JP4047984B2 - 主軸モータで開閉するチャックの制御方法および主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の主軸モータを駆動することにより主軸をチャックに対して回転駆動し、チャックの把持爪を開閉駆動する主軸モータで開閉するチャックの制御方法および主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤等の工作機械の主軸端には工作物をつかむためのチャックが取り付けられている。このチャックの把持爪の開閉を自動化するために、手動に換えて動力による開閉が行われている。チャックの把持爪を駆動する動力は、油圧シリンダ、電動機等が使用されている。しかしながら、チャックの把持爪の駆動に動力を用いるためには、チャックの把持爪の駆動のために専用の油圧シリンダ、電動機等の駆動手段が必要であった。このような駆動手段の設置台数の増加は、チャック機構の複雑化およびコストアップの要因ともなっていた。
【０００３】
このため、本発明者等は、チャックの駆動手段を主軸の駆動電動機と共用し、チャック専用の駆動手段を必要としない電動チャックを提案した（特開平８−１５０５３１号公報）。この電動チャックは、専用の駆動手段は必要ないがチャックボディの外周位置に配置した環状の歯車、伝達方向の切り換えのためのシフト機構等の複雑な動力伝達機構が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
チャックを、主軸台に対して回転不能とする固定状態と、主軸台に対して回転可能とする解放状態とに切り換え可能とし、固定状態のチャックに対して主軸を回転駆動させることにより把持爪の開閉駆動を行うことができる。このようにすれば、チャック専用の駆動源も不要となり、動力伝達機構も極めて簡素なものとすることができる。しかし、このようにすると主軸と把持爪が設けられたチャックの本体部（チャックボディ）とが相対的に回転してしまうため、主軸の角度位置等でフィードバック制御しているＣ軸（主軸軸線回りの角度位置を制御するための制御軸）等の位置データが、チャックの本体部の把持爪の角度位置すなわち工作物の角度位置と整合しなくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
図６〜９の概略図によりチャックの動作を具体的に説明する。この説明は、工作物（被把持物）を把持するための動作で行うが、解放等の他の動作でも同様のことが生じる。チャック１５の本体部（チャックボディ）２０には、位置決め穴４１が形成されている。本体部２０に対して把持爪３０を開閉するため主軸モータの駆動により回転する主軸にはエンコーダ部９１が固定されている。主軸台等の工作機械の機体側には、固定ピン４５が進退移動可能に設けられている。エンコーダ部９１に対向する位置には、検出ヘッド９２が設けられており、主軸の回転角度を検出している。エンコーダ部９１と検出ヘッド９２とからなる検出器からは、回転角度位置を検出するための所定角度毎のパルス信号と、主軸（エンコーダ部９１）の一回転毎に出力される一回転信号とが出力される。
【０００６】
図６において、Ｃ軸原点Ｏは一回転信号位置ＱからＣ軸原点シフト量ＳＨ１だけ離れた角度位置の本体部２０上の本体部原点位置Ｒと一致するように設定されているものとして説明を行う。把持動作を開始するためには、まず図７のように、主軸をＣ軸制御して開始角度位置Ｃ１に位置決めする。そして本体部２０の位置決め穴４１に固定ピン４５を挿入し、本体部２０を回転方向に固定状態とする。次に、工作物（被把持物）Ｗを把持爪３０内に挿入し、本体部２０の固定状態を維持して、主軸モータにより主軸およびエンコーダ部９１を回転させる。
【０００７】
それにより、把持爪３０が閉方向に移動し、工作物Ｗを把持する。図８に工作物Ｗの把持動作の完了状態を示す。工作物Ｗを把持したか否かは、主軸モータの駆動トルクが把持爪３０の移動停止により上昇することで検出できる。なお、工作物Ｗを把持したときの主軸の角度位置である終了角度位置Ｃ２は、工作物Ｗの直径が同一でないため変化する。特に、工作物Ｗが素材のときには素材径寸法のばらつきが大きいため、終了角度位置Ｃ２の変化の幅が大きい。このように、本体部２０が固定状態で主軸（エンコーダ部９１）が回転したため、本体部２０と主軸（エンコーダ部９１）の終了角度位置Ｃ２は開始角度位置Ｃ１に対し差分（Ｃ２−Ｃ１）だけ変化している。
【０００８】
この状態で固定ピン４５を抜き出し、そのままＣ軸制御を行うと不具合を生じる。図９がその状態の一例を示すものであり、主軸モータにより主軸を開始角度位置Ｃ１に位置決めしても、本体部２０はもはや図７と同じ角度位置には停止しない。したがって、固定ピン４５と本体部２０の位置決め穴４１の位置が整合せず、固定ピン４５を位置決め穴４１に挿入することができない。
【０００９】
