JP4610924B2 - 自動旋盤 - Google Patents

Description

本発明は自動旋盤に係り、特に、自動旋盤本体側のインターロック手段と給材機側のインターロック手段を相互にリンクさせることにより、安全性の向上を図ることができるように工夫したものに関する。

マシニングセンタ等の工作機械におけるインターロック手段を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。

特開平５−１２３９３７号公報

上記特許文献１に開示されているインターロック手段は概略次のようなものである。
まず、工作機械において、機体カバーのドアが開いたことを検出するドア開検出器があり、このドア開検出器によってドアが開かれたことが検出されると、動力断手段が機能して、各軸モータの電源回路に介在された電磁接触器等の開閉器を遮断するようにしたものである。

それによって、制御系の誤動作や作業者による誤操作によって各軸が不用意に動作することがなくなり、作業者は機体カバー内での工具交換等の作業を安全な状態で行うことができるものである。

又、このようなインターロック手段は自動旋盤においても同様に適用されている。また、自動旋盤の場合には、自動旋盤側に長尺であって棒状の材料を供給するための給材機が併設されていて、該給材機によって材料を自動旋盤本体側に供給しながら所定の加工を行う構成になっている。そして、上記特許文献１には開示されていないが、この種の給材機側においても同様のインターロック手段が設けられている。

すなわち、給材機の機体カバーのドアが開いたことを検出するドア開検出器があり、このドア開検出器によってドアが開かれたことが検出されると、動力断手段が機能して、モータの電源回路に介在された電磁接触器等の開閉器を遮断するようにしたものであり、それによって、材料を押し出すフィードパイプを動作させるモータを停止させるものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。
既に説明した特許文献１記載の発明のように、ドア開検出器によってドアが開かれたことが検出された場合に動力断手段が機能して、各軸モータの電源回路に介在された電磁接触器等の開閉器を遮断する等、動作を制限するようにした場合には、自動旋盤本体側の動作は規制されるものの給材機側の給材動作は規制されず、よって、自動旋盤本体側で作業者が何等かの作業を行っていた場合には該作業者の安全性が損なわれるおそれがあった。
具体的に説明すると、例えば、自動旋盤本体側のドアを開放して、主軸台周りにおいて作業を行っている場合に、給材機による動作が行われてしまうと、給材機のフィードパイプ或いは該フィードパイプによって押し出される材料が上記作業部位に出現することになり、それによって、作業者が指や手を挟んだりするような事態が発生してしまう懸念がある。
又、これは逆のケースでも同様に心配されるものである。すなわち、給材機側においてドア開検出器によってドアが開かれたことが検出された場合に動力断手段が機能して、モータの電源回路に介在された電磁接触器等の開閉器を遮断するようにした場合には、給材機側の動作は停止するものの自動旋盤本体側の動作は停止せず、よって、その状態で給材機側で何等かの作業を行っていた場合には該作業の安全性が損なわれるおそれがあった。
具体的には、給材機側においてドアを開放して何等かの作業を行っている場合に、材料をコレットチャックによって把持している主軸台が移動するようなことがあると、給材機側においてフィードパイプの押し潰しが心配されるものである。又、主軸がコレットチャックによって材料を把持した状態で回転した場合には、給材機側において巻き込みが生ずることが懸念されるものである。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、自動旋盤本体側のインターロック手段と給材機側のインターロック手段を相互にリンクさせることにより、作業の安全性を向上させることが可能な自動旋盤を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による自動旋盤は、自動旋盤本体側安全ガードを備えた自動旋盤本体と、長尺棒状の材料を上記自動旋盤本体に連通させて供給すると共に給材機側安全ガードを備えた給材機と、上記自動旋盤本体に設けられ上記自動旋盤本体側安全ガードが開放された場合に上記自動旋盤本体側の動作に規制を掛ける自動旋盤本体側インターロック手段と、上記給材機に設けられ上記給材機側安全ガードが開放された場合に上記給材機側の動作に規制を掛ける給材機側インターロック手段と、上記自動旋盤本体側インターロック手段と上記給材機側インターロック手段の何れか一方が「オン」した場合に何れか他方を「オン」させる連動手段を備えた制御手段と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による自動旋盤は、請求項１記載の自動旋盤において、上記制御手段は上記給材機における材料交換動作を監視し材料交換動作が完了するまでは上記自動旋盤本体側安全ガードの開放を禁止する禁止手段を備えているものであることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明による自動旋盤によると、自動旋盤本体側安全ガードを備えた自動旋盤本体と、上記自動旋盤本体に材料を供給すると共に給材機側安全ガードを備えた給材機と、上記自動旋盤本体に設けられ上記自動旋盤本体側安全ガードが開放された場合に上記自動旋盤本体側の動作に規制を掛ける自動旋盤本体側インターロック手段と、上記給材機に設けられ上記給材機側安全ガードが開放された場合に上記給材機側の動作に規制を掛ける給材機側インターロック手段と、上記自動旋盤本体側インターロック手段と上記給材機側インターロック手段の何れか一方が「オン」した場合に何れか他方を「オン」させる連動制御手段を備えた制御手段と、を具備した構成であるので、自動旋盤本体側の安全ガードが開放された場合、或いは、給材機側の安全ガードが開放された場合の何れの場合においても、自動旋盤本体側インターロック手段と給材機側インターロック手段の両方が機能することになり、それによって、作業の安全性を大幅に向上させることができる。
又、制御手段に上記給材機における材料交換動作を監視し材料交換動作が完了するまでは上記自動旋盤本体側安全ガードの開放を禁止する機能をもたせた場合には、材料交換動作が中途半端な状態で停止してしまうことを防止することができると共に、新しい材料が不用意に供給されることによる押し潰し等の事態の発生を防止することができる。

