JP4439063B2 - 旋盤へのバー材の供給方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤に細長い棒状の素材（バー材）を供給する方法に関するもので、チャックを装着した主軸の中空孔を通してバー材を軸方向に送り込むことにより、旋盤の加工領域にバー材の先端部を供給する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤の主軸の中空孔を通してバー材を旋盤の加工領域に供給することは、比較的小型のワークの加工に広く利用されている。バー材の送り込みに用いるバーフィーダは、図４に示すように、細長いガイドパイプ１を備えており、このガイドパイプ１は、中空孔を有する旋盤の主軸２の延長線上に配置される。主軸２にはチャック３が装着され、送り込まれたバー材の先端部を把持する。ガイドパイプ１の後端（反主軸側）にはプッシャ４がガイドパイプ１内を軸方向に移動可能に設けられ、ガイドパイプ１と平行なチェン５やボールねじなどを備えたバー送り装置６が設けられる。プッシャ４とバー送り装置とは、ガイドパイプ１の円周に軸方向に設けたスリットを通過する板状のブラケット７で連結されている。プッシャ４の先端（主軸側端部）には、プッシュヘッド８がガイドパイプの中心軸回りに自由回転可能に装着されている。
【０００３】
ガイドパイプ１は、その上半部が開放可能になっており、上半部を開いた状態でガイドパイプ内にバー材９を装填して上半部を閉じる。この状態で送りモータ１０を回転させることにより、チェン５を周回してプッシャ４を主軸２側へと移動する。このときチャック３は開いた状態にあり、プッシャ４で押されたバー材９の先端は主軸の中空孔１１を通って旋盤の加工領域１２に供給される。バー材が所定長さ供給されたところでチャック３を閉じてバー材を把持し、主軸２を回転してバー材９の先端の加工を行う。バー材の先端の加工が終了したら、突っ切りバイトで加工済み部分を切り落とす。そして主軸の回転を停止し、チャック３を開き、プッシャ４を移動して、次のワークの加工のためのバー材の先端を加工領域１２に送り込む。
【０００４】
上記のような動作を繰返すことによって行われるバー加工は、比較的小型のワークを多数加工する際に用いられる。バー加工は、長いバー材を回転させるため、主軸回転に制限を受けるが、素材の供給に要する時間が短く、そのことによって多数のワークを加工する際の加工能率の向上を図ることができる。
【０００５】
加工領域１２へのバー材９の供給長さは、刃物台に設けられているタレット１３の工具取付ステーションのひとつにバーストッパ１４を取り付け、バー材の供給を行うときは、このバーストッパを主軸軸線上のＮＣ制御装置で指令された位置に割り出して位置決めし、バー材９をバーストッパ１４に突き当てることにより設定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、バー加工の利点は、素材の供給に要する時間を短くできることにある。しかし従来の方法では、バー材を供給する際に、タレットを割り出して刃物台に取り付けたバーストッパを所定位置に位置決めし、主軸２の回転を停止してチャック３を開くという動作が必要であり、バー材が供給された後に、その逆の動作、すなわちチャックを閉じ、刃物台を後退し、主軸の回転を立ち上げて工具を割り出すという動作が必要である。
【０００７】
また、バーストッパ１４にバー材を突き当ててワークの供給長さを設定する方法では、バー材の送り込み速度を速くしたときの衝突による衝撃が大きく、バー材が跳ね返ったりするため、バー材の送り込み速度をあまり速くすることができない。
【０００８】
この発明は、旋盤へのバー材の供給に要する時間を更に短縮することにより、旋盤におけるバーワークの加工サイクルを短縮して生産性の更なる向上を図ることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明の旋盤へのバー材の供給方法は、中空孔１１を有する旋盤の主軸２の軸線上に位置するバー材９を当該バー材と平行に配置されたバー送り装置で旋盤の加工領域１２に送り込み、送り込まれたバー材の先端部を主軸２に装着したチャック３で把持する旋盤へのバー材の供給方法において、一供給サイクルの送り量を設定可能なバー送り装置と、把持力を高低に設定可能なチャックとを用い、バー材の先端部を把持しているチャックの把持力を低力側に切換え、バー送り装置に設定された長さの送り指令を与え、送り動作が終了したときにチャックの把持力を高力側に切換えるというものである。
【００１０】
