(57)【要約】【課題】  アンクランプ状態になったことを早期に検出でき、旋回割出時間の短縮が図れるクランプ機構におけるアンクランプ確認装置を提供する。【解決手段】  クランプ機構１１は、固定部材３Ｂに対して旋回自在に設けられた旋回部材３Ａと前記固定部材３Ｂとを、軸方向Ｚに相対的に近接させて両部材３Ａ，３Ｂが有する歯体６，７を係合させることによりクランプする機構である。旋回部材３Ａの旋回方向の位置を検出する位置検出手段１０と、クランプ状態からアンクランプ状態とするために前記固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとを相対的に離間させるときに、旋回部材３Ａに旋回駆動させる駆動力を与える旋回動作制御手段２４を設ける。旋回駆動させるときの旋回部材３Ａの旋回方向位置に基づき旋回部材３Ａの歯体７が固定部材３Ｂの歯体６からアンクランプ状態になったと判定するアンクランプ確認手段２６を設ける。【選択図】        図１
2007007735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に対して旋回自在に設けられた旋回部材と前記固定部材とを、旋回中心軸に沿う軸方向に相対的に近接させて両部材が有する歯体を係合させることにより旋回部材を固定部材にクランプするクランプ機構において、
旋回部材の旋回方向の位置を検出する位置検出手段と、
クランプ状態からアンクランプ状態とするために前記固定部材と旋回部材とを相対的に離間させるときに、旋回部材に旋回駆動させる駆動力を与える旋回動作制御手段と、
旋回駆動させるときの旋回部材の旋回方向位置に基づき旋回部材の歯体が固定部材の歯体からアンクランプ状態になったと判定するアンクランプ確認手段と、
を備えたクランプ機構におけるアンクランプ確認装置。
【請求項２】
固定部材および旋回部材の前記各歯体は、円周方向に向く噛み合い面が、前記軸方向に対して互いに傾斜する傾斜面とされ、前記位置検出手段は、クランプ状態とアンクランプ状態との間の位置を検出可能とした請求項１記載のクランプ機構におけるアンクランプ確認装置。
【請求項３】
前記旋回動作制御手段は、前記固定部材と旋回部材とを相対的に離間させるときに旋回駆動させる旋回方向を、アンクランプに続いて旋回割出を行う方向とした請求項１または請求項２記載のクランプ機構におけるアンクランプ確認装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の旋回機構、例えばタレット刃物台のサーボモータを用いた割出機構等において、旋回動作をクランプした後のアンクランプ動作を確認するクランプ機構におけるアンクランプ確認装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械の各種の割出機構、例えばタレット刃物台のサーボモータを用いた割出機構等においては、旋回割出の後にその位置が固定されるように、噛み合いカップリングを備えたクランプ機構が使用される。再度の旋回割出を行うときは、クランプ機構をアンクランプした後に旋回動作を行わせる。
【０００３】
従来、クランプ機構におけるアンクランプの確認は、専用のセンサを用いて行ったり、それぞれの指令からタイマー時間を経過した後に、アンクランプ動作が完了したものと判断していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アンクランプの確認専用のセンサを設ける場合、調整が難しく、またセンサを別に設けることが必要でコスト高となる。また、タイマー時間を経過することでアンクランプ動作が完了したものと判断するものでは、確実にアンクランプしたことを確認するために、安全を見すぎた無駄時間が発生することになり、旋回動作に無駄時間が発生していた。
【０００５】
この発明の目的は、アンクランプ状態になったことを早期に検出でき、旋回割出時間の短縮が図れるクランプ機構におけるアンクランプ確認装置を提供することである。
