JP3703174B2 - 棒材供給装置及び棒材加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加工機械に材料となる棒材を間歇的に供給する棒材供給装置及びそのような棒材供給装置とＮＣ旋盤とで構成される棒材加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
棒材供給装置で棒材をＮＣ旋盤に供給し、棒材の先端を加工して加工済部分を突っ切ることにより、１本の棒材から複数のワークを加工することは周知である。棒材は、棒材供給装置の押棒の間歇移動により、所定長さずつＮＣ旋盤に供給される。
【０００３】
棒材の供給長さは、旋盤側に設けたストッパの位置で設定され、棒材供給装置は棒材の先端がこのストッパに当接するまで棒材を送り出す。従来は、棒材供給装置に押棒前進指令を与えてからタイマで設定された時間待機し、設定時間が経過したらチャックを閉じて押棒の前進指令を解除する、という制御を行っていた。この制御によるときは、何らかの原因で設定時間内に棒材の先端がストッパの位置まて到達しなかったときは、そのまま加工動作が行われて不良品が製造される。
【０００４】
この問題は、押棒の移動経路に沿って１回の材料供給長さに相当する間隔でリミットスイッチを配置することにより避けることができる。しかしこのときは、加工するワークの寸法が変化したとき、リミットスイッチの位置を一々設定し直す必要があり、また材料となる棒材の長さが変化したときにも、リミットスイッチの設置位置を変更する必要が生じて煩雑である。
【０００５】
そこで押棒の移動量を検出するエンコーダを設け、このエンコーダによって棒材の供給長さを逐一確認するとともに、棒材の全長を検出した後、棒材の供給長さを順次減算していくことにより、棒材の残り長さを検出して、残り長さが供給長さより短くなったときに残材を排出して新たな棒材を受け入れるという制御が行われるようになってきている。このような制御によれば、各加工毎に必要な長さの棒材が供給されたことが確認できるとともに、種々雑多な長さの棒材が用いられても、機械が停止したり不良品が加工されたりすることがなくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来このようなエンコーダを用いた制御において、１個のワークを加工するのに必要な材料の長さは、作業者がテンキー等から入力していた。ところが、完成品寸法を入力することによって加工プログラムが自動生成される近時のＮＣ旋盤では、所定のワーク長さに対応する材料長さを作業者が知らないことが多い。そのため、材料の供給長さを数値として設定できるようにしたとしても、設定すべき数値を別途計算して求める必要があり、いちいち計算するのが面倒であるとともに、計算ミスや入力ミスも生じやすいという問題がある。
【０００７】
また１本の棒材を加工している途中でワーク長さが変わった場合など、ＮＣ旋盤側は加工プログラムの変更によって直ちに対応するが、棒材供給装置側は一旦機械を停止して供給長さの設定値を変更してやらなければ対応できないという問題がある。この設定値の変更が行われないと、ワーク寸法が変更される毎に機械が停止したり不良品が発生するなどの問題が生ずる。
【０００８】
この発明は、材料の供給長さを一々エンコーダの測定値等と比較することなく、所定長の材料が供給されたことを確実に検出することができるとともに、材料として種々な長さの棒材が用いられた場合はもちろん、１本の棒材の加工途中においてワーク長さが変更された場合にもよりフレキシブルに対応できる棒材の加工装置及び棒材供給装置を得ることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項１の発明に係る棒材供給装置は、棒材４を軸方向に押動する押棒５と、当該押棒の位置を検出する位置検出器９と、装置の棒材供給側端部に設けられて前記棒材の先端及び棒材が搭載されていないときの前記押棒の先端を検出する先端センサ１５と、制御装置とを備えている。前記制御装置は、押棒の停止検出手段１０と、最大押動ストローク記憶手段１１)と、押棒の一押動動作毎の移動量の検出及び記憶手段１２と、限界値算出手段１３とを備え、前記押棒の先端が前進端Ｐに達したときの押棒の位置を最大押動ストローク記憶手段１１に記憶し、ワーク１個分の棒材を供給する毎にそのときの押棒の移動量を移動量記憶手段１２に記憶し、最大押動ストローク記憶手段１１の記憶値から移動量記憶手段１２の記憶値だけ手前側の位置を限界値として算出し、押棒の位置がこの限界値を超えたときに所定の加工動作をしたあと当該棒材に対する繰り返し加工動作を終了するというものである。