上記方法は、主軸２の回転を停止させないで行われる。また、バー材の送り量とチャックの把持力とは、ストローク設定用のリミットスイッチや間欠送り装置、トルク切換器や圧力切換弁などで行なうことができるが、旋盤の加工動作を制御するＮＣ制御装置の指令に基づいてバー送り装置６の送り量を制御する第１のサーボ制御装置２０と、当該ＮＣ制御装置の指令に基づいてチャック３の把持力を制御する第２のサーボ制御装置２７とを用いて行なえば、よりフレキシブルな自動設定も可能になる。
【００１１】
チャック３の低力側の把持力は、バー材９にバー送り装置６の送り力が作用したとき、バー材９がチャック３の爪との間で滑って軸方向に移動可能な把持力に設定される。バー送り装置の送り量とチャックの把持力とを制御する第１と第２のサーボ制御装置を用いたものでは、送り指令を与えたときに送り装置が動作しなかったときなどに、チャックの把持力を制御して、最適な把持力のもとでバー材の供給を行わせるようにすることができる。
【００１２】
また、このようなサーボ制御装置を用いることにより、バー材の直径や表面粗さ、材質などに応じて、チャック３の把持力をワーク毎に変更することが容易に可能であり、ワークの加工寸法からバー材の送り量をＮＣ制御装置に演算させて送り量を自動設定することもできる。
【００１３】
バー材の供給長さは、送り装置の送り量によって設定されるから、バーストッパを設ける必要がなく、バーストッパの割り出し及び刃物台の位置決め動作が不要で、タレット１３にバーストッパを装着する必要がなくなるから、タレットに装着する工具をひとつ増やすことができる。
【００１４】
バー材を加工領域に送り込むとき、バー材はチャック３で把持された状態にあるため、バー材の中心が主軸中心に保持され、チャックの回転がバー材に伝達される。そのため、バー材を送り込むときに、主軸２の回転を停止する必要がなく、この発明の方法を採用することにより、主軸回転の停止及び立ち上げに要するロス時間を短縮できる。
【００１５】
速い送り速度でバー材を予め設定された長さだけ旋盤領域に送ることができるため、バー材の加工領域への供給時間を短縮できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、この発明の第１実施例を示す図である。図１において、旋盤の主軸２には、これに装着したチャック３の爪３ａを開閉する油圧駆動のチャックシリンダ１５が装着されている。バーフィーダ６は、図４に示した従来構造と同様な構造であるが、その送りモータ１０としてサーボモータが用いられており、その回転角はエンコーダ１６によって検出されている。
【００１７】
なお、図１において、１はバーフィーダのガイドパイプ、４はプッシャ、８はプッシャヘッド、５はバー送り装置のチェン、７はチェンとプッシャとを連結しているブラケット、１７及び１８はチェン５を巻回するスプロケットであり、送りモータ１０は適宜な減速機（図示せず）を介して駆動側スプロケット１７に連結されている。
【００１８】
送りモータ１０は、バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９の指令に基づいてサーボドライバ２０を介して回転駆動され、サーボドライバ２０にはエンコーダ１６の検出信号がフィードバックされている。チャックシリンダ１５を駆動する油圧回路２１には、電磁切換弁２２を介して低圧制御弁２３と高圧制御弁２８が接続されている。電磁切換弁２２は常時高圧制御弁側に開放されており、バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９から低圧切換指令が発せられたときに低圧制御弁側に切換えられる。また、油圧回路２１には圧力スイッチ２４が設けられており、低圧制御弁２３が作動して回路圧が低圧になったときに、検出信号をバーフィーダ側ＮＣ制御装置１９に出力する。バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９は、旋盤側ＮＣ制御装置２５から各加工サイクル毎の加工終了指令を受け、バー材供給の終了信号を返す。
【００１９】
