JPWO2014027464A1 - 加工システムおよび加工システムにより短尺の棒状のワークを加工する方法 - Google Patents

Abstract

短尺で棒状のワークを加工する第１の加工装置（１０）を有する加工システムを提供する。第１の加工装置は、ワークを把持して旋回させる第１の旋回ユニット（１９）と、第１の旋回ユニットの第１の主軸（１４）を貫通するように第１の主軸の軸線に沿って設けられた供給路（１３）と、供給路を介して供給されたワークを把持する第１のチャック（１５）と、第１のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第１のツールホルダ（３０）とを含む。加工システムは、供給路へ、第１の主軸の第１のチャックと反対側から、ワークを供給して圧送する供給ユニット（５０）を有し、第１のツールホルダは、供給路を圧送されたワークを第１のチャックから突き出た所定の位置で止めるストッパ（３１）を含む。

Description

本発明は、主軸の貫通孔を通してワークを供給する加工システムおよび加工方法に関するものである。

国際公開ＷＯ２００２／０３４４３９号公報には、軸線に沿って貫通孔が形成されたＮＣ旋盤の制御装置が、加工プログラムの中から、製品の長さ寸法データと、切断加工幅の寸法データとを抽出し、これらデータから、フィーダの位置を割り出し、このフィーダの位置に基づいて、棒材支持部からの棒材の供給、振れ止めチャックの開閉及び棒材の送り、交換を制御することが記載されている。

長さが数ｃｍから数１０ｃｍ程度の短尺の棒状の部材をワーク（ワークピース）として加工することが求められている。たとえば、軸線に沿って貫通孔が設けられた加工装置において、数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度の短尺の部材を加工しようとすると、長尺の棒材と同様のフィーダでは位置決めを行うことができない。

本発明の一態様は、短尺で棒状のワークを加工する第１の加工装置を有する加工システムである。加工システムは、ワークを把持して旋回させる第１の旋回ユニットと、第１の旋回ユニットの第１の主軸を貫通するように第１の主軸の軸線に沿って設けられた供給路と、供給路を介して供給されたワークを把持する第１のチャックと、第１のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第１のツールホルダとを含む。加工システムは、さらに、供給路に第１の主軸の第１のチャックと反対側から、ワークを供給して圧送する供給ユニットを有し、第１のツールホルダは、供給路を圧送されたワークを第１のチャックから突き出た所定の位置で止めるストッパを含む。供給ユニットは複数のワークを順番に１つ１つ供給路内に供給し、供給路内に連なった複数のワークを圧送するものであってもよい。

この加工システムにおいては、軸線に沿って設けられた供給路内でワーク（ワークピース）を圧送し、第１のチャックから突き出たところでストッパを用いて位置を規定する。したがって、短尺のワークであっても、チャックに対し主軸の反対側から供給し、チャックがワークを、加工を行う所定の位置で掴むことができる。このため、複数のワークを、主軸を貫通する供給路を介してチャックに次々と供給することが可能であり、チャックに短尺のワークを供給する時間を短縮できる。

さらに、ツールホルダに搭載されたストッパがワークの位置決めを行う。このため、ストッパによりワークの位置決めを行った後、すぐに（短時間で）、同じツールホルダに保持されているツールを用いてワークの加工を開始できる。したがって、この加工システムにおいては、短尺のワークの供給および加工に要する時間（タクトタイム）を短縮できる。

ストッパは、ワークと対峙する方向に気体を吹き出す検出孔を含み、加工システムは、ストッパにワークが当たると検出孔からの空気の吹出しが阻害されることによりワークの位置を検出する検出ユニットを含むことが望ましい。検出ユニットによりワークがストッパの位置に到達したことを確認できるので、ワークの移動を担保するために長時間を浪費する必要がなく、ワークの加工精度を向上でき、また、歩留まりを向上できる。したがって、加工時間を短縮でき、ワークの加工精度を向上できる。

加工システムは、第１の加工装置で加工されたワークをさらに加工する第２の加工装置を有することが有効である。第２の加工装置は、第１の旋回ユニットの第１のチャックと対峙する位置に第２のチャックを保持する第２の旋回ユニットと、第２のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第２のツールホルダとを含む。加工システムは、第１の旋回ユニットおよび第２の旋回ユニットの少なくとも一方の位置を、第２のチャックが第１のチャックから離れた第１の位置、および第２のチャックが第１のチャックに近づいて第１のチャックに把持されたワークを把持する第２の位置に相対的に移動する移動ユニットを有することが望ましい。移動ユニットは、第２の旋回ユニットの位置を、第２のチャックが第１のチャックに把持されたワークを把持する程度まで第１のチャックに近づける。この加工装置は、第１の加工装置によりワークの一端（先端、前端）を加工でき、第２の加工装置に持ち替えることによりワークの他端（後端）を加工できる。したがって、短尺のワークの両端を加工できる加工システムを提供できる。

第２の加工装置は、第２の旋回ユニットの第２の主軸を貫通し、第２のチャックから第２の主軸の軸線に沿って加工済みのワークを排出する排出路を含み、第２のツールホルダは、第２のチャックを通してワークを排出路へ圧送するブローユニットを含むことが望ましい。両端を加工したワークを、第２の旋回ユニットの軸線に沿った排出路を介して排出でき、加工済みのワークの払い出しに要する時間を短縮できる。

加工システムは、さらに、第１のチャックの開閉、第２のチャックの開閉および移動ユニットの移動を制御する機能を含む制御ユニットを有することが望ましい。この制御ユニットは、第１のチャックにより把持されるワークの位置を、ストッパにより、第１のツールホルダに保持されたツールにより加工される第１のクランプ位置から、第１のクランプ位置からさらに突き出た位置であって、第１のチャックから第２のチャックに持ち替えるための第２のクランプ位置に変える機能を含むことが望ましい。ストッパが上記の検出ユニットを備えている場合は、この制御ユニットは、第１のチャックにより把持されるワークの第１のクランプ位置を検出ユニットにより確認する第１の位置確認機能（機能ユニット）と、第１のチャックから第２のチャックに持ち替えるときのワークの第２のクランプ位置を検出ユニットにより確認する第２の位置確認機能（機能ユニット）とを含むことが望ましい。第２の位置確認機能により、加工ずみのワークの前端を基準として第２のチャックが把持する位置を規定できる。その後、第２の旋回ユニットに把持された状態のワークの後端を加工することにより、短尺のワークの加工精度、特に、全長の加工精度を向上できる。

