JPH08150537A - 工作機械の自動切粉除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主軸チャック又はバイトに切粉が絡みついて
いるか否かをチェックし、切粉が絡みついている場合に
は積極的に切粉を除去することにより、主軸チャック又
はバイトに切粉が絡みついていない状態で切削加工を行
うことができる工作機械の自動切粉除去装置を提供す
る。 【構成】 主軸チャック９に絡みついた切粉Ｔの有無を
検出する切粉チェックセンサ５０と、主軸チャック９に
絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除く切粉除去ハンド７０
と、切粉チェックセンサ５０の検出結果に基づき制御信
号を出力して切粉除去ハンド７０を駆動して切粉Ｔを主
軸チャック９から除去する制御回路１００とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを自動的に供給
及び排出するためのロボットハンドを備えたＮＣ旋盤
（数値制御旋盤）等の工作機械に関し、特に、ワークを
把持する主軸チャックに絡みついた切粉、又はワークに
切削加工を施すバイトに絡みついた切粉を自動的に除去
等するための自動切粉除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、この種のロボットハンド
を備えた工作機械、例えば、櫛形ＮＣ旋盤においては、
未加工のワークはロボットハンドにより掴まれて主軸チ
ャックに供給され、この主軸チャックによりチャッキン
グされて回転される。また、バイトはバイトホルダに保
持された状態でベッド上を移動し、主軸チャックに把持
されたワークに対向設置される。そして、バイトをワー
クに接触させることにより、ワークに切削加工が施され
て所定の形状に加工される。

【０００３】このワークの加工が終了し、主軸チャック
が加工済のワークを解放し、この加工済ワークを再びロ
ボットハンドが掴み、加工済ワークをＮＣ旋盤の外に排
出する。このようなサイクルをＮＣ旋盤は自動的に繰り
返し、これにより、多数のワークを自動的に連続して加
工することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のロボットハンドを備えたＮＣ旋盤におい
ては、ワークをバイトで切削加工することによって発生
する多量の切粉を除去するために、切削時に冷却液をバ
イトの切削部に連続して供給し、この冷却液で切粉を洗
い流すようにしていたが、切粉がワークから実際に除去
できたか否かをチェックする構成となってはいなかっ
た。

【０００５】これにより、バイトに切粉が次々に絡みつ
くと、バイトの負荷が増大して弱い部分に応力集中が生
じ、特に、小径の穴加工を行うためのバイトの場合に
は、バイトシャンクの細くなった部分が弱いために、そ
の細くなった部分が破損し易くなっており、バイトの破
損の原因となっていた。そのため、切粉の絡みつきによ
ってバイトが破損した場合に、破損したままのバイトで
加工サイクルを自動的に継続すると、ワークを加工しな
いまま後工程に流されるおそれがあるという課題があっ
た。また、主軸チャックに切粉が絡みつくと、ワークが
正しい状態で主軸チャックに取付けられなくなり、ワー
クのチャッキング不良が生じて、バイトが破損し易くな
ると共に、ワークの加工不良や脱落を生じるおそれがあ
るという課題もある。

【０００６】従って、このようなＮＣ旋盤を用いて自動
化ラインを構築した場合には、上述したような切粉処理
の問題点が考えられるために、頻繁に機械を止めて人が
切粉を除去する必要があり、そのため、人手を省くため
にラインを自動化しても、人手を減らすことができない
というのが実情であった。

【０００７】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、主軸チャック又はバイトに切粉が
絡みついているか否かをチェックし、切粉が絡みついて
いる場合には積極的に切粉を除去することにより、主軸
チャック又はバイトに切粉が絡みついていない状態で切
削加工を行うことができる工作機械の自動切粉除去装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な課題等を解決し、上記目的を達成するために、例え
ば、図１〜図４及び図６に示すように、ワークＷを把持
して回転する主軸チャック９と、ワークＷを把持して主
軸チャック９に供給すると共にバイト９０により切削加
工されたワークＷを把持して排出するロボットハンド５
とを備えた工作機械の自動切粉除去装置において、主軸
チャック９に絡みついた切粉Ｔの有無を検出する切粉チ
ェックセンサ５０と、主軸チャック９に絡みついた切粉
Ｔを掴んで取り除く切粉除去ハンド７０と、切粉チェッ
クセンサ５０の検出結果に基づき制御信号を出力して切
粉除去ハンド７０を駆動して切粉Ｔを主軸チャック９か
ら除去する制御回路１００とを設けたことを特徴として
いる。

【０００９】また、本発明の工作機械の自動切粉除去装
置は、例えば、図１〜図４及び図７〜図９に示すよう
に、主軸チャック９に把持したワークＷを切削加工する
バイト９０と、ワークＷを把持して主軸チャック９に供
給すると共にバイト９０により切削加工されたワークＷ
を把持して排出するロボットハンド５とを備えた工作機
械の自動切粉除去装置において、バイト９０に絡みつい
た切粉Ｔの有無を検出するバイトチェックセンサ６０
と、バイト９０に絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除く切
粉除去ハンド７０と、バイトチェックセンサ６０の検出
結果に基づき制御信号を出力して切粉除去ハンド７０を
駆動して切粉Ｔをバイト９０から除去する制御回路１０
０とを設けたことを特徴としている。

【００１０】更に、本発明の工作機械の自動切粉除去装
置は、例えば、図１〜図９に示すように、ワークＷを把
持して回転する主軸チャック９と、主軸チャック９に把
持したワークＷを切削加工するバイト９０と、ワークＷ
を把持して主軸チャック９に供給すると共にバイト９０
により切削加工されたワークＷを把持して排出するロボ
ットハンド５とを備えた工作機械の自動切粉除去装置に
おいて、主軸チャック９に絡みついた切粉Ｔの有無を検
出する切粉チェックセンサ５０と、バイト９０に絡みつ
いた切粉Ｔの有無を検出するバイトチェックセンサ６０
と、主軸チャック９又はバイト９０に絡みついた切粉Ｔ
を掴んで取り除く切粉除去ハンド７０と、切粉チェック
センサ５０又はバイトチェックセンサ６０の検出結果に
基づき制御信号を出力して切粉除去ハンド７０を駆動し
て切粉Ｔを主軸チャック９又はバイト９０から除去する
制御回路１００とを設けたことを特徴としている。