このように、Ｃ軸の位置データと本体部２０の角度位置とが不整合を起こしてしまうという問題点があった。さらに、工作物着脱動作時に主軸オリエンテーション動作を行っても本体部は同じ位置に停止しないので、把持爪３０と搬送手段のハンドとが干渉するおそれがあった。また、Ｃ軸を制御して加工を行っている時に把持爪３０と工具とが干渉するおそれもあった。
【００１０】
そこで、本発明は、主軸モータの駆動により工作機械の主軸をチャックの本体部に対して回転させることによりチャックの把持爪を開閉駆動する主軸モータで開閉するチャックにおいて、主軸の角度位置とチャックの本体部の角度位置とを常に正しく整合させて制御することのできる主軸モータで開閉するチャックの制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の主軸モータで開閉するチャックの制御方法は、工作機械の主軸台に回転可能に支持された主軸の先端に設けられ、把持爪を開閉して工作物を把持するチャックであって、前記主軸を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記主軸を回転することにより前記チャックの前記把持爪を開閉駆動する主軸モータと、前記チャックの本体部を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段とを備えた主軸モータで開閉するチャックにおいて、前記チャック回転固定切換手段により、前記本体部を前記固定状態とする手順と、前記把持爪の開閉動作の開始時の前記主軸の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である開始角度位置を読み取る手順と、前記本体部を前記固定状態のまま、前記主軸モータを駆動制御し前記チャックの前記把持爪の開閉動作を行う手順と、前記把持爪の開閉動作の終了時の前記主軸の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である終了角度位置を読み取る手順と、前記本体部の定点を示すＣ軸原点位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順と、前記終了角度位置の座標値を前記開始角度位置の座標値に一致させるようにＣ軸座標値を補正する手順と、前記把持爪の開閉動作の終了後に、前記チャック回転固定切換手段により、前記本体部を前記解放状態とする手順とを有するものである。
【００１２】
また、上記の主軸モータで開閉するチャックの制御方法において、前記本体部を前記主軸軸線の回り方向のあらかじめ決められた角度位置に停止させるための主軸オリエンテーション位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械は、主軸台に回転可能に支持された主軸の先端に設けられ、把持爪を開閉して工作物を把持するチャックを備えた工作機械であって、前記主軸を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記主軸を回転することにより前記チャックの前記把持爪を開閉駆動する主軸モータと、前記チャックの本体部を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段と、前記主軸モータと前記チャック回転固定切換手段を制御して前記把持爪の開閉動作を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記チャック回転固定切換手段により、前記本体部を前記固定状態とする手順と、前記把持爪の開閉動作の開始時の前記主軸の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である開始角度位置を読み取る手順と、前記本体部を前記固定状態のまま、前記主軸モータを駆動制御し前記チャックの前記把持爪の開閉動作を行う手順と、前記把持爪の開閉動作の終了時の前記主軸の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である終了角度位置を読み取る手順と、前記本体部の定点を示すＣ軸原点位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順と、前記終了角度位置の座標値を前記開始角度位置の座標値に一致させるようにＣ軸座標値を補正する手順と、前記把持爪の開閉動作の終了後に、前記チャック回転固定切換手段により、前記本体部を前記解放状態とする手順とを実行するものである。
【００１５】
また、上記の主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械において、前記制御手段は、前記本体部を前記主軸軸線の回り方向のあらかじめ決められた角度位置に停止させるための主軸オリエンテーション位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順を実行するものであることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用する工作機械としてのＮＣ（数値制御）旋盤の主軸台１の断面図である。ＮＣ旋盤の主軸台１の前面の内孔には、円筒状のベアリングリテーナ１ａがボルト（図示せず）で固定されている。ベアリングリテーナ１ａの内孔には軸受３の外輪が挿入支持され、軸受３の内輪はナット９により主軸２に固定されている。転がり軸受である軸受３により主軸２が回転可能に主軸台１に支持されている。ベアリングリテーナ１ａの前面には、フロントカバー１ｂが図示しないボルトで固定されている。
