JP7499507B2 - 工作機械システム - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 株式会社公精プラント（株式会社日本産機新聞社の取材） 令和２年１０月８日

本発明は、ワークに切削加工を施す工作機械システムに関する。

金属などの加工物であるワークに切削加工を施す工作機械として旋盤機が知られている。従来における旋盤機では、水平な軸回りに回転するチャックにワークを把持させ、チャックを介して回転するワークにバイトと呼ばれる切削工具を接触させることでワークを切削する（例えば特許文献１を参照）。

切削加工を終えたワークは旋盤機から搬出された後、エアブローされる。すなわち、オペレータはエアブロー装置を操作し、エア供給源から供給されたエアをノズルの吐出口からワークに向けて噴出させる。これにより、ワークの表面に付着する切粉（金属屑）などの異物が除去される。

特開２０１８－１８７７３８号公報

しかしながら、上記従来技術では、旋盤機から搬出されたワークをオペレータが所定の作業位置まで運び、さらに、オペレータがブロア装置を操作してワークの表面をエアブローしていたため、オペレータに多大な手間と負担をかけ、その結果として生産性が低下する要因となっていた。

そこで本発明は、オペレータの負担を軽減して生産性を向上させることができる工作機械システムを提供することを目的とする。

本発明の工作機械システムは、ワーク把持部により把持されたワークに対して相対移動してワークを切削する切削部と、前記切削部によりワークが切削された部分にエアを吹き付ける第１のエア吹き付け部と、前記第１のエア吹き付け部によってエアが吹き付けられた前記ワークを保持するロボット部と、前記ロボット部により所定のエア吹き付け位置に位置合わせされたワークの基端部側にエアを吹き付ける第２のエア吹き付け部と、を備え、前記ワーク把持部及び前記切削部は筐体に収容されており、前記ロボット部は前記筐体の外部に位置し、前記筐体に形成された開口部を介してワーク把持部に把持されたワークを取り出し、前記エア吹き付け位置にワークを移動させ、前記筐体に形成された前記開口部を開閉する扉と、前記筐体の外部に位置し、前記ロボット部がワークを保持した状態を検出するワーク検出部をさらに備え、前記ワーク検出部がワークを検出すると、前記扉は前記開口部を閉じ、前記切削部は前記ワーク把持部に新たに把持されたワークを切削する。

本発明によれば、オペレータの負担を軽減して生産性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態における工作機械工システムの全体斜視図 本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成する旋盤機の模式的な構造説明図（正面図） 本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成する旋盤機の模式的な構造説明図（平面図） 本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成するワーク搬送ロボットの模式的な構造説明図（正面図） （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成するワーク搬送ロボットが備える作用ツールの模式的な構造説明図 本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成するエアブロー装置の模式的な構造説明図 本発明の一実施の形態における工作機械システムを構成する工作機械が備える制御系を示すブロック図 本発明の一実施の形態における工作機械システムにおける動作を示すフローチャート （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における工作機械システムにおける動作説明図 本発明の一実施の形態における工作機械システムにおける動作説明図 （ａ）本発明の一実施の形態における工作機械システムにおける動作説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における工作機械システムの変形例を示す図

まず図１を参照して、本実施の一形態における工作機械システムの全体構成を説明する。なお、以下に説明する工作機械システムは一実施例にすぎず、発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更は本発明の技術的範囲に属する。

工作機械システム１は、加工対象となる金属などのワークＷ（図２）を切削加工した後、エアの吹き付けによるワークＷの表面清掃及び所定の検査を経てワークＷを所定の場所へ回収するまでの一連の作業を行う機能を有する。工作機械システム１は線材供給装置２、工作機械３、エアブロー装置４、検査装置５、ワーク回収部６、ワーク搬送ロボット７を含んで構成される。ワーク搬送ロボット７は後述する作業ツールが、工作機械３、エアブロー装置４、検査装置５、ワーク回収部６の夫々にアクセス可能な位置に設置される。工作機械３が備える制御部８は、線材供給装置２、エアブロー装置４、検査装置５、ワーク搬送ロボット７の夫々とＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信ネットワーク９を介して通信可能に接続されている。

線材供給装置２はワークＷの原材料である金属の線材（図示省略）を工作機械３に供給する。工作機械３は線材供給装置２から供給された線材を所定サイズに切断して個片化し、個片化された線材であるワークＷを切削加工する。エアブロー装置４は切削加工されたワークＷにエアを吹き付け、表面に付着した切粉や埃などの異物を除去する。検査装置５はエアブロー装置４による作業を終えたワークＷに対して所定の検査を行う。ワーク回収部６は検査後のワークＷを回収する。ワーク搬送ロボット７はワークＷを保持して所定の位置まで移動させる機能を有する。具体的には、ワーク搬送ロボット７は、工作機械３からワークＷを取り出し、エアブロー装置４、検査装置５、ワーク回収部６に搬送する。

