JP7692866B2

JP7692866B2 - 工作機械システム

Info

Publication number: JP7692866B2
Application number: JP2022060051A
Authority: JP
Inventors: 敏之鈴木
Original assignee: Citizen Machinery Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Machinery Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2025-06-16
Anticipated expiration: 2042-03-31
Also published as: JP2023150782A

Description

本発明は、ワークを加工する工作機械システムに関する。

自動旋盤装置等の工作機械では、長尺の棒材から、加工後の突っ切り加工を繰り返すことにより、製品としての加工済みワークを複数切り出し、残材として排出される。この残材は別の製品として加工することができる。そのため棒材の残材長を算出することが求められる。工作機械と棒材の給材機とを有する従来の工作機械システムでは、ワークの切り出しを繰り返すうちに短くなる棒材の端部を光センサなどで検出して残材長を算出する技術が採用されていた（特許文献１）。

特開平０１－００２８０２号公報

しかしながら、棒材の残材長を算出するために光センサなどの追加の構成要素が必要となるため、工作機械システムの設備コストが増加する懸念がある。そこで、本発明は、棒材の残材長を検出するための構成を別途追加することなく、精度の高い材料の残材長の算出を可能にする技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の工作機械システムは、長尺材料を把持して回転する主軸を備えた工作機械と前記長尺材料を前記工作機械に供給する給材機とを有する工作機械システムであって、前記工作機械は、前記長尺材料を把持して前記主軸内に回転自在に設置されるチャックと、前記長尺材料の先端を加工して、前記長尺材料から複数の製品を切り出す加工部と、前記主軸を移動させる搬送部と、前記搬送部および前記加工部の動作を制御する加工制御部と、を有し、前記給材機は、前記搬送部による前記長尺材料の搬送において、前記長尺材料の後端を保持するとともに、前記チャックとともに前記長尺材料の長手方向に沿った送り方向に移動する保持部と、前記保持部の動作を制御する供給制御部と、を有し、前記搬送部は、前記送り方向における所定区間を、前記長尺材料を前記チャックが把持して前記送り方向に移動して前記長尺材料を前記送り方向に搬送する送り動作と、前記加工部が前記所定区間の前記製品を切り出した位置である最前進位置から前記送り方向と逆方向に移動して前記長尺材料を前記チャックが把持する把持位置を変更する掴み直し動作とを行い、前記供給制御部は、前記保持部が所定の送り位置に到達したときに前記長尺材料が所定の長さになったことを通知する信号を出力し、前記加工制御部は、前記供給制御部が前記信号を出力した時点の前記長尺材料の材料長と、前記供給制御部が前記信号を出力した第１のタイミングから、前記チャックが前記最前進位置に到達した第２のタイミングまでの間に、前記チャックが前記送り方向に進んだ距離と、に基づいて前記長尺材料の残材長を取得することを特徴とする。

また、上記の工作機械システムにおいて、前記搬送部による前記長尺材料の搬送における前記長尺材料の送り速度が、所定の送り速度であり、前記加工制御部は、前記所定の送り速度を用いて前記チャックが送り方向に進んだ前記距離を取得することを特徴とする。また、上記の工作機械システムにおいて、前記加工制御部はさらに、前記第１のタイミングから前記加工制御部に前記信号が入力された第３のタイミングまでの間に前記チャック
が送り方向に進んだ距離を用いて、前記長尺材料の前記残材長を補正することを特徴とする。

本発明の工作機械システムによれば、棒材の残材長を検出するための構成を別途追加することなく、精度の高い棒材の残材長の算出が可能となる。

一実施形態に係る工作機械システムの模式図である。一実施形態に係る工作機械システムの概略構成を示す図である。一実施形態に係る工作機械システムの給材機構の模式図である。一実施形態に係るワークと給材機構の各部の位置関係を例示する図である。一実施形態に係る工作機械システムにおける材欠信号の遅延とワークの移動距離との関係を例示するグラフである。一実施形態に係る工作機械システムが実行する処理例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態を説明する。ただし、以下で説明する実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定するものではない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、製造条件、構成部品の機能、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、繰り返しの説明を省略する。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る工作機械システム１の構成を概略的に示す模式図である。図１に示す工作機械システム１は、いわゆる自動旋盤装置であり、被加工物として例えば長尺棒材であるワークＷを回転させ、これに切削工具（加工工具）をあてがうことで、切削加工（旋削加工）を施す。

