(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の機体に設けられたフレームに支持されたチャック（１５）の把持爪（３０）を、位置制御可能な駆動モータ（４）によって開閉して工作物を把持する電動チャックの制御方法であって、
前記把持爪（３０）の把持動作の開始位置の設定値を入力し、当該設定値を記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記工作物の把持径の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記記憶手段（５７）に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪（３０）を開閉移動させる制御を行う手順とを有し、
前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である電動チャックの制御方法。
【請求項２】
工作機械の主軸台に回転可能に支持された主軸（２）に設けられたチャック（１５）の把持爪（３０）を、前記主軸（２）を主軸軸線の回りに回転および位置決めする駆動モータ（４）によって開閉して工作物を把持する電動チャックの制御方法であって、
前記駆動モータ（４）は、前記把持爪（３０）の位置および移動速度を制御可能、かつ、駆動トルクを制御可能なものであり、
前記把持爪（３０）の把持動作の開始位置の設定値を入力し、当該設定値を記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記工作物の把持径の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記把持爪（３０）が工作物を把持する力である把持力の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記チャック（１５）の本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転不能の固定状態とする手順と、
前記本体部（２０）を前記固定状態としたまま、前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記記憶手段（５７）に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪（３０）の位置および移動速度を制御する手順と、
前記駆動モータ（４）の前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達したことによって、前記把持爪（３０）の移動を停止させる手順と、
前記駆動モータ（４）の前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達し、前記把持爪（３０）が前記把持径設定値から所定範囲内の位置に停止したことによって、前記工作物の把持を確認する把持信号を出力する手順とを有し、
前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である電動チャックの制御方法。
【請求項３】
請求項１，２のいずれか１項に記載した電動チャックの制御方法であって、
前記把持爪（３０）の移動速度を切り換える変速位置の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段（５７）に記憶させる手順と、
前記把持爪（３０）の位置が前記変速位置の設定値を把持方向に超えると、前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記把持爪（３０）の前記移動速度を低速度に切換制御する手順とを有する電動チャックの制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載した電動チャックの制御方法であって、
既知の被把持部寸法を有する工作物の前記被把持部寸法を入力する手順と、
前記被把持部寸法を入力した前記工作物を前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）の把持部に把持させる手順と、
前記把持部の現在の径方向の位置データを前記被把持部寸法に対応する位置データに一致させる手順とを有する電動チャックの制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した電動チャックの制御方法であって、
ＮＣ加工プログラムの指令により、前記設定値の選択および変更の少なくともどちらか一方を行う手順を有する電動チャックの制御方法。
【請求項６】
工作機械の機体に設けられたフレームに支持され、把持爪（３０）を開閉して工作物を把持するチャック（１５）を制御する電動チャックの制御装置であって、
前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）を開閉駆動し、前記把持爪（３０）の位置を制御可能な駆動モータ（４）と、
前記工作物の把持径の設定値および前記把持爪（３０）の把持動作の開始位置の設定値を入力する入力手段（５９）と、
前記入力手段（５９）から入力された前記工作物の把持径の設定値および前記把持爪（３０）の把持動作の開始位置の設定値を記憶する設定値記憶手段（５７）を備え、前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記設定値記憶手段（５７）に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪（３０）を開閉駆動する把持爪制御手段（５０）とを有し、
前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である電動チャックの制御装置。
【請求項７】
工作機械の主軸台に回転可能に支持された主軸（２）に設けられ、把持爪（３０）を開閉して工作物を把持するチャック（１５）を制御する電動チャックの制御装置であって、
前記主軸（２）を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）を開閉駆動し、前記把持爪（３０）の位置および速度を制御可能、かつ、前記把持爪（３０）が工作物を把持する力である把持力を制御可能な駆動モータ（４）と、
前記チャック（１５）の本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段と、
前記工作物の把持径の設定値、前記把持爪（３０）の把持動作の開始位置の設定値および前記把持力の設定値を入力可能な入力手段（５９）と、
前記入力手段（５９）から入力された前記把持径の設定値、前記把持動作の開始位置の設定値および前記把持力の設定値を記憶する設定値記憶手段（５７）を備え、前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記設定値記憶手段（５７）に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪（３０）を開閉駆動する把持爪制御手段（５０）とを有し、
前記把持爪制御手段（５０）は、
前記チャック（１５）の本体部（２０）を前記工作機械の機体に対して回転不能の固定状態とする手順と、
前記本体部（２０）を前記固定状態としたまま、前記把持径の設定値に従って前記駆動モータ（４）を回転制御して、前記把持爪（３０）の位置および移動速度を制御する手順と、
前記駆動モータ（４）の前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達したことによって、前記把持爪（３０）の移動を停止させる手順と、
前記駆動モータ（４）の前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達し、前記把持爪（３０）が前記把持径設定値から所定範囲内の位置に停止したことによって、前記工作物の把持を確認する把持信号を出力する手順とを実行するものであり、
前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である電動チャックの制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載した電動チャックの制御装置であって、
前記チャック回転固定切換手段は、前記固定状態では前記本体部（２０）と前記主軸（２）との相対回転を可能とし、前記解放状態では前記本体部（２０）と前記主軸（２）との相対回転を不可能とするものである電動チャックの制御装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載した電動チャックの制御装置であって、
