特開 2024-65253 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】P2024065253

(43)【公開日】2024-05-15

(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 13/00 20060101AFI20240508BHJP

【ＦＩ】

B23B13/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022174001

(22)【出願日】2022-10-31

(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】内山 拓治

(72)【発明者】

【氏名】篠宮 克宏

(72)【発明者】

【氏名】池ヶ谷 武史

【テーマコード（参考）】

3C045

【Ｆターム（参考）】

3C045FC04

3C045FC32

3C045FC36

(57)【要約】

【課題】事故の生じにくい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】長尺状の棒材Ｗの先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の棒材Ｗから複数の製品を製造する旋盤システム１において、棒材Ｗの掴みかえ時に棒材Ｗの把持を解除してＺ１軸方向に沿って把持位置まで移動して棒材Ｗを把持する主軸２５と、棒材ＷとともにＺ１軸方向に移動する送り矢４４と、掴みかえごとに、送り矢４４の位置および主軸２５のＺ１軸方向への設定移動可能距離Ｚｐと１つの製品の加工に必要な加工材長Ｌ３とに基づいて主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま加工可能な製品数Ｎを演算し、製品数Ｎに対応した把持位置を決定する把持位置決定部２０ａとを備えた。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺状の棒材の先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の該棒材から複数の製品を製造する工作機械システムにおいて、
前記棒材の掴みかえ時に該棒材の把持を解除して該棒材の軸心方向に沿って把持位置まで移動して該棒材を把持する主軸と、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢と、
前記掴みかえごとに、前記送り矢の位置および前記主軸の前記軸心方向への移動可能距離と１つの前記製品の加工に必要な加工材長とに基づいて該主軸が前記棒材の把持を維持したまま加工可能な製品数を演算し、該製品数に対応した前記把持位置を決定する把持位置決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】

１つの前記製品の加工ごとに、前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま次の該製品の加工が可能か否かを判定する連続加工可否判定部を備えた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】

１つの前記製品の加工ごとに、前記送り矢の位置が演算によって得られる理論上の該送り矢の位置と一致しているか否かを判定する送り矢位置判定部を備えた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】

加工動作が記述された加工プログラムにおける前記主軸の前記軸心方向の移動距離に基づいて前記加工材長を演算する材長演算部を備えた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5】

前記把持位置決定部が前記把持位置を決定して前記掴みかえを実行する多数個取りモードと、１つの前記製品の加工ごとに前記掴みかえを実行する１個取りモードとを切り替え可能にした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6】

前記主軸に対向して配置され、前記加工済み部分が受け渡される背面主軸と、
前記背面主軸が安全位置に退避するまで前記主軸に把持された前記棒材の加工を規制する加工規制部と、
前記安全位置を変更する安全位置変更部とを備えたことを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の工作機械システム。

【請求項7】

主軸に把持された長尺状の棒材の先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の該棒材から複数の製品を製造する工作機械システムの制御方法において、
前記棒材とともに該棒材の軸心方向に移動する送り矢の位置および前記主軸の該軸心方向の移動可能距離と１つの前記製品の加工に必要な加工材長とに基づいて該主軸が前記棒材の把持を維持したまま加工可能な製品数を演算し、該製品数に対応した把持位置を決定する把持位置決定工程と、
前記把持位置決定工程において決定された前記把持位置に前記棒材の把持を解除した前記主軸が移動して該棒材を把持する掴みかえ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、長尺状の棒材の先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の該棒材から複数の製品を製造する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。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は切り離される。

【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。

【0004】

一般的な加工装置では、加工済み部分の切り離しが行われたら棒材の掴みかえを行っている。掴みかえでは、主軸による把持を解除して主軸が棒材の後端側に移動した後、再度主軸が棒材を把持する。加工工具による加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しと棒材の掴みかえとを１サイクルとして、複数サイクル繰り返すことで、サイクル数に応じた複数の製品が１本の棒材から製造される。これに対し、掴みかえ時における主軸の把持位置を調整することで、主軸が棒材の把持を維持したまま複数の製品を加工可能な工作機械システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１の工作機械システムでは、棒材の供給時に、棒材の長さを計測してその計測結果から棒材のうち製品の加工が可能な有効加工長を演算している。そして、その有効加工長と１つの製品の加工に必要な加工材長とから掴みかえにおいて主軸が棒材の把持を維持したまま複数の製品を加工可能な把持位置を有効加工長の全てに対してあらかじめ決定している。この特許文献１の工作機械システムによれば、掴みかえ回数が減少するので、掴みかえ時に必要な主軸の把持解除と把持に要する時間や主軸の回転数増減時間などの加工以外に要する時間を短縮して工作機械システムの生産性を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平０６－２１８６０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、給材機が加工装置に棒材を供給した後、工作機械システムを一時停止させた際や停電や非常停止などで工作機械システムが停止した際にオペレータが手動で送り矢の動作させて棒材を前進させる場合がある。その場合、特許文献１の工作機械システムでは、棒材および送り矢の位置が演算した内容とずれてしまうため、掴みかえにおいて主軸が送り矢を把持して送り矢を破損させてしまったり主軸が傷ついたりする事故が生じる虞がある。

【0007】

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、事故の生じにくい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】

【0008】

上記課題を解決する本発明の工作機械システムは、
長尺状の棒材の先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の該棒材から複数の製品を製造する工作機械システムにおいて、
前記棒材の掴みかえ時に該棒材の把持を解除して該棒材の軸心方向に沿って把持位置まで移動して該棒材を把持する主軸と、
前記棒材とともに前記軸心方向に移動する送り矢と、
前記掴みかえごとに、前記送り矢の位置および前記主軸の前記軸心方向への移動可能距離と１つの前記製品の加工に必要な加工材長とに基づいて該主軸が前記棒材の把持を維持したまま加工可能な製品数を演算し、該製品数に対応した前記把持位置を決定する把持位置決定部とを備えたことを特徴とする。

