JP2739287B2 - 棒材供給装置用追従制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒材送り部材の移動を
旋盤の移動に追従させるように制御できる棒材供給装置
用追従制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】予め設定された製品加工プログラムに基
づいて棒材の先端部分に切削加工を施すＮＣ旋盤等の自
動旋盤が広く実用に供されている。この種の旋盤は、一
般に、棒材を高速回転させるスピンドルを備えた移動型
又は固定型の主軸と、その棒材に切削加工を施す加工工
具（バイト）とを備えており、棒材の先端部を製品形状
に切削し、その先端部から製品を突切る。また、比較的
長尺の棒材を旋盤側に自動的に供給するように構成され
た棒材供給装置が知られている。かかる棒材供給装置
は、棒材を旋盤等に給送する棒材送り部材（通常、送り
矢と呼ばれる）と、駆動モータ及びチェーン等からなる
送り部材駆動装置とを備えている。かかる棒材送り部材
は、駆動装置によって前進方向に駆動力を与えられ、旋
盤の製品加工工程に応じて棒材を所定の移動設定量づつ
旋盤の主軸に送り出される。このような棒材送り部材
は、主軸移動型旋盤による切削加工中、旋盤の主軸の前
進後退の動きに追従して移動される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の主軸移動型ＮＣ
旋盤では、加工時の主軸移動速度が高速化する傾向があ
り、従来の棒材供給装置では、旋盤の主軸の移動に棒材
送り部材の駆動装置が迅速に追従できずに、棒材送り部
材の遅れ移動が生じることがあった。このような棒材送
り部材の遅れ移動は、棒材送り部材と棒材との相対変位
を生じさせ、棒材が棒材送り部材から外れたり、主軸の
後退の際に棒材送り部材に過剰な負荷がかかる等の問題
をもたらすので、未然に回避する必要がある。本発明
は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的
とするところは旋盤の主軸の移動に対する棒材送り部材
側の遅れ移動を検知して、旋盤に対して棒材送り部材を
円滑に追従させるように制御することのできる棒材供給
装置用追従制御装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、加工すべき棒材を給送軸線方向に沿って
旋盤に供給する棒材送り部材を、給送軸線方向に変位可
能に支持する弾性部材を有する支持部材と、支持部材を
給送軸線方向に移動させる駆動手段と、前記旋盤の主軸
の移動に対する支持部材の遅れ移動を、前記棒材送り部
材と支持部材との相対変位によって検知する遅れ移動検
知手段と、遅れ移動検知手段から出力される遅れ移動検
知信号に応じて、前記支持部材の移動を旋盤の主軸の移
動に追従させるように、前記駆動手段を制御する制御手
段と、を有するように構成されている。本発明は又、駆
動手段がサーボモータを有するのが好ましい。

【０００５】

【作 用】本発明によれば、旋盤の主軸の移動に対して
棒材送り部材を支持する支持部材が追従できない場合、
遅れ移動検知手段によりその遅れ移動を検知し、支持部
材の移動を旋盤の主軸の移動に追従させるように、駆動
手段を制御することができる。実際の追従動作までの間
に生じる棒材送り部材の相対変位量は、支持部材の弾性
部材によって吸収又は補償される。支持部材は、主軸へ
の追従が達成されると、弾性部材の付勢力により元の位
置に戻り、棒材送り部材を通常の位置で支持する。前記
駆動手段にサーボモータを用いた場合には、応答性の優
れた負荷の少ない制御が可能になり、また、後退時の高
トルク制御により、材料交換に必要な他の動作も１個の
サーボモータのみで行うことが可能である。