前記入力手段（５９）は、前記把持爪（３０）の移動速度を切り換える変速位置の設定値を入力可能なものであり、
前記把持爪制御手段（５０）は、前記駆動モータ（４）を回転制御して前記把持爪（３０）を把持方向に移動させている時、前記把持爪（３０）の位置が前記変速位置の設定値を超えると、前記把持爪（３０）の移動速度を低速度に切換制御する手順を実行するものである電動チャックの制御装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載した電動チャックの制御装置であって、
前記入力手段（５９）は、既知の被把持部寸法を有する工作物の前記被把持部寸法を入力可能なものであり、
前記把持爪制御手段（５０）は、前記被把持部寸法を入力した前記工作物を前記チャック（１５）の前記把持爪（３０）の把持部に把持させ、前記把持部の現在の径方向の位置データを前記被把持部寸法に対応する位置データに一致させる手順を実行するものである電動チャックの制御装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載した電動チャックの制御装置であって、
前記設定値の選択または変更を行う指令を含むＮＣ加工プログラムにより、前記設定値記憶手段（５７）からの前記設定値の選択および前記設定値の変更の少なくともどちらか一方を行うことができる設定値選択変更手段（５４４）を有する電動チャックの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のチャックを駆動モータによって開閉駆動する電動チャックの制御方法および装置に関し、特に、主軸を駆動する主軸モータによってチャックを開閉駆動する電動チャックの制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤等の工作機械の主軸端には工作物をつかむためのチャックが取り付けられている。このチャックの把持爪の開閉を油圧シリンダにより行うものが公知である。しかしながら、油圧シリンダにより駆動するチャックは把持爪の開閉ストロークが短く、直径が大きく異なる工作物を把持するには把持爪の位置調整や交換が必要であり、そのための作業が面倒であり作業能率や工作機械の稼働率も低下していた。
【０００３】
また、チャックには実公昭６３−３８９６８号公報に記載されているような把持爪の開閉をサーボモータによって駆動するものもあった。これは把持爪の位置をセンサーにより間接的に検出し、把持開始時や把持解放時における把持爪の開き位置を工作物の寸法に応じて適宜の位置に制御しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の把持爪の開閉をサーボモータによって駆動するものにおいては、把持爪の開き位置の制御を行うことはできるが、工作物の把持力の制御は行うことができなかった。また、把持爪の閉じ側の位置（把持位置）とサーボモータの駆動トルクとを組み合わせたきめ細かい制御や、把持爪の位置により把持爪の移動速度を切り換えたりする制御についても行うことができなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、工作機械のチャックを駆動モータによって開閉駆動する電動チャックにおいて、工作物の把持力の制御や把持爪の移動速度の制御等のきめ細かい制御の可能な電動チャックの制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電動チャックの制御方法は、工作機械の機体に設けられたフレームに支持されたチャックの把持爪を、位置制御可能な駆動モータによって開閉して工作物を把持する電動チャックの制御方法であって、前記把持爪の把持動作の開始位置の設定値を入力し、当該設定値を記憶手段に記憶させる手順と、前記工作物の把持径の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段に記憶させる手順と、前記駆動モータを回転制御して、前記記憶手段に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪を開閉移動させる制御を行う手順とを有する。そして、前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である。
【０００７】
また、本発明の電動チャックの制御方法は、工作機械の主軸台に回転可能に支持された主軸に設けられたチャックの把持爪を、前記主軸を主軸軸線の回りに回転および位置決めする駆動モータによって開閉して工作物を把持する電動チャックの制御方法であって、前記駆動モータは、前記把持爪の位置および移動速度を制御可能、かつ、駆動トルクを制御可能なものであり、前記把持爪の把持動作の開始位置の設定値を入力し、当該設定値を記憶手段に記憶させる手順と、前記工作物の把持径の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段に記憶させる手順と、前記把持爪が工作物を把持する力である把持力の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段に記憶させる手順と、前記チャックの本体部を前記工作機械の機体に対して回転不能の固定状態とする手順と、前記本体部を前記固定状態としたまま、前記駆動モータを回転制御して、前記記憶手段に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪の位置および移動速度を制御する手順と、前記駆動モータの前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達したことによって、前記把持爪の移動を停止させる手順と、前記駆動モータの前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達し、前記把持爪が前記把持径設定値から所定範囲内の位置に停止したことによって、前記工作物の把持を確認する把持信号を出力する手順とを有する。そして、前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である。
【０００９】
また、上記の電動チャックの制御方法において、前記把持爪の移動速度を切り換える変速位置の設定値を入力し、当該設定値を前記記憶手段に記憶させる手順と、前記把持爪の位置が前記変速位置の設定値を把持方向に超えると、前記駆動モータを回転制御して、前記把持爪の前記移動速度を低速度に切換制御する手順とを有することが好ましい。
【００１０】
また、上記の電動チャックの制御方法において、既知の被把持部寸法を有する工作物の前記被把持部寸法を入力する手順と、前記被把持部寸法を入力した前記工作物を前記チャックの前記把持爪の把持部に把持させる手順と、前記把持部の現在の径方向の位置データを前記被把持部寸法に対応する位置データに一致させる手順とを有することが好ましい。
【００１９】
また、上記の電動チャックの制御方法において、ＮＣ加工プログラムの指令により、前記設定値の選択および変更の少なくともどちらか一方を行う手順を有することが好ましい。
【００２０】
また、本発明の電動チャックの制御装置は、工作機械の機体に設けられたフレームに支持され、把持爪を開閉して工作物を把持するチャックを制御する電動チャックの制御装置であって、前記チャックの前記把持爪を開閉駆動し、前記把持爪の位置を制御可能な駆動モータと、前記工作物の把持径の設定値および前記把持爪の把持動作の開始位置の設定値を入力する入力手段と、前記入力手段から入力された前記工作物の把持径の設定値および前記把持爪の把持動作の開始位置の設定値を記憶する設定値記憶手段を備え、前記駆動モータを回転制御して、前記設定値記憶手段に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪を開閉駆動する把持爪制御手段とを有する。そして、前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である。
【００２１】