【００１８】
主軸２の外周には、ビルトイン構造の主軸モータ４のロータ５が固定されている。ロータ５の外周位置には、コイルが巻かれているステータ６が配置され、ステータ６は主軸台１に固定されている。ステータ６のケース７の外周には、冷却油を通すための冷却路８が形成されている。冷却路８に冷却装置（図示せず）によって所定の温度に冷却された冷却油を通すことにより、主軸モータ４からの発熱を冷却油が吸収して冷却する。主軸モータ４としてのビルトインモータの構造、機能は公知であり、その詳細な説明はここでは省略する。
【００１９】
主軸２および主軸台１の後部には、図１には図示していないが、主軸２の回転速度（回転数）および回転角度位置を検出するための検出器（例えば、光学式エンコーダ、磁気式エンコーダ等）が設けられている。さらに、この検出器からは、主軸２の１回転毎に所定の位置で一回転信号が出力される。
【００２０】
すなわち、この主軸モータ４は、ＮＣ装置５０（図２参照）により、検出器４１２からアンプ４１１への速度フィードバック信号で主軸２を所定の回転速度で回転させることができ、また検出器４１２からＣ軸／主軸制御部４１０への位置フィードバック信号で主軸２を主軸軸線回りの所望の角度位置に割り出すことができる。検出器４１２からの一回転信号は、Ｃ軸／主軸制御部４１０に出力される。すなわち、主軸２を所定の回転速度で連続回転させたり、主軸２をＣ軸方向（主軸２の軸線の回り方向）の所定の角度位置に所定の回転速度で移動・位置決めすることができる。さらに、後述するように主軸モータ４によりチャック１５の把持爪３０の移動位置決めを行い、チャック１５の開閉動作を行うことができる。
【００２１】
主軸２の前端部には他の部分より直径が大きい主軸端１０が一体に形成されている。主軸端１０は、面板、チャック、センタ等を取り付けるための部分である。主軸端１０の前端面１１には、円形の面板１２がボルト１３により固定されている。面板１２には、チャック１５が取り付けられている。面板１２の前端面１６には、チャック１５を構成する部品であるスクロール１７がボルト１８で固定されている。スクロール１７の前端面には、主軸２の中心軸線を中心とする渦巻き状のスクロール溝１９が形成されている。
【００２２】
スクロール１７の外周には本体部（チャックボディ）２０が配置されている。本体部２０は、前端面が閉じた円筒状の第１部材２１とこれに係合する環状の第２部材２２とで構成されている。第１部材２１の開放された後面にはボルト２３で環状の第２部材２２が固定されている。第１部材２１の前端面には円周方向に均等角度（１２０度）で、半径方向の３本のマスタージョー案内溝が形成されている。
【００２３】
第２部材２２は、スクロール１７の外周の軸受２９により回転可能に支持されている。すなわち、本体部２０は、スクロール１７の外周に相対回転可能に支持されている。マスタージョー案内溝には、マスタージョー２６の摺動部２５が摺動可能に挿入されている。マスタージョー２６の後面には、スクロール歯２８が形成されている。マスタージョー２６の前面には、工作物を直接つかむ把持爪３０がボルト３１で固定されている。
【００２４】
マスタージョー２６のスクロール歯２８とスクロール１７の前面のスクロール溝１９とは噛み合っている。このため、本体部２０の回転を止めて主軸２を主軸モータ４で駆動するとスクロール１７が回転し、マスタージョー２６はマスタージョー案内溝に案内されて半径方向に移動する。マスタージョー２６の移動に伴って把持爪３０が移動し、工作物を把持および解放（把持解除）する。ここでは把持爪３０をマスタージョー２６に固定するものとしているが、把持爪とマスタージョーを一体のものとしてもよい。
【００２５】
チャック回転固定切換手段４０は、本体部２０を工作機械の機体に対して回転不能にする固定状態と、本体部２０を工作機械の機体に対して回転可能にする解放状態とを切り換えるための機構である。第２部材２２の外周には、位置決め穴４１が主軸２の中心線と直交する方向（半径方向）に形成されている。また、主軸台１の前面でかつチャック１５の外周位置には、位置決め部材駆動機構４２が配置されている。位置決め部材駆動機構４２は、ピストン４４を備えた位置決め部材４３を圧力流体により駆動するものである。なお、工作機械の機体とは、工作物を回転する主軸２を備えている主軸台１、機体の本体を構成する基台であるベッド等を含むものであり、チャック１５の本体部２０を相対的に固定可能な工作機械を構成する部分である。
【００２６】
