JP2001047342A - Machine tool - Google Patents
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- JP2001047342A JP2001047342A JP11222533A JP22253399A JP2001047342A JP 2001047342 A JP2001047342 A JP 2001047342A JP 11222533 A JP11222533 A JP 11222533A JP 22253399 A JP22253399 A JP 22253399A JP 2001047342 A JP2001047342 A JP 2001047342A
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- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】駆動ベルトなどに切断などの異常が生じた場合
に、これをいち早く安価に検出して、被送り台が自重落
下するのを防止し得る工作機械を提供する。
【解決手段】少なくとも垂直方向の送り成分を含む送り
方向に被送り台６を移動させる送りねじ８と、動力伝達
機構１４を介して送りねじ８に連結し、送りねじ８を軸
中心に回転させるサーボモータ１３と、サーボモータ１
３をフィードバック制御して被送り台６を移動させる制
御手段２１，２２，２３とを備えた工作機械において、
制御手段２３からサーボモータ１３に出力される駆動電
流を監視し、駆動電流が所定の基準範囲外となった場合
に送りねじ８に作用する外力が異常であると判定する異
常検出手段２４を設ける。サーボモータ１３に出力され
る駆動電流を監視することで、送りねじ８に作用する外
力の状態を検出することができ、駆動ベルト１８の切断
などを検出することができる。
(57) [Problem] To provide a machine tool capable of quickly and inexpensively detecting when an abnormality such as cutting occurs in a drive belt or the like and preventing the driven table from falling under its own weight. A feed screw (8) for moving a feed table (6) in a feed direction including at least a feed component in a vertical direction is connected to the feed screw (8) via a power transmission mechanism (14), and the feed screw (8) is rotated about an axis. Servo motor 13 and servo motor 1
Machine tool provided with control means 21, 22, and 23 for moving the driven table 6 by feedback control of the
An abnormality detecting unit is provided which monitors a driving current output from the control unit to the servomotor and determines that an external force acting on the feed screw is abnormal when the driving current is out of a predetermined reference range. . By monitoring the drive current output to the servo motor 13, the state of the external force acting on the feed screw 8 can be detected, and the cutting of the drive belt 18 and the like can be detected.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被送り台に係合し
てこの被送り台を移送する送りねじと、動力伝達機構を
介して前記送りねじに連結し、送りねじを軸中心に回転
させるサーボモータなどを備え、少なくとも垂直方向の
送り成分を含む送り方向、換言すれば斜め方向を含む上
下方向に前記被送り台を移動させるように設けられた工
作機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed screw which engages with a feed table and transfers the feed table, and is connected to the feed screw via a power transmission mechanism, and the feed screw rotates about an axis. The present invention relates to a machine tool provided with a servomotor or the like for moving the table in at least a feed direction including a feed component in a vertical direction, in other words, a vertical direction including an oblique direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】上述したような、少なくとも垂直方向の
送り成分を含む送り方向に被送り台を移動させるように
設けられた工作機械は、通常、主電源が遮断されたと
き、無励磁作動形のブレーキにより前記送りねじの回転
が制止されるようになっており、これにより自重で前記
被送り台が下方に移動するのを防止している。2. Description of the Related Art As described above, a machine tool provided to move a driven table in a feed direction including at least a vertical feed component usually has a non-excitation operation type when a main power supply is cut off. The rotation of the feed screw is restrained by the brake described above, thereby preventing the driven table from moving downward by its own weight.
【０００３】ところで、例えば、駆動ベルトが切断され
るなど動力伝達機構の連結状態に異常を来したり、或い
はサーボモータへ供給される電流が遮断されたりした場
合には、サーボモータによる制動力も、ブレーキによる
制動力も送りねじに作用しないため、送りねじが回転自
由となり、被送り台が自重により下方に移動して、治工
具やテーブルが損傷するという問題を生じる。When the power transmission mechanism is abnormally connected, for example, when the drive belt is cut, or when the current supplied to the servomotor is interrupted, the braking force of the servomotor is also reduced. Also, since the braking force by the brake does not act on the feed screw, the feed screw becomes free to rotate, and the driven table moves downward by its own weight, causing a problem that the jig and the table are damaged.