【０００６】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の好まし
い実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の全
体構成を示す概略側面図である。棒材供給装置１は、棒
材供給装置１の前方に配置されたＮＣ主軸移動型旋盤
（図示せず）に隣接して配置される。棒材供給装置１の
棒材給送軸線Ｘ−Ｘは、自動旋盤の加工軸線と一致し、
棒材供給装置１は、軸線Ｘ−Ｘ上において自動旋盤と整
列している。棒材供給装置１は、図１に示すように、軸
線Ｘ−Ｘに沿って新材（図示せず）を自動旋盤に給送す
るための棒材送り部材２と、棒材送り部材２に駆動力を
伝達させる無端チェーン３とを有する。棒材送り部材２
は、図示しない本体フレーム上に固定されたガイドレー
ルによって、軸線Ｘ−Ｘに沿って給送方向に往復動可能
に案内される。棒材送り部材２の後端部には押子４が設
けられている。押子４の下方には突出部４ａが形成され
ている。無端チェーン３の一部には棒材送り部材２の押
子４を軸線方向Ｘ−Ｘに変位可能に支持する中空の支持
部材５が取り付けられている。支持部材５の前側及び後
側の内壁には一対のバネ受け６が取り付けられている。
そして、押子４の突出部４ａと各バネ受け６との間は、
押子４の突出部４ａが両バネ受け６の中心に位置決めさ
れるように、２つの長さの等しい圧縮コイルバネ７によ
って連結されている。後述するように、この圧縮コイル
バネ７は、棒材送り部材２を軸線Ｘ−Ｘ方向に変位可能
に支持することにより、自動旋盤の主軸の移動に対する
支持部材５の移動の遅れを吸収又は補償するのに役立
つ。棒材送り部材２の先端部には、新材の後端部を回転
可能に受け入れるフィンガーチャック８を備えている。

【０００７】支持部材５の上部には、当接部５ａが形成
されている。この当接部５ａは、材料交換工程に必要な
各動作系の装置（本実施例では、新材取出装置２０，残
材排出装置２１，振れ止め装置２２からなる）の一部に
当接して、各装置２０，２１，２２を機械的に作動させ
るものである。例えば、棒材送り部材２の後退により当
接部５ａは新材取出装置２０に設けられた移動体２０ａ
に当接し、後方に押圧して移動体２０ａを後退させる。
当接部５ａは所定の移動量だけ後退すると、スプリング
（図示せず）の圧縮力等により引込位置まで付勢され
る。この移動体２０ａは、材料棚にストックされている
新材を給送軸線方向Ｘ−Ｘに送り込むための揺動装置
（図示せず）に連結され、前述した移動体２０ａの動き
に応じて、揺動装置が作動して、新材の補給が行われる
ように構成されている。無端チェーン３は、本体フレー
ムの前端部及び後端部に回転可能に支持された第１スプ
ロケット９ａ及び第２スプロケット９ｂに巻き掛けられ
ている。無端チェーン３は又、電磁クラッチ（図示せ
ず）等を介して駆動手段としてのサーボモータ１０の出
力軸に連結されている。前述した支持部材５には、遅れ
移動検知手段としてのリニアスケール装置１１が設けら
れている。このリニアスケール装置１１は、押子４の下
方に形成された突出部４ａと支持部材との相対変位によ
る軸線方向Ｘ−Ｘ方向の変位量を計測することにより、
旋盤の主軸の移動に対する支持部材５の遅れ移動を検知
する。リニアスケール装置１１から出力される遅れ移動
検知信号は、棒材供給装置に内蔵されたプログラムコン
トローラ１２に入力される。

【０００８】また、第１スプロケット９ａには棒材送り
部材２の移動量をパルス列に変換するエンコーダ１３が
連結されている。エンコーダ１３から出力されるパルス
信号は、プログラムコントローラ１２に入力される。プ
ログラムコントローラ１２は、各動作系の装置２０，２
１，２２にそれぞれ連結されており、それらの装置の動
作を制御している。また、各装置２０，２１，２２に
は、作業工程の開始・終了を検知するリミットスイッチ
（図示せず）が設けられており、作業工程の開始又は終
了に関する信号がプログラムコントローラ１２に入力さ
れる。プログラムコントローラ１２は又、支持部材５の
移動速度を制御するためにサーボモータ１０の電流を制
御する電流制御信号及びサーボモータ１０のトルクを制
御するパルス信号（「０」リセット，「１」パルス圧
力）を出力する。電流制御信号及びパルス信号は、サー
ボアンプ等のサーボ制御装置１４に入力され、サーボ制
御装置１４に接続されたサーボモータ１０はこれらの信
号によって速度及びトルクが制御される。サーボモータ
１０にはエンコーダ１５が接続され、サーボモータ１０
の駆動速度等の検知値がサーボ制御装置１４やプログラ
ムコントローラ１２にフィードバックされる。

