JP3171090U

JP3171090U - Ｃｎｃ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置

Info

Publication number: JP3171090U
Application number: JP2011004508U
Authority: JP
Inventors: 資圓葉
Original assignee: 資圓葉
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2021-08-02

Abstract

【課題】正確に制御することができ、堅固で損壊し難いＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を提供する。【解決手段】ＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置は、磁石モータ又はインダクションモータ１、制御板２及び駆動板３を備え、その一方の端部に収納チャンバ１１が延長設置され、収納チャンバ１１の内部には、制御板２及び駆動板３が固定され、収納チャンバ１１の端部がカバーにより封止される。磁石モータ又はインダクションモータ１は、電源端子に接続された電力供給ライン１３と、ＣＮＣコントローラに接続された信号入出力接続ライン１４と、を有し、磁石モータ又はインダクションモータ１のロータが収納チャンバ１１内の制御板２の側部まで延伸されてその端縁の位置検出磁石１６が制御板２のロータ位置デコーダに相対して固定される。【選択図】図１

Description

本考案は、ＣＮＣ機器の工具機構に取り付けるサーボ位置決め装置に関し、特に、一体化された位置決め装置中に、モータ、駆動板及び制御板が含まれ、モータロータの回転数及び配向角度を正確に制御することにより、工具交換機構により工具の交換作業を正確に行うことができるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置に関する。

一般にコンピュータ数値制御（ＣｏｍｐｕｔｅｒＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ：ＣＮＣ）機器とは、ＮＣプログラムを利用してコンピュータ制御を行う工作機械のことであり、業界ではＣＮＣ機器と呼んでいる。このＣＮＣ機器は、工作機械の各軸方向の間隔を数値により制御することができる。例えば、最もよく利用されるＣＮＣ工具機には、ＣＮＣ旋盤、ＣＮＣフライス盤、マシニングセンタなどの工作機械がある。

ＣＮＣ機器は、異なる工具に連続的に交換し、異なる工作作業工程を行うために、ＣＮＣ加工機器には、ツールマガジン、自動工具交換器などの工具交換機構が配置されている。この工具交換機構中には、複数の各種工具、穿孔ヘッド又は加工ツールを放射線状に配置する回転盤又は刃物台が配置されている。この工具交換機構の主な機能は、回転盤又は刃物台内で複数の工具から、次に使用する工具を選択したり交換してＣＮＣ加工機器に供給することにある。

しかし、工具の交換には、精密なステップ及び指令が必要である。特に、工具機構のモータロータの位置決め制御に対する要求は非常に厳しく、そのロータの回転数と、停止させる配向角度の正確性とは、工具を交換する正確性に影響する。そのため、図７〜図９に示すように、従来技術の工具交換機構のモータ作業方式では、工具機構の外部に、必要なＣＮＣコントローラ以外に、動作コントローラ（コントローラを含む）及びサーボアンプ〔インバータ又はブレーキリレー装置〕（駆動装置を含む）が配置され、工具交換器の運動機構又はモータローラ上にエンコーダ又はブレーキが配置されているため、動作コントローラによりサーボアンプ、インバータ又はブレーキリレー装置へ信号を送信し、運動機構又はモータのローラ上のエンコーダがサーボアンプ、インバータ又はブレーキリレー装置へエンコードをフィードバックし、駆動指令又はブレーキ指令を駆動モータへ送信し、回転又は停止の動作を行う。

上述したように、従来の工具交換器を制御して位置決めを行う方式は、そのサーボアンプ、インバータ又はブレーキリレー装置と、工具交換器のモータ本体又はサーボモータとの間が電源線及び信号線により複雑に接続され、構造がすでに非常に複雑である工具交換機構にとってさらなる負担となり、工具交換機構、電気設計技師、製造スタッフにとっても負担が大きく、人的コスト及び材料コストが多くかかった。

一般のサーボモータのロータ上に設置したエンコーダは、精密光学ガラスを含むため、振動や不用意な接触により損壊する虞があり、一般のインダクションモータにより位置決めを行う場合、インダクションモータの急停止により行わなければならないが、その場合、騒音が発生する以外に、モータ及びブレーキのアセンブリが大きく損耗するため、ＣＮＣ機器の工具交換機位置決め制御装置を小型化し、ラインを連結し、ロータの位置を測定する方式が業者により研究されてきた。