【０００４】そこで、このような問題が生じるのを防止
すべく、従来、特開平１０−３０９６４５号公報に開示
されるような落下防止装置が提案されている。この落下
防止装置は、送りねじの回転を制止する制動手段と、送
りねじの回転角を検出し、検出された回転角が指定値と
異なる場合に制動手段を駆動して送りねじの回転を制止
する検出手段とを備えたものとして構成されている。こ
の落下防止装置によれば、上述した駆動ベルトの切断
や、サーボモータに供給される電流の遮断によって送り
ねじが回転自由となり、被送り台が自重によって下方に
移動すると、被送り台の移動に伴う送りねじの回転が前
記検出手段によって検出され、この検出手段により前記
制動手段が駆動されて送りねじの回転が制止され、その
結果被送り台の下方への移動が制止されるようになって
いる。In order to prevent such a problem from occurring, a fall prevention device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-309645 has been proposed. This fall prevention device detects the rotation angle of the feed screw and the braking means for stopping the rotation of the feed screw, and when the detected rotation angle is different from the specified value, drives the braking means to stop the rotation of the feed screw. And a detection unit that performs the detection. According to this fall prevention device, the cutting of the drive belt and the interruption of the current supplied to the servo motor allow the feed screw to rotate freely, and when the feed base moves downward by its own weight, the feed base moves. The rotation of the feed screw is detected by the detection means, and the braking means is driven by the detection means to stop the rotation of the feed screw. As a result, the downward movement of the feed table is stopped. I have.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した特
開平１０−３０９６４５号公報に開示された落下防止装
置には、次に説明するような問題があった。即ち、上記
落下防止装置は、被送り台の移動に伴う送りねじの回転
を検出手段により検出して、当該送りねじの回転を制止
するようにしているので、被送り台の送りが停止され、
送りねじの回転が停止した状態でなければ、駆動ベルト
の切断などによって、被送り台が自重移動（落下）可能
となったかどうかを検出できないという問題があった。
被送り台が送り駆動されている場合には、サーボモータ
により送りねじが回転せしめられているのであるから、
当然のことである。殊に、被送り台が下方に送り駆動さ
れているときに、駆動ベルトが切断等して被送り台が自
重移動（落下）可能になると、上方に移動している場合
や停止している場合に比べて被送り台の移動速度が速い
ため、工作機械の損傷がひどくなり大きな問題となる。However, the fall prevention device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Publication No. 10-309645 has the following problems. That is, since the fall prevention device detects the rotation of the feed screw accompanying the movement of the feed base by the detecting means and stops the rotation of the feed screw, the feed of the feed base is stopped,
Unless the rotation of the feed screw is stopped, there is a problem that it is not possible to detect whether the driven table can move (drop) by its own weight due to cutting of the drive belt or the like.
When the driven table is driven for feed, the feed screw is rotated by the servomotor,
Of course. In particular, when the driven table is being driven downward, the driving belt is cut or the like and the driven table can move (fall) under its own weight. Since the moving speed of the driven table is higher than that of the above, the damage to the machine tool becomes serious, which is a serious problem.
【０００６】また、上記落下防止装置においては、サー
ボモータに通常付設される位置検出器の他に、送りねじ
の回転を検出する検出手段が設けられているので、この
分だけ工作機械を構成する部品点数が増えてコストアッ
プとなり、更には、前記検出手段を送りねじの下端部に
設けていることから、その配線が煩雑になる等の問題が
ある。Further, in the above-mentioned fall prevention device, a detecting means for detecting the rotation of the feed screw is provided in addition to the position detector normally attached to the servomotor, so that the machine tool is constituted by that much. Since the number of parts increases, the cost increases, and furthermore, since the detection means is provided at the lower end of the feed screw, there is a problem that the wiring becomes complicated.
【０００７】本発明は以上の実情に鑑みなされたもので
あり、特に、送りねじとサーボモータとを連結する動力
伝達機構の連結状態に異常を来した場合などに、被送り
台が例え送り駆動されている状態であってもこれをいち
早く安価に検出して、被送り台が自重移動（落下）する
のを防止し得る工作機械の提供を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances. In particular, when an abnormal condition occurs in a connection state of a power transmission mechanism for connecting a feed screw and a servomotor, for example, the feed base is driven by a feed drive. It is an object of the present invention to provide a machine tool capable of quickly detecting an inexpensive state even in a state in which the driven table is moved (falling) under its own weight.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための本発明の請求項１に係る発明は、少なく
とも垂直方向の送り成分を含む送り方向に被送り台を移
動させる送り機構と、該送り機構の作動を制御する制御
手段とを備えた工作機械であって、前記送り機構が、前
記被送り台に係合して該被送り台を前記送り方向に移動
させる送りねじと、動力伝達機構を介して前記送りねじ
に連結し、該送りねじを軸中心に回転させるサーボモー
タとを備えるとともに、前記制御手段が前記サーボモー
タの作動をフィードバック制御するように設けられてな
る工作機械において、前記制御手段から前記サーボモー
タに出力される駆動電流値を監視し、該駆動電流値が所
定の基準範囲外となったときに前記サーボモータの出力
軸に作用するトルクが異常であると判定する異常検出手
段と、前記送りねじに直結され、この送りねじの回転を
制止する制動機構と、前記サーボモータの出力軸に作用
するトルクが異常となったときに前記異常検出手段から
出力される検出信号を受信し、前記制動機構を駆動して
前記送りねじの回転を制止する制動駆動手段とを設けた
ことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided a feed mechanism for moving a feed base in a feed direction including at least a vertical feed component. A machine tool comprising control means for controlling the operation of the feed mechanism, wherein the feed mechanism engages the feed base and moves the feed base in the feed direction; A machine tool comprising: a servomotor connected to the feed screw via a power transmission mechanism to rotate the feed screw around an axis; and the control means being provided to feedback-control the operation of the servomotor. A driving current value output from the control means to the servo motor, and when the driving current value is out of a predetermined reference range, a torque acting on an output shaft of the servo motor is monitored. Abnormality detecting means for judging that the motor is abnormal, a braking mechanism directly connected to the feed screw to stop rotation of the feed screw, and the abnormality when the torque acting on the output shaft of the servomotor becomes abnormal. And a brake driving means for receiving the detection signal output from the detecting means and driving the braking mechanism to stop the rotation of the feed screw.
