JP4939674B2 - ワーク加工機、このワーク加工機を用いたワーク加工システム及びワーク加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の主軸間でワークの授受を行いながらワークを加工するワーク加工機、複数の前記ワーク加工機から構成されるワーク加工システム及びこのワーク加工システムを用いたワーク加工方法に関する。

一つのワークに多工程の加工を施す場合、複数の主軸と刃物台を有する工作機械等のワーク加工機を使用し、主軸間でワークの授受を行いながらワークを順次加工することが行われている。

例えば特許文献１に記載のワーク加工機は、Ｘ方向に移動自在な二つの対向主軸台２４，２６を有し、各主軸台２４，２６の回転自在な主軸２８，３０に把持した未加工のワーク４６を、各主軸台２４，２６に対応して設けられたタレット刃物台３２，３４に装着した工具３６，３８で加工するようにしている。
そして、主軸台２４，２６のＺ方向の移動によって二つの主軸台２４，２６を互いに接近させ、一方の主軸２８から他方の主軸３０にワークを受け渡すようにしている。

未加工ワーク４６の供給は、ベッド１０上の一端に設けられたワークストッカ４４から直接主軸２８に供給される。また、主軸３０からの加工済みワーク５２の搬出は、ベッド１０上の一端に、ワークストッカ４４に対向して設けられたワーク搬出装置５０によって行われる。
ドイツ特許公開４３１００３８号公報（図面参照）

しかし、この文献に記載のワーク加工機では、ワークに施すことのできる加工工数が制限されるという問題がある。また、ワークストッカ４４から未加工ワーク４６の供給を受けるためには、主軸台２４が、ベッド１０の他端の加工位置から一端のワーク供給位置まで移動しなければならず、その間、ワークの加工が停止して多大な無駄時間を生じさせるという問題がある。この問題は、加工済みのワークを主軸３０からワーク搬出装置５０に受け渡す際も同様である。

一方、多工程での加工が必要なワークの加工には、複数台のワーク加工機を並べて配置し、各ワーク加工機に対応させてワーク加工機の近傍にローダーやロボット等のワーク搬送装置を配置し、このワーク搬送装置でワーク加工機からワーク加工機にワークの受け渡しながら順次加工することが行われている。
図１５は、このようなワーク加工システムの一例を説明する概略図である。
図示の例では、６台のＮＣ旋盤（ワーク加工機）６０１〜６０６が並列に配置されている。各ＮＣ旋盤６０１〜６０６は、ワークＷを把持するチャックを備えた回転自在な主軸６１１〜６１６と、複数の工具Ｔ１〜Ｔ６を装着し、主軸６１１〜６１６との相対移動によって工具Ｔ１〜Ｔ６によってワークＷの加工を行う刃物台６２１〜６２６とを備えている。

そして、隣り合うＮＣ旋盤６０１〜６０６の間でのワークＷの授受は、ＮＣ旋盤６０１〜６０６の近傍の機外に設置されたローダーやロボット等のワーク搬送装置７０１〜７０７によって行われる。図中左端に位置するワーク搬送装置７０１は、パーツフィーダやワークストッカ等のワーク貯蔵部８からワークＷを取り出し、最初に加工を行うＮＣ旋盤６０１の主軸６１１にワークＷを受け渡すためのものである。また、図中右端に位置するワーク搬送装置７０７は、最後に加工を行うＮＣ旋盤６０６の主軸６１６からワークＷを受け取り、加工の終了したワークＷを次工程に受け渡すべくワーク加工システムから搬出するためのものである。

しかしながら、上記したようなワーク加工システムでは、ワーク加工機の各々に対応させてローダーやロボット等のワーク搬送装置を設けなければならず、かつ、複数台のワーク加工機とワーク搬送装置を設置するために大きなスペースが必要となって、ワークの加工コストが高くなるという問題がある。

上記文献１に記載したような多軸のワーク加工機を複数台並べて配置すれば、同じ加工工数であっても配置すべきワーク加工機の台数は減らすことができるものの、上記文献に記載のワーク加工機では、ワーク加工機とワーク加工機との間にワーク搬送装置を設けなければならず、省スペース及びコスト削減の点で未だ問題がある。

またさらに、上記文献１に記載のワーク加工機のように、複数の主軸と複数の刃物台を有し、主軸相互間でワークの授受を行いながらワークの加工を行うワーク加工機では、ＮＣプログラムは主軸の数に応じて多系統になり、各系統で各主軸及び対応する刃物台の制御を行うことになる。この場合、各系統のＮＣプログラムは同時にスタートして、加工終了後に同時にリウインドされるのが一般的である。

このような制御方法では、各系統ごとに、一連の加工プログラムを作成し、この加工プログラムの中で、ワークの供給から加工、ワークの搬出までを制御するため、ワーク加工機を始動させて最初のワークの加工を開始する場合、２番目以降の主軸では加工の動きは行うが、加工すべきワークが未だ存在しないため、エアーカットとなって無駄な電力等を消費するという問題がある。このような問題は、最後のワークの加工終了時も同様である。
このような問題は、例えば、加工すべきワークの数をカウントし、このカウント数に応じてエアーカットを防止すべく所定の主軸については待機する指令を出力するサブプログラムを作成することで解決できるが、本来の加工プログラムとは別に専用のサブプログラムを準備しなければならず、加工プログラムの作成が面倒になるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、多軸でコンパクトな構成とすることができ、かつ、ワークを加工する際にも無駄がないワーク加工機を提供すること、複数台のワーク加工機を並べて配置したワーク加工システムにおいて、省スペースとワークの加工コストの削減を図ることのでき、加工プログラムの作成も容易なワーク加工システム及びワーク加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のワーク加工機は、第一主軸と、この第一主軸に把持されたワークの加工を行う第一刃物台と、前記第一主軸と平行に並設された第三主軸と、この第三主軸に把持されたワークの加工を行う第三刃物台と、前記第一主軸及び第三主軸に対向するように設けられ、前記第一主軸に対向する位置と前記第三主軸に対向する位置との間を往復移動する第二主軸と、この第二主軸に把持されたワークの加工を行う第二刃物台とを備え、前記第一主軸で加工されたワークを前記第二主軸が受け取って加工し、加工された前記ワークを前記第三主軸に受け渡すワーク加工機において、前記第三主軸が前記ワークの加工を行う加工位置と前記ワークをワーク加工機から搬出するための搬出位置との間で主軸軸線方向に進退移動する構成としてある。

