JP7377117B2

JP7377117B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP7377117B2
Application number: JP2020015965A
Authority: JP
Inventors: 隆行櫻井
Original assignee: 株式会社ツガミ
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: JP2021122869A

Description

本発明は、工作機械に関する。

例えば、特許文献１に記載の工作機械は、チャック圧を指令するコードを読み込むと、当該コードに応じてワークチャックのチャック圧を変更する。これにより、ワークの形状に適したチャック圧に設定可能となる。

特開昭６３－９９１０９号公報

ワークには形状誤差が発生し、ワークの形状誤差によりワーク毎にチャック圧のバラツキが生じるおそれがある。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、ワーク毎のチャック圧のバラツキの発生を抑制できる工作機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る工作機械は、ワークの寸法を測定する測定部と、調圧室を有し、前記調圧室内のチャック流体圧により決まるチャック圧にて前記ワークを把持するワークチャックと、前記チャック流体圧を調整するチャック流体圧調整部と、前記測定部の測定結果に基づき、前記チャック流体圧調整部を通じて、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するように前記チャック流体圧を調整する制御部と、を備え、前記チャック流体圧調整部は、空気路を介して前記調圧室に流体を供給する流体供給源と、前記流体供給源と前記調圧室の間の前記空気路に互いに並列に設けられ、前記チャック流体圧をそれぞれ異なる値に設定する複数のレギュレータと、前記複数のレギュレータそれぞれに対応して直列に設けられ、対応する前記レギュレータを動作させる開状態と対応する前記レギュレータの動作を停止させる閉状態の間で切り替わる複数のバルブと、を備え、前記制御部は、前記測定部の測定結果に基づき、前記複数のバルブのうち何れか一つの選択バルブを前記開状態とし、前記複数のバルブのうち前記選択バルブ以外の残りのバルブを前記閉状態とすることにより、前記選択バルブに対応する前記レギュレータを通じて前記チャック流体圧を設定する。

本発明によれば、工作機械において、ワーク毎のチャック圧のバラツキの発生を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略正面図である。本発明の一実施形態に係る工作機械の概略平面図である。本発明の一実施形態に係る工作機械の概略側面図である。本発明の一実施形態に係るダイヤフラムチャックの概略断面図である。本発明の一実施形態に係る測定部及びワーク設置パレットの概略平面図である。本発明の一実施形態に係る工作機械のブロック図である。本発明の一実施形態に係る加工処理のフローチャートである。本発明の一実施形態に係るワークの外径とチャックエア圧の関係を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る工作機械について図面を参照して説明する。
図１に示すように、工作機械１は、ワークを加工するＮＣ（Numerical Control）旋盤である。詳しくは、工作機械１は、図１に示すように、工作機械１全体の台であるベッドＳと、第１主軸ユニット１０と、第２主軸ユニット７０と、Ｚ軸移動機構１３，７３と、Ｘ軸移動機構１６，７６と、工具ユニット２０と、ローダ装置６０と、パレット駆動装置９０と、主軸収容ケース部５と、ワーク収容ケース部６と、仕切り板部７と、シャッタ８と、チャックエア圧調整部５０と、工作機械１を制御する制御部３００と、図２に示すように、測定部８０と、を備える。

（第１主軸ユニット１０）
図１に示すように、第１主軸ユニット１０は、ワークＷを把持しつつ軸回転させる。第１主軸ユニット１０は、ワークＷを把持するダイヤフラムチャック１７を有し、把持するワークＷとともにダイヤフラムチャック１７を回転させる第１主軸１４を備える。

Ｚ軸移動機構１３は第１主軸ユニット１０を第１主軸１４の軸線に沿うＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸移動機構１３は、Ｚ軸モータ１３ｚで図示しないねじ軸を軸回転させることで図示しないナットとともに第１主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させる。
Ｘ軸移動機構１６は、第１主軸ユニット１０を、第１主軸１４の軸線に直交し、かつ水平方向に沿うＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動機構１６は、図示しないＸ軸モータで図示しないねじ軸を軸回転させることで図示しないナットとともにＺ軸移動機構１３及び第１主軸ユニット１０をＸ軸方向に移動させる。
ダイヤフラムチャック１７の構成については後で詳述する。

（第２主軸ユニット７０）
図１及び図２に示すように、第２主軸ユニット７０は、Ｚ軸方向において第１主軸ユニット１０と向かい合う位置に設けられ、ワークＷを把持しつつ軸回転させる。第２主軸ユニット７０は、ワークＷを把持するダイヤフラムチャック７７を有し、把持するワークＷとともにダイヤフラムチャック７７を回転させる第２主軸７４を備える。

Ｚ軸移動機構７３は、Ｚ軸移動機構１３と同様に、第２主軸ユニット７０をＺ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動機構７６は、Ｘ軸移動機構１６と同様に、Ｚ軸移動機構７３及び第２主軸ユニット７０をＸ軸方向に移動させる。

（工具ユニット２０）
図１に示すように、工具ユニット２０は、複数の工具２０ａ，２０ｂと、複数の工具２０ａ，２０ｂを保持する刃物台２０ｃと、を備える。
刃物台２０ｃは、Ｚ軸方向における第１主軸１４と第２主軸７４の間に位置する。複数の工具２０ａ，２０ｂは、バイトから構成され、Ｚ軸方向に沿って延び、Ｘ軸方向に並べられる。各工具２０ａの刃先はＺ軸方向において第１主軸１４のダイヤフラムチャック１７を向く。各工具２０ｂの刃先はＺ軸方向において第２主軸７４のダイヤフラムチャック７７を向く。

（ローダ装置６０）
図１及び図３に示すように、ローダ装置６０は、ワークＷを把持するハンドユニット６５と、ハンドユニット６５に固定されるＹ軸スライダ６４と、Ｙ軸スライダ６４をＹ軸方向に沿って移動させるＹ軸移動機構６８と、Ｙ軸スライダ６４及びＹ軸移動機構６８をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸移動機構６７と、を備える。

