JP3748962B2

JP3748962B2 - Ｎｃ自動旋盤のコレットチャック調整方法及び調整装置

Info

Publication number: JP3748962B2
Application number: JP31421296A
Authority: JP
Inventors: 昭秀金谷; 暁秋元; 俊雄石村
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10138021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整方法及び調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
棒材加工用のＮＣ自動旋盤は、主軸と、該主軸に嵌挿された中空軸及びチャックスリーブと、該チャックスリーブに嵌挿された棒材把持用のコレットチャックと、前記中空軸の後方側の主軸部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダーと、該フィンガーホルダーに揺動自在に保持された複数個のフィンガーと、前記フィンガーホルダーの前方側の主軸部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビンと、主軸に螺合されフィンガーホルダーの位置を調整することによってコレットチャックのチャック力を調整する調整ナットとを有し、ボビンをフィンガーと主軸の外径との間に挿入し、フィンガーが押し開かれて揺動することによって中空軸を介してチャックスリーブが軸方向に移動して、コレットチャックを開閉する。
【０００３】
かかるＮＣ自動旋盤におけるコレットチャックの調整は、棒材が滑らずかつ開いたときに棒材と適切な隙間を持つために必須の工程である。従来のコレットチャックの調整方法は、次のようにして行なっている。まず、主軸の中に棒材を通す。そして、工具を用いて手動で調整ナットを緩め、ボビンを移動させてフィンガーに乗り上げさせてコレットチャックを閉じる。そこから調整ナットを締め、更にボビンを前記と逆方向に移動させてコレットチャックを開いて一定量調整ナットを締め付けることにより、所定のチャック力を得ていた。また確認方法としては、手動でボビンにフィンガーを乗り上げさせるときに感じる力により感覚的に判断していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、工具を用いて手動で調整ナットを回し、更に作業者の感覚で一定量回すという作業のため、手間が掛かると同時に作業者の違いによる調整のバラツキがあるという問題があった。また確認方法も感覚によるため熟練度を必要とする。かかる問題を解決したものとして、例えば特開平７−３２８８１９号公報が挙げられる。この方法は、ボビンを所定の圧力で軸方向に押圧するサーボ制御されたアクチュエータで駆動し、ボビンの軸方向の押圧力を制御する。これにより、フィンガーとボビンのテーパ部との係止位置を制御し、コレットチャックのチャック力を任意に制御する。しかし、この方法は、ボビンの移動量を制御することによりチャック力を調整するものであり、調整ナットの調整については何ら開示されていない。即ち、調整ナットは予め所定の位置に調整されているという前提に立っている。
【０００５】
本発明の課題は、作業者による調整ナットによる調整のバラツキがなく、迅速に常に適正なチャック力になる自動旋盤のコレットチャック調整方法及び調整装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のコレットチャック調整方法は、主軸と、該主軸に嵌挿された中空軸及びチャックスリーブと、該チャックスリーブに嵌挿された棒材把持用のコレットチャックと、前記中空軸の後方側の主軸部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダーと、該フィンガーホルダーに揺動自在に保持された複数個のフィンガーと、前記フィンガーホルダーの前方側の主軸部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビンと、主軸に螺合されフィンガーホルダーの位置を調整することによってコレットチャックのチャック力を調整する調整ナットと、ボビンを主軸軸方向に摺動させるサーボ制御されるチャック開閉用アクチュエータとを有し、ボビンをフィンガーと主軸の外径との間に挿入し、フィンガーが押し開かれて揺動することによって中空軸を介してチャックスリーブが軸方向に移動して、コレットチャックを開閉するＮＣ自動旋盤において、前記調整ナットの回転を固定して前記主軸を一定量回転させることにより前記調整ナットが摺動してチャック力を調整し、前記チャック開閉用アクチュエータによりチャックを開閉させて該チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを測定し、該出力トルクが所定の値に達するまで前記主軸の回転によるチャック力の調整を行い、前記出力トルクが所定のトルクに達したことを検出した時に前記調整ナットの回転の固定を解除し、前記コレットチャックの調整を終了することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