JP2019042861A - 回転テーブル装置および回転テーブル装置の制御方法 - Google Patents

回転テーブル装置および回転テーブル装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回転テーブル装置のクランプ機構のクランプ部材およびピストンの摩耗量を算出する。【解決手段】回転テーブル装置１０の制御方法は、クランプ機構駆動部１４を制御して、ブレーキディスク４０をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを低下させていくとともに、モータ駆動部１６を制御してモータ３８を回転させる。そして、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたときの作動流体の圧力Ｖnと基準圧力Ｖ0とに基づいて、ピストン４８およびクランプ部材５０の摩耗量ΔＷnを算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、クランプ機構を有し、回転可能に加工対象物を支持する回転テーブル装置および回転テーブル装置の制御方法に関する。
マシニングセンタ等の工作機械において、インデックステーブル等の回転テーブルが広く用いられるようになっている。下記に示す特許文献１に示すように、回転テーブルに、加工対象物を回転させるためのスピンドルの回転位置を固定させるためのクランプ機構を設けることが一般的である。このクランプ機構は、スピンドルと一体的に回転するブレーキディスクを、クランプ部材とピストンとで挟持することで、スピンドルの回転位置を固定させる。
特開２０１６−２６１３号公報
しかしながら、クランプ部材およびピストンのブレーキディスクとの接触面は、摩擦によって摩耗してしまう。クランプ部材およびピストンの摩耗量が大きくなるにつれ、クランプ力が低減してしまう。したがって、クランプ部材およびピストンの摩耗状態を確認したいという要望がある。
そこで、本発明は、クランプ機構のクランプ部材およびピストンの摩耗量を算出することができる回転テーブル装置および回転テーブル装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、加工対象物を回転させるスピンドルと一体的に回転するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクをクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストンと、前記ブレーキディスクを、クランプする方向に移動した前記ピストンとの間で挟み込むクランプ部材と、弾性変形の復帰力によって前記ピストンをクランプする方向に付勢する付勢部材と、を有するクランプ機構を備える回転テーブル装置であって、前記ブレーキディスクをクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室に供給して前記ピストンをクランプする方向に移動させ、前記ブレーキディスクをアンクランプする場合は、前記作動流体をアンクランプ用流体室に供給して前記ピストンをアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力を変化させるクランプ機構駆動部と、前記スピンドルを回転させるモータを駆動するモータ駆動部と、前記作動流体の圧力を検出する圧力検出部と、前記スピンドルの負荷トルクを検出する負荷検出部と、前記クランプ機構駆動部を制御して、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータ駆動部を制御して前記モータを回転させる駆動制御部と、前記スピンドルの負荷トルクが基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力と基準圧力とに基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する摩耗量算出部と、を備える。
本発明の第２の態様は、加工対象物を回転させるスピンドルと一体的に回転するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクをクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストンと、前記ブレーキディスクを、クランプする方向に移動した前記ピストンとの間で挟み込むクランプ部材と、弾性変形の復帰力によって前記ピストンをクランプする方向に付勢する付勢部材と、を有するクランプ機構を備える回転テーブル装置の制御方法であって、前記回転テーブル装置は、前記ブレーキディスクをクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室に供給して前記ピストンをクランプする方向に移動させ、前記ブレーキディスクをアンクランプする場合は、前記作動流体をアンクランプ用流体室に供給して前記ピストンをアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力を変化させるクランプ機構駆動部と、前記スピンドルを回転させるモータを駆動するモータ駆動部と、を備え、前記作動流体の圧力を検出する圧力検出ステップと、前記スピンドルの負荷トルクを検出する負荷検出ステップと、前記クランプ機構駆動部を制御して、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータ駆動部を制御して前記モータを回転させる駆動制御ステップと、前記スピンドルの負荷トルクが基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力と基準圧力とに基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、を含む。
本発明によれば、ディスクブレーキをクランプするピストンおよびクランプ部材の摩耗量を簡単に算出することができる。
