JP6778547B2

JP6778547B2 - テレスコカバー装置

Info

Publication number: JP6778547B2
Application number: JP2016159251A
Authority: JP
Inventors: 卓也小川
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-08-15
Also published as: JP2018027576A

Description

この発明は、工作機械のテーブルなど、移動体の案内面やその駆動機構を保護するテレスコカバー装置に関する。

工作機械をはじめとする産業機械は、ワークを固定するテーブルやパレットなどの構造体を直線または旋回運動させるための駆動部と、その運動を円滑最適なものにするための案内部とを有している。上記駆動部としては、ボールねじやリニアモータなどが、案内部としては転がりガイド、すべりガイドなどが挙げられる。

駆動部および案内部は、危険領域への侵入を防止する目的や、異物の進入による動作不良や破損から保護するため、その一部または全体を保護カバーによって覆われている。切削型の工作機械では、加工中に発生した切粉が直撃することもあり、板金により構成されたカバーが採用されることが多い。

テレスコピックカバー（単にテレスコカバーとも言う）は、カバーを構成する一枚一枚の部品がパンタグラフと呼ばれるリンク機構により等間隔で運動するため、動作が良好で、カバー同士の衝突による騒音も少なく高速運転に適するという特徴を有する（特許文献１）。

特開２００６−３０５６７８号公報

テレスコカバーに対しては、潤滑油給油など定期的にメンテナンスがされない、またはしにくい場合があるため、長期間の動作、または切削液によって潤滑油が消耗した場合のテレスコカバーの摺動抵抗増加により、送り軸負荷の増加や異常摩耗を生じる。このような状況下で運転を継続すると、最悪の場合、機械停止に陥る恐れがある。

この発明の目的は、安定動作を実現し、機械の停止時間を最小限にすることができるテレスコカバー装置を提供することにある。

この発明によるテレスコカバー装置は、複数のカバー体を備え、機械装置の移動体の移動に伴い複数のカバーが連動しテレスコピックに伸縮動作を行うテレスコカバー装置において、各カバー体の相互に接触する部分に対し摺動部材が取り付けられるとともに、摺動部材に摺動抵抗測定装置が設けられており、摺動抵抗測定装置により得られた摺動抵抗測定値に基づいて伸縮動作が異常かどうかを判断する異常検出機能を備えていることを特徴とするものである。

この発明のテレスコカバー装置によれば、各カバー体の相互に接触する部分に対し摺動部材が取り付けられていることで、各カバー体が安定して摺動することができ、また、摺動抵抗測定値に基づいて異常状態かどうかを判断することで、メンテナンスまたは交換を促すことができ、機械停止時間を最小にすることができる。

複数のカバー体のうち機械装置に固定されるカバー体は、対向状に配置された逆Ｕ字状の１対の中間体およびこれらの中間体同士を連結する連結材とからなる枠体と、枠体の外周を覆う板状部材と、機械装置に固定するための固定用部材とを備えていることが好ましい。

このようにすると、テレスコカバー装置の固定カバーを機械装置に強固に固定することができ、各カバー体がより安定して摺動することができる。

請求項１のテレスコカバー装置によれば、機械使用中にテレスコカバー装置の摺動抵抗増加が検知されることで、メンテナンスまたは交換を促すことができ、機械停止時間を最小にすることができる。

また、請求項２のテレスコカバー装置によれば、カバーの剛性を高めた構造とすることで、各カバー体が安定して摺動することができ、より正確な摺動抵抗測定が可能となって、機械停止時間の低減に一層寄与する。

図１は、この発明のテレスコカバー装置の実施形態の底面図で、収縮状態を示している。図２は、この発明のテレスコカバー装置の実施形態の底面図で、伸長状態を示している。図３は、図１の縦断面図である。図４は、図１の横断面図である。図５は、固定カバー体を示す分解斜視図である。図６は、摺動部材を示す拡大横断面図である。図７は、異常検出機能の要部を示すブロック図である。

