(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するワーク支持手段、およびワークに対して工具により加工を行う加工手段を有する工作機械本体と、この工作機械本体を制御する制御手段と、ワーク供給台の供給位置のワークを前記ワーク支持手段に供給しかつこのワーク支持手段から加工済のワークをワーク排出台の排出位置に排出するワーク供給手段と、前記供給位置のワークの有無を検出する素材無し検出手段と、前記排出位置のワークの有無を検出する製品有無検出手段とを備え、前記制御手段は、前記製品有無検出手段によりワーク有りと検出されまたは前記素材無し検出手段により素材無しと検出された状態が所定時間続いたことを検出する判別手段と、この判別手段により前記状態が所定時間続いたと判別されると、前記ワーク支持手段に支持されたワークに前記工具が干渉しない範囲で前記工作機械本体の各軸を動かせる仮加工プログラムを実行する空運転手段を有するものとした工作機械。
【請求項２】
前記仮加工プログラムは、前記制御手段で実行されて加工を行うプログラムである加工プログラムに対して、所定の処理を加えて前記制御手段に実行させるプログラムであり、前記所定の処理として、原点オフセットを行うことにより、前記ワーク支持手段に支持されたワークに前記工具が干渉しない範囲の移動に止めるものとした請求項１記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ローダ等のワーク供給手段を備え、自動運転される工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローダを備えた工作機械において、素材無し状態となったり、製品満載状態となって機械が待機状態となることがある。すなわち、多数のワークを連続して順次加工する場合に、ローダの受取位置への前工程からの素材ワークの供給が遅れて、ローダによるワークの搬入ができなくなることがある。また、後工程がつかえて、ローダのワーク搬出位置が加工済みの製品ワークで満載状態となって、搬出できなくなることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような場合に、機械が停止するため、熱変位が連続加工時の変位量と異なるようになり、熱変位補正が適正に行えず、次のワークの加工精度に悪影響を与えることがある。
【０００４】
この発明の目的は、ワークの搬入，搬出不能状態になっても、加工再開時における加工精度が維持できる工作機械を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の工作機械は、ワーク（Ｗ）を支持するワーク支持手段（３）、およびワーク（Ｗ）に対して工具（１５）により加工を行う加工手段（２０）を有する工作機械本体（１）と、この工作機械本体（１）を制御する制御手段（２１）と、ワーク供給台（１３）の供給位置（Ｐ）のワーク（Ｗ）を前記ワーク支持手段（３）に供給しかつこのワーク支持手段（３）から加工済のワーク（Ｗ）をワーク排出台（１４）の排出位置（Ｑ）に排出するワーク供給手段（２）と、前記供給位置（Ｐ）のワーク（Ｗ）の有無を検出する素材無し検出手段（２９）と、前記排出位置（Ｑ）のワーク（Ｗ）の有無を検出する製品有無検出手段（３０）とを備える。前記制御手段（２１）は、前記製品有無検出手段（３０）によりワーク有りと検出されまたは前記素材無し検出手段（２９）により素材無しと検出された状態が所定時間続いたことを検出する判別手段（２５）と、この判別手段（２５）により前記状態が所定時間続いたと判別されると、前記ワーク支持手段（３）に支持されたワーク（Ｗ）に前記工具（１５）が干渉しない範囲で前記工作機械本体（１）の各軸を動かせる仮加工プログラム（２８）を実行する空運転手段（２６）とを有する。