【０００９】制御手段はサーボモータの出力軸の回転位
置データを得てその供給電流を調整し、前記出力軸が所
定の回転位置となるように当該サーボモータをフィード
バック制御する。そして、このサーボモータの作動によ
り送りねじが所定の回転量だけ回転せしめられると、送
りねじに係合した被送り台がこれに応じた所定位置に移
送せしめられる。送り方向が水平方向に対し４５゜以上
傾斜した（９０゜を含む）送り機構のサーボモータに供
給される駆動電流値は、被送り台の移動時及び非移動時
の双方において、被送り台の重量が直接送りねじに作
用するように構成され、これがサーボモータの出力軸に
トルクとして作用する場合にあっては、その定格電流の
５０〜７５％程度となり、被送り台にバランスウエイ
トなどが連結されて構成され、被送り台によってサーボ
モータの出力軸に作用するトルクが僅かなものとなって
いる場合にあっては、定格電流の０〜１０％となってい
る。The control means obtains the rotational position data of the output shaft of the servomotor, adjusts the supplied current, and performs feedback control of the servomotor so that the output shaft is at a predetermined rotational position. When the feed screw is rotated by a predetermined amount of rotation by the operation of the servo motor, the feed table engaged with the feed screw is transferred to a predetermined position corresponding to the feed screw. The drive current value supplied to the servomotor of the feed mechanism in which the feed direction is inclined by 45 ° or more (including 90 °) with respect to the horizontal direction is determined when the feed base is moved and not moved. When the weight acts directly on the feed screw, which acts on the output shaft of the servomotor as a torque, the rated current is about 50 to 75% of the rated current, and a balance weight or the like is connected to the feed base. In the case where the torque applied to the output shaft of the servomotor by the driven table is small, the rated current is 0 to 10% of the rated current.
【００１０】そして、駆動ベルト若しくはカップリング
などからなる動力伝達機構が何らかの原因により切断若
しくは破損されてサーボモータと送りねじとの連結状態
が解除され、送りねじが回転自由となって被送り台によ
るトルクがサーボモータの出力軸に作用しなくなると、
制御手段からサーボモータに供給される駆動電流値は上
述の５０〜７５％から５％以下まで急激に低下される。
一方、チェーンなどを介して被送り台にバランスウエイ
トが連結されたものである場合には、チェーンなどの切
断によって被送り台の荷重がサーボモータの出力軸にト
ルクとして作用すると、制御手段からサーボモータに供
給される駆動電流値は上述の０〜１０％から５０％以上
まで急激に上昇される。[0010] Then, the power transmission mechanism including the drive belt or the coupling is cut or broken for some reason, the connection state between the servo motor and the feed screw is released, and the feed screw becomes rotatable to be rotated by the feed base. When the torque stops acting on the output shaft of the servomotor,
The drive current value supplied from the control means to the servomotor is sharply reduced from the above-mentioned 50 to 75% to 5% or less.
On the other hand, if the balance weight is connected to the feed base via a chain or the like, if the load on the feed base acts as a torque on the output shaft of the servomotor due to the cutting of the chain or the like, the servo means The drive current value supplied to the motor is rapidly increased from the above-mentioned 0 to 10% to 50% or more.
【００１１】したがって、制御手段からサーボモータに
供給される駆動電流値を監視することで、サーボモータ
の出力軸に作用するトルクが異常であるかどうかを検出
することができ、ひいては動力伝達機構に異常を来した
かどうか、或いはバランスウエイトを連結するチェーン
などが切断されたかどうかを検出することができる。そ
こで、本発明においては、制御手段からサーボモータに
供給される駆動電流値を異常検出手段により監視し、こ
の駆動電流値が予め設定された基準範囲外になったと
き、サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常であ
る、即ち、動力伝達機構に異常を来した、或いはバラン
スウエイトを連結するチェーンなどが切断されたと判定
するようにしている。Therefore, by monitoring the value of the drive current supplied from the control means to the servomotor, it is possible to detect whether or not the torque acting on the output shaft of the servomotor is abnormal. It is possible to detect whether an abnormality has occurred or whether a chain or the like connecting the balance weights has been cut. Therefore, in the present invention, the drive current value supplied from the control means to the servomotor is monitored by the abnormality detection means, and when the drive current value is out of a preset reference range, the output current of the servomotor is controlled. It is determined that the acting torque is abnormal, that is, that the power transmission mechanism is abnormal, or that the chain or the like connecting the balance weight is broken.
【００１２】このように、この発明によれば、サーボモ
ータに供給される電流値を監視することにより、動力伝
達機構に異常を来したかどうか、或いはバランスウエイ
トを連結するチェーンなどが切断されたかどうかを検出
するようにしているので、例え被送り台が移動中であっ
ても、このような異常を確実に検出することができる。
また、上記従来の落下防止装置におけるような送りねじ
回転検出用の検出手段が不要であるので、この分だけ部
品点数が少なくて済み、製造コストを低く押えることが
できる。As described above, according to the present invention, by monitoring the value of the current supplied to the servomotor, it is determined whether the power transmission mechanism has failed or whether the chain connecting the balance weight has been cut. Since such an abnormality is detected, such an abnormality can be reliably detected even if the driven table is moving.
Further, since the detection means for detecting the rotation of the feed screw as in the above-described conventional fall prevention device is not required, the number of parts can be reduced by that much, and the manufacturing cost can be reduced.
