JPH054139A

JPH054139A - 工作機械の被加工物設置装置

Info

Publication number: JPH054139A
Application number: JP3158850A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Taneda; 淳種田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ワークの位置決め、水平出しを容易にする。【構成】振動子１２及びモータ１４を内蔵する振動ヘ
ッド１０をワーク２に磁石１６で取り付け、定盤１上の
ワークにコントローラ１７で制御された振動を加える。【効果】ワークに振動を加えることにより摩擦力が静
止摩擦力から動摩擦力へ移行するので、ワークを容易に
移動させることができ、位置決め、水平出しが容易とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械に設置する被
加工物の位置決め、水平出しを容易にする被加工物設置
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械にて加工を行う場合は、加工に
際して被加工物（ワーク）を工作機械に設置しなければ
ならない。これはワークを固定することのほかに、工作
機械の座標系と平行にワークの座標系を設置する意味が
ある。通常、工作機械の精度は工作機械自身の性能で決
定されるが、ワーク上に加工される加工形状の、ワーク
内での位置精度は、ワークを工作機械の定盤に固定する
際の位置精度にも大きく左右されるものである。

【０００３】工作機械の座標系とワークの座標系を平行
にする作業は一般に以下のように行われる。まず、おお
よそ平行と思われる位置に置いたワークに対して、工作
機械上からワークの一辺に対して精密側長器（パピーテ
スタ等）を当て、工作機械の軸を移動させながら距離の
変化を測定する。この距離が変化する場合は、工作機械
の座標系とワークの一辺とが平行でないことになる。平
行でなかった場合は、ワークの位置を傾いている方向に
対して変更し、再度距離の変化を測定する。この作業を
距離変化が認められなくなるまで繰り返せばよい。この
一連の作業を「水平出し」と呼ぶことがある。

【０００４】ところで、ワークは通常かなりの重量があ
るため、水平出しといっても容易に位置を変えることは
できない。ワークがクレーン等で吊ってある場合は、完
全に下ろしてしまわずに、僅かに浮いた状態で位置を修
正することができるが、最終的には下ろしきらなければ
正確な水平出しはできない。重量のあるワークを微小量
移動させるために、作業者はよくハンマー等で軽くワー
クを叩くことがある。図１０，図１１はその作業内容を
示した図である。工作機械の座標系１０１に取り付けら
れている精密側長器１００を工作機械の駆動軸で動かし
ながらワーク２の一辺に対する距離変化を測定する。水
平出しが十分でない場合は、ワーク２の傾きを修正して
再度測定し、水平になるまで繰り返す。このときにワー
クの傾きを修正するにはワーク２をハンマー１０２等で
叩いて行われることが多い。図中、１は工作機械の定
盤、３はワーク固定治具である。

【０００５】なお、ワークの位置決め治具に超音波振動
子ユニットを組み込んだものとして、例えば特開昭６１
−２９３６８３号公報があるが、これは該位置決め治具
を多数のゲージプレートで構成し、超音波振動子ユニッ
トによりゲージプレートの支持面形状を変更することに
よって、ワークの形状に応じた自動位置決め治具を形成
するものである。また、加工テーブルに超音波振動子を
組み込んだものとして、例えば特開平２−２７９２２７
号公報があり、この場合、超音波振動は放電加工用電極
とワークの加工間隙に生じる加工粉の排出に利用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ワークの位置を修正す
るのに、ワークを叩いて修正するのは、小さな力を短時
間与えることにより、微小量の修正が行いやすいためで
あるが、ともすれば修正量が大きすぎ、反対側に傾いて
しまうこともしばしばである。水平出しとともに、ワー
クを定盤上に固定していく強度を強めていくが、強く固
定されているときほど、傾きの修正は容易でない。ワー
クと定盤の摩擦力が特に大きくなるために、少々の力で
は動かず、かといって大きな力で叩けば、いきなり大き
く動いてしまい、逆に傾いてしまう。このように、工作
機械の定盤にワークを固定する水平出し作業は時間と熟
練を要する仕事であり、全作業工程に占める時間はかな
りのものとなる。昨今、工作機械がＮＣ化されて長時間
の無人運転が可能となっているが、ワークの設置と水平
出しは未だに人の技術に頼らざるを得ない部分であり、
全体の加工時間短縮のネックとなってきている。