回転テーブル装置の構成図である。 図１に示す回転テーブルの断面図である。 図２に示す回転テーブルの一部拡大断面図である。 図１に示す制御装置の構成を示す図である。 ピストンおよびクランプ部材の摩耗量に応じて、所定圧力の作動流体でブレーキディスクをアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室に供給する作動流体の圧力を低下させたときの、圧力と負荷トルクとの関係を示す図である。 診断モードの実行動作を示すフローチャートである。
本発明に係る回転テーブル装置および回転テーブル装置の制御方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
図１は、回転テーブル装置１０の構成図である。回転テーブル装置１０は、クランプ機構１２ａを備える回転テーブル１２と、クランプ機構駆動部１４、モータ駆動部１６、圧力検出部１８、負荷検出部２０、および、制御装置２２を備える。
まず、図２、図３を用いて、回転テーブル１２について説明する。図２は、回転テーブル１２の断面図、図３は、回転テーブル１２の一部拡大断面図である。回転テーブル１２は、回転可能に加工対象物を支持するテーブルである。回転テーブル１２のスピンドル３０は、軸受３２を介して回転テーブル１２のケース３４に固定されたハウジング３６に支持されている。つまり、スピンドル３０は、ケース３４およびハウジング３６に対して回転自在にハウジング３６に支持されている。スピンドル３０は、加工対象物を回転させるためのものであり、スピンドル３０の端部に、加工対象物が着脱可能に固定される。スピンドル３０を回転させるためのモータ３８のステータ３８ａがハウジング３６に固定されており、モータ３８のロータ３８ｂがスピンドル３０に取り付けられている。
ブレーキディスク４０は、スピンドル３０の端面と取付部材４２の端面とで挟持され、取付部材４２は、スピンドル３０に固定されている。ブレーキディスク４０は、ケース３４に対して回転自在であり、スピンドル３０と一体的に回転する。ブレーキディスク４０は、ケース３４のハウジング３６が設けられた側とは反対側に設けられている。
ケース３４のブレーキディスク４０が設けられた側には、シリンダ４４およびリアプレート４６が取り付けられている。ピストン４８は、シリンダ４４とリアプレート４６とによって構成された溝形状の中に収納されている。ピストン４８は、ブレーキディスク４０をクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能に設けられている。以下、ブレーキディスク４０をクランプするピストン４８の移動方向を単にクランプ方向と呼び、ブレーキディスク４０をアンクランプするピストン４８の移動方向を単にアンクランプ方向と呼ぶ。
ケース３４に固定されたクランプ部材５０は、ブレーキディスク４０のディスク面と対面している。ブレーキディスク４０は、ピストン４８とクランプ部材５０との間に位置する。ブレーキディスク４０は、クランプ方向に移動したピストン４８とクランプ部材５０とによって挟持されることでクランプされる。ピストン４８およびクランプ部材５０のブレーキディスク４０との接触部分（図３の点線で示す楕円で囲った部分）は、クランプ機構１２ａの使用によって、摩耗していく（徐々に削られていく）。
板バネ等で構成される付勢部材５２は、弾性変形の復帰力によってピストン４８をクランプ方向に付勢する。付勢部材５２の一端部はピストン４８に固定され、他端部はリアプレート４６に固定されている。ブレーキディスク４０、取付部材４２、シリンダ４４、リアプレート４６、ピストン４８、クランプ部材５０、および、付勢部材５２は、クランプ機構１２ａを構成する。
ピストン４８は、空気等の気体または油等の液体の作動流体によってクランプ方向およびアンクランプ方向に移動する。クランプ機構１２ａには、クランプ用流体室５４ａおよびアンクランプ用流体室５４ｂが設けられている。
このクランプ用流体室５４ａに作動流体が供給されることで、ピストン４８がクランプ方向に移動する。これにより、ブレーキディスク４０は、クランプされる。また、アンクランプ用流体室５４ｂに作動流体が供給されることで、付勢部材５２の付勢力に抗してピストン４８がアンクランプ方向に移動する。これにより、ブレーキディスク４０は、アンクランプされる。図２、図３は、クランプ機構１２ａによってブレーキディスク４０がクランプされた状態を図示している。
なお、ピストン４８をクランプ方向に移動させる場合はアンクランプ用流体室５４ｂの作動流体が外部に排出され、ピストン４８をアンクランプ方向に移動させる場合はクランプ用流体室５４ａの作動流体が外部に排出される。
図１に示すクランプ機構駆動部１４は、作動流体を用いてピストン４８を移動させる。クランプ機構駆動部１４は、作動流体の流れを切り換える電磁弁１４ａを有する。電磁弁１４ａは、クランプ用流体室５４ａに作動流体を供給してアンクランプ用流体室５４ｂの作動流体を排出するか、アンクランプ用流体室５４ｂに作動流体を供給してクランプ用流体室５４ａの作動流体を排出するかを切り換える。クランプ機構駆動部１４は、供給する作動流体の圧力Ｖを調整する圧力調整部１４ｂを備える。
モータ駆動部１６は、回転テーブル１２内に設けられたモータ３８を駆動させる。モータ駆動部１６は、モータ３８（詳しくは、ステータ３８ａに設けられた巻線）に電流を供給することで、モータ３８を駆動させる（ロータ３８ｂを回転させる）。これにより、スピンドル３０が回転する。クランプ機構駆動部１４およびモータ駆動部１６は、制御装置２２によって制御される。
圧力検出部１８は、クランプ機構駆動部１４から供給される作動流体の圧力Ｖを検出する。負荷検出部２０は、モータ３８の出力軸であるスピンドル３０の負荷トルクτを検出する。負荷検出部２０は、モータ３８に供給される電流値を検出することでスピンドル３０の負荷トルクτを検出してもよい。