特開平６−１７５７１１号公報

本考案の目的は、従来技術の問題点を解決することができるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、ロータ（１５）を具えた磁石モータ又はインダクションモータ（１）、制御板（２）及び駆動板（３）を備えるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置であって、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）は、一方の端部に収納チャンバ（１１）が延長設置され、前記収納チャンバ（１１）の内部には、前記制御板（２）及び前記駆動板（３）が固定され、前記収納チャンバ（１１）の端部がカバー（１２）により封止され、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）は、電源端子に接続された電力供給ライン（１３）と、ＣＮＣコントローラに接続された信号入出力接続ライン（１４）と、を有し、ロータ（１５）が前記収納チャンバ（１１）の側部まで延伸され、前記ロータ（１５）の端縁に位置検出磁石（１６）が固定されて、
前記制御板（２）が前記収納チャンバ（１１）内で該ロータ（１５）に相対して配置され、前記ロータ（１５）の前記位置検出磁石（１６）に対応した箇所に、ロータ位置デコーダ（２１）が設けられ、
前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記信号入出力接続ライン（１４）の他方の端子が、前記制御板（２）と電気的に接続され、前記制御板（２）上に制御回路が設けられ、前記駆動板（３）は、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記収納チャンバ（１１）内に固定され、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記電力供給ライン（１３）の他方の端子が前記駆動板（３）の出力電源と電気的に接続され、前記駆動板（３）上には、制御回路及び駆動回路が設けられ、前記駆動板（３）の出力端子が前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の駆動コイル（１７）と接続され、駆動電流が供給されて前記ロータ（１５）が回転されることを特徴とするＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置が提供される。

また、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）は、従来のモータに相当し、前記制御板（２）は、従来の動作コントローラに相当し、前記駆動板（３）は、従来のサーボアンプに相当するものであることが好ましい。

また、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記ロータ（１５）を制御して回転させたり停止させたりする際、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記電力供給ライン（１３）により、前記制御板（２）に電源を供給し、前記制御板（２）が前記ＣＮＣコントローラの指令に基づき、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記駆動コイル（１７）へ電源を供給し、前記ロータ（１５）を回転させる。

また、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記ロータ（１５）の回転行程、回転数、配向角度を制御し、前記ＣＮＣコントローラのプログラムによる指令と、前記ロータ位置デコーダ（２１）の前記位置検出磁石（１６）の結果とを前記ＣＮＣコントローラへフィードバックし、論理演算により得られた指令を実行する。

本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を示す分解斜視図である。本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を示す断面図である。本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を示す正面図と、ライン連結を示す模式図である。本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置の制御板を示す側面図である。本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置の制御板を示す背面図である。本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置を示すブロック図である。従来のサーバの構造及び原理を示すブロック図である。従来のインバータの構造及び原理を示すブロック図である。従来のブレーキの構造及び原理を示すブロック図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、ＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置は、磁石モータ又はインダクションモータ１の端部に、収納チャンバ１１が延長設置され、その内部に制御板２及び駆動板３が固定されている。収納チャンバ１１の他方の端部は、カバー１２により封止されている。

磁石モータ又はインダクションモータ１上には、電力供給ライン１３及び信号入出力接続ライン１４が配置され、ロータ１５が、上記の収納チャンバ１１の側部まで延伸され、ロータ１５の端縁上には位置検出磁石１６が固定されている。

図３及び図５を参照する。図３及び図５に示すように、制御板２は、磁石モータ又はインダクションモータ１のロータ１５の端部に隣接して固定され、磁石モータ又はインダクションモータ１の信号入出力接続ライン１４は、一方の端部がＣＮＣコントローラと電気的に接続され、他方の端部が制御板２と電気的に接続されている。制御板２上には、制御回路が設けられ、ロータ１５に対応した位置検出磁石１６の箇所には、ロータ位置デコーダ２１が設けられている。

磁石モータ又はインダクションモータ１の電力供給ライン１３は、制御板２の入力電源と電気的に接続されている。制御板２上には、制御回路及び駆動回路が設けられ、制御板２の出力端が磁石モータ又はインダクションモータ１の駆動コイル１７に接続され、その出力された駆動電流によりロータ１５を回転させる。

本考案の一実施形態によるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置は、従来のモータと等価である磁石モータ又はインダクションモータ１と、従来の動作コントローラと等価である前記制御板２と、従来のサーボアンプと等価である駆動板３と、を備えることを特徴とする。

本実施形態により実際に、磁石モータ又はインダクションモータ１のロータ１５の回転又は停止を制御するときは、磁石モータ又はインダクションモータ１の電力供給ライン１３から制御板２に電源を供給する。制御板２は、ＣＮＣコントローラの指令に基づき、磁石モータ又はインダクションモータ１の駆動コイル１７へ電源を出力し、ロータ１５を回転させる。

