JP2023056090A - index device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カービック機構を備えたものであって、サーボモータの自動原点設定処理が可能なインデックス装置に関する。 The present invention relates to an index device having a curvic mechanism and capable of automatically setting the origin of a servomotor.
正確に角度を割出しするインデックス装置には例えば、複数の工具から所定の工具を選択して位置決めする工作機械のタレット装置がある。下記特許文献1のタレット装置は、カービックカップリングが用いられ、クランプ状態ではタレット刃物台とタレット本体の歯部同士が強く押しつけ合っている。そのタレット装置は、旋回割り出しによって該当する工具が選択され、カービックカップリングの噛み合いによって対象となる工具の位置決めが行われる。加工時には回転するワークに対して切削工具が当てられるなどして所定の加工が行われる。その際、ワーク切削によって工具が抵抗を受けるが、工具は噛み合ったガービックカップリングによって支えられている。 An index device for accurately indexing an angle is, for example, a turret device of a machine tool that selects and positions a predetermined tool from a plurality of tools. The turret device disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200001 uses a curvic coupling, and in a clamped state, the teeth of the turret tool post and the turret body are strongly pressed against each other. In the turret device, the appropriate tool is selected by turning indexing, and the target tool is positioned by engaging a curvic coupling. During processing, a predetermined processing is performed by, for example, applying a cutting tool to the rotating work. At that time, the tool receives resistance by cutting the workpiece, but the tool is supported by the meshed Garbic coupling.
タレット装置は、旋回割出し用サーボモータのアブソリュートエンコーダに対して設定された原点からの回転角を測定することによって旋回割出し制御が行われる。そうしたタレット装置における旋回割出し用サーボモータの原点設定は、刃物台を作業者が回転させ、取付け面が上下方向に直交するような位置になるようにし、カービックカップリングの噛み合った回転位置が原点として設定される。しかし、噛み合う歯同士にはバックラッシがあり、特にタレット装置内に組み込まれているため直接見ることができず、歯と溝との中央を正しく重ねるように回転位置を定めることができない。よって、旋回割出し用サーボモータの原点設定は、作業者の違いによる原点位置のバラツキが大きく、設定完了までの時間にも大きな差が生じてしまっていた。 In the turret device, turning index control is performed by measuring the rotation angle from the origin set for the absolute encoder of the turning indexing servomotor. The origin setting of the rotation indexing servo motor in such a turret device is performed by the operator rotating the turret so that the mounting surface is at a position perpendicular to the vertical direction, and the rotational position at which the curvic coupling is engaged. Set as the origin. However, there is backlash between the meshing teeth, which cannot be seen directly, especially since it is built into the turret device, and cannot be rotationally positioned so that the centers of the teeth and grooves are properly overlapped. Therefore, when setting the origin of the turning indexing servomotor, the origin position varies greatly depending on the operator, and the time required to complete the setting also varies greatly.
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、サーボモータの自動原点設定処理が可能なインデックス装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an index device capable of automatically setting the origin of a servo motor.
本発明に係るインデックス装置は、ハウジングに覆われるようにして回転可能に組付けられた割出し回転体と、アブソリュートエンコーダを備えたサーボモータと、前記割出し回転体に前記サーボモータの回転を伝達する、前記ハウジング内に組み込まれた減速機構と、複数の歯が環状に並べられた第1および第2カービックカップリング片からなるカービックカップリングを備え、そのクランプおよびアンクランプにより前記割出し回転体の回転と回転制限とを切り替える、前記ハウジング内に組み込まれた回転切換機構と、前記カービックカップリングのクランプ状態から、前記サーボモータの駆動制御によって、前記第1カービックカップリング片の歯と前記第2カービックカップリング片の溝の中央を一致させ、前記アブソリュートエンコーダから出力される回転位置を原点として設定する自動原点設定処理部を備えた制御装置と、を有する。 An indexing device according to the present invention comprises an indexing rotor mounted rotatably so as to be covered by a housing, a servomotor having an absolute encoder, and the rotation of the servomotor being transmitted to the indexing rotor. a speed reduction mechanism incorporated in the housing; and a curvic coupling comprising first and second curvic coupling pieces in which a plurality of teeth are arranged in an annular shape. A rotation switching mechanism incorporated in the housing for switching between rotation and rotation limitation of the rotating body, and drive control of the first curvic coupling piece from the clamped state of the curvic coupling by the servo motor. and a control device having an automatic origin setting processor that aligns the tooth with the center of the groove of the second curvic coupling piece and sets the rotational position output from the absolute encoder as the origin.