図１に示すように、工作機械システム１は、加工機１０と給材機２０とを備える。加工機１０は、長尺材料を把持して回転する主軸を備えた工作機械である。具体的には、加工機１０は、基台２上に互いに対向配置された第１の主軸機構（正面主軸機構）１００及び第２の主軸機構（背面主軸機構）２００と、刃物台３００と、第１の主軸機構１００と第２の主軸機構２００と刃物台３００の動作を制御する加工制御部１１と、を備える。また、給材機２０は、ワークＷの後端を保持するフィンガー２２と、フィンガー２２をＺ軸方向に駆動する駆動ロッド２５と、フィンガー２２の先端があらかじめ設定された材欠信号出力位置（詳細は後述する）に到達したか否かを検出するための検出センサ２３を備える。さらに、給材機２０は、フィンガー２２、検出センサ２３、駆動ロッド２５、その他給材機２０各部の動作を制御する供給制御部２１を備える。フィンガー２２は、加工機１０の搬送部１３によるワークＷの搬送において、ワークＷの後端を保持するとともに、チャック１０５とともに送り方向に移動する保持部である。ここで、ワークＷの送り方向とは、ワークＷを刃物台３００側に搬送する方向であり、図１においてＺ軸の正方向である。また、加工機１０の加工制御部１１と給材機２０の供給制御部２１とは、信号線４００によって接続されて互いに通信を行う。検出センサ２３は、一例として、フィンガー２２の先端の表面にシボ加工を施して反射率が異なる領域を設け、反射率の変化を基に当該領域を検出する光学センサが挙げられる。この代わりに、検出センサ２３は、フィンガー２２の先端に設けられてフィンガー２２と一体的に移動するドグによってオン作動する近接スイッチなどにより構成された機械式のセンサであってもよい。また、検出センサ２３の代
わりに、駆動ロッド２５を駆動するサーボモータに設けられたエンコーダを用いてもよい。この場合、エンコーダの出力を基に駆動ロッド２５ひいてはフィンガー２２の位置を特定することができる。

次に、加工機１０の構成について説明する。第１の主軸機構１００は、第１の主軸（正面主軸）１０１を有し、第２の主軸機構２００は、第２の主軸（背面主軸）２０１を有し、これら二つの主軸は、それぞれの軸線が互いに略同心や平行となるように配置される。その軸線方向をＺ軸方向とし、軸線方向と直交する方向のうち、鉛直方向と平行な方向をＸ軸方向、水平方向と平行な方向をＹ軸方向とする。図１は、Ｙ軸方向に工作機械システム１の加工機１０の構成を見た概略図である。

第１の主軸機構１００は、第１の主軸１０１を回転可能に支持する第１の主軸台１０２と、第１の主軸台１０２を基台２上でＺ軸方向に移動させるための第１の駆動機構１０３と、を備える。同様に、第２の主軸機構２００は、第２の主軸２０１を回転可能に支持する第２の主軸台２０２と、第２の主軸台２０２を基台２上でＺ軸方向に移動させるための第２の駆動機構２０３と、ワークＷを把持可能なチャック２０４と、を備える。駆動機構としては、例えば、駆動源としてのモータ、ボールねじ、ガイドレール等により構成されたボールねじ駆動機構を採用してよい。また、第１の主軸台１０２、第２の主軸台２０２を、Ｚ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向やＸ軸方向に移動させる駆動機構を備えてもよい。

第１の主軸台１０２は、例えば、不図示のビルトインモータを備えており、その回転駆動力により、第１の主軸１０１を回転駆動することができるように構成されている。同様に、第２の主軸台２０２も、不図示の駆動源から提供される回転駆動力により、第２の主軸２０１を回転駆動することができるように構成されている。なお、動力源構成としては、ビルトインモータに限定されるものではなく、外部の動力源から回転駆動力を伝達して回転させるような構成であってもよい。