位置決め部材４３の先端には固定ピン４５が設けられている。この固定ピン４５が位置決め穴４１に挿入されるとチャック１５は固定状態となり、固定ピン４５が位置決め穴４１から抜き出されるとチャック１５は解放状態となる。ピストン４４は、シリンダ４６内に摺動可能に挿入されている。シリンダ４６には、方向切換弁である固定ピン動作用電磁弁４９（図２参照）により供給方向が制御された圧縮空気、圧油等の圧力流体が圧力流体路４７から供給され、ピストン４４を駆動する。位置決め部材４３の固定ピン４５が、位置決め穴４１に挿入された位置にあるか、または抜き出された位置にあるかは、固定ピン位置センサ４８で検知される。固定ピン位置センサ４８としては、例えば、近接スイッチ、リミットスイッチ等を使用することができる。
【００２７】
次に、チャック１５の開閉動作を説明する。チャック１５に工作物を把持させるには、まずＮＣ装置５０（図２参照）からＣ軸／主軸制御部４１０にＣ軸移動指令を送出し、主軸２をあらかじめ定められた角度位置のところに位置決め停止させる。次に、固定ピン動作用電磁弁４９を制御して圧力流体路４７に圧力流体を供給し、シリンダ４６内に圧力流体を流入させてピストン４４を駆動する。そして、固定ピン４５を本体部２０の位置決め穴４１に挿入させてチャック１５の本体部２０を固定状態とする。この状態で主軸モータ４を回転駆動して、主軸２とともにスクロール１７を回転させ、把持爪３０を開閉動作させて工作物の解放または把持を行う。
【００２８】
マスタージョー２６のスクロール歯２８とスクロール１７のスクロール溝１９とは噛み合っているので、本体部２０を固定状態として主軸モータ４を駆動して主軸２を回転させると、マスタージョー２６は第１部材２１のマスタージョー案内溝内を半径方向に駆動され、把持爪３０が移動し工作物を解放または把持する。工作物の解放と把持を切り換えるには、主軸モータ４の回転方向を正逆切り換えて回転駆動すればよい。
【００２９】
図２は、ＮＣ装置５０の構成を示すブロック図である。ＮＣ装置５０としては、ＮＣ専用機や、個人用小型コンピュータ（以下、パソコンという）の拡張スロットにサーボモータの制御、シーケンス制御等を行うＮＣボード等を装備して数値制御機能とパソコン機能とを有するいわゆるパソコンＮＣ装置が使用できる。ＮＣ装置５０には、種々のデータ処理を行う情報処理手段としてのＣＰＵ５１が設けられており、ＣＰＵ５１にはバス５２を介して主記憶装置としてＲＯＭ５３およびＲＡＭ５４が接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５３に記憶されているシステムプログラムおよびデータと、ＲＡＭ５４にロード（メモリ中に読み込むこと）されたプログラムおよびデータに従って動作する。このようにＲＡＭ５４にロードされるプログラムとしては、基本プログラムであるＯＳ（オペレーティング・システム）や数多くあるＮＣ指令の各ＮＣ指令に応じた処理を行うＮＣ指令処理プログラム５４１、ＮＣ指令の中でも特にチャック開閉制御に関連するＮＣ指令の処理を行うチャック開閉制御プログラム５４２、表示手段５７に対して文字や図形の表示を行う表示制御プログラム等がある。
【００３１】
また、ＣＰＵ５１にはバス５２を介してパラメータメモリ５５が接続されている。パラメータメモリ５５には、加工に必要な各種パラメータを記憶しておく。パラメータメモリ５５は、不揮発メモリを使用することによりＮＣ装置５０の電源をオフにしても記憶内容を保持しておくことができる。パラメータメモリ５５には、Ｃ軸原点Ｏの一回転信号位置Ｑからのシフト量を記憶するＣ軸原点シフト量メモリ５５１の領域、主軸オリエンテーション位置の一回転信号位置Ｑからのシフト量を記憶する主軸オリエンテーションシフト量メモリ５５２の領域が設定されている。
【００３２】
主軸オリエンテーション機能は、通常、主軸２をあらかじめ決められた角度位置に停止させるものであるが、このＮＣ旋盤の場合には、チャック１５の本体部２０をあらかじめ決められた角度位置に停止させるものである。また、主軸オリエンテーション位置は一つまたは複数の位置に設定される。Ｃ軸とは、主軸２の主軸軸線回りの角度位置を制御するための制御軸である。Ｃ軸は通常、主軸２の所定の角度位置である原点を基準として制御するが、このＮＣ旋盤の場合にはチャック１５の本体部２０の所定の角度位置を原点として制御するものである。
【００３３】
さらに、ＣＰＵ５１にはバス５２を介してＮＣ加工プログラムメモリ５６が接続されている。ＮＣ加工プログラムメモリ５６には、工作物をチャック１５から解放（把持解除）したり、工作物をチャック１５に把持したり、刃物台（図示せず）と主軸台１とを相対的にＺ軸（主軸軸線と平行な方向）、Ｘ軸（Ｚ軸と直交する方向）方向に移動制御して加工を行うためのＮＣ加工プログラムが記憶されている。
【００３４】
ＣＰＵ５１にはバス５２を介して入出力機器が接続されている。入出力機器としては、文字および図形を表示する表示手段５７、作業者がデータを入力するための入力手段５８がインターフェース回路を介してバス５２に接続されている。表示手段５７としてはＣＲＴ、ＥＬ表示パネルや液晶ディスプレイ等が使用でき、入力手段５８としてはキーボード、表示手段５７と一体に組み合わせたタッチパネル等が使用できる。
【００３５】
