JP2021037589A - 工作機械および工作機械の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出する工作機械および工作機械の制御装置を提供する。【解決手段】ワークＷの一端側を保持する主軸１１０と、主軸１１０に対向してワークＷの他端側を保持し移動可能な対向チャック１３１と、主軸１１０を移動させる主軸移動モーター１２２とを備えた工作機械１００において、主軸移動モーター１２２の負荷を検出する負荷検出手段１７２と、搬出を実行する時に負荷により突切動作の不良を検出するワーク分離検出手段１７３とが設けられている。【選択図】図１
Description
本発明は、工作機械および工作機械の制御装置に関するものである。
従来、主軸台側でワークを把持した状態でメイン加工を施し、メイン加工終了後対向主軸台を前進させてワークの他端側を把持して突切バイトにより突切加工を行ない、突切加工を行った後突っ切られたワークを把持した対向主軸台を後退させるように構成した自動旋盤が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この自動旋盤では、突切加工終了後、対向主軸台が後退動作を行うことで、間接的に突切バイトの破損の有無を検知している。
詳細には、対向主軸台送りサーボモータにトルクリミットを掛けており、上記のトルクリミット値に達する負荷が作用した場合には、自動旋盤を停止させている。
詳細には、対向主軸台送りサーボモータにトルクリミットを掛けており、上記のトルクリミット値に達する負荷が作用した場合には、自動旋盤を停止させている。
しかしながら、上述した工作機械では、対向主軸台を後退させている最中のトルク値を検出しているため、対向主軸台を後退させるためのトルク値に突切バイト破損に起因するトルク値が加算される。
したがって、突切バイト破損に起因するトルク値が対向主軸台を後退させるためのトルク値に比べて小さいと、対向主軸台送りサーボモータがトルクリミット値に達せず、突切バイトが破損しているにも関わらず対向主軸台の後退が停止しない虞がある。
したがって、突切バイト破損に起因するトルク値が対向主軸台を後退させるためのトルク値に比べて小さいと、対向主軸台送りサーボモータがトルクリミット値に達せず、突切バイトが破損しているにも関わらず対向主軸台の後退が停止しない虞がある。
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、突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出する工作機械および工作機械の制御装置を提供することである。
本発明は、第１に、ワークの一端側を保持する主軸と、前記主軸に対向して前記ワークの他端側を保持し移動可能な対向チャックと、前記主軸を移動させる主軸移動モーターとを備え、前記主軸および前記対向チャックで前記ワークを保持した状態で前記ワークの加工済み部分と前記ワークの未加工部分とを分離する突切加工が終了した後に、前記主軸を停止させた状態で前記対向チャックを移動させて前記ワークの加工済み部分の搬出を行う工作機械において、前記主軸移動モーターの負荷を検出する負荷検出手段と、前記搬出を実行する時に前記負荷により突切加工の不良を検出するワーク分離検出手段とが設けられていることを特徴とする。
第２に、前記負荷検手段が、前記主軸移動モーターの電流値を負荷として検出することを特徴とする。
第３に、前記ワーク分離検出手段が、前記電流値の増加により突切動作不良を検出することを特徴とする。
第４に、前記対向チャックが、前記主軸と対向する回転自在な背面主軸に取り付けられていることを特徴とする。
第５に、前記ワーク分離検出手段が突切動作不良と判断した場合、前記対向チャックの移動を停止することを特徴とする。
第６に、ワークの一端側を保持する主軸と、前記主軸に対向して前記ワークの他端側を保持し移動可能な対向チャックと、前記主軸を移動させる主軸移動モーターとを備え、前記主軸および前記対向チャックで前記ワークを保持した状態で前記ワークの加工済み部分と前記ワークの未加工部分とを分離する突切加工が終了した後に、前記主軸を停止させた状態で前記対向チャックを移動させて前記ワークの加工済み部分の搬出を行う工作機械を制御する工作機械の制御装置において、前記主軸移動モーターの負荷を検出する負荷検出手段と、前記搬出を実行する時に前記負荷により突切加工の不良を検出するワーク分離検出手段とが設けられていることを特徴とする。
本発明は、以下の効果を得ることができる。
ワークの加工済み部分がワークの未加工部分と分離されていない状態で搬出動作を行うと、対向チャックがワークを介して停止状態にある主軸を移動させようすることで、主軸を移動させる主軸移動モーターの負荷に変化が生じる。
