JPWO2017135403A1 - 工作機械及びその工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

構造及び制御を複雑にすることおよび加工に依存することなく、簡単な構造と制御によって、主軸を任意の範囲で移動させ、係合手段に対する悪影響を防止しながら加工を行うことができる工作機械およびその工作機械の制御装置を提供すること。
ワークを開閉自在に保持する主軸（１１０）を、軸線方向に移動自在にベッド（１６１）上に設け、主軸（１１０）が、ワークから所定の製品を加工する毎に、ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置でワークの保持を行うように制御され、主軸（１１０）の移動に伴って係合位置が可変する係合手段（１６５）、（１６２）、（１６４）を、主軸（１１０）とベッド（１６１）との間に設け、ワークから連続的に製品の加工を実行し、主軸（１１０）の加工移動に応じて係合手段（１６５）、（１６２）、（１６４）が各々異なる係合範囲で係合するように、保持位置が製品の加工毎に設定される工作機械（１００）とその制御装置（１８０）。

Description

本発明は、ワークの加工を行う工作機械及びその工作機械の制御装置に関する。

従来、ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械が知られている。
ところが、前記ワークから所定の製品を複数生産する場合、主軸が、軸線方向の所定の範囲で往復運動することによって、前記係合手段の係合箇所が、局部的に摩耗してしまう虞がある。
一方、特許文献１のように、主軸に保持されたワークを加工する工具を保持した刃物台と、前記刃物台を主軸と同じ方向に移動自在に支持するベッドと、前記ベッド上に支持され前記主軸に対して直交方向へ移動する主往復台と、前記刃物台を支持するとともに前記主往復台と同じ方向へ移動する副往復台と、前記主往復台を前記主軸に対して直交方向へ駆動させる主ボールねじ機構と、前記副往復台を前記主軸に対して直交方向へ駆動させる副ボールねじ機構とを備え、刃物台の前記主軸に対して直交方向への移動を、主往復台と副往復台との組み合わせによって行い、主往復台および副往復台の位置を相対的に変化させ、主ボールねじ機構および副ボールねじ機構あるいはこれに関連する摺動手段などの係合手段の局部的な摩耗を防止する数値制御旋盤が知られている。

特許第２５０６２０９号公報（請求項１、図１参照）

しかしながら、前記刃物台の移動に適用した前記主ボールねじ機構および副ボールねじ機構を、主軸の移動に適用すると、前記主軸に関する構造及び制御が、複雑になってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、加工に依存することなく、簡単な構造と制御によって、主軸を任意の範囲で移動させ、係合手段に対する悪影響を防止しながら加工を行うことができる工作機械およびその工作機械の制御装置を提供することである。

本請求項１に係る発明は、ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械であって、前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が各々異なる係合範囲で係合するように、前記保持位置が製品の加工毎に設定されることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された工作機械の構成に加えて、前記主軸が、前記製品の加工毎に、前記ワークの先端側に前進し、前記ワークの保持を行うように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された工作機械の構成に加えて、前記主軸が、前記ワークの保持を解除した状態で前記移動しているとき、前記ワークの加工を行う工具が、ストッパとして前記ワークの先端と当接することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された工作機械の構成に加えて、前記主軸の軸方向への移動を駆動する駆動手段が、前記係合手段として、前記主軸側に一体に設けられたナットと、前記ベッド側に設けられるねじ軸とを有したボールねじ機構からなり、前記保持位置が、前記ねじ軸の各々異なる互いに重複しない範囲で前記ナットが、移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に定められることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された工作機械の構成に加えて、前記ベッドに対する前記主軸の移動をガイドする摺動ガイド手段が、前記係合手段として、前記主軸側に一体に設けられた摺動部と、前記ベッド側に設けられたレールとを備えて構成され、前記摺動部が、前記レール上を前記主軸と一体的に摺動し、前記保持位置が、前記レールの各々異なる互いに重複しない範囲で前記摺動部が、移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に定められることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載された工作機械の構成に加えて、前記主軸を支持する主軸台を前記ワークの加工を行う工具を保持する刃物台に対して前記軸方向に振動させる振動手段を備え、前記振動させながら前記ワークの加工を実行する構成であることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項７に係る発明は、ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械の制御装置であって、前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が各々異なる係合範囲で係合するように、前記保持位置を製品の加工毎に設定することにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項８に係る発明は、ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械であって、前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が任意の係合範囲で係合するように、前記保持位置が製品の加工毎に前記係合範囲の状態変化に基づいて設定されることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項９に係る発明は、請求項８に記載された工作機械の構成に加えて、前記係合範囲の状態変化が、前記係合範囲の各々におけるワークの加工回数の変化であることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項１０に係る発明は、請求項８または請求項９に記載された工作機械の構成に加えて、前記係合範囲の状態変化が、前記係合範囲の各々における予圧の変化であることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項１１に係る発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれか１つに記載された工作機械の構成に加えて、前記係合範囲の状態変化に基づいて変更された所定の係合範囲が、前記加工移動に応じて係合する係合範囲から除外されることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項１２に係る発明は、ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械の制御装置であって、前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が任意の係合範囲で係合するように、前記保持位置を製品の加工毎に前記係合範囲の状態変化に基づいて設定することにより、前述した課題を解決するものである。

