JP2008302436A - 加工装置並びに加工装置における可動側センタの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サーボモータを用いて、短時間にしかも高精度な押圧荷重が得られるように、可動側センタを移動し、位置決め制御するようにした、加工装置並びに加工装置における可動側センタの位置決め方法を提供する。
【解決手段】可動側センタ１３を当初被加工物Ｗに向かって第１速度で接近移動させる接近動作と、可動側センタ１３を第１速度に比較して低速な第２速度で、且つ抑制された推力で所定距離移動させて被加工物Ｗの端面に押し当てる押し当て動作と、可動側センタ１３を第２速度に比較して低速な第３速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、可動側センタ１３を被加工物Ｗに接触した状態で押圧保持する押圧保持動作を実行するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋盤、研削盤などの加工装置並びに加工装置における可動側センタの位置決め方法に関するものである。

従来、例えば旋盤、研削盤などの加工装置においては、固定側センタと可動側センタによって被加工物の軸心を挟持するようにした位置決め治具を備えている（特許文献１）。
この特許文献１においては、治具本体を固定台に固定する際、垂直な揺動軸まわりに揺動させて水平面内で角度調整可能に止め付けることが出来るようにし、この揺動軸線を固定側センタの近傍に配置している。
すなわち、特許文献１は、被加工物の軸心を位置決め治具に挟持した後に、加工具に合わせて、治具本体側を揺動させるとしたものである。

特開平９−２９５７８号公報

ところで、図３に示す加工装置１においては、装置本体上に対向配置した固定側センタ２と可動側センタ３によって被加工物Ｗの軸心を挟持する際には、可動側センタ３は、油圧駆動手段４を用いて移動位置決めされていた。

しかしながら、油圧駆動手段４による移動手段では、固定側センタ２に対する被加工物Ｗの保持時の押圧荷重が変動し、押圧荷重を制御できないという欠点がある。
一方、サーボモータを用いて可動側センタを高速（短時間）で移動位置決めしようとすると、可動側センタが被加工物Ｗに高速で当接することから衝突荷重が発生し、過大な荷重が被加工物Ｗにかかり、被加工物Ｗが変形するという虞がある。
また、高精度に押圧荷重を制御するためには、移動速度を遅くする必要があり、可動側センタの移動位置決めに時間がかかるという問題があった。
本発明はこのような背景から提案されたものであって、サーボモータを用いて、可動側センタを移動し、位置決め制御することで、短時間にしかも高精度に押圧荷重を制御することができるようにした、加工装置における可動側センタの位置決め方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明では、加工すべき被加工物（Ｗ）の一端側を把持する固定側センタ（１１）と、この固定側センタ（１１）に対向して、直動案内機構（１２）により近接離隔移動可能に配置した可動側センタ（１３）とを備え、直動案内機構（１２）は、動力源をサーボモータ（１６）として回転駆動するボールねじ（１７）を備えて、このボールねじ（１７）上に可動側センタ（１３）を往復動可能に配置し、サーボモータ（１６）に駆動指令を与えてボールねじ（１７）を回転駆動させて、可動側センタ（１３）を当初被加工物（Ｗ）に向かって第１の速度で接近移動させる接近動作と、可動側センタ（１３）を第１速度に比較して低速な第２の速度で、且つ抑制された推力で所定距離移動させて被加工物（Ｗ）の端面に押し当てる押し当て動作と、可動側センタ（１３）を第２速度に比較して低速な第３の速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、可動側センタ（１３）を被加工物（Ｗ）に接触した状態で押圧保持する押圧保持動作を実行する制御指令を行う制御装置（１８）を具備することを特徴とする。

これにより、短時間に可動側センタ（１３）を移動し、位置決め制御することができ、固定側センタ（１１）に対する被加工物（Ｗ）の保持時の押圧荷重が変動することなく、押圧荷重を制御することができる。

また請求項２にかかる発明では、制御装置（１８）において、サーボモータ（１６）に通電される電流値を監視して、電流値が所定値以上となることで、可動側センタ（１３）が被加工物（Ｗ）の端面に接触したことを把握する構成としたことを特徴とする。