Ｙ軸移動機構６８は、制御部３００により制御され、Ｙ軸スライダ６４を高さ方向に沿うＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸スライダ６４の下端にはハンドユニット６５が固定されている。Ｚ軸移動機構６７は、制御部３００により制御され、ハンドユニット６５及びＹ軸移動機構６８をＺ軸方向に移動させる。

図１及び図３に示すように、ハンドユニット６５は、第１ハンド部６５ａと、第２ハンド部６５ｂと、モータ６５ｃと、回動部６５ｄと、を備える。
モータ６５ｃはＹ軸スライダ６４の下端に固定される。モータ６５ｃは、制御部３００による制御のもと、Ｘ軸方向に沿って延びる回転軸Ａｘを中心に回動部６５ｄを回転させる。
回動部６５ｄは立方体状に形成され、回動部６５ｄの中心に回転軸Ａｘが延びる。図１に示すように、回動部６５ｄの複数の側面のうち第１側面６５ｄ１には第１ハンド部６５ａが設けられる。回動部６５ｄの複数の側面のうち第２側面６５ｄ２には第２ハンド部６５ｂが設けられる。第１側面６５ｄ１及び第２側面６５ｄ２は互いに直交する。第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂは、それぞれ、ワークＷの外周を把持、又はワークＷの把持を解除する。

（測定部８０）
測定部８０は、図５に示すように、シリンダ８１と、ロッド８２と、磁気センサ８３と、エア供給口８４ａ，８４ｂと、ワーク設置部８５と、図６に示すように、レギュレータ８６と、バルブ８８と、を備える。
図５に示すように、シリンダ８１は筒状に形成される。ロッド８２は棒状に形成される。ロッド８２は、シリンダ８１の内部空間８１ａに位置する基端部８２ｂと、シリンダ８１の外部に位置する先端部８２ａと、先端部８２ａ及び基端部８２ｂの間に延びる本体部８２ｃと、を備える。

ロッド８２の基端部８２ｂは、シリンダ８１の内部空間８１ａを２つの空間である第１室８１ｂ及び第２室８１ｃに仕切る。第２室８１ｃは、第１室８１ｂよりも先端部８２ａに近い位置に設けられる。ロッド８２の本体部８２ｃには、本体部８２ｃが延びる方向、例えば、Ｘ軸方向に沿って図示しない磁性部と非磁性部が交互に設けられている。

磁気センサ８３は、シリンダ８１の内部空間８１ａの壁面に固定されている。磁気センサ８３は、ロッド８２の軸線方向に沿うロッド８２の移動に伴う本体部８２ｃの磁性部と非磁性部による磁場の変化に基づきロッド８２の先端部８２ａの位置を検出する。磁気センサ８３は、ワーク設置部８５に設置されるワークＷに接触したときのロッド８２の先端部８２ａの位置を検出し、その検出結果をワークＷの寸法、例えばワークＷの外径を示す情報として制御部３００に出力する。

図６に示すように、バルブ８８は、エア供給源５７とエア供給口８４ａ，８４ｂの間の空気路８７ａ，８７ｂに設けられる。バルブ８８は、制御部３００により制御される電磁バルブである。バルブ８８は、ロッド８２を前進させる前進状態とロッド８２を後退させる後退状態の間で切り替わる。バルブ８８は、前進状態では、エア供給源５７からのエアをエア供給口８４ａを介して第１室８１ｂ内に供給し、かつ、エア供給口８４ｂを介して第２室８１ｃ内のエアを排出する。これにより、第１室８１ｂ内の圧力が第２室８１ｃ内の圧力よりも高くなり、ワーク設置部８５に設置されるワークＷに対してロッド８２が前進する。
バルブ８８は、後退状態では、エア供給源５７からのエアをエア供給口８４ｂを介して第２室８１ｃに供給し、かつ、エア供給口８４ａを介して第１室８１ｂ内のエアを排出する。これにより、第２室８１ｃ内の圧力が第１室８１ｂ内の圧力よりも高くなり、ワーク設置部８５に設置されるワークＷに対してロッド８２が後退する。

レギュレータ８６は、エア供給口８４ａとバルブ８８の間の空気路８７ａに設けられる。レギュレータ８６は、エア供給源５７からの空気圧を降圧することによりエア供給口８４ａを介して第１室８１ｂの圧力を調整する。これにより、ロッド８２の移動速度が調整される。

図５に示すように、ワーク設置部８５は、ワーク設置面８５ａと、ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃと、を備える。ワーク設置面８５ａは、ワークＷが設置可能に形成され、Ｙ軸方向の上側を向く平面状に形成される。

ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃは、ワークＷの外周面に当接することにより、ワーク設置面８５ａに設置されたワークＷを位置決めする。ワーク設置面８５ａは、ワーク設置面８５ａに位置決めされたワークＷの外周面に、前進するロッド８２の先端部８２ａが当接可能となる位置に設けられる。
ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃは、ロッド８２の進退方向において、ワーク設置面８５ａにおけるロッド８２から遠い位置に設けられる。ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃはワークＷの外周面の接線方向に沿って延びる。ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃはロッド８２の進退方向に対して傾斜する。詳しくは、ワーク位置決め面８５ｂ，８５ｃは、ロッド８２の進退方向において、ロッド８２に近づくにつれて互いに離れるように傾斜する。

図２に示すように、パレット駆動装置９０は、ワーク設置テーブル９１と、一対のレール９２と、テーブル駆動機構９８と、を備える。
一対のレール９２は、Ｘ軸方向に沿って延び、Ｚ軸方向に並ぶ。ワーク設置テーブル９１は、レール９２に沿ってＸ軸方向に移動可能にレール９２に設置されている。ワーク設置テーブル９１の上面には、ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂが作業者により交換可能に設置される。

ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂは、ぞれぞれ、複数のワーク支持部９５ｃを備える。複数のワーク支持部９５ｃは、各ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂの上面にＸ軸方向及びＺ軸方向に沿うマトリックス状に配置されている。各ワーク支持部９５ｃは、外周にリング状のワークＷが嵌まる円柱状に形成される。ワークＷは例えば樹脂製である。
テーブル駆動機構９８は、制御部３００による制御のもと、ワーク設置テーブル９１をレール９２に沿ってＸ軸方向に移動させる。

図１に示すように、主軸収容ケース部５は、第１主軸ユニット１０、第２主軸ユニット７０、Ｚ軸移動機構１３，７３、Ｘ軸移動機構１６，７６及び工具ユニット２０を収容する箱状に形成される。主軸収容ケース部５はベッドＳの上面に位置する。

ワーク収容ケース部６は、ローダ装置６０、パレット駆動装置９０及び測定部８０を収容する箱状に形成される。ワーク収容ケース部６は主軸収容ケース部５の上部に位置する。
仕切り板部７は、主軸収容ケース部５の内部空間とワーク収容ケース部６の内部空間を仕切る。仕切り板部７は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿って板状に延びる。仕切り板部７の上面には、一対のレール９２及び測定部８０が固定される。

仕切り板部７には、主軸収容ケース部５の内部空間とワーク収容ケース部６の内部空間を繋ぐ貫通孔７ａが形成されている。シャッタ８は、制御部３００による制御のもと、貫通孔７ａを塞ぐ閉位置と貫通孔７ａを露出させる開位置の間で動作させる。貫通孔７ａは、ローダ装置６０のハンドユニット６５が主軸収容ケース部５内に位置する第１主軸ユニット１０又は第２主軸ユニット７０に到達可能とするために形成される。

図２に示すように、ワーク収容ケース部６は扉９を備える。扉９は例えばヒンジ式の扉である。作業者は、扉９を開くことにより、ワーク収容ケース部６内のワーク設置テーブル９１の上面のワーク設置パレット９５ａ，９５ｂを交換することができる。扉９は、扉９の開閉を検出する扉開閉検出部９ａを備える。扉開閉検出部９ａは検出結果を制御部３００に出力する。

（ダイヤフラムチャック１７）
次に、ダイヤフラムチャック１７の具体的な構成について説明する。
図４に示すように、ダイヤフラムチャック１７は、ダイヤフラム膜１７ａと、複数の爪部１７ｂと、複数の爪支持部１７ｄと、チャック本体部１７ｃと、気密シール１７ｃ２と、を備える。
チャック本体部１７ｃは中空の円筒状に形成される。チャック本体部１７ｃの先端側の板部には、爪支持部１７ｄが通過する貫通孔１７ｃ１が形成されている。気密シール１７ｃ２は、貫通孔１７ｃ１と爪支持部１７ｄの間の隙間を埋めるように設けられる。

ダイヤフラム膜１７ａは、チャック本体部１７ｃの内部空間に設けられ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って延びる。ダイヤフラム膜１７ａはチャック本体部１７ｃの内部空間を仕切ることにより、調圧室１７ｅを形成する。調圧室１７ｅは、チャック本体部１７ｃの内部空間における爪部１７ｂとは反対側に形成される空間である。調圧室１７ｅ内のチャックエア圧はチャックエア圧調整部５０により調整される。

各爪支持部１７ｄは、ダイヤフラム膜１７ａにおける調圧室１７ｅとは反対側の面に固定される。各爪支持部１７ｄは、Ｚ軸方向に延びる柱状をなし、チャック本体部１７ｃの各貫通孔１７ｃ１を通過する。
各爪部１７ｂは、チャック本体部１７ｃの外部に位置する各爪支持部１７ｄの先端に固定される。複数の爪部１７ｂは、ワークＷの外周に沿って並べられ、ワークＷを外周から把持する。

調圧室１７ｅ内のチャックエア圧がチャックエア圧調整部５０により高められるにつれて、ダイヤフラム膜１７ａは爪部１７ｂに向けて凸状に膨らむ。これにより、複数の爪部１７ｂは、互いに離間するようにワークＷの径方向外側に移動し、複数の爪部１７ｂがワークＷを把持する圧力であるチャック圧Ｐｃが低下する。チャック圧Ｐｃは、ワークＷの外径に応じて変化する。ワークＷの外径が大きくなるにつれて、チャック圧Ｐｃは高くなる。
一方、調圧室１７ｅ内のチャックエア圧がチャックエア圧調整部５０により低下されるにつれて、ダイヤフラム膜１７ａは平板状に近づく。これにより、複数の爪部１７ｂは、互いに接近するようにワークＷの径方向内側に移動し、チャック圧Ｐｃは高くなる。
ダイヤフラムチャック７７は、ダイヤフラムチャック１７と同様に構成される。

図６に示すように、チャックエア圧調整部５０は、第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒと、バルブ５１ｂ～５５ｂ，５６と、エア供給源５７と、を備える。
エア供給源５７は、ダイヤフラムチャック１７の調圧室１７ｅに空気路５８ａ，５８ｂを介して接続される。エア供給源５７は、ダイヤフラムチャック１７の調圧室１７ｅにエアを供給することにより調圧室１７ｅを加圧する。

バルブ５６は、空気路５８ａ，５８ｂに設けられる。バルブ５６は、制御部３００により制御される電磁バルブである。バルブ５６は、空気路５８ａ，５８ｂにおいて空気を通過させる開状態と空気の通過を遮断する閉状態の間で切り替わる。

第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒは、空気路５８ｂに互いに並列に設けられている。第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒは、エア供給源５７からの空気圧を降圧して調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をそれぞれ異なるチャックエア圧Ｐ１～Ｐ５に設定する。第１レギュレータ５１ｒは調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ１に設定する。第２レギュレータ５２ｒは調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ２に設定する。第３レギュレータ５３ｒは調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ３に設定する。第４レギュレータ５４ｒは調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ４に設定する。第５レギュレータ５５ｒは調圧室１７ｅ内のチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ５に設定する。チャックエア圧Ｐ１～Ｐ５の大小関係は、「Ｐ５＞Ｐ４＞Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１」に設定される。第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒは、それぞれ図示しないダイヤル操作部を備え、このダイヤル操作部によりチャックエア圧の設定値が設定される。