そこで、負荷検出手段とワーク分離検出手段とで主軸移動モーターの負荷でワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出することにより、対向チャック移動手段に印加する電流値でワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出する場合に比べて、ワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されていない状態を検出しやすくなるため、突切加工によりワークが分離されていないことや突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出することができる。
ワークの加工済み部分がワークの未加工部分と分離されていない状態で搬出動作を行うと、対向チャックがワークを介して停止状態にある主軸を移動させようすることで、主軸を移動させる主軸移動モーターの負荷に変化が生じる。
そこで、負荷検出手段とワーク分離検出手段とで主軸移動モーターの負荷でワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出することにより、対向チャック移動手段に印加する電流値でワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出する場合に比べて、ワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されていない状態を検出しやすくなるため、突切加工によりワークが分離されていないことや突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出することができる。
対向チャックが、主軸と対向する回転自在な背面主軸に取り付けられていることにより、ワークの加工の自由度が向上するため、より複雑な加工を行うことができる。
ワーク分離検出手段が突切動作不良であると判断した場合、対向チャック移動手段による対向チャックの移動を停止することにより、対向チャックによるワークの加工済み部分の引っ張りがなくなるため、主軸移動モーターに加わる過負荷を除去することができる。
負荷検出手段とワーク分離検出手段とで主軸移動モーターの負荷でワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出することにより、対向チャック移動手段に印加する電流値によりワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されたか否かを検出する場合に比べて、ワークの加工済み部分がワークの未加工部分から分離されていない状態を検出しやすくなるため、突切加工によりワークが分離されていないことや突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出することができる。
本発明は、ワークの一端側を保持する主軸と、主軸に対向してワークの他端側を保持し移動可能な対向チャックと、主軸を移動させる主軸移動モーターとを備え、主軸および対向チャックでワークを保持した状態でワークの加工済み部分とワークの未加工部分とを分離する突切加工が終了した後に、主軸を停止させた状態で対向チャックを移動させてワークの加工済み部分の搬出を行う工作機械において、主軸移動モーターの負荷を検出する負荷検出手段と、搬出を実行する時に負荷により突切加工の不良を検出するワーク分離検出手段とが設け、突切バイトの破損等による突切加工の不良を精度良く検出するものであれば、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。
以下、図１乃至図３Ｄに基づいて、本発明の実施例である工作機械および工作機械の制御装置について説明する。
まず、図１に基づいて、本発明の実施例である工作機械および工作機械の制御装置の概要について説明する。
図１は、本発明の実施例である工作機械の装置概要図である。
図１は、本発明の実施例である工作機械の装置概要図である。
工作機械１００は、図１に示すように、ワークＷの一端側を保持する主軸１１０と、この主軸１１０をワークＷの長軸方向Ｌに移動させる主軸移動手段１２０と、主軸１１０に対向してワークＷの他端側を保持する背面主軸１３０と、この背面主軸１３０をワークＷの長軸方向Ｌに移動させる背面主軸移動手段１４０とを備えている。