【００１０】
この出願の請求項２の発明に係る棒材供給装置は、前記制御装置が、通過ストローク記憶手段１４を備え、押棒の先端が前記先端センサで検出されてから前記前進端Ｐに達するまでの押棒の移動量を通過ストローク記憶手段１４に記憶し、新たな棒材が送り込まれたあとの最初の供給動作において、棒材の先端が前記先端センサで検出されてから押棒の停止が検出されるまでの押棒の移動量が前記通過ストローク記憶手段１４に記憶された値を超えたときに供給完了信号を出力することを特徴とする、請求項１記載の棒材供給装置である。
【００１１】
この出願の請求項３の発明に係る棒材加工装置は、ストッパ１９を装着したタレット１８を備えた旋盤２と、請求項１又は２記載の棒材供給装置１とを備えている。上記旋盤の制御装置は、棒材の供給長さに応じた位置に前記ストッパを位置決めするストッパ位置設定手段２２と、棒材を押し戻す方向にタレットを低トルクで移動する低トルク送り手段２３と、棒材を押し戻す方向の低トルク送り指令を与えてもタレットが動かないことを検出する当接検出手段２４と、突っ切り加工を含む一連の加工を行う加工制御手段２１とを備え、当該制御装置は、棒材供給装置の制御装置から供給完了信号を受けた後、タレットを低トルクで棒材を押し戻す方向に送る移動指令を与えてタレットの不動を検出した後、ワークの加工を行い、その後ストッパを進出させて加工完了信号を棒材供給装置の制御装置に与える。一方、棒材供給装置の制御装置は、旋盤の制御装置から加工完了信号を受けた後、押棒を移動させ、押棒の停止が検出されたときに前記供給完了信号を旋盤の制御装置に与える。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明では、棒材供給装置１と旋盤２との相対位置関係が、最大押動ストローク記憶手段１１に記憶される。この記憶値は、押棒の先端が前進端位置（旋盤の主軸内のチャック近くの位置）に達したときの位置検出器９の検出値である。また、１個のワークの加工に要する棒材長さが押棒の移動量の検出及び記憶手段１２に各材料供給動作毎に更新されて記憶される。押棒がその前進端位置から記憶された移動量だけ後退した位置は、前回と同じワークが加工されるときの最終ワークの加工中であることを示す指標となる。ここで言う最終ワークは、１本の棒材から加工される最終ワークの意味である。
【００１３】
すなわち押棒５の位置が限界値算出手段１３で算出された限界値を超えたとき、加工中のワークが最終ワークであることを旋盤２に伝達することにより、旋盤２は次の加工たとえば新たな棒材に対するトップカットの準備を行うことができる。また棒材供給装置は、押棒５が限界値を超えた位置での加工が終了した後、制御を残材の排出動作と新たな棒材の受入動作に移すことができる。この請求項１の構成により、棒材供給装置に長さの異なる種々の棒材が供給されたときでも、また１本の棒材の加工途中（最終ワークの直前を除く）でワーク長さが変更になったときでも、各棒材から加工可能な最大個数のワークを自動的に加工することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、棒材供給装置１に新たな棒材が受け入れられたときに、その棒材の先端が主軸を通過するのに必要な長さが自動的に設定され、かつ新たな棒材が供給されたときに、当該棒材の主軸の通過が確認される。従って棒材の先端が主軸内でチャック等に引っ掛かって送り出されないときは、それが検出されるから、棒材がチャックで把持されない状態で主軸が回転するという危険な事態を回避できる。棒材の先端が主軸を通過しないことが検出されたときには、押棒を数回前後動させるような回復動作や、警報を発して機械を停止するという制御が行われる。
【００１５】
加工されるワークが細長いものであるときは、加工中におけるワークのびびり振動を避けるために、材料をたとえば二度とか三度とかに分けて送り出して、ワークの加工を行う。このような場合、請求項１の押棒の移動量検出及び記憶手段１２に記憶される移動量は、あくまでも１個のワークを加工するのに必要な移動量である。
【００１６】