以下、図１から図７までを参照して、この発明のテレスコカバー装置の実施形態について説明する。以下の説明において、テレスコカバー装置の伸長する方向（図１および図２の上、図４の左）を前、テレスコカバー装置の収縮する方向（図１および図２の下、図４の右）を後というものとする。また、図３の上下・左右を上下・左右というものとする。

テレスコカバー装置(1)は、図１から図６までに示すテレスコカバー(2)に、図７に示す摺動抵抗測定装置(6)および摺動抵抗異常判定手段(9)が付加されたものである。

テレスコカバー(2)は、相対的に前後移動しうるように組み合わされた複数のカバー体(11)(12)(13)(14)(15)を有しており、これらのカバー体(11)(12)(13)(14)(15)の相対的移動によりテレスコカバー(2)全体が前後方向に伸縮するようになっている。図示した例では、最も大きなカバー体(11)が固定カバー体とされて、この固定カバー体(11)の前側にこれより小さい可動カバー体(12)(13)(14)(15)が順に重なって配置されて、最も小さいカバー体(15)までの五段構造となっている。

カバー体(11)(12)(13)(14)(15)は、前後方向（伸縮方向）から見て、逆Ｕ字状で、その下端部に内方突出縁部が形成された形状とされている。

カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の前後方向の伸縮は、連結バー(17)が連結ピン(18)(19)によって連結されたクロスリンク機構のパンタグラフ(16)によって行われている。

パンタグラフ(16)は、連結バー(17)の交差箇所に回転可能に挿通された連結ピン(18)(19)のうち、左右の中央部に位置するピン(18)が各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)に固定されることでテレスコカバー(2)に取り付けられている。

最も小さいカバー体(15)を除くカバー体(11)(12)(13)(14)の前端部には、その内側にあるカバー体(12)(13)(14)(15)の外面に摺接するワイパー(20)が設けられている。

内外に隣り合うカバー体(11)(12)(13)(14)(15)の間には、側部、上部および下部のそれぞれに、摺動部材(21)が設けられている。各摺動部材(21)は、カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の伸長時に隣り合うカバー体(11)(12)(13)(14)(15)の摺動部材(21)同士が当接し、カバー体(11)(12)(13)(14)(15)のそれ以上の伸長を規制するように配置されている。

図５に示すように、固定カバー体(11)は、金属製の中空または中実の部材から構成される枠体(31)と、枠体(31)の外周を覆う側面、上面および下面の板状部材(32)(33)(34)と、テレスコカバー(2)を機械装置に固定するための２種類（第１および第２）の固定用部材(35)(36)とからなる。

枠体(31)は、前後に対向するように配置された逆Ｕ字状の１対の中間体(41)と、中間体(41)同士を連結する複数の連結材(42)(43)(44)とからなる。各中間体(41)は、１対の左右縦材(41a)と、各左右縦材(41a)の上端部同士を連結する長尺の上部横材(41b)と、各左右縦材(41a)の下端部から対向する縦材(41a)に向かって突出する短尺の下部横材(41c)とからなる。

複数の連結材(42)(43)(44)として、上部横材(41b)同士を連結する左右の上部連結材(42)と、下部横材(41c)の縦材(41a)に固定されている側の端部同士を連結する左右の固定端側下部連結材(43)と、下部横材(41c)の縦材(41a)に固定されていない側の端部同士を連結する左右の自由端側下部連結材(44)とが使用されている。

枠体(31)は、中間体(41)と連結材(42)(43)(44)とがボルトや溶接などにより相互固定されることで形成され、この枠体(31)に対し、枠体(31)の左右の側面を覆う側面の板状部材(32)、枠体(31)の上面を覆う上面の板状部材(33)および枠体(31)の下面を覆う下面の板状部材(34)が設けられる。板状部材(32)(33)(34)は、枠体(31)に対して流体の漏れの無きよう、全周溶接やシール剤とボルトの組合せなどにより固定がなされる。枠体(31)の大きさは任意であり、取り付けのなされる機械装置の大きさによって決定される。

