JP7514800B2 - 工作機械、及び、工作機械の軸合わせ方法 - Google Patents
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Description
ワークの一端側を把持する第一主軸と、
前記ワークの他端側を把持する第二主軸と、
前記第一主軸及び前記第二主軸が前記ワークを把持した状態で、前記第一主軸及び前記第二主軸が同期回転しているときの振動に関連する物理量を検出するセンサと、
前記物理量に基づいて前記第一主軸と前記第二主軸との軸合わせを行う制御部と、
を備える工作機械である。
ワークの一端側を把持する第一主軸と、
前記ワークの他端側を把持する第二主軸と、
前記第一主軸及び前記第二主軸が前記ワークを把持した状態で、前記第一主軸及び前記第二主軸が同期回転しているときの振動に関連する物理量を検出するセンサと、
前記物理量に基づいて前記第一主軸と前記第二主軸との軸合わせを行う制御部と、
を備える工作機械の軸合わせ方法である。
図1は、本実施形態に係る工作機械1の一例を示した図である。図1に示すように、本実施形態に係る工作機械1は、第一主軸11と、この第一主軸11を回転可能に支持する第一主軸台12とを備えている。第一主軸11は、ワークWの一端側を装着するために締結動作可能な第一クランプ13を備えている。また、工作機械1は、第一主軸11と略同一の軸線上に第二主軸21と、この第二主軸21を回転可能に支持する第二主軸台22とを備えている。第二主軸21は、背面主軸としてもよい。第二主軸21は、ワークWの他端側を装着するために締結動作可能な第二クランプ23を備えている。また、第二主軸21と第二主軸台22との間には、第二主軸21を第二主軸台22に対して相対的に移動させる調整機構24が備わる。調整機構24は、例えば、X軸及びY軸の二軸方向に第二主軸21を相対移動可能である。調整機構24は、例えば、歯車とその歯車を作動させるアクチュエータとを含んで構成される。第一主軸台12と第二主軸台22とは、相対位置が変化しないように、例えば同一の構造物である台座100に固定されている。図1において、第一主軸11及び第二主軸の軸方向(図1の左右方向)をZ軸方向とし、Z軸と直交し台座100の上面と平行な方向(図1の上下方向)をY軸方向とし、台座100の上面と直交する方向(図1の前後方向)をX軸方向とする。
てもよい。本実施形態では、振動センサ25に加速度センサを用いる。加速度センサは、例えば図1に示すX軸方向、または、Y軸方向の一方向の加速度を測定可能なセンサであるが、別法として、二方向以上の加速度を測定可能なセンサであってもよい。なお、振動センサ25は、加速度センサに限定されず、例えば距離センサ等であってもよい。また、各センサは複数用いてもよい。なお、以下において振動センサ25の検出値といった場合には、振動センサ25の出力値である電圧、または、その電圧を加速度若しくは振動に変換した値の何れであってもよい。この変換は後述する軸合わせ部402によって行われる。
行う。主記憶部42は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。補助記憶部43は、EPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディ
スクドライブ(HDD、Hard Disk Drive)、リムーバブルメディア等である。補助記憶
部43には、オペレーティングシステム(Operating System :OS)、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。補助記憶部43に格納されたプログラムをプロセッサ41が主記憶部42の作業領域にロードして実行し、このプログラムの実行を通じて各構成部等が制御される。これにより、所定の目的に合致した機能を制御部40が実現する。主記憶部42および補助記憶部43は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体である。なお、制御部40は、単一のコンピュータであってもよいし、複数台のコンピュータが連携したものであってもよい。また、補助記憶部43に格納される情報は、主記憶部42に格納されてもよい。また、主記憶部42に格納される情報は、補助記憶部43に格納されてもよい。
44及び出力部45は、1つのタッチパネルディスプレイとして構成してもよい。
、第一クランプ13及び第二クランプ23によってワークWを締結させ、第一主軸11及び第二主軸21を同期して回転させ、さらに、工具の移動を制御することによってワークWを例えば切削する。この加工制御部401によるワークWの加工制御には、公知の技術を用いることができる。
Y軸に対応する。図6では、第二主軸21の出発点である原点の座標を(X0,Y0)で示している。この原点は、第二主軸21がワークWの締結動作を行ったときの第二主軸21の中心軸の位置である。軸合わせ部402は、第二主軸21を、原点(X0,Y0)を中心とする円S1に沿って移動させる。円S1の直径は、例えば製造公差による第一主軸11と第二主軸21との軸ずれの最大値以下の任意の値に設定し得る。すなわち、第一主軸11及び第二主軸21の軸ずれが発生しても、製造公差の範囲内で軸ずれが発生していると考えられるので、この範囲内で第二主軸21を移動させて軸が合う位置を求める。
えば、A1で示される位相において、分散値がB1で示される最小値になる。また、位相がA1よりも大きくなるほど、分散値も大きくなる。なお、以下ではA1で示される位相を第一位相A1ともいう。円S1上で分散値が最も小さくなる位置が、本開示に係る第一目標位置に相当する。
