JP2017042831A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ローディング機構部によってワークを主軸に着脱する動作を、より短縮した時間で実行可能な工作機械を提供する。【解決手段】主軸１６、刃物台１２、主軸１６を中心軸に沿った第１軸方向に進退させる第１軸送り機構１４、及び主軸１６と刃物台１２とを第１軸に垂直な第２軸方向に相対移動させる第２軸送り機構１８を備えた加工機構部１０と、授受位置において主軸１６との間でワークの授受を行う機構であって、ワークを保持する保持部３３，３４、保持部３３，３４を第１軸と直交する第３軸方向に移動させて、授受位置に位置決めする第３軸送り機構３５を備えたローディング機構部３０と、数値制御装置５０とを備える。数値制御装置５０は、第１軸送り機構１４により主軸１６を授受位置に向けて移動させる動作と、第３軸送り機構３５により保持部３３，３４を授受位置に位置決めする動作とを、少なくとも、その一部を重複して実行させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを保持して回転させる主軸を具備した加工機構部と、前記主軸との間でワークの授受を行うローディング機構部とを備えた工作機械に関する。

上述した工作機械として、従来、例えば、実開平１−７１００３号公報（下記特許文献１）に開示される工作機械が知られている。この工作機械は、２主軸旋盤と、この２主軸旋盤との間でワークの授受を行うローダ装置とから構成される。

前記２主軸旋盤は、軸線同士が水平面内で平行になるように配設された左右２つの主軸を備えており、その端部にはそれぞれチャックが取り付けられ、このチャックによってワークが把持されるようになっている。また、並設された２つの主軸の両外側には、それぞれ各主軸に対応して、主軸軸線に沿った方向（所謂Ｚ軸方向）、及び水平面内で主軸軸線と直交する方向（所謂Ｘ軸方向）に移動可能になった工具タレットが設けられており、当該工具タレットがそれぞれ前記Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動することで、これに取り付けられた工具により、対応する主軸に装着されたワークが加工される。

前記ローダ装置は、前記２主軸旋盤の直上位置に設けられ、該旋盤の正面に平行して左右に走行する第１スライド部材と、この第１スライド部材に設けられ、その走行方向と直角且つ水平方向に前後進する第２スライド部材と、当該第２スライド部材から垂下し、下端にローダチャックを備えるとともに、上下動可能に設けられたローダチャックアームとからなる。

前記ローダチャックは、相互に直交する垂直面及び水平面にそれぞれワーク把持用のチャックを備えるとともに、チルド機構によって、水平面（又は垂直面）に対して４５度に設定された回転軸を中心に回転可能となっており、１８０度回転することで、一方のチャックが垂直になって主軸のチャックと対向するとともに、他方のチャックが水平になって、下方を向くようになっている。

また、前記主軸の上方には、固定チャックと、１８０度旋回することによってこの固定チャックと対向する旋回チャックとからなる表裏反転装置が設けられており、正面から見て左側の主軸の上方に前記固定チャックが設けられ、右側のチャックに旋回チャックが設けられている。

斯くして、このように構成されたローダ装置は、上記特許文献１にはあまり詳しく記載されていないものの、以下のように動作する。

１．搬入ワークの把持動作
第１スライド部材及び第２スライド部材によりローダチャックアームを２次元平面内で移動させて、搬入位置に位置決めされたワークの上方位置に、ローダチャックを位置決めした後、ローダチャックアームを降下させ、ついで、ローダチャックの水平状態にあるチャック（これを「第１チャック」という）によってワークを把持した後、ローダチャックアームを元の位置に上昇させる。以上の動作によって、第１チャックに搬入ワークを把持する。尚、前記搬入位置には、適宜搬入装置によってワークが搬入される。

２．左側の主軸（左主軸）に対するワークの着脱動作
次に、第１スライド部材及び第２スライド部材によりローダチャックアームを２次元平面内で移動させた後、当該ローダチャックアームを降下させて、ローダチャックの垂直状態にあるチャック（これを「第２チャック」という）を左主軸に対向させる。ついで、第２スライド部材によりローダチャックアームを左主軸に接近させて、左主軸のチャックに把持された半加工ワークを第２チャックに引き渡した後、第２スライド部材によりローダチャックアームを左主軸から離反させ、この後、ローダチャックのチルド機構により、搬入ワークを把持した第１チャックを垂直状態にするとともに、半加工ワークを把持した第２チャックを水平状態にする。ついで、第２スライド部材により再度ローダチャックアームを左主軸に接近させて、第１チャックに把持された搬入ワークを左主軸のチャックに引き渡した後、第２スライド部材によりローダチャックアームを左主軸から離反させ、この後、ローダチャックアームを上昇させる。以上の動作によって、左主軸のチャックに把持された半加工ワークと、ローダチャックの第１チャックに把持されたワークとを交換する。

