(57)【要約】【課題】製品の寸法精度を向上させることが可能な旋盤を提供する。【解決手段】旋盤１は、第一主軸台（１１）、第二主軸台（２１）、該第二主軸台（２１）を第二主軸（２２）の中心線方向へ移動させるサーボ装置（ＭＺ２）、並びに、把持部１３，２３の開閉動作及びサーボ装置（ＭＺ２）を介した第二主軸台（２１）の移動を制御する制御部Ｕ１を備える。制御部Ｕ１は、第二把持部２３を開いてサーボ装置（ＭＺ２）を最大トルクよりも低いトルクに制限した状態で第二主軸台（２１）を第一主軸台（１１）の方へ移動させ、サーボ装置（ＭＺ２）に所定のトルク変動を与えて第二主軸の中心線方向における第二主軸台（２１）の位置の変化（ΔＺｉ）を検出し、第二把持部２３がワークＷ０を把持する範囲において検出した位置の変化（ΔＺｉ）に基づいて第二把持部２３とワークＷ０との間の異物８００の有無を判別する。【選択図】図５
2020082276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持する第一把持部を有する第一主軸を設けた第一主軸台と、
前記第一主軸に対向して前記ワークを把持する第二把持部を有する第二主軸を設けた第二主軸台と、
該第二主軸台を前記第二主軸の中心線方向へ移動させるサーボ装置と、
前記第一把持部及び前記第二把持部の開閉動作、並びに、前記サーボ装置を介した前記第二主軸台の移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第二把持部を開いて前記サーボ装置を最大トルクよりも低いトルクに制限した状態で前記第二主軸台を前記第一主軸台の方へ移動させ、前記サーボ装置に所定のトルク変動を与えて前記中心線方向における前記第二主軸台の位置の変化を検出し、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲において検出した位置の変化に基づいて前記第二把持部と前記ワークとの間の異物の有無を判別する、旋盤。
【請求項２】
本旋盤は、前記第一把持部に把持されている前記ワークと、該ワークから離れている前記第二把持部と、の少なくとも一方を清掃可能な清掃装置をさらに備え、
前記制御部は、前記第二把持部と前記ワークとの間の異物の有無を判別する異物判別処理において前記第二把持部と前記ワークとの間に異物が有ると判別すると、前記第二主軸台を前記第一主軸台から遠ざかる方へ移動させて前記清掃装置に清掃を行わせ、再び前記異物判別処理を行う、請求項１に記載の旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向する二つの主軸にワークを把持させる旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤として、正面主軸に把持されているワークに正面加工を行って正面加工後のワークを背面主軸に渡して背面加工を行うＮＣ（数値制御）旋盤が知られている。正面主軸と背面主軸は、コレット等、ワークを把持する把持部を有している。ＮＣ旋盤は、正面主軸の把持部に把持されている正面加工後のワークの方へ背面主軸が移動して当該ワークを背面主軸の把持部が把持する処理を行う。ここで、正面加工後のワークと背面主軸の把持部との間に切り屑等の異物が入り込んでいる場合、ワークの不良や把持部の破損といった問題が生じる可能性がある。例えば、ワークを把持する背面主軸の主軸中心線方向における位置がずれると、ワークの全長不良が生じることがある。ワークが傾いて背面主軸の把持部に把持されると、ワークの形状不良や把持部の破損が生じることがある。そこで、正面加工後のワークと背面主軸の把持部との間に異物があるか否かの判別が行われている。
【０００３】
特許文献１には、第１の主軸ヘッドで加工されたワークを第２の主軸ヘッドのチャックが正常に把持したことを確認する旋盤のワーク交換方法が開示されている。この旋盤は、第２の主軸ヘッドの送りを制御するサーボモーターをトルクリミット状態にして、第２の主軸ヘッドを第１の主軸ヘッドの方向に送り、第２の主軸ヘッドの移動が完了した時点で、プログラミングされた第２の主軸ヘッドの位置と実際の位置との差であるエラー量を調べ、エラー量が所定の値以下であることによって、第２の主軸ヘッドのチャックが正常にワークを把持したことを確認している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７０２５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、第２の主軸ヘッド等に衝撃等の外乱要因が入ると、サーボモーターの出力トルクが急激に上昇して第２の主軸ヘッドの移動が完了したと誤って検知されることがある。すると、ワークと第２の主軸ヘッドとの間に異物が無くても第２の主軸ヘッドがワークを把持する位置に誤差が生じ、その分、製品の寸法精度が低下する。
尚、上述のような問題は、種々の旋盤に存在する。
【０００６】
本発明は、製品の寸法精度を向上させることが可能な旋盤を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の旋盤は、ワークを把持する第一把持部を有する第一主軸を設けた第一主軸台と、
前記第一主軸に対向して前記ワークを把持する第二把持部を有する第二主軸を設けた第二主軸台と、
該第二主軸台を前記第二主軸の中心線方向へ移動させるサーボ装置と、
前記第一把持部及び前記第二把持部の開閉動作、並びに、前記サーボ装置を介した前記第二主軸台の移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第二把持部を開いて前記サーボ装置を最大トルクよりも低いトルクに制限した状態で前記第二主軸台を前記第一主軸台の方へ移動させ、前記サーボ装置に所定のトルク変動を与えて前記中心線方向における前記第二主軸台の位置の変化を検出し、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲において検出した位置の変化に基づいて前記第二把持部と前記ワークとの間の異物の有無を判別する、態様を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製品の寸法精度を向上させる旋盤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】旋盤の構成例を模式的に示す図である。
