JPWO2018042831A1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

工作機械において、突切り状態の検出動作及び位置決め動作の全体を動作に要する時間を短縮するため、自動旋盤（１）（工作機械）は、主軸（５０）から突出する棒材（９０）が突き当てられ、棒材（９０）を位置決めする位置決めブロック（２０）と、主軸（５０）の軸心Ｃ方向に交差する方向への進行によって棒材（９０）の突切り状態を検出する検出子（３０）と、を備え、位置決めブロック（２０）は、検出子（３０）の進行を許容する溝（２１）（通路の一例）を有するとともに、検出子（３０）の進行する方向と同方向に移動して、棒材（９０）と突き当てた突き当て姿勢と棒材（９０）との突き当てを解除した解除姿勢とが切り替えられ、検出子（３０）は、解除姿勢で、通路を介して進行を行う。

Description

本発明は、工作機械に関する。

工作機械は、主軸の先端から突出した棒材を位置決め部材に突き当て、加工に際して棒材の位置決めが行われる。一方、棒材は、加工が終わった部分が突切り工具を用いた突切り加工によって切り離される。突切り加工後は、突切り状態の判定が行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の工作機械は、棒材に接触する検出子を検出手段とし、検出手段を移動させることによって突切り状態の判定が行われている。なお、検出手段を主軸の軸心方向に交差する方向に移動させて進行させて突切り状態の判定を行うことも一般的に公知となっている。

特許第４２６６２９５号公報

位置決め部材による棒材の位置決めは、突切り状態の判定に続いて行われるため、検出手段を突切り状態の判定を行うことができる位置に配置し、例えば、検出手段を主軸の軸心方向に交差する方向に移動させて進行させ、突切り状態の判定を行い、棒材に対して適切に突切り加工が行われたことが検出されると、続いて、予め設定された位置に位置決め部材を配置し、その位置決め部材に、棒材の先端面を突き当てることにより棒材の位置決めが行われる。

つまり、突切り加工が終了した後は、検出手段の突切り状態の判定を行うことができる所定位置への移動と、位置決め部材の棒材の突き当てが可能な所定位置への移動を行う必要がある。検出手段と位置決め部材をそれぞれ移動させる時間により加工に必要な時間が長時間化する問題点があり、加工全体のサイクルタイムを短縮することが望まれている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、突切り状態の検出動作及び棒材の位置決め動作に要する時間を短縮することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明は、主軸から突出する棒材が突き当てられ、前記棒材を位置決めする位置決め部材と、前記主軸の軸心方向に交差する方向への進行によって前記棒材の突切り状態を検出する検出手段と、を備え、前記位置決め部材は、前記検出手段の進行を許容する通路を有するとともに、前記検出手段の進行する方向と同方向に移動して、前記棒材と突き当てた突き当て姿勢と前記棒材との突き当てを解除した解除姿勢とが切り替えられ、前記検出手段は、前記解除姿勢で、前記通路を介して前記進行を行う工作機械である。

本発明に係る工作機械によれば、突切り状態の検出動作及び棒材の位置決め動作に要する時間を短縮することができる。

本発明の工作機械の一実施形態である自動旋盤を示す概略斜視図である。 図１に示した自動旋盤における刃物台、位置決めブロック及び突切り検出手段を示す正面図である。 図１に示した自動旋盤における刃物台、位置決めブロック及び突切り検出手段を示す側面図である。 図１に示した自動旋盤の、突切り状態の検出及び位置決めの動作の処理を示すフローチャートである。 図４のステップ２（Ｓ２）後の棒材と刃物台との位置関係を示す図３相当の側面図である。 図４のステップ３（Ｓ３）後の棒材と刃物台との位置関係を示す図２相当の正面図である。 図６に示した状態から突切り状態の検出前の状態に移行した棒材と検出子との位置関係を示す図２相当の正面図である。 図４のステップ４（Ｓ４）での棒材と検出子との位置関係を示す図２相当の正面図である。 図４のステップ５（Ｓ５）における主軸が後退した状態での棒材と位置決めブロックとの位置関係を示す図３相当の側面図である。 図４のステップ５（Ｓ５）における位置決め前の状態での棒材と位置決めブロックと検出子との位置関係を示す図２相当の正面図である。 図４のステップ６（Ｓ６）における位置決め状態での棒材と位置決めブロックとの位置関係を示す図３相当の側面図である。

本発明に係る工作機械の一例である自動旋盤１は、図１に示すように、制御部７０の制御にしたがって、主軸５０から突出するように主軸５０に把持された棒材９０に対して、主軸５０の軸心Ｃ方向（Ｚ方向）の前方で、くし歯型の刃物台１０（工具台の一例）に固定されたバイト１１（工具の一例）等によって加工を行う。刃物台１０にはＺ方向に直交するＹ方向のＹ軸を中心として旋回可能な旋回刃物台が一体的に固定され、旋回刃物台によって棒材９０をいわゆるＢ軸加工することができる。棒材９０は刃物台１０に対して主軸５０の軸心Ｃを挟んで対向する別のくし歯型の刃物台１０′に固定されたバイトで加工することもできる。なお、当該刃物台１０′は主軸５０の軸線方向（Ｚ方向）に移動自在に支持されている。また、棒材９０は、公知のバーフィーダ等によって、主軸５０に対して後方から供給される。