第１の主軸１０１は、ワークＷを保持または把持するためのワーク保持穴を備えた中空構造を有している。また、第１の主軸１０１に挿通された長尺棒材であるワークＷは、第１主軸１０１に設けられたチャック１０５によって、送り方向の先端側が把持され、後端が回転自在にフィンガー２２によって支持される。第１の主軸１０１の先端には、ワーク径に対して拡張した内径を有する空間にチャック１０５が開閉可能に設けられている。チャック１０５は、チャックスリーブ１０６の内側に収容されている。これにより、ワークＷは第１の主軸１０１の回転によって回転可能に把持された状態（第１の主軸１０１におけるワークＷの軸心が定まり、かつ軸方向の移動が規制された状態）となる。ワーク保持穴は、軸線方向に第２の主軸側に向かって開口しており、ワークＷのうち開口から露出した部分は、ガイドブッシュ１０４によってさらに回転自在に支持されている。ガイドブッシュ１０４は、基台２に設置されたガイドブッシュ支持台１０７に装着され、第１の主軸１０１と同軸に配置されている。ワークＷにおいてガイドブッシュ１０４に支持された部分よりも先端側が、刃物台３００に支持された切削工具３０１により旋削加工が施される部分となる。

フィンガー２２は、ワークＷの送り方向と逆方向に凹んだ凹部を有し、かかる凹部にワークＷの後端側が所定の長さ挿入されることで、ワークＷの後端側を支持する。すなわち、加工時において、ワークＷの長手方向に沿った送り方向における長さのうち、フィンガー２２の凹部に挿入される部分の長さは、既知となる。

また、チャック１０５は、後方から不図示のチャックスリーブがテーパ面を介して軸線方向にチャック１０５と接合する構成となっている。チャックスリーブは、不図示の油圧やエア等で駆動する流体シリンダから付与される力を受けて軸線方向に移動しようとする
ことで、チャック１０５に対し、軸心に向かう方向の分力を含む力を作用させ、チャック１０５に設けられたスリットが閉じるような締め付け力をチャック１０５に発生させる。これにより、ワークＷがチャック１０５によって把持される。

ワークＷは、第１の主軸機構１００の後方から第１の主軸台１０２に挿入され、第１の主軸１０１、チャック１０５、ガイドブッシュ１０４をそれぞれ通って、ワークＷ先端が刃物台３００側に露出させられる。そして、刃物台３００に近いワークＷの先端側を支持するチャック１０５を含む第１の主軸１０１を支持する第１の主軸台１０２と、反対側の後端側を支持するフィンガー２２とを、互いに同期させて送り方向に移動させることで、ワークＷが刃物台３００の切削工具３０１によって加工される領域に向けて送り方向に搬送される。

本実施形態において、フィンガー２２は、１つのワークＷを使い切る１回の片道のストロークで移動する。一方、チャック１０５を含む第１の主軸１０１を支持する第１の主軸台１０２は、ワークＷの先端側の加工サイトに近い領域を、フィンガー２２のストロークよりも短いストロークで移動し、ストローク限界まで到達すると、チャック１０５によるワークＷの把持位置をワークＷの後端側に戻すように、送り方向とは逆方向に引き返して、チャック１０５の把持位置を改める掴み直し動作を行う。この掴み直し動作はフィンガー２２の前進を止めた状態で行う。このチャック１０５を含む第１の主軸１０１の１ストロークの長さは、ワークＷから１つの加工済みワークＷ１（図４）を加工・切り出す際に必要となる移動範囲に対応した長さである。

刃物台３００は、目的とする加工の種類に応じて選択可能に用意された複数の切削工具３０１を備えている。刃物台３００は、不図示の駆動機構により、ワークＷに対してＸ軸方向に進退移動可能に構成されており、選択された一の切削工具を回転するワークＷにあてがうことで所望の切削加工（旋削加工）をワークＷに対して施す。ワークＷに対して切削工具３０１の切り込み量を変化させたり、切削工具３０１の種類を変更したり、第１の主軸台１０２を軸線方向に段階的に送ることにより、例えば、径寸法を段階的に変化させた外形形状の加工済みワークとして、刃物台３００によって加工済みワークが切り出される。刃物台３００が、本発明における搬送部により搬送されるワークＷの先端を加工して、ワークＷから複数の部品を切り出す加工部に対応する。

第２の主軸２０１側の構成は、第１の主軸１０１側の構成と同様、ワークＷを把持して回転させることが可能な構成となっている。すなわち、基本的な構成は、従来既知の背面主軸構成と同様である。