この構成によれば、第一主軸が未加工のワークをワーク供給装置から受け取り、この第一主軸と第一刃物台に装着した工具との相対移動によって加工が行われる。第一主軸での加工が完了したワークは、第一主軸と第二主軸との相対移動によって第二主軸に受け渡され、この第二主軸と第二刃物台に装着した工具との相対移動によって、ワークの加工が行われる。
第二主軸でのワークの加工が完了すると、第二主軸は、主軸軸線と交叉する方向に移動して第二主軸の主軸軸線が第三主軸の主軸軸線に一致する位置まで移動し、さらに、同一の主軸軸線上を第三主軸に対して相対的に移動して第三主軸に接近し、第三主軸にワークを受け渡す。
第三主軸に受け渡されたワークは、第三主軸と第三刃物台に装着した工具との相対移動によって、加工が行われる。
これら第一主軸，第一刃物台，第二主軸，第二刃物台，第三主軸，第三刃物台の相対移動は、制御装置によって制御される。

本発明のワーク加工機は、前記第一主軸を支持する第一主軸台，前記第二主軸を支持する第二主軸台及び前記第三主軸を支持する第三主軸台が、同一の平面内で主軸軸線方向に移動自在に設けられ、前記第三主軸台が主軸軸線方向を前記平面内の一端まで移動したときに、前記第二主軸台を前記主軸軸線と交叉する方向に案内するガイドと干渉しないようにする干渉回避部を前記第三主軸台に設けたものとすることができる。
また、別の構成として、前記第一主軸を支持する第一主軸台と前記第二主軸を支持する第二主軸台とが同一の平面内で主軸軸線方向に進退移動自在に設けられ、前記第三主軸を支持する第三主軸台が前記平面と交差する平面内で主軸軸線方向に進退移動自在に設けられているものとすることができる。

また、前記第一〜第三主軸に対応する三つの制御系を有し、各制御系が、未加工ワークの受け取りを制御するワーク受取り制御部と、受け取ったワークの加工の制御を行うワーク加工制御部と、加工の終了したワークの搬出の制御を行うワーク搬出制御部とを有し、加工下流側の制御系におけるワーク受取り制御部を、加工上流側の制御系における前記ワーク搬出制御部と関連付けて、加工下流側の制御系の前記ワーク受取り制御部が、加工上流側のワークの搬出が可能になるまで加工下流側の動作の待ち合わせを行うようにし、前記ワークの加工個数が予め設定された個数に達するまで、各制御系で前記ワーク受取り制御部，前記ワーク加工制御部及び前記ワーク受取り制御部による制御をワークごとに繰り返すようにしてある。
このようにすることで、各系統では、ワークが存在しない場合の無駄な動作を防止することができる。また、終了時に専用のプログラムを用意しなくても、ワークを払い出すことが可能になる。

本発明のワーク加工システムは、上記構成のワーク加工機を複数備えてなっている。そして、前記ワーク加工機の間でワークを受け渡しながら、前記ワークに対して複数の加工を順次行うワーク加工システムであって、前記主軸の配置が線対称の関係となるように、前記ワーク加工機を二台一組とし、前記一組の前記ワーク加工機のうち、加工工程の上流側に位置する前記ワーク加工機の前記第三主軸と、下流側に位置する前記ワーク加工機の前記第三主軸とを同一の軸線上で対向させ、両前記ワーク加工機の前記第三主軸を互いに接近させる方向に移動させることで、前記両ワーク加工機の第三主軸間でワークを受け渡すように構成してある。
このように構成することで、一方のワーク加工機から他方のワーク加工機に、ローダーやロボット等のワーク搬送装置を用いることなく、直接ワークを受け渡すことが可能になる。
もちろん、隣接する前記ワーク加工機の間に、前記第三主軸から前記第一主軸又は第三主軸にワークを搬送するワーク搬送手段を設けてもよい。

本発明におけるワークの供給手段としては、前記複数のワーク加工機のうち、加工工程の最初に位置するワーク加工機の近傍に設けられ、当該ワーク加工機における第一主軸に直接ワークを供給するものを用いることができる。このようなワーク供給装置としては、例えば、棒状の前記ワークを、前記第一主軸の貫通孔を挿通させて供給する棒材供給装置を利用することができる。

本発明のワーク加工方法は、ワーク供給装置から一方のワーク加工機の第一主軸に供給されたワークを、第二主軸，第三主軸と受け渡しながら第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行い、前記一方のワーク加工機の第三主軸でのワークの加工完了後に、前記第三主軸と他方のワーク加工機の第三主軸とを互いに接近する方向に相対的に移動させ、前記両ワーク加工機の前記第三主軸の中間位置で、前記ワークの受け渡しを行い、前記ワークを受け取ったワーク加工機の第三主軸から、前記ワークを第二主軸，第一主軸と受け渡しながら第三刃物台，第二刃物台及び第一刃物台の工具で加工を行うようにしてある。
また、ワーク供給装置から一方のワーク加工機の第一主軸に供給されたワークを、第二主軸，第三主軸と受け渡しながら第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行い、前記ワーク加工機の第三主軸でのワークの加工完了後に、前記第三主軸を前記ワークの搬出位置まで移動させて、前記ワークを前記ワーク搬送手段に受け渡し、前記ワークを、前記ワーク搬送手段によって、他方のワーク加工機の第一主軸又は第三主軸に供給し、第一主軸から第二主軸，第三主軸と受け渡しながら、若しくは、前記第三主軸から第二主軸，第一主軸と受け渡しながら、第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行うようにしてもよい。