【００１３】そして、動力伝達機構に異常を生じ、これ
が異常検出手段により検出されると、制動機構によって
送りねじの回転が制止される。これにより、被送り台が
自重によって下方に移動するのを防止することができ
る。また、バランスウエイトを連結するチェーンが切断
されると、被送り台の重量がそのまま動力伝達機構を介
してサーボモータに限界を超える負荷として作用し、サ
ーボモータによる制動力が機能しなくなって、被送り台
が自重により下方に移動可能となるが、この場合にも制
動機構により送りねじの回転が制止され、被送り台の下
方への移動が防止される。また、制動機構が送りねじに
直結されているので、即ち、送りねじと制動機構との間
に他の構造物（機構）が介在していないので、送りねじ
を確実に制止させることができる。Then, when an abnormality occurs in the power transmission mechanism and the abnormality is detected by the abnormality detecting means, the rotation of the feed screw is stopped by the braking mechanism. This can prevent the transported table from moving downward due to its own weight. When the chain connecting the balance weights is cut, the weight of the feed base acts as a load exceeding the limit on the servomotor via the power transmission mechanism as it is, and the braking force of the servomotor does not function. The feed base can be moved downward by its own weight, but also in this case, the rotation of the feed screw is suppressed by the braking mechanism, and the downward movement of the feed base is prevented. Further, since the brake mechanism is directly connected to the feed screw, that is, since no other structure (mechanism) is interposed between the feed screw and the brake mechanism, the feed screw can be reliably stopped.
【００１４】また、本発明の請求項２に係る発明は、上
記請求項１の発明における前記異常検出手段が、前記制
御手段から前記サーボモータに出力される駆動電流の変
化率を監視し、該変化率が所定の基準範囲外となったと
きに前記サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常
であると判定するように設けられている。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the abnormality detecting means monitors a rate of change of a drive current output from the control means to the servomotor, When the rate of change is out of a predetermined reference range, the torque acting on the output shaft of the servomotor is determined to be abnormal.
【００１５】上述したように、駆動ベルト若しくはカッ
プリングなどからなる動力伝達機構が何らかの原因によ
り切断若しくは破損されてサーボモータと送りねじとの
連結状態が解除され、送りねじが回転自由となって被送
り台によるトルクがサーボモータの出力軸に作用しなく
なると、制御手段からサーボモータに供給される駆動電
流値は上述の５０〜７５％から５％以下まで急激に低下
されるが、この場合の駆動電流値の変化率は、通常、５
％／ｍｓを超えるものとなる。As described above, the power transmission mechanism including the drive belt or the coupling is cut or broken for some reason, the connection between the servomotor and the feed screw is released, and the feed screw becomes free to rotate and becomes damaged. When the torque generated by the feed base does not act on the output shaft of the servomotor, the drive current value supplied from the control means to the servomotor is rapidly reduced from the above-mentioned 50 to 75% to 5% or less. The change rate of the drive current value is usually 5
% / Ms.
【００１６】また、チェーンなどを介して被送り台にバ
ランスウエイトが連結されたものである場合には、チェ
ーンなどの切断によって被送り台の荷重がサーボモータ
の出力軸にトルクとして作用すると、制御手段からサー
ボモータに供給される駆動電流値は上述の０〜１０％か
ら５０％以上まで急激に上昇されるが、この場合の駆動
電流値の変化率も、通常、５％／ｍｓを超えるものとな
る。In the case where the balance weight is connected to the driven table via a chain or the like, if the load of the driven table acts as a torque on the output shaft of the servomotor by cutting the chain or the like, the control is performed. The drive current value supplied from the means to the servomotor is sharply increased from the above-mentioned 0 to 10% to 50% or more. In this case, the change rate of the drive current value usually exceeds 5% / ms. Becomes
【００１７】したがって、本発明のように、サーボモー
タに供給される駆動電流値の変化率を監視することで、
動力伝達機構に異常を来したかどうか、或いはバランス
ウエイトを連結するチェーンなどが切断されたかどうか
を検出することができる。Therefore, as in the present invention, by monitoring the rate of change of the drive current value supplied to the servomotor,
It is possible to detect whether an abnormality has occurred in the power transmission mechanism or whether a chain or the like connecting the balance weight has been cut.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図１は、本実施形
態に係る工作機械を一部断面で示す側面図であり、図２
は、この工作機械の作動を制御する数値制御装置の本実
施形態における主構成を示したブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view showing the machine tool according to the present embodiment in a partial cross section.
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the numerical control device for controlling the operation of the machine tool in the present embodiment.
【００１９】図１に示すように、本例の工作機械１は立
形のマシニングセンタであり、その主だった構成とし
て、ベッド２、このベッド２上に立設されたコラム３、
上下動可能にコラム３に支持された主軸頭６、軸中心に
回転自在に主軸頭６に支持された主軸７、この主軸７の
下方のベッド２上に載置され、矢示Ａ−Ｂ方向に往復移
動可能に設けられたサドル４、このサドル４上に設けら
れ、その長手方向に沿って往復移動するように設けられ
たテーブル５、並びに図２に示した数値制御装置２０な
どを備えている。As shown in FIG. 1, a machine tool 1 of this embodiment is a vertical machining center, and its main components are a bed 2, a column 3 standing on the bed 2,
A spindle head 6 supported on the column 3 so as to be able to move up and down, a spindle 7 supported on the spindle head 6 so as to be rotatable about the axis, and placed on the bed 2 below the spindle 7 in the direction of arrows AB. A saddle 4, which is provided so as to be able to reciprocate, a table 5 which is provided on the saddle 4, and is provided so as to reciprocate along the longitudinal direction thereof, and a numerical controller 20 shown in FIG. I have.