３．表裏反転装置による表裏反転動作
次に、ローダチャックのチルド機構により、半加工ワークを把持した第２チャックを垂直状態にするとともに、第１チャックを水平状態にする。尚、このとき、第２チャックは、表裏反転装置の固定チャックと対向している。ついで、第２スライド部材によりローダチャックアームを固定チャックに接近させて、第２チャックに把持された半加工ワークを固定チャックに引き渡し後、第２スライド部材によりローダチャックアームを固定チャックから離反させる。この後、旋回チャックが１８０度旋回することによって、固定チャックから旋回チャックに半加工ワークを引き渡し、しかる後、旋回チャックを１８０度復動旋回させて原位置に戻す。以上の動作によって、半加工ワークの表裏が反転される。

４．半加工ワークの把持動作
次に、第１スライド部材によりローダチャックアームを右側にシフトさせて、第２チャックを旋回チャックと対向させた後、第２スライド部材によりローダチャックアームを旋回チャックに接近させて、当該旋回チャックに把持された半加工ワークを第２チャックに引き渡す。ついで、第２スライド部材によりローダチャックアームを旋回チャックから離反させた後、ローダチャックのチルド機構により、半加工ワークを把持した第２チャックを水平状態にするとともに、第１チャックを垂直状態にする。以上の動作により、半加工ワークが第２チャックに引き渡される。

５．右側の主軸（右主軸）に対するワークの着脱動作
次に、ローダチャックアームを降下させて、第１チャックを右主軸に対向させた後、第２スライド部材によりローダチャックアームを右主軸に接近させて、右主軸のチャックに把持された加工済ワークを第１チャックに引き渡す。ついで、第２スライド部材によりローダチャックアームを右主軸から離反させた後、ローダチャックのチルド機構により、半加工ワークを把持した第２チャックを垂直状態にするとともに、加工済ワークを把持した第１チャックを水平状態にする。しかる後、第２スライド部材により再度ローダチャックアームを右主軸に接近させて、第２チャックに把持された半加工ワークを右主軸のチャックに引き渡した後、第２スライド部材によりローダチャックアームを右主軸から離反させ、この後、ローダチャックアームを上昇させる。以上の動作によって、右主軸のチャックに把持された加工済ワークと、ローダチャックの第２チャックに把持された半加工ワークとを交換する。尚、第１チャックに把持された加工済ワークは、この後、ローダ装置の適宜動作によって、適宜排出位置に排出される。

以上のように、この従来の工作機械によれば、２つの主軸のチャックにそれぞれ把持されたワークが、ローダ装置によって自動的に着脱され、加工の自動化が実現される。

実開平１−７１００３公報

ところで、工作機械の分野では、生産コストの低減化を図るべく、常に、加工時間の短縮化が求められている。したがって、上述した従来の工作機械においても、２主軸旋盤の加工時間は勿論のこと、ローダ装置によって実行されるワーク着脱動作についても、更なる時間短縮が求められている。そして、本発明者によれば、上述した従来の工作機械において、その着脱動作に更なる改善の余地が見出された。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ローディング機構部によりワークを主軸に着脱する動作を、従来に比べて、より短縮した時間で実行可能な工作機械の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、ワークを保持して中心軸を中心に回転させる主軸、工具を保持する刃物台、前記主軸をその前記中心軸に沿った第１軸に沿って進退させる第１軸送り機構、並びに、前記主軸と刃物台とを前記第１軸と直交する第２軸に沿って相対的に移動させる第２軸送り機構を備えた加工機構部と、
前記主軸を前記第１軸に沿って進出させた授受位置において、該主軸との間で前記ワークの授受を行うローディング機構部であって、前記ワークを保持する保持部、並びに、該保持部を前記第１軸と直交する第３軸方向に移動させて、前記授受位置に位置決めする第３軸送り機構を備えたローディング機構部と、
少なくとも前記第１軸送り機構、第２軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御する数値制御装置とを備えて構成され、
前記数値制御装置は、前記主軸とローディング機構部との間で前記ワークの授受を行うための動作であって、前記第１軸送り機構により前記主軸を前記授受位置に向けて移動させる動作と、前記第３軸送り機構により前記保持部を前記授受位置に位置決めする動作とを、少なくとも、その一部を重複して実行させるように構成された工作機械に係る。

この工作機械によれば、数値制御装置により第１軸送り機構を数値制御して、主軸を第１軸に沿って進退させるとともに、第２軸送り機構を数値制御して、主軸と刃物台とを第２軸に沿って相対的に移動させることにより、主軸に保持されたワークが、刃物台に保持された工具によって加工される。

そして、同じく数値制御装置により第１軸送り機構を数値制御して、主軸を第１軸方向の授受位置に進出させるとともに、当該数値制御装置によって第３軸送り機構を数値制御して、ローディング機構部の保持部を授受位置に移動させ、主軸と保持部との間でワークの授受を行う。

その際、数値制御装置は、第１軸送り機構を制御して、主軸を授受位置に向けて移動させる動作と、第３軸送り機構を制御して、保持部を授受位置に位置決めする動作とを、少なくとも、その一部が重複するように実行させる。

