JP2022178475A - 工作機械および工作機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突切加工の成否を精度よく判定できる工作機械および工作機械の制御装置を提供する。
【解決手段】軸線方向に移動可能な第１主軸３１と第１主軸３１に対向した第２主軸６１とが共通のワークＷを把持した状態で把持されたワークＷの突切加工を実行した後、第２主軸６１を第１主軸３１から離間する方向に移動させる離間移動を実行するＮＣ旋盤１において、離間移動において第１主軸３１を指令位置で停止させる制御を行う移動制御部２１１と、離間移動における、指令位置と第１主軸３１の実際の位置との差である位置偏差を監視し、位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する突切成否判定部２１３とを備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、軸線方向に移動可能な第１主軸と該第１主軸に対向した第２主軸とが共通のワークを把持した状態で把持されたワークの突切加工を実行した後、該第２主軸を該第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動を実行する工作機械、および軸線方向に移動可能な第１主軸と、該第１主軸に対向し該第１主軸から離間する方向に移動可能な第２主軸とを備えた工作機械の制御方法に関する。

第１主軸とその第１主軸に対向した第２主軸とを備え、第１主軸と第２主軸とが共通のワークを把持した状態で突切加工によってワークを切断する工作機械が知られている（例えば、特許文献１等参照）。この特許文献１に記載された工作機械は、突切加工の後、第２主軸を第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動を実行し、その離間移動における第２主軸の位置偏差が所定の閾値を超えたか否かによって突切加工の成否を判定している。

特許第２６７０９５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された工作機械では、第２主軸を離間移動させながらその位置偏差を監視しているため、突切加工が成功している場合であっても移動にともなう微小な位置偏差が発生してしまう。その上、工作機械の機体によっては第２主軸の移動における摩擦負荷等が変動し、その変動に起因した位置偏差が発生する虞もある。そして、これらの位置偏差の発生を考慮して、突切加工の成否を判定するための閾値を大きくすると、突切加工が失敗しているのにもかかわらず失敗を判定できない可能性が生じてしまう。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、突切加工の成否を精度よく判定できる工作機械および工作機械の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の工作機械は、軸線方向に移動可能な第１主軸と該第１主軸に対向した第２主軸とが共通のワークを把持した状態で把持されたワークの突切加工を実行した後、該第２主軸を該第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動を実行する工作機械において、
前記離間移動において前記第１主軸を指令位置で停止させる制御を行う移動制御部と、
前記離間移動における、前記指令位置と該第１主軸の実際の位置との差である位置偏差を監視し、該位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する突切成否判定部とを備えたことを特徴とする。

この工作機械によれば、突切加工の成功時には前記第２主軸が移動しても停止したままの前記第１主軸の位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定しているので、該第２主軸の位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する場合と比較して、突切加工の成否を精度よく判定することができる。

ここで、前記離間移動において前記第２主軸が前記第１主軸から離間する方向は、前記第１主軸の軸線方向に沿った方向であってもよい。また、前記離間移動は、突切加工によって分離されたワークの一方と他方を前記第１主軸と前記第２主軸それぞれが把持した状態で実行される動作であってもよい。さらに、前記位置偏差を取得する位置偏差取得部を備えていてもよい。加えて、前記位置偏差取得部は、前記第１主軸を前記離間する方向に移動させるモータが有するエンコーダの出力に基づいて前記位置偏差を取得するものであってもよい。またさらに、前記突切成否判定部が突切加工が失敗したと判定した場合に警告を表示する表示部を備えていてもよい。

この工作機械において、前記突切成否判定部は、前記離間移動の直前の前記位置偏差を基準偏差とし、該基準偏差からの変化量が所定量を超えたときに突切加工が失敗したと判定するものであってもよい。

こうすることで、前記離間移動の直前に発生している前記位置偏差の影響を除外できるので、突切加工の成否をより精度よく判定することができる。

また、上記目的を解決する本発明の工作機械の制御方法は、軸線方向に移動可能な第１主軸と、該第１主軸に対向し該第１主軸から離間する方向に移動可能な第２主軸とを備えた工作機械の制御方法において、
前記第１主軸と前記第２主軸が共通のワークを把持した状態で把持されたワークの突切加工を実行する突切工程と、
前記突切工程の後、前記第１主軸を指令位置で停止させて前記第２主軸を前記第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動工程と、
前記離間移動工程の実行中に前記指令位置と前記第１主軸の実際の位置との差である位置偏差を監視し、該位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する突切成否判定工程とを備えたことを特徴とする。

この工作機械の制御方法によれば、突切加工の成功時には前記第２主軸が移動しても基本的に変化しない前記第１主軸の位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定しているので、突切加工の成否を精度よく判定することができる。

また、この工作機械の制御方法において、前記突切工程よりも前に実行される工程であって、前記第１主軸と前記第２主軸が共通のワークを把持した状態で該第１主軸を停止させて該第２主軸を該第１主軸から離間する方向に移動させ、前記位置偏差を監視して該位置偏差に基づいて該第２主軸におけるワークの把持力が充足しているか否かを判定する把持力事前判定工程とを備えていてもよい。