加工制御部１１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等のプロセッサとメモリとを有するコンピュータで構成され、各主軸機構１００、２００や刃物台３００などの加工機１０を構成する各部の各種動作を制御する。また、給材機２０の供給制御部２１も、例えばＣＰＵ等のプロセッサとメモリとを有するコンピュータで構成され、フィンガー２２や検出センサ２３などの給材機２０を構成する各部の各種動作を制御する。

図２は、本実施形態に係る工作機械システム１の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、工作機械システム１は、加工機１０と給材機２０とを備える。加工機１０は、加工制御部１１、第１の主軸機構１００、第２の主軸機構２００、加工部１３、表示部１６を有する。また、第１の主軸機構１００は、ワークＷを搬送するための搬送部１２を有し、搬送部１２は、チャック１０５を有する主軸１０１を備える。加工部１３は、ワークＷを加工するための刃物台３００を備える。なお、図２では、第２の主軸機構２００を制御する構成については図示を省略している。

加工制御部１１は、信号入力部１４と残材長算出部１５を有する。搬送部１２は、チャック１０５を含む第１の主軸１０１の第１の主軸台１０２による搬送や第１の主軸１０１の回転を制御したり、チャック１０５によるワークＷの掴み直しの往復動作を実行したりするためのサーボ機構を有する。加工部１３は、刃物台３００の動作を制御する。加工制御部１１によって搬送部１２と加工部１３のそれぞれの動作が連動して制御されることで、所定の加工動作が実行される。

また、加工制御部１１は、以下に説明する処理によって得られるワークＷの残材長に関する情報を表示部１６に表示する。なお、加工制御部１１は、さらに加工機１０内の他の部分を制御するよう構成されていてもよい。

また、給材機２０は、供給制御部２１とフィンガー２２と検出センサ２３と駆動ロッド２５とを有する。供給制御部２１は、検出センサ２３や駆動ロッド２５の動作を制御する。

ワークＷの送り方向の搬送は、加工機１０の加工制御部１１と、給材機２０の供給制御部２４と、が同期して動作することで行われる。すなわち、加工制御部１１の制御によって搬送部１２がチャック１０５を含む第１の主軸１０１を支持する第１の主軸台１０２を送り方向に移動させるとともに、これと同期して供給制御部２４が駆動ロッド２５を駆動してフィンガー２２を送り方向に移動させることで、ワークＷが送り方向に搬送される。また、加工制御部１１は、チャック１０５がワークＷを掴み直してから第１の主軸台１０２の移動によりワークＷが搬送方向に搬送されるのに合わせて加工部１３による刃物台３００の動作を制御する。

また、供給制御部２１は信号出力部２４を有する。供給制御部２１は、ワークＷの加工時に、フィンガー２２が後述する材欠信号を発出させる信号出力位置に到達したことを検出センサ２３によって検出したときに、そのことを通知する信号を信号出力部２４から出力する。信号出力部２４から出力された信号は、信号線４００を経由して加工機１０の信号入力部１４に入力される。

図３に、本実施形態に係る工作機械システム１の一部の構成を模式的に示す。また、図３には、チャック１０５の移動範囲と、信号出力部２４からワークＷの材欠信号が出力されるときにフィンガー２２の先端が到達する送り位置を示す。図３において、位置Ｐ１は、フィンガー２２の先端の到達によって、ワークＷの材欠信号が出力される信号出力位置である。位置Ｐ２は、チャック１０５の往復動作における最後進位置（開始点位置とも称する）であり、位置Ｐ３は、チャック１０５の往復動作における最前進位置である。チャック１０５の往復動作においてチャック１０５の先端１０５ａの位置が位置Ｐ２と位置Ｐ３との間を往復する。

ワークＷの先端が切削工具３０１によって加工され、加工が進むことでワークＷの長さが短くなっていくので、チャック１０５とフィンガー２２のワークＷの保持位置は送り方向に前進する。そして、ワークＷから最後の加工済みワークＷ１が製作される際に、フィンガー２２の先端が所定の送り位置である信号出力位置Ｐ１に到達し、ワークＷの長さが所定の長さまで短くなったことを通知する材欠信号が信号出力部２４から出力される。図３には、信号出力部２４から材欠信号が出力されるタイミングにおける各部の位置を示す。図３に示すように、チャック１０５は、信号出力部２４から材欠信号が出力された後、ワークＷの送り動作において、チャック１０５の先端面１０５ａがワークＷの送り方向（Ｚ軸方向）に沿ってワークＷの後端側の開始点位置Ｐ２からワークＷの先端側の最前進位置Ｐ３まで移動する。このように、信号出力位置Ｐ１は、最後の加工済みワークＷ１を加工する途中で材欠信号が発出されるように、所定のマージンをもって設定され、加工開始
前にワークＷを第１主軸１０１、フィンガー２２等に組み付ける際に設定される。