この構成によると、ワーク供給手段（２）により素材となるワーク（Ｗ）をワーク支持手段（３）に搬入し、この搬入されたワーク（Ｗ）の加工手段（２０）による加工が完了すると、その加工済みワークである製品ワーク（Ｗ）をワーク供給手段（２）で排出する。この加工および搬入，搬出の繰り返し過程で、前記供給位置（Ｐ）に素材となるワーク（Ｗ）がないことや、前記排出位置（Ｑ）にワーク（Ｗ）があることで、ワーク供給手段（２）によるワーク支持手段（３）に対するワーク（Ｗ）の搬入または搬出ができない状態になると、制御手段（２１）の空運転手段（２６）の制御により仮加工プログラム（２８）を実行させ、ワーク（Ｗ）に前記工具（１５）が干渉しない範囲で前記工作機械本体（１）の各軸を動かせる。このように非切削運転が行われることにより、加工中に限りなく近い機械の熱変位が維持される。そのため、搬入，搬出が可能となって加工が再開されたときに、次のワーク（Ｗ）が精度良く加工できる。
【０００６】
この発明において、前記仮加工プログラム（２８）は、前記制御手段（２１）で実行されて加工を行うプログラムである加工プログラム（２３）に対して、所定の処理を加えて前記制御手段（２１）に実行させるプログラムであり、前記所定の処理として、原点オフセットを行うことにより、前記ワーク支持手段（３）に支持されたワーク（Ｗ）に前記工具（１５）が干渉しない範囲の移動に止めるものとしても良い。
このように原点オフセットを利用することにより、本加工の加工プログラム（２３）を利用して、本加工に近い非切削運転の動きを簡単な処理で行わせることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、タレット式の旋盤に適用したものである。この工作機械は、工作機械本体１と、ワーク供給手段であるローダ２と、工作機械本体１およびローダ２を各々制御する制御手段である本体制御手段２１およびローダ制御装置２２を備える。工作機械本体１は、ワーク支持手段である主軸３と、刃物台であるタレット５を備えた加工手段２０とで構成される。加工手段２０は、タレット５の他に、刃物台の駆動系と、クーラント（切削油）の供給等を行う加工補助装置３１等を備える。主軸３は、ワークＷを把持する主軸チャックを有しており、主軸台４に設置されて主軸モータ（図示せず）により駆動される。
【０００９】
タレット５は、タレットキャリッジ６に、タレットバー５ａ（図２）を介して割り出し回転および前後（Ｚ軸方向）の移動が可能に搭載されており、外周面の各部に取付けられた任意の工具１５を回転割り出し可能である。タレットキャリッジ６は、ベッド１６に設けられたレール１９に沿って左右（Ｘ軸方向）に移動可能であり、サーボモータおよび送りねじからなる第１の送り機構１７で進退可能とされている。タレット５の前後の送りは、タレットキャリッジ６に搭載されたサーボモータおよび送りねじからなる第２の送り機構１８で進退可能とされ、これら第１，第２の送り機構１７，１８により、工具１５の切込みおよび送りが行われる。
【００１０】
ローダ２は、工作機械本体１の上方に架設したレール７に走行台８を設置し、走行台８に前後移動台９を介して昇降ロッド１０を設置したものである。昇降ロッド１０の下端にはローダヘッド１１が設けてある。ローダヘッド１１は、２個のローダチャック１２を、主軸３に対向する面と下面とに各々有し、両ローダチャック１２の位置は、旋回機構等（図示せず）で互いに入れ替え可能である。
ローダ２の走行台８の走行範囲において、ワーク供給台１３とワーク排出台１４とが工作機械本体１の両側に配置されている。ワーク供給台１３およびワーク排出台１４は各々コンベヤ装置等からなる。ワーク排出台１４は、次工程の工作機械（図示せず）へのワーク供給台となる。
【００１１】
制御系を説明する。本体制御装置２１は、コンピュータ式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラ等からなる。ローダ制御装置２２は、所定のプログラム（図示せず）に従ってローダ２を制御する手段であり、これら本体制御装置２１とローダ制御装置２２とは、互いに動作確認等の信号を授受して制御を行う。
本体制御装置２１は、加工プログラム２３を演算制御部２４で解読し、各軸の送り機構１７，１８（図２）や主軸モータの駆動制御を行うと共に、タレット５の回転割出しや、加工補助装置３１のクーラント供給等の制御を行う手段である。演算制御部２４の軸送り制御部には、所定の軸（例えば、切り込み方向の軸（Ｘ軸））についての原点オフセット手段２７が設けてある。また、演算制御部２４は、各軸の送りを熱変位に応じて適宜の方法で補正する熱変位補正手段（図示せず）を有している。このような本体制御装置２１において、判別手段２５および空運転手段２６が設けてある。
