(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を着脱するときのみ、ドローバの一端である固定可能部を固定させた状態で、前記ドローバの他端にネジ結合されるべき又はネジ結合された工具把持部を回転させる回転駆動部、を制御する工具着脱回転制御装置。
【請求項２】
指令回転量を記憶する回転量記憶部と、
回転駆動部による工具把持部の実際の回転量を計算する回転量計算部と、
回転量記憶部に記憶された指令回転量と、回転量計算部によって計算された実際の回転量とに基づいて、回転を停止させる回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工具着脱回転制御装置。
【請求項３】
締付トルクを記憶するトルク記憶部と、
回転駆動部による工具把持部の実際の回転トルクを検出する回転トルク検出部と、
トルク記憶部に記憶された締付トルクと、回転トルク検出部によって検出された実際の回転トルクとに基づいて、回転を停止させる第２回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の工具着脱回転制御装置。
【請求項４】
許容位置誤差を記憶する位置誤差記憶部と、
回転駆動部による工具把持部の実際の位置誤差を検出する位置誤差検出部と、
位置誤差記憶部に記憶された許容位置誤差と、位置誤差検出部によって検出された実際の位置誤差とに基づいて、回転を停止させる第３回転停止部と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工具着脱回転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドローバと工具とを容易に結合するための装置に係り、とりわけ、固定されたドローバに工具をネジ結合させる装置を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドローバと工具とを結合するための従来の態様を、図４を用いて説明する。
【０００３】
図４に示すように、工具５１は、工具ホルダ５２の大径側に保持されている。工具ホルダ５２の小径側には、ネジ孔５２ｈが形成されている。工具５１の中心軸及びネジ孔５２ｈの中心軸は、いずれも工具ホルダ５２の中心軸と一致している。また、工具ホルダ５２の大径側面の１箇所に、キー溝５２ｐが設けられている。
【０００４】
工具５１は、工具ホルダ５２のネジ孔５２ｈがアタッチメント主軸５３内のドローバ５４にネジ結合されることによって、当該ドローバ５４に連結される。
【０００５】
アタッチメント主軸５３は、その回転軸とドローバ５４の軸が略一致するように、ドローバ５４を回動可能及び摺動可能に収容している。また、アタッチメント主軸５３の一端部は、工具ホルダ５２を受容すべく、テーパ面５３ａを有している。アタッチメント主軸５３の端面には、工具ホルダ５２のキー溝５２ｐと係合するキー５３ｒが取り付けられている。
【０００６】
ドローバ５４は、一端側にネジ部５４ｔが設けられている。ネジ部５４ｔは、アタッチメント主軸５３のテーパ面５３ａの側に露出している。一方、ドローバ５４の他端側には、レンチ用六角孔５９ｈが設けられたナットランナ５９が設けられている。
【０００７】
アタッチメント主軸５３は、ギア５５を介して、回転駆動モータ５６に接続されている。これにより、回転駆動モータ５６の回転によって、アタッチメント主軸５３が回転可能となっている。
【０００８】
さて、このような回転機構のドローバ５４に工具５１を固定する場合には、まず作業者が、工具ホルダ５２をアタッチメント主軸５３のテーパ面５３ａに嵌入する。この時、キー溝５２ｐとキー５３ｒとが位置合わせされる。
【０００９】
次に、作業者は、アタッチメント主軸５３の他端側から、六角レンチ６０を用いて、ナットランナ５９を介してドローバ５４を回転させる。この回転によって、ドローバ５４の一端側のネジ部５４ｔが、工具ホルダ５２のネジ孔５２ｈにネジ結合していく。適度な締付力に至ったら、レンチ６０によるドローバ５４の回転を停止する。この締付力は、ドローバ５４の伸び変形の弾性力に相当している。工具ホルダ５２は、ドローバ５４の弾性力によって、アタッチメント主軸５３に堅固に固定される。
【００１０】
この後、回転駆動モータ５６が駆動すると、ギア５５を介してアタッチメント主軸５３が回転する。これに伴って工具５１も回転し、加工作業を実施することが可能になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ドローバ５４と工具５１とを結合する作業は、従来、作業者がレンチなどの工具を用いて行っていた。従って、工具５１を短時間で複数回交換するような場合、作業者の負担が大きかった。