前記構成によれば、制御装置の自動原点設定処理部により、カービックカップリングがクランプ状態からサーボモータの駆動制御が行われ、第1カービックカップリング片の歯と第2カービックカップリング片の溝の中央とが一致し、アブソリュートエンコーダから出力される回転位置を原点として設定されるため、作業者の違いによる原点位置のバラツキがなくなり、設定完了までの時間も短縮することができる。 According to the above configuration, the automatic origin setting processing section of the control device controls the drive of the servo motor from the clamped state of the curvic coupling, and the teeth of the first curvic coupling piece and the teeth of the second curvic coupling piece are driven. Since the center of the groove is aligned and the rotation position output from the absolute encoder is set as the origin, variations in the origin position due to differences in operators are eliminated, and the time to complete setting can be shortened.
本発明に係るインデックス装置の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、インデックス装置の一例として工作機械を構成するタレット装置を説明する。図1は、そのタレット装置を示した断面図である。タレット装置1は、旋回割出し用サーボモータ2の回転出力がタレットヘッド3へと伝達され、複数の工具が取り付けられたタレットヘッド3に対する旋回割出しが行われるよう構成されている。タレットヘッド3は、軸方向に組まれたハウジング部材11-16によってタレット装置1の内部機構が覆われている。
An embodiment of an index device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a turret device constituting a machine tool will be described as an example of the index device. FIG. 1 is a sectional view showing the turret device. The
タレット装置1は、旋回割出し用サーボモータ2によって回転する駆動軸5を有し、その駆動軸5に対して筒形状の延長部材7が同軸状に固定され、ハウジング部材11-16内に回転軸Oを中心にした回転が可能に構成されている。更にその延長部材7にはタレットヘッド3が同軸状に固定されている。タレット装置1は、旋回割出し用サーボモータ2の回転を回転自在な駆動軸5に伝達するため、平行軸の歯車減速機構がハウジング部材11-16内に組み込まれている。
The
歯車減速機構は、先ず旋回割出し用サーボモータ2のモータ軸21に小径のモータギヤ22が固定され、大径の第1ギヤ23に対して噛合している。第1ギヤ23には同軸に不図示の小径の第2ギヤが一体に形成され、その第2ギヤが大径の第3ギヤ24に噛合している。さらに第3ギヤ24には小径の第4ギヤ25が同軸に形成され、その第4ギヤ25が駆動軸5に固定された第5ギヤ26に噛合している。
In the gear reduction mechanism, a small-
従って、タレット装置1は、旋回割出し用サーボモータ2の駆動制御によって回転が出力されると、噛合する一連のギヤを介して駆動軸5に減速した回転が与えられる。そして、駆動軸5に延長部材7を介して固定されたタレットヘッド3に所定角度の回転が与えられ、タレットヘッド3に取り付けられた複数の工具から、ワーク加工に使用される工具の旋回割出しが行われる。タレット装置1は、こうして選択された工具が加工時には抵抗を受けるため、カービックカップリングによってタレットヘッド3が位置決めされる。なお、本実施形態のタレットヘッド3は、図2に示すように10角形であり、各辺に工具ホルダを介して不図示の工具が着脱可能になっている。
Therefore, in the
カービックカップリングは、駆動軸5などと一体になって回転する回転側カービックカップリング片31と、駆動軸5の周りに形成されたカービックカップリング用シリンダに組み付けられた固定側カービックカップリング片32とから構成されている。回転側カービックカップリング片31は、駆動軸5と延長部材7との間に挟まれるようにして組み込まれ、駆動軸5側に向いた歯が環状に形成されている。固定側カービックカップリング片32は、ピストン33に対して軸方向に重ねられるように一体に固定され、回転側カービックカップリング片31の歯と噛み合うように同じく環状に歯が形成されている。
The curvic coupling consists of a rotating