【０００９】次に、上記棒材供給装置１の追従制御につ
いて説明する。主軸移動型旋盤による切削加工中では、
棒材送り部材２は、旋盤の主軸の前進後退の動きに追従
して移動される。棒材送り部材２を支持する支持部材５
が、旋盤の主軸の前進後退の動きに追従できずに遅れ移
動が生じたときは、リニアスケール装置１１によって遅
れ移動量（相対変位量）を検知し、その遅れ移動検知信
号が、プログラムコントローラ１２に入力される。次い
で、プログラムコントローラ１２は、各動作系の装置２
０，２１，２２を制御するとともに、遅れ移動量と棒材
送り部材２の移動量を演算して、サーボ制御装置１４に
電流制御信号とパルス制御信号を出力し、サーボ制御装
置１４によってサーボモータ１０の速度制御及びトルク
制御を行う。例えば、旋盤の主軸が前進している場合に
は、棒材送り部材２を主軸に追従させるために、サーボ
モータ１０に全速時のトルクの２０％程度の前進方向の
トルクをかける。逆に、主軸が後退している場合には、
サーボモータのトルクを零にするか又は後退方向のトル
クをかける。プログラムコントローラ１２には演算等に
要する失意時間（ロスタイム）があるため、リニアスケ
ール装置１１によって棒材送り部材２の移動を検知して
も実際の追従動作までには、最大で０．２秒程度の遅れ
がある。この時間の遅れの間に棒材送り部材２が移動す
る量は、支持部材５に設けられた圧縮コイルバネ７によ
って吸収又は補償される。支持部材５は、主軸への追従
が達成されると、圧縮コイルバネ７の付勢力により元の
位置に戻り、棒材送り部材２を通常の位置で支持する。

【００１０】図２は、公知のＮＣ装置を利用して追従制
御を行う棒材供給装置の概略側面図である。図２に示す
装置では、リニアスケール装置１１及びエンコーダ１３
からの信号は、公知のＮＣ装置のメインＣＰＵ（主中央
処理装置）３０に入力される。ＮＣ装置のメインＣＰＵ
３０は、サーボ制御装置１４に接続され、前述した速度
制御及びトルク制御が行われる。メインＣＰＵ３０は
又、ＮＣ装置に内蔵されているプログラマブルマシンコ
ントローラ３１を介して各動作系の装置２０，２１，２
２を制御するとともに、ＮＣ旋盤３２側に接続されてい
る。ＮＣ旋盤３２とＮＣ装置のメインＣＰＵ３０との間
には、各種の信号の授受を行い動作情報の読み書きをす
るインターフェースとしての結合ユニット３３が結合さ
れている。図２に示す装置の場合も、ＮＣ旋盤３２との
信号の授受に伴う失意時間（ロスタイム）があるため、
リニアスケール装置１１から支持部材５の遅れ移動を検
知しても実際の動作までには、最大で０．２秒程度の遅
れがある。この時間の遅れの間に棒材送り部材２が移動
する量は、支持部材５の圧縮コイルバネ７で吸収又は補
償される。

