JP4504949B2

JP4504949B2 - サーボモータ利用のワーク押圧装置

Info

Publication number: JP4504949B2
Application number: JP2006141553A
Authority: JP
Inventors: 博徳山口
Original assignee: 株式会社武田機械
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: JP2007307681A

Description

本発明は、サーボモータを利用するワーク押圧装置に関するものである。より詳しくは、ナット部材が螺合されてなる駆動ネジ軸をサーボモータによって回転制御することを基本として、サイズや材質の異なるワークに対し、ワークに無理を掛けることなく所要の押圧力を付与でき、然も作業能率の向上をも期し得るサーボモータ利用のワーク押圧装置に関するものである。

工作機械例えばフライス盤で、テーブルに固定したワークに対して所要の加工を施すに際し、該ワークをテーブルに押圧状態で固定するワーク押圧装置の一例として、特開２００３−６２７２９号公報が開示するワーク押圧装置が提案されている。

該ワーク押圧装置ａは図２５に示すように、上下方向で伸縮し得る油圧シリンダｂ１としての押圧手段ｂを用いるものであり、該油圧シリンダｂ１は、テーブルｃを跨ぐようにテーブルベース上で立設された門形フレームの上部をなす横架フレームｆに固定されていた。そして、該油圧シリンダｂ１のロッドｇが前記横架フレームｆの下面側で下方向に突出できるように構成され、該ロッドｇの下端部に設けられた押圧具ｈで、ワークｊをテーブルｃに押圧状態に固定するように構成されていた。

しかしながら、油圧シリンダｂ１を用いる押圧手段ｂによるときには次のような問題点があった。即ち、ワークｊをテーブルｃに押圧状態に固定するに際しては、前記油圧シリンダｂ１のロッドｈを該ワークｊに向けて下方向に突出させるのであるが、該ロッドｈの下端の押圧具ｋがワークｊを押圧する際、該押圧具ｋがワークｊに衝撃的に当たることになる。そのため、衝撃力でワークを破損したり、油圧シリンダｂ１の支持部分を衝撃力で損傷する恐れがあった。

このような衝撃力がワークや油圧シリンダの支持部分に加わらないようにするためには、油圧シリンダのロッドの下降速度を小さく設定せざるを得ないが、このようにすると、ワークをテーブルに固定するための作業時間が掛かり過ぎてフライス盤の加工能率が低下する問題が生ずることになった。なお、ワークをテーブルに固定する際、ロッドの下端がワークに当たる直前までは該ロッドを早送りすると共に当たる直前で下降速度を落とすようにリミットスイッチ制御を行うことは可能であったが、テーブルに載置するワークの高さは一定していないために、高さの異なるワーク毎にリミットスイッチの配置状態を変更する面倒な調整作業が必要となって、作業能率が悪いという問題を招来した。又、ワークのサイズや材質に応じてワークを低圧で押圧したり、中圧で押圧したり、高圧で押圧することが求められるが、このような押圧力の選択を可能とするためには、圧力スイッチ等の各種の油圧機器を必要とするばかりか、油圧制御が難しい問題もあった。更には、使用する油が配管接続部分等から漏れて周辺を汚す作業環境汚損の問題も発生させた。

特開２００３−６２７２９号公報（４頁、図１−３）

本発明は前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、サイズや材質の異なるワークに対してワークに無理を掛けることなく所要の押圧力を付与できると共に、作業能率の向上を達成でき、しかも、従来の油圧方式に比して全体を簡素に構成できると共に、油による作業環境汚損の問題を生じさせることもないサーボモータ利用のワーク押圧装置の提供を課題とすものである。

前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るサーボモータ利用のワーク押圧装置（以下ワーク押圧装置という）は、サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸にナット部材が螺合されており、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該ナット部材が回り止めされて前後進できると共に、該ナット部材には、前端でワークを押圧するワーク押圧部に付設されたバネ部材を前記駆動ネジ軸の長さ方向での前進移動に伴って圧縮させる圧縮押部が設けられ、前記バネ部材はセット状態で圧縮されて設けられている。前記ワーク押圧部は、円筒状を呈し且つ前記バネ部材を収容させる収容筒部を有し、該収容筒部には上下方向に長い規制孔が設けられ、該規制孔には、前記ナット部材にネジ止めされた圧縮押部に螺合されている規制ネジの係合頭部が、該規制孔の中で、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは前記規制孔の上端に弾性的に圧接され、ワークに当接後においては下方に移動可能に嵌合されており、且つ、前記圧縮押部には押圧鍔部が設けられ、該押圧鍔部の下面と前記収容筒部の上端面との間には、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは所要の間隙が設けられ、且つ、前記規制ネジの係合頭部が該規制孔の中で下方移動する範囲において該ワーク押圧部と該ワークとが当接可能に構成されている。そして、該ワーク押圧部の前端がワークに当接した状態で前記駆動ネジ軸が回転することによって、前記圧縮押部が前記バネ部材を圧縮させて、前記圧縮押部の押圧鍔部と前記ワーク押圧部の収容筒部とが当接されるように構成され、又、前記サーボモータは、前記ワーク押圧部がワークに当接した後、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を、互いに接触して直接的に押圧するまでの間において、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、位置制御状態からトルク制御状態に切り換わり、前記ワーク押圧部が前記ワークを所要押圧力で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸を回転させ続けるようにトルク制御されることを特徴とするものである。

