JP2024050298A - 工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な作業を省略可能な操作性のよい工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供する。【解決手段】棒材Ｗの軸心方向に移動可能な主軸２５と、棒材Ｗを支持するガイドブッシュ２６と、ガイドブッシュ２６に支持された棒材Ｗの先端部分を加工する第１工具Ｔ１が取り付けられた第１刃物台２７と、棒材Ｗの先端側に向かって棒材Ｗを付勢可能な送り矢４４と、主軸２５の動作および第１刃物台２７の動作を制御する第１制御装置２０と、送り矢４４の動作を制御する第２制御装置４０とを備え、第１制御装置２０は、主軸２５が棒材Ｗを把持している状態で第１刃物台２７に棒材Ｗの先端を加工させ、主軸２５を後退させて棒材Ｗをガイドブッシュ２６から引き抜き、第２制御装置４０に送り矢４４の付勢を解除させ、主軸２５による棒材Ｗの把持を解除させる棒材退避モードを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、主軸と送り矢とを備えた工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法に関する。

従来、工作機械システムには、主軸や刃物台が設けられた加工装置と、加工装置に長尺状の棒材を供給する給材機とを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。加工装置の主軸は、把持解除可能に棒材を把持して回転する。主軸は、棒材を把持した状態および把持解除した状態の何れの状態においても棒材の軸心方向に移動可能に構成されている。加工装置には第１制御装置が組み込まれている。第１制御装置は、工作機械システムのオペレータなどが作成した加工プログラム（ＮＣプログラム）や加工装置に設けられた操作パネルを用いた入力操作に従って加工工具が取り付けられた刃物台や主軸などの動作を制御する。第１制御装置が加工プログラムに従って刃物台や主軸の動作を制御することで、棒材の先端部分が所望の形状に加工され、加工された加工済み部分が切り離される。多くの場合、加工工具による加工が開始されてから加工済み部分が切り離されるまで棒材は主軸によって把持されている。加工装置は、加工済み部分が切り離されたら棒材の掴みかえを行う。掴みかえでは、主軸による把持を解除して主軸が棒材の後端側に移動した後、主軸が棒材を再度把持する。加工工具による加工と棒材の掴みかえを複数サイクル繰り返すことで、サイクル数に応じた複数の製品が１本の棒材から製造される。なお、主軸の移動可能距離を超えた長さの製品を製造する場合、１サイクルの中に掴みかえ動作が含まれていることがある。

給材機は、加工装置と並んで加工装置よりも棒材の後端側に設置される。給材機は、送り矢と、送り矢を棒材の軸心方向に移動させる送り矢駆動機構と、送り矢駆動機構の動作を制御する第２制御装置とを備えている。送り矢は、先端にフィンガーチャックを備えている。そのフィンガーチャックが棒材の後端部分を掴むことで、送り矢は棒材と連結される。そして、送り矢駆動機構によって送り矢が棒材の先端側に向かって送り出されることで給材機に投入された棒材が加工装置に供給される。送り矢は、加工装置が加工を行っているときには所定の荷重で棒材の後端側から棒材の先端側に向かって棒材を付勢している。この荷重は、主軸が棒材を把持しているときに棒材と主軸の間に滑りが生じない比較的弱い荷重に設定されている。

特開２００５－３１３２６７号公報

従来の工作機械システムでは、第１制御装置が刃物台や主軸などの加工装置の動作を制御し、第２制御装置が送り矢などの給材機の動作を制御していた。このため、例えば工作機械システムの電源投入時の立ち上げや工作機械システムのシャットダウンに際して、オペレータが加工装置と給材機の間を行き来して第１制御装置と第２制御装置それぞれに対して所定の手順で指示や操作をするといった煩雑な作業が必要になるという問題があった。また、その作業においてオペレータが作業手順を間違えてしまう虞もあった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、煩雑な作業を省略可能な操作性のよい工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の工作機械システムは、
把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
前記主軸よりも前記棒材の先端側に配置され該棒材を支持するガイドブッシュと、
前記ガイドブッシュに支持された前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
前記第１制御装置は、前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記刃物台に該棒材の先端を加工させ、前記主軸を後退させて該棒材を前記ガイドブッシュから引き抜き、前記第２制御装置に前記送り矢の付勢を解除させ、該主軸による該棒材の把持を解除させる棒材退避モードを有することを特徴とする。

この工作機械システムによれば、前記棒材退避モードにおいて前記送り矢の動作を含む一連の動作が前記第１制御装置による制御で実行されるので、該第１制御装置と前記第２制御装置それぞれに対して所定の手順で指示や操作をする必要がなくなる。

ここで、前記第１制御装置は、前記棒材退避モードにおいて、前記送り矢が前記棒材の先端側に向かって該棒材を付勢している状態で前記刃物台に該棒材の先端を加工させるものであってもよい。

この工作機械システムにおいて、
前記第１制御装置に対して指示を入力する入力部を備え、
前記棒材退避モードは、前記入力部から前記指示が入力されることによって起動するモードであってもよい。

前記指示を入力することで簡単に前記棒材退避モードを起動することができる。

上記課題を解決する本発明の工作機械システムは、
把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
前記第１制御装置は、前記第２制御装置に前記送り矢を動作させて前記棒材の先端部分が前記主軸を貫通して該主軸よりも先端側に突出する位置に該棒材を移動させ、該主軸に該棒材を把持させ、該第２制御装置に該送り矢を動作させて該棒材を先端側に向かって付勢させ、前記刃物台に該棒材の先端を切り落とさせる棒材供給モードを有するものであることを特徴とする。