【００１１】図３は、ＮＣ旋盤側のＮＣ装置内の主軸を
利用して追従制御を行う棒材供給装置の概略側面図であ
る。図３に示す装置では、棒材供給装置１に内蔵されて
いるプログラムコントローラ４０が、ＮＣ旋盤４１に備
えられた複数の軸から未使用の主軸（図示せず）に接続
される。そして、ＮＣ旋盤４１の一軸を制御するＣＰＵ
に格納されているプログラムを変更して、使用している
主軸に対応させて棒材供給装置１のサーボモータ１０を
速度制御及びトルク制御する。図３に示す装置の場合、
ＮＣ旋盤４１に直接接続されているので、前述した動作
遅れは生じないが、マイクロメートル単位の累積誤差に
ＮＣ装置が過剰に動作するため、支持部材５の圧縮コイ
ルばね７によって吸収する。なお、棒材供給装置１にサ
ーボモータ１０とは別個のモータを用い、このモータを
クラッチによって連結・切離しをして、材料交換の時の
補助動作を棒材供給装置側で制御してもよい。本発明は
ＮＣ自動旋盤だけでなく、一般の旋盤に対する自動棒材
供給装置のみ使用できるが、特に、主軸移動型の旋盤に
使用するときに効果がある。

【００１２】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内
であれば、種々の変更が可能である。例えば、棒材送り
部材２を支持する支持部材５の形状，取付位置等は、実
施例のものに限定されず、種々の目的に合わせて設計変
更できる。また、棒材送り部材２の遅れ移動を光センサ
を用いて検知してもよい。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、旋盤の主軸の移動に対
して支持部材の追従が遅れると、遅れ移動検知手段によ
りその遅れ移動を検知し、棒材送り部材を支持する支持
部材の移動を旋盤の主軸の移動に追従させるように、駆
動手段を制御することができる。実際の追従動作までの
間に生じる棒材送り部材の相対変位量は、支持部材の弾
性部材によって吸収又は補償される。従って、旋盤の主
軸の高速移動によって棒材送り部材から棒材が外れた
り、主軸の後退の際に棒材送り部材に過剰な負荷がかか
るのを防止することができる。駆動手段にサーボモータ
を用いた場合には、応答性の優れた負荷の少ない制御が
可能になり、また、後退時の高トルク制御により、材料
交換に必要な他の動作も１個のサーボモータのみで行う
ことが可能である。従って、従来、数個のモータで行っ
ていた材料交換等の動作を１個のサーボモータにより制
御でき、使用電力の低減と、機構全体の簡素化を達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】棒材供給装置に内蔵されているプログラムコン
トローラを用いて旋盤への追従制御を行う棒材供給装置
の概略側面図である。

【図２】公知のＮＣ装置を利用して旋盤への追従制御を
行う棒材供給装置の概略側面図である。

【図３】ＮＣ旋盤側のＮＣ装置内の一軸を利用して旋盤
への追従制御を行う棒材供給装置の概略側面図である。

【符号の説明】

Ｘ−Ｘ…棒材給送軸線 １…棒材供給装置 ２…棒材送り部材 ３…無端チェーン ４…押子 ５…支持部材 ６…ばね受け ７…圧縮コイルバネ（弾性部材） ８…フィンガーチャック ９ａ…第１スプロケット ９ｂ…第２スプロケット １０…サーボモータ（駆動手段） １１…リニアスケール装置（遅れ移動検知手段） １２…プログラムコントローラ １３…エンコーダ １４…サーボ制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工すべき棒材を給送軸線方向に沿って旋
   盤に供給する棒材送り部材を、給送軸線方向に変位可能
   に支持する弾性部材を有する支持部材と、 支持部材を給送軸線方向に移動させる駆動手段と、 前記旋盤の主軸の移動に対する支持部材の遅れ移動を、
   前記棒材送り部材と支持部材との相対変位によって検知
   する遅れ移動検知手段と、 遅れ移動検知手段から出力される遅れ移動検知信号に応
   じて、前記支持部材の移動を旋盤の主軸の移動に追従さ
   せるように、前記駆動手段を制御する制御手段と、を有
   することを特徴とする棒材供給装置用追従制御装置。
2. 【請求項２】前記駆動手段は、サーボモータを有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の棒材供給装置用追従制
   御装置。