JP6303357B2

JP6303357B2 - 工作機械

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Publication number: JP6303357B2
Application number: JP2013198449A
Authority: JP
Inventors: 智規阿久澤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015064763A; CN104440386A; CN104440386B

Description

本発明は、工具によって加工されるワークを保持する保持部の位置決めを行う工作機械に関する。

工作機械は、ワークをテーブル上に保持し、主軸に装着された工具によってフライス加工、ねじ立て等種々の加工を行う。工作機械は、主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、主軸ヘッドを鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復移動させるＺ軸移動装置と、主軸ヘッドを水平２方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）夫々に往復移動させるＸＹ軸移動装置と、主軸を回転駆動する主軸駆動装置とを備える。

ワークを保持するテーブルは、工作機械のベースに固定されていてもよいし、ワークを例えばＺ軸に平行な軸回りに回転させるように構成されていてもよい。主軸の移動に加えて、ワークを回転させることによって、より複雑な機械加工が可能となる（例えば特許文献１参照）。

特許文献１には、ワークを保持するワークテーブルと、該ワークテーブルを回転させるスピンドルと、該スピンドルに回転力を供給するサーボモータとを備える工作機械が開示されている。スピンドルにはクランプディスクが取り付けてあり、スピンドルはハウジングに収容されている。クランプディスクがハウジングに接触することによって、スピンドルが制動される。

ワークの位置決めを行う場合、制御部はクランプディスクをハウジングから離れさせて、サーボモータをオンにして、サーボモータが有する位置検出器の検出値をフィードバック情報として、所定の位置までワークを移動させる。そして制御部は、サーボモータをオフにして、クランプディスクをハウジングに接触させてワークの回転を阻止する。

ワークの加工は、クランプディスクによってワークの回転が阻止された状態で行われる。工具がワークに接触した時に、ワークには瞬間的に大きな力が作用する。そのため、クランプディスクによって制動されていても、スピンドルが僅かに回転し、ワークの位置が所定の位置からずれることがある。ワークの位置ずれ量が許容値よりも大きい場合、警報が作動し、加工が中断される。

特許文献２には、加工ヘッドが取り付けられたサドルと、該サドルのナット部に螺合したねじ軸と、該ねじ軸を回転させるサーボモータとを備える工作機械が開示されている。サドルはガイド上を摺動する。工作機械の制御部は、サーボモータを目標位置まで回転させて、サドルを移動させる。

サドルの移動後、サーボモータの回転軸は、サドル及びガイドの摩擦抵抗等に起因して、ねじ軸等の駆動機構に弾性変形が生じ、僅かに戻される。そのため、制御部は、サーボモータの戻り量を演算し、前記目標位置から戻り量を減算し、減算後の値を新たな目標位置として再設定する。これにより、停止すべき期間に、戻り量を解消すべく、サーボモータが回転することを防止し、消費電力を削減することができる。

特開平６−１６１５２７号公報特開平６−１８７０４３号公報

ワークに複数回加工を行う場合、例えば複数個の穴あけ加工を行う場合、穴あけ加工を行う都度、ワークの位置が僅かにずれる。サーボモータはオフになっており、クランプディスクによってスピンドルは制動されているので、ワークはずれた位置で停止する。複数回の穴あけ加工によって、ワークの位置ずれ量は徐々に大きくなる。そのため特許文献１に記載の工作機械において、上記加工を行った場合、警報が作動し、加工が中断される可能性が高く、製造効率が低下する虞がある。また同じ位置で複数回ワークを加工した場合、例えばワークの同じ箇所に穴あけ加工及びタッピング加工等を行った場合も同様の問題が生じる。

特許文献２に記載の工作機械は、当初の目標位置と異なる位置にサドルが位置してしまうので、加工精度の低下を招来する。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、ワークの位置ずれを解消し、製造効率及び加工精度の低下を防止することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部とを備え、前記制御部は、前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きいときに、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、前記保持部を前記記憶部に記憶された位置に移動させるようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、記憶部に記憶された保持部の位置及び位置検出部によって検出された保持部の所在位置の差分が予め設定された第一閾値よりも小さい場合、すなわちワークの位置ずれが許容値を超過していない場合において、該差分が第一閾値よりも小さい第二閾値を超えた時、サーボモータをオンにし、制動部による制動を解除する。ワークの位置ずれが許容値を超過する前にワークは記憶された位置に戻る。