バルブ５１ｂは第１レギュレータ５１ｒに直列に空気路５８ｂを介して接続される。バルブ５２ｂは第２レギュレータ５２ｒに直列に空気路５８ｂを介して接続される。バルブ５３ｂは第３レギュレータ５３ｒに直列に空気路５８ｂを介して接続される。バルブ５４ｂは第４レギュレータ５４ｒに直列に空気路５８ｂを介して接続される。バルブ５５ｂは第５レギュレータ５５ｒに直列に空気路５８ｂを介して接続される。

バルブ５１ｂ～５５ｂは、制御部３００により制御され、空気路５８ｂにおいて空気を通過させる開状態と空気の通過を遮断する閉状態の間で切り替えられる。バルブ５１ｂが開状態に切り替えられると、バルブ５１ｂに対応する第１レギュレータ５１ｒが動作し、第１レギュレータ５１ｒにより調圧室１７ｅのチャックエア圧はチャックエア圧Ｐ１に設定される。バルブ５１ｂが閉状態に切り替えられると、バルブ５１ｂに対応する第１レギュレータ５１ｒの動作が停止する。

制御部３００は、エア供給源５７を動作させ、かつ、バルブ５６を開状態に切り替えた状態で、５つのバルブ５１ｂ～５５ｂのうち４つを閉状態に切り替え、バルブ５１ｂ～５５ｂのうち残りの１つを選択バルブとして開状態に切り替える。これにより、この選択バルブに直列に接続されるレギュレータにより、調圧室１７ｅのチャックエア圧がこの選択バルブに対応するチャックエア圧に設定される。例えば、制御部３００は、４つのバルブ５２ｂ～５５ｂを閉状態に切り替え、残りの１つのバルブ５１ｂを選択バルブとして開状態に切り替える。これにより、第１レギュレータ５１ｒにより調圧室１７ｅのチャックエア圧はチャックエア圧Ｐ１に設定される。このように、制御部３００は、バルブ５１ｂ～５５ｂのうち選択バルブを切り替えることによりチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ１～Ｐ５の何れかに設定する。

制御部３００は、測定部８０により測定されたワークＷの外径の測定結果に基づき、チャックエア圧調整部５０を通じて調圧室１７ｅのチャックエア圧をチャックエア圧Ｐ１～Ｐ５の何れかに設定する。詳しくは、制御部３００は、ワークＷの外径が大きくなるにつれて、調圧室１７ｅのチャックエア圧を高く設定する。これにより、複数の爪部１７ｂにてワークＷを把持する際に爪部１７ｂからワークＷに加わるチャック圧ＰｃがワークＷ毎の形状誤差に関わらず安定する。

図１に示すように、制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御する。
制御部３００は、数値制御によって、第１主軸１４、第２主軸７４、Ｚ軸移動機構１３，７３、Ｘ軸移動機構１６，７６及びチャックエア圧調整部５０を制御し、測定部８０により測定されたワークＷの外径の測定結果を取得する。ワークＷの外径は、ワークＷにおけるチャック圧に影響する部分の寸法である。

制御部３００は、図７のフローチャートに沿って加工処理を実行する。以下、この加工処理について説明する。
制御部３００は、ローダ装置６０を介してワーク設置テーブル９１に設置された加工前のワークＷを把持する（ステップＳ１０１）。
詳しくは、制御部３００は、図２の矢印Ｙｊ１に示すように、テーブル駆動機構９８を介して、ワーク設置テーブル９１をＸ軸方向に移動させることにより、加工前のワークＷをＸ軸方向においてワーク設置部８５及びハンドユニット６５（図３参照）に一致させる。そして、制御部３００は、図１の矢印Ｙｊ２に示すように、Ｚ軸移動機構６７を介して、ハンドユニット６５をＺ軸方向におけるワーク設置テーブル９１に設置される加工前のワークＷに一致させる。これにより、ハンドユニット６５は、加工前のワークＷの直上に位置する。次に、制御部３００は、図１の矢印Ｙｊ３に示すように、ローダ装置６０のＹ軸移動機構６８を介して、Ｙ軸方向においてハンドユニット６５を加工前のワークＷに近づける。これにより、ハンドユニット６５は加工前のワークＷを把持する。

次に、制御部３００は、ローダ装置６０を介して加工前のワークＷを測定部８０のワーク設置部８５に設置する（ステップＳ１０２）。
詳しくは、制御部３００は、図１の矢印Ｙｊ４に示すように、ローダ装置６０のＺ軸移動機構６７を介して、ハンドユニット６５をＺ軸方向における測定部８０のワーク設置部８５に一致させる。そして、制御部３００は、図１の矢印Ｙｊ５に示すように、ローダ装置６０のＹ軸移動機構６８を介して、Ｙ軸方向においてハンドユニット６５をワーク設置部８５に近づけ、ハンドユニット６５を介して加工前のワークＷの把持を解除する。これにより、加工前のワークＷがワーク設置部８５に設置される。

そして、制御部３００は、測定部８０からワークＷの外径を示す測定結果を取得する（ステップＳ１０３）。
詳しくは、制御部３００は、図５及び図６に示すように、エア供給源５７を動作させ、かつ、バルブ８８を前進状態に切り替えることによりロッド８２を前進させ、ロッド８２の先端部８２ａをワークＷの外周面に接触させる。制御部３００は、ロッド８２の先端部８２ａがワークＷの外周面に接触したときの磁気センサ８３の検出結果をワークＷの外径を示す情報として取得する。