【図２】旋盤の電気回路の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図３】第二主軸が正面加工後のワークの方へ移動している例を模式的に示す図である。
【図４】正面加工後のワークと第二把持部との間に異物が入り込んでいる例を模式的に示す図である。
【図５】サーボ装置に与えられたトルク変動、第二主軸台の位置の変化、及び、第二主軸台の変動幅の例を模式的に示す図である。
【図６】数値制御装置で行われるワーク受け取り処理の例を示すフローチャートである。
【図７】第二主軸をワークから離して清掃を行う例を模式的に示す図である。
【図８】清掃後に第二主軸をワークの方へ移動させた例を模式的に示す図である。
【図９】数値制御装置で行われるワーク受け取り処理の別の例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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
【００１１】
（１）本発明に含まれる技術の概要：
まず、図１〜９に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
また、本願において、数値範囲「Min〜Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。
【００１２】
［態様１］
本技術の一態様に係る旋盤１は、第一主軸台（例えば正面主軸台１１）、第二主軸台（例えば背面主軸台２１）、サーボ装置（例えばＺ２軸モーターＭＺ２）、及び、制御部Ｕ１を備えている。前記第一主軸台（１１）は、ワークＷ０を把持する第一把持部１３を有する第一主軸（例えば正面主軸１２）が設けられている。前記第二主軸台（２１）は、前記第一主軸（１２）に対向して前記ワークＷ０を把持する第二把持部２３を有する第二主軸（例えば背面主軸２２）が設けられている。前記サーボ装置（ＭＺ２）は、前記第二主軸台（２１）を前記第二主軸（２２）の中心線方向（例えばＺ軸方向）へ移動させる。前記制御部Ｕ１は、前記第一把持部１３及び前記第二把持部２３の開閉動作、並びに、前記サーボ装置（ＭＺ２）を介した前記第二主軸台（２１）の移動を制御する。前記制御部Ｕ１は、前記第二把持部２３を開いて前記サーボ装置（ＭＺ２）を最大トルクよりも低いトルクに制限した状態で前記第二主軸台（２１）を前記第一主軸台（１１）の方へ移動させ、前記サーボ装置（ＭＺ２）に所定のトルク変動を与えて前記中心線方向における前記第二主軸台（２１）の位置の変化（例えば変動幅ΔＺｉ）を検出し、前記第二把持部２３が前記ワークＷ０を把持する範囲において検出した位置の変化（ΔＺｉ）に基づいて前記第二把持部２３と前記ワークＷ０との間の異物８００の有無を判別する。
【００１３】
上記態様１では、第一主軸（１２）の把持部１３に把持されているワークＷ０を第二主軸（２２）の把持部２３で把持する際の第二主軸（２２）の把持部２３とワークＷ０との間の異物８００の有無がサーボ装置（ＭＺ２）の所定のトルク変動による第二主軸台（２１）の位置の変化（ΔＺｉ）に基づいて判別される。これにより、第二主軸（２２）の把持部２３とワークＷ０との間の異物８００の有無が精度良く判別される。従って、本態様は、製品の寸法精度を向上させる旋盤を提供することができる。
【００１４】
ここで、前記制御部が前記サーボ装置に所定のトルク変動を与えることを開始するタイミングは、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲になった後でもよいし、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲になる前でもよい。後者の場合、前記制御部が前記中心線方向における前記第二主軸台の位置の変化を検出することを開始するタイミングは、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲になった後でもよいし、前記第二把持部が前記ワークを把持する範囲になる前でもよい。
【００１５】
［態様２］
また、本旋盤１は、前記第一把持部１３に把持されている前記ワークＷ０と、該ワークＷ０から離れている前記第二把持部２３と、の少なくとも一方を清掃可能な清掃装置４０をさらに備えていてもよい。前記制御部Ｕ１は、前記第二把持部２３と前記ワークＷ０との間の異物８００の有無を判別する異物判別処理（例えば図６に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０８）において前記第二把持部２３と前記ワークＷ０との間に異物８００が有ると判別すると、前記第二主軸台（２１）を前記第一主軸台（１１）から遠ざかる方へ移動させて前記清掃装置４０に清掃を行わせ（例えば図７参照）、再び前記異物判別処理を行ってもよい。本態様は、第二主軸（２２）の把持部２３とワークＷ０との間に異物８００が有ると判別されると第二主軸（２２）の把持部２３とワークＷ０との少なくとも一方が清掃されるので、清掃により異物８００が除去されると次の異物判別処理において第二主軸（２２）の把持部２３とワークＷ０との間に異物８００が無いと判別される。従って、本態様は、ワークを連続して加工する好適な旋盤を提供することができる。
【００１６】
（２）旋盤の構成の具体例：
