(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把握するチャックと、チャックが取り付けられるワーク主軸と、エンドミルが
装着される回転工具主軸と、前記ワーク主軸に対する前記回転工具主軸の位置を変更する
動作部と、前記ワーク主軸、前記回転工具主軸、および前記動作部を制御する数値制御部
とを備える工作機械に設けられるシステムであって、
前記数値制御部は、
前記ワークが取り外された前記チャックに対し、前記エンドミルを正回転させながら接
近させ、前記チャックに絡みついた切りくずを分断して巻き取り、あるいは、分断することなく巻き取る第１ステップ、および
前記第１ステップの後、前記エンドミルを前記チャックから遠ざけ、当該エンドミルを逆回転させて当該エンドミルに巻き付いた切りくずを落とす第２ステップを実行する、切りくず排出システム。
【請求項２】
前記エンドミルは、ニック付のラフィングエンドミルである、請求項１に記載の切りく
ず排出システム。
【請求項３】
前記チャックを撮影する撮影装置と、前記撮影装置が撮影した画像に基づき前記チャッ
クに絡みついた切りくずの分布データを算出する画像処理機能と、
前記分布データに基づいてエンドミルのカッタパスを生成するカッタパス生成機能をさ
らに備え、
前記数値制御部は前記カッタパスに基づき前記回転工具主軸の位置を移動させて前記第
１ステップを実行する、請求項１または２に記載の切りくず排出システム。
【請求項４】
１または複数の前記工作機械と、
前記画像処理機能および前記カッタパス生成機能を収納する上位コンピュータと、
前記上位コンピュータと１または複数の前記工作機械を接続する通信手段とをさらに備
え、
前記撮影装置は、前記１または複数の工作機械に各々設けられ、
前記上位コンピュータは、前記通信手段を介して、個々の前記工作機械からアップロー
ドされる前記画像に基づき、個々の前記カッタパスを生成し、該カッタパスを対応する前
記工作機械にダウンロードする、請求項３に記載の切りくず排出システム。
【請求項５】
前記撮影装置は、所定のタイミングで前記チャックを撮影する、請求項３または４に記
載の切りくず排出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣ旋盤やマシニングセンタ等、ＮＣ（数値）制御される工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ（数値）制御される工作機械として、例えば特開２０１７−２０２５４８号公報（特許文献１）に記載の工作機械が知られている。特許文献１の工作機械は、ワークを着脱自在に把握するチャックと、バイトと呼ばれる工具を保持する刃物台と、アーム状の機内ロボットを備える。チャックはＺ軸を中心としてワークとともに自転し、刃物台はＺ軸方向およびＸ軸方向に移動して工具をワークに押し当て、当該ワークを旋削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０２５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のような工作機械にあっては、さらに改善すべき点があることを本発明者は見いだした。つまりワークを仕上げ旋削する際、細長い切りくずが発生し、高速回転するワークおよびチャックに絡みつくことがある。そうすると、ワークの加工や交換作業に支障をきたし、アラームが作動して停止することから、作業効率が低下する。
【０００５】
本発明は、上述の実情に鑑み、工作機械のチャックに絡みついた切りくずを除去し、長時間連続加工するための省人化・省力化技術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】
【０００６】
この目的のため本発明による切りくず排出システムは、ワークを把握するチャックと、
チャックが取り付けられるワーク主軸と、エンドミル等の切削工具が装着される回転工具
主軸と、ワーク主軸に対する回転工具主軸の位置を変更する動作部と、ワーク主軸、回転