次に、制御部３００は、測定部８０の測定結果が示すワークＷの外径が許容範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。この許容範囲は、ワークＷの形状誤差及び測定部８０の測定誤差を加味してワークＷの外径が取り得る値に設定される。例えば、測定部８０のワーク設置部８５におけるワークＷの設置位置が正しくない場合、又はワーク設置部８５にワークＷが設置されていない場合には、測定部８０の測定結果が示すワークＷの外径が許容範囲外となる。制御部３００は、ワークＷの外径が許容範囲外であると判別したとき（ステップＳ１０４；ＮＯ）、図示しない発音部を通じてアラームを鳴らし（ステップＳ１０５）、加工処理を終了する。作業者は、アラームを聞いて、工作機械１に異常が発生したことを知り、ワークＷの設置位置が正しくない場合にはワークＷをワーク設置パレット９５ａ，９５ｂに戻したうえで加工処理を最初から開始する等の対応をとることができる。

一方、制御部３００は、ワークＷの外径が許容範囲内であると判別したとき（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ローダ装置６０のハンドユニット６５を介して測定部８０に設置されたワークＷを把持し、ワークＷを把持したハンドユニット６５を第１主軸ユニット１０のダイヤフラムチャック１７に対向する位置まで移動させる（ステップＳ１０６）。
詳しくは、制御部３００は、シャッタ８を介して貫通孔７ａを開いた状態で、図１の矢印Ｙｊ６に示すように、Ｚ軸移動機構６７及びＹ軸移動機構６８を介して、貫通孔７ａを通過するようにハンドユニット６５を移動させる。制御部３００は、第１主軸ユニット１０をＸ軸方向に工具ユニット２０を避けた位置まで移動させ、Ｚ軸方向において第１主軸ユニット１０のダイヤフラムチャック１７とハンドユニット６５を対向させる。制御部３００は、ハンドユニット６５の第１ハンド部６５ａが下方向を向いた状態でワークＷを把持している場合、モータ６５ｃを駆動させて回動部６５ｄを回転軸Ａｘを中心に９０°回転させることにより、第１ハンド部６５ａが把持するワークＷをダイヤフラムチャック１７にＺ軸方向に対向させる。

そして、制御部３００は、測定部８０から取得した情報が示すワークＷの外径に応じたダイヤフラムチャック１７のチャックエア圧に調整し、ダイヤフラムチャック１７を介して調整したチャックエア圧にてワークＷを把持する（ステップＳ１０７）。
ワークＷ毎の形状誤差に伴うチャック圧の誤差を補正するために、ワークＷの外径が大きいほど、チャックエア圧が高く設定される。形状誤差によりワークＷの外径が大きくなることによりチャック圧が所望値よりも高くなると、ダイヤフラムチャック１７が把持するワークＷが変形するおそれがある。このワークＷの変形を抑制するため、制御部３００は、ワークＷの外径が大きくなるほどチャックエア圧を高くすることにより、ワークＷの形状誤差に伴うチャック圧の誤差を補正し、チャック圧を所望値に維持する。
一方、形状誤差によりワークＷの外径が小さくなることによりチャック圧が所望値よりも低すぎると、ダイヤフラムチャック１７がワークＷを安定的に把持することが困難となる。ワークＷを安定的に把持するため、制御部３００は、ワークＷの外径が小さくなるほどチャックエア圧を低くすることにより、ワークＷ毎の形状誤差に伴うチャック圧の誤差を補正し、チャック圧を所望値に維持する。
よって、チャック圧は、ワークＷが変形しない程度に低く、かつ、ワークＷを安定的に把持できる程度に高く設定されることが好ましい。本例では、ワークＷは、樹脂製で、かつリング状に形成されている。よって、ワークＷは変形しやすい。このため、チャック圧は、ワークが金属製である場合又はワークが円柱状である場合に比べて、精度高く設定されることが好ましい。

このステップＳ１０７においては、制御部３００は、図８に示すように、測定部８０から取得した情報が示すワークＷの外径が予め設定される外径範囲Ｄ１～Ｄ５のうち何れに属するかを判別する。外径範囲Ｄ１～Ｄ５の大小関係は、「Ｄ５＞Ｄ４＞Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１」に設定される。そして、制御部３００は、ワークＷの外径が属する外径範囲Ｄ１～Ｄ５に応じたチャックエア圧Ｐ１～Ｐ５に決定し、チャックエア圧調整部５０を通じて決定したチャックエア圧Ｐ１～Ｐ５に調整する。制御部３００は、例えば、ワークＷの外径が外径範囲Ｄ１に属する場合には、外径範囲Ｄ１に対応するチャックエア圧Ｐ１に調整する。
制御部３００は、ハンドユニット６５を介してワークＷをダイヤフラムチャック１７に受け渡した後、図１の矢印Ｙｊ７に示すように、Ｚ軸移動機構６７及びＹ軸移動機構６８を介して、貫通孔７ａを通過するようにハンドユニット６５を移動させ、ハンドユニット６５をワーク収容ケース部６の内部空間に戻す。そして、制御部３００はシャッタ８を閉じる。シャッタ８が閉じることにより、ワークＷの加工に伴い発生する切り粉が貫通孔７ａを通過して、ワーク収容ケース部６の内部空間に進入することが抑制される。

そして、制御部３００は、第１主軸１４を介してワークＷの第１加工を行う（ステップＳ１０８）。
詳しくは、図１に示すように、制御部３００は、Ｚ軸移動機構１３とＸ軸移動機構１６を介して第１主軸ユニット１０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させ、第１主軸１４とともに回転するワークＷを工具ユニット２０の工具２０ａに接触させる。これにより、ワークＷのＺ軸方向の一端側の加工である第１加工が行われる。