明のコレットチャック調整装置は、主軸と、該主軸に嵌挿された中空軸及びチャックスリーブと、該チャックスリーブに嵌挿された棒材把持用のコレットチャックと、前記中空軸の後方側の主軸部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダーと、該フィンガーホルダーに揺動自在に保持された複数個のフィンガーと、前記フィンガーホルダーの前方側の主軸部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビンと、主軸に螺合されフィンガーホルダーの位置を調整することによってコレットチャックのチャック力を調整する調整ナットと、ボビンを主軸軸方向に摺動させるサーボ制御されるチャック開閉用アクチュエータとを有し、ボビンをフィンガーと主軸の外径との間に挿入し、フィンガーが押し開かれて揺動することによって中空軸を介してチャックスリーブが軸方向に移動して、コレットチャックを開閉するＮＣ自動旋盤において、前記調整ナットの回転を固定させるように主軸台に着脱自在に取付けられる調整ナット固定治具と、前記チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを測定するトルク測定手段と、予め設定されたトルクを記憶する設定トルク記憶手段と、前記調整ナット固定治具で前記調整ナットの回転を固定させた状態で、前記主軸を一定量回転させることにより前記調整ナットを摺動させチャック力を調整し、前記チャック開閉用アクチュエータによりチャックを開閉させて該チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを前記トルク測定手段により測定し、該トルクが前記設定トルク記憶手段に設定されたトルクに達したことを判定しチャック力の調整を終了させる判定手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明のコレットチャック調整装置は、上記コレットチャック調整装置において、前記調整ナットの外周には、係合溝が形成され、前記主軸台には、前記調整ナットの両側に対応した部分に載置部が形成され、この載置部の少なくとも一方に位置決め穴が形成され、前記調整ナット固定治具は、前記載置部に載置される載置板と、前記係合溝に挿入可能に載置板に固定された係合ピンと、前記位置決め穴に挿入可能に載置板に固定された位置決めピンとからなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３に示すように、本発明の対象とするＮＣ自動旋盤は、主軸２と、該主軸２に嵌挿された中空軸１５及びチャックスリーブ１６と、該チャックスリーブ１６に嵌挿された棒材１把持用のコレットチャック１７と、前記中空軸１５の後方側の主軸２部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダー２５と、該フィンガーホルダー２５に揺動自在に保持された複数個のフィンガー２７と、前記フィンガーホルダー２５の前方側の主軸２部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビン３０と、主軸２に螺合されフィンガーホルダー２５の位置を調整することによってコレットチャック１７のチャック力を調整する調整ナット２８と、ボビン３０を主軸軸方向に摺動させるサーボ制御されるチャック開閉用のサーボモータ４９とを有する。そして、ボビン３０をフィンガー２７と主軸２の外径との間に挿入し、フィンガー２７が押し開かれて揺動することによって中空軸１５を介してチャックスリーブ１６が軸方向に移動して、コレットチャック１７を開閉する。
【００１０】
またコレットチャック調整装置として、図１、図２、図３及び図５に示すように、前記調整ナット２８の回転を固定させるように主軸台５に着脱自在に取付けられる調整ナット固定治具５５と、前記チャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクを測定するトルク測定手段６０と、予め設定されたトルクを記憶する設定トルク記憶手段６２と、前記調整ナット固定治具５５で前記調整ナット２８の回転を固定させた状態で、前記主軸２を一定量回転させることにより前記調整ナット２８を摺動させチャック力を調整し、前記チャック開閉用のサーボモータ４９によりチャックを開閉させて該チャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクを前記トルク測定手段６０により測定し、該トルクが前記設定トルク記憶手段６２に設定されたトルクに達したことを判定しチャック力の調整を終了させる判定手段６３とを有する。
【００１１】
そこで、調整ナット２８の回転を固定して主軸２を一定量回転させることにより調整ナット２８が摺動してチャック力を調整し、チャック開閉用のサーボモータ４９によりチャックを開閉させて該チャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクを測定し、該出力トルクが所定の値に達するまで主軸２の回転によるチャック力の調整を行い、前記出力トルクが所定のトルクに達したことを検出した時に調整ナット２８の回転の固定を解除し、コレットチャック１７の調整を終了する。
