JP5136063B2 - 数値制御装置 - Google Patents
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主軸ヘッド4の内部には、図2にも示すように、主軸12が回転自在に垂直に配設されており、この主軸12は、主軸ヘッド4の上部に配設された主軸モータ13にカップリング12aを介して連結され、該主軸モータ13により回転駆動されるように構成されている。
前記ドローバー14は、図1に示すアンクランプ操作部18により押し下げられるようになっており、この押し下げ動作が解除されると前記クランプばね15のばね力により前述のチャッキングすなわちクランプを行うようになっている。
前記アンクランプピン19は、前記主軸12の上部に、径方向に突出状態で固着されており、このアンクランプピン19の両端部は、前記主軸12の軸方向の長孔12e(これは対向状態に2つある)から外方へ突出している。
前記アンクランプローラ22は、前記Z軸モータ11のモータフレームに固定されており、前記アンクランプカム21のカム面21Aと相対的に摺接可能であり、この摺接によりアンクランプレバー20が反矢印A方向へ回動し、アンクランプピン19を下方へ押し下げる。このアンクランプピン19が押し下げられると、ドローバー14が軸方向(下方向)へ移動するから、前述したように、このコレクトチャック16が、工具ホルダ17のプルスタッド17aをチャッキングするようになっている。この工具ホルダ17には工具40が装着されている。
さらに、制御装置25は、前記クランプばね15のばね力を検出する検出手段、及びこの検出手段によって検出されたばね力を予め設定された基準値と比較する比較手段として機能するものであり、この場合、アンクランプ操作部18に作用するクランプばね15のばね力を、前記Z軸モータ11にかかる負荷により検出するようになっている。
前記Z軸モータ11に外部から負荷が発生すると、速度変化が生じる。この速度変化は、位置フィードバック信号、速度フィードバック信号によって検出される。軸制御回路31〜34は、検出された速度変化を回復させるために、駆動電流を制御する。従って、制御装置25は、フィードバック制御時にZ軸モータ11の負荷が大きくなるにつれてZ軸モータ11の駆動電流値も大きくするから、負荷に相関する駆動電流値でばね力を検出するものである。
ステップS2では、アンクランプカム21の第1の傾斜部21aがアンクランプローラ22に遭遇する少し前の高さ位置(図9の第1の高さ位置Za)となった時点ta(主軸ヘッド4が上昇開始してからta秒経過した)から、アンクランプカム21の第2の平坦部21dにまで移行する高さ位置(図9の第2の高さ位置Zb)となった時点tb(主軸ヘッド4が上昇開始してからtb秒経過)までの間において、駆動電流の最大値Tmaxを記憶する。
なお、この図9において、駆動電流値の最初の山M1は、アンクランプローラ22がアンクランプカム21の第1の傾斜部21aと摺接する時に現れ、次の山M2は第2の傾斜部21cと摺接する時に現れる。
上述したクランプばね15のばね力検出動作は、工具交換指令の発生により前記アンクランプ操作部18が動作される工具交換の毎回に行っても良いが、本実施例では、必要時期に応じて自動的に、あるいはユーザーによる適宜時期に実行されるようになっている。
このような本実施例によれば、クランプばね15のばね力を検出するから、クランプ力を直接的に精度良く検出することができ、クランプ力を正常に判定でき、そしてこの判定結果を報知できて、常に工具ホルダ17を確実にクランプできるように保守点検できる。
前記実施例では、前記主軸ヘッド4を移動させるアクチュエータであるZ軸モータ11が、前記アンクランプ操作部18を動作させる駆動手段を兼用する構成としたが、前記主軸ヘッドを移動させるアクチュエータと、前記アンクランプ操作部を動作させる駆動手段とを別々に備え、前記検出手段を、前記駆動手段が前記アンクランプ操作部を動作させたときに当該駆動手段にかかる負荷により前記クランプばねのばね力を検出する構成としても良い。このようにすると、アンクランプ操作部を直接動作させる駆動手段にかかる負荷によりクランプばねのばね力を直接的に検出するから、アンクランプ操作部の駆動手段を利用してクランプばねのばね力を検出でき、構成の簡素化に寄与できると共に、検出精度も良くなる。
また、クランプばねのばね力がZ軸モータ11に及ぼす力を外乱と見なし、クランプばね15のばね力の検出手段として外乱負荷トルクを推定した結果の電流値をばね力として検出しても良い。この外乱負荷トルクの推定方法を以下に説明する。
エンコーダ11cからの出力を微分器11dは、微分して速度を微分器11eに出力する。微分器11eは、微分器11dが出力した速度を微分して加速度を演算ブロック11gへ出力する。
演算ブロック11hは、演算ブロック11gにおいて演算された結果を前述したパラメータαで除算し、その結果を軸制御回路31に出力する。演算ブロック11hで演算された値が、外乱負荷トルクの推定値を電流値で表したものとなる。この電流値を駆動電流値の代わりに用いてばね力を検出する。
また、アンクランプカム21のカム面21Aは、1つの傾斜部のみで形成しても良い。また、上記アンクランプカム21は、固定側(Z軸モータやコラム2側)に設け、アンクランプローラ22をアンクランプレバー20側に設ける構成としても良い。また、報知手段としては、ブザーや音声出力装置でも良い。
本発明は、最大駆動電流、基準値を駆動電流の平均値との差分を用いてクランプばね15の劣化を判断しているが、単に最大駆動電流と基準値との比較で判断してもよい。
また、上記駆動電流値は工作機械個々に特有の値を示す(例えば図9のM1´、M2´)から、基準値などはそれに応じて設定すれば良い。
Claims (1)
- 昇降可能な主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに回転可能に設けられた主軸と、この主軸に設けられ、クランプばねを備えて該クランプばねのばね力により工具ホルダを前記主軸にクランプするドローバーとを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、
傾斜部及び平坦部を備えたアンクランプカムと、アンクランプローラとを有し、前記主軸ヘッドの上昇時に前記アンクランプの傾斜部及び平坦部が前記アンクランプローラと摺接して、前記ドローバーによるクランプ状態を前記クランプばねのばね力に抗して解除するアンクランプ操作部と、
前記アンクランプ操作部を動作させる駆動手段と、
前記主軸ヘッドを昇降させるアクチュエータであって前記駆動手段を兼用するZ軸モータと、
前記Z軸モータに流れる駆動電流を検出することで前記クランプばねのばね力を検出する検出手段と、
前記主軸ヘッドの上昇時において前記傾斜部が前記アンクランプローラに遭遇するときから前記平坦部まで移動するまでの間における前記駆動電流の最大値と、前記平坦部が前記アンクランプローラを移動するときの前記駆動電流の平均値とを取得し、前記最大値から前記平均値を差し引いた差分を求め、又、予め設定されたばね劣化判定用の基準値から前記平均値を差し引いた差分を求め、前者差分が後者差分より大きいか否かを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記前者差分が前記後者差分以下であると判断されたときにばね劣化の趣旨を報知する報知手段とを設け、
前記アンクランプ操作部が動作される工具交換時においては、前記検出手段による検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあり、検出動作を行う時にのみ工具交換速度を遅くするようにしたことを特徴とする数値制御装置。
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