図１は、旋盤の例として正面主軸１２が移動する主軸移動型のＮＣ（数値制御）旋盤１の構成を模式的に例示している。図１は、本技術を説明するために簡略化した一例を示しているに過ぎず、本技術を限定するものではない。尚、各部の位置関係の説明は、例示に過ぎない。従って、左右方向を上下方向又は前後方向に変更したり、上下方向を左右方向や前後方向に変更したり、前後方向を左右方向や上下方向に変更したり、回転方向を逆方向に変更したり等することも、本技術に含まれる。また、方向や位置等の同一は、厳密な一致に限定されず、誤差により厳密な一致からずれることを含む。
【００１７】
図１に示す旋盤１は、ＮＣ装置７０、固定されたベース１０に設置された正面主軸台１１、固定されたベース２０に設置された背面主軸台２１、固定されたベース３０に設置された刃物台３１、清掃装置４０、等を備えている。ＮＣ装置７０は、前述の各部１１，２１，３１，４０等の動作を制御する。
【００１８】
正面主軸台１１は、主軸中心線ＡＸ１に沿ったＺ軸方向へ移動可能とされている。ＮＣ装置７０は、図２に例示するＺ１軸モーターＭＺ１等の駆動部を介して正面主軸台１１のＺ軸方向における位置を制御する。正面主軸台１１に設けられた正面主軸１２は、コレット等の第一把持部１３を有し、Ｚ軸方向へ挿入された円柱状（棒状）のワークＷ１を第一把持部１３で解放可能に把持する。ＮＣ装置７０は、回転モーター１５等の駆動部を介して、ワークＷ１の長手方向に沿う主軸中心線ＡＸ１を中心として正面主軸１２を回転させる。これにより、正面主軸１２は、主軸中心線ＡＸ１を中心としてワークＷ１を回転させる。
【００１９】
図１において二点鎖線で示すように、正面主軸１２の前方にガイドブッシュ１８が配置されてもよい。この場合のガイドブッシュ１８は、正面主軸１２の前方に配置され、正面主軸１２を貫通した長手状のワークＷ１をＺ軸方向へ摺動可能に支持し、正面主軸１２と同期して主軸中心線ＡＸ１を中心として回転駆動される。
【００２０】
背面主軸台２１は、主軸中心線ＡＸ２に沿ったＺ軸方向、及び、このＺ軸方向と直交（交差）するＹ軸方向へ移動可能とされている。ＮＣ装置７０は、図２に例示するＺ２軸モーターＭＺ２やＹ２軸モーターＭＹ２等の駆動部を介して背面主軸台２１のＺ軸方向及びＹ軸方向における位置を制御する。背面主軸台２１に設けられた背面主軸２２は、コレット等の第二把持部２３を有し、主軸中心線ＡＸ１，ＡＸ２同士が合わせられた状態でＺ軸方向へ挿入された正面加工後のワークＷ２を第二把持部２３で解放可能に把持する。ＮＣ装置７０は、回転モーター２５等の駆動部を介して、主軸中心線ＡＸ２を中心として背面主軸２２を回転させる。これにより、背面主軸２２は、主軸中心線ＡＸ２を中心としてワークＷ２を回転させる。背面主軸２２は、正面主軸と対向する意味で対向主軸と呼ばれることがある。
尚、正面加工前のワークＷ１と正面加工後のワークＷ２をワークＷ０と総称し、正面主軸１２の把持部１３から背面主軸２２に受け渡されるワークをワークＷ０と呼ぶことにする。
【００２１】
刃物台３１は、ワークＷ０を加工するための複数の工具Ｔ０が取り付けられ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向へ移動可能とされている。ここで、Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と直交（交差）する方向である。ＮＣ装置７０は、図２に例示するＸ３軸モーターＭＸ３やＺ３軸モーターＭＺ３等の駆動部を介して刃物台３１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置を制御する。複数の工具Ｔ０には、両主軸１２，２２の把持部１３，２３に把持されているワークＷ０を突っ切るための突っ切り工具Ｔ１が含まれている。刃物台には、タレット刃物台、櫛型刃物台、等を用いることができる。旋盤には、複数種類の刃物台が設置されてもよい。また、各部１１，２１，３１等の移動方向は、図１に示す方向に限定されない。
【００２２】
清掃装置４０は、正面主軸１２の把持部１３に把持されているワークＷ０の先端に流体を吐出するためのノズル４１、及び、ワークＷ０から離れている背面主軸２２の把持部２３に流体を吐出するためのノズル４２を有している。流体は、エアー（気体）でもよいし、クーラント（液体）でもよい。清掃装置４０は、ＮＣ装置７０の制御に従ってノズル４１，４２から流体を吐出したりノズル４１，４２からの流体の吐出を停止したりする。ノズル４１，４２が流体としてエアーを吐出する場合、把持部１３に把持されているワークＷ０の先端にエアーが吹き当てられる位置にノズル４１が配置され、Ｚ軸方向における所定の位置にある背面主軸２２の把持部２３にエアーが吹き当てられる位置にノズル４２が配置される。ノズル４１，４２が流体としてクーラントを吐出する場合、把持部１３に把持されているワークＷ０の先端にクーラントが浴びせられる位置にノズル４１が配置され、Ｚ軸方向における所定の位置にある背面主軸２２の把持部２３にクーラントが浴びせられる位置にノズル４２が配置される。
【００２３】
図２は、ＮＣ旋盤１の電気回路の構成を模式的に例示している。図２に示す旋盤１において、ＮＣ装置７０には、操作パネル８０、Ｚ１軸モーターＭＺ１、Ｙ２軸モーターＭＹ２、Ｚ２軸モーターＭＺ２、Ｘ３軸モーターＭＸ３、Ｚ３軸モーターＭＺ３、正面主軸１２を回転駆動する回転モーター１５、背面主軸２２を回転駆動する回転モーター２５、正面主軸１２の把持部１３を開閉するアクチュエーター１４、背面主軸２２の把持部２３を開閉するアクチュエーター２４、清掃装置４０、等が接続されている。ＮＣ装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、半導体メモリーであるＲＯＭ（Read Only Memory）７２、半導体メモリーであるＲＡＭ（Random Access Memory）７３、タイマー回路７４、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）７５、等を有している。