図４は、制御装置２２の構成を示す図である。制御装置２２は、入力部６０、記憶媒体６２、表示部６４、および、制御部６６を備える。入力部６０は、オペレータの操作を受け付ける操作部であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等によって構成される。記憶媒体６２は、必要な情報を記憶するのであり、例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ハードディスク等によって構成される。表示部６４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等を含み、必要な情報を表示する。
制御部６６は、駆動制御部７０、摩耗量算出部７２、残寿命算出部７４、および、表示制御部７６を備える。図４では、制御部６６がクランプ機構１２ａを診断する診断モードを実行するために必要な構成を示している。
駆動制御部７０は、クランプ機構駆動部１４（具体的には、電磁弁１４ａ）を制御して、ブレーキディスク４０をクランプさせたり、アンクランプさせたりする。つまり、駆動制御部７０は、クランプ機構駆動部１４（具体的には、電磁弁１４ａ）を制御して、作動流体をクランプ用流体室５４ａに供給することで、ピストン４８をクランプ方向に移動させたり、作動流体をアンクランプ用流体室５４ｂに供給することで、ピストン４８をアンクランプ方向に移動させたりする。
駆動制御部７０は、圧力調整部１４ｂを制御して、供給する作動流体の圧力Ｖを変化させる。駆動制御部７０は、圧力検出部１８が検出した圧力Ｖに基づいて、作動流体の圧力Ｖをフィードバック制御してもよい。駆動制御部７０は、ブレーキディスク４０をクランプ、アンクランプさせるときには、原則として、作動流体の圧力Ｖが予め決められた所定圧力Ｖｓとなるように、圧力調整部１４ｂを制御する。
駆動制御部７０は、モータ駆動部１６を制御して、モータ３８を駆動（回転）させる。駆動制御部７０は、モータ３８が指令速度で回転するように、モータ駆動部１６を制御する。モータ３８には、モータ３８の回転位置、回転速度を検出する図示しないエンコーダが設けられ、駆動制御部７０は、エンコーダが検出した検出信号に基づいてモータ３８をフィードバック制御する。
駆動制御部７０は、オペレータによる入力部６０の操作によって診断モードに設定されると、クランプ機構駆動部１４を制御して、所定圧力Ｖｓの作動流体でブレーキディスク４０をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを徐々に低下させていく。また、駆動制御部７０は、診断モード時には、モータ駆動部１６を制御してモータ３８を予め決められた一定の回転速度で回転させる。
摩耗量算出部７２は、負荷検出部２０が検出したスピンドル３０（モータ３８）の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたときに圧力検出部１８が検出した作動流体の圧力Ｖnと、基準圧力Ｖ0とに基づいて、ピストン４８およびクランプ部材５０の摩耗量ΔＷnを算出する。なお、ΔＷnは今回実行した診断モード（ｎ回目の診断モード）で算出される摩耗量、Ｖnは今回実行した診断モード（ｎ回目の診断モード）でスピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたときの作動流体の圧力Ｖである。
具体的には、摩耗量算出部７２は、以下に示す式（１）を用いて、摩耗量を算出する。ただし、Ｓはアンクランプ用流体室５４ｂの有効面積、ｋは付勢部材５２の弾性係数を示し、ｎは１以上の整数である。基準圧力Ｖ0、有効面積Ｓ、および、弾性係数ｋは、記憶媒体６２に記憶されている。なお、この式（１）の導出方法については後で簡単に説明する。
Figure 2019042861
基準負荷トルクτｓは、予め決められた所定圧力Ｖｓの作動流体でブレーキディスク４０をアンクランプさせてモータ３８を回転させたときのスピンドル３０の負荷トルクτ0に、所定トルクαを加算したトルクである。つまり、基準負荷トルクτｓは、τｓ＝τ0＋α、で表される。この基準負荷トルクτｓは、摩耗量算出部７２によって算出される。
基準圧力Ｖ0は、ピストン４８およびクランプ部材５０に摩耗がない状態で、ブレーキディスク４０をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを低下させていくとともに、モータ３８を回転させたときに、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの作動流体の圧力Ｖである。
図５は、ピストン４８およびクランプ部材５０の摩耗量ΔＷnに応じて、所定圧力Ｖｓの作動流体でブレーキディスク４０をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを低下させたときの、圧力Ｖと負荷トルクτとの関係を示す図である。このとき、モータ３８は、予め決められた一定の回転速度で回転しているものとする。
線Ｌ０は、ピストン４８およびクランプ部材５０に摩耗がない状態（ピストン４８およびクランプ部材５０が新品状態）における圧力Ｖと負荷トルクτとの関係を示す。線Ｌ１は、新品の状態から第１の使用時間経過後に診断モード（ｎ＝１、１回目の診断モード）を実行したときの圧力Ｖと負荷トルクτとの関係を示す。線Ｌ２は、新品の状態から第１の使用時間より長い第２の使用時間経過後に診断モード（ｎ＝２、２回目の診断モード）を実行したときの圧力Ｖと負荷トルクτとの関係を示す。使用時間が長い程、摩耗が進んでおり、摩耗量ΔＷnが大きい。
所定圧力Ｖｓの作動流体でブレーキディスク４０をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを低下させていき、作動流体の圧力Ｖが付勢部材５２の付勢力より小さくなると、ピストン４８がクランプ方向に移動し始める。これにより、スピンドル３０（モータ３８）の負荷トルクτが上昇する。
