特開 2024-63853 工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024063853

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 25/06 20060101AFI20240507BHJP

   B23B 13/00 20060101ALI20240507BHJP

   B23Q 15/22 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

B23B25/06

B23B13/00 Z

B23Q15/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022171999

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】000107642

【氏名又は名称】スター精密株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107102

【弁理士】

【氏名又は名称】吉延 彰広

(74)【代理人】

【識別番号】100172498

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀幸

(74)【代理人】

【識別番号】100164242

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 直人

(72)【発明者】

【氏名】厚原 昌太

【テーマコード（参考）】

3C001

3C045

【Ｆターム（参考）】

3C001KB01

3C001TA01

3C001TB01

3C045FC04

3C045FC38

3C045HA05

(57)【要約】

【課題】無駄な加工を削減した工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供する。
【解決手段】把持解除可能に棒材Ｗを把持してＺ１軸方向に移動する主軸２５が棒材Ｗの加工途中に棒材Ｗの掴みかえを実行することで棒材Ｗから主軸２５の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な旋盤システム１において、棒材ＷとともにＺ１軸方向に移動する送り矢４４と、送り矢４４が、加工途中に実行する掴みかえが可能な位置に位置しているか否かを長尺製品を製造するための加工開始以前に判定する途中材欠判定部２０ｂとを備えた。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動する主軸が該棒材の加工途中に該棒材の掴みかえを実行することで該棒材から該主軸の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な工作機械システムにおいて、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢と、
前記送り矢が、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に位置しているか否かを前記長尺製品を製造するための加工開始以前に判定する途中材欠判定部とを備えたことを特徴とする工作機械システム。

【請求項2】

前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを、加工プログラムにおいて指定された指定距離に基づいて判定するものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械システム。

【請求項3】

前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを、加工プログラムにおける前記主軸の移動距離を演算することで得られる演算距離に基づいて判定するものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械システム。

【請求項4】

把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動する主軸が該棒材の加工途中に該棒材の掴みかえを実行することで該棒材から該主軸の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な工作機械システムの制御方法において、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢が、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に位置しているか否かを前記長尺製品を製造するための加工開始以前に判定する途中材欠判定工程と、
加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置していると前記途中材欠判定工程において判定した場合に開始される加工工程とを有することを特徴とする工作機械システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動する主軸が該棒材の加工途中に該棒材の掴みかえを実行することで該棒材から該主軸の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械システムには、主軸や刃物台が設けられた加工装置と、加工装置に長尺状の棒材を供給する給材機とを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。加工装置の主軸は、把持解除可能に棒材を把持して回転する。主軸は、棒材を把持した状態および把持解除した状態の何れの状態においても棒材の軸心方向に移動可能に構成されている。加工装置には第１制御装置が組み込まれている。第１制御装置は、工作機械システムのオペレータなどが作成した加工プログラム（ＮＣプログラム）や加工装置に設けられた操作パネルを用いた入力操作に従って加工工具が取り付けられた刃物台や主軸などの動作を制御する。第１制御装置が加工プログラムに従って刃物台や主軸の動作を制御することで、棒材の先端部分が所望の形状に加工され、加工された加工済み部分が切り離される。

【0003】

給材機は、加工装置と並んで加工装置よりも棒材の後端側に設置される。給材機は、送り矢と、送り矢を棒材の軸心方向に移動させる送り矢駆動機構と、送り矢駆動機構の動作を制御する第２制御装置とを備えている。送り矢は、先端にフィンガーチャックを備えている。そのフィンガーチャックが棒材の後端部分を掴むことで、送り矢は棒材と連結される。そして、送り矢駆動機構によって送り矢が棒材の先端側に向かって送り出されることで給材機に投入された棒材が加工装置に供給される。送り矢は、加工装置が加工を行っているときには所定の荷重で棒材の後端側から棒材の先端側に向かって棒材を付勢している。この荷重は、主軸が棒材を把持しているときに棒材と主軸の間に滑りが生じない比較的弱い荷重に設定されている。また、給材機は、加工によって短くなった棒材である残材を加工装置から引き抜いて排出する。

【0004】

主軸の移動可能距離を超えた長尺製品を製造する場合、１つの長尺製品を製造する１サイクルの加工途中に棒材を掴みかえることがある。掴みかえでは、主軸による棒材の把持を解除して主軸が棒材の後端側に後退した後、主軸が棒材を再把持する。また、掴みかえは、１サイクルの加工の最初にも行われる。なお、１サイクルとは、電源投入後や段取り後に棒材の先端が切り落とされた後や前のサイクルにおいて棒材の加工済み部分が切り離された後の、最初の掴みかえの動作から棒材の加工済み部分を切り離すまでの動作を指す。加工装置が１サイクルの動作を実行するごとに１つの製品が製造される。

【0005】

図７は、従来の工作機械システムで長尺製品を製造する動作を示すフローチャートである。

【0006】

図７に示すように、従来の工作機械システムでは、まず最初の掴みかえが実行される（ステップＳ１０１）。そして、掴みかえ後に加工が開始される（ステップＳ１０２）。次の掴みかえが必要になるまでの加工が完了していなければ（ステップＳ１０３でＮＯ）、ステップＳ１０７に進む。次の掴みかえが必要になるまでの加工が完了したら（ステップＳ１０３でＹＥＳ）。送り矢が所定の材欠位置に到達していないかを判定する（ステップＳ１０４）。材欠位置は、掴みかえにおいて主軸が後退したときに送り矢と主軸とが干渉しない位置に設定されている。なお、ここでいう主軸には主軸とともに後退する構成部材も含んでいる。