本発明の他の態様の１つは、加工システムにより短尺で棒状のワークを加工する方法である。加工システムは、第１の主軸を貫通するように第１の主軸の軸線に沿って設けられた供給路を介して供給されたワークを第１のチャックにより把持する第１の旋回ユニットと、第１のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第１のツールホルダとを含む第１の加工装置を有する。加工システムは、さらに、供給路に第１の主軸の第１のチャックと反対側からワークを供給する供給ユニットを有する。当該方法は、以下のステップを有する。
１．供給ユニットが、ワークを供給路内で圧送すること。
２．供給路を圧送されたワークを第１のチャックから突き出た所定の位置で第１のツールホルダに搭載されたストッパで止めること。
３．第１のツールホルダに保持されたツールで第１のチャックにより把持されたワークを加工すること。

これらのステップを含む方法（製造方法、加工方法）により、短尺のワークの先端（一方の端、前端）を所定の位置に第１のチャックで把持できる。このため、第１の加工装置においては、所定の位置にセットされたワークを加工できる。

ストッパがワークと対峙する方向に気体を吹き出す検出孔を含む場合は、当該方法は、さらに以下のステップを含むことが有効である。
・ストッパにワークが当たり、検出孔からの空気の吹出しが阻害されることにより、ワークの位置を確認すること。

加工システムが、第１の加工装置で加工されたワークをさらに加工する第２の加工装置を含んでいてもよい。第２の加工装置は、第１の旋回ユニットの第１のチャックと対峙する位置に第２のチャックを保持する第２の旋回ユニットと、第２のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第２のツールホルダとをさらに有する。加工システムは、第１の旋回ユニットおよび第２の旋回ユニットの少なくとも一方の位置を移動する移動ユニットを含む。当該方法は、以下のステップを有することがさらに好ましい。
・移動ユニットが、第１の旋回ユニットおよび第２の旋回ユニットの相対的な位置を、第２のチャックが第１のチャックから離れた第１の位置から、第２のチャックが第１のチャックに近づいて第１のチャックに把持されたワークを把持する第２の位置へ移動すること。
・第１のチャックから第２のチャックにワークを持ち替えること。
・移動ユニットが、第１の旋回ユニットおよび第２の旋回ユニットの相対的な位置を第２の位置から第１の位置へ移動すること。
・第２のツールホルダに搭載されたツールが第２のチャックにより把持されたワークを加工すること。

これらのステップを含む方法（製造方法、加工方法）により、短尺のワークの両端を加工できる。

さらに、第２の加工装置が、その第２の主軸を貫通し、第２のチャックから第２の主軸の軸線に沿って加工済みのワークを排出する排出路を含む場合は、当該方法は、以下のステップを含むことが望ましい。
・第２のツールホルダに搭載されたブローユニットが加工済みのワークを第２のチャックを通して排出路へ圧送すること。

このステップを含む方法により、加工ずみのワークの排出に要する時間を短縮できる。

さらに、当該方法は、以下のステップを含むことが有効である。
・第１のチャックがワークを保持する位置を、第１のツールホルダに保持されたツールによりワークが加工される第１のクランプ位置から、第１のクランプ位置からさらに突き出た位置であって、第１のチャックから第２のチャックに持ち替えられる第２のクランプ位置に変えること。

このステップは、さらに以下のステップを含むことが有効である。
・第１のチャックにより把持されるワークの位置を、第１のクランプ位置（支持位置、ワーク位置）にセットされたストッパにワークが当たり検出孔からの空気の吹出しが阻害されることにより確認すること。
・第１のチャックから第２のチャックに持ち替えられるワークの位置を、第２のクランプ位置（支持位置、ワーク位置）にセットされたストッパにワークが当たり検出孔からの空気の吹出しが阻害されることにより確認すること。

上記の方法は、加工装置の制御方法として提供できる。制御方法は、ＣＰＵおよびメモリを備えた制御ユニットにおいて実行されるプログラム（プログラム製品）としてＣＤ−ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録したり、インターネットなどのコンピュータネットワークを介してダウンロードできる状態で提供できる。

両端加工装置の概要を示す図。 第１の加工装置にワークを供給し、第２の加工装置からワークを排出する様子を示す図。 第１の旋回ユニットから第２の旋回ユニットへワークを持ち替える様子を示す図。 各ユニットの動作を示すタイミングチャート。 ストッパ位置に移動した第１のツールホルダを示す図。 加工位置に移動した第１のツールホルダを示す図。 再度、ストッパ位置に移動した第１のツールホルダを示す図。 第１のチャックから第２のチャックにワークを渡す様子を示す図。 加工位置に移動した第２のツールホルダを示す図。 ブロー位置に移動した第２のツールホルダを示す図。 ワークが排出される様子を示す図。 ワークを加工する工程を示すフローチャート。

図１に、両端加工装置の一例を示している。この両端加工装置（加工システム）１は、短尺で棒状のワーク（ワークピース、被加工部材、被加工棒材）５の一方の端（先端、前端）を加工する第１の加工装置（典型的には第１の旋盤）１０と、ワーク５の他方の端（後端）を加工する第２の加工装置（典型的には第２の旋盤）２０と、これらを支持する台盤（シャーシ）９とを含む。第１の加工装置１０は、ワーク５を把持して旋回させる第１の旋回ユニット（第１の支持ユニット）１９と、把持されたワーク５を加工するツールが搭載されたツールホルダ（第１のツールホルダ）３０とを含む。第１の旋回ユニット１９は、主軸台１１と、主軸台１１に回転自在に支持され、軸線１２に沿って貫通孔１３が設けられた第１の主軸１４と、主軸１４を回転駆動するモーター１６とを含む。貫通孔１３はワーク５の供給路として機能する。第１の旋回ユニット１９は、さらに、供給路１３と繋がり（連通し）、供給路１３を介して供給されたワーク５を把持するチャック（第１のチャック）１５を含む。