【００２０】前記コラム３の矢示Ａ方向側の側面（前端
面）にはその上下方向に沿ってガイドレール１１が設け
られ、一方、主軸頭６の矢示Ｂ方向側の側面（後端面）
にはその上下方向に沿って、複数のスライドベアリング
１２が配列されており、このスライドベアリング１２と
ガイドレール１１が係合して、主軸頭６が上下方向（Ｚ
軸方向）に往復移動可能となっている。また、前記コラ
ム３の前端面の上下端にはそれぞれ軸受１０，１０が固
設され、この軸受１０，１０によって回転自在に支持さ
れるボールネジ８が設けられている。一方、主軸頭６の
後端面には、前記ボールネジ８に螺合するナット９が設
けられており、ボールネジ８が軸中心に回転することに
より、ナット９がその軸方向に沿った推力を与えられ、
主軸頭６が上下方向に駆動されるようになっている。A guide rail 11 is provided along a vertical direction on a side surface (front end surface) of the column 3 on the arrow A side, while a side surface (rear end surface) of the spindle head 6 on the arrow B direction.
A plurality of slide bearings 12 are arranged along the vertical direction, and the slide bearings 12 and the guide rails 11 are engaged with each other so that the spindle head 6 moves in the vertical direction (Z
(In the axial direction). Bearings 10 and 10 are fixedly provided at the upper and lower ends of the front end surface of the column 3, respectively, and a ball screw 8 rotatably supported by the bearings 10 and 10 is provided. On the other hand, a nut 9 screwed to the ball screw 8 is provided on the rear end face of the spindle head 6, and when the ball screw 8 rotates about the axis, the nut 9 is given a thrust along its axial direction. ,
The spindle head 6 is driven up and down.
【００２１】図１及び図２に示すように、前記ボールネ
ジ８の上端部近傍には位置検出器１４の付設されたサー
ボモータ１３が設けられている。このサーボモータ１３
はその出力軸１３ａが前記ボールネジ８と平行になる姿
勢でコラム３に固設されており、更に出力軸１３ａの上
端部にはプーリ１６が設けられている。また、前記ボー
ルネジ８の上端部には電磁ブレーキ１９及びプーリ１７
が直結され、このプーリ１７と前記プーリ１６の双方に
駆動ベルト１８が巻回されている。そして、これらプー
リ１６，１７及び駆動ベルト１８からなる動力伝達機構
１５を介してサーボモータ１３の回転力がボールネジ８
に伝達され、これが軸中心に回転するようになってい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, a servomotor 13 having a position detector 14 is provided near the upper end of the ball screw 8. This servo motor 13
The output shaft 13a is fixed to the column 3 so that the output shaft 13a is parallel to the ball screw 8, and a pulley 16 is provided at the upper end of the output shaft 13a. An electromagnetic brake 19 and a pulley 17 are provided at the upper end of the ball screw 8.
The drive belt 18 is wound around both the pulley 17 and the pulley 16. The rotational force of the servomotor 13 is transmitted to the ball screw 8 via the power transmission mechanism 15 including the pulleys 16 and 17 and the drive belt 18.
, Which rotates about the axis.
【００２２】図２に示すように、前記数値制御装置２０
はその主だった構成として、ＮＣ制御部２１，Ｚ軸駆動
制御部２２，Ｚ軸サーボアンプ２３，異常検出部２４及
びブレーキ駆動アンプ２５を備えている。前記ＮＣ制御
部２１は、例えば加工プログラムなどを実行して工作機
械各部の作動を数値制御する機能部であり、加工プログ
ラムなどに基づいて前記主軸頭６の移動軸であるＺ軸に
関する位置制御信号をＺ軸駆動制御部２２に出力する。
Ｚ軸駆動制御部２２は、前記ＮＣ制御部２１から得られ
る目標位置と、前記位置検出器１４からのフィードバッ
ク信号に基づいて得られる現在位置との偏差から速度指
令を生成してＺ軸サーボアンプ２３に出力する。そし
て、Ｚ軸サーボアンプ２３は受信した速度指令に比例し
た駆動電流をサーボモータ１３に供給してこれを回転さ
せ、前記駆動ベルト１８及びボールネジ８などを介して
主軸頭６をＺ軸方向に移動させる。As shown in FIG. 2, the numerical controller 20
The main configuration of the device includes an NC control unit 21, a Z-axis drive control unit 22, a Z-axis servo amplifier 23, an abnormality detection unit 24, and a brake drive amplifier 25. The NC control unit 21 is a function unit that executes, for example, a machining program and numerically controls the operation of each unit of the machine tool. Is output to the Z-axis drive control unit 22.
The Z-axis drive control unit 22 generates a speed command from a deviation between a target position obtained from the NC control unit 21 and a current position obtained based on a feedback signal from the position detector 14, and generates a Z-axis servo amplifier. 23. Then, the Z-axis servo amplifier 23 supplies a drive current proportional to the received speed command to the servo motor 13 to rotate the same, and moves the spindle head 6 in the Z-axis direction via the drive belt 18 and the ball screw 8. Let it.