工具主軸、および動作部を制御する数値制御部とを備える工作機械に設けられるシステム
であって、数値制御部は、ワークが取り外されたチャックに対し、エンドミルを正回転さ
せながら接近させ、チャックに絡みついた切りくずを分断して巻き取り、あるいは、分断することなく巻き取る第１ステップ、および第１ステップの後にエンドミルをチャックから遠ざけ、当該エンドミルを逆回転させて当該エンドミルに巻き付いた切りくずを落とす第２ステップを実行する。
【０００７】
かかる本発明によれば、チャックに絡まった細長い切りくずが分断、除去されるので、切りくずが容易に排出され、工作機械の連続稼働に貢献する。好ましくは工作機械は、チャックから排出された切りくずを機外へ排出する切りくず排出通路を有するとよい。なお必要に応じて第２ステップを実行するとは、本発明は第１ステップの実行をもって終了してもよいと理解されたい。
【０００８】
エンドミルは特に限定されないが、本発明の一局面としてエンドミルはニック付のラフィングエンドミルである。かかる局面によれば、細長い切りくずがニックの間隔まで細断され、チャックから排出され易くなる。加えて、細断されなかった残りの切りくずがニックによってラフィングエンドミルに巻き取られることから、チャックに絡みついた切りくずを容易に排出することができる。
【０００９】
絡みついた切りくずと交差するカッタパスの設定手段は特に限定されない。本発明の好ましい局面として切りくず排出システムは、チャックを撮影する撮影装置と、撮影装置が撮影した画像に基づきチャックに絡みついた切りくずの分布データを算出する画像処理機能と、かかる分布データに基づいてエンドミルのカッタパスを生成するカッタパス生成機能をさらに備え、数値制御部は、カッタパスに基づき回転工具主軸の位置を移動させて第１ステップを実行する。かかる局面によれば、切りくずが絡みついた箇所にエンドミルを確実に当てて切りくずを分断し、チャックから切りくずを除去することができる。他の局面として数値制御部は、切りくずの絡みつき状況に関わらず、チャック近傍を通過する予め定められたカッタパスを実行してもよい。
【００１０】
本発明のさらに好ましい局面として、１または複数の工作機械と、画像処理機能およびカッタパス生成機能を収納する上位コンピュータと、上位コンピュータと１または複数の工作機械を接続する通信手段とをさらに備え、撮影装置は１または複数の工作機械に各々設けられ、上位コンピュータは、通信手段を介して、個々の工作機械からアップロードされる画像に基づき、個々のカッタパスを生成し、該カッタパスを対応する工作機械にダウンロードする。かかる局面によれば、１の工作機械を遠隔で管理することができ、また複数の工作機械を同時に管理することができ、切りくずの排出作業が省人化、省力化される。通信手段は画像データやカッタパスに関する数値制御データ等、データを伝送するものであれば特に限定されず、有線、無線を問わない。通信手段は例えば、社内ＬＡＮネットワーク（Local Area Network）である。
【００１１】
本発明の一局面として撮影装置は、所定のタイミングでチャックを撮影する。かかる局面によれば、適切なタイミングで第１および第２ステップを実行することができる。したがって１台の工作機械で複数のワークを連続的に順次加工する場面で、チャックに絡みついた切りくずが速やかに排出され、連続加工の時間短縮を図ることができる。所定のタイミングとは、例えば、ワークの仕上げ旋削が完了して付属のロボットアームでワークをチャックから取り外した直後である。あるいはワークの加工途中である。あるいは仕上げ旋削完了時である。
【発明の効果】
【００１２】
このように本発明によれば、工作機械のチャックに絡みついた切りくずが自動的に排出され、加工およびワーク交換の作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を模式的に示す全体図である。
【図２】同実施形態に使用されるエンドミルを示す側面図である。
【図３】同実施形態で実行されるカッタパスを模式的に示す正面図である。