【0009】

この工作機械システムによれば、前記把持位置決定部が前記掴みかえごとに前記把持位置を決定するので、オペレータが手動で棒材を移動させても、掴みかえにおいて主軸が送り矢を把持して送り矢を破損させてしまったり主軸が傷ついたりする事故の発生を防止できる。

【0010】

ここで、前記主軸は、加工時に前記棒材を把持して該棒材の軸心方向に沿って前進するものであってもよい。

【0011】

この工作機械システムにおいて、
１つの前記製品の加工ごとに、前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま次の該製品の加工が可能か否かを判定する連続加工可否判定部を備えていてもよい。

【0012】

この工作機械システムによれば、前記連続加工可否判定部が判定することで、前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま複数の該製品を加工している途中でオペレータが手動で前記送り矢および該棒材を移動させても、該送り矢および該棒材の位置がずれたことで生じる事故や長さ不良の該製品を製造してしまうといった不具合を防止できる。

【0013】

ここで、前記連続加工可否判定部は、次の前記製品の加工に先立って前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま次の該製品の加工が可能か否かを判定するものであってもよい。また、前記連続加工可否判定部は、１つの前記製品の加工ごとに、前記掴みかえをすることなく次の該製品の加工が可能か否かを判定するものであってもよい。さらに、前記連続加工可否判定部が前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま次の前記製品の加工が可能と判定した場合に該主軸が該棒材の把持を維持したまま次の該製品の加工を実行させる機械制御部を備えていてもよい。加えて、前記連続加工可否判定部が前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま次の前記製品の加工が不可能と判定した場合に前記掴みかえを実行させる機械制御部を備えていてもよい。

【0014】

また、この工作機械システムにおいて、
１つの前記製品の加工ごとに、前記送り矢の位置が演算によって得られる理論上の該送り矢の位置と一致しているか否かを判定する送り矢位置判定部を備えていてもよい。

【0015】

この工作機械システムによれば、前記送り矢位置判定部が判定することで、前記主軸が前記棒材の把持を維持したまま複数の該製品を加工している途中でオペレータが手動で前記送り矢および該棒材を移動させても、該送り矢および該棒材の位置がずれたことで生じる事故や長さ不良の該製品を製造してしまうといった不具合を防止できる。

【0016】

ここで、前記送り矢位置判定部は、前記加工済み部分の切り離し後であって次の前記製品の加工開始前に判定するものであってもよい。また、理論上の前記送り矢の位置は、前記加工材長を用いて演算した位置であってもよい。前記送り矢位置判定部は、前記送り矢の位置が理論上の該送り矢の位置と一致していないと判定した場合にこの工作機械システムを停止させるものであってもよい。また、前記送り矢位置判定部は、前記送り矢の位置が理論上の該送り矢の位置と一致していないと判定した場合に該送り矢の位置が理論上の該送り矢の位置と一致していない旨を表示させるものであってもよい。

【0017】

また、この工作機械システムにおいて、
加工動作が記述された加工プログラムにおける前記主軸の前記軸心方向の移動距離に基づいて前記加工材長を演算する材長演算部を備えていてもよい。

【0018】

オペレータが前記加工材長または該加工材長の演算に必要なデータを入力する必要がないのでこの工作機械の操作性が高まる。

【0019】

また、この工作機械システムにおいて、
前記把持位置決定部が前記把持位置を決定して前記掴みかえを実行する多数個取りモードと、１つの前記製品の加工ごとに前記掴みかえを実行する１個取りモードとを切り替え可能にしてもよい。

【0020】

多数個取りモードと１個取りモードを切り替え可能にすることでオペレータの利便性が高まる。

【0021】

さらに、この工作機械システムにおいて、
前記主軸に対向して配置され、前記加工済み部分が受け渡される背面主軸と、
前記背面主軸が安全位置に退避するまで前記主軸に把持された前記棒材の加工を規制する加工規制部と、
前記安全位置を変更する安全位置変更部とを備えていてもよい。

【0022】

前記安全位置を適切な位置に変更することで前記加工規制部が加工を規制している時間を短縮できるので、この工作機械システムの生産性が高まる。

【0023】

ここで、前記加工規制部は、前記主軸を用いた加工動作が記述された加工プログラムの実行を規制することで加工を規制するものであってもよく、前記主軸の移動を規制することで加工を規制するものであってもよい。

【0024】

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、
主軸に把持された長尺状の棒材の先端部分の加工と加工が行われた加工済み部分の切り離しとを複数回繰り返すことで１本の該棒材から複数の製品を製造する工作機械システムの制御方法において、
前記棒材とともに該棒材の軸心方向に移動する送り矢の位置および前記主軸の該軸心方向の移動可能距離と１つの前記製品の加工に必要な加工材長とに基づいて該主軸が前記棒材の把持を維持したまま加工可能な製品数を演算し、該製品数に対応した把持位置を決定する把持位置決定工程と、
前記把持位置決定工程において決定された前記把持位置に前記棒材の把持を解除した前記主軸が移動して該棒材を把持する掴みかえ工程とを有することを特徴とする。

【0025】

この工作機械システムの制御方法によれば、前記把持位置決定工程において前記把持位置を決定するので、主軸が棒材の把持を維持したまま複数の製品を加工している途中でオペレータが手動で棒材を移動させても、掴みかえにおいて主軸が送り矢を把持して送り矢を破損させてしまったり主軸が傷ついたりする事故の発生を防止できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、事故の生じにくい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】