また、本発明の電動チャックの制御装置は、工作機械の主軸台に回転可能に支持された主軸に設けられ、把持爪を開閉して工作物を把持するチャックを制御する電動チャックの制御装置であって、前記主軸を主軸軸線の回りに回転および位置決めするとともに、前記チャックの前記把持爪を開閉駆動し、前記把持爪の位置および速度を制御可能、かつ、前記把持爪が工作物を把持する力である把持力を制御可能な駆動モータと、前記チャックの本体部を前記工作機械の機体に対して回転不能とする固定状態と、前記本体部を前記工作機械の機体に対して回転可能とする解放状態とを切り換えるチャック回転固定切換手段と、前記工作物の把持径の設定値、前記把持爪の把持動作の開始位置の設定値および前記把持力の設定値を入力可能な入力手段と、前記入力手段から入力された前記把持径の設定値、前記把持動作の開始位置の設定値および前記把持力の設定値を記憶する設定値記憶手段を備え、前記駆動モータを回転制御して、前記設定値記憶手段に記憶されている前記把持動作の開始位置の設定値と前記把持径の設定値との間で、前記把持爪を開閉駆動する把持爪制御手段とを有し、前記把持爪制御手段は、前記チャックの本体部を前記工作機械の機体に対して回転不能の固定状態とする手順と、前記本体部を前記固定状態としたまま、前記把持径の設定値に従って前記駆動モータを回転制御して、前記把持爪の位置および移動速度を制御する手順と、前記駆動モータの前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達したことによって、前記把持爪の移動を停止させる手順と、前記駆動モータの前記駆動トルクが前記把持力設定値に対応する値に到達し、前記把持爪が前記把持径設定値から所定範囲内の位置に停止したことによって、前記工作物の把持を確認する把持信号を出力する手順とを実行するものであり、前記把持動作の開始位置を前記工作物に応じて変更および設定することが可能である。
【００２２】
また、上記の電動チャックの制御装置において、前記チャック回転固定切換手段は、前記固定状態では前記本体部と前記主軸との相対回転を可能とし、前記解放状態では前記本体部と前記主軸との相対回転を不可能とするものであることが好ましい。
【００２４】
また、上記の電動チャックの制御装置において、前記入力手段は、前記把持爪の移動速度を切り換える変速位置の設定値を入力可能なものであり、前記把持爪制御手段は、前記駆動モータを回転制御して前記把持爪を把持方向に移動させている時、前記把持爪の位置が前記変速位置の設定値を超えると、前記把持爪の移動速度を低速度に切換制御する手順を実行するものであることが好ましい。
【００２５】
また、上記の電動チャックの制御装置において、前記入力手段は、既知の被把持部寸法を有する工作物の前記被把持部寸法を入力可能なものであり、前記把持爪制御手段は、前記被把持部寸法を入力した前記工作物を前記チャックの前記把持爪の把持部に把持させ、前記把持部の現在の径方向の位置データを前記被把持部寸法に対応する位置データに一致させる手順を実行するものであることが好ましい。
【００３４】
また、上記の電動チャックの制御装置において、前記設定値の選択または変更を行う指令を含むＮＣ加工プログラムにより、前記設定値記憶手段からの前記設定値の選択および前記設定値の変更の少なくともどちらか一方を行うことができる設定値選択変更手段を有することが好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明を適用する工作機械としてのＮＣ（数値制御）旋盤の主軸２の先端に取り付けられたチャック１５の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ矢視拡大断面図である。なお、工作機械はターニングセンタ、研削盤などであってもよい。
【００３６】
主軸２は、主軸台（図示せず）に回転可能に支持され、主軸モータ４（図２参照）によって回転駆動される。主軸２の主軸端１０の前方には、面板１２がボルトで固定されている。主軸端１０に固定された面板１２の前面８１には、駆動歯車固定板８２がボルト８３により固定されている。駆動歯車固定板８２の中心孔には、ニードルベアリングである転動体８７を介して円筒状のスクロール支持筒９０が回転可能に支持されて配置されている。スクロール支持筒９０は、その前方に延びた第１部材２１と一体である。
【００３７】
駆動歯車固定板８２と一体の駆動歯車本体８５の外周には、駆動歯車８６が形成されている。結局、主軸２に駆動歯車本体８５が固定されていることになる。スクロール支持筒９０の前方外周には、軸受９５を介してスクロール９６が回転可能に支持されて配置されている。スクロール９６の前端面には、主軸２の中心線を中心とする渦巻き状のスクロール溝１９が形成されている。このスクロール溝１９にマスタージョー２６の後面に形成されたスクロール歯２８が噛み合っている。マスタージョー２６は第１部材２１に形成された案内溝によって半径方向に移動可能になっている。また、マスタージョー２６は所定角度ごとに複数個（例えば３個）設けられている。マスタージョー２６には把持爪３０が固定されている。
【００３８】
スクロール支持筒９０と一体の第１部材２１の内周面には、内歯歯車９７が形成されている。前述した駆動歯車８６と内歯歯車９７との間には、３個の中間歯車１００が等角度位置に配置され、両者に噛み合っている。中間歯車１００の軸１００ａは、スクロール９６にニードルベアリングである転動体１０２を介して回転自在に支持され配置されている。結局、駆動歯車８６、中間歯車１００及び内歯歯車９７は遊星歯車機構を構成し、一種の減速機構の役割を果たす。
【００３９】
第１部材２１と一体に固定された第２部材２２には、位置決め穴４１が形成されている。位置決め穴４１には固定ピン４５が挿入され、第１部材２１、第２部材２２などから構成される本体部２０の主軸台等の工作機械の機体に対する回転を阻止する。固定ピン４５の中心には加圧空気を供給するための供給通路を備えている。位置決め穴４１に固定ピン４５が挿入されると、制御弁（図示せず）を開にして加圧空気が固定ピン４５から位置決め穴４１に供給される。
【００４０】
第２部材２２には、環状の形をしたシリンダ筒１１１が配置固定されている。第２部材２２とシリンダ筒１１１との間で環状の空間であるシリンダ室１１０が区画されており、このシリンダ室１１０は断面が矩形をしたものである。シリンダ室１１０には、環状のピストン１１２が挿入されている。シリンダ室１１０とピストン１１２とは、空気圧で作動するシリンダ機構を構成する。
【００４１】
固定ピン４５から位置決め穴４１に供給された加圧空気は、第２部材２２とシリンダ筒１１１に形成された空気供給路１０１を通り、ピストン１１２を駆動する。一方、ピストン１１２の端面の突起に接するようにその後方には、クラッチ板１１３が配置されている。また、駆動歯車固定板８２の前方には、３本の案内ピン１１４が等角度位置に配置固定されている。案内ピン１１４には、環状の形をしたクラッチ板１１３が前後動可能に配置されている。
【００４２】
クラッチ板１１３の後方には、等角度位置にコイルスプリング１１５が配置されている。コイルスプリング１１５は、クラッチ板１１３を介してピストン１１２を前方に付勢するものである。クラッチ板１１３の前方の端面には、クラッチ歯１１６が形成されている。クラッチ歯１１６と対向する位置の第２部材２２の後方には、クラッチ歯１１７が形成されている。クラッチ歯１１６とクラッチ歯１１７とが噛み合うと第２部材２２と主軸２とは相対移動しないように固定される。加工時にはコイルスプリング１１５の付勢力により、クラッチ歯１１６とクラッチ歯１１７とが噛み合い、主軸２とチャック１５の本体部２０とは固定されている。
【００４３】
次に、このチャック１５の作動を説明する。チャック１５に工作物を把持させるには、まずＮＣ装置５０（図２参照）からＣ軸／主軸制御部４１０に主軸割り出し指令を送出し、主軸２をあらかじめ定められた角度位置のところに位置決め停止させる。次に、位置決め穴４１に固定ピン４５を挿入し、本体部２０を主軸台、ベッド等の工作機械の機体に対して回転不可能な固定状態とする。位置決め穴４１に固定ピン４５を挿入すると、続いて制御弁を開にして加圧空気を固定ピン４５から位置決め穴４１に供給する。
【００４４】
固定ピン４５の中心を通って位置決め穴４１に供給された加圧空気は、第２部材２２とシリンダ筒１１１に形成された空気供給路１０１に供給され、ピストン１１２を駆動する。ピストン１１２の駆動により、クラッチ板１１３がコイルスプリング１１５を圧縮し後方に移動される。この移動により、クラッチ歯１１６とクラッチ歯１１７との噛み合いが解除される。この解除により本体部２０の第２部材２２と主軸２とは相対回転が可能となる。
【００４５】