【００１２】
作業者の負担を軽減するために、ドローバ５４を回すための専用モータの使用が提案されている。しかしながら、そのような専用モータを用いることは、そのためのスペースを確保する必要があり、また、コストも高いという問題がある。
【００１３】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ドローバと工具との結合を容易に実施する装置のための制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具を着脱するときのみ、ドローバの一端である固定可能部を固定させた状態で、前記ドローバの他端にネジ結合されるべき又はネジ結合された工具把持部を回転させる回転駆動部、を制御する工具着脱回転制御装置である。
【００１５】
本発明によれば、回転駆動部が、固定されたドローバに対して工具を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動部が工具着脱回転制御装置によって適切に制御されるため、ドローバと工具との結合が極めて容易である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による工具着脱回転制御装置を示す構成概略図である。図１に示すように、本発明の一実施の形態の工具着脱回転制御装置１０は、工具１を把持する工具把持部としてのアタッチメント主軸３を回転させて、固定されたドローバ４に工具１をネジ結合させる回転駆動部６、を制御するようになっている。回転駆動部６は、この場合、回転駆動モータである。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の工具１は、工具ホルダ２の大径側に保持されている。工具ホルダ２の小径側には、ネジ孔２ｈが形成されている。工具１の中心軸及びネジ孔２ｈの中心軸は、いずれも工具ホルダ２の中心軸と一致している。また、工具ホルダ２の大径側の１箇所に、キー溝２ｐが設けられている。
【００１９】
工具１は、工具ホルダ２のネジ孔２ｈがアタッチメント主軸３内のドローバ４にネジ結合されることによって、当該ドローバ４に連結されるようになっている。
【００２０】
アタッチメント主軸３は、その回転軸とドローバ４の軸が略一致するように、ドローバ４を回動可能及び摺動可能に収容している。また、アタッチメント主軸３の一端部は、工具ホルダ２を受容すべく、テーパ面３ａを有している。アタッチメント主軸３の端面には、工具ホルダ２のキー溝２ｐと係合するキー３ｒが形成されている。
【００２１】
ドローバ４は、一端側にネジ部４ｔが設けられている。ネジ部４ｔは、アタッチメント主軸３のテーパ面３ａの側に露出している。一方、ドローバ４の他端側は、工具取付時に固定可能な態様の固定可能部４ｆを有している。
【００２２】
アタッチメント主軸３は、ギア５を介して、回転駆動モータ６に接続されている。これにより、回転駆動モータ６の回転によって、アタッチメント主軸３が回転可能となっている。アタッチメント主軸３には、アタッチメント主軸３の回転数を検出するエンコーダ（スピンドルパルスジェネレータ）７が設けられている。
【００２３】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置１０は、図１に示すように、回転駆動モータ６とエンコーダ７とに接続されている。工具着脱回転制御装置１０は、図２に示すように、指令回転量を記憶する回転量記憶部１１と、回転駆動モータ６によるアタッチメント主軸３の実際の回転量を計算する回転量計算部１２と、回転量記憶部１１に記憶された指令回転量と回転量計算部１２によって計算された実際の回転量とを比較する回転量比較部１２ｂとを備えている。回転量計算部１２は、エンコーダ７に接続されている。また、回転量比較部１２ｂによる比較結果に基づいて回転駆動モータ６の回転を停止させる回転停止部１３が設けられている。
【００２４】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置１０は、さらに、締付トルクを記憶する締付トルク記憶部１４と、回転駆動モータ６によるアタッチメント主軸３の実際の回転トルクを検出する回転トルク検出部１５と、締付トルク記憶部１４に記憶された締付トルクと回転トルク検出部１５によって検出された実際の回転トルクとを比較する回転トルク比較部１５ｂとを備えている。回転トルク検出部１５は、回転駆動モータ６の駆動電流検出装置（図示せず）に接続されている。そして、回転停止部１３は、回転トルク比較部１５ｂによる比較結果に基づいて回転駆動モータ６の回転を停止することが可能となっている。
