(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレーム上にて移動可能に支持された押圧台を、電動モーターの駆動に伴って当台に向かって移動してワークをクランプするクランプ装置において、数値制御及びトルク制御可能な電動モーターを低トルク駆動して予め設定された開原点位置に移動された押圧台を当台に向かって移動してワークに当接し、開原点位置と当接位置における押圧台の移動距離データとに基づいてワーク寸法を算出し、算出されたワーク寸法が予め設定された所定の誤差範囲内の場合には電動モーターを高トルクにて駆動してワークをクランプさせるワーククランプ方法。
【請求項２】
ワーククランプ動作毎に電動モーターを回転駆動して押圧台を当台に押し当てた後、電動モーターを逆転駆動して押圧台を予め設定された開原点位置へ戻してワーククランプ動作を行なう請求項１のワーククランプ方法。
【請求項３】
当台に向かって押圧台を移動する際、予め設定されたワーク手前の減速開始位置まで押圧台を高速移動するように電動モーターを駆動制御した後、該減速開始位置からワークに当接するまで押圧台を低速移動するように電動モーターを駆動制御する請求項１のワーククランプ方法。
【請求項４】
算出されたワーク寸法が所定の誤差範囲内の場合には電動モーターを許容最大トルクにて駆動してワークをクランプさせる請求項１のワーククランプ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えばフライス盤、旋盤、研磨盤等の各種工作機においてワークをクランプするクランプ装置、詳しくはワークに切削屑等の異物が付着した状態でクランプするのを回避して加工不良を防止するクランプ装置のワーククランプ方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
工作機においてワークを固定するクランプ装置としては、ベッド上に固定された当台と、該当台に向って移動可能に支持された押圧台と、該押圧台を移動させる送りねじ及び電動モーター或いはシリンダー等の押圧駆動部材からなるものが一般に知られている。
【０００３】
この工作機のクランプ装置にあっては、当台と押圧台との間のベッド上にワークを載置した後、押圧駆動部材の駆動に伴ってワークに向って押圧台を移動して挟持固定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の工作機のクランプ装置にあっては、ワークに異物が付着していてもクランプして加工するため、異物の付着によりその寸法が大きくなったワークの加工中心と工作機の加工中心とが一致しない場合が生じていた。このような状態で加工を行った場合には両者の中心がずれることによりワークに対して所定の加工を行うことができず、加工された製品が不良品になっている。
【０００５】
上記欠点は、ワーク加工の自動化ラインにおいて顕著に現われている。即ち、自動化ラインにおいてはワークに異物が付着していないことを前提にしているため、ワークに異物が付着して外形が大きくなっても自動的に加工している。この結果、加工後に始めて不良品と判断されるため、加工効率が悪かった。
【０００６】
本発明は、上記した従来の欠点を解決するために発明されたものであり、その目的とするところは、加工に際してワーク寸法を計測して切削屑等の異物が付着したワークが不良品に加工されるのを防止し、加工コストを低減することができるクランプ装置のワーククランプ方法を提供することにある。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
このため本発明は、本体フレーム上にて移動可能に支持された押圧台を、電動モーターの駆動に伴って当台に向かって移動してワークをクランプするクランプ装置において、数値制御及びトルク制御可能な電動モーターを低トルク駆動して予め設定された開原点位置に移動された押圧台を当台に向かって移動してワークに当接し、開原点位置と当接位置における押圧台の移動距離データとに基づいてワーク寸法を算出し、算出されたワーク寸法が予め設定された所定の誤差範囲内の場合には電動モーターを高トルクにて駆動してワークをクランプさせることを特徴としている。
【０００８】
【発明の作用】
