JP2015217487A - 移動型テールストック - Google Patents
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Abstract
【課題】所定の押圧力によってワークを保持するテールストックを、ボールネジによって移動すると共に、所定の押圧力によってワークを保持するために必要な制御を実現するテールストックの移動機構の構成を提供すること
【解決手段】ワーク５の位置を保持するテールストック１をボールネジ２によって支持しているテールストック１の移動段階において、ボールネジ２を駆動するモーター３が発生するトルクを検出し、当該トルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジ２の回動に対するブレーキ４の作動、駆動モーター３に対する電源からの入力の切断を所定の順序にて実現することによって上記課題を達成する移動型テールストック。
【選択図】図３
【解決手段】ワーク５の位置を保持するテールストック１をボールネジ２によって支持しているテールストック１の移動段階において、ボールネジ２を駆動するモーター３が発生するトルクを検出し、当該トルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジ２の回動に対するブレーキ４の作動、駆動モーター３に対する電源からの入力の切断を所定の順序にて実現することによって上記課題を達成する移動型テールストック。
【選択図】図３
Description
本発明は、ボールネジによって移動したうえで、ワークを保持するテールストックの移動機構を対象としている。
従来、テールストックの移動及びワークに対する押圧は、例えば特許文献２に示すように、油圧シリンダによって実現されており（図１及び段落［００２７］における「テールストック５２６」及び「シリンダ５２７」に関する記載部分）、このため前記移動及び押圧に対する制御もまた油圧シリンダを前提としていた。
しかしながら、油圧シリンダの場合には、シリンダ機構、油圧回路等の設置のため広範なスペースを必要とする。
しかも、ワークに対する押圧力は、手動減圧弁によって調整することから、制御においても複雑かつ煩雑な作業を不可欠とする一方、油圧の変化が緩慢であるため、迅速な制御には不適切であった。
このような技術上の問題点が存在する油圧シリンダ方式に代えて、例えば特許文献１においては、テールストックをボールネジによって摺動させる構成が提唱されているが（図１及び段落［００１０］の「テールストック２１」及び「ボールねじ装置」に関する記載部分）、特許文献１においては、ボールネジによるテールストックの移動及びワークに対する押圧に関し、具体的な制御機構に関する構成を全く明らかにしていない。
本発明は、所定の押圧力によってワークを保持するテールストックを、ボールネジによって移動すると共に、所定の押圧力によってワークを保持するために必要な制御を実現するテールストックの移動機構の構成を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、
ｃ 前記ｂのブレーキの作動より後段階における駆動モーターに対する電源からの入力の切断
（２）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力の切断、
ｃ 上記ｂの切断より後段階における、ボールネジの回動に対するブレーキの作動
（３）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、及び当該作動と同時期における駆動モーターに対する電源からの入力の切断
からなる。
（１）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、
ｃ 前記ｂのブレーキの作動より後段階における駆動モーターに対する電源からの入力の切断
（２）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力の切断、
ｃ 上記ｂの切断より後段階における、ボールネジの回動に対するブレーキの作動
（３）ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、及び当該作動と同時期における駆動モーターに対する電源からの入力の切断
からなる。
前記基本構成（１）、（２）、（３）による本発明においては、油圧シリンダよりも少ないスペースにて作動し得るボールネジを採用し、かつワークを保持するために必要な押圧力を駆動モーターが発生するトルクを適宜選択した上で、ボールネジにおけるブレーキの作動によって前記トルクに基づいて適切な押圧力を確保し、しかも油圧シリンダの場合に比し、極めてスピーディーな制御を可能とすることができる。
基本構成（１）、（２）、（３）においては、何れも図３に示すように、ワークを押圧するテールストック、テールストックを回動によって移動しかつ上記押圧状態を確保するためのブレーキを備えているボールネジ、及び当該ボールネジに対する駆動モーターを構成要素としており、かつ図３に示すように、駆動モーターはテールストック及びボールネジを介してワークと反対側に配置されている。
図３に示す配置状態に基づき、基本構成（１）においては、図４（ａ）のようなプログラムによる制御が行われている。
具体的には、
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動（Ｓ２、Ｓ３）