上述した従来の工作機械では、ローダ装置のローダチャックアームを降下させた後に、ローダチャックを主軸に接近させるようにしており、降下動作と接近動作とが別々に独立して実行されるのに対し、本発明に係る工作機械では、上記のように、主軸の第１軸に沿った移動と、保持部の第３軸に沿った移動とが、一部重複して同時に実行されるので、当該動作時間を短縮することができ、ひいては、当該工作機械を用いた生産コストを低減することができる。

本発明において、前記第１軸は水平に設けられ、且つ前記第３軸は垂直に設けられ、
更に、前記ローディング機構部は、前記第３軸に沿って並設された二つの前記保持部を備えるとともに、
前記数値制御装置は、前記第３軸送り機構の動作を制御して、前記保持部の一つを選択的に前記授受位置に位置決めするように構成されていても良い。

このように構成されたローディング機構部によれば、一方の保持部に交換用のワークを保持した状態で、まず、第１軸送り機構及び第３軸送り機構により、他方の保持部と主軸との間で授受動作を行わせて、主軸に保持された加工済みのワークを前記他方の保持部に引き渡し、次に、再度、第１軸送り機構及び第３軸送り機構により、前記一方の保持部と主軸との間で授受動作を行わせて、主軸に新たなワークを保持させる。

このように、この構成のローディング機構部によれば、主軸に保持された加工済みのワークの取り外しと、新たなワークの主軸への装着とを、より少ない動作によって実行することができるので、主軸に対してワークを着脱する動作時間をより短縮することができ、ひいては、当該工作機械を用いた生産コストをより低減することができる。

また、本発明において、前記第１軸は水平に設けられ、且つ前記第３軸は垂直に設けられ、
更に、前記ローディング機構部は、前記第１軸と直交する水平な第４軸に沿って並設された二つの前記保持部を備えるとともに、前記保持部を、前記第４軸に沿って移動させる第４軸送り機構を備えてなり、
前記数値制御装置は、前記第３軸送り機構及び第４軸送り機構の動作を制御して、前記保持部の一つを選択的に前記授受位置に位置決めするように構成されていても良い。

このように構成されたローディング機構部によれば、一方の保持部に交換用のワークを保持した状態で、まず、第４軸送り機構により、二つの保持部を第４軸に沿って移動させて、前記他方の保持部を前記主軸と対向可能な位置に位置決めし、ついで、第１軸送り機構及び第３軸送り機構により、前記他方の保持部と主軸との間で授受動作を行わせて、主軸に保持された加工済みのワークを他方の保持部に引き渡す。

次に、再度、第４軸送り機構により、二つの保持部を第４軸に沿って移動させて、前記一方の保持部を前記主軸と対向可能な位置に位置決めし、ついで、第１軸送り機構及び第３軸送り機構により、前記一方の保持部と主軸との間で授受動作を行わせて、主軸に新たなワークを保持させる。

斯くして、この構成のローディング機構部によっても、主軸に保持された加工済みのワークの取り外しと、新たなワークの主軸への装着とを、より少ない動作によって実行することができるので、主軸に対してワークを着脱する動作時間をより短縮することができ、ひいては、当該工作機械を用いた生産コストをより低減することができる。

また、本発明において、前記数値制御装置は、単一のＣＰＵを備えて構成され、ワーク授受用の動作プログラムを前記ＣＰＵにより処理して、前記加工機構部の第１軸送り機構、及びローディング機構部の第３軸送り機構を同時に数値制御するように構成されていても良い。

このようにすれば、前記加工機構部の第１軸送り機構、及びローディング機構部の第３軸送り機構を同時に数値制御する際に、両動作間でタイミングを合わせる処理などを、無駄時間を極力排除した状態で、迅速に実行することができる。

また、本発明において、前記数値制御装置は、ワーク原点を基準にしたワーク座標系の位置指令を含む加工プログラムを実行して、前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を、機械原点を基準にした機械座標系で数値制御する際には、前記ワーク原点と機械原点との差を補償するワークオフセット量を用いて前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を数値制御し、
前記機械座標系の位置指令を含む前記ワーク授受用動作プログラムを実行して、前記第１軸送り機構及び第３軸送り機構を前記機械座標系で数値制御する際には、前記ワークオフセット量を用いないで、前記第１軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御するように構成されていても良い。

一般的に、数値制御装置は、数値制御対象である第１軸送り機構、第２軸送り機構及び第３軸送り機構を制御する際には、機械原点を基準にした機械座標系でそれぞれを数値制御する。一方、加工機構部における加工は、ワーク原点を基準にしたワーク座標系の位置指令を含む加工プログラムを用いて実行される。このため、数値制御装置は、加工プログラムに従って、前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を数値制御する際には、前記ワーク原点と機械原点との差を補償するワークオフセット量を用いて前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を数値制御する。

他方、加工機構部の第１軸送り機構及びローディング機構部の第３軸送り機構の動作によって実現される、ローディング機構部の保持部と主軸との間のワーク授受動作は、前記機械座標系の位置指令を含むワーク授受用動作プログラムを用いて実行される。したがって、このワーク授受用動作プログラムを実行して前記第１軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御する際に、前記ワークオフセット量を用いた制御が維持されると、前記主軸と保持部との位置関係を正確に制御することができない。