【図４】切りくずを排出する手順を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態を模式的に示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になる切りくず排出システムを模式的に示す全体図である。本実施形態は、工作機械１０と、カッタパス生成部２１と、撮影装置３１と、画像処理部３２とを具備する。
【００１５】
工作機械１０は立形の複合加工機であり、ワーク主軸１１と、チャック１２と、チャック爪１３と、回転工具主軸Ｓと、数値制御部１６と、操作部１７とを備える。また本実施形態の工作機械１０は、図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）およびロボットによる自動ワーク交換装置（ＡＷＣ）をさらに備える。
【００１６】
ワーク主軸１１は、ワークスピンドルであり、回転軸（Ｃ）を中心として任意の回転速度で回転駆動される。ワーク主軸１１は、数値制御部１６から指令を入力され、チャック１２を駆動する。チャック１２は上向きである。チャック爪１３はチャック１２に設けられる可動部であって、図示しないワークを着脱可能に保持する。本実施形態のチャック爪１３は、チャック１２の周方向等間隔に複数配列され、チャック１２の半径方向に変位する。ワークは、図示しないＡＷＣ、例えば工作機械１０に対応して配置されたロボットアーム、によってチャック１２に載置され、内径方向に変位するチャック爪１３によって把持される。
【００１７】
回転工具主軸Ｓは、様々な切削工具から選択される１の切削工具を装着される。ワークの旋削加工において、回転工具主軸Ｓは通常は回転することなく、旋削バイト等（図略）を装着され、回転軸（Ｃ）によるワーク回転で旋削加工を行う。また回転工具主軸Ｓは、ミリングスピンドルでもあり、ワークの全ての加工が終了後に切りくず排出用のエンドミルＭが装着される。回転工具主軸Ｓは、数値制御部１６から指令を入力されて、当該エンドミルＭを回転駆動する。動作部ＬはＸ軸方向およびＺ軸方向に回転工具主軸Ｓを移動させる。また回転工具主軸Ｓはクーラント噴出孔（図略）を有し、エンドミルＭの先端方向にクーラントを噴出する。なおＸ軸およびＺ軸は、互いに直角に交差する。また回転軸（Ｃ）はＺ軸に沿う回転軸線回りの回転を表す。つまり回転工具主軸Ｓに装着される切削工具は、ワークを切削する旋削バイトと、後述する切りくず排出のための第１および第２ステップで使用されるエンドミルＭとで使い分け可能であり、ＡＴＣで装着が交換され得る。エンドミルＭは下向き姿勢にされる。
【００１８】
操作部１７は工作機械１０のインターフェイスであり、ワークを加工するための指令を数値制御部１６に入力したり、数値制御部１６からワーク主軸１１および動作部Ｌに入力される指令や、チャック１２および回転工具主軸Ｓの運転状況や、回転工具主軸Ｓの位置を表示したりする。
【００１９】
工作機械１０には撮影装置３１および画像処理部３２がさらに設けられる。撮影装置３１は、チャック１２を所定のタイミングで撮影する。本実施形態では、ワークの仕上げ加工後、ワークをチャック１２から取り外した状態を撮影する。例えば操作部１７で切りくず排出モードが選択される場合、工作機械１０は以下の説明通りに動作して、チャック１２に絡みついた切りくずを自動的に排出する。
【００２０】
画像処理部３２は、画像処理機能を備える。切りくず排出モードにおいて、画像処理部３２は撮影装置３１から撮影データを入力され、かかる撮影データを画像処理する。またチャック１２に絡みついた切りくずの分布データを作成する。例えばチャック１２に絡みついている切りくずの有（ＹＥＳ）／無（ＮＯ）は、分布データの結果で判断される。
【００２１】
切りくず排出モードにおいて、カッタパス生成部２１は、画像処理部３２から分布データを入力され、エンドミルＭがチャック１２に絡みついた切りくずと交差するカッタパスを算出し、このカッタパスを数値制御部１６に出力する。このカッタパスは、チャック１２の表面に沿って延びる。
【００２２】