これにより、可動側センタ（１３）が被加工物（Ｗ）の端面に接触したことを把握することで、押し当て動作を終了させ、次のより低速な第３速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、可動側センタ（１３）を被加工物（Ｗ）に接触した状態で押圧保持する押圧保持動作に円滑に移行させることができる。

また請求項３にかかる発明では、前記制御装置（１８）において、前記サーボモータ（１６）に通電される電流を制限することで、抑制された推力で前記直動案内機構（１２）を作動させる構成としたことを特徴とする。

これにより、過剰な推力で被加工物（Ｗ）が押圧されるのを防止することができる。

また請求項４にかかる発明では、可動側センタ（１３）を移動位置決めして、この可動側センタ（１３）と固定側センタ（１１）とで被加工物（Ｗ）を挟持するための可動側センタ（１３）の移動位置決め方法であって、可動側センタ（１３）を当初被加工物（Ｗ）に向かって第１の速度で接近移動させる接近動作と、可動側センタ（１３）を第１速度に比較して低速な第２の速度で、且つ抑制された推力で所定距離移動させて被加工物（Ｗ）の端面に押し当てる押し当て動作と、可動側センタ（１３）を第２速度に比較して低速な第３の速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、可動側センタ（１３）を被加工物（Ｗ）に接触した状態で押圧保持する押圧保持動作を実行するようにしたことを特徴とする。

これにより、可動側センタ（１３）を被加工物（Ｗ）に迅速に接近させ、しかも適度な推力で当接して、押圧保持することができるので、被加工物（Ｗ）に過大な負荷がかかることなく押圧保持することができる。

さらに請求項５にかかる発明では、前記押し当て動作実行時に、前記可動側センタ（１３）が前記被加工物（Ｗ）の端面に接触したことを判定する判定動作を実行することを特徴とする。

これにより、可動側センタ（１３）が被加工物（Ｗ）の端面に接触したと判定することで、押し当て動作を終了させ、次の押圧保持動作に円滑に移行させることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

図１に、本発明にかかる可動側センタの位置決め方法を実行するための加工装置１０の要部を模式的に示す。
すなわち、この加工装置１０は、固定側センタ１１とこの固定側センタ１１に対向して、直動案内機構１２により近接離隔移動可能に配置した可動側センタ１３を備え、固定側センタ１１と可動側センタ１３との間に被加工物Ｗを挟持して、この被加工物Ｗに近接配置した加工具１４により、加工を施すようにしたものである。

固定側センタ１１は、搭載される周知のチャック手段１５により、加工すべき被加工物Ｗの一端側を把持するようにしている。この場合、被加工物Ｗは、チャック手段１５によって被加工物Ｗの中心軸を一軸線Ｘ（芯出し線）上に一致するように把持している。

直動案内機構１２は、動力源をサーボモータ１６として回転駆動するボールねじ１７を備えている。サーボモータ１６は、制御装置１８により駆動指令を受け、作動する。
なお、サーボモータ１６には、通電される電流値を監視する手段（図示省略）が設けられており、制御装置１８において、後述するように、サーボモータ１６に通電される電流の電流値が所定値以上であることから、サーボモータ１６が過負荷状態、すなわち、可動側センタ１３が被加工物Ｗに接触した（ロック状態）と判定するようにしている。
ボールねじ１７の軸方向は、固定側センタ１１に一端を把持された加工すべき被加工物Ｗの中心軸を通る芯出し線Ｘと平行状態にある。
そして、ボールねじ１７上には、ボールねじ１７の回転によって、可動側センタ１３がナット部材（図示省略）を介して、ボールねじ１７上を往復動可能に装着されている。

次に可動側センタ（テールストック）１３には、先端側に先端先細状の芯出し軸１３ａが設けられている。この場合、可動側センタ１３がボールねじ１７上を往復動する際、芯出し軸１３ａは、被加工物Ｗの中心軸を通る芯出し線Ｘに沿って進退可能としている。