第２の加工装置２０は、ワーク５を把持して旋回させる第２の旋回ユニット（第２の支持ユニット）２９と、把持されたワーク５を加工するツールが搭載されたツールホルダ（第２のツールホルダ）４０とを含む。第２の旋回ユニット２９は、主軸台２１と、主軸台２１に回転自在に支持され、軸線２２に沿って貫通孔２３が設けられた主軸２４と、ワーク５を把持するチャック（第２のチャック）２５と、主軸２４を回転駆動するモーター２６とを含む。貫通孔２３はチャック２５とつながっており、チャック２５で加工されたワーク５は、貫通孔を排出路２３としてチャック２５と反対側へ排出される。

両端加工装置１は、さらに、第１の旋回ユニット１９の供給路１３に、第１のチャック１５に対し反対側からワーク５を供給する供給ユニット５０と、第２の旋回ユニット２９の排出路２３から排出された加工済みのワーク５を受け入れる受領ユニット６０と、第２の旋回ユニット２９を、シャーシ９の上に設けられたレール８に沿って前後に移動する移動ユニット８０とを含む。移動ユニット８０は、第１の旋回ユニット１９を移動してもよく、第１の旋回ユニット１９および第２の旋回ユニット２９を移動してもよい。

供給ユニット５０は、複数のワーク５を保持し、１つ１つのワーク５を順番に払い出す払い出しユニット５１と、払い出されたワーク５を供給路１３に押し込み、さらに圧送する圧送ユニット５２とを含む。受領ユニット６０は、第２の旋回ユニット２９の主軸２４の排出路２３の排出端に位置し、排出路２３から排出されたワーク５を受ける受け口６１と、加工済みのワーク５が蓄積されるストッカ６２と、受け口６１とストッカ６２とをつなぐホース状の接続経路６３とを含む。

移動ユニット８０は、第２の旋回ユニット２９を、第２のチャック２５が第１のチャック１５から離れた第１の位置８１と、第２のチャック２５が第１のチャック１５に把持されたワーク５を把持する程度まで第１のチャック１５に近づく第２の位置８２とに移動する。図１は、第２の旋回ユニット２９が第１の位置８１にある状態を示している。以下では、第２の旋回ユニット２９を第２の位置８２に移動し、第１の旋回ユニット１９に近づけることを前進と呼び、第２の旋回ユニット２９を第１の位置８１に移動し、第１の旋回ユニット１９から遠ざけることを後退と呼ぶことがある。

両端加工装置１は、さらに、第１のツールホルダ３０を、第１のチャック１５に保持されたワーク５をツールにより加工する加工位置と、ツールが第１のチャック１５から離れた状態にするホーム位置に移動する第１のホルダ移動ユニット３９を含む。両端加工装置１は、さらに、ツールホルダ３０に搭載されたツールを用いた加工中に第１のチャック１５の近傍をカバーし、切削物の飛散防止および防音機能を含む第１のカバー１００と、第１のカバー１００の動きを制御する第１のカバー駆動ユニット１０１とを含む。両端加工装置１は、さらに、第２のツールホルダ４０を、第２のチャック２５に保持されたワーク５をツールにより加工する加工位置と、ツールを第２のチャック２５から離れた状態にするホーム位置に移動する第２のホルダ移動ユニット４９とを含む。両端加工装置１は、さらに、ツールホルダ４０に搭載されたツールの加工中に第２のチャック２５の近傍をカバーして切削物の飛散防止および防音機能を含む第２のカバー２００と、第２のカバー２００の動きを制御する第２のカバー駆動ユニット２０１とを含む。

これら第１のカバー１００および第２のカバー２００は、上方のみからそれぞれチャック１５および２５の近傍を覆うものであってもよく、上下方向から、または前後あるいは左右方向からそれぞれのチャック１５および２５の近傍を覆うものであってもよい。

両端加工装置１は、さらに、第１のチャック１５の開閉、第２のチャック２５の開閉および移動ユニット８０の動作を含め、両端加工装置１の全体を制御する主制御ユニット７０を含む。主制御ユニット７０は、ＣＰＵおよびメモリを含むハードウェア資源を含み、プログラム（プログラム製品）７４に規定されたアルゴリズムにしたがって両端加工装置（加工システム）１を制御する。図面上に部分的にハッチングが施されたラインは主制御ユニット７０と各装置またはユニットとを接続し、コマンドを伝達する制御線７９である。

主制御ユニット７０は、ワーク供給ユニット５０を制御するワーク供給制御ユニット７１と、第１のチャック１５の開閉および主軸１４の回転を含めて、第１の旋回ユニット１９を制御する第１の旋回制御ユニット７２と、第１のツールホルダ３０に関係する制御を行う第１のホルダ制御ユニット７３と、カバー１００および２００の開閉を行うカバー開閉制御ユニット７５とを含む。主制御ユニット７０は、さらに、第２のチャック２５の開閉および主軸２４の回転を含めて、第２の旋回ユニット２９を制御する第２の旋回制御ユニット７６と、第２のツールホルダ４０に関係する制御を行う第２のホルダ制御ユニット７７と、移動ユニット８０により第２の旋回ユニット２９の位置を制御する位置制御ユニット７８とを含む。第１のホルダ制御ユニット７３は、後述するツールホルダ３０に搭載されたストッパによりワーク５の位置を２段階で確認する第１の位置確認機能７３ａおよび第２の位置確認機能７３ｂを含む。

両端加工装置１は、さらに、適当な圧縮空気源、たとえばコンプレッサ２から供給される圧縮空気を、エアーブローを必要とする装置またはユニットに供給する空気配管３を含む。エアーブローを行うユニットとしては、圧送ユニット５２、第１のツールホルダ３０、第２のツールホルダ４０が挙げられる。