以下、図１乃至図８を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による自動旋盤の構成を示す側面図であり、図２は同上の平面図である。上記自動旋盤１は自動旋盤本体３と給材機５とから構成されている。上記給材機５によって長尺棒状の材料を自動旋盤本体３側に供給するように構成されている。

上記自動旋盤本体３は次のような構成になっている。まず、自動旋盤本体３の外周を覆う筐体９があり、この筐体９の内方には、主軸を回転可能に保持した主軸台がＺ軸方向に移動可能に設置されている。上記主軸の前方にはガイドブッシュが設置されていて、このガイドブッシュの周囲には複数の工具を備えた櫛型刃物台が、例えば、上記Ｚ軸方向に直交すると共に相互に直交するＸ軸方向・
Ｙ軸方向に移動可能に設置されている。又、上記ガイドブッシュを挟んで上記主軸台の反対側には背面主軸台がＺ軸方向に移動可能に設置されている。この背面主軸台は背面主軸を回転可能に保持している。その他、各種工具が設置されているものである。
尚、上記自動旋盤本体の構成はあくまで一例である。

上記筐体９の上部には自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が夫々開閉自在に設置されていて、これら自動旋盤本体側安全ガード１１、１３を適宜開放することにより、既に説明した各機器を露出させることができ、各種の保守・点検作業を行うことができるようになっている。具体的には、上記自動旋盤本体側安全ガード１１を開放することにより主軸台及びその近傍のコレットチャック等の構成を露出させることができる。又、上記自動旋盤本体側安全ガード１３を開放することによりガイドブッシュと背面主軸台との間の加工部位及びその近傍を露出させることができる。

又、図３に示すように、上記自動旋盤本体側安全ガード１１、１３の開閉を検出するための自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７が夫々設置されている。又、これら自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７にはロック機構１６、１８が併設されている。これらロック機構１６、１８は上記自動旋盤本体側安全ガード１１、１３の開放を機械的に規制するものである。これらロック機構１６、１７は、通電された時に、上記自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が開放されないようにロックするものであり、非通電でアンロックとなるタイプのものを使用している（コイルが励磁されるとロックピンが突出するタイプ）。

次に、給材機５の構成を説明する。図４乃至図６にも示すように、まず、３本の脚柱２１があり、これら３本の脚柱２１上には、給材機筐体２３が設けられている。この給材機筐体２３内には、給材を行うための各種機器が内装されている。上記給材機筐体２３には、３個の給材機側安全ガード２５が開閉自在に取り付けられている。又、図５に示すように、上記３個の給材機側安全ガード２５には、給材機側安全ガード２５の開閉を検出するための給材機側安全ガード開閉検出センサ２７が夫々設置されている。

