JPS6144514A - 重量バランス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は重量バランス制御装置に関し、一層詳細には
工作機械、好適には、マシニングセンターにおいて、シ
リンダを介して主軸ヘッド、ツール、ワークを選択的に
保持する場合、当該主軸ヘッド等を交換することによっ
てもたらされる重量変化に対応する圧力流体を前記シリ
ンダに供給して当該交換作用によって生ずるシリンダに
おける過負荷の発生を阻止し且つ新たな重量バランスを
迅速に確保するよう構成した重量バランス制御装置に関
する。

工作機械、例えば、門型マシニングセンターでは、従来
からコラムの頂部に油圧シリンダを配設し、この油圧シ
リンダから延在するロッドで主軸ヘッド、ワーク、ツー
ルあるいはパレットを装着したテーブル等を懸吊保持す
る構成が採用されている。この場合、油圧シリンダには
前記テーブル自体の重量並びにテーブルに装着されるツ
ール、ワーク等の重量が加わり重量バランスがとられる
ことになる。

このような構成の複合形マシニングセンターを第１図に
示す。このマシニングセンター２のワーク用工作機械２
Ａでは基台４の上部にガイド部材６．６を配設し、この
ガイド部材６．６に対してコラム８を変位自在に装着し
ている。すなわち、コラム８は前記ガイド部材６．６上
をモータ１０の駆動作用下に回転するボールねじ１２に
よって前記ガイド部材上を矢印六方向に変位可能である
。このコラム８の頂部には油圧シリンダ１４が装着され
、さらにこの油圧シリンダ１４に近接してサーボモータ
１６が装着されている。

サーボモータ１６の図示しない回転軸は、この場合、ボ
ールねじ１８に連結、接続される。

油圧シリンダ１４はその図示しないシリンダロッドによ
りテーブル２０を）Ｕ吊保持し、一方、ボールねじ１８
は前記サーボモータ１６０回転駆動下にこのテーブル２
０を矢印Ｂ方向へと変位可能である。このテーブル２０
にはパレット２２が着脱自在に装着され、前記パレット
２２にはさらにワーク２４が装着される。

一方、前記ワーク用工作機械２Ａの図において手前側に
は先端部に切削用工具２８を装着したスピンドル２６を
取着し且つ前記スピンドル２６を上下方向（矢印りで示
す）に移動可能に保持する工具用工作機械２Ｂが配設さ
れる。前記工具用工作機械２Ｂはコラム２９を含み、こ
のコラム２９が矢印りの方向に進退動作する。従って、
スピンドル２６を矢印り方向に変位させてその高さを調
節しワーク２４に臨ませ工作機械油、２Ｂを共働させれ
ば工具２８は前記ワーク２４に所定の切削作業を営むこ
とになる。

そこで、このような構成においては、油圧シリンダ１４
にはテーブル２０とこのテーブル２０に装着されたパレ
ット２２およびワーク２４の重量が加わり、当該シリン
ダ１４内のオイルの圧力とこのテーブル２０等の重量と
の間にバランスが確保され、ボールねじ１８の回転作用
下にテーブル２０の位置が確定される。

然しなから、周知の通り、この種のマシニングセンター
２では種々のワークに対して切削加工を施す必要性があ
る。従って、ワーク自体、またはワークとそれを保持す
るパレットとを一体的に交換する場合があることは勿論
である。

ところが、ワークおよびパレットは全ゆる種類に亘って
常にその重量が一定ではなく、従って、ワーク、パレッ
トの交換によってその都度油圧シリンダ１４により懸吊
されるその重量も異なってくる。すなわち、油圧シリン
ダ１４によって懸吊されるテーブル、パレット、ワーク
の総重量がこれらの交換によってその都度変更されるこ
とになり、特に、交換時点において急激に重量が増える
とそれがバランスをとろうとする油圧シリンダに対して
相当な衝撃を与えることになる。結局、この衝撃は新た
なワーク等に対するテーブル２０の位置決めを微少に狂
わせ、当該テーブルの正確且つ迅速な位置調整の確保が
困難となる。また経年的にはマシニングセンター自体の
精度を過分に損なわせることになり、一方において、そ
の耐用年数を短縮させる遠因になる。また、工具用工作
機械２Ｂ側において種々の工具やアタッチメントの取付
変更による重量変化においても同様な現象が惹起するこ
とは勿論である。