【００２３】前記異常検出部２４は、前記Ｚ軸駆動制御
部２２からＺ軸サーボアンプ２３に出力される速度指令
値をサンプリングして、Ｚ軸サーボアンプ２３からサー
ボモータ１３に供給される駆動電流値を算出し、これを
予め記憶されたしきい値と比較して、算出された駆動電
流値がしきい値よりも小さくなった場合に、サーボモー
タ８の出力軸１３ａに作用するトルクが異常であると判
定する機能部である。本例の場合、主軸７を含む主軸頭
６の重量が、ナット９、ボールネジ８、プーリ１７、駆
動ベルト１８及びプーリ１６を介してサーボモータ１３
の出力軸１３ａにトルクとして作用するため、このトル
クに抗して位置制御すべくＺ軸サーボアンプ２３からサ
ーボモータ１３に供給される駆動電流はその定格電流の
５０〜７５％となっている。そして、仮に、駆動ベルト
１８が切断して出力軸１３ａにトルクが作用しなくなる
と、Ｚ軸サーボアンプ２３からサーボモータ１３に供給
される駆動電流は、定格電流の５％以下に急激に低下す
る。そこで、本例では、異常検出部２４において、前記
しきい値を例えばサーボモータ１３の定格電流の３０％
に設定して、前記サーボモータ１３に供給される駆動電
流を監視し、これが前記しきい値より小さい値となった
ときに、サーボモータ１３に作用するトルクが異常とな
った、即ち、前記動力伝達機構１５に異常を来したと判
定して、異常信号を当該異常検出部２４からブレーキ駆
動アンプ２３に出力するようにしている。The abnormality detecting section 24 samples a speed command value output from the Z-axis drive control section 22 to the Z-axis servo amplifier 23 and drives the drive current supplied from the Z-axis servo amplifier 23 to the servomotor 13. The calculated value is compared with a threshold value stored in advance, and when the calculated drive current value becomes smaller than the threshold value, the torque acting on the output shaft 13a of the servo motor 8 becomes abnormal. Is a functional unit that determines that In the case of this example, the weight of the spindle head 6 including the spindle 7 is adjusted by the servo motor 13 via the nut 9, the ball screw 8, the pulley 17, the drive belt 18 and the pulley 16.
The drive current supplied from the Z-axis servo amplifier 23 to the servomotor 13 to control the position against this torque is 50 to 75% of the rated current. If the drive belt 18 is cut and no torque acts on the output shaft 13a, the drive current supplied from the Z-axis servo amplifier 23 to the servomotor 13 drops sharply to 5% or less of the rated current. . Therefore, in this example, the abnormality detection unit 24 sets the threshold value to, for example, 30% of the rated current of the servomotor 13.
And the drive current supplied to the servo motor 13 is monitored. When the drive current becomes smaller than the threshold value, the torque acting on the servo motor 13 becomes abnormal. It is determined that an abnormality has occurred in the transmission mechanism 15, and an abnormality signal is output from the abnormality detection unit 24 to the brake drive amplifier 23.
【００２４】前記ブレーキ駆動アンプ２５は、前記異常
検出部２４からの異常信号を受信して前記電磁ブレーキ
１９に駆動電流を供給し、当該電磁ブレーキ１９を作動
せしめる機能部であり、電磁ブレーキ１９はブレーキ駆
動アンプ２５から所定の駆動電流を受給して、ボールネ
ジ８が回転しないようにこれをロックする。The brake drive amplifier 25 is a functional unit that receives an abnormality signal from the abnormality detection unit 24 and supplies a drive current to the electromagnetic brake 19 to operate the electromagnetic brake 19. A predetermined drive current is received from the brake drive amplifier 25, and the ball screw 8 is locked so as not to rotate.
【００２５】斯くして、この工作機械１によれば、前記
ＮＣ制御部２１，Ｚ軸駆動制御部２２及びＺ軸サーボア
ンプ２３により前記サーボモータ２３がフィードバック
制御され、その回転力が前記動力伝達機構１５を介して
ボールネジ８に伝達され、ボールネジ８とナット９との
螺合関係から主軸頭６がＺ軸方向に駆動されて同方向に
往復移動する。そして、前記動力伝達機構１５の駆動ベ
ルト１８が切断されるなどして当該動力伝達機構１５に
異常を来し、ボールネジ８が回転自由になると、前記Ｚ
軸サーボアンプ２３からサーボモータ１３に供給される
駆動電流値がその定格電流の５％以下に急激に低下し
て、これが異常検出部２４によって検出され、ブレーキ
駆動アンプ２５を介して電磁ブレーキ１９が駆動され
て、ボールネジ８がロックされる。これにより、主軸頭
６が自重によって下方に落下するのが防止される。尚、
電磁ブレーキ１９をボールネジ８に直結させているの
で、確実にボールネジ８をロックすることができ、主軸
頭６が下方に落下するの確実に防止することができる。Thus, according to the machine tool 1, the servo motor 23 is feedback-controlled by the NC control unit 21, the Z-axis drive control unit 22, and the Z-axis servo amplifier 23, and the rotational force is transmitted to the power transmission. The power is transmitted to the ball screw 8 via the mechanism 15, and the spindle head 6 is driven in the Z-axis direction by the screwing relationship between the ball screw 8 and the nut 9, and reciprocates in the same direction. When the drive belt 18 of the power transmission mechanism 15 is cut off or the like and the power transmission mechanism 15 becomes abnormal and the ball screw 8 becomes free to rotate, the Z
The drive current value supplied from the axis servo amplifier 23 to the servomotor 13 drops sharply to 5% or less of the rated current, which is detected by the abnormality detection unit 24, and the electromagnetic brake 19 is activated via the brake drive amplifier 25. When driven, the ball screw 8 is locked. This prevents the spindle head 6 from falling downward due to its own weight. still,
Since the electromagnetic brake 19 is directly connected to the ball screw 8, the ball screw 8 can be securely locked and the spindle head 6 can be reliably prevented from dropping downward.
