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技術 加工装置

出願人 シチズン時計株式会社シチズンマシナリー株式会社
発明者 勝田保
出願日 2016年2月29日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-037782
公開日 2017年9月7日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-154197
状態 特許登録済
技術分野 旋削加工
主要キーワード 加工済み部分 旋盤装置 位置合わせ部材 すり割り 自動旋盤 材料供給装置 主軸側 主軸内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

材料の加工性能を向上させることが可能な加工装置を提供する。

解決手段

加工装置である自動旋盤100を、自動旋盤本体10、棒材200を供給する材料供給装置50、及び材料供給装置50による棒料200の押圧力を制御する制御部83を有するNC制御装置80を備えて構成する。自動旋盤本体10は、主軸20、ガイドブッシュ21、主軸用サーボモータ30及び刃物台を備える。材料供給装置50は、フィーダーバー60、フィンガーチャック61、駆動部70を備える。制御部83は、棒材200の長さに応じて、駆動部70を制御して、フィーダーバー60による棒材200の押圧力を制御する。小径樹脂製の棒材200の場合は、長さに応じて押圧力を強くすることが望ましい。大径の金属製の棒材200の場合は、長さに応じて押圧力を弱くすることが望ましい。

概要

背景

自動旋盤等の加工装置において、加工の材料となる棒材フィーダーバー等の押圧部材主軸方向押圧することで、主軸に棒材を供給する材料供給装置が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。

比較的小径な棒材や樹脂製の棒材等では、軽量で可撓性を有するため、押圧部材の押圧力が大きすぎると、棒材が撓んでしまうことがあることから、小さな押圧力で押圧する場合がある。しかし、棒材が短くなって材料保持部が主軸内に達したときに、新たな加工のため主軸が保持力解除した状態で材料を掴み替えるために後退すると、材料が主軸と供に後退し、加工不良となることがある。特に棒材を材料保持部で保持し、材料保持部を介して押圧部材が棒材を押圧する場合、材料保持部が主軸内で引っ掛かり、材料保持部と材料とが主軸と供に後退することがある。

概要

材料の加工性能を向上させることが可能な加工装置を提供する。加工装置である自動旋盤100を、自動旋盤本体10、棒材200を供給する材料供給装置50、及び材料供給装置50による棒料200の押圧力を制御する制御部83を有するNC制御装置80を備えて構成する。自動旋盤本体10は、主軸20、ガイドブッシュ21、主軸用サーボモータ30及び刃物台を備える。材料供給装置50は、フィーダーバー60、フィンガーチャック61、駆動部70を備える。制御部83は、棒材200の長さに応じて、駆動部70を制御して、フィーダーバー60による棒材200の押圧力を制御する。小径の樹脂製の棒材200の場合は、長さに応じて押圧力を強くすることが望ましい。大径の金属製の棒材200の場合は、長さに応じて押圧力を弱くすることが望ましい。

目的

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、材料の長さに応じて、材料を主軸へ供給する際の押圧力を制御して、材料の加工を安定して行うことが可能な加工装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

材料を保持する主軸と、前記主軸の後端側から前記材料を供給する材料供給部と、前記材料供給部が前記材料を前記主軸側押圧する押圧力を制御する制御部とを備えた加工装置において、前記制御部が、前記材料の軸線方向の長さに応じて前記材料の押圧力を制御するように構成されたことを特徴とする加工装置。

請求項2

前記制御部は、前記材料の長さが短くなるにしたがって、前記材料の押圧力を強くするように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。

請求項3

前記制御部は、前記材料の長さが短くなるにしたがって、前記材料の押圧力を弱くするように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の加工装置。

請求項4

前記材料供給部は、前記材料の後端を保持する材料保持部を有し、前記制御部は、前記材料保持部が前記主軸内に達したときの前記押圧力を、前記材料保持部が前記主軸内に達する前の前記押圧力よりも強くするように構成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の加工装置。

技術分野

0001

本発明は、棒材を加工する加工装置に関する。

背景技術

0002

自動旋盤等の加工装置において、加工の材料となる棒材をフィーダーバー等の押圧部材主軸方向押圧することで、主軸に棒材を供給する材料供給装置が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。