前記第２主軸におけるワークの把持力が、前記突切成否判定工程において突切加工の成否を判定できる把持力に設定されているか否かを、前記把持力事前判定工程を実行することで容易に確認できる。

ここで、前記離間移動工程は、前記把持力事前判定工程によって充足していると判定された把持力で前記第２主軸にワークを把持させて該第２主軸を移動させる工程であってもよい。

本発明によれば、突切加工の成否を精度よく判定できる工作機械および工作機械の制御装置を提供することができる。

本実施形態にかかるＮＣ旋盤の外観を示す正面図である。 図１に示したＮＣ旋盤の内部構成を簡易的に示す平面図である。 図１に示したＮＣ旋盤のハードウェア構成を示すブロック図である。 図３に示した制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図１に示したＮＣ旋盤の突切処理に関連する動作を示すフローチャートである。 図１に示したＮＣ旋盤のテスト突切処理に関連する動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、本発明をＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤に適用した例を用いて説明する。

図１は、本実施形態にかかるＮＣ旋盤の外観を示す正面図である。なお、この図１では操作部および表示部は図示省略している。

図１に示すように、ＮＣ旋盤１は、脚の上に形成された切削室１１と、主軸台室１２ととを備えている。このＮＣ旋盤１は、工作機械の一例に相当する。切削室１１は、ＮＣ旋盤１の正面側から見てＮＣ旋盤１の右側に配置されている。以下、この図１を用いた説明において、ＮＣ旋盤１の正面側から見たＮＣ旋盤１の右側を単に右側と称し、正面側から見たＮＣ旋盤１の左側を単に左側と称する。切削室１１の正面側には、引き戸タイプの３枚の切削室扉１１０が設けられている。図１には、切削室１１が３枚の切削室扉１１０によって閉塞された状態が示されている。これら３枚の切削室扉１１０は、連動運動する連動扉である。３枚の切削室扉１１０のうち、左側と右側に配置された切削室扉１１０それぞれには切削扉取手１１１が取り付けられている。

ＮＣ旋盤１の使用者が、左側の切削扉取手１１１を掴んで、その切削室扉１１０を右側にスライドさせると、中央の切削室扉１１０も連動して右側に少しづつ移動する。これにより、最大で切削室１１左側の略２／３を解放させることができる。同様に、ＮＣ旋盤１の使用者が、右側の切削扉取手１１１を掴んで、切削室扉１１０を左側にスライドさせると、中央の切削室扉１１０も連動して左側に少しづつ移動する。これにより、最大で切削室１１右側の略２／３を解放させることができる。また、右側の切削室扉１１０と左側の切削室扉１１０の両方を同時に真ん中の切削室扉１１０側にスライドさせることで、最大で、切削室１１の左右を略１／３づつ解放させることもできる。

ＮＣ旋盤１の、切削室１１よりも左側部分には、第１扉センサ１１３と、第１扉ロック装置１１４とが設けられている。第１扉センサ１１３は、左側の切削室扉１１０が閉塞位置にあるか否かを検出するものである。また、第１扉ロック装置１１４は、後述する制御装置２（図２参照）からの指令に応じて、閉塞位置にある左側の切削室扉１１０を、その閉塞位置でロックするためのものである。また、ＮＣ旋盤１の、切削室１１よりも右側部分には、第２扉センサ１１５と、第２扉ロック装置１１６とが設けられている。第２扉センサ１１５は、右側の切削室扉１１０が閉塞位置にあるか否かを検出するものである。また、第２扉ロック装置１１６は、制御装置２からの指令に応じて、閉塞位置にある右側の切削室扉１１０を、その閉塞位置でロックするためのものである。なお、第１扉センサ１１３と第１扉ロック装置１１４は、一体化されたユニットであってもよい。同様に、第２扉センサ１１５と第２扉ロック装置１１６も一体化されたユニットであってもよい。

制御装置２（図２参照）は、第１扉センサ１１３と第２扉センサ１１５からの出力に基づいて第１扉ロック装置１１４と第２扉ロック装置１１６の動作を制御する。具体的には、制御装置２は、第１扉センサ１１３と第２扉センサ１１５がともに閉塞位置にあることを示す信号を出力している場合には、第１扉ロック装置１１４と第２扉ロック装置１１６を非ロック状態にする。すなわち、切削室１１が３枚の切削室扉１１０によって閉塞された状態では、左右の切削室扉１１０はそれぞれ開放方向にスライド移動可能になっている。ただし、第１扉ロック装置１１４と第２扉ロック装置１１６は、ドアインターロックとしても機能するため、ＮＣ旋盤１の加工部１０（図２参照）が動作している間は、３枚の切削室扉１１０が閉塞位置にある状態で左右の切削室扉１１０はロックされる。また、制御装置２は、第１扉センサ１１３と第２扉センサ１１５がともに閉塞位置にないことを示す信号を出力している場合にも、第１扉ロック装置１１４と第２扉ロック装置１１６を非ロック状態にする。これにより、切削室１１の左右それぞれが開放された状態では、左右の切削室扉１１０は閉塞位置に移動可能になっている。