刃物台１０は、軸心Ｃに対して互いに直交する水平方向のＸ方向と鉛直方向のＹ方向とにそれぞれ移動する。刃物台１０には、棒材９０の加工が終わった部分を突切って切り離す突切り加工を行う突切りバイト１５（突切り工具の一例）を含む複数の加工用のバイト１１がＹ方向に並んで装着されている。

刃物台１０は、各バイト１１が棒材９０に接触しないようにＸ方向に退避し、Ｙ方向に移動することにより、加工に用いられるバイト１１が選択され、Ｘ方向の棒材９０側に移動することにより、選択されたバイト１１による棒材９０の加工を行うことができる。

刃物台１０には、図２，３に示すように、突切りバイト１５の下方に位置決めブロック２０（位置決め部材の一例）が一体的に固定されている。位置決めブロック２０は刃物台１０の移動によって、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。

位置決めブロック２０には、主軸５０側に棒材９０の先端面９１が突き当てられる突き当て面２３が形成されている。位置決めブロック２０は、刃物台１０の移動によって、棒材９０（先端面９１）の突き当てが可能となる突き当て位置（突き当て姿勢）からＸ方向に沿って、棒材９０に接触しない退避位置（解除姿勢）まで移動することができる。

位置決めブロック２０には、図２に示すように、Ｘ方向（主軸５０の軸心Ｃ方向に交差する方向）に延びた溝２１（通路の一例）が形成されている。この溝２１は、図３に示すように、突き当て面２３に凹状の部分として形成されている。溝２１には、溝２１に沿って真っ直ぐに延びた棒状の剛体の検出子３０（検出手段の一例）が配置されている。検出子３０には、ガイド３２に沿って進退する屈曲可能のワイヤ３３を介してエアシリンダ３１が接続されている。

検出子３０は、エアシリンダ３１によって、溝２１に沿ってＸ方向に移動することができる。エアシリンダ３１の動作によりワイヤ３３がガイド３２に対して繰り出された状態では、ワイヤ３３に押された検出子３０がＸ方向に前進し、図２の二点鎖線で示すように、位置決めブロック２０の内側端面２２から突出する。一方、エアシリンダ３１の動作によりワイヤ３３がガイド３２に対して引き込まれた状態では、ワイヤ３３に引っ張られた検出子３０がＸ方向に後退し、図２の破線で示すように、位置決めブロック２０の内側端面２２よりも引っ込む。

検出子３０が棒材９０に当たることによって、検出子３０の移動が規制される。制御部７０は、検出子３０の突出した長さに応じて、突切り加工による棒材９０の突切りの成否（突切り状態の一例）を検出することができる。検出子３０、エアシリンダ３１、ガイド３２、ワイヤ３３及び制御部７０等によって、突切り検出装置が構成されている。

以上のように構成された自動旋盤１は、図４に示す処理の流れにしたがって動作する。棒材９０に対して、バイト１１による通常の加工が行われ（Ｓ１）、この加工が終了した後は、突切りバイト１５による突切り加工が行われる（Ｓ２）。突切りバイト１５の折損等がなく、突切り加工が正常に行われた場合は、図５に示すように、突切り加工により切り離された部分は例えば下方に落下しているため図示されていない。

図６に示すように、突切り加工後、刃物台１０はＸ方向に移動して退避し（図４のＳ３）、図７に示すように、Ｙ方向において溝２１の中心を軸心Ｃに合わせ、検出子３０の位置が軸心Ｃと同じ位置になるように、Ｙ方向に移動する（図４のＳ３）。このとき位置決めブロック２０は退避位置にある。この後、制御部７０の制御により、検出子３０をＸ方向に前進して進行させることによって、制御部７０は突切り状態を検出する（図４のＳ４）。制御部７０が、突切り加工が正常に行われなかったことを検出したとき（図４のＳ４においてＮＯ）は、突切りバイト１５の折損等が考えられるため、自動旋盤１による加工は終了する。

制御部７０が、突切り加工が正常に行われたことを検出したとき（図４のＳ４においてＹＥＳ）は、自動旋盤１は、棒材９０の、Ｚ方向における位置決めを行う。図１０に示すように、制御部７０はエアシリンダ３１を、ワイヤ３３を引き込むように動作させて、検出子３０を位置決めブロック２０の内側に、溝２１に沿って引き込むとともに、刃物台１０をＸ方向に前進させて位置決めブロック２０を軸心Ｃ上に配置する（図４のＳ５）。