又本発明に係るワーク押圧装置の他の態様は、サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸にナット部材が螺合されており、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該ナット部材が回り止めされて前後進できると共に、該ナット部材には、前端でワークを押圧するワーク押圧部に付設されたバネ部材を前記駆動ネジ軸の長さ方向での前進移動に伴って圧縮させる圧縮押部が設けられ、前記バネ部材はセット状態で圧縮されて設けられている。前記ワーク押圧部は、円筒状を呈し且つ前記バネ部材を収容させる収容筒部を有し、該収容筒部には上下方向に長い規制孔が設けられ、該規制孔には前記ナット部材にネジ止めされた圧縮押部に螺合されている規制ネジの係合頭部が、該規制孔の中で、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは前記規制孔の上端に弾性的に圧接され、ワークに当接後においては下方に移動可能に嵌合されており、且つ、前記圧縮押部には押圧鍔部が設けられ、該押圧鍔部の下面と前記収容筒部の上端面との間には、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは所要の間隙が設けられ、且つ、前記規制ネジの係合頭部が該規制孔の中で下方移動する範囲において該ワーク押圧部と該ワークとが当接可能に構成されている。そして、該ワーク押圧部の前端がワークに当接した状態で前記駆動ネジ軸が回転することによって前記圧縮押部が前記バネ部材を圧縮させて前記圧縮押部の押圧鍔部と前記ワーク押圧部の収容筒部とが当接されるように構成され、前記駆動ネジ軸は、少なくとも、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を押圧する状態となるまで回転でき、又、前記サーボモータは、前記ワーク押圧部がワークに当接した後、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を、互いに接触して直接的に押圧するまでの間において、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、位置制御状態からトルク制御状態に切り換わり、前記ワーク押圧部が前記ワークを所要押圧力で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸を回転させ続けるようにトルク制御されることを特徴とするものである。

本発明は以下の如き優れた効果を奏する。
(1) 本発明に係るワーク押圧装置はサーボモータを用いて構成されているため、油圧制御によってワークを押圧する従来のワーク押圧装置に比し、ワークの材質や大きさに適合した所要の押圧力の設定が容易である。

(2) 前記サーボモータは、前記ワーク押圧部がワークに当接した後、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、位置制御状態からトルク制御状態に切り換わり、前記ワーク押圧部が前記ワークを所要押圧力で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸を回転させ続けるようにトルク制御されるため、ワーク押圧部がワークに当接した際の衝撃は、前記バネ部材が圧縮されることによって緩衝される。

かかることから、ワークの押圧面の位置（ワークの押圧面の高さ等）によらず、位置制御が行われる間においてはワーク押圧部を早送りすることが可能である。従って本発明に係るワーク押圧装置によるときは、ワーク加工能率の向上を図ることができる。

図１〜４において本発明に係るワーク押圧装置１は、工作機械、例えば両頭フライス盤２に付設のテーブル３上に載置されたワーク５を該テーブル３に押圧状態に固定するために応用されており、サーボモータ６によって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸７にナット部材９が螺合されており、該駆動ネジ軸７が正逆回転することによって該ナット部材９が回り止めされて前後進（本実施例においては上下動）できるようになされている。そして該ナット部材９には、前端（本実施例においては下端）１０（図１〜２）でワーク５を押圧するワーク押圧部１１に付設されたバネ部材１２を前記駆動ネジ軸７の長さ方向での前進移動（本実施例においては下降）に伴って圧縮させる圧縮押部１３が設けられている。又、該ワーク押圧部１１の下端１０がワーク５の上面１４に当接した状態で前記駆動ネジ軸７が回転することによって前記圧縮押部１３が前記バネ部材１２を圧縮させ、該圧縮押部１３が最大に下降した状態まで前記駆動ネジ軸７が回転することによって該圧縮押部１３が前記ワーク押圧部１１を押圧する如くなされている。

そして前記サーボモータ６は、図示しない制御部により、前記ワーク押圧部１１の下端１０がワーク５に当接した後、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸７を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、前記ワーク押圧部１１が前記ワーク５を所要押圧力（ワーク５をテーブル３に固定できる押圧力）で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸７を回転させ続けるようにトルク制御されるようになされている。

本実施例において前記両頭フライス盤２は、ワークの複数の面に所要の加工を施すことができるように前記テーブル３がその軸線回りに回転可能となされている。そこで、該テーブル３の回転軸線と前記ワーク押圧部１１の軸線とが一致しない場合であっても、該不一致を補正して、ワーク５をテーブル３の回転に伴って正しく円滑に回転させることができるように、該ワーク押圧部１１には芯ずれ補正機構部１５が設けられている。