0003

比較的小径な棒材や樹脂製の棒材等では、軽量で可撓性を有するため、押圧部材の押圧力が大きすぎると、棒材が撓んでしまうことがあることから、小さな押圧力で押圧する場合がある。しかし、棒材が短くなって材料保持部が主軸内に達したときに、新たな加工のため主軸が保持力解除した状態で材料を掴み替えるために後退すると、材料が主軸と供に後退し、加工不良となることがある。特に棒材を材料保持部で保持し、材料保持部を介して押圧部材が棒材を押圧する場合、材料保持部が主軸内で引っ掛かり、材料保持部と材料とが主軸と供に後退することがある。

先行技術

0004

特許第3357088号公報
実開平03−123601号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、材料の長さに応じて、材料を主軸へ供給する際の押圧力を制御して、材料の加工を安定して行うことが可能な加工装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る加工装置は、材料を保持する主軸と、前記主軸の後端側から前記材料を供給する材料供給部と、前記材料供給部が前記材料を前記主軸側に押圧する押圧力を制御する制御部とを備えた加工装置において、前記制御部が、前記材料の軸線方向の長さに応じて前記材料の押圧力を制御するように構成されたことを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明に係る加工装置によれば、材料の長さに応じて材料を押圧する押圧部材の押圧力を制御することで、材料の撓みを抑制しつつ、突き当て部やフィンガーチャック等の部品への負荷を軽減することができる。また、位置合わせを高精度に行って主軸からの材料の突出量を所定長さに保つことができる。したがって、材料の加工を安定して行うことが可能な加工装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明に係る加工装置の一実施形態である材料供給装置を備えた自動旋盤を示す図である。
加工開始時の棒材が長い初期状態を示す図である。
加工によって棒材が初期状態よりも短くなった状態を示す図である。
加工によって棒材がより短くなり、フィンガーチャックが主軸内に達した状態を示す図である。

実施例

0009

以下、本発明に係る加工装置である自動旋盤の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示されるように、本実施形態の自動旋盤100は、自動旋盤本体10と、材料である長尺の棒材200を自動旋盤本体10に供給する材料供給装置(材料供給部)50と、自動旋盤本体10及び材料供給装置50の動作を数値制御するNC制御装置80とを備えている。

0010

自動旋盤本体10は、主軸20と、ガイドブッシュ21と、主軸用サーボモータ30と、刃物台に装着されたバイト40等の工具とを備えている。主軸20は、チャックを介して棒材200を保持して軸回りに回転させる。主軸20は、軸方向に沿って移動可能に設けられている。ガイドブッシュ21は、主軸20から突出する棒材200を支持する。主軸用サーボモータ30は、ボールねじ31を回転させることで、主軸20を軸方向に沿って移動させる。主軸用サーボモータ30は、NC制御装置80の命令にしたがって駆動される。

0011

材料供給装置50は、自動旋盤本体10の後方であって、主軸20と一直線上に配置されている。材料供給装置50は、多数の棒材200をストックするとともに、そのストックされた棒材200から1本ずつを順次、自動旋盤本体10の主軸20に後端側から自動的に供給する。以下、本明細書では、自動旋盤本体10の方向を前、材料供給装置50の方向を後とする。

0012

材料供給装置50は、押圧部材であるフィーダーバー60と、フィーダーバー60を駆動する駆動部70とを備えている。

0013

フィーダーバー60の前端には、材料保持部であるフィンガーチャック61が設けられている。フィンガーチャック61は、フィーダーバー60の長尺方向を軸とした円筒状に形成され、その円筒の周壁には軸方向に沿って延びたすり割りが軸回りに複数形成されている。フィンガーチャック61は、周壁を外方に弾性変形させながらすり割りが開くことで、円筒の内部に内径よりも太い棒材200を挿入し、棒材200をチャックする。