本発明の工作機械、工作機械の制御装置によれば、主軸によるワークの把持を解除して、主軸を製品の加工毎に、設定された保持位置に移動させることによって、加工に依存することなく、簡単な構造と制御によって、主軸を任意の範囲で移動させ、係合手段に対する悪影響を防止しながら加工を行うことができる。

本発明の一実施例である工作機械の概略を示す図。 本発明の一実施例である工作機械の主軸台、Ｚ軸方向送り機構の周辺を示す斜視図。 １つ目のワークの加工を開始する時の状態を示す概略側面図。 １つ目のワークの加工を終了した時の状態を示す概略側面図。 ２つ目のワークの加工を開始する時の状態を示す概略側面図。 ２つ目のワークの加工を終了した時の状態を示す概略側面図。 本発明の一実施例である工作機械の制御部と係合手段との制御動作を示す図。 本発明の制御部にカウント手段を使用した際の制御フローチャート。 本発明の制御部に予圧検知手段を使用した際の制御フローチャートの第１例。 本発明の制御部に予圧検知手段を使用した際の制御フローチャートの第２例。 本発明の制御部にカウント手段および予圧検知手段を使用した際の制御フローチャート。

本発明の工作機械及びその工作機械の制御装置は、主軸が、互いに別々の前記製品の加工の際に、設定された保持位置に移動して、ワークの保持を行い、前記加工移動を行う構成であることにより、加工に依存することなく、簡単な構造と制御によって、主軸を任意の範囲で移動させ、係合手段に対する悪影響を防止しながら加工を行うものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

図１は、本発明の一実施例である制御装置１８０を備えた工作機械１００の概略を示す図である。
工作機械１００は、主軸１１０と、刃物台１３０Ａとを備えている。
主軸１１０の先端には、主軸チャック１２０が設けられている。
主軸チャック１２０を介して主軸１１０に材料Ｂがワークとして保持され、主軸１１０は、材料Ｂを開閉自在に保持するワーク保持手段として構成されている。
主軸１１０は、図示しない主軸モータの動力によって回転駆動されるように主軸台１１０Ａに支持されている。
前記主軸モータとして主軸台１１０Ａ内において、主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に形成される従来公知のビルトインモータ等が考えられる。

図２に示すように、主軸台１１０Ａは、工作機械１００のベッド側に、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向となるＺ軸方向に移動自在に搭載されている。
主軸１１０は、主軸台１１０ＡのＺ軸方向送り機構１６０による前記Ｚ軸方向への移動によって、主軸台１１０Ａを介して前記Ｚ軸方向に移動する。
Ｚ軸方向送り機構１６０は、主軸１１０をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構を構成している。

Ｚ軸方向送り機構１６０は、前記ベッド等のＺ軸方向送り機構１６０の固定側と一体的なベース１６１と、ベース１６１に設けられたＺ軸方向に延びるＺ軸方向ガイドレール１６２とを備えている。
Ｚ軸方向ガイドレール１６２に、Ｚ軸方向ガイドブロック１６４を介してＺ軸方向送りテーブル１６３がＺ軸方向にスライド自在に支持されている。
Ｚ軸方向ガイドレール１６２およびＺ軸方向ガイドブロック１６４は、ベッドに対する主軸１１０のＺ軸方向への摺動をガイドする摺動ガイド手段を構成し、このうち、Ｚ軸方向ガイドレール１６２が摺動ガイド手段のベッド側に設けられたレールを構成し、Ｚ軸方向ガイドブロック１６４が摺動ガイド手段の主軸側に一体に設けられた摺動部を構成する。

Ｚ軸方向送りテーブル１６３側にボールねじ機構１６５のナット１６５ａが設けられ、ベース１６１側にボールねじ機構１６５のねじ軸１６５ｂおよびこのねじ軸１６５ｂを回転駆動させるモータの一例であるサーボモータ１６５ｃが設けられている。
このボールねじ機構１６５は、主軸１１０のＺ軸方向への移動を駆動する駆動手段を構成している。
前記駆動手段および摺動ガイド手段は、主軸１１０のＺ軸方向への移動に伴って係合位置が可変する係合手段を構成している。

Ｚ軸方向送りテーブル１６３に主軸台１１０Ａが搭載され、サーボモータ１６５ｃの駆動によってねじ軸１６５ｂが回転し、このねじ軸１６５ｂの回転によってナット１６５ａがねじ軸１６５ｂに沿ってＺ軸方向に移動することにより、Ｚ軸方向送りテーブル１６３が、Ｚ軸方向に移動駆動される。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３の移動によって主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０のＺ軸方向への移動が行われる。
ベース１６１に一体的にガイドブッシュ台１６８が設けられている。
ガイドブッシュ台１６８には、主軸１１０からＺ軸方向に送られてくる材料Ｂをガイドするガイドブッシュ１４０が設けられている。