前記ワーク５は、図１に示す第１の位置決め当接部材１６と第２の位置決め当接部材１７とを具えるワーク位置決め装置１８によって、図５に示すようにテーブル３上で所要に位置決めされて後、図２、図５に示すように、前記ワーク押圧装置１によって該テーブル３に所要の押圧力で押圧状態に固定される。

このようにしてワーク５がテーブル３に固定された状態で、該テーブル３は、図５に矢印で示す方向に前進する。これにより図６に示すように、該ワーク５が左右のフライス１９，１９間に所要に配置され、該左右のフライス１９，１９によって左右の被加工面２０，２１にフライス加工が施されるようになされている。そしてフライス加工が完了した後、前記テーブル３が図７に示すように当初の状態に戻り、その後、前後の被加工面２２，２３を加工するために、テーブル３は、図７に矢印で示すように９０度回転せしめられる。この回転の円滑化の為に、該回転時のワーク押圧力は、ワークの固定を不安定化させない範囲で低圧に、例えば８００ｋｇｆに設定される。

前記ワーク押圧装置１の構成をより具体的に説明すれば、図１、図３〜４、図８に示すように、前記駆動ネジ軸７はボールネジ２５として構成されると共に前記ナット部材９はボールネジナット２６として構成されている。該ボールネジ２５は、その上側の部分２７が、前記テーブル３の上方に位置する支持部２９に固定された例えば角筒状を呈するカバー部３０内に収容されると共に、その下側の部分３１が、前記ワーク押圧部１１の円筒状を呈する収容筒部３２内に収容されており、該ボールネジ２５の上端側の部分３３は、前記カバー部３０の上端側の部分３５に内蔵された複数段のアンギュラボールベアリング３６に支持され、軸線回りに回転可能である。そして図１、図３に示すように、該ボールネジ２５の上端３７にはプーリ３９が固定され、該プーリ３９と、前記サーボモータ６の回転軸４０に装着されたプーリ４１とにベルト４２が巻装されており、該サーボモータ６の正逆回転によって前記ボールネジ２５が正逆回転するようになされている。

前記ワーク押圧部１１には図３に示すように、上端開放で有底の前記収容筒部３２の底部４３の下側に位置させて、下端に押圧具４５が設けられた前記芯ずれ補正機構部１５が設けられている。該押圧具４５の下端が前記ワーク押圧部１１の下端１０である。

前記収容筒部３２は図３〜４、図８に示すように、その上端部分の対向側に、上下方向に長い規制孔４６，４６が設けられている。該規制孔４６，４６の上下長さは例えば３８ｍｍ程度に設定されると共に、その上下端４７，４９は円弧面に形成されている。そして該収容筒部３２内には、その軸線に沿って前記ボールネジ２５が収容されており、該ボールネジ２５の下端５０が、図３に示すように、前記底部４３の上面５１から稍浮き上がっている。そして該収容筒部３２内には、中心孔部５２が設けられた円錐状の皿バネ５３の多数枚が上下を逆にしながら順次積重されることによって前記バネ部材１２が設けられており、その中心部分に連通状態に設けられた上下方向の連通孔５５に前記ボールネジ２５が挿通せしめられている。

前記圧縮押部１３は、図３〜４、図８に示すように、前記収容筒部３２の上端側の部分に内接状態に挿入される押圧筒部５６の上端外周に押圧鍔部５７が周設されてなり、その軸線に沿って、前記ボールネジ２５を挿通させる挿通孔５９が設けられている。そして、該押圧筒部５６の外周面の対向側には、前記規制孔４６，４６と位置合わせしてネジ孔６０，６０が設けられている。

かかる構成を有する圧縮押部１３は、前記押圧鍔部５７が前記ボールネジナット２６の下端で周設された固定鍔部６１にボルト６２で固定されることによって、該ボールネジナット２６に一体的に設けられている。従って、前記ボールネジ２５の正逆回転に伴い該ボールネジナット２６が上下動でき、これに伴い前記圧縮押部１３がナット部材９と一体となって上下動できる。そして該圧縮押部１３は、その押圧筒部５６が前記収容筒部３２の上端側の部分６３に挿入され且つその下端６５で前記バネ部材１２を下方向に若干圧縮した状態とされる。

そしてこの状態で、図３〜４に示すように、前記規制孔４６を挿通した規制ネジ（規制軸の一種）６６のネジ軸部６７が前記押圧筒部５６の外周面の対向側に設けられた前記ネジ孔６０，６０に螺合されており、前記バネ部材１２の付勢作用によって、該規制ネジ６６，６６の係合頭部６９の周面部７０が、図４に示すように、前記規制孔４６，４６の円弧状の上端４７，４７に弾性的に圧接された状態にある。本実施例においては、該バネ部材１２のセット状態で、該バネ部材１２が全体として１．７０ｍｍ圧縮された状態としている。