【００１２】
前記調整ナット２８を固定するために、図１乃至図３に示すように、調整ナット２８の外周には、係合溝２８ａが形成され、主軸台５には、調整ナット２８の両側に対応した部分に載置部５ａ、５ｂが形成され、載置部５ａに位置決め穴５ｃが形成されている。調整ナット固定治具５５は、前記載置部５ａ、５ｂに載置される載置板５６と、前記係合溝２８ａに挿入可能に載置板５６に固定された係合ピン５７と、前記位置決め穴５ｃに挿入可能に載置板５６に固定された位置決めピン５８とからなる。また載置部５ａ、５ｂは、係合ピン５７及び位置決めピン５８を横にした状態で調整ナット固定治具５５を載置できるように形成されている。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施例を図１乃至図６により説明する。図１に示すように、棒材１を貫通するために中空に形成された主軸２は、軸受３、４を介して主軸台５に固定された軸受ホルダ６、７に回転自在に支承されている。主軸台５の軸受３、４間の部分には、主軸２を回転させるためのビルトイン型の主軸用サーボモータ８が固定され、主軸用サーボモータ８の回転部分は主軸２に固定されている。
【００１４】
主軸２の内部には、後方側から前端側にわたって中空軸１５とチャックスリーブ１６が主軸２と共に回転可能で、かつ主軸中心線方向に摺動可能に嵌挿されている。チャックスリーブ１６の前端部の内部には、棒材１を把持するコレットチャック１７が前端部のテーパ部及び後端部のストレート部によって嵌挿されており、コレットチャック１７はチャックスリーブ１６内に装着された圧縮コイルばね１８で前方方向に付勢されている。また主軸２の最先端にはコレットチャック１７の前端部を受けるキャップナット１９が螺着されている。
【００１５】
前記中空軸１５の後方の主軸２の外径部には、フィンガーホルダー２５が装着されており、フィンガーホルダー２５には２個の支軸２６が回転自在に支承されており、支軸２６にはフィンガー２７が固定されている。ここで、フィンガー２７は、内側部の前端部に中空軸１５の後端部を押圧する押圧部２７ａを有し、外側部の前端部にフィンガー２７を回動させる作動部２７ｂを有している。フィンガーホルダー２５の後端部の主軸２の外径部には、調整ナット２８が螺合されており、この調整ナット２８によってフィンガーホルダー２５の位置、即ちフィンガー２７の位置を調整するようになっている。
【００１６】
フィンガー２７の前方の主軸２の外径部には、ボビン３０が主軸２に対して回転及び摺動自在に嵌挿されており、ボビン３０の内輪３１は前記フィンガー２７の方向に伸び、後端部にはフィンガー２７の作動部２７ｂに作用するテーパ部３１ａが形成されている。ボビン３０の外輪３２の外周には溝３２ａが形成されており、溝３２ａにはチャック開閉レバー３３の一端部に固定されたピン３４が嵌挿されている。
【００１７】
図２はチャック開閉レバー３３の駆動機構を示す。チャック開閉レバー３３は、主軸台５に支軸４０を介して回転自在に支承されており、チャック開閉レバー３３の他端にはピン４１が固定されている。主軸台５にはハウジング４２が固定され、ハウジング４２の一端側には軸受ホルダ４３、４４が固定されている。軸受ホルダ４３、４４には、軸受４５、４６を介してボールネジ４７が回転自在に支承されており、ボールネジ４７のネジ部には軸方向にのみ移動可能で回転不能な雌ネジ部材４８が螺合されている。前記ハウジング４２の他端側にはサーボ制御されるサーボモータ４９が固定されており、サーボモータ４９の出力軸と前記ボールネジ４７とはカップリング５０で結合されている。そして、ピン４１は雌ネジ部材４８の外周に係合させられている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、調整ナット２８の外周には、係合溝２８ａが形成されている。調整ナット２８の両側に対応した主軸台５の上面には、調整ナット固定治具５５を載置する載置部５ａ、５ｂが形成されており、載置部５ａには位置決め穴５ｃが形成されている。調整ナット固定治具５５は、主軸台５の載置部５ａ、５ｂに載置される長さの載置板５６を有し、載置板５６には、調整ナット２８の係合溝２８ａに挿入される係合ピン５７と、主軸台５の位置決め穴５ｃに挿入される位置決めピン５８とが固定されている。ここで、載置部５ａの幅は位置決めピン５８の長さより若干大きく形成され、載置部５ｂの幅は載置板５６を横にした場合の載置板５６の長さより若干大きく形成されている。
【００１９】
図５はコレットチャック１７の開閉指令制御装置を示す。開閉指令制御装置は、サーボモータ４９のトルクを測定するトルク測定手段６０と、サーボモータ４９のトルクを所定のトルクに予め設定するために手動入力されるトルク設定手段６１と、トルク設定手段６１によって設定されたトルクを記憶する設定トルク記憶手段６２と、トルク測定手段６０の測定結果がトルク記憶手段６２に記憶されたトルクに達したか否かを判定する判定手段６３と、主軸用サーボモータ８のトルクを測定するトルク測定手段６４と、所定トルク記憶手段６５と、トルク測定手段６４の測定結果が所定トルク記憶手段６５に記憶されたトルクに達したか否かを判定する判定手段６６と、サーボモータ４９及び主軸用サーボモータ８を制御する制御装置６７とを有する。