次に、図７を参照して制御手段の構成について説明する。まず、自動旋盤本体３側から説明すると、既に説明した自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７がある。
尚、図７ではブロックを１個のみ示している。
上記自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７からの開閉検出信号は、Ｉ／Ｏ部３１を介してシーケンサ部３３に入力される。

上記シーケンサ部３３は、上記自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７からの開閉検出信号に基づいて、ＮＣ部（数値制御部）３５に制御信号を出力する。上記ＮＣ部３５は、入力した制御信号に基づいて、主軸アンプ３７、送り軸サーボアンプ３９に制御信号を出力して、主軸モータ４１、送り軸モータ４３を制御する。又、上記主軸アンプ３７、送り軸サーボアンプ３９、主軸モータ４１、送り軸サーボモータ４３等は、自動旋盤本体３側の筐体９内方に配置される脚上の適所に設置されている。
尚、図７では単に上記主軸アンプ３７、送り軸サーボアンプ３９、主軸モータ４１、送り軸サーボモータ４３として示しているが、実際には、主軸用の主軸モータや背面主軸用の主軸モータがあり、同様に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸用の各送り軸サーボモータがあり、図７ではそれらを１個のブロックで代表的に示しているものである。

又、上記シーケンサ部３３からは自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ１５、１７に併設されたロック機構１６、１８に対して制御信号が出力される。

次に、給材機５側について説明する。まず、すでに説明した給材機側安全ガード開閉検出スイッチ２７があり、この給材機側安全ガード開閉検出スイッチ２７からの開閉検出信号が、上記自動旋盤本体３側のシーケンサ部３３に入力される。
尚、図７では給材機側安全ガード開閉検出スイッチ２７を示すブロックを１個のみ示している。
又、それ以外の各種センサ５１からの検出信号も上記シーケンサ部３３に入力される。

そして、上記シーケンサ部３３から各種アクチュエータ５３に対して制御信号が出力されると共に、給材機側安全ガード開閉検出スイッチ２７からの開閉検出信号に基づいて給材機用サーボアンプ５５に制御信号を出力し、それによってフィードパイプ用モータ５７を制御するものである。
尚、上記給材機用サーボアンプ５５、フィードパイプ用モータ５７等は、給材機側筐体２３の適所に設置されている。又、フィードパイプとは、給材機内部において棒材を保持して自動旋盤本体３の主軸に向けて棒材を移動させるためのものである。

以上の構成を基に、図８のフローチャートを参照しながらその作用を説明する。
まず、ステップＳ１において、自動旋盤本体３と給材機５が運転可能な状態にあるか否かを判別する。自動旋盤本体３と給材機５が運転可能な状態にあると判別された場合にはステップＳ２に移行する。これに対して、自動旋盤本体３と給材機５が運転可能な状態にはないと判別された場合には、同じ判別を繰り返し実行する。

ステップＳ２においては、自動旋盤本体３と給材機５の安全ガードが全て閉じているか否かが判別される。全ての安全ガードが閉じられていると判別された場合には、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、自動旋盤本体３が運転中か否かが判別される。ここで、運転中であると判別された場合には、ステップＳ４に移行して、自動旋盤本体側安全ガード１１、１３のロック機構１６、１８によって上記自動旋盤本体側安全ガード１１、１３にロックを掛けてその開放を規制する。

これに対して、ステップＳ３において、自動旋盤本体３が運転中ではないと判別された場合には、ステップＳ５に移行する。このステップＳ５においては、給材機５側において、材料交換中であるか否かの判別が実行される。ここで、材料交換中であると判別された場合には、すでに説明したステップＳ４に移行する。これに対して、材料交換中ではないと判別された場合には、ステップＳ６に移行する。そして、上記ロック機構１６、１８によるロックを解除するものである。