【００１２】
判別手段２５は、ローダ２によるワークＷの搬入ができない状態および搬出ができない状態を判別する手段である。判別手段２６による判別は、ワーク供給台１３上の供給位置ＰのワークＷの有無を検出する素材無し検出手段２９と、ワーク排出台１４上の排出位置Ｑ上のワークＷの有無を検出する製品有無検出手段３０の検出信号に基づいて行うものとしてある。これら素材無し検出手段２９および製品有無検出手段３０は、例えば光電スイッチ等のセンサ類からなる。
空運転手段２６は、仮加工プログラム２８に従って所定の条件で工作機械本体１に非切削運転をさせる手段である。空運転手段２６は、演算制御部２４に仮加工プログラム２８を実行させるものとしてある。仮加工プログラム２８は、非切削運転として、ワーク支持手段である主軸３および加工手段２０に実加工に近い動作をさせるものである。仮加工プログラム２８は、加工プログラム２３に代えて実行されるものであっても、また加工プログラム２３を、所定の処理を加えて実行させるものであっても良い。空運転手段２６は、非切削運転を行う前記所定の条件として、判別手段２５によりワークＷの搬入または搬出ができない状態が所定時間続いたことが判別されたときに行うものとしてある。
判別手段２５および空運転手段２６の処理は、後に図４の流れ図と共に説明する。
なお、本体制御装置２１には、上記各手段の他に、所定時間、仮加工プログラム２８の実行が続き、復旧しなかった時に、機械サイクルを停止させる手段（図示せず）が設けてある。これにより、エネルギの無駄が省かれる。
【００１３】
上記構成の動作を説明する。ワーク供給台１３の供給位置Ｐの素材ワークＷは、ローダ２の下向きのローダチャック１２で把持される。ローダ２は、把持した素材ワークＷを持って、主軸３の前に移動し、主軸３に把持されている加工済みの製品ワークＷを、主軸３と対向するローダチャック１２で受け取る（図３）。この受け取り後、２つのローダチャック１２，１２の位置を入れ替え、素材ワークＷを主軸３に搬入する。この搬入後、ローダ２は、前記の受け取った製品ワークＷをワーク排出台１４の排出位置Ｑに排出する。この排出後、ローダ２は、ワーク供給台１３の供給位置Ｐに送られた次の素材ワークＷを把持し、前記の動作を繰り返す。なお、ローダ２は、素材ワークＷを把持した状態で、所定の位置で、主軸３のワークＷの加工の完了を待ち、主軸３へ移動する。
ワーク供給台１３は、供給位置Ｐの素材ワークＷが無くなると、次の素材ワークＷを供給位置Ｐに移動させる。ワーク排出台１４は、排出位置Ｑに排出された製品ワークＷを後工程へ搬出する。
【００１４】
このようなワークＷの供給，加工，排出の繰り返し過程で、次工程の遅れ等でワーク排出台１４の排出位置Ｑに製品ワークＷが残っていて、ローダ２による主軸３の製品ワークＷの搬出ができないことがある。ローダ２は、前記の繰り返し動作を行うため、満載で製品ワークＷを搬出できない場合は、下向きのローダチャック１２に素材ワークＷを持った状態で待機することになる。主軸３は、製品ワークＷを保持した状態で待機する。また、前工程の遅れで、ワーク供給台１３の供給位置Ｐに素材ワークＷがなく、ローダ２で素材ワークＷを主軸３に供給できない場合がある。このような場合、ローダ２は、所定の位置で待機することになるが、工作機械本体１は、図４に流れ図で示すように、所定の条件で非切削運転が行われる。
【００１５】
まず、製品が満載であるか否か（図４のステップＳ１）、つまりワーク排出台１４の排出位置Ｑに製品ワークＷが残っているか否かが判断され、満載でなければ、素材無しであるか否か（Ｓ２）、つまりワーク供給台１３の供給位置Ｐに素材ワークＷがあるか否かが判断される。素材有りである場合は、本加工のプログラムである加工プログラム２３が実行される（Ｓ６）。１個のワークＷの加工が終了し、所定のリセット指令が行われると、次のワークＷの加工のために、再度ステップＳ１の判断に戻る。リセット指令がない場合は、加工を終了する。
