JPH0655310A - Ｎｃテールストック及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＣ装置で位置制御されているテールストッ
ク５のワークに対する押接力及び当接位置を容易かつ正
確に検出する新たな技術手段を提供する。 【構成】 テールストック５の送りモータ９の出力トル
クを設定する出力トルク制御手段２７と、そのサーボ制
御装置２１に与えられる位置指令ａと位置フィードバッ
ク信号ｂとの差信号である位置偏差ｃを検出する位置偏
差検出手段３１と、検出された位置偏差ｃが設定値ｄに
達したときに制御出力ｅを生成する比較手段３３とを設
ける。センタワーク作業において、送りモータ９の出力
トルクを低く制限し、テールストック５を低速で主軸１
に向けて移動させると共にスキップ準備指令を与え、位
置偏差ｃの増大を検出したときに移動指令をスキップさ
せ、送りモータの出力トルクをワーク１１の材質に応じ
た設定値に変更し、位置偏差ｃが所定の値になるまで位
置指令ａを変更してワーク押接力を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はＮＣ装置でその移動位
置を制御されているテールストックとセンタワーク作業
を行う際における当該テールストックの制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤でセンタワーク作業を行う際には、
ワークの基端（ワークの主軸側の端部）をチャックや主
軸側のセンタで支持し、ワークの先端をテールストック
のセンタクイルで支持して加工が行われる。このときの
センタクイルのワークへの押し付け力は、センタクイル
を進退させる油圧シリンダの油圧力で設定するのが普通
である。多品種のワークの長さに対応するためには、セ
ンタクイルを移動して位置決めするだけではストローク
が足りず、テールストック本体のベッド上での位置決め
を必要とする場合がある。そこでテールストックの位置
決めをＮＣ制御によって行うために、図１に示すように
テールストック５の送りネジ８をサーボ制御される送り
モータ９で駆動する構造とし、この送りモータ９の回転
をエンコーダ１２で検出しながら、ＮＣ装置２２で制御
する構造が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにテールスト
ック５の位置をＮＣ装置２２で自由に設定できるように
した旋盤では、長さの異なる多品種のワークを人手を介
することなく次々と加工することが可能になる。しかし
このような装置においても、センタクイル７のワークへ
の押し付け力は油圧力等により設定する必要があるた
め、センタクイル７またはテールストック本体６を主軸
方向に移動させる油圧シリンダが不可欠となり、またセ
ンタクイル７をワーク１１に押し付けた後、センタクイ
ル７をテールストック本体６に固定するインタロックが
必要になるなど、テールストックまわりの構造が複雑に
なり、装置も高価になるという問題があった。

【０００４】この発明は、サーボ制御される送りモータ
９で移動位置決めされるテールストック５に作用する主
軸方向の力を検出する簡単な装置を提供することによ
り、テールストック５のワークに対する押接力及びワー
クに当接したときのテールストックの位置を容易かつ正
確に検出することができる新たな技術手段を提供するこ
とを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、旋盤のテ
ールストック５のサーボ制御系に、テールストック５を
主軸方向に移動させる送りモータ９の出力トルクを設定
する出力トルク制御手段２７と、上記サーボ制御装置２
１に与えられる位置指令ａと位置フィードバック信号ｂ
との差信号である位置偏差ｃを検出する位置偏差検出手
段３１と、検出された位置偏差ｃがその設定値ｄに達し
たときに制御出力ｅを生成する比較手段３３とを設けて
いる。

【０００６】そしてセンタワーク作業において、テール
ストック５の送りモータ９の出力トルクを低く制限し、
サーボ制御装置の位置偏差ｃを監視しながらテールスト
ック５を低速で主軸１に向けて移動させるとともにスキ
ップ準備指令を与え、上記位置偏差ｃの増大を検出した
ときに上記移動指令をスキップさせ、前記送りモータの
出力トルクをワーク１１の材質に応じて定められた設定
値に変更し、上記位置偏差ｃが所定の値になるまで送り
モータ９のサーボ制御装置に与える位置指令ａを変更す
ることにより、テールストックのワーク押接力を設定し
ている。

【０００７】

【作用】テールストック５を主軸方向に移動させる送り
モータ９のサーボ制御装置２１は、ＮＣ装置２２から与
えられる位置指令ａとパルスエンコーダ１２などから与
えられる位置フィードバック信号ｂとの差信号（位置偏
差）ｃが０になるように送りモータ９を駆動している。
従って何らかの理由で負荷トルクが送りモータ９の出力
トルクを上回って送りモータ９が停止ないしスローダウ
ンしたときには、ＮＣ装置２２からの位置指令ａが変化
し続けるにもかかわらず位置フィードバック信号ｂがそ
れに追従できなくなり、位置偏差（絶対値）ｃが急激に
増加する。