チャック１５の本体部２０を固定状態としたまま、主軸モータにより主軸２を回転駆動して、駆動歯車８６、中間歯車１００、内歯歯車９７の減速機構を介してスクロール９６を回転させ、把持爪３０を開閉動作させて工作物の解放または把持を行う。この減速機構により主軸２の駆動トルクは増大されてスクロール９６に伝達される。工作物の解放または把持動作が終了すれば、固定ピン４５を位置決め穴４１から引き抜いて、チャック１５の本体部２０を主軸台等の工作機械の機体に対して回転可能な解放状態とする。それと同時に、加圧空気の圧力がなくなるため、ピストン１１２はコイルスプリング１１５の付勢力により前方に移動され、クラッチ歯１１６とクラッチ歯１１７が噛み合って主軸２とチャック１５の本体部２０とが固定される。これでチャック１５に把持された工作物は加工可能な状態となる。
【００４６】
なお、上記の実施の形態においては、加圧空気によりピストン１１２を駆動するようにしているが、固定ピン４５が位置決め穴４１に挿入されたとき、機械的な伝達機構によりピストン１１２を移動させるようにしても良い。
【００４７】
図２は、ＮＣ装置５０および各制御モータ等の構成を示すブロック図である。ＮＣ装置５０としては、ＮＣ専用機や、個人用小型コンピュータ（以下、パソコンという）の拡張スロットにサーボモータの制御、シーケンス制御等を行うＮＣボード等を装備して数値制御機能とパソコン機能とを有するいわゆるパソコンＮＣ装置が使用できる。ＮＣ装置５０には、種々のデータ処理を行う情報処理手段としてのＣＰＵ５１が設けられており、ＣＰＵ５１にはバス５２を介して主記憶装置としてＲＯＭ５３およびＲＡＭ５４が接続されている。
【００４８】
ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５３に記憶されているシステムプログラムおよびデータと、ＲＡＭ５４にロード（メモリ中に読み込むこと）されたプログラムおよびデータに従って動作する。このようにＲＡＭ５４にロードされるプログラムとしては、基本プログラムであるＯＳ（オペレーティング・システム）や数多くあるＮＣ指令の各ＮＣ指令に応じた処理を行うＮＣ指令処理プログラム、ＮＣ指令の中でも特にチャック開閉制御に関連するＮＣ指令の処理を行うチャック制御プログラム５４１、把持爪位置演算プログラム５４２、把持力演算プログラム５４３、表示手段５８に対して文字や図形の表示を行う表示制御プログラム等がある。
【００４９】
把持爪位置演算プログラム５４２は、チャック１５の把持爪３０の位置と主軸２のＣ軸座標値との対応関係を演算するプログラムであり、一方から他方を演算して求める。ここでＣ軸とは、主軸２の主軸軸線回りの角度位置を制御するための制御軸である。把持爪３０の位置は、直径表示により表示、入力されるが、ＮＣ装置５０の内部ではＣ軸座標値に変換して記憶され管理される。Ｃ軸座標値と把持爪３０の位置は、原点を適当にとれば比例関係にある。
【００５０】
すなわち、Ｃ軸座標値ｃと把持爪位置ｄとは、ｃ＝ｋ・ｄの関係にある。ｋは変換定数であり、主軸２からの駆動の減速比、スクロール９６のピッチ等に依存する定数である。移動量、速度についても同じ変換定数ｋによって変換される。把持爪位置演算プログラム５４２は、変換定数ｋによって、Ｃ軸と把持爪の座標値、移動量、速度を互いに変換する。把持爪位置の表示手段５８への表示は直径値に変換されて表示され、把持爪位置の入力も直径値によるので作業者にとってわかりやすい。
【００５１】
把持力演算プログラム５４３は、主軸モータ４の駆動トルクと把持爪３０による把持力との対応関係により、一方から他方を演算して求めるプログラムである。トルクと把持力との関係にはチャック１５ごとに個体差がある等のため、トルクと把持力の対応関係が後述するトルク較正パラメータ５５２にテーブルとして記憶されている。そして、設定値選択変更プログラム５４４は、ＮＣ加工プログラムの指令によりチャッキングデータメモリ５７に記憶されているチャッキングデータの組の選択を行ったり、チャッキングデータの変更を行うためのプログラムである。
【００５２】
また、ＣＰＵ５１にはバス５２を介してパラメータメモリ５５が接続されている。パラメータメモリ５５には、加工に必要な各種パラメータを記憶しておく。パラメータメモリ５５は、不揮発メモリを使用することによりＮＣ装置５０の電源をオフにしても記憶内容を保持しておくことができる。パラメータメモリ５５には、チャック基本パラメータ５５１の領域、トルク較正パラメータ５５２の領域が設定されている。
【００５３】
チャック基本パラメータ５５１は、表示手段５８のチャック保守画面（図４参照）に表示される種々のチャック固有のパラメータであり、工作機械メーカが設定するものである。通常、ユーザがチャック基本パラメータ５５１を変更することはない。トルク較正パラメータ５５２は、主軸モータ４のトルク制限値とチャック１５の把持爪３０による把持力との関係を演算するためのパラメータである。例えば、主軸モータ４の最大トルクと最小トルクとの間を１０等分して１０，２０，３０，…，１００％のトルクに対する把持力を実測し、それらを記憶しておく。中間のトルクに対する把持力は直線上にあるものとして補間演算する。
【００５４】
実測および記憶するトルクの間隔は１０％に限らず任意の間隔でもよく、等間隔でなくともよい。また、トルクと把持力との関係式を数式で記憶するようにしてもよい。トルク較正パラメータ５５２も、工作機械メーカが設定するチャック固有のパラメータである。通常、ユーザがこれを変更することはないが、変更することは可能である。
【００５５】
さらに、ＣＰＵ５１にはバス５２を介してＮＣ加工プログラムメモリ５６、チャッキングデータメモリ５７が接続されている。ＮＣ加工プログラムメモリ５６には、工作物をチャック１５から解放したり、工作物をチャック１５に把持したり、刃物台（図示せず）と主軸台とを相対的にＺ軸（主軸軸線と平行な方向）、Ｘ軸（Ｚ軸と直交する方向）方向に移動制御して加工を行うためのＮＣ加工プログラムが記憶されている。チャッキングデータメモリ５７は、表示手段５８のチャック保守画面（図５参照）に表示される種々のデータが記憶されるメモリである。チャッキングデータは、工作物の種類ごとにユーザが設定するものである。
【００５６】
ＣＰＵ５１にはバス５２を介して入出力機器が接続されている。入出力機器としては、文字および図形を表示する表示手段５８、作業者がデータを入力するための入力手段５９がインターフェース回路を介してバス５２に接続されている。表示手段５８としてはＣＲＴ、ＥＬ表示パネルや液晶ディスプレイ等が使用でき、入力手段５９としてはキーボード、表示手段５８と一体に組み合わせたタッチパネル等が使用できる。
【００５７】
また、ＣＰＵ５１にはバス５２を介して補助記憶装置としての固定ディスク装置を接続するようにしてもよい。その場合、固定ディスク装置にはＣＰＵ５１によって実行されるべき種々のプログラム等を記憶しておき、適宜、これらのプログラム等を固定ディスク装置からＲＡＭ５４やＮＣ加工プログラムメモリ５６にロードすればよい。
【００５８】
ＮＣ装置５０は、Ｃ軸／主軸制御部４１０、アンプ４１１を介してＮＣ旋盤の主軸モータ４に接続されている。主軸モータ４の回転数は検出器４１２を介してアンプ４１１にフィードバックされ、所定の回転数が維持される。主軸２のＣ軸回りの角度位置は、検出器４１２からＣ軸／主軸制御部４１０にフィードバックされ、主軸２を所望の角度位置に位置決めすることが可能である。
【００５９】
同様にＮＣ装置５０は、Ｘ軸位置決め制御部６１、アンプ６２を介してＮＣ旋盤のＸ軸モータ６に接続されており、工作物と刃物台とのＸ軸方向（Ｚ軸方向と直交する方向）の相対移動を制御する。Ｘ軸モータ６の回転数と回転角度は検出器６３を介してアンプ６２とＸ軸位置決め制御部６１にフィードバックされ、刃物台の相対移動のＸ軸方向の速度と位置の制御に用いられる。Ｚ軸モータ７、Ｚ軸位置決め制御部７１、アンプ７２、検出器７３の機能もＸ軸に対するものと同様であり、工作物と刃物台とのＺ軸方向（主軸軸線方向と平行な方向）の相対移動を制御する。
【００６０】
また、ＮＣ装置５０は、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）５００を介して、フットスイッチ５０１、ドア閉確認スイッチ５０２、モード切換スイッチ５１１、内外締め切換スイッチ５１２が接続されている。フットスイッチ５０１は、チャック１５を手動操作で開閉するための足踏みスイッチである。ドア閉確認スイッチ５０２は、ＮＣ旋盤の加工領域を遮蔽する開閉ドアが閉状態であることを確認するためのセンサである。
【００６１】
モード切換スイッチ５１１は、チャック１５の運転モードを手動で加工モードとチャッキングモードに切り換えるためのスイッチである。内外締め切換スイッチ５１２は、工作物の把持方向（内径で把持するか、外径で把持するか）を切り換えるためのスイッチである。また図示していないが、固定ピン４５を駆動するアクチュエータ、固定ピン４５の挿入または抜き出し状態を検出する位置センサ等もＰＬＣ５００に接続されている。