【0007】

送り矢が材欠位置に到達していなければ（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、次の掴みかえが実行される（ステップＳ１０５）。そして、次の掴みかえ後に加工が再開され（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０７に進む。１サイクルの加工が全て完了していなければ（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。１サイクルの加工が全て完了したら（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、指定されたサイクル数の加工が完了したか判定し（ステップＳ１０８）、指定されたサイクル数の加工が完了していれば（ステップＳ１０８でＹＥＳ）動作を終了する。指定されたサイクル数の加工が完了していなければ（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻る。なお、ステップＳ１０１の前にステップＳ１０４と同様に送り矢が材欠位置に到達していないか判定し、到達している場合は棒材を交換しているがここでは説明を省略している。

【0008】

ステップＳ１０４で、送り矢が材欠位置に到達していたら（ステップＳ１０４でＮＯ）、次の掴みかえの前に、それまで加工していた加工途中の棒材の加工済み部分を切り離して廃棄する途中材欠処理が実行される（ステップＳ１０９）。その後、残った残材を引き抜いて新しい棒材を供給する棒材交換が実行される（ステップＳ１１０）。棒材交換が完了したら、棒材の先端を切り落としてステップＳ１０１に戻る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００５－３１３２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従来の工作機械システムでは、長尺製品を製造する１サイクルの加工途中で棒材を掴みかえる際に送り矢が材欠位置に到達していると判定されると、それまで加工していた加工途中の棒材の加工済み部分を切り離して廃棄する材欠処理が実行されて加工途中の棒材は排出される。この加工済み部分は製品としては使用できないものであり廃材となってしまうため、従来の工作機械システムでは、それまでの加工に要した動力や時間が無駄になるといった問題があった。

【0011】

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、無駄な加工を削減した工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決する本発明の工作機械システムは、
把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動する主軸が該棒材の加工途中に該棒材の掴みかえを実行することで該棒材から該主軸の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な工作機械システムにおいて、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢と、
前記送り矢が、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に位置しているか否かを前記長尺製品を製造するための加工開始以前に判定する途中材欠判定部とを備えたことを特徴とする。

【0013】

この工作機械システムによれば、前記途中材欠判定部が、加工途中に前記掴みかえが実行できなくなるか否かを長尺製品の加工開始以前に判定するので、無駄な加工を削減することができる。

【0014】

ここで、前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえにおいて該掴みかえが不可能な位置に前記送り矢が到達することになるか否かに基づいて判定するものであってもよい。換言すれば、前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえまでに前記送り矢が材欠位置に到達することになるか否かに基づいて判定するものであってもよい。また、前記途中材欠判定部は、１サイクルにおける最初の掴みかえの開始以前に判定を行うものであってもよい。さらに、前記途中材欠判定部は、前のサイクルの加工が終了した時から次のサイクルにおける最初の掴みかえの開始までの間に判定を行うものであってもよい。さらに、前記途中材欠判定部が、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置していないと判定した場合、前記棒材をあらたな棒材に交換させる機械制御部を備えていてもよい。

【0015】

この工作機械システムにおいて、
前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを、加工プログラムにおいて指定された指定距離に基づいて判定するものであってもよい。

【0016】

こうすることで、前記指定距離として任意の距離を設定することができる。

【0017】

ここで、前記途中材欠判定部は、前記棒材の残有効加工長と前記指定距離とを比較することで加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを判定するものであってもよい。

【0018】

この工作機械システムにおいて、
前記途中材欠判定部は、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを、加工プログラムにおける前記主軸の移動距離を演算することで得られる演算距離に基づいて判定するものであってもよい。

【0019】

前記途中材欠判定部が演算距離に基づいて判定することで、正確な判定を行うことができる。なお、加工プログラムにおける前記主軸の移動距離とは、加工途中に前記掴みかえが複数実行される場合には最後の掴みかえ後を除く、加工動作における該主軸の移動距離を合算した距離であってもよい。

【0020】

ここで、前記途中材欠判定部は、前記棒材の残有効加工長と前記演算距離とを比較することで加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置しているか否かを判定するものであってもよい。

【0021】

上記課題を解決する本発明の工作機械システムの制御方法は、
把持解除可能に棒材を把持して該棒材の軸心方向に移動する主軸が該棒材の加工途中に該棒材の掴みかえを実行することで該棒材から該主軸の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造可能な工作機械システムの制御方法において、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢が、加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に位置しているか否かを前記長尺製品を製造するための加工開始以前に判定する途中材欠判定工程と、
加工途中に実行する前記掴みかえが可能な位置に前記送り矢が位置していると前記途中材欠判定工程において判定した場合に開始される加工工程とを有することを特徴とする。

【0022】

この工作機械システムの制御方法によれば、前記途中材欠判定工程により、加工途中に実行する前記掴みかえが実行できなくなるか否かが長尺製品の加工開始以前に判定されるので、無駄な加工を削減することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、無駄な加工を削減した工作機械システムおよび工作機械システムの制御方法を提供するこができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態にかかる旋盤システムの正面図である。