【０００７】本発明は、工作機械にワークを設置、固定
する作業を容易化し、段取り時間の削減を目的とするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る工作機械の被加工物設置装置は、工作
機械の定盤上に設置されたワークに着脱自在に取り付け
られる振動ヘッドであって、該振動ヘッドが、回転運動
または往復運動する振動子と、該振動子の駆動装置を内
蔵し、振動子の速度、周波数、振幅を制御するコントロ
ーラを備えてなるものである。

【０００９】また、超音波振動モータを工作機械の定盤
に埋設し、ワークを任意の方向に直線移動または回転さ
せるようにしたものである。

【００１０】

【作用】ワークの定盤との摩擦力が、ワークに加えられ
る振動によって、静止摩擦力から動摩擦力へ移行するの
で、ワークの移動が容易となる。また、ワークに加えら
れる振動を定盤に埋設された超音波振動モータによって
行わしめれば、ワークを自動的に任意の方向に移動させ
ることができ、ワークの位置決め、水平出しが自動的に
できる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す正面図、図２
は平面図である。図において、１は工作機械の定盤、２
は定盤１上に設置されるワークである。なお、図示は省
略するが、ワーク２は図１０，図１１に示したような所
要数のワーク固定治具３で固定されている。１０はこの
ワーク２の上に着脱自在に取り付けられる振動ヘッドで
あり、この振動ヘッド１０は、装置ケース１１と、装置
ケース１１内に取り付けられ、振動子１２を回転駆動す
るための振動子駆動モータ１４と、振動ヘッド１０をワ
ーク２上に固定するための、スイッチ１５によりＯＮ，
ＯＦＦできる磁石１６と、振動子１２の速度、振動周波
数、振幅を任意に設定できるコントローラ１７とから構
成されている。振動子１２はその重心位置から離れた位
置にモータ１４の軸１３が取り付けられている。

【００１２】次に、本実施例の作用について説明する。
まず、ワーク２を工作機械の定盤１上の大体の位置に設
置し、そのワーク２上に振動ヘッド１０を載せ、スイッ
チ１５をＯＮさせて磁石１６により振動ヘッド１０をワ
ーク２に固着させる。次いで、コントローラ１７により
モータ１４で振動子１２を回転し振動ヘッド１０を振動
させる。振動子１２が回転することで、ワーク２に上下
方向２１の力と水平方向２２の力が加わり、ワーク２自
体が振動する。ワーク２が振動することで、定盤１とワ
ーク２の摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行する。
このため、ワーク２に小さな力２３を加えるだけで、ワ
ーク２を容易に移動させることができ、その傾きを図２
に破線で示すように修正することができる。

【００１３】このように小さな力２３でもワーク２の移
動が容易なのは、振動ヘッド１０からワーク２に対して
与えられる振動が高周波で回数が多いためばかりでな
く、その高周波振動によりワーク２に常に力が働き、定
盤１とワーク２との摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力と
なって軽減されるからである。このため、振動子１２の
振動周波数が重要となり、一定周波数以上でないと動摩
擦力に移行できない。このように振動子の周波数はワー
クの移動しやすさに大きな影響を与えるが、一般にこの
周波数は数十〜数百Ｈｚあればよく、振動子のメカニズ
ムとして容易に実現できる程度である。振動子１２の振
動周波数はコントローラ１７により調節でき、作業しな
がら最適な周波数に設定する。そして、図１０の精密側
長器１００を用いてワーク２の一辺に対する距離変化を
測定し、この距離変化がなくなるまでワーク２を微小移
動させる。図２の破線２０で示すようにワーク２の水平
出しが完了したのちは、図示しないワーク固定治具でワ
ーク２を固定する。その後、スイッチ１５により磁石１
６をＯＦＦにし、振動ヘッド１０をそのワーク２から取
り外す。ワーク固定治具は手動、自動のいずれによるも
のでもよい。

