記第一主軸の回転状態に基づいて前記把持位置の変更の際の前記第一主軸の把持不良を検出する把持不良検出手段を設けたことを第１の特徴とする。

第２に、前記棒材３３が、該棒材３３を保持する棒材保持手段３４を介して前記第一主軸２の後端から該第一主軸２に挿入されることを特徴とする。

第３に、前記把持変更手段が、前記棒材保持手段３４が最前進位置Ａに移動した状態で前記第一主軸２側に残る前記棒材３３に対して把持位置の変更を行うことを特徴とする。

第４に、前記棒材保持手段３４が、前記把持変更手段による把持位置の変更に際して、前記棒材３３から脱抜されることを特徴とする。

以上のように構成される本発明の工作機械の構造によると、把持不良を検出する特別なセンサ等を設けることなく、チャックの閉作動によって棒材を把持している主軸に対して、チャックの開状態で相対的に移動する主軸が前記棒材の把持位置を変更する際の把持不良を簡単に検出し、加工不良を防止することができるという効果がある。

前記棒材は、フィンガーチャック等の前記棒材を保持する棒材保持手段を介して一方の前記主軸の後端から該主軸に挿入することができる。

チャックの開状態で相対的に移動する主軸が前記棒材の把持位置を変更する際の把持不良が簡単に検出されるため、前記把持変更手段を、前記棒材保持手段が最前進位置に移動した状態で前記主軸側に残る前記棒材に対して把持位置の変更を行うように構成し、前記棒材保持手段で送ることが容易ではない長さの前記棒材の加工を行うことができる。

なお前記棒材保持手段で送ることが容易ではない長さの前記棒材の加工を行う場合は、前記棒材保持手段を、前記把持変更手段による把持位置の変更に際して、前記棒材から脱抜してもよい。

本発明を適用した自動旋盤の全体の概略を示す平面図である。 本発明の残材加工動作を行う自動旋盤の要部概要図である。 本発明を適用した残材加工動作のフローチャートである。 （Ａ）は残材加工動作における第一主軸の一次後退（ステップ１）から第一主軸の回転検出（ステップ４）までを示す要部の動作図であり、（Ｂ）は残材加工動作におけるフィンガーチャックの後退（ステップ５）から突っ切り加工（ステップ６）までを示す要部の動作図である。 残材加工動作における第二主軸の二次加工（ステップ７）を示す要部の動作図である。 （Ａ）は残材加工動作における第二主軸から加工完了した製品の搬出（ステップ８）を示す要部の動作図であり、（Ｂ）は残材加工動作における一次後退長さ分の一次加工の実行（ステップ９）から第一主軸の二次後退（ステップ１０）までを示す要部の動作図である。 残材加工動作における第一主軸の残材の再把持後の主軸モータの非励磁状態（ＯＦＦ）（ステップ１１）から同期させた両主軸で二次後退長さ分の一次加工の実行（ステップ１４）を示す要部の動作図である。 （Ａ）は残材加工動作における第二主軸の把持位置変更を示す要部の動作図であり、（Ｂ）は残材加工動作における突っ切り加工（ステップ１５）を示す要部の動作図である。 （Ａ）は残材加工動作における第二主軸で一次加工済み製品の二次加工（ステップ１６）を示す要部の動作図であり、（Ｂ）は残材加工動作における加工完了した製品を第二主軸から搬出（ステップ１７）を示す要部の動作図である。 図２に示す残材加工動作のフローチャートにおいて第一主軸の回転が検出されない場合（ステップ１３）に第二主軸によって残材加工を実行するためのサブフローチャートである。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る工作機械である本自動旋盤１は、互いに軸線が平行となるように対向して第一主軸２と第二主軸３とが設けられている。第一主軸２及び第二主軸３は、各々第一主軸台４又は第二主軸台６に回転自在に支持されている。各主軸２，３と各々対応する各主軸台４，６との間に、ビルトインモータ等の公知の主軸モータが設けられている。

各主軸２，３は各々対応する主軸モータによって回転駆動される。各主軸２，３は各々対応する主軸モータの励磁を切ることによって、各主軸モータによる回転駆動可能な回転駆動状態から、自由回転が可能な自由回転状態に切り換えられる。図２に示されるように各主軸２，３に、回転検出手段としてエンコーダ７，８が取り付けられている。各エンコーダ７，８によって各主軸２，３の回転状態が検出される。