一方、第１扉センサ１１３と第２扉センサ１１５のうちの一方が閉塞位置にあることを示す信号を出力し、他方が閉塞位置にないことを示す信号を出力した場合、それらの信号出力の組み合わせになったときから所定時間経過後に、制御装置２は、閉塞位置にある方の切削室扉１１０を第１扉ロック装置１１４または第２扉ロック装置１１６によってロックさせる。なお、所定時間は例えば１秒であるが、それ以外であってもよく、任意に設定可能に構成されていてもよい。なお、上述の信号の出力開始から所定時間内に第１扉センサ１１３と第２扉センサ１１５の両方が同一の開閉状態を示す信号を出力した場合、制御装置２は、第１扉ロック装置１１４および第２扉ロック装置１１６を非ロック状態のままにする。

左右の切削室扉１１０の一方が閉塞され、他方が開放している状態で、他方の扉を勢いよく閉めると、中央の切削室扉１１０を介して連動している一方の切削室扉１１０にその勢いが伝わり、閉塞している一方の切削室扉１１０が開放されてしまう場合がある。本実施形態のように、左右の切削室扉１１０の一方が閉塞され、他方が開放している状態では一方の切削室扉１１０をロックしておくことで、他方の切削室扉１１０を勢いよく閉めたとしても、一方の切削室扉１１０が意図せずに開放されてしまうことを確実に防止できる。

主軸台室１２は、ＮＣ旋盤１の左側に配置されている。主軸台室１２の正面側には、引き戸タイプの３枚の主軸台室扉１２０が設けられている。図１には、主軸台室１２が３枚の主軸台室扉１２０によって閉塞された状態が示されている。これら３枚の主軸台室扉１２０は、連動運動する連動扉である。３枚の主軸台室扉１２０のうち、左側と右側に配置された主軸台室扉１２０それぞれには主軸扉取手１２１が取り付けられている。主軸台室扉１２０の閉塞や開放における主軸台室扉１２０の動きは、切削室扉１１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ＮＣ旋盤１の、主軸台室１２よりも左側部分には、第３扉センサ１２３と、第３扉ロック装置１２４とが設けられている。第３扉センサ１２３は、左側の主軸台室扉１２０が閉塞位置にあるか否かを検出するものである。また、第３扉ロック装置１２４は、制御装置２（図２参照）からの指令に応じて、閉塞位置にある左側の主軸台室扉１２０を、その閉塞位置でロックするためのものである。また、ＮＣ旋盤１の、主軸台室１２よりも右側部分には、第４扉センサ１２５と、第４扉ロック装置１２６とが設けられている。第４扉センサ１２５は、右側の主軸台室扉１２０が閉塞位置にあるか否かを検出するものである。また、第４扉ロック装置１２６は、制御装置２からの指令に応じて、閉塞位置にある右側の主軸台室扉１２０を、その閉塞位置でロックするためのものである。なお、第３扉センサ１２３と第３扉ロック装置１２４は、一体化されたユニットであってもよい。同様に、第２扉センサ１１５と第４扉ロック装置１２６も一体化されたユニットであってもよい。

制御装置２（図２参照）は、第３扉センサ１２３と第４扉センサ１２５からの出力に基づいて第３扉ロック装置１２４と第４扉ロック装置１２６の動作を制御する。具体的には、制御装置２は、第３扉センサ１２３と第４扉センサ１２５がともに閉塞位置にあることを示す信号を出力している場合には、第３扉ロック装置１２４と第４扉ロック装置１２６を非ロック状態にする。すなわち、主軸台室１２が３枚の主軸台室扉１２０によって閉塞された状態では、左右の主軸台室扉１２０はそれぞれ開放方向にスライド移動可能になっている。ただし、第３扉ロック装置１２４と第４扉ロック装置１２６は、ドアインターロックとしても機能するため、ＮＣ旋盤１の加工部１０（図２参照）が動作している間は、３枚の主軸台室扉１２０が閉塞位置にある状態で左右の主軸台室扉１２０はロックされる。なお、第１扉センサ１１３、第２扉センサ１１５、第３扉センサ１２３および第４扉センサ１２５のうちの少なくとも１つが、切削室扉１１０又は主軸台室扉１２０が閉塞位置にないことを示す信号を出力している場合、制御装置２は、ＮＣ旋盤１の加工部１０を稼働させない。また、制御装置２は、第３扉センサ１２３と第４扉センサ１２５がともに閉塞位置にないことを示す信号を出力している場合にも、第３扉ロック装置１２４と第４扉ロック装置１２６を非ロック状態にする。これにより、主軸台室１２の左右それぞれが開放された状態では、左右の主軸台室扉１２０は閉塞位置に移動可能になっている。