【００１１】更に又、本発明の工作機械の自動切粉除去
装置は、例えば、図７に示すように、バイトチェックセ
ンサ６０は、バイト９０の破損による変形を検出するこ
とができ、バイト９０の破損を検出したときにはバイト
チェックセンサ６０の検出結果に基づき制御回路１００
が、以後の加工サイクルを停止する構成にするとよい。

【００１２】

【作用】本発明は、上述のように構成したことにより、
切粉チェックセンサ５０が主軸チャック９に絡みついた
切粉Ｔを検出すると、その検出信号に基づいて制御回路
１００が切粉除去ハンド７０に制御信号を出力し、これ
により切粉除去ハンド７０が駆動して主軸チャック９に
絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除く。

【００１３】また、バイトチェックセンサ６０がバイト
９０に絡みついた切粉Ｔを検出すると、その検出信号に
基づいて制御回路１００が切粉除去ハンド７０に制御信
号を出力し、これにより切粉除去ハンド７０が駆動して
バイト９０に絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除く。

【００１４】更に、切粉チェックセンサ５０が主軸チャ
ック９に絡みついた切粉Ｔを検出するか又はバイトチェ
ックセンサ６０がバイト９０に絡みついた切粉Ｔを検出
すると、その検出信号に基づいて制御回路１００が切粉
除去ハンド７０に制御信号を出力し、これにより切粉除
去ハンド７０が駆動して主軸チャック９又はバイト９０
に絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除く。

【００１５】更に又、バイトチェックセンサ６０がバイ
ト９０の破損を検出すると、その検出信号に基づき制御
回路１００が、以後の加工サイクルを停止する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図
１はロボットハンドと主軸チャックとバイトとの関係を
示す一部を断面した説明図、図２はロボットハンドの正
面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図４はＮＣ旋盤の
外観斜視図、図５は制御回路の動作を説明するためのフ
ローチャート、図６は主軸チャックに絡みついた切粉を
切粉チェックセンサで検出する状態を示す説明図、図７
はバイトチェックセンサでバイトを検出する状態を示す
説明図、図８はバイトに絡みついた切粉をバイトチェッ
クセンサで検出する状態を示す説明図、図９はバイトに
絡みついた切粉を切粉除去ハンドで除去する状態を示す
説明図である。

【００１７】図４において、１は、本発明の工作機械の
一具体例を示すＮＣ旋盤であり、２は、ＮＣ旋盤１に対
するワークＷの供給・排出を自動的に行うためのロボッ
ト装置である。ロボット装置２は、ＮＣ旋盤１を囲うよ
うに設けたフレーム３と、このフレーム３に移動可能に
取付けられた移動ロボット４とを備えている。

【００１８】移動ロボット４は、ワークＷを着脱自在に
掴むことができるロボットハンド５と、このロボットハ
ンド５を上下方向（Ｚ軸方向）へ移動する上下移動機構
６と、この上下移動機構６と一体にロボットハンド５を
前後方向（Ｙ軸方向）へ移動する前後移動機構７と、こ
の前後移動機構７と一体にロボットハンド５を左右方向
（Ｘ軸方向）へ移動する左右移動機構８とを有してい
る。これら上下、前後及び左右の各移動機構６，７，８
は、それぞれの軸方向へ移動するためのモータや移動ガ
イド等をそれぞれ有しており、各移動ガイド等で定めら
れた範囲内において、ロボットハンド５が上下、前後及
び左右の各方向へ任意に移動することができる。

【００１９】ロボットハンド５は、図１及び図２に示す
ように、未加工のワークＷを把持して加工位置まで搬送
すると共に加工位置でワークＷを主軸チャック９にチャ
ッキングさせるためのインチャック１０と、加工済のワ
ークＷを把持して主軸チャック９から受け取ると共に所
定位置まで搬送してＮＣ旋盤１の外に排出するアウトチ
ャック４０とを備えている。これらインチャック１０及
びアウトチャック４０は、ベース部材１２に横並びに設
けられていると共に、保持部材１３を介して上下移動機
構６の下端部に取付けられている。

【００２０】インチャック１０は、図２及び図２のＡ−
Ａ線で断面した図１に示すように、等角度間隔に配置し
た３本のチャック爪１４と、この３本のチャック爪１４
を互いに連動させて開閉駆動するチャック本体１５とを
備えており、３本のチャック爪１４の内側には、これら
チャック爪１４で掴まれたワークＷの軸方向への位置決
めをなすワーク押え１６を配している。ワーク押え１６
は、チャック本体１５の正面に固定ねじ１７でねじ止め
した押えガイド１８の軸部１８ａに軸方向へ移動可能に
嵌合している。１９は、ワーク押え１６と押えガイド１
８との間に介在したスプリングであり、このスプリング
１９のばね力によるワーク押え１６の移動をストッパ２
０で制限している。

【００２１】上記チャック本体１５には、背面に支持プ
レート２２を固定支持していると共に、前部の外周面に
はシール部材２３を接触している。支持プレート２２
は、等角度間隔に設けた側方に突出する３つのアーム部
２２ａを有し、各アーム部２２ａの先端には円柱型ゴム
２４が螺合している。この円柱型ゴム２４は、ワークＷ
を主軸チャック９にローディングする時にチャック本体
１５の変位を許容するために設けたものであり、円柱型
ゴム２４の弾性変形によりチャック本体１５を微小変位
させることができる。

【００２２】また、シール部材２３は、リング状をなす
シールキャップ３０の内周面に嵌合固定しており、その
シールキャップ３０には、固定ねじ３１によって３本の
支柱３２がそれぞれ固定されている。この３本の支柱３
２は、隣合う円柱型ゴム２４間に等角度間隔に配してお
り、それぞれの他端はスリーブ２８のフランジ部２８ａ
に螺合している。従って、シールキャップ３０に保持し
たシール部材２３により、チャック本体１５の微小変位
量が規制されている。