次に、制御部３００は、第１加工が完了したワークＷを第１主軸１４から第２主軸７４に受け渡す（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９において、制御部３００は、第２主軸７４がワークＷを受け取る際、上記ステップＳ１０７と同様に、第２主軸７４のダイヤフラムチャック７７のチャックエア圧を測定部８０から取得した情報が示すワークＷの外径に応じて調整する。これにより、ワークＷの形状誤差に関わらず、ダイヤフラムチャック７７がワークＷを把持する際のチャック圧を安定させることができる。ダイヤフラムチャック７７がワークＷを把持する際に、ダイヤフラムチャック１７がワークＷを把持した状態を解除する。

そして、制御部３００は、第２主軸７４を介してワークＷの第２加工を行う（ステップＳ１１０）。
詳しくは、図１に示すように、制御部３００は、Ｚ軸移動機構７３とＸ軸移動機構７６を介して第２主軸ユニット７０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させ、第２主軸７４とともに回転するワークＷを工具ユニット２０の工具２０ｂに接触させる。これにより、ワークＷのＺ軸方向の他端側の加工である第２加工が行われる。

次に、制御部３００は、ローダ装置６０を介して第２主軸７４からワークＷを受け取り、受け取った加工済みのワークＷをワーク設置パレット９５ａ，９５ｂに戻す（ステップＳ１１１）。このステップＳ１１１において、制御部３００は、シャッタ８を開き、貫通孔７ａを通過させるようにハンドユニット６５を移動させ、ワーク収容ケース部６の内部空間に戻し、ハンドユニット６５をワーク設置パレット９５ａ，９５ｂにＹ軸方向に対向させる。この状態で、制御部３００は、ハンドユニット６５の加工済みのワークＷの把持状態を解除させ、ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂのワーク支持部９５ｃに加工済みのワークＷを設置する。
以上で、１つのワークＷの加工を行う加工処理が完了する。この加工処理が繰り返されることにより、複数のワークＷの加工が順番に行われる。

例えば、作業者は、ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂの少なくとも何れか一方を交換するために扉９を開く。制御部３００は、ローダ装置６０のハンドユニット６５の移動中に、扉開閉検出部９ａにより扉９が開かれた旨が検出されると、ハンドユニット６５の移動を停止する。よって、作業者は、ワーク設置パレット９５ａ，９５ｂの少なくとも何れか一方を安全に交換することができる。制御部３００は、扉開閉検出部９ａにより扉９が開かれた旨が検出されても、第１主軸１４又は第２主軸７４による加工を継続する。

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）工作機械１は、ワークＷの寸法の一例であるワークＷの外径を測定する測定部８０と、調圧室１７ｅを有し、調圧室１７ｅ内のチャック流体圧の一例であるチャックエア圧により決まるチャック圧にてワークＷを把持するワークチャックの一例であるダイヤフラムチャック１７と、チャックエア圧を調整するチャック流体圧調整部の一例であるチャックエア圧調整部５０と、測定部８０の測定結果に基づき、チャックエア圧調整部５０を通じて、ワークＷの形状誤差に伴うチャック圧の誤差を補正するようにチャックエア圧を調整する制御部３００と、を備える。
この構成によれば、ワークＷの形状誤差に伴ってワークＷ毎にチャック圧のバラツキが生じることが抑制される。このように、ワークＷ毎のチャック圧のバラツキを小さくすることで、ダイヤフラムチャック１７により把持されるワークＷが変形することを抑制しつつ、ダイヤフラムチャック１７によりワークＷが安定的に把持される。従って、ダイヤフラムチャック１７が把持するワークＷを加工する際の加工精度が高められる。
また、ユーザがチャック圧を調整するための作業を行う必要がなく、簡単にワークＷ毎にチャック圧のバラツキが生じることが抑制される。

（２）ダイヤフラムチャック１７は、調圧室１７ｅを有する。チャックエア圧調整部５０は、空気路５８ａ，５８ｂを介して調圧室１７ｅに流体の一例であるエアを供給する流体供給源の一例であるエア供給源５７と、エア供給源５７と調圧室１７ｅの間の空気路５８ｂに互いに並列に設けられ、調圧室１７ｅのチャックエア圧をそれぞれ異なる値に設定する複数のレギュレータの一例である第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒと、第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒそれぞれに対応して直列に設けられ、対応する第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒを動作させる開状態と対応する第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒの動作を停止させる閉状態の間で切り替わる複数のバルブ５１ｂ～５５ｂと、を備える。制御部３００は、測定部８０の測定結果に基づき、複数のバルブ５１ｂ～５５ｂのうち何れか一つの選択バルブを開状態とし、複数のバルブ５１ｂ～５５ｂのうち選択バルブ以外の残りのバルブを閉状態とすることにより、第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒのうち選択バルブに対応するレギュレータを通じて調圧室１７ｅのチャックエア圧を設定し、設定した調圧室１７ｅのチャックエア圧に応じたチャック圧に調整する。
この構成によれば、第１～第５レギュレータ５１ｒ～５５ｒそれぞれに１つのチャック圧が対応して設定される。よって、１つのレギュレータで調圧室１７ｅのチャックエア圧を変化させる必要がなく、調圧室１７ｅのチャックエア圧の圧力制御を安定的に行うことができる。

（３）ダイヤフラムチャック１７は、ワークＷを外周側から把持し、チャックエア圧が変化することにより互いに接近又は離間する複数の爪部１７ｂを備える。測定部８０はワークＷの寸法としてワークＷの外径を測定する。制御部３００は、ワークＷの形状誤差に伴うチャック圧の誤差を補正するために、測定部８０により測定されたワークＷの外径が大きいほど、複数の爪部１７ｂが互いに離間するようにチャックエア圧調整部５０を通じてチャックエア圧を調整する。
この構成によれば、ワークＷの外径を測定するだけで、簡単に、ワークＷ毎にチャック圧のバラツキが生じることが抑制される。