刃物台１３０Ａには、材料Ｂを旋削加工するバイト等の切削工具１３０が装着されている。
刃物台１３０Ａは、ガイドブッシュ台１６８に、Ｘ軸方向送り機構１５０及びＹ軸方向送り機構１７０によって、前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向と、前記Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向とに移動自在に設けられている。
Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構１７０とによって、刃物台１３０Ａを主軸１１０に対して前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる刃物台移動機構が構成されている。

Ｙ軸方向送り機構１７０は、Ｙ軸方向送り機構１７０の固定側となるガイドブッシュ台１６８と、ガイドブッシュ台１６８に設けられたＹ軸方向に延びるＹ軸方向ガイドレール１７２とを備えている。
Ｙ軸方向ガイドレール１７２に、Ｙ軸方向ガイドブロック１７４を介してＹ軸方向送りテーブル１７３がＹ軸方向にスライド自在に支持されている。

Ｘ軸方向送り機構１５０は、Ｘ軸方向送り機構１５０の固定側となるＹ軸方向送りテーブル１７３と、Ｙ軸方向送りテーブル１７３に設けられたＸ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１５２とを備えている。
Ｘ軸方向ガイドレール１５２に、Ｘ軸方向ガイドブロック１５４を介してＸ軸方向送りテーブル１５３がＸ軸方向にスライド自在に支持されている。

Ｘ軸方向送りテーブル１５３側にボールねじ機構１５５のナット１５５ａが設けられ、Ｙ軸方向送りテーブル１７３側にボールねじ機構１５５のねじ軸１５５ｂおよびこのねじ軸１５５ｂを回転駆動させるサーボモータ１５５ｃが設けられている。
サーボモータ１５５ｃの駆動によってＸ軸方向送りテーブル１５３が、Ｘ軸方向に移動駆動される。

なお、Ｙ軸方向送りテーブル１７３は、Ｙ軸方向送りテーブル１７３側とガイドブッシュ台１６８側との間に設けられるボールねじ機構によってＹ軸方向に移動駆動される。
刃物台１３０Ａは、Ｘ軸方向送りテーブル１５３の移動駆動によってＸ軸方向に、Ｙ軸方向送りテーブル１７３の移動駆動によってＹ軸方向に移動する。

なお、図１においては、Ｘ軸方向送り機構１５０が、Ｙ軸方向送り機構１７０を介してガイドブッシュ台１６８に搭載され、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に刃物台１３０Ａが搭載されているが、Ｙ軸方向送り機構１７０を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してガイドブッシュ台１６８側に搭載し、Ｙ軸方向送り機構側に刃物台１３０Ａを搭載してもよい。

前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構１７０）と前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）とが協動し、Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構１７０によるＸ軸方向とＹ軸方向への刃物台１３０Ａの移動と、Ｚ軸方向送り機構１６０による主軸台１１０Ａ（主軸１１０）のＺ軸方向への移動によって、刃物台１３０Ａに装着されている切削工具１３０は、材料Ｂに対して相対的に任意の加工送り方向に送られる。

前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）と前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構１７０）とから構成される送り手段により、切削工具１３０を、材料Ｂに対して相対的に任意の加工送り方向に送ることによって、材料Ｂは、前記切削工具１３０により任意の形状の製品Ｗに切削加工される。
所定形状の製品Ｗを切削加工する際、主軸台１１０Ａは、製品Ｗの加工に伴い、Ｚ軸方向に加工移動する。

なお、本実施形態においては、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構１７０、Ｚ軸方向送り機構１６０は、ボールねじ機構１５５、１６５によって駆動されるように構成されているが、従来公知のリニアサーボモータによる駆動等とすることもできる。

本実施形態においては、材料Ｂと切削工具１３０とを相対的に回転させる回転手段が、前記ビルトインモータ等の前記主軸モータによって構成され、材料Ｂと切削工具１３０との相対回転は、主軸１１０の回転駆動によって行われる。
本実施例では、切削工具１３０に対して材料Ｂを回転させる構成としたが、材料Ｂに対して切削工具１３０を回転させる構成としてもよい。
この場合、切削工具１３０としてドリル等の回転工具が考えられる。
主軸１１０の回転、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構１７０は、制御装置１８０が有する制御部１８１によって駆動制御される。

図３は、主軸チャック１２０が把持した材料Ｂから１つ目の製品Ｗの切削加工開始状態を示している。
この図３に示すねじ軸１６５ｂに対するナット１６５ａの位置から、制御部１８１が、主軸１１０を回転させるとともに、前記加工移動に対応するように、サーボモータ１６５ｃによりねじ軸１６５ｂを回転させて主軸台１１０ＡをＺ軸方向へ前進させ、１つ目の製品Ｗの切削加工を実行する。
前進する材料Ｂは、工具の手前に設置されたガイドブッシュ１４０にガイドされながら切削工具１３０により製品Ｗとして切削される。
このとき、Ｚ軸方向ガイドブロック１６４は、Ｚ軸方向ガイドレール１６２の上を摺動し、ナット１６５ａは、Ｚ軸方向へ前進する。
なお、工具の近傍にガイドブッシュ１４０を設置したが、ガイドブッシュ１４０がない構成でもよい。

