(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
主軸に把持された材料を前記主軸に対向する対向軸に保持させ、前記材料の先端部分を支持具加工部として突っ切って前記対向軸に受け渡して把持させ、前記支持具加工部を、主軸に把持された材料の端部を支持する支持具に加工し、
該加工が完了した状態で待機する前記支持具によって、前記支持具加工部が突っ切られた後の材料を支持して、所定形状の製品に加工する材料の加工方法において、
前記主軸に把持される材料を、先端部分が前記製品に応じて予め加工された材料とし、
前記支持具加工部を、前記材料の加工部分を含む先端部分として突っ切り、
突っ切られた前記支持具加工部から前記支持具を除去して、加工を完了した製品を前記対向軸から回収することを特徴とする材料の加工方法。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る工作機械としての自動旋盤を示す概略平面図である。
【0010】
図1に示すように、本自動旋盤100は、第1主軸1を回転自在に支持する第1主軸台2と、第2主軸3を回転自在に支持する第2主軸台4とを備えている。両主軸台2,4は、両主軸1,3の軸線が平行となるように対向して配置されている。両主軸1,3の互いの対向面側には、各々加工用の材料を把持するチャック5,6(例えば、
図4A参照)が開閉自在に設けられている。
【0011】
第1主軸台2は、自動旋盤100のベッド7上に設けた第1スライド装置8によって、ガイドレール8aに沿って第1主軸1の軸線方向(以下、「Z1軸方向」という)に移動自在に構成されている。第2主軸台4は、ベッド7上に設けた第2、第3スライド装置9,10によって、各ガイドレール9a,10aに沿って第2主軸3の軸線方向(以下、「Z2軸方向」という)及び該Z2軸方向に水平方向に直交するX2軸方向に移動自在に構成されている。第2主軸台4を第3スライド装置10の駆動でX2軸方向に移動させることによって、両主軸1,3を軸心が一致するように対向して配置することができる。
【0012】
第1主軸1の対向側には、第1主軸1に把持される材料を加工するための複数の工具11が装着された第1刃物台12が設けられている。
図2に示すように、第1刃物台12は、刃物台支持体13に設けた駆動部(不図示)によって、各ガイドレール14a,14bに沿って前記Z1軸方向に水平方向に直交するY1軸方向及び垂直方向に直交するX1軸方向に移動自在に構成されている。刃物台支持体13は、ベッド7側に固定されている。
【0013】
第2主軸3の対向側には、第2主軸3に把持される材料を加工するための複数の工具15が装着された第2刃物台16がベッド7側に固定されている。
【0014】
本自動旋盤100は、第1刃物台12及び両主軸台2,4の移動や、両主軸1,3の回転等を含め旋盤全体の動作を制御する制御装置17を備えている。該制御装置17は、内蔵されるプログラムに基づく前記制御によって、加工用の材料から予め定められた所定形状の製品を加工する機能を有する。
【0015】
次に、制御装置17の制御によって、自動旋盤100で材料から前記製品を加工する加工動作を、
図3に示すフローチャート及び
図4A〜
図4H、
図5A〜
図5Hを参照して説明する。
【0016】
自動旋盤100には、加工用の材料として、第1主軸1の後端から従来公知のバーフィーダ等によって長尺の棒材20が供給される。棒材20は、
図4Aに示すように、第1主軸1の先端から所定長さ突出して、チャック5によって第1主軸1に把持される。そして、棒材20の第1主軸1から突出した先端部分を、チャック6によって把持できるサイズに第1刃物台12に装着された所定の工具11aで加工する(ステップS1)。
【0017】
そして、
図4Bに示すように、第2主軸台4のZ2軸方向への移動によって第2主軸3を第1主軸1側に移動させて、前記加工が行われた部分をチャック6に挿入し、チャック6を閉じて棒材20の先端部分20aを第2主軸3によって把持する。そして、
図4Cに示すように、第1主軸1のチャック5を開き、第2主軸3を後退させて、第1主軸1から棒材20を所定長さ分だけ引き出し、第1主軸1のチャック5を閉じて、棒材20を第1主軸1と第2主軸3の両方で、両持ち状態で把持する(ステップS2)。