一方、第３扉センサ１２３と第４扉センサ１２５のうちの一方が閉塞位置にあることを示す信号を出力し、他方が閉塞位置にないことを示す信号を出力した場合、それらの信号出力の組み合わせになったときから所定時間経過後に、制御装置２は、閉塞位置にある方の主軸台室扉１２０を第３扉ロック装置１２４または第４扉ロック装置１２６によってロックさせる。なお、所定時間は例えば１秒であるが、それ以外であってもよく、任意に設定可能に構成されていてもよい。なお、上述の信号の出力開始から所定時間内に第３扉センサ１２３と第４扉センサ１２５の両方が同一の開閉状態を示す信号を出力した場合、制御装置２は、第３扉ロック装置１２４および第４扉ロック装置１２６を非ロック状態のままにする。

左右の主軸台室扉１２０の一方が閉塞され、他方が開放している状態で、他方の扉を勢いよく閉めると、中央の主軸台室扉１２０を介して連動している一方の主軸台室扉１２０にその勢いが伝わり、閉塞している一方の主軸台室扉１２０が開放されてしまう場合がある。本実施形態のように、左右の主軸台室扉１２０の一方が閉塞され、他方が開放している状態では一方の主軸台室扉１２０をロックしておくことで、他方の主軸台室扉１２０を勢いよく閉めたとしても、一方の切削室扉１１０が意図せずに開放されてしまうことを確実に防止できる。

図２は、図１に示したＮＣ旋盤の加工部を簡易的に示す平面図である。また、この図２には制御装置２も示されている。さらに、図２には、切削室１１と主軸台室１２それぞれの範囲が細い二点鎖線で示されている。

ＮＣ旋盤１の内部には、加工部１０が形成されている。図２に示すように、加工部１０は、第１主軸台３と、ガイドブッシュ４と、第１刃物台５と、第２主軸台６と、第２刃物台７とを備えている。加工部１０の動作は、制御装置２によって制御されている。制御装置２には、ＮＣプログラムと、そのＮＣプログラムに用いられる各種指令に応じた動作情報等が保存されている。制御装置２は、ＮＣプログラムに従って、第１主軸台３、第１刃物台５、第２主軸台６および第２刃物台７を数値制御により動作させるコンピューターである。また、制御装置２は、第１主軸３１と第２主軸６１の回転も制御する。加えて、制御装置２は、第１刃物台５や第２刃物台７に回転工具が取り付けられた場合には、その回転工具の回転も制御する。

第１主軸台３には、第１主軸３１が搭載されている。第１主軸台３は、第１主軸３１とともにＺ１軸方向に移動可能である。これらの第１主軸台３および第１主軸３１は、主軸台室１２に配置されている。Ｚ１軸方向は、水平方向であり、図２においては左右方向である。このＺ１軸方向は、第１主軸３１の軸線方向に相当する。第１主軸３１は、コレットチャック等の第１把持部を有している。第１主軸３１は、その内部に挿入された長尺棒状のワークＷを第１把持部によって把持解除可能に把持する。第１主軸３１は、ワークＷを把持して第１主軸中心線ＣＬ１を中心として回転可能である。第１主軸中心線ＣＬ１の方向はＺ１軸方向と一致している。第１主軸３１にはビルトインモーター等の不図示の第１スピンドルモータが設けられている。第１スピンドルモータが制御装置２から指令を受けて回転することで、第１主軸３１は、第１主軸中心線ＣＬ１を中心として回転する。これにより、第１主軸３１によって把持されたワークＷは、第１主軸中心線ＣＬ１を中心にして回転する。

ガイドブッシュ４は、ガイドブッシュ支持台４１によってＮＣ旋盤１の土台である脚に固定されている。ガイドブッシュ４の、第１主軸３１が配置された側とは反対側の端面は、切削室１１内に露出している。ガイドブッシュ４は、第１主軸３１の内部を貫通したワークＷの先端側部分をＺ１軸方向へ摺動自在に支持する。このガイドブッシュ４の、ワークＷを支持している部分は、第１主軸３１と同期して第１主軸中心線ＣＬ１を中心にして回転可能である。すなわち、第１主軸中心線ＣＬ１は、ワークＷの、ガイドブッシュ４に支持された部分の回転中心線でもある。ガイドブッシュ４により、加工時のワークＷの撓みが抑制されるので、特に細長いワークＷを高精度に加工できる。

第１刃物台５は、Ｚ１軸方向と直交しかつ水平方向を向いたＸ１軸方向と、垂直方向を向いたＹ１軸方向に移動可能である。図２では、上下方向がＸ１軸方向であり、紙面に直交する方向がＹ１軸方向である。第１刃物台５には、ワークＷを加工する工具Ｔ１が装着される。図２には、第１刃物台５に工具Ｔ１が装着された様子が示されている。この工具Ｔ１は、切削室１１内に配置される。第１刃物台５には、外径加工用のバイト、突切加工用のバイト等を含む複数種類の工具Ｔ１がＹ１軸方向に並んで取り付けられる。第１刃物台５がＹ１軸方向に移動することで、これらの複数種類の工具Ｔ１から任意の工具Ｔ１が選択される。そして、第１刃物台５がＸ１軸方向に移動することで、選択された工具Ｔ１が第１主軸３１に把持されたワークＷに切り込んでワークＷの先端部分を加工する。