製品Ｗの切削加工の後、図４に示すナット１６５ａの位置で、制御部１８１が、ねじ軸１６５ｂの回転を停止させて主軸台１１０ＡのＺ軸方向への移動を停止させる。
切削工具１３０として突っ切りバイト１３１を選択して突っ切り加工を実行し、材料Ｂから製品Ｗを突っ切って分離して１つ目の製品Ｗの加工が完了する。

続けて同じ材料Ｂから２つ目の製品Ｗの加工をする場合、制御部１８１が、主軸チャック１２０を開状態にして材料Ｂの保持を解除してねじ軸１６５ｂを回転させて主軸台１１０Ａを、Ｚ軸方向へ一例としてナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合範囲におけるＺ軸方向の長さＬ１だけ前進した保持位置に移動させる。
なお、材料Ｂが主軸１１０の後側に設けられた図示しないバーフィーダーから供給される構成である場合、このバーフィーダーの押し棒によりフィンガーチャックを介して材料Ｂが前方へ押されるため、突っ切りバイト１３１を材料Ｂの先端と当接させることにより、突っ切りバイト１３１が、ストッパとして材料Ｂの先端と当接し、材料ＢはＺ軸方向に位置決めされて移動せず、主軸１１０だけを前進させることができる。

図５に示すように、制御部１８１が、所定の切削工具１３０を選択するとともに、図４のナット１６５ａの位置から長さＬ１だけ前進した保持位置で主軸チャック１２０を閉状態にして、主軸１１０によって材料Ｂを保持し、ねじ軸１６５ｂを回転させて主軸台１１０Ａを、前記保持位置から前記加工移動に対応するようにＺ軸方向へ移動させながら、２つ目の製品Ｗの切削加工を実行する。
つまり、本実施例では、１本の棒状の材料Ｂから連続して複数の製品を互いに別々の製品Ｗとして加工を行う際に、主軸１１０の加工移動に応じて、前の製品の加工が終了したときの主軸１１０の位置から長さＬ１だけ前進した位置に、主軸１１０の保持位置が定められている。
製品Ｗの切削加工の後、図６に示すナット１６５ａの位置で、制御部１８１が、ねじ軸１６５ｂの回転を停止させて主軸台１１０ＡのＺ軸方向への移動を停止させる。
切削工具１３０として突っ切りバイト１３１を選択して、製品Ｗの突っ切り加工を実行し、２つ目の製品Ｗの加工が完了する。

さらに続けて同じ材料Ｂから製品Ｗを加工する場合、上述した動作を主軸１１０が前記加工移動を行うことができない位置にナット１６５ａが移動するまで繰り返した後、ナット１６５ａを図３に示す初期位置に後退移動させ、改めて上述した動作を繰り返す。
これにより、製品Ｗの加工毎に、ナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合箇所が、互いに重複しないように、ねじ軸１６５ｂ上のナット１６５ａの可動範囲内において分散されるため、ねじ軸１６５ｂ上における偏摩耗等を防止することができる。
同様に、製品Ｗの加工毎にＺ軸方向ガイドブロック１６４とＺ軸方向ガイドレール１６２との摺動箇所が、互いに重複しないように、Ｚ軸方向ガイドレール１６２上のＺ軸方向ガイドブロック１６４の可動範囲内において分散されてＺ軸方向ガイドレール１６２上における偏摩耗等を防止することができる。

各製品Ｗの加工毎に、主軸チャック１２０が開状態で主軸台１１０ＡがＺ軸方向へ前進する前進距離を、ナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合範囲における製品１つを加工する際のＺ軸方向の長さＬ１として前記保持位置を設定したが、前記前進距離をこの長さＬ１より長く又は短くして前記保持位置を設定することもできる。
前記前進距離を長さＬ１より短くした場合、製品の加工毎にナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合箇所が、部分的に重複した状態で前記可動範囲内において分散され、ねじ軸１６５ｂ上における偏摩耗等を防止することができる。

なお、製品Ｗの加工毎に、ナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合箇所が完全に同一とならず、部分的に重複してもねじ軸１６５ｂの異なる係合範囲で係合（螺合）すれば、主軸台１１０Ａを、材料Ｂの基端側に向かって後退させて前記保持位置を設定してもよい。
他方、前記前進距離をこの長さＬ１より長くした場合、製品の加工毎にナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合箇所が前記可動範囲内において、より確実に重複が防止されて分散され、ねじ軸１６５ｂ上における著しい偏摩耗を防止することができる。
すなわち、材料Ｂから所定の製品Ｗを加工する毎に、ねじ軸１６５ｂの各々異なる互いに重複しない範囲でナット１６５ａが移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に、主軸１１０の前記保持位置が各々定められていればよい。