【００２６】このように、本例の工作機械１によれば、
サーボモータ１３に供給される電流を監視することで、
動力伝達機構１５に異常を来したかどうかを検出するよ
うにしているので、例え主軸頭６が移動中であってもこ
のような異常を検出することができる。また、上述の従
来におけるような送りねじ（ボールネジ８）の回転を検
出するための検出手段が不要であるので、この分だけ部
品点数が少なくて済み、製造コストを低く押えることが
できる。As described above, according to the machine tool 1 of the present embodiment,
By monitoring the current supplied to the servo motor 13,
Since it is detected whether or not the power transmission mechanism 15 has become abnormal, such an abnormality can be detected even if the spindle head 6 is moving. Further, since there is no need for a detecting means for detecting the rotation of the feed screw (ball screw 8) as in the conventional case described above, the number of parts can be reduced by that much, and the manufacturing cost can be reduced.
【００２７】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明の具体的な態様がこれに限られるものでな
いことは言うまでもなく、例えば、前記動力伝達機構１
５は、カップリングなどから構成されるものであっても
良く、このカップリングを介してボールネジ８とサーボ
モータ１３とが同軸上に連結されるように構成されたも
のであっても良い。While the embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the specific aspect of the present invention is not limited to this.
5 may be constituted by a coupling or the like, and may be constituted such that the ball screw 8 and the servomotor 13 are coaxially connected via the coupling.
【００２８】また、前記主軸頭６は、チェーンなどを介
してバランスウエイトが連結され、このバランスウエイ
トによってその重力方向のバランスをとるように設けら
れたものであっても良い。この場合、動力伝達機構１５
を介してサーボモータ１３の出力軸１３ａに作用するト
ルクは僅かなものとなっており、Ｚ軸サーボアンプ２３
からサーボモータ１３に常時供給される駆動電流はその
定格電流の０〜１０％となっている。そして、仮にチェ
ーンなどが切断されて、サーボモータ１３に主軸頭６の
自重によるトルクが作用すると、Ｚ軸サーボアンプ２３
からサーボモータ１３に供給される駆動電流は、上述の
０〜１０％から５０％以上にまで急激に上昇する。した
がって、この場合には、前記異常検出手段２４における
処理を、前記しきい値を例えば上例と同様に定格電流の
３０％に設定し、前記サーボモータ１３に供給される駆
動電流を監視して、これが前記しきい値より大きい値と
なったときに、サーボモータ１３に作用するトルクが異
常となった、即ち、前記チェーンが切断されたと判定し
て、異常信号を異常検出部２４からブレーキ駆動アンプ
２３に出力するようにすると良い。尚、サーボモータ１
３の加減速時において、駆動電流値が３０％以上となる
ことが想定される場合には、かかる加減速時を判断対象
から除外する必要がある。The spindle head 6 may be connected to a balance weight via a chain or the like, and provided so as to balance the gravity in the direction of gravity with the balance weight. In this case, the power transmission mechanism 15
The torque acting on the output shaft 13a of the servo motor 13 via the
The drive current always supplied to the servo motor 13 from 0 to 10% of its rated current. If a chain or the like is cut and a torque due to the weight of the spindle head 6 acts on the servomotor 13, the Z-axis servo amplifier 23
The drive current supplied to the servo motor 13 from the above sharply increases from the above-mentioned 0 to 10% to 50% or more. Therefore, in this case, the processing in the abnormality detecting means 24 is performed by setting the threshold value to, for example, 30% of the rated current similarly to the above example, and monitoring the driving current supplied to the servomotor 13. When this value becomes larger than the threshold value, it is determined that the torque acting on the servomotor 13 has become abnormal, that is, the chain has been cut, and an abnormality signal is transmitted from the abnormality detection unit 24 to the brake drive. It is preferable to output the signal to the amplifier 23. In addition, the servo motor 1
If it is assumed that the drive current value is 30% or more during the acceleration / deceleration of 3, it is necessary to exclude such acceleration / deceleration from the determination target.
【００２９】前記チェーンが何らかの原因により切断さ
れると、主軸頭６の重量がそのまま動力伝達機構１５を
介してサーボモータ１３に限界を超える負荷として作用
するため、サーボモータ１３による制動力が機能しなく
なって、主軸頭６が自重により下方に移動し、治工具や
テーブルが損傷するといった問題を生じるが、上記構成
とすることで、チェーンの切断をいち早く検出して電磁
ブレーキ１９によりボールネジ８をロックすることがで
きるので、上記のような問題が生じるのを防止すること
ができる。If the chain is cut for any reason, the weight of the spindle head 6 acts as a load exceeding the limit on the servomotor 13 via the power transmission mechanism 15 as it is, so that the braking force by the servomotor 13 functions. The spindle head 6 moves downward due to its own weight, causing a problem that the jig and the table are damaged. However, with the above configuration, the cutting of the chain is quickly detected and the ball screw 8 is locked by the electromagnetic brake 19. Therefore, it is possible to prevent the above problem from occurring.
