JP2017209776A - 工作機械 - Google Patents

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直樹 池田
雅伸 木野
Masanobu Kino
雅伸 木野
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【課題】特別なセンサ等を設けることなく主軸の際の把持不良を簡単に検出すること。【解決手段】開閉可能なチャック(9,11)を備えた相対的に移動自在な2つの主軸(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、主軸(2,3)の回転を検出する回転検出手段(7,8)と、所定の移動位置でチャックを閉作動させることによって、主軸に(2,3)よる棒材(33)の把持位置を変更する把持変更手段とを設け、把持変更手段によって、棒材(33)を順次送りながら加工を行う工作機械(1)において、把持変更手段によって把持位置が変更された主軸(2)を自由回転状態に切り換えるとともに、他方の主軸(3)を回転駆動し、回転検出手段(7,8)によって検出される自由回転状態の主軸(2)の回転状態に基づいて把持位置の変更の際の主軸(2,3)の把持不良を検出する把持不良検出手段を設けた。【選択図】図7

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、開閉可能なチャック9,11を備えた相対的に移動自在な2つの主軸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、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33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主軸を自由回転状態に切り換えるとともに、他方の前記主軸を回転駆動し、前記回転検出手段7,8によって検出される自由回転状態の前記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を介して一方の前記主軸2の後端から該主軸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. 開閉可能なチャック(9,11)を備えた相対的に移動自在な2つの主軸(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、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(33)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(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主軸を自由回転状態に切り換えるとともに、他方の前記主軸を回転駆動し、前記回転検出手段(7,8)によって検出される自由回転状態の前記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)を介して一方の前記主軸(2)の後端から該主軸(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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