【図2】図１に示した旋盤システムの内部構成を簡易的に示す平面図である。

【図3】図１に示した旋盤システムのハードウェア構成を示すブロック図である。

【図4】図１に示した旋盤システムの機能構成を示す機能ブロック図である。

【図5】図１に示した旋盤システムで長尺製品を製造する動作を示すフローチャートである。

【図6】図５に示したフローチャートの動作に用いられる位置関係を説明するための平面図である。

【図7】従来の工作機械システムで長尺製品を製造する動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、本発明をＮＣ旋盤と給材機とを備えた旋盤システムに適用した例を用いて説明する。

【0026】

図１は、本実施形態にかかる旋盤システムの正面図である。

【0027】

図１に示すように、本実施形態の旋盤システム１は、加工装置であるＮＣ旋盤２と、材料供給装置である給材機４とを備えている。この旋盤システム１が、工作機械システムの一例に相当する。本実施形態のＮＣ旋盤２は、いわゆるスイス型旋盤である。ＮＣ旋盤２は、切削室２２と、主軸室２３と、旋盤操作パネル２４とを備えている。切削室２２は、棒材Ｗ（図２参照）の先端部分を加工する空間が形成された部屋であり、正面側から見てＮＣ旋盤２の右側に配置されている。主軸室２３は、主軸２５（図２参照）が配置された部屋であり、正面側から見てＮＣ旋盤２の左側に配置されている。

【0028】

旋盤操作パネル２４は、旋盤操作部２４１と旋盤表示画面２４２とを有している。旋盤操作部２４１は、旋盤システム１のオペレータによる入力操作を受け付ける複数のボタンやキー等からなる。なお、旋盤操作部２４１は、旋盤表示画面２４２と一体化されたタッチパネルであってもよい。旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１や外部コンピューターを用いて作成した加工プログラムを後述する記憶部２０３（図３参照）に記憶させることができる。また、旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１を用いて加工プログラムの修正を行い、修正した加工プログラムを記憶部２０３に記憶させることもできる。さらに、旋盤システム１のオペレータは、旋盤操作部２４１を用いて旋盤システム１の各構成要素を個別または連携して動作させることもできる。旋盤表示画面２４２は、記憶部２０３に記憶された加工プログラム、旋盤システム１の各種設定値およびエラー内容などの旋盤システム１に関する各種情報を表示するディスプレイである。

【0029】

給材機４は、長尺な棒材Ｗ（図２参照）をＮＣ旋盤２に供給する。給材機４は、ＮＣ旋盤２と並んで設置される。給材機４には、複数の棒材Ｗが格納されている。給材機４は、格納された棒材Ｗのうちの１本をＮＣ旋盤２に向かって送り出す。また、給材機４は、加工によって短くなった棒材Ｗである残材をＮＣ旋盤２から引き抜いて排出する。残材を排出した後、給材機４は、格納された棒材Ｗからあらたに１本をＮＣ旋盤２に向かって送り出す。給材機４には、給材機４を操作するための入力装置である給材機操作パネル４２が設けられている。

【0030】

図２は、図１に示した旋盤システムの内部構成を簡易的に示す平面図である。

【0031】

図２に示すように、ＮＣ旋盤２は、主軸２５と、ガイドブッシュ２６と、第１刃物台２７と、背面主軸２８と、第２刃物台２９とを備えている。主軸２５、ガイドブッシュ２６、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９は、土台である脚の上に配置されている。主軸２５、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９は、加工動作や掴みかえ動作が記述された加工プログラムや旋盤操作パネル２４（図１参照）からの入力に従って動作する。

【0032】

主軸２５は、Ｚ１軸方向に移動可能である。主軸２５は、主軸台によって主軸台とともにＺ１軸方向に移動するが、主軸台は図示省略し説明も省略する。Ｚ１軸方向は、水平方向であり、図２においては左右方向である。このＺ１軸方向は、棒材Ｗの軸心方向の一例に相当する。主軸２５は、その内部を貫通している棒材Ｗを把持解除可能に把持するためのコレットチャック２５１を先端部分に有している。主軸２５は、棒材Ｗを把持して主軸中心線ＣＬを中心として回転可能である。主軸中心線ＣＬの方向はＺ１軸方向と一致している。以下、主軸２５が棒材Ｗの先端側に移動することを前進と称し、主軸２５が棒材Ｗの後端側に移動することを後退と称することがある。図２においては、右方向が前進方向であり、左方向が後退方向である。

【0033】

ガイドブッシュ２６は、土台である脚に固定されている。ガイドブッシュ２６の、主軸２５が配置された側とは反対側の端面は、切削室２２（図１参照）内に露出している。ガイドブッシュ２６は、主軸２５の内部を貫通した棒材Ｗの先端側部分をＺ１軸方向へ摺動自在に支持する。このガイドブッシュ２６の、棒材Ｗを支持している部分は、主軸２５と同期して主軸中心線ＣＬを中心にして回転可能である。ガイドブッシュ２６から切削室２２内に突出した棒材Ｗの先端部分が第１刃物台２７に取り付けられた第１工具Ｔ１によって加工される。この第１工具Ｔ１が、加工工具の一例に相当する。このＮＣ旋盤２では、ガイドブッシュ２６により加工時の棒材Ｗの撓みが抑制されるので、特に細長い棒材ＷをＮＣ旋盤２によって高精度に加工できる。