このように周面部７０と円弧状の上端４７とが当接した状態で、前記収容筒部３２の上端面７２と前記押圧鍔部５７の下面７３との間に１０ｍｍ程度の間隙Ｇが設けられるようになされている。そして前記ボールネジ２５の正回転によって前記ボールネジナット２６が下降するに伴い（例えば、１回転で１０ｍｍ程度下降するようになされている）、前記圧縮押部１３の押圧筒部５６が、前記バネ部材１２を下方向に更に圧縮させ、前記収容筒部３２の上端面７２と前記押圧鍔部５７の下面７３とが当接した状態で、図９に示すように、前記係合頭部６９が前記規制孔４６，４６の下端４９から稍浮き上がった状態となり得る。

そして、前記バネ部材１２が全体として８．５０ｍｍ弾性圧縮された状態（前記セット状態から更に６．８ｍｍ弾性圧縮された状態）におけるトルク値（第１の設定トルク値）を検知するまでは、前記位置制御が行なわれる。本実施例においては、毎分２０００ｍｍ〜４０００ｍｍ、例えば毎分２０００ｍｍで、前記ボールネジナット２６を下方向に早送りで移動させ、該第１の設定トルク値に達した後は、前記サーボモータ６を前記位置制御状態からトルク制御状態に切り換える。

前記芯ずれ補正機構部１５は、図１０に拡大して示すように、前記収容筒部３２の下端で下方に延長するように設けられた保持筒部７５を具えている。該保持筒部７５は、下端開放で且つ円形の内部空間７６の上面が押圧部分７７とされた円筒状をなす外筒部７８と、該外筒部７８内に挿入される内筒部７９とを具えている。

該内筒部７９は、下端が開放し且つ頂板部８０の中央部に、段付き円柱状を呈する支持軸部８１の小径の軸部８２を挿通させることができ且つ前記ボールネジ２５の軸線と共通の軸線を有した挿通孔８３が設けられてなる円筒状部８４を有し、前記頂板部８０の上面には、該円筒状部８４の軸線と同心に下の円錐面８５が設けられており、又前記軸部８２の上部には、前記下の円錐面８５と面接触し得る上の円錐面８７を具えたナット状の当接部材８９が螺合されており、該上下の円錐面８７，８５が当接した状態で、前記支持軸部８１の軸線と前記下の円錐面８５の軸線とが合致し得るように構成されている。

又前記支持軸部８１の下部には、前記円筒状部８４の内部の下端側に挿入状態となる環状受部９０が設けられ、該環状受部９０の上面と前記頂板部８０の下面との間に円環状の空間部９１が形成されている。そして該円環状の空間部９１には、上から順に、前記頂板部８０の下面側に設けられる第１の支持板９２と、その下方において、外周面９３が前記円筒状部８４の円形の内周面９５に当接した状態で上下方向でスライド可能に設けられた円環状をなす第２の支持板９６と、前記環状受部９０の上面に設けられる円環状をなす第３の支持板９７とを具える。該第１、第２の支持板９２，９６間にはバネ片９９が介装されると共に、前記第２、第３の支持板９６，９７間にはスラストボールベアリング１００が前記軸部８２を取り囲むように介装され、該スラストボールベアリング１００を構成するボール１０１が前記第２、第３の支持板９６，９７を点接触状態で転動する如くなされている。そして、該ボール１０１の転動に伴って、該スラストボールベアリング１００のリテーナ１０２が前記第２、第３の支持板９６，９７間を前記支持軸部８１の半径方向で移動可能となされている。

そして前記支持軸部８１の下端には、前記駆動ネジ軸７と同芯に角柱状の前記押圧具４５が下方向に突設されている。

又前記押圧具４５が、前記ワーク５を押圧しない自由状態から、前記バネ片９９の圧縮を伴って相対的に稍上昇した、ワーク回転上昇位置においては、図１１に示すように、前記軸部８２の上端１０６が前記押圧部７７と非接触で、且つ上下の円錐面８７，８５が離れた状態となる。又、前記押圧具４５が、前記バネ片９９を更に圧縮させて相対的に上昇した、ワーク押圧上昇位置においては、図１２に示すように、前記軸部８２の上端１０６が前記押圧部分７７で押圧される如くなされている。

然して、かかる構成の芯ずれ補正機構部１５を具えるワーク押圧装置１によるときは、上下方向の軸線回りに回転せしめられる前記テーブル３上に位置決めセットされたワーク５を押圧するワーク押圧部１１の下端部分、即ち、前記角柱状の押圧具４５が、前記円筒状部８４（図１０）の軸線と平行する軸線を保ったまま、前記テーブル３の軸線を中心として旋回可能であり、且つ、該円筒状部８４に対する前記押圧具４５の上下位置を、前記ワーク回転上昇位置とワーク押圧上昇位置の２段階に設定できる。そして、該ワーク回転上昇位置においては、図１１に示すように、該押圧具４５の上端側をなす軸部８２が前記スラストボールベアリング１００のみによって支持される。従って、テーブル３の回転の軸線Ｌ１と押圧具４５の回転の軸線Ｌ２とが芯ずれしている場合であっても、その芯ずれが補正され、該押圧具４５がテーブル３の回転に追随して旋回できるのであり、しかもその旋回は、前記スラストボールベアリング１００の点接触状態での支持作用によって軽く行なわれることとなる。