本発明は上記のように構成されるため、数値制御及びトルク制御が可能な電動モーターを低トルクで駆動して押圧台を当台との間に載置されたワークに向って移動して当接させる。この状態にて開原点位置からワーク当接位置までの距離データに基づいて該ワークの寸法が所定の許容誤差範囲内であるか否かを判定する。そしてワーク寸法が所定の許容誤差範囲内の場合には電動モーターを高トルクにて駆動してワークをクランプさせる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明方法を具体化した実施例を示す図面に従って説明する。
【００１０】
図１及び図２において、クランプ装置１の本体フレーム３は金属製で、長方形状の平面盤中央部に支持壁５が、また図示する右端部に当台７が起立するように一体形成されている。そして当台７の図示する上部左側面には高硬度の金属材料からなる当板９がねじ１１により固定されている。また、支持壁５の上部中央部には長手方向（図の左右方向）に軸線を有したナット部材１３が取付けられている。
【００１１】
本体フレーム３の平面盤前後側にはレール１５が長手方向へ平行に延出するように夫々固定されている。各レール１５には押圧台１７が長手方向へ移動可能に支持されている。該押圧台１７は金属製で、上面部１７ａの前後側に一対の脚部１７ｂが設けられ、各脚部１７ｂの下端部はレール１５に対して直線ガイド部材１９を介して移動可能に支持されている。上面部１７ａの図示する右端部には垂下壁１７ｃが一体形成され、該垂下壁１７ｃの右側面には当板９と同一材料からなる押圧板２１がねじ２３により固定されている。
【００１２】
図示する上面部１７ａの右端部下面には数値制御及びトルク制御可能なサーボモーター２５が取付け板２７を介して取付けられている。該サーボモーター２５はロータに回転軸２９が一体形成されると共に該回転軸２９の外周には軸線方向に対して所定のリード角からなる送りねじ２９ａが形成されている。そして回転軸２９の送りねじ２９ａはナット部材１３に噛み合わされた後、図示する右端部が垂下壁１７ｃに取付けられた軸受３１に回転可能に支持されている。
【００１３】
サーボモーター２５の図示する右端部から突出する回転軸２９の他端部は取付け板２７に設けられた軸受３３に回転可能に支持されると共に取付け板２７に取付けられた位置検出装置３５に連結されている。該位置検出装置３５としては検出分解能に応じて多数のスリットが形成された円盤を挟んで光発光部材及び光受光部材を配置した光検出方式或いは永久磁石で、外周に検出分解能に応じた多数の極歯が形成された円盤の外周に磁気検出器を近接配置した磁気検出方式のものであってもよい。
【００１４】
図３において、ＣＰＵ４１には設定部４３が接続され、該設定部４３には数値キー４３ａ、表示装置４３ｂが設けられている。そして数値キー４３ａによりワークＷの寸法データ、押圧台１７の開原点位置データ、押圧台１７の減速開始位置データ、ワークＷの誤差データ等が入力設定されると共に表示装置４３ｂに夫々のデータが切換表示される。
【００１５】
ＣＰＵ４１にはＲＯＭ４５及びＲＡＭ４７が夫々接続され、ＲＯＭ４５にはワークＷをクランプする際の各種プログラムデータが記憶されている。また、ＲＡＭ４７の各記憶エリアには設定部４３の数値キー４３ａにより入力された押圧台１７が当台７に当接する閉位置から所定の距離をおいて離間した開原点位置までの距離データ、ワークＷの寸法データ、ワークＷの許容誤差データ、開原点位置から閉位置に向って押圧台１７を高速移動させた後に低速移動へ切換える減速開始位置データ等が記憶されている。
【００１６】
ＣＰＵ４１には位置検出装置３５が接続され、押圧台１７の移動に伴って位置検出装置３５から位置検出信号が入力される。また、ＣＰＵ４１には距離カウンタ４８が接続され、該距離カウンタ４８は位置検出装置３５からの位置検出信号に基づいてその計数値がカウントアップ或いはカウントダウンされる。また、ＣＰＵ４１には駆動制御回路４９が接続され、該駆動制御回路４９にはサーボモーター２５が接続されている。そしてＣＰＵ４１は高速及び低速と締付けトルク及び許容最大トルクとに応じた各種の駆動信号を駆動制御回路４９へ出力してサーボモーター２５を夫々の回転数及びトルクで駆動させる。
【００１７】
次に、上記のように構成されたクランプ装置１のクランプ方法を説明する。
【００１８】