第２主軸台６は、切削室１１内に配置されている。第２主軸台６には、第２主軸６１が搭載されている。第２主軸台６は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に第２主軸６１とともに移動可能である。Ｘ２軸方向は上述したＸ１軸方向と同一の方向であり、Ｚ２軸方向は上述したＺ１軸方向と同一の方向である。このＺ２軸方向は、第２主軸６１の軸線方向に相当する。図２には、第２主軸６１が、ガイドブッシュ４を挟んで第１主軸３１に対向した位置にある様子が示されている。この位置では第２主軸の回転中心である第２主軸中心線ＣＬ２は、第１主軸中心線ＣＬ１と同一線上に配置されている。第２主軸中心線ＣＬ２の方向はＺ２軸方向と一致している。第２主軸６１には、第１主軸３１を用いた加工が完了し、突切加工用のバイトによって切断されたワークＷの先端部分が受け渡される。以下、切断された後、第２主軸６１に受け渡されたワークＷの先端部分を切断済ワークと称し、第１主軸３１側に残るワークＷをワーク素材と称する。第２主軸６１は、コレットチャック等の第２把持部を有している。第２主軸６１は、突切加工においてワークＷの先端から所定長さ部分を第２把持部によって把持解除可能に把持する。また、第２主軸６１は、突切加工が完了して第１主軸３１から受け渡された切断済ワークを第２把持部によって把持解除可能に把持する。第２主軸台６にはビルトインモーター等の第２スピンドルモータが設けられている。第２スピンドルモータが制御装置２から指令を受けて回転することで、第２主軸６１は、第２主軸中心線ＣＬ２を中心として回転する。これにより、第２主軸６１によって把持された切断済ワークは、第２主軸中心線ＣＬ２を中心にして回転する。

第２刃物台７は、切削室１１内に配置されている。第２刃物台７は、Ｙ２軸方向へ移動可能である。このＹ２軸方向は上述したＹ１軸方向と同一の方向である。第２刃物台７には、第２主軸６１に把持された切断済ワークを加工するドリルやエンドミル等の複数種類の工具Ｔ２が取り付けられる。図２には、第２刃物台７に工具Ｔ２が装着された様子が示されている。図２には表れていないが、工具Ｔ２はＸ２軸方向だけでなくＹ２軸方向にも並んで取り付けられている。第２主軸台６のＸ２軸方向の移動と第２刃物台７のＹ２軸方向の移動によって、これらの複数の工具Ｔ２から任意の工具Ｔ２が選択される。そして、第２主軸台６がＺ２軸方向に移動することで、第２主軸６１に把持された切断済ワークの切断端側部分が加工される。

図３は、図１に示したＮＣ旋盤のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、この図３では、ＮＣ旋盤１のハードウェア構成のうち本発明に関連性の高い構成のみを示し、その他の構成は図示省略している。また、その他の構成については説明も省略する。

図３に示すように、加工部１０は、上述した第１主軸台３および第２主軸台６の他に、Ｚ１軸モータ３２と、Ｚ２軸モータ６２とを有している。Ｚ１軸モータ３２は、制御装置２からの指令を受けて第１主軸台３をＺ１軸方向に移動させるためのモータである。Ｚ１軸モータ３２には、その回転方向や回転角度等を出力するＺ１軸エンコーダ３２１が設けられている。このＺ１軸エンコーダ３２１からの出力によって、制御装置２は、第１主軸台３のＺ１軸方向の実際の位置を把握する。Ｚ２軸モータ６２は、制御装置２からの指令を受けて第２主軸台６をＺ２軸方向に移動させるためのモータである。Ｚ２軸モータ６２には、その回転方向や回転角度等を出力するＺ２軸エンコーダ６２１が設けられている。このＺ２軸エンコーダ６２１からの出力によって、制御装置２は、第２主軸台６のＺ２軸方向の実際の位置を把握する。

制御装置２は、ＣＰＵ２１と、操作部２２と、表示部２３と、記憶部２４とを有している。ＣＰＵ２１は、記憶部２４に記憶された加工プログラムに従った処理を実行する。なお、加工プログラムは、各種の指令が羅列されたものである。ＣＰＵ２１は、それらの指令に対応した処理を順次実行する。操作部２２は、ＮＣ旋盤１の使用者による入力操作を受付ける複数のボタンやキー等からなる。なお、操作部２２は、表示部２３と一体化されたタッチパネルであってもよい。ＮＣ旋盤１の使用者は、操作部２２や外部コンピューターを用いて加工プログラムを記憶部２４に記憶させることができる。また、ＮＣ旋盤１の使用者は、操作部２２を用いて加工プログラムの修正を行い、修正した加工プログラムを記憶部２４に記憶させることもできる。また、記憶部２４には、後述する閾値も保存されている。表示部２３は、記憶部２４に保存された加工プログラム、ＮＣ旋盤１の各種設定値およびＮＣ旋盤１に関する各種情報などを表示するディスプレイである。