ｃ．前記ｂのブレーキの作動より後段階における駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化状態は、図４（ｂ）に示すとおりである。
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動（Ｓ２、Ｓ３）
ｃ．前記ｂのブレーキの作動より後段階における駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化状態は、図４（ｂ）に示すとおりである。
同様に、基本構成（２）においては、図５（ａ）のようなプログラムの制御が行われている。
具体的には、
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）、
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ２、Ｓ３）、
ｃ．上記ｂの切断より後段階における、ボールネジの回動に対するブレーキの作動（Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化の状態は、図５（ｂ）に示す通りである。
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）、
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ２、Ｓ３）、
ｃ．上記ｂの切断より後段階における、ボールネジの回動に対するブレーキの作動（Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化の状態は、図５（ｂ）に示す通りである。
基本構成（３）においては、図６（ａ）のようなプログラムによる制御が行われている。
具体的には、
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）、
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、及び当該作動と同時期における駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化の状態は、図６（ｂ）に示す通りである。
ａ．ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出（Ｓ１）、
ｂ．前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、及び当該作動と同時期における駆動モーターに対する電源からの入力の切断（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）
という工程によって、駆動モーター及びボールネジのブレーキに対する制御が行われており、前記制御に基づく駆動モーターのトルクの変化の状態は、図６（ｂ）に示す通りである。
尚、基本構成（１）、（２）、（３）における図４（ａ）のａのステップ（Ｓ１）は共通しているが、当該ステップにおいては、ボールネジがワークの探索位置にあるか否かの検索を行った上で、接近位置に至った後において、駆動モーターが発生するトルクの検出を行うことによる実施形態も可能である。
更には、基本構成（１）、（２）、（３）の前記ｂにおいて共通するステップ（Ｓ２）において、駆動モーターが発生するトルクが所定の基準に至るか否かの判断に後続して、テールストックが移動限界まで到来しているか否かの判断をも重畳した上で、移動限界に到来した場合には、たとえトルクが前記基準に至っていない場合であっても、次のブレーキに対する作動及び駆動モーターに対する電源からの入力の切断の作動に突入する実施形態も採用することができる。
ボールネジの回動に基づく移動によって、テールストックがワークに接触した段階では、テールストックによるワークに対する押圧及び当該押圧に対するワークの反作用が発生し、駆動モーターにおいては、上記反作用と均衡するようなトルクの発生を必要不可欠とする。
その結果、当該トルクは、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）の時刻Ｃの位置に示すように、急激に上昇しかつ駆動モーターに対する入力電流及び駆動モーターにおける消費電力もまた急激に上昇する（尚、Ｃは“Ｃｏｎｔａｃｔ”の趣旨である。）。
基本構成（１）においては、駆動モーターが発生するトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジに対するブレーキが作動し、かつ当該作動以後に、駆動モーターに対する電源からの入力を切断していることから、トルクが急上昇し、入力電流及び消費電力が過大化することを防止するために、前記切断の段階にて上記過大化が生じないように、前記基準値を設定すると良い。
基本構成（２）においては、駆動モーターが発生するトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力を切断し、その後、ボールネジに対するブレーキが作動していることから、ブレーキ作動以前に前記トルクが消失し、ワークの反作用によって、テールストックが逆戻りする危険がない訳ではない。
しかしながら、このような危険については、ボールネジのネジの傾斜角度を小さくすることによって、ボールネジの逆回動が生じないような設計を採用すると良い。