【００２３】スリーブ２８は、メタル軸受３３を介して
ホルダ３４に軸方向へ移動可能に保持していると共に、
ホルダ３４は、ベース部材１２に設けた貫通穴３５に嵌
合して固定ねじ３６でベース部材１２に締付固定してい
る。３７は、スリーブ２８に螺合固定したスリーブキャ
ップであり、その頭部３７ａはホルダ３４の端面と一部
が重なり合うように拡径されている。更に、３８は、ベ
ース部材１２とスリーブ２８のフランジ部２８ａとの間
に介在したスプリングであり、スリーブ２８を介してチ
ャック本体１５を常時突出側に付勢し、その付勢力によ
るチャック本体１５等の脱落をスリーブキャップ３７に
より防止している。尚、ベース部材１２に設けた穴３９
は、固定ねじ２９の頭部との接触を避けるためのもので
ある。

【００２４】また、アウトチャック４０は、対向するよ
うに配置した２本のチャック爪４１，４１と、この２本
のチャック爪４１，４１を互いに連動させて開閉駆動す
るチャック本体４２とを備えており、ベース部材１２に
取付けたチャック本体４２の正面に２本のチャック爪４
１，４１を近接・離反可能に設けている。このアウトチ
ャック４０は、インチャック１０とは別個独立に駆動さ
れ、独自の動作によりワークＷを把持することができ
る。

【００２５】尚、インチャック１０及びアウトチャック
４０の動力源としては、この種のチャックについて一般
的に用いられている空気圧装置が好適であるが、液圧装
置であってもよいことは勿論のこと、モータその他の各
種の動力装置を用いることができる。そして、制御回路
１００から出力される制御信号に基づいて開閉動作が制
御される。

【００２６】更に、ベース部材１２には、図２及び図３
に示すように、切粉チェックセンサ５０とバイトチェッ
クセンサ６０と切粉除去ハンド７０と回転止め機構８０
とを設けている。切粉チェックセンサ５０の軸心線は、
インチャック１０及びアウトチャック４０の各軸心線と
ほぼ同一高さに設定しており、また、切粉チェックセン
サ５０の下方に切粉除去ハンド７０を設定し、この切粉
除去ハンド７０の下方にバイトチェックセンサ６０を設
定している。そして、切粉チェックセンサ５０の上方に
回転止め機構８０を設定している。

【００２７】切粉チェックセンサ５０は、円筒状のセン
サベース５１と、このセンサベース５１内に軸方向へ移
動可能に保持したスリーブ５２と、このスリーブ５２に
軸方向へ移動可能に保持したセンサ５３と、スプリング
押え５４と、このスプリング押え５４とスリーブ５２と
の間に介在したスプリング５５とを備えている。センサ
ベース５１は、基部に上下方向へ延びるフランジ部５１
ａを有し、このフランジ部５１ａに設けた挿通孔を貫通
する固定ねじ５６によりベース部材１２の前面に取付け
ている。

【００２８】スプリング５５によって前方へ付勢された
スリーブ５２は、センサベース５１の先端に設けた小径
部により抜けが防止されていて、このスリーブ５２から
先端が突出したセンサ５３の基端には図示しないスイッ
チを臨ませており、センサ５３の押込動作によってスイ
ッチをオン・オフ動作させるように構成している。この
スイッチは、主軸チャック９に絡みついた切粉Ｔの有無
を検出する際に、その絡みついた切粉Ｔにセンサ５３を
押し付けるときの抵抗力によって押し返されるセンサ５
３の動きによりオン・オフされるものである。このスイ
ッチのオン・オフ信号である切粉チェックセンサ５０の
検出信号は制御回路１００に入力される。

【００２９】また、バイトチェックセンサ６０は、セン
サ本体６１と、このセンサ本体６１の先端に取付けた接
触子６２と、センサ本体６１をベース部材１２に取付け
るためのブラケット６３とを備えている。接触子６２
は、針状部材の基部をコイル状に巻いたような形状をな
しており、これにより、横方向への撓み変形を可能に構
成している。また、ブラケット６３はＬ字形に形成され
ており、その一方の片に接触子６２を下方へ向けた状態
でセンサ本体６１を取付けている。そして、ブラケット
６３の他方の片を固定ねじ６４でベース部材１２に固定
している。

【００３０】センサ本体６１内には、接触子６２の撓み
変形によってオン・オフ動作するスイッチを内蔵してい
る。このスイッチは、バイト９０の破損及びバイト９０
に絡みついた切粉Ｔの有無を検出する際に、そのバイト
９０に接触子６２が接触するときの抵抗力によって接触
子６２が撓み変形し、又はバイト９０に絡みついた切粉
Ｔに接触子６２が接触するときの切粉Ｔから受ける抵抗
力によって接触子６２が撓み変形することによりオン・
オフされるものである。この接触子６２の作動に基づく
スイッチのオン・オフ動作により、バイト９０の破損の
有無及びバイト９０に絡みついた切粉Ｔの有無を検出す
ることができる。このバイトチェックセンサ６０の検出
信号も制御回路１００に入力される。

【００３１】更に、切粉除去ハンド７０は、パイプ状の
センサチューブ７１と、このセンサチューブ７１内に軸
方向へ摺動可能に保持されたスリーブ７２と、このスリ
ーブ７２と一体に軸方向へ摺動するシリンダ７３と、こ
のシリンダ７３の先端に開閉可能に保持された一対の把
持爪７４とを備えている。センサチューブ７１は、その
基端をベース部材１２に嵌合固定することにより、その
先端をバイトチェックセンサ６０と同方向に突出させて
いる。このセンサチューブ７１には軸方向へ延びる長溝
７５を設けており、この長溝７５内にはスリーブ７２に
設けたガイドピン７６を係合し、これにより、シリンダ
７３及びスリーブ７２の回転変動を防止している。７７
は、センサチューブ７１内に縮設したスプリングであ
り、スリーブ７２を介して挟持爪７４等を常時外方へ付
勢している。

