(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋盤のベッド上に前進及び後退可能に取り付けられた主軸台の方へ棒材を供給するフィードパイプと、該フィードパイプを上記主軸台の移動する方向に沿って移動させる制御モータと、上記主軸台の移動を検出する検出器と、棒材の先端を位置決めする主軸台の前方に設けられたストッパと、上記検出器からの信号に基づき、棒材の加工サイクル中切削工程時に上記主軸台の前進又は後退に同期して上記フィードパイプを前進又は後退させるよう上記制御モータに対して信号を出力し、加工サイクル中切削工程を終えた主軸台が棒材を解放し後退する際に上記フィードパイプに棒材の位置保持のための送りをかけるよう上記制御モータに対して信号を出力し、加工サイクル中切削工程に際し上記主軸台が棒材を拘束した直後に上記制御モータの軸を一時的に無拘束状態にするように上記制御モータに対して信号を出力する制御部とを備えたことを特徴とする棒材供給機。
【請求項２】
上記制御部は、上記主軸台による棒材の拘束が解かれた旨の信号が上記旋盤から上記制御部に対し出力されるよりも前に、上記フィードパイプに棒材の位置保持のための送りをかけるための信号を上記制御モータに対して出力するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の棒材供給機。
【請求項３】
上記制御部は、加工サイクルの開始の際上記主軸台が棒材を拘束した直後であって上記制御モータの軸を一時的に無拘束にする前に上記フィードパイプを少しばかり後退させるための信号を上記制御モータ又は他の駆動源に対して出力するようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の棒材供給機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤の主軸台に対し棒材を正確に送ることができる棒材供給機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示されるように、主軸移動旋盤１により長尺の棒材２から複数個の製品を切り出す場合、棒材供給機３を旋盤１の主軸台４の延長線上に配置し、この棒材供給３のフィードパイプ５により棒材２を旋盤１の方に供給する。
【０００３】
この主軸移動旋盤１による加工サイクルについて説明すると、まず、前進用モータ６が駆動しフィードパイプ５を前進させて、棒材２を主軸台４の方に供給する。棒材２はその先端がストッパ７に当たることにより位置決めされる。この棒材２の前部を主軸台４のチャック８が掴んで固定すると、前進用モータ６の電源がＯＦＦになり、制御モータ９の電源がＯＮになり、ストッパ７が棒材２の延長線上から逃れ、加工サイクルが開始される。
【０００４】
一つの加工サイクルにおいて、主軸台４は棒材２を回転させつつ自ら矢印方向Ａに前進して棒材２を刃物１０の方に送る。主軸台４の移動は検知器たるエンコーダ１１により検知され、該エンコーダ１１から制御部１２に出力される。制御部１２はその出力信号を処理し、制御モータ９を動作させ、フィードパイプ５を主軸台４に追従させる。また、刃物１０による加工中に主軸台４が矢印方向Ｂに後退するときは、エンコーダ１１がその後退を検知し、信号を出力する。そして、制御部１２が作動して制御モータ９を逆転させる。このため、フィードパイプ５は主軸台４の前進又は後退と同期的に前進又は後退し、主軸台４とフィードパイプ５との間での棒材２に対する引張作用や圧縮作用を防止する。このように主軸台４が往復動して棒材２から一つの製品が切り出されることで一つの加工サイクルが終了する。
【０００５】
次回の加工サイクルに際しては、主軸台４のチャック８が開き主軸台４が矢印方向Ｂに後退する。その際、前進用モータ６が駆動し、弱い前進用トルクを棒材２に加え、棒材２の先端をストッパ７に押し付けるようにする。このため、主軸台４の後退にもかかわらず棒材２は定位置に止まり、次回に加工されるべき製品に必要な長さ分だけチャック８の前方に突出することになる。この後、チャック８が棒材２をチャッキングし、加工が開始される。
【０００６】
以後、上記と同様な加工サイクルが繰り返され、一本の棒材２から複数個の製品が順次切り出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のごとく一つの製品について加工サイクルを終えて次の加工サイクルに移る際に前進用トルクを棒材２に加えるようにすると、棒材２はフィードパイプ５とストッパ７との間に挟まれて弾性変形又は塑性変形による撓みを生じる。特に棒材２が細い場合に撓みが生じ易い。棒材２に撓みが生じた状態でチャック８が閉じ、フィードパイプ５と主軸台４とが同期状態で前進すると、棒材２の回転状況が不安定になり、振動や騒音が発生し、製品の加工精度も低下するおそれがある。