基本構成（３）においては、駆動モーターが発生するトルクが所定の基準に至った段階において、ボールネジに対するブレーキの作動と駆動モーターに対する電源からの入力の切断が同時に行われていることから、基本構成（１）及び（２）のような技術上の問題点は発生しない。
基本構成（１）、（２）及び（３）の何れにおいても、駆動モーターが発生するトルクが所定の基準に至った段階にてブレーキが作動していることから、ボールネジに支えられたテールストックは当該トルクに対応する押圧力を以って、ワークを保持することができる。
駆動モーターが発生するトルクについては、ボールネジの移動に伴う押圧力と対応関係にあることから、ワークの後端の位置に歪み計を配設し、当該歪みの程度によって前記トルクを測定するというメカニカルな測定方法も不可能ではない。
しかしながら、そのようなメカニカルな測定方法は必ずしも正確ではなく、しかも余分な設備を必要とする。
このような状況に鑑み、駆動モーターにおけるトルクは、当該トルクと対応関係にある駆動モーターに対する入力電流又は駆動モーターにおける消費電力によって、測定する場合が多い。
尚、本来ならば、駆動モーターにおける逆起電力に基づく電流又は逆起電力に基づく消費電力の方が前記トルクを直接反映しているが、これらの発生電流又は電力よりも、前記入力電流又は消費電力の方が測定が容易である。
以下、実施例について説明する。
実施例１は、図１に示すように、ワークの後端面を押圧する突出部の周囲から、ワークの後端及びその近傍の外周面に対し密着した状態にて嵌合する円筒を突出させ、かつ当該円筒が前記突出部の周囲に密着した状態にて嵌合していることを特徴としている。
実施例１においては、ワークに対し密着した状態にて嵌合する円筒の把持によって、テールストックは、振れ止め作用を兼用することができる。
尚、上記円筒については、テールストックと別体とした上で、ワークの径に対応して個別に用意するが、ワークの後端並びにその外周面、及びテールストックの突出部の周囲に密着した状態にて嵌合するのは、十分な振れ止め効果を発揮させることを目的としている。
実施例２は、図２に示すように、ボールネジ上に、上下二段の基盤を配置し、上側の基板に、テールストックと振れ止めとをボールネジの長手方向と直交する方向に並べて配置すると共に、上側の基盤が下側の基板に対しボールネジの長手方向と直交方向への移動と固着とを自在とすることを特徴としている。
実施例２においては、共通したボールネジによって、テールストックによるワークに対する押圧だけでなく、ワークに対する工作段階に突入した後においても、振れ止めを嵌合させたうえでワークの振動を防止することが可能となる。
本発明は、殆ど全てのワークに対し必要な押圧力を以って保持することが可能であって、その利用価値は絶大である。
１ テールストック
１１ テールストックの突起部
１２ 円筒
２ ボールネジ
３ 駆動モーター
４ ブレーキ
５ ワーク
６１ 上側の基板
６２ 下側の基板
７ 振れ止め
１１ テールストックの突起部
１２ 円筒
２ ボールネジ
３ 駆動モーター
４ ブレーキ
５ ワーク
６１ 上側の基板
６２ 下側の基板
７ 振れ止め
Claims (7)
- ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、
ｃ 前記ｂのブレーキの作動より後段階における駆動モーターに対する電源からの入力の切断 - ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、駆動モーターに対する電源からの入力の切断、
ｃ 上記ｂの切断より後段階における、ボールネジの回動に対するブレーキの作動 - ワークの位置を保持するテールストックをボールネジによって支持されているテールストックに対し下記の工程の制御を行うテールストック移動機構
記
ａ ボールネジによるテールストックの移動及び当該ボールネジを駆動するモーターが発生するトルクの検出、
ｂ 前記ａのトルクが所定の基準値に至った段階にて、ボールネジの回動に対するブレーキの作動、及び当該作動と同時期における駆動モーターに対する電源からの入力の切断 - 駆動モーターが発生するトルクを、駆動モーターに対する入力電流によって検出することを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載のテールストックの移動機構。
- 駆動モーターが発生するトルクを、駆動モーターにおける消費電力によって検出することを特徴とする請求項１、２、３の何れか１項に記載のテールストックの移動機構。
- ワークの後端面を押圧する突出部の周囲から、ワークの後端及びその近傍の外周面に対し密着した状態にて嵌合する円筒を突出させ、かつ当該円筒が前記突出部の周囲に密着した状態にて嵌合していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか１項に記載のテールストックの移動機構。
- ボールネジ上に、上下二段の基盤を配置し、上側の基板に、テールストックと振れ止めとをボールネジの長手方向と直交する方向に並べて配置すると共に、上側の基盤が下側の基板に対しボールネジの長手方向と直交方向への移動と固着とを自在とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載のテールストックの移動機構。
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