次に図１、図２及び図３を参照して、工作機械３の構成を説明する。図２は工作機械の模式的な構造説明図（正面図）、図３は工作機械の模式的な構造説明図（平面図）である。工作機械３が備える筐体１０の内部は、ワークＷの切削が行われる処理室１１となっており、筐体１０には外部と連通する開口部１０ａが形成されている。筐体１０には扉１２が矢印ａ方向にスライド自在に設けられており、扉１２が所定方向にスライドすることで開口部１０ａの開閉が行われる。扉１２は扉開閉機構１３（図７）によってスライドする。

処理室１１には基台１４が設けられており、基台１４の上面には主軸１５が備えられている。主軸１５は主軸保持台１６に回転自在に保持されており、主軸駆動モータ１７によって水平な軸回りに回転する（矢印ｂ）。以下、主軸１５の軸心１５ａに沿った水平な方向をＸ軸方向と称し、Ｘ軸方向と水平面内において直交する方向をＹ軸方向と称し、ＸＹ平面に対して直交する方向をＺ軸方向と称する。

主軸１５の一端部には、ワークＷを挟み込んで把持するためのチャック１８が設けられている。チャック１８は、主軸１５から突出した図示しない複数（３つ程度）の突出部を含んで構成され、これらの突出部は略同心円状に配列されている。これらの突出部は、油圧シリンダなどのチャック開閉機構１９（図７）によって開閉（主軸１５の中心に接近し、或いは主軸１５の中心から離れる方向に移動）する。複数の突出部の夫々が主軸１５の中心方向に移動することで、ワークＷが把持される。すなわち、チャック１８はチャック開閉機構１９により駆動する。また、ワークＷは、切削される一端部Ｗ１（図５（ａ））とは反対側の他端部（以下「基端部」と称し、符号はＷ２を付す。図５（ａ））がチャック１８により挟み込まれる。したがって、ワークＷの基端部Ｗ２側はチャック１８によって把持されることで非露出状態となる。上記構成において、チャック１８及びチャック開閉機構１９は、ワークＷの基端部Ｗ２側を非露出状態に把持するワーク把持部となっている。チャック１８でワークＷを把持した状態で主軸駆動モータ１７を駆動させることで、ワークＷは主軸１５及びチャック１８とともに回転する（図２に示す矢印ｂ）。

処理室１１内にはタレット２０が設けられている。タレット２０はタレット支持台２１によって水平な軸回りに回動自在に支持されており、タレット駆動モータ２２によって回動する（図２に示す矢印ｃ）。タレット２０の外周面上には、周方向に所定間隔を置いて複数の切削工具２３が装着されている。タレット２０を回動させることで、加工の目的に応じた所望の切削工具２３が選択される。タレット支持台２１はＸ軸テーブル２４、Ｙ軸テーブル２５、Ｚ軸テーブル２６（図７）によってＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動する。

図２において、処理室１１には、チャック１８により把持されたワークＷに吐出口を向けた姿勢のクーラント吐出ノズル２７が設けられている。切削工具２３によってワークＷを切削する際には、クーラント吐出ノズル２７からクーラント液２８がワークＷに向けて吐出される。

筐体１０にはタッチパネル２９が設けられている。タッチパネル２９は、ワークＷの切削作業などを行うために必要な各種の案内画面等を表示する表示部として機能するとともに、案内画面上に表示される表示物を介してオペレータが操作・入力を行う操作・入力部として機能する。

図１及び図３において、筐体１０（工作機械３）の外側における斜め上方の位置にはカメラ３０が設けられている。カメラは天井（不図示）から垂下する支持フレーム３１（図１）によって支持されている。カメラ３０は撮像光軸３０ａをチャック１８に把持されたワークＷに向けた姿勢で配置され、チャック１８に把持された切削後のワークＷを撮像する。カメラ３０は、切削されたワークＷを撮像する撮像部となっている。撮像により得られた画像データは認識処理部８１（図７）によって認識処理され、ワークＷの表面に付着する切粉などの異物の有無が判定される。

次に図４を参照して、ワーク搬送ロボット７の構成を説明する。図４はワーク搬送ロボット７の模式的な構造説明図である。ワーク搬送ロボット７が備えるベース３２の上面には、フレーム３３がＺ軸回りに回転自在に設けられている。フレーム３３は、駆動源としてのフレーム用サーボモータ３４（図７）により軸部（図示省略）を中心にＺ軸回りに回動する（矢印ｄ）。