0014

駆動部70は、接続部材62を介してフィーダーバー60に接続され、前後方向に沿って環状に設けられたチェーン71と、チェーン71を前後方向に駆動するフィーダーバー用サーボモータ74を備えている。フィーダーバー用サーボモータ74には回転角度を検出するエンコーダ75が設けられている。フィーダーバー用サーボモータ74は、NC制御装置80の命令にしたがって駆動される。NC制御装置80はフィーダーバー用サーボモータ74をエンコーダ75の情報に基づいて駆動することができる。

0015

チェーン71は、前側に配置されフィーダーバー用サーボモータ74に連結された駆動スプロケット72と、後側に配置された従動スプロケット73との間に架け渡されている。チェーン71は、駆動スプロケット72の回転にしたがって前後に駆動される。

0016

フィーダーバー用サーボモータ74が回転駆動されると、駆動スプロケット72が回転し、チェーン71がフィーダーバー用サーボモータ74の回転方向に応じて前方又は後方に駆動され、フィーダーバー60が前方又は後方に移動駆動される。

0017

フィンガーチャック61によって棒材200をチャックするときは、棒材200をストッパ等の固定部材によって固定された状態で、フィーダーバー60を前方に移動させ、棒材200の後端にフィンガーチャック61を差し込むことができる。

0018

棒材200をチャックした後は、棒材200の固定を解除してフィーダーバー用サーボモータ74によってチェーン71を駆動し、フィーダーバー60を前進させることで棒材200を前方へ押圧し、棒材200を自動旋盤本体10に供給する。

0019

NC制御装置80は、主軸用サーボモータ30、フィーダーバー用サーボモータ74のほか、刃物台の駆動や主軸20の回転駆動、棒材200の供給動作等を直接的または間接的に制御する。NC制御装置80は、加工プログラムや所定の命令等を入力する入力部81と、加工プログラム等を記憶する記憶部82と、入力された命令や加工プログラムに基づく命令等に応じて自動旋盤本体10や材料供給装置50に対する制御信号を出力する制御部83とを備える。NC制御装置80は、記憶部82に予め記憶されている加工プログラムやアプリケーションソフトプログラム)にしたがって、自動運転を含む自動旋盤100全体の作動制御を行うことができる。

0020

制御部83は、棒材200の軸線方向の長さに応じて棒材200の押圧力を制御する機能を有する。制御部83は、エンコーダ75で検知したフィーダーバー用サーボモータ74の回転角度に基づいて、フィーダーバー60の位置(変位)を検知し、この位置に基づいて棒材200の長さ(残りの長さ)を算出する。制御部83は、フィーダーバー用サーボモータ74を駆動してフィーダーバー60の主軸20側への推進力を制御することで、棒材200の長さに対応してフィーダーバー60による棒材200の押圧力を制御する。フィーダーバー用サーボモータ74によるフィーダーバー60の主軸20側への推進力の制御は、例えばフィーダーバー用サーボモータ74の駆動トルク制御によって行うことができる。

0021

このような制御により、棒材200が長いときには、棒材200の撓みや押圧不足を抑制して、材料供給装置50での主軸20への棒材200の供給を円滑に行うことができる。一方、加工が進んで棒材200が短くなった場合でも、押圧力の制御によって、過度な押圧を抑制しつつ、不測の後退等を抑制して、主軸20への棒材200の供給を円滑に行うことができる。

0022

また、棒材200の長さだけでなく、直径、材質、重さ等の棒材200の性質によっても押圧力を制御することが望ましい。その実現のため、本実施形態の自動旋盤100では、制御部83は、直径が比較的小径である、樹脂製である等の比較的軽量で撓み易い性質の棒材200の場合には、棒材200が長い間は撓みを防止可能な比較的弱い押圧力となるように制御し、棒材200の長さが短くなるにしたがって、押圧力を増加させるように制御する。

0023

また、制御部83は、直径が比較的大径である、金属製である等の比較的重量があり撓みにくい性質の棒材200の場合には、棒材200が長い間は重量のある棒材200を円滑に前進させることが可能な比較的強い押圧力となるように制御し、棒材200の長さが短くなるにしたがって、押圧力を減少させるように制御することもできる。