図２および図３に、両端加工装置１の典型的な動きを示している。図２に示した両端加工装置１の第１の加工装置１０は、供給ユニット５０によりワーク５を、第１の旋回ユニット（第１の支持ユニット）１９の供給路１３に挿入した後に、エアーブローにより圧送し、供給路１３を介して圧送されたワーク５が第１のチャック１５から突き出た所定の位置で第１のツールホルダ３０に搭載されたストッパ３１により止められた状態を示している。第１のツールホルダ３０はホルダ移動ユニット３９により、加工位置に近いストッパ位置に移動している。

この両端加工装置１においては、供給ユニット５０が、軸線１２に沿って設けられた供給路１３に複数のワーク（ワークピース）５を順番に入れて圧送する。すなわち、供給路１３には複数のワーク５が一列に充填され、その状態で圧送される。その列の先頭のワーク５が第１のチャック１５から突き出たところでストッパ３１を用いて先頭のワーク５の位置を規定する。したがって、短尺のワーク５であっても、チャック１５と反対側から加工を行う位置に合致するように供給できる。複数のワーク５を次々と、主軸を貫通するような供給路１３を介して反対側のチャック１５に供給することが可能であり、チャック１５へ短尺のワークを短時間に連続して供給できる。供給ユニット５０は、複数のワーク５を供給路１３に詰め込まずに、加工が終了する都度１つのワーク５を供給路１３を介してチャック１５に供給してもよい。

主軸１４の長さに対して短尺で棒状のワーク５は、主軸１４に沿った供給路１３に複数のワーク５が詰め込まれることにより供給路１３を通してチャック１５に向かって供給される。複数のワーク５は、主軸１４よりも長い棒状のワークのように供給路１３の内部で一体になっておらず、分割されている。このため、主軸のチャックに対し反対側からフィーダ等により単にワークを操作してもワークのチャック１５に把持される位置を精度よく制御することが難しい。この加工システム１においては、供給路１３に詰め込まれたワーク５を後方（供給側）から入れてチャック１５の側でストッパに当てて止める。このため、供給路１３より長いワークや一体化されたワークでなく、短尺のワークであってもチャック１５で把持される位置を制御できる。

この加工システム１では、供給路１３においてエアーブローによりワーク５を圧送し、ストッパ３１に短尺のワーク５の一方の端（前端）５ａを当てて位置合わせする。この方式であれば、ストッパ３１に過度な力が作用することを防止できる。このため、機械的な強度低下、疲労などによるストッパ３１の精度の低下を抑制でき、長時間にわたり高精度で位置決めできる加工装置１を提供できる。したがって、両端加工装置１の第１の加工装置１０の側では、短尺のワーク５の前端５ａの側を精度よく加工できる。

この加工システム１および加工方法による処理（加工）が適した短尺のワーク５は、主軸１４の長さよりも短いワークであり、たとえば、数ｃｍ〜数１０ｃｍの範囲のワーク５である。ワーク５の長さは、たとえば、１ｃｍ以上、５０ｃｍ以下であり、２ｃｍ以上、４０ｃｍ以下であり、さらには、３ｃｍ以上、３０ｃｍ以下、または２５ｃｍ以下、２０ｃｍ以下、１５ｃｍ以下、１０ｃｍ以下であってもよい。

供給ユニット５０において、払い出しユニット５１は、マガジンに収納されている棒状のワーク５を１つ１つ順番に供給路１３の入り口にロードする。圧送ユニット５２は、供給路１３にワーク５を挿入するように伸びたロッド部５３と、ロッド部５３を前後に移動するユニット５４とを含む。ロッド部５３の前端５５が圧縮空気の吹出し口になっている。圧送ユニット５２は、先ず、ロッド部５３を用いてワーク５を所定の長さだけ供給路１３に挿入し、次に、ロッド部５３を後退させて、ロッド部５３の前端５５からエアーブローしてワーク５を圧送する。圧送することにより、供給路１３の内部で直にワーク５を押さなくても、ワーク５をチャック１５から突出させることができる。このため、供給路１３を複数のワーク５で満杯にしなくてもワーク５を、供給路１３を介してチャック１５に供給できる。供給路１３を複数のワーク５でほぼ満杯にする場合も同様の操作でワーク５をチャック１５から突出させることができる。

圧送ユニット５２は、たとえば、１００ｍｍのワーク５を供給路１３に挿入するときに、まず、１５０ｍｍだけロッド部５３を供給路１３に挿入することによりワーク５を貫通孔である供給路１３に完全に挿入する。次に、５０ｍｍだけロッド部５３を後退させて（引出して）、ロッド部５３の前端５５が供給路１３の内部にある状態で前端５５からエアーブローする。これらの工程により、ワーク５を供給路１３に確実に挿入でき、また、供給路１３の内部でエアーブローすることによりワーク５をチャック１５に向けて、より確実に圧送できる。

図２に示した両端加工装置１の第２の加工装置２０は、ワーク５が第２の旋回ユニット（第２の支持ユニット）２９のチャック２５に把持されて他端（後端）５ｂが加工された後、そのワーク５を、第２のチャック２５を通して第２のツールホルダ４０に搭載された圧送ユニット（ブローユニット）４１により排出路２３に圧送する状態を示している。第２のツールホルダ４０はホルダ移動ユニット４９により、加工位置に近いが、ワークブロー位置に移動している。

この両端加工装置１においては、軸線２２に沿って設けられた排出路２３を介して受領ユニット６０に加工済みのワーク５を圧送することによりワーク５を両端加工装置１から排出（アンロード）する。したがって、ワークブローするという１つのアクション（単純操作）で加工済みのワーク５を排出でき、排出に要する時間を短縮できる。さらに、第２のチャック２５の近傍にアンロード用の機器を配置する必要がなく、第２の旋回ユニット２９を前後方向に移動させやすい。ワーク５の排出は、第２の旋回ユニット２９のホームポジションである後方の第１の位置８１で行われる。このため、受領ユニット６０はその位置でワーク５を受け取ればよく、簡易な機構で受領ユニット６０を構成できる。