カービック用油圧シリンダは、ピストン33を挟むようにクランプ側加圧室35とアンクランプ側加圧室36とが形成され、作動油の供給および排出によって、ピストン33が回転軸Oの軸線方向に沿って変位可能になっている。また、クランプ側加圧室35内には、ピストン33に回転軸Oと平行な複数のピン37が突設されている。一方、ハウジング部材14側に固定された非回転のシリンダブロック39には位置決め穴が形成され、そこピン37が挿入されることでピストン33および固定側カービックカップリング片32の回転が制限されている。そして、各ピン37の周りにコイルバネ38が設けられ、ピストン33が回転側カービックカップリング片31側に付勢されている。
The curvic hydraulic cylinder is formed with a clamping
タレット装置1は、タレットヘッド3に取り付けられた複数の工具が、ワーク加工に際して腕回割出しによって選択され、加工可能な位置に位置決めされる。旋回割出し用サーボモータ2の駆動制御は、工作機械の制御装置から回転位置指令信号が送信され、サーボアンプによってサーボパルスへ変換される。そのサーボパルスは旋回割出し用サーボモータ2のエンコーダからのフィードバック信号を基に作成される。これによりタレットヘッド3は、所定の回転位置で停止し、加工に使用される工具の旋回割出しが行われる。
In the
旋回割出し用サーボモータ2の回転出力は、モータギヤ22の回転が第1ギヤ23から第2ギヤ、更に第3ギヤ24、第4ギヤ25および第5ギヤ26へと減速して伝達される。従って、旋回割出し用サーボモータ2の回転制御により駆動軸5およびタレットヘッド3が所定角だけ回転し、該当する工具の旋回割出しが行われる。このときカービック用シリンダは、アンクランプ側加圧室36へと作動油が供給されており、ピストン33は旋回割出し用サーボモータ2側へ変位し、回転側カービックカップリング片31と固定側カービックカップリング片32との噛み合いが解除されている。
Rotational output of the turning indexing
そして、工具の旋回割出しが終了した後は、クランプ側加圧室35へと作動油が供給される一方で、アンクランプ側加圧室36の作動油が排出され、ピストン33がタレットヘッド3側へと変位する。それにより固定側カービックカップリング片32が回転側カービックカップリング片31に対して噛み合い、タレットヘッド3の回転が制限される。該当する工具が加工位置において固定され、ワークに対する加工が可能になる。
After the turning indexing of the tool is completed, the working oil is supplied to the clamping
タレット装置1は、該当する工具を正確な位置に旋回割出しするため、設定された原点からの回転角をエンコーダで測定することにより、旋回割出し用サーボモータ2の駆動制御が行われる。NC制御が行われるタレット装置1の旋回割出し用サーボモータ2にはアブソリュートエンコーダ55(図3参照)が使用され、回転位置指令信号としてモータの回転量に応じたパルス例だけでなく絶対位置信号も出力される。そこで、タレット装置1では、原点を基準とした回転位置データで作動するための原点設定が行われる。
In the
原点設定では、回転側カービックカップリング片31と固定側カービックカップリング片32とが離れたアンクランプ状態でタレットヘッド3が作業者によって回される。例えば、図2に示すように第1の工具取り付け部301が頂部に位置し、その取付け面が鉛直な基準線Lと直交するようにした位置決めが行われる。そして、回転側カービックカップリング片31と固定側カービックカップリング片32とが噛み合わされ、さらにバックラッシ分の微調整が行われて、その回転位置が原点として設定されていた。従来この微調整は作業者によって手動で行われていた。しかし、ハウジング内の直接見ることができない箇所への作業であるため、担当者毎に精度のバラツキがあり、設定までの作業時間も経験による差が大きかった。
In setting the origin, the operator turns the
この点、本実施形態では最終の原点設定が自動で行われるよう構成されている。図3は、タレット装置1の制御システムを示したブロック図である。工作機械の制御装置50は、原点設定プログラムが格納された自動原点設定処理部51とその処理に応じて生じた情報を記憶する記憶部52とを有し、旋回割出し用サーボモータ2の駆動や、カービック用油圧シリンダの油圧回路56の駆動を制御するよう構成されている。
In this respect, the present embodiment is configured so that the final origin setting is automatically performed. FIG. 3 is a block diagram showing the control system of the
図4は、自動で行われる自動原点設定処理のイメージ図であり、回転側カービックカップリング片31と固定側カービックカップリング片32の噛み合う互いの歯が示されている。また、図5は、自動原点設定処理のフローチャートを示した図である。自動原点設定処理部51に格納された原点設定プログラムによって実行される自動原点設定処理は、前述したように図2に示す回転位置にタレットヘッド3が位置決めされ、作業者の操作によって工作機械の操作表示装置57から送信される原点設定信号に従って実行される。