切りくず排出モードにおいて、数値制御部１６は、チャック１２の回転を停止し、エンドミルＭを回転させながら上述したカッタパスで移動させて、チャック１２に絡みついた切りくずを細かく分断する。
【００２３】
図２は、エンドミルＭを取り出して示す側面図である。エンドミルＭは、多数のニックＭｎ付のラフィングエンドミルである。本実施形態によれば、エンドミルＭを切りくずに当てることにより、配列されるニックＭｎの間隔と略同じ大きさまで、切りくずを小さく細断することができる。加えて、細断されなかった残りの切りくずがニックＭｎによってエンドミルＭに巻き取られることから、チャック１２に絡みついた切りくずＢ１，Ｂ２を容易に排出することができる。
【００２４】
図３はチャック周辺に設定されるカッタパスを例示する模式的な図であり、チャック１２の中心線である回転軸（Ｃ）方向にみた状態を表す。カッタパスは自由に設定可能であり、曲線、または直線、またはこれらの組み合わせであり、円弧状、ジグザグ状、１本ないし多数本であってもよい。
【００２５】
例えばチャック爪１３よりも内径側で絡まり、チャック１２の中心部に分布する切りくずＢ１に対し、チャック１２の中心部にカッタパスＣＰ１を設定する。これにより切りくずＢ１は分断され、ばらばらにされた切りくずはチャック１２から排出される。カッタパスＣＰ１は例えば回転軸（Ｃ）を囲繞する多角形であり、エンドミルＭの先端がわずかな隙間を介してチャック１２の表面と対向する。
【００２６】
あるいは例えばチャック爪１３よりも外径側で絡まり、チャック１２の外縁部に分布する切りくずＢ２に対し、チャック１２の外縁部から中心部まで延びる１または複数本のカッタパスＣＰ２，ＣＰ３を設定する。これにより切りくずＢ２は分断され、ばらばらにされた切りくずはチャック１２から排出される。各カッタパスＣＰ２，ＣＰ３は例えば、周方向で隣り合うチャック爪１３，１３間を通過する直線であり、エンドミルＭの先端がわずかな隙間を介してチャック１２の表面と対向する。
【００２７】
次に、チャック１２に絡みついた切りくずを自動的に排出する切りくず排出モードについて、詳細に説明する。ここで附言すると、本実施形態は（Ｘ−回転軸（Ｃ））座標である。
【００２８】
切りくず排出モードでは、以下に説明する第１ステップが実行され、必要に応じてさらに第２ステップが順次実行される。図４は、切りくず排出モードにおける工作機械１０の動作を（ａ）から（ｇ）まで順次示す模式的な説明図である。ここで附言すると、第１ステップおよび第２ステップの際、全てのチャック爪１３は、ワークを把持していない。
【００２９】
操作部１７によって切りくず排出モードが選択される間、まず撮影装置３１と画像処理部３２により、図４（ａ）に示すようなチャック１２に絡みついた切りくずＢ２の分布を表す分布データが生成される。さらに分布データに基づいて、カッタパス生成部２１により、エンドミルＭが切りくずＢ２と交差するカッタパスを生成する。
【００３０】
次に、数値制御部１６は、図４（ｂ）に示すように、ワーク主軸１１を正回転させつつ、回転工具主軸Ｓを移動させて、チャック爪１３，１３と同じＺ方向位置でエンドミルＭを待機させる。チャック爪１３，１３と同じＺ方向位置に待機しておくことでエンドミルＭは、Ｘ軸方向に移動するのみでカッタパスに沿って移動する。
【００３１】
次に、数値制御部１６は、図４（ｃ）に示すように、エンドミルＭを正回転させつつ回転工具主軸Ｓをチャック１２の外径側から内径側に移動させて、エンドミルＭをカッタパスＣＰ２の通りに移動させる。これにより切りくずＢ２の一部はエンドミルＭに分断され、分断されなかった残りの切りくずは図４（ｄ）に示すようにエンドミルＭに巻き付く（切りくずＢ３）。また分断された切りくずの一部がチャック１２の表面に残存する（切りくずＢ４）。なお図４（ａ）〜（ｄ）は切りくず排出モードの第１ステップを表す。
【００３２】
次に、数値制御部１６は、図４（ｅ）に示すように、エンドミルＭの回転を停止させたまま、あるいはエンドミルＭを正回転させつつ、回転工具主軸Ｓをチャック１２の中心部から外径側に移動させて、エンドミルＭをカッタパスＣＰ３の通りに移動させる。切りくずＢ３は、チャック１２の表面から外径側へ移動する。