【０００８】
従って、本発明は、棒材から撓みを除去した状態で加工を開始することができる手段を提供することを目的とする。
【０００９】
また、上述のごとく一つの製品の加工が終了し、次の製品を加工するために主軸台４のチャック８が棒材２を掴み換える時、棒材供給機３側は旋盤１から出力されるチャック開信号により主軸台４とフィードパイプ５との同期機能を解除すると共にフィードパイプ５に棒材２を定位置に保持するための送りをかける。ところが、チャック開信号が棒材供給機３に入力され、前進用モータ６が回転を開始したとしても、前進用モータ６からフィードパイプ５に至る機械系内の遊び等が吸収された後に初めて棒材２に推進力が伝わるので、旋盤１からのチャック開信号の出力時間が短いと棒材２を定位置に保持することが困難になる場合があり、そのような場合は棒材２の供給長さに不足を生じるおそれがある。また、チャック開信号が実際のチャック８の開動作よりも遅れて出力される場合もあり、そのような場合は前進用モータ６の回転開始が遅れ、棒材２を定位置に保持することが困難となり棒材２の供給長さに不足を生じるおそれがある。このように棒材２の供給長さが不足すると、製品が寸法不足の不良品になる。従来、そのような不都合を解消する手段として、旋盤１の加工プログラム中にチャック開信号の後にタイマーを入れて棒材供給機３の動作時間を確保することも試みられている。しかし、それでは製品の加工サイクルが長くなり、生産効率が低下する。また、前進用モータ６の回転開始の遅れにより棒材の位置がすでにずれてしまった後に送りをかけても、チャック開直前の位置に棒材を復帰させることは困難な場合が多い。
【００１０】
従って、本発明は機械系内の遊び、チャック開信号の遅れや出力時間の不足等が存在しても棒材を定位置に保持することができる手段を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用する。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明は、旋盤（１４）のベッド（１５）上に前進及び後退可能に取り付けられた主軸台（１６）の方へ棒材を供給するフィードパイプ（２５）と、該フィードパイプ（２５）を上記主軸台（１６）の移動する方向（Ａ，Ｂ）に沿って移動させる制御モータ（３１）と、上記主軸台（１６）の移動を検出する検出器（３４）と、棒材（１８）の先端を位置決めする主軸台（１６）の前方に設けられたストッパ（２０）と、上記検出器（３４）からの信号に基づき、棒材（１８）の加工サイクル中切削工程時に上記主軸台（１６）の前進又は後退に同期して上記フィードパイプ（２５）を前進又は後退させるよう上記制御モータ（３１）に対して信号（４１）出力し、加工サイクル中切削工程を終えた主軸台（１６）が棒材（１８）を解放し後退する際に上記フィードパイプ（２５）に棒材（１８）の位置保持のための送りをかけるよう上記制御モータ（３１）に対して信号を出力し、加工サイクル中切削工程に際し上記主軸台（１６）が棒材（１８）を拘束した直後に上記制御モータ（３１）の軸を一時的に無拘束状態にするように上記制御モータ（３１）に対して信号（３９）を出力する制御部（３５）とを備えた棒材供給機を採用する。
【００１３】
請求項２の発明は、上記制御部（３５）が、上記主軸台（１６）による棒材（１８）の拘束が解かれた旨の信号（３８）が上記旋盤（１４）から上記制御部（３５）に対し出力されるよりも前に、上記フィードパイプ（２５）に棒材（１６）の位置保持のための送りをかけるための信号（３９）を上記制御モータ（３１）に対して出力するようになっている請求項１に記載の棒材供給機を採用する。
【００１４】
請求項３の発明は、上記制御部（３５）が、加工サイクルの開始の際上記主軸台（１６）が棒材（１８）を拘束した直後であって上記制御モータ（３１）の軸を一時的に無拘束にする前に上記フィードパイプ（２５）を少しばかり後退させるための信号（４４）を上記制御モータ（３１）又は他の駆動源に対して出力するようになっている請求項１又は請求項２に記載の棒材供給機を採用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
実施の形態１
図１及び図２に示されるように、棒材供給機１３は主軸移動旋盤１４に隣接するように設けられる。