【００３２】このシリンダ７３の先端に保持した一対の
挟持爪７４は、爪開閉機構を介してシリンダ７３のピス
トンに連結している。また、このシリンダ７３の後端に
設けたジョイント７８には、動力発生源の一具体例を示
す図示しないエア供給装置に一端が接続された配管パイ
プ７９の先端を接続しており、このエア供給装置を制御
回路１００で駆動制御することにより、高圧エアで一対
の挟持爪７４を開閉動作して主軸チャック９又はバイト
９０に絡みついた切粉Ｔを掴んで取り除くことができ
る。

【００３３】上述したような構成を有するインチャック
１０等が取付けられたベース部材１２は、保持部材１３
によって上下方向へ回動自在に保持している。この保持
部材１３は、上下移動機構６の下端に取付けられる円筒
状の保持体４４と、この保持体４４の下端に固定ねじ４
５で固定した平面板４６と、この平面板４６の両側面に
固定ねじ４７で固定した側面板４８ａ，４８ｂとを備え
ている。各側面板４８ａ，４８ｂには軸受孔を設けてお
り、これらの軸受孔に嵌合固定した軸受４９ａ，４９ｂ
に、ベース部材１２の両端に設けた軸部１２ａ，１２ｂ
を回動自在に嵌合している。

【００３４】かかるベース部材１２の一方の軸部１２ｂ
には、このベース部材１２を揺動運動させるためのアク
チュエータの一具体例を示す揺動モータ６６の回転軸６
６ａを連結している。このため、軸部１２ｂは円筒状に
形成しており、この軸部１２ｂの穴に回転軸６６ａを挿
入すると共に、キー６７を介して軸部１２ｂと回転軸６
６ａを回転方向に一体としている。従って、回転軸６６
ａと両軸部１２ａ，１２ｂの軸心線Ｃは互いに一致して
おり、この軸心線Ｃを回転中心としてベース部材１２が
前後方向へ回転することができる。６８は、揺動モータ
６６を側面板４８ｂの側面に固定するための固定ねじで
ある。

【００３５】このベース部材１２の上下方向への揺動運
動を一定範囲内に制限するために、保持部材１３等には
回転止め機構８０を設けている。この回転止め機構８０
は、図２及び図３等に示すように、保持部材１３に取付
けた２個のショックアブソーバ８１，８２と、同じく保
持部材１３に取付けた２個のストッパ８３と、ベース部
材１２に固定したストッパブロック８４とを備えてい
る。２個のショックアブソーバ８１，８２と２個のスト
ッパ８３とは互いに対をなしており、一対のショックア
ブソーバ８１及びストッパ８３はベース部材１２の上方
への回転を規制するものであり、他の一対のショックア
ブソーバ８２及びストッパ（図示せす）はベース部材１
２の下方への回転を規制するものである。

【００３６】ベース部材１２の上方への回転を規制する
上ショックアブソーバ８１及び上ストッパ８３は、ベー
ス部材１２の上方に位置するように保持部材１３の平面
板４６に取付けている。また、下方への回転を規制する
下ショックアブソーバ８２及び下ストッパは、ベース部
材１２の後方に位置するように平面板４６に取付けてい
る。即ち、上ショックアブソーバ８１は平面板４６を上
下方向に貫通しており、その先端に設けた接触子８１ａ
を下方へ向けた状態で平面板４６に、ロックナット８５
により高さ調節可能に固定している。また、下ショック
アブソーバ８２は平面板４６に取付けたブラケット８６
を上下方向に貫通しており、その先端に設けた接触子８
２ａを下方へ向けた状態で平面板４６にロックナット８
７で高さ調節可能に固定している。

【００３７】更に、上ストッパ８３は上ショックアブソ
ーバ８１の前方で平面板４６を上下方向に貫通している
と共に、ロックナット８８により平面板４６に高さ調節
可能に固定している。また、図示しないが下ストッパ
は、下ショックアブソーバ８２の側方でブラケット８６
を上下方向に貫通していると共に、ロックナットにより
ブラケット８６に高さ調節可能に固定している。

【００３８】このような上ショックアブソーバ８１及び
上ストッパ８３に対応して、ベース部材１２の切粉チェ
ックセンサ５０の上方には、ストッパブロック８４を固
定ねじ８９で固定している。このストッパブロック８４
は、ベース部材１２が上方へ回動する際には、まず、接
触子８１ａに当接して上ショックアブソーバ８１で回転
エネルギが減衰され、次に、ストッパ８３に当接して位
置決めされる。これにより、図３及び図６等に示すよう
に、ベース部材１２が正面を向いた状態となり、切粉チ
ェックセンサ５０及び切粉除去ハンド７０が前方へ突出
すると共に、バイトチェックセンサ６０が下方へ突出す
る。

【００３９】一方、揺動モータ６６を駆動してベース部
材１２を下方へ回動すると、まず、接触子８２ａに当接
して下ショックアブソーバ８２で回転エネルギが減衰さ
れ、次に、ストッパに当接して位置決めされる。これに
より、図９に示すように、ベース部材１２が下方に９０
度回転して下面を向いた状態となり、切粉チェックセン
サ５０及び切粉除去ハンド７０が下方へ突出すると共
に、バイトチェックセンサ６０が後方へ突出する。

【００４０】このような構成を有するロボットハンド５
からワークＷが供給される主軸チャック９は、図１に示
すように、円筒状のチャックベース９５と、このチャッ
クベース９５の前面に固定される位置決めピンホルダ９
６と、この位置決めピンホルダ９６に等角度間隔に且つ
半径方向へ摺動可能に保持される３本のチャック爪９７
と、位置決めピンホルダ９６の内側に保持されたワーク
ストッパ９８とを備えている。３本のチャック爪９７
は、互いに連動して開閉動作するように構成されてお
り、図示しない動力発生源から供給される動力により３
本のチャック爪９７が開閉して、ワークＷを把持し、又
はその把持を解放することができる。尚、９２は、ワー
クＷを位置決めするための位置決めピンである。