先ず、電源スイッチ（図示せず）がＯＮ操作されると、図４〜図７においてＣＰＵ４１はステップ５１により工作機からのゼロリセット信号が入力されたか否かを判定する。今、ワークＷのクランプ動作を開始するため、加工完了に伴って工作機からゼロリセット信号が入力されてステップ５１の判定がＹＥＳの場合、ＣＰＵ４１はブロック５３により駆動制御回路４９へ所定の締付けトルク及び高速の駆動信号を出力してサーボモーター２５を回転駆動させる。該締付けトルクとしては、例えばワークＷに付着した切削屑等の異物が塑性変形しないトルクに適宜設定される。そしてサーボモーター２５の回転駆動に伴って押圧台１７が当台７に向って移動されると共に位置検出装置３５からの位置検出信号がＣＰＵ４１に入力される。尚、上記説明はＣＰＵ４１に対してワークＷの加工完了に基づいて工作機からゼロリセット信号が入力されるものとしたが、操作者が外部装置に設けられたゼロリセットスイッチをＯＮ操作してこの信号を入力させてもよい。
【００１９】
そしてＣＰＵ４１はステップ５５により押圧台１７の移動に伴って当台７に当接したか否かを判定する。今、押圧台１７が当台７に向って移動中の場合には位置検出装置３５からの位置検出信号がＣＰＵ４１に順次入力されるため、ＣＰＵ４１はステップ５５がＮＯであると判断してステップ５５へ戻る。反対に、当台７と押圧台１７とが当接した場合には位置検出装置３５からの位置検出信号の入力が中断されるため、ＣＰＵ４１はステップ５５をＹＥＳと判断し、ブロック５７により距離カウンタ４８の計数値を“０”にリセットした後、ステップ５９により開動作指令信号が入力されたか否かを判定する。そして該ステップ５９の判定がＹＥＳの場合、ＣＰＵ４１はブロック６１により駆動制御回路４９に対して高トルク及び高速で逆転の駆動信号を出力してサーボモーター２５を逆転駆動し、押圧台１７を開原点位置に向って移動させると共に位置検出装置３５からの位置検出信号に基づいて距離カウンタを順次カウントアップさせる。
【００２０】
そしてＣＰＵ４１は、ステップ６２により距離カウンタの計数値を参照して押圧台１７が開原点位置へ戻されたか否かを判定する。今、押圧台１７が当台７から所定の距離をおいた位置へ移動して距離カウンタの計数値がＲＡＭ４７に記憶された開原点位置データと一致した場合、ＣＰＵ４１はブロック６３によりサーボモーター２５を駆動停止して押圧台１７を開原点位置に停止させると共に開原点位置復帰信号を出力する。
【００２１】
次に図８〜図１０に示すように、相互が離間した押圧台１７と当台７との間の本体フレーム３上に加工しようとするワークＷが載置されると、ＣＰＵ４１はステップ６５によりクランプ開始信号が入力されたか否かを判定する。クランプ開始信号としては、押圧台１７と当台７との間の本体フレーム３上にワークＷを載置した後に作業者がクランプ開始スイッチをＯＮ操作して出力させる方法或いはワークＷの載置箇所にリミットスイッチ、光検出器等のワーク検出器等を設け、ワークＷが載置された際に信号を出力させる方法の何れであってもよい。
【００２２】
今、押圧台１７と当台７との間の本体フレーム３にワークＷが載置されてクランプ開始信号が入力されてステップ６５の判定がＹＥＳの場合、ＣＰＵ４１はブロック６７によりサーボモーター２５を締付けトルク及び高速で回転駆動し、押圧台１７をワークＷに向って高速移動させる。そしてＣＰＵ４１は押圧台１７の移動に伴って位置検出装置３５からの位置検出信号に基づいて距離カウンタ４８を順次カウントダウンさせると共に該距離カウンタ４８の計数値を参照し、その計数値がＲＡＭ４７に記憶された減速開始位置データと一致したとき、駆動制御回路４９に対して締付けトルク及び低速の駆動信号を出力してサーボモーター２５を回転駆動し、押圧台１７を低速移動させる。
【００２３】
次に、ＣＰＵ４１はステップ７１により低速移動する押圧台１７がワークＷに当接したか否かを判定する。押圧台１７がワークＷに当接していない場合には押圧台１７の低速移動が継続されて位置検出装置３５からの位置検出信号が順次入力されるため、上記ステップ７１の判定がＮＯになる。反対に、押圧台１７がワークＷに当接した場合には押圧台１７が移動停止して位置検出装置３５からの位置検出信号が所定時間の間、入力されないため、上記ステップ７１の判定がＹＥＳになる。そして上記ステップ７１がＹＥＳの場合、ＣＰＵ４１はステップ７３により距離カウンタの計数値と開原点位置までの距離データとを減算した値と、予め記憶されたの寸法データとを比較し、その誤差が予め記憶された許容誤差データの範囲であるか否かを判定する。