【００１７】
主軸移動旋盤１４は、ベッド１５上に主軸台１６を有し、該主軸台１６に設けられたチャック１７により棒材１８を把持するようになっている。主軸台１６は、図示しない駆動源からの動力によりベッド１５上を矢印方向Ａへの前進と矢印方向Ｂへの後退が可能であり、この前進と後退により棒材１８を刃物１９で加工し又は棒材１８を掴み換える。主軸台１６のチャック１７の前方には棒材１８の位置決めに際し棒材１８の先端を受け止め停止させるためのストッパ２０が設けられている。ストッパ２０は主軸台１６が往復運動をする時は図示の位置から逃れるようになっている。
【００１８】
棒材供給機１３は、主軸移動旋盤１４の本体とは別体のフレーム２１を有している。このフレーム２１の前方に操作パネル２２が設けられ、この操作パネル２２の一部にキーボード２３が設けられている。フレーム２１の下面にはコントロールボックス２４が配置され、このコントロールボックス２４によって棒材１８の送り状態がコントロールされるようになっている。
【００１９】
棒材供給機１３は、そのフレーム２１内に棒材１８をその後方から支持するフィードパイプ２５を備えている。フィードパイプ２５の前端には、棒材１８の後端を掴んで保持するためのフィンガーチャック２６が回転自在に取り付けられている。フィードパイプ２５はフレーム２１内に固定された図示しない案内溝に案内されつつ往復運動を行うようになっている。
【００２０】
ここで、主軸台１６とフィードパイプ２５の動作の関係について説明する。棒材１８の一つの加工サイクルの開始に祭し、棒材１８の先端がストッパ２０に当たり棒材１８が位置決めされるとチャック１７が棒材１８を掴む。主軸台１６はその主軸を回転させながら矢印方向Ａ，Ｂに何回か往復移動し、その間刃物１９が棒材１８を切削して製品を加工し棒材１８から切り離す。フィードパイプ２５は主軸台１６の往復運動と共に往復運動を行いつつ、棒材１８と共に回転するフィンガーチャック２６を介して棒材１８を後方から支持する。一つの製品の切り出しが終了すると、主軸台１６はチャック１７を開いて棒材１８を解放し、矢印方向Ｂへ後退する。その際、ストッパ２０は棒材１８の延長線上に復帰し、フィードパイプ２５は前方へ駆動され棒材１８をストッパ２０に押し当てようとする。棒材１８の先端がストッパ２０に当接し棒材１８の位置決めが終了すると、後退し終わった主軸台１６のチャック１７が棒材１８の新しい個所を掴む。これにより、製品に必要な長さが確保され、次回の加工サイクルが開始される。
【００２１】
フィードパイプ２５は、上記のように一つの加工サイクルにおいて主軸台１６と共に往復移動するが、その際棒材１８が主軸台１６とフィードパイプ２５とにより引張力や圧縮力を受けて変形したりすることがないように、フィードパイプ２５は次のような同期駆動装置により駆動される。
【００２２】
すなわち、フィードパイプ２５の側面にはフレーム２１の長さ方向に沿って滑動するスライダ２７が連結され、該スライダ２７に無端チェーン２８が連結される。無端チェーン２８はフレーム２１の前後部に夫々設けられたプーリ２９，３０に巻回される。後方のプーリ３０は制御モータ３１により駆動される。制御モータ３１としては例えばステップモータ又はサーボモータが使用される。制御モータ３１が何れかの向きに回転すると、無端チェーン２８が同じ向きに走行し、フィードパイプ２５は案内溝中を前進し又は後退する。
【００２３】
一方、主軸台１６にはその移動量を検出するためタイミングベルト３２が連結されている。タイミングベルト３２の他端は引張りコイルバネ３３を介しベッド１５側に連結されている。タイミングベルト３２には主軸台１６の移動量を検出する検出器であるエンコーダ３４の駆動歯車が噛み合っている。主軸台１６が往復移動すると、タイミングベルト３２も往復移動を行い、これにより該主軸台移動量検出用エンコーダ３４が主軸台１６の移動量をパルス数として検出する。
【００２４】
なお、タイミングベルト３２に代えて他のベルトやロープ、ラック等を用いることもできる。また、エンコーダ３４に代えてレーザー測定器、マグネスケール、差動トランス等を用いることもできる。
【００２５】
上記主軸台移動量検出用エンコーダ３４からの出力信号はコントロールボックス１２内の制御部３５で処理されて上記制御モータ３１に出力される。制御部３５は、主軸台移動量検出用エンコーダ３４からのＡ相，Ｂ相のパルス列をコントローラ３６によりドライバ３７の作動信号出力に変換し、該ドライバ３７によりコントローラ３６からの出力を処理し所定の信号として上記制御モータ３１に出力するようになっている。