【0034】

第１刃物台２７は、Ｚ１軸方向と直交しかつ水平方向を向いたＸ１軸方向と、垂直方向を向いたＹ１軸方向に移動可能である。この第１刃物台２７が、刃物台の一例に相当する。図２では、上下方向がＸ１軸方向であり、紙面に直交する方向がＹ１軸方向である。第１刃物台２７には、切削工具、突切工具などを含む複数種類の第１工具Ｔ１がＹ１軸方向に並んで櫛歯状に取り付けられている。また、第１工具Ｔ１として、エンドミルやドリルなどの回転工具を第１刃物台２７に取り付けることもできる。第１刃物台２７がＹ１軸方向に移動することで、これらの複数種類の第１工具Ｔ１から任意の第１工具Ｔ１が選択される。そして、第１刃物台２７がＸ１軸方向に移動することで、主軸２５に把持されガイドブッシュ２６に支持された棒材Ｗの先端部分に、選択されている第１工具Ｔ１が切り込んで加工したり棒材Ｗの加工済み部分を切り離したりする。なお、加工済み部分を切り離すための工具が突切工具である。

【0035】

背面主軸２８は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に移動可能である。背面主軸２８は、背面主軸台によって背面主軸台とともにＸ２軸方向およびＺ２軸方向に移動するが、背面主軸台は図示省略し説明も省略する。Ｘ２軸方向は上述したＸ１軸方向と同一の方向であり、Ｚ２軸方向は上述したＺ１軸方向と同一の方向である。また、Ｚ２軸方向は、背面主軸２８の軸線方向に相当する。図２には、背面主軸２８が、ガイドブッシュ２６を挟んで主軸２５に対向した位置にある様子が示されている。この位置では背面主軸２８の回転中心である背面主軸中心線は、主軸中心線ＣＬと同一線上に配置されている。背面主軸中心線の方向はＺ２軸方向と一致している。背面主軸２８には、主軸２５を用いた加工が完了した棒材Ｗの加工済み部分が、突切工具によって切り離されて受け渡される。以下、切り離された加工済み部分を切断済み部分と称する。背面主軸２８には、先端のチャックから後端までＺ２軸方向に貫通した排出用貫通孔２８１が形成されている。棒材Ｗの加工途中に棒材Ｗの掴みかえを実行するような長尺製品を棒材Ｗから製造する場合、棒材Ｗの加工が施された部分は、主軸２５に対向した位置にある背面主軸２８の排出用貫通孔２８１に順次挿入されていく。背面主軸２８は、主軸２５から受け渡された切断済み部分や主軸２５を用いた加工の途中における棒材Ｗの加工が施された部分を把持解除可能に把持する。また、主軸２５を用いた加工途中で主軸２５が棒材Ｗの掴みかえを実行する間、背面主軸２８は、主軸２５に対向した位置で、排出用貫通孔２８１に挿入された棒材Ｗの先端部分を把持して停止している。その状態で主軸２５が棒材Ｗの把持を解除して後退し棒材Ｗを再把持することで、加工途中の掴みかえが行われる。その後、主軸２５を用いた加工が完了し背面主軸２８に受け渡された切断済み部分は、排出用貫通孔２８１内を通って背面主軸２８の後ろ側に排出される。なお、背面主軸２８の後ろ側は、図２における右側になる。

【0036】

第２刃物台２９は、Ｙ２軸方向へ移動可能である。なお、第２刃物台２９は、Ｘ２軸方向に移動可能に構成されていてもよい。Ｙ２軸方向は上述したＹ１軸方向と同一の方向である。第２刃物台２９には、切断済み部分を加工するドリルやエンドミル等の第２工具Ｔ２が取り付けられている。なお、第２工具Ｔ２は、Ｙ２軸方向に並んで第２刃物台２９に複数取り付けられている。第２刃物台２９のＹ２軸方向への移動によって、これらの複数の第２工具Ｔ２から任意の第２工具Ｔ２が選択される。そして、背面主軸２８がＸ２軸方向やＺ２軸方向に移動することで、背面主軸２８に把持された切断済み部分の切断端側が加工される。この切断端側の加工が完了した切断済み部分が旋盤システム１によって製造された製品になる。なお、背面主軸２８を用いた加工を行わない場合もある。その場合、切断済み部分がそのまま製品になる。

【0037】

給材機４は、上述した給材機操作パネル４２（図１参照）の他に、送り矢４４と、送り矢駆動機構４５と、送り矢モータ４６と、先端センサ４７と、原点センサ４８とを有している。送り矢４４は、不図示のガイドによってＺ１軸方向に移動自在に案内されている。送り矢４４の先端には、棒材Ｗの後端を把持するフィンガーチャック４４１が設けられている。このフィンガーチャック４４１は、送り矢４４の他の部分に対して回転自在に取り付けられることで、主軸中心線ＣＬを回転中心軸として回転自在になっている。フィンガーチャック４４１が棒材Ｗの後端を把持することで、送り矢４４は棒材Ｗに連結される。すなわち、フィンガーチャック４４１が棒材Ｗを把持している間、送り矢４４は棒材ととともにＺ１軸方向に移動する。

【0038】

送り矢駆動機構４５は、給材機４の先端側と後端側それぞれに設けられた不図示のプーリと、そのプーリに掛け渡された駆動ベルトによって構成されている。駆動ベルトには、連結部４５１が固定されている。この連結部４５１によって駆動ベルトと送り矢４４の後端部分とが連結されている。給材機４の後端側に設けられたプーリは、送り矢モータ４６の出力軸に固定されている。