この工作機械システムによれば、前記棒材供給モードにおいて前記送り矢の動作を含む一連の動作が前記第１制御装置による制御で実行されるので、該第１制御装置と前記第２制御装置それぞれに対して所定の手順で指示や操作をする必要がなくなる。

さらに、この工作機械システムにおいて、
前記第１制御装置に対して指示を入力する入力部を備え、
前記棒材供給モードは、前記入力部から前記指示が入力されることによって起動するモードであってもよい。

前記指示を入力することで簡単に前記棒材供給モードを起動することができる。

上記課題を解決する本発明の工作機械システムの制御方法は、
棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、該棒材を支持するガイドブッシュと、該ガイドブッシュに支持された該棒材の先端部分を加工する加工工具と、該棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢とを備えた工作機械システムの制御方法であって、
前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記加工工具が該棒材の先端を加工する先端加工工程と、
前記先端加工工程に引き続いて実行され、前記主軸を後退させて前記棒材を前記ガイドブッシュから引き抜く棒材引抜工程と、
前記棒材引抜工程に引き続いて実行され、前記送り矢の付勢を解除する付勢解除工程と、
前記付勢解除工程に引き続いて実行され、前記主軸による前記棒材の把持を解除する把持解除工程とを有することを特徴とする。

この工作機械システムの制御方法によれば、先端加工工程、棒材引抜工程、付勢解除工程および把持解除工程が一連に実行されるので、各工程に対して指示や操作をするといった煩雑な作業を省略できる。

ここで、前記先端加工工程は、前記送り矢が該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢している状態で前記加工工具が該棒材の先端を加工する工程であってもよい。

上記課題を解決する本発明の工作機械システムの制御方法は、
棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、該棒材の先端部分を加工する加工工具と、該棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢とを備えた工作機械システムの制御方法であって、
前記送り矢を動作させて前記棒材の先端部分が前記主軸を貫通して該主軸よりも先端側に突出する位置まで該棒材を送り出す棒材送出工程と、
前記棒材送出工程に引き続いて実行され、前記主軸に前記棒材を把持させる把持工程と、
前記把持工程に引き続いて実行され、前記送り矢を動作させて前記棒材を先端側に向かって付勢する付勢工程と、
前記付勢工程に引き続いて実行され、前記加工工具が前記棒材の先端を切り落とす先端切落工程とを有することを特徴とする。

この工作機械システムの制御方法によれば、棒材送出工程、把持工程、付勢工程および先端切落工程が一連に実行されるので、各工程に対して指示や操作をするといった煩雑な作業を省略できる。

また、上記課題を解決する本発明の工作機械システムは、
把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
前記主軸よりも前記棒材の先端側に配置され該棒材を支持するガイドブッシュと、
前記ガイドブッシュに支持された前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
前記第１制御装置は、
前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記刃物台に該棒材の先端を加工させ、前記主軸を後退させて該棒材を前記ガイドブッシュから引き抜き、前記第２制御装置に前記送り矢の付勢を解除させ、該主軸による該棒材の把持を解除させて、該主軸の位置および該送り矢の位置を記憶部に保存する棒材退避モードと、
前記記憶部に保存された前記主軸の位置に該主軸を移動させるとともに前記第２制御装置に前記送り矢を動作させて該記憶部に保存された該送り矢の位置に該送り矢を移動させ、該主軸に該棒材を把持させ、該第２制御装置に該送り矢を動作させて該棒材を先端側に向かって付勢させ、前記刃物台に該棒材の先端を切り落とさせる棒材供給モードとを有するものであることを特徴とする。

この工作機械システムによれば、前記棒材退避モードおよび前記棒材供給モードそれぞにおいて前記送り矢の動作を含む一連の動作が前記第１制御装置による制御で実行されるので該第１制御装置と前記第２制御装置それぞれに対して所定の手順で指示や操作をする必要がなくなる。その上、前記送り矢を原点に移動させるための時間と動力および前記棒材先端が前記主軸よりも先端側になる位置まで該送り矢を原点から移動させる時間と動力を削減できるといった効果も奏する。

本発明によれば、煩雑な作業を省略可能な操作性のよい工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供することができる。

本実施形態にかかる旋盤システムの正面図である。 図１に示した旋盤システムの内部構成を簡易的に示す平面図である。 図１に示した旋盤システムのハードウェア構成を示すブロック図である。 図１に示した旋盤システムの棒材退避モードの動作を示すフローチャートである。 図１に示した旋盤システムの棒材供給モードの動作を示すフローチャートである。 図４に示した棒材退避モードの変形例の動作を示すフローチャートである。 図５に示した棒材供給モードの変形例の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旋盤と給材機とを備えた旋盤システム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旋盤システムの正面図である。

図１に示すように、本実施形態の旋盤システム１は、加工装置であるＮＣ旋盤２と、材料供給装置である給材機４とを備えている。この旋盤システム１が、工作機械システムの一例に相当する。本実施形態のＮＣ旋盤２は、いわゆるスイス型旋盤である。ＮＣ旋盤２は、切削室２２と、主軸室２３と、旋盤操作パネル２４とを備えている。切削室２２は、棒材Ｗ（図２参照）の先端部分を加工する空間が形成された部屋であり、正面側から見てＮＣ旋盤２の右側に配置されている。主軸室２３は、主軸２５（図２参照）が配置された部屋であり、正面側から見てＮＣ旋盤２の左側に配置されている。