図４Ａ～図４Ｅに、本実施形態に係る工作機械システム１において材欠信号が出力されるタイミングと、工作機械システム１の各部の位置とワークＷの残材長との関係を模式的に示す。図４Ａ～図４Ｅは、ワークＷから最後の加工済みワークが切り出される工程を示している。図４Ａは、フィンガー２２の先端が送り位置Ｐ１を通過する前の状態であり、チャック１０５が開始点位置Ｐ２に位置している。ワークＷは、第１の主軸１０１の回転によって回転させられながら、チャック１０５を含む第１の主軸１０１とフィンガー２２の送り方向の移動によって刃物台３００側に送られ、最後の加工済みワークＷ１の加工が開始される。

図４Ｂは、図４Ａの状態から刃物台３００の切削工具３０１によりワークＷが加工されるとともにチャック１０５を含む第１の主軸１０１およびフィンガー２２の移動によりワークＷが送り方向に前進して、フィンガー２２の先端が送り位置Ｐ１に到達した状態である。このフィンガー２２の先端が送り位置Ｐ１に到達したときのチャック１０５の先端の位置Ｐ４からチャック１０５の最前進位置Ｐ３までの距離Ｌ１が、最後の加工済みワークの製作を完了するのに要するワークＷの残りの長さである残加工長である。また、フィンガー２２の先端が送り位置Ｐ１に到達して信号出力部１２が材欠信号を出力した時点のワークＷの後端位置Ｐ５からワークＷの非加工部の先端位置Ｐ６までの材料長Ｌ２は、信号発生位置Ｐ１とフィンガー２２に挿入されるワークＷの長さがあらかじめわかっていることから、既知の長さである。また、本実施形態では、サーボ機構が加工制御部１１の制御に従ってチャック１０５を駆動するため、加工機１０の加工制御部１１は、チャック１０５の制御内容に基づいて、チャック１０５の先端の位置Ｐ４を特定することができる。なお、信号出力部２４が材欠信号を出力したタイミングが、本発明の第１のタイミングに対応する。

図４Ｃは、給材機２０の信号出力部２４が出力した材欠信号が信号線４００を経由して加工機１０の信号入力部２４に入力された時点における状態を示す。本実施形態では、信号出力部２４から出力された材欠信号が信号入力部２４に入力されるまでの間にワークＷの加工が進み、チャック１０５の先端の位置は、上記の位置Ｐ４からΔＬだけ進んだ位置になり、ワークＷの長さも図４Ｂの時点からΔＬだけ短くなっている。

図４Ｄは、図４Ｃの状態から刃物台３００の切削工具３０１によりワークＷがさらに加工が進み、加工済みワークＷ１（ワークＷのうち加工が施された部分）の製作が、ワークＷから分離させる突っ切り加工を残して完了した状態を示している。図４Ｅは、加工済みワークＷ１が、突っ切り加工によってワークＷ（残材）から切り離された状態を示している。図４Ｄに示す時点においては、チャック１０５は最前進位置Ｐ３に位置している。なお、信号出力部２４が材欠信号を出力した後にチャック１０５が最前進位置Ｐ３に到達したタイミングが、本発明の第２のタイミングに対応する。このときのワークＷの後端位置Ｐ７から非加工部の先端位置Ｐ６までの長さＬ３が、ワークＷの残材長である。したがって、本実施形態では、材料長Ｌ２と、第１のタイミングから第２のタイミングまでの間にチャック１０５が送り方向に進んだ距離である残加工長Ｌ１とに基づいて、ワークＷの残材長Ｌ３が算出され、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の間には、以下の式（１）の関係がある。
Ｌ３＝Ｌ２－Ｌ１・・・（１）