【００６２】
図３は、チャック１５の操作パネル５１０の構成を示す図である。操作パネル５１０には、前述のモード切換スイッチ５１１が設けられている。切り欠き部５１１ａを「加工」と「チャッキング」のいずれかに合わせ、モード切換スイッチ５１１の中央部を押圧すると有効になる。チャッキングモードはチャック１５に工作物を把持したり把持を解放したりするモードであり、加工モードは把持した工作物の加工を行うモードである。加工モードではＬＥＤ５１５が点灯し、チャッキングモードではＬＥＤ５１６が点灯する。また、チャッキングモードへの切り換え操作時には、ドア閉確認スイッチ５０２の状態が検出され、開閉ドアが閉状態でないと警告表示となりチャッキング動作は行われない。このため作業者の安全が確保される。
【００６３】
段取開閉スイッチ５１４は、押しボタンスイッチであり、押圧するごとに段取開閉モードが「入」と「切」とに切り換えられる。段取開閉モードが「入」の状態の場合は押しボタン自体が点灯状態となる。段取開閉モードは、作業者が手動で把持爪３０の移動を行うモードである。内外締め切換スイッチ５１２は、工作物を内径側から把持するか（内締め）、外径側から把持するか（外締め）を切り換えるスイッチである。
【００６４】
把持解放切換スイッチ５１３は、工作物を把持するか解放するかの移動方向を切り換えるトグルスイッチである。レバーを「締め」側に倒すと把持方向、「ゆるめ」側に倒すと解放方向を選択することになる。段取開閉モードでは、作業者は内外締め切換スイッチ５１２、把持解放切換スイッチ５１３により把持爪３０の移動方向を選択し、フットスイッチ５０１を足で押圧することにより把持爪３０を移動させる。把持爪３０はフットスイッチ５０１がオンの間だけ移動する。
【００６５】
図４は、ＮＣ装置５０の表示手段５８に表示されるチャック保守画面を示す図である。この画面は、工作機械メーカがチャック基本パラメータ５５１の設定を行うため、あるいは工作機械のメンテナンスを行うための画面であり、ユーザがこの画面からチャック基本パラメータ５５１を変更することはできないようにされている。チャック基本パラメータ５５１には、画面に示されているように、ハードウェア基本パラメータとソフトウェア基本パラメータがある。
【００６６】
これらは個々の工作機械のチャック固有のパラメータである。図示しないカーソルキーにより、カーソル位置を変更し、各パラメータを変更、設定することができる。カーソル位置の行は、先頭の見出しキャラクタが反転表示されるとともに下線が付加表示される。図４では、Ｃ軸指令速度Ｖ１の行にカーソルがあり、この値が設定可能である。また、この画面から機能キーの「設定」キーを押すと、図５のチャック設定画面を表示する。
【００６７】
ハードウェア基本パラメータについて説明する。最大入力トルクは、主軸モータ４の最大駆動トルクの値である。最大把持力は主軸モータ４の最大駆動トルク発生時の把持力であり、最小把持力は工作物を把持可能な把持力の下限値である。把持力設定単位は、把持力設定の単位量である。これらの力の単位は図４では、ｋｇｆ（キログラム重）となっているが、Ｎ（ニュートン）として設定することも可能である。
【００６８】
チャック内減速比は、主軸２からスクロール９６への回転伝達の減速比である。スクロールピッチは、スクロール９６のスクロール溝１９のピッチである。内部クラッチ歯ピッチは、クラッチ板１１３および第２部材２２のクラッチ歯１１６，１１７のピッチである。主軸２の停止位置は、内部クラッチ歯ピッチの角度ごとの位置（クラッチ歯１１６，１１７が噛み合い可能な位置）としなければならない。
【００６９】
次に、ソフトウェア基本パラメータについて説明する。ストローク上限は、把持爪３０の最大径側のストローク限界値である。ストローク下限は、把持爪３０の最小径側のストローク限界値である。トルク制限値Ｔ１は、把持爪３０の高速移動時やゆるめ動作時のトルク制限値である。Ｔ１は、最大トルクに対する百分率で入力する。Ｃ軸指令速度Ｖ１は、把持爪３０の高速移動時のＣ軸移動速度であり、例えば、Ｃ軸の早送り速度である。Ｃ軸指令速度Ｖ２は、把持爪３０の低速移動時（把持動作時等）のＣ軸移動速度である。Ｃ軸指令速度Ｖ３は、把持爪３０の極低速移動時（停止点から把持点への移動時等）のＣ軸移動速度である。Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の単位は回転／毎分である。
【００７０】
図５は、ＮＣ装置５０の表示手段５８に表示されるチャック設定画面を示す図である。このチャック設定画面には、チャッキングデータメモリ５７に記憶されている種々のチャッキングデータが表示されている。これらのチャッキングデータは、工作物の種類（加工の種類）ごと等に１組のチャッキングデータが記憶されており、さらにそのチャッキングデータの組が複数組記憶されている。チャッキングデータはユーザが自由に設定可能である。
【００７１】
チャッキングデータについて説明する。パラメータグループＮｏは、チャッキングデータの組に付けられた番号である。加工プログラムＮｏは、このチャッキングデータの組を使用するＮＣ加工プログラムのプログラム番号（Ｏ番号）である。把持力は、工作物を把持する把持力の設定値である。設定単位はｋｇｆ（キログラム重）またはＮ（ニュートン）とすることが可能である。この把持力のデータが主軸モータ４のトルク制限値Ｔ２に変換されて記憶される。
【００７２】
把持径は、工作物の把持位置の設定値である。変速点は、把持爪３０を高速移動から低速移動に変速する位置の設定値である。退避点は、把持爪３０の退避位置すなわち把持動作の開始位置の設定値である。変速点、退避点とも直径表示の値である。芯金径は、把持爪を生爪として加工する際に使用する芯金の直径値である。エラー検出レベルは、工作物を把持した時点での把持爪３０の位置と、設定した把持径との誤差を算出して把持エラーとする際に使用する。誤差がエラー検出レベルの設定値外であれば、把持エラーとする。エラー検出レベルは、把持径に対する百分率で入力する。なお、エラー検出レベルは、百分率でなく許容設定値（ｍｍ）を入力するようにしてもよい。
【００７３】
作業者は、これらのチャッキングデータを設定し、所望のパラメータグループＮｏを付与して保存することができる。また、いつでもその保存したチャッキングデータの組を呼び出すことができる。チャッキングデータの入力は、図示しないカーソルキーにより、カーソル位置を変更し、各データを入力または変更することができる。カーソル位置の行は、先頭の見出しキャラクタが反転表示されるとともに下線が付加表示される。図５では、把持径の行にカーソルがあり、この値が入力可能である。チャッキングデータの下方には、把持爪の３０の現在位置と停止点のデータが表示されている。画面の右側には、退避点、変速点、停止点の位置関係を示す画像が表示されている。
【００７４】
なお、これらのチャッキングデータはＮＣ加工プログラムから変更することもできる。さらに、パラメータグループの選択もＮＣ加工プログラムから行うことができる。これらの、ＮＣ加工プログラムの指令によるパラメータグループの選択およびチャッキングデータの変更は、設定値選択変更プログラム５４４により行われる。
【００７５】
図５の画面から機能キーの「保守」キーを押すと、図４のチャック保守画面を表示する。「教示」キーは、把持爪３０の把持部で把持した工作物の直径を教示して、ＮＣ装置５０が管理している把持爪位置と実際の把持爪３０の把持部位置を一致させる動作を行うためのものである。例えば、把持爪３０が生爪の場合、工作物の形状に合わせて把持部を成形加工するので、加工の度に把持部の形状、把持位置寸法がずれてくる。
【００７６】
把持爪３０を成形加工して把持位置寸法等がずれた場合、チャック１５の把持爪３０の成形加工した把持部に直径が既知の被把持物を把持して、このチャック設定画面で把持径として既知の直径値を入力する。それから「教示」キーを押すと、把持爪３０の現在位置が入力した既知の直径値に書き換えられ、ＮＣ装置５０内の把持爪位置と実際の把持爪３０の把持部位置とが一致する。この教示の処理はチャック制御プログラム５４１によって行われる。
【００７７】
機能キーの「一覧」キーは、登録されている複数組のチャッキングデータの組を一覧表示するものである。チャッキングデータメモリ５７には複数組（例えば、４０組）のチャッキングデータを登録しておくことが可能である。その複数組の中から、実行しようとする加工で使用するものを選択して画面上に呼び出すことができる。「消去」キーは、現在表示しているチャッキングデータの組を消去するためのものである。「消去」キーを押すと、現在表示しているチャッキングデータの組をチャッキングデータメモリ５７から消去する。