（４）工作機械１は、複数のワークＷが設置されるワーク設置テーブル９１と、ワーク設置テーブル９１、測定部８０及びダイヤフラムチャック１７の間でワークＷを運搬するローダ装置６０と、を備える。制御部３００は、ローダ装置６０を通じて、ワーク設置テーブル９１に設置された加工前のワークＷ（加工前ワーク）を測定部８０まで運搬した後に測定部８０を通じて加工前のワークＷの寸法を測定し、加工前のワークＷの寸法を測定した後、加工前のワークＷを第１主軸１４のダイヤフラムチャック１７に受け渡し、ダイヤフラムチャック１７がローダ装置６０から加工前のワークＷを受け取る際に、測定部８０による加工前のワークＷの寸法の測定結果に基づきチャックエア圧調整部５０を通じてチャックエア圧を調整する。
この構成によれば、ローダ装置６０を通じてワーク設置テーブル９１から測定部８０まで加工前のワークＷを運搬する第１工程と、測定部８０を通じて加工前のワークＷの寸法を測定する第２工程と、ローダ装置６０を通じて測定部８０から第１主軸１４のダイヤフラムチャック１７に加工前のワークＷを受け渡す第３工程と、が順に自動で実施される。よって、作業者の手間を低減することができる。

（５）工作機械１は、ダイヤフラムチャック１７を囲む第１収容ケース部の一例である主軸収容ケース部５と、ワーク設置テーブル９１、ローダ装置６０及び測定部８０を囲む第２収容ケース部の一例であるワーク収容ケース部６と、主軸収容ケース部５の内部空間とワーク収容ケース部６の内部空間を仕切る仕切り板部７と、を備える。ローダ装置６０は、ワークＷを把持し、ワークＷを把持した状態を解除するハンドユニット６５と、ワーク設置テーブル９１、測定部８０及び第１主軸１４の間でハンドユニット６５を移動させる移動機構の一例であるＹ軸移動機構６８及びＺ軸移動機構６７と、を備える。仕切り板部７には、Ｙ軸移動機構６８及びＺ軸移動機構６７により移動するハンドユニット６５が通過可能な貫通孔７ａが形成される。
この構成によれば、主軸収容ケース部５の内部空間とワーク収容ケース部６の内部空間が仕切り板部７により仕切られている。よって、第１主軸１４がワークＷを把持しつつワークＷを加工する際に生じる切り粉がワーク収容ケース部６の内部空間に進入することが抑制される。また、第１主軸１４によるワークＷの加工中であっても、ワーク収容ケース部６内のワーク設置テーブル９１に設置されるワークＷを交換することが可能となる。

（６）ハンドユニット６５は、第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂと、ハンドユニット６５を回転軸Ａｘを中心に回転させるモータ６５ｃと、を備える。
この構成によれば、第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂの一方で加工前のワークＷを把持しつつ、第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂの他方で第１主軸１４からワークＷを受け取ることができる。これにより、ハンドユニット６５が第１主軸１４とワーク設置テーブル９１の間で往復する回数を減らすことができる。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。

（変形例）
上記実施形態においては、ワークＷは、樹脂製で、かつリング状に形成されているが、ワークＷの材質及び形状はこれに限定されない。例えば、ワークＷは、金属製であってもよい。また、例えば、ワークＷは、円柱状又は円筒状であってもよい。

上記実施形態においては、ダイヤフラムチャック１７は、リング状のワークＷを外周から把持していたが、これに限らず、リング状のワークＷの内周面から把持してもよい。この場合、ダイヤフラムチャック１７のチャックエア圧が高くなることによりチャック圧が高まる。この場合、制御部３００は、測定部８０により測定されたワークＷの内径が大きいほど、チャックエア圧調整部５０を通じてチャックエア圧が高くなるように調整する。

上記実施形態においては、チャックエア圧調整部５０は５つのレギュレータ５１ｒ～５５ｒを備えていたが、レギュレータの数は２～４、又は６つ以上であってもよい。
また、レギュレータの数は１つであってもよい。この場合、レギュレータは、制御部３００により制御され、無段変圧可能な電空レギュレータであってもよい。制御部３００は、電空レギュレータを通じて、チャック圧をワークＷの寸法に応じた値に調整する。

測定部８０の方式は、上記実施形態に限らず、例えば、光学式や非接触式であってもよい。

上記実施形態においては、ローダ装置６０は第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂを備えていたが、第１ハンド部６５ａ及び第２ハンド部６５ｂの何れか一方が省略されてもよい。
また、ハンド部の数は３つ以上であってもよい。

上記実施形態において、仕切り板部７及びシャッタ８が省略されてもよい。

上記実施形態の工作機械１において、第２主軸ユニット７０、Ｚ軸移動機構７３及びＸ軸移動機構７６は省略されてもよい。

上記実施形態において、テーブル駆動機構９８が省略されてもよい。この場合、ローダ装置６０は、ハンドユニット６５をＸ軸方向に移動させるＸスライド機構を備えていてもよい。
さらに、上記実施形態においては、ローダ装置６０がワークＷをワーク設置テーブル９１からローダ装置６０に運搬していたが、これに限らず、作業者が加工前のワークＷを測定部８０に設置してもよい。
また、上記実施形態においては、ダイヤフラムチャック１７の調圧室１７ｅにはエアが供給されていたが、エアに限らず、油等の液体が供給されてもよい。