また、ＣＰＵ５１にはバス５２を介して補助記憶装置としての固定ディスク装置を接続するようにしてもよい。その場合、固定ディスク装置にはＣＰＵ５１によって実行されるべき種々のプログラム等を記憶しておき、適宜、これらのプログラム等を固定ディスク装置からＲＡＭ５４やＮＣ加工プログラムメモリ５６にロードすればよい。
【００３６】
ＮＣ装置５０は、Ｃ軸／主軸制御部４１０、アンプ４１１を介してＮＣ旋盤の主軸モータ４に接続されている。主軸モータ４の回転数は検出器４１２を介してアンプ４１１にフィードバックされ、所定の回転数が維持される。主軸２のＣ軸回りの角度位置は、検出器４１２からＣ軸／主軸制御部４１０にフィードバックされ、主軸２を所望の角度位置に位置決めすることが可能である。また、ＮＣ装置５０は、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）４１３を介して固定ピン位置センサ４８からの位置信号を入力し、固定ピン動作用電磁弁４９に動作信号を出力して、チャック回転固定切換手段４０をシーケンス制御し、チャック１５の固定状態、解放状態を切り換える。
【００３７】
図３は、チャック開閉開始指令の処理を示すフローチャートである。ＮＣ加工プログラム中にチャック開閉開始指令が出現すると、ＮＣ指令処理プログラム５４１は、図３の「チャック開閉開始」の処理を呼び出す。この「チャック開閉開始」の処理は、チャック開閉制御プログラム５４２に含まれている。チャック開閉開始指令を実行すると、まず処理３０１で主軸２をＣ軸制御して所定の角度位置に位置決めし、チャック１５の位置決め穴４１に固定ピン４５を挿入可能とする。
【００３８】
処理３０２では、固定ピン動作用電磁弁４９に動作信号を出力して固定ピン４５を位置決め穴４１に挿入し、チャック１５を主軸台１等の機体に対して回転不能な固定状態とする。次に処理３０３において、チャック１５が固定状態であって、かつ主軸２を回転駆動する以前に、主軸２のＣ軸座標値を開始角度位置Ｃ１としてＲＡＭ５４中の所定の領域に記憶する。そして、チャック開閉開始処理を終了し、呼び出し元であるＮＣ指令処理プログラム５４１に戻る。ＮＣ指令処理プログラム５４１は、次のＮＣ指令の処理を行う。
【００３９】
図４は、チャック開閉動作指令の処理を示すフローチャートである。ＮＣ加工プログラム中のチャック開閉開始指令の後には、通常、チャック開閉動作指令がある。チャック開閉動作指令には、工作物の直径に対応した把持爪３０の閉位置に関するデータ、工作物の直径に対応した把持爪３０の開位置に関するデータ等が含まれている。ＮＣ指令処理プログラム５４１は、チャック開閉動作指令により、図４の「チャック開閉動作」の処理を呼び出す。この「チャック開閉動作」の処理も、チャック開閉制御プログラム５４２に含まれている。チャック開閉動作指令を実行すると、処理４０１において、チャック１５の本体部２０を固定状態のまま、主軸モータ４により主軸２およびスクロール１７を回転駆動して把持爪３０を開方向または閉方向に移動させる。
【００４０】
そして判断４０２において、チャック開閉動作指令で指定された把持爪３０の開閉方向への移動が完了したか否かを判断する。工作物の把持が外締め、すなわち把持爪３０の閉方向移動が把持方向となる場合で説明すると、閉方向（把持方向）については、把持爪３０が閉方向に移動動作している時よりも工作物を把持して移動停止した時のほうが主軸モータ４の駆動トルクが上昇するので、駆動トルクが所定のトルク値に上昇したことを検出して移動完了したものと判断する。開方向については、指定の開位置まで移動したか否かを判断し、開位置まで達していれば移動完了と判断する。もし、判断４０２において、移動が完了していなければ処理４０１に戻って把持爪３０の移動を継続し、完了していればチャック開閉動作処理を終了し、呼び出し元であるＮＣ指令処理プログラム５４１に戻る。ＮＣ指令処理プログラム５４１は、次のＮＣ指令の処理を行う。
【００４１】
チャック１５の開閉動作のパターンとしては、未加工の工作物を把持するために把持爪３０の閉動作を単独で行う、加工済みの工作物を解放するために把持爪３０の開動作を行う、加工済みの工作物を解放し続いて未加工の工作物を把持するために開動作、閉動作を連続して行う等の種々のパターンがある。
【００４２】
図５は、チャック開閉終了指令の処理を示すフローチャートである。ＮＣ加工プログラム中の種々のパターンのチャック開閉動作指令の後には、チャック開閉終了指令がプログラムされている。ＮＣ指令処理プログラム５４１は、チャック開閉終了指令により、図５の「チャック開閉終了」の処理を呼び出す。この「チャック開閉終了」の処理も、チャック開閉制御プログラム５４２に含まれている。チャック開閉終了指令を実行すると、まず処理５０１で、把持爪３０の開閉移動を行うための主軸２の回転駆動を完了した時点での、主軸２のＣ軸座標値を終了角度位置Ｃ２としてＲＡＭ５４中の所定の領域に記憶する。
【００４３】