【0027】

【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の動作を示すフローチャートである。

【図6】図５に示した把持位置決定動作を示すフローチャートである。

【図7】図６に示した把持位置決定動作における位置関係を説明するための平面図である。

【図8】図１に示した旋盤システムの１個取りモードにおける動作を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態の旋盤システムの機能構成を示す図４と同様の機能ブロック図である。

【図10】図９に示した旋盤システムの動作を示す図５と同様のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。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。

【0037】

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、選択されている第１工具Ｔ１が主軸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。

【0038】

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は、主軸２５から受け渡された切断済み部分を把持解除可能に把持する。また、背面主軸２８は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に移動することで把持した切断済み部分を移送する。

【0039】

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。第２刃物台２９には、製品を受け入れる製品受入口２９１と不図示のシューターとが設けられている。シューターは、第２刃物台２９内に設けられている。背面主軸２８は、製品を製品受入口２９１に挿入した後、把持を解除して背面主軸２８に設けられたシリンダーによって押し出すことでシューターに製品を投下する。投下された製品は、不図示のコンベアによって所定位置まで移送されて旋盤システム１の外部に設けられた製品貯留部に排出される。

【0040】

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は棒材とともにＺ１軸方向に移動する。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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が送り矢原点に位置しているか否かを検出する。送り矢原点は、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、送り矢原点にある送り矢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。

【0044】

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。

【0045】

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、Ｚ２軸モータ２８１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。

【0046】

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とＲＡＭ等の揮発性メモリとから構成されている。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

Ｚ２軸モータ２８１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。Ｚ２軸モータ２８１が回転することで背面主軸２８（図２参照）はＺ２軸方向に移動する。なお、背面主軸２８をＸ２軸方向に移動させるサーボモータであるＸ２軸モータも設けられているが説明は省略する。Ｚ２軸モータ２８１は、Ｚ２軸エンコーダ２８１１を有している。Ｚ２軸エンコーダ２８１１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、背面主軸２８のＺ２軸方向における位置を常時把握している。

【0050】

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がその位置まで前進したら棒材Ｗの交換が必要であることを示す材欠位置の情報などが記憶されいてる。給材記憶部４０１には、主軸２５が移動可能範囲のうち最も後退した後退端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記憶されている。ただし、材欠位置は、給材機操作パネル４２からの入力操作や加工プログラムによって書き換え可能になっている。

【0051】

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、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の送り矢原点からの移動距離を把握することで、送り矢４４のＺ１軸方向における位置を常時把握している。そして、第２制御装置４０は、その送り矢４４の位置情報を給材機４に関する情報の１つとして第１制御装置２０に送信する。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。

【0052】

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、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。

【0053】

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、送り矢４４が材欠位置を超えたら、材欠信号を第１制御装置２０に送信する。さらに、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。

【0054】

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。

【0055】

図４に示すように、第１制御装置２０によって、把持位置決定部２０ａと、材長演算部２０ｂと、連続加工可否判定部２０ｃと、加工規制部２０ｄと、安全位置変更部２０ｅと、掴みかえ可否判定部２０ｆと、機械制御部２０ｇとが構成されている。機械制御部２０ｇは、主にＣＰＵ２０１と記憶部２０３とＰＬＣ２０２によって達成される機能構成である。機械制御部２０ｇ以外は、主に図３に示した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。

【0056】

把持位置決定部２０ａは、掴みかえにおいて主軸２５（図２参照）が棒材Ｗ（図２参照）を把持する把持位置を掴みかえごとに決定するものである。材長演算部２０ｂは、１つの製品を加工するために必要な棒材Ｗの長さである加工材長を演算するものである。連続加工可否判定部２０ｃは、判定時点における主軸２５の位置から主軸２５の移動可能範囲の前進端までの移動距離と加工材長とを比較することで、主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま次の製品の加工が可能か否かを１つの製品の加工ごとに判定するものである。加工規制部２０ｄは、背面主軸２８の位置を監視し、主軸２５を用いた加工の妨げにならない安全位置に背面主軸２８が退避するまで主軸２５に把持された棒材Ｗの加工を規制するものである。安全位置変更部２０ｅは、加工規制部２０ｄが判定に用いる安全位置を変更するものである。この安全位置は、加工プログラムに記述された位置であってもよく、オペレータが旋盤操作パネル２４を用いて入力した位置であってもよく、干渉チェックソフトを用いて自動的に演算された位置であってもよい。掴みかえ可否判定部２０ｆは、判定時点における送り矢４４の位置が材欠位置を超えているか否かに基づいて掴みかえが可能か否かを判定するものである。機械制御部２０ｇ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２０ｇ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。

【0057】

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。この給材制御部４０ａ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し、新しい棒材ＷをＮＣ旋盤２に供給する制御や、棒材Ｗを先端側に向かって付勢するために送り矢４４（図２参照）に前進方向に向かう荷重を加える制御が行われる。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送り矢原点からの送り矢４４の前進距離を演算することで送り矢原点に対する送り矢４４の位置を把握する。原点センサ４８は送り矢４４の後端を検出しているので、送り矢位置把握部４０ｂが把握している送り矢４４の位置は、送り矢原点から送り４４矢後端までのＺ１軸方向の距離に等しい。ただし、送り矢位置把握部４０ｂは、給材記憶部４０１に記憶されている送り矢４４の長さの情報を取得して送り矢４４の前進距離にその長さを加算することで送り矢原点から送り矢４４先端までの距離を演算することができる。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