１…工作機械、５…主軸収容ケース部、６…ワーク収容ケース部、７…仕切り板部、７ａ…貫通孔、８…シャッタ、９…扉、９ａ…扉開閉検出部、１０…第１主軸ユニット、１３…Ｚ軸移動機構、１４…第１主軸、１６…Ｘ軸移動機構、１７，７７…ダイヤフラムチャック、１７ａ…ダイヤフラム膜、１７ｂ…爪部、１７ｃ…チャック本体部、１７ｄ…爪支持部、１７ｃ２…気密シール、１７ｅ…調圧室、２０…工具ユニット、２０ａ，２０ｂ…工具、２０ｃ…刃物台、５０…チャックエア圧調整部、５１ｂ～５５ｂ，５６，８８…バルブ、５１ｒ～５５ｒ…第１～第５レギュレータ、５７…エア供給源、５８ａ，５８ｂ，８７ａ，８７ｂ…空気路、６０…ローダ装置、６４…Ｙ軸スライダ、６５…ハンドユニット、６５ａ…第１ハンド部、６５ｂ…第２ハンド部、６５ｃ…モータ、６５ｄ…回動部、６５ｄ１…第１側面、６５ｄ２…第２側面、６７…Ｚ軸移動機構、６８…Ｙ軸移動機構、７０…第２主軸ユニット、７３…Ｚ軸移動機構、７４…第２主軸、７６…Ｘ軸移動機構、８０…測定部、８１…シリンダ、８１ａ…内部空間、８１ｂ…第１室、８１ｃ…第２室、８２…ロッド、８２ａ…先端部、８２ｂ…基端部、８２ｃ…本体部、８３…磁気センサ、８４ａ，８４ｂ…エア供給口、８５…ワーク設置部、８５ａ…ワーク設置面、８５ｂ，８５ｃ…ワーク位置決め面、８６…レギュレータ、９０…パレット駆動装置、９１…ワーク設置テーブル、９２…レール、９５ａ，９５ｂ…ワーク設置パレット、９５ｃ…ワーク支持部、９８…テーブル駆動機構、３００…制御部、Ｄ１～Ｄ５…外径範囲、Ｐ１～Ｐ５…チャックエア圧、Ｓ…ベッド、Ｗ…ワーク

Claims

ワークの寸法を測定する測定部と、
調圧室を有し、前記調圧室内のチャック流体圧により決まるチャック圧にて前記ワークを把持するワークチャックと、
前記チャック流体圧を調整するチャック流体圧調整部と、
前記測定部の測定結果に基づき、前記チャック流体圧調整部を通じて、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するように前記チャック流体圧を調整する制御部と、を備え、
前記チャック流体圧調整部は、
空気路を介して前記調圧室に流体を供給する流体供給源と、
前記流体供給源と前記調圧室の間の前記空気路に互いに並列に設けられ、前記チャック流体圧をそれぞれ異なる値に設定する複数のレギュレータと、
前記複数のレギュレータそれぞれに対応して直列に設けられ、対応する前記レギュレータを動作させる開状態と対応する前記レギュレータの動作を停止させる閉状態の間で切り替わる複数のバルブと、を備え、
前記制御部は、前記測定部の測定結果に基づき、前記複数のバルブのうち何れか一つの選択バルブを前記開状態とし、前記複数のバルブのうち前記選択バルブ以外の残りのバルブを前記閉状態とすることにより、前記選択バルブに対応する前記レギュレータを通じて前記チャック流体圧を設定する、
工作機械。
前記ワークチャックは、前記ワークを外周側から把持し、前記チャック流体圧が変化することにより互いに接近又は離間する複数の爪部を備え、
前記測定部は前記ワークの寸法として前記ワークの外径を測定し、
前記制御部は、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するために、前記測定部により測定された前記ワークの外径が大きいほど、前記複数の爪部が互いに離間するように前記チャック流体圧調整部を通じて前記チャック流体圧を調整する、
請求項１に記載の工作機械。
複数の前記ワークが設置されるワーク設置テーブルと、
前記ワーク設置テーブル、前記測定部及び前記ワークチャックの間で前記ワークを運搬するローダ装置と、を備え、
前記制御部は、前記ローダ装置を通じて、前記ワーク設置テーブルに設置された前記ワークである加工前ワークを前記測定部まで運搬した後に前記測定部を通じて前記加工前ワークの寸法を測定し、前記加工前ワークの寸法を測定した後、前記加工前ワークを前記ワークチャックに受け渡し、前記ワークチャックが前記ローダ装置から前記加工前ワークを受け取る際に、前記測定部による前記加工前ワークの寸法の測定結果に基づき、前記チャック流体圧調整部を通じて、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するように前記チャック流体圧を調整する、
請求項１または２に記載の工作機械。
ワークの寸法を測定する測定部と、
調圧室を有し、前記調圧室内のチャック流体圧により決まるチャック圧にて前記ワークを把持するワークチャックと、
前記チャック流体圧を調整するチャック流体圧調整部と、
前記測定部の測定結果に基づき、前記チャック流体圧調整部を通じて、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するように前記チャック流体圧を調整する制御部と、
複数の前記ワークが設置されるワーク設置テーブルと、
前記ワーク設置テーブル、前記測定部及び前記ワークチャックの間で前記ワークを運搬するローダ装置と、を備え、
前記制御部は、前記ローダ装置を通じて、前記ワーク設置テーブルに設置された前記ワークである加工前ワークを前記測定部まで運搬した後に前記測定部を通じて前記加工前ワークの寸法を測定し、前記加工前ワークの寸法を測定した後、前記加工前ワークを前記ワークチャックに受け渡し、前記ワークチャックが前記ローダ装置から前記加工前ワークを受け取る際に、前記測定部による前記加工前ワークの寸法の測定結果に基づき、前記チャック流体圧調整部を通じて、前記ワークの形状誤差に伴う前記チャック圧の誤差を補正するように前記チャック流体圧を調整し、
さらに、
前記ワークチャックを囲む第１収容ケース部と、
前記ワーク設置テーブル、前記ローダ装置及び前記測定部を囲む第２収容ケース部と、
前記第１収容ケース部の内部空間と前記第２収容ケース部の内部空間を仕切る仕切り板部と、を備え、
前記ローダ装置は、
前記ワークを把持し、前記ワークを把持した状態を解除するハンドユニットと、
前記ワーク設置テーブル、前記測定部及び前記ワークチャックの間で前記ハンドユニットを移動させる移動機構と、を備え、
前記仕切り板部には、前記移動機構により移動する前記ハンドユニットが通過可能な貫通孔が形成される、
工作機械。