この発明の他の目的は、アンクランプに移行していることが確認できて、できるだけ旋回割出の開始を早めることを可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、旋回割出動作に無駄な動作が生じないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の構成を実施形態に対応する図１と共に説明する。この発明のクランプ機構におけるアンクランプ確認装置は、固定部材（３Ｂ）に対して旋回自在に設けられた旋回部材（３Ａ）と前記固定部材（３Ｂ）とを、旋回中心軸（Ｏ）に沿う軸方向（Ｚ）に相対的に近接させて両部材（３Ａ，３Ｂ）が有する歯体（６，７）を係合させることにより旋回部材（３Ａ）を固定部材（３Ｂ）にクランプするクランプ機構において、
旋回部材（３Ａ）の旋回方向の位置を検出する位置検出手段（１０）と、クランプ状態からアンクランプ状態とするために前記固定部材（３Ｂ）と旋回部材（３Ａ）とを相対的に離間させるときに、旋回部材（３Ａ）に旋回駆動させる駆動力を与える旋回動作制御手段（２４）と、旋回駆動させるときの旋回部材（３Ａ）の旋回方向位置に基づき旋回部材（３Ａ）の歯体（７）が固定部材（３Ｂ）の歯体（６）からアンクランプ状態になったと判定するアンクランプ確認手段（２６）とを備える。
【０００７】
この構成によると、クランプ機構をクランプ状態からアンクランプ状態とするときは、固定部材（３Ｂ）と旋回部材（３Ａ）とを相対的に離間させる。このとき、旋回動作制御手段（２４）は、旋回部材（３Ａ）に旋回動作の駆動力を与える。このように旋回動作の駆動力を与えながら固定部材（３Ｂ）と旋回部材（３Ａ）とを離間させることにより、両部材（３Ａ，３Ｂ）の歯体（６，７）が離れて行く。クランプ動作の進行により、あるいは両歯体（６，７）が離れたことにより、旋回部材（３Ａ）が旋回することになる。アンクランプ確認手段（２６）は、この旋回部材（３Ａ）の旋回位置を位置検出手段（１０）から得て、所定の値と比較することなどにより、アンクランプ状態になったと判定する。  このように、クランプを行う歯体（６，７）の噛み合いを、旋回部材（３Ａ）の旋回位置で実際に検出するため、直接的な検出が行えて、安全を見るための無駄時間が不要で早期にアンクランプの確認が行える。そのため、旋回割出時間の短縮が図れる。また、旋回部材（３Ａ）の旋回位置を検出する位置検出手段（１０）は、旋回部材（３Ａ）の旋回割出のための位置検出手段（１０）が兼用でき、この兼用を行う場合は、専用のセンサ類を設けることが不要となり、構成が簡単で安価なアンクランプ確認装置とできる。
【０００８】
この発明において、固定部材（３Ｂ）および旋回部材（３Ａ）の前記各歯体（６，７）は、円周方向に向く噛み合い面が、前記軸方向（Ｚ）に対して互いに傾斜する傾斜面とされ、前記位置検出手段（１０）は、クランプ状態とアンクランプ状態との間の位置を検出可能としてもよい。
クランプを行う歯体（６，７）の円周方向に向く噛み合い面が傾斜面である場合、アンクランプ動作の進行に従って旋回部材（３Ａ）の旋回が進行する。そのため、位置検出手段（１０）は、クランプ状態とアンクランプ状態との中間の位置を検出することができる。例えば、アンクランプ動作の完了間際等の位置を検出することができる。また、一般的に、アンクランプの完了検出信号が発生された後、実際に旋回部材（３Ａ）が旋回割出の動作を開始するまでには、信号の送受や確認動作などにより、若干の遅れ時間が生じる。そのため、アンクランプが完了する前に、アンクランプ確認手段（２６）によるアンクランプの完了判定信号を出力することで、上記遅れ時間を見越した制御が行えて、旋回部材（３Ａ）の旋回割出動作の時間をより一層短縮することが可能となる。
【０００９】
この発明において、前記旋回動作制御手段（２４）は、前記固定部材（３Ｂ）と旋回部材（３Ａ）とを相対的に離間させるときに旋回駆動させる旋回方向を、アンクランプに続いて旋回割出を行う方向としても良い。