図５に示すように、まず機械制御部２０ｇは、まず多数個取りモードと１個取りモードのいずれが選択されているかを判定する（ステップＳ１０）。通常は多数個取りモードが選択されているが、必要に応じてオペレータは１個取りモードに切り替えることができる。多数個取りモードと１個取りモードの切り替えは、旋盤操作パネル２４からの操作入力または加工プログラムに記述されたコマンドによって行われる。多数個取りモードでは、掴みかえをすることなく２つ以上の製品が加工可能な位置に主軸２５を後退させて棒材Ｗを把持させる掴みかえを実行する。ただし、送り矢４４の位置によって主軸２５の後退できる位置が限定されるため、多数個取りモードであっても掴みかえにおいて１つの製品のみを加工可能な位置に主軸を後退させることもある。

【0061】

多数個取りモードである場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、材長演算部２０ｂは、加工の結果得られる製品の長さデータである製品長データが記憶部２０３に記憶されているか否かを確認する（ステップＳ１１）。製品長データは、加工プログラムとともにオペレータが記憶部２０３に記憶させていることが多いデータであるものの、記憶部２０３に記憶されていない場合もある。記憶部２０３に製品長データがある場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、材長演算部２０ｂは、その製品長データと記憶部２０３に記憶されている突切工具の工具幅データから１つの製品の加工に必要な棒材Ｗの長さである加工材長Ｌ３のデータを演算する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２で材長演算部２０ｂは、製品長に工具幅を加算することで加工材長Ｌ３を演算して記憶部２０３に記憶させる。

【0062】

一方、記憶部２０３に製品長データがない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、材長演算部２０ｂは、加工プログラムに基づいて加工材長Ｌ３データを演算する（ステップＳ１３）。具体的には、材長演算部２０ｂは、加工プログラムの１サイクルにおける主軸２５の前進距離を演算し、その前進距離を加工材長Ｌ３として記憶部２０３に記憶させる。この前進距離が、加工プログラムにおける主軸の軸心方向の移動距離の一例に相当する。加工動作中に主軸２５の後退を伴う場合は、その後退距離の合計を前進距離の合計から減算した実質的な前進距離を加工材長Ｌ３とする。また、この演算では、加工動作中の主軸２５の移動を対象としているので、掴みかえにおける主軸２５の移動は対象外である。このように、記憶部２０３に製品長データが存在しない場合でも加工プログラムに基づいて加工材長Ｌ３を演算するので、オペレータが製品長データを入力する手間を省略でき旋盤システム１の操作性が高まる。また、オペレータが製品長データを入力し忘れた場合でも加工材長Ｌ３を演算できる。なお、記憶部２０３に製品長データが存在しない場合、材長演算部２０ｂは、ステップＳ１３で得られた加工材長Ｌ３から工具幅を減算することで製品長データを演算して記憶部２０３に記憶させることもできる。

【0063】

次いで、連続加工可否判定部２０ｃは、その時点における主軸２５の位置から主軸２５の移動可能範囲の前進端までの移動距離である主軸距離Ｚｃ（図７に一例を記載）と加工材長Ｌ３とを比較する（ステップＳ１４）。以下、主軸２５の移動可能範囲の前進端をＺ１軸前進端と称することがある。主軸距離Ｚｃが加工材長Ｌ３以上であれば（ステップＳ１４でＮＯ）、連続加工可否判定部２０ｃは、主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま掴みかえをすることなく次の製品の加工が可能であると判定してステップＳ１９に進む。一方、主軸距離Ｚｃが加工材長Ｌ３未満であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、連続加工可否判定部２０ｃは掴みかえが必要と判定する。このステップＳ１４が、連続加工可否判定工程の一例に相当する。また、このステップＳ１４以降の動作が、必要な製品数の加工を行うために繰り返し実行され、１サイクルで１つの製品を製造するサイクル動作になる。

【0064】

掴みかえが必要と判定されたら（ステップＳ１４でＹＥＳ）、掴みかえ可否判定部２０ｆが、掴みかえが可能か否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで掴みかえ可否判定部２０ｆは、送り矢４４が材欠位置を超えているか否かに基づいて掴みかえが可能か否かを判定している。第１制御装置２０は、材欠位置を超えたときに第２制御装置４０から送信されてくる材欠信号を受信したら材欠を示す情報を記憶部２０３に記憶させる。また、第１制御装置２０は、新しい棒材Ｗが供給されたら材欠を示す情報を記憶部２０３から消去している。掴みかえ可否判定部２０ｆは、記憶部２０３に材欠を示す情報が存在している場合に掴みかえ不能と判定する。一方、掴みかえ可否判定部２０ｆは、記憶部２０３に材欠を示す情報が存在していない場合には掴みかえ可能と判定する。掴みかえ可否判定部２０ｆが掴みかえ不能と判定した場合（ステップＳ１５でＮＯ）、機械制御部２０ｇは、主軸２５に棒材Ｗの把持を解除させてから、短くなった棒材Ｗである残材を排出して新しい棒材Ｗを供給するように第２制御装置４０に動作要求を送信する（ステップＳ１６）。新しい棒材Ｗが供給されたら、機械制御部２０ｇは、供給された棒材Ｗを主軸２５に把持させて棒材Ｗの先端がガイドブッシュ２６から少し突出するまで主軸２５を前進させて棒材Ｗの先端を切り落とす棒材供給動作を実行させる。

【0065】

掴みかえ可否判定部２０ｆが掴みかえ可能と判定した場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）又は新しい棒材Ｗの供給（ステップＳ１６）が完了したら、ステップＳ１７に進んで把持位置決定部２０ａが把持位置を演算して掴みかえにおいて主軸２５が棒材Ｗを把持する把持位置を決定する（ステップＳ１７）。このステップＳ１７およびその詳細な動作を示した図６に示すステップＳ１７１からステップＳ１７７が、把持位置決定工程の一例に相当する。