【０００８】テールストック５を主軸１に向けて低速で
移動させているときに、センタクイル７がワーク１１の
先端に当接すると、テールストック５の移動が阻止され
るので、上記の理由により位置偏差ｃが増大する。そこ
で位置偏差ｃがその設定値ｄに達したときに低速移動指
令をスキップさせてやれば、センタクイル７がワーク１
１の先端に当接した位置でテールストック５を停止させ
ることができる。そしてこのときのワーク１１とセンタ
クイル７との間の押接力は、出力トルク制御手段２７に
よって設定された送りモータ９の出力トルクによって決
定される。

【０００９】出願人が行った実験では、送りモータ９の
出力トルクを７〜８％に制限することにより、テールス
トック５を円滑に移動させかつワーク１１とテールスト
ックのセンタクイル７とが軽く接触したときにテールス
トック５を停止させることが可能であった。またこの状
態で位置偏差ｃが５ミクロン程度になるまで指令値ａを
変更すると、テールストック５の停止位置をプラスマイ
ナス１０ミクロン程度の精度で検出することが可能であ
った。この検出精度は、テールストック５の低速接近時
の移動速度を小さくすることにより、また演算速度の早
いＮＣ装置を用いることにより、高くすることができ
る。

【００１０】上記のようにしてセンタクイル７とワーク
１１とを当接させた後、送りモータ９の出力トルクをワ
ーク１１の材質に応じて変更し、かつ位置偏差ｃが予め
定めた一定の値になるように位置指令ａを変更してやれ
ば、ワーク１１の材質に応じた適正な力でワーク１１を
押すことができる。すなわちワーク１１が銅合金やアル
ミニウムなどの柔らかな材質のときには、ワークの変形
を防ぐために、送りモータ９の出力トルクを低めに設定
し、またワークがステンレスのような硬い材質であると
きは、送りモータ９のトルク制限値を高めに設定する。
この材質に応じた出力トルクの制限値は予め実験により
求めてＮＣ装置２２に設定しておく。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明のテールストックを備えた旋
盤の一実施例を示すブロック図である。主軸１はベッド
２と実質上一体の主軸台３に軸支されており、その先端
にチャック４が装着されている。主軸１に対向してテー
ルストック５がベッド２上を主軸１の軸線方向に移動自
在に装着されており、このテールストック５にはその本
体６に対して軸線方向の位置を固定したセンタクイル７
が設けられている。

【００１２】テールストック５は、その移動方向と平行
に設けた送りネジ８に螺合しており、送りネジ８は送り
モータ９によって回転駆動される。ワーク１１は、その
基端をチャック４に把持され、その先端中心に設けたセ
ンタ孔にセンタクイル７の先端を押接することにより支
持されている。ワーク１１を加工する工具や刃物台は、
ワーク１１の図の紙面の奥側に配置されているが、この
発明には直接関係ないので図示及び説明を省略する。

【００１３】送りモータ９は、サーボ制御装置２１によ
って制御されている。サーボ制御装置２１は、差分検出
器２４、補償回路２５及びパワーアンプ２６を備えてお
り、ＮＣ装置２２から与えられる位置指令ａと送りモー
タ９に装着されたパルスエンコーダ１２から与えられる
位置フィードバック信号ｂとの差信号（位置偏差）ｃを
補償回路２５に与えている。補償回路２５は、位置偏差
ｃに基づく速度指令を算出して、速度フィードバック信
号との差信号をパワーアンプ２６に与えている。パワー
アンプ２６から出力される電流は、最大電流設定器２７
の設定値で制限される。ＮＣ装置２２はこの最大電流設
定器２７の設定値を必要なタイミングで増減する。

【００１４】差分検出器２４から出力される位置偏差ｃ
は、位置偏差検出手段３１で検出されている。一方位置
偏差の増減を検出する際の比較対象となる設定値ｄは、
位置偏差設定手段３２に設定され、プラス側とマイナス
側の設定値、プラスｄとマイナスｄが個別に設定され
る。比較器３３は、検出された位置偏差ｃが設定値ｄに
達したときに、制御出力ｅを出力する。位置偏差検出手
段３１、位置偏差設定手段３２及び比較手段３３は実際
にはＮＣ装置２２のプログラムとして構成される。

【００１５】サーボ制御装置２１から位置偏差ｃを取り
出すことができないときは、ＮＣ装置２２の位置指令ａ
とパルスエンコーダ１２などの位置フィードバック信号
ｂを位置偏差検出手段３１に入力し、その差分として位
置偏差ｃを検出する。

【００１６】図２は、テールストックのセンタクイル７
でワーク１１の先端を支持する際のテールストック５の
制御手順を示したフローチャートである。まず送りモー
タ９の出力トルクを制限しない状態でテールストックの
センタクイル７の先端がワーク１１の先端に近接する位
置までテールストック５を高速移動させる。次に送りモ
ータ９の出力トルクを最大電流設定器２７の設定値を変
更することによって例えば８％程度に制限し、その状態
で送りモータ９を低速で駆動してテールストック５をワ
ーク１１の先端に向けて低速移動させる。このとき位置
偏差ｃの上昇が検出されることなく予め定められた量の
テールストックの移動が終了したときには、ワーク無し
と判断してワーク無しアラームを発し、機械を停止させ
る。