【0039】

送り矢モータ４６の出力軸が一方向に回転すると、送り矢駆動機構４５と連結部４５１によって送り矢４４はＺ１軸に沿ってＮＣ旋盤２に向かって移動する。反対に、送り矢モータ４６の出力軸が他方向に回転すると、送り矢駆動機構４５と連結部４５１によって送り矢４４はＺ１軸に沿ってＮＣ旋盤２から離間する方向に移動する。給材機４内に格納された複数の棒材Ｗのうち軸心が主軸中心線ＣＬと一致した位置にある棒材Ｗがフィンガーチャック４４１によって把持される。そして、送り矢４４が移動することで、フィンガーチャック４４１に把持された棒材Ｗは、棒材Ｗの軸心方向に移動する。すなわち、送り矢モータ４６の出力軸が一方向に回転すると、棒材Ｗはその先端側に移動し、送り矢モータ４６の出力軸が他方向に回転すると、棒材Ｗはその後端側に移動する。送り矢モータ４６は、送り矢エンコーダ４６１を有している。なお、送り矢エンコーダ４６１は、送り矢モータ４６とは別に設置されていてもよい。送り矢エンコーダ４６１によって、送り矢モータ４６の回転数や回転量が検出される。送り矢エンコーダ４６１の検出結果は、第２制御装置４０（図３参照）に送信される。

【0040】

先端センサ４７は、棒材Ｗの先端を検出する。また、原点センサ４８は、送り矢４４が原点に位置しているか否かを検出する。送り矢４４の原点は、送り矢４４の移動範囲のうち最も後端側に位置している。原点センサ４８は、送り矢４４の後端を検出するセンサである。これらの先端センサ４７と原点センサ４８の検出結果は、それぞれ第２制御装置４０（図３参照）に送信される。第２制御装置４０は、先端センサ４７の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって、ＮＣ旋盤２に電源投入後最初に棒材Ｗを供給する際やあらたに棒材Ｗを供給する際の棒材Ｗの先端位置がどの位置にあるかを把握する。また、第２制御装置４０は、原点センサ４８の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって、送り矢４４の位置を把握する。

【0041】

図３は、図１に示した旋盤システムのハードウェア構成を示すブロック図である。なお、この図３では、旋盤システム１のハードウェア構成のうち本発明との関連性の低いものは、これまで説明した構成要素を動作させるものであっても図示省略している。

【0042】

図３に示すように、ＮＣ旋盤２は、第１制御装置２０と、上述した旋盤操作パネル２４と、Ｚ１軸モータ２５２と、主軸モータ２５３と、主軸アクチュエータ２５４とを有している。第１制御装置２０は、いわゆるＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置であり、ＣＰＵ２０１と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０２と、記憶部２０３とを有している。第１制御装置２０は、ＣＰＵ２０１による演算機能を有するコンピュータである。第１制御装置２０は、記憶部２０３に記憶されている加工プログラムや旋盤操作パネル２４からの入力に従って図２に示した主軸２５、第１刃物台２７、背面主軸２８および第２刃物台２９等の各構成要素の動作を制御する。図３には、各構成要素を駆動するモータやアクチュエータのうちの一部が示されている。第１制御装置２０は、主にＮＣ旋盤２に設けられたサーボモータに対して数値制御を行う。また、第１制御装置２０が有しているＰＬＣ２０２は、主にＮＣ旋盤２に設けられたシリンダーやバルブ等のサーボモータ以外の機器の動作をシーケンス制御する。

【0043】

記憶部２０３には、ラダープログラムやマクロプログラムなどの各種プログラムがあらかじめ記憶されている。さらに、記憶部２０３には、加工プログラムの他に、工具に関するデータ、棒材Ｗの径データおよび製品長データなどの諸情報がオペレータによって記憶される。記憶部２０３は、ＲＯＭ、ＨＤＤおよびＳＳＤ等の不揮発性メモリーとＲＡＭ等の揮発性メモリーとから構成されている。

【0044】

Ｚ１軸モータ２５２は、第１制御装置２０からの指令を受けて回転するサーボモータである。Ｚ１軸モータ２５２が回転することで主軸２５（図２参照）はＺ１軸方向に移動する。なお、第１制御装置２０とＺ１軸モータ２５２の間には不図示のアンプが設けられており、第１制御装置２０がアンプに指令を送信することでＺ１軸モータ２５２が制御されている。以下、アンプについては説明を省略する。Ｚ１軸モータ２５２は、Ｚ１軸エンコーダ２５２１を有している。Ｚ１軸エンコーダ２５２１の出力が第１制御装置２０にフィードバックされることで、第１制御装置２０は、主軸２５（図２参照）のＺ１軸方向における位置を常時把握している。

【0045】

主軸２５（図２参照）には、ビルトインモーター等の主軸モータ２５３が設けられている。主軸モータ２５３は、第１制御装置２０から指令を受けて回転する。主軸モータ２５３が回転することで、主軸２５および主軸２５に把持された棒材Ｗ（図２参照）は、主軸中心線ＣＬ（図２参照）を中心にして回転する。なお、主軸２５と同様に、背面主軸２８にも背面主軸モータが設けられているが説明は省略する。主軸アクチュエータ２５４は、コレットチャック２５１（図２参照）を動作させるための油圧シリンダー等のアクチュエータである。主軸アクチュエータ２５４によって不図示のチャックスリーブが前進方向に移動することで、コレットチャック２５１が閉じて棒材Ｗが主軸２５によって把持される。また、チャックスリーブが後退方向に移動することで、コレットチャック２５１が開いて主軸２５による棒材Ｗの把持が解除される。なお、主軸２５と同様に、背面主軸２８にも背面主軸２８が有する背面コレットチャックを開閉する背面主軸アクチュエータが設けられているが説明は省略する。