第１固定用部材(35)は、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)と同様に、前後方向（伸縮方向）から見て、逆Ｕ字状で、その下端部に内方突出縁部が形成された形状とされ、かつ、中間体(41)がなす面積よりも大きい板状とされて、枠体(31)の後端面にボルトや溶接などにより固定されている。

第２固定用部材(36)は、幅狭の長方形の板状とされて、枠体(31)下部の左右横材(41c)の自由端側の端部に固定されている。

第１固定用部材(35)は、図示省略するが、機械装置の前面の非移動部分に固定され、第２固定用部材(36)は、図３に示すように、テレスコカバー(2)の案内台を兼ねる機械装置の非移動部分(3)に対してボルト(37)等により締結される。カバー体(15)は機械装置の移動体（例えば刃物台）に対して、ボルト等によって締結される。このように配置することで、機械装置の動作に伴ってテレスコカバー(2)が伸縮する。

図６に拡大して示すように、各摺動部材(21)は、金属製の補強部材(51)と、低摩擦摺動部材(52)との積層構造とされている。補強部材(51)には、ねじ孔(54)が貫通状に設けられている。

図６において、摺動部材(21)は、相対的に外側のカバー体(11)(12)(13)(14)（図示は内側から２番目のカバー体(14)）に設けられたねじ挿通孔(55)に挿通されたねじ(53)が補強部材(51)のねじ孔(54)にねじ合わされることで、低摩擦摺動部材(52)がその内側のカバー体(12)(13)(14)(15)（この例では最も内側のカバー体(15)）に密着するように、相対的に外側のカバー体(14)に固定されている。ねじ(53)は、皿ネジなどとされ、カバー体(11)(12)(13)(14)(15)が相互に干渉せず摺動可能なように、その頭部はカバー体(11)(12)(13)(14)(15)から飛び出さないようになされる。

カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の下部に配置される摺動部材(21)は、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の下部に設けられた突出縁部の先端部にボルトなどによって機械的に固定される。摺動部材(21)は、また、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の側部および上部にも配置される。このような配置を行うことで、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)は、相互位置を保ちながら安定に摺動することができる。

摺動部材(21)は、相対的に内側のカバー体(12)(13)(14)(15)に固定してその外側のカバー体(11)(12)(13)(14)に密着させるようにしてももちろんよい。

図４において、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の上側において前側に配置されている摺動部材(21)は、相対的に外側のカバー体(11)(12)(13)(14)に固定されており、各カバー体(11)(12)(13)(14)(15)の上側において後側に配置されている摺動部材(21)は、相対的に内側のカバー体(12)(13)(14)(15)に固定されている。

互いに接触しながら摺動するカバー体(11)(12)(13)(14)(15)に摺動部材(21)が設けられていることで、例えばパンタグラフ(16)の連結バー(17)または連結ピン(18)(19)が破損して、動力が伝達されず移動しないカバー体(12)(13)(14)(15)が発生した場合であっても、移動しないカバー体(12)(13)(14)(15)の摺動部材(21)と移動するカバー体(12)(13)(14)(15)の摺動部材(21)とが相互に引っかかることで、カバー体(12)(13)(14)(15)の脱落が防止される。

摺動部材(21)の低摩擦摺動部材(52)としては、低摩擦でかつ加工時に使用される切削液に対して安定な物性を持つフッ素樹脂を採用することが望ましい。フッ素樹脂は、金属部材(51)に対して溶着形成、または接着、ボルトやカシメなどによって固定される。

テレスコカバー(2)を含む送り軸系には、テレスコカバー(2)の取り付けられた移動体、移動体を駆動するためのボールネジ、ボールネジを支持するための軸受、駆動モータおよびボールネジと駆動モータを接続するカップリングなどが含まれる。送り軸系が移動する速度には、切削加工中に移動体を動かす切削送り速度と、切削送り速度より速い早送り速度の2種類がある。切削送り速度は、所望の加工条件に合わせて指令値を変化することで、0.1mm/minといった低速域から500mm/minといった中速域まで幅広い速度を取ることができる。また、早送り速度は、機械構成により予め決定された速度（例えば20000mm/min）にて運転が行われる。