【００１７】一方位置偏差ｃが増大して比較器３３から
出力信号ｅが出力されたときには、この信号によって制
御をスキップさせ、最大電流設定器２７の設定値をより
高い値に再設定する。このときの設定値は、ワーク１１
の材質によって異なる値とし、ワーク１１が軟らかい材
質のものであるときは設定値を低く（送りモータ９の出
力トルクを低く）し、ワーク１１が硬い材質のものであ
るときは設定値を高く（送りモータ９の出力トルクを高
く）する。この設定値の変更により、センタクイル７は
ワーク１１の材質に応じた適正な力でワーク１１を押し
つけることとなるので、この状態で位置偏差ｃが予め定
められた値になるまで位置指令ａを変更する。この位置
指令ａの変更により、場合によってはテールストック５
が微少移動してワーク１１の先端を適正な力で押接する
のに必要なテールストック５の位置が設定される。なお
送りモータ９の出力トルクをワーク１１の材質に応じて
再設定した後、位置指令ａを変更して位置偏差ｃをほぼ
一定の値となるように制御しているのは、テールストッ
ク５の押接力によるワーク１１の変形を最小にした状態
でワーク１１を支持するためである。そして加工中にそ
の熱によってワークが伸びる際に前記押接力が変化しセ
ンタホールを変形させたり、センターの回転機構の寿命
を短くすることをも防止することができるのである。

【００１８】またこのときのテールストック５の停止位
置は、ＮＣ装置２２により高い精度で検出されるので、
それによってワーク１１の寸法確認などを行うことも可
能である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、テール
ストックの移動位置決めを行うサーボ制御装置によっ
て、テールストックによるワークの押接力を制御するこ
とができるため、センタクイルをテールストックの本体
に対して進退させる構造とする必要がなくなり、センタ
クイルを進退させるための油圧回路も必要としない。そ
してテールストックの移動速度及び押接力をＮＣ装置に
よって自由に設定できるので、油圧回路を用いた場合の
ようなショックアブソーバーやセンタクイルの押圧力の
設定手段が不要となり、すべてＮＣプログラムで指定で
きる。

【００２０】さらに油圧を使用した場合のテールストッ
クやセンタクイルの速度は機械毎にばらつきがあった
が、この発明ではこれらをＮＣ装置によって制御できる
ので、ばらつきがなくなりかつ高速となる。さらにセン
タクイルがテールストック本体に軸方向移動不能に装着
されるので、センタクイルのインターロックが不要とな
る。

【００２１】またテールストックの停止位置を高い精度
で検出することが可能であり、テールストックの位置が
ＮＣ装置で常に認識されるので、テールストックと刃物
との干渉を避けることも容易に可能である。さらにバー
フィーダを用いたバー材の加工の場合などにおいて、図
３に示すようにバーフィーダでバー材を押し込みつつ、
テールストック５でバー材１１の先端を一定の力で支持
しながらテールストック５を後退させていくという動作
も可能であり、バー材の引き出し加工が可能となって、
バーフィーダの残材引抜作業を不要にし、素材を最後ま
で製品に使い切ることもできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のテールストックを備えた旋盤とその
制御系を模式的に示す図

【図２】この発明の制御方法の一例を示すフローチャー
ト

【図３】バー材の加工方法の一例を示す説明図

【符号の説明】

１ 主軸 ５ テールストック ９ 送りモータ 11 ワーク 21 サーボ制御装置 27 最大電流設定器 31 位置偏差検出手段 33 比較手段 ａ 位置指令 ｂ 位置フィードバック信号 ｃ 位置偏差 ｄ 設定値 ｅ 制御出力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テールストック(5) を主軸方向に移動さ
   せる送りモータ(9)とそのサーボ制御装置(21)とが設け
   られているＮＣテールストックにおいて、上記送りモー
   タ(9) の出力トルクを設定する出力トルク制御手段(27)
   と、上記サーボ制御装置(21)に与えられる位置指令(a)
   と位置フィードバック信号(b) との差信号である位置偏
   差(c) を検出する位置偏差検出手段(31)と、検出された
   位置偏差(c) がその設定値(d) に達したときに制御出力
   (e) を生成する比較手段(33)とを備えている、ＮＣテー
   ルストック。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＮＣテールストックを備
   えた旋盤におけるセンタワーク作業において、テールス
   トック(5) の送りモータ(9) の出力トルクを低く制限
   し、サーボ制御装置の位置偏差(c) を監視しながらテー
   ルストック(5)を低速で主軸(1) に向けて移動させると
   ともにスキップ準備指令を与え、上記位置偏差(c) の増
   大を検出したときに上記移動指令をスキップさせ、前記
   送りモータの出力トルクをワーク(11)の材質寸法に応じ
   て定められた設定値に変更し、上記位置偏差(c) が所定
   の値になるまで送りモータ(9) のサーボ制御装置に与え
   る位置指令(a) を変更することを特徴とする、ＮＣテー
   ルストックの制御方法。