そこで、本発明では、機械座標系の位置指令を含むワーク授受用動作プログラムを実行して、第１軸送り機構及び第３軸送り機構を機械座標系で数値制御する際には、ワークオフセット量を用いないで、第１軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御するようにしている。尚、通常、前記加工プログラムとワーク授受用動作プログラムとは、連続的に繰り返して実行されるため、ワーク授受用動作プログラムを実行する際には、ワークオフセット量を用いない処理を特に実行する必要があるのである。

そして、ワークオフセット量を用いない処理を行うための具体的な態様としては、前記数値制御装置が、予め設定されたパラメータに基づいて、前記ワークオフセット量を適用するか否かを決定するように構成され、該パラメータの設定により、前記ワーク授受用動作プログラムの実行時には、前記ワークオフセット量を適用しないように構成された態様を挙げることができる。

また、他の態様としては、前記数値制御装置が、プログラム中に含まれる、前記ワークオフセット量を適用するか否かを定義する指令に従って、前記ワークオフセット量を適用するか否かを決定するように構成された態様を挙げることができる。

以上のように、本発明に係る工作機械では、主軸の第１軸に沿った移動と、保持部の第３軸に沿った移動とが、一部重複して同時に実行されるので、それぞれの動作を独立して別々に実行するように構成された従来の工作機械に比べて、一連の動作時間を短縮することができ、ひいては、当該工作機械を用いた生産コストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械を示した斜視図である。 図１に示した工作機械の矢視Ａ方向の側面図である。 図１に示した工作機械の矢視Ｂ方向の側面図である。 図１に示した工作機械の正面図である。 本実施形態に係る数値制御装置を示したブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、上記図面を参照しながら説明する。

１．工作機械の構成
まず、本例の工作機械の構成について説明する。図１乃至図５に示すように、本例の工作機械１は、加工機構部１０、ローディング機構部３０及び数値制御装置５０から構成される。以下、各部について説明する。

［加工機構部］
前記加工機構部１０は、ベッド１１と、このベッド１１上に配設された往復台１３と、この往復台１３の前面に配設された主軸ヘッド１５と、水平な中心軸を中心として回転自在に前記主軸ヘッド１５に保持された主軸１６と、この主軸１６の前端面に装着された主軸チャック１７と、主軸チャック１７の前方に、当該主軸チャック１７に対峙するように、前記ベッド１１に配設されたタレット１２とを備えている。

前記往復台１３は、前記ベッド１１上に設けられた第１軸送り機構１４によって、前記主軸１６の中心軸と平行なＺ軸に沿って移動し、また、前記主軸ヘッド１５は、前記往復台１３の前面に配設された第２軸送り機構１８によって、前記Ｚ軸と直交する鉛直方向のＸ軸に沿って移動する。

尚、前記第１軸送り機構１４は、前記ベッド１１上に前記Ｚ軸に沿って配設されたボールねじ（図示せず）と、このボールねじ（図示せず）に螺合するとともに、前記往復台１３に固着されるボールナット（図示せず）と、当該ボールねじ（図示せず）を駆動する第１軸サーボモータ１４ａと、前記ベッド１１上に配設され、前記往復台１３の前記Ｚ軸に沿った移動を案内する第１軸案内部１４ｂとを備え、前記第１軸サーボモータ１４ａによって、前記ボールねじ（図示せず）を回転させることで、前記往復台１３がＺ軸に沿って移動する。

同様に、前記第２軸送り機構１８は、前記往復台１３の前面に前記Ｘ軸に沿って配設されたボールねじ（図示せず）と、このボールねじ（図示せず）に螺合するとともに、前記主軸ヘッド１５に固着されるボールナット（図示せず）と、当該ボールねじ（図示せず）を駆動する第２軸サーボモータ１８ａと、前記往復台１３の前面に配設され、前記主軸ヘッド１５の前記Ｘ軸に沿った移動を案内する第２軸案内部１８ｂと備え、前記第２軸サーボモータ１８ａによって、前記ボールねじ（図示せず）を回転させることで、前記主軸ヘッド１５がＸ軸に沿って移動する。

また、前記主軸１６は、前記主軸ヘッド１５に内蔵された主軸モータ（図示せず）によって回転し、前記主軸チャック１７には、ワークが把持される。また、前記タレット１２には、適宜工具が装着されている。

［ローディング機構部］
前記ローディング機構部３０は、前記Ｚ軸及びＸ軸の双方に直交するＹ軸方向に沿って、所定間隔を空けて並設された第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４と、この第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４を支持する支持台３２と、支持台３２を支持する移動台３１と、この移動台３１の前面に設けられて、前記支持台３２を前記Ｘ軸に沿った方向に移動させる第３軸送り機構３５と、前記移動台３１を前記Ｙ軸に沿った方向に移動させる第４軸送り機構３６とを備えている。