次に処理５０２で、主軸２の回転開始時と回転終了時のＣ軸座標の差を移動量（Ｃ２−Ｃ１）として演算し、ＲＡＭ５４中の所定の領域に記憶する。そして処理５０３において、Ｃ軸座標のＣ軸原点シフト量ＳＨ１を移動量（Ｃ２−Ｃ１）だけ補正（Ｃ軸原点シフト量をＳＨ２に補正）してＣ軸原点Ｏの位置を移動させ、終了角度位置Ｃ２が開始角度位置Ｃ１と等しくなるようにする。
【００４４】
本体部２０は開閉動作の間固定状態であるから、終了角度位置と開始角度位置とが等しくなるようにＣ軸原点Ｏを設定するためのＣ軸原点シフト量を補正すればよい。具体的には、パラメータメモリ５５のＣ軸原点シフト量メモリ５５１のＣ軸原点シフト量のデータＳＨ１を読み出し、このデータに対して移動量（Ｃ２−Ｃ１）を加算して新しいデータＳＨ２としてＣ軸原点シフト量メモリ５５１に記憶させる。これによりＣ軸原点Ｏは本体部原点位置Ｒに一致した位置となる。
【００４５】
次に処理５０４で、主軸オリエンテーション位置のシフト量をＣ軸原点シフト量と同様に、移動量（Ｃ２−Ｃ１）だけ補正する。具体的にはパラメータメモリ５５の主軸オリエンテーションシフト量メモリ５５２のデータを読み出し、このデータに対して移動量（Ｃ２−Ｃ１）を加算して新しいデータとして主軸オリエンテーションシフト量メモリ５５２に記憶させる。この際、主軸オリエンテーションシフト量のデータは３６０／４０９６度単位であり、Ｃ軸座標のデータ（Ｃ１，Ｃ２）およびＣ軸原点シフト量のデータは１／１０００度単位なので、必要な換算を行って補正する。主軸オリエンテーションはチャック１５の本体部２０（工作物）をあらかじめ決められた位置（オリエンテーションシフト量の位置）に停止させる動作であり、工作物の授受動作時等に使用されるものであるから、割り出し角度の単位もＣ軸座標に比較して粗くなっている。
【００４６】
次に処理５０５で、現在のＣ軸座標値を記憶するＲＡＭ５４中の領域のデータを新しいＣ軸原点に対する座標値に補正する。具体的には、本体部２０（工作物）は回転していないので、開始角度位置Ｃ１のデータを、現在のＣ軸座標値を記憶しているの領域に複写して記憶させる。そして処理５０６で、固定ピン動作用電磁弁４９に動作信号を出力して固定ピン４５を位置決め穴４１から抜き出し、チャック１５の本体部２０を主軸台１等の機体に対して回転可能な解放状態とする。そしてチャック開閉終了処理を終了し、呼び出し元であるＮＣ指令処理プログラム５４１に戻る。ＮＣ指令処理プログラム５４１は、次のＮＣ指令の処理を行う。
【００４７】
図１０、図１１の概略図により角度位置補正の動作を説明する。この発明では、把持動作終了時（開閉動作終了時）の角度位置の座標値を把持動作開始時（開閉動作開始時）の角度位置の座標値に一致させている。したがって、Ｃ軸原点Ｏは本体部原点位置Ｒと一致した位置となり、図１０のように主軸モータ４により主軸２を開始角度位置Ｃ１の角度位置に位置決めすると、本体部２０の角度位置も把持開始状態に戻り、位置決め穴４１と固定ピン４５の位置が整合するようになり、位置決め穴４１に固定ピン４５を挿入して固定状態とすることができる。図１１は、主軸２をＣ軸原点Ｏに位置決めした状態を示すものであり、一回転信号位置ＱとＣ軸原点Ｏとの間の角度が補正後のＣ軸原点シフト量ＳＨ２を示す。Ｃ軸原点シフト量ＳＨ２は、｛ＳＨ２＝ＳＨ１＋（Ｃ２−Ｃ１）｝により計算され、Ｃ軸原点シフト量メモリ５５１に記憶されている。
【００４８】
なお、Ｃ軸原点シフト量を計算し、Ｃ軸原点シフト量メモリ５５１に記憶させる手順は、主軸をＣ軸制御モードから旋削加工用の連続回転モードに移行後、連続回転モードからＣ軸制御モードに戻る時、ＮＣ装置５０の電源が遮断された後の電源投入時などＣ軸の原点復帰を行うときに必要なものである。すなわち、Ｃ軸原点シフト量メモリ５５１の記憶内容は電源遮断時等にも保持されているからである。チャックの開閉動作後、Ｃ軸を制御して加工を行っているときには必ずしも必要でなく、Ｃ軸制御モードを抜けるときにＣ軸原点シフト量メモリ５５１に新Ｃ軸原点シフト量を記憶させるようにしてもよい。すなわち、チャック開閉動作後、Ｃ軸制御モードで加工を行う場合は、把持動作終了時（開閉動作終了時）の角度位置の座標値を把持動作開始時（開閉動作開始時）の角度位置の座標値に一致させるだけでよい。
【００４９】
このように、Ｃ軸原点シフト量メモリ５５１、主軸オリエンテーションシフト量メモリ５５２の各シフト量が変更されたので、Ｃ軸原点復帰指令、主軸オリエンテーション指令が指令されたとき、次のように制御される。Ｃ軸の原点復帰動作は、検出器４１２から出力される一回転信号と、Ｃ軸原点シフト量メモリ５５１に記憶されているデータとが、Ｃ軸／主軸制御部４１０に送出され制御される。主軸オリエンテーション動作は、検出器４１２から出力される一回転信号と、主軸オリエンテーションシフト量メモリ５５２に記憶されているデータとが、Ｃ軸／主軸制御部４１０に送出され制御される。
【００５０】