アンクランプ動作時に旋回駆動させる旋回方向を、旋回部材（３Ａ）の旋回割出の方向とすると、逆方向に旋回させる必要がなく、無駄な動作が生じない。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のクランプ機構におけるアンクランプ確認装置は、固定部材に対して旋回自在に設けられた旋回部材と前記固定部材とを、旋回中心軸に沿う軸方向に相対的に近接させて両部材が有する歯体を係合させることにより旋回部材を固定部材にクランプするクランプ機構であって、旋回部材の旋回方向の位置を検出する位置検出手段と、クランプ状態からアンクランプ状態とするために前記固定部材と旋回部材とを相対的に離間させるときに、旋回部材に旋回駆動させる駆動力を与える旋回動作制御手段と、旋回駆動させるときの旋回部材の旋回方向位置に基づき旋回部材の歯体が固定部材の歯体からアンクランプ状態になったと判定するアンクランプ確認手段とを備えるため、アンクランプ状態になったことを早期に検出でき、旋回割出時間の短縮が図れる。
固定部材および旋回部材の前記各歯体を、円周方向に向く噛み合い面が、前記軸方向に対して互いに傾斜する傾斜面とされたものとし、前記位置検出手段を、クランプ状態とアンクランプ状態との間の位置を検出可能なものとした場合は、アンクランプに移行していることが確認できて、できるだけ旋回割出の開始を早めることが可能となる。
前記旋回動作制御手段が、前記固定部材と旋回部材とを相対的に離間させるときに旋回駆動させる旋回方向を、アンクランプに続いて旋回割出を行う方向とした場合は、旋回割出動作に無駄な動作が生じず、より一層の旋回時間の短縮が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。この実施形態は、タレット旋盤に適用した例である。タレットキャリッジ等の支持台１に、旋回軸２が軸受（図示せず）を介して旋回自在に支持され、タレット刃物台３おける旋回部分である旋回部材３Ａが旋回軸２の先端に固定されている。旋回部材３Ａは、外周面に各種の工具（図示せず）が取付けられる。タレット刃物台２のタレット固定部である固定部材３Ｂは、支持台１の筒部１ａの先端に固定されている。
【００１２】
固定部材３Ｂは、支持台１に対して旋回中心軸Ｏに沿う軸方向Ｚに若干の進退が自在とされ、この進退によって相互に噛み合うカービックカップリング等の噛合カップリング５が、固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとの間に設けられている。
【００１３】
噛合カップリング５は、固定部材３Ｂに円周方向に並んで設けられた複数の歯体６と、旋回部材３Ａに円周方向に並んで設けられて前記歯体に噛み合う複数の歯体７とでなる。これらの歯体６，７を、図１内に一点鎖線で囲んで拡大して示す。固定部材３Ｂの歯体６は、タレット刃物台３の背面側に向いて設けられ、旋回部材３Ａの歯体７は、旋回部材３Ａに設けられて固定部材３Ｂの背面側に位置するリング部材３Ａａに設けられている。
これら歯体６，７は、図２に展開図の断面を示すように、円周方向に向く噛み合い面６ａ，７ａが、軸方向Ｏに対して互いに傾斜する傾斜面とされ、台形歯状となっている。
なお、歯体６，７は、必ずしも台形歯状でなくても良く、例えば円周方向に向く噛み合い面６ａ，７ａが軸方向Ｏに対して平行なものであっても良い。
【００１４】
図１において、旋回部材３Ａは、クランプ動作駆動手段８により、旋回軸２と共に進退させられ、この進退動作により、噛合カップリング５における固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとの噛み合い動作、つまりクランプ，アンクランプ動作が行われる。クランプ動作駆動手段８は、例えば流体圧シリンダとされ、またはモータとボールねじ等の回転と直進の運動変換機構とで構成される。これらクランプ動作駆動手段８と噛合カップ５とで、クランプ機構１１が構成される。
【００１５】
旋回部材３Ａの旋回は、旋回駆動手段９により旋回軸２と共に行われる。旋回駆動手段９は、例えばサーボモータからなる。旋回部材３Ａに対して、その旋回方向の位置を検出する位置検出手段１０が設けられている。この位置検出手段１０は、例えばサーボモータからなる旋回駆動手段９の有するパルスコーダ等からなる。位置検出手段１０は、旋回駆動手段９とは別に設けられたロータリエンコーダであっても良い。
【００１６】