前記第３軸送り機構３５は、前記移動台３１の前面に前記Ｘ軸に沿って配設されたボールねじ（図示せず）と、このボールねじ（図示せず）に螺合するとともに、前記支持台３２に固着されるボールナット（図示せず）と、当該ボールねじ（図示せず）を駆動する第３軸サーボモータ３５ａと、前記移動台３１の前面に配設され、前記支持台３２の前記Ｘ軸に沿った移動を案内する第３軸案内部３５ｂとを備え、前記第３軸サーボモータ３５ａによって、前記ボールねじ（図示せず）を回転させることで、前記支持台３２がＸ軸に沿って移動する。

また、前記第４軸送り機構３６は、前記Ｙ軸に沿って配設された走行レールを有し、前記移動台３１の前記Ｙ軸に沿った移動を案内する第４軸案内部３６ｂと、前記走行レールに沿って配設されたラック３６ｃと、前記移動台３１に設けられて、前記ラック３６ｃと噛合するピニオンギア（図示せず）と、このピニオンギア（図示せず）を駆動する第４軸サーボモータ３６ａとを備えており、第４軸サーボモータ３６ａによってピニオンギア（図示せず）を駆動することで、前記移動台３１がＹ軸方向に移動する。

［数値制御装置］
前記数値制御装置５０は、単一のＣＰＵの他、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスクなどのハードウエアから構成され、これらのハードウエアによって、図５に示すような、プログラム記憶部５１、プログラム解析部５２、位置指令部５３、第１軸制御部５４、第２軸制御部５５、第３軸制御部５６、第４軸制御部５７、工具オフセット記憶部５８、ワークオフセット記憶部５９及びパラメータ記憶部６０といった各機能部が形成される。

前記プログラム記憶部５１は、前記加工機構部１０による加工を実行するための加工プログラムや、前記ローディング機構部３０と主軸チャック１７との間におけるワーク授受動作を実行するためのワーク授受用動作プログラムを記憶する機能部である。

尚、加工プログラムは、その位置指令がワーク原点を基準にしたワーク座標系の指令となっており、一方、ワーク授受用動作プログラムは、その位置指令が機械原点を基準にした機械座標系の指令となっている。また、ワーク授受用動作プログラムは、加工プログラムのサブプログラム（サブルーチン）として動作するものであり、例えば、加工プログラムは、加工開始前のブロックにおいて、当該ワーク授受用動作プログラムを起動させるためのコードを含んでいる。

また、前記工具オフセット記憶部５８は、前記タレット１２に装着された各工具について、その工具長に応じて設定されるオフセット量を記憶する機能部である。

また、前記ワークオフセット記憶部５９は、ワークオフセット量を記憶する機能部である。尚、ワークオフセット量は、ワーク原点を基準にしたワーク座標系の位置指令を含むプログラムを実行して、機械原点を基準にした機械座標系で所定の駆動部を数値制御する際に、ワーク原点と機械原点との差を補償するものである。

また、前記パラメータ記憶部６０は、各種パラメータを記憶する機能部であり、本例では、特に、ワークオフセットを考慮した制御を実行するか否がパラメータとして記憶されており、加工プログラムを実行する際にはワークオフセットの使用がＯＮの設定となり、ワーク授受用動作プログラムを実行する際のワークオフセットの使用はＯＦＦの設定となっている。即ち、加工プログラムを実行する際にはワークオフセットを使用し、ワーク授受用動作プログラムを実行するにはワークオフセットを使用しないパラメータ設定となっている。

前記プログラム解析部５２は、前記プログラム記憶部５１に格納された加工プログラムを読み出して、これを実行する機能部であり、加工プログラム中に含まれる動作指令を認識して、認識した動作指令を位置指令部５３に送信する。この加工プログラム中の動作指令には、少なくとも前記第１軸送り機構１４についての移動位置及び送り速度、前記第２軸送り機構１８についての移動位置及び送り速度が含まれる。

また、上記のように、加工プログラムには、サブプログラムとしてのワーク授受用動作プログラムを起動するコードが含まれているが、前記プログラム解析部５２は、この起動コードを認識すると、前記プログラム記憶部５１に格納されたワーク授受用動作プログラムを読み出してこれを実行し、ワーク授受用動作プログラム中に含まれる動作指令を認識して、認識した動作指令を位置指令部５３に送信する。このワーク授受用動作プログラム中の動作指令には、少なくとも前記第１軸送り機構１４についての移動位置及び送り速度、前記第３軸送り機構３５についての移動位置及び送り速度、並びに前記第４軸送り機構３６についての移動位置及び送り速度が含まれる。

前記位置指令部５３は、前記プログラム解析部５２から受信した、前記第１軸送り機構１４、第２軸送り機構１８、第３軸送り機構３５及び第４軸送り機構３６に係る動作指令を基に、それぞれについての位置指令を生成し、第１軸送り機構１４に係る位置指令を第１制御部５４に送信し、第２軸送り機構１８に係る位置指令を第２制御部５５に送信し、第３軸送り機構３５に係る位置指令を第３制御部５６に送信し、第４軸送り機構３６に係る位置指令を第４制御部５７に送信する。