また、前記前進距離を、Ｚ軸方向ガイドブロック１６４とＺ軸方向ガイドレール１６２との接触範囲におけるＺ軸方向の長さＬ２として前記保持位置を設定することもできる。
なお、前記前進距離を長さＬ２より長く又は短くして前記保持位置を設定、あるいは製品Ｗの加工毎に、Ｚ軸方向ガイドブロック１６４とＺ軸方向ガイドレール１６２との接触範囲が完全に同一とならず、部分的に重複してもＺ軸方向ガイドレール１６２の異なる係合範囲で係合（接触）すれば、主軸台１１０Ａを、材料Ｂの基端側に向かって後退させて前記保持位置を設定することもできる。
すなわち、材料Ｂから所定の製品Ｗを加工する毎に、Ｚ軸方向ガイドレール１６２の各々異なる互いに重複しない範囲でＺ軸方向ガイドブロック１６４が移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に、主軸１１０の前進移動位置が各々定められていればよい。

制御部１８１を、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構１７０、Ｚ軸方向送り機構１６０の各送り機構を振動手段として、各々対応する移動方向に沿って往復振動させながら、主軸台１１０Ａ又は刃物台１３０Ａを各々の方向に移動させ、切削工具１３０を、材料Ｂに対して相対的に任意の加工送り方向に、該送り方向に沿った振動を伴いながら送る振動切削の制御を行うことができるように予め設定してもよい。
特に、主軸台１１０Ａをベース１６１に対してＺ軸方向に振動させながら送る場合、ねじ軸１６５ｂやＺ軸方向ガイドレール１６２の一部のみで振動を伴った送りの実行が防止され、ナット１６５ａとねじ軸１６５ｂとの係合箇所やＺ軸方向ガイドブロック１６４とＺ軸方向ガイドレール１６２との摺動箇所を分散させることができ、Ｚ軸方向ガイドレール１６２やねじ軸１６５ｂ上における偏摩耗等の防止に有効である。

なお、振動切削については、具体的には、ワーク周面の主軸ｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ワーク周面の主軸ｎ回転目における切削工具１３０の軌跡に到達する、または、部分的に接近するように、制御部１８１が振動手段を制御する。
これにより、切削加工時に材料Ｂから生じる切屑が順次分断される、または、切屑の幅が狭くなって折れるようにして分断されやすくなる。

図７に示すように、制御部１８１にボールねじ機構１６５の位置データを処理するカウント手段１８１ａを設け、制御部１８１を、ねじ軸１６５ｂ上のナット１６５ａの可動範囲を複数の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）に主軸１１０の保持位置を制御する上で仮想的に分割し、材料Ｂから製品Ｗを加工する主軸１１０の保持位置を設定する制御信号をサーボモータ１６５ｃに送信する構成とすることもできる。
係合範囲ＬＷｎは、材料Ｂから１つの製品Ｗを加工する際に切削加工の開始状態から完了状態に至るまでの間にナット１６５ａがねじ軸１６５ｂを回転させることによってＺ軸方向に前進する前進距離Ｌｆと、ねじ軸１６５ｂにナット１６５ａが係合しているＺ軸方向の長さＬ１とを合わせた範囲となる。

制御部１８１にカウント手段１８１ａが設置された場合は、図８に示すように、ＳＴＥＰ１０１では、第１の係合範囲ＬＷ１の基端位置にナット１６５ａが位置するように主軸１１０の保持位置を設定し、係合範囲ＬＷ１の範囲をナット１６５ａが移動することによって、材料Ｂから製品Ｗの加工を実行し、カウント手段１８１ａが、係合範囲ＬＷ１を使用して製品Ｗの加工を行った回数を加算し、係合範囲ＬＷ１の使用の回数としてカウントして、ＳＴＥＰ１０２に進む。

ＳＴＥＰ１０２では、カウント手段１８１ａでカウントされた回数が、所定の使用限度の回数に到達したか否かを判断する。
使用限度の回数に到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、ＳＴＥＰ１０３に進み、到達していないと判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ１０５に進む。

ＳＴＥＰ１０３では、係合範囲ＬＷ１を加工移動に応じて係合する係合範囲ＬＷｎから除外し、ＳＴＥＰ１０４に進む。
ＳＴＥＰ１０４では、係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）の各々でカウントされた使用の回数の全てが使用限度の回数に到達したか否かを判断する。
全ての係合範囲ＬＷｎが使用限度の回数に到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、シーケンスを終了し、到達していないと判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ１０６に進む。

ＳＴＥＰ１０５では、同じ係合範囲ＬＷ１で製品Ｗの加工を実行させるため、係合範囲ＬＷ１の基端位置にナット１６５ａが位置するように主軸１１０の保持位置を設定し、主軸１１０を加工開始位置からＺ軸方向に前進距離Ｌｆだけ後退移動させ、ＳＴＥＰ１０１に進む。
そして、使用の回数が使用限度の回数に到達したと判断されるまでＳＴＥＰ１０１とＳＴＥＰ１０２とＳＴＥＰ１０５とを繰り返す。