次に、ステップＳ２において、全ての安全ガードが閉じられていないと判別された場合について説明する。この場合には、ステップＳ７、ステップＳ８に移行する。そして、これらの処理は同時並行で実行される。まず、ステップＳ７側から説明する。ステップＳ７においては、給材機５側の給材機側安全ガード２７が開いているか否かの判別が実行される。開いていないと判別された場合にはそのままリターンする。これに対して、開いていると判別された場合には、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９では次のような処理が実行される。まず、シーケンサ部３３においてＮＣ部３５に対する制御信号が出力される。具体的には、主軸停止信号、送り軸サーボの速度制限・トルク制限信号が出力される。それと同時に、給材機用アンプ５５に対してフィードパイプモータ停止信号が出力されるものである。そして、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、ＮＣ部３５における処理が実行される。すなわち、主軸アンプ３７に対しては停止信号が出力され、送り軸サーボアンプ３９に対しては、速度制御・トルク制御信号が出力されるものである。そして、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、主軸アンプ３７による主軸モータ４１の停止が実行される。そして、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、送り軸サーボアンプ３９による処理、すなわち、送り軸サーボモータ４３の速度制御とトルク制御が実行される。

次いで、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、給材機用サーボアンプ５５によって、フィードパイプモータ５７の停止処理が実行される。

次に、ステップＳ８側の処理を説明する。ステップＳ８においては、自動旋盤本体３側の自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が開いているか否かの判別が実行される。開いていないと判別された場合にはそのままリターンする。これに対して、開いていると判別された場合には、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では次のような処理が実行される。まず、シーケンサ部３３においてＮＣ部３５に対する制御信号が出力される。具体的には、主軸停止信号、送り軸サーボの速度制限・トルク制限信号が出力される。それと同時に、給材機用アンプ５５に対して、速度制限・トルク制限信号が出力されるものである。そして、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、ＮＣ部３５における処理が実行される。すなわち、主軸アンプ３７に対しては停止信号が出力され、送り軸サーボアンプ３９に対しては、速度制御・トルク制御信号が出力されるものである。そして、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、主軸アンプ３７による主軸モータ４１の停止が実行される。そして、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、送り軸サーボアンプ３９による処理、すなわち、送り軸サーボモータ４３の速度制御とトルク制御が実行される。

次いで、ステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、給材機用サーボアンプ５５によって、フィードパイプモータ５７の速度制限・トルク制限が実行される。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、作業の安全性を向上させることができる。これは、自動旋盤本体３側のインターロック手段と給材機５側のインターロック手段を相互にリンクさせたからである。
より具体的に説明すると、例えば、自動旋盤本体３側において自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が開放されていると判別された場合には、自動旋盤本体３側のインターロック手段が機能して、主軸アンプ３７を介して主軸モータ４１を停止させると共に送り軸サーボアンプ３９を介して送り軸サーボモータ４３の速度を制限すると共にトルクを制限する。そして、同時に給材機５側のインターロック手段も機能させるものである。すなわち、給材機用サーボアンプ５５を介してフィードパイプ用モータ５７に速度制限とトルク制限を掛けるものである。したがって、給材機５側にインターロックが掛っていないことにより、自動旋盤本体３側における作業の安全性が損なわれることはない。
又、このように自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が開放されたと判断され、インターロック動作が実行される場合では、給材機５におけるフィードパイプ用モータ５７に対しては、速度制限とトルク制限を掛けるものとしているため、自動旋盤本体側安全ガード１１、１３が開放されている状態で行われる段取作業の作業性を損なうことなく安全性が十分に確保される（段取作業中は給材機を動かしての作業もあるため）。
これは逆の場合も同じである。すなわち、給材機５側の給材機側安全ガード２５が開放されている場合には、自動旋盤本体３側のインターロック手段が機能して、主軸アンプ３７を介して主軸モータ４１を停止させると共に送り軸サーボアンプ３９を介して送り軸サーボモータ４３の速度を制限すると共にトルクを制限する。そして、同時に給材機５側のインターロック手段を機能させて、給材機用サーボアンプ５５を介してフィードパイプ用モータ５７を停止させるものである。したがって、自動旋盤本体３側にインターロックが掛かっていないことにより、給材機５側における作業の安全性が損なわれることはない。
又、給材機５において、材料交換動作が行われている場合には、自動旋盤本体３側の自動旋盤本体側安全ガード１１、１３に対してロック機構１６、１８によってロックを掛けてその開放を規制するようにしているので、材料交換動作の途中で動作が停止してしまってその後の処理が煩雑になってしまうといった事態の発生を防止することができると共に、新しい材料が不用意に供給されることによる押し潰し等の発生を防止することができる。