請求項３の棒材加工装置では、所定長の棒材が供給されたことの確認は、旋盤２側で行われる。すなわち棒材供給装置１は、押棒５に前進指令が与えられたあと押棒５の停止が検出されたときは、棒材の先端がストッパ１９に当接したと判断して、供給完了信号を旋盤２の制御装置に送る。この信号を受けて旋盤２は、チャック１７を閉じ、タレット１８を棒材４を押し戻す方向に低トルクで移動する。棒材の先端がストッパ１９に当接していれば、タレット１８は移動できない。このタレットの不動により、ワークがストッパに当接していることが検出され、それによって所定長の棒材が供給されたことが確認される。
【００１７】
押棒５の停止は、たとえばエンコーダ等の位置検出器９から移動パルスが出力されなくなったことにより検出でき、また押棒の駆動負荷をモータの電流検出やロードセルなどで検出して定常値と比較することによって検出することもできる。
【００１８】
【実施例】
図１はこの発明の棒材加工装置及び棒材供給装置の実施例を示すブロック図で、請求項１ないし３にかかる発明の構成をすべて備えた実施例を示したものである。
【００１９】
棒材供給装置１は、図示されていないガイドで旋盤２の主軸３の軸線上に軸方向移動自在に保持された棒材４の後端を把持する押棒５を備えている。この押棒５は、棒材供給装置の前記ガイドに沿って張架されたチェン６に連結されており、チェン６を駆動することにより、棒材４を押動する。チェン６のスプロケット７には、駆動モータ８が連結されており、その駆動モータの回転はエンコーダ９で検出されている。
【００２０】
棒材供給装置１の制御装置には、押棒の停止検出手段１０と、最大押動ストローク記憶手段１１と、押棒の移動量検出手段１２ａ及び移動量記憶手段１２ｂと、限界値算出手段１３と、主軸通過ストローク記憶手段１４とを備えている。これらの手段１０ないし１４は、コンピュータソフトウエアで実現されている。
【００２１】
棒材供給装置１の棒材４の供給側端部には、棒材４の先端または押棒５の先端（棒材が搭載されていないとき）を検出する先端センサ１５が配置されている。この先端センサはリミットスイッチや光電センサであって、定位置に設けられているものである。
【００２２】
旋盤２の主軸３は、棒材４および押棒の先端が通過可能な中空孔１６を有しており、同様な中空孔を有するチャック１７が装着されている。旋盤の工具タレット１８には、その一箇所にストッパ１９が装着されている。ストッパ１９は、棒材供給装置１が棒材４の供給を行うとき、タレット１８によって割り出され、Ｚ軸送りモータ２０及びＸ軸送りモータ（図示されていない）により、主軸軸線上の所定位置に位置決めされる。その位置は制御装置の加工プログラムによって設定される。
【００２３】
旋盤２の制御装置は、本来的に備えている加工制御手段２１の他に、ストッパ１９を供給される棒材長さに応じた位置に設定するためのストッパ位置設定手段２２、タレットを低トルクで棒材４を押し戻す方向に移動させる低トルク送り手段２３及びタレットに移動指令を与えても動かないことを検出する当接検出手段２４を備えている。
【００２４】
棒材供給装置１と旋盤２とは別の装置であり、それぞれの動作原点を持っている。従って旋盤２に棒材供給装置１を設置した後の最初の作業として、棒材供給装置１と旋盤２との位置関係を設定する必要がある。この設定動作はティーチングにより行う。
【００２５】
この位置関係の設定は、棒材供給装置１から棒材を取り除き、制御をティーチングモードにし、押棒５を手動制御により移動させて行う。押棒５を後退端から前進させ、押棒５の先端が先端センサ１５で検出されたとき、エンコーダ９のカウンタ２５がクリアされる。そして押棒の先端２８がその前進端Ｐに達したことを目視により確認して、キー操作等によりそのときのカウント値Ｎを通過ストローク記憶手段１４に設定する。この設定値Ｎは、押棒５の先端がチャック１７の前面に達した位置から掴み代Ａを減算することによって設定することもできる。
【００２６】
また押棒５を後退端（ホームポジションとなる）に移動してエンコーダのカウンタ２５をリセットした後、押棒の先端を前進端位置Ｐまで前進させたときのカウント値を、最大押動ストローク記憶手段１１に設定する。このティーチング動作によって設定した二つの値は、旋盤２に棒材供給装置１を設置したときに一度だけ設定され、その後は変更する必要がない。
【００２７】