そして前記サーボモータ６は、前記制御部により、前記ワーク押圧部１１の下端１０が、前記テーブル３に載置されたワーク５の上面１４に当接した後、第１の設定トルク値に達するまで、前記ボールネジナット２６を下降させるように前記ボールネジ２５を回転させ続ける如く位置制御される。このように位置制御されている間、前記押圧具４５は例えば毎分２０００ｍｍの速度で早送り状態で下降せしめられる。又、このように位置制御されている間、前記規制ネジ６６は、前記規制孔４６の長さ方向に沿って下降する。

そしてかかる位置制御の後は、該サーボモータ６は前記制御部により、ボールネジ２５の回転速度を極端に落とすように回転制御され、前記押圧具４５が前記ワーク５に所要押圧力（ワーク固定の為の所要押圧力）を作用させるように、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記ボールネジ２５を回転させ続けるようにトルク制御される。

本実施例においては、該押圧力が、第２の設定トルク値の大小によって、１２００ｋｇｆの低圧の押圧力と、２０００ｋｇｆの中圧の押圧力と、２８００ｋｇｆの高圧の押圧力の３種類を、ワークの材質や大きさに応じ、切削力を考慮して選択できるようになされている。

なお前記ボールネジナット２６の回り止めは、図１に示すような、上下方向に延長する案内レール１０７と該案内レール１０７に案内されて上下動するするスライダ１０９とからなるリニアガイド装置１１０を用いて行なわれている。なお本実施例においては、図１に示すように、該リニアガイド装置１１０の側方の上下に位置させてリミットスイッチ１１１，１１２を設けているが、これは、サーボモータの暴走を防止する安全装置であって、ワーク押圧部１１の最上昇位置と最下降位置を規制するものである。

前記ワーク押圧装置１の構成および動作は上記の通りであるが、その動作を、前記低圧の押圧力を選択した場合について前記位置制御状態の動作と前記トルク制御状態の動作に分けてより詳しく説明する。

先ず前記制御部に、前記第１の設定トルク値を第１のトルクリミット値として与えると共に、前記第２の設定トルク値を第２のトルクリミット値として与える。又、前記第１の設定トルク値よりも小さいトルク値を第３のトルクリミット値として与える。

前記ワーク押圧部１１の下端１０がワーク５の上面１４に当接するまでは、ワーク押圧部１１が、前記係合頭部６９が前記規制孔４６の上端４７に当接したままの状態で下降する。この状態においては前記バネ部材１２は前記セット状態のままである。

そして、前記押圧具４５の下端１０が前記ワーク５の上面１４に当接した図１３に示す状態から前記ボールネジ２５が更に正回転することにより、前記圧縮押部１３の下端（前記押圧筒部５６の下端面）６５が前記バネ部材１２を徐々に弾性圧縮させていく。該下端１０がワーク５の上面１４に当接した際の衝撃は、前記バネ部材１２が圧縮することによって緩衝される。該押圧具４５の下端１０がワークの上面１４に当接して後、前記バネ部材１２を圧縮させながら位置制御状態が継続され、この間は、前記圧縮押部１３の早送りが行なわれる。

この圧縮に伴い、前記係合頭部６９が図１４に示すように前記規制孔４６内で下降し、前記押圧鍔部５７の下面７３と前記収容筒部３２の上端面７２との間の前記間隙Ｇが、該下降した分だけ小さくなる。そして前記下面７３と前記上端面７２とが当接するまでの間で、前記圧縮押部１３の下端６５がバネ部材１２を更に圧縮させて１１４２ｋｇｆの押圧力が作用した状態（本実施例においては、バネ部材１２が全体として８．５ｍｍ圧縮された状態）になると、トルク検知指令部の信号によって位置制御状態からトルク制御状態に切り換わる。これによりサーボモータ６は、前記第２のトルクリミット値に達するまでトルク制御され、前記押圧具４５が、図１４に示すように、テーブル３上のワーク５を低圧の押圧力（１２００ｋｇｆ）で押圧し該ワーク５をテーブル３に固定することになる。