次に、図９を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第1の実施の形態の場合には、自動旋盤本体３側にのみシーケンサ部３３を設け、該シーケンサ部３３によって給材機５側についても制御するように構成したが、この第２の実施の形態の場合には、図９に示すように、給材機５側にもシーケンサ部６１、Ｉ／Ｏ部６３を設けたものである。又、相互のシーケンサ部３３、６１の間で信号の授受を行うようにしているものである。又、上記Ｉ／Ｏ部６３に給材機用サーボアンプ５５からの信号が入力され、両者間で信号の授受が行われる。
その他の構成は前記第1の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

このような第２の実施の形態の場合にも、前記第1の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができるものである。
又、その効果が得られるように行われる制御動作に必要な信号は全てＩ／Ｏ部３１とＩ／Ｏ部６３との間で授受が行われる。

尚、本発明は前記第１、第２の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、自動旋盤本体、給材機の構成は図示したものに限定されず、様々な構成のものが考えられる。
又、インターロック手段の内容に関しては様々な内容が考えられ、例えば、前記各実施の形態の場合には、図８に示したステップＳ１３において、フィードパイプモータを停止させるようにしているが、これを
速度制限・トルク制限とすることも考えられる。
上述では、図８のシーケンスＳ６に示すように、自動旋盤本体側安全ガード１１、１３は、自動旋盤本体３側が運転中ではなく、且つ、給材機５側が材料交換中でないことを条件に開放可能とされる。緊急に自動旋盤本体側安全ガード１１、１３の開放を行い、自動旋盤本体３に対して何等かの作業を行いたい要求に対しては、ロック機構１６、１８が、自動旋盤本体３の稼動を停止させるための非常停止ボタン操作に応動して、自動旋盤本体側安全ガード１１、１３のロック状態を開放可能となるようにしてもよい。又、ロック機構１６、１８を構成するユニットが非通電でロック解除のものとし、自動旋盤本体３の主電源がオフされた時連動して自動旋盤本体側安全ガード１１、１３のロック状態を解除するものとしてもよい。又、それらの両方の構成を兼備するような構成でもよい。

本発明は自動旋盤本体側のインターロック手段と給材機側のインターロック手段をリンクさせることにより安全性の向上を図ることができるように工夫した自動旋盤に関するものであり、給材機を併設して備えた各種の自動旋盤に対して適用可能である。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、自動旋盤と給材機とからなる自動旋盤装置の全体の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、自動旋盤と給材機とからなる自動旋盤装置の全体の構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、自動旋盤の平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、給材機の側面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、給材機の平面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、給材機の正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 自動旋盤
３ 自動旋盤本体
５ 給材機
１１ 自動旋盤本体側安全ガード
１３ 自動旋盤本体側安全ガード
１５ 自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ
１７ 自動旋盤本体側安全ガード開閉検出スイッチ
２５ 給材機側安全ガード
２７ 給材機側安全ガード開閉検出スイッチ
３１ Ｉ／Ｏ部
３３ シーケンサ部
３５ ＮＣ部
３７ 主軸アンプ
３９ 送り軸サーボアンプ
４１ 主軸モータ
４３ 送り軸モータ
５５ 給材機用サーボアンプ
５７ フィードパイプモータ
６１ シーケンサ部
６３ Ｉ／Ｏ部

Claims (2)

1. 自動旋盤本体側安全ガードを備えた自動旋盤本体と、
   長尺棒状の材料を上記自動旋盤本体に連通させて供給すると共に給材機側安全ガードを備えた給材機と、
   上記自動旋盤本体に設けられ上記自動旋盤本体側安全ガードが開放された場合に上記自動旋盤本体側の動作に規制を掛ける自動旋盤本体側インターロック手段と、
   上記給材機に設けられ上記給材機側安全ガードが開放された場合に上記給材機側の動作に規制を掛ける給材機側インターロック手段と、
   上記自動旋盤本体側インターロック手段と上記給材機側インターロック手段の何れか一方が「オン」した場合に何れか他方を「オン」させる連動手段を備えた制御手段と、
   を具備したことを特徴とする自動旋盤。
2. 請求項１記載の自動旋盤において、
   上記制御手段は上記給材機における材料交換動作を監視し材料交換動作が完了するまでは上記自動旋盤本体側安全ガードの開放を禁止する禁止手段を備えているものであることを特徴とする自動旋盤。

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