【００２４】
例えばワークＷに切削屑等が付着してその寸法誤差が所定値以上の場合には、ワークＷの中心と工作機の加工中心とが不一致になり、このまま加工を行っても加工不良になるため、ＣＰＵ４１はブロック７５によりアラーム処理する。このアラーム処理方法としては、ブザーを鳴動したり、警報ランプを点灯して作業者にワークＷに異物が付着してワークＷの中心と工作機の加工中心とが一致していないことを報知したり或いは作業者への報知後、上記したブロック６１に戻ってサーボモーター２５を逆転駆動して押圧台１７を開原点位置へ移動させる。
【００２５】
反対に、ワークＷの寸法誤差が所定値以内の場合にはステップ７３の判定がＹＥＳになるため、ＣＰＵ４１はブロック７７によりクランプ指示信号を駆動制御回路４９へ出力し、ブロック７９によりサーボモーター２５を許容最大トルクで低速回転させて押圧台１７を移動させる。そして上記クランプ動作に伴って位置検出装置３５からの位置検出信号が所定時間の間、入力されない場合、ＣＰＵ４１はブロック８１により押圧台１７と当台７との間にワークＷが所定のトルクでクランプされたと判断してクランプ完了信号を工作機へ出力し、クランプされたワークを加工させる。
【００２６】
次に、ＣＰＵ４１はステップ８３により工作機から加工完了信号が入力されたか否かを判定する。今、ワークＷへの加工が完了して工作機から加工完了信号が入力されると、ステップ８３がＹＥＳになりステップ５９に戻って押圧台１７を開原点位置へ移動させる動作を行い、加工されたワークＷのクランプを解除させる。
【００２７】
上記動作により加工されたワークＷが取出された後、上記と同様に押圧台１７を当台７に向って移動してゼロリセットした後、クランプ動作を行う。
【００２８】
上記説明においてサーボモーター２５のロータに、送りねじが形成された回転軸２９を一体に設ける構成としたが、押圧台１７と取付け板２７との間に送りねじを回転可能に支持すると共に該送りねじに対してサーボモーター２５をカップリングを介して連結し、該サーボモーター２５の駆動により送りねじを正逆回転させて押圧台１７を移動させる構成であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
このため本発明は、加工に際してワーク寸法を計測して所定の許容誤差範囲以上の場合にはクランプを阻止してワークが不良品に加工されるのを防止し、加工コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クランプ装置の分解斜視図である。
【図２】クランプ装置の中央縦断面図である。
【図３】制御装置の電気的ブロック図である。
【図４】ゼロリセット動作を示すフローチャート
【図５】ゼロリセット動作を示すフローチャート
【図６】ゼロリセット時における押圧台締付け動作時の各信号波形と、モータートルク及びモーター回転数の関係を示す波形図である。
【図７】ゼロリセット時における押圧台開動作時の各信号波形と、モータートルク及びモーター回転数の関係を示す波形図である。
【図８】ワークのクランプ状態を示す中央縦断面図である。
【図９】クランプ動作を示すフローチャート
【図１０】クランプ動作を示すフローチャート
【図１１】クランプ動作時における各信号波形と、モータートルク及びモーター回転数の関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１  クランプ装置
３  本体フレーム
７  当台
１７  押圧台
２５  電動モーター
Ｗ  ワーク
【図１】
0003542631.tif 000002
【図２】
0003542631.tif 000003
【図３】
0003542631.tif 000004
【図４】
0003542631.tif 000005
【図５】
0003542631.tif 000006
【図６】
0003542631.tif 000007
【図７】
0003542631.tif 000008
【図８】
0003542631.tif 000009
【図９】
0003542631.tif 000010
【図１０】
0003542631.tif 000011
【図１１】
0003542631.tif 000012