図３は、第２の旋回ユニット２９を移動ユニット８０により第２の位置８２に移動させて、ワーク５を第１の旋回ユニット１９のチャック１５から第２の旋回ユニット２９のチャック２５に持ち替える様子を示している。ワーク５を第２の旋回ユニット２９の第２のチャック２５に渡す前に、第１の旋回ユニット１９においては、前端５ａが加工された後にワーク５の位置決め処理を再度行い、ワーク５の位置を第２のチャック２５により把持されるのに適した状態にする。したがって、第２の加工装置２０においては、第２のチャック２５が、第２のチャック２５に把持されるとアクセスできなくなるワーク５の前端５ａを基準する位置でワーク５を把持できる。第２の加工装置２０においては、ワーク５の前端５ａを基準として第２のチャック２５で把持した状態でワーク５の後端５ｂを加工する。このため、ワーク５の両端５ａおよび５ｂと、ワーク５の全長とを含めた形状を極めて精度よく加工できる。

図４に、両端加工装置１の各部分（各ユニット）の動きをタイミングチャートにより示している。このタイミングチャートを参照しながら、各ユニットの構成および動きをさらに詳しく説明する。

時刻ｔ１に、両端加工装置１はワークＡの加工を開始する。まず、第１の加工装置１０がワークＡの前端（先端）５ａの加工を開始する。そのため、時刻ｔ１に、主制御ユニット７０のワーク供給制御ユニット７１は、払い出しユニット５１からワーク５を１つ払い出す。このワーク５は加工対象のワークＡであってもよい。通常の運用では供給路１３に複数のワーク５が滞在しており、事前に加工されて排出されたワーク５を補うものが払い出される。時刻ｔ１に、さらに、第１のホルダ制御ユニット７３が、第１のツールホルダ３０を第１のホルダ移動ユニット３９を用いてストップ位置に移動し、位置検出用のエアーの供給を開始する。

図５に、ストッパ位置に移動した状態の第１のツールホルダ３０を示している。第１のツールホルダ３０は、一方の端にストッパ３１を搭載し、ストッパ３１から後退した位置に加工用のツール（刃物）３２を搭載（保持）している。ストッパ３１は前端３３にワーク５と対峙する方向に気体（空気）を吹き出す検出孔３４を含む。ツールホルダ３０は、ストッパ３１の検出孔３４にエアーブロー用の空気を供給する配管３５と、配管３５を流れる空気の流量をモニタする流量センサー３６と、エアー流量によりワーク５の位置を検出する位置検出ユニット３７とを含む。 ストッパ３１にワーク５が当たることにより検出孔３４からの空気の吹出しが阻害されたことが流量センサー３６により検出される。位置検出ユニット３７は、流量センサー３６の検出結果により、ワーク５の前端５ａがストッパ３１の位置（たとえば後述する第１のクランプ位置Ｐ１）にあることを確認する信号を第１のホルダ制御ユニット７３に供給する。流量センサー３６および位置検出ユニット３７は第１のツールホルダ３０に搭載されていなくてもよいが、検出するタイミングの遅れが少ない範囲でストッパ３１に近い位置に配置されていることが望ましい。

流量センサー３６および位置検出ユニット３７を含む位置検出システム（位置確認装置）は、ストッパ３１から吹出すエアーの流量によりワーク５の位置を判断する。したがって、圧縮空気を用いた簡易な構成の位置検出システムであって、切削粉などによる目詰まりもなく信頼性が高い位置検出システムを提供できる。また、ワークの位置決めを行うストッパ３１自身でワーク５の位置を確認できる。このため、ストッパとセンサーとを入れ替えたりする必要はなく、ワーク５の供給に要する時間を短縮でき、最小限の時間で次の工程にシフトできる。さらに、ワーク５の位置精度も向上できるので加工作業の信頼性も向上する。

時刻ｔ１においては、ホルダ制御ユニット７３の第１の位置確認機能７３ａが、ストッパ３１の位置をワーク５の前端５ａを加工するための位置（第１のクランプ位置、第１の支持位置、第１のワーク位置）Ｐ１にセットする。たとえば、ワーク５の全長の１／３程度がチャック１５から突出した位置でワーク５を停止させる位置にストッパ３１の位置（第１のクランプ位置）Ｐ１をセットする。第１のクランプ位置Ｐ１は、ワーク５をチャック１５により把持して回転させたときの前端５ａの振れ量を小さくできる位置であることが望ましい。チャック１５からワーク５を突出させる量は加工の位置、量、加工用のツールにより決定でき、上記の値は例にすぎない。

ストッパ３１の準備が整うと、時刻ｔ２に、ワーク供給制御ユニット７１は圧送ユニット５２のロッド部５３を前進させて供給路１３にワーク５を挿入する。さらに、ワーク供給制御ユニット７１は、時刻ｔ３に、ロッド部５３を供給路１３内で若干後退させ、ブロー位置にセットしてロッド部５３の前端５５からワーク搬送用のエアーを吹き出してワーク５を圧送する。ワーク５が供給路１３の内部で圧送されることにより、供給路１３に滞在している複数のワーク５が次々と押され、ワークＡが第１のチャック１５から突出し、ストッパ３１に当たり、第１のクランプ位置Ｐ１でワークＡが止まる。

時刻ｔ３´にワークＡの前端５ａがストッパ３１に当たると、検出孔３４からの空気の吹出しが阻害されるので位置検出用エアーの流量が減り、位置検出ユニット３７によりワークＡの前端５ａが第１のクランプ位置Ｐ１に到達したことが確認される。

ワークＡの前端５ａが第１のクランプ位置Ｐ１に到達すると、第１の旋回制御ユニット７２が、時刻ｔ４に、第１のチャック１５によりワークＡを把持（クランプ）し、時刻ｔ５に、モーター１６を動かして第１の主軸（ヘッド）１４を回転させ、第１のチャック１５の回転を開始する。この際、ストッパ３１はワークＡから若干離れる方向に移動することが好ましい。時刻ｔ５に、カバー開閉制御ユニット７５がカバー駆動ユニット１０１を用いて第１のカバー１００を第１のチャック１５を覆うように動かし、加工用のエアーブローを開始する。