旋盤操作パネル２４は、旋盤操作部２４１と旋盤表示画面２４２とを有している。旋盤操作部２４１は、旋盤システム１のオペレータによる入力操作を受け付ける複数のボタンやキー等からなる。この旋盤操作部２４１が、入力部の一例に相当する。なお、旋盤操作部２４１は、旋盤表示画面２４２と一体化されたタッチパネルであってもよい。旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１や外部コンピューターを用いて作成した加工プログラムを後述する記憶部２０３（図３参照）に記憶させることができる。また、旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１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２０３に記憶させることもできる。さらに、旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１を用いて旋盤システム１の各構成要素を個別または連携して動作させることもできる。旋盤表示画面２４２は、記憶部２０３に記憶された加工プログラム、旋盤システム１の各種設定値およびエラー内容などの旋盤システム１に関する各種情報を表示するディスプレイである。

給材機４は、ＮＣ旋盤２に長尺な棒材Ｗ（図２参照）を供給する。給材機４は、ＮＣ旋盤２と並んで設置される。給材機４には、複数の棒材Ｗが格納されている。給材機４は、格納された棒材Ｗのうちの１本をＮＣ旋盤２に向かって送り出す。また、給材機４は、加工によって短くなった棒材Ｗである残材をＮＣ旋盤２から引き抜いて排出する。残材を排出した後、給材機４は、格納された棒材Ｗからあらたに１本をＮＣ旋盤２に向かって送り出す。給材機４には、給材機４を操作するための入力装置である給材機操作パネル４２が設けられている。

図２は、図１に示した旋盤システムの内部構成を簡易的に示す平面図である。

図２に示すように、ＮＣ旋盤２は、主軸２５と、ガイドブッシュ２６と、第１刃物台２７と、背面主軸２８と、第２刃物台２９とを備えている。主軸２５、ガイドブッシュ２６、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９は、土台である脚の上に配置されている。主軸２５、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９は、加工プログラムや旋盤操作パネル２４（図１参照）からの入力に従って動作する。

主軸２５は、Ｚ１軸方向に移動可能である。なお、主軸２５は、主軸台によって主軸台とともにＺ１軸方向に移動するが、主軸台は図示省略し説明も省略する。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、棒材Ｗの軸心方向に相当する。主軸２５は、その内部を貫通している棒材Ｗを把持解除可能に把持するためのコレットチャック２５１を先端部分に有している。このコレットチャック２５１が、把持部の一例に相当する。主軸２５は、棒材Ｗを把持して主軸中心線ＣＬを中心として回転可能である。主軸中心線ＣＬの方向はＺ１軸方向と一致している。以下、主軸２５が棒材Ｗの先端側に移動することを前進と称し、主軸２５が棒材Ｗの後端側に移動することを後退と称することがある。

ガイドブッシュ２６は、土台である脚に固定されている。ガイドブッシュ２６の、主軸２５が配置された側とは反対側の端面は、切削室２２（図１参照）内に露出している。ガイドブッシュ２６は、主軸２５の内部を貫通した棒材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２６の、棒材Ｗを支持している部分は、主軸２５と同期して主軸中心線ＣＬを中心にして回転可能である。ガイドブッシュ２６から切削室２２内に突出した棒材Ｗの先端部分が第１刃物台２７に取り付けられた第１工具Ｔ１によって加工される。この第１工具Ｔ１が、加工工具の一例に相当する。ガイドブッシュ２６により、加工時の棒材Ｗの撓みが抑制されるので、特に細長い棒材ＷをＮＣ旋盤２によって高精度に加工できる。

第１刃物台２７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。この第１刃物台２７が、刃物台の一例に相当する。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２７には、切削加工用工具、突切加工用工具などを含む複数種類の第１工具Ｔ１がＹ１軸方向に並んで櫛歯状に取り付けられている。また、第１工具Ｔ１として、エンドミルやドリルなどの回転工具を第１刃物台２７に取り付けることもできる。第１刃物台２７がＹ１軸方向に移動することで、これらの複数種類の第１工具Ｔ１から任意の第１工具Ｔ１が選択される。そして、第１刃物台２７がＸ１軸方向に移動することで、選択されている第１工具Ｔ１が主軸２５に把持されガイドブッシュ２６に支持された棒材Ｗの先端部分に切り込んで加工したり、棒材Ｗの加工済み部分を切り離したりする。

背面主軸２８は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に移動可能である。なお、背面主軸２８は、背面主軸台によって背面主軸台とともにＸ２軸方向およびＺ２軸方向に移動するが、背面主軸台は図示省略し説明も省略する。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。また、Ｚ２軸方向は、背面主軸２８の軸線方向に相当する。図２には、背面主軸２８が、ガイドブッシュ２６を挟んで主軸２５に対向した位置にある様子が示されている。この位置では背面主軸２８の回転中心である背面主軸中心線は、主軸中心線ＣＬと同一線上に配置されている。背面主軸中心線の方向はＺ２軸方向と一致している。背面主軸２８には、主軸２５を用いた加工が完了した棒材Ｗの加工済み部分が、突切加工用の第１工具Ｔ１によって切り離されて受け渡される。以下、切り離された加工済み部分を切断済み部分と称する。背面主軸２８は、主軸２５から受け渡された切断済み部分を把持解除可能に把持する。また、背面主軸２８は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に移動することで把持した切断済み部分を移送する。