【００７８】
図６は、チャック１５の通常開閉における把持爪３０の位置と速度の制御を示す図である。通常開閉とは、操作パネル５１０のモード切換スイッチ５１１をチャッキングモードに切り換えて、自動的に工作物の把持および解放を行う場合の動作である。図６（ａ）は通常開閉における外締めの正常な把持の場合を示す。把持爪３０を退避位置として、工作物をセットし、開閉ドアを閉じて操作パネル５１０のモード切換スイッチ５１１をチャッキングモードに切り換える。そして、フットスイッチ５０１を１回踏むと、把持爪３０は、退避点から変速点まで高速度Ｖ１で移動し、さらに変速点から停止点まで低速度Ｖ２で移動する。
【００７９】
把持爪３０が工作物を把持し、主軸モータ４の駆動トルクが把持力に対応するトルク制限値Ｔ２に達したときに移動が停止される。主軸２の停止位置（把持爪３０の把持点）は、クラッチ歯１１６，１１７が噛み合い可能な所定角度ごとの位置としなければならない。そのために、トルク制限値Ｔ２による停止点から、これらの所定角度ごとの把持点まで極低速度Ｖ３で把持爪３０が移動し、一番近い把持点に停止するように制御する。
【００８０】
図６（ｂ）は通常開閉における外締めの把持がエラーとなる場合の例を示す。把持爪３０は、退避点から変速点まで高速度Ｖ１で移動し、変速点から停止点まで低速度Ｖ２で移動する。正常であれば、主軸モータ４の駆動トルクが把持力に対応するトルク制限値Ｔ２に達したときに移動が停止されるが、この場合停止点から所定量離れた位置を超えてもトルク制限値Ｔ２に達せず、エラーが発生したものである。このエラーは、空加工（工作物をチャックに取り付けずに工作機械を動作させ加工動作の確認を行う作業）の場合もあるので、エラー信号等を出力しなくともよい。
【００８１】
図６（ｃ）は通常開閉における外締めの解放の場合を示す。把持爪３０は、把持点から退避点まで高速度Ｖ１により移動する。なお、以上のような通常開閉の動作は、フットスイッチ５０１等の操作に換えてＮＣ加工プログラムの指令（例えば補助機能の指令）により動作を行うようにしてもよい。
【００８２】
図７は、チャック１５の段取開閉モードにおける把持爪３０の位置と速度の制御を示す図である。段取開閉モードは、操作パネル５１０の段取開閉スイッチ５１４を「入」にして、作業者が手動で把持爪３０の移動を行うモードである。作業者は内外締め切換スイッチ５１２、把持解放切換スイッチ５１３により把持爪３０の移動方向を選択し、フットスイッチ５０１を足で押圧（オン）することにより把持爪３０を移動させる。把持爪３０はフットスイッチ５０１がオンの間だけ移動する。
【００８３】
図７（ａ）は段取開閉における外締め把持の場合を示す。把持爪３０は現在位置から、フットスイッチ５０１の押圧により低速度Ｖ２で停止点まで移動する。把持爪３０が工作物を把持し、主軸モータ４の駆動トルクが把持力に対応するトルク制限値Ｔ２に達したときに移動が停止される。トルク制限値Ｔ２による停止点から、所定角度ごとの把持点まで極低速度Ｖ３で把持爪３０が移動し、一番近い把持点に停止する制御は、図６（ａ）と同様である。
【００８４】
図７（ｂ）は段取開閉において、把持爪３０を単に閉方向に移動する場合を示す。把持爪３０は現在位置から、フットスイッチ５０１の押圧により低速度Ｖ２で閉方向に移動し、フットスイッチ５０１を離した位置で停止する。図７（ｃ）は段取開閉における内締め把持の場合を示す。移動方向が異なるだけで、図７（ａ）の速度制御と同様である。図７（ｄ）は段取開閉において、把持爪３０を単に開方向に移動する場合を示す。これも移動方向が異なるだけで、図７（ｂ）の速度制御と同様である。
【００８５】
図８は、チャック１５の通常開閉における把持の制御を示すフローチャートである。これは、図６（ａ），（ｂ）の制御の場合の処理を示すものである。この処理を行うプログラムは、チャック制御プログラム５４１に含まれるものであり、チャック制御プログラム５４１のメインルーチンから呼び出されるものである。通常把持の動作が開始されると、処理６０１において、退避点から変速位置まで高速度Ｖ１、トルク制限値Ｔ１で把持爪３０の移動を開始する。
【００８６】
次の判断６０２では、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ１に到達したか否かを判断する。トルク制限値Ｔ１に達した場合は、処理６１５に進む。この時点でトルク制限値Ｔ１に達するのは工作物の種類が異なる等の異常状態である。処理６１５では移動停止指令をＣ軸／主軸制御部４１０に送出し、把持爪３０を異常停止させる。次に判断６１６で停止が完了するまで待ち、停止が完了すれば処理６１７でアラーム信号を出力してから、呼び出し元に戻る。
【００８７】
判断６０２において、トルク制限値Ｔ１に達していない場合は、判断６０３で変速点までの移動が完了したか否かを判断する。完了していなければ判断６０２に戻り、完了していれば処理６０４に進む。処理６０４では把持径に対応するＣ軸上の位置に停止位置許容誤差を加算した位置である把持位置を算出する。なお、停止位置許容誤差にかえて、所定の値を加算するようにしてもよい。算出は把持爪位置演算プログラム５４２により行う。次の処理６０５では、算出した把持位置まで低速度Ｖ２、トルク制限値Ｔ２で把持爪３０の移動を開始する。
【００８８】
次の判断６０６では、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ２に到達したか否かを判断する。トルク制限値Ｔ２に達していない場合は、判断６０７に進み、把持位置までの移動が完了したか否かを判断する。完了していなければ判断６０６に戻り、完了していれば呼び出し元に戻る。この時点で移動が完了するのは、工作物がセットされていない等の異常状態であり、エラー信号等を出力するようにしてもよいが、ここでは空加工の場合等も考慮してエラー信号は出力していない。この場合でも、後述する把持信号が出力されないので、正常な把持が行われていないことが認識できる。
【００８９】
判断６０６において、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ２に達した場合は、正常な場合であり、処理６０８に進む。処理６０８では、把持爪３０のＣ軸上の真の現在位置を算出する。真の現在位置は、現在のＣ軸座標値からＣ軸サーボ遅れ量を引いた値となる。次に処理６０９に進み、真の現在位置に最も近いクラッチ噛み合い位置を算出する。クラッチ噛み合い位置は、クラッチ歯１１６，１１７が噛み合い可能な位置である。次に処理６１０に進み、最も近いクラッチ噛み合い位置まで、極低速度Ｖ３、トルク制限は無しで把持爪３０の移動を開始する。
【００９０】
次に判断６１１で移動が完了するまで待ち、移動が完了すれば判断６１２に進み、停止位置が許容誤差（エラー検出レベル）内であるか否かを判断する。許容誤差内であれば、処理６１３で正常に把持を終了したことを確認する把持信号を出力してから、呼び出し元に戻る。許容誤差内でなければ、処理６１４で把持径異常を表す把持エラー信号を出力してから、呼び出し元に戻る。
【００９１】
このように、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ２に達し、かつ、把持爪３０が設定した把持位置から許容誤差内に停止した場合に、正常な把持を確認する把持信号が出力されるので、把持動作の信頼性が向上する。例えば、従来のように把持爪の位置のみで把持確認を行うと、工作物なしで把持動作をしてしまういわゆる空つかみ状態が検出できない。また、駆動トルクのみで把持確認を行うと、工作物の種類の取り違え等を検出することができない。駆動トルクと把持爪の位置の両方により把持確認を行うことによって、把持動作を確認するための信頼性の高い把持信号を出力することが可能となった。
【００９２】
そして、この把持信号を検出することで主軸の回転を許可するように制御すれば、工作機械の動作の安全性が向上する。なお、把持信号を確認して主軸の回転を許可するか、把持信号の有無にかかわらず主軸の回転を許可するかは、作業者が選択的に切り換えることができるようにしておく。さらに、ＮＣ加工プログラムからこの切り換えを行えるようにすることが好ましい。
【００９３】
以上のような制御を行うので、把持位置から離れた位置では把持爪３０の移動が高速で行われ、しかも把持位置近傍では把持爪３０が低速で確実に工作物を把持し、かつ設定した把持力での工作物の把持が可能となる。これにより、短時間で工作物の剛性に応じた最適な把持を行うことができる。また、主軸モータ４の駆動トルク（把持力）と把持爪３０の位置の両方により、工作物の正常な把持の確認を行っているので、工作機械の信頼性および安全性が向上する。