0024

本実施形態の制御部83ではさらに、フィンガーチャック61が主軸20内に達したとき、達する前よりも押圧力を強くするように制御している。この制御により、主軸20の後退に伴って、フィンガーチャック61と棒材200まで後退してしまうのを抑制することができる。特に、軽量な棒材200を弱い押圧力で押圧しているときに好適である。

0025

以下、制御部83による棒材200の長さに応じた押圧力の制御の詳細を、図2図4を参照して説明する。

0026

まず、材料供給装置50により小径で樹脂製の棒材200を供給する場合の押圧力の制御を説明する。制御部83は、図2に示すように棒材200の供給開始当初は、フィーダーバー60によって比較的弱い押圧力(初期の押圧力F1)で棒材200を押圧する。押圧力F1は、棒材200の性質に応じて最適な押圧力に適宜調整することができる。例えば、長尺な棒材200の撓みを抑制可能で、かつ棒材200を主軸20の方向に前進させるのに必要十分な押圧力とすることが望ましい。

0027

これにより、棒材200を円滑に主軸20に供給することが可能となる。材料供給装置50によって供給された棒材200は、主軸20によって保持され、所定の工具によって加工される。加工が終了すると、工具として突っ切りバイト41が選択され、図2に示すように、突っ切りバイト41によって加工済み部分カットされる。

0028

その後、主軸20がチャックを開放して棒材200の保持を解除すると、フィーダーバー60の押圧力F1が作用して棒材200が前進し、その先端が突っ切りバイト41に達することで、位置決めが行われる。このとき、フィーダーバー60の押圧力F1が比較的弱く制御されているため、棒材200が突き当たっても、突っ切りバイト41への負荷は少なく、棒材200の撓みも抑制しつつ、位置決めを精度よく行うことができる。位置決めが完了すると、主軸20が次の加工を行うために材料の掴み替えで後退した後、チャックを閉じて棒材200を保持することで、次の加工を精度よく行うことができる。

0029

次に、加工が進んで、図3に示すように、棒材200の長さが加工開始時よりも短くなるにしたがって、制御部83は、フィーダーバー60による棒材200の押圧力(加工途中の押圧力F2)が強くなるように制御する(F1<F2)。棒材200の長さが短くなるにつれて、撓みにくくなるため、押圧力F2を初期の押圧力F1よりも強くしても棒材200の撓みや突っ切りバイト41等への負荷を抑制しつつ、より円滑かつスピーディに棒材200を供給することができる。

0030

棒材200の長さがさらに短くなると、図4に示すように、フィンガーチャック61が主軸20内に達する。このときは、制御部83は、フィーダーバー60による棒材200の押圧力(主軸20内到達時の押圧力F3)が強くなるように制御する。

0031

押圧力F3は、引っかかり等により主軸20がフィンガーチャック61を押し戻す力よりも強い力、すなわちフィンガーチャック61と主軸20内との摩擦力又は主軸20の後退時の推進力よりも強い力とする。ただし、棒材200の撓みや突っ切りバイト41への負担をできるだけ抑制できる強さとすることが望ましい。この制御により、主軸20がチャックを開放した状態で後退しても、主軸20内のフィンガーチャック61と棒材200とが供に後退するのを防止することができ、棒材200の供給を良好に行うことができる。

0032

なお、押圧力F1,F2,F3の制御において、供給開始時の押圧力F1を最小とし、棒材200の長さに反比例して強くするように制御してもよい(F1<F2<F3)。また、棒材200の性質によっては、フィンガーチャック61が主軸20内に達する直前までほぼ同じ弱い押圧力とし、フィンガーチャック61が主軸20内に到達したときに、押圧力F3を強くするように制御してもよい(F1≒F2<F3)。または、棒材200が所定の長さまでは押圧力F1で押圧し、所定の長さを超えたときに押圧力F1よりも強い押圧力F2で押圧し、フィンガーチャック61が主軸20内に到達したときに、押圧力F3をさらに強くするように制御してもよい(F1<F2<F3)。また、フィンガーチャック61の後退を抑制できれば、押圧力F2が押圧力F3とほぼ同じであってもよい(F1<F2≒F3)。