図２は図１に示した装置における基本的な加工動作を示すフローチャートである。図２では棒材供給装置に新たな棒材が受け入れられたときに行われるトップカット動作や通過確認動作などは示してない。
【００２８】
棒材の供給は旋盤側のストッパが進出し、チャックが開いた状態で行われる。まず棒材供給装置の押棒に前進指令が与えられ、棒材の先端がストッパ１９に向けて送られる。この前進動作中エンコーダ９のカウント値が検出され、カウント値が停止したとき、供給完了と判断して、供給完了信号が棒材供給装置の制御装置から旋盤の制御装置へと伝達される。この信号を受けて旋盤２はチャックを閉じ、タレット１８の低トルク移動を行う。このときタレット１８（実際には刃物台）が移動したときは、何らかの原因で棒材が正常に供給されなかったこととなるから、アラームを発して機械を停止させる。
【００２９】
タレットが移動しなければ、確認信号を棒材供給装置の制御装置に与え、棒材供給装置の制御装置は、押棒の移動量の記憶値を最新のものに更新する。旋盤２側では、ストッパ１９が退避し、所定の加工動作が行われ、加工済のワークが切り離された後、ストッパ１９が再び進出してチャック１７が開かれ、加工完了信号が棒材供給装置の制御装置に与えられる。この信号を受けて棒材供給装置の制御装置は、押棒５に再び前進指令を与え、この動作を繰り返すことにより、１本の棒材からワークが次々と加工されてゆく。
【００３０】
１本の棒材を加工している途中でワーク長さが変わったとき、旋盤２は加工プログラムの変更によってこれを認識し、変更された材料供給長さに対応する位置にストッパ１９を位置決めする。図２の制御で明らかなように、ストッパ１９がどの位置に設定されても、そのストッパに当接するまで棒材４が供給されるから、１本の棒材の加工途中においてワーク寸法が変更されても何ら問題は生じない。しかし最後のワークを加工する直前にワーク寸法が長いものに変換されると、最終ワークの材料がストッパ１９まで到達せず、機械が停止する。１本の棒材を加工している途中でワーク寸法を頻繁に変更することは実際上有り得ないので、この原因で機械が停止する確率は非常に低い。また長いワークと短いワークを混在させて加工する場合であっても、新たな棒材を受け入れた後の最初の段階で長いワークが加工されるように加工プログラムを組んでおけば、前記原因による機械の停止を避けることができる。
【００３１】
図３は各棒材毎の最終ワークが加工されるときの制御の流れを示したフローチャートである。図３の棒材供給、供給確認及び加工の各ステップは、図２のフローチャートの右側に示した範囲の動作に対応している。棒材の供給確認が行われた後、図２のステップ２７で更新された押棒の移動量の記憶値を最大押動ストローク記憶手段１１に記憶された値から差し引くことにより（加工中の押棒５の位置は、その後退端を原点として検出されている）、限界値が算出される。そして押棒５の位置と算出された限界値とが比較され、押棒が限界値に到達しているときには、加工が終了した後、棒材の交換動作すなわち残材を排出して押棒５を原点に復帰し、新たな棒材を受け入れるという動作が行われる。
【００３２】
新たな棒材が供給されたときは、図４に示す通過確認動作が行われる。材料棚から棒材供給装置１に材料が供給されると、押棒５が前進し、新たな材料の先端が先端センサ１５を通過した位置が検出記憶される。そしてその後カウンタ値が停止した位置における押棒の位置から、先端が先端センサ１５を通過したときの押棒の位置を差し引くことにより、棒材の供給長さが算出される。算出された供給長さが通過ストローク記憶手段１４に記憶された値より大きければ、ワークが主軸を通過したことが確認されて連続加工サイクルに入る。もし棒材の供給量が小さいときは、主軸内で棒材の先端が引っ掛かったと判断して、押棒を数回前後進させ、押棒を少し後退させてから再び前進させる。このリトライ動作でもワークの主軸通過を確認できなかったときは、アラームを発して機械を停止する。
【００３３】