また、位置指令部５３は、位置指令を生成する際に、前記プログラム解析部５２によって解析されているプログラムが加工プログラムである場合には、前記パラメータ記憶部６０に格納されたパラメータの設定から、ワークオフセットを使用した制御であることを認識し、ワークオフセット記憶部５９に格納されたワークオフセット量、及び前記工具オフセット記憶部５８に格納された工具オフセット量の内、現在の使用工具について設定された工具オフセット量を基に、これらを考慮した位置指令を生成する。

一方、位置指令部５３は、前記プログラム解析部５２によって解析されているプログラムがワーク授受用動作プログラムである場合には、前記パラメータ記憶部６０に格納されたパラメータの設定から、ワークオフセットを使用しない制御であることを認識し、ワークオフセットを考慮しない位置指令を生成する。

また、前記第１軸制御部５４は、位置指令部５３から受信した位置指令に従って第１軸送り機構１４の第１軸サーボモータ１４ａをフィードバック制御し、同様に、前記第２軸制御部５５は、位置指令部５３から受信した位置指令に従って第２軸送り機構１８の第２軸サーボモータ１８ａをフィードバック制御し、前記第３軸制御部５６は、位置指令部５３から受信した位置指令に従って第３軸送り機構３５の第３軸サーボモータ３５ａをフィードバック制御し、前記第４軸制御部５７は、位置指令部５３から受信した位置指令に従って第４軸送り機構３６の第４軸サーボモータ３６ａをフィードバック制御する。

２．工作機械の動作
次に、以上の構成を備えた工作機械１の動作について説明する。
前記数値制御装置５０によって、前記プログラム記憶部５１に格納された加工プログラムが実行されると、本例では、まず、加工機構部１０によって加工が開始される前に、前記ワーク授受用動作プログラムが実行されて、ローディング機構部３０と主軸チャック１７との間でワークの授受動作が実行される。

尚、ローディング機構部３０は、その第１保持チャック３３が開状態にあり、また、第２保持チャック３４には、未加工のワークが把持されるとともに、前記Ｙ軸方向における位置は、第１保持チャック３３がＸ軸方向に降下することによって主軸チャック１７と対向可能な位置（ローダ待機位置）に位置しているものとする。また、主軸チャック１７には、加工済みのワークが把持され、往復台１３は、第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４がＸ軸方向に降下することによって、これらと主軸チャック１７に把持された加工済ワークとが干渉しないようにＺ軸後方の位置（主軸退避位置）に退避しているものとする。

まず、前記ワーク授受用動作プログラムに従って、前記数値制御装置５０により前記第１軸サーボモータ１４ａ及び第３軸サーボモータ３５ａが同時に早送り（高速）駆動され、ローディング機構部３０の支持台３２がＸ軸に沿って下方に高速で移動して、前記第１保持チャック３３が前記主軸チャック１７と対向する位置（ローダ側授受位置）に移動するとともに、往復台１３がＺ軸に沿って前方に高速で移動して、主軸チャック１７に把持された加工済ワークが第１保持チャック３３の手前に位置する位置（主軸待機位置）に移動する。

次に、第１軸サーボモータ１４ａが低速で駆動されて、往復台１３がＺ軸に沿って前方に低速で移動して、主軸チャック１７に把持された加工済ワークが第１保持チャック３３によって把持される位置（主軸側授受位置）に移動する。

この後、第１保持チャック３３が加工済ワークを把持すると同時に、主軸チャック１７は加工済ワークの把持を解除し、ついで、第１軸サーボモータ１４ａが高速で駆動されて、往復台１３がＺ軸に沿って後方に高速で前記主軸待機位置まで移動する。

次に、前記第４軸サーボモータ３６ａが高速で駆動されて、ローディング機構部３０の移動台３１がＹ軸に沿って左側に、その第２保持チャック３４が主軸チャック１７と対向する位置まで高速で移動し、この後、再度、第１軸サーボモータ１４ａが低速で駆動されて、往復台１３がＺ軸に沿って前方に前記主軸側授受位置まで低速で移動する。

次に、主軸チャック１７が未加工ワークを把持すると同時に、第２保持チャック３４は未加工ワークの把持を解除し、ついで、第１軸サーボモータ１４ａが高速で駆動されて、往復台１３がＺ軸に沿って後方に高速で前記主軸待機位置まで移動する。

ついで、第１軸サーボモータ１４ａ及び第３軸サーボモータ３５ａが同時に高速駆動され、ローディング機構部３０の支持台３２がＸ軸に沿って上方に高速で元の高さ位置まで移動するとともに、往復台１３がＺ軸に沿って後方に元の主軸退避位置まで移動する。

以上により、ローディング機構部３０と主軸チャック１７との間におけるワーク授受動作が完了する。そして、このようにしてワーク授受動作を完了すると、前記数値制御装置５０では、以降の加工プログラムが実行されて、加工機構部１０の動作によって主軸チャック１７に把持された未加工ワークが加工されるとともに、ワーク授受用動作プログラムが加工プログラムと平行して実行され、ローディング機構部３０の移動台３１をＹ軸に沿って適宜移動させた位置で、第１保持チャック３３に把持された加工済ワークの排出と、第２保持チャック３４に未加工ワークを把持とを行った後、前記ローダ待機位置まで移動させる準備動作が実行され、この準備動作完了後、ローディング機構部３０は、加工機構部１０における加工が完了するまで、待機状態となる。

