JP6719245B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

材料を保持する保持手段と、前記材料が挿脱自在に挿入される案内手段とを備え、前記保持手段と前記案内手段とが回転駆動自在に設けられ、前記案内手段に対する回転駆動力の伝動不良を検出する伝動不良検出手段を設け、前記案内手段が、前記材料の挿入状態で前記保持手段の回転に応じて回転して前記材料を加工に際して案内する工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１１０６６５号公報（第４〜５頁 第１，２図）

しかし近年工作機械の加工能力の向上に応じて、前記案内手段であるガイドブッシュを回転駆動するモータが大型化することにより、モータの負荷に基づく案内手段に対する回転駆動力の伝動不良検出が容易ではない場合があるという問題点があった。

これに対して回転駆動力の伝動不良を高精度で検出することができる伝動不良検出手段を備えた工作機械が望まれていた。

上記課題を解決するための本発明の工作機械は、材料３を保持する保持手段１と、前記材料３が挿脱自在に挿入される案内手段６とを備え、前記保持手段１と前記案内手段６とが回転駆動自在に設けられ、前記案内手段６に対する回転駆動力の伝動不良を検出する伝動不良検出手段を設け、前記案内手段６が、前記材料３の挿入状態で前記保持手段１の回転に応じて回転して前記材料３を加工に際して案内する工作機械において、前記伝動不良検出手段が、前記材料３の前記案内手段６への未挿入状態で前記案内手段６の回転駆動部１１を動作させる駆動動作手段と、該駆動動作手段による前記回転駆動部１１の動作状態での前記案内手段６の回転動作に基づき前記回転駆動力の伝動不良を判断する判断手段とから構成されることを第１の特徴とする。

第２に、前記回転駆動部１１と前記案内手段６との間に、前記回転駆動部１１の回転駆動力を前記案内手段６に伝動する伝動手段１７を設け、該伝動手段１７が、前記案内手段６と一体的に回転するプーリ１４と、該プーリ１４の歯２２と係合するベルト１６とを備え、該ベルト１６を介して前記プーリ１４が回転駆動されるように構成されたことを特徴とする。

第３に、前記プーリ１４の歯２２を検出する歯部検出器２１を設け、前記歯部検出器２１の出力信号に基づいて前記案内手段６の回転動作が検出される構成としたことを特徴とする。

第４に、前記駆動動作手段を、前記材料３の案内を行う際の回転より低い回転数で前記案内手段６を回転させるように、前記回転駆動部１１を動作させる構成としたことを特徴とする。

以上のように構成される本発明の工作機械の構造によると、前記材料の加工に際した案内とは別に、前記材料の前記案内手段への未挿入の状態で前記案内手段の前記回転駆動部を動作させ、前記案内手段を前記材料の回転に伴う連れ回りが規制された状態で、前記案内手段の回転動作を検出することによって、前記案内手段に対する回転駆動力の伝動不良を高精度に検出することができるという効果がある。

なお前記回転駆動部と前記案内手段との間に、前記回転駆動部の駆動力を前記案内手段に伝動する伝動手段を設け、該伝動手段を、前記案内手段と一体的に回転するプーリと、該プーリの歯と係合するベルトとから構成し、該ベルトを介して前記プーリが回転駆動されるように構成することができる。

この場合、前記プーリの歯を検出する歯部検出器を設けることによって、前記プーリの歯の検出によって得られる前記歯部検出器からのパルス状の出力信号に基づいて前記案内手段の回転動作の状態を容易に検出することができる。

また前記材料の加工時の案内とは別に、前記回転駆動部を動作させるため、前記案内手段を前記材料の案内を行う際の回転より低い回転数で回転させて、前記案内手段の回転の検出精度を向上させることができる。

本発明を適用した自動旋盤の要部概要図である。 ガイドブッシュを実線で記載し、ガイドブッシュモータと伝動手段との関係をモデル的に示す要部部分断面図である。 伝動不良検出手段のブロック図である。 伝動不良検出手段のフローチャート図である。

図１，２に示されるように、本発明を適用した工作機械である自動旋盤は、従来同様、主軸１が設けられている。主軸１は、従来同様主軸台に回転駆動自在に支持され、主軸台は主軸１の軸線方向となるＺ軸方向に移動自在にベッド２側に搭載されている。主軸１には長尺の棒材が材料３として挿入され、主軸１は材料３を保持する保持手段を構成し、チャック４を介して材料３を着脱自在に把持して保持する。