第一主軸２及び第二主軸３に、開閉自在に第一チャック９及び第二チャック１１が設けられている。各主軸２，３は、各チャック９，１１によって加工用の材料を着脱自在に把持することができる。第一主軸台４は、第一スライド装置１２に搭載されている。第一スライド装置１２は、第一主軸２の軸線方向となるＺ１方向に沿ったガイドレール１４，１６を備えている。

第一スライド装置１２は、自動旋盤１のベッド１７側に固定されている。第一主軸台４は、第一スライド装置１２を介してＺ１方向に移動自在にベッド１７上に支持されている。第二主軸台６は、第二スライド装置１３に搭載されている。第二スライド装置１３は、第二主軸３の軸線方向となるＺ２方向に沿ったガイドレール１８，１９を備えている。第二スライド装置１３は、第三スライド装置２１に搭載されている。

第三スライド装置２１は、Ｚ２方向に水平方向で直交するＸ２方向に沿ったガイドレール２２，２３を備えている。第三スライド装置２１は、自動旋盤１のベッド１７側に固定されている。第二主軸台６は、第二スライド装置１３及び第三スライド装置２１を介してＺ２方向及びＸ２方向に移動自在にベッド１７上に支持されている。第一主軸２と第二主軸３は、第二主軸台６のＸ２方向への移動によって、互いに軸心が一致するように対向して配置される。

支持台２７が、第一主軸２の前方に、ベッド１７側に固定されて設けられている。互いに直交するＸ１方向及びＹ１方向に移動自在な移動台２５が、支持台２７に設けられている。移動台２５は、Ｘ１方向及びＹ１方向がともにＺ１方向に直交するように配置されている。第一刃物台２６が、移動台２５に取り付けられている。第一主軸２に把持された材料を加工する工具２４が、第一刃物台２６に装着されている。第一刃物台２６は、Ｙ１方向に工具２４を複数装着することができる。

ガイドブッシュ２８が、支持台２７に設けられている。ガイドブッシュ２８は、第一主軸２と同一軸線となるように、第一主軸２と第一刃物台２６との間に配置されている。第二刃物台３１が、第二主軸３の対向側に設けられている。第二刃物台３１は、ベッド１７側に固定されている。第二主軸３に把持される材料を加工する工具２９が第二刃物台３１に複数装着されている。

本自動旋盤１は、第一刃物台２６や両主軸台４，６の移動、両主軸２，３の回転や両チャック９，１１の開閉等の動作を制御する制御装置３２を備えている。両エンコーダ７，８は制御装置３２側に接続されている。長尺の棒材３３が、加工用の材料として、従来公知のバーフィーダ等によって、第一チャック９の開状態で第一主軸２に後方から挿入されて供給される。

前記バーフィーダは、図２に示されるように、棒材３３の後端部が着脱自在に挿入されて棒材を保持する棒材保持手段となるフィンガーチャック３４を備える。棒材３３は、フィンガーチャック３４によって押圧されて第一主軸２に挿入され、第一主軸２から突出し、ガイドブッシュ２８に挿入される。

棒材３３は、第一チャック９の閉作動によって第一主軸２に把持される。本自動旋盤１は、制御装置３２による第一主軸２の回転やＺ１方向への移動、所定の工具２４のＸ１方向への移動等によって、棒材３３のガイドブッシュ２８から突出した端部に対して所定形状の製品を加工する際の一次加工を行うことができる。

第一刃物台２６を制御装置３２による制御でＹ１方向に移動させることによって、加工に応じた所定の工具２４が選択される。制御装置３２は、第二主軸３をＸ２方向及びＺ２方向に移動させることによって、第二チャック１１を開状態とし、ガイドブッシュ２８から突出する棒材３３の端部を第二主軸３に挿入することができる。棒材３３が第一主軸２に把持されて第二主軸３に挿入されると、制御装置３２は、第二チャック１１を閉状態とすることによって、第二主軸３に棒材３３を把持させることができる。

制御装置３２は、予め記憶されたプログラム等に基づいた制御を行うことによって把持変更手段として機能する。制御装置３２は、前記把持変更手段として機能することによって、第一主軸２に把持された状態の棒材３３を、第二チャック１１の閉作動によって第二主軸３に把持させると、第一チャック９を開状態として、第一主軸２をＺ１方向に後退移動させ、第一チャック９を閉作動させることによって、第一主軸２による棒材３３の把持位置を変更することができる。

第一主軸２による棒材３３の把持位置の変更は、例えば第一主軸２側での棒材３３の前記一次加工の完了後に行われる。棒材３３の突っ切り加工が、両主軸２，３によって棒材３３が把持された状態で行われることによって、第一主軸２側で一次加工された製品が材料として第二主軸３に持ち替えられ、第二主軸３に供給される。第二主軸３は、Ｘ２方向及びＺ２方向に移動することによって、第二刃物台３１の工具２９等で、供給された一次加工済みの製品を二次加工することができる。