本発明に係る工作機械は、工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部とを備え、前記制御部は、前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置を前記保持部の移動後の位置に設定した後に、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置と同じ位置への前記保持部の位置決めを行う命令を読み出した場合、前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きいときに、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、読み出した前記命令を実行するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、ワークの位置ずれが許容値を超過しておらず、記憶部に記憶された位置と同じ位置にワークを移動させる場合に、許容値よりも小さい第二閾値よりも大きければ、ワークを移動させる前に、サーボモータをオンにし、制動部による制動を解除する。既に位置決めを行った位置（記憶部に記憶された位置）と同じ位置にワークを移動させる場合、製造効率を向上させる為に、ワークの位置決めを省略する。しかし、ワークの位置決めを省略した場合、前工程におけるワークの位置ずれが残留する。本発明は、既に位置決めを行った位置と同じ位置にワークを移動させる場合に、ワークの位置決めを再度行い、ワークの位置ずれを解消する。尚、ワークの位置ずれが第二閾値よりも小さい場合、位置検出器の特性等によって生じた位置ずれ又はワークの加工精度に影響を与えない微小な位置ずれであると考えられる。

本発明に係る工作機械は、工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部とを備え、前記制御部は、前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、主軸の移動命令又は工具交換命令を読み出し且つ前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きい場合、前記主軸の移動命令又は工具交換命令の実行と並行して、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置に移動するようにしてあることを特徴とする。

本発明においては、ワークの位置ずれが許容値を超過しておらず、ワークの位置決めとは異なる命令を読み出した場合に、第二閾値よりも大きければサーボモータをオンにし、制動部による制動を解除する。ワークの位置決めとは異なる命令を読み出した場合、例えば、主軸の移動命令又は工具交換命令を読み出した場合、ワークの位置決めを実行する。これにより、ワークの加工工程以外の工程において、ワークの位置ずれを確認・補正するので、ワークの位置ずれを確認・補正する処理が、ワークの位置決めとは異なる命令と同時に行われるため、ワーク加工におけるサイクルタイムを長期化させることを回避することができる。

本発明に係る工作機械にあっては、記憶部に記憶された保持部の位置及び位置検出部によって検出された保持部の所在位置の差分が予め設定された第一閾値よりも小さい場合、すなわちワークの位置ずれが許容値を超過していない場合において、差分が第一閾値よりも小さい第二閾値より大きいとサーボモータをオンにし、制動部による制動を解除する。ワークの位置ずれが許容値を超過する前にワークは記憶部に記憶された位置に戻るので、ワークの位置ずれを解消し、製造効率及び加工精度の低下を防止することができる。

工作機械の斜視図である。工作機械の正面図である。工作機械の右側面図である。ガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械の斜視図である。ワーク支持装置の正面側斜視図である。ワーク支持装置の背面側斜視図である。回転台及びＣ軸駆動部の縦断正面図である。ピストンとその周辺部分を拡大した断面図である。制御部付近の構成を示すブロック図である。ワークの位置ずれを確認・補正する処理を説明するフローチャートである。

以下本発明をその実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械１００の斜視図であり、図２は工作機械１００の正面図であり、図３は工作機械１００の右側面図であり、図４はガイドレールを覆うカバー等を省略した工作機械１００の斜視図である。作業者は前方で工作機械１００を操作し、ワークの着脱を行う。

工作機械１００は、ベース１０、Ｙ方向移動装置２０、Ｘ方向移動装置２１、コラム２２、Ｚ方向移動装置２３、主軸ヘッド（加工主軸装置）２５、ワーク支持装置３０等を備える。工作機械１００は、ワーク支持装置３０によりワーク（被加工物）を支持し、主軸ヘッド２５に装着された工具２６によりワークを加工する。工具２６は、主軸ヘッド２５の下端部に着脱可能に装着されており、工具交換装置（図示略）により交換可能としてある。本実施形態に係る工作機械１００は、主軸ヘッド２５がＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能であり、さらにワークを２軸回りに回転可能としてある。

一般に、主軸ヘッド２５を移動させる軸であるＸ、Ｙ、Ｚの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応してＡ、Ｂ、Ｃ軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置３０は後述する揺動体４０の揺動によりワークをＡ軸回りに回転することができ、揺動体４０に固定してあるＣ軸駆動部６０（図５参照）によりワークをＣ軸回りに回転することができる。