図５は、本実施形態に係る工作機械システム１において、給材機２０の信号出力部２４から出力された材欠信号が信号線４００を経由して加工機１１の信号入力部１４に入力されるまでの時間とワークＷの移動距離との関係を例示するグラフである。本実施形態では、一例として、工作機械システム１の加工機１０によってワークＷが刃物台３００側に一定速度で送られるものとし、時間とワークＷの移動距離との関係が図５では直線ｌで示さ
れる。

このとき、図５のグラフに示すように、時間ｔ１において信号出力部２４から材欠信号が出力されたとする。この場合、材欠信号は信号線４００を伝搬するため、時間ｔ１から材欠信号が信号線４００を伝搬する時間経過した時間ｔ２に、材欠信号が加工機１０の信号入力部１４に入力される。また、図４Ｃに示したように、ワークＷの加工中に材欠信号が出力されるため、時間ｔ１から時間ｔ２までの経過時間Δｔの間に、チャック１０５とフィンガー２２とによってワークＷは移動距離ΔＬだけ刃物台３００側に送られる。したがって、信号出力部２４から出力された材欠信号が信号入力部１４に入力されるまでに、ワークＷ（残材となる非加工部）はΔＬだけ短くなっている。

そこで、本実施形態に係る工作機械システム１では、本実施形態の特徴的構成として、加工機１０の加工制御部１１の残材長算出部１５が、移動距離ΔＬを用いて、ワークＷの残材長を算出することが、本実施形態に係る工作機械システム１の特徴である。なお、時間ｔ１が、上述したように、本発明の第１のタイミングに対応し、時間ｔ２が、材欠信号が信号入力部１４に入力される本発明の第３のタイミングに対応する。また、残材長の算出処理の詳細については、後述する。

図６のフローチャートを参照して、本実施形態における工作機械システム１の加工機１０の加工制御部１１が実行する処理について説明する。工作機械システム１において、ワークＷ先端が刃物台３００側に露出するようにワークＷの位置が設定され、検出センサ２３によるフィンガー２２先端の検出位置（信号発信位置）が設定されるなど、ワークＷを加工するための各部の設定が完了した後に、加工制御部１１は、図６のフローチャートの処理を開始する。ステップＳ１０１において、加工制御部１１は、給材機２０の供給制御部２１に、給材機２０の各部を制御してワークＷの搬送を開始する指示を出力するとともに、搬送部１２と加工部１３のそれぞれの動作が連動するよう制御してワークＷの加工を行う。

次に、ステップＳ１０２において、加工制御部１１は、信号入力部１４が給材機２０の信号出力部２４から加工中のワークＷの材欠信号を受信したか否かを判定する。信号入力部１４が材欠信号を受信した場合は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、加工制御部１１は、処理をＳ１０３に進める。一方、信号入力部１４が材欠信号を受信していない場合は（Ｓ１０２：ＮＯ）、加工制御部１１は、Ｓ１０２の処理を繰り返す。すなわち、加工制御部１１は、信号入力部１４が材欠信号を受信するまでは、ワークＷの加工と切り出しを繰り返し行い、信号入力部１４が材欠信号を受信すると、最後のワークＷの加工と切り出しを行いつつ、以下に説明するワークＷの残材長の算出処理を実行する。

ステップＳ１０３において、加工制御部１１は、現在加工中のワークＷの残材長を算出する。具体的には、加工制御部１１の残材長算出部１５が、加工制御部１１によるチャック１０５、刃物台３００などの各部の制御に基づいて、信号出力部２４が材欠信号を発信した時点における、チャック１０５の先端の位置（信号発信位置）を特定する。残材長算出部１５は、チャック１０５の先端がこの特定した位置から最前進位置Ｐ３に到達するまでの間に、加工によって短くなるワークＷの残加工長を算出する。そして、残材長算出部１５は、フィンガー２２が材欠信号の出力位置Ｐ１に到達した時点におけるワークＷの長さである材料長から、算出した残加工長を除算する。