さらに、工作機械１００は、ワークＷを旋削加工するバイトや突切加工を行う突切工具等の工具Ｔを備える工具台１５０と、主軸１１０と背面主軸１３０とが載置されるベッド１６０と、工作機械１００の各構成要素を電子制御する制御装置１７０とを備えている。
さらに、工作機械１００は、ワークＷを旋削加工するバイトや突切加工を行う突切工具等の工具Ｔを備える工具台１５０と、主軸１１０と背面主軸１３０とが載置されるベッド１６０と、工作機械１００の各構成要素を電子制御する制御装置１７０とを備えている。
主軸１１０は、ワークＷの一端側を把持するチャック１１１と、このチャック１１１が先端に取り付けられた主軸本体１１２と、この主軸本体１１２の後端側を支持する主軸台１１３とを有している。
主軸本体１１２は、不図示の主軸回転モーター（例えば、従来公知のビルトインモーター）を回転駆動させることにより、回転自在となっている。
主軸台１１３は、主軸移動手段１２０によってＺ軸方向（ワークＷの長軸方向Ｌ）に移動自在となるように搭載されている。
主軸本体１１２は、不図示の主軸回転モーター（例えば、従来公知のビルトインモーター）を回転駆動させることにより、回転自在となっている。
主軸台１１３は、主軸移動手段１２０によってＺ軸方向（ワークＷの長軸方向Ｌ）に移動自在となるように搭載されている。
主軸移動手段１２０は、主軸台１１３を載置するとともにベッド１６０に載置される主軸移動機構１２１と、この主軸移動機構１２１を駆動する主軸移動モーター１２２とを有している。
この主軸移動モーター１２２は、例えば、リニアサーボモーターである。
この主軸移動モーター１２２は、例えば、リニアサーボモーターである。
背面主軸１３０は、ワークＷの他端側を把持する対向チャック１３１と、この対向チャック１３１が先端に取り付けられた背面主軸本体１３２と、この背面主軸本体１３２の後端側を支持する背面主軸台１３３とを有している。
背面主軸本体１３２は、不図示の背面主軸回転モーター（例えば、従来公知のビルトインモーター）を回転駆動させることにより、回転自在となっている。
背面主軸台１３３は、背面主軸移動手段１４０によってＺ軸方向（ワークＷの長軸方向Ｌ）に移動自在となるように搭載されている。
したがって、背面主軸１３０は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。
背面主軸本体１３２は、不図示の背面主軸回転モーター（例えば、従来公知のビルトインモーター）を回転駆動させることにより、回転自在となっている。
背面主軸台１３３は、背面主軸移動手段１４０によってＺ軸方向（ワークＷの長軸方向Ｌ）に移動自在となるように搭載されている。
したがって、背面主軸１３０は、Ｚ軸方向に移動可能となっている。
背面主軸移動手段１４０は、背面主軸台１３３を載置するとともにベッド１６０に載置される背面主軸移動機構１４１と、この背面主軸移動機構１４１を駆動する背面主軸移動モーター１４２とを有している。
背面主軸移動モーター１４２は、例えば、リニアサーボモーターであり、この背面主軸移動モーター１４２を駆動させることで対向チャック１３１が移動するため、対向チャック１３１を移動させる対向チャック移動手段として機能する。
背面主軸移動モーター１４２は、例えば、リニアサーボモーターであり、この背面主軸移動モーター１４２を駆動させることで対向チャック１３１が移動するため、対向チャック１３１を移動させる対向チャック移動手段として機能する。
工具台１５０は、不図示の工具台移動手段により、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向）、Ｙ軸方向（Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向）およびＺ軸方向に移動自在となっている。
制御装置１７０は、主軸移動モーター１２２と背面主軸移動モーター１４２とを制御する移動制御手段１７１と、主軸移動モーター１２２の負荷を検出する負荷検出手段１７２と、この負荷検出手段１７２が検出した負荷によりワークＷの加工済み部分がワークＷの未加工部分から分離されたか否かを検出するワーク分離検出手段１７３とを有している。
負荷検出手段１７２は、本実施例では、主軸移動モーター１２２の電流値を負荷として検出している。
ワーク分離検出手段１７３は、本実施例では、負荷検出手段１７２が検出した主軸移動モーター１２２の電流値の増加により、ワークＷの加工済み部分がワークＷの未加工部分から分離されたか否か、すなわち、突切加工の不良を検出する。
負荷検出手段１７２は、本実施例では、主軸移動モーター１２２の電流値を負荷として検出している。
ワーク分離検出手段１７３は、本実施例では、負荷検出手段１７２が検出した主軸移動モーター１２２の電流値の増加により、ワークＷの加工済み部分がワークＷの未加工部分から分離されたか否か、すなわち、突切加工の不良を検出する。