加工機制御装置２１は、旋盤の全体を制御する装置であり、コンピュータ式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラ等からなる。加工機制御装置２１は、加工プログラム２２の命令を演算制御部２３で解読して実行し、旋盤各部の制御を行うものである。演算制御部２３の一部の機能として、または演算制御部２３とは別に、旋回動作制御手段２４が設けられている。加工機制御装置２１は、この他にクランプ動作制御手段２５およびアンクランプ確認手段２６を有している。上記旋回動作制御手段２４およびアンクランプ確認手段２６等により、アンクランプ確認装置が構成される。
【００１７】
旋回動作制御手段２４は、加工プログラム２２の割出命令Ｒで指示された旋回角度に旋回部材３Ａが位置するように、旋回駆動手段９を制御する手段である。旋回動作制御手段２４は、位置検出手段１０の検出値を用いて位置フィードバックを行うフィードバック制御機能（図示せず）を有している。
【００１８】
クランプ動作制御手段２５は、加工プログラム２２の割出命令Ｒを旋回動作制御手段２４が実行する前後に、クランプ動作駆動手段８を動作させることにより、クランプ機構１１のクランプ動作およびアンクランプ動作をそれぞれ行わせる手段である。
クランプ状態からアンクランプ状態とする動作は、固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとを相対的に離間させる動作であり、ここでは旋回部材３Ａを軸方向Ｚにおける後退方向Ｚａに移動させる動作となる。
アンクランプ状態からクランプ状態とする動作は、前記とは逆に旋回部材３Ａを軸方向Ｚにおける前進方向Ｚｂに移動させる動作となる。
【００１９】
上記旋回動作制御手段２４には、クランプ状態からアンクランプ状態とするために前記固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとを相対的に離間させるときに、旋回部材３Ａに旋回駆動の駆動力を与える旋回駆動手段９を制御する機能を備える。このアンクランプのための離間時の旋回駆動は、通常の割出旋回のための駆動に比べて、低速とされ、また制限トルク内で動作するようにトルク制御をかけた状態で行うものとされる。このときの旋回駆動の方向は、アンクランプに続いて旋回割出を行う方向とされる。
【００２０】
アンクランプ確認手段２６は、旋回部材３Ａを旋回駆動させるときの位置検出手段１０で検出される旋回部材３Ａの旋回方向位置に基づき、旋回部材３Ａの歯体７が固定部材３Ｂの歯体６からアンクランプ状態になったと判定する手段である。例えば、位置検出手段１０の検出値を設定値と比較し、検出値が設定値に達するとアンクランプ状態になったと判定する。上記設定値は、必ずしも、固定部材３Ｂと旋回部材３Ａの歯体６，７が完全に離れる位置に対応する値でなくても良く、クランプ状態とアンクランプ状態との中間の位置、例えば歯体６，７が互いに離れる直前の位置に対応する値であっても良い。
【００２１】
上記構成におけるアンクランプ確認動作を説明する。クランプ機構１１をクランプ状態からアンクランプ状態とするときは、クランプ動作駆動手段８の駆動により、旋回部材３Ａを後退させることで、固定部材３Ｂと旋回部材３Ａとを相対的に離間させる。このとき旋回動作制御手段２４は、旋回部材３Ａに旋回動作の駆動力を、上記のように低速でかつトルク制限をかけた状態で与える。このように旋回動作の駆動力を与えながら固定部材３Ｂから旋回部材３Ａを離間させることにより、両部材３Ａ，３Ｂの歯体６，７が離れて行く。
【００２２】
歯体６，７の円周方向に向く噛み合い面６ａ，７ａは、図２のように平面状態の傾斜面であるため、アンクランプ動作の進行に従って旋回部材３Ａの旋回が進行する。そのため図１の位置検出手段１０は、クランプ状態とアンクランプ状態との間の位置を検出することができる。
例えば、図３において、アンクランプの開始からアンクランプの終了までの位置検出手段１０の検出値（モータの回転量）がＰであるとすると、歯体６，７は、図３の距離Ｃだけ移動したと推定できる。したがって、位置検出手段１０の検出値から歯体６，７のアンクランプが推定できる。この場合に、歯体６，７の噛み合い面６ａ，７ａが傾斜面であるため、旋回移動量に対してアンクランプ方向の距離をリニアに求めることができる。