本発明のワーク加工機は上記のように構成されているので、三つの主軸の間でワークを直接受け渡しながら加工を行うことができる。また、本発明のワーク加工機を用いたワーク加工システムでは、第三主軸がワーク搬出位置まで移動して、他方のワーク加工機の第一主軸に直接ワークを受け渡すことができるので、ローダーやロボット等のワーク搬送装置が不要になり、ワーク加工システムの構成を簡素にして、ワーク加工のコストを削減することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［ワーク加工システムの概要］
図１は、本発明のワーク加工システム及び加工方法の一実施形態にかかり、その構成及び作用を説明するための概略図である。
この実施形態では、三つの主軸１１１、１１２，１１３を有する三軸ＮＣ旋盤（以下、ＮＣ旋盤と記載する）１と、三つの主軸１１１′，１１２′，１１３′を有するＮＣ旋盤１′とを、Ｚ方向に隣接させて並列に配置している。

一方（図の左方）のＮＣ旋盤１は、Ｚ方向に進退移動自在な第一主軸台１０１及びこの第一主軸台１０１に回転自在に支持された中空状の第一主軸１１１と、第一主軸台１０１に並設され、Ｚ方向に進退移動自在な第三主軸台１０３及びこの第三主軸台１０３に回転自在に支持された第三主軸１１３と、第一主軸台１０１に対向して配置され、第一主軸台１０１に対向する位置と第三主軸台１０３に対向する位置との間でＹ方向に進退移動自在な第二主軸台１０２及びこの第二主軸台１０２に回転自在に支持された第二主軸１１２とを有している。

他方（同右方）のＮＣ旋盤１′は、Ｚ方向に進退移動自在な第一主軸台１０１′及びこの第一主軸台１０１′に回転自在に支持された第一主軸１１１′と、第一主軸台１０１′に並設され、Ｚ方向に進退移動自在な第三主軸台１０３′及びこの第三主軸台１０３′に回転自在に支持された第三主軸１１３′と、第一主軸台１０１′に対向して配置され、第一主軸台１０１′に対向する位置と第三主軸台１０３′に対向する位置との間でＹ方向に進退移動自在な第二主軸台１０２′及びこの第二主軸台１０２′に回転自在に支持された第二主軸１１２′とを有している。

図示するように、一方のＮＣ旋盤１の三つの主軸台１０１，１０２，１０３の配置と、他方のＮＣ旋盤１′の三つの主軸台１０１′，１０２′，１０３′の配置とは、Ｙ方向の軸線を中心に線対称になるように配置されていて、図中の符号(i)〜（ｖ）に示す順番、すなわち、一方のＮＣ旋盤１においては、第一主軸１１１，第二主軸１１２，第三主軸１１３の順で、他方のＮＣ旋盤１′においては、第三主軸１１３′，第二主軸１１２′，第一主軸１１１′の順でワークＷが受け渡されながら加工が行われる。

なお、図１には示さないが、ＮＣ旋盤１には、第一主軸１０１，第二主軸１０２及び第三主軸１０３のそれぞれに対応して少なくとも三つの刃物台が設けられていて、この三つの刃物台に装着された工具で、第一主軸１０１，第二主軸１０２及び第三主軸１０３のチャックに把持されたワークＷの加工を同時に行うことができるようになっている。同様に、ＮＣ旋盤１′には、第一主軸１０１′，第二主軸１０２′及び第三主軸１０３′のそれぞれに対応して三つの刃物台が設けられていて、この三つの刃物台に装着された工具で、第一主軸１０１′，第二主軸１０２′及び第三主軸１０３′のチャックに把持されたワークＷの加工を同時に行うことができるようになっている。

［ＮＣ旋盤の具体的構成］
図２は、上記ＮＣ旋盤１，１′の具体的な構成を説明する図で、ＮＣ旋盤１，１′の正面図、図３は、図２のＮＣ旋盤１の側面図である。
なお、他方のＮＣ旋盤１′は、一方のＮＣ旋盤１と各構成部材の配置が線対称になる以外は同じであるので、一方のＮＣ旋盤１について詳細に説明し、他方のＮＣ旋盤１′については、ここでは詳しい説明は省略する。

三つの主軸台１０１，１０２，１０３は、側面視して略逆Ｌ字状に形成されたベッド１２０のＺＹ面１２１に、Ｚ方向に進退移動自在に設けられる。すなわち、ＺＹ面１２１には、Ｚ方向に三組のガイドレール１３１，１３２，１３３が敷設されていて、ガイドレール１３１に案内されながらＺ方向に進退移動するサドル１３４に第一主軸台１０１が、ガイドレール１３２に案内されながらＺ方向に進退移動するサドル１３５に第二主軸台１０２が、ガイドレール１３３に案内されながらＺ方向に進退移動するサドル１３６に第三主軸台１０３が設けられている。
サドル１３５は、Ｙ方向に長辺を有する正面視して長方形状に形成され、その表面にはＹ方向にガイドレール１３７が敷設されている。第二主軸台１０２は、このガイドレール１３７に案内されながらＹ方向にも進退移動自在である。

第三主軸台１０３のＺ方向の移動を案内するガイドレール１３３は、ＺＹ平面１２１の他方端（図２の右方端）まで延びていて、第三主軸１１１の先端のチャックに把持されたワークＷを、隣接する他方のＮＣ旋盤１′（図１参照）の第一主軸１１１′に受け渡すことが可能な位置まで移動させることができるようになっている。
ところで、第三主軸台１０３が他方まで移動するときに、第三主軸台１０３及びサドル１３６が第二主軸台１０２のサドル１３７に干渉しないようにする必要がある。

図４は、上記のような干渉を回避するための構成の一例を示す図である。
図４（ａ）に示すように、第三主軸台１０３を載置するサドル１３６には、第二主軸台１０２のサドル１３５との干渉を避けるための凹部１３６ａが形成されている。一方のＮＣ旋盤１の第三主軸１１３から他方のＮＣ旋盤１′の第一主軸１１１′にワークＷを受け渡すべく、第三主軸台１０３がＺＹ平面１２１の他方端まで移動すると、図４（ｂ）に示すように、凹部１３６ａの内側にサドル１３５及びガイドレール１３７が入り込み、両者の干渉を防止することができる。
なお、図４（ｂ）に示すように、他方のＮＣ旋盤１′の第一主軸台１０１′のサドル１３６′も、サドル１３６と同様に凹部１３６ａ′が形成されている。