第２刃物台２９は、Ｙ２軸方向へ移動可能である。なお、第２刃物台２９は、Ｘ２軸方向に移動可能に構成されていてもよい。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２９には、切断済み部分を加工するドリルやエンドミル等の第２工具Ｔ２が取り付けられている。なお、第２工具Ｔ２は、Ｙ２軸方向に並んで第２刃物台２９に複数取り付けられている。第２刃物台２９のＹ２軸方向への移動によって、これらの複数の第２工具Ｔ２から任意の第２工具Ｔ２が選択される。そして、背面主軸２８がＸ２軸方向やＺ２軸方向に移動することで、背面主軸２８に把持された切断済み部分の切断端側が加工される。この切断端側の加工が完了した切断済み部分が旋盤システム１によって製造された製品になる。なお、背面主軸２８を用いた加工を行わない場合もある。その場合、切断済み部分がそのまま製品になる。第２刃物台２９には、製品を受け入れる製品受入口２９１と不図示のシューターとが設けられている。シューターは、第２刃物台２９内に設けられている。背面主軸２８は、製品を製品受入口２９１に挿入した後、把持を解除して背面主軸２８に設けられたシリンダーによって押し出すことでシューターに製品を投下する。投下された製品は、不図示のコンベアによって所定位置まで移送されて旋盤システム１の外部に設けられた製品貯留部に排出される。

切削室２２（図１参照）の下端には、主軸２５や背面主軸２８を用いた加工によって生じた切り屑や不良品を受け入れる切り屑受入部２２１が設けられている。主軸２５を用いた加工が完了した棒材Ｗの加工済み部分は、主軸２５に対向した位置で主軸２５と同期回転した背面主軸２８と主軸２５とがそれぞれ棒材Ｗを把持した状態で突切加工用の第１工具Ｔ１が加工済み部分を切り離すことで背面主軸２８に受け渡される。一方、背面主軸２８が加工済み部分を把持していない状態で加工済み部分を切り離した場合、その加工済み部分は、落下することで切り屑受入部２２１に排出される。

給材機４は、上述した給材機操作パネル４２（図１参照）の他に、送り矢４４と、送り矢駆動機構４５と、送り矢モータ４６と、先端センサ４７と、原点センサ４８とを有している。送り矢４４は、不図示のガイドによってＺ１軸方向に移動自在に案内されている。送り矢４４の先端には、棒材Ｗの後端を把持するフィンガーチャック４４１が設けられている。このフィンガーチャック４４１は、送り矢４４の他の部分に対して回転自在に取り付けられることで、主軸中心線ＣＬを回転中心軸として回転自在になっている。フィンガーチャック４４１が棒材Ｗの後端を把持することで、送り矢４４は棒材Ｗに連結される。すなわち、フィンガーチャック４４１が棒材Ｗを把持している間、送り矢４４は棒材ととともにＺ１軸方向に移動する。

送り矢駆動機構４５は、給材機４の先端側と後端側それぞれに設けられた不図示のプーリと、そのプーリに掛け渡された駆動ベルトによって構成されている。駆動ベルトには、連結部４５１が固定されている。この連結部４５１によって駆動ベルトと送り矢４４の後端部分とが連結されている。給材機４の後端側に設けられたプーリは、送り矢モータ４６の出力軸に固定されている。

送り矢モータ４６の出力軸が一方向に回転すると、送り矢駆動機構４５と連結部４５１によって送り矢４４はＺ１軸に沿ってＮＣ旋盤２に向かって移動する。反対に、送り矢モータ４６の出力軸が他方向に回転すると、送り矢駆動機構４５と連結部４５１によって送り矢４４はＺ１軸に沿ってＮＣ旋盤２から離間する方向に移動する。給材機４内に格納された複数の棒材Ｗのうち軸心が主軸中心線ＣＬと一致した位置にある棒材Ｗがフィンガーチャック４４１によって把持される。そして、送り矢４４が移動することで、フィンガーチャック４４１に把持された棒材Ｗは、棒材Ｗの軸心方向に移動する。すなわち、送り矢モータ４６の出力軸が一方向に回転すると、棒材Ｗはその先端側に移動し、送り矢モータ４６の出力軸が他方向に回転すると、棒材Ｗはその後端側に移動する。送り矢モータ４６は、送り矢エンコーダ４６１を有している。なお、送り矢エンコーダ４６１は、送り矢モータ４６とは別に設置されていてもよい。送り矢エンコーダ４６１によって、送り矢モータ４６の回転数や回転量が検出される。送り矢エンコーダ４６１の検出結果は、第２制御装置４０（図３参照）に送信される。

先端センサ４７は、棒材Ｗの先端を検出する。また、原点センサ４８は、送り矢４４が原点に位置しているか否かを検出する。送り矢４４の原点は、送り矢４４の移動範囲のうち最も後端側に位置している。これらの先端センサ４７と原点センサ４８の検出結果は、それぞれ第２制御装置４０（図３参照）に送信される。第２制御装置４０は、先端センサ４７の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって、加工前における棒材Ｗの先端位置がどの位置にあるかを把握する。これら送り矢エンコーダ４６１及び先端センサ４７が、棒材先端位置検出手段の一例に相当する。また、第２制御装置４０は、原点センサ４８の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって、送り矢４４の位置を把握する。これら送り矢エンコーダ４６１及び原点センサ４８が、送り矢位置検出手段の一例に相当する。

図３は、図１に示した旋盤システム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、旋盤システム１のハードウェア構成のうち本発明との関連性の低いものは、これまで説明した構成要素を動作させるものであっても図示省略している。