この状態で、ワーク５が固定されてなるテーブル３は、図５に矢印で示す方向に前進し、これにより該ワーク５は、図６に示すように左右のフライス１９，１９間に所要に配置され、該左右のフライス１９，１９によって左右の被加工面２０，２１にフライス加工が施される。フライス加工が完了した後、前記テーブル３は当初の状態に戻り、その後、前後の被加工面２２，２３を加工するために、テーブル３が、図７に矢印で示すように９０度回転せしめられ、図１５に示す回転した状態が得られる。この回転の円滑化の為に、該回転時のワーク押圧力は、ワークの固定を不安定化させない範囲で、前記ワーク固定の押圧力よりも小さく設定するのがよい。例えば８００ｋｇｆの押圧力に設定する。その為、このテーブルの回転時に前記第３のトルクリミット値による制御を行なうのである。即ち図１６、図１１に示すように、前記サーボモータ６を逆回転させて前記押圧具４５を若干上昇させる。サーボモータ６のトルクが前記第３のトルクリミット値に達するとトルクリミット信号によりサーボモータ６は停止し、前記８００ｋｇｆのワーク押圧力が得られることとなる。

このワーク回転上昇位置で、前記テーブル３が前記のように９０度回転せしめられる。その後、サーボモータ６のトルクが前記第２のトルクリミット値に達するまで該サーボモータ６を正回転させる。これによりワーク５は、図１４に示すと同様に、該９０度回転した状態で、低圧の押圧力で押圧されテーブルに固定される。

その後、テーブル３が前進することによってワーク５が左右のフライス１９，１９間に所要に配置され、該左右のフライス１９，１９によって前後の被加工面２２，２３にフライス加工が施される。

次に、前記ワーク押圧装置１の押圧作用を、中圧の押圧力（２０００ｋｇｆ）を選択した場合について説明すれば、先ず前記第２の設定トルク値を中圧の押圧力を付与できる値に変更し、これを第２のトルクリミット値として前記制御部に与える。図１７、図１２、図９に示すように、前記バネ部材１２が更に圧縮せしめられて前記押圧鍔部５７の下面７３と収容筒部３２の上端面７２とが当接した後は、前記圧縮押部１３が前記収容筒部３２を下方向に押圧することとなる。この状態で前記ボールネジ２５が更に正回転されることにより、サーボモータ６のトルク値が該変更された第２のトルクリミット値に達すると、トルクリミット信号により前記サーボモータ６が停止し、２０００ｋｇｆの中圧の押圧力がワークに作用することになる。

更に、前記ワーク押圧装置１が高圧の押圧力（２８００ｋｇｆ）を選択した場合について説明すれば、先ず前記第２の設定トルク値を高圧の押圧力を付与できる値に変更し、これを第２のトルクリミット値として前記制御部に与える。前記ボールネジ２５が更に正回転されることにより、サーボモータのトルク値が該変更された第２のトルクリミット値に達すると、トルクリミット信号により前記サーボモータ６が停止し、２８００ｋｇｆの高圧の押圧力が作用することになる。

前記押圧状態は、前記ボールネジナット２６の上下移動範囲においてワークの高さが異なる場合であっても、前記位置制御と前記トルク制御が所要に行われて達成される。

前記のようにしてフライス加工が完了した後、次のワークの加工に移るのであるが、その際、前記サーボモータ６を逆回転させることにより前記ボールネジナット２６を上昇させ、これによってワーク押圧部１１を上昇させる。そしてこれにより、図１０に示すような、上の円錐面８７の軸線が前記円筒状部８４の軸線と合致する中立状態に戻る。

図１８〜１９は，本発明に係るワーク押圧装置１の他の実施例を示すものであり、バネ部材１２の付設の構成と、該バネ部材１２を圧縮させる圧縮押部１３の構成と、該圧縮押部１３がワーク押圧部１１を押圧する構成が異なっている。

即ちワーク押圧部１１は、例えば円板状を呈する基部１１９の上端中央部で例えば円柱状を呈する軸部１２０を立設してなる。そして、前記と同様構成の皿バネ５３の多数枚が、その中心孔部５２に該軸部１２０を挿通させた状態で上下を逆にしながら積重されることによって前記バネ部材１２が構成されている。又、該軸部１２０の上端部分には、上下方向に長い規制孔４６が設けられている。

そして前記圧縮押部１３は、下端開放の段付き円筒部１２１を具える。該段付き円筒部１２１は、下側の大径筒部１２２の上端に、稍小径の小径筒部１２３を上方に突設した構成を有しており、該大径筒部１２２の頂部１２５と小径筒部１２３には、前記軸部１２０を密接状態に挿通させ得る挿通孔１２６が設けられている。又、前記大径筒部１２２の上端には固定フランジ１２７が周設されると共に、前記小径筒部１２３の対向側には、規制ネジ軸（規制軸の一種）６７を取り付けるための取付孔１２９，１３０が設けられており、一方の取付孔１２９は該規制ネジ軸６７の係合頭部６９を納める段付きの孔部とされると共に他方の取付孔１３０は該規制ネジ軸６７のネジ軸部１３１を螺合させる雌ネジとされている。

又、サーボモータ６によって回転制御される駆動ネジ軸７が螺合するネジ孔１３２が設けられたナット部材９の下端部分には、前記小径筒部１２３を密接に挿入させる挿入孔部１３３が該ネジ孔１３２と同心に設けられている。