ベッド１２０のベース１２２の前部中央からＺＹ平面１２１の上部中央まで、門形の刃物台支持部１３８が設けられている。そして、この刃物台支持部１３８に、第一主軸１１１のチャックに把持されたワークＷの加工を行う複数の工具Ｔ１を装着した第一刃物台１５０と、第二主軸１１２のチャックに把持されたワークＷの加工を行う複数の工具Ｔ２を装着した第二刃物台１６０と、第三主軸１１３のチャックに把持されたワークＷの加工を行う複数の工具Ｔ３を装着した第三刃物台１７０とが設けられている。

第一刃物台１５０は、刃物台支持部１３８の上方の第一主軸台１０１側を差し向く面に設けられていて、Ｘ方向に敷設されたガイド１５１と、このガイド１５１に案内されながらＸ方向に進退移動するサドル１５２と、このサドル１５２の一面にＹ方向に敷設されたガイドレール１５３と、このガイドレール１５３に案内されながらＹ方向に進退移動する刃物台本体１５４とを有している。
複数の工具Ｔ１は、刃物台本体１５４の刃物装着部１５５に櫛刃状に並べて装着される。そして、サドル１５２のＸ方向の移動によって所定の工具Ｔ１が加工位置に割り出され、刃物台本体１５４のＹ方向の移動と第一主軸台１０１のＺ方向の移動とによって、工具Ｔ１によるワークＷの加工が行われる。

第二刃物台１６０は、刃物台支持部１３８の上方の第二主軸台１０２側を差し向く面に設けられていて、Ｘ方向に敷設されたガイド１６１と、このガイド１６１に案内されながらＸ方向に進退移動するサドル１６２と、このサドル１６２の一面にＹ方向に敷設されたガイドレール１６３と、このガイドレール１６３に案内されながらＹ方向に進退移動する刃物台本体１６４とを有している。
複数の工具Ｔ２は、刃物台本体１６４の刃物装着部１６５に櫛刃状に並べて装着される。そして、サドル１６２のＸ方向の移動によって所定の工具Ｔ２が加工位置に割り出され、刃物台本体１６４のＹ方向の移動と第二主軸台１０２のＺ方向の移動とによって、工具Ｔ２によるワークＷの加工が行われる。

第三刃物台１７０は、刃物台支持部１３８の下方の第三主軸台１０３側を差し向く面に設けられていて、Ｙ方向に敷設されたガイド１７１と、このガイド１７１に案内されながらＹ方向に進退移動するサドル１７２と、このサドル１７２の一面にＹ方向に敷設されたガイドレール１７３と、このガイドレール１７３に案内されながらＹ方向に進退移動する刃物台本体１７４とを有している。
複数の工具Ｔ３は、刃物台本体１７４の刃物装着部１７５に櫛刃状に並べて装着される。そして、サドル１７２のＸ方向の移動によって所定の工具Ｔ３が加工位置に割り出され、刃物台本体１７４のＹ方向の移動と第三主軸台１０３のＺ方向の移動とによって、工具Ｔ３によるワークＷの加工が行われる。

この実施形態では、刃物台支持部１３８における第三刃物台１７０の上方に、第二主軸１１２又は第三主軸１１３のチャックに把持されたワークＷを加工するための第四刃物台１８０が設けられている。
この第四刃物台１８０は、Ｘ方向ガイドレール１８１，Ｙ方向ガイドレール１８２及びＺ方向ガイドレール１８３によってＸ，Ｙ，Ｚの三軸方向に進退移動自在な刃物台本体１８６の刃物装着部１８７に、複数の工具Ｔ４がＸ方向に配列されていて、刃物台本体１８６のＸ方向の移動によって工具Ｔ４を加工位置に割り出し、第二主軸台１０２又は第三主軸台１０３のＺ方向の移動と刃物台本体１８６のＹ方向の移動とによって工具Ｔ４でワークＷの加工を行う。
また、刃物台本体１８６をＺ方向に移動させることで、他の刃物台（第二刃物台１６０又は第三刃物台１７０）の工具（工具Ｔ２又は工具Ｔ３）と干渉することなく、工具Ｔ４で工具Ｔ２又は工具Ｔ３とともに同時にワークＷの加工を行うことが可能である。
なお、上記した工具Ｔ１〜Ｔ４としては、バイト等の切削工具の他、ドリルやタップなどの回転工具を用いることができる。

ベッド１２０のベース１２２には、工具Ｔ１〜Ｔ４によってワークＷを加工する際の切削屑及びクーラントを回収するための傾斜面１２３が前後に設けられている。この傾斜面１２３，１２３によって回収された切削屑及びクーラントは、ベース１２２内に引き出し可能に設けられた回収タンク１２４に回収される。

［ＮＣ旋盤の他の実施形態の説明］
三軸ＮＣ旋盤の構成は上記のものには限られない。
以下、図５及び図６を参照しながら、本発明のワーク加工システムを構成する三軸ＮＣ旋盤の他の実施形態について説明する。
なお、以下の説明においては、第一の実施形態のＮＣ旋盤１と異なる部分及び部材のみについて説明し、共通する部分及び部材については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。また、この実施形態においても、隣接して配置される他方の三軸ＮＣ旋盤については、一方のＮＣ旋盤と各構成部材の配置が線対称になる以外は同じであるので、詳しい説明は省略する。

この実施形態において、ベース１２２のＺＸ平面上にＺ方向のガイドレール１４０が敷設されている。そして、このガイドレール１４０に案内されながらＺ方向に進退移動するサドル１４１に、第三主軸台１０３が設けられている。
この構成によれば、先の実施形態のように、第三主軸台１０３とサドル１３７及び第二主軸台１０２との干渉を防止するための凹部１３６ａ（図４参照）をサドル１４１に設ける必要がないという利点がある。

［制御の説明］
次に、上記構成のＮＣ旋盤１，１′の各主軸台１０１〜１０３，１０１′〜１０３′、各刃物台１５０〜１８０，１５０′〜１８０′その他各移動部の移動や、各主軸１１１〜１１３，１１１′〜１１３′の回転等を制御するＮＣ装置について説明する。
この実施形態のＮＣ装置は、ＮＣ旋盤１，１′の各々に設けられる。各ＮＣ装置は、主軸の数に合わせて、三系統の独立した制御系を有している。
図７は、この実施形態におけるＮＣ装置のプログラム構成を説明するブロック図である。なお、プログラム構成は、ＮＣ旋盤１，１′で同じであるので、一方のＮＣ旋盤１のものについてのみ説明し、他方のＮＣ旋盤１′のものについては説明を省略する。