【００４１】かかる構成の主軸チャック９が、ＮＣ旋盤
１の主軸１１に取付けられている。図１において、９１
は、バイト９０を保持するバイト取付台であり、主軸チ
ャック９に対して近接・離反可能に構成されている。ま
た、９９ａは、位置決めピンホルダ９６をチャックベー
ス９５に固定するための固定ねじ、９９ｂは、チャック
爪９７を固定する固定ねじ、９９ｃは、ワークストッパ
９８をチャックベース９５に固定するための固定ねじで
ある。尚、バイト９０は、ワークＷに小径の穴加工を施
すためのセンタぎりである。

【００４２】また、図４に示す１００は、自動切粉除去
装置の制御回路である。この制御回路１００は、例え
ば、１チップタイプのマイクロコンピュータにより構成
され、例えば４ビット並列処理の演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）、予めプログラムが書き込まれている記憶装置（Ｒ
ＯＭ）、加工回数カウンタ等を有する情報の書き込みが
可能な記憶装置（ＲＡＭ）、信号の入出力を制御する入
出力インターフェース等を備えている。

【００４３】この制御回路１００には、上述したような
構成を有する切粉チェックセンサ５０の検出信号とバイ
トチェックセンサ６０の検出信号とが入力され、これら
検出信号に基づき所定の演算処理を実行して、その処理
結果に応じた制御信号を、上述したような構成を有する
インチャック１０とアウトチャック４０と切粉除去ハン
ド７０と揺動モータ６６と移動ロボット４とに出力す
る。そして、制御回路１００が、例えば、図５に示すよ
うなフローチャートに基づき処理を実行して、次のよう
にインチャック１０等の駆動を制御する。

【００４４】即ち、制御回路１００のＣＰＵに割り込み
がかかると、サブルーチンがステップ１からスタート
し、ステップ２において、ロボットハンド５のインチャ
ック１０でＮＣ旋盤１の外にある未加工のワークＷを掴
み取る。この場合、必要に応じて移動ロボット４の上下
移動機構６と前後移動機構７と左右移動機構８とを駆動
し、ロボットハンド５を未加工のワークＷがある位置ま
で移動して、インチャック１０の３本のチャック爪１４
を閉じてワークＷを掴み取る。

【００４５】次に、ステップ３に移行して、ロボットハ
ンド５をＮＣ旋盤１内の主軸チャック９の前まで移動
し、それまで主軸チャック９に把持されていた加工済の
ワークＷをアウトチャック４０で掴み取る。この場合に
も、未加工のワークＷを取る場合と同様に、移動ロボッ
ト４の上下移動機構６と前後移動機構７と左右移動機構
８とを駆動して主軸チャック９の前まで移動し、アウト
チャック４０の２本のチャック爪４１を閉じてワークＷ
を掴み取る。

【００４６】次いで、ステップ４に移行して、加工回数
カウンタのカウント回数がｎ回目であるか否かを判定す
る。即ち、マイクロコンピュータの記憶装置に設けた加
工回数カウンタに記録されている加工回数を読み取り、
その読み取り値を、予め記憶装置に記憶している所定値
（ｎ及びｎの整数倍の数）と比較し、加工回数が所定値
ｎ（又はその整数倍の数）であるか否かを判定する。こ
の判定の結果、加工回数が所定値ｎと一致するときには
ステップ５に移行し、一致しないときにはステップ７に
移行する。

【００４７】このステップ４の判定によりステップ５に
移行したときは、主軸チャック９に切粉Ｔが絡みついて
いるか否かを判定する。この主軸チャック９の切粉Ｔの
有無の検出動作は、例えば、次のようにして行うことが
できる。まず、制御回路１００から移動ロボット４に制
御信号を出力し、ロボットハンド５と一体に設けた切粉
チェックセンサ５０を主軸チャック９の正面に移動す
る。そして、図６に示すように、ロボットハンド５全体
を前進させて、切粉チェックセンサ５０のセンサ５３を
主軸チャック９の中心部分に挿入する。

【００４８】この時、主軸チャック９内に切粉Ｔが絡み
ついていない場合には、センサ５３には何ら抵抗力が働
かず、所定の深さまで無抵抗で挿入されるため、これに
より、主軸チャック９内に切粉Ｔが絡みついていないこ
とを検出することができる。従って、この場合には、ス
テップ５からステップ７に移行する。

【００４９】一方、主軸チャック９内に切粉Ｔが絡みつ
いている場合には、主軸チャック９の中心部分にセンサ
５３を挿入すると、センサ５３の先端が切粉Ｔに当接
し、その抵抗力によりセンサ５３が押圧されて、切粉チ
ェックセンサ５０のスイッチがオンとなる。これによ
り、主軸チャック９に切粉Ｔが絡みついていることを検
出することができ、この切粉Ｔを検出した切粉チェック
センサ５０の検出信号が制御回路１００に入力される。
この場合には、ステップ５からステップ６に移行する。

【００５０】このステップ６では、主軸チャック９に絡
みついた切粉Ｔの除去動作を行う。この切粉Ｔの除去動
作は、例えば、次のようにして行うことができる。ま
ず、ロボットハンド５全体を後退させてセンサ５３を主
軸チャック９から引き抜き、次に、ロボットハンド５を
上昇させて、切粉除去ハンド７０を主軸チャック９の正
面に移動する。次いで、ロボットハンド５を前進させて
切粉除去ハンド７０の挟持爪７４を主軸チャック９の中
心部分に挿入する。そして、一対の挟持爪７４で切粉Ｔ
を掴み、この状態でロボットハンド５を後退させて切粉
Ｔを主軸チャック９から抜き取る。これにより、前のワ
ークＷの加工で絡みついた切粉Ｔを主軸チャック９から
取り除き、通常の切粉Ｔと同様に排出する。