又該ナット部材９の下端には、前記固定フランジ１２７にボルト１３５で固定される固定フランジ１３６が周設されている。

前記圧縮押部１３を前記ワーク押圧部１１に取り付けるに際しては、前記バネ部材１２の上端を前記大径筒部１２２の前記頂部１２５の下面で下方向に押圧して該バネ部材１２を稍圧縮させた状態で、前記規制ネジ（規制軸の一種）６６のネジ軸部１３１を、前記規制孔４６に挿通させ且つ該ネジ軸部１３１を前記取付孔１３０に螺合して締め付けると、該規制ネジ６７が前記小径筒部１２３に固定される。この固定状態で、該ネジ軸部１３１が前記規制孔４６の上端１３８に弾性的に圧接状態となる。そしてこの状態で、図１８に示すように、前記大径筒部１２２の下端１３９が前記基部１１９の上端１４０から例えば１３ｍｍ程度浮き上がっている。

なお、本実施例においても実施例１におけると同様に、前記ワーク押圧部１１は、前記基部１１９の下端側に、前記と同様構成の芯ずれ補正機構部１５を具えているが、その具体的な構成及び作用は前記と同様であるために説明を省略する。

然して、前記駆動ネジ軸７をサーボモータ６によって正回転させると前記ナット部材９が回り止めされて下降する。それに伴い前記圧縮押部１３が前記バネ部材１２を徐々に弾性圧縮させ、最終的には、図２０に示すように、前記大径筒部１２２の下端１３９が前記基部１１９の上端１４０に当接状態となり得る。このとき前記規制ネジ６６は前記規制孔４６の下端４９から若干浮き上がった状態にある。そして、前記サーボモータ６による位置制御及びトルク制御は前記と同様である。

本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。

(1) 前記トルク制御は、前記圧縮押部１３によるバネ部材１２の圧縮の程度によらず、又、該圧縮押部１３が前記ワーク押圧部１１を押圧した状態にあるかどうかに関わらず行われるものであり、前記実施例においては、前記圧縮押部１３が該ワーク押圧部１１を押圧する前に前記低圧の押圧状態が得られるように構成されている。

(2) 本発明のワーク押圧装置は、前記実施例で示したように、前記駆動ネジ軸７の回転によって前記圧縮押部１３が前記ワーク押圧部１１を押圧するように構成されることの他、駆動ネジ軸７が最大に回転したときにも前記圧縮押部１３が前記ワーク押圧部１１を押圧しないように構成されることもある。

(3) 実施例１及び実施例２において、前記バネ部材１２は、前記のように皿バネ５３を積重することによって構成されることの他、例えば図２１や図２２に示すようにコイルバネ１４１等を用いて構成することもできる。

(4) 前記駆動ネジ軸７と前記ナット部材９は、前記のようにボールネジ２５とボールネジナット２６を以って構成するのが好ましいが、通常のネジ軸とナットとの組み合わせで構成されてもよい。

(5) ナット部材９の前後進は、前記した上下方向の他、横方向等の前後進であることもある。

(6) 本発明に係るワーク押圧装置を構成するワーク押圧部１１が前記芯ずれ補正機構部１５を具える場合、図２３に示すように、下端の押圧具４５の下端部分に、平坦な押圧面１０３を有する球形状押圧片１０５を球面接触状態で可動に設けるのが好ましい。

(7) 本発明に係るワーク押圧装置は、図２４に示すように、実施例１に示したような芯ずれ補正機構部１５を具えないものとして構成されることもある。

本発明に係るワーク押圧装置をその使用状態で示す斜視図である。ワーク押圧装置によってワークを押圧した状態を示す斜視図である。ワーク押圧装置を説明する断面図である。その部分拡大図である。ワーク位置決め装置によって位置決めされたワークをワーク押圧装置によってテーブルに固定した状態を示す平面図である。ワークの左右の被加工面にフライス加工を施している状態を示す平面図である。前後の被加工面を加工するためにテーブルを９０度回転した状態を示す平面図である。ワーク押圧装置を説明する分解斜視図である。ワーク押圧装置によるワーク押圧状態を示す部分断面図である。芯ずれ補正機構部の構成を説明する断面図である。芯ずれ補正機構部のワーク回転上昇位置を示す断面図である。芯ずれ補正機構部のワーク押圧上昇位置を示す断面図である。ワーク押圧部の下端がワークの上面に当接した瞬間の状態を示す一部断面正面図である。テーブル上のワークを低圧の押圧力で押圧した状態を示す一部断面正面図である。ワーク押圧部がワークを軽く押圧した状態で該ワークを９０度回転させた状態を示す斜視図である。ワーク回転上昇位置を示す一部断面正面図である。テーブル上のワークを中圧の押圧力で押圧した状態を示す一部断面正面図である。ワーク押圧装置の他の実施例を示す一部断面正面図である。その分解斜視図である。そのワーク押圧装置によってワークを押圧した状態を示す部分断面図である。バネ部材としてコイルバネを用いた場合のワーク押圧装置の一例を示す一部断面正面図である。バネ部材としてコイルバネを用いたワーク押圧装置の他の態様を示す一部断面正面図である。平坦な押圧面を有する球形状押圧片を具えるワーク押圧部を示す一部断面正面図である。芯ずれ補正機構部を具えないワーク押圧装置を示す一部断面正面図である。油圧シリンダを用いた従来のワーク押圧装置を説明する正面図である。