主軸１は、従来同様、主軸台との間に設けられるビルトインモータ等の主軸モータ５（図３参照）を回転駆動部として主軸モータ５の回転動作によって回転駆動されるとともに、主軸台を介してベッド２に対してＺ軸方向に移動することができる。主軸１の前方位置にガイドブッシュ６が収容されるガイドブッシュ装置７が配置されている。

ガイドブッシュ装置７は、ガイドブッシュ６が主軸１と同心に位置するように設けられている。ガイドブッシュ装置７は、ガイドブッシュ６を支持するガイドブッシュホルダ８が回転自在に支持部材９に支持されている。支持部材９はベッド２側に一体的に立設される。ベッド２側に、ガイドブッシュ６を回転駆動するガイドブッシュモータ１１が取り付けられている。

ガイドブッシュモータ１１の駆動軸１２には駆動プーリ１３が取り付けられている。ガイドブッシュホルダ８には、従動プーリ１４が一体的に設けられている。両プーリ１３，１４の間には、ベルト１６が掛け回されている。ガイドブッシュモータ１１の回転動作によって駆動プーリ１３とベルト１６とを介して従動プーリ１４が回転駆動される。従動プーリ１４の回転駆動によって、従動プーリ１４と一体的にガイドブッシュホルダ８が回転し、ガイドブッシュホルダ８と一体的にガイドブッシュ６が回転駆動される。

本実施形態において、ガイドブッシュモータ１１がガイドブッシュ６の回転駆動部を構成し、ガイドブッシュモータ１１とガイドブッシュ６との間に、駆動プーリ１３と従動プーリ１４とベルト１６からなる伝動手段１７が介設されている。伝動手段１７によって、ガイドブッシュモータ１１の駆動力がガイドブッシュ６に伝動される。

図３に示されるように、主軸モータ５やガイドブッシュモータ１１は、ＮＣ装置からなる制御装置１８によって駆動制御されている。制御装置１８は、主軸１の回転指令等に基づき、該回転指令で指定された所定の回転数で主軸１が回転するように主軸モータ５の駆動制御を行い、主軸モータ５を所定の回転数で回転動作させる。

制御装置１８は、ガイドブッシュ６が主軸１と連動して同期回転するように、ガイドブッシュモータ１１の駆動を主軸モータ５と同期して制御する。ガイドブッシュモータ１１は、主軸モータ５の回転動作の際に、制御装置１８によって、ガイドブッシュ６が主軸１と同期して回転するように駆動制御され、主軸モータ５に連動して所定の回転数で回転動作を行う。

本自動旋盤は、主軸１に把持された材料３がガイドブッシュ６に挿入された状態で、材料３の加工に必要な回転数で主軸１が回転するように、制御装置１８により主軸モータ５を所定の回転数で回転駆動する。主軸モータ５の回転駆動によるガイドブッシュモータ１１の回転駆動により、主軸１とガイドブッシュ６とが同期回転し、ガイドブッシュ６が、材料３の案内手段として、材料３のガイドを行う。

回転駆動されるガイドブッシュ６によって材料３をガイドしながら、主軸１をＺ軸方向に移動させるとともに、加工用の工具１５をＺ軸方向に直交するＸ軸方向に移動させることによって、材料３が工具１５によって加工される。材料３のガイドブッシュ６から突出した部分の加工が行われる。

通常１本の材料３から複数の製品の加工が行われる。製品の加工が終了した材料３は、残材として、主軸１に材料を供給する材料供給装置の動作や主軸１のＺ軸方向への移動等によってガイドブッシュ６から脱抜され、主軸１に新材の供給が行われ、材料３の交換が行われる。

支持部材９にブラケット１９を介して近接センサ２１が取り付けられている。近接センサ２１は、従動プーリ１４のベルト１６と係合していない部分に近接し、従動プーリ１４の歯２２の端面２３を検出し、歯２２の底部２４は検出しないように配置されている。近接センサ２１は、歯部検出器として、歯２２の端面２３の検出によって、従動プーリ１４の歯２２の検出を行い、従動プーリ１４の回転に伴って、ガイドブッシュ６の回転数に応じた周期のパルス状の信号を出力する。