第一主軸１１１の制御系統（以下、系統１という）は、バーフィーダ２から第一主軸１１１にワークＷを供給するためのワーク供給プログラムと、第一刃物台１５０に装着された工具Ｔ１と第一主軸１１１との相対移動によってワークＷの加工を行うためのワーク加工プログラムと、工具Ｔ１による加工が終了したワークＷを第二主軸１１２に受け渡すワーク受渡しプログラムとを有している。
ワーク供給プログラム，ワーク加工プログラム及びワーク受渡しプログラムはそれぞれ独立したプログラムで、ワーク供給プログラムの終了を条件にワーク加工プログラムが起動し、ワーク加工プログラムの終了を条件にワーク受渡しプログラムが起動するようになっている。
そして、これらプログラムを順次実行することで、バーフィーダ２から供給されたワークＷの加工を行い、加工の完了したワークＷを第二主軸１１２に受け渡す。

第二主軸１１２の制御系統（以下、系統２という）は、第一主軸１１１からワークＷを受け取って先端のチャックで把持するワーク受取りプログラムと、第二刃物台１６０に装着された工具Ｔ２及び／又は第三刃物台１８０に装着された工具Ｔ４と第二主軸１１２との相対移動によってワークＷの加工を行うワーク加工プログラムと、工具Ｔ２及び／又は工具Ｔ４による加工が終了したワークＷを第二主軸１１３に受け渡すワーク受渡しプログラムとを有している。

この系統２においても、ワーク受取りプログラム，ワーク加工プログラム及びワーク受渡しプログラムはそれぞれ独立したプログラムで、ワーク受取りプログラムの終了を条件にワーク加工プログラムが起動し、ワーク加工プログラムの終了を条件にワーク受渡しプログラムが起動するようになっている。そして、これらプログラムを順次実行することで、第一主軸１１１から受け取ったワークＷの加工を行い、加工の完了したワークＷを第三主軸１１３に受け渡す。なお、ワーク受取りプログラムは系統１のワーク受渡しプログラムと関連付けられていて、第一主軸１１１でのワーク受渡しの準備完了を待って、第二主軸のワーク受取り動作がスタートするようになっている。

第三主軸１１３の制御系統（以下、系統３という）は、第二主軸１１２からワークＷを受け取って先端のチャックで把持するワーク受取りプログラムと、第三刃物台１７０に装着された工具Ｔ３及び／又は第四刃物台１８０に装着された工具Ｔ４と第三主軸１１３との相対移動によってワークＷの加工を行うワーク加工プログラムと、工具Ｔ３及び／又は工具Ｔ４による加工が終了したワークＷを機外に払い出すワーク搬出プログラムとを有している。

この系統３においてもワーク受取りプログラム，ワーク加工プログラム及びワーク受渡しプログラムはそれぞれ独立したプログラムで、ワーク受取りプログラムの終了を条件にワーク加工プログラムが起動し、ワーク加工プログラムの終了を条件にワーク受渡しプログラムが起動するようになっている。そして、ワーク供給プログラム，ワーク加工プログラム及びワーク搬出プログラムを順次実行することで、第二主軸１１２から受け取ったワークＷの加工を行い、加工の完了したワークＷを機外に搬出する。なお、ワーク受取りプログラムは系統２のワーク受渡しプログラムと関連付けられていて、第二主軸１１２でのワーク受渡しの準備完了を待って、第三主軸のワーク受取り動作がスタートするようになっている。

この実施形態において、一方のＮＣ旋盤１の系統３におけるワーク搬出プログラムは、一方のＮＣ旋盤１の第三主軸１１３から他方のＮＣ旋盤１′の第三主軸１１３′に加工済みのワークＷを受け渡すように指令を出力するものである。また、他方のＮＣ旋盤１′における系統３′のワーク供給プログラムは、一方のＮＣ旋盤１の第三主軸１１３からワークＷを受け取るための指令を行うものである。
さらに、他方のＮＣ旋盤１′の系統１′におけるワーク搬出プログラムは、第一主軸１１１′からローダーに加工済みのワークＷを受け渡す指令を行うものである。

図８及び図９は、上記したＮＣプログラムによる処理手順を説明するフローチャートである。また、図１０〜図１３は、このフローチャートの各ステップにおけるワーク加工システムの動作を示す図である。
起動（スタート）と同時に、まず、ワーク供給プログラムが実行される（ステップＳ１００）。このプログラムの実行により、棒状のワークＷがバーフィーダ２から第一主軸１１１の貫通孔に送出される。

また、これに先立ち、第一刃物台１５０の刃物台本体１５４がＸ方向に移動し、位置決め用の工具Ｔ１が加工位置に割り出される。そして、位置決め用の工具Ｔ１が第一主軸１１１の前方の所定位置に位置決めされる。
バーフィーダ２から第一主軸１１１の貫通孔を挿通して送出された棒状のワークＷは、図１０（ａ）に示すように、第一主軸１１１の先端から突出して位置決め用の工具Ｔ１に当接し、位置決めが行われる。この位置決め完了後に、第一主軸１１１の先端に設けられたチャックが閉じられて、ワークＷが把持される。以上で、ワーク供給プログラムが終了する。

次いで、ワーク加工プログラムが実行される（ステップＳ１０１）。
このプログラムの実行により、図１０（ｂ）に示すように、ワークＷの加工を行うための工具Ｔ１が加工位置に割り出され、この工具Ｔ１のＹ方向の移動と第一主軸１１１のＺ方向の移動とによって、ワークＷの加工が行われる。
工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了すると（ステップＳ１０２）、ワーク加工プログラムが終了し、ワーク受渡しプログラムが実行される。このプログラムの実行により、まず、系統２が起動しているか否かが判断される（ステップＳ１０３）。系統２が起動していないのであれば、一時停止し、系統２が起動するまで待機する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。