フレーム３３には第１のアーム部３５がＺ軸方向と直交する水平な軸回りに回動自在に設けられており、駆動源としての第１のアーム部用サーボモータ３６（図７）により第１のアーム部３５は軸部３７を中心に水平な軸回りに回動する（矢印ｅ）。第１のアーム部３５には第２のアーム部３８が水平な軸回りに回動自在に設けられており、駆動源としての第２のアーム部用サーボモータ３９（図７）により第２のアーム部３８は軸部４０を中心に水平な軸回りに回動する（矢印ｆ）。

第２のアーム部３８はその先端部に所定間隔をあけて対向する一対のフレーム３８ａを有し、これにより第２のアーム部３８の先端部には切欠き部４１が形成されている（図１も併せて参照）。第２のアーム部３８の先端部には保持ツール４２が水平な軸回りに回動自在に設けられている。保持ツール４２は駆動源としての保持ツール用サーボモータ４３（図７）により、一対のフレーム３８ａに架設された軸部４４を中心として、切り欠き部４１が形成された一定の範囲内で回動する（矢印ｇ）。

保持ツール４２には作業ツール（エンドエフェクタ）４５が保持ツール４２に対して軸部４４と直交する軸回りに回動自在に設けられている。作業ツール４５は駆動源としての作業ツール用サーボモータ４６（図７）により軸部（図示省略）を中心に回動する（矢印ｈ）。

フレーム用サーボモータ３４、第１のアーム部用サーボモータ３６、第２のアーム部用サーボモータ３９、保持ツール用サーボモータ４３、作業ツール用サーボモータ４６の夫々は、軸角度、すなわち駆動対象物の作動位置を検出するための作動位置検出装置（図示省略）を備えている。作動位置検出装置としては、エンコーダが一例として挙げられる。

作業ツール４５は平面視して多角形状をなしており、複数の第１のエアブローノズル４７、吸着ノズル４８、ピン部材４９の夫々が異なる側面ごとに設けられている。図５（ａ）に示すように、複数の第１のエアブローノズル４７はノズルホルダ５０を介して作業ツール４５に取り付けられており、第１のノズル孔５１を介して第１のエア供給源５２と接続されている。第１のノズル孔５１には第１のバルブ５３が設けられており、第１のバルブ５３を開くことで第１のエア供給源５２から第１のノズル孔５１にエアを供給し、第１のエアブローノズル４７の吹出口からエアが吐出される（矢印ｉ）。

図５（ｂ）に示すように、吸着ノズル４８は第２のノズル孔５４を介して真空吸引源５５と接続されている。第２のノズル孔５４には第２のバルブ５６が設けられており、第２のバルブ５６を開いて第２のノズル孔５４から真空吸引することにより、吸着ノズル４８の吸着口からチャック１８に把持されたワークＷが吸着保持される。

ピン部材４９は例えば、作業ツール４５から突出した金属から成る棒状部材である。図５（ｃ）に示すように、ピン部材４９は、主軸１５を介して回転するワークＷに付着する異物５７に接触することで、異物５７をワークＷから落下させる（矢印ｊ）。これにより異物５７がワークＷから除去される。本実施の形態における異物５７とは、ワークＷの表面から突出して存在する物（切粉や埃など）を指し、クーラント液２８は異物５７に含まれないものとする。

以上説明したように、ワーク搬送ロボット７はいわゆる多関節ロボットであり、各種のサーボモータを駆動してフレーム３３、第１のアーム部３５及び第２のアーム部３８を回動させることで、作業ツール４５を所定の方向へ移動させることができる。本実施の形態における作業ツール４５は、工作機械３が備えるチャック１８に把持されたワークＷと対向する位置まで移動する。そして当該位置において作業ツール４５が回動することで、第１のエアブローノズル４７、吸着ノズル４８、ピン部材４９の何れかをワークＷに対向させることができる。

次に図６を参照して、エアブロー装置４を説明する。エアブロー装置４が備える基台５８の上方には第２のエアブローノズル５９が設けられており、第２のエアブローノズル５９はエア供給チューブ６０の先端に装着されている。エア供給チューブ６０は第２のエア供給源６１と接続されている。エア供給チューブ６０には第３のバルブ６２が設けられており、第３のバルブ６２を開くことで第２のエア供給源６１からエアがエア供給チューブ６０に供給され、第２のエアブローノズル５９の吐出口からエアが吐出される（矢印ｋ）。

基台５８の外縁には、第２のエアブローノズル５９によるエアの吐出方向を除いて、上方に延びた壁部６３が設けられている。すなわち、エアの吐出方向は開放されており、これによりワーク搬送ロボット７はエアブロー装置４にアクセスし、吸着ノズル４８が吸着保持したワークＷの基端部Ｗ２側を第２のエアブローノズル５９の吐出口と対向する位置に移動させることができるようになっている。壁部６３は、エアブロー装置４での作業時において、ワークＷに付着したクーラント液２８が周囲に飛散するのを防止する。

