JP2018008348A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械において、突切り加工の成否を正しく検出する。【解決手段】自動旋盤１（工作機械）は、棒材１００が供給される主軸２０と、主軸の先端から突出しガイドブッシュ３０から突出した棒材１００の有無を検出する検出手段４０と、検出の結果に基づいて、棒材１００を切り離す突切り加工による突切り状態を判定する突切り判定手段６０と、棒材１００を、検出手段４０で検出する位置まで前進移動させる棒材前進手段８１と、前進させた長さだけ棒材１００を後退移動させる棒材後退手段８２と、棒材１００を前進移動させた状態で棒材１００を検出し、棒材後退手段８２により棒材１００を後退移動し、検出手段４０による棒材１００の検出の結果に応じて、突切り判定手段６０による突切り加工による突切り状態の判定の結果の正誤を判断する判断手段７０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械に関する。

工作機械は、主軸に供給され主軸の先端から突出した棒材に対して、工具で所定の加工を行い、その後、加工が終わった部分を突切り工具を用いた突切り加工によって切り離す。突切り工具が折損等すると適切な突切り加工が行われないため、突切り状態を判定することによって、突切り工具の折損を自動で検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。また、工具の折損を自動的に検出する装置として、光を用いたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４２６６２９５号公報 特開昭６２−１２４８０９号公報

材料に対して適切に突切り加工が行われると、材料の加工が終わった部分は、突切り加工によって切り落とされたはずであるため、切り落とされた部分に対応する領域に材料は存在しない。突切り状態の判定は、突切り加工によって切り落とされたはずの材料の加工が終わった部分に対応する主軸の前方の位置で材料の有無を検出する。そして、材料が検出されたときは、適切な突切り加工が行われていないとしているが、材料の有無を高精度に検出することは容易ではない。

例えば、上述した自動で工具の折損を検出する技術は、機械的な検出子を接触させたり、光を照射して反射光を検出したり、又は光を照射して遮蔽された否かを検出したりするものである。しかし、これらの検出子や光による検出手段は、設置位置がずれていたり、油や切粉により遮蔽されたりして、材料の有無の検出に適用しても正しい検出結果が得られないことがある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、突切り加工による突切り状態を正しく検出することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明は、棒材が供給される主軸と、前記主軸の先端から突出した前記棒材を検出する検出手段と、前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記検出手段が検出する位置よりも手前で前記棒材を切り離す突切り加工による突切り状態を判定する突切り判定手段と、前記棒材を、前記検出手段で検出する位置まで前進移動させる棒材前進手段と、前記棒材前進手段によって前進させた長さだけ前記棒材を後退移動させる棒材後退手段と、前記棒材を前記棒材前進手段により前進移動させた状態で前記検出手段により前記棒材を検出し、前記棒材後退手段により前記棒材を後退移動させ、前記検出手段による前記棒材の検出の結果に応じて、その後の前記突切り判定手段による前記突切り状態の判定の結果の正誤を判断する判断手段と、を備えた工作機械である。

本発明に係る工作機械によれば、突切り加工による突切り状態を正しく検出することができる。

本発明の工作機械の一実施形態である自動旋盤を示す概略斜視図である。 図１に示した自動旋盤における突切りバイトの折損を検出するバイト折損検出部を示すブロック図である。 自動旋盤におけるバイト折損検出部による動作を示すフローチャートである。 図３のフローチャートのステップ１（Ｓ１，２）に対応した自動旋盤の動作状態を示す模式図である。 図３のフローチャートのステップ３，４（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）に対応した自動旋盤の動作状態を示す模式図である。 図３のフローチャートのステップ５（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）に対応した自動旋盤の動作状態を示す模式図である。 ガイドブッシュを備えない自動旋盤の例で、検出手段が主軸から突出した棒材を検出するものであり、検出手段が主軸の前方の所定の長さの位置で棒材を検出した状態を示す。 ガイドブッシュを備えない自動旋盤の例で、検出手段が主軸から突出した棒材を検出するものであり、検出手段が主軸の前方の所定の長さの位置で棒材を検出していない状態を示す。 突切り加工で切り離されたはずの部分が、棒材から完全に切り離されずに棒材に残った状態の一例を示す図である。 図６Ａの状態から棒材を回転させた状態を示す図である。