ベース１０は、架台１１、主軸基台１３、ワーク基台１４，１４等を備える。架台１１は前後方向に長い略直方体状の構造体である。架台１１の下部の四隅には高さ調整が可能な４本の脚部１２，１２，・・・が設けてある。脚部１２，１２，・・・は床面上に配置する。架台１１は、底板１１ａ、側板１１ｂ、上板１１ｃ、内部に支持板１１ｄ，１１ｄ等を備える。底板１１ａは平面視矩形をなす。側板１１ｂは底板１１ａの４辺に連なり、前後左右を囲む。上板１１ｃは平面視矩形の深皿状をなし、４辺が側板１１ｂの上端部分の内周面に固着している。上板１１ｃはワーク支持装置３０の下方の位置に貫通孔１１ｅを有する。加工により生じた切削屑、クーラント等は、貫通孔１１ｅを通して下方へ落下し、図示しない回収装置により回収される。支持板１１ｄ，１１ｄは夫々底板１１ａから上方へ立設してあり、板面が左右の側板１１ｂの板面と平行に互いに離隔して配してある。支持板１１ｄ，１１ｄは上端が上板１１ｃの底面に当接し、上板１１ｃを支持する。

主軸基台１３は前後方向に長い略直方体状をなし、上板１１ｃ上の後方部に配してある。主軸基台１３は前後方向に長い互いに平行な２条の支持台１３ａ，１３ａを上部に有し、後述するガイドレール２０ａ，２０ａを支持する。ワーク基台１４，１４は、上板１１ｃ上の前方部の左右に配してある。ワーク基台１４，１４は夫々前方側の支持台１４ａ及び後方側の支持台１４ｂを備える。各支持台１４ａ，１４ｂは柱状をなし、上面にワーク支持装置３０を着座させて固定する。

Ｙ方向移動装置２０は互いに平行な１対のガイドレール２０ａ，２０ａ、複数のブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・、Ｙ方向移動台２０ｃ、及びＹ方向駆動モータ２０ｄ（図９参照）を備える。ガイドレール２０ａ，２０ａは主軸基台１３の支持台１３ａ，１３ａの上面に前後方向に延設してある。ブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・はガイドレール２０ａ，２０ａの夫々に前後方向に移動可能に嵌合している。Ｙ方向移動台２０ｃはブロック２０ｂ，２０ｂ，・・・上に固定してある。Ｙ方向駆動モータ２０ｄの駆動によって、Ｙ方向移動台２０ｃは前後方向に移動する。

Ｘ方向移動装置２１は互いに平行な１対のガイドレール２１ａ，２１ａ、複数のブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・、コラム台２１ｃ、及びＸ方向駆動モータ２１ｄ（図９参照）を備える。ガイドレール２１ａ，２１ａは前後方向に適当な間隔を空けてＹ方向移動台２０ｃの上面に左右方向に延設してある。ブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・はガイドレール２１ａ，２１ａの夫々に左右方向に移動可能に嵌合している。コラム台２１ｃはブロック２１ｂ，２１ｂ，・・・上に固定してある。Ｘ方向駆動モータ２１ｄの駆動によって、コラム台２１ｃを左右方向に移動する。

コラム２２は柱状をなし、コラム台２１ｃ上に固定してある。コラム２２はＹ方向移動装置２０及びＸ方向移動装置２１によって前後方向及び左右方向に移動する。尚、コラム２２とコラム台２１ｃは一体に形成している。

Ｚ方向移動装置２３は互いに平行な１対のガイドレール２３ａ，２３ａ、複数のブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・、主軸ヘッド台２３ｃ及びＺ方向駆動モータ２３ｄ（図９参照）を備える。ガイドレール２３ａ，２３ａは左右方向に適当な間隔を空けてコラム２２の前面に上下方向に延設してある。ブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・はガイドレール２３ａ，２３ａの夫々に上下方向に移動可能に嵌合している。主軸ヘッド台２３ｃはブロック２３ｂ，２３ｂ，・・・の前面側に固定してある。Ｚ方向駆動モータ２３ｄの駆動によって、主軸ヘッド台２３ｃを上下方向に移動する。

主軸ヘッド２５は主軸ヘッド台２３ｃに固定してある。Ｘ方向駆動モータ２１ｄ、Ｙ方向駆動モータ２０ｄ、及びＺ方向駆動モータ２３ｄを駆動制御することで、主軸ヘッド２５は前後、左右及び上下に移動する。