【0066】

図６は、図５に示した把持位置決定動作を示すフローチャートである。また、図７は、図６に示した把持位置決定動作における位置関係を説明するための平面図である。

【0067】

図６に示すように、把持位置決定動作において把持位置決定部２０ａは、主軸移動可能距離Ｚｓｔと、設定移動可能距離Ｚｐと、材長演算部２０ｂによって演算された加工材長Ｌ３と、材欠距離Ｌ１２を記憶部２０３から取得する（ステップＳ１７１）。

【0068】

ここで、ステップＳ１７１で取得する距離や長さ等について図７を用いて説明する。図７を用いて説明する距離や長さは、Ｚ１軸方向における距離や長さである。主軸移動可能距離Ｚｓｔは、主軸２５がＺ１軸方向に移動可能な最大距離であり主軸ストロークとも称される。図７には、主軸２５が最も前進したＺ１軸前進端にあるときのコレットチャック２５１が二点鎖線で示され、最も後退した後退端にあるときの主軸２５が実線で示されている。これらの間隔が主軸移動可能距離Ｚｓｔになる。この主軸移動可能距離Ｚｓｔは、ＮＣ旋盤２の製造時に記憶部２０３に記憶されている。図７には、主軸２５が掴みかえをすることなく複数の製品を連続加工している途中のコレットチャック２５１の位置の一例も一点鎖線で示されている。設定移動可能距離Ｚｐは、オペレータが設定した主軸が移動可能な距離であり、Ｚ１軸前進端から主軸２５が後退可能な距離である。設定移動可能距離Ｚｐは、設定されていない場合もある。その場合には、後述する演算において設定移動可能距離Ｚｐとして主軸移動可能距離Ｚｓｔを用いる。ここで用いられる設定移動可能距離Ｚｐまたは主軸移動可能距離Ｚｓｔが主軸２５のＺ１軸方向への移動可能距離の一例に相当する。材欠距離Ｌ１２は、送り矢原点から材欠位置までの送り矢４４の前進距離である。材欠距離Ｌ１２の情報は、給材記憶部４０１に記憶されているが、旋盤システム１の立ち上げ時などに第２制御装置４０から第１制御装置２０に送信され記憶部２０３にも記憶されている。

【0069】

次に、把持位置決定部２０ａは、送り矢原点に対する送り矢４４の位置である送り矢前進距離Ｌ１０を材欠距離Ｌ１２から減算することで有効残材長Ｌ１１を演算する。送り矢前進距離Ｌ１０の情報は第２制御装置４０から第１制御装置２０に随時送信されており、把持位置決定部２０ａは、その時点における最新の送り矢前進距離Ｌ１０を用いて演算する。また、把持位置決定部２０ａは、有効残材長Ｌ１１に加工材長Ｌ３を加算することで後退可能距離Ｚｍを演算する（ステップＳ１７２）。図７には、後退可能距離Ｚｍの一例が示されている。

【0070】

その後、把持位置決定部２０ａは、後退可能距離Ｚｍと設定移動可能距離Ｚｐとを比較する（ステップＳ１７３）。上述したように設定移動可能距離Ｚｐが設定されていない場合には設定移動可能距離Ｚｐの代わりに主軸移動可能距離Ｚｓｔを用いて比較や演算を行うが、以下の説明では主軸移動可能距離Ｚｓｔを用いる場合も設定移動可能距離Ｚｐとして説明する。後退可能距離Ｚｍが設定移動可能距離Ｚｐ以上（ステップＳ１７３でＹＥＳ）であれば、把持位置決定部２０ａは、設定移動可能距離Ｚｐの後退端まで主軸２５は移動可能であると判定し、設定移動可能距離Ｚｐを最大後退距離Ｚｒとする（ステップＳ１７４）。一方、後退可能距離Ｚｍが設定移動可能距離Ｚｐ未満（ステップＳ１７３でＮＯ）であれば、把持位置決定部２０ａは、設定移動可能距離Ｚｐの後退端まで主軸２５が移動することは不可能であると判定し、後退可能距離Ｚｍを最大後退距離Ｚｒとする（ステップＳ１７５）。

【0071】

そして、把持位置決定部２０ａは、最大後退距離Ｚｒを加工材長Ｌ３で除算した商Ｎと余りαを取得する（ステップＳ１７６）。この商Ｎは、この把持位置決定動作によって決定された位置に主軸２５が移動する掴みかえを実行した後に主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま加工可能な製品数に相当する。次いで、把持位置決定部２０ａは、ステップＳ１７６で取得した商Ｎに加工材長Ｌ３を乗算した距離だけＺ１軸前進端から主軸２５が後退した位置を、掴みかえに際して用いる把持位置として決定する（ステップＳ１７７）。以上で把持位置決定動作が完了する。

【0072】

ところで、主軸２５のコレットチャック２５１が棒材Ｗを把持している把持部分よりも後端側は棒材Ｗが片持ち状態になり、棒材Ｗの後端側の長さと主軸２５の回転数によっては棒材Ｗが大きく振れながら回転してしまうことがある。棒材Ｗの後端側が大きく振れながら回転すると棒材Ｗを把持している主軸２５が振動するため加工品質が低下して製造した製品が不良品になってしまうことがある。棒材Ｗの振れは、棒材Ｗが危険速度（共振が生じる回転数）で回転する場合に極めて大きくなる。危険速度は、棒材Ｗの材質や長さなどの性状によって定まる。危険速度で棒材Ｗを回転させることを避けるために、危険速度を避ける位置に主軸２５の把持位置を決定するようにしてもよい。例えば、危険速度で回転することになる送り矢４４の位置と主軸２５の相対的な位置をオペレータが危険範囲として指定しておく。そして、多数個取りモードにおいて上述の把持位置決定動作では連続して４個の製品を製造できる位置に主軸を移動させると決定としたが、その位置に移動させるとオペレータが指定した危険範囲に主軸２５が位置する場合には、危険速度を避けるために３個の製品を製造できる位置に把持位置を決定するようにしてもよい。なお、危険速度で回転してしまう範囲は、オペレータの経験則や計算から指定できるが、棒材Ｗの材質などの性状と主軸２５の回転数から第１制御装置が自動で計算してもよい。