【００２５】
本実施の形態の工具着脱回転制御装置１０は、さらに、許容位置誤差を記憶する位置誤差記憶部１７と、回転駆動モータ６によるアタッチメント主軸３の実際の位置誤差を検出する位置誤差検出部１８と、位置誤差記憶部１７に記憶された位置誤差と位置誤差検出部１８によって検出された実際の位置誤差とを比較する位置誤差比較部１８ｂとを備えている。位置誤差検出部１８は、エンコーダ７に接続されている。そして、回転停止部１３は、位置誤差比較部１８ｂによる比較結果に基づいて回転駆動モータ６の回転を停止することが可能となっている。
【００２６】
具体的には、図２に示すように、回転量記憶部１１、トルク記憶部１４及び位置誤差記憶部１７は、パラメータ記憶部２１の一部として構成される。パラメータ記憶部２１は、指令回転量、締付トルク及び許容位置誤差の他に、主軸回転速度加減速値、主軸モータ最大回転数等の各種制御パラメータをも記憶する。
【００２７】
一方、回転トルク検出部１５は、主軸ドライバ２５（後述）内に存在し、その信号はＰＬＣ（PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ）２２へ入力される。ＰＬＣ２２は、各種制御パラメータの入力及び各種制御モードの切替をも行うようになっている。
【００２８】
また、回転量計算部１２、回転量比較部１２ｂ、回転トルク比較部１５ｂ、位置誤差検出部１８、位置誤差比較部１８ｂ及び回転停止部１３は、加減速処理部２３の一部として構成される。加減速処理部２３は、主軸分配部２４を介して、回転駆動モータ６を駆動する主軸ドライバ２５に接続されている。
【００２９】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について図３を用いて説明する。
【００３０】
まず、ドローバ４の他端側の固定可能部４ｆが、図１に示すように、公知のいずれかの態様で固定される（ＳＴＥＰ１）。
【００３１】
次に、工具チェンジャ（図示せず）が、工具１の工具ホルダ２をアタッチメント主軸３のテーパ面３ａに嵌入する。この時、キー溝２ｐとキー３ｒとが位置合わせされる（ＳＴＥＰ２）。
【００３２】
一方、工具着脱回転制御装置１０は、ＰＬＣ２２において、制御モードを主軸工具着脱モードに切替える。また、主軸について、位置制御モードに切り替える（ＳＴＥＰ３）。
【００３３】
次に、ＰＬＣ２２にて、主軸回転量を設定する（ＳＴＥＰ４）。この回転量は、指令回転量として回転量記憶部１１に記憶される。
【００３４】
次に、ＰＬＣ２２の回転開始指令により、主軸の締付動作（アタッチメント主軸回転動作）が開始される（ＳＴＥＰ５）。すなわち、回転駆動モータ６が回転し、アタッチメント主軸３が回転することに伴って、キー３ｒとキー溝２ｐを介して工具ホルダ２が回転し、ネジ孔２ｈがドローバ４のネジ部４ｔとのネジ結合を開始する。
【００３５】
締付動作中、適宜のサンプリング間隔で、回転量計算部１２、回転トルク検出部１５及び位置誤差検出部１８が、エンコーダ７及び駆動電流検出装置（図示せず）からの信号に基づいて、それぞれアタッチメント主軸３（従って主軸工具１）の実際の回転量、実際の回転トルク、実際の位置誤差を導出する。
【００３６】
回転量比較部１２ｂは、回転量記憶部１１に記憶された指令回転量と回転量計算部１２によって計算された実際の回転量とに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する（ＳＴＥＰ６）。締付が完了せずに、実際の回転量が指令回転量以上になった場合、「異常」と判断して工具取付作業を停止する（ＳＴＥＰ９）。具体的には、回転停止部１３が、回転駆動モータ６を停止させる指令信号を、主軸分配部２４を介して主軸ドライブ２５に送る。
【００３７】
次に、回転トルク比較部１５ｂは、締付トルク記憶部１４に記憶された締付トルクとトルク検出部１５によって検出された実際のトルクとに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する（ＳＴＥＰ７）。締付が完了して、適切な締付トルクが得られた場合、「正常な工具取付完了」と判断して工具取付作業を停止する（ＳＴＥＰ９）。具体的には、回転停止部１３が、回転駆動モータ６を停止させる指令信号を、主軸分配部２４を介して主軸ドライブ２５に送る。
【００３８】