さらに、残材長算出部１５は、上記により除算して得られる長さを、給材機２０の信号出力部２４が材欠信号を出力してから加工機１０の信号入力部１４が材欠信号を受信するまでの間にワークＷが刃物台３００側に送られる移動距離（図５に示すΔＬ）を用いて補正する。具体的には、残材長算出部１５は、上記により材料長から残加工長を除算して得
られる長さから当該移動距離をさらに除算し、この結果得られる長さをワークＷの残材長として得る。そして、ステップＳ１０４において、加工制御部１１は、ステップＳ１０３において算出したワークＷの残材長を表示部１６に表示し、工作機械システム１のユーザにワークＷの残材長を通知する。加工制御部１１は、ステップＳ１０４において、表示部１６に残材長を表示した後、本フローチャートの処理を終了する。なお、加工制御部１１は算出したワークＷの残材長を、給材機２０の図示しない表示部に表示するよう供給制御部２１に指示したり、工作機械システム１の図示しない記憶部に記憶したりしてもよい。

以上、本実施形態によれば、材欠信号が出力される時点における工作機械システム１の各部の位置を検出するセンサなどの部品を新たに追加することなく、材欠信号を出力する構成を用いて、精度の高いワークＷの残材長の算出結果が得られる工作機械を実現することができる。また、本実施形態の工作機械システム１では、残材長を算出する上で必要な各部の位置を特定するのに、ワークＷの加工を中断する必要がない。したがって、本実施形態の工作機械システム１によれば、ワークＷの加工制御を行いながら残材長の算出結果が得られるため、ワークＷの加工の生産効率の維持も期待できる。

なお、本実施形態で示した工作機械システム１の構成は、あくまで一例であり、本実施形態と同様の効果が得られる範囲において、本実施例とは異なる構成を採用してもよい。例えば、上記の工作機械システム１において、加工制御部１１が、ラダープログラムを用いて、信号入力部１４が材欠信号を受信したときのチャック１０５の座標位置を特定する場合、残算長算出部１５が、ラダープログラム実行時のスキャンタイミングに起因する遅延時間を用いて、チャック１０５の移動距離（残材長）Ｌ１を補正してもよい。

１…工作機械システム、１０…加工機、１１…加工制御部、１２…搬送部、１３…加工部、１４…信号入力部、１５…残材長取得部、２０…給材機、２１…供給制御部、２２…フィンガー、２４…信号出力部、１０５…チャック、３００…刃物台、Ｗ…ワーク

Claims

長尺材料を把持して回転する主軸を備えた工作機械と前記長尺材料を前記工作機械に供給する給材機とを有する工作機械システムであって、
前記工作機械は、
前記長尺材料を把持して前記主軸内に回転自在に設置されるチャックと、
前記長尺材料の先端を加工して、前記長尺材料から複数の製品を切り出す加工部と、
前記主軸を移動させる搬送部と、
前記搬送部および前記加工部の動作を制御する加工制御部と、を有し、
前記給材機は、
前記搬送部による前記長尺材料の搬送において、前記長尺材料の後端を保持するとともに、前記チャックとともに前記長尺材料の長手方向に沿った送り方向に移動する保持部と、
前記保持部の動作を制御する供給制御部と、を有し、
前記搬送部は、前記送り方向における所定区間を、前記長尺材料を前記チャックが把持して前記送り方向に移動して前記長尺材料を前記送り方向に搬送する送り動作と、前記加工部が前記所定区間の前記製品を切り出した位置である最前進位置から前記送り方向と逆方向に移動して前記長尺材料を前記チャックが把持する把持位置を変更する掴み直し動作とを行い、
前記供給制御部は、前記保持部が所定の送り位置に到達したときに前記長尺材料が所定の長さになったことを通知する信号を出力し、
前記加工制御部は、前記供給制御部が前記信号を出力した時点の前記長尺材料の材料長と、前記供給制御部が前記信号を出力した第１のタイミングから、前記チャックが前記最前進位置に到達した第２のタイミングまでの間に、前記チャックが前記送り方向に進んだ距離と、に基づいて前記長尺材料の残材長を取得する
ことを特徴とする工作機械システム。
前記搬送部による前記長尺材料の搬送における前記長尺材料の送り速度が、所定の送り速度であり、
前記加工制御部は、前記所定の送り速度を用いて前記チャックが前記送り方向に進んだ前記距離を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械システム。
前記加工制御部はさらに、前記第１のタイミングから前記加工制御部に前記信号が入力された第３のタイミングまでの間に前記チャックが前記送り方向に進んだ距離を用いて、前記長尺材料の前記残材長を補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械システム。