【0073】

図５に示すように、把持位置決定部２０ａが把持位置を決定したら（ステップＳ１７）、機械制御部２０ｇは、主軸２５による棒材Ｗの把持を解除させて、ステップＳ１７において決定した把持位置に主軸２５を移動させた後、主軸２５に棒材Ｗを再度把持させる（ステップＳ１８）。このステップＳ１８の一連の動作が棒材Ｗの掴みかえであり、掴みかえ工程の一例に相当する。

【0074】

主軸距離Ｚｃが加工材長Ｌ３以上である場合（ステップＳ１４でＮＯ）又はステップＳ１８の掴みかえが完了した後、記憶部２０３に記憶されている安全位置まで背面主軸２８が退避していなければ、加工規制部２０ｄが主軸２５に把持された棒材Ｗの加工を規制する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９が、加工規制工程の一例に相当する。ステップＳ１９で加工規制部２０ｄは、主軸２５に把持された棒材Ｗに対する次のサイクルの加工開始を規制することで主軸２５および第１刃物台２７の移動を規制している。ただし、加工規制部２０ｄは、主軸２５および第１刃物台２７の移動そのものを規制してもよい。加工規制部２０ｄは、主軸２５の主軸中心線ＣＬを中心とした回転は規制対象にしていない。これにより、加工に必要な回転数まで主軸２５の回転数を上昇させる時間が削減されるので、背面主軸２８が安全位置に退避した後、加工開始までの時間を短縮できる。

【0075】

記憶部２０３に記憶されている安全位置は、オペレータによって変更可能に構成されている。オペレータが旋盤操作パネル２４から安全位置の情報を入力したら、安全位置変更部２０ｅは、入力された安全位置を記憶部２０３に記憶させることで安全位置を変更する。また、加工プログラムに安全位置が指定されている場合、安全位置変更部２０ｅは、加工プログラムから安全位置を読み込んで記憶部２０３に記憶させることで安全位置を変更する。さらに、干渉チェックソフトと安全位置変更部２０ｅを連携させて干渉チェックソフトが自動的に演算した安全位置を記憶部２０３に記憶させるようにしてもよい。

【0076】

背面主軸２８が安全位置に退避したら（ステップＳ１９でＹＥＳ）、機械制御部２０ｇは、記憶部２０３に記憶されている加工プログラムに従って主軸２５に把持された棒材Ｗの先端部分の加工を開始させる（ステップＳ２１）。その後、所望の形状に加工された加工済み部分が突切工具によって切り離されたら、機械制御部２０ｇは、１サイクルの加工が完了したと判定する（ステップＳ２２でＹＥＳ）。機械制御部２０ｇは、実行したサイクル数をカウントしている。サイクル数は、加工済み部分の切り離し回数と一致し、製造された製品数とも一致する。機械制御部２０ｇは、最初の製品加工開始後からのサイクル数を記憶部２０３に記憶している。すなわち、機械制御部２０ｇは、１サイクルの加工が完了したら記憶部２０３のサイクル数をカウントアップしている。そして、機械制御部２０ｇは、最初の製品加工開始から、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Ｓ２３）。指定されたサイクル数の加工が完了していたら（ステップＳ２３でＹＥＳ）、サイクル動作を終了する。また、指定サイクル数の加工が完了していない場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ１４に戻り次のサイクル動作を開始する。

【0077】

図８は、図１に示した旋盤システムの１個取りモードにおける動作を示すフローチャートである。

【0078】

ステップＳ１０において、多数個取りモードでない場合（ステップＳ１０でＮＯ）は１個取りモードである。１個取りモードは、１サイクルごとに掴みかえを実行するモードである。１個取りモードでは、ステップＳ３１からＳ３６までを１回実行することが１サイクルを実行することになる。図８に示すように、１個取りモードでは機械制御部２０ｇは、棒材Ｗの把持を解除させた主軸２５を加工プログラムにおいて指定された指定把持位置に移動させた後、主軸２５に棒材Ｗを把持させる掴みかえを実行させる（ステップＳ３１）。なお、１個取りモードで用いられる指定把持位置は、旋盤操作パネル２４からの入力操作によって指定された位置であってもよい。次に機械制御部２０ｇは、記憶部２０３に記憶されている加工プログラムに従って主軸２５に把持された棒材Ｗの先端部分の加工を開始する（ステップＳ３２）。その後、所望の形状に加工された加工済み部分が突切工具によって切り離されることで１サイクルの加工が完了したら（ステップＳ３３でＹＥＳ）、掴みかえ可否判定部２０ｆが、ステップＳ１８と同様に掴みかえが可能か否かを判定する（ステップＳ３４）。掴みかえ可否判定部２０ｆが掴みかえ不能と判定した場合（ステップＳ３４でＮＯ）、機械制御部２０ｇは、主軸２５に棒材Ｗの把持を解除させてから、短くなった棒材Ｗである残材を排出して新しい棒材Ｗを供給するように第２制御装置４０に動作要求を送信する（ステップＳ３５）。新しい棒材Ｗが供給されたら、機械制御部２０ｇは、供給された棒材Ｗを主軸２５に把持させて棒材Ｗの先端がガイドブッシュ２６から少し突出するまで主軸２５を前進させて棒材Ｗの先端を切り落とす棒材供給動作を実行させる。掴みかえが可能である場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）又はステップＳ３５で新しい棒材Ｗが供給されたら、機械制御部２０ｇは、最初の製品加工開始から、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Ｓ３６）。指定されたサイクル数の加工が完了していたら（ステップＳ３６でＹＥＳ）、サイクル動作を終了する。また、指定サイクル数の加工が完了していない場合（ステップＳ３６でＮＯ）はステップＳ３１に戻り、次のサイクル動作を開始する。