主軸ヘッド２５は前方部分２５ａの内部に上下方向に延びる主軸（図示略）を回転可能に保持している。主軸は下端部に工具２６を脱着可能に保持する。主軸は主軸ヘッド２５の上端に設けられた主軸モータ２５ｂに接続されている。主軸モータ２５ｂは主軸を軸心回りに回転させ、主軸の下端に装着した工具２６を回転し、ワーク支持装置３０に固定されたワークに対して切削加工を行うことができる。

図５はワーク支持装置３０の正面側斜視図、図６はワーク支持装置３０の背面側斜視図、図７は回転台５０及びＣ軸駆動部６０の縦断正面図である。ワーク支持装置３０は、ギヤ箱３１、軸受箱３４、Ａ軸モータ３６、揺動体４０、回転台５０、Ｃ軸駆動部６０等を備える。

ギヤ箱３１は後述する揺動体４０の右側の軸部４１を収容し、Ｘ軸回りに回転可能に支持する。以下の説明では軸部４１の中心軸をＡ軸と表記することにする。尚、Ａ軸はＸ軸に平行な軸であり、ワーク支持装置３０における揺動軸を意味する。Ａ軸モータ３６はギヤ箱３１の前側に取り付けてあり、回転軸（図示略）がギヤ箱３１内部に臨む。Ａ軸モータ３６の回転軸はＹ軸回りに回転し、先端部に連結したギヤを駆動する。ギヤは例えば公知のローラギヤカム軸とカムフォロワとで構成し、Ｙ軸回りの回転を直交するＡ軸回りの回転に変換する。Ａ軸モータ３６の回転軸に同軸にローラギヤカム軸を連結し、複数のカムフォロワを軸部４１の端部外周上に配置し、ローラギヤカム軸のカムにカムフォロワを噛み合わせる。尚、ローラギヤカムのカムには、停止中だけでなく、回転中もバックラッシが発生しないグロボイダルカムを用いることができる。ギヤ箱３１は下部四隅に取付座３１ａを有し、螺子等により右側のワーク基台１４に固定される。

軸受箱３４は後述する揺動体４０の左側の軸部４１を収容し、Ａ軸回りに回転可能に支持する。軸受箱３４は下部の前後に取付座３４ａを有し、螺子等により左側のワーク基台１４に固定される。

揺動体４０は左右の軸部４１，４１を連結した構造体であり、軸部４１，４１間の略中央にＣ軸駆動部６０を固定するための基板部分を有している。左右の軸部４１，４１夫々は円筒状をなし、右側の軸部４１がギヤ箱３１にＡ軸回りに回転可能に支持され、左側の軸部４１が軸受箱３４にＡ軸回りに回転可能に支持されている。軸部４１，４１は互いに同軸となるように配してある。揺動体４０は前記基板部分の上方に回転台５０、下方にＣ軸駆動部６０を配してある。

Ｃ軸駆動部６０はハウジング６１、Ｃ軸モータ７９、回転軸８０、エンコーダ８１等を備える。ハウジング６１は、胴体部６２、底板６３、軸受ホルダ６４、上板６５等を備え、有底円筒状をなす。胴体部６２は円筒状であり、外周に放熱フィンが形成されて、内周にステータ７９ａが固定してある。胴体部６２は下面に底板６３が固定されており、上面に軸受ホルダ６４を介して上板６５が固定されている。底板６３は円環状をなし、内周面に軸受７６を嵌挿してあり、外周縁部で胴体部６２に固定してある。

軸受ホルダ６４は軸受７５を嵌挿する円筒部分の下端部に外向きに円環状の鍔部を形成してなる。軸受ホルダ６４及び底板６３夫々に軸受７５及び７６を嵌め込み、回転軸８０を軸受７５，７６に挿入することにより、回転軸８０をＣ軸回りに回転可能に支持する。ここで、Ｃ軸は回転軸８０の軸線方向を意味する。尚、一般にＣ軸はＺ軸に平行な軸を意味するが、本発明においては揺動体４０が揺動するため、Ｃ軸方向は揺動により変化するものとして扱っている。回転台５０は回転軸８０の上端面に固定されており、回転軸８０とともにＣ軸回りに回転する。回転軸８０の上下方向の中途部分における外周面にはロータ７９ｂが固定してある。ステータ７９ａ及びロータ７９ｂによりＣ軸モータ７９が構成してあり、電力供給線８２からＣ軸モータ７９へ電力が供給されることによりロータ７９ｂが回転し、ロータ７９ｂが固定してある回転軸８０が回転する。