【００５１】この際、ロボットハンド５の前進動作によ
り、切粉チェックセンサ５０のセンサ５３又は切粉除去
ハンド７０の挟持爪７４がワークＷ又は主軸チャック９
に当接することも考えられるが、上述したようにセンサ
５３はスプリング５５により、また、挟持爪７４はスプ
リング７７によりそれぞれ適当な力で付勢されていて、
この付勢力に打ち勝つ外力が作用すると、その外力でセ
ンサ５３又は挟持爪７４が後退する。このように、切粉
チェックセンサ５０及び切粉除去ハンド７０には、障害
物に当接した時に後退して後方へ逃げる機構を設けてい
るため、これらセンサ５０及びハンド７０が主軸チャッ
ク９やワークＷに当接した際の安全性を確保することが
できる。

【００５２】次に、ステップ７に移行して、加工回数カ
ウンタのカウント値がｎ以外のとき、又は主軸チャック
９の切粉Ｔチェックを行ったが切粉Ｔが無いとき、若し
くは絡まっていた切粉Ｔを除去したときのいずれかの
後、主軸チャック９に未加工のワークＷを取付ける。即
ち、ロボットハンド５のインチャック１０を主軸チャッ
ク９の正面に移動し、インチャック１０で掴んでいるワ
ークＷを主軸チャック９のチャック爪９７で把持する。
次いで、インチャック１０を緩めてから、ロボットハン
ド５を後退させる。

【００５３】次に、ステップ８に移行して、加工回数カ
ウンタのカウント回数がｍ回目であるか否かを判定す
る。即ち、加工回数カウンタに記録されている加工回数
を読み取り、その読み取り値を、予め記憶装置に記憶し
ている所定値（ｍ及びｍの整数倍の数）と比較し、加工
回数が所定値ｍ（又はその整数倍の数）であるか否かを
判定する。この判定の結果、加工回数が所定値ｍと一致
するときにはステップ９に移行し、一致しないときには
ステップ１１に移行する。

【００５４】このステップ８の判定によりステップ９に
移行したときには、バイト９０が破損しているか否かを
判定する。このバイト９０の破損の有無の検出動作は、
例えば、次のようにして行うことができる。まず、制御
回路１００から移動ロボット４に制御信号を出力し、ロ
ボットハンド５と一体に設けたバイトチェックセンサ６
０をバイト取付台９１に保持したバイト９０の刃先先端
の上方に移動する。そして、図７に示すように、ロボッ
トハンド５全体を所定位置まで下降し、バイトチェック
センサ６０の接触子６２をバイト９０の刃先先端（切削
に影響しない部分）に当てる。

【００５５】この場合、バイト９０刃先の予め決めた部
分に接触子６２が当たると、バイト９０の抵抗力によっ
て接触子６２の基部が撓み、これにより、バイト９０が
破損していないことを検出することができる。従って、
この場合には、バイト９０に破損が無いものと判定し、
ステップ１１に移行する。この接触子６２をバイト９０
に当接する回数は１回でよいが、慎重を期するために複
数箇所に当接させて破損の有無を検出するようにしても
よい。

【００５６】一方、バイトチェックセンサ６０を所定位
置まで下降させても接触子６２がバイト９０に当接しな
い場合、即ち、バイト９０の所定位置が欠けている場合
には、接触子６２に何の変化も生じないため、これによ
り、バイト９０が破損していることを検出することがで
きる。従って、この場合には、バイト９０が破損してい
るものと判定し、ステップ１０に移行する。

【００５７】このステップ１０では、ロボットハンド５
を基準位置（原点）に戻し、以後の加工サイクルを停止
する。そして、破損しているバイト９０を新しいバイト
９０に取り替えた後、例えば、１つ前のステップ９の位
置に復帰させ、或いは、１つ後のステップ１１に移行さ
せるようにする。

【００５８】次のステップ１１では、加工回数カウンタ
のカウント値がｍ以外のとき、又はバイト９０に破損が
無いこと若しくはバイトを新しいバイト９０に交換した
ときのいずれかの後、加工回数カウンタのカウント値が
ｋであるか否かを判定する。即ち、加工回数カウンタに
記録されている加工回数を読み取り、その読み取り値
を、予め記憶装置に記憶している所定値（ｋ及びｋの整
数倍の数）と比較し、加工回数が所定値ｋ（又はその整
数倍の数）であるか否かを判定する。この判定の結果、
加工回数が所定値ｋと一致するときにはステップ１２に
移行し、一致しないときにはステップ１４に移行する。

【００５９】このステップ１１の判定によりステップ１
２に移行したときには、バイト９０に切粉Ｔが絡みつい
ているか否かを判定する。このバイト９０の切粉Ｔの絡
みつきの有無の検出動作は、例えば、次のようにして行
うことができる。まず、ロボットハンド５と一体に設け
たバイトチェックセンサ６０をバイト取付台９１に保持
したバイト９０の刃先基端（刃先先端より元の部分）の
上方に移動する。そして、図８に示すように、ロボット
ハンド５全体を所定位置（バイト９０の破損チェック位
置よりも上）まで下降させて、バイトチェックセンサ６
０の接触子６２をバイト９０の刃先基端に近づける。次
に、ロボットハンド５全体をＸ軸方向又はＹ軸方向へと
所定位置まで動作させる。

【００６０】この時、バイト９０の刃先基端の予め決め
た部分に切粉Ｔが絡みついていない場合には、バイトチ
ェックセンサ６０を所定位置まで動作させても接触子６
２には何ら抵抗力が働かず、無抵抗で動作するため、こ
れにより、バイト９０に切粉Ｔが絡みついていないこと
を検出することができる。従って、この場合には、ステ
ップ１２からステップ１４に移行する。この接触子６２
をバイト９０に近づける回数も１回でよいが、慎重を期
するために複数箇所で切粉Ｔの有無を検出するようにし
てもよい。

【００６１】一方、バイトチェックセンサ６０を所定位
置まで動作させる間に接触子６２が切粉Ｔに当たると、
切粉Ｔの抵抗力によって接触子６２の基部が撓み、その
スイッチがオンとなるため、これにより、バイトチェッ
クセンサ６０で切粉Ｔを検出することができる。従っ
て、この場合には、バイト９０に切粉Ｔが絡みついてい
るものと判定し、ステップ１３に移行する。