図２では、操作パネル８０、サーボモーターＭＺ１，ＭＹ２，ＭＺ２，ＭＸ３，ＭＺ３、回転モーター１５，２５、アクチュエーター１４，２４、及び、清掃装置４０のＩ／ＦをまとめてＩ／Ｆ７５と示している。ＲＯＭ７２には、加工プログラムＰ２を解釈して実行するための解釈実行プログラムＰ１が書き込まれている。ＲＡＭ７３には、ユーザーにより作成された加工プログラムＰ２が書き換え可能に記憶される。加工プログラムは、ＮＣプログラムとも呼ばれる。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３をワークエリアとして使用し、ＲＯＭ７２に記録されている解釈実行プログラムＰ１を実行することにより、コンピューターをＮＣ装置７０として機能させる。むろん、解釈実行プログラムＰ１により実現される機能の一部又は全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）といった他の手段により実現させてもよい。
【００２４】
操作パネル８０は、入力部８１及び表示部８２を備え、ＮＣ装置７０のユーザーインターフェイスとして機能する。入力部８１は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けるためのボタンやタッチパネルから構成される。表示部８２は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けた各種設定の内容やＮＣ旋盤１に関する各種情報を表示するディスプレイで構成される。オペレーターは、操作パネル８０や外部コンピューターを用いて加工プログラムＰ２をＲＡＭ７３に記憶させることが可能である。
【００２５】
Ｚ１軸モーターＭＺ１は、ＮＣ装置７０からの指令に従って正面主軸台１１をＺ軸方向へ移動させる。Ｙ２軸モーターＭＹ２は、ＮＣ装置７０からの指令に従って背面主軸台２１をＹ軸方向へ移動させる。Ｚ２軸モーターＭＺ２は、本技術のサーボ装置の例であり、ＮＣ装置７０からの指令に従って背面主軸台２１をＺ軸方向へ移動させる。Ｘ３軸モーターＭＸ３は、ＮＣ装置７０からの指令に従って刃物台３１をＸ軸方向へ移動させる。Ｚ３軸モーターＭＺ３は、ＮＣ装置７０からの指令に従って刃物台３１をＺ軸方向へ移動させる。
各サーボモーターＭＺ１，ＭＹ２，ＭＺ２，ＭＸ３，ＭＺ３は、駆動対象１１，２１，３１の位置に応じた基準角パルスを発生するエンコーダーを有し、エンコーダーの発生パルスに基づいて駆動対象１１，２１，３１の位置をＮＣ装置７０からの指令に合わせる。図２には、Ｚ２軸モーターＭＺ２のエンコーダーＥＮが示されている。エンコーダーＥＮは背面主軸台２１のＺ軸方向における位置に応じた基準角パルスを発生し、Ｚ２軸モーターＭＺ２はエンコーダーＥＮ発生パルスに基づいて背面主軸台２１のＺ軸方向における位置を指令に合わせる。
【００２６】
回転モーター１５は、ＮＣ装置７０からの指令に従った回転速度で正面主軸１２を回転駆動する。回転モーター２５は、ＮＣ装置７０からの指令に従った回転速度で背面主軸２２を回転駆動する。尚、回転速度は、回転数とも呼ばれ、単位時間当たりの回転の回数を意味する。
【００２７】
アクチュエーター１４は、ＮＣ装置７０の制御に従い、スリーブ部材等の動力伝達機構を介して正面主軸１２の把持部１３を開閉する。把持部１３を開くとワークがＺ軸方向へ移動可能となり、把持部１３が閉じるとワークが把持部１３に把持される。アクチュエーター２４は、ＮＣ装置７０の制御に従い、スリーブ部材等の動力伝達機構を介して背面主軸２２の把持部２３を開閉する。把持部２３を開くと把持部２３に正面加工後のワークをＺ軸方向へ挿入したり把持部２３から製品をＺ軸方向へ排出したりすることが可能となり、正面加工後のワークを受け入れた把持部２３が閉じるとワークが把持部２３に把持される。アクチュエーター１４，２４には、リニアモーターを含むサーボモーター、エアーシリンダー、油圧シリンダー、等を用いることができる。アクチュエーター１４，２４は、ボールねじ機構といった減速機構等を含んでもよい。
【００２８】
清掃装置４０は、ノズル４１，４２に繋がる流路を開閉する電磁弁を有し、ＮＣ装置７０の制御に従って前述の電磁弁を駆動することによりノズル４１，４２に繋がる流路を開閉する。流路が開くとノズル４１，４２から流体が吐出され、流路が閉じるとノズル４１，４２からの流体の吐出が停止する。
【００２９】
本具体例において、正面主軸台１１は第一主軸台の例であり、正面主軸１２は第一主軸の例であり、背面主軸台２１は第二主軸台の例であり、背面主軸２２は第二主軸の例である。また、ＮＣ装置７０、及び、背面主軸台２１のＺ軸方向における位置を検出するＺ２軸モーターＭＺ２は、制御部Ｕ１の例である。
【００３０】
（３）ワーク受け取り処理の具体例：
まず、図３，４を参照して、正面主軸１２の把持部１３に把持されている正面加工後のワークＷ０を背面主軸２２が受け取るワーク受け取り処理の例を説明する。図３は、背面主軸２２が正面加工後のワークＷ０の方へ移動している様子を模式的に例示している。図４は、正面加工後のワークＷ０と背面主軸２２の把持部２３との間に異物８００が入り込んでいる様子を模式的に例示している。図３，４にはガイドブッシュを使用していない旋盤のワーク受け取り処理が示されているが、ガイドブッシュを使用する場合も正面主軸１２の把持部１３に把持されている正面加工後のワークＷ０を背面主軸２２が受け取るワーク受け取り処理が行われる。
【００３１】
ワークＷ０の正面加工時、背面主軸２２は、ワークＷ０からＺ軸方向において離れている。背面主軸２２が正面加工後のワークＷ０を把持するため、把持部２３が開いた状態で背面主軸２２を含む背面主軸台２１がＺ軸方向へ近付いていく。把持部２３がワークＷ０に突き当たった時にＺ２軸モーターＭＺ２が背面主軸台２１を正面主軸台１１の方へ移動させようとすると、Ｚ２軸モーターＭＺ２の出力トルクが増大する。出力トルクが過大とならないように、Ｚ２軸モーターＭＺ２の出力トルクは最大トルクよりも低い所定の低トルクに制限されている。その状態で、Ｚ２軸モーターＭＺ２の出力トルクが所定の低トルクに合わせられた規定のトルク幅となり、且つ、指定されたＺ位置（Ｚ軸方向における位置）の範囲内になると、ＮＣ装置７０は、把持部２３がワークＷ０に接触した、すなわち、ワークＷ０に把持部２３が十分に押し付けられたと判断して把持部２３を閉じて突っ切り加工等の加工を続ける制御を行う。