なお、加工具１４は、ボールねじ１７の軸線、および被加工物Ｗの中心軸を通る芯出し線Ｘに平行に往復動可能に配置した工具基台１４ａと、工具基台１４ａに対し、直交方向に作動するように設けられた工具１４ｂとを備えている。

次に、以上のように構成された加工装置１０において、可動側センタ１３の位置決め手順を図２に示すフローチャートを基に説明する。なお、この可動側センタ１３の位置決め手順は、制御装置１８に設定格納されており、運転操作指令により、設定手順に基づいて、実行される。
また、この可動側センタ１３の位置決め手順は、当初、固定側センタ１１に搭載されるチャック手段１５により、加工すべき被加工物Ｗの一端側を把持する。この際、被加工物Ｗは、チャック手段１５によって中心軸と一軸線Ｘ（芯出し線）上に一致するように把持する。

この状態では、可動側センタ１３は、被加工物Ｗに当接してはおらず、ここで、制御装置１８に可動側センタ１３の位置決め移動指令がなされると、ステップ１（Ｓ１）において、可動側センタ１３は当初被加工物Ｗに向かって第１の速度で移動し、被加工物Ｗの直近で停止する。
すなわち、可動側センタ１３は第１速度（５００ｍｍ／ｍｉｎ）で、高速で位置決め移動し、被加工物Ｗの公差最大で０．１ｍｍの位置まで移動して停止する。

次にステップ２（Ｓ２）において、可動側センタ１３を被加工物Ｗの端面側に押し当てるべき動作を行う。この場合、可動側センタ１３はステップ１における位置決め移動の速度とは格段に低い第２の速度（５０ｍｍ／ｍｉｎ）で移動する。またその際、サーボモータ１６に通電される電流を制限することで、抑制されたボールねじ１７の回転トルクによる推力（３０％）で、目標１ｍｍ移動して停止する。すなわち、可動側センタ１３の芯出し軸１３ａは、直動案内機構１２におけるサーボモータ１６によってボールねじ１７を回転駆動することで、被加工物Ｗ側に移動する推力を、最大推力に対して３０％の能力で、被加工物Ｗの中心軸を通る芯出し線Ｘに沿って移動することができる。

このようにステップ１で可動側センタ１３の芯出し軸１３ａが、被加工物Ｗの端面直前、公差最大で０．１ｍｍの位置にもたらされているので、ステップ１における位置決め制御の速度とは格段に低い第２速度（５０ｍｍ／ｍｉｎ）でも、動作時間がかかるという問題はない。また、万が一、芯出し軸１３ａが被加工物Ｗの端面に衝突するということがあったとしても、上述の低速度で、且つ、最大推力の３０％で衝突することになるから、極力、被加工物Ｗに対するダメージを抑制することができる。

次に、ステップ３においては、ステップ２で可動側センタ１３の芯出し軸１３ａが被加工物Ｗ端面に当接し、押し当て動作が完了したことを判定する手順が実行される。
ここでは、サーボモータ１６に通電される電流の電流値が所定値以上であるかを監視することで、芯出し軸１３ａが被加工物Ｗ端面に接触したことを判定することができる。すなわち、芯出し軸１３ａが被加工物Ｗ端面に接触するとサーボモータ１６は駆動を停止するので、サーボモータ１６に過負荷（ロック電流）がかかり、流れる電流値が増大することから、この電流値を監視することで、上述の判定がなし得るのである。

次のステップ４においては、予め制御装置１８に設定格納された、サーボモータ１６駆動指令のうち、実行されていない駆動指令が存在していても、キャンセル（リセット）を行うことで上述の押し当て動作を完了させることができる。