図４は、図３に示した制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。この図４には、加工部１０も簡略化して示されている。なお、図４では、本発明に特に関連性の高い機能構成のみを示し、制御装置２が有するその他の機能構成は図示省略してる。また、その他の機能構成については説明も省略する。

図４に示すように、制御装置２によって、移動制御部２１１と、位置偏差取得部２１２と、突切成否判定部２１３とが構成されている。これらの移動制御部２１１、位置偏差取得部２１２および突切成否判定部２１３は、主に図３に示したＣＰＵ２１と記憶部２４によって達成される機能構成である。移動制御部２１１は、Ｚ１軸モータ３２やＺ２軸モータ６２等の各種モータへの電力供給等を制御するものである。より詳細には、移動制御部２１１は、各モータに備えられたエンコーダの出力を受けてフィードバック制御を行うことで、各モータの回転速度や停止角度の制御を行う。これにより、移動制御部２１１は、図３に示した第１主軸台３や第２主軸台６等を、加工プログラムにおいて指令された速度で移動させて指令された位置で停止させる。また、移動制御部２１１は、停止した第１主軸台３や第２主軸台６等を停止位置で維持するために、Ｚ１軸モータ３２やＺ２軸モータ６２等に保持トルクを印加させることもある。

位置偏差取得部２１２は、ＮＣプログラムによって指定された指令位置とＺ１軸エンコーダ３２１からの出力とをもとに、第１主軸台３（図３参照）に対する指令位置と第１主軸台３の実際の位置との差である位置偏差を取得する。移動制御部２１１は、この位置偏差に基づいて、位置偏差を減少させるようにＺ１軸モータ３２を制御する。なお、図示省略しているが、移動制御部２１１は、Ｚ２軸モータ６２等の他のモータに対しても同様に位置偏差に基づいた制御を行う。ところで、突切加工用のバイトが破損したり大きく摩耗していると、突切加工が失敗してワークＷを切断できないことがある。突切成否判定部２１３は、突切加工の実行後に停止させている第１主軸台３の位置偏差に基づいて、その突切加工の成否を判定する。これらの突切加工と判定動作とを含む突切処理について、図２～図４を参照しつつ図５を用いて以下詳細に説明する。

図５は、図１に示したＮＣ旋盤の突切処理に関連する動作を示すフローチャートである。

ワークＷに対して第１主軸３１および第１刃物台５を用いた加工が完了したら、制御装置２（移動制御部２１１）は、第２主軸６１を第１主軸３１に対向した位置に移動させる。そして、制御装置２は、ワークＷの先端から所定長さ部分が第２主軸６１内に挿入されるまで第２主軸台６をＺ２軸方向に沿って第１主軸３１に近接する方向に移動させる。次いで、制御装置２は、第２主軸６１に設けられた第２把持部によって、第２主軸６１内に挿入されたワークＷの所定長さ部分を把持させる（ステップＳ１１）。このステップＳ１１によって、第１主軸３１と第２主軸６１とが共通のワークＷを把持した状態になる。その後、制御装置２は、第１主軸３１と第２主軸６１を同期回転させながら、第１刃物台５をＸ１軸に沿って移動させて突切加工用のバイトをワークＷの軸心まで切り込ませ、第１主軸３１を用いた加工が施されたワークＷの先端部分を切り離す突切加工を実行させる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２は、突切工程の一例に相当する。

ステップＳ１２の突切加工が完了したら、制御装置２は、その時点における第１主軸３１のＺ１軸方向の位置偏差を位置偏差取得部２１２によって取得し、基準偏差を示すデータＡ１として記憶部２４に保存する（ステップＳ１３）。次いで、制御装置２は、第１主軸３１から離間する方向へ第２主軸６１を移動させる離間移動を開始させる（ステップＳ１４）。そして、制御装置２は、例えば４ｍｓｅｃ毎に第１主軸３１のＺ１軸方向における位置偏差を位置偏差取得部２１２によって取得し、取得した位置偏差をデータＢ１として記憶部２４に保存していく（ステップＳ１５）。また、突切成否判定部２１３は、データＢ１が保存されるごとに、突切加工が成功したか否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的には、突切成否判定部２１３は、データＢ１が、データＡ１に閾値を加算した最大値以下で、かつデータＡ１から閾値を減算した最小値以上であるか否か判定する。このステップＳ１６は、突切成否判定工程の一例に相当する。なお、上述したように、閾値は記憶部２４にあらかじめ保存されている値である。そして、データＢ１が、最大値以下かつ最小値以上である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、突切成否判定部２１３は、第２主軸６１の移動が完了するまでステップＳ１５とステップＳ１６の処理を繰り返す（ステップＳ１７でＮＯのループ）。第２主軸６１の離間移動が完了したら（ステップＳ１７でＹＥＳ）、突切成否判定部２１３は、突切加工が成功したと判定する。また、制御装置２は、突切処理を終了する。なお、このステップＳ１４からＳ１７までにおける第２主軸６１の移動量は、例えば０．１ｍｍなど、突切加工が成功したか否かを判定できる範囲で微小な移動量であることが好ましい。