【００３２】
ワークＷ０に切り屑やゴミといった異物８００が付着している場合、背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０を把持する時に、Ｚ軸方向においてワークＷ０を把持する位置がずれたり、ワークＷ０が傾いて把持部２３に把持されたりする可能性がある。図４は、ワークＷ０に異物８００が付着していることにより背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０を把持するＺ位置にずれΔＥｒが生じた様子を示している。
ワークＷ０を把持する位置がずれるとワークＷ０の全長に誤差が生じ、ワークＷ０が傾いて把持部２３に把持されるとワークＷ０の形状に誤差が生じる。誤差が大きくて把持部２３のＺ位置、すなわち、背面主軸台２１のＺ位置が押し付け検出の指定範囲外となれば、押し付け検出をやり直す処理が行われるか、警告が出力されて連続加工運転が停止する。
【００３３】
把持部２３を閉じて運転を続ける条件が上述した押し付け検出だけである場合、誤った押し付け検出が行われる可能性がある。これは、背面主軸台２１等に衝撃等の外乱要因が入ると、Ｚ２軸モーターＭＺ２の出力トルクが急激に上昇して背面主軸台２１のＺ軸方向への移動が完了したと誤って検知されることがあるためである。また、地震やプレス機の振動といった外部からの振動が背面主軸台２１等に入っても、同様である。誤った押し付け検出が行われると、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が無くても把持部２３がワークＷ０を把持する位置に誤差が生じ、その分、製品の寸法精度が低下する。また、誤った押し付け検出時に背面主軸台２１のＺ位置が指定範囲外であれば、押し付け検出をやり直す処理が行われるか、警告が出力されて連続加工運転が停止する。従って、誤った押し付け検出によりワーク加工のサイクルタイムが長くなったり運転が停止したりするという時間のロスが生じ、製造効率が低下することになる。
【００３４】
尚、押し付け検出時にワークと背面主軸の把持部との間に異物が入り込んでいるか否かを判別するために、ワークと背面主軸の把持部との隙間にエアーを供給するエアーギャップセンサーを旋盤に設けることが考えられる。異物が存在しなければワークと背面主軸の把持部との隙間が狭くなってエアーの供給時にエアーの内圧が上がり、異物が存在すればワークと背面主軸の把持部との隙間が広くなってエアーの供給時にエアーの内圧があまり上がらない。従って、エアーの供給時にエアーの内圧を検出することにより、異物の有無をより確実に検出することができる。
しかし、エアーギャップセンサーのための設置スペースが必要であるうえ、エアーギャップセンサーのために背面主軸にエアーの通り道を形成する必要があるため、背面主軸の構造が複雑になる。従って、旋盤自体のコストが高くなる。また、背面主軸の把持部をワークに近付ける度にエアーを供給してエアーの内圧を検出する必要があるため、その分、ワーク加工のサイクルタイムが長くなる。
【００３５】
本具体例では、Ｚ２軸モーターＭＺ２に所定のトルク変動を与えてＺ軸方向における背面主軸台２１の位置の変化を検出し、検出した位置の変化に基づいて背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間の異物８００の有無を判別することにしている。これにより、旋盤にエアーギャップセンサーといった専用の構造を設ける必要が無く、ワーク加工のサイクルタイムを短くすることができるうえ、ワークの加工位置の精度を向上させ、製品の寸法精度を向上させることができる。
【００３６】
図５は、ワークＷ０に把持部２３が十分に押し付けられた後において、Ｚ２軸モーターＭＺ２に与えられたトルク変動、背面主軸台２１のＺ位置の変化、及び、背面主軸台２１の変動幅ΔＺを模式的に例示している。ここで、グラフＧ１はＺ２軸モーターＭＺ２に与えられたトルクＭの時間変化を示し、グラフＧ２は異物が存在しない場合の背面主軸台２１のＺ位置の時間変化を示し、グラフＧ３はグラフＧ２から得られる変動幅ΔＺｉを時間順に示し、グラフＧ４は異物が存在する場合の背面主軸台２１のＺ位置の時間変化を示し、グラフＧ５はグラフＧ４から得られる変動幅ΔＺｉを時間順に示している。各グラフＧ１〜Ｇ５の横軸は、時間ｔを示している。ここで、Ｚ軸方向において、背面主軸２２の把持部２３をワークＷ０に押し付ける方向を＋Ｚ方向とし、把持部２３をワークＷ０から離す方向を−Ｚ方向とする。
【００３７】
Ｚ２軸モーターＭＺ２により発生するトルクは、Ｚ２軸モーターＭＺ２に供給される電流の大きさに比例する。従って、Ｚ２軸モーターＭＺ２に与えるトルクＭは、Ｚ２軸モーターＭＺ２に与える電流値により制御することができる。Ｚ２軸モーターＭＺ２に与えられるトルク変動は、把持部２３がワークＷ０を押し付けている時の平均トルクＭmeanを中心として、最大値Ｍmaxと最小値Ｍminとが交互に現れるように制御される。平均トルクＭmeanと最大値Ｍmaxとの差の絶対値、及び、平均トルクＭmeanと最小値Ｍminとの差の絶対値は、トルク変動の振幅である。最大値Ｍmaxは、Ｚ２軸モーターＭＺ２の最大トルクよりも小さい。グラフＧ１に示されるようなトルク制御が行われることにより、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいなければ、背面主軸台２１のＺ位置がグラフＧ２に示すように変化する。概ね、Ｚ２軸モーターＭＺ２に最大値Ｍmaxのトルクが与えられると背面主軸台２１が＋Ｚ方向へ変位し、Ｚ２軸モーターＭＺ２に最小値Ｍminのトルクが与えられると背面主軸台２１が−Ｚ方向へ変位する。グラフＧ２に示される変動幅ΔＺｉは、背面主軸台２１のＺ位置の最大値と最小値との差を意味し、中心値からの最大変位を表す振幅の２倍となる。グラフＧ２にはｉ＝１〜６の変動幅ΔＺ１〜ΔＺ６が示されており、これらの変動幅ΔＺ１〜ΔＺ６がグラフＧ３に示されている。把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいない場合、各変動幅ΔＺｉは比較的安定した値となる。