そして、ステップ５において、芯出し軸１３ａが被加工物Ｗ端面に接触した状態で適切な押圧力で挟持するための手順を実行する。この場合、ステップ２に比較してさらに低速の位置決め制御速度である第３の速度（１０ｍｍ／ｍｉｎ）で実行される。またその際も、直動案内機構１２におけるサーボモータ１６によってボールねじ１７を回転駆動することで移動する可動側センタ１３の芯出し軸１３ａが、被加工物Ｗの中心軸を通る芯出し線Ｘに沿って、被加工物Ｗ側に移動する推力を、最大推力に対して３０％の能力で、目標０．１ｍｍ移動して停止させることができる。

以上、本発明について、具体的な数値を示し、説明した。この具体的な数値は、あくまで本発明が開示するところの加工装置１０、可動側センタの位置決め方法を実行するための一実施例に基づく一例に過ぎないことは勿論である。

本発明にかかる可動側センタの位置決め方法を実行するための加工装置の一例を示す、模式的な要部構成説明図である。 本発明にかかる可動側センタの位置決め方法の一例を示す、フローチャートである。 従来の加工装置の一例を示す、模式的な要部構成図である。

符号の説明

１０ 加工装置
１１ 固定側センタ
１２ 直動案内機構
１３ 可動側センタ
１３ａ 芯出し軸
１４ 加工具
１４ａ 工具基台
１４ｂ 工具
１５ チャック手段
１６ サーボモータ
１７ ボールねじ
１８ 制御装置
Ｗ 被加工物

Claims (5)

1. 加工すべき被加工物（Ｗ）の一端側を把持する固定側センタ（１１）と、この固定側センタ（１１）に対向して、直動案内機構（１２）により近接離隔移動可能に配置した可動側センタ（１３）とを備え、
   前記直動案内機構（１２）は、動力源をサーボモータ（１６）として回転駆動するボールねじ（１７）を備えて、このボールねじ（１７）上に前記可動側センタ（１３）を往復動可能に配置し、
   前記サーボモータ（１６）に駆動指令を与えて前記ボールねじ（１７）を回転駆動させて、前記可動側センタ（１３）を当初被加工物（Ｗ）に向かって第１の速度で接近移動させる接近動作と、
   前記可動側センタ（１３）を前記第１速度に比較して低速な第２の速度で、且つ抑制された推力で所定距離移動させて前記被加工物（Ｗ）の端面に押し当てる押し当て動作と、
   前記可動側センタ（１３）を前記第２速度に比較して低速な第３の速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、前記可動側センタ（１３）を前記被加工物（Ｗ）に接触した状態で押圧保持する押圧保持動作を実行する制御指令を行う制御装置（１８）を具備することを特徴とする加工装置。
2. 前記制御装置（１８）において、前記サーボモータ（１６）に通電される電流値を監視して、電流値が所定値以上となることで、前記可動側センタ（１３）が前記被加工物（Ｗ）の端面に接触したことを把握する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
3. 前記制御装置（１８）において、前記サーボモータ（１６）に通電される電流を制限することで、抑制された推力で前記直動案内機構（１２）を作動させる構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の加工装置。
4. 可動側センタ（１３）を移動位置決めして、この可動側センタ（１３）と固定側センタ（１１）とで被加工物（Ｗ）を挟持するための可動側センタ（１３）の移動位置決め方法であって、
   前記可動側センタ（１３）を当初被加工物（Ｗ）に向かって第１の速度で接近移動させる接近動作と、
   前記可動側センタ（１３）を前記第１速度に比較して低速な第２の速度で、且つ抑制された推力で所定距離移動させて前記被加工物（Ｗ）の端面に押し当てる押し当て動作と、
   前記可動側センタ（１３）を前記第２速度に比較して低速な第３の速度で、且つ抑制された推力で微小距離移動させて、前記可動側センタ（１３）を前記被加工物（Ｗ）に接触した状態で押圧保持する押圧保持動作を実行するようにしたことを特徴とする加工装置における可動側センタの位置決め方法。
5. 前記押し当て動作実行時に、前記可動側センタ（１３）が前記被加工物（Ｗ）の端面に接触したことを判定する判定動作を実行することを特徴とする請求項１に記載の加工装置における可動側センタの位置決め方法。

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