図５は、１個のワークを加工するときに、複数回に分割して材料の供給動作が行われる場合があることを示したフローチャートである。この図５に示したトップカット動作は、新しい棒材が受け入れられたときに最初に棒材の先端を切り落とす動作で、ストッパ１９をチャック１７の近くに前進させて棒材を供給することにより、棒材の先端をチャックから僅かに出した状態で行われる。図５に示すように、１個のワークが３回の棒材供給動作によって行われたとき、押棒の移動量記憶手段１２ｂに記憶される移動量は、この３回の移動量の合計値である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によれば、供給される棒材の長さを作業者がいちいち設定する必要がなく、計算ミスや入力ミスによる誤操作を防止できる。また棒材の供給長さを設定値との比較で確認するものでないから、１本の棒材の加工途中においてワーク長さが変更されても、設定値の変更等の操作が全く不要である。
【００３５】
さらにこの発明の加工装置では、棒材の送り長さの設定とその確認が旋盤側で行われるため、棒材供給装置側の制御が簡単になる。またこの発明によれば、種々長さの異なる棒材が使用されたときでも棒材の交換を自動的に行うことが可能で、新たな棒材が供給されたときの主軸通過確認も簡単な制御で確実に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のブロック図
【図２】 基本的な加工動作のフローチャート
【図３】 最終ワークを検出するフローチャート
【図４】 チャック通過確認のフローチャート
【図５】 棒材の送り出しを複数回行うフローチャート
【符号の説明】
１ 棒材供給装置
２ 旋盤
４ 棒材
５ 押棒
10 押棒停止検出手段
11 最大押動ストローク記憶手段
12a 一押動移動量検出手段
12b 一押動移動量記憶手段
13 限界値算出手段
14 通過ストローク記憶手段
15 先端センサ
18 タレット
19 ストッパ
21 加工制御手段
22 ストッパ位置設定手段
23 低トルク送り手段
24 当接停止検出手段
Ｐ 前進端

Claims (3)

1. 棒材(4)を軸方向に押動する押棒(5)と、当該押棒の位置を検出する位置検出器(9)と、装置の棒材供給側端部に設けられて前記棒材の先端及び棒材が搭載されていないときの前記押棒の先端を検出する先端センサ(15)と、制御装置とを備え、
   当該制御装置は、押棒の停止検出手段(10)と、最大押動ストローク記憶手段(11)と、押棒の一押動動作毎の移動量の検出及び記憶手段(12)と、限界値算出手段(13)とを備え、
   前記押棒の先端が前進端(P)に達したときの押棒の位置を最大押動ストローク記憶手段(11)に記憶し、ワーク１個分の棒材を供給する毎にそのときの押棒の移動量を移動量記憶手段(12)に記憶し、最大押動ストローク記憶手段(11)の記憶値から移動量記憶手段(12)の記憶値だけ手前側の位置を限界値として算出し、押棒の位置がこの限界値を超えたときに所定の加工動作をしたあと当該棒材に対する繰り返し加工動作を終了することを特徴とする、棒材供給装置。
2. 前記制御装置が、通過ストローク記憶手段(14)を備え、押棒の先端が前記先端センサで検出されてから前記前進端(P)に達するまでの押棒の移動量を通過ストローク記憶手段(14)に記憶し、新たな棒材が送り込まれたあとの最初の供給動作において、棒材の先端が前記先端センサで検出されてから押棒の停止が検出されるまでの押棒の移動量が前記通過ストローク記憶手段(14)に記憶された値を超えたときに供給完了信号を出力することを特徴とする、請求項１記載の棒材供給装置。
3. ストッパ(19)を装着したタレット(18)を備えた旋盤(2)と、請求項１又は２記載の棒材供給装置(1)とを備え、
   旋盤(2)の制御装置は、棒材の供給長さに応じた位置に前記ストッパを位置決めするストッパ位置設定手段(22)と、棒材を押し戻す方向にタレットを低トルクで移動する低トルク送り手段(23)と、棒材を押し戻す方向の低トルク送り指令を与えてもタレットが動かないことを検出する当接検出手段(24)と、突っ切り加工を含む一連の加工を行う加工制御手段(21)とを備え、
   旋盤の前記制御装置は、棒材供給装置の制御装置から供給完了信号を受けた後、タレットを低トルクで棒材を押し戻す方向に送る移動指令を与えてタレットの不動を検出した後、ワークの加工を行い、その後ストッパを進出させて加工完了信号を棒材供給装置の制御装置に与え、
   棒材供給装置の制御装置は、旋盤の制御装置から加工完了信号を受けた後、押棒を移動させ、押棒の停止が検出されたときに前記供給完了信号を旋盤の制御装置に与えることを特徴とする、棒材加工装置。

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