そして、加工機構部１０における加工が完了すると、以降、上記の動作が繰り返して実行される。

以上詳述したように、本例の工作機械１では、ローディング機構部３０と主軸チャック１７との間でワークを授受する動作において、第１軸サーボモータ１４ａを駆動して、主軸チャック１７を主軸待機位置に移動させる動作と、第３軸サーボモータ３５ａを駆動して、ローディング機構部３０の第１保持チャック３３をローダ側授受位置に移動させる動作とを同時に実行するとともに、第１軸サーボモータ１４ａを駆動して、主軸チャック１７を主軸退避位置まで移動させる動作と、第３軸サーボモータ３５ａを駆動して、ローディング機構部３０の支持台３２をローダ待機位置と同じ高さ位置まで移動させる動作とを同時に実行するようにしているので、それぞれの動作を別々に独立して実行するようにしていた従来に比べて、その動作時間を短縮することができ、ひいては、当該工作機械１を用いた生産コストを低減することができる。

また、第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４を用い、主軸チャック１７から第１保持チャック３３に加工済ワークを引き渡すとともに、第２保持チャック３４から主軸チャック１７に未加工ワークを装着するようにしているので、主軸チャック１７に保持された加工済ワークの取り外しと、主軸チャック１７への未加工ワークの装着とを、より少ない動作によって実行することができ、このため、主軸チャック１７に対してワークを着脱する動作時間をより短縮することができ、ひいては、当該工作機械１を用いた生産コストをより低減することができる。

また、本例では、前記数値制御装置５０は単一のＣＰＵを備えて構成され、ワーク授受用動作プログラムを実行する際に、当該ワーク授受用動作プログラムがこの単一のＣＰＵにより処理されて、加工機構部１０の第１軸サーボモータ１４ａ、並びにローディング機構部３０の第３軸サーボモータ３５ａ及び第４軸サーボモータ３６ａが数値制御されるように構成されているので、第１軸サーボモータ１４ａ及び第３軸サーボモータ３５ａを同時に数値制御する際に、両動作間でタイミングを合わせる処理などを、無駄時間を極力排除した状態で、迅速に実行することができる。

また、一般的に、数値制御装置５０は、数値制御対象である第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）、第２軸送り機構１８（第２軸サーボモータ１８ａ）、第３軸送り機構３５（第３軸サーボモータ３５ａ）及び第４軸送り機構３６（第４軸サーボモータ３６ａ）を制御する際には、機械原点を基準にした機械座標系でそれぞれを数値制御する。一方、加工機構部における加工は、ワーク原点を基準にしたワーク座標系の位置指令を含む加工プログラムを用いて実行される。

このため、本例においても、前記数値制御装置５０は、加工プログラムに従って、前記第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）及び第２軸送り機構１８（第２軸サーボモータ１８ａ）を数値制御する際には、前記ワーク原点と機械原点との差を補償するワークオフセット量を用いて前記第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）及び第２軸送り機構１８（第２軸サーボモータ１８ａ）を数値制御するようにしている。

その一方、加工機構部１０第１軸送り機構１４及びローディング機構部３０の第３軸送り機構３５の動作によって実現される、ローディング機構部３０の第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４と主軸チャック１７との間のワーク授受動作は、前記機械座標系の位置指令を含むワーク授受用動作プログラムを用いて実行される。したがって、このワーク授受用動作プログラムを実行して前記第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）及び第３軸送り機構３５（第３軸サーボモータ３５ａ）を数値制御する際に、前記ワークオフセット量を用いた制御が維持されると、前記主軸チャック１７と第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４との位置関係を正確に制御することができない。

そこで、本例では、機械座標系の位置指令を含むワーク授受用動作プログラムを実行して、第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）及び第３軸送り機構３５（第３軸サーボモータ３５ａ）を機械座標系で数値制御する際には、ワークオフセット量を用いないで、第１軸送り機構１４（第１軸サーボモータ１４ａ）及び第３軸送り機構３５（第３軸サーボモータ３５ａ）を数値制御するようにしている。

また、本例では、Ｙ軸方向に沿って並設された第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４と主軸チャック１７との間でワークの授受動作を行うようにしているので、主軸チャック１７に保持された加工済みのワークの取り外しと、新たなワークの主軸チャックへの装着とを、より少ない動作によって実行することができ、主軸チャック１７に対するワークの着脱動作時間をより短縮することができ、ひいては、当該工作機械１を用いた生産コストをより低減することができる。

以上本発明の一実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、前記第１保持チャック３３及び第２保持チャック３４をＹ軸に沿って水平に並設したが、これらをＸ軸に沿って上下に並設した構成としても良い。