近接センサ２１の出力信号は制御装置１８に入力されている。制御装置１８は、近接センサ２１から所定周期のパルス状の信号が入力されることによってガイドブッシュ６の回転動作を検出することができる。制御装置１８は、予め記憶されている伝動不良検出プログラム２６に基づいて動作することによって、ガイドブッシュ６に対するベルト１６と駆動プーリ１３及び従動プーリ１４を介した回転駆動力の伝動に関して伝動不良を検出する伝動不良検出手段として機能するように構成されている。

制御装置１８は、伝動不良検出手段として機能する場合、図４のフローチャートに示されるように、ステップＳ１で、ガイドブッシュ６からの材料３の脱抜を待ち、材料３がガイドブッシュ６から脱抜されると、ステップＳ２で、主軸モータ５を回転駆動することによって、ガイドブッシュモータ１１を回転駆動する。

制御装置１８は、ステップＳ２において、材料３の加工を行う場合の主軸１及びガイドブッシュ６の回転数に比較して低い回転数でガイドブッシュ６が回転するように主軸モータ５の回転動作に連動してガイドブッシュモータ１１を回転動作させる。ステップＳ２で、制御装置１８によって、主軸モータ５及びガイドブッシュモータ１１を回転動作させることにより、ガイドブッシュモータ１１の回転動作状態で、制御装置１８は、ステップＳ３において、近接センサ２１から入力される信号を読み込み、ステップＳ４に進む。

制御装置１８は、ステップＳ４において近接センサ２１からパルス状の信号が入力されている場合、ステップＳ５において入力されるパルス状の信号に基づきガイドブッシュ６の回転数を算出する。制御装置１８は、材料３がガイドブッシュ６から脱抜され、ガイドブッシュ６に材料３が挿入されていないことによって、材料３によるガイドブッシュ６の連れ回りが規制された状態で、ガイドブッシュモータ１１を駆動制御して回転動作させ、近接センサ２１からの信号を読み込む。

制御装置１８は、ステップＳ５においてガイドブッシュ６の回転数を算出し、算出された回転数に基づき、ステップＳ６で、ガイドブッシュモータ１１の回転動作に応じた回転数でのガイドブッシュ６の回転動作を検出することによって、ステップＳ７でガイドブッシュ６に対する伝動が正常に行われていることを判断する。

制御装置１８は、ステップＳ４で近接センサ２１からパルス状の信号が入力されない場合、及びステップＳ６において、ガイドブッシュ６の回転数がガイドブッシュモータ１１の回転動作に応じた回転数とは異なる場合は、ステップＳ８でガイドブッシュ６に対して回転駆動力の伝動不良であることを判断する。

制御装置１８は、ステップＳ１からＳ２の動作によって、材料３のガイドブッシュ６への未挿入状態でガイドブッシュモータ１１を駆動制御して回転動作させる駆動動作手段として機能する。制御装置１８は、ステップＳ３からＳ８の動作によって、ガイドブッシュモータ１１の回転動作状態で、ガイドブッシュ６の回転動作を検出し、ガイドブッシュ６の回転動作状態に基づき、ガイドブッシュモータ１１からガイドブッシュ６への駆動力の伝動不良を判断する判断手段として機能する。

本伝動不良検出手段は、ガイドブッシュ６による材料３の加工時の案内とは別に、ガイドブッシュ６から材料３が脱抜されて、材料３のガイドブッシュ６への未挿入の状態で、ガイドブッシュモータ１１を動作させてガイドブッシュモータ１１からガイドブッシュ６への駆動力の伝動不良を判断する。

ガイドブッシュモータ１１を回転動作させる際に、同時に主軸モータ５が回転動作する場合であっても、主軸１による材料３の回転に伴うガイドブッシュ６の連れ回りが規制されるため、本伝動不良検出手段は、ガイドブッシュ６の回転を、材料３の回転に伴う連れ回りではなく、ガイドブッシュモータ１１の回転動作に基づく回転と判断することができ、ガイドブッシュ６に対する回転駆動力の伝動不良を高精度で検出することができる。

ガイドブッシュ６の回転動作は、近接センサ２１を従動プーリ１４の歯２２を検出する歯部検出器として、従動プーリ１４の歯２２の検出による近接センサ２１からのパルス状の出力信号に基づいて容易に検出することができる。所定時間でのパルス状の信号の回数によってガイドブッシュ６の回転数を簡単に算出することができる。近接センサ２１による従動プーリ１４の歯２２の検出によって、容易に制御装置１８を、ガイドブッシュ６の回転動作を検出する回転検出手段として機能させることができる。