【0018】
そして、
図4Dに示すように、両主軸1,3を回転させながら、第1刃物台12に装着された所定の工具によって、棒材20の先端部分20aに連続する、第2主軸3から所定長さ離れた部分に前記製品の形状に応じた荒加工を一次加工として行う(ステップS3)。
図4Dに示した棒材20の加工部分20bが荒加工された部分(以下、「荒加工部分20b」という)である。
【0019】
そして、
図4D,
図4Eに示すように、先端部分20aを突切りバイト11bで突っ切る。そして、
図4Fに示すように、先端部分20aを支持具21に加工する(ステップS4)。この際、荒加工部分20bの先端部分にセンタ穴加工を行うこともできる。
【0020】
そして、
図4Gに示すように、第2主軸3を第1主軸1側に移動させ、支持具21の先端を荒加工部分20bに形成したセンタ穴20cに係合させて、荒加工部分20bの先端面を支持する(ステップS5)。これにより、棒材20は荒加工部分20bが、センタ支持された状態となり、荒加工部分20bの長さが比較的長い場合であっても、その後の仕上げ加工を高精度に行うことができる。
【0021】
そして、この状態で両主軸1,3を回転させながら、第1刃物台12に装着された所定の工具によって、棒材20の荒加工部分20bを仕上げ加工(二次加工)する(ステップS6)。
【0022】
そして、
図4Hに示すように、第2主軸3のチャック6を開き、第2主軸3に把持されている支持具21を第2主軸3から排出する(ステップS7)。第1主軸1に把持されている棒材20の仕上げ加工された部分(以下、「仕上げ加工部分」という)20dは、前記製品となる部分であり、前記製品に応じた形状に仕上げ加工されている。なお、ステップS7で、支持具21を第2主軸3から排出する場合、例えば
図4Hに示したように、第2主軸3内にZ2軸方向に沿って移動可能に設けたワーク排出部材30による押し出しによって第2主軸3の先端側から排出することができる。
【0023】
このように、ステップS1〜S7の加工工程(
図4A〜
図4H)によって、棒材20から最初(1個目)の製品となる仕上げ加工部分20dが作製されるが、この段階では1個目の仕上げ加工部分20dはまだ棒材20の先端から切り離されてなく、略最終的な製品となっている状態である。仕上げ加工部分20dの基端側は、チャック6によって把持できるサイズに加工されている。
【0024】
そして、
図5Aに示すように、第2主軸3を第1主軸1側に移動させて、第1主軸1に把持された棒材20の先端側の前記仕上げ加工部分20dをチャック6に挿入し、チャック6を閉じて仕上げ加工部分20dを基端側で把持する(ステップS8)。そして、
図5Bに示すように、第1主軸1のチャック5を開き、第2主軸3を後退させて第1主軸1から棒材20を所定長さだけ引き出し、第1主軸1のチャック5を閉じて、棒材20を第1主軸1と第2主軸3の両方で、両持ち状態で把持する。
【0025】
そして、
図5Cに示すように、両主軸1,3を回転させながら、第1刃物台12に装着された所定の工具によって、両主軸1,3で両持ちされた棒材20の引き出し部分の仕上げ加工部分20dに連続する、第2主軸3から所定長さ離れた部分に前記製品の形状に応じた荒加工を一次加工として行う(ステップS9)。
【0026】
そして、
図5C,
図5Dに示すように、棒材20の荒加工部分20bの先端側となる仕上げ加工部分20dを、突切りバイト11bで突っ切る。そして、
図5Eに示すように、第2主軸3に把持された仕上げ加工部分20dの先端側を支持具21に加工する(ステップS10)。この際、荒加工部分20bの先端部分にセンタ穴加工を行うこともできる。
【0027】
このように、制御装置17は、先端部分が仕上げ加工部分20dとして製品に応じて予め加工された棒材20の先端側を支持具加工部として第2主軸3に把持させて、突っ切り、第2主軸3に受け渡し、支持具21に加工するように制御を行う支持具加工手段として機能する。
【0028】
そして、
図5Fに示すように、第2主軸3を第1主軸1側に移動させ、支持具21の先端を荒加工部分20bの先端部分に形成したセンタ穴20cに係合させて、荒加工部分20bの先端側を支持する(ステップS11)。これにより、棒材20の荒加工部分20bが、支持具21によって支持された状態となり、荒加工部分20bの長さが比較的長い場合であっても、その後の仕上げ加工を高精度に行うことができる。