図７に示すように、送り軸系(4)には、負荷検出装置(5)が設けられており、機械装置の制御装置(7)には、送り軸系(4)の負荷が所定値を超えたかどうかを判定する過負荷判定手段(8)が設けられている。基準値設定手段(10)には、駆動モータの瞬時最大トルク値が記憶されており、過負荷判定手段(8)では、負荷検出装置(5)で得られた負荷トルク測定値と基準値設定手段(10)に蓄えられた瞬時最大トルク値とが比較され、負荷トルク測定値が大きい場合に、異常と判定され、駆動モータの運転を停止、アラームを発して機械操作者に警告を与えるという処理が行われる。

こうして、送り軸系(4)の負荷を監視することで、送り軸系(4)の構成要素の故障が検知され、駆動モータの致命的破損が防止されるようになっている。

この実施形態のテレスコカバー装置(1)には、送り軸系(4)の負荷検出装置(5)および過負荷判定手段(7)に加えて、テレスコカバー(2)に対して設けられた摺動抵抗測定装置(6)および摺動抵抗異常判定手段(9)が付加されている。

摺動抵抗測定装置(6)は、摺動部材(21)に取り付けられて、テレスコカバー(2)の伸縮動作時に、摺動部材(21)と接触するカバー体(11)(12)(13)(14)(15)との間に発生する摺動抵抗を測定する。摺動抵抗測定装置(6)としては、摺動部材(21)の変形（ひずみ）を検出するひずみゲージや、圧電素子などから構成された装置を用いることができる。なお、摺動抵抗測定装置(6)は、全ての摺動部材(21)に設ける必要はなく、適宜選択された摺動部材(21)に設ければよい。

摺動抵抗異常判定手段(9)では、摺動抵抗測定装置(6)で得られた摺動抵抗測定値と基準値設定手段(10)に蓄えられた基準摺動抵抗値とが比較され、摺動抵抗測定値が大きい場合に、異常と判定される。

従来、テレスコカバー装置(1)の異常は、送り軸系(4)の過負荷判定手段(8)で判定されていた。すなわち、送り軸系(4)トータルの負荷が所定値を超えない場合には、テレスコカバー(2)の摺動抵抗が増加しても異常とは判定されなかった。この実施形態においては、テレスコカバー(2)の摺動抵抗測定値を摺動抵抗異常判定手段(9)で判定することによっても、テレスコカバー装置(1)の異常が判定され、異常と判定された場合には、アラームが出されるようになされている。

上記のテレスコカバー装置(1)を搭載した機械において、あるNCプログラムを使用して運転を行う場合、送り軸系(4)の検出負荷が、機械停止までには至らない範囲内で、正常な運転時の値に対しわずかに上昇した場合、テレスコカバー(2)の不具合が疑われる。すなわち、下記のような状態となることで、テレスコカバー(2)が安定した伸縮動作をしなくなった可能性がある。

例えば、工具の交換動作やワークの取り外し等、移動体を機械送り軸終端まで退避させる操作時に、加工を行わない時間を減らすため早送り速度で運転されることがあり、このように速い速度で送り軸系(4)が駆動されると、加減速に伴い可動カバー体(12)(13)(14)(15)の姿勢が変化しようとする。可動カバー体(12)(13)(14)(15)のいずれかが他のカバー体(11)(12)(13)(14)(15)に対して著しく傾けられた状態になると、傾いたカバー体(12)(13)(14)(15)の接触部にて局所的に面圧が過大となって摺動抵抗の増加を生じる。