二次加工が完了した製品は押し出し等によって第二主軸３から搬出される。第一主軸２は、第一主軸２の後退分、棒材３３を順次送りながら、棒材３３に対して順次連続的に加工を行うことができる。第一主軸２による棒材３３の把持位置の変更の際、加工する製品の一次加工長さＬ分、制御装置３２が第一主軸２を後退させることによって、棒材３３に対して順次連続的に前記一次加工が行われる。

図２に示されるように、棒材３３は突っ切り加工毎に順次短くなるため、フィンガーチャック３４は、加工する製品の一次加工長さＬに応じて、第一主軸２に対して前進の限界となる最大前進位置Ａを有する。棒材３３は、フィンガーチャック３４の最大前進位置Ａにおいて、ガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に、フィンガーチャック３４に把持された端部からガイドブッシュ２８から突出する端部までの部分３５が残る（図４（Ｂ）参照）。

棒材３３のガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に残る部分３５の長さより、一次加工長さＬの方が短いと、自動旋盤１は、棒材３３のガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に残る部分３５を材料として製品の加工を行うことができる場合がある。本自動旋盤１は、制御装置３２が、残材加工手段として機能し、棒材３３のガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に残る部分３５を材料として製品の加工を行うように構成されている。

制御装置３２は、予め記憶されたプログラム等に基づいて、図３のフローチャートに従って作動することによって残材加工手段として機能し、第一刃物台２６や両主軸２，３の移動、両主軸２，３の回転等の動作を制御する。

図２に示されるように、フィンガーチャック３４が最大前進位置Ａに達する一次加工が完了すると、残材加工手段は、図３のフローチャートのステップＳ１で、図４（Ａ）に示されるように、一次加工長さＬより短い所定の長さとなる一次後退長さ分第一主軸２を後退（一次後退）させて第一主軸２による棒材３３の把持位置の変更を行う。

フィンガーチャック３４の最大前進位置Ａは、一次後退長さ分の第一主軸２の後退を許容し、第一主軸２の一次加工長さＬ分の後退が許容されない位置に定められる。一次後退長さは、本実施形態では一次加工長さＬの半分（Ｌ／２）に予め定められている。残材加工手段は、ステップＳ１で、前記把持変更手段によって、第一主軸２による棒材３３の把持位置が一次後退長さＬ／２分変更されると、ステップＳ２に進む。

残材加工手段は、ステップＳ２で、両チャック９，１１の閉状態で、第一主軸２の主軸モータを非励磁状態に切り換え、ステップＳ３で、第二主軸３を回転駆動し、第一主軸２のエンコーダ７の出力を検出する。残材加工手段は、ステップＳ４で、エンコーダ７の情報に基づき、第二主軸３の駆動による自由回転状態の第一主軸２の回転を検出すると、第一主軸２による棒材３３の把持が行われていると判断し、ステップＳ５に進む。

残材加工手段は、ステップＳ５で、棒材３３からフィンガーチャック３４を脱抜し、ステップＳ６で、図４（Ｂ）に示されるように、工具２４として突っ切りバイトを選択して突っ切り加工を行う。棒材３３からのフィンガーチャック３４の脱抜は、フィンガーチャック３４の後退や、フィンガーチャック３４を停止させ、第一チャック９の閉状態で第一主軸２をＺ１方向に前進移動させること等によって行うことができる。残材加工手段は、ステップＳ７で、第二主軸３に受け渡されて持ち替えられた一次加工済みの製品３７を、図５に示されるように二次加工し、二次加工完了後、ステップＳ８に進み、加工が完了した製品４０を、図６（Ａ）に示されるように第二主軸３から搬出する。

残材加工手段は、第一主軸２に把持された棒材３３に対して、ステップＳ９で、ステップＳ７及びＳ８と並行して、またはステップＳ８の次に、一次後退長さＬ／２分の一次加工を実行する。一次後退長さＬ／２分の一次加工が完了すると、残材加工手段は、ステップＳ１０で、図６（Ｂ）に示されるように、一次加工長さＬと一次後退長さＬ／２との差分となる二次後退長さ分第一主軸２を後退させて第一主軸２による棒材３３の把持位置の変更を行う。