上板６５は略円環状をなし、中央に回転軸８０を通す軸孔が設けてある。尚、上板６５の形状については更に後述する。回転台５０は該軸孔を覆うように配してあり、上方に開放された載置面５０ａにてワークを保持する。回転台５０を臨む上板６５の外面６５ａと、該外面６５ａに対向する回転台５０の面との間には、回転軸８０と同心の円環状のラビリンスシール６６が形成してある。また、ラビリンスシール６６の内側（ハウジング６１の内部側）には、回転軸８０と同心の円筒状の空気注入室６７が形成してある。

空気注入室６７は上端部が壁面に覆われて狭まり、ラビリンスシール６６の内側に連通する。空気注入室６７の下端部にはオイルシール６８を配してあり、下方へ空気が洩れないようにしてある。上板６５には、外周から空気注入室６７の外周壁面に向けて、水平に貫通する通流路６９が形成してある。開閉可能なエアーレギュレーターＶ１を介して、コンプレッサＣ、通流路６９、空気注入室６７、及びラビリンスシール６６の隙間が連通している。

上板６５の下面側には制動部としてのブレーキ機構が設けてある。上板６５は上述のように略円環状をなすが、詳細には、外面６５ａを形成する円盤状の壁部の外縁から下方へ円筒部が形成してあり、該円筒部の下端から外向きに鍔部が形成してあり、更に該鍔部の外縁から下方へ円筒部が形成してある。回転軸８０は回転台５０側端部の外周面にフランジを有し、該フランジにブレーキ板７０が螺子等により固定してある。ブレーキ板７０は回転軸８０を通す孔を有する円盤状をなす。軸受ホルダ６４の軸受７５を嵌挿する円筒部分の外周面にはピストン７１が配してある。

図８はピストン７１とその周辺部分を拡大した断面図である。ブレーキ板７０は上板６５の内面６５ｂに対向して配してある。ピストン７１は円筒部分と該円筒部分の下端に外向きに円環状の鍔部を形成してなる。ピストン７１の円筒部分における内周面７１ａは軸受ホルダ６４の円筒部分の外周面６４ａに対向し、外周面７１ｃは上板６５の円筒部の内周面６５ｃに対向する。上板６５の内周面６５ｃはピストン７１を挿入するシリンダとなっている。ピストン７１の円筒部分における上端面７１ｂはブレーキ板７０の下面に対向する。ピストン７１の鍔部の外周面７１ｄは上板６５の円筒部の内周面６５ｄに対向する。ピストン７１の下端面７１ｅは軸受ホルダ６４の鍔部の上面６４ｅに対向し、下端面７１ｅと上面６４ｅとの間にブレーキ加圧室が形成してある。また、ピストン７１の鍔部の上面７１ｆは上板６５の鍔部の下面６５ｆに対向し、上面７１ｆと下面６５ｆとの間にブレーキ解除加圧室が形成してある。

ブレーキ加圧室、ブレーキ解除加圧室夫々が密閉構造となるように、ピストン７１の内周面７１ａと軸受ホルダ６４の外周面６４ａとの間、ピストン７１の外周面７１ｃと上板６５の内周面６５ｃとの間、及びピストン７１の外周面７１ｄと上板６５の内周面６５ｄとの間に夫々Ｄリング７４を装着してある。ブレーキ解除加圧室には上板６５を外周側から貫通する通流路７２が連通しており、ブレーキ加圧室には軸受ホルダ６４を外周側から貫通する通流路７３が連通している。バルブＶ２（図７参照）を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７２へ導入しブレーキ解除加圧室へ加圧することができ、バルブＶ３を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７３へ導入してブレーキ加圧室へ加圧することができる。ブレーキ解除加圧室又はブレーキ加圧室への加圧によりピストン７１が上下動してブレーキ解除動作及びブレーキ動作が行える。なおバルブＶ１〜Ｖ３は電磁式のバルブである。