一方、第２主軸６１の移動が完了するまでの間に、データＢ１が最大値を超えたか最小値よりも小さくなっている場合、突切成否判定部２１３は、突切加工が失敗したと判定する（ステップＳ１６でＮＯ）。換言すれば、突切成否判定部２１３は、第１主軸３１の位置偏差の変化量が所定量を超えた場合、ワークＷの先端部分がワーク素材から分離されていないため、ワークＷを介して第２主軸６１の移動により第１主軸３１が移動したと判定する。突切成否判定部２１３が、突切加工の失敗を判定した場合、制御装置２は、第２主軸６１の移動を強制的に終了させるとともに、表示部２３に突切加工失敗を示す表示を行う（ステップＳ１８）。これらのステップＳ１４～ステップＳ１８までが、離間移動工程の一例に相当する。つまり、離間移動工程の間に、突切成否判定工程が複数回実行される。

移動制御部２１１は、突切加工から離間移動が完了するまでの間、第１主軸３１を所定位置で停止させるようにＺ１軸モータ３２に保持トルクを付与する制御を実行している。ただし、移動制御部２１１は、ステップＳ１３の前または後から離間移動が完了するまで、Ｚ１軸モータ３２の保持トルクを通常よりも低下させる又は保持トルクを停止させる制御を行ってもよい。こうすることで、第１主軸３１の位置偏差が生じやすくなるので、突切加工の失敗をより高感度にかつ迅速に判定できる。

次に、段取り作業時に実行されるテスト突切処理について、図２～図４を参照しつつ図６を用いて説明する。段取り作業は、径の異なるワークＷに変更した場合等、切削加工や突切加工などの加工の前に行われる作業である。図６は、図１に示したＮＣ旋盤のテスト突切処理に関連する動作を示すフローチャートである。このテスト突切処理は必ずしも実行する必要はないが、実行することで、第２主軸６１の把持力が適正か否かを容易に判定することができる。このテスト突切処理においては、突切成否判定部２１３が把持力判定部として作用する。

テスト突切処理に先立って、制御装置２は、第１主軸３１にワークＷを把持させた状態で、ガイドブッシュ４よりも第２主軸６１側にワークＷを突出させ、第２主軸６１を第１主軸３１に対向した位置に移動させる。その後、図６に示すテスト突切処理を開始する。制御装置２は、まずワークＷの先端から所定長さ部分が第２主軸６１内に挿入されるまで第２主軸台６をＺ２軸方向に沿って第１主軸３１に近接する方向に移動させる。次いで、制御装置２は、第２主軸６１に設けられた第２把持部によって、第２主軸６１内に挿入されたワークＷの所定長さ部分を把持させる（ステップＳ２１）。このステップＳ２１によって、第１主軸３１と第２主軸６１とが共通のワークＷを把持した状態になる。

その後、制御装置２は、その時点における第１主軸３１のＺ１軸方向の位置偏差を位置偏差取得部２１２によって取得し、データＡ２として記憶部２４に保存する（ステップＳ２２）。次いで、制御装置２は、第１主軸３１から離間する方向への第２主軸６１の移動を開始させる（ステップＳ２３）。そして、制御装置２は、例えば４ｍｓｅｃ毎に第１主軸３１のＺ１軸方向における位置偏差を位置偏差取得部２１２によって取得し、データＢ２として記憶部２４に保存していく（ステップＳ２４）。また、突切成否判定部２１３（把持力判定部）は、データＢ２が保存されるごとに、そのデータＢ２が、データＡ２に閾値を加算した最大値以下で、かつデータＡ２から閾値を減算した最小値以上であるか否か判定する（ステップＳ２５）。なお、ここで用いる閾値は、上述のステップＳ１６で用いる閾値よりも大きな値であることが好ましい。こうすることで、第２主軸６１の把持力を、突切処理の成否判定だけでなく加工にも適した適正な把持力に設定できる。逆にいえば、上述のステップＳ１６で用いる閾値は、外乱などによる誤判定が生じない範囲で可能な限り小さな値にすることが好ましい。これにより、突切処理の成否をより正確に判定できる。そして、データＢ２が、最大値以下かつ最小値以上である場合（ステップＳ２５でＹＥＳ）、突切成否判定部２１３は、第２主軸６１の移動が完了するまでステップＳ２４とステップＳ２５の処理を繰り返す（ステップＳ２６でＮＯのループ）。第２主軸６１の移動が完了したら（ステップＳ２６でＹＥＳ）、突切成否判定部２１３は、第２主軸６１が把持力不足と判定する。そして、制御装置２は、表示部２３に第２主軸６１の把持力不足を示す表示を行う（ステップＳ２７）。なお、このステップＳ２３からＳ２６までにおける第２主軸６１の移動量は、上述のステップＳ１４からＳ１７までと同じ移動量であることが好ましいが、ステップＳ１４からＳ１７よりも長い移動量であってもよい。