FIG. 4 is an image diagram of the automatic origin setting process that is automatically performed, and shows the meshing teeth of the
第1の工具取り付け部301が鉛直な基準線Lと直交するタレットヘッド3の角度位置が原点として設定される。その場合、図4(A)に示すように、回転側カービックカップリング片31の歯41と固定側カービックカップリング片32の溝42の中央線M1,M2にズレが生じる。前述したようにこのズレを手作業で正すのは困難であるため、本実施形態では自動による調整および原点設定が行われる。その自動原点設定処理では先ず、旋回割出し用サーボモータ2の駆動により、回転側カービックカップリング片31に対して時計方向(図面右方向)へ非常にゆっくりとした速度(確認用速度)の回転が与えられる(S101)。
The angular position of the
このとき回転側カービックカップリング片31の歯41は、図4(B)に示すように、バックラッシュによる隙間分だけ固定側カービックカップリング片32の溝42内を時計方向へ移動する。そして、回転側カービックカップリング片31は、その歯41が非常にゆっくりとした速度で固定側カービックカップリング片32の歯43に当てられる。そのため、歯41,43が当たって負荷を受けた旋回割出し用サーボモータ2は、供給される電流が徐々に増大する。自動原点設定処理ではこの電流が確認されており、供給電流が定格のX%(Xは任意の値)を超えるかどうかの判定が行われる(S102)。
At this time, the
供給電流が定格のX%に達しない場合は(S102:NO)、回転側カービックカップリング片31に対する時計方向への回転と、電流値の判定が続けられる(S101,S102)。その後、供給電流が定格のX%に達した場合には(S102:YES)、その回転位置W1が制御装置50の記憶部52に記録される(S103)。ところで、このような測定は、バックラッシュによるミクロン単位の隙間分だけ回転側カービックカップリング片31を回転させ、そのとき生じる電流値の変化に基づいて回転位置W1が求められる。従って、確認用速度とは、こうした極めて微小な距離において回転位置の見極めを可能にする非常にゆっくりとした速度である。例えば本実施形態では、通常運転の1%程度の速度である。
If the supplied current does not reach X% of the rated value (S102: NO), clockwise rotation of the rotating
続いて、旋回割出し用サーボモータ2の駆動が切り換えられ、回転側カービックカップリング片31に対して反時計方向(図面左方向)へ非常にゆっくりとした確認用速度の回転が与えられる(S104)。そのため、図4(C)に示すように、回転側カービックカップリング片31の歯41が固定側カービックカップリング片32の溝42内を移動して反対側の歯44に当てられる。
Subsequently, the driving of the turning
ここでも回転側カービックカップリング片31の歯41が固定側カービックカップリング片32の歯44に当たった負荷により、旋回割出し用サーボモータ2に供給される電流が徐々に増大する。よって、その電流値が確認され、供給電流が定格のX%を超えるかどうかの判定が行われる(S105)。供給電流が定格のX%に達しない場合は(S105:NO)、回転側カービックカップリング片31に対する時計方向への回転と、電流値の判定が続けられる(S104,S105)。その後、供給電流が定格のX%に達した場合は(S105:YES)、その回転位置W2が制御装置50の記憶部52に記録される(S106)。
Here too, the current supplied to the turning
次に、記憶部52から読み出した回転位置W1と回転位置W2との中央位置Wが算出される(S107)。その中央位置Wは、固定側カービックカップリング片32の溝42の中央である。そこで、旋回割出し用サーボモータ2の駆動制御によって、回転側カービックカップリング片31に対して回転位置W2から時計方向への回転が与えられ、中央位置Wにおける位置合わせが行われる(S108)。すなわち、図4(D)に示すように歯41の中央線M1が溝42の中央線M2と重ねられる。そして、図4(D)に示す中央線M1,M2が重なった状態のアブソリュートエンコーダ55から出力される回転位置が原点として設定され、制御装置50の記憶部52に格納される(S109)。
Next, a central position W between the rotational position W1 and the rotational position W2 read from the