図７に戻り、ハウジング６１の下端部の構成について説明する。回転軸８０の下端部には略円環状の基板７７が固定してある。基板７７は底板６３に開設された軸孔を覆うように配してあり、底板６３の外面に対向する対向面を有する。封止部７８はラビリンスシール７８ａ、７８ｂを備え、底板６３の外面と基板７７の対向面との隙間を封止する。ラビリンスシール７８ａは基板７７の対向面に回転軸と同心の円環状の凸条を設け、該凸条が嵌合する円環状の嵌合溝を底板６３の外面に設けて構成してある。ラビリンスシール７８ｂは底板６３の外面に回転軸と同心の円環状の凸条を設け、該凸条が嵌合する円環状の嵌合溝を基板７７の対向面に設けて構成してある。エンコーダ８１は光学式又は磁気式等による角度検出器である。エンコーダ８１は回転側に配してあるディスク等の被検出体８１ａを固定側に配してある検出素子８１ｂにより検出して角度を検出する。被検出体８１ａは回転軸８０とともに回転する基板７７の外周面に固定してあり、検出素子８１ｂは底板６３の外面に固定してある。封止部７８は例えば軸受７６から洩れた潤滑剤がエンコーダ８１内に侵入することを防ぐ。

Ｃ軸駆動部６０によりワークを回転させる時には、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ２を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７２へ導入し、ブレーキ解除加圧室（上板６５の鍔部の下面６５ｆと、ピストン７１の鍔部の上面７１ｆとの間の空間）を加圧する。ブレーキ解除加圧室への加圧によってピストン７１が押し下げられ、ブレーキ板７０が上板６５の内面６５ｂから離れブレーキが解除され、すなわち制動が解除され、回転軸８０が回転可能になる。

ワークがＣ軸回りに回転しないように固定する時には、バルブＶ２を閉じ、バルブＶ３を開けてコンプレッサＣからの空気を通流路７３へ導入し、ブレーキ加圧室（ピストン７１の下端面７１ｅと、軸受ホルダ６４の鍔部の上面６４ｅとの間の空間）へ加圧する。ブレーキ加圧室への加圧によってピストン７１が押し上げられ、ピストン７１の上端面７１ｂがブレーキ板７０を上板６５の内面６５ｂに押し付けてブレーキがかかり、すなわち回転軸８０を制動し、回転軸８０の回転が拘束される。尚、バルブＶ２又はＶ３が閉じることにより、加圧されていないブレーキ解除加圧室又はブレーキ加圧室の空気は図示しない減圧手段により減圧するようにしてもよい。

ワーク支持装置３０は、制御部９０（図９参照）からＡ軸モータ３６及びＣ軸モータ７９へ与える制御信号により、揺動体４０が揺動し、回転台５０が回転する。Ａ軸モータ３６への制御信号によりＡ軸モータ３６の回転軸が回転し、ギヤ箱３１内に収容されたギヤにより回転力が伝達されてギヤ箱３１内の軸部４１がＡ軸回りに回転する。軸部４１の回転により、揺動体４０及び回転台５０に支持されているワークが揺動する。回転台５０の載置面５０ａの法線方向が上方を向いている状態（例えば図５に示す状態）を０度とすると、軸部４１をＡ軸回りに＋９０度から−９０度までの範囲で任意の角度まで回転させて停止し、工具２６に正対するワーク面への切削加工等を行うことができる。

Ｃ軸モータ７９の回転により回転軸８０が回転し、該回転軸８０に連結している回転台５０及び回転台５０に支持されているワークがＣ軸回りに回転する。機械的な干渉が無ければ、Ｃ軸回りの任意の角度にワークを設定することができる。Ｃ軸回りの回転と揺動体４０による揺動とを組み合わせて、回転台５０の載置面５０ａの法線方向を天頂方向とする半球上の任意方向を法線方向とするワーク面への切削加工が可能となる。さらに、Ｃ軸モータ７９によりワークを高速で回転させておき、工具２６をワークに押し当てて送ることによって旋削加工を行うことができる。

図９は制御部９０付近の構成を示すブロック図である。工作機械１００は制御部９０を備える。制御部９０はＣＰＵ(Central Processing Unit)９１、ＲＯＭ(Read Only Memory)９２、ＲＡＭ(Random Access Memory)９３等を備える。ＲＯＭ９２は工作機械１００の制御プログラムを格納する。ＣＰＵ９１はＲＯＭ９２から制御プログラムをＲＡＭ９３に読み出し、ＲＡＭ９３を作業領域として工作機械１００を制御する。またＲＡＭ９３は外部記憶装置（図示略）に記憶した加工プログラムを読み出す。加工プログラムは複数の命令を有し、ＣＰＵ９１は命令を順次読み出して実行する。