図３に示すように、ＮＣ旋盤２は、第１制御装置２０と、上述した旋盤操作パネル２４と、Ｚ１軸モータ２５２と、主軸モータ２５３と、主軸アクチュエータ２５４とを有している。第１制御装置２０は、いわゆるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置であり、ＣＰＵ２０１と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０２と、記憶部２０３とを有している。第１制御装置２０は、ＣＰＵ２０１による演算機能を有するコンピュータである。第１制御装置２０は、記憶部２０３に記憶されている加工プログラムや旋盤操作パネル２４からの入力に従って図２に示した主軸２５、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９等の各構成要素の動作を制御する。また、記憶部２０３には、オペレータが作成した加工プログラム以外にラダープログラムやマクロプログラムなどの各種プログラムもあらかじめ記憶されている。図３には、各構成要素を駆動するモータやアクチュエータのうちの一部が示されている。第１制御装置２０は、主にＮＣ旋盤２に設けられたサーボモータに対して数値制御を行う。また、第１制御装置２０が有しているＰＬＣ２０２は、主にＮＣ旋盤２に設けられたシリンダーやバルブ等のサーボモータ以外の機器の動作をシーケンス制御する。記憶部２０３は、ＲＯＭ、ＨＤＤおよびＳＳＤ等の不揮発性メモリとＲＡＭ等の揮発性メモリとから構成されている。

Ｚ１軸モータ２５２は、第１制御装置２０からの指令を受けて回転するサーボモータである。Ｚ１軸モータ２５２が回転することで主軸２５（図２参照）はＺ１軸方向に移動する。なお、第１制御装置２０とＺ１軸モータ２５２の間には不図示のアンプが設けられており、第１制御装置２０がアンプに指令を送信することでＺ１軸モータ２５２が制御されている。以下、アンプについては説明を省略する。Ｚ１軸モータ２５２は、Ｚ１軸エンコーダ２５２１を有している。Ｚ１軸エンコーダ２５２１の出力が第１制御装置２０にフィードバックされることで、第１制御装置２０は、主軸２５（図２参照）のＺ１軸における位置を常時把握している。このＺ１軸エンコーダ２５２１が、主軸位置検出手段の一例に相当する。

主軸２５（図２参照）には、ビルトインモーター等の主軸モータ２５３が設けられている。主軸モータ２５３は、第１制御装置２０から指令を受けて回転する。主軸モータ２５３が回転することで、主軸２５および主軸２５に把持された棒材Ｗ（図２参照）は、主軸中心線ＣＬ（図２参照）を中心にして回転する。なお、主軸２５と同様に、背面主軸２８にも背面主軸モータが設けられているが説明は省略する。主軸アクチュエータ２５４は、コレットチャック２５１（図２参照）を動作させるための油圧シリンダー等のアクチュエータである。主軸アクチュエータ２５４によって不図示のチャックスリーブが先端側に移動することで、コレットチャック２５１が閉じて棒材Ｗが主軸２５によって把持される。また、チャックスリーブが後端方に移動することで、コレットチャック２５１が開いて主軸２５による棒材Ｗの把持が解除される。

給材機４は、上述した給材機操作パネル４２、送り矢モータ４６、先端センサ４７および原点センサ４８の他に第２制御装置４０を有している。第２制御装置４０は、給材機４の各構成要素についてシーケンス制御を行う制御装置である。第２制御装置４０は、各センサや送り矢エンコーダ４６１等から受信した情報に基づいて送り矢モータ４６や給材機４に設けられた不図示のアクチュエータの動作を制御する。また、第２制御装置４０は、第１制御装置２０からの動作要求に応じて給材機４の動作を制御する。

送り矢モータ４６は、第２制御装置４０からの指令を受けて回転するサーボモータである。送り矢モータ４６が回転することで送り矢４４（図２参照）はＺ１軸方向に移動する。上述したように、第２制御装置４０は、送り矢４４の原点からの移動距離を原点センサ４８の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって把握することで、送り矢４４のＺ１軸方向における位置を常時把握し、給材機４に関する情報として第１制御装置２０に送信している。また、第２制御装置４０は、新しく供給する棒材Ｗの先端や電源投入後最初にＮＣ旋盤２に送り出した棒材Ｗの先端のＺ１軸方向における位置を第１制御装置２０に送信する。ＮＣ旋盤２が加工を開始した後、残材の引き抜き開始までは、第２制御装置４０によって送り矢モータ４６は基本的に一定のトルクで一方向に回転しようとするように制御される。これにより、棒材Ｗは、設定された荷重で棒材Ｗの先端側に向かって送り矢４４によって付勢される。この荷重は、主軸２５が棒材Ｗを把持しているときに棒材Ｗと主軸２５との間に滑りが生じる虞が無い比較的弱い荷重に設定される。

給材機操作パネル４２は、操作部と表示画面とが一体になったタッチパネルである。なお、給材機４には、給材機操作パネル４２の他に非常停止ボタンや送り矢モータ４６のトルク設定スイッチ等が設けられている。旋盤システム１のオペレータは、給材機操作パネル４２を用いて、送り矢４４（図２参照）をＺ１軸方向に手動操作で移動させたり、給材機４の各種設定値を入力することができる。また、給材機操作パネル４２には、給材機４の各種設定値およびエラー内容などの給材機４に関する各種情報並びに給材機４の操作ボタンが表示される。

第１制御装置２０と第２制御装置４０とは信号ケーブルで接続されている。第１制御装置２０は、信号ケーブルを介して第２制御装置４０に動作要求などを送信する。また、第２制御装置４０は、信号ケーブルを介して第１制御装置２０に送り矢４４の位置情報を含む給材機４に関する各種情報を随時送信する。