本実施形態を実際に使用する際、磁石モータ又はインダクションモータ１のロータ１５の回転行程、回転数及び配向角度を制御し、ＣＮＣコントローラのプログラム設定の指令と、ロータ位置デコーダ２１の位置検出磁石１６の検出結果とをＣＮＣコントローラへフィードバックし、論理演算により得られた指令を実行する。

図６を参照する。図６に示すように、本考案の技術特徴は、従来技術の動作コントローラと等価である制御板と、従来技術のサーボアンプと等価である駆動板とを工具交換機構のモータ内に設置し、モータロータの端縁に位置検知磁石を設け、互いに隣接して設置した制御板の対応した箇所に、ロータ位置エンコーダ（検出集積回路）を設けてロータ位置エンコーダ（検出集積回路）により信号をフィードバックし、モータロータの回転数及び配向角度を正確に制御する。

本考案の位置決め方式においては、位置検知磁石及びロータ位置エンコーダにより、正確な上に堅固で損壊し難く、モータの速度及びトルクを調整することにより位置決め機能を得ることができる。そのため、本考案は、急停止時に騒音が発生したりモータが損壊したりする虞がない。

本考案において、モータを駆動させる交流電流の入力端は、駆動板に接続され、制御板がＣＮＣコントローラ、信号変換板及び通信機器により、データが入力・設定されるとともに、制御板のロータ位置エンコーダが信号をフィードバックすることにより、モータロータの行程、回転数及び配向角度を正確に制御し、ＣＮＣ機器の工具交換機構を正確に駆動させ、回転盤から所定の工具を選択して交換することができる。図６と図７〜図９との原理ブロック図を比べると、本考案と従来の汎用装置との違いは明らかである。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１磁石モータ又はインダクションモータ
２制御板
３駆動板
１１収納チャンバ
１２カバー
１３電力供給ライン
１４信号入出力接続ライン
１５ロータ
１６位置検出磁石
１７駆動コイル
２１ロータ位置デコーダ

Claims

ロータ（１５）を具えた磁石モータ又はインダクションモータ（１）、制御板（２）及び駆動板（３）を備えるＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置であって、
前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）は、一方の端部に収納チャンバ（１１）が延長設置され、前記収納チャンバ（１１）の内部に前記制御板（２）及び前記駆動板（３）が固定され、前記収納チャンバ（１１）の他端部はカバー（１２）により封止され、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）には、電源端子に接続された電力供給ライン（１３）と、ＣＮＣコントローラに接続された信号入出力接続ライン（１４）とが接続されると共にそのロータ（１５）が前記収納チャンバ（１１）内の前記制御板（２）の側部まで延伸されて、その端縁に位置検出磁石（１６）が固定され、
前記制御板（２）には、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記収納チャンバ（１１）内で前記ロータ（１５）が隣接して配置され、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記信号入出力接続ライン（１４）の他方の端子が、前記制御板（２）と電気的に接続され、前記制御板（２）上に制御回路が設けられると共に前記ロータ（１５）の前記位置検出磁石（１６）に対応した箇所に、ロータ位置デコーダ（２１）が設けられ、
前記駆動板（３）は、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記収納チャンバ（１１）内に固定され、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記電力供給ライン（１３）の他方の端子が前記駆動板（３）の出力電源と電気的に接続され、前記駆動板（３）上には、制御回路及び駆動回路が設けられ、前記駆動板（３）の出力端子が前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の駆動コイル（１７）と接続され、駆動電流が供給されて前記ロータ（１５）が回転されることを特徴とするＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置。
前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）は、従来のモータに相当し、
前記制御板（２）は、従来の動作コントローラに相当し、
前記駆動板（３）は、従来のサーボアンプに相当するものであることを特徴とする請求項１に記載のＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置。
前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記ロータ（１５）を制御して回転させたり停止させたりする際、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記電力供給ライン（１３）により、前記制御板（２）に電源を供給し、該制御板（２）が前記ＣＮＣコントローラの指令に基づき、前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記駆動コイル（１７）へ電源を供給して前記ロータ（１５）を回転させることを特徴とする請求項１に記載のＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置。
前記磁石モータ又はインダクションモータ（１）の前記ロータ（１５）の回転行程、回転数、配向角度の制御は、前記ＣＮＣコントローラのプログラムによる指令と、前記ロータ位置デコーダ（２１）の前記位置検出磁石（１６）の検知結果とを前記ＣＮＣコントローラへフィードバックし、論理演算により得られた指令を実行することにより行うことを特徴とする請求項１に記載のＣＮＣ機器の工具交換機構用のサーボ位置決め装置。