【００３３】
次に、数値制御部１６は、図４（ｆ）に示すように、チャック１２よりも外径側に設置される排出通路１８の上方で、エンドミルＭを逆回転させる。そうするとエンドミルＭに巻き取られていた切りくずＢ３は、エンドミルＭから分離され、エンドミルＭよりも下方に設置される排出通路１８から工作機械１０の外へ排出される。ここで附言すると、上述した逆回転の際に回転工具主軸ＳからエンドミルＭの先端に向けてクーラントＪを噴出させてもよい。
【００３４】
図面には排出通路１８の入口が表され、かかる入口は工作機械１０の内部空間の底面に設けられる。排出通路１８の図略される出口は工作機械１０の外側に設けられる。排出通路１８は例えば、入口から出口まで延びるチップコンベアである。チップコンベアは特に限定されないが、例えば螺旋羽根を有し、分断された切りくずを排出通路１８の入口から出口へ搬送する。
【００３５】
次に、数値制御部１６は、図４（ｇ）に示すように、回転工具主軸Ｓをチャック１２の回転軸（Ｃ）へ移動させ、回転工具主軸ＳからクーラントＪを噴出させる。クーラントＪはチャック１２の表面に衝突し、切りくずＢ４を吹き飛ばす。これによりチャック１２に絡みついた切りくずＢ２は、チャック１２から排出される。なお図４（ｅ）〜（ｇ）は切りくず排出モードの第２ステップを表す。
【００３６】
本実施形態の切りくず排出システムは、ワークを把握するチャック１２と、チャック１２が取り付けられるワーク主軸１１と、エンドミルＭが装着される回転工具主軸Ｓと、チャック１２に対する回転工具主軸Ｓの位置を変更する動作部Ｌと、動作部Ｌを数値制御して回転工具主軸Ｓの位置を制御する数値制御部１６とを備える工作機械１０に設けられるシステムであって、図３に示すようにエンドミルＭがチャック１２に絡みついた切りくずＢ１，Ｂ２と交差するカッタパスＣＰ１〜ＣＰ４を生成するカッタパス生成部２１（図１）を具備し、数値制御部１６は、カッタパス生成部２１が算出したカッタパスに基づき、回転工具主軸Ｓを移動させて、エンドミルＭでチャック１２に絡みついた切りくずを分断する切りくず排出モードを実行する。これにより人手をかけることなくチャック１２に絡みついている切りくずが排出され、切りくず排出作業の省人化、省力化を図ることができ、工作機械１０の長時間に亘る連続稼働に貢献する。
【００３７】
また本実施形態のエンドミルＭは、図２に示すようにニックＭｎ付のラフィングエンドミルであるから、細長い切りくずが細断される。加えて、細断されなかった残りの切りくずがニックＭｎによってエンドミルＭに巻き取られることから、チャック１２に絡みついた切りくずＢ１，Ｂ２を容易に排出することができる。
【００３８】
また本実施形態の切りくず排出システムは、図１に示すようにチャック１２および切りくずを撮影する撮影装置３１と、撮影装置３１が撮影した画像を処理する画像処理部３２とをさらに備え、画像処理部３２はチャック１２に絡みついている切りくずＢ１，Ｂ２の画像（図３）に基づきチャック１２に絡みついた切りくずの分布データを算出し、カッタパス生成部２１は絡みついている切りくずＢ１，Ｂ２の分布データに基づいてカッタパスを生成する。これによりチャック１２に絡みついている切りくずＢ１，Ｂ２は、効率よく分断、排出される。
【００３９】
また本実施形態の撮影装置３１は、所定のタイミングでチャック１２および切りくずＢ１，Ｂ２を撮影する。所定のタイミングは、例えばワークをチャック１２から取り外した直後である。これによりチャック１２は、次のワークを把持する際にきれいな状態に整備される。
【００４０】
次に本発明の他の実施形態を説明する。図５は本発明の他の実施形態になる切りくず排出システムを模式的に示す全体図である。他の実施形態につき、前述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。他の実施形態では、１台の上位コンピュータ４１と、１または複数台の工作機械１０を通信手段４２で接続する。各工作機械１０＃１，１０＃２・・・にはそれぞれ、撮影装置３１が設けられる。
【００４１】