図４は、図１に示した旋盤システムの棒材退避モードの動作を示すフローチャートである。図４に示す棒材退避モードの動作は、主に図３に示した第１制御装置２０が旋盤システム１の動作を制御することによって実行される動作である。詳細には、第１制御装置２０が、記憶部２０３に記憶されたプログラムに基づいてこの動作に関連する演算や判定を実行し、ＮＣ旋盤２の各構成要素の動作を制御し、また第２制御装置４０に動作要求を送信する。

棒材退避モードは、旋盤操作部２４１から第１制御装置２０に棒材退避モードの開始を指示する入力が行われることで起動するモードである。具体的には、棒材退避モードは、旋盤操作部２４１において、棒材退避モードの開始スイッチが押されるか棒材退避モードを指示するコマンドが入力されることで起動する。棒材退避モードは、１日の加工が終了し旋盤システム１を片づける時や段取り作業時にガイドブッシュ２６から棒材Ｗを引き抜く必要がある場合に用いられるモードである。この棒材退避モードが実行されるのは製品の加工が完了した後である。このため、通常は棒材退避モードの開始時点で送り矢４４が棒材Ｗを先端側に向かって付勢している状態で主軸２５が棒材Ｗを把持している。また、棒材Ｗの先端は、ガイドブッシュ２６よりも先端側に突出しているため切削室２２内にある。なお、棒材退避モードの開始時に主軸２５が棒材Ｗを把持していない場合には、後述するステップＳ１２の前までに主軸２５に棒材Ｗを把持させる制御を行う。その後、送り矢４４が棒材Ｗを付勢していない場合には、ステップＳ１２の前までに送り矢４４に棒材Ｗを付勢させる。

棒材退避モードでは、まず、第１制御装置２０は、記憶部２０３に記憶されている棒材Ｗの径情報と棒材退避モードにおける棒材Ｗ先端の加工寸法情報を取得して加工指令を生成する（ステップＳ１１）。この加工指令は、棒材Ｗの先端のバリ取りを行うための加工を行う指令であり、例えば棒材Ｗ先端の面取り加工である。加工寸法情報は、旋盤操作部２４１から書き換え可能であり、書き換えることでＲ面取り加工や面取り加工（Ｃ面取り加工）の切換えや面取り寸法などを変更することができる。なお、棒材Ｗの径情報は、加工プログラム内の記述から抽出されて記憶部２０３させている場合もあるが、オペレータが加工プログラムとは別に指定したものを記憶部２０３に記憶させている場合もある。その後、ステップＳ１１で生成した加工指令に基づいて棒材Ｗ先端の加工を実行させる（ステップＳ１２）。このステップＳ１２が、先端加工工程の一例に相当する。

続いて、主軸２５を後退させて棒材Ｗをガイドブッシュ２６から引き抜く（ステップＳ１３）。また、主軸２５を最も後退した位置である主軸原点までそのまま後退させる。このステップＳ１３が、棒材引抜工程の一例に相当する。なお、棒材Ｗを引き抜く際にはガイドブッシュ２６を傷つけることがないように主軸２５の移動速度を低速にし、棒材Ｗをガイドブッシュ２６から引きぬいた後は主軸２５を主軸原点まで高速で後退させている。

次いで、第１制御装置２０は、第２制御装置４０に送り矢モータ４６のトルクを停止させることで送り矢４４による棒材Ｗ先端側への付勢を解除させる（ステップＳ１４）。その後、第１制御装置２０は、主軸２５に棒材Ｗの把持を解除させる（ステップＳ１５）。このステップＳ１５が、把持解除工程の一例に相当する。最後に、第１制御装置２０は、第２制御装置４０に送り矢４４を後退させて、把持している棒材Ｗとともに送り矢４４を原点まで移動させる（ステップＳ１６）。移動が完了したら、棒材退避モードを終了する。

図５は、図１に示した旋盤システムの棒材供給モードの動作を示すフローチャートである。図５に示す棒材供給モードの動作は、棒材退避モードの動作と同様に主に図３に示した第１制御装置２０が旋盤システム１の動作を制御することによって実行される動作である。詳細には、第１制御装置２０が、記憶部２０３に記憶されたプログラムに基づいてこの動作に関連する演算や判定を実行し、ＮＣ旋盤２の各構成要素の動作を制御し、また第２制御装置４０に動作要求を送信する。

棒材供給モードは、旋盤操作部２４１から第１制御装置２０に棒材供給モードの開始を指示する入力が行われることで起動するモードである。具体的には、棒材供給モードは、旋盤操作部２４１において、棒材供給モードの開始スイッチが押されるか棒材供給モードを指示するコマンドが入力されることで起動する。棒材供給モードは、旋盤システム１の電源を投入した後、旋盤システム１が加工を開始できるようにするために用いられるモードである。この棒材供給モードが実行されるときには、多くの場合、主軸２５のコレットチャック２５１が開いた把持解除状態で、送り矢４４は原点に位置して棒材Ｗの先端は主軸２５よりも後端側に位置している。

棒材供給モードでは、まず、第１制御装置２０は、主軸２５のコレットチャック２５１が閉じていたらコレットチャック２５１を開いて主軸２５を把持解除状態にする（ステップＳ３１）。また、第１制御装置２０は、第２制御装置４０に棒材Ｗの先端部分が主軸２５を貫通して主軸２５よりも先端側に突出する位置まで送り矢４４を移動させる（ステップＳ３２）。このステップＳ３２が、棒材送出工程の一例に相当する。なお、第２制御装置４０は、電源投入後における先端センサ４７の棒材Ｗ先端検出とその後の送り矢エンコーダ４６１の回転量によって棒材Ｗの先端位置を把握している。そして、ステップＳ３２では、第２制御装置４０は、第１制御装置２０からの動作要求に従って、先端センサ４７が棒材Ｗの先端を検出してから所定距離だけ送り矢４４を前進させる。これにより、棒材Ｗの先端が主軸２５とガイドブッシュ２６の間に位置する。また、第２制御装置４０は、その所定距離だけ送り矢４４が移動させたら送り矢モータ４６を停止させて第１制御装置２０に棒材Ｗが所定位置に達した旨を送信する。