図２はバーフィーダ側ＮＣ制御装置の制御手順を示したフローチャートである。バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９は、旋盤がワークの加工を行っている間、加工終了信号待ち状態で待機している。旋盤側で加工済ワークが突っ切られ、突っ切りバイトが退避した時点で、バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９に加工終了信号が与えられる。この信号を受けて低圧指令が出力され、電磁切換弁２２が切換えられる。そして圧力スイッチ２４が回路圧が低圧になったことを検出して、その信号がＮＣ制御装置に送られると、送りモータ１０に送り指令が与えられる。送りモータ１０の回転角はエンコーダ１６によって検出されており、設定された量だけ送りモータ１０が回転したら、送り指令を停止し、低圧指令をオフにして電磁切換弁２２を復帰させる。この動作で油圧回路２１の圧力が定常の圧力に復帰して、チャック３は加工時の圧力でバー材９の先端部を把持するから、バーフィーダ側ＮＣ制御装置１９は、回路圧が高圧側に切換られたことを検出した圧力スイッチの信号を受けて、旋盤側ＮＣ制御装置に送り動作終了信号を返す。
【００２０】
以上の動作により、バー材の供給を行うためには、チャック３の把持力が低圧側に切換えられたときに、チャックによる把持が送りモータ１０によるバー材９の軸方向送りを妨げず、かつその軸方向送りに適宜な抵抗力を与えると共に、加工負荷が作用していない状態でのバー材９の回転を維持するに必要な力でバー材９を把持することが必要である。この把持力はバー材９の材質、直径、表面精度などにより変化するため、低圧制御弁２３の設定圧はバー材９の材質や直径などを考慮して設定する必要がある。
【００２１】
図３に示す第２実施例は、チャック３の把持力をサーボ制御により制御可能なサーボチャック３を用いた例を示した図で、このようなチャックを用いることにより、バー材９の材質や直径に応じた把持力を自動設定することが可能である。
【００２２】
図３において、チャック３には、その爪３ａを開閉するリング３ｂが設けられており、このリング３ｂを軸方向に付勢するサーボモータ２６が設けられている。チャックの把持力制御用サーボモータ２６は、サーボドライバ２７を介して旋盤側ＮＣ制御装置２５で制御されている。バーフィーダ６の構造及びその送りモータ１０の制御は、第１実施例と同様であるので、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
この第２実施例の装置の制御手順は、図２に示したものとほぼ同様である。第２実施例の装置では、図２の制御が旋盤側ＮＣ制御装置２５で行われ、送り指令が旋盤側ＮＣ制御装置２５からバーフィーダ側ＮＣ制御装置１９に与えられる。また、送り終了信号はバーフィーダ側ＮＣ制御装置から旋盤側ＮＣ制御装置に返される。また、第１実施例で圧力スイッチ２４で検出されるチャック３の把持力の切換検出信号は、把持力制御用サーボモータ２６のフィードバック信号によって検出されることになる。
【００２４】
以上説明したこの発明のバー材供給方法によれば、ワークの加工が終了したあと、チャック３の把持力を切換えるだけで、主軸２を回転させたまま、またタレットの割り出しや刃物台の位置決めを行うことなく、しかも速い送り速度でバー材９を予め設定された長さだけ旋盤の加工領域に送り込むことができるから、バー材の加工領域への供給時間を大幅に短縮することができ、特に加工サイクルの短いワークの加工において生産性の大幅な向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のブロック図
【図２】第１実施例の動作手順を示すフローチャート
【図３】第２実施例のブロック図
【図４】従来方法を示す説明図
【符号の説明】
２ 主軸
３ チャック
６ バーフィーダ
９ バー材
11 中空孔
12 加工領域
20 サーボドライバ
27 サーボドライバ

Claims (2)

1. 中空孔(11)を有する旋盤の主軸(2)の軸線上に位置するバー材(9)を当該バー材と平行に配置されたバー送り装置で旋盤の加工領域(12)に送り込み、送り込まれたバー材の先端部を主軸(2)に装着したチャック(3)で把持する旋盤へのバー材の供給方法において、一供給サイクルの送り量を設定可能なバー送り装置と、把持力を高低に設定可能なチャックとを用い、バー材の先端部を把持しているチャックの把持力を低力側に切換える動作と、バー送り装置に設定された長さの送り指令を与える動作と、送り動作が終了したときにチャックの把持力を高力側に切換える動作とを、主軸(2)の回転を停止させないで行うことを特徴とする、旋盤へのバー材の供給方法。
2. 旋盤の加工動作を制御するＮＣ制御装置の指令に基づいてバー送り装置(6)の送り量を制御する第１のサーボ制御装置(20)と、当該ＮＣ制御装置の指令に基づいてチャック(3)の把持力を制御する第２のサーボ制御装置(27)とを用いて、バー材の送り量とチャックの把持力とを制御することを特徴とする、請求項１記載の旋盤へのバー材の供給方法。

Images