JPH0573523B2 - - Google Patents

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JPH0573523B2
JPH0573523B2 JP59165442A JP16544284A JPH0573523B2 JP H0573523 B2 JPH0573523 B2 JP H0573523B2 JP 59165442 A JP59165442 A JP 59165442A JP 16544284 A JP16544284 A JP 16544284A JP H0573523 B2 JPH0573523 B2 JP H0573523B2
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JP
Japan
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weight
hydraulic cylinder
workpiece
signal
servo motor
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JP59165442A
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English (en)
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JPS6144513A (ja
Inventor
Tatsuya Hirata
Hisatomi Takiguchi
Masafumi Tsunada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP16544284A priority Critical patent/JPS6144513A/ja
Publication of JPS6144513A publication Critical patent/JPS6144513A/ja
Publication of JPH0573523B2 publication Critical patent/JPH0573523B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は重量バランス制御装置に関し、一層
詳細に工作機械、好適には、マシニングセンター
において、シリンダを介して主軸ヘツド、ツー
ル、ワークを選択的に保持する場合、当該主軸ヘ
ツド等を交換することによつてもたらされる重量
変化に対応する圧力流体を前記シリンダに供給し
て当該交換作用によつて生ずるシリンダにおける
過負荷の発生を阻止し且つ新たな重量バランスを
迅速に確保するよう構成した重量バランス制御装
置に関する。
工作機械、例えば、門型マシニングセンターで
は、従来からコラムの頂部に油圧シリンダを配設
し、この油圧シリンダから延在するロツドで主軸
ヘツド、ワーク、ツールあるいはパレツトを装着
したテーブル等を懸吊保持する構成が採用されて
いる。この場合、油圧シリンダには前記テーブル
自体の重量並びにテーブルに装着されるツール、
ワーク等の重量が加わり重量バランスがとられる
ことになる。
このような構成の複合形マシニングセンターを
第1図に示す。このマシニングセンター2のワー
ク用工作機械2Aでは基台4の上部にガイド部材
6,6を配設し、このガイド部材6,6に対して
コラム8を変位自在に装着している。すなわち、
コラム8は前記ガイド部材6,6上をモータ10
の駆動作用下に回転するボールねじ12によつて
前記ガイド部材上を矢印A方向に変位可能であ
る。このコラム8の頂部には油圧シリンダ14が
装着され、さらにこの油圧シリンダ14に近接し
てサーボモータ16が装着されている。サーボモ
ータ16の図示しない回転軸は、この場合、ボー
ルねじ18に連結、接続される。
油圧シリンダ14はその図示しないシリンダロ
ツドによりテーブル20を懸吊保持し、一方、ボ
ールねじ18は前記サーボモータ16の回転駆動
下にこのテーブル20を矢印B方向へと変位可能
である。このテーブル20にはパレツト22が着
脱自在に装着され、前記パレツト22にはさらに
ワーク24が装着される。
一方、前記ワーク用工作機械2Aの図において
手前側には先端部に切削用工具28を装着したス
ピンドル26を取着し且つ前記スピンドル26を
上下方向(矢印Dで示す)に移動可能に保持する
工具用工作機械2Bが配設される。前記工具用工
作機械2Bはコラム29を含み、このコラム29
が矢印Dの方向に進退動作する。従つて、スピン
ドル26を矢印D方向に変位させてその高さを調
節しワーク24に臨ませ工作機械2A,2Bを共
働させれば工具28は前記ワーク24に所定の切
削作業を営むことになる。
そこで、このような構成においては、油圧シリ
ンダ14にはテーブル20とこのテーブル20に
装着されたパレツト22およびワーク24の重量
が加わり、当該シリンダ14内のオイルの圧力と
このテーブル20等の重量との間にバランスが確
保され、ボールねじ18の回転作用下にテーブル
20の位置が確定される。
然しながら、周知の通り、この種のマシニング
センター2では種々のワークに対して切削加工を
施す必要性がある。従つて、ワーク自体、または
ワークとそれを保持するパレツトとを一体的に交