ステップＳ３２の送り矢４４の移動が完了したら、第１制御装置２０は、主軸２５に棒材Ｗを把持させる（ステップＳ３３）。このステップＳ３３が、把持工程の一例に相当する。続いて、第１制御装置２０は、第２制御装置４０に動作要求を行い送り矢モータ４６にトルクを発生させる。これにより、送り矢４４が先端側に向かって棒材Ｗを付勢する（ステップＳ３４）。このステップＳ３４が、付勢工程の一例に相当する。

次いで、送り矢４４の位置情報を使用して、棒材Ｗの先端を切断する突切加工指令を生成し（ステップＳ３５）、棒材Ｗの先端を切断可能な位置まで主軸２５を前進させ（ステップＳ３６）、第１刃物台２７に取り付けられた工具で棒材Ｗの先端を切断させる（ステップＳ３７）。このステップＳ３７が、先端切落工程の一例に相当する。なお、ステップＳ３７よりも前に、第１刃物台２７を制御して突切加工用の第１工具Ｔ１の選択に実行しておいてもよい。棒材Ｗ先端の切断が完了したら、棒材供給モードを終了する。

以上説明した旋盤システム１によれば、棒材退避モードを起動することで、棒材Ｗの先端加工と送り矢４４の付勢解除を含む一連の動作が第１制御装置２０によって実行されるので、旋盤システム１のシャットダウン時などに従来必要であった第１制御装置２０と第２制御装置４０それぞれに対して所定の手順で指示や操作をする必要がなくなる。このように、ＮＣ旋盤２と給材機４を行き来して指示や操作をする煩雑な作業が省略できるので、旋盤システム１の操作性が高まる。さらに、オペレータが操作手順を間違えてしまうことも防止できる。また、旋盤操作部２４１からの入力で棒材退避モードが起動するので、簡単な作業で棒材退避モードにおける一連の動作を実行できる。さらに、棒材Ｗの先端を加工してから棒材Ｗをガイドブッシュ２６から引き抜いているので、棒材Ｗ先端のバリによってガイドブッシュ２６が傷ついてしまうことも防止できる。

また、以上説明した旋盤システム１によれば、棒材供給モードを起動することで、送り矢４４の移動や付勢を含む一連の動作が第１制御装置２０によって実行されるので、旋盤システム１の立ち上げ時などに従来必要であった第１制御装置２０と第２制御装置４０それぞれに対して所定の手順で指示や操作をする必要がなくなる。このように、ＮＣ旋盤２と給材機４を行き来して指示や操作をする煩雑な作業が省略できるので、旋盤システム１の操作性が高まる。さらに、オペレータが操作手順を間違えてしまうことも防止できる。また、旋盤操作部２４１からの入力で棒材供給モードが起動するので、簡単な作業で棒材供給モードにおける一連の動作を実行できる。

以上説明した旋盤システム１の制御方法によれば、棒材退避モードを起動することで、先端加工工程、棒材引抜工程、付勢解除工程および把持解除工程が一連に実行されるので、各工程に対してオペレータが指示や操作をするといった煩雑な作業を省略できる。さらに、棒材Ｗ先端のバリによってガイドブッシュ２６が傷ついてしまうことも防止できる。また、棒材供給モードを起動することで、棒材送出工程、把持工程、付勢工程および先端切落工程がが一連に実行されるので、各工程に対してオペレータが指示や操作をするといった煩雑な作業を省略できる。

続いて、本実施形態の変形例について説明する。以下の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ構成要素、制御および動作には、これまで用いた符号と同じ符号を付して重複する説明は省略することがある。

図６は、図４に示した棒材退避モードの変形例の動作を示すフローチャートである。

図６に示すように、この変形例の棒材退避モードでは、第２制御装置４０に送り矢４４を原点まで後退させるステップＳ１６の代わりに、その時点における送り矢４４の位置と主軸２５の位置を記憶部２０３を構成する不揮発性メモリに記憶する（ステップＳ１６１）。この変形例の棒材退避モードでは、先の実施形態の棒材退避モードの効果に加え、送り矢４４を原点に移動させる時間と動力を削減できるといった効果も奏する。

図７は、図５に示した棒材供給モードの変形例の動作を示すフローチャートである。

この変形例の棒材供給モードは、図６に示した変形例の棒材退避モードを実行した後に、旋盤システム１が加工を開始できるようにするために使用するモードである。換言すれば、図６に示した変形例の棒材退避モードとセットで利用する棒材供給モードである。

図７に示すように、この変形例の棒材供給モードでは、まず図６に示した変形例の棒材退避モードのステップＳ１６１で記憶した送り矢４４の位置と主軸２５の位置を取得する（ステップＳ３１０）。そして、棒材Ｗの先端部分が主軸２５よりも先端側に突出する位置まで送り矢４４を移動させるステップＳ３２の代わりに、ステップＳ３１０で取得した位置まで、送り矢４４と主軸２５を移動させる（ステップＳ３２１）。なお、ステップＳ３６の前に、主軸２５の移動可能範囲の情報とその時点における主軸２５の位置の情報とから、その位置から主軸２５が前進可能な距離を演算し、その前進可能距離とステップＳ３５で生成した加工指令における主軸２５の前進距離とを比較して後者の方が長ければ旋盤システム１をアラーム停止させてもよい。