次に、図２乃至図３Ｄに基づき、本実施例の工作機械１００におけるワークＷの加工済み部分の搬出動作について説明する。
図２はワークの分離状態を検出する一実施例を示すフローチャートであり、図３Ａは切削工具でワークの加工が完了した状態を示す模式図であり、図３Ｂは対向チャックがワークを把持した状態を示す模式図であり、図３Ｃは突切用工具による加工状態を示す模式図であり、図３Ｄは突切加工が終了した状態を示す模式図である。
図２はワークの分離状態を検出する一実施例を示すフローチャートであり、図３Ａは切削工具でワークの加工が完了した状態を示す模式図であり、図３Ｂは対向チャックがワークを把持した状態を示す模式図であり、図３Ｃは突切用工具による加工状態を示す模式図であり、図３Ｄは突切加工が終了した状態を示す模式図である。
図３Ａに示すように、バイト等の切削工具でワークＷの加工が完了すると、ワークＷに加工済み部分Ｗｆと未加工部分Ｗｙとが形成される。
この状態で、図３Ｂに示すように、対向チャック１３１がワークＷの加工済み部分Ｗｆを把持する所定位置まで背面主軸１３０を移動させる（ステップＳ１００）。
この状態で、図３Ｂに示すように、対向チャック１３１がワークＷの加工済み部分Ｗｆを把持する所定位置まで背面主軸１３０を移動させる（ステップＳ１００）。
主軸１１０と対向チャック１３１とがワークＷを保持した状態で、ワークＷの未加工部分Ｗｙと加工済み部分Ｗｆとを分離するために、図３Ｃのように、突切用工具Ｔｇにより突切加工を行う（ステップＳ１１０）。
そして、所定の突切加工の終了後、主軸１１０を停止させて、図３Ｄに示すように、突切用工具ＴｇがワークＷから退避する。
次に、ワークＷの加工済み部分Ｗｆを搬出するために、背面主軸１３０を主軸１１０から後退させる（ステップＳ１２０）。
次に、ワークＷの加工済み部分Ｗｆを搬出するために、背面主軸１３０を主軸１１０から後退させる（ステップＳ１２０）。
次に、負荷検出手段１７２により主軸移動モーター１２２の電流値Ｉを測定する（ステップＳ１３０）。
そして、この電流値Ｉが、所定の電流値Ｉｃ（例えば、主軸移動モーター１２２を停止させるために印加する電流値）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。
電流値Ｉが所定の電流値Ｉｃ以下であった場合、主軸移動モーター１２２が駆動していないことから、主軸１１０は停止しており、ワーク分離検出手段１７３はワークＷの加工済み部分ＷｆがワークＷの未加工部分Ｗｙから分離されている分離状態と判断してフローを終了させる。
そして、この電流値Ｉが、所定の電流値Ｉｃ（例えば、主軸移動モーター１２２を停止させるために印加する電流値）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。
電流値Ｉが所定の電流値Ｉｃ以下であった場合、主軸移動モーター１２２が駆動していないことから、主軸１１０は停止しており、ワーク分離検出手段１７３はワークＷの加工済み部分ＷｆがワークＷの未加工部分Ｗｙから分離されている分離状態と判断してフローを終了させる。
電流値Ｉが所定の電流値Ｉｃより大きい場合、ワーク分離検出手段１７３はワークＷの加工済み部分ＷｆがワークＷの未加工部分Ｗｙから分離されていない未分離状態であると判断する。
なぜなら、図３Ｄのように、突切加工中に突切用工具Ｔｇが破損してしまい、ワークＷが未分離状態のまま突切加工が終了してしまうと、背面主軸１３０を後退させるとワークＷを介して停止状態であった主軸１１０が移動することになり、この主軸１１０の移動に伴い主軸移動モーター１２２に過負荷がかかり、電流値Ｉが増加するからである。
なぜなら、図３Ｄのように、突切加工中に突切用工具Ｔｇが破損してしまい、ワークＷが未分離状態のまま突切加工が終了してしまうと、背面主軸１３０を後退させるとワークＷを介して停止状態であった主軸１１０が移動することになり、この主軸１１０の移動に伴い主軸移動モーター１２２に過負荷がかかり、電流値Ｉが増加するからである。
ワークＷが未分離状態であるとワーク分離検出手段１７３が判断すると、移動制御手段１７１は背面主軸移動モーター１４２による背面主軸１３０の後退移動を停止する（ステップＳ１５０）。
そして、アラートを報知する（ステップＳ１６０）。
そして、アラートを報知する（ステップＳ１６０）。
以上説明した工作機械１００および制御装置１７０によれば、背面主軸移動モーター１４２に印加する電流値でワークＷの加工済み部分Ｗｆがワークの未加工部分Ｗｙから分離されたか否かを検出する場合に比べて、ワークＷの加工済み部分ＷｆがワークＷの未加工部分Ｗｙから分離されていない状態を検出しやすくなるため、突切加工によりワークＷが分離されていないことを精度良く検出することができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。