【００３８】
背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいる場合、背面主軸台２１のＺ位置がグラフＧ４に示すように変化する。グラフＧ４に示される変動幅ΔＺ１〜ΔＺ６は、グラフＧ５に示されている。把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいる場合、異物が入り込んでいない場合と比較して、把持部２３とワークＷ０を含む系全体の剛性が低くなる。その結果、変動幅ΔＺｉは全体として大きくなり、各変動幅ΔＺｉは比較的ばらつきが多い値となる。
【００３９】
そこで、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいない場合のマスターデータＤ１に基づいて変動幅ΔＺｉの許容される上限値ΔＺmaxを設定することにより、異物の有無を判別することができる。グラフＧ３に示すように変動幅ΔＺｉが上限値ΔＺmax以下となる場合、把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいないと判別することができる。グラフＧ５に示すように変動幅ΔＺｉが上限値ΔＺmaxを超える場合、把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいると判別することができる。
【００４０】
尚、Ｚ２軸モーターＭＺ２に与えるトルク変動の振幅は、例えば、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が入り込んでいない場合に変動幅ΔＺｉが１〜１０μｍ程度となる振幅とすることができる。トルク変動の周波数ｆ１は、例えば、１〜１０００Ｈｚ程度とすることができる。例えば、ｆ１＝５００Ｈｚである場合、変動幅ΔＺｉを０．１秒間に５０回サンプリング可能である。サンプリングの回数が増えることにより、短時間で多くの変動幅ΔＺｉをサンプリングすることができ、異物の有無が精度良く判別される。また、異物の有無の判別する際、短時間で多くの変動幅ΔＺｉをサンプリングすることにより、突発的に発生する外乱要因の影響を少なくすることも可能となる。
【００４１】
（４）ＮＣ装置で行われるワーク受け取り処理の例：
図６は、解釈実行プログラムＰ１を実行するＮＣ装置７０で行われるワーク受け取り処理を例示している。この処理は、加工プログラムＰ２に記述されたワーク受け取り指令をＮＣ装置７０が読み込んだ時に開始される。図５で示したようなトルク変動を実現させる加工プログラムをユーザーが作成するのは、容易ではない。そこで、解釈実行プログラムＰ１を実行するＮＣ装置７０がＺ２軸モーターＭＺ２のトルク変動を実現させることにして、その例を図６に示している。ここで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理は、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間の異物を判別する異物判別処理の例である。
以下、図２〜５も参照して、図６に示すワーク受け取り処理を説明する。
【００４２】
ワーク受け取り処理が開始されると、ＮＣ装置７０は、図２で示したアクチュエーター２４を制御して背面主軸２２の把持部２３を開いた状態にしておき、且つ、Ｚ２軸モーターＭＺ２を所定の低トルクに制限した状態でＺ２軸モーターＭＺ２を駆動させて背面主軸台２１を正面主軸台１１の方へ移動させる（ステップＳ１０２）。正面主軸１２に把持されているワークＷ０に把持部２３が押し付けられると、Ｚ２軸モーターＭＺ２が背面主軸台２１を正面主軸台１１の方へ移動させようとするので、Ｚ２軸モーターＭＺ２の出力トルクが上昇する。
【００４３】
そこで、ＮＣ装置７０は、Ｚ２軸モーターＭＺ２から出力トルクの値と背面主軸台２１のＺ位置を取得し、出力トルクの値が規定のトルク幅に入っており、且つ、加工プログラムＰ２により指定されたＺ位置の範囲内に背面主軸台２１が入っているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。加工プログラムＰ２により指定されたＺ位置の範囲は、背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０を把持する範囲である。むろん、把持部２３がワークＷ０を把持する範囲は、加工プログラムＰ２により指定された目標のＺ位置からＮＣ装置７０により求められてもよい。所定期間、出力トルクの値が規定のトルク幅に入っていて、指定範囲内に背面主軸台２１が入っている場合、ＮＣ装置７０は、処理をステップＳ１０６に進める。出力トルクの値が規定のトルク幅に入ったにも関わらずステップＳ１０４の条件が満たされない場合や、背面主軸台２１が指定範囲内に入ったにも関わらずステップＳ１０４の条件が満たされない場合は、ステップＳ１１２に処理が進められる。
尚、ステップＳ１０４の判断処理において外乱要因による出力トルクの突出値を除くために、ＮＣ装置７０は、所定期間に得られる複数の出力トルク値から最大値、又は、大きい順から２以上の所定数の値を除いて規定のトルク幅に入っているか否かの判断を行ってもよい。
【００４４】