また、金属性材料の切削により発生した切粉がテレスコカバー(2)内部に侵入し、カバー体(11)(12)(13)(14)(15)間の隙間や下部に配置された摺動部に噛みこまれる場合がある。切粉より軟質の樹脂材料は削り取られ、切粉を介したカバー体(11)(12)(13)(14)(15)同士の接触を生じることとなる。また、切粉は加工硬化によりカバー体(11)(12)(13)(14)(15)よりも硬度を増すため、切粉とカバー体(11)(12)(13)(14)(15)との間でアブレシブ摩耗を生じ、摺動抵抗値は増加する。

この実施形態のテレスコカバー装置(1)によると、摺動抵抗増加は、送り軸系(4)の負荷の増加としてだけではなく、摺動部材(21)に設けられた摺動抵抗測定装置(6)によっても検出される。摺動抵抗測定装置(6)にて検出された摺動抵抗値は、機械本体に搭載された記憶領域に転送されて記憶される。記憶領域の基準値設定手段(10)には、機械出荷前の検査時に測定されたテレスコカバー装置(2)の摺動抵抗値が記憶されており、摺動抵抗異常判定手段(9)が検出した値との比較を行い、テレスコカバー装置(2)が異常状態にあるか否かを判断する。

こうして、テレスコカバー装置(1)の故障と疑われる送り軸系(4)負荷の上昇を検知すると同時に、テレスコカバー(2)を構成するカバー体(11)(12)(13)(14)(15)間の摺動抵抗値増加が検出された場合、テレスコカバー(2)の故障として、機械の制御装置(7)に設けられた警告手段を用いて機械操作者に警告を行う。これにより、テレスコカバー(2)単独の異常を発見することができ、この警告に基づいて、テレスコカバー(2)の潤滑油の供給などのメンテナンスを行ったり、損傷したカバー体(11)(12)(13)(14)(15)の交換を行ったりすることで、早期に異常を取り除くことができる。

送り速度によっては、姿勢変化による振動的な摺動抵抗変化が大きくなると考えられ、固定カバー体(11)の剛性が上げられていることで、可動カバー体(12)(13)(14)(15)の傾きによる姿勢変化が抑制され、伸縮動作が安定し、これにより、摺動抵抗変化の影響が抑えられて、安定した摺動抵抗値の測定を行うことができる。

なお、上記において、パンタグラフ(16)を有するテレスコカバー装置(1)を示したが、パンタグラフ(16)を省略することも可能である。この場合、上記の摺動部材(21)の配置によると、移動体の移動に伴って、これに固定されたカバー体(15)が移動し、このカバー体(15)に設けた摺動部材(21)が次のカバー体(14)の摺動部材(21)に当接して、カバー体(14)を引っ掛けてこのカバー体(14)を伸縮動作させ、さらに、このカバー体(14)に設けた摺動部材(21)が次のカバー体(13)の摺動部材(21)に当接して、カバー体(13)を引っ掛けてこのカバー体(13)を伸縮動作させることができ、カバー体(11)(12)(13)(14)(15)が相対距離を一定に保ちながら伸縮動作をするのに寄与できる。

(1)：テレスコカバー装置
(2)：テレスコカバー
(3)：機械装置の固定部
(6)：摺動抵抗測定装置
(9)：摺動抵抗異常判定手段
(11)：固定カバー体
(12)(13)(14)(15)：可動カバー体
(21)：摺動部材
(31)：枠体
(32)：側面の板状部材
(33)：上面の板状部材
(34)：下面の板状部材
(35)：後端部固定用部材
(36)：下部固定用部材
(41)：中間体
(42)：上部連結材
(43)：外側の下部連結材
(44)：内側の下部連結材

Claims

複数のカバー体を備え、機械装置の移動体の移動に伴い複数のカバーが連動しテレスコピックに伸縮動作を行うテレスコカバー装置において、
各カバー体の相互に接触する部分に対し摺動部材が取り付けられるとともに、摺動部材に摺動抵抗測定装置が設けられており、摺動抵抗測定装置により得られた摺動抵抗測定値に基づいて伸縮動作が異常かどうかを判断する異常検出機能を備えていることを特徴とするテレスコカバー装置。