【００９４】
なお、ここでは停止位置からクラッチ噛み合い位置までの移動を、最も近いクラッチ噛み合い位置に対して行うようにしたが、設定把持力に応じて変えるようにしてもよい。すなわち、把持力が最大トルク付近では把持爪がゆるむ方向のクラッチ噛み合い位置に移動し、把持力が最小トルク付近では把持爪が締まる方向のクラッチ噛み合い位置に移動する。中間トルクでは現在位置に最も近いクラッチ噛み合い位置に移動する。このような移動制御としてもよい。
【００９５】
図９は、チャック１５の通常開閉における解放の制御を示すフローチャートである。これは、図６（ｃ）の制御の場合の処理を示すものである。この処理を行うプログラムは、チャック制御プログラム５４１に含まれるものであり、チャック制御プログラム５４１のメインルーチンから呼び出されるものである。通常解放の動作が開始されると、処理６２１において、把持位置から退避点まで高速度Ｖ１、トルク制限値Ｔ１で把持爪３０の移動を開始する。
【００９６】
次の判断６２２では、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ１に到達したか否かを判断する。トルク制限値Ｔ１に達した場合は、処理６２４に進む。この時点でトルク制限値Ｔ１に達するのは切屑による詰まり等の異常状態である。処理６２４では移動停止指令をＣ軸／主軸制御部４１０に送出し、把持爪３０を異常停止させる。次に判断６２５で停止が完了するまで待ち、停止が完了すれば処理６２６でアラーム信号を出力してから、呼び出し元に戻る。判断６２２において、トルク制限値Ｔ１に達していない場合は、判断６２３で退避点までの移動が完了したか否かを判断する。完了していなければ判断６２２に戻り、完了していれば呼び出し元に戻る。
【００９７】
図１０は、チャック１５の段取開閉における把持の制御を示すフローチャートである。これは、図７（ａ），（ｃ）の制御の場合の処理を示すものである。この処理を行うプログラムは、チャック制御プログラム５４１に含まれるものであり、チャック制御プログラム５４１のメインルーチンから呼び出されるものである。段取把持の動作が開始されると、処理６３１において、現在位置から把持方向に低速度Ｖ２、トルク制限値Ｔ２で把持爪３０の移動を開始する。把持方向は、外締めであればストローク下限方向であり、内締めであればストローク上限方向である。
【００９８】
次の判断６３２では、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ２に到達したか否かを判断する。トルク制限値Ｔ２に達していない場合は、判断６３３に進み、ストローク限界に達したか否かを判断する。ストローク限界に達していなければ判断６３４に進み、達していれば呼び出し元に戻る。この時点で移動が完了するのは、マスタージョー２６のスクロール歯２８とスクロール９６のスクロール溝１９との噛み合いが外れたり、噛み合いが少なくなって駆動トルクに対して予定の把持力が出ない等の問題を生じさせないためである。
【００９９】
判断６３４では、作業者から停止指令があるかどうか、すなわち、フットスイッチ５０１を踏むのをやめたか否かを判断し、停止指令がなければ判断６３２に戻り、停止指令があれば処理６３５に進んで移動停止指令をＣ軸／主軸制御部４１０に送出し、把持爪３０を停止させる。この停止位置は、クラッチ歯の噛み合いを考慮した位置としなくてもよいが、その場合には、固定ピン４５を位置決め穴４１から抜く動作の前にクラッチ歯の噛み合いを考慮した位置に移動させる必要が生じる。次に判断６３６で停止が完了するまで待ち、停止が完了すれば呼び出し元に戻る。
【０１００】
判断６３２において、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ２に達した場合は、工作物を把持した場合であり、処理６３７に進む。処理６３７では、把持爪３０のＣ軸上の真の現在位置を算出する。次に処理６３８に進み、真の現在位置に最も近いクラッチ噛み合い位置を算出する。次に処理６３９に進み、最も近いクラッチ噛み合い位置まで、極低速度Ｖ３、トルク制限は無しで把持爪３０の移動を開始する。次に判断６４０で移動が完了するまで待ち、移動が完了すれば処理６４１で正常に把持を終了したことを表す把持信号を出力してから、呼び出し元に戻る。
【０１０１】
図１１は、チャック１５の段取開閉における解放の制御を示すフローチャートである。この処理を行うプログラムは、チャック制御プログラム５４１に含まれるものであり、チャック制御プログラム５４１のメインルーチンから呼び出されるものである。段取解放は段取開閉モードで工作物を解放する動作である。段取解放の動作が開始されると、処理６５１において、現在位置から解放方向に低速度Ｖ２、トルク制限値Ｔ１で把持爪３０の移動を開始する。解放方向は、外締めであればストローク上限方向であり、内締めであればストローク下限方向である。
【０１０２】
次の判断６５２では、主軸モータ４の駆動トルクがトルク制限値Ｔ１に到達したか否かを判断する。トルク制限値Ｔ１に達した場合は、処理６５７に進む。この時点でトルク制限値Ｔ１に達するのは切屑による詰まり等の異常状態である。処理６５７では移動停止指令をＣ軸／主軸制御部４１０に送出し、把持爪３０を異常停止させる。次に判断６５８で停止が完了するまで待ち、停止が完了すれば処理６５９でアラーム信号を出力してから、呼び出し元に戻る。
【０１０３】
判断６５２において、トルク制限値Ｔ１に達していない場合は、判断６５３でストローク限界に達したか否かを判断する。ストローク限界に達していなければ判断６５４に進み、達していれば呼び出し元に戻る。判断６５４では、作業者から停止指令があるかどうかを判断し、なければ判断６５２に戻り、停止指令があれば処理６５５に進んで移動停止指令をＣ軸／主軸制御部４１０に送出し、把持爪３０を停止させる。次に判断６５６で停止が完了するまで待ち、停止が完了すれば呼び出し元に戻る。このように段取開閉においては、作業者が開閉操作するので安全のために、把持爪３０を低速度Ｖ２で移動し、高速度Ｖ１での移動は行わない。
【０１０４】
設定値選択変更手段としての設定値選択変更プログラム５４４は、ＮＣ加工プログラムに所定の指令がプログラムされ、その指令を実行したときにチャッキングデータを選択したり、変更したりする処理を行う。チャッキングデータの組を選択する指令（例えば、「Ｇ１０  Ｌ１３０  Ｐｎｎ」）がきたとき、チャッキングデータメモリ５７に記憶されているｎｎ番の組のチャッキングデータを選択する。また、所定のチャッキングデータの組のチャッキングデータを変更する指令（例えば、「Ｇ１０  Ｌ１３１  Ｐｎｎ  Ｑｍｍ  Ｒｄｄ」）がきたとき、ｎｎ番のチャッキングデータの組のｍｍ番のチャッキングデータをｄｄに変更して記憶する。
【０１０５】
図１２、図１３に従って、ＮＣ加工プログラムからのチャッキングデータの組（パラメータグループＮｏ．）の選択、把持力等のデータの変更について、さらに詳しく説明を行う。ＮＣ加工プログラムからのチャッキングデータの組の選択は、図１２（ａ）に示した指令で行う。ここで、「Ｐｎｎ」の「ｎｎ」がチャッキングデータの組の番号である。
【０１０６】
図１２（ｂ）に示すプログラム例で詳細に説明を行う。ただし、点線から左側の部分がプログラムであり、点線から右側の部分はコメントである。工作物Ａのプログラム（Ｏ２０００）では、チャッキングデータの組の番号１０を選択しているので、把持力５０００ｋｇｆ、把持径１００．０ｍｍ等のチャッキングデータが指定される。チャッククランプ指令（例えば、Ｍ６８）実行時に、このチャッキングデータに従って工作物Ａが把持される。図１２（ｃ）に、パラメータグループＮｏ．１０のチャッキングデータの組の各データの内容を示す。
【０１０７】
また、工作物Ｂのプログラム（Ｏ２２００）では、チャッキングデータの組の番号１２を選択しているので、把持力１０００ｋｇｆ、把持径８２．０ｍｍ等のチャッキングデータが指定され、チャッククランプ指令（例えば、Ｍ６８）実行時に、このチャッキングデータに従って工作物Ｂが把持される。図１２（ｄ）に、パラメータグループＮｏ．１２のチャッキングデータの組の各データの内容を示す。
【０１０８】
また、同一の工作物の一次加工（表加工）、二次加工（裏加工）等を連続して行うときにも、このようなチャッキングデータの組を選択することにより、その工作物の把持に最適な条件を選択することができる。また、荒切削加工時と仕上げ切削加工時にも、それぞれに対して最適なチャッキングデータの組を選択することによって、最適な把持条件による工作物の把持を行うことができる。すなわち、荒切削加工時には工作物を強固な把持力で把持し、仕上げ切削加工時には工作物を変形させないような軽い把持力で把持することができる。