符号の説明

１ワーク押圧装置
３テーブル
５ワーク
６サーボモータ
７駆動ネジ軸
９ナット部材
１１押圧部
１２バネ部材
１３圧縮押部
１５芯ずれ補正機構部
１８ワーク位置決め装置
１９フライス
２５ボールネジ
２６ボールネジナット
３２収容筒部
４５押圧具
４６規制孔
５３皿バネ
５６押圧筒部
５７押圧鍔部
６１固定鍔部
６６規制ネジ

Claims

サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸にナット部材が螺合されており、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該ナット部材が回り止めされて前後進できると共に、
該ナット部材には、前端でワークを押圧するワーク押圧部に付設されたバネ部材を前記駆動ネジ軸の長さ方向での前進移動に伴って圧縮させる圧縮押部が設けられ、前記バネ部材はセット状態で圧縮されて設けられており、
前記ワーク押圧部は、円筒状を呈し且つ前記バネ部材を収容させる収容筒部を有し、該収容筒部には上下方向に長い規制孔が設けられ、該規制孔には、前記ナット部材にネジ止めされた圧縮押部に螺合されている規制ネジの係合頭部が、該規制孔の中で、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは前記規制孔の上端に弾性的に圧接され、ワークに当接後においては下方に移動可能に嵌合されており、
且つ、前記圧縮押部には押圧鍔部が設けられ、該押圧鍔部の下面と前記収容筒部の上端面との間には、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは所要の間隙が設けられ、且つ、前記規制ネジの係合頭部が該規制孔の中で下方移動する範囲において該ワーク押圧部と該ワークとが当接可能に構成されており、
該ワーク押圧部の前端がワークに当接した状態で前記駆動ネジ軸が回転することによって、前記圧縮押部が前記バネ部材を圧縮させて、前記圧縮押部の押圧鍔部と前記ワーク押圧部の収容筒部とが当接されるように構成され、
又、前記サーボモータは、前記ワーク押圧部がワークに当接した後、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を、互いに接触して直接的に押圧するまでの間において、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、位置制御状態からトルク制御状態に切り換わり、前記ワーク押圧部が前記ワークを所要押圧力で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸を回転させ続けるようにトルク制御されることを特徴とするサーボモータ利用のワーク押圧装置。
サーボモータによって正逆回転せしめられる駆動ネジ軸にナット部材が螺合されており、該駆動ネジ軸が正逆回転することによって該ナット部材が回り止めされて前後進できると共に、
該ナット部材には、前端でワークを押圧するワーク押圧部に付設されたバネ部材を前記駆動ネジ軸の長さ方向での前進移動に伴って圧縮させる圧縮押部が設けられ、前記バネ部材はセット状態で圧縮されて設けられており、
前記ワーク押圧部は、円筒状を呈し且つ前記バネ部材を収容させる収容筒部を有し、該収容筒部には上下方向に長い規制孔が設けられ、該規制孔には前記ナット部材にネジ止めされた圧縮押部に螺合されている規制ネジの係合頭部が、該規制孔の中で、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは前記規制孔の上端に弾性的に圧接され、ワークに当接後においては下方に移動可能に嵌合されており、
且つ、前記圧縮押部には押圧鍔部が設けられ、該押圧鍔部の下面と前記収容筒部の上端面との間には、前記ワーク押圧部がワークに当接するまでは所要の間隙が設けられ、且つ、前記規制ネジの係合頭部が該規制孔の中で下方移動する範囲において該ワーク押圧部と該ワークとが当接可能に構成されており、
該ワーク押圧部の前端がワークに当接した状態で前記駆動ネジ軸が回転することによって前記圧縮押部が前記バネ部材を圧縮させて前記圧縮押部の押圧鍔部と前記ワーク押圧部の収容筒部とが当接されるように構成され、前記駆動ネジ軸は、少なくとも、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を押圧する状態となるまで回転でき、
又、前記サーボモータは、前記ワーク押圧部がワークに当接した後、前記圧縮押部が前記ワーク押圧部を、互いに接触して直接的に押圧するまでの間において、第１の設定トルク値に達するまで、前記駆動ネジ軸を回転させ続けるように位置制御されると共に、その後は、位置制御状態からトルク制御状態に切り換わり、前記ワーク押圧部が前記ワークを所要押圧力で押圧するように設定された、前記第１の設定トルク値よりも大なる第２の設定トルク値に達するまで前記駆動ネジ軸を回転させ続けるようにトルク制御されることを特徴とするサーボモータ利用のワーク押圧装置。