例えば、本実施例では、背面主軸台１３３は、背面主軸移動手段１４０によってＺ軸方向（ワークＷの長軸方向）に移動自在となるように搭載されていたが、背面主軸台１３３の移動方向はこれに限定されるものではない。
例えば、制御装置１７０は、工作機械１００を制御できるものであれば、工作機械１００に組み込まれていてもよいし、工作機械１００と別体であってもよい。
１００ ・・・ 工作機械
１１０ ・・・ 主軸
１１１ ・・・ チャック
１１２ ・・・ 主軸本体
１１３ ・・・ 主軸台
１２０ ・・・ 主軸移動手段
１２１ ・・・ 主軸移動機構
１２２ ・・・ 主軸移動モーター
１３０ ・・・ 背面主軸
１３１ ・・・ 対向チャック
１３２ ・・・ 背面主軸本体
１３３ ・・・ 背面主軸台
１４０ ・・・ 背面主軸移動手段
１４１ ・・・ 背面主軸移動機構
１４２ ・・・ 背面主軸移動モーター（対向チャック移動手段）
１５０ ・・・ 工具台
１６０ ・・・ ベッド
１７０ ・・・ 制御装置
１７１ ・・・ 移動制御手段
１７２ ・・・ 負荷検出手段
１７３ ・・・ ワーク分離検出手段
Ｗ ・・・ ワーク
Ｗｆ ・・・ 加工済み部分
Ｗｙ ・・・ 未加工部分
Ｔ ・・・ 工具
Ｔｇ ・・・ 突切用工具
Ｌ ・・・ ワークの長軸方向
Ｉ ・・・ 主軸移動モーターの電流値
Ｉｃ ・・・ 所定の電流値
１１０ ・・・ 主軸
１１１ ・・・ チャック
１１２ ・・・ 主軸本体
１１３ ・・・ 主軸台
１２０ ・・・ 主軸移動手段
１２１ ・・・ 主軸移動機構
１２２ ・・・ 主軸移動モーター
１３０ ・・・ 背面主軸
１３１ ・・・ 対向チャック
１３２ ・・・ 背面主軸本体
１３３ ・・・ 背面主軸台
１４０ ・・・ 背面主軸移動手段
１４１ ・・・ 背面主軸移動機構
１４２ ・・・ 背面主軸移動モーター（対向チャック移動手段）
１５０ ・・・ 工具台
１６０ ・・・ ベッド
１７０ ・・・ 制御装置
１７１ ・・・ 移動制御手段
１７２ ・・・ 負荷検出手段
１７３ ・・・ ワーク分離検出手段
Ｗ ・・・ ワーク
Ｗｆ ・・・ 加工済み部分
Ｗｙ ・・・ 未加工部分
Ｔ ・・・ 工具
Ｔｇ ・・・ 突切用工具
Ｌ ・・・ ワークの長軸方向
Ｉ ・・・ 主軸移動モーターの電流値
Ｉｃ ・・・ 所定の電流値
Claims (6)
- ワークの一端側を保持する主軸と、前記主軸に対向して前記ワークの他端側を保持し移動可能な対向チャックと、前記主軸を移動させる主軸移動モーターとを備え、前記主軸および前記対向チャックで前記ワークを保持した状態で前記ワークの加工済み部分と前記ワークの未加工部分とを分離する突切加工が終了した後に、前記主軸を停止させた状態で前記対向チャックを移動させて前記ワークの加工済み部分の搬出を行う工作機械において、
前記主軸移動モーターの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記搬出を実行する時に前記負荷により突切加工の不良を検出するワーク分離検出手段とが設けられている、工作機械。 - 前記負荷検手段が、前記主軸移動モーターの電流値を負荷として検出する、請求項１に記載の工作機械。
- 前記ワーク分離検出手段が、前記電流値の増加により突切動作不良を検出する、請求項２に記載の工作機械。
- 前記対向チャックが、前記主軸と対向する回転自在な背面主軸に取り付けられている、請求項１に記載の工作機械。
- 前記ワーク分離検出手段が突切動作不良と判断した場合、前記対向チャックの移動を停止する、請求項４に記載の工作機械。
- ワークの一端側を保持する主軸と、前記主軸に対向して前記ワークの他端側を保持し移動可能な対向チャックと、前記主軸を移動させる主軸移動モーターとを備え、前記主軸および前記対向チャックで前記ワークを保持した状態で前記ワークの加工済み部分と前記ワークの未加工部分とを分離する突切加工が終了した後に、前記主軸を停止させた状態で前記対向チャックを移動させて前記ワークの加工済み部分の搬出を行う工作機械を制御する工作機械の制御装置において、
前記主軸移動モーターの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記搬出を実行する時に前記負荷により突切加工の不良を検出するワーク分離検出手段とが設けられている、工作機械の制御装置。
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