【００６２】このステップ１３では、バイト９０に絡み
ついた切粉Ｔの除去動作を行う。この切粉Ｔの除去動作
は、例えば、次のようにして行うことができる。まず、
揺動モータ６６を駆動してロボットハンド５を前方に９
０度回転させ、切粉除去ハンド７０を下方に向ける。次
に、切粉除去ハンド７０を若干下降させると共に、図９
に示すように、一対の挟持爪７４を開閉して切粉Ｔを掴
む。そして、ロボットハンド５をバイト９０の刃先側に
移動し、バイト９０の刃先から切粉Ｔを抜き取る。これ
により、前のワークＷの加工で絡みついた切粉Ｔをバイ
ト９０から取り除き、通常の切粉Ｔと同様に排出するこ
とができる。

【００６３】次に、ステップ１４に移行して、加工回数
カウンタのカウント値がｋ以外のとき、又はバイト９０
に切粉Ｔが絡みついていないこと若しくは絡みついてい
た切粉Ｔを除去したときのいずれかの後、バイト９０に
よるワークＷの加工を実行するために、ロボットハンド
５をワーク加工位置からＮＣ旋盤１の外部へ退避させ
る。その後、主軸チャック９を回転させると共に、この
主軸チャック９に把持したワークＷにバイト９０を押し
当て、ワークＷに所定の加工を施す。

【００６４】このステップ１４の後、ステップ１５に移
行して、加工回数カウンタのカウントを行う。即ち、加
工回数カウンタのカウント値に１を加え、この新たなカ
ウント値を前回のカウント値と置き換える。

【００６５】続いて、ステップ１６に移行して、この割
り込み処理を終了する。そして、ワークＷの加工が終了
したところで、ステップ１に戻って新たな割り込み処理
を開始し、以後、ステップ１〜ステップ１６の処理が繰
り返される。

【００６６】尚、上記加工回数カウンタのカウント値
ｎ，ｍ及びｋは、制御回路１００において任意に設定し
た整数値であり、通常３つの値はｎ＜ｍ＜ｋとされる
が、３つの値が互いに等しくｎ＝ｍ＝ｋであってもよ
く、また、ｎ＞ｍ＞ｋであってもよい。

【００６７】上述したように、本実施例によれば、ＮＣ
旋盤１にロボットハンド５でワークＷを自動供給して加
工を行う場合に、加工回数がｎ回目のときには主軸チャ
ック９に切粉Ｔが絡みついているか否かをチェックして
絡みついている切粉Ｔを取り除き、加工回数がｍ回目の
ときにはバイト９０の破損の有無をチェックし、更に、
加工回数がｋ回目のときにはバイト９０に切粉Ｔが絡み
ついているか否かをチェックして絡みついている切粉Ｔ
を取り除くようにしたため、常に主軸チャック９及びバ
イト９０に切粉Ｔが絡みついていない状態でワークＷの
加工を行うことができる。

【００６８】従って、ＮＣ旋盤１にロボットハンド５を
用いてワーク加工の自動化ラインを構築した場合に、主
軸チャック９又はバイト９０に絡みついた切粉Ｔの除去
を人手に頼ることなく自動的に行うことができ、人手を
減らして自動化ライン構築の目的を達成することができ
る。また、主軸チャック９にワークＷをローディングし
たときに、切粉Ｔを噛み込んでワークＷを斜めにチャッ
キングする等の不具合の発生を防止することができると
共に、切粉Ｔの絡みつき等によるバイト９０の破損を防
ぐことができる。更に、破損したままのバイト９０で次
のワークＷを加工することがなく、加工の信頼性を向上
することができると共に、従来では冷却液で行っていた
切粉Ｔの除去を、ロボットハンド５で積極的に行うこと
ができ、切粉Ｔ除去の信頼性も向上することができる。

【００６９】以上説明したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、例えば、切粉チェックセンサ５
０とバイトチェックセンサ６０と切粉除去ハンド７０と
は、インチャック１０及びアウトチャック４０とは別体
に独立して設ける構成とすることができる。この場合に
は、切粉Ｔの検出作業及び除去作業は、主軸チャック９
へのワークＷの着脱作業と平行して行うことができ、よ
り作業効率を高めることができる。即ち、上記実施例で
は、切粉Ｔの検出作業等とワークＷの着脱作業とを一連
の連続工程として説明したため、一方の作業中は他方の
作業が行えないことから作業時間のロスを生ずることに
なっていたが、チェックセンサ等をロボットハンド５と
別個独立に構成することにより、上記ロス時間を無くす
ことができる。

【００７０】また、上記実施例では、工作機械としてＮ
Ｃ旋盤に適用した例について説明したが、本発明は、Ｎ
Ｃフライス盤、ＮＣボール盤等の他の工作機械にも適用
できることは勿論である。このように、本発明は、その
趣旨を逸脱しない範囲で種々変更できるものである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切粉チェックセンサと切粉除去ハンドと制御回路とを設
ける構成としたため、切粉チェックセンサで主軸チャッ
クに絡みついた切粉を検出することができ、これによ
り、切粉チェックセンサの検出信号に基づき制御回路で
切粉除去ハンドを駆動制御して、主軸チャックに絡みつ
いた切粉を掴んで取り除くことができる。従って、ＮＣ
旋盤にロボットハンドを用いてワーク加工の自動化ライ
ンを構築した場合において、主軸チャックに絡みついた
切粉の除去を人手に頼ることなく自動的に行うことがで
き、人手を減らして自動化ライン構築の目的を達成する
ことができる。しかも、従来では冷却液で切粉の除去を
行っていたが、ロボットハンドで積極的に切粉の除去を
行うことにより、切粉除去の信頼性を向上させることが
できるという効果が得られる。

【００７２】また、バイトチェックセンサと切粉除去ハ
ンドと制御回路とを設ける構成としたため、バイトチェ
ックセンサでバイトに絡みついた切粉を検出することが
でき、これにより、バイトチェックセンサの検出信号に
基づき制御回路で切粉除去ハンドを駆動制御して、バイ
トに絡みついた切粉を掴んで取り除くことができる。従
って、絡みついた切粉によるバイトの破損を防ぐことが
できるという効果が得られる。