図１及び図６において、エアブロー装置４と隣接する位置には、吸着ノズル４８に保持されたワークＷを検出するための検出センサ６４が設けられている。検出センサ６４はＺ軸方向に延び出た支持部材６５の上部に保持されている。検出センサ６４として、投光部６４ａと受光部６４ｂを備えた光電センサを用いることができる。ワークＷを検出する一例としては、投光部６４ａから投光された光がワークＷによって反射され、受光部６４ｂに到達した反射光の量の変化に基づいてワークＷの有無を検出する方法が挙げられる。

次に図１を参照して、検査装置５について説明する。本実施の形態における検査装置５は、切削後のワークＷの形状を測定する三次元測定装置である。三次元測定装置は基台６６を備えており、基台６６の上面の一部は被測定物としてのワークＷを載置する載置面となっている。基台６６の一端部にはＸ軸方向に延びたＸ軸ビーム６７が設けられており、Ｘ軸ビーム６７にはコラム６８がＸ軸方向に移動自在に装着されている。コラム６８はＹ軸方向に延びたＹ軸ビーム６９を、長手方向における一端部側から片持ち状態で支持している。Ｙ軸ビーム６９の長手方向における他端側は支柱７０によって支持される。Ｘ軸ビーム６７を駆動することで、コラム６８及びＹ軸ビーム６９、支柱７０はＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸ビーム６９にはヘッド部（スライダ）７１がＹ軸方向に移動自在に装着されており、Ｙ軸ビーム６９を駆動することでヘッド部７１はＹ軸方向へ移動する。ヘッド部７１の内部にはラム７２がＺ軸方向に移動自在に装着されている。ラム７２の下端部には、基台６６に載置されたワークＷを測定するための測定子としてのプローブ７３が設けられている。ラム駆動機構（図示省略）を駆動することで、プローブ７３はラム７２とともにＺ軸方向に移動する。

プローブ７３はＸ軸ビーム６７、Ｙ軸ビーム６９及びラム７２の駆動によって３軸方向に沿って移動し、基台６６上のワークＷの各位置に接触する。検査装置５が備える制御部７４は、プローブ７３が接触したワークＷの各位置を特定してワークＷの形状を測定する。測定結果は工作機械３の制御部８に送信され、ワークＷの良否判定が行われる。本実施の形態では、検査の一種としてワークＷの形状の測定を行っているが、例えばカメラでワークを撮像し、撮像結果に基づいてワークＷの表面に生じた傷の有無を判定してもよい。

図１において、ワーク回収部６は基台７５上に載置され、検査装置５による測定の結果に基づいて良品と判定されたワークＷが回収される良品回収トレイ７６と、不良と判定されたワークＷが回収される不良品回収トレイ７７を含んで構成される。良品回収トレイ７６及び不良品回収トレイ７７の夫々には、複数のポケット７６ａ，７７ａが格子配列で設けられており、１つのポケット７６ａ（７７ａ）に１つのワークＷが収納される。

次に図７を参照して、工作機械３及びワーク搬送ロボット７における制御系について説明する。工作機械３が備える制御部８は、通信部７９、機構駆動部８０、認識処理部８１、判定部８２、検査部８３、記憶部８４を含んで構成され、扉開閉機構１３、主軸駆動モータ１７、チャック開閉機構１９、タレット駆動モータ２２、Ｘ軸テーブル２４、Ｙ軸テーブル２５、Ｚ軸テーブル２６、タッチパネル２９、シグナルタワー８５と接続されている。

ワーク搬送ロボット７が備える制御部９０は、通信部９１、機構駆動部９２を含んで構成され、フレーム用サーボモータ３４、第１のアーム部用サーボモータ３６、第２のアーム部用サーボモータ３９、保持ツール用サーボモータ４３、作業ツール用サーボモータ４６、第１のエア供給源５２、真空吸引源５５、第１のバルブ５３、第２のバルブ５６と接続されている。

通信部７９は、ワーク搬送ロボット７、線材供給装置２、エアブロー装置４、検出センサ６４及び検査装置５と通信ネットワーク９を介して信号の授受を行う。機構駆動部８０は、制御部８によって制御されて、扉開閉機構１３、主軸駆動モータ１７、チャック開閉機構１９、タレット駆動モータ２２、Ｘ軸テーブル２４、Ｙ軸テーブル２５、Ｚ軸テーブル２６を駆動する。これにより、扉１２のスライド、主軸１５の回転、チャック１８の開閉、タレット２０の回動、タレット支持台２１の移動が実行される。