ステップＳ１０６において、ＮＣ装置７０は、図５のグラフＧ１に示したような所定のトルク変動をＺ２軸モーターＭＺ２に与えてＺ２軸モーターＭＺ２から背面主軸台２１のＺ位置を取得し、背面主軸台２１のＺ位置の変動幅ΔＺｉ、すなわち、Ｚ位置の変化を求める。次に、ＮＣ装置７０は、背面主軸台２１のＺ位置の変動幅が許容される上限値ΔＺmax以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。上限値ΔＺmaxと対比される変動幅は、変動幅ΔＺｉの最大値でもよいし、変動幅ΔＺｉから最大値、又は、大きい順から２以上の所定数の値を除いた最大値でもよいし、変動幅ΔＺｉの平均値でもよい。
【００４５】
図５のグラフＧ３に示したように変動幅が上限値ΔＺmax以下である場合、背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物が無いと検出されたことになる。この場合、ＮＣ装置７０は、背面主軸２２の把持部２３を閉じるようにアクチュエーター２４を駆動させ、連続加工運転を続行させ（ステップＳ１１０）、ワーク受け取り処理を終了させる。
【００４６】
図５のグラフＧ５に示したように変動幅が上限値ΔＺmaxを超えている場合、図４で示したように背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間に異物８００が有ると検出されたことになる。この場合、ＮＣ装置７０は、処理をステップＳ１１２に進める。
【００４７】
ステップＳ１１２の処理は、ステップＳ１０４，１０８で条件が不成立であった場合に行われる。ステップＳ１１２において、ＮＣ装置７０は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０８の異物判別処理について加工プログラムＰ２により指定された回数のリトライを行ったか否かを判断する。むろん、リトライの回数は、加工プログラムＰ２によらず解釈実行プログラムＰ１等により決められた回数でもよい。リトライが指定回数に到達していない場合、ＮＣ装置７０は、所定の清掃処理を行い（ステップＳ１１４）、処理をステップＳ１０２に戻す。リトライが指定回数に到達した場合、ＮＣ装置７０は、ワークの連続加工運転を続けることができないことを示す警告を出力し、ワークの連続加工運転を停止させ（ステップＳ１１６）、ワーク受け取り処理を終了させる。警告の出力には、図２で示した表示部８２に警告を表示すること、図示しない音声出力装置から警告音を出力すること、等が含まれる。
【００４８】
図７は、ステップＳ１１４で行われる清掃処理を模式的に例示している。清掃処理が開始すると、ＮＣ装置７０は、図２で示したＺ２軸モーターＭＺ２を駆動させて背面主軸台２１を正面主軸台１１から遠ざかる方へ移動させる。背面主軸２２の把持部２３がノズル４２の先となる位置まで背面主軸台２１が退避すると、ＮＣ装置７０は、一定期間、清掃装置４０を駆動させ、ノズル４１からワークＷ０に清掃用の流体を吐出し、ノズル４２から把持部２３に清掃用の流体を吐出する。この状態を図７に示している。流体がエアーである場合、ノズル４１からワークＷ０にエアーが吹き当てられてワークＷ０から異物８００がエアーにより吹き飛ばされ、ノズル４２から把持部２３にエアーが吹き当てられて把持部２３から異物がエアーにより吹き飛ばされる。流体がクーラントである場合、ノズル４１からワークＷ０にクーラントが浴びせられて異物８００がクーラントにより洗い流され、ノズル４２から把持部２３にクーラントが浴びせられて異物がクーラントにより洗い流される。
【００４９】
清掃処理が行われると、図６のステップＳ１０２〜Ｓ１０８の異物判別処理が行われる。ステップＳ１０２において背面主軸台２１が正面主軸台１１の方へ移動すると、図８に例示するように背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０に押し付けられる。ここで、異物８００が除去されていると、把持部２３がワークＷ０を把持するＺ位置のずれΔＥｒが少なくなる。また、図６のステップＳ１０６において取得される変動量ΔＺｉが全体として少なくなり、背面主軸台２１のＺ位置の変動量が上限値ΔＺmax以下となって、連続加工運転が続行される。
【００５０】
以上説明したように、Ｚ２軸モーターＭＺ２に所定のトルク変動を与えた状態で背面主軸台２１について検出されるＺ位置の変化に基づいて背面主軸２２の把持部２３とワークＷ０との間の異物の有無を判別することにより、様々な有用な効果が得られる。本具体例は、エアーギャップセンサーのような専用の構造を設ける必要が無いため、旋盤の大型化及びコストアップを抑制することができ、ワーク加工のサイクルタイムを短くすることもできる。また、衝撃等の外乱要因の影響を少なくすることができるため、把持部２３とワークＷ０との間の異物の有無が精度良く判別される。従って、本具体例は、ワークの加工位置の精度を向上させ、製品の寸法精度を向上させることができる。
【００５１】
（５）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、本技術を適用可能な旋盤は、主軸移動型旋盤に限定されず、正面主軸が移動しない主軸固定型旋盤等でもよい。
【００５２】
上述した清掃装置４０はワーク清掃用のノズル４１と第二把持部清掃用のノズル４２の両方を有していたが、ノズル４１，４２の一方を省略することも可能である。ノズル４１，４２の一方を省略しても、異物が除去される可能性があるので、本技術を適用可能である。むろん、ノズル４１からエアーを吹き出してノズル４２からクーラントを吐出してもよく、ノズル４１からクーラントを吐出してノズル４２からエアーを吹き出してもよい。尚、清掃装置４０のノズル４１,４２は正面主軸１２や背面主軸２２の内部に組み込まれていても良い。
【００５３】
図６のステップＳ１０８において背面主軸台２１のＺ位置の変動幅が上限値ΔＺmax以下であるか否かを判断する処理は、変動幅ΔＺｉの移動平均を上限値ΔＺmaxと対比する処理でもよいし、図５で示したマスターデータＤ１に対するパターンマッチングを利用する処理でもよい。