【００７３】更に、切粉チェックセンサとバイトチェッ
クセンサと切粉除去ハンドと制御回路とを設ける構成と
したため、切粉チェックセンサが主軸チャックに絡みつ
いた切粉を検出するか又はバイトチェックセンサがバイ
トに絡みついた切粉を検出することができ、これによ
り、切粉チェックセンサの検出信号又はバイトチェック
センサの検出信号に基づき制御回路で切粉除去ハンドを
駆動制御して、主軸チャックに絡みついた切粉及びバイ
トに絡みついた切粉を掴んで取り除くことができる。従
って、ＮＣ旋盤にロボットハンドを用いてワーク加工の
自動化ラインを構築した場合に、主軸チャック又はバイ
トに絡みついた切粉の除去を人手に頼ることなく自動的
に行うことができ、人手を減らして自動化ライン構築の
目的を達成することができる。また、主軸チャックにワ
ークをローディングしたときに、切粉を噛み込んでワー
クを斜めにチャッキングする等の不具合の発生を防止す
ることができると共に、切粉によるバイトの破損を防ぐ
ことができる。更に、破損したままのバイトで次のワー
クを加工することがないため、加工の信頼性を向上でき
ると共に、従来では冷却液で行っていた切粉の除去をロ
ボットハンドで積極的に行うことができ、切粉除去の信
頼性も向上できるという効果が得られる。

【００７４】更に又、バイトチェックセンサでバイトの
破損による変形を検出できる構成としたため、バイトチ
ェックセンサがバイトの破損を検出したときには、その
検出信号に基づき制御回路で以後の加工サイクルを停止
することができる。従って、破損したままのバイト９０
で次のワークＷを加工することがなく、加工の信頼性を
向上することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工作機械の自動切粉除去装置の一実施
例を示すもので、ロボットハンドと主軸チャックとバイ
トとの関係を示す一部を断面した説明図である。

【図２】本発明の工作機械の自動切粉除去装置のロボッ
トハンドの正面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本発明の工作機械の自動切粉除去装置の全体構
成を示す外観斜視図である。

【図５】本発明の工作機械の自動切粉除去装置の制御回
路の動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】本発明の工作機械の自動切粉除去装置の切粉チ
ェックセンサによる主軸チャック内の切粉検出状態を示
す一部を断面した説明図である。

【図７】本発明の工作機械の自動切粉除去装置のバイト
チェックセンサによるバイトの破損検出状態を示す一部
を断面した説明図である。

【図８】本発明の工作機械の自動切粉除去装置のバイト
チェックセンサによるバイトの切粉検出状態を示す一部
を断面した説明図である。

【図９】本発明の工作機械の自動切粉除去装置のバイト
チェックセンサによるバイトの切粉除去状態を示す一部
を断面した説明図である。

【符号の説明】

１ ＮＣ旋盤（工作機械） ２ ロボット装置 ４ 移動ロボット ５ ロボットハンド ９ 主軸チャック １０ インチャック １４ チャック爪 ４０ アウトチャック ４１ チャック爪 ５０ 切粉チャックセンサ ５３ センサ ６０ バイトチェックセンサ ６２ 接触子 ６６ 揺動モータ ７０ 切粉除去ハンド ７４ 挟持爪 ８０ 回転止め機構 ９０ バイト １００ 制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを把持して回転する主軸チャック
   と、 上記ワークを把持して上記主軸チャックに供給すると共
   にバイトにより切削加工されたワークを把持して排出す
   るロボットハンドとを備えた工作機械の自動切粉除去装
   置において、 上記主軸チャックに絡みついた切粉の有無を検出する切
   粉チェックセンサと、 上記主軸チャックに絡みついた切粉を掴んで取り除く切
   粉除去ハンドと、 上記切粉チェックセンサの検出結果に基づき制御信号を
   出力して上記切粉除去ハンドを駆動して上記切粉を主軸
   チャックから除去する制御回路とを設けたことを特徴と
   する工作機械の自動切粉除去装置。
2. 【請求項２】 主軸チャックに把持したワークを切削加
   工するバイトと、 上記ワークを把持して上記主軸チャックに供給すると共
   に上記バイトにより切削加工されたワークを把持して排
   出するロボットハンドとを備えた工作機械の自動切粉除
   去装置において、 上記バイトに絡みついた切粉の有無を検出するバイトチ
   ェックセンサと、 上記バイトに絡みついた切粉を掴んで取り除く切粉除去
   ハンドと、 上記バイトチェックセンサの検出結果に基づき制御信号
   を出力して上記切粉除去ハンドを駆動して上記切粉をバ
   イトから除去する制御回路とを設けたことを特徴とする
   工作機械の自動切粉除去装置。
3. 【請求項３】 ワークを把持して回転する主軸チャック
   と、 上記主軸チャックに把持したワークを切削加工するバイ
   トと、 上記ワークを把持して上記主軸チャックに供給すると共
   に上記バイトにより切削加工されたワークを把持して排
   出するロボットハンドとを備えた工作機械の自動切粉除
   去装置において、 上記主軸チャックに絡みついた切粉の有無を検出する切
   粉チェックセンサと、 上記バイトに絡みついた切粉の有無を検出するバイトチ
   ェックセンサと、 上記主軸チャック又は上記バイトに絡みついた上記切粉
   を掴んで取り除く切粉除去ハンドと、 上記切粉チェックセンサ又は上記バイトチェックセンサ
   の検出結果に基づき制御信号を出力して上記切粉除去ハ
   ンドを駆動して上記切粉を主軸チャック又はバイトから
   除去する制御回路とを設けたことを特徴とする工作機械
   の自動切粉除去装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載の工作機械の自動切
   粉除去装置において、 上記バイトチェックセンサは、上記バイトの破損による
   変形を検出することができ、当該バイトの破損を検出し
   たときにはバイトチェックセンサの検出結果に基づき上
   記制御回路が、以後の加工サイクルを停止することを特
   徴とする工作機械の自動切粉除去装置。