【0046】

給材機４は、上述した給材機操作パネル４２、送り矢モータ４６、先端センサ４７および原点センサ４８の他に第２制御装置４０を有している。第２制御装置４０は、給材機４の各構成要素についてシーケンス制御を行う制御装置である。第２制御装置４０は、各センサや送り矢エンコーダ４６１等から受信した情報に基づいて送り矢モータ４６や給材機４に設けられた不図示のアクチュエータの動作を制御する。また、第２制御装置４０は、第１制御装置２０からの動作要求に応じて給材機４の動作を制御する。第２制御装置４０には、給材記憶部４０１が設けられている。その給材記憶部４０１には、送り矢４４の材欠位置の情報が保存されいてる。主軸２５が移動可能範囲のうち最も後退した位置にある状態でコレットチャック２５１（図２参照）と送り矢４４とが干渉しない位置が材欠位置の初期値として設定され給材記憶部４０１に保存されている。ただし、材欠位置は、給材機操作パネル４２からの入力操作によって書き換え可能になっている。

【0047】

送り矢モータ４６は、第２制御装置４０からの指令を受けて回転するサーボモータである。送り矢モータ４６が回転することで送り矢４４（図２参照）はＺ１軸方向に移動する。上述したように、第２制御装置４０は、送り矢４４の原点からの移動距離を原点センサ４８の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果によって把握することで、送り矢４４のＺ１軸方向における位置を常時把握し、給材機４に関する情報として第１制御装置２０に送信している。また、第２制御装置４０は、あらたに供給する棒材Ｗの先端や電源投入後最初にＮＣ旋盤２に送り出した棒材Ｗの先端のＺ１軸方向における位置を第１制御装置２０に送信する。ＮＣ旋盤２が加工を開始した後、残材の引き抜き開始までは、第２制御装置４０によって送り矢モータ４６は基本的に一定のトルクで一方向に回転しようとするように制御される。これにより、棒材Ｗは、設定された荷重で棒材Ｗの先端側に向かって送り矢４４によって付勢される。この荷重は、主軸２５が棒材Ｗを把持しているときに棒材Ｗと主軸２５との間に滑りが生じる虞が無い比較的弱い荷重に設定される。

【0048】

給材機操作パネル４２は、操作部と表示画面とが一体になったタッチパネルである。なお、給材機４には、給材機操作パネル４２の他に非常停止ボタンや送り矢モータ４６のトルク設定スイッチ等が設けられている。旋盤システム１のオペレータは、給材機操作パネル４２を用いて、送り矢４４（図２参照）をＺ１軸方向に手動操作で移動させたり、材欠位置などの給材機４の各種設定値を入力することができる。また、給材機操作パネル４２には、給材機４の各種設定値およびエラー内容などの給材機４に関する各種情報並びに給材機４の操作ボタンが表示される。

【0049】

第１制御装置２０と第２制御装置４０とは信号ケーブルで接続されている。第１制御装置２０は、信号ケーブルを介して第２制御装置４０に動作要求などを送信する。また、第２制御装置４０は、信号ケーブルを介して第１制御装置２０に送り矢４４の位置情報を含む給材機４に関する各種情報を随時送信する。また、第２制御装置４０は、第１制御装置２０からの情報送信要求に応じて材欠位置の情報などの要求された情報を第１制御装置２０に送信する。

【0050】

図４は、図１に示した旋盤システムの機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図４でも、本発明に特に関連性の高い機能構成のみを示し、旋盤システム１が有するその他の機能構成は図示省略し説明も省略する。

【0051】

図４に示すように、第１制御装置２０によって、機械制御部２０ａと途中材欠判定部２０ｂとが構成されている。機械制御部２０ａは、主に図３に示したＣＰＵ２０１とＰＬＣ２０２と記憶部２０３によって達成される機能構成である。また、途中材欠判定部２０ｂは、主にＣＰＵ２０１と記憶部２０３によって達成される機能構成である。また、第２制御装置４０によって、給材制御部４０ａと送り矢位置把握部４０ｂが構成されている。

【0052】

機械制御部２０ａは、ＮＣ旋盤２の各構成要素の動作を制御するものである。また、機械制御部２０ａは、第２制御装置４０に動作要求や情報送信要求を送信することもある。途中材欠判定部２０ｂは、加工途中に掴みかえを実行する必要がある長尺製品を製造するための加工開始以前に、加工途中の掴みかえを実行することが可能な位置に送り矢４４が位置しているか否かを判定する。具体的には、途中材欠判定部２０ｂは、１サイクルにおける加工途中の掴みかえまでに送り矢４４が到達することになる位置をあらかじめ演算して材欠位置に到達するか否かを加工の開始以前に判定する。この実施形態の途中材欠判定部２０ｂは、１サイクルの加工途中に複数の掴みかえが行われる場合には、実質的に最後の掴みかえにおいて送り矢４４が到達する位置を演算して材欠位置に到達していないか否かを判定している。ただし、途中材欠判定部２０ｂは、加工途中に複数の掴みかえが行われる場合には、その全ての掴みかえにおいて送り矢４４が到達している位置を演算して材欠位置に到達していないか否かを判定してもよい。なお、途中材欠判定部２０ｂが、第２制御装置４０に材欠位置の情報を送信要求することもある。