ここで、摩耗量ΔＷnが０のときは、付勢部材５２のクランプ方向への付勢力が最も大きく、摩耗量ΔＷnが大きくなるにつれ、付勢部材５２のクランプ方向への付勢力が小さくなる。摩耗量ΔＷnが大きくなるにつれ、付勢部材５２のクランプ方向への付勢力が小さくなる理由としては、摩耗量ΔＷnが大きい程、ピストン４８のブレーキディスク４０との接触位置がクランプ方向側に移動するため、付勢部材５２の復帰力が低減するからである。そのため、摩耗量ΔＷnが大きくなるにつれ、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの作動流体の圧力Ｖnが低くなる。
線Ｌ０で示されるスピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの作動流体の圧力Ｖが基準圧力Ｖ0となる。線Ｌ１で示されるスピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの作動流体の圧力ＶがＶn=1となり、線Ｌ２で示されるスピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの作動流体の圧力ＶがＶn=2となる。
なお、図５から、所定圧力Ｖｓの作動流体でブレーキディスク４０をアンクランプさせたときのスピンドル３０（モータ３８）の負荷トルクτ0は、ピストン４８およびクランプ部材５０の摩耗状態にかかわらず、同一であることがわかる。したがって、予め記憶媒体６２に基準負荷トルクτｓ（＝τ0＋α）を記憶させておいてもよい。この場合は、摩耗量算出部７２は、基準負荷トルクτｓを算出する必要はない。
ここで、式（１）の導出方法について簡単に説明する。ピストン４８およびクランプ部材５０が新品状態の場合に、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの、ピストン４８をクランプ方向に押す力Ｆ0は、以下の式（２）で表すことができる。また、ｎ回目の診断モードを実行した場合に、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるときの、ピストン４８をクランプ方向に押す力Ｆnは、以下の式（３）で表すことができる。また、ｎ回目の診断モードの実行時の摩耗量ΔＷnと、押す力Ｆ0、Ｆnとは、以下の式（４）で表すことができる。
Figure 2019042861
この式（２）〜式（４）を用いて、上述した式（１）を導き出すことができる。
残寿命算出部７４は、摩耗量算出部７２が算出した摩耗量ΔＷnに基づいて、ピストン４８およびクランプ部材５０の摩耗量ΔＷnが予め決められた最大摩耗量ΔＷmaxとなるまでの残寿命ＬＴnを算出する。この最大摩耗量ΔＷmaxは記憶媒体６２に記憶されている。
残寿命算出部７４は、摩耗量算出部７２が過去（ｊ回前）に算出した摩耗量ΔＷn-jおよび今回算出した摩耗量ΔＷnと、摩耗量算出部７２が過去に摩耗量ΔＷn-jを算出したタイミングＴn-jから今回摩耗量ΔＷnを算出したタイミングＴnまでの時間間隔と、最大摩耗量ΔＷmaxとに基づいて、残寿命ＬＴnを算出する。なお、残寿命ＬＴnは、今回の診断モード（ｎ回目の診断モード）の実行により算出される残寿命を示す。
具体的には、残寿命算出部７４は、以下に示す式（５）に基づいて、残寿命ＬＴnを算出する。ただし、式（５）においては、ｎは２以上の整数、ｊは１以上且つｎ未満の整数とする。
Figure 2019042861
表示制御部７６は、残寿命算出部７４が算出した残寿命ＬＴnを表示部６４に表示させる。なお、表示制御部７６は、残寿命ＬＴnに代えて、摩耗量算出部７２が算出した摩耗量ΔＷnと、最大摩耗量ΔＷmaxとを表示させてもよい。現在の摩耗量ΔＷnと最大摩耗量ΔＷmaxとがわかれば、オペレータはピストン４８およびクランプ部材５０の残寿命ＬＴnをある程度認識することができるからである。また、表示制御部７６は、単に、摩耗量算出部７２が算出した摩耗量ΔＷnを表示部６４に表示させてもよい。これにより、どのくらい摩耗したかをオペレータは認識することができる。
次に、診断モードの実行動作を図６のフローチャートにしたがって説明する。なお、図６に示す動作は、オペレータによる入力部６０の操作によって診断モードが設定されると実行される。診断モードの実行中は、圧力検出部１８および負荷検出部２０は、所定の周期で圧力Ｖおよび負荷トルクτを検出しているものとする。
ステップＳ１で、駆動制御部７０は、アンクランプ指令をクランプ機構駆動部１４に出力する。クランプ機構駆動部１４は、アンクランプ指令を受信すると、所定圧力Ｖｓの作動流体をアンクランプ用流体室５４ｂに供給する。これにより、ブレーキディスク４０がアンクランプされる。
次いで、ステップＳ２で、駆動制御部７０は、回転指令をモータ駆動部１６に出力する。モータ駆動部１６は、回転指令を受信すると、一定の回転速度でモータ３８が回転するようにモータ３８を駆動させる。
次いで、ステップＳ３で、摩耗量算出部７２は、負荷検出部２０が検出した負荷トルクτから基準負荷トルクτｓを算出する。基準負荷トルクτｓを算出するタイミング時では、ブレーキディスク４０は完全にアンクランプされている状態となっている。
次いで、ステップＳ４で、駆動制御部７０は、クランプ機構駆動部１４を制御することで、アンクランプ用流体室５４ｂに供給される作動流体の圧力Ｖを徐々に低下させていく。
次いで、ステップＳ５で、摩耗量算出部７２は、負荷検出部２０が直近に検出した負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたか否かを判断する。直近に検出した負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたと判断されるまでステップＳ４に戻り、直近に検出した負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えたと判断されると、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６に進むと、摩耗量算出部７２は、現在の作動流体の圧力Ｖn、つまり、圧力検出部１８によって直近に検出された作動流体の圧力Ｖnを用いて、摩耗量ΔＷnを算出する。摩耗量算出部７２は、式（１）を用いて、摩耗量ΔＷnを算出する。