【００２０】
次にコレットチャック１７の調整方法を図６を参照しながら説明する。主軸２の中に棒材１を通す。そして、図１に示す後方部のカバー３５を取り外し、図１乃至図３に示すように、調整ナット固定治具５５の係合ピン５７及び位置決めピン５８をそれぞれ調整ナット２８の係合溝２８ａ及び主軸台５の位置決め穴５ｃに挿入して主軸台５の載置部５ａ、５ｂに載置板５６を載置する。これにより、調整ナット２８は回転しないように固定される。即ち、調整ナット２８は調整ナット固定治具５５の係合ピン５７で回転が規制されているので、主軸用サーボモータ８を駆動すると、主軸２の回転方向に従って調整ナット２８は前後動する。
【００２１】
そこで、コレットチャック調整用のスタートボタンを押す。これにより、制御装置６７に予めプログラムされた制御手順により、図６に示すフローチャートに従ってコレットチャック１７のチャック力が調整される。まず、調整ナット２８を緩める方向に主軸用サーボモータ８が一定量駆動７０する。次にコレットチャック１７を閉じるようにチャック開閉用のサーボモータ４９が駆動７１する。その後、調整ナット２８を締める方向に主軸用サーボモータ８が駆動７２する。主軸用サーボモータ８の出力トルクはトルク測定手段６４で測定され、所定トルクになると主軸用サーボモータ８が停止７３する。次にコレットチャック１７を開、閉、開させるようにチャック開閉用のサーボモータ４９が往復駆動７４する。この時の最大チャック力、即ちコレットチャック１７が閉じた時のチャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクは、トルク測定手段６０によって最大値付近のトルク値を積分して平均化した平均値が測定される。
【００２２】
前記サーボモータ４９の出力トルクが設定トルク記憶手段６２に予め設定された設定トルクより小さいと、調整ナット２８を締める方向に主軸用サーボモータ８を低速で一定量駆動７５させる。これにより、調整ナット２８は前進（左方向に移動）し、フィンガーホルダー２５及びフィンガー２７も前進して中空軸１５を介してチャックスリーブ１６が軸方向（左方向）に移動し、チャック力が強まる。また同時にサーボモータ４９の出力トルクが大きくなる。そこで再びコレットチャック１７を開、閉、開させるようにチャック開閉用のサーボモータ４９が往復駆動７４し、この時のチャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクはトルク測定手段６０によって測定される。サーボモータ４９の出力トルクが設定トルク記憶手段６２の設定トルクになると、判定手段６３により信号が制御装置６７に出力し、チャック力の調整を終了する。
【００２３】
チャック開閉用のサーボモータ４９の出力トルクが設定トルク記憶手段６２の設定トルクより大きいと、前記と逆に調整ナット２８を緩める方向に主軸用サーボモータ８は低速で一定量駆動７６させられ、前記と同様にサーボモータ４９の出力トルクが設定トルク記憶手段６２の設定トルクになると、チャック力の調整を終了する。これにより、コレットチャック１７のチャック力が調整される。
【００２４】
コレットチャック１７のチャック力の調整が完了すると、調整ナット固定治具５５を調整ナット及び主軸台５より取り外し、図４に示すように、係合ピン５７及び位置決めピン５８が横になるように９０度回して載置板５６を主軸台５の載置部５ａ、５ｂに載置する。そして、カバー３５を主軸台５に取付ける。このように、調整ナット固定治具５５を使用しない時は、調整ナット固定治具５５の使用部である主軸台５の載置部５ａ、５ｂに載置しておけるので、保管が容易であると共に、紛失の恐れもない。
【００２５】
なお、上記実施例は、サーボ制御されたアクチュエータとして、サーボモータ４９を使用したが、サーボモータ４９に代え、例えばサーボ制御された油圧モータ、油圧シリンダ等を使用してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、調整ナットの回転を固定して主軸を一定量回転させることにより調整ナットが摺動してチャック力を調整し、チャック開閉用アクチュエータによりチャックを開閉させて該チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを測定し、該出力トルクが所定の値に達するまで前記主軸の回転によるチャック力の調整を行い、前記出力トルクが所定のトルクに達したことを検出した時に前記調整ナットの回転の固定を解除し、前記コレットチャックの調整を終了するので、作業者による調整ナットによる調整のバラツキがなく、迅速に常に適正なチャック力に調整できる。またチャック力の強過ぎによるボビン、フィンガー、コレットチャックの破損や寿命の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＮＣ自動旋盤のチャック調整時の一実施例を示す主軸の正面断面図である。
【図２】チャック調整時の図１の要部平面図である。
【図３】チャック調整時の図１の要部を示す正面断面図である。
【図４】運転時の要部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面断面図である。