【００２６】
このような同期駆動装置により、各加工サイクルの切削工程中は、主軸台１５の前進又は後退に同期して、フィードパイプ２５も同方向に同速度で移動する。これにより、棒材１８の撓み等の変形が防止されることとなる。
【００２７】
また、今回の加工サイクルから次回の加工サイクルに移行する時、上述のごとくフィードパイプ２５により棒材１８を前方のストッパ２０に押し当てようとするが、その際制御モータ３１の駆動によりフィードパイプ２５に送りをかけると、棒材１８はフィードパイプ２５とストッパ２０との間に挟まれて弾性変形による撓みを生じる場合がある。殊に棒材１８が細い場合にそのような撓みが生じ易い。これを防止するため、この棒材供給機１３の制御部３５は図３に示すような制御を行うようになっている。
【００２８】
すなわち、棒材供給機１３の制御部３５は、旋盤１４よりチャック開信号３８が送られて来ると（同図（Ｉ））、該チャック開信号３８の入力時間Ｔ1が経過した後に電源ＯＦＦ信号３９を発し、制御モータ３１の電源を時間Ｔ3（例えば、０〜０．５秒）だけＯＦＦにする（同図（Ｖ））。チャック１７はチャック開信号３８の入力時間Ｔ1が経過すると閉じて棒材１８を把持するが、チャック１７が閉じてもその後の時間Ｔ3の間だけ制御モータ３１の軸が一時的に無拘束状態になり、フィードパイプ２５はフリーになるので、棒材１８の弾性による撓みは解消される。その後、制御モータ３１に通電され、チャック開信号３８がＯＦＦになった時間Ｔ4内で製品の切削加工が行われるが（同図（Ｉ））、この切削加工中制御部３５より制御モータ３１にパルスが入力されることによりフィードパイプ２５は主軸台１６の移動と同期して移動する。このように、切削開始当初に棒材１８の撓みが解消される結果、棒材１８が安定して回転し、製品の加工精度が高められる。また、棒材１８の切削中は同期信号４１（図３（ＩＶ））が制御モータ３１に出力される結果、フィードパイプ２５が主軸台１６の移動に同期して移動し棒材１８に変形が生じるのを防止する。
【００２９】
また、上述のごとくチャック開信号３８が棒材供給機１３の制御部３５に入力され、制御モータ３１が回転を開始する際、制御モータ３１からフィードパイプ２５に至る機械系内の遊びの吸収、チャック開信号３８の出力時間の不足、チャック開信号３８の遅れ等により棒材１８の先端がストッパ２０に当たらない状態でチャック１７が閉じ、切削が開始される場合もあり、そのような場合は棒材１８の供給長さに不足を来すおそれがある。これを防止するため、この棒材供給機１３の制御部３５は図３のような制御を行うようになっている。
【００３０】
すなわち、この棒材供給機１３の制御部３５は、旋盤１４よりチャック開信号３８（同図（Ｉ））が送られて来る直前に、フィードパイプ２５に棒材１８の位置保持のための送りをかけるべく送り動作信号３９を上記制御モータ３１に対して出力するようになっている（同図（ＩＩ））。この送り動作信号３９を出力する時期は、前回の加工サイクルにおけるチャック開信号３８のＯＦＦから制御部３５の内蔵タイマー（図示せず）により計測することによって得られる。タイマーには時間Ｔ5がセットされ、前回の加工サイクルにおけるチャック開信号３８のＯＦＦから時間Ｔ5が経過すると、チャック開信号３８がＯＮになる直前に制御部３５は棒材１８をストッパ２０の方へと前進させるための送り動作信号３９を制御モータ３１の方へ送る（同図（ＩＩ））。制御モータ３１は時間Ｄだけフィードパイプ２５を前進させる向きに回転し、その結果チャック開信号３８の遅れ等にも拘わらず棒材１８の先端はストッパ２０に当たり、棒材１８の必要供給量が確保される。時間Ｄはパルス数で設定される。設定範囲は、０≦Ｄ≦Ｔ1＋Ｔ2とされる。ただし、Ｔ2はチャックが締まり切るのに必要な時間であり、例えば０〜０．５秒である（同図（ＩＶ））。時間Ｄ内に制御モータ３１からフィードパイプ２５に掛けられる送り用のトルクは、棒材１８に無理な力が掛からないように低減され、このトルク低減のためのトルク切換信号４０が制御部３５から制御モータ３１に対し出力される（同図（ＩＩＩ））。制御モータ３１には小さな励磁電流が供給される結果、棒材１８は小さな力でストッパ２０に押し当てられる。これにより、棒材１８は製品に必要な長さだけ主軸台１６の方へと供給されることとなる。
【００３１】
なお、この図３（ＩＩＩ）に示されるトルク切換信号４０は、旋盤１４を制御するためのプログラム上チャック開信号３８のコードの前に該信号を出力する旨のコードを作成することによっても出力することができる。
【００３２】