【0053】

給材制御部４０ａは、給材機４に設けられた各種センサからの出力、給材機操作パネル４２からの入力および第１制御装置２０からの動作要求に従って送り矢モータ４６などの動作を制御する機能構成である。送り矢位置把握部４０ｂは、原点センサ４８の検出結果と送り矢エンコーダ４６１の検出結果を用いて原点センサ４８からの送り矢４４のＺ１軸方向の位置を演算することで原点センサ４８からの送り矢４４（図２参照）の前進距離である送り矢位置を把握する。給材記憶部４０１には、送り矢４４の長さ情報が保存されている。送り矢位置把握部４０ｂは、送り矢４４の前進距離に送り矢４４の長さを加算することで原点センサ４８から送り矢４４の先端位置までの距離も把握している。

【0054】

図５は、図１に示した旋盤システムの動作を示すフローチャートである。また、図６は、図５に示したフローチャートの動作に用いられる位置関係を説明するための平面図である。

【0055】

図５に示すフローチャートは、電源投入後の初期動作が完了した後や新しい製品を加工するための段取り作業が完了した後の旋盤システム１の動作を示している。初期動作や段取り動作では、棒材Ｗの先端が突切工具で切断される。初期動作や段取り動作が完了した状態は、突切工具がストッパとして作用して棒材Ｗの先端が突切工具に当接している状態である。この状態では、棒材Ｗは送り矢４４によって先端側に向かって付勢されることで突切工具に押し付けられている。また、図５に示すフローチャートは、主軸２５の移動可能範囲よりも長い長尺製品を製造する場合のフローチャートである。

【0056】

図５及び図６に示すように、途中材欠判定部２０ｂは、長尺製品を製造するための加工プログラムに従った１サイクルの加工を開始する前に、１サイクルにおける最初の掴みかえ後から最後の掴みかえ前迄の加工動作における主軸２５の移動距離である距離Ｅを読み込む（ステップＳ１１）。この距離Ｅは、１サイクルにおける最初の掴みかえ後から最後の掴みかえ前迄の加工動作における棒材Ｗの移動距離でもある。距離Ｅは、加工プログラムにおいて指定されていれば、その指定された距離を使用する。以下、その加工プログラムにおいて指定された距離Ｅを指定距離と称する。指定距離は、Ｇコード指令またはＭコード指令を用いて指定される。Ｇコード指令を用いて指定する場合には、例えば、加工プログラムに「Ｇ＊＊＊ Ａ＿＿＿ Ｗ＿＿＿ Ｓ＿＿＿ Ｘ＿＿＿ Ｚ＿＿＿ Ｆ＿＿＿ Ｂ＿＿＿ Ｑ＿＿＿ Ｋ＿＿＿ Ｅ＿＿＿」のように記述される。なお、実際には、Ｇに続く＊＊＊には、コードの内容やコードの機能を示す数字が記述される。また、Ｇ以外のアルファベットに続く＿＿＿には引数が記述される。この例においては、指定距離は、Ｅに続く引数として記述される。Ｍコード指令を用いる場合も同様に指定距離は引数として記述される。このようにオペレータが加工プログラムで指定した場合、指定距離は、記憶部２０３に記憶されているのでステップＳ１１において途中材欠判定部２０ｂは、記憶部２０３に記憶された指定距離を距離Ｅとして読み込む。指定されていなければ、途中材欠判定部２０ｂは、加工プログラムを解析して１サイクルにおける最初の掴みかえの後から最後の掴みかえの前迄の加工動作において主軸２５が移動する距離を演算して距離Ｅとして記憶部２０３に保存するとともに読み込む。以下、この演算により得られた距離Ｅを、演算距離と称する。ここでいう加工動作とは、第１工具Ｔ１が棒材Ｗに接しているか否かに関わらず、加工プログラムに記述された１サイクルの動作中における掴みかえ以外の全ての動作を指す。また、主軸２５が移動する距離とは、加工動作において主軸２５が後退する動作を含む場合には対象となる加工動作における合計前進距離から対象となる加工動作における合計後退距離を減算した距離である。図６には、加工途中に２回掴みかえを実行する例が記載されている。途中材欠判定部２０ｂは、加工途中に実行される掴みかえにおける主軸２５の後退距離の合計距離を演算することで距離Ｅとしてもよい。その場合、その演算により得られた距離Ｅが、演算距離に相当する。本実施形態でいう加工途中に実行される掴みかえとは、加工開始前に行われる最初の掴みかえ以外の、１サイクルの動作中に実行される掴みかえを指す。

【0057】

次に、途中材欠判定部２０ｂは、現在の送り矢位置から材欠位置までの距離である残有効加工長Ｒと距離Ｅとを比較する（ステップＳ１２）。これらステップＳ１１およびステップＳ１２が、途中材欠判定工程の一例に相当する。上述したように、材欠位置は、掴みかえにおいて主軸が後退したときに送り矢と主軸とが干渉しない位置であり、第２制御装置４０の給材記憶部４０１に保存されている。そして、旋盤システム１の立ち上げ時や、材欠位置が書き換えられた際などに第２制御装置４０から第１制御装置２０に送信されて記憶部２０３に記憶されている。途中材欠判定部２０ｂは、その材欠位置の情報と、第２制御装置４０から随時送信されてくる送り矢４４の位置情報とから残有効加工長Ｒを演算する。そして、残有効加工長Ｒが距離Ｅ以上であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、機械制御部２０ａは、最初の掴みかえを実行する（ステップＳ１３）。最初の掴みかえが完了したら機械制御部２０ａは、加工プログラムに従って加工を開始させる（ステップＳ１４）。このステップＳ１４で開始される加工が、加工工程の一例に相当する。