続いて、制御部７０は主軸５０が棒材９０を保持しているチャックを開いて主軸５０に対し棒材９０をＺ方向に移動可能とし（図４のＳ６）、棒材９０をＺ方向に前進させ、図１１に示すように、先端面９１が位置決めブロック２０の突き当て面２３に突き当て、棒材９０の位置決めを行う（図４のＳ６）。

棒材９０の位置決めが行われた状態で、制御部７０は、主軸５０を加工長さ分後退させ、棒材９０をチャックするように制御する。その後、制御部７０は、位置決めブロック２０が棒材９０から離れるように、刃物台１０をＸ方向に後退させ、次の加工に用いる特定のバイト１１を選択するように、刃物台１０をＹ方向に移動させ（図４のＳ７）、ステップ１（Ｓ１）に戻って、棒材９０に対する次の加工を行うように主軸５０及び刃物台１０を制御し、以下、上記動作を繰り返す。

このように構成された実施形態の自動旋盤１によれば、検出子３０を、溝２１を介して進行させることによって、突切り状態の検出を行うことができ、検出子３０の検出動作での移動方向（Ｘ方向）と、位置決めブロック２０の位置決め動作での移動方向（Ｘ方向）とが同じであるため、突切り状態の検出後に、刃物台１０をＹ方向に移動させることなく、Ｘ方向に移動させるだけで、棒材９０の位置決めを行うことができる。したがって、刃物台１０をＹ方向に移動させてから、位置決めブロック２０を軸心Ｃに向けてＸ方向に前進させる場合に比べて、突切り状態の検出動作及び位置決め動作に要する時間を短縮することができる。

本実施形態の自動旋盤１は、位置決めブロック２０が刃物台１０に固定されたものであるため、位置決めブロック２０を刃物台１０とは別に独立して移動させる移動手段を備える必要がない。ただし、本発明に係る工作機械は、位置決め部材が工具台に固定されたものに限定されず、工具台とは別体で、工具台とは独立して移動するものであってもよい。

本実施形態の自動旋盤１は、検出子３０の通過する通路が、位置決めブロック２０の突き当て面２３に凹状に形成されたものであるため、突き当て面２３を凹状に切削等することで簡単に通路を形成することができる。ただし、本発明に係る工作機械は、検出子の通過する通路が位置決め部材の突き当て面に形成されたものに限定されず、位置決め部材の内部に形成された柱状の空間である孔であってもよい。

なお、突き当て面２３に形成された凹状の部分としては、溝２１（底面及び両側面を有し（底面が両側面と区別されずに滑らかに連なっているものを含む）、上方が開放した凹状の空間部分）という形態に限定されず、例えば、一方の側面が存在しない凹状の部分である切欠きや、底面が存在しない凹状の部分であるスリットなどであってもよい。

本実施形態の自動旋盤１は、凹状の部分の一例としての溝２１が、棒材９０の先端面９１が位置決めブロック２０の突き当て面２３に接した状態で、先端面９１における中心である軸心Ｃに対応して形成されているため、仮に、突切り加工において、棒材９０の先端面９１の中心に先端面９１からＺ方向に突出した円柱状のボスが残存した場合にも、位置決めの際に、その突出したボスは、突き当て面２３より凹んだ溝２１に進入するため、先端面９１を突き当て面２３に突き当てることができ、ボスが突き当て面２３に当たることによる棒材９０の位置決めの精度が低下するのを防止することができる。

ただし、本発明に係る工作機械は、凹状の部分が、棒材の先端面が位置決め部材の突き当て面に接した状態で、棒材の先端面における中心に対応して形成されているものに限定されず、凹状の部分が、棒材の先端面における中心からずれた位置に形成されていてもよい。

上記実施形態は、剛体の検出子３０を溝２１を介してＸ方向に進行させて突切り状態の検出を行うように構成された例を説明したが、突切り検出装置を、レーザ光の照射と照射したレーザ光の反射の受光等によって突切り状態を検出するように構成することもできる。この場合、照射されるレーザ光や反射されるレーザ光を溝２１を介して進行させることができる。

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年８月３１日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−１７０３５０に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (4)

1. 主軸から突出する棒材が突き当てられ、前記棒材を位置決めする位置決め部材と、
   前記主軸の軸心方向に交差する方向への進行によって前記棒材の突切り状態を検出する検出手段と、を備え、
   前記位置決め部材は、前記検出手段の進行を許容する通路を有するとともに、前記検出手段の進行する方向と同方向に移動して、前記棒材と突き当てた突き当て姿勢と前記棒材との突き当てを解除した解除姿勢とが切り替えられ、
   前記検出手段は、前記位置決め部材が前記解除姿勢のとき、前記通路を介して前記進行を行う工作機械。
2. 前記位置決め部材は、前記棒材の突切り加工を行う突切り工具が装着された工具台に固定されている請求項１に記載の工作機械。
3. 前記通路は、前記棒材の先端面が突き当てられる突き当て面に形成された凹状の部分である請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記凹状の部分は、前記先端面が前記突き当て面に接した状態で、前記先端面における中心に対応して形成されている請求項３に記載の工作機械。

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