未だ適切な締付トルクが得られていない場合、位置誤差比較部１８ｂは、位置誤差記憶部１７に記憶された許容位置誤差と位置誤差検出部１８によって検出された実際の位置誤差とに基づいて、回転を停止させるか否かを判定する（ＳＴＥＰ８）。主軸位置誤差が許容値を超えている場合、「異常」と判断して工具取付作業を停止する（ＳＴＥＰ９）。具体的には、回転停止部１３が、回転駆動モータ６を停止させる指令信号を、主軸分配部２４を介して主軸ドライブ２５に送る。主軸位置誤差が許容値を超えていなければ、ＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ８の判断工程を繰り返す。
【００３９】
締付トルクが適切な範囲に至ったということは、ドローバ４のネジ部４ｔと工具ホルダ２のネジ孔２ｈとが適度な締付力に至ったということである。この締付力は、ドローバ４の伸び変形の弾性力に相当している。工具ホルダ２は、ドローバ４の弾性力によって、アタッチメント主軸３に堅固に固定される。この後、ドローバ４の固定可能部４ｆが解放される。
【００４０】
この状態で回転駆動モータ６が駆動すると、ギア５を介してアタッチメント主軸３が回転する。これに伴って工具１も回転し、加工作業を実施することが可能になる。
【００４１】
本実施の形態によれば、回転駆動モータ６が、固定されたドローバ４に対して工具１を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動モータ６が回転制御装置１０によって適切に制御されるため、ドローバ４と工具１との結合が極めて容易になる。
【００４２】
また、本実施の形態の工具着脱回転制御装置１０によれば、主軸回転量、回転トルク、さらに主軸位置誤差を用いて制御を行っているので、何らかの異常によって工具ホルダ２のネジ孔２ｈやドローバ４のネジ部４ｔが損傷するおそれが効果的に回避される。
【００４３】
もっとも、主軸回転量のみ、あるいは回転トルクのみ、あるいは主軸位置誤差のみを用いて制御を行うことも可能である。
【００４４】
なお、本実施の形態によれば、工具１をドローバ４から取外すことも容易である。この場合、工具１の締付のために要した回転量を記憶しておき、再び固定可能部４ｆを固定して、当該回転量だけ工具１を逆回転させるような制御が行われることが好ましい。
【００４５】
その他、工具着脱回転制御装置１０は、安全のため、緊急停止指令によっても回転駆動モータ６の回転停止が可能となっていることが好ましい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回転駆動部が、固定されたドローバに対して工具を回転させてネジ結合させると共に、当該回転駆動部が工具着脱回転制御装置によって適切に制御されるため、ドローバと主軸工具との結合が極めて容易である。また、自動工具交換装置が付属する場合は、人が介入することなく工具の自動着脱ができるので、連続運転加工に対応でき、時間短縮、人手の省力化が図れる。さらに着脱専用モータが不要のため、省スペース及びコスト削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による数値制御装置の使用態様を示す構成概略図。
【図２】図１の数値制御装置を示す概略ブロック図。
【図３】図１の数値制御装置の作用を示すフロー図。
【図４】従来のドローバと主軸工具との連結態様を示す概略図。
【符号の説明】
１  工具
２  工具ホルダ
２ｈ  ネジ孔
２ｐ  キー溝
３  アタッチメント主軸
３ａ  テーパ面
３ｒ  キー
３ｓ  大径部収容空間
４  ドローバ
４ａ  大径部
４ｆ  固定可能部
４ｔ  ネジ部
５  ギア
６  回転駆動モータ
７  エンコーダ
１０  工具着脱回転制御装置
１１  回転量記憶部
１２  回転量計算部
１２ｂ  回転量比較部
１３  回転停止部
１４  締付トルク記憶部
１５  回転トルク検出部
１５ｂ  回転トルク比較部
１７  位置誤差記憶部
１８  位置誤差検出部
１８ｂ  位置誤差比較部
２１  パラメータ記憶部
２２  ＰＬＣ
２３  加減速処理部
２４  主軸分配部
２５  主軸ドライバ
５１  工具
５２  工具ホルダ
５２ｈ  ネジ孔
５２ｐ  キー溝
５３  アタッチメント主軸
５３ａ  テーパ面
５３ｒ  キー
５３ｓ  大径部収容空間
５４  ドローバ
５４ａ  大径部
５４ｔ  ネジ部
５５  ギア
５６  回転駆動モータ
５９  ナットランナ
５９ｈ  レンチ用六角孔
６０  レンチ
【図１】
0004514854.tif 000002
【図２】
0004514854.tif 000003
【図３】
0004514854.tif 000004
【図４】
0004514854.tif 000005