本発明に係る工作機械の一例である自動旋盤１は、図１に示すように、棒材１００が供給される主軸２０と、主軸２０の先端から突出した棒材１００を、主軸２０の先端よりも前方で支持するガイドブッシュ３０と、所定のバイト２１,２２や突切りバイト２３等のツールを保持する刃物台１１，１２と、を備えている。主軸２０は軸線方向に移動自在に設けられている。

刃物台１１,１２は主軸２０の軸線と交差する方向に移動自在に設けられている。自動旋盤１は、刃物台１１,１２や主軸２０を移動させることによって、所定のツールを選択し、選択された前記ツールをガイドブッシュ３０の先端より前方の所定の加工位置において棒材１００に接触させて棒材１００の加工を行うことができる。

自動旋盤１は、図２に示されるように、突切りバイト２３の折損等を検出するバイト折損検出部２を備えている。バイト折損検出部２は、検出手段４０と、突切り判定手段６０と、棒材前進手段８１と、棒材後退手段８２と、判断手段７０と、を備えている。検出手段４０は、上記所定の加工位置より前方の検出位置において棒材１００に向けてレーザ光を照射する発光装置４１と、発光装置４１から棒材１００に照射し棒材１００で反射したレーザ光を受光する受光装置４２とを備え、検出位置で棒材１００の有無の検出を行う。発光装置４１からのレーザ光は、主軸２０の軸線に向って、例えば主軸２０の軸線と直交して交差する方向に進行する。

検出手段４０は、上述したレーザ光のような光を用いた光学的な検出手段に限定されず、上述した検出位置において棒材に機械的に接触する検出子を有し、この接触子が棒材に接触したか否かに応じて検出を行う機械的な検出手段であってもよいし、その他の電気的な検出手段や磁気的な検出手段であってもよい。

突切り判定手段６０は、検出手段４０による検出の結果に基づいて、突切りバイト２３によって加工が終了した部分１１０を、上述した加工位置を突切り位置として切り離す突切り加工による突切り状態を判定する。検出手段４０により棒材１００が検出された場合は、突切り位置よりも前方で棒材１００からの反射したレーザ光が検出されたことになるため、突切り判定手段６０は突切り加工が成功していないと判定する。一方、検出手段４０により棒材１００が検出されなかった場合は、突切り位置よりも前方で棒材１００からの反射したレーザ光が検出されなかったことになるため、突切り判定手段６０は突切り加工が成功したと判定する。

棒材前進手段８１は、突切り加工後の棒材１００を、検出手段４０で検出する位置まで前進移動させる。棒材後退手段８２は、棒材前進手段８１によって前進させた長さだけ棒材１００を後退移動させる。なお、本実施形態においては、主軸２０が、主軸２０の移動の駆動を制御する制御部により、棒材前進手段８１の機能と棒材後退手段８２の機能とを発揮するものとして構成されている。なお、棒材前進手段８１及び棒材後退手段８２は、主軸２０及び制御部とは別の構成によって実現されていてもよい。

自動旋盤１は、エアを吹き付けることにより、加工に用いられて付着した切削油や加工で発生して付着した切粉を吹き飛ばすブロー手段５０を備えている。ブロー手段５０のうち所定のノズル５１は、検出手段４０に向けられていて、検出手段４０に付着した切削油及び切粉を吹き飛ばすことができる。ブロー手段５０のうち他の所定のノズル５２は、ガイドブッシュ３０から突出した棒材１００に向けられていて、棒材１００に付着した切削油及び切粉を吹き飛ばすことができる。