認識処理部８１は、カメラ３０がワークＷを撮像することによって得られた撮像データを認識処理する。判定部８２は、認識処理部８１によるワークＷの認識処理結果に基づいて、ワークＷに付着する異物５７の有無を判定する。検査部８３は、検査装置５から送信されたワークＷの形状データに基づいて、所定の検査（本実施の形態ではワークＷの良否判定）を行う。

記憶部８４は、生産データ、異物判定データ、形状検査データ等を記憶する。生産データは切削されたワークを生産するためのデータであり、機構駆動部８０による各機構の制御に必要なパラメータを含む。異物判定データは、判定部８２による異物５７の有無判定に使用される。形状検査データは、検査部８３によるワークＷの形状の良否判定に使用される。

シグナルタワー８５は例えば、検出センサ６４によりワークＷが検出されない等、作業エラーが発生した場合に制御部８により制御されて警告音を発し、或いは点灯する。

ワーク搬送ロボット７が備える通信部９１は、工作機械３の通信部７９を介して信号の授受を行う。機構駆動部９２は、制御部９０によって制御されて、フレーム用サーボモータ３４、第１のアーム部用サーボモータ３６、第２のアーム部用サーボモータ３９、保持ツール用サーボモータ４３、作業ツール用サーボモータ４６、第１のエア供給源５２、真空吸引源５５などを駆動する。これにより、作業ツール４５の移動、第１のエアブローノズル４７からのエアの吐出、吸着ノズル４８によるワークＷの吸着が行われる。

本実施の形態における工作機械システム１は以上のように構成される。次に図８を参照して動作を説明する。まず、ワークＷの切削が行われる（ＳＴ（ステップ）１：ワーク切削工程）。すなわち、扉１２により筐体１０の開口部１０ａを塞いで処理室１１が密閉状態となったうえで、工作機械３が備えるチャック１８はワークＷを把持する。次いで、主軸１５は自ら回転することでチャック１８及びワークＷを回転させる。

次いで、タレット２０はタレット支持台２１を介して所定の方向に移動しながら、回転するワークＷに切削工具２３を接触させる。これにより、ワークＷが切削される。ワークＷの切削が行われる際には、クーラント吐出ノズル２７からクーラント液２８がワークＷに向けて吐出される。ワークＷの切削が完了したならば、主軸１５は回転を停止し、タレット２０はワークＷから退避する。

すなわち、タレット２０、タレット支持台２１、切削工具２３、Ｘ軸テーブル２４、Ｙ軸テーブル２５及びＺ軸テーブル２６は、ワーク把持部により把持されたワークＷに対して相対移動してワークＷを切削する切削部となっている。また、ワーク把持部と切削部は筐体１０に収容されている。

ワークＷの切削が終了したならば、切削工具２３によって切削された部分（以下「切削部分」と称する。）が存在するワークＷの一端部Ｗ１側にエアを吹き付ける（ＳＴ４：第１のエア吹き付け工程）。すなわち図９（ａ）に示すように、扉１２は矢印ａ１方向にスライドして開口部１０ａを開放し、ワーク搬送ロボット７による処理室１１へのアクセスを許容した状態とする。次いで、ワーク搬送ロボット７は処理室１１にアクセスし、チャック１８により把持されたワークＷと対向する位置に作業ツール４５を位置合わせするとともに、作業ツール４５を回動させて第１のエアブローノズル４７をワークＷに対向させる（図５（ａ）も併せて参照）。

次いで、第１のエアブローノズル４７はワークＷに向けてエアを吹き付けることで（図５（ａ）に示す矢印ｉ）、ワークＷの切削部分を含む一端部Ｗ１に付着した異物５７及びワークＷに付着するクーラント液２８を除去する。この際、ワーク搬送ロボット７は第１のエアブローノズル４７を一定の範囲で上下動させながらエアを吹き付けるようにしてもよい。

すなわち、第１のエアブローノズル４７及び第１のエア供給源５２は、切削部によりワークＷが切削された部分にエアを吹き付ける第１のエア吹き付け部（エア吹き付け部）となっている。なお、チャック１８で挟み込まれるワークＷの他端部側である基端部Ｗ２は露出しないため、基端部Ｗ２には異物５７を除去するために必要と想定される十分な量のエアが吹き付けられない。そこで本実施の形態では、工作機械３の外部に設けられたエアブロー装置４によって、ワークＷの基端部Ｗ２にエアを吹き付けて異物５７を除去するようにしている。