【0058】

この加工を開始した後、次の掴みかえまでの加工が完了していなければ（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１８に進む。次の掴みかえまでの加工が完了したら（ステップＳ１５でＹＥＳ）、機械制御部２０ａは、加工を中断して加工途中の掴みかえを実行させる（ステップＳ１６）。なお、通常の加工プログラムは、加工が進むにつれて主軸２５が前進し、主軸２５の移動可能範囲のうち最も前進端に主軸２５が到達または接近したら次の掴みかえを実行するように作成されている。加工途中の掴みかえが完了したら、機械制御部２０ａは、掴みかえ後の加工を開始させる（ステップＳ１７）。加工開始後、次の掴みかえまでの加工が完了するまでは、機械制御部２０ａは、１サイクルの加工が全て完了したかを随時判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１４の加工開始後は、これらステップＳ１５～ステップＳ１８を繰り返すことで１サイクルの加工が完了するまで掴みかえと加工とが繰り返し実行される。１サイクルの加工が全て完了したら（ステップＳ１８でＹＥＳ）、機械制御部２０ａは、加工プログラムで指定されたサイクル数の加工が完了したか判定する（ステップＳ１９）。指定されたサイクル数の加工が完了していれば（ステップＳ１９でＹＥＳ）、機械制御部２０ａは動作を終了する。指定されたサイクル数の加工が完了していなければ（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１１に戻って途中材欠判定部２０ｂによる判定を行った（ステップＳ１１～ステップＳ１２）後、残有効加工長Ｒが距離Ｅ以上であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、次のサイクルの動作を開始する。

【0059】

一方、残有効加工長Ｒが距離Ｅ未満であれば（ステップＳ１２でＮＯ）、加工を開始することなく、機械制御部２０ａは主軸２５に棒材Ｗの把持を解除させた後、給材機４が残材をＮＣ旋盤２から引き抜いてあらたな棒材ＷをＮＣ旋盤２に供給する棒材交換を実行させる（ステップＳ２１）。その後、ステップＳ１１に戻って途中材欠判定部２０ｂによる判定を行った（ステップＳ１１～ステップＳ１２）後、次のサイクルの動作を開始する。なお、ステップＳ２１の棒材交換直後は、残有効加工長Ｒは距離Ｅ以上であることは明らかであるので、ステップＳ２１後は、ステップＳ１３に進んで次のサイクルの動作を開始してもよい。

【0060】

以上説明した旋盤システム１および旋盤システム１の制御方法によれば、途中材欠判定部２０ｂが、加工途中の掴みかえが実行できなくなるか否かを、加工開始以前に判定することで、途中まで加工した加工済み部分が製品として使用できなくなってしまうことを防止できる。すなわち、完了することができない無駄な加工を削減することができる。これにより、その加工済み部分の加工に要した時間や棒材Ｗなどが無駄になってしまうことを防止でき、加工による第１工具Ｔ１やＮＣ旋盤２の部品の劣化や摩耗も抑制できる。加えて、加工途中の棒材Ｗの加工済み部分を切り離して廃棄するための材欠プログラムを作成しなければならないといったオペレータの手間も削減できる。換言すれば、材欠プログラムを作成する代わりに、加工プログラムにおいて指定距離（距離Ｅ）を記入するだけですむので旋盤システム１の操作性が飛躍的に高まる。

【0061】

また、距離Ｅが指定されていなければ、途中材欠判定部２０ｂは、加工プログラムから距離Ｅを自動的に演算するのでオペレータが距離Ｅを計算して入力する手間を低減できる。さらに、途中材欠判定部２０ｂが加工プログラムを解析して距離Ｅを演算することで、人為的な計算ミスが防止され正確な判定を行うことができる。

【0062】

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことができる。例えば、本実施形態では、主軸２５が移動可能なスイス型のＮＣ旋盤２に途中材欠判定部２０ｂを設ける例を示したが、主軸２５が土台である脚に固定された主軸固定型のＮＣ旋盤に途中材欠判定部２０ｂを設けてもよい。その場合、距離Ｅの代わりに加工時の送り矢４４の前進距離を用いて判定すればよい。また、本実施形態を示した図５の動作と、従来技術を示した図７の動作とを加工プログラムや旋盤操作パネルからの入力操作によって切り替え可能に構成してもよい。換言すれば、途中材欠判定部２０ｂの動作有無または途中材欠判定工程の実行有無をオペレータが選択できるようにしてもよい。なお、加工プログラムによって上述の切り替えを可能にする場合、Ｇコード指令やＭコード指令などの加工プログラムに記述されるコードによって切り替え可能に構成してもよい。

【0063】

なお、以上説明した各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を他の変形例に適用してもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ 旋盤システム（工作機械システム）
２０ｂ 途中材欠判定部
２５ 主軸
４４ 送り矢
Ｗ 棒材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】