【０１０９】
ＮＣ加工プログラムからのチャッキングデータの変更は、図１３（ａ）に示す指令により行う。ここで、「Ｐｎｎ」の「ｎｎ」がチャッキングデータの組の番号であり、「Ｑｍｍ」の「ｍｍ」がデータ番号であり、「Ｒｄｄ」の「ｄｄ」が変更後のデータである。データ番号「ｍｍ」は、「１」が把持力、「２」が把持径、「３」が変速点、「４」が退避点、「５」がエラー検出レベルをそれぞれ示しており、それぞれの番号を指定してそれぞれのデータを変更できる。データ番号とデータ種類の対応関係は、図１３（ｃ）に示す。
【０１１０】
図１３（ｂ）に従ってさらに説明を行う。「Ｇ１０  Ｌ１３１  Ｐ１０  Ｑ１Ｒ２０００．；」は、チャッキングデータの組番号１０の把持力のデータを２０００ｋｇｆに変更する指令となる。次の指令は、同じ組番号１０の退避点のデータを１０８ｍｍに変更するものである。このようにして、チャッキングデータを順次変更しながら使用することもできる。すなわち、チャッキングデータメモリ５７にチャッキングデータの組を少なくとも一組設ければ、全種類の工作物の把持を行うことも可能である。
【０１１１】
このように、広範囲に把持爪の移動が可能なチャックを、ＮＣ加工プログラムでチャッキングデータの選択、変更を行いながら制御できるようにしたため、複数の種類の工作物の連続加工等も可能になる。また、工作機械の無人運転による連続加工が可能となるため、生産性の向上および自動化が図れる。
【０１１２】
以上のように、把持爪の移動ストロークが大きく広範囲の工作物に適用可能な電動チャックにおいて、把持爪の位置に応じて把持爪の速度を高速、低速に切換制御するようにしたので、ストロークが大きいにもかかわらず把持時間を短縮することができる。また、主軸モータにより開閉駆動を行うものでは、把持爪の高速、低速をＣ軸送りの早送り、加工送りにより行うことができ制御が簡素化される。さらに、把持爪の把持動作の開始位置（退避点）と把持径とを任意の値に設定することができるので、把持爪の全移動ストロークが大きく広範囲な直径の工作物を把持可能な電動チャックであっても、実際の把持動作での移動ストロークを必要最小限の量とすることができ、把持および開放動作時間を短縮することができる。
【０１１３】
また、工作物の直径が許容誤差範囲外の場合にエラー信号を出力したり、駆動モータの駆動トルクと把持爪位置とを組み合わせて工作物の把持を確認するための把持信号を出力することができる。さらに、駆動モータの駆動トルクと把持爪位置とを組み合わせてその他のアラーム信号を出力したりすることができる。これにより、チャッキング動作の信頼性および安全性が向上する。
【０１１４】
なお、以上の実施の形態においては、把持爪の開閉駆動を主軸モータによって行うものとしたが、把持爪の開閉駆動を主軸モータとは別の専用モータによって行うようにしてもよい。さらに、チャックを回転可能な主軸に設けるものとしたが、マシニングセンタ等工作機械のテーブル等のフレームに、または、フレーム上の取り付け部材にチャックを設けたものであってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
工作物の把持力を入力可能とし、把持力の設定値に従って駆動モータにより把持爪の開閉を制御するようにしたので、工作物の種類に応じた適切な把持力で把持することができ、過大な把持力により工作物が変形してしまったり、把持力が過小で工作物がチャックから脱落したりすることがない。
【０１１６】
把持力と駆動モータのトルクとを換算するようにしたので、作業者に対してチャックの把持力そのもので表示することができ、作業者が分かり易く設定ミスも少なくなる。
【０１１７】
工作物の把持径を入力可能とし、把持径の設定値に従って駆動モータにより把持爪の開閉を制御するようにしたので、工作物の直径が許容誤差範囲外の場合にエラー信号を出力することができ、チャッキング作業における安全性を向上できる。また、把持爪位置を制御可能としたので、把持爪位置と駆動モータの駆動トルクとを組み合わせてその他のアラーム信号を出力したりすることができ、チャッキング作業における安全性を向上できる。
【０１１８】
駆動モータの駆動トルクが設定値に到達したことによって、把持爪の移動を停止させるようにしたので、過大な把持力によりチャックや工作物に損傷を与えてしまうことが防止できる。
【０１１９】
駆動モータの駆動トルクが設定値に到達し、把持爪が把持径から所定範囲内の位置に停止したことによって、工作物の把持を確認する把持信号を出力するようにしたので、把持動作および把持確認の信頼性が向上する。これにより、工作物なしで把持動作をしてしまういわゆる空つかみ状態も検出でき、また、工作物の種類の取り違え等を検出することもできる。
【０１２０】
把持爪の把持動作の開始位置と把持動作の終了位置である把持径とを設定可能としたので、把持爪の全移動ストロークが大きくても、実際の把持動作での移動ストロークを必要最小限の量とすることができ、把持および開放動作時間を短縮することができる。
【０１２１】
把持爪の位置に応じて把持爪の速度を高速度、低速度に切換制御するようにしたので、把持時間を短縮するとともに確実な把持を行うことができる。
【０１２２】
既知の把持径の工作物を把持して把持径を入力し、把持径を制御手段に教示するようにしたので、制御手段の内部の把持爪の位置データと実際の把持爪の位置データとを簡単に一致させることができ、把持爪の正確な位置制御を行うことができる。
【０１２３】
把持爪の位置と駆動モータの回転位置とを換算するようにしたので、作業者に対して把持爪の位置を直径表示で表示することができ、作業者が分かり易く設定ミスも少なくなる。
【０１２４】
主軸モータにより把持爪の開閉駆動を行うようにしたので、把持爪の駆動機構を簡素なものとすることができ、また駆動モータの数も増やさずに済み、工作機械のコストを低減できる。さらに、把持爪の高速移動、低速移動をＣ軸送りの早送り、加工送りにより行うことができ制御が簡素化される。
【０１２５】
ＮＣ加工プログラムからチャッキングデータの選択、変更ができるので、工作機械の自動運転機能が向上し、自動化、無人化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用するＮＣ旋盤のチャックの断面図である。
【図２】図２は、ＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、チャックの操作パネルの構成を示す図である。
【図４】図４は、ＮＣ装置の表示手段に表示されるチャック保守画面を示す図である。
【図５】図５は、表示手段に表示されるチャック設定画面を示す図である。
【図６】図６は、チャックの通常開閉における把持爪の位置と速度の制御を示す図である。
【図７】図７は、チャックの段取開閉における把持爪の位置と速度の制御を示す図である。
【図８】図８は、チャックの通常把持の制御を示すフローチャートである。
【図９】図９は、チャックの通常解放の制御を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、チャックの段取把持の制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、チャックの段取解放の制御を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、チャッキングデータの組を選択するＮＣ加工プログラムの例を示す図である。
【図１３】図１３は、チャッキングデータを変更するＮＣ加工プログラムの例を示す図である。
【符号の説明】
２…主軸
４…主軸モータ
６…Ｘ軸モータ
７…Ｚ軸モータ
１０…主軸端
１２…面板
１５…チャック
１９…スクロール溝
２０…本体部
２１…第１部材
２２…第２部材
２６…マスタージョー
２８…スクロール歯
３０…把持爪
４１…位置決め穴
４５…固定ピン
５０…ＮＣ装置
８２…駆動歯車固定板
８５…駆動歯車本体
８６…駆動歯車
９０…スクロール支持筒
９６…スクロール
９７…内歯歯車
１００…中間歯車
１０１…空気供給路
１１０…シリンダ室
１１１…シリンダ筒
１１２…ピストン
１１３…クラッチ板
１１４…案内ピン
１１５…コイルスプリング
１１６…クラッチ歯
１１７…クラッチ歯
５１０…操作パネル
５１１…モード切換スイッチ
５１２…内外締め切換スイッチ
５１３…把持解放切換スイッチ
５１４…段取開閉スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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