これらの準備が整うと、時刻ｔ６に、第１のホルダ制御ユニット７３が第１のツールホルダ３０を加工位置に動かし、第１のツールホルダ３０に保持されたツール３２によりワークＡの前端５ａの具体的な加工を開始する。ツール３２の一例は切削刃であり、ワークＡの前端５ａを切削加工する。

図６に、ツール３２によりワーク５の前端５ａを加工している様子を示している。ツールホルダ３０にツール３２とともにストッパ３１が搭載されている。したがって、ストッパ３１によりワーク５を位置決めしてから、ツール３２をワーク５の前端５ａにセットするためにツールホルダ３０を移動させる距離は極めて短い。ワーク５の前端５ａの位置を決めてからツール３２により加工を開始する時間（インターバル）を短縮できる。たとえば、ストッパ３１によりワーク５の位置決めをしてからツール３２により切削を開始するまでの時間を１秒以下にすることが十分に可能となる。また、ワーク５の供給の開始（時刻ｔ１）からワーク５の加工を開始（時刻ｔ６）するまでの時間を１秒から２秒程度にすることも十分に可能となる。ツール３２とストッパ３１とを別々に動かす機構も省略できるので、省スペース低コストの加工装置１を提供できる。

時刻ｔ７に加工が終了すると、カバー開閉制御ユニット７５は第１のカバー１００を開き、加工用のエアーブローを停止する。また、第１の旋回制御ユニット７２が第１のチャック１５の旋回を停止し、ワークＡをアンクランプする。さらに、第１のホルダ制御ユニット７３が第１のツールホルダ３０を再度、ストップ位置に移動する。この際、第１のホルダ制御ユニット７３の第２の位置確認機能７３ｂがストッパ３１の位置を、ワーク５の前端５ａが、ワーク５を第２のチャック２５が把持（クランプ）する第２のクランプ位置（第２の支持位置、第２のワーク位置）Ｐ２にセットする。さらに、ワーク供給制御ユニット７１が圧送ユニット５２を用いて圧送用のエアーを供給路１３に供給する。これにより、加工が終了したワークＡは、その前端５ａが第２のクランプ位置Ｐ２にセットされたストッパ３１に当たるまで第１のチャック１５から押し出される。

図７に、ツールホルダ３０のストッパ３１を第２のクランプ位置Ｐ２にセットした状態を示している。加工が終了したワーク５の位置を第２のチャック２５に把持されるように第１のチャック１５からさらに突き出させた状態で停止できる。時刻ｔ７´にワークＡの前端５ａがストッパ３１に当たると、検出孔３４からの空気の吹出しが阻害される。このため、位置検出用エアーの流量が減り、位置検出ユニット３７によりワークＡの加工済みの前端５ａが第２のクランプ位置Ｐ２に到達したことが確認される。たとえば、ワーク５の全長の２／３程度が第１のチャック１５から突出した状態でワーク５を停止できる位置Ｐ２に、ストッパ３１の位置をセットする。この第２のクランプ位置Ｐ２は、ワーク５を第２のチャック２５により把持して回転させたときの後端５ｂの振れ量を小さくできる位置であることが望ましい。

ワークＡの位置が確認されると、時刻ｔ８に、第１の旋回制御ユニット７２が第１のチャック１５によりワークＡを再度把持（クランプ）する。時刻ｔ９に、ホルダ制御ユニット７３は第１のツールホルダ３０をホーム位置に退避させ、位置検出用エアーを停止する。また、ワーク供給制御ユニット７１は、圧送ユニット５２をホームポジションに戻し、次のワーク５を供給するための準備を開始する。

時刻ｔ１０に、位置制御ユニット７８は、移動ユニット８０を動かして、第２の旋回ユニット２９を第１の位置８１から第２の位置８２に移動し（前進させ）、第２のチャック２５を第１のチャック１５に接近させる。時刻ｔ１１に、第１の旋回制御ユニット７２が第１のチャック１５をアンクランプし、第２の旋回制御ユニット７６が第２のチャック２５をクランプする。これにより、ワークＡが第１の旋回ユニット１９から第２の旋回ユニット２９に渡される。すなわち、ワークＡが第１のチャック１５から第２のチャック２５に持ち替えられる。第１の加工装置１０によるワークＡの前端５ａの加工が終了し、第２の加工装置２０によるワークＡの後端５ｂの加工が開始する。

図８に、ワーク５が第１の旋回ユニット１９から第２の旋回ユニット２９に持ち替えられる状態を示している。ワーク５は、前端５ａが第１のチャック１５により第２のクランプ位置Ｐ２に設定された状態で、第２のチャック２５により把持される。したがって、第２のチャック２５に把持されたワーク５は、第２のチャック２５の内部に収まるワーク５の前端５ａを基準として位置決めされている。この状態で第２のチャック２５にクランプされたワーク５の後端５ｂを加工することにより、ワーク５の後端５ｂを、前端５ａを基準として加工できる。前端５ａに対して後端５ｂの長さを精度よく管理できるので、ワーク５の全長を非常に小さな公差で管理できる。

第２のチャック２５によりワークＡを把持すると、時刻ｔ１２に、位置制御ユニット７８は、移動ユニット８０を後退させて、第２の旋回ユニット２９をホームポジションの第１の位置８１に戻す。時刻ｔ１３に、第２の旋回制御ユニット７６がモーター２６を動かして主軸（ヘッド）２４を回転させ、第２のチャック２５の回転を開始する。同時に、カバー開閉制御ユニット７５がカバー駆動ユニット２０１を用いて第２のカバー２００で第２のチャック２５を覆うように動かし、さらに、加工用のエアーブローを開始する。

加工の準備が整うと、時刻ｔ１４に、第２のホルダ制御ユニット７７が第２のツールホルダ４０を第２のホルダ移動ユニット４９により加工位置に移動し、ワークＡの後端５ｂの加工を開始する。