ＳＴＥＰ１０６では、係合範囲ＬＷ１の使用の回数が所定の使用限度の回数に到達していることから、使用の回数が使用限度の回数に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２で次の加工を実行するため、係合範囲ＬＷ１での加工完了位置からＺ軸方向の長さＬ１前進してナット１６５ａが位置するように、主軸１１０の保持位置を設定し、主軸１１０を前進移動させ、ＳＴＥＰ１０１に進む。

以上の繰り返しにより、製品Ｗの加工を行う際のねじ軸１６５ｂに対するナット１６５ａの係合が、第１の係合範囲ＬＷ１で行われる状態から、順次第ｎの係合範囲ＬＷｎで行われる状態に到達する。

このようにして、制御部１８１にカウント手段１８１ａを設置することによって、使用の回数を係合範囲ＬＷｎの状態変化を判断する変化指標とし、保持位置が製品Ｗの加工毎に係合範囲ＬＷｎの状態変化に基づいて設定され、製品Ｗを加工する際の係合範囲が、第１の係合範囲ＬＷ１における使用の回数が所定の使用限度の回数に到達した後、使用限度の回数に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２に変更され、変更された第１の係合範囲ＬＷ１を変更先の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）から除外している。
したがって、係合手段の局所的な摩耗・損傷を防止し、係合手段の耐久性を向上させることができる。

なお、第１の係合範囲ＬＷ１は、可動範囲内を仮想的に分割したいずれの係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）とすることもできる。
さらに、第２の係合範囲ＬＷ２は、第１の係合範囲ＬＷ１に隣接しない、他の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）とすることもできる。

使用限度の回数は、制御部１８１に対して、制御プログラムに設定、または、ユーザの入力等によって設定することができる。
また、ＳＴＥＰ１０２で使用限度の回数に到達していないと判断した場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰ１０５に進む代わりに、ＳＴＥＰ１０６に進み、製品Ｗの加工毎に可動範囲を随時変更するようなフローチャートとしてもよい。

ボールねじ機構１６５に予圧を検出する予圧センサを設け、制御部１８１に前記予圧センサからの予圧データを受信する予圧検知手段１８１ｂを設けることもできる。
予圧検知手段１８１ｂを設けた場合、係合範囲ＬＷｎの状態変化を判断する変化指標は、係合範囲ＬＷｎの各々におけるナット１６５ａに対する予圧の変化とすることができる。

制御部１８１に予圧検知手段１８１ｂが設置された場合のフローチャートを図９に示す。
図９に示すフローチャートは、多くの要素については図８に示したフローチャートと共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下１桁が共通するＳＴＥＰ２１０番台の符号を付すのみとする。

図９に示すように、ＳＴＥＰ２１１では、予圧検知手段１８１ｂが、第１の係合範囲ＬＷ１における予圧を測定し、ＳＴＥＰ２１２に進む。

ＳＴＥＰ２１２では、第１の係合範囲ＬＷ１における現在の予圧が、所定の予圧下限値に到達したか否かを判断する。
第１の係合範囲ＬＷ１における予圧が所定の予圧下限値に到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、ＳＴＥＰ２１３に進み、到達していないと判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ２１５に進む。
そして、予圧が予圧下限値に到達したと判断されるまでＳＴＥＰ２１１とＳＴＥＰ２１２とＳＴＥＰ２０５とを繰り返す。
ＳＴＥＰ２１６では、予圧が予圧下限値に到達していることから、予圧が予圧下限値に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２で次の加工を行わせるため、係合範囲ＬＷ１での加工完了位置からＺ軸方向の長さＬ１だけ前進してナット１６５ａが位置するように、主軸１１０の保持位置を設定し、主軸１１０を前進移動させ、ＳＴＥＰ２１１に進む。

このようにして、制御部１８１に予圧検知手段１８１ｂを設置することによって、予圧を係合範囲ＬＷｎの状態変化を判断する変化指標とし、保持位置が製品Ｗの加工毎に係合範囲ＬＷｎの状態変化に基づいて設定され、製品Ｗを加工する際の係合範囲が、第１の係合範囲ＬＷ１における予圧が所定の予圧下限値に到達するまで第１の係合範囲ＬＷ１で製品Ｗの加工を繰り返した後、予圧下限値に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２に変更され、変更された第１の係合範囲ＬＷ１を変更先の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）から除外している。
そして、制御部１８１に、予圧検知手段１８１ｂを設置することによって、図８のフローチャートにおける判断条件を係合範囲ＬＷｎにおける使用の回数の変化に代えて、所定の予圧下限値と検出された予圧データの値とを比較して得られた乖離幅を用いた予圧の変化とすることができ、係合範囲ＬＷｎにおける現実の摩耗に対応して可動範囲を変更することによって、主軸１１０の保持位置をより的確に制御することができる。

制御部１８１に予圧検知手段１８１ｂを設置する場合は、図１０のフローチャートに従って動作させることもできる。
図１０に示すフローチャートは、図９に示したフローチャートにおけるＳＴＥＰ２１２の出力フローを変更したものであり、多くの要素について図８に示したフローチャートと共通するので、共通する事項については、詳しい説明を省略し、下２桁が共通するＳＴＥＰ３００番台の符号を付すのみとする。