【0029】
そして、この状態で両主軸1,3を回転させながら、第1刃物台12に装着された所定の工具によって、棒材20の荒加工部分20bを仕上げ加工(二次加工)する(ステップS12)。第1主軸1に把持されている棒材20の仕上げ加工部分20d’(
図5G参照)は、次の(2個目の)製品となる部分であり、前記製品に応じた形状に仕上げ加工されている。
【0030】
そして、
図5Gに示すように、第2主軸3に把持されている仕上げ加工部分20dに対して、先端側の支持具21を除去するように所定の工具で切断等の加工を行うことで、第2主軸3に把持されている仕上げ加工部分20dが最終的に前記製品として加工される。そして、
図5Hに示すように、第2主軸3のチャック6を開き、この1個目の製品22を、第2主軸3から取り出して回収する(ステップS13)。
【0031】
そして、ステップS13で1個目の製品22が回収された後は、予め設定した個数の製品が加工されるまで(ステップS14:NO)、ステップS8〜S13の加工工程(
図5A〜
図5H)を1サイクルとして繰り返すことで、棒材20から2個目以降の製品22を連続的に加工して回収することができる。
【0032】
このように、制御装置17は、突っ切られた仕上げ加工部分20dから支持具21を除去して、前記製品22を第2主軸3から回収する製品回収手段として機能する。
【0033】
そして、ステップS14で予定数の製品が加工されたと判定した場合(ステップS14:YES)、上記した一連の加工動作を終了する。なお、1個目の製品の加工を行う際の支持具21の排出及び加工が完了した製品22の回収は、第2主軸3側に設けられる図示しない排出装置や、第2主軸3内に、移動体としてのワーク排出部材30をZ2軸方向に沿って移動可能に設け、ワーク排出部材30を第2主軸3の先端に向かって移動させることによる第2主軸3の先端側への押し出し、更に第1主軸1に把持されている材料20による第2主軸3の基端側からの押し出し等の従来公知の手段によって行うことができる。
【0034】
このように、1個目の製品を加工する際に、棒材20の先端部分20aを支持具加工部として支持具21に加工し、第2主軸3に把持された支持具21で棒材20の荒加工部分20bの先端を支持して加工した後、2個目以降の製品を加工する際は、第2主軸3に把持した仕上げ加工部分20dを支持具加工部として支持具21に加工し、棒材20先端を支持して加工することで、安定して加工を行うことができ、高精度に前記製品の加工を行うことができる。
【0035】
また、1個目の製品となる仕上げ加工部分20dを加工するときに、非製品となる支持具21を排出後、2個目以降の製品となる仕上げ加工部分20dを加工するときは、第2主軸3に把持された状態で待機する仕上げ加工部分20dの端部に支持具21を一体的に形成して、第1主軸1に把持されている棒材20の仕上げ加工の完了後、その先端部のみを非製品として排出することができる。よって、棒材20から非加工品として排出される支持具の割合を低減して、棒材20から所定形状の製品を加工するときの材料の使用効率を向上させることができる。
【0036】
なお、
図1に示した本実施形態の自動旋盤100は、第1主軸1がZ1軸方向に移動可能な所謂主軸移動型としたが、
図4A〜
図4H、
図5A〜
図5Hに示すように、第1主軸1をZ1軸方向に移動させない場合は、自動旋盤100を、第1主軸1がZ1軸方向に移動不可の状態で固定され、第1刃物台12がZ1軸方向に移動自在に設けられる所謂主軸固定型とすることもできる。一方、
図1に示すように、所謂主軸移動型の自動旋盤とする場合は、
図4A〜
図4H、
図5A〜
図5Hに示す加工動作を、第1主軸1がZ1軸方向に移動するように構成することもできる。
【0037】
上記した実施形態の
図4A〜
図4H、
図5A〜
図5Hに示した加工動作中に予期せぬ停電や誤操作等が発生すると、チャック5,6の閉状態が解除され、チャック5,6が開いた状態となる場合がある。
【0038】
例えば、
図4Hや
図5G,
図5Hに示した加工動作状態では、仕上げ加工部分20d,20d’が棒材20から切り離されていないため、第1主軸1側のチャック5が開くと、再度チャック5によって棒材20を把持した場合であっても、第1主軸1側のチャック5に把持されていた棒材20に位置ずれが生じることがあり得る。