【0079】

以上説明した本実施形態の旋盤システム１および旋盤システム１の制御方法によれば、多数個取りモードにおいて、主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま複数サイクルを実行することで、１サイクルごとに掴みかえる場合と比較して加工以外に要する時間を短縮して旋盤システム１の生産性が高まる。すなわち、掴みかえにおいて必要になる主軸２５の回転停止または主軸２５の回転数低下に要する時間、主軸２５の回転数を加工に適した回転数に増加させる時間、主軸２５による棒材の把持および把持解除に要する時間などを削減できる。また、主軸２５の回転の増減に伴う電力も削減できる。さらに、主軸２５がその移動可能範囲全長を比較的まんべんなく移動することになるので主軸２５の案内構造や主軸２５の移動機構の一部のみに荷重や摩耗が生じることが抑制され、これらの構造や機構の長寿命化にもなる。

【0080】

加えて、掴みかえごとに把持位置決定部２０ａが掴みかえにおける主軸２５の把持位置を決定する。これにより、給材機４からＮＣ旋盤２への棒材Ｗの供給が完了した後、例えばサイクル動作の途中などにオペレータが手動で送り矢４４を移動させることで棒材が移動しても、掴みかえにおいて主軸２５が送り矢４４を把持してしまい送り矢４４が破損したり主軸２５が傷ついたりする事故が生じることがない。

【0081】

さらに、連続加工可否判定部２０ｃが、主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま次の製品の加工が可能な位置に主軸２５が位置しているか否かを１つの製品の加工ごとに判定している。これにより、主軸２５が棒材Ｗの把持を維持したまま複数の製品を加工している途中でオペレータが手動で送り矢４４および棒材Ｗを移動させても、送り矢４４および棒材Ｗの位置がずれたことで生じる事故や長さ不良の該製品を製造してしまうといった不具合を防止できる。さらに、本実施形態では、オペレータが手動で送り矢４４および棒材Ｗを移動させた場合であっても主軸２５が加工材長Ｌ３以上に前進可能な位置であると連続加工可否判定部２０ｃが判定すれば掴みかえやアラーム停止することなく加工を継続している。これにより、掴みかえの回数や停止時間をより減少させて旋盤システム１の加工以外に要する時間を短縮するとともに稼働率の低下を抑制できるので、この旋盤システム１の生産性が大きく高まる。

【0082】

また、加工規制部２０ｄが、安全位置まで背面主軸２８が退避するまで主軸２５に把持された棒材Ｗの加工を規制している。そして、その安全位置は安全位置変更部２０ｅによって変更できるので、安全位置を適切な位置に設定することで特に主軸２５が棒材Ｗを把持したまま複数の製品を加工する際に加工を規制する時間を最短にできる。これによっても、この旋盤システム１の生産性が高まる。

【0083】

またさらに、オペレータが、状況に応じて多数個取りモードと１個取りモードを選択できるので旋盤システム１の利便性が高まる。

【0084】

続いて、変形例の旋盤システム１について説明する。以下の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ構成要素、制御および動作には、これまで用いた符号と同じ符号を付して重複する説明は省略することがある。

【0085】

この変形例の旋盤システム１は、第１制御装置２０（図３参照）が材欠距離Ｌ１２を演算している点が先の実施形態と異なる。第１制御装置２０は、図５に示したステップＳ１２またはステップＳ１３において加工材長Ｌ３を演算した直後に材欠距離Ｌ１２を演算する。第１制御装置２０は、図７に示す、主軸２５の主軸移動可能距離Ｚｓｔと、コレットチャック２５１のＺ１軸方向の長さＬ６と、主軸２５が主軸移動可能距離Ｚｓｔの後退端に位置したときのコレットチャック２５１の先端からＮＣ旋盤２後端までの距離Ｌ７と、ＮＣ旋盤２と給材機４の間の距離Ｌ８と、送り矢４４が送り矢原点に位置しているときの送り矢４４の先端から給材機の前端までの距離Ｌ９を取得する。これらの距離や長さは何れも記憶部２０３（図３参照）に記憶されている。図７には、送り矢原点に位置している送り矢４４が一点鎖線で示されている。第１制御装置２０は、材欠距離Ｌ１２＝Ｌ７＋Ｌ８＋Ｌ９＋Ｚｓｔ－Ｌ３－Ｌ６を演算する。そして、図５に示したステップＳ１５において、掴みかえ可否判定部２０ｆは、送り矢４４が送り矢原点から演算された材欠距離Ｌ１２を超えて前進しているか否かに基づいて掴みかえが可能か否かを判定する。さらに、把持位置決定部２０ａは、図６に示したステップＳ１７１において材欠距離Ｌ１２を取得することなく、ステップＳ１７２において演算された材欠距離Ｌ１２を用いて演算を行う。

【0086】

この変形例の旋盤システム１においても先の実施形態と同様の効果を奏する。

【0087】

続いて、第２実施形態の旋盤システム１について説明する。

【0088】

図９は、第２実施形態の旋盤システムの機能構成を示す図４と同様の機能ブロック図である。

【0089】

図９に示すように、第２実施形態の旋盤システム１は、連続加工可否判定部２０ｃが無い代わりに送り矢位置判定部２０ｈが設けられている点が先の実施形態と異なる。送り矢位置判定部２０ｈは、演算した理論上の送り矢４４（図２参照）の位置と第２制御装置４０から受信した送り矢４４の位置とを比較して一致しているか否かを１つの製品の加工ごとに判定するものである。