に亘って取得した振動センサ25の検出値に基づいて、振動センサ25の検出値の分散値を算出し、この分散値を第二原点(X1,Y1)を中心とした位相と紐付けして補助記憶部43に記憶させる。所定の位相は、図6において説明した所定の位相と同じである。ただし、別法として、図6に示した所定の位相とは異なる位相を採用することもできる。
1による加工制御が行われる前に実行される。例えば、ユーザが入力部44へ加工制御を行うための入力を行ったことをトリガとして実行してもよい。なお、別法として、工作機械1の製造時、または、ユーザが工作機械1を起動したときなどに、ユーザによる入力部44への入力に基づいて実行してもよい。また、別法として、所定の時間毎、または、工作機械1の所定の起動回数毎に実行してもよい。
第1実施形態では第二主軸21を円S1及び直線L1に沿って移動させつつ、振動センサ25の検出値の分散値を取得している。一方、本第2実施形態では、第二主軸21の周りにメッシュを生成し、そのメッシュの各交点において振動センサ25の検出値の分散値を取得して、分散値が最も小さい位置が、第一主軸11及び第二主軸21の軸が合っている位置であると判定する。
散値を算出することによっても、第一主軸11及び第二主軸21の軸合わせを行うことができる。
第1実施形態及び第2実施形態では、振動センサ25の検出値の分散値を利用して軸合わせを行っているが、センサはこれに限らず、振動と相関する物理量を検出可能なセンサであればよい。例えば、変位計、電流計、AE(Acoustic Emission)センサ、または、
マイクロフォンでもよい。
11 第一主軸
12 第一主軸台
13 第一クランプ
21 第二主軸
22 第二主軸台
23 第二クランプ
24 調整機構
25 振動センサ
40 制御部
41 プロセッサ
42 主記憶部
43 補助記憶部
44 入力部
45 出力部
Claims (9)
- ワークの一端側を把持する第一クランプを備える第一主軸と、
前記ワークの他端側を把持する第二クランプを備える第二主軸と、
前記第一主軸及び前記第二主軸を夫々回転させるアクチュエータと、
振動に関連する物理量を検出するセンサと、
前記物理量に基づいて前記第一主軸と前記第二主軸との軸合わせを行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一クランプ及び前記第二クランプが前記ワークを把持した状態で、前記アクチュエータにより、前記第一主軸と前記第二主軸とを夫々回転さることにより前記第一主軸と前記第二主軸とを同期回転させて前記軸合わせを行う、
工作機械。 - 前記制御部は、
前記第一主軸と前記第二主軸との相対位置をずらした第一の複数の位置において夫々、前記センサで前記物理量を検出し、
前記第一の複数の位置のうち前記物理量が最も小さい位置を前記第一主軸と前記第二主軸との第一目標位置とする、
請求項1に記載の工作機械。 - 前記第一の複数の位置を、同一円上にずらした位置とする、
請求項2に記載の工作機械。 - 前記制御部は、
前記円の中心から前記第一目標位置の方向に前記第一主軸と前記第二主軸との相対位置をずらした第二の複数の位置において夫々、前記センサで前記物理量を検出し、
前記第二の複数の位置のうち前記物理量が最も小さい位置を前記第一主軸と前記第二主軸との第二目標位置とする、
請求項3に記載の工作機械。 - 前記制御部は、
前記第二目標位置を前記円の中心として、前記第一の複数の位置において夫々、前記セ
ンサで前記物理量を検出し、前記第一の複数の位置のうち前記物理量が最も小さい位置を取得することで前記第一目標位置を更新し、
更新後の前記第一目標位置の方向の前記第二の複数の位置において夫々、前記センサで前記物理量を検出し、前記第二の複数の位置のうち前記物理量が最も小さい位置を取得することで前記第二目標位置を更新する、
ことを繰り返し行う、
請求項4に記載の工作機械。 - 前記制御部は、前記第一目標位置における前記物理量が、直前の前記第二目標位置における前記物理量以上である場合に、直前の前記第二目標位置が、前記第一主軸と前記第二主軸との軸が合っている位置であると判定する、
請求項5に記載の工作機械。 - 前記物理量は、前記センサの検出値の統計処理により算出される分散値である、
請求項2から6の何れか一項に記載の工作機械。 - 前記制御部は、前記第一主軸と前記第二主軸との軸ずれの製造公差の範囲内に前記第一の複数の位置を設定する、
請求項2から7の何れか1項に記載の工作機械。 - ワークの一端側を把持する第一クランプを備える第一主軸と、
前記ワークの他端側を把持する第二クランプを備える第二主軸と、
前記第一主軸及び前記第二主軸を夫々回転させるアクチュエータと、
振動に関連する物理量を検出するセンサと、
前記物理量に基づいて前記第一主軸と前記第二主軸との軸合わせを行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一クランプ及び前記第二クランプが前記ワークを把持した状態で、前記アクチュエータにより、前記第一主軸と前記第二主軸とを夫々回転さることにより前記第一主軸と前記第二主軸とを同期回転させて前記軸合わせを行う、
工作機械の軸合わせ方法。
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JP2021100267A JP7514800B2 (ja) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 工作機械、及び、工作機械の軸合わせ方法 |
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