系統２が起動している場合は、ワーク受渡しプログラムの指令により、系統２との待ち合わせを行う（ステップＳ１０６）。
待ち合わせ終了後（受け取り準備完了後）に、第一主軸台１０１を第二主軸台１０２とともに共通のＺ軸線上で互いに接近する方向に移動させる。そして、図１０（ｃ）に示すように、両主軸台１０１，１０２のほぼ中間位置で、第一主軸１１１から第二主軸１１２にワークＷを受け渡す（ステップＳ１０７）。第一主軸台１０１は、この後、バーフィーダ２から次回加工のワークＷを受け取るための初期位置に復帰する。

そして、予め設定された個数のワークＷの加工が完了しているか否かを判断し（ステップＳ１０８）、完了している場合にはプログラムを終了する。完了していない場合には、ステップＳ１００に戻ってワーク供給プログラムを実行し、図１０（ｄ）に示すように、バーフィーダ２から供給された次回加工のワークＷを受け取る。
以後、ステップＳ１０１以下の処理及び動作が繰り返される。

系統２では、起動（スタート）と同時にワーク受取プログラムが実行され、ワークＷの授受の相手方である系統１が起動中か否かが判断される（ステップ２００）。
系統１が起動していないときは、一時停止し、系統１が起動するまで待機する（ステップＳ２０１，Ｓ２０２）。
系統１が起動している場合は、第一主軸１１１がワークＷの受け渡し準備を完了するまで待ち合わせ（ステップＳ２０３）、待ち合わせ終了後に、図１０（ｃ）に示すように、第二主軸台１０２を第一主軸台１０１と互いに接近する方向に移動させる。そして、両主軸台１０１，１０２のほぼ中間位置で、第一主軸１１１から第二主軸１１２にワークＷを受け取る（ステップＳ２０４）。

なお、特に図示はしないが、系統２のワーク受取りプログラムの指令により、第一主軸１１１から第二主軸１１２にワークＷを受け取るに先立ち、第二刃物台１６０の突っ切り用の工具Ｔ２を加工位置に割り出している。そして、第一主軸１１１の回転速度に同期させた速度で第二主軸１１２を同方向に回転させつつ、突っ切り用の工具Ｔ２でワークＷの突っ切りを行い、第一主軸１１１で加工の終了したワークＷを棒材から切り離す。この後、第二主軸台１０２は、ワークＷの加工を行うための初期位置まで復帰する。以上で、第一主軸１１１から第二主軸１１２へのワークＷの受け渡しが完了するので、次にワーク加工プログラムが実行される（ステップＳ２０５）。

ワーク加工プログラムの実行により、ワークＷの加工を行うための工具Ｔ２及び／又は工具Ｔ４が加工位置に割り出される。そして、図１０（ｄ）に示すように、工具Ｔ２及び／又は工具Ｔ４のＹ方向の移動と第二主軸１１２のＺ方向の移動とによって、ワークＷの加工が行われる。
工具Ｔ２及び／又は工具Ｔ４によるワークＷの加工が終了すると（ステップＳ２０６）、ワーク受渡しプログラムが実行され、まず、系統３が起動しているか否かが判断される（ステップＳ２０７）。系統２が起動していないのであれば、一時停止し、系統３が起動するまで待機する（ステップＳ２０８，Ｓ２０９）。

系統３が起動しているのであれば、第三主軸１１３のワーク受け取り準備が完了するまで待ち合わせを行う(ステップＳ２１０)。
待ち合わせ完了後に、図１１（ａ）に示すように、第二主軸台１０２をＹ方向及びＺ方向に移動させ、第三主軸台１０３と同一のＺ軸線上で互いに接近させる方向に移動させて、第二主軸１１２から第三主軸１１３にワークＷを受け渡す（ステップＳ２１１）。ワークＷの受け渡し完了後、第二主軸台１０２は、図１１（ｂ）に示すように初期位置まで復帰する。そして、予め設定された個数のワークＷの加工が完了しているか否かを判断し（ステップＳ２１２）、完了している場合にはワーク受渡しプログラムを終了する。完了していない場合には、ステップＳ２００に戻ってワーク受取りプログラムを実行し、第一主軸１１１との間で待ち合わせを行い（ステップＳ２０３）、図１１（ｃ）に示すように、第一主軸１１１からワークＷを受け取る（ステップＳ２０４）。
以後、ステップＳ２０５以下の処理及び動作が繰り返される。

系統３では、起動（スタート）と同時にワーク受取りプログラムが実行され、ワークＷの授受の相手方である系統２が起動中か否かが判断される（ステップ３００）。
系統２が起動していないときは、一時停止し、系統２が起動するまで待機する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。
系統２が起動している場合は、第二主軸１１２がワークＷの受渡し準備を完了するまで待ち合わせ（ステップＳ３０３）、準備完了すれば、図１１（ａ）に示すように、第二主軸台１０２を第三主軸台１０３とＺ軸線上で互いに接近する方向に移動させる。そして、両主軸台１０２，１０３のほぼ中間位置で、第二主軸１１２から第三主軸１１３にワークＷを受け取り（ステップＳ３０４）、ワークＷの加工を行うための初期位置に復帰する。

以上で、第二主軸１１２から第三主軸１１３へのワークＷの受け渡しが完了するので、次にワーク加工プログラムを実行する（ステップＳ３０５）。このプログラムの実行によりワークＷの加工を行うための工具Ｔ３及び／又は工具Ｔ４が加工位置に割り出され、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、工具Ｔ３及び／又は工具Ｔ４のＹ方向の移動と第三主軸１１３のＺ方向の移動とによって、ワークＷの加工が行われる。
工具Ｔ３及び／又は工具Ｔ４によるワークＷの加工が終了すると（ステップＳ３０６）、ワーク搬出プログラムが実行され、他方のＮＣ旋盤１′の第一主軸１１１′との待ち合わせを行う（ステップＳ３０７）。待ち合わせ終了後に、図１１（ｄ）に示すように、他方のＮＣ旋盤１′の第三主軸１１３′とＺ軸線上で互いに接近する方向に第三主軸台１０３を移動させ、第三主軸１１３から他方のＮＣ旋盤１′の第三主軸１１３′にワークＷを受け渡す（ステップＳ３０８）。