【0039】
このため、
図4A〜
図4H、
図5A〜
図5Hに示した各加工動作(加工工程)に対応して、制御手段17側のメモリ等の記憶手段に対して、チャック5が閉じているときはフラグを立て、いったんチャック5が開くとフラグを降ろすように設定することができる。例えば、
図4C及び
図5Bにおいて、第1主軸1のチャック5を閉じる制御装置17側からの指令の後、前記記憶手段に対してフラグ(「1」)を設定し、いったんチャック5の閉状態の検出信号が途切れると、設定されたフラグをリセットするように構成することができる。フラグは、チャック5の閉指令に応じて自動的に設定する他、チャック5の閉指令の後、フラグをセットするように指令することもできる。
【0040】
以上のように記憶手段に対するフラグのセットとリセットによって、制御手段17が、棒材20が第1主軸1に把持された状態から非把持状態への切り換えを検出する検出手段として、ソフトウェア的に構成されて機能する。これにより、
図4C〜
図4H、
図5B〜
図5Hに示した加工動作(各加工工程)中に、チャック5が開くと、フラグがリセットされ、制御装置17は、いったんチャック5を閉じて製品22として加工する途中で、予期しないチャック5の開動作が発生したと判断することができる。
【0041】
上記のフラグのリセットは、例えばチャック5の開閉をシリンダの伸び作動又は縮作動によって行うように構成されている場合、シリンダの伸び状態又は縮状態の解除を検出することによって自動的にリセットすることができる。
【0042】
この場合、制御装置17は、再加工手段として機能し、以降の通常の加工動作(加工工程)を中断して中止し、チャック5によって再び把持した棒材20の加工部分を突切りバイトで突っ切り、
図4Aに示した最初の加工動作(加工工程)に戻り、
図4Aから加工を開始する。これによって、不良品が作製されることを未然に防止することができる。
【0043】
第2主軸3内に、移動体としてのワーク排出部材30を、Z2軸方向に沿って移動可能に設けた場合、
図6に示すように、ワーク排出部材30の先端に円錐状の突起部からなる先端部30aを設け、支持具とすることができる。
【0044】
例えば、上記した
図5Fに示した加工動作の際に、
図7に示すように、ワーク排出部材30を、チャック6によって把持して、第2主軸3側に固定し、先端部30aを、第1主軸1側のチャック5に把持した棒材20の荒加工部分20bの先端面(センタ穴)に係合させて、荒加工部分20bの先端側を支持することができる。
【0045】
このように、チャック6に支持具を加工して把持することなく、第2主軸3内に設けたワーク排出部材30を支持具として、第1主軸1側の荒加工部分20bを先端面(センタ穴)側で容易に支持することができ、必要以上の材料の使用が抑制され、材料の使用効率を向上させることができる他、荒加工部分20bの長さが比較的長い場合であっても、その後の仕上げ加工を高精度に行うことができる。
【0046】
なお、先端部30aは、ワーク排出部材30の先端を予め突起状に加工形成する他、ワーク排出部材30とは別体に予め準備し、先端部30aをワーク排出部材30の先端に着脱自在に取り付けて設けることができる。
【0047】
また、ワーク排出部材30をチャック6によって把持することなく、先端部30aによって荒加工部分20bを支持させることも考えられる。ちなみに、第2主軸3内にワーク排出部材30が設けられているため、製品22の回収は、
図8に示すように、ワーク排出部材30を第2主軸3の先端に向かって移動させ、先端部30aを介して製品22を第2主軸3の先端側へ押し出すことによって、容易に行うことができる。
【0048】
なお、ワーク排出部材30を第2主軸3内に収容することによって、荒加工が完了した棒材20を突っ切って第1主軸1から第2主軸3に受け渡して二次加工を行い、二次加工完了後に製品22を、ワーク排出部材30により第2主軸3から押し出して回収することもできる。
【0049】
本願は、2014年8月7日に日本国特許庁に出願された特願2014−161348号に基づく優先権を主張し、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。