本実施形態では、二次後退長さは、一次加工長さＬの半分（Ｌ／２）に設定され、第一主軸２は、前記把持変更手段によって二次後退長さ（Ｌ／２）分後退し、棒材３３の把持位置の変更を行う。なお一次後退長さが、一次加工長さＬの半分とは異なる場合は、二次後退長さも一次加工長さＬの半分とは異なり、一次後退長さと二次後退長さとは、互いに加算すると一次加工長さＬとなるように設定される。フィンガーチャック３４がステップＳ５で棒材３３から脱抜されているため、フィンガーチャック３４が第一主軸２の後退の妨げとなることはない。

第一主軸２による棒材３３の把持位置が変更されると、残材加工手段は、ステップＳ１１で、両チャック９，１１の閉状態で、第一主軸２の主軸モータを非励磁状態に切り換え、ステップＳ１２で、第二主軸３を回転駆動し、第一主軸２のエンコーダ７の出力を検出する。

残材加工手段は、ステップＳ１３で、エンコーダ７の情報に基づき、第二主軸３の回転駆動による自由回転状態の第一主軸２の回転を検出すると、第一主軸２による棒材３３の把持が行われていると判断し、ステップＳ１４で、図７に示されるように、両主軸２，３に把持された棒材３３に対して、両主軸２，３の同期回転駆動と、Ｚ１方向及びＺ２方向への同期移動によって、二次後退長さ（Ｌ／２）分残っている一次加工を実行する。

棒材３３に対する一次加工が完了すると、図８（Ａ）に示されるように、把持位置変更手段が、第一チャック９の閉作動による第一主軸２での棒材３３の把持を維持して、第二チャック１１を開状態として、第二主軸３をＺ２方向に前進移動させ、第二チャック１１を閉作動させることによって、第二主軸３による棒材３３の把持位置の変更が行われる。

把持位置変更手段によって第二主軸３による棒材３３の把持位置が変更されると、残材加工手段は、ステップＳ１５で、図８（Ｂ）に示されるように、工具２４として突っ切りバイトを選択して突っ切り加工を行う。残材加工手段は、ステップＳ１６で、第二主軸３に受け渡されて持ち替えられた一次加工済みの製品３７を、図９（Ａ）に示されるように二次加工し、二次加工完了後、ステップＳ１７で、加工が完了した製品４０を、図９（Ｂ）に示されるように第二主軸３から搬出する。

残材加工手段による製品の加工の完了後に、ガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に残る棒材３３が残材３６となる。残材３６は、次に加工する新規の棒材が新材としてバーフィーダから第一主軸２に供給されると、新材によってガイドブッシュ２８の先端から押し出されて排出される。

制御装置３２は、残材加工手段のフローチャートのステップＳ２〜ステップＳ４の動作によって、把持位置変更手段による把持位置の変更の際の第一主軸２の把持不良を検出する把持不良検出手段として機能している。残材加工手段のフローチャートのステップＳ１１〜ステップＳ１３の動作は、制御装置３２が把持不良検出手段として機能し、第一主軸２が二次後退長さ分後退して棒材３３を把持する際の把持不良を検出している。

残材加工手段は、ステップＳ４及びステップＳ１３で、第一主軸２の回転が検出されない場合、第一主軸２による棒材３３の把持不良と判断して、フローを終了する。本自動旋盤１は、残材加工手段によって、フィンガーチャック３４が最大前進位置Ａに達した後、棒材３３のガイドブッシュ２８と第一主軸２との間に残る部分３５を材料として製品の加工を行うため、１本の棒材３３に対する残材を減少させることができる。

本自動旋盤１は、残材加工手段による棒材３３の加工に際して、把持不良検出手段によって、第一主軸２による棒材３３の把持不良を検出するため、誤って把持不良（空チャック）の状態で一次加工を行うという不都合を防止することができ、残材加工手段による棒材３３の加工が安定して行われる。本把持不良検出手段は、把持不良を検出する専用のセンサ等を必要とせず、従来の加工制御に必要なエンコーダ７，８等によって、簡単で容易に、且つ低コストで第一主軸２の把持不良を検出することができる。

ステップＳ１０での第一主軸２の後退後の把持不良検出手段による第一主軸２の把持不良の検出において、ステップＳ１３で第一主軸２の回転が検出されない場合に、図１０に示されるように、ステップＳ１８で、棒材３３を第二主軸３によって回転させ、ステップＳ１９で第二主軸３をＺ２方向に移動させることによって、第一刃物台２６の工具２４で棒材３３に対して二次後退長さ（Ｌ／２）分残っている一次加工を実行するように残材加工手段を構成することができる。