図９に、加工位置に移動した状態の第２のツールホルダ４０を示している。第２のツールホルダ４０は、一方の端にブローユニット４１を搭載し、ブローユニット４１から後退した位置に加工用のツール（刃物）４２を搭載（保持）している。ブローユニット４１は前端４３にワーク５と対峙する方向に気体（空気）を吹き出す孔（吹出し孔）４４を含む。ツールホルダ４０は、ブローユニット４１にエアーブロー用の空気を供給する配管４５と、エアーブローをオンオフする弁４６とを含む。

第２のツールホルダ４０に搭載されているツール４２はたとえば切削刃であり、ワークＡの後端５ｂを切削加工できる。第２のチャック２５により把持されたワークＡは、前端５ａを基準に位置決めされている。このため、ワークＡの後端５ｂをツール４２により切削加工する際の公差が小さく、精度の高い形状を備えたワーク５を製造できる。 時刻ｔ１５にワークＡの後端５ｂの加工が終了すると、カバー開閉制御ユニット７５は第２のカバー２００を開き、加工用のエアーブローを停止する。また、第２の旋回制御ユニット７６が第２のチャック２５の旋回を停止し、ワークＡをアンクランプする。第２のホルダ制御ユニット７７が第２のツールホルダ４０をブロー位置に移動し、時刻ｔ１６にブローユニット４１に排出用のエアーを供給してエアーを噴出する。このエアーブローにより、時刻ｔ１７に両端が加工されたワークＡが受領ユニット６０に排出され、ワークＡの加工は終了する。

図１０に、ブロー位置に移動した状態の第２のツールホルダ４０を示している。また、図１１に、ブローユニット４１により加工済みのワークＡを第２のチャック２５から排出路２３に圧送した状態を示している。図１０に示すように、第２のツールホルダ４０のブローユニット４１の前端４３がワークＡの後端５ｂにセットされ、ブローユニット４１から排出用のエアー４７が吹き出される。エアー４７により、ワークＡは第２のチャック２５から排出路２３に圧送され、さらに、受領ユニット６０へ送られる。第２のツールホルダ４０にツール４２とともにブローユニット４１が搭載されている。したがって、ツール４２による加工が終了してから、ブローユニット４１をブロー位置にセットするまでにツールホルダ４０を移動する距離は短く、短時間で、たとえば１秒以下でブローを行い、加工済みのワーク５を排出できる。

以上に説明したように、両端加工装置１においては、ワーク５の両端５ａおよび５ｂの加工を第１の加工装置１０および第２の加工装置２０により連続して行うことができる。このため、１つのワーク５の両端加工を、短時間で、たとえば、１０秒以下で行うことができる。さらに、図４に示すように、第１の加工装置１０における処理と、第２の加工装置２０における処理は、一部を並列して行うことが可能である。たとえば、第２の加工装置２０においてワークＡの後端５ｂの切削加工を開始する時刻ｔ１４に、第１の加工装置１０においては、ワーク５の供給を開始し、次のワークＢの加工を開始できる。したがって、両端加工装置１は、第１の加工装置１０と第２の加工装置２０とによりワーク５をパイプラインで加工することができ、実質的な１つのワーク５に要する加工時間（タクトタイム）をさらに短縮できる。たとえば、両端加工されたワーク５を５秒以下の間隔で排出させることも可能となる。

図１２に、両端加工装置１を用いてワーク５の両端５ａおよび５ｂが加工して製品を製造する方法をフローチャートにより示している。製品の一例はシャフト、パイプなどの円筒状あるいは棒状の部品である。まず、ステップ３０１において、供給ユニット５０がワーク５を第１の旋回ユニット１９の供給路１３に供給した後に、エアーブローによりワーク５を、供給路１３を介して圧送する。ステップ３０２において、位置検出用の空気を吹き出し、位置検出機能を備えたストッパ３１により、供給路１３を圧送されてきたワーク５を第１のクランプ位置Ｐ１で止める。ステップ３０３で、第１の加工装置１０は、第１のチャック１５によりワーク５をクランプ（把持）し、ステップ３０４で、ワーク５の先端５ａをツールホルダ３０のツールにより加工する。

次に、ステップ３０５で、第１のチャック１５はワーク５をアンクランプし、ステップ３０６で、供給ユニット５０の圧送ユニット５２がワーク５をエアーブローにより再び圧送する。ステップ３０７で、ワーク５を、位置検出機能を備えたストッパ３１により第２のクランプ位置Ｐ２で止める。ステップ３０８で、再び第１のチャック１５でワーク５をクランプする。

先端５ａの加工が終了したワーク５を再び圧送するステップ３０５〜３０８と前後して、または並列して、ステップ３０９において、移動ユニット８０が第２の旋回ユニット２１を、ワーク５を第２のチャック２５により把持できる第２の位置８２へ移動する。ステップ３１０において、ワーク５を第１のチャック１５から第２のチャック２５に持ち替える。その後、ステップ３１１において、移動ユニット８０が第２の旋回ユニット２１を第１の位置８１へ戻す。ステップ３１２で、第２の加工装置２０は、第２のチャック２５にクランプされたワーク５の後端５ｂを、第２のツールホルダ４０のツールにより加工する。

その後、ステップ３１３で、第２のツールホルダ４０をブロー位置に動かし、ブローユニット４１から空気を吹き出して両端加工済みのワーク５を、排出路２３を介して排出する。これらのステップを含む製造方法（加工方法）に従って両端加工装置１を制御するプログラム（プログラム製品）７４を、記録媒体に記録して提供したり、コンピュータネットワークを介して提供できる。

なお、上記に示した加工に用いられるツールの形状は一例であり、ワーク５が加工される形状は任意である。上記の加工システム１においては、移動ユニット８０が第２の加工装置２０の第２の旋回ユニット２９を移動しているが、第１の加工装置１０の第１の旋回ユニット１９を移動してもよく、双方を移動してもよい。いずれを動かすかは、ワーク供給ユニット５０と第１の旋回ユニット１９との接続関係、ワーク受領ユニット６０と第２の旋回ユニット２９との接続関係を考慮して決定できる。上記においては第１の加工装置１０における処理時間の方が第２の加工装置２０における処理時間より長い。したがって、上記の加工システム１においては、第２の旋回ユニット２９を移動させた方が両端加工装置１全体としての構成を簡易化でき、処理時間（加工時間、製造時間）を短縮しやすい。