以上のように、チャック１５の本体部２０を主軸台１等の機体に対して固定状態として、主軸モータ４によって主軸２を回転駆動してチャック１５の開閉動作を行う主軸モータ開閉駆動式チャックを有する工作機械において、チャック１５の開閉動作の前後で、チャック１５の本体部２０（工作物）におけるＣ軸座標値や主軸オリエンテーション位置が変化しないようにそれぞれ補正するようにしたので、主軸２の角度位置データとチャック１５の本体部２０の角度位置とが一致し、支障なく加工や主軸オリエンテーションを行うことができる。また、ＮＣ加工プログラムも主軸モータ開閉駆動型でないチャックを有する従来の工作機械に比較して複雑なものとならず、プログラム作成上のミスが増えることもない。
【００５１】
なお、この実施の形態では、主軸モータ４をビルトインモータ構造のものとして説明を行っているが、主軸に直結され主軸を回転駆動する主軸モータ、歯車列機構、歯付プーリ・歯付ベルト機構等の回転伝達手段を介して主軸を回転駆動する主軸モータであってもよい。さらに、この実施の形態では、検出器４１２から一回転信号が出力されているものとして説明を行っているが、一回転出力用センサを別途設けた構成のものであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
チャックの把持爪の開閉動作の前後での主軸の先端に設けられたチャックの本体部の座標値が同じになるように座標系の原点の位置を補正するようにしたので、チャックの開閉動作で主軸とチャックの本体部の位置関係がずれても、支障なく加工を継続することができ、また主軸オリエンテーション動作にも問題が生じない。ＮＣ加工プログラムも主軸開閉駆動型でないチャックを有する従来の工作機械に比較して複雑なものとならず、プログラム作成上のミスが増えることもない。そして、チャック開閉動作のためのチャック専用の駆動源も不要となり、動力伝達機構も極めて簡素なものとすることができる。
【００５３】
主軸の角度位置の座標系の原点のシフト量を開始角度位置と終了角度位置との差分だけ補正するようにしたので、簡単な演算で開閉動作の前後での主軸の座標値を同じになるように補正することができる。すなわち、チャックの本体部、把持爪、工作物の角度位置をＣ軸指令等でいつも同じ位置に制御することができる。
【００５４】
主軸オリエンテーション位置のシフト量を開始角度位置と終了角度位置との差分だけ補正するようにしたので、補正を簡単な演算で行うことができる。すなわち、チャックの本体部、把持爪の角度位置を主軸オリエンテーション指令でいつも同じ位置に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用するＮＣ旋盤の主軸台の断面図である。
【図２】図２は、ＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、チャック開閉開始指令の処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、チャック開閉動作指令の処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、チャック開閉終了指令の処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、チャックの動作を示す概略図である。
【図７】図７は、チャックの動作を示す概略図である。
【図８】図８は、チャックの動作を示す概略図である。
【図９】図９は、チャックの動作を示す概略図である。
【図１０】図１０は、チャックの動作を示す概略図である。
【図１１】図１１は、チャックの動作を示す概略図である。
【符号の説明】
１…主軸台
２…主軸
４…主軸モータ
５…ロータ
６…ステータ
７…ケース
８…冷却路
９…ナット
１０…主軸端
１２…面板
１５…チャック
１７…スクロール
１９…スクロール溝
２０…本体部
２５…摺動部
２６…マスタージョー
２８…スクロール歯
３０…把持爪
４０…チャック回転固定切換手段
４１…位置決め穴
４２…位置決め部材駆動機構
４３…位置決め部材
４４…ピストン
４５…固定ピン
４６…シリンダ
４７…圧力流体路
４８…固定ピン位置センサ
４９…固定ピン動作用電磁弁
５０…ＮＣ装置
５１…ＣＰＵ
５２…バス
５３…ＲＯＭ
５４…ＲＡＭ
５５…パラメータメモリ
５６…ＮＣ加工プログラムメモリ
５７…表示手段
５８…入力手段
４１０…Ｃ軸／主軸制御部
４１１…アンプ
４１２…検出器
５４１…ＮＣ指令処理プログラム
５４２…チャック開閉制御プログラム
５５１…Ｃ軸原点シフト量メモリ
５５２…主軸オリエンテーションシフト量メモリ

Claims (4)

1. 工作機械の主軸台（１）に回転可能に支持された主軸（２）の先端に設けられ、把持爪（３０）を開閉して工作物を把持するチャック（１５）であって、
   前記主軸（２）を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記主軸（２）を回転することにより前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）を開閉駆動する主軸モータ（４）と、
   前記チャック（１５）の本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段（４０）とを備えた主軸モータで開閉するチャックにおいて、