【００１６】
製品満載の判断ステップ（Ｓ１）および素材無しの判断ステップ（Ｓ２）で、製品満載または素材無しのいずれかに該当する場合は、最初（リセットされた場合は、リセット後の最初）に製品満載または素材無しとなったときから所定時間が経過したか否かが判断され（Ｓ３）、所定時間が経過していないときは、製品満載の判断ステップ（Ｓ１）の前に戻り、再度製品満載および素材無しの判断ステップ（Ｓ１，Ｓ２）を繰り返す。この繰り返し過程で、製品満載および素材無しのいずれにも該当しなくなったときは、前記と同様に本加工プログラムが実行される（Ｓ６）。
製品満載および素材無しの状態が所定時間続くと、その時間経過の判断ステップ（Ｓ３）の後、仮加工プログラムが実行され（Ｓ４）、非切削運転される。
【００１７】
仮加工プログラム２８（図１）は、工作機械本体１の各軸を動かし、クーラント等も制御し、本加工に近い動きをさせる非切削動作プログラムのことである。本加工に近い動きとは、例えば、本加工で行う工作機械本体１の略全ての動作を行い、かつその所定の軸移動に対して、本加工よりも少ない所定の割合の動作を行うか、または所定の軸移動に対して原点オフセットを行うことにより、ワークＷに工具１５が干渉しない範囲の移動に止める動きのことである。
この原点オフセットは、例えば、図２に示すように本加工で設定されている原点位置Ｏが（ＸO ，Ｚ0 ）である場合、この原点位置ＯよりもワークＷから遠い位置となる仮原点位置Ｏ1 （Ｘ1 ，Ｚ1 ）にオフセットする。この原点オフセットは、図１の原点オフセット手段２７で行われる。このように原点オフセットを利用することにより、本加工の加工プログラム２３を利用して、本加工に近い非切削運転の動きを簡単な処理で行わせることができる。
【００１８】
この工作機械は、このようにローダ２による主軸３に対するワークＷの搬入または搬出ができない状態になったときに、非切削運転をさせるようにしたため、ワークＷの搬入，搬出不能状態になっても、加工時の熱変位を維持し、加工再開時における加工精度を維持することができる。
なお、前記実施形態は工作機械本体１が旋盤である場合につき説明したが、この発明は、マシニングセンタ等、工作機械一般に適用できる。また、ローダ２も、前記実施形態のようなガントリ式のものに限らず、各種形式のローダ２を用いたものに適用できる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の工作機械は、ワーク供給手段によるワーク支持手段に対するワークの搬入または搬出ができない状態になったときに、ワークに工具が干渉しない範囲で工作機械本体の各軸を動かせる運転を行うようにしたため、ワークの搬入，搬出不能状態になっても、加工再開時における加工精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる工作機械の概念構成を示すブロック図である。
【図２】同工作機械の工作機械本体を示す平面図である。
【図３】その主軸とローダとのワーク受渡し状態を示す側面図である。
【図４】製品満載，素材無しの判断から仮加工プログラムを実行する処理の流れ図である。
【符号の説明】
１…工作機械本体                  ２６…空運転手段
２…ローダ（ワーク供給手段）      ２８…仮加工プログラム
３…主軸（ワーク支持手段）        ２９…素材無し検出手段
１２…ローダチャック                ３０…製品有無検出手段
１３…ワーク供給台                    Ｏ…原点位置
１４…ワーク排出台                  Ｏ１…オフセット後の原点位置
１５…工具                            Ｐ…供給位置
２０…加工手段                        Ｑ…排出位置
２１…本体制御装置（制御手段）        Ｗ…ワーク
２５…判別手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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