換する場合があることは勿論である。ところが、
ワークおよびパレツトは全ゆる種類に亘つて常に
その重量が一定ではなく、従つて、ワーク、パレ
ツトの交換によつてその都度油圧シリンダ14に
より懸吊されるその重量も異なつてくる。すなわ
ち、油圧シリンダ14によつて懸吊されるテーブ
ル、パレツト、ワークの総重量がこれらの交換に
よつてその都度変更されることになり、特に、交
換時点において急激に重量が増えるとそれがバラ
ンスをとろうとする油圧シリンダに対して相当な
衝撃を与えることになる。結局、この衝撃は新た
なワーク等に対するテーブル20の位置決めを微
少に狂わせ、当該テーブルの正確且つ迅速な位置
調整の確保が困難となる。また経年的にはマシニ
ングセンター自体の精度を過分に損なわせること
になり、一方において、その耐用年数を短縮させ
る遠因になる。また、工具用工作機械2B側にお
いて種々の工具やアタツチメントの取付変更によ
る重量変化においても同様な現象が惹起すること
は勿論である。
そこで、本発明者等は鋭意考究並びに工夫を重
ねた結果、ワーク用工作機械2Aを構成するコラ
ムに配設されてボールねじを回転駆動するサーボ
モータに着目し、交換対象となるワーク、パレツ
ト等の重量が変化する場合には、その重量を支え
るために前記サーボモータを回転させ、そのトル
クを検出してそのトルク信号に依拠して油圧シリ
ンダの圧油流量をコントロールする出力信号を減
圧弁に送給し、前記信号に基づき弁開度の調整を
はかれば、前記トルク信号の発生がなくなるまで
ポンプから油圧シリンダに対する圧油の送給がな
され、油圧シリンダと交換されるワーク等との間
に好適な重量バランスが迅速に確保され、前記の
不都合が一掃されることを究明した。
従つて、本発明の目的は工作機械等において、
交換されるワーク、パレツト等が重量変化を惹起
する時、その重量変化分に対応する圧油を油圧シ
リンダに送給し、これによつてワーク等と前記油
圧シリンダとの間に衝撃もなく新たな重量バラン
スをとることが可能な重量バランス制御装置を提
供するにある。
前記の目的を達成するために、本発明はボール
ねじを介してサーボモータにより変位する治具を
含む対象物品を支持するための油圧シリンダと、 前記サーボモータの回転トルクを検出するコン
トローラと、 前記対象物品の標準重量を保持し、電気信号と
して出力する標準重量設定器と、 前記コントローラからの前記対象物品の重量に
係るトルク信号と標準重量設定器からの信号とを
比較し、その偏差信号を出力する比較器と、 前記比較器からの偏差信号を増幅器を介して受
けて弁開度の調整を行い、所定量の圧油を前記油
圧シリンダに送給する比例電磁式減圧弁と、 前記比例電磁式減圧弁に所定の圧油を送給する
油圧ポンプと、 を含むことを特徴とする。
次に、本発明に係る重量バランス制御装置につ
いて好適な実施例を掲げ、添付の図面を参照しな
がら以下詳細に説明する。
第2図において、参照符号30は標準重量設定
器を示し、この標準重量設定器30の出力側は比
較器32の一方の入力端子に接続する。前記比較
器32の他方の入力側は増幅器34の出力側と接
続する。前記増幅器34の入力側は駆動モータ用
コントローラ36の出力端子に接続している。コ
ントローラ36は、この場合、後述するサーボモ
ータへのその制御信号を送給する。
ところで、前記比較器32の出力側は油圧切換
装置38に接続する。前記油圧切換装置38は実
質的には増幅器40とその出力側に接続されてい
る比例電磁式リリーフ付減圧弁42とを含む。こ
の減圧弁42の入力ポートはモータ44によつて
タンク46から所定の圧力下に圧油を送給するポ
ンプ48の吐出側に接続され、さらに減圧弁42
の出力ポートはバランス用油圧シリンダ50の一
方の入力ポートに接続している。油圧シリンダ5
0のシリンダロツド52は制御対象物、例えば、
主軸ヘツド、ワーク、ツールを保持するテーブル
54を懸吊し、一方、このテーブル54はボール
ねじ56と螺合している。ボールねじ56はモー
タ58により回転可能である。なお、図中参照符
号60はポンプ48の吐出側に接続されたリリー
フ弁を示す。
本発明に係る重量バランス制御装置は基本的に
は以上のように構成されるものであり、次にその
作用並びに効果について説明する。
先ず、油圧シリンダ50とテーブル54との間
でバランスがとられている状態からこのテーブル
54によつて保持されるワークW1が交換され、
従前のワークよりも一層重量のあるワークW2
交換されるものとする。この時、交換されるワー
クW2を担持するためにコントローラ36からサ
ーボモータ58の回転駆動信号が出され、前記サ
ーボモータ58が正方向へと回転する。そこで、
テーブル54にワークW2が負荷として加わると、
その重量を支承するためのトルクの変動は前記サ
ーボモータ58を回転する駆動電流の増加量とし
てコントローラ36にり検出される。すなわち、
トルク信号として検出されることになる。このよ
うにして検出されたトルクに係る信号、すなわ
ち、ワークW2に係る信号は増幅器34により検
出されて比較器32に導入される。一方、標準重
量設定器からは実測値で決定された前記ワーク
W2の重量を電気的に変換した信号が導出されて
いるために、この比較器32において前記ワーク
W2の標準重量信号とトルク信号とが比較され両
者の偏差信号が取り出され、これを増幅器40へ