図３に示されるように、自動旋盤１は、切削油であるクーラントを掛けながら棒材１００に対して加工を行い（図３のＳ１）、加工後は、棒材１００の加工が終了した部分１１０を、図４Ａに示すように突切りバイト２３で突切り加工して（Ｓ２）、加工が終了した部分１１０を切り離す。その後、クーラントを停止させるとともに、ブロー手段５０によりノズル５１及びノズル５２から空気を吹き出させて検出手段４０及び棒材１００に付着した切削油や切粉を吹き飛ばす。このとき、刃物台１１はＸ１方向の最後退位置まで移動し、刃物台１２はＸ２方向の最後退位置まで移動する（Ｓ３）。

続いて、バイト折損検出部２による突切りバイト２３の折損等の検出動作が開始され、棒材前進手段８１が棒材１００を、図４Ｂに示すように、例えば２．０［ｃｍ］だけ軸方向に前進させる（Ｓ４）。この前進させる寸法は例示であり、２．０［ｃｍ］に限定されるものではなく、突切り加工により切り離された部分１１０よりも後ろの残った棒材１００を、検出手段４０により検出される位置まで前進させる寸法であればよい。

ここで、発光装置４１がレーザ光を発光して棒材１００にレーザ光を照射し（Ｓ５）、受光装置４２による、棒材１００で反射したレーザ光を検出（Ｓ６）によって検出手段４０が棒材１００の有無を検出する。

棒材１００は、検出手段４０により検出される位置にあるため、検出手段４０が棒材１００を検出しなかった場合（Ｓ６においてＮＯ）は、検出手段４０が正常に機能していないと考えられる。いずれの場合であっても、検出手段４０が正常に機能していないと判断手段７０が判断して検出エラーを発報し、自動旋盤１に対してサイクル停止を出力し、バイト折損検出部２による上述した検出動作を終了する。自動旋盤１は加工のサイクルを停止し（Ｓ１１）、加工を終了する。

一方、検出手段４０が棒材１００を検出したとき（Ｓ６においてＹＥＳ）は、検出手段４０が正常に機能しているため、棒材後退手段８２は、棒材前進手段８１により前進移動されていた棒材１００を、図４Ｃに示すように２．０［ｃｍ］後退移動させて（Ｓ７）、前進移動前の突切り加工が終了した（Ｓ２）状態に戻す。

ここで、発光装置４１による棒材１００へのレーザ光の照射（Ｓ８）と、受光装置４２が反射したレーザ光の検出（Ｓ９）とによって、検出手段４０が棒材１００の有無を検出する。突切りバイト２３が折損等していないときは、突起り加工によって切り離された部分１１０は、図４Ａの実線で示すように、棒材１００から切り離されて下方に落下している。

このため、受光装置４２が反射したレーザ光を検出しない（場合Ｓ９においてＮＯ）は、突切り判定手段６０は、突切り加工が成功したと判定し、判断手段７０は、突切り加工が正常に行われ、突切りバイト２３の折損等はなかったと判断し、バイト折損検出部２による検出動作を終了する。自動旋盤１は所定の加工数が完了するまで加工を継続する（Ｓ１０）。

一方、突切りバイト２３の折損等によって、切り離されたはずの部分１１０が、図４Ｃの二点鎖線で示すように、棒材１００から切り離されていない場合は、発光装置４１から発光したレーザ光が、切り離されたはずの部分１１０に照射されて反射される。

このため、受光装置４２が反射したレーザ光を検出する（Ｓ９においてＹＥＳ）と、突切り判定手段６０は、突切り加工が成功しなかったと判定し、判断手段７０は、検出手段４０の検出結果通り、突切り加工が正常に行われず、突切りバイト２３が折損等していると判断し、自動旋盤１に対してサイクル停止を出力し、バイト折損検出部２による前記検出動作を終了する。自動旋盤１は加工のサイクルを停止し（Ｓ１２）、加工を終了する。