本実施形態の判断手段は、ガイドブッシュモータ１１の回転動作状態において、ステップＳ４でのガイドブッシュ６の回転または回転停止の検出による伝動不良の判断だけでなく、ステップＳ５及びステップＳ６でのパルス状の信号に基づくガイドブッシュ６の回転数の算出により、ガイドブッシュ６への駆動力の伝動不良を高精度に検出することができるように構成されている。

材料３の加工時の案内とは別に、ガイドブッシュモータ１１を回転動作させるため、ガイドブッシュ６の回転は材料３の案内を行う際の回転とは関係なく設定することができる。材料３の案内を行う際の回転より低い回転数でガイドブッシュ６を回転させて、伝動不良を検出することによって、ガイドブッシュ６の回転動作の検出精度を向上させることができる。

ガイドブッシュ６からの材料３の脱抜は、材料３の交換の際に行われるため、ガイドブッシュ６に対する伝動不良の検出は材料交換の際に定期的に行うことができる他、主軸１のＺ軸方向への移動等によって、材料３の加工中に所定のタイミングで材料３をガイドブッシュ６から脱抜して行うこともできる。

上記実施形態では、制御装置１８が、主軸モータ５を回転駆動することによって、主軸モータ５に同期させてガイドブッシュモータ１１を回転駆動するように構成されているが、ガイドブッシュモータ１１を主軸モータ５と関係なく所定の回転数で回転駆動するように構成することもできる。ガイドブッシュモータ１１のみを回転動作させることによって、主軸１の回転を不要とし、材料３を回転させることなくガイドブッシュ６に対する駆動力の伝動不良を検出することができる。

上記実施形態では、ガイドブッシュモータ１１をガイドブッシュ６の回転駆動部とし、ガイドブッシュモータ１１によってガイドブッシュ６を回転駆動するように構成されているが、ガイドブッシュ６を主軸モータ５によって回転駆動するように構成することもできる。

例えば主軸モータ５から直接、またはカウンタ軸等を介して間接的に駆動力を取り出し、前記伝動手段１７等を介してガイドブッシュ６を回転駆動することができる。この場合は主軸モータ５がガイドブッシュ６を回転駆動する回転駆動部を構成し、制御装置１８は、主軸モータ５を回転駆動動作させた状態で、近接センサ２１からの入力信号を読み込めばよい。

１ 主軸（保持手段）
３ 材料
６ ガイドブッシュ（案内手段）
１１ ガイドブッシュモータ（回転駆動部）
１４ 従動プーリ（プーリ）
１６ ベルト
１７ 伝動手段
２１ 近接センサ（歯部検出器）
２２ 歯

Claims (4)

1. 材料（３）を保持する保持手段（１）と、前記材料（３）が挿脱自在に挿入される案内手段（６）とを備え、前記保持手段（１）と前記案内手段（６）とが回転駆動自在に設けられ、前記案内手段（６）に対する回転駆動力の伝動不良を検出する伝動不良検出手段を設け、前記案内手段（６）が、前記材料（３）の挿入状態で前記保持手段（１）の回転に応じて回転して前記材料（３）を加工に際して案内する工作機械において、
   前記伝動不良検出手段が、前記材料（３）の前記案内手段（６）への未挿入状態で前記案内手段（６）の回転駆動部（１１）を動作させる駆動動作手段と、該駆動動作手段による前記回転駆動部（１１）の動作状態での前記案内手段（６）の回転動作に基づき前記回転駆動力の伝動不良を判断する判断手段とから構成される工作機械。
2. 前記回転駆動部（１１）と前記案内手段（６）との間に、前記回転駆動部（１１）の回転駆動力を前記案内手段（６）に伝動する伝動手段（１７）を設け、該伝動手段（１７）が、前記案内手段（６）と一体的に回転するプーリ（１４）と、該プーリ（１４）の歯（２２）と係合するベルト（１６）とを備え、該ベルト（１６）を介して前記プーリ（１４）が回転駆動されるように構成された請求項１の工作機械。
3. 前記プーリ（１４）の歯（２２）を検出する歯部検出器（２１）を設け、前記歯部検出器（２１）の出力信号に基づいて前記案内手段（６）の回転動作が検出される構成とした請求項２の工作機械。
4. 前記駆動動作手段を、前記材料（３）の案内を行う際の回転より低い回転数で前記案内手段（６）を回転させるように、前記回転駆動部（１１）を動作させる構成とした請求項１から３のいずれか１項に記載された工作機械。
   

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