図１０に示すように、ＳＴＥＰ３１２では、第１の係合範囲ＬＷ１における予圧が、所定の予圧下限値に到達したか否かを判断する。
予圧下限値に到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、ＳＴＥＰ３１３に進み、到達していないと判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ３１６に進む。
ＳＴＥＰ３１６では、予圧が予圧下限値に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２で次の加工を行わせるため、主軸１１０の保持位置を加工完了位置からＺ軸方向の長さＬ１だけ前進移動させた後、ＳＴＥＰ３１１に進む。

図１０のような制御を行うことによって、予圧を変化指標とし、保持位置が製品Ｗの加工毎に変更され、各々の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）における予圧が所定の予圧下限値に到達するまで係合範囲ＬＷｎの変更を繰り返した後、予圧が所定の予圧下限値に到達した係合範囲から順に変更先の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）から除外している。
ただし、図９のフローチャートにおける係合範囲ＬＷｎの動作条件を検知された予圧が予圧下限値に到達するまで同じ第１の係合範囲ＬＷ１で繰り返し加工を実行する動作に対して、製品Ｗの加工毎に異なる係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）に変更して予圧下限値に到達した係合範囲ＬＷｎから順に除外する動作によって、消耗品である係合手段における可動範囲の摩耗を均一化することができる。

なお、所定の予圧下限値を設定する代わりに、現在の係合範囲ＬＷｎにおける予圧と過去に検出した予圧とを比較する予圧変化幅を変化指標としてもよい。
予圧変化幅を変化指標とした場合、現在の係合範囲ＬＷｎを係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）から除外する判断条件は、予圧変化幅が所定の予圧変化幅に到達した場合であっても、予圧が別途設定された所定の予圧下限値に到達した後であっても、いずれの判断条件であっても構わない。

制御部１８１にカウント手段１８１ａと予圧検知手段１８１ｂとの両方を設置することによって、係合範囲ＬＷｎの状態変化を判断する変化の指標に、使用の回数と予圧との両方を使用することもできる。カウント手段１８１ａと予圧検知手段１８１ｂの両方を設置した場合のフローチャートを、図１１に示す。
図１１に示すフローチャートは、図８および図１０に示すフローチャートを組み合わせたものであり、多くの要素について図８および図１０に示すフローチャートに共通するので、共通する事項については、詳しい説明を省略し、下２桁が共通するＳＴＥＰ４００番台の符号を付すのみとする。

図１１に示すように、ＳＴＥＰ４２１では、カウント手段１８１ａが、第１の係合範囲ＬＷ１の基端位置にナット１６５ａが位置するように主軸１１０の保持位置を設定し、係合範囲ＬＷ１の範囲をナット１６５ａが移動することによって、材料Ｂから製品Ｗの加工を実行し、カウント手段１８１ａが、係合範囲ＬＷ１を使用して製品Ｗの加工を行った回数を加算し、係合範囲ＬＷ１の使用の回数としてカウントするとともに、予圧検知手段１８１ｂが、第１の係合範囲ＬＷ１の予圧を測定し、ＳＴＥＰ４１２に進む。
ＳＴＥＰ４１２では、第１の係合範囲ＬＷ１における予圧データが予圧下限値に到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、ＳＴＥＰ４１３に進み、否と判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ４０２に進む。
ＳＴＥＰ４１４では、係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）の各々で測定された予圧の全てが予圧下限値に到達したか否かを判断し、到達したと判断した場合（ＹＥＳ）は、シーケンスを終了し、否と判断した場合（ＮＯ）は、ＳＴＥＰ４０４に進む。

このようにして、制御部１８１にカウント手段１８１ａと予圧検知手段１８１ｂとの両方を設置することによって、使用の回数と予圧とを係合範囲ＬＷｎの状態変化を判断する変化指標とし、保持位置が製品Ｗの加工毎に係合範囲ＬＷｎの状態変化に基づいて設定され、製品Ｗを加工する際の係合範囲が、第１の係合範囲ＬＷ１における使用の回数が所定の使用限度の回数に到達した後、または、予圧が所定の予圧下限値に到達するまで係合範囲ＬＷｎの変更を繰り返した後、使用限度の回数および予圧下限値に到達していない第２の係合範囲ＬＷ２に変更され、変更された係合範囲ＬＷｎを変更先の係合範囲ＬＷｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）から除外している。

そして、ボールねじ機構１６５における局所的な摩耗・損傷の防止と可動範囲における予圧変化を監視することによって、ボールねじ機構１６５の耐久性を向上させるとともに可動範囲の摩耗を均一化することができる。
なお、制御部１８１による係合手段の係合箇所を可動範囲内において分散させる制御動作は、係合手段の一部を構成する駆動手段であるボールねじ機構１６５について説明したが、係合手段の一部を構成する摺動ガイド手段であるＺ軸方向送り機構１６０のＺ軸方向ガイドレール１６２およびＺ軸方向ガイドブロック１６４送り機構１６０に適用してもよい。