【００１４】なお、振動ヘッド１０の内部構成は図３の
ようになっていても差し支えない。この場合、振動子１
２は回転するクランクロッド１８により定盤１に垂直な
方向２１にのみ振動するため、振動のエネルギーがより
効率的にワーク２と定盤１の摩擦力低減に使われること
になる。すなわちワークの移動はより容易となる。図
中、１９は長方体振動子１２のガイドである。

【００１５】次に、図４は本発明の他の実施例を示す斜
視図、図５は平面図である。この実施例は、定盤１の内
部に円形リング状の超音波振動モータ２４を埋設したも
のである。超音波振動モータ２４は上記実施例による振
動の原理を利用したモータで、摩擦力の低減とともに、
ワークの移動もできるものである。すなわち図１，図３
に示した二つの実施例では、摩擦力を低減させて、ワー
ク移動の力は別途作業者が与えてやらなければならなか
ったが、本実施例では、ワークの移動も振動を利用して
行うことができる。本実施例では、円形の超音波振動モ
ータ２４が定盤１内に埋設されていて、その上に置いた
ワークを任意の方向２５あるいは２６に回転させること
ができるので、これを用いて水平出しのためのワークの
傾き修正を行うことができる。

【００１６】図６，図７はさらに直線形状の超音波振動
モータ２８を複数個定盤１内に埋設した他の実施例であ
る。図中においては４個の超音波振動モータ２８ａ，２
８ｂ，２８ｃ，２８ｄがＹ方向に埋設されている。これ
ら４個のモータを、駆動力あるいは位相をずらして駆動
すると、上に載せたワークを回転させることができ、水
平出しに使用できる。例えば、図７においてモータ２８
ａと２８ｂは手前側（図中下方）３１，３２に、モータ
２８ｃと２８ｄは向こう側（図中上方）３３，３４に駆
動することにより、ワークを左回りに回転させることが
できる。直線超音波振動モータ２８を用いた場合は、さ
らに図８，図９に示すように、モータの駆動力を全て同
一にすることで、ワークを直線運動させることもでき
る。Ｙ方向だけでなく、Ｘ方向にも埋設すれば、Ｘ，Ｙ
任意の方向と任意の角度にワーク２を平行移動、回転移
動させることができる。すなわち、定盤１上でのワーク
２の移動を自由自在に行うことができる。つまり、ワー
ク２は任意の位置に仮置きして、あとは複数個の超音波
振動モータ２８ａ〜２８ｈを制御するコントローラ１７
により、水平移動３５，３６，回転移動３７をしなが
ら、任意の目標位置２０にワーク２を設置することがで
きる。すなわち、ワーク設置の自動化が行え、作業効率
は飛躍的に増大する。ワーク位置の自動計測機能などと
併用すれば、ワークの水平出し、段取りは完全に無人化
して行うことが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、工作機械
の定盤上に設置されたワークに振動を与えることによっ
て、ワークの移動が容易となり、またその振動のみでワ
ークを移動させることができるので、ワークの位置決
め、水平出しを簡単に短時間に行うことができ、段取り
時間の削減、全加工時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面正面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図５】図５の平面図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図７】図６の平面図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図９】図８の平面図である。

【図１０】従来のワーク傾き修正方法を示す正面図であ
る。

【図１１】図１０の平面図である。

【符号の説明】

１定盤２ワーク１０振動ヘッド１２振動子１４振動子駆動モータ１６磁石１７コントローラ２４，２８超音波振動モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転運動または往復運動をする振動子
と、該振動子の駆動装置と、前記振動子及び駆動装置を
内蔵した振動ヘッドと、該振動ヘッドを工作機械の定盤
上に設置された被加工物に着脱自在に取り付ける固定装
置と、前記振動子の速度、周波数、振幅を制御するコン
トローラとを具備する工作機械の被加工物設置装置。
【請求項２】工作機械の定盤上に設置された被加工物
を任意の方向に直線移動または回転させる超音波振動モ
ータを前記定盤に埋設してなる工作機械の被加工物設置
装置。