その他、フィードパイプ２５の移動と共に回転するプーリ２９の軸にはフィードパイプ位置検出用エンコーダ４２が取り付けられている。該フィードパイプ位置検出用エンコーダ４２による検出信号はシーケンサ４３を経てドライバ３７に送られる。この検出信号は例えば一本の棒材１８から切り出し得る製品の個数の管理等に利用され、棒材１８の残りが少なくなるとこの検出信号に基づきフィードパイプ２５は残材排出位置へと後退する。
【００３３】
次に、上記主軸移動旋盤の作動について説明する。
【００３４】
まず、チャック開信号３８（図３（Ｉ））によりチャック１７が開いている間、制御モータ３１の低トルク駆動によりフィードパイプ２５が前進し、棒材１８を主軸台１６の方に送る。チャック１７が開くと主軸台１６も元の位置へと後退する。その場合、チャック開信号３８が出力されるよりも少しばかり前に制御モータ３１が駆動を開始し（図３（ＩＩ））、棒材１８を低トルクで押して行き（図３（ＩＩＩ））、チャック開信号３８の出力が実際のチャック開よりも遅れたり、フィードパイプの送りに多少遊びが存在したりしても、棒材１８は適正長さ送り込まれ、その先端がストッパ２０に当たることにより旋盤１４内で位置決めされる。
【００３５】
チャック開信号３８がＯＦＦになると、制御部３５はチャック１７が締まり切るのを待って同期信号を制御モータに出力する。これにより、主軸台の移動に同期してフィードパイプを移動させる準備が整う（図３（ＩＶ））。
【００３６】
続いて、制御部３５は制御モータ３１の電源を切って制御モータ３１の軸をフリーにする（図３（Ｖ））。このため、棒材１８の送りに伴い棒材１８に弾性による撓みが生じていたとしても、その変形は解消される。
【００３７】
この後、主軸台１６が移動を開始し、棒材１８の切削が開始される。次回の加工サイクルのためのチャック開信号３８が出力されるまでの間、主軸台１６が何度か往復移動し、刃物１９が製品を加工する。製品の加工の際主軸台１６の移動に同期してフィードパイプ２５も駆動されるので、棒材１８に無理な力が加わるのが防止される。
【００３８】
製品が棒材１８から切り離されると、チャック開信号３８の入力により上記動作からなる加工サイクルが繰り返され、順次製品が加工される。
【００３９】
実施の形態２
図２及び図４に示されるように、この棒材供給機１３の制御部３５は、実施の形態１におけると異なり、同期信号４１がＯＮになると同時に制御モータ３１に逆転動作信号４４を出力するようになっている（図４（Ｖ））。これにより、加工サイクルの開始の際チャック１７が締まって主軸台１６が棒材１８を拘束した直後にフィードパイプ２５が少しばかり後退し、チャック１７との間で棒材１８を引張る。従って、棒材１８に送りの際に塑性変形が生じていたとしても、引き伸ばされ、変形が解消することとなる。逆転動作信号４４の出力時間Ｄ2はパルス数で設定される。
【００４０】
なお、この棒材１８の後方への引張りは、制御モータ３１によるほか、他のモータ、シリンダ等他の駆動源の利用により行うこともできる。その場合は、制御モータ３１の軸を無拘束状態にする。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、主軸移動旋盤に棒材を適正長さ供給し、不良品の発生を防止することができる。また、棒材の供給の際に棒材に撓みが発生しても、これを解消して加工に移行することができ、従って棒材を安定回転させて、製品の加工精度を高め、振動や騒音の発生を防止しつつ静粛運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す側面図である。
【図２】棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す斜視図である。
【図３】棒材供給機の動作を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る棒材供給機の動作を示すタイムチャートである。
【図５】従来の棒材供給機を主軸移動旋盤と共に示す斜視図である。
【符号の説明】
１４…旋盤
１５…ベッド
１６…主軸台
１８…棒材
２０…ストッパ
２５…フィードパイプ
３１…制御モータ
３４…検出器
３５…制御部
３８…チャック開信号
３９…電源ＯＦＦ信号
４１…同期信号
４４…逆転動作信号
Ａ…前進方向
Ｂ…後退方向
【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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