１００ ・・・ 工作機械
１１０ ・・・ 主軸
１１０Ａ・・・ 主軸台
１２０ ・・・ 主軸チャック
１３０ ・・・ 切削工具
１３０Ａ・・・ 刃物台
１３１ ・・・ 突っ切りバイト
１４０ ・・・ ガイドブッシュ
１５０ ・・・ Ｘ軸方向送り機構
１５２ ・・・ Ｘ軸方向ガイドレール
１５３ ・・・ Ｘ軸方向送りテーブル
１５４ ・・・ Ｘ軸方向ガイドブロック
１５５ ・・・ ボールねじ機構
１５５ａ・・・ ナット
１５５ｂ・・・ ねじ軸
１５５ｃ・・・ サーボモータ
１６０ ・・・ Ｚ軸方向送り機構
１６１ ・・・ ベース（ベッド）
１６２ ・・・ Ｚ軸方向ガイドレール（レール、摺動ガイド手段、係合手段）
１６３ ・・・ Ｚ軸方向送りテーブル
１６４ ・・・ Ｚ軸方向ガイドブロック（摺動部、摺動ガイド手段、係合手段）
１６５ ・・・ ボールねじ機構（駆動手段、係合手段）
１６５ａ・・・ ナット
１６５ｂ・・・ ねじ軸
１６５ｃ・・・ サーボモータ
１６８ ・・・ ガイドブッシュ台
１７０ ・・・ Ｙ軸方向送り機構
１７２ ・・・ Ｙ軸方向ガイドレール
１７３ ・・・ Ｙ軸方向送りテーブル
１７４ ・・・ Ｙ軸方向ガイドブロック
１８０ ・・・ 制御装置
１８１ ・・・ 制御部
１８１ａ ・・ カウント手段
１８１ｂ ・・ 予圧検知手段
Ｂ ・・・ 材料（ワーク）
Ｗ ・・・ 製品

Claims (12)

1. ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械であって、
   前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が各々異なる係合範囲で係合するように、前記保持位置が製品の加工毎に設定される工作機械。
2. 前記主軸が、前記製品の加工毎に、前記ワークの先端側に前進し、前記ワークの保持を行うように構成された請求項１の工作機械。
3. 前記主軸が、前記ワークの保持を解除した状態で前記移動しているとき、前記ワークの加工を行う工具が、ストッパとして前記ワークの先端と当接する請求項１または請求項２に記載の工作機械。
4. 前記主軸の軸方向への移動を駆動する駆動手段が、前記係合手段として、前記主軸側に一体に設けられたナットと、前記ベッド側に設けられるねじ軸とを有したボールねじ機構からなり、
   前記保持位置が、前記ねじ軸の各々異なる互いに重複しない範囲で前記ナットが移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に定められる請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の工作機械。
5. 前記ベッドに対する前記主軸の移動をガイドする摺動ガイド手段が、前記係合手段として、前記主軸側に一体に設けられた摺動部と、前記ベッド側に設けられたレールとを備えて構成され、前記摺動部が前記レール上を前記主軸と一体的に摺動し、
   前記保持位置が、前記レールの各々異なる互いに重複しない範囲で前記摺動部が移動して、連続して複数の製品の加工が行われる位置に定められる請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の工作機械。
6. 前記主軸を支持する主軸台を前記ワークの加工を行う工具を保持する刃物台に対して前記軸方向に振動させる振動手段を備え、前記振動させながら前記ワークの加工を実行する構成である請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の工作機械。
7. ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械の制御装置であって、
   前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が各々異なる係合範囲で係合するように、前記保持位置を製品の加工毎に設定する工作機械の制御装置。
8. ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械であって、
   前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が任意の係合範囲で係合するように、前記保持位置が製品の加工毎に前記係合範囲の状態変化に基づいて設定される工作機械。
9. 前記係合範囲の状態変化が、前記係合範囲の各々におけるワークの加工回数の変化である請求項８記載の工作機械。
10. 前記係合範囲の状態変化が、前記係合範囲の各々における予圧の変化である請求項８または請求項９に記載の工作機械。
11. 前記係合範囲の状態変化に基づいて変更された所定の係合範囲が、前記加工移動に応じて係合する係合範囲から除外される請求項８乃至請求項１０のいずれか１つに記載の工作機械。
12. ワークを開閉自在に保持する主軸を、軸線方向に移動自在にベッド上に設け、前記主軸が、前記ワークから所定の製品を加工する毎に、前記ワークの保持を解除して軸線方向に移動し、所定の保持位置で前記ワークの保持を行うように制御され、前記主軸の移動に伴って係合位置が可変する係合手段を、前記主軸と前記ベッドとの間に設け、前記主軸が、前記製品の加工毎に前記保持位置で前記ワークを保持し、前記製品の加工に伴う加工移動を行うことによって、前記ワークから連続的に前記製品の加工を実行する工作機械の制御装置であって、
    前記主軸の加工移動に応じて前記係合手段が任意の係合範囲で係合するように、前記保持位置を製品の加工毎に前記係合範囲の状態変化に基づいて設定する工作機械の制御装置。