ワークＷの受け渡し終了後に、第三主軸台１０３はワークＷの加工を行うための初期位置まで復帰する。そして、予め設定された個数のワークＷの加工が完了しているか否かを判断し（ステップＳ３０９）、完了している場合にはプログラムを終了する。完了していない場合には、ステップＳ３００に戻ってワーク受取プログラムを実行し、第二主軸１１２との間で待ち合わせを行い（ステップＳ３０３）、図１２（ａ）に示すように、第二主軸１１２からワークＷを受け取る（ステップＳ３０４）。
以後、ステップＳ３０４以下の処理が繰り返される。

なお、他方のＮＣ旋盤１′では、上記と同様の処理及び動作が繰り返される。
ただし、ＮＣ旋盤１′では、第三主軸１１３′，第二主軸１１２′，第一主軸１１１′の順でワークＷが受け渡される。
第三主軸１１３′では、一方のＮＣ旋盤１′の第三主軸１１３からワークＷを受け取り、ワークＷの加工を行うための初期位置に復帰した後、図８のフローチャートのステップＳ１０１以下と同様のステップを実行しながら、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す動作を行う。
第二主軸１１２′では、図８及び図９のフローチャートのステップＳ２００以下と同様のステップを実行しながら、図１２（ｂ），（ｃ）及び図１３（ａ）に示す動作を行う。
第一主軸１１１′では、図９のフローチャートのステップＳ３００以下と同様のステップを実行しながら、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す動作を行う。
なお、ステップＳ３０７の待ち合わせでは、加工完了後にワーク搬出用のローダー３との間で待ち合わせを行い、ステップＳ３０８で第一主軸１１１′からローダー３にワークＷを受け渡す。

図１４は、本発明のワーク加工システムの他の実施形態を示す図である。
先の実施形態と同様に、三つの対向主軸を有する複数台（図示の例では二台）のＮＣ旋盤１，１″をＺ方向に並べて配置している点は先の実施形態と同じであるが、この実施形態では、一方のＮＣ旋盤１と他方のＮＣ旋盤１″との間に、ローダー４を配置している。また、他方のＮＣ旋盤１″の構成は、一方のＮＣ旋盤１の構成と同じである。

この実施形態のワーク加工システムでは、バーフィーダ２から棒状のワークＷの供給を受けた主軸１１１でワークＷの加工を開始し、図中(i), (ii), (iii)に示す経路でワークＷが第一主軸１１１から第二主軸１１２，第二主軸１１２から第三主軸１１３に順次受け渡されつつ加工が行われる。各主軸１１１，１１２，１１３間でのワーク受け渡しの際の動作は、先の実施形態と同様である。
第三主軸１１３でのワークＷの加工が終了すると、第三主軸１１３のワークＷはローダー４によってＮＣ旋盤１から搬出され、隣接する他方のＮＣ旋盤１″に搬入される。

ローダー４は、一方のＮＣ旋盤１から搬出したワークＷを、他方のＮＣ旋盤１″の第一主軸１１１″に受け渡す。
以後、図中(iv),
(v), (vi),(vii)に示す経路でワークＷが第一主軸１１１″から第二主軸１１２″，第二主軸１１２″から第三主軸１１３″に順次受け渡されつつ加工が行われる。各主軸１１１″，１１２″，１１３″間でのワーク受け渡しの際の動作は、先の実施形態と同様である。
第三主軸１１３″でのワークＷの加工が終了すると、第三主軸１１３″のワークＷはローダー５によってＮＣ旋盤１″から搬出される。

なお、図１４に示すワーク加工システムでは、ローダー４によって一方のＮＣ旋盤１から搬出したワークＷを、他方のＮＣ旋盤１″の第三主軸１１３″に受け渡し、第三主軸１１３″から第二主軸１１２″，第二主軸１１２″から第一主軸１１１″にワークＷが受け渡されつつ加工が行われるようにしてもよい。この場合は、第一主軸１１１″でのワークＷの加工が終了すると、第一主軸１１１″からローダー５によってワークＷが搬出される。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、図１４を参照しながら説明したワーク加工システムの他の実施形態では、他方のＮＣ旋盤１″の構成は一方のＮＣ旋盤１と同じものであるとして説明したが、先の実施形態のように、一方のＮＣ旋盤１の主軸台１１１，１１２，１１３の配置と線対称の関係にあるＮＣ旋盤１′を用いてワーク加工システムを構成するものとしてもよい。また、一方のＮＣ旋盤１とは主軸台の配置や数、刃物台の配置や数等の異なるＮＣ旋盤を用いて、ワーク加工システムを構成してもよい。
また、ワーク加工システムを構成するＮＣ旋盤の台数も、二台に限らず三台以上としてもよい。

本発明は、一つのワークに多数の加工を順次施す多軸のワーク加工機、複数台の多軸ワーク加工機から構成されるワーク加工システム及びワーク加工方法に広く適用が可能である。

本発明のワーク加工システム及び加工方法の一実施形態にかかり、その構成及び作用を説明するための概略図である。 ＮＣ旋盤の具体的な構成を説明する図で、ＮＣ旋盤の正面図である。 図２のＮＣ旋盤の右側面図である。 第三主軸台及びそのサドルが第二主軸台側のサドルと干渉しないようにするための構成の一例を示す図である。 本発明のワーク加工システムを構成する三軸ＮＣ旋盤の他の実施形態にかかり、その正面図である。 図２のＮＣ旋盤の右側面図である。 ＮＣ装置のプログラム構成を説明するブロック図である。 ＮＣプログラムの処理手順を説明するフローチャートである。 ＮＣプログラムの処理手順を説明するフローチャートである。 図８及び図９のフローチャートの各ステップにおけるワーク加工システムの動作を示す図である。 図８及び図９のフローチャートの各ステップにおけるワーク加工システムの動作を示す図である。 図８及び図９のフローチャートの各ステップにおけるワーク加工システムの動作を示す図である。 図８及び図９のフローチャートの各ステップにおけるワーク加工システムの動作を示す図である。 本発明のワーク加工システムの他の実施形態を示す図である。 本発明の従来例にかかり、ワーク加工システムの一例を説明する概略図である。