ＲＡＭ９３はワークの位置を示す変数Ｐ、該変数Ｐとエンコーダ８１によって検出された回転台５０の位置との差分を示す変数Ｅ、第一閾値、第一閾値よりも小さい第二閾値を格納する。ＲＯＭ９２に代えて、ＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)、ＨＤ(Hard Disk)等の書き換え可能な記憶媒体を使用してもよい。尚、ＲＯＭ９２及びＲＡＭ９３は記憶部として機能する。

制御部９０は出力インターフェースを介して、主軸モータ２５ｂ、Ｘ方向駆動モータ２１ｄ、Ｙ方向駆動モータ２０ｄ、Ｚ方向駆動モータ２３ｄ、Ａ軸モータ３６、Ｃ軸モータ７９、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３に制御信号を出力する。工作機械１００はブザー９５を備えており、制御部９０は出力インターフェースを介して、ブザー９５に制御信号を出力する。

制御部９０は入力インターフェースを介して、エンコーダ８１から回転台５０のＣ軸周りの位置情報を取込む。制御部９０は、エンコーダ８１から取り込んだ位置情報に基づいて、Ｃ軸モータ７９の回転を制御し、目標位置までワークを移動させる。すなわちＣ軸モータ７９は、エンコーダ８１からの検出値をフィードバック情報として、サーボ制御を行う。Ｃ軸モータ７９及びエンコーダ８１はサーボモータとして機能する。尚、エンコーダ８１とは別に回転台５０の位置を検出する位置検出部を設けてもよい。

図１０はワークの位置ずれを確認・補正する処理を説明するフローチャートである。尚、図１０のフローは電源投入して初期化終了後、所定周期で起動し、加工プログラムの命令を読み出す処理は不図示のメインルーチンで行う。制御部９０はワークの位置ずれを確認する。例えばＣ軸周りの位置ずれを確認する。初期状態において、工作機械１００はワークを加工しておらず、制御部９０は回転軸８０を制動し、Ｃ軸モータ７９をオフにして、サーボモータとしての機能をオフにしているものとする。また制御部９０のＣＰＵ９１は、加工プログラムに基づく回転台５０があるべき位置を変数Ｐに設定済みであるとする。

ＣＰＵ９１は、エンコーダ８１から回転台５０のＣ軸周りの所在位置Ｐ１を取込み（ステップＳ１）、取込んだＰ１と変数Ｐとの差分Ｅを演算する（ステップＳ２）。ＣＰＵ９１は、差分Ｅが第一閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。差分Ｅが第一閾値以上である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１はブザー９５にオン信号を出力し（ステップＳ１０）、処理を終了する。差分Ｅが第一閾値以上である場合、回転台５０の位置は、変数Ｐに設定した位置から大きく偏倚している。そのためブザー９５をオンにして作業者にその旨報知する。なおブザー９５がオンになった場合、回転台５０は停止する。

差分Ｅが第一閾値未満である場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、読み出した加工プログラムの命令がＣ軸周りの回転台５０の位置決め指令であるか否かを判定する（ステップＳ４）。読み出した加工プログラムの命令がＣ軸周りの回転台５０の位置決め指令である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、指令された位置が変数Ｐに設定された位置であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

指令された位置が変数Ｐに設定された位置でない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は変数Ｐに指令された位置を設定する（ステップＳ６）。ＣＰＵ９１は回転台５０の制動を解除し且つＣ軸モータ７９をオンにしてサーボ制御を行う（ステップＳ７）。

ＣＰＵ９１は変数Ｐの位置に回転台５０を位置決めする（ステップＳ８）。指令された位置への回転台５０の位置決めが完了した後、ＣＰＵ９１は回転台５０を制動し且つＣ軸モータ７９をオフにしてサーボ制御を解除する（ステップＳ９）。そしてＣＰＵ９１はステップＳ１に処理を戻す。

読み出した加工プログラムの命令がＣ軸周りの回転台５０の位置決め指令でない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、読み出した加工プログラムの命令が他の位置決め指令（例えば主軸のＸ〜Ｚ軸方向の位置決め指令）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。読み出した加工プログラムの命令が他の位置決め指令でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ９１はステップＳ１に処理を戻す。

読み出した加工プログラムの命令が他の位置決め指令である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は差分Ｅが第二閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。差分Ｅが第二閾値未満である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ９１はステップＳ１に処理を戻す。

差分Ｅが第二閾値以上である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１はステップＳ７に処理を進める。ステップＳ５において、指令された位置が変数Ｐに設定された位置である場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１はステップＳ１２に処理を進める。