【図５】コレットチャックの開閉指令制御装置のブロック図である。
【図６】チャック調整のフローチャート図である。
【符号の説明】
１棒材
２主軸
５主軸台
５ａ、５ｂ載置部
５ｃ位置決め穴
８主軸用サーボモータ
１５中空軸
１６チャックスリーブ
１７コレットチャック
２５フィンガーホルダー
２７フィンガー
２８調整ナット
２８ａ係合溝
３０ボビン
４９チャック開閉用サーボモータ
５５調整ナット固定治具
５６載置板
５７係合ピン
５８位置決めピン
６０トルク測定手段
６２設定トルク記憶手段
６３判定手段

Claims

主軸と、該主軸に嵌挿された中空軸及びチャックスリーブと、該チャックスリーブに嵌挿された棒材把持用のコレットチャックと、前記中空軸の後方側の主軸部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダーと、該フィンガーホルダーに揺動自在に保持された複数個のフィンガーと、前記フィンガーホルダーの前方側の主軸部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビンと、主軸に螺合されフィンガーホルダーの位置を調整することによってコレットチャックのチャック力を調整する調整ナットと、ボビンを主軸軸方向に摺動させるサーボ制御されるチャック開閉用アクチュエータとを有し、ボビンをフィンガーと主軸の外径との間に挿入し、フィンガーが押し開かれて揺動することによって中空軸を介してチャックスリーブが軸方向に移動して、コレットチャックを開閉するＮＣ自動旋盤において、前記調整ナットの回転を固定して前記主軸を一定量回転させることにより前記調整ナットが摺動してチャック力を調整し、前記チャック開閉用アクチュエータによりチャックを開閉させて該チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを測定し、該出力トルクが所定の値に達するまで前記主軸の回転によるチャック力の調整を行い、前記出力トルクが所定のトルクに達したことを検出した時に前記調整ナットの回転の固定を解除し、前記コレットチャックの調整を終了することを特徴とするＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整方法。
主軸と、該主軸に嵌挿された中空軸及びチャックスリーブと、該チャックスリーブに嵌挿された棒材把持用のコレットチャックと、前記中空軸の後方側の主軸部の所定位置に外嵌して固定されたフィンガーホルダーと、該フィンガーホルダーに揺動自在に保持された複数個のフィンガーと、前記フィンガーホルダーの前方側の主軸部に軸方向に摺動自在に外嵌されたボビンと、主軸に螺合されフィンガーホルダーの位置を調整することによってコレットチャックのチャック力を調整する調整ナットと、ボビンを主軸軸方向に摺動させるサーボ制御されるチャック開閉用アクチュエータとを有し、ボビンをフィンガーと主軸の外径との間に挿入し、フィンガーが押し開かれて揺動することによって中空軸を介してチャックスリーブが軸方向に移動して、コレットチャックを開閉するＮＣ自動旋盤において、前記調整ナットの回転を固定させるように主軸台に着脱自在に取付けられる調整ナット固定治具と、前記チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを測定するトルク測定手段と、予め設定されたトルクを記憶する設定トルク記憶手段と、前記調整ナット固定治具で前記調整ナットの回転を固定させた状態で、前記主軸を一定量回転させることにより前記調整ナットを摺動させチャック力を調整し、前記チャック開閉用アクチュエータによりチャックを開閉させて該チャック開閉用アクチュエータの出力トルクを前記トルク測定手段により測定し、該トルクが前記設定トルク記憶手段に設定されたトルクに達したことを判定しチャック力の調整を終了させる判定手段とを有することを特徴とするＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整装置。
前記調整ナットの外周には、係合溝が形成され、前記主軸台には、前記調整ナットの両側に対応した部分に載置部が形成され、この載置部の少なくとも一方に位置決め穴が形成され、前記調整ナット固定治具は、前記載置部に載置される載置板と、前記係合溝に挿入可能に載置板に固定された係合ピンと、前記位置決め穴に挿入可能に載置板に固定された位置決めピンとからなることを特徴とする請求項２記載のＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整装置。
前記主軸台に形成された載置部は、前記係合ピン及び前記位置決めピンを横にした状態で前記調整ナット固定治具を載置できるように形成されていることを特徴とする請求項３記載のＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整装置。
前記サーボ制御されたアクチュエータが、サーボモータであることを特徴とする請求項１記載のＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整方法。
前記サーボ制御されたアクチュエータが、サーボモータであることを特徴とする請求項２記載のＮＣ自動旋盤のコレットチャック調整装置。