次いで、ステップＳ７で、残寿命算出部７４は、ステップＳ６で算出された摩耗量ΔＷnを用いて、残寿命ＬＴnを算出する。残寿命算出部７４は、式（５）を用いて算出する。
次いで、ステップＳ８で、表示制御部７６は、ステップＳ７で算出された残寿命ＬＴnを表示部６４に表示する。なお、表示制御部７６は、ステップＳ６で算出された摩耗量ΔＷnと最大摩耗量ΔＷmaxとを表示部６４に表示してもよいし、単に、ステップＳ６で算出された摩耗量ΔＷnを表示部６４に表示させてもよい。なお、残寿命ＬＴnを算出しない場合は、ステップＳ７の動作は不要となる。
［変形例］
上記実施の形態は、以下のように変形可能である。
＜変形例１＞
上記実施の形態では、診断モードが実行されると、モータ３８を一定の回転速度で回転させた状態で、アンクランプ用流体室５４ｂに供給する作動流体の圧力Ｖを徐々に低下させていったが、作動流体の圧力Ｖの低下とモータ３８との回転とを、負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるまで、交互に繰り返してもよい。例えば、作動流体の圧力Ｖを一定圧だけ低下させた後、モータ３８を一定の回転速度で回転させ、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えていない場合は、一旦モータ３８の回転を停止させる。そして、作動流体の圧力Ｖを一定圧だけさらに低下させ、再び、モータ３８を一定の回転速度で回転させる、といった動作を、スピンドル３０の負荷トルクτが基準負荷トルクτｓを超えるまで行ってもよい。
＜変形例２＞
上記実施の形態および変形例１では、モータ３８のロータ３８ｂにスピンドル３０を取り付けたが、モータ３８のロータ３８ｂに取り付けられた出力軸にスピンドル３０を設けてもよい。この場合は、負荷検出部２０は、モータ３８の出力軸の負荷トルクτを検出してもよい。また、上記実施の形態では、ダイレクトドライブ機構の回転テーブル１２を用いて説明したが、減速機構を介してモータ３８の出力軸とスピンドル３０とが接続された回転テーブルであってもよい。
〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態および変形例１、２から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
＜第１の技術的思想＞
回転テーブル装置（１０）は、クランプ機構（１２ａ）を備える。クランプ機構（１２ａ）は、加工対象物を回転させるスピンドル（３０）と一体的に回転するブレーキディスク（４０）と、ブレーキディスク（４０）をクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストン（４８）と、ブレーキディスク（４０）を、クランプする方向に移動したピストン（４８）との間で挟み込むクランプ部材（５０）と、弾性変形の復帰力によってピストン（４８）をクランプする方向に付勢する付勢部材（５２）と、を有する。回転テーブル装置（１０）は、クランプ機構駆動部（１４）、モータ駆動部（１６）、圧力検出部（１８）、負荷検出部（２０）、駆動制御部（７０）、および、摩耗量算出部（７２）を備える。クランプ機構駆動部（１４）は、ブレーキディスク（４０）をクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室（５４ａ）に供給してピストン（４８）をクランプする方向に移動させ、ブレーキディスク（４０）をアンクランプする場合は、作動流体をアンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給してピストン（４８）をアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力（Ｖ）を変化させる。モータ駆動部（１６）は、スピンドル（３０）を回転させるモータ（３８）を駆動する。圧力検出部（１８）は、作動流体の圧力（Ｖ）を検出する。負荷検出部（２０）は、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）を検出する。駆動制御部（７０）は、クランプ機構駆動部（１４）を制御して、ブレーキディスク（４０）をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給する作動流体の圧力（Ｖ）を低下させていくとともに、モータ駆動部（１６）を制御してモータ（３８）を回転させる。摩耗量算出部（７２）は、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）が基準負荷トルク（τｓ）を超えたときの作動流体の圧力（Ｖn）と基準圧力（Ｖ0）とに基づいて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を算出する。
これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
基準負荷トルク（τｓ）は、予め決められた所定圧力（Ｖｓ）の作動流体でブレーキディスク（４０）をアンクランプさせてモータ（３８）を回転させたときのスピンドル（３０）の負荷トルク（τ0）に所定トルク（α）を加算したトルクであってもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
基準圧力（Ｖ0）は、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）に摩耗がない状態で、ブレーキディスク（４０）をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給する作動流体の圧力（Ｖ）を低下させていくとともに、モータ（３８）を回転させたときに、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）が基準負荷トルク（τｓ）を超えるときの作動流体の圧力（Ｖ）であってもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