次いで、ワーク搬送ロボット７が処理室１１から退避した後、カメラ３０はチャック１８により把持されたワークＷを撮像する（ＳＴ３：ワーク撮像工程）。次いで、認識処理部８１はカメラ３０により得られた撮像データを認識処理し、判定部８２は認識処理結果からワークＷに異物５７が付着していないか判定する（ＳＴ４：異物有無判定工程）。すなわち判定部８２は、撮像部によるワークの撮像結果に基づいて、ワークＷに異物５７が付着しているか否かを判定する。

（ＳＴ４）でワークＷに異物５７が付着していないと判定された場合、工作機械３からワークＷを取り出す（ＳＴ５：ワーク取り出し工程）。すなわち図５（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、ワーク搬送ロボット７は処理室１１に再びアクセスし、作業ツール４５を回動させて吸着ノズル４８の吸着口をチャック１８に把持されたワークＷの一端部Ｗ１側（切削部分が存在する側）に接触させる。次いで、吸着ノズル４８によってワークＷを吸着した後、チャック１８によるワークＷの把持を解除する。その後、ワーク搬送ロボット７は開口部１０ａを通じて筐体１０から退避し、ワークＷを後述するエア吹き付け位置へ移動させる。

次いで、エアブロー装置４によってワークＷの基端部Ｗ２側にエアを吹き付ける（ＳＴ６：第２のエア吹き付け工程）。すなわち図６に示すように、ワーク搬送ロボット７はエアブロー装置４にアクセスし、作業ツール４５を回動させて吸着ノズル４８に吸着保持されたワークＷの基端部Ｗ２側を第２のエアブローノズル５９の吹出口に対向させる。この状態で、第２のエアブローノズル５９からエアを吹き出して、ワークＷの基端部Ｗ２側にエアを吹き付ける。これにより、チャック１８に直接把持されることで処理室１１に露出していなかったワークＷの基端部Ｗ２側の異物５７の除去が行われるとともに、処理室１１内での第１のエアブローノズル４７によるエアの吹き付けによって除去しきれなかったクーラント液２８が除去される。

すなわち、第２のエアブローノズル５９の吹出口にワークＷの基端部Ｗ２が対向する位置は、エア吹き付け位置となっている。また、ワーク搬送ロボット７は、第１のエア吹き付け部によりエアが吹き付けられたワークＷの切削部分（ワークの露出側の一端部Ｗ１）を保持して、ワーク保持部からワークＷを取り出してワークＷの基端部Ｗ２側（ワークの非露出側の他端部）を所定のエア吹き付け位置に位置合わせするロボット部となっている。また、上述した第１のエア吹き付け部はロボット部に備えられる。さらに、第２のエアブローノズル５９、エア供給チューブ６０、第２のエア供給源６１は、ロボット部によりエア吹き付け位置に位置合わせされたワークＷの基端部Ｗ２側にエアを吹き付ける第２のエア吹き付け部となっている。

次いで、検出センサ６４によってワーク搬送ロボット７に把持されたワークＷが検出されるか否かの判定が行われる（ＳＴ７：ワーク検出有無判定工程）。すなわち図６に示すように、ワーク搬送ロボット７は検出センサ６４にアクセスし、検出センサ６４と対向する位置に吸着ノズル４８に吸着保持されたワークＷを位置合わせする。検出センサ６４は投光部から投光された光を受光部が受けた量に基づいて、ワークＷを検出する。すなわち、検出センサ６４は、工作機械３（筐体１０）の外部に設けられ、ワーク搬送ロボット７がワークＷを保持した状態を検出するワーク検出部となっている。

（ＳＴ７）でワークＷが検出された場合、ワークＷの検査（良否判定）が行われる（ＳＴ８：検査工程）。すなわち、ワーク搬送ロボット７は、第２のエア吹き付け部によりエアが吹き付けられたワークＷを検査装置５に移動させ、基台６６の載置面に載置する。次いで、プローブ７３はワークＷに各位置に接触してワークＷの形状を測定する。測定結果は工作機械３の制御部８に送られる。検査部８３はワークＷの形状の測定結果と検査データに基づいてワークＷの良否判定を行う。

（ＳＴ７）でワークＷが検出されなかった場合、制御部８はシグナルタワー８５を作動させて警告音や光で報知する（ＳＴ９：報知工程）。

また、（ＳＴ７）でワークＷが検出された場合、工作機械３は新たに供給されるワークＷに対する切削作業を実行する。すなわち、ワーク検出部がワークＷを検出すると、扉１２は扉開閉機構１３によってスライドして筐体１０に形成された開口部１０ａを閉じ、切削部はワーク把持部に新たに把持されたワークＷを切削する。