上位コンピュータ４１は、前述した画像処理部３２およびカッタパス生成部２１として機能する。各工作機械１０＃１，１０＃２・・・の撮影装置３１はそれぞれ、所定のタイミング、例えばワークの仕上げ旋削が完了してワークをチャック１２から取り外した直後で、チャック１２および切りくずＢ１，Ｂ２を撮影し、通信手段４２を経由して画像データＤｃ＃１，Ｄｃ＃２・・・を上位コンピュータ４１へ送信する。
【００４２】
通信手段４２は、有線あるいは無線のデータ伝送設備であり、例えば社内ＬＡＮネットワーク（Local Area Network）である。
【００４３】
上位コンピュータ４１は、画像データＤｃ＃１，Ｄｃ＃２・・・を画像処理し、各チャック１２に絡みついている切りくずの分布データを作成し、各チャック１２に切りくずが絡みついているかどうかを判断する。さらに上位コンピュータ４１は、切りくずの分布データに基づき、切りくずと交差するカッタパスＣＰを個々に作成し、かかるカッタパスＣＰのデータＣＰ＃１，ＣＰ＃２・・・を個々の工作機械１０＃１、１０＃２・・・に送信する。
【００４４】
各工作機械１０＃１、１０＃２・・・は、入力されたデータＣＰ＃１，ＣＰ＃２・・・を実行し、各エンドミルＭを該カッタパスＣＰに一致するように移動させて、各チャック１２に絡みついている切りくずを分断する。
【００４５】
図５に示す実施形態によれば、各工作機械１０に設けられる撮影装置３１を用いて、１または複数台の工作機械１０を、１台の上位コンピュータ４１で監視して、人手に頼ることなく、絡みついている切りくずを自動的に排出することができる。また各工作機械１０＃１，１０＃２・・・を操作するオペレーターが操作部１７（図１）から切りくず排出モードを手動で選択しなくても、チャック１２に絡みついた切りくずを各チャック１２から排出するよう、自動切りくず排出モードで運転される。したがって切りくず排出の省人化、省力化を図ることができ、工作機械１０の長時間における連続稼働に貢献する。
【００４６】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、工作機械において有利に利用される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  工作機械、      １１  ワーク主軸、      １２  チャック、      
１３  チャック爪、      １６  数値制御部、      １７  操作部、      
２１  カッタパス生成部、      ３１  撮影装置、      
３２  画像処理部、      ４１  上位コンピュータ、      ４２  通信手段、      
Ｂ１，Ｂ２  切りくず、      ＣＰ，ＣＰ１〜ＣＰ４  カッタパス、      
Ｄｃ＃１，Ｄｃ＃２  画像データ、      Ｌ  動作部、      Ｍ  エンドミル、      
Ｍｎ  ニック、      Ｓ  回転工具主軸。
【要約】
【課題】チャックに絡みついた切りくずを除去するための省人化・省力化技術を提供する。
【解決手段】切りくず排出システムは、ワークを把握するチャック１２と、チャック１２が取り付けられるワーク主軸１１と、エンドミルＭが装着される回転工具主軸Ｓと、ワーク主軸１１に対する回転工具主軸Ｓの位置を変更する動作部Ｌと、ワーク主軸１１、回転工具主軸Ｓ、および動作部Ｌを制御する数値制御部１６とを備える工作機械１０に設けられるシステムである。数値制御部１６は、ワークが取り外されたチャック１２に対しエンドミルＭを正回転させながら接近させてチャック１２に絡みついた切りくずを分断および／または巻き取る第１ステップを実行する。また必要に応じて、第１ステップの後にエンドミルＭをチャック１２から遠ざけてエンドミルＭを逆回転させてエンドミルＭに巻き付いた切りくずを落とす第２ステップを実行する。
【選択図】図１【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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