摩耗量算出部（７２）は、上記した式（１）を用いて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を算出してもよい。ただし、Ｓはアンクランプ用流体室（５４ｂ）の有効面積、ｋは付勢部材（５２）の弾性係数を示し、ｎは１以上の整数とする。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
回転テーブル装置（１０）は、摩耗量算出部（７２）が算出した摩耗量（ΔＷn）に基づいて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）が予め決められた最大摩耗量（ΔＷmax）となるまでの残寿命（ＬＴn）を算出する残寿命算出部（７４）を備えてもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
残寿命算出部（７４）は、摩耗量算出部（７２）が過去（ｊ回前）に算出した摩耗量（ΔＷn-j）および今回算出した摩耗量（ΔＷn）と、摩耗量算出部（７２）が過去（ｊ回前）に摩耗量（ΔＷn-j）を算出したタイミング（Ｔn-j）から今回摩耗量（ΔＷn）を算出したタイミング（Ｔn）までの時間間隔と、最大摩耗量（ΔＷmax）とに基づいて、残寿命（ＬＴn）を算出してもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
残寿命算出部（７４）は、上記した式（５）を用いて、残寿命（ＬＴn）を算出してもよい。ただし、ｎは２以上の整数とし、ｊは１以上且つｎ未満の整数とする。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
＜第２の技術的思想＞
回転テーブル装置（１０）に設けられたクランプ機構（１２ａ）は、加工対象物を回転させるスピンドル（３０）と一体的に回転するブレーキディスク（４０）と、ブレーキディスク（４０）をクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストン（４８）と、ブレーキディスク（４０）を、クランプする方向に移動したピストン（４８）との間で挟み込むクランプ部材（５０）と、弾性変形の復帰力によってピストン（４８）をクランプする方向に付勢する付勢部材（５２）と、を有する。回転テーブル装置（１０）は、ブレーキディスク（４０）をクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室（５４ａ）に供給してピストン（４８）をクランプする方向に移動させ、ブレーキディスク（４０）をアンクランプする場合は、作動流体をアンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給してピストン（４８）をアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力（Ｖ）を変化させるクランプ機構駆動部（１４）と、スピンドル（３０）を回転させるモータ（３８）を駆動するモータ駆動部（１６）と、を備える。このような回転テーブル装置（１０）の制御方法は、作動流体の圧力（Ｖ）を検出する圧力検出ステップと、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）を検出する負荷検出ステップと、クランプ機構駆動部（１４）を制御して、ブレーキディスク（４０）をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給する作動流体の圧力（Ｖ）を低下させていくとともに、モータ駆動部（１６）を制御してモータ（３８）を回転させる駆動制御ステップと、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）が基準負荷トルク（τｓ）を超えたときの作動流体の圧力（Ｖn）と基準圧力（Ｖ0）とに基づいて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を算出する摩耗量算出ステップと、を含む。
これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
基準負荷トルク（τｓ）は、予め決められた所定圧力（Ｖｓ）の作動流体でブレーキディスク（４０）をアンクランプさせてモータ（３８）を回転させたときのスピンドル（３０）の負荷トルク（τ0）に所定トルク（α）を加算したトルクであってもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
基準圧力（Ｖ0）は、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）に摩耗がない状態で、ブレーキディスク（４０）をアンクランプさせた後、アンクランプ用流体室（５４ｂ）に供給する作動流体の圧力（Ｖ）を低下させていくとともに、モータ（３８）を回転させたときに、スピンドル（３０）の負荷トルク（τ）が基準負荷トルク（τｓ）を超えるときの作動流体の圧力（Ｖ）であってもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
摩耗量算出ステップは、上記した式（１）を用いて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を算出してもよい。ただし、Ｓはアンクランプ用流体室（５４ｂ）の有効面積、ｋは付勢部材（５２）の弾性係数を示し、ｎは１以上の整数とする。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）を簡単に算出することができる。