次いで、ワークＷの回収が行われる（ＳＴ１０：ワーク回収工程）。すなわち、ワーク搬送ロボット７は、（ＳＴ８）での検査の結果、良品と判定されたワークＷを良品回収トレイ７６の所定のポケット７６ａに収容する。また、ワーク搬送ロボット７は、不良と判定されたワークＷを不良品回収トレイ７７の所定のポケット７７ａに収容する。つまりこの工程では、ワーク搬送ロボット７は、検査部で検査されたワークＷをワーク回収部６へ搬送する。

以上のように、本実施の形態における工作機械システム１によれば、ワークＷの切削から回収に至るまでの一連の作業工程を全て自動化し、その結果として、オペレータの負担を軽減して生産性を向上させることができる。

特に、切削加工を目的とした工作機械システム１においては、ワークＷに付着する異物５７の除去作業の自動化が課題のひとつであった。しかしながら本発明によれば、ワークＷが切削された部分にエアを吹き付ける第１のエア吹き付け部、第１のエア吹き付け部によってエアが吹き付けられたワークＷを保持するロボット部、ロボット部により所定のエア吹き付け位置に位置合わせされたワークＷの基端部Ｗ２側にエアを吹き付ける第２のエア吹き付け部と、を備えることで、ワークＷがチャック１８によって把持される際に露出した部分（切削部分）と、チャック１８で覆われることで非露出状態となっていた部分を含むワークＷの全表面に対する異物５７の除去作業の自動化を実現することができる。

次に、（ＳＴ４）でワークＷに異物が付着していると判定された場合における異物除去フローを説明する。まず、制御部８は（ＳＴ４）の工程、すなわちワークＷに異物５７が付着しているか否かの判定が所定回数（Ｎ回）に達したか否かを判定する（ＳＴ１１：判定工程）。（ＳＴ１１）で所定回数に達していると判定された場合、（ＳＴ１０）に進んでワーク搬送ロボット７はワークＷを不良品回収トレイ７７に収容する。

（ＳＴ１１）で所定回数に達していないと判定された場合、図５（ｃ）及び図１０に示すように、ワーク搬送ロボット７は処理室１１にアクセスし、チャック１８に把持されたワークＷの外周面に対して僅かにクリアランスをあけた所定の高さ位置にピン部材４９を位置合わせする（ＳＴ１２：第１のピン部材位置合わせ工程）。次いで、主軸１５は自転することでチャック１８及びワークＷを回転させる（ＳＴ１３：ワーク回転工程。図２に示す矢印ｂ）。この回転時に、ワークＷに付着する切粉などの異物５７がピン部材４９に接触することでワークＷから分離して落下する（図５（ｃ）に示す矢印ｊ）。その後、（ＳＴ３）に戻る。

（ＳＴ１２）のピン部材位置合わせ工程では、例えば図１１（ａ）に示すように、ピン部材４９の先端がワークＷの一端部Ｗ１側に形成された端面と所定のクリアランスをあけて対向する位置にピン部材４９を位置合わせしてもよい。この状態でワークＷを回転させれば、ワークＷの一端部Ｗ１の端面に付着する異物５７がピン部材４９に接触してワークＷから分離・除去される（矢印ｌ）。

すなわちピン部材４９は、ワークＷに付着する異物５７に接触する接触体となっている。また、接触体を移動させるワーク搬送ロボット７は、接触体を移動させる接触体移動部となっている。また、接触体及び接触体移動部は、判定部８２によって異物５７が付着していると判定された場合、ワークＷに付着する異物５７を除去する異物除去部となっている。さらに異物除去部は、第１のエア吹き付け部（エア吹き付け部）によりエアが吹き付けられた後のワークＷに異物５７が付着していると判定部８２により判定された場合に、ワークＷに付着する異物５７を除去する。

（ＳＴ１２）が２回以上実行される場合、ピン部材４９の位置合わせを異ならしめて行うことが望ましい。例えば、第１回目のピン部材４９の位置合わせでは、図５（ｃ）に示す位置にピン部材４９を位置合わせして異物５７の除去を試みる。そして図５（ｃ）に示すピン部材４９の位置で異物５７が除去できなかった場合、第２回目のピン部材４９の位置合わせでは、図１１（ａ）に示す位置にピン部材４９を位置合わせして異物５７の除去を試みる。すなわち、ワークＷに対してピン部材４９を２以上の異なる位置に位置合わせした状態でワークＷを回転させて異物５７を除去する。これにより、異物５７をより確実に除去することができる。その他、認識処理部８１の認識処理結果に基づいて異物５７の付着位置における座標値を算出し、算出した座標値に基づいてワークＷの回転時に異物５７がピン部材４９に接触するようにピン部材４９を位置合わせしてもよい。