【００５４】
変動幅ΔＺｉの移動平均を上限値ΔＺmaxと対比する場合、移動平均をとる数をＮ（Ｎは２以上の整数）として、以下のように変動幅のＮ個の移動平均が上限値ΔＺmaxと対比される。
最初に、変動幅ΔＺ１，ΔＺ２，…の順にＮ個の平均が上限値ΔＺmaxと対比される。次に、変動幅ΔＺ２，ΔＺ３，…の順にＮ個の平均が上限値ΔＺmaxと対比される。以下、一つずつ変動幅をずらしたＮ個の平均が上限値ΔＺmaxと対比される。従って、各変動幅ΔＺｉのうち或る変動幅が衝撃等の外乱要因により大きく検出されても、連続した複数の変動幅ΔＺｉが平均されて上限値ΔＺmaxと対比されるので、異物の有無の判別に対する外乱要因の影響が少なくなる。
【００５５】
マスターデータＤ１に対するパターンマッチングを利用する場合、マスターデータＤ１と背面主軸台２１のＺ位置の検出データ（例えば図５に示すデータＤ２）とを用いることにより、以下のように異物の有無を判別することができる。ここで、マスターデータＤ１と検出データＤ２との一致度（Ｃとする。）に対する閾値をＴＨ（ＴＨ＞０）とする。
最初に、背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０に押し付けられてＺ２軸モーターＭＺ２に所定のトルク変動が与えられた状態にしておき、Ｚ２軸モーターＭＺ２により背面主軸台２１について検出されるＺ位置の変化を表す検出データＤ２をＮＣ装置７０が取得する。次に、ＮＣ装置７０は、マスターデータＤ１と検出データＤ２とのパターンマッチングを行い、マスターデータＤ１と検出データＤ２との一致度Ｃを求める。一致度Ｃが閾値ＴＨ以上である場合に異物が無いと判別することができ、一致度Ｃが閾値ＴＨ未満である場合に異物があると判別することができる。パターンマッチングには背面主軸台２１のＺ位置について多数の検出データＤ２が使用されるため、背面主軸台２１のＺ位置の或る検出値が外乱要因により異常値となっても全体としては僅かな違いとなり、異物の有無の判別に対する外乱要因の影響が少なくなる。
【００５６】
さらに、ワーク受け取り処理において、Ｚ２軸モーターＭＺ２にトルク変動を与え始めるタイミングは、背面主軸２２の把持部２３がワークＷ０に押し付けられる前でもよい。
【００５７】
図９は、ＮＣ装置７０で行われるワーク受け取り処理の別の例を示している。図９に示すワーク受け取り処理は、図６で示したワーク受け取り処理と比べて、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６がステップＳ２０２〜Ｓ２０６に置き換わっている。
ＮＣ装置７０は、背面主軸２２の把持部２３を開いた状態にしてＺ２軸モーターＭＺ２を所定の低トルクに制限した状態で背面主軸台２１を正面主軸台１１の方へ移動させると（ステップＳ１０２）、Ｚ２軸モーターＭＺ２に所定のトルク変動を与える処理を開始させる（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の処理を開始させるタイミングは、Ｚ軸方向において把持部２３がワークＷ０に押し当てられる前の所定位置まで背面主軸台２１が移動したタイミングとしている。尚、Ｚ軸方向において背面主軸台２１の移動を開始させた直後にステップＳ２０２の処理を行うことも可能である。
【００５８】
次に、ＮＣ装置７０は、加工プログラムＰ２により指定されたＺ位置の範囲内に背面主軸台２１が入っているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。所定期間、指定範囲内に背面主軸台２１が入っている場合、ＮＣ装置７０は、処理をステップＳ２０６に進める。ステップＳ２０４の条件が満たされない場合は、ステップＳ１１２に処理が進められる。
【００５９】
ステップＳ２０６において、既に所定のトルク変動がＺ２軸モーターＭＺ２に与えられているので、ＮＣ装置７０は、Ｚ２軸モーターＭＺ２から背面主軸台２１のＺ位置を取得し、背面主軸台２１のＺ位置の変動幅ΔＺｉ、すなわち、Ｚ位置の変化を求める。次に、ＮＣ装置７０は、背面主軸台２１のＺ位置の変動幅が許容される上限値ΔＺmax以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。変動幅が上限値ΔＺmax以下である場合、ＮＣ装置７０は、背面主軸２２の把持部２３を閉じるようにアクチュエーター２４を駆動させ、連続加工運転を続行させ（ステップＳ１１０）、ワーク受け取り処理を終了させる。変動幅が上限値ΔＺmaxを超えている場合、清掃処理を含む上述した処理が行われる（ステップＳ１１２〜Ｓ１１６）。
【００６０】
図９に示すワーク受け取り処理が行われても、把持部２３とワークＷ０との間の異物の有無が精度良く判別され、旋盤の大型化及びコストアップが抑制され、ワーク加工のサイクルタイムが短くなる。
【００６１】
（６）結び：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、製品の寸法精度を向上させることが可能な旋盤等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１…旋盤、
１１…正面主軸台（第一主軸台の例）、１２…正面主軸（第一主軸の例）、
１３…把持部、１４…アクチュエーター、１５…回転モーター、１８…ガイドブッシュ、
２１…背面主軸台（第二主軸台の例）、２２…背面主軸（第二主軸の例）、
２３…把持部、２４…アクチュエーター、２５…回転モーター、
３１…刃物台、
４０…清掃装置、４１，４２…ノズル、
７０…ＮＣ装置、
ＡＸ１，ＡＸ２…主軸中心線、
ＥＮ…エンコーダー、
ＭＺ２…Ｚ２軸モーター（サーボ装置の例）、
Ｕ１…制御部、
Ｗ０，Ｗ１，Ｗ２…ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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