符号の説明

１：ＮＣ旋盤
１０１：第一主軸台
１０２：第二主軸台
１０３：第三主軸台
１１１：第一主軸
１１２：第二主軸
１１３：第三主軸
１２０：ベッド
１２１：ＺＹ面
１２２：ベース
１２３：傾斜面
１２４：回収タンク
１３１〜１３３：ガイドレール
１３４〜１３６：サドル
１３７：ガイドレール
１３８，１３９：刃物台支持部
１５０：第一刃物台
１６０：第二刃物台
１７０：第三刃物台
１８０：第四刃物台
１８１：Ｘ方向ガイドレール
１８２：Ｙ方向ガイドレール
１８３：Ｚ方向ガイドレール
１８６：刃物台本体
１８７：工具装着部
Ｔ１〜Ｔ４：工具

Claims (10)

1. 第一主軸と、この第一主軸に把持されたワークの加工を行う第一刃物台と、前記第一主軸と平行に並設された第三主軸と、この第三主軸に把持されたワークの加工を行う第三刃物台と、前記第一主軸及び第三主軸に対向するように設けられ、前記第一主軸に対向する位置と前記第三主軸に対向する位置との間を往復移動する第二主軸と、この第二主軸に把持されたワークの加工を行う第二刃物台とを備え、前記第一主軸で加工されたワークを前記第二主軸が受け取って加工し、加工された前記ワークを前記第三主軸に受け渡すワーク加工機において、
   前記第三主軸が前記ワークの加工を行う加工位置と前記ワークをワーク加工機から搬出するための搬出位置との間で主軸軸線方向に進退移動すること、
   を特徴とする請求項１に記載のワーク加工機。
2. 前記第一主軸を支持する第一主軸台，前記第二主軸を支持する第二主軸台及び前記第三主軸を支持する第三主軸台が、同一の平面内で主軸軸線方向に移動自在に設けられ、
   前記第三主軸台が主軸軸線方向を前記平面内の一端まで移動したときに、前記第二主軸台を前記主軸軸線と交叉する方向に案内するガイドと干渉しないようにする干渉回避部を前記第三主軸台に設けたこと、
   を特徴とする請求項１に記載のワーク加工機。
3. 前記第一主軸を支持する第一主軸台と前記第二主軸を支持する第二主軸台とが同一の平面内で主軸軸線方向に進退移動自在に設けられ、前記第三主軸を支持する第三主軸台が前記平面と交差する平面内で主軸軸線方向に進退移動自在に設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載のワーク加工機。
4. 前記第一〜第三主軸に対応する三つの制御系を有し、
   各制御系が、未加工ワークの受け取りを制御するワーク受取り制御部と、受け取ったワークの加工の制御を行うワーク加工制御部と、加工の終了したワークの搬出の制御を行うワーク搬出制御部とを有し、
   加工下流側の制御系におけるワーク受取り制御部を、加工上流側の制御系における前記ワーク搬出制御部と関連付けて、加工下流側の制御系の前記ワーク受取り制御部が、加工上流側のワークの搬出が可能になるまで加工下流側の動作の待ち合わせを行うようにし、
   前記ワークの加工個数が予め設定された個数に達するまで、各制御系で前記ワーク受取り制御部，前記ワーク加工制御部及び前記ワーク受取り制御部による制御をワークごとに繰り返すこと、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワーク加工機。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のワーク加工機を複数並設してなり、前記ワーク加工機の間でワークを受け渡しながら、前記ワークに対して複数の加工を順次行うワーク加工システムであって、
   前記主軸の配置が線対称の関係となるように、前記ワーク加工機を二台一組とし、
   前記一組の前記ワーク加工機のうち、加工工程の上流側に位置する前記ワーク加工機の前記第三主軸と、下流側に位置する前記ワーク加工機の前記第三主軸とを同一の軸線上で対向させ、
   両前記ワーク加工機の前記第三主軸を互いに接近させる方向に移動させることで、前記両ワーク加工機の第三主軸間でワークを受け渡すこと、
   を特徴とするワーク加工システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のワーク加工機を複数並設してなり、前記ワーク加工機の間でワークを受け渡しながら、前記ワークに対して複数の加工を順次行うワーク加工システムにおいて、
   隣接する前記ワーク加工機の間に、両前記ワーク加工機の第三主軸から第一主軸又は第三主軸までワークを搬送するワーク搬送手段を設けたことを特徴とするワーク加工システム。
7. 前記複数のワーク加工機のうち、加工工程の最初に位置するワーク加工機の近傍に設けられ、当該ワーク加工機における第一主軸に直接ワークを供給するワーク供給装置を有することを特徴とする請求項５又は６に記載のワーク加工システム。
8. 前記ワーク供給装置が、棒状の前記ワークを、前記第一主軸の貫通孔を挿通させて供給する棒材供給装置であることを特徴とする請求項７に記載のワーク加工システム。
9. 請求項５に記載のワーク加工システムにおけるワークの加工方法において、
   ワーク供給装置から一方のワーク加工機の第一主軸に供給されたワークを、第二主軸，第三主軸と受け渡しながら第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行い、
   前記一方のワーク加工機の第三主軸でのワークの加工完了後に、前記第三主軸と他方のワーク加工機の第三主軸とを互いに接近する方向に相対的に移動させ、
   前記両ワーク加工機の前記第三主軸の中間位置で、前記ワークの受け渡しを行い、
   前記ワークを受け取ったワーク加工機の第三主軸から、前記ワークを第二主軸，第一主軸と受け渡しながら第三刃物台，第二刃物台及び第一刃物台の工具で加工を行うこと、
   を特徴とするワーク加工方法。
10. 請求項６に記載のワーク加工システムにおけるワークの加工方法において、
    ワーク供給装置から一方のワーク加工機の第一主軸に供給されたワークを、第二主軸，第三主軸と受け渡しながら第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行い、
    前記ワーク加工機の第三主軸でのワークの加工完了後に、前記第三主軸を前記ワークの搬出位置まで移動させて、前記ワークを前記ワーク搬送手段に受け渡し、
    前記ワークを、前記ワーク搬送手段によって、他方のワーク加工機の第一主軸又は第三主軸に供給し、第一主軸から第二主軸，第三主軸と受け渡しながら、若しくは、前記第三主軸から第二主軸，第一主軸と受け渡しながら、第一刃物台，第二刃物台及び第三刃物台の工具で加工を行うこと、
    を特徴とするワーク加工方法。

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