また、上例では加工プログラムでのワークオフセットの使用と、ワーク授受用動作プログラムでのワークオフセットの不使用とをパラメータで設定したが、これに限られるものではなく、ワークオフセットの使用及び不使用を定義する指令（コード）を設定し、ワークオフセットを使用する指令を加工プログラム中に含ませる一方、ワークオフセットを使用しない指令をワーク授受用動作プログラム中に含ませるようにしても良い。

また、上例では加工機構部１０が一つの主軸ヘッド１５を備えたものを例示したが、これに限られるものではなく、当然のことながら、加工機構部１０は複数の主軸ヘッド１５を備えたものでも良い。

１ 工作機械
１０ 加工機構部
１１ ベッド
１２ タレット
１３ 往復台
１４ 第１軸送り機構
１４ａ 第１軸サーボモータ
１４ｂ 第１軸案内部
１５ 主軸ヘッド
１６ 主軸
１７ 主軸チャック
１８ 第２軸送り機構１８
１８ａ 第２軸サーボモータ
１８ｂ 第２軸案内部
３０ ローディング機構部
３１ 移動台
３２ 支持台
３３ 第１保持チャック
３４ 第２保持チャック
３５ 第３軸送り機構
３５ａ 第３軸サーボモータ
３５ｂ 第３軸案内部
３６ 第４軸送り機構
３６ａ 第４軸サーボモータ
３６ｂ 第４軸案内部
５０ 数値制御装置
５１ プログラム記憶部
５２ プログラム解析部
５３ 位置指令部
５４ 第１軸制御部
５５ 第２軸制御部
５６ 第３軸制御部
５７ 第４軸制御部
５８ 工具オフセット記憶部
５９ ワークオフセット記憶部
６０ パラメータ記憶部

Claims (7)

1. ワークを保持して中心軸を中心に回転させる主軸、工具を保持する刃物台、前記主軸をその前記中心軸に沿った第１軸に沿って進退させる第１軸送り機構、並びに、前記主軸と刃物台とを前記第１軸と直交する第２軸に沿って相対的に移動させる第２軸送り機構を備えた加工機構部と、
   前記主軸を前記第１軸に沿って進出させた授受位置において、該主軸との間で前記ワークの授受を行うローディング機構部であって、前記ワークを保持する保持部、並びに、該保持部を前記第１軸と直交する第３軸方向に移動させて、前記授受位置に位置決めする第３軸送り機構を備えたローディング機構部と、
   少なくとも前記第１軸送り機構、第２軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御する数値制御装置とを備えて構成され、
   前記数値制御装置は、前記主軸とローディング機構部との間で前記ワークの授受を行うための動作であって、前記第１軸送り機構により前記主軸を前記授受位置に向けて移動させる動作と、前記第３軸送り機構により前記保持部を前記授受位置に位置決めする動作とを、少なくとも、その一部を重複して実行させるように構成されていることを特徴とする工作機械。
2. 前記第１軸は水平に設けられ、且つ前記第３軸は垂直に設けられ、
   更に、前記ローディング機構部は、前記第３軸に沿って並設された二つの前記保持部を備えるとともに、
   前記数値制御装置は、前記第３軸送り機構の動作を制御して、前記保持部の一つを選択的に前記授受位置に位置決めするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. 前記第１軸は水平に設けられ、且つ前記第３軸は垂直に設けられ、
   更に、前記ローディング機構部は、前記第１軸と直交する水平な第４軸に沿って並設された二つの前記保持部を備えるとともに、前記保持部を、前記第４軸に沿って移動させる第４軸送り機構を備えてなり、
   前記数値制御装置は、前記第３軸送り機構及び第４軸送り機構の動作を制御して、前記保持部の一つを選択的に前記授受位置に位置決めするように構成されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
4. 前記数値制御装置は、単一のＣＰＵを備えて構成され、ワーク授受用の動作プログラムを前記ＣＰＵにより処理して、前記加工機構部の第１軸送り機構、及びローディング機構部の第３軸送り機構を同時に数値制御するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの工作機械。
5. 前記数値制御装置は、ワーク原点を基準にしたワーク座標系の位置指令を含む加工プログラムを実行して、前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を、機械原点を基準にした機械座標系で数値制御する際には、前記ワーク原点と機械原点との差を補償するワークオフセット量を用いて前記第１軸送り機構及び第２軸送り機構を数値制御し、
   前記機械座標系の位置指令を含む前記ワーク授受用動作プログラムを実行して、前記第１軸送り機構及び第３軸送り機構を前記機械座標系で数値制御する際には、前記ワークオフセット量を用いないで、前記第１軸送り機構及び第３軸送り機構を数値制御するように構成されていることを特徴とする請求項４記載の工作機械。
6. 前記数値制御装置は、予め設定されたパラメータに基づいて、前記ワークオフセット量を適用するか否かを決定するように構成され、該パラメータの設定により、前記ワーク授受用動作プログラムの実行時には、前記ワークオフセット量を適用しないように構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
7. 前記数値制御装置は、プログラム中に含まれる、前記ワークオフセット量を適用するか否かを定義する指令に従って、前記ワークオフセット量を適用するか否かを決定するように構成されていることを特徴とする請求項５記載の工作機械。
   

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