ただし棒材３３が、第二主軸３によって回転が可能な場合に限られ、残材の短縮をはかることができる。前記実施形態では、フィンガーチャック３４の棒材３３からの脱抜は、ステップＳ１での第一主軸２の後退後の把持不良検出手段による第一主軸２の把持不良の検出後、ステップＳ６の突っ切り加工を行う前に実行されるが、フィンガーチャック３４の棒材３３からの脱抜が、ステップＳ１０での第一主軸２の後退後、把持不良検出手段による第一主軸２の把持不良の検出前、あるいは把持不良の検出後に行われるように、残材加工手段を構成することもできる。

１ ・・・ 自動旋盤（工作機械）
２ ・・・ 第一主軸（主軸）
３ ・・・ 第二主軸（主軸）
４ ・・・ 第一主軸台（主軸台）
６ ・・・ 第二主軸台（主軸台）
７ ・・・ エンコーダ（回転検出手段）
８ ・・・ エンコーダ（回転検出手段）
９ ・・・ 第一チャック（チャック）
１１ ・・・ 第二チャック（チャック）
１２ ・・・ 第一スライド装置
１３ ・・・ 第二スライド装置
１４ ・・・ （Ｚ１方向に沿った）ガイドレール
１６ ・・・ （Ｚ１方向に沿った）ガイドレール
１７ ・・・ ベッド
１８ ・・・ （Ｚ２方向に沿った）ガイドレール
１９ ・・・ （Ｚ２方向に沿った）ガイドレール
２１ ・・・ 第三スライド装置
２２ ・・・ （Ｘ２方向に沿った）ガイドレール
２３ ・・・ （Ｘ２方向に沿った）ガイドレール
２４ ・・・ 工具
２５ ・・・ 移動台
２６ ・・・ 第一刃物台
２７ ・・・ 支持台
２８ ・・・ ガイドブッシュ
２９ ・・・ 工具
３１ ・・・ 第二刃物台
３２ ・・・ 制御装置（把持変更手段、残材加工手段、把持不良検出手段）
３３ ・・・ 棒材
３４ ・・・ フィンガーチャック（棒材保持手段）
３５ ・・・ 棒材のガイドブッシュと第一主軸との間に残る部分
３６ ・・・ 残材
３７ ・・・ 一次加工済みの製品
４０ ・・・ 加工が完了した製品
Ａ ・・・ （フィンガーチャックの）最大前進位置
Ｌ ・・・ 一次加工長さ
Ｚ１ ・・・ 第一主軸の軸線方向
Ｚ２ ・・・ 第二主軸の軸線方向
Ｘ１ ・・・ Ｚ１方向に水平方向で直交する方向
Ｘ２ ・・・ Ｚ２方向に水平方向で直交する方向
Ｙ１ ・・・ Ｚ１方向とＸ１方向とに直交する方向

Claims (4)

1. 開閉可能な第一，第二チャック（９，１１）を備えた相対的に移動自在な２つの第一，第二主軸（２，３）が自由回転状態と回転駆動状態に切り換え自在に設けられ、前記主軸（２，３）の回転を検出する回転検出手段（７，８）と、前記第二チャックの閉作動によって前記第二主軸で棒材（３３）を把持させ、前記第一チャックの開状態で前記第一主軸を相対移動させて、所定の移動位置で前記第一チャックを閉作動させることによって、前記主軸（２，３）による前記棒材（３３）の把持位置を変更する把持変更手段とを設け、前記把持変更手段によって、前記棒材（３３）を順次送りながら加工を行う工作機械において、
   前記把持変更手段によって把持位置が変更された前記第一主軸を自由回転状態に切り換えるとともに、前記第二主軸を回転駆動し、前記第一主軸の回転を検出する前記回転検出手段（７）によって検出される自由回転状態の前記第一主軸の回転状態に基づいて前記把持位置の変更の際の前記第一主軸の把持不良を検出する把持不良検出手段を設けた工作機械。
2. 前記棒材（３３）が、該棒材（３３）を保持する棒材保持手段（３４）を介して前記第一主軸（２）の後端から該第一主軸（２）に挿入される請求項１の工作機械。
3. 前記把持変更手段が、前記棒材保持手段（３４）が最前進位置（Ａ）に移動した状態で前記第一主軸（２）側に残る前記棒材（３３）に対して把持位置の変更を行う請求項２の工作機械。
4. 前記棒材保持手段（３４）が、前記把持変更手段による把持位置の変更に際して、前記棒材（３３）から脱抜される請求項３の工作機械。

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