図１１（ｂ）はワーク搬送ロボット７を用いずに異物５７を除去する変形例を示したものである。すなわちこの変形例では、タレット２０の外周上に接触体であるピン部材８６を設けている。タレット支持台２１を移動させてピン部材８６をチャック１８に把持されたワークＷに対して所定の位置に合わせ、この状態でワークＷを回転させることで、異物５７を除去できる。かかる場合、タレット支持台２１、Ｘ軸テーブル２４、Ｙ軸テーブル２５、Ｚ軸テーブル２６が接触体移動部を構成する。

以上説明したように、本実施の形態における工作機械システム１（工作機械３）によれば、ワークＷに付着する異物５７の有無を判定し、異物５７が有る場合は異物接触部によって除去する構成を有するので、不良ワークの発生の抑制、オペレータの負担軽減、生産性の向上を図ることができる。

本発明の工作機械システムは発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。例えば従来技術として、ワークＷの一端部Ｗ１に加え、基端部Ｗ２側も切削可能な構造を有する工作機械が一般的に知られている。このような工作機械では、第１のチャックと第２のチャックを同軸上に対向させて配置し、第１のチャックで把持したワークの一端部側（露出した側）を切削工具で切削した後、該ワークを第２のチャックに持ち換え、ワークの他端部側（持ち換えられることで新たに露出した側）を切削工具で切削する。

このような工作機械を本発明に適用する場合、直近で切削がなされたワークの切削部分（一端部側）を対象として第１のエア吹き付け部によるエアの吹き付けを行い、直近で第２のチャックにより把持されることで非露出状態となったワークの基端部側（他端部側）を対象として第２のエア吹き付け部によるエアの吹き付けを行うようにしてもよい。

また、本実施の形態における認識処理部８１、判定部８２、検査部８３、記憶部８４などの内部処理機能は、工作機械３の制御部８以外の制御装置に備えさせてもよい。

本発明によれば、オペレータの負担を軽減して生産性を向上させることができ、切削加工技術分野において特に有用である。

１ 工作機械システム
７ ワーク搬送ロボット（ロボット部）
１８ チャック（ワーク把持部）
１９ チャック開閉機構（ワーク把持部）
２０ タレット（切削部）
２１ タレット支持台（切削部）
２３ 切削工具（切削部）
２４ Ｘ軸テーブル（切削部）
２５ Ｙ軸テーブル（切削部）
２６ Ｚ軸テーブル（切削部）
４７ 第１のエアブローノズル（第１のエア吹き付け部）
５２ 第１のエア供給源（第１のエア吹き付け部）
５９ 第２のエアブローノズル（第２のエア吹き付け部）
６０ エア供給チューブ（第２のエア吹き付け部）
６１ 第２のエア供給源（第２のエア吹き付け部）
６４ 検出センサ（ワーク検出部）
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. ワーク把持部により把持されたワークに対して相対移動してワークを切削する切削部と、
   前記切削部によりワークが切削された部分にエアを吹き付ける第１のエア吹き付け部と、
   前記第１のエア吹き付け部によってエアが吹き付けられた前記ワークを保持するロボット部と、
   前記ロボット部により所定のエア吹き付け位置に位置合わせされたワークの基端部側にエアを吹き付ける第２のエア吹き付け部と、を備え、
   前記ワーク把持部及び前記切削部は筐体に収容されており、
   前記ロボット部は前記筐体の外部に位置し、前記筐体に形成された開口部を介してワーク把持部に把持されたワークを取り出し、前記エア吹き付け位置にワークを移動させ、
   前記筐体に形成された前記開口部を開閉する扉と、
   前記筐体の外部に位置し、前記ロボット部がワークを保持した状態を検出するワーク検出部をさらに備え、
   前記ワーク検出部がワークを検出すると、前記扉は前記開口部を閉じ、前記切削部は前記ワーク把持部に新たに把持されたワークを切削する、工作機械システム。
2. 前記ロボット部は、前記第１のエア吹き付け部によってエアが吹き付けられたワークの露出側の端部を保持して前記ワーク把持部からワークを取り出し、前記ワークの前記基端部側を前記第２のエア吹き付け部による前記エア吹き付け位置に移動させる、請求項１に記載の工作機械システム。
3. 前記第１のエア吹き付け部は前記ロボット部に備えられる、請求項１又は２に記載の工作機械システム。
4. 切削後のワークを検査する検査装置をさらに備え、
   前記ロボット部は、前記第２のエア吹き付け部によりエアが吹き付けられたワークを前記検査装置に移動させる、請求項１乃至３の何れかに記載の工作機械システム。
5. 前記ロボット部は、前記検査装置で検査されたワークをワーク回収部へ搬送する、請求項４に記載の工作機械システム。

Images