回転テーブル装置（１０）の制御方法は、摩耗量算出ステップが算出した摩耗量（ΔＷn）に基づいて、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の摩耗量（ΔＷn）が予め決められた最大摩耗量（ΔＷmax）となるまでの残寿命（ＬＴn）を算出する残寿命算出ステップを含んでもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
残寿命算出ステップは、摩耗量算出ステップが過去（ｊ回前）に算出した摩耗量（ΔＷn-j）および今回算出した摩耗量（ΔＷn）と、摩耗量算出ステップが過去（ｊ回前）に摩耗量（ΔＷn-j）を算出したタイミング（Ｔn-j）から今回摩耗量（ΔＷn）を算出したタイミング（Ｔn）までの時間間隔と、最大摩耗量（ΔＷmax）とに基づいて、残寿命（ＬＴn）を算出してもよい。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
残寿命算出ステップは、上記した式（５）を用いて、残寿命（ＬＴn）を算出してもよい。ただし、ｎは２以上の整数とし、ｊは１以上且つｎ未満の整数とする。これにより、ピストン（４８）およびクランプ部材（５０）の残寿命（ＬＴn）を簡単に算出することができる。
１０…回転テーブル装置 １２…回転テーブル
１２ａ…クランプ機構 １４…クランプ機構駆動部
１４ａ…電磁弁 １４ｂ…圧力調整部
１６…モータ駆動部 １８…圧力検出部
２０…負荷検出部 ２２…制御装置
３０…スピンドル ３８…モータ
３８ａ…ステータ ３８ｂ…ロータ
４０…ブレーキディスク ４４…シリンダ
４８…ピストン ５０…クランプ部材
５２…付勢部材 ５４ａ…クランプ用流体室
５４ｂ…アンクランプ用流体室 ６０…入力部
６２…記憶媒体 ６４…表示部
６６…制御部 ７０…駆動制御部
７２…摩耗量算出部 ７４…残寿命算出部
７６…表示制御部
ＬＴn…残寿命 Ｖ、Ｖn…圧力
Ｖ0…基準圧力 Ｖｓ…所定圧力
ΔＷn…摩耗量 ΔＷmax…最大摩耗量
τ…負荷トルク τｓ…基準負荷トルク

Claims (14)

  1. 加工対象物を回転させるスピンドルと一体的に回転するブレーキディスクと、
    前記ブレーキディスクをクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストンと、
    前記ブレーキディスクを、クランプする方向に移動した前記ピストンとの間で挟み込むクランプ部材と、
    弾性変形の復帰力によって前記ピストンをクランプする方向に付勢する付勢部材と、
    を有するクランプ機構を備える回転テーブル装置であって、
    前記ブレーキディスクをクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室に供給して前記ピストンをクランプする方向に移動させ、前記ブレーキディスクをアンクランプする場合は、前記作動流体をアンクランプ用流体室に供給して前記ピストンをアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力を変化させるクランプ機構駆動部と、
    前記スピンドルを回転させるモータを駆動するモータ駆動部と、
    前記作動流体の圧力を検出する圧力検出部と、
    前記スピンドルの負荷トルクを検出する負荷検出部と、
    前記クランプ機構駆動部を制御して、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータ駆動部を制御して前記モータを回転させる駆動制御部と、
    前記スピンドルの負荷トルクが基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力と基準圧力とに基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する摩耗量算出部と、
    を備える、回転テーブル装置。
  2. 請求項１に記載の回転テーブル装置であって、
    前記基準負荷トルクは、予め決められた所定圧力の作動流体で前記ブレーキディスクをアンクランプさせて前記モータを回転させたときの前記スピンドルの負荷トルクに所定トルクを加算したトルクである、回転テーブル装置。
  3. 請求項１または２に記載の回転テーブル装置であって、
    前記基準圧力は、前記ピストンおよび前記クランプ部材に摩耗がない状態で、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータを回転させたときに、前記スピンドルの負荷トルクが前記基準負荷トルクを超えるときの前記作動流体の圧力である、回転テーブル装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転テーブル装置であって、
    前記摩耗量算出部は、下記に示す式（１）を用いて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する、回転テーブル装置。
    （ただし、ΔＷn；今回算出する前記摩耗量、Ｖ0；前記基準圧力、Ｖn；前記スピンドルの負荷トルクが前記基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力、Ｓ；前記アンクランプ用流体室の有効面積、ｋ；付勢部材の弾性係数、ｎは１以上の整数）
    Figure 2019042861
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転テーブル装置であって、
    前記摩耗量算出部が算出した前記摩耗量に基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の前記摩耗量が予め決められた最大摩耗量となるまでの残寿命を算出する残寿命算出部を備える、回転テーブル装置。