検出手段４０の検出機能が正常であり、ステップ６（Ｓ６）において検出手段４０が棒材１００を検出した場合に、突切り判定手段６０による突切り状態の判定が行われるため、突切り加工の成否を正しく検出することができる。

なお、検出手段４０の検出機能が正常に働いておらず、ステップ６において検出手段４０が棒材１００を検出しなかった場合は、発光装置４１や受光装置４２の向きが適切ではない、又は発光装置４１や受光装置４２の機能不良等が考えられ、突切り判定手段６０による判定の結果は誤ったものとなる。
本実施形態の自動旋盤１によれば、検出手段４０が正常に機能しない場合には、判断手段７０が突切り判定手段６０の判定結果を誤りとして、突切り加工の成否の判断は行われず、バイト折損検出部２は、その後の自動旋盤１の動作を停止させることができる。

＜変形例＞
本実施形態の自動旋盤は、図４Ａ〜４Ｃに示したように、主軸２０の前方にガイドブッシュ３０を備え、検出手段４０は、ガイドブッシュ３０から前方に突出した棒材１００の有無を検出するものであるが、本発明に係る工作機械は、この形態に限定されるものではない。

図５Ａ，５Ｂに示されるように、検出手段４０が突切り位置より前方の、主軸２０の前方の所定の長さの位置で棒材１００を検出することによって、ガイドブッシュ３０を備えない自動旋盤であっても、図１，２に示した自動旋盤１と同様の効果を発揮することができる。

本実施形態の自動旋盤１は、突切り加工で加工の終了した部分１１０が、図６Ａに示すように、棒材１００から完全に切り離されていない状態の場合にも、検出手段４０が反射光を検出しない事態が起こり得る。この場合は、図６Ｂに示すように、棒材１００を１回転させる間に、加工の終了した部分１１０で反射した反射光が検出手段４０に検出され得る。したがって、自動旋盤１は、図３のフローチャートのステップ９（Ｓ９）において、反射光を検出するに際して、棒材１００を回転させながら検出を行うのが好ましい。

１ 自動旋盤（工作機械）
２ バイト折損検出部
１１，１２ 刃物台
２０ 主軸
２３ 突切りバイト
３０ ガイドブッシュ
４０ 検出手段
４１ 発光装置
４２ 受光装置
６０ 突切り判定手段
７０ 判断手段
８１ 棒材前進手段
８２ 棒材後退手段
１００ 棒材
１１０ 部分

Claims (4)

1. 棒材が供給される主軸と、
   前記主軸の先端から突出した前記棒材を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出の結果に基づいて、前記検出手段が検出する位置よりも手前で前記棒材を切り離す突切り加工による突切り状態を判定する突切り判定手段と、
   前記棒材を、前記検出手段で検出する位置まで前進移動させる棒材前進手段と、
   前記棒材前進手段によって前進させた長さだけ前記棒材を後退移動させる棒材後退手段と、
   前記棒材を前記棒材前進手段により前進移動させた状態で前記検出手段により前記棒材を検出し、前記棒材を前記棒材後退手段により後退移動させ、前記検出手段による前記棒材の検出の結果に応じて、その後の前記突切り判定手段による前記突切り状態の判定の結果の正誤を判断する判断手段と、を備えた工作機械。
2. 前記棒材前進手段により前進移動させた状態で前記検出手段により前記棒材を検出したときは、前記判断手段は、その後の前記突切り判定手段による前記突切り状態の判定の結果が正しいと判断する請求項１に記載の工作機械。
3. 前記突切り判定手段による前記突切り状態の判定の結果が、突切り加工が成功していないとの結果のときは、前記判断手段は突切り加工する工具の不良と判定する請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記検出手段が、発光装置と、前記発光装置から発光した光を受光する受光装置とにより構成れた請求項１から３のうちいずれか１項に記載の工作機械。