同じ位置で複数回ワークを加工した場合、例えばワークの同じ箇所に穴あけ加工及びタッピング加工等を行った場合、位置ずれが順次増加するので、警報が作動し、加工が中断される可能性が高くなる。
実施の形態に係る工作機械は、ワークの位置ずれが許容値を超過しておらず、変数Ｐに設定された位置と同じ位置にワークを移動させる場合に、許容値よりも小さい第二閾値よりも大きければ、サーボモータをオンにし、制動部による制動を解除し、変数Ｐの位置に移動するので、ワークの小さな位置ずれを解消し、ワークの加工精度を向上させることができる。また位置ずれが小さい時に、これを解消するので、警報の作動及び加工の中断を防止し、製造効率の低下を回避することができる（ステップＳ５〜Ｓ９、Ｓ１２参照）。
既に変数Ｐに設定された位置と同じ位置にワークを移動させる場合、製造効率を向上させる為に、ワークの位置決めを省略する。しかし、ワークの位置決めを省略した場合、前工程におけるワークの位置ずれが残留する。実施例に係る工作機械１００は、既に変数Ｐに設定された位置と同じ位置にワークを移動させる場合であっても、ワークの位置決めを行い、ワークの位置ずれを解消する。尚、ワークの位置ずれが第二閾値よりも小さい場合、位置検出器の特性等によって生じた位置ずれ又はワークの加工精度に影響を与えない微小な位置ずれであると考えられる。

またワークの位置ずれが許容値を超過しておらず、ワークの位置決めとは異なる命令を読み出した場合に、許容値よりも小さい第二閾値よりも大きければサーボモータをオンにし、回転台５０の制動を解除し、変数Ｐの位置に移動する。ワークの位置決めとは異なる命令を読み出した場合、例えば、主軸の移動命令又は工具交換命令を読み出した場合、ワークの位置決めを実行する。ワークの加工工程以外の工程において、ワークの位置ずれを確認・補正するので、ワークの位置ずれを確認・補正する処理が、ワークの位置決めとは異なる命令と同時に行われるため、ワーク加工におけるサイクルタイムを長期化させることを回避することができる。

なお実施の形態においては、Ｃ軸周りの回転台５０の位置ずれについて確認・補正する処理を行ったが、Ａ軸周り又はＢ軸周りの回転台５０の位置ずれに、同様な処理を適用してもよい。

１００工作機械
２５主軸ヘッド
５０回転台
６０Ｃ軸駆動部
６１ハウジング
６７空気注入室
７０ブレーキ板
７１ピストン
７９Ｃ軸モータ（サーボモータ）
８０回転軸
８１エンコーダ（位置検出部、サーボモータ）
９０制御部
９１ＣＰＵ
９２ＲＯＭ
９３ＲＡＭ

Claims

工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、
回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、
前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、
該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部と
を備え、
前記制御部は、
前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きいときに、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、前記保持部を前記記憶部に記憶された位置に移動させるようにしてあること
を特徴とする工作機械。
工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、
回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、
前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、
該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部と
を備え、
前記制御部は、
前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置を前記保持部の移動後の位置に設定した後に、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置と同じ位置への前記保持部の位置決めを行う命令を読み出した場合、前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きいときに、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、読み出した前記命令を実行するようにしてあること
を特徴とする工作機械。
工具によって加工されるワークを保持する回転可能な保持部と、該保持部を回転させるサーボモータと、該保持部を制動する制動部と、回転方向における前記保持部の位置及びワークを加工する命令を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令を読み出して前記サーボモータの駆動及び前記制動部の作動を制御する制御部とを備える工作機械において、
回転方向における前記保持部の位置を検出する位置検出部と、
前記記憶部に記憶された前記保持部の位置及び前記位置検出部によって検出された前記保持部の位置の差分を演算する演算部と、
該演算部によって演算された前記差分が予め設定された第一閾値よりも小さいか否かを判定する判定部と
を備え、
前記制御部は、
前記サーボモータがオフになっており、前記制動部によって前記保持部を制動しており、前記判定部によって前記差分が前記第一閾値よりも小さいと判定された後、主軸の移動命令又は工具交換命令を読み出し且つ前記演算部によって演算された前記差分が前記第一閾値よりも小さい予め設定された第二閾値よりも大きい場合、前記主軸の移動命令又は工具交換命令の実行と並行して、前記サーボモータをオンにし、前記制動部による制動を解除し、前記記憶部に記憶された前記保持部の位置に移動するようにしてあること
を特徴とする工作機械。