Claims (10)

1. 短尺で棒状のワークを加工する第１の加工装置を有する加工システムであって、
   前記第１の加工装置は、ワークを把持して旋回させる第１の旋回ユニットと、
   前記第１の旋回ユニットの第１の主軸を貫通するように前記第１の主軸の軸線に沿って設けられた供給路と、
   前記供給路を介して供給されたワークを把持する第１のチャックと、
   前記第１のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第１のツールホルダとを含み、
   当該加工システムは、前記供給路へ、前記第１の主軸の前記第１のチャックと反対側から、ワークを供給して圧送する供給ユニットを有し、
   前記第１のツールホルダは、前記供給路を圧送されたワークを前記第１のチャックから突き出た所定の位置で止めるストッパを含む、加工システム。
2. 請求項１において、
   前記ストッパは、ワークと対峙する方向に気体を吹き出す検出孔を含み、
   さらに、前記ストッパにワークが当たると前記検出孔からの空気の吹出しが阻害されることによりワークの位置を検出する検出ユニットを含む、加工システム。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の加工装置で加工されたワークをさらに加工する第２の加工装置を有し、
   前記第２の加工装置は、前記第１のチャックと対峙する位置に第２のチャックを保持する第２の旋回ユニットと、
   前記第２のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第２のツールホルダとを含み、
   当該加工システムは、さらに、前記第１の旋回ユニットおよび前記第２の旋回ユニットの少なくとも一方の位置を、前記第２のチャックが前記第１のチャックから離れた第１の位置、および前記第２のチャックが前記第１のチャックに近づいて前記第１のチャックに把持されたワークを把持する第２の位置に相対的に移動する移動ユニットを有する、加工システム。
4. 請求項３において、
   前記第２の加工装置は、前記第２の旋回ユニットの第２の主軸を貫通し、前記第２のチャックから前記第２の主軸の軸線に沿って加工済みのワークを排出する排出路を含み、
   前記第２のツールホルダは、前記第２のチャックを通してワークを前記排出路へ圧送するブローユニットを含む、加工システム。
5. 請求項３または４において、
   前記第１のチャックの開閉、前記第２のチャックの開閉および前記移動ユニットの移動を制御する機能を含む制御ユニットを有し、
   前記制御ユニットは、前記第１のチャックにより把持されるワークの位置を、前記ストッパにより、前記第１のツールホルダに保持されたツールにより加工される第１のクランプ位置から、前記第１のクランプ位置からさらに突き出た位置であって、前記第１のチャックから前記第２のチャックに持ち替えるための第２のクランプ位置に変える機能を含む、加工システム。
6. 加工システムにより短尺で棒状のワークを加工する方法であって、
   前記加工システムは、第１の主軸を貫通するように前記第１の主軸の軸線に沿って設けられた供給路を介して供給されたワークを第１のチャックにより把持する第１の旋回ユニット、および前記第１のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第１のツールホルダを含む第１の加工装置と、
   前記供給路に前記第１の主軸の前記第１のチャックと反対側からワークを供給する供給ユニットとを有し、
   当該方法は、
   前記供給ユニットがワークを前記供給路内で圧送することと、
   前記供給路を圧送されたワークを、前記第１のチャックから突き出た所定の位置で前記第１のツールホルダに搭載されたストッパで止めることと、
   前記第１のツールホルダが保持するツールで前記第１のチャックにより把持されたワークを加工することとを有する、方法。
7. 請求項６において、
   前記ストッパは、ワークと対峙する方向に気体を吹き出す検出孔を含み、
   当該方法は、
   さらに、前記ストッパにワークが当たり前記検出孔からの空気の吹出しが阻害されることによりワークの位置を確認することを有する、方法。
8. 請求項６または７において、
   前記加工システムは、前記第１の加工装置で加工されたワークをさらに加工する第２の加工装置を有し、
   前記第２の加工装置は、前記第１のチャックと対峙する位置に第２のチャックを保持する第２の旋回ユニットと、前記第２のチャックにより把持されたワークを加工するツールを保持する第２のツールホルダとを含み、
   前記加工システムは、前記第１の旋回ユニットおよび前記第２の旋回ユニットの少なくとも一方の位置を移動する移動ユニットをさらに有し、
   当該方法は、
   前記移動ユニットが、前記第１の旋回ユニットおよび前記第２の旋回ユニットの相対的な位置を、前記第２のチャックが前記第１のチャックから離れた第１の位置から、前記第２のチャックが前記第１のチャックに近づいて前記第１のチャックに把持されたワークを把持する第２の位置へ移動することと、
   前記第１のチャックから前記第２のチャックにワークを持ち替えることと、
   前記移動ユニットが、前記第１の旋回ユニットおよび前記第２の旋回ユニットの相対的な位置を前記第２の位置から前記第１の位置へ移動することと、
   前記第２のツールホルダに保持されたツールにより前記第２のチャックにより把持されたワークを加工することとをさらに有する、方法。
9. 請求項８において、
   前記第２の加工装置は、前記第２の旋回ユニットの第２の主軸を貫通し、前記第２のチャックから前記第２の主軸の軸線に沿って加工済みのワークを排出する排出路を含み、
   当該方法は、
   前記第２のツールホルダに搭載されたブローユニットが、加工済みのワークを前記第２のチャックを通して前記排出路へ圧送することをさらに有する、方法。
10. 請求項８または９において、
    当該方法は、
    さらに、前記第１のチャックがワークを保持する位置を、前記第１のツールホルダに保持されたツールによりワークが加工される第１のクランプ位置から、前記第１のクランプ位置からさらに突き出た位置であって、前記第１のチャックから前記第２のチャックに持ち替えられる第２のクランプ位置に変えることをさらに有する、方法。

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