  6. 請求項５に記載の回転テーブル装置であって、
    前記残寿命算出部は、前記摩耗量算出部が過去に算出した前記摩耗量および今回算出した前記摩耗量と、前記摩耗量算出部が過去に前記摩耗量を算出したタイミングから今回前記摩耗量を算出したタイミングまでの時間間隔と、前記最大摩耗量とに基づいて、前記残寿命を算出する、回転テーブル装置。
  7. 請求項６に記載の回転テーブル装置であって、
    前記残寿命算出部は、下記に示す式（２）を用いて、前記残寿命を算出する、回転テーブル装置。
    （ただし、ＬＴn；前記残寿命、ΔＷn；今回算出した前記摩耗量、ΔＷn-j；ｊ回前に算出した前記摩耗量、Ｔn；前記摩耗量ΔＷnを算出したタイミング、Ｔn-j；前記摩耗量ΔＷn-jを算出したタイミング、ΔＷmax；前記最大摩耗量、ｎは２以上の整数、ｊは１以上且つｎ未満の整数）
    Figure 2019042861
  8. 加工対象物を回転させるスピンドルと一体的に回転するブレーキディスクと、
    前記ブレーキディスクをクランプする方向およびアンクランプする方向に移動可能なピストンと、
    前記ブレーキディスクを、クランプする方向に移動した前記ピストンとの間で挟み込むクランプ部材と、
    弾性変形の復帰力によって前記ピストンをクランプする方向に付勢する付勢部材と、
    を有するクランプ機構を備える回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記回転テーブル装置は、
    前記ブレーキディスクをクランプする場合は作動流体をクランプ用流体室に供給して前記ピストンをクランプする方向に移動させ、前記ブレーキディスクをアンクランプする場合は、前記作動流体をアンクランプ用流体室に供給して前記ピストンをアンクランプする方向に移動させるとともに、供給する作動流体の圧力を変化させるクランプ機構駆動部と、
    前記スピンドルを回転させるモータを駆動するモータ駆動部と、
    を備え、
    前記作動流体の圧力を検出する圧力検出ステップと、
    前記スピンドルの負荷トルクを検出する負荷検出ステップと、
    前記クランプ機構駆動部を制御して、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータ駆動部を制御して前記モータを回転させる駆動制御ステップと、
    前記スピンドルの負荷トルクが基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力と基準圧力とに基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する摩耗量算出ステップと、
    を含む、回転テーブル装置の制御方法。
  9. 請求項８に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記基準負荷トルクは、予め決められた所定圧力の作動流体で前記ブレーキディスクをアンクランプさせて前記モータを回転させたときの前記スピンドルの負荷トルクに所定トルクを加算したトルクである、回転テーブル装置の制御方法。
  10. 請求項８または９に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記基準圧力は、前記ピストンおよび前記クランプ部材に摩耗がない状態で、前記ブレーキディスクをアンクランプさせた後、前記アンクランプ用流体室に供給する前記作動流体の圧力を低下させていくとともに、前記モータを回転させたときに、前記スピンドルの負荷トルクが前記基準負荷トルクを超えるときの前記作動流体の圧力である、回転テーブル装置の制御方法。
  11. 請求項８〜１０のいずれか１項に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記摩耗量算出ステップは、下記に示す式（３）を用いて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の摩耗量を算出する、回転テーブル装置の制御方法。
    （ただし、ΔＷn；今回算出する前記摩耗量、Ｖ0；前記基準圧力、Ｖn；前記スピンドルの負荷トルクが前記基準負荷トルクを超えたときの前記作動流体の圧力、Ｓ；前記アンクランプ用流体室の有効面積、ｋ；付勢部材の弾性係数、ｎは１以上の整数）
    Figure 2019042861
  12. 請求項８〜１１のいずれか１項に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記摩耗量算出ステップが算出した前記摩耗量に基づいて、前記ピストンおよび前記クランプ部材の前記摩耗量が予め決められた最大摩耗量となるまでの残寿命を算出する残寿命算出ステップを含む、回転テーブル装置の制御方法。
  13. 請求項１２に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記残寿命算出ステップは、前記摩耗量算出ステップが過去に算出した前記摩耗量および今回算出した前記摩耗量と、前記摩耗量算出ステップが過去に前記摩耗量を算出したタイミングから今回前記摩耗量を算出したタイミングまでの時間間隔と、前記最大摩耗量とに基づいて、前記残寿命を算出する、回転テーブル装置の制御方法。
  14. 請求項１３に記載の回転テーブル装置の制御方法であって、
    前記残寿命算出ステップは、下記に示す式（４）を用いて、前記残寿命を算出する、回転テーブル装置の制御方法。
    （ただし、ＬＴn；前記残寿命、ΔＷn；今回算出した前記摩耗量、ΔＷn-j；過去に算出した前記摩耗量、Ｔn；前記摩耗量ΔＷnを算出したタイミング、Ｔn-j；前記摩耗量ΔＷn-jを算出したタイミング、ΔＷmax；前記最大摩耗量、ｎは２以上の整数、ｊは１以上且つｎ未満の整数）
    Figure 2019042861
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