0033

次に、例えば直径が40mm以上の大径で金属製の棒材200を供給する場合の押圧力の制御を説明する。この場合は、図2に示すように供給開始当初の棒材200が長い状態では、フィーダーバー60による押圧力F1が最も強くなるように制御する。なお、押圧力F1は、重量のある棒材200を円滑かつスピーディに前進させることができ、かつ、位置合わせの際に突っ切りバイト41への負荷が極力少なくなるように制御する。この制御により、棒材200を円滑に主軸20に供給することができるとともに、突っ切りバイト41等の部品の耐久性も向上させることができる。

0034

加工が進んで、図3に示すように、棒材200の長さが加工開始時よりも短くなるにしたがって、制御部83は、フィーダーバー60による棒材200の押圧力F2が弱くなるように制御する。棒材200の長さが短くなると、棒材200の重量も軽くなるため、押圧力F2を弱めても、円滑な供給が可能となるとともに、位置合わせ時の突っ切りバイト41への負荷もより小さくすることができる。

0035

なお、このように押圧力を弱める制御を行う場合も、図4に示すようにフィンガーチャック61が主軸20内に達したときの押圧力F3が、フィンガーチャック61が主軸20と供に後退するのを抑制できる強さとする。そのため、フィンガーチャック61が主軸20内に達したときの押圧力が押し戻し力よりも弱くなりそうな場合は、押圧力F3が強くなるように制御してもよい。この制御により、主軸20がチャックを開放した状態で後退しても、主軸20内のフィンガーチャック61と棒材200とが供に後退するのを防止することができ、棒材200の供給を良好に行うことができる。

0036

以上のように、本実施形態の自動旋盤100では、棒材200のフィーダーバー60による押圧力を、棒材200の長さに応じて制御しているため、材料供給装置50による主軸20への棒材200の供給を円滑に行うことができる。そのため、主軸20から加工に必要な十分な長さの棒材200を突出でき、位置合わせを高精度に行うことができ、棒材200の加工を安定して行って、加工精度や加工速度も向上し、自動旋盤100での加工性能を向上させることができる。さらに、突っ切りバイト41等の位置合わせ部材への負担も軽減でき、部品の耐久性を向上させることもできる。

0037

また、本実施形態では、棒材200の長さを、エンコーダ75で検出したフィーダーバー用サーボモータ74の回転角度に基づいて算出しているが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、チェーン71やフィーダーバー60の位置(変位)をセンサ等の検知装置によって検知することや、検知装置で接続部材62やフィンガーチャック61の位置を検知し、その検知結果に基づいて棒材200の長さを算出する構成とすることもできる。また、棒材200の長さを直接に測定する測定装置を設ける構成とすることもできる。

0038

本実施形態の主軸台移動型の自動旋盤100は加工装置の一例であるが、本発明の加工装置がこれに限定されることはなく、主軸20を軸線方向に移動不能に主軸台に固定した主軸台固定型の自動旋盤であってもよい。また、本発明に係る加工装置は、自動旋盤に限定されるものではなく、旋盤装置以外の加工装置(特に数値制御のもの)であってもよい。また、本実施形態の自動旋盤100は、棒材200の押圧力を制御する本発明における制御部を、自動旋盤本体10に対する制御も行うNC制御装置80の制御部83で兼用するものとした例であるが、本発明がこの例に限定されることはない。材料供給装置50に専用の制御部を設け、この制御部で棒材200の長さに応じて押圧力を制御することもできる。

0039

なお上記実施形態の材料供給装置50は、フィーダーバー60の前端にフィンガーチャック61を設け、フィンガーチャック61を介して棒材200を保持して供給する構成としたが、本発明が上記実施形態の構成に限定されることはない。例えばガイドブッシュ21を持たない自動旋盤に対応する材料供給装置の場合、フィーダーバー60にフィンガーチャック61を設けない構成とすることもできる。この場合も、棒材200の長さによって押圧力を制御することで、主軸20の後退に伴い、棒材200が主軸20と供に後退することの抑制等を行うことができる。

0040

以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。

0041

20主軸50材料供給装置(材料供給部)
61フィンガーチャック(材料保持部) 83 制御部
100自動旋盤(加工装置)

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