【0090】

図１０は、図９に示した旋盤システムの動作を示す図５と同様のフローチャートである。

【0091】

第２実施形態の旋盤システム１には連続加工可否判定部２０ｃが設けられていないので、図１０に示すように、先の実施形態と異なりステップＳ１４はない。その代わりに、ステップＳ２１の加工開始直前に、送り矢位置判定部２０ｈが、その時点における送り矢４４の位置が理論上の送り矢４４の位置と一致しているか否かを判定する（ステップＳ０１）。このステップＳ０１が、送り矢位置判定工程の一例に相当する。ステップＳ０１において送り矢位置判定部２０ｈは、前回の製品の加工開始時すなわち前回のサイクル動作開始時における送り矢４４の位置と加工材長Ｌ３とから前回１サイクルの加工完了時における送り矢４４の理論上の位置を演算する。詳細には、前回加工開始時から送り矢４４が加工材長Ｌ３分だけ前進方向に移動した位置を演算する。なお、電源投入後や新しい棒材Ｗが供給された後の最初のサイクルでは、このステップＳ０１は省略される。送り矢位置判定部２０ｈは、演算した理論上の送り矢４４の位置と第２制御装置４０から受信した判定時点の送り矢４４の位置とが一致しているか否かを判定する。例えば、旋盤システム１を一時停止させたり停電や非常停止などで旋盤システム１が停止した際にオペレータが手動で送り矢４４および棒材Ｗを移動させることがある。その場合は送り矢４４の位置が演算した位置と異なっている。

【0092】

送り矢４４の位置が理論上の位置と一致している場合（ステップＳ０１でＹＥＳ）、ステップＳ２１に進んで加工を開始する。一方、送り矢４４の位置が理論上の位置と異なっている場合（ステップＳ０１でＮＯ）、送り矢位置判定部２０ｈは、旋盤システム１をアラーム停止させて、送り矢４４の位置が理論上の位置と異なっている旨を旋盤表示画面２４２に表示させる（ステップＳ０２）。

【0093】

また、この第２実施形態の機械制御部２０ｇは、前回の掴みかえからのサイクル数も記憶部２０３に記憶している。すなわち、１サイクルの加工が完了したら記憶部２０３の前回の掴みかえからのサイクル数をカウントアップしている。機械制御部２０ｇは、１サイクルの加工が完了する（ステップＳ２２でＹＥＳ）ごとに、前回の掴みかえからＮサイクルの加工が完了したか否かを判定する（ステップＳ０３）。このＮとは、ステップＳ１７６で演算した商Ｎである。Ｎサイクルの加工が完了していたら（ステップＳ０３でＹＥＳ）、機械制御部２０ｇは、上述したステップＳ２３に進む。Ｎサイクルの加工が完了していなければ（ステップＳ０３でＮＯ）、ステップＳ１９に戻って次のサイクルの動作を開始する。

【0094】

以上説明した第２実施形態の旋盤システム１および旋盤システム１の制御方法においても先の実施形態と同様の効果を奏する。また、送り矢位置判定部２０ｈが１つの製品の加工ごとに送り矢４４の位置が理論上の位置と一致しているか否かを判定しているので、オペレータが手動で送り矢４４および棒材Ｗを移動させても不良品の製造や構造体の衝突を防止することができる。ただし、棒材Ｗの位置がずれた際に、送り矢位置判定部２０ｈが旋盤システム１をアラーム停止させるので、先の実施形態と比較すれば、掴みかえの回数や停止時間が増加する虞はある。

【0095】

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、把持位置決定部２０ａおよび連続加工可否判定部２０ｃは加工材長Ｌ３を用いて演算しているが、その演算において、加工材長Ｌ３そのものに代えてオペレータが指定した余裕代を加工材長Ｌ３に加えた長さを用いて演算してもよい。その場合、演算の一部においては加工材長Ｌ３を用い、残りの演算においては加工材長Ｌ３に余裕代を加えた長さを用いてもよい。特に、ステップＳ１７２における後退可能距離Ｚｍの演算においては、加工材長Ｌ３に余裕代を加えた長さを用いて演算することが好ましい。余裕代を加えることで、後退可能距離Ｚｍを最大後退距離Ｚｒとして把持位置を決定した場合の掴みかえにおいて主軸２５のコレットチャック２５１と送り矢４４との干渉を確実に防止できる。また、送り矢４４の先端位置が理論上の送り矢４４の位置と一致しているか否かの判定（ステップＳ０１）を加工開始直前に実行しているが、他のタイミングで実行してもよく、１サイクルの加工中に複数回実行してもよい。ただし、少なくとも加工開始直前に送り矢４４の位置が正常か否かの判定を実行することで、不良品が製造されてしまうことやＮＣ旋盤２の構造体または棒材Ｗが衝突してしまうことを防止できる可能性が高まる。また、送り矢４４の位置が理論上の位置と異なっている場合（ステップＳ０１でＮＯ）、アラーム停止させる代わりに、ステップＳ１５に進んで掴みかえを実行させてもよく、送り矢４４が理論上の位置に移動するように主軸２５と送り矢４４を制御してもよく、旋盤システム１を再起動してもよい。

【0096】

なお、以上説明した各実施形態や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、他の実施形態や他の変形例に適用してもよい。

【符号の説明】

【0097】

１ 旋盤システム（工作機械システム）
２０ａ 把持位置決定部
２５ 主軸
４４ 送り矢
Ｌ３ 加工材長
Ｗ 棒材
Ｚｐ 設定移動可能距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】