そこで、本発明者等は鋭意考究並びに工夫を重ねた結果
、ワーク用工作機械２Ａを構成するコラムにおいて、ワ
ーク等を装着したテーブルを変位させるボールねじと当
該ボールねじを回転させるサーボモータに着目し、交換
対象となるワーク、パレット等の重量が変化する場合に
は、その重量によってボールねじに生じる回転、すなわ
ち、サーボモータの回転に係る信号を導出し、この信号
に基づき相応する圧油を比例電磁弁からなる減圧弁を介
して前記シリンダに送給し、このようにして増加した油
圧力のちとにワーク等を保持するよう構成すれば、油圧
シリンダと交換されるワーク等との間に好適な重量バラ
ンスが迅速に確保され、前記の不都合が一掃されること
を究明した。

従って、本発明の目的は工作機械等において、交換され
るワーク、パレット等が重量変化を惹起する時、その重
量変化分に対応する圧油を油圧シリンダに送給し、これ
によってワーク等と前記油圧シリンダとの間に衝撃もな
く新たな重量バランスをとることが可能な重量バランス
制御装置を提供するにある。

前記の目的を達成するために、本発明は対象物品を担持
するための油圧シリンダと、前記対象物品を変位させる
ボールねじの回転を行うサーボモータに直結してサーボ
オフ状態において対象物品の重量による前記サーボモー
タの回転を検出する位置検出器と、前記対象物品の標準
重量を蓄積して電気信号として出力する標準重量設定器
と、前記位置検出器からの前記対象物品の重量に係る信
号と標準重量設定器からの信号とを比較してその偏差信
号を出力する比較器と、前記比較器か、らの偏差信号を
増幅器を介して受けて弁開度の調整を行い所定量の圧油
を前記油圧シリンダに送給する比例電磁式減圧弁と前記
減圧弁に所定の圧油を送給する油圧ポンプとを含むこと
を特徴とする。

次に、本発明に係る重量バランス制御装置について好適
な実施例を掲げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

第２図において、参照符号３ｏは標準重量設定器を示し
、この標準重量設定器３ｏの出力側は比較器３２の一方
の入力側に接続される。前記比較器３２の他方の入力側
は増幅器３４の出力側に接続されている。

そこで、前記比較器３２の出力側は油圧切換装置３６に
接続する。前記油圧切換装置３６は実質的には増幅器３
８とその出力側に接続されている比例電磁式リリーフ付
減圧弁４０とを含む。この減圧弁４０の入力ボートはモ
ータ４２によってタンク４４から所定の圧力下に圧油を
送給するポンプ４６の吐出側に接続され、さらに減圧弁
４０の出力ボートはバランス用油圧シリンダ４８の一方
の入力ポートに接続している。油圧シリンダ４８のシリ
ンダロッド５０は、制御対象物、例えば、主軸ヘッド、
ワーク、ツールを保持するテーブル５２を懸吊し、一方
、このテーブル５２はボールねじ５４と螺合している。

この場合、ボールねじ５４はサーボモータ５６により回
転可能でありしかも前記サーボモータ５６には、例えば
、マグネスケール、インダクトシン（商標）等からなる
位置検出器５８が磁気的または電気的に接続している。