と送給する。増幅器40は偏差信号に見合つた出
力電圧を比例電磁式リリーフ付減圧弁42へと送
給し、減圧弁の開度を調節する。この結果、油圧
ポンプ48からの圧油の圧力がコントロールさ
れ、重量が増加する場合にはその減圧弁42の開
度に見合つた圧力が油圧シリンダ50へと送給さ
れ、新たなワークW2の重量を支承することにな
る。このようにして油圧シリンダ50に対する圧
油の供給が増加すればサーボモータ58の回転ト
ルクは減少し、これがコントローラ36により検
出され比較器32に送給される。この結果、比較
器32から導出される偏差信号はその値を減少す
る。すなわち、減圧弁42の開度も徐々に少なく
なる。これをクローズドループ的に行つて最終的
にワークW2と油圧シリンダ50とのバランスが
とられる。
すなわち、ワークW2に交換したとしても、そ
の重量は圧力の増加する油圧シリンダ50により
充分に担持され、従つて、例えば、ボールねじ5
6に対して過剰な負荷が印加される虞れはなく、
この結果、このワーク等の交換による衝撃は何ら
生ずる可能性はなく、また迅速に新たな重量バラ
ンスの確保が行われる。
本発明によれば、以上のように簡単な構成で頻
繁に行われるマシニングセンターにおけるツー
ル、ワーク、あるいは主軸ヘツドの交換にもその
重量変化を省みることなく充分に対応することが
出来るものであり、従つて、当該交換時における
ボールねじあるいは油圧シリンダに対しての過剰
な負荷に基づく衝撃の発生を未然に阻止し且つ新
たな重量バランスを迅速に得ることが出来る。こ
のため、長期間に亘つて正確な位置決めと制御が
可能なマシニングセンターを得ることが可能とな
る。
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、トルクの検出に代えてサーボ
モータへ供給される電流の極性を検出しその信号
に基づき減圧弁の開度の調整をはかることも出来
る等本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計変更が可能なことは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に係るマシニングセンターの
一部省略斜視図、第2図は本発明に係る重量バラ
ンス制御装置のブロツク図である。 30……標準重量設定器、32……比較器、3
4……増幅器、36……コントローラ、38……
油圧切換装置、40……増幅器、42……減圧
弁、44……モータ、46……タンク、48……
ポンプ、50……油圧シリンダ、52……シリン
ダロツド、54……テーブル、56……ボールね
じ、58……サーボモータ、60……リリーフ
弁、60……リリーフ弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ボールねじを介してサーボモータにより変位
    する治具を含む対象物品を支持するための油圧シ
    リンダと、 前記サーボモータの回転トルクを検出するコン
    トローラと、 前記対象物品の標準重量を保持し、電気信号と
    して出力する標準重量設定器と、 前記コントローラからの前記対象物品の重量に
    係るトルク信号と標準重量設定器からの信号とを
    比較し、その偏差信号を出力する比較器と、 前記比較器からの偏差信号を増幅器を介して受
    けて弁開度の調整を行い、所定量の圧油を前記油
    圧シリンダに送給する比例電磁式減圧弁と、 前記比例電磁式減圧弁に所定の圧油を送給する
    油圧ポンプと、 を含むことを特徴とする重量バランス制御装置。
JP16544284A 1984-08-07 1984-08-07 重量バランス制御装置 Granted JPS6144513A (ja)

Priority Applications (1)

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JP16544284A JPS6144513A (ja) 1984-08-07 1984-08-07 重量バランス制御装置

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JP16544284A JPS6144513A (ja) 1984-08-07 1984-08-07 重量バランス制御装置

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JPS6144513A JPS6144513A (ja) 1986-03-04
JPH0573523B2 true JPH0573523B2 (ja) 1993-10-14

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JP16544284A Granted JPS6144513A (ja) 1984-08-07 1984-08-07 重量バランス制御装置

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KR101435197B1 (ko) * 2007-12-10 2014-08-29 두산인프라코어 주식회사 공작기계의 수직축 자중 보상 제어장치 및 방법

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