一方、第２主軸６１の移動が完了するまでの間に、データＢ２が最大値を超えたか最小値よりも小さくなっている場合（ステップＳ２５でＮＯ）、突切成否判定部２１３は、第２主軸６１の把持力が充足していると判定する。すなわち、第１主軸３１の位置偏差が所定範囲を超えた場合、第２主軸６１の移動によっても、第２主軸６１の第２把持部とワークＷの間に滑りが生じておらず、突切加工の成否が判定可能な程度に第２主軸６１がワークＷを強固に把持していると判定する。そして、制御装置２は、第２主軸６１の移動を強制的に終了させる（ステップＳ２８）とともに、表示部２３に把持力充足を示す表示を行う（ステップＳ２９）。

把持力不足が表示された場合、ＮＣ旋盤１の使用者は、第２主軸６１の把持力を調整して再度図６に示すテスト突切処理を実行する。そして、ＮＣ旋盤１の使用者は、第２主軸６１の把持力が充足するまでテスト突切処理と第２主軸６１の把持力調整を繰り返す。これにより、第２主軸６１の把持力を容易に適正な把持力に設定できる。また、図５に示した突切処理において突切成否判定部２１３が正確な判定を行うことができる。なお、移動制御部２１１は、図６に示すテスト突切処理の間、第１主軸３１を所定位置で停止させている。

以上説明したように、本実施形態では、突切加工の完了後、第１主軸３１は停止させた状態で第２主軸６１を移動させている。この第２主軸６１の移動において、突切加工の成功時にはワークＷが分断されているため第２主軸６１の移動に関わらず第１主軸３１の位置偏差は基本的に変化しない。従って、以上説明したＮＣ旋盤１およびＮＣ旋盤１の制御方法によれば、この第１主軸３１の位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定することで、第２主軸６１の位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する場合と比較して突切加工の成否を精度よく判定することができる。また、ステップＳ１３において第１主軸３１の位置偏差を保存し、その位置偏差を基準偏差として、基準偏差からの位置偏差の変化量が所定量を超えたときに突切加工が失敗したと判定するもので、離間移動の開始前に発生している位置偏差の影響を除外できる。これにより、突切加工の成否をより精度よく判定することができる。

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態の説明では、ＮＣ旋盤１に本発明を適用する例を示したが、マシニングセンタ等の他の工作機械に本発明を適用してもよい。また、本実施形態の突切成否判定部２１３は、データＡ１を基準偏差として、その基準偏差から位置偏差の変化量が所定量を超えたか否かを判定基準としたが、データＡ１を用いずに、単にデータＢ１またはデータＢ１の絶対値が閾値を超えたか否かを判定基準としてもよい。

なお、以上説明した各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の変形例に適用してもよい。

１ ＮＣ旋盤（工作機械）
３１ 第１主軸
６１ 第２主軸
２１１ 移動制御部
２１３ 突切成否判定部
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 軸線方向に移動可能な第１主軸と該第１主軸に対向した第２主軸とが共通のワークを把持した状態で把持されたワークの突切加工を実行した後、該第２主軸を該第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動を実行する工作機械において、
   前記離間移動において前記第１主軸を指令位置で停止させる制御を行う移動制御部と、
   前記離間移動における、前記指令位置と該第１主軸の実際の位置との差である位置偏差を監視し、該位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する突切成否判定部とを備えたことを特徴とする工作機械。
2. 前記突切成否判定部は、前記離間移動の直前の前記位置偏差を基準偏差とし、該基準偏差からの変化量が所定量を超えたときに突切加工が失敗したと判定するものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
3. 軸線方向に移動可能な第１主軸と、該第１主軸に対向し該第１主軸から離間する方向に移動可能な第２主軸とを備えた工作機械の制御方法において、
   前記第１主軸と前記第２主軸が共通のワークを把持した状態で把持されたワークの突切加工を実行する突切工程と、
   前記突切工程の後、前記第１主軸を指令位置で停止させて前記第２主軸を前記第１主軸から離間する方向に移動させる離間移動工程と、
   前記離間移動工程の実行中に前記指令位置と前記第１主軸の実際の位置との差である位置偏差を監視し、該位置偏差に基づいて突切加工の成否を判定する突切成否判定工程とを備えたことを特徴とする工作機械の制御方法。
4. 前記突切工程よりも前に実行される工程であって、前記第１主軸と前記第２主軸が共通のワークを把持した状態で該第１主軸を停止させて該第２主軸を該第１主軸から離間する方向に移動させ、前記位置偏差を監視して該位置偏差に基づいて該第２主軸におけるワークの把持力が充足しているか否かを判定する把持力事前判定工程とを備えたことを特徴とする請求項３記載の工作機械の制御方法。

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