   前記チャック回転固定切換手段（４０）により、前記本体部（２０）を前記固定状態とする手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の開始時の前記主軸（２）の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である開始角度位置を読み取る手順と、
   前記本体部（２０）を前記固定状態のまま、前記主軸モータ（４）を駆動制御し前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）の開閉動作を行う手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の終了時の前記主軸（２）の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である終了角度位置を読み取る手順と、
   前記本体部（２０）の定点を示すＣ軸原点（Ｏ）位置の設定量（ＳＨ１）を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順と、
   前記終了角度位置の座標値を前記開始角度位置の座標値に一致させるようにＣ軸座標値を補正する手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の終了後に、前記チャック回転固定切換手段（４０）により、前記本体部（２０）を前記解放状態とする手順とを有する主軸モータで開閉するチャックの制御方法。
2. 請求項１に記載した主軸モータで開閉するチャックの制御方法であって、
   前記本体部（２０）を前記主軸軸線の回り方向のあらかじめ決められた角度位置に停止させるための主軸オリエンテーション位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順を有する主軸モータで開閉するチャックの制御方法。
3. 主軸台（１）に回転可能に支持された主軸（２）の先端に設けられ、把持爪（３０）を開閉して工作物を把持するチャック（１５）を備えた工作機械であって、
   前記主軸（２）を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記主軸（２）を回転することにより前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）を開閉駆動する主軸モータ（４）と、
   前記チャック（１５）の本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段（４０）と、
   前記主軸モータ（４）と前記チャック回転固定切換手段（４０）を制御して前記把持爪（３０）の開閉動作を行う制御手段（５０）とを有し、
   前記制御手段（５０）は、
   前記チャック回転固定切換手段（４０）により、前記本体部（２０）を前記固定状態とする手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の開始時の前記主軸（２）の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である開始角度位置を読み取る手順と、
   前記本体部（２０）を前記固定状態のまま、前記主軸モータ（４）を駆動制御し前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）の開閉動作を行う手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の終了時の前記主軸（２）の前記主軸軸線の回り方向の角度位置である終了角度位置を読み取る手順と、
   前記本体部（２０）の定点を示すＣ軸原点（Ｏ）位置の設定量（ＳＨ１）を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順と、
   前記終了角度位置の座標値を前記開始角度位置の座標値に一致させるようにＣ軸座標値を補正する手順と、
   前記把持爪（３０）の開閉動作の終了後に、前記チャック回転固定切換手段（４０）により、前記本体部（２０）を前記解放状態とする手順とを実行するものである主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械。
4. 請求項３に記載した主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械であって、
   前記制御手段（５０）は、前記本体部（２０）を前記主軸軸線の回り方向のあらかじめ決められた角度位置に停止させるための主軸オリエンテーション位置の設定量を前記開始角度位置と前記終了角度位置の差分だけ補正する手順を実行するものである主軸モータで開閉するチャックを備えた工作機械。

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