よって、本実施形態によれば、原点設定を自動で行うため、作業者の違いによる原点位置のバラツキがなくなり、設定完了までの時間も短縮することができる。また、従来のタレット装置から構造について改良を加えることなく制御によってこうした効果を得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, since the origin setting is automatically performed, variations in the origin position caused by different operators are eliminated, and the time required to complete the setting can be shortened. In addition, such an effect can be obtained by control without adding structural improvements to the conventional turret apparatus.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、タレット装置1を例に挙げて説明したが、他のインデックス装置に対しても適応可能である。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above embodiment, the
1…タレット装置 2…旋回割出し用サーボモータ 3…タレットヘッド 5…駆動軸 11-16…ハウジング部材 22-26…ギヤ 31…回転側カービックカップリング片 32…固定側カービックカップリング片 33…ピストン 35…クランプ側加圧室 36…アンクランプ側加圧室 50…制御装置 52…記憶部 55…アブソリュートエンコーダ
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
アブソリュートエンコーダを備えたサーボモータと、
前記割出し回転体に前記サーボモータの回転を伝達する、前記ハウジング内に組み込まれた減速機構と、
複数の歯が環状に並べられた第1および第2カービックカップリング片からなるカービックカップリングを備え、そのクランプおよびアンクランプにより前記割出し回転体の回転と回転制限とを切り替える、前記ハウジング内に組み込まれた回転切換機構と、
前記カービックカップリングのクランプ状態から、前記サーボモータの駆動制御によって、前記第1カービックカップリング片の歯と前記第2カービックカップリング片の溝の中央を一致させ、前記アブソリュートエンコーダから出力される回転位置を原点として設定する自動原点設定処理部を備えた制御装置と、
を有するインデックス装置。 an indexing rotor rotatably assembled so as to be covered by the housing;
a servomotor with an absolute encoder;
a reduction mechanism incorporated in the housing for transmitting the rotation of the servomotor to the indexing rotor;
The housing is provided with a curvic coupling consisting of first and second curvic coupling pieces in which a plurality of teeth are arranged in an annular shape, and the clamping and unclamping of the curvic coupling switch between rotation and rotation limitation of the indexing rotor. a rotation switching mechanism incorporated within;
From the clamped state of the curvic coupling, the tooth of the first curvic coupling piece and the center of the groove of the second curvic coupling piece are aligned by drive control of the servomotor, and output from the absolute encoder. a control device comprising an automatic origin setting processing unit that sets the rotational position to be the origin as the origin;
indexing device with
The automatic origin setting processing unit moves the teeth of the first curvic coupling piece in the groove of the second curvic coupling piece at a very slow confirmation speed different from that during normal operation. An indexing device according to claim 2 or claim 3.
Priority Applications (1)
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