この変形例の棒材供給モードでも、先の実施形態の棒材供給モードと同様の効果を奏する。また、ステップ３２１において、送り矢４４を原点まで移動させることなくステップＳ１６１で記憶した位置に送り矢４４を直接移動させている。これにより、図５に示したステップＳ３２の送り矢４４の移動と比較して、ステップＳ３２１では送り矢４４の移動距離が短くなり、送り矢４４を移動させる時間と動力を削減できる。

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できる。例えば、ＮＣ旋盤２の背面主軸２８および第２刃物台２９は省略してもよい。また、第１制御装置２０は、棒材退避モードや棒材供給モードにおける各ステップの間や各ステップと並行して他の処理や制御を実行してもよい。

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 旋盤システム（工作機械システム）
２０ 第１制御装置
２５ 主軸
２６ ガイドブッシュ
２７ 第１刃物台（刃物台）
４０ 第２制御装置
４４ 送り矢
Ｔ１ 第１工具（加工工具）
Ｗ 棒材

Claims (7)

1. 把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
   前記主軸よりも前記棒材の先端側に配置され該棒材を支持するガイドブッシュと、
   前記ガイドブッシュに支持された前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
   前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
   前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
   前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
   前記第１制御装置は、前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記刃物台に該棒材の先端を加工させ、前記主軸を後退させて該棒材を前記ガイドブッシュから引き抜き、前記第２制御装置に前記送り矢の付勢を解除させ、該主軸による該棒材の把持を解除させる棒材退避モードを有することを特徴とする工作機械システム。
2. 前記第１制御装置に対して指示を入力する入力部を備え、
   前記棒材退避モードは、前記入力部から前記指示が入力されることによって起動するモードであることを特徴とする請求項１記載の工作機械システム。
3. 把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
   前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
   前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
   前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
   前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
   前記第１制御装置は、前記第２制御装置に前記送り矢を動作させて前記棒材の先端部分が前記主軸を貫通して該主軸よりも先端側に突出する位置に該棒材を移動させ、該主軸に該棒材を把持させ、該第２制御装置に該送り矢を動作させて該棒材を先端側に向かって付勢させ、前記刃物台に該棒材の先端を切り落とさせる棒材供給モードを有するものであることを特徴とする工作機械システム。
4. 前記第１制御装置に対して指示を入力する入力部を備え、
   前記棒材供給モードは、前記入力部から前記指示が入力されることによって起動するモードであることを特徴とする請求項３記載の工作機械システム。
5. 棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、該棒材を支持するガイドブッシュと、該ガイドブッシュに支持された該棒材の先端部分を加工する加工工具と、該棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢とを備えた工作機械システムの制御方法であって、
   前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記加工工具が該棒材の先端を加工する先端加工工程と、
   前記先端加工工程に引き続いて実行され、前記主軸を後退させて前記棒材を前記ガイドブッシュから引き抜く棒材引抜工程と、
   前記棒材引抜工程に引き続いて実行され、前記送り矢の付勢を解除する付勢解除工程と、
   前記付勢解除工程に引き続いて実行され、前記主軸による前記棒材の把持を解除する把持解除工程とを有することを特徴とする工作機械システムの制御方法。
6. 棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、該棒材の先端部分を加工する加工工具と、該棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢とを備えた工作機械システムの制御方法であって、
   前記送り矢を動作させて前記棒材の先端部分が前記主軸を貫通して該主軸よりも先端側に突出する位置まで該棒材を送り出す棒材送出工程と、
   前記棒材送出工程に引き続いて実行され、前記主軸に前記棒材を把持させる把持工程と、
   前記把持工程に引き続いて実行され、前記送り矢を動作させて前記棒材を先端側に向かって付勢する付勢工程と、
   前記付勢工程に引き続いて実行され、前記加工工具が前記棒材の先端を切り落とす先端切落工程とを有することを特徴とする工作機械システムの制御方法。
7. 把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動可能な主軸と、
   前記主軸よりも前記棒材の先端側に配置され該棒材を支持するガイドブッシュと、
   前記ガイドブッシュに支持された前記棒材の先端部分を加工する加工工具が取り付けられた刃物台と、
   前記棒材の後端側から該棒材の先端側に向かって該棒材を付勢可能な送り矢と、
   前記主軸の動作および前記刃物台の動作を制御する第１制御装置と、
   前記送り矢の動作を制御する第２制御装置とを備え、
   前記第１制御装置は、
   前記主軸が前記棒材を把持している状態で前記刃物台に該棒材の先端を加工させ、前記主軸を後退させて該棒材を前記ガイドブッシュから引き抜き、前記第２制御装置に前記送り矢の付勢を解除させ、該主軸による該棒材の把持を解除させて、該主軸の位置および該送り矢の位置を記憶部に保存する棒材退避モードと、
   前記記憶部に保存された前記主軸の位置に該主軸を移動させるとともに前記第２制御装置に前記送り矢を動作させて該記憶部に保存された該送り矢の位置に該送り矢を移動させ、該主軸に該棒材を把持させ、該第２制御装置に該送り矢を動作させて該棒材を先端側に向かって付勢させ、前記刃物台に該棒材の先端を切り落とさせる棒材供給モードとを有するものであることを特徴とする工作機械システム。

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