この位置検出器５８の出力側は前記増幅器３４の入力側
に接続される。なお、図中、参照符号６０はポンプ４６
の吐出側に接続されたリリーフ弁を示す。

本発明に係る重量バランス制御装置は基本的には以上の
ように構成されるものであり、次にその作用並びに効果
について説明する。

先ず、油圧シリンダ４８とテーブル５２との間でバラン
スがとられている状態からこのテーブル５２によって保
持されるワークＷ１が交換され、従前のワークよりも一
層重量のあるワークＷ２に交換されるものとする。この
場合、サーボモータ５６をサーボオフ状態からオフ状態
にすれば、新たにワークｗ２が装着されることによりボ
ールねじ５４にその重量増加に伴う回転力が生じ、この
回転力は図示しないカップリングを介してサーボモータ
５６を回転することになる。従って、この回転力は位置
検出器５８により検出され、当該検出信号は増幅器３４
により増幅されて比較器３２に導入されることになる。

一方、標準重量設定器３０からは前記ワークｗ２の標準
重量に係るアナログ信号が導出されており、このアナロ
グ基準信号と前記増幅器３４がらの信号が前記比較器３
２で比較され、その偏差信号が油圧切換装置３６に導入
されることになる。前記偏差信号は実質的には増幅器３
８に導入され、こあ増幅器３８は偏差信号に見合った出
力電圧を比例電磁式リリーフ付減圧弁４０へと送給し、
減圧弁の開度を調節する。この結果、油圧ポンプ４６か
らの圧油の流量がコントロールされ、重量が増加する場
合にはその減圧弁４ｏの開度に見合った流量が油圧シリ
ンダ４８へと送給され、新たなワークＷ２をこの圧油に
より担持することになる。すなわち、位置検出器５８は
、サーボモータ５６が回転している間増幅器３４にその
回転に係る信号を送給し続け、それによって減圧弁４０
も当該回転に相応する分だけ広く開くことになる。従っ
て、油圧シリンダ４８とワークＷ２との間のバランスが
とれた時点では位置検出器５８からの信号は出なくなり
減圧弁４０の弁開度は標準重量設定器３０の出力に対応
して確定されることになる。

以上のように、ワークＷ２に交換したとしても、その過
分の重量は圧力の増加する油圧シリンダ４８により充分
に担持され、従って、例えば、ポールねじ５４に対して
過剰な負荷が印加される虞れはない。結局、このワーク
等の交換による衝撃は何ら生ずる可能性はなく、また迅
速に新たなｉｔバランスの確保が行われる。

本発明によれば、以上のように節車な構成で頻繁に行わ
れるマシニングセンターにおけるツール、ワーク、ある
いは主軸ヘッドの交換にもその重量変化を省みることな
く充分に対応することが出来るもの°であり、従って、
当該交換時におけるポールねしあるいは油圧シリンダに
対しての過剰な負荷に基づく衝撃の発生を未然に阻止し
且つ新たな重量バランスを迅速に得ることが出来る。こ
のため、長期間に亘って正確な位置決めと制御が可能な
マシニングセンターを得ることが可能となる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係るマシニングセンターの一部省略
斜視図、第２図は本発明に係る重量バランス制御装置の
ブロック図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物品を担持するための油圧シリンダと、前記
   対象物品を変位させるボールねじの回転を行うサーボモ
   ータに直結してサーボオフ状態において対象物品の重量
   による前記サーボモータの回転を検出する位置検出器と
   、前記対象物品の標準重量を蓄積して電気信号として出
   力する標準重量設定器と、前記位置検出器からの前記対
   象物品の重量に係る信号と標準重量設定器からの信号と
   を比較してその偏差信号を出力する比較器と、前記比較
   器からの偏差信号を増幅器を介して受けて弁開度の調整
   を行い所定量の圧油を前記油圧シリンダに送給する比例
   電磁式減圧弁と、前記減圧弁に所定の圧油を送給する油
   圧ポンプとを含むことを特徴とする重量バランス制御装
   置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、位置
   検出器はマグネスケールからなる重量バランス制御装置
   。