このように、クランプを行う歯体６，７の噛み合いを、旋回部材３Ａの旋回位置で実際に検出するため、直接的な検出が行えて、安全を見るための無駄時間が不要で早期にアンクランプの確認が行える。そのため、旋回割出時間の短縮が図れる。このときの旋回部材３Ａの旋回位置を検出する位置検出手段１０は、旋回部材３Ａの旋回割出のための位置検出手段１０で兼用されるため、専用のセンサ類を設けることが不要となり、構成が簡単で安価なアンクランプ確認装置とできる。
【００２３】
また、上記アンクランプ動作の間、モータの回転量と歯体６，７の離間距離とは、図３からも分かるように比例する。そのため、クランプ状態とアンクランプ状態との中間の位置を検出することができる。例えば、アンクランプ動作の完了間際等の位置を検出することができる。
一般的に、アンクランプの完了検出信号が発生された後、実際に旋回部材３Ａが旋回割出の動作を開始するまでには、信号の送受や確認動作などにより、若干の遅れ時間が生じる。そのため、アンクランプが完了する前に、アンクランプ確認手段２６によるアンクランプの完了判定信号を出力することで、上記遅れ時間を見越した制御が行えて、旋回部材３Ａの旋回割出動作の時間をより一層短縮することが可能となる。
【００２４】
アンクランプ動作時に旋回部材３Ａを旋回駆動させる旋回方向は、旋回部材３Ａの旋回割出の方向とすると、逆方向に旋回させる必要がなく、無駄な動作が生じない。
【００２５】
図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、クランプ機構の噛み合いカップリング５Ａを、３つの歯体３１ａ〜３３ａを有するスリーピース型カップリングとしたものである。旋回部材３Ａは軸方向に位置固定であり、旋回部材３Ａに固定された旋回リング部材３１の歯体３１ａと、支持台１に固定リング部材３２を介して設けられた歯体３２ａとが、互いに同じ方向を向いて同心円上に並んでいる。これら両歯体３１ａ，３２ａに共に噛み合う歯体３３ａが、固定部材３Ｂに設けられている。この場合の固定部材３Ｂは、支持台１に軸方向移動自在であるが、旋回方向には位置固定として設けられた部材であり、クランプ動作駆動手段８Ａによって進退駆動される。
【００２６】
このような３ピース型のカップリング５Ａの場合においても、上記実施形態と同様に、クランプ状態からアンクランプ状態とするために固定部材３３と旋回部材３Ａとを相対的に離間させるときに、旋回部材３Ａに旋回駆動させる駆動力を与える旋回動作制御手段と、旋回駆動させるときの旋回部材３Ａの旋回方向位置に基づき、旋回部材３Ａの歯体３１ａが固定部材３３の歯体３３ａからアンクランプ状態になったと判定するアンクランプ確認手段を設けることで、アンクランプ状態になったことを早期に検出でき、旋回割出時間の短縮が図れる。この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１ないし図３に示す第１の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るクランプ機構におけるアンクランプ確認装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】その噛み合いカップリングの円周方向に沿う展開図の部分断面図である。
【図３】同アンクランプ確認装置の動作説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態におけるクランプ機構の動作説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…支持台
２…旋回軸
３…タレット刃物台
３Ａ…旋回部材
３Ｂ…固定部材
３Ａａ…リング部材
５，５Ａ…噛み合いカップリング
６，７…歯体
８，８Ａ…クランプ動作駆動手段
９…旋回駆動手段
１０…位置検出手段
１１…クランプ機構
２１…加工機制御装置
２４…旋回動作制御手段
２５…クランプ動作制御手段
２６…アンクランプ確認手段
３１ａ〜３３ａ…歯体
【図１】
2007007735.tif 000003
【図２】
2007007735.tif 000004
【図３】
2007007735.tif 000005
【図４】
2007007735.tif 000006