【００３０】また、前記異常検出部２４を、前記Ｚ軸駆
動制御部２２からＺ軸サーボアンプ２３に出力される速
度指令値をサンプリングして、Ｚ軸サーボアンプ２３か
らサーボモータ１３に供給される駆動電流値を算出した
後その変化率を算出し、これを予め記憶されたしきい値
と比較して、算出された駆動電流値の変化率がしきい値
よりも大きくなった場合に、サーボモータ８の出力軸１
３ａに作用するトルクが異常であると判定するように構
成しても良い。The abnormality detecting section 24 samples the velocity command value output from the Z-axis drive control section 22 to the Z-axis servo amplifier 23 and supplies the sampled velocity command value to the servo motor 13 from the Z-axis servo amplifier 23. After calculating the drive current value, the change rate is calculated, and this is compared with a threshold value stored in advance. When the calculated change rate of the drive current value is larger than the threshold value, the servo is calculated. Output shaft 1 of motor 8
The configuration may be such that the torque acting on 3a is determined to be abnormal.
【００３１】上述したように、駆動ベルト１８が切断し
て出力軸１３ａにトルクが作用しなくなると、Ｚ軸サー
ボアンプ２３からサーボモータ１３に供給される駆動電
流値は定格電流の５０〜７５％から５％以下まで急激に
低下されるが、この場合の駆動電流値の変化率は、通
常、５％／ｍｓを超えるものとなる。また、チェーンな
どを介して主軸頭６にバランスウエイトが連結されてい
る場合には、チェーンなどの切断によってサーボモータ
１３に主軸頭６の自重によるトルクが作用すると、Ｚ軸
サーボアンプ２３からサーボモータ１３に供給される駆
動電流は、定格電流の０〜１０％から５０％以上にまで
急激に上昇するが、この場合の駆動電流値の変化率も、
通常、５％／ｍｓを超えるものとなる。したがって、サ
ーボモータ１３に供給される駆動電流値の変化率を監視
することで、動力伝達機構１５に異常を来したかどう
か、或いはバランスウエイトを連結するチェーンなどが
切断されたかどうかを検出することができる。尚、この
場合、駆動電流値の変化率が５％／ｍｓを超えたとき
に、異常であると判断するように構成すると良い。ま
た、この場合において、サーボモータ１３の加減速時に
おける駆動電流の変化率が５％／ｍｓを超えることが想
定される場合には、かかる加減速時を判断対象から除外
すると良い。As described above, when the driving belt 18 is cut and the torque does not act on the output shaft 13a, the driving current value supplied from the Z-axis servo amplifier 23 to the servomotor 13 is 50 to 75% of the rated current. From 5% to 5% or less, but in this case, the change rate of the drive current value usually exceeds 5% / ms. When the balance weight is connected to the spindle head 6 via a chain or the like, if the torque of the spindle head 6 due to its own weight acts on the servomotor 13 by cutting the chain or the like, the servomotor from the Z-axis servo amplifier 23 The drive current supplied to the power supply 13 rapidly increases from 0 to 10% of the rated current to 50% or more. In this case, the rate of change of the drive current value also increases.
Usually, it exceeds 5% / ms. Therefore, by monitoring the rate of change of the drive current value supplied to the servomotor 13, it is possible to detect whether the power transmission mechanism 15 has become abnormal or whether the chain connecting the balance weights has been cut. Can be. In this case, when the rate of change of the drive current value exceeds 5% / ms, it is preferable to determine that the drive is abnormal. In this case, if it is assumed that the rate of change of the drive current during acceleration / deceleration of the servo motor 13 exceeds 5% / ms, it is preferable to exclude the acceleration / deceleration from the determination target.
【００３２】また、本発明を具現化し得る工作機械に
は、上述した立形のマシニングセンタの他に、垂直方向
の送り成分を含む送り方向、即ち、斜め方向を含む上下
方向に被送り台を移動させるように設けられた工作機
械、例えば、往復台が斜めに傾斜して設けられたスラン
トタイプの旋盤などの全てが含まれる。Further, in addition to the above-mentioned vertical machining center, a machine tool capable of embodying the present invention moves a feed table in a feed direction including a vertical feed component, that is, in a vertical direction including an oblique direction. This includes all machine tools provided so as to be driven, for example, slant type lathes in which a carriage is provided obliquely.
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械を一部断面
で示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a machine tool according to an embodiment of the present invention in a partial cross section.
【図２】本実施形態に係る工作機械の作動を制御する数
値制御装置の、本実施形態における主構成を示したブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the numerical control device for controlling the operation of the machine tool according to the embodiment in the embodiment;
１ 工作機械 ６ 主軸頭 ８ ボールネジ ９ ナット １３ サーボモータ １４ 位置検出器 １５ 動力伝達機構 １６，１７ プーリ １８ 駆動ベルト １９ 電磁ブレーキ ２０ 数値制御装置 ２１ ＮＣ制御部 ２２ Ｚ軸駆動制御部 ２３ Ｚ軸駆動アンプ ２４ 異常検出部 ２５ ブレーキ駆動アンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine tool 6 Spindle head 8 Ball screw 9 Nut 13 Servo motor 14 Position detector 15 Power transmission mechanism 16, 17 Pulley 18 Drive belt 19 Electromagnetic brake 20 Numerical control device 21 NC control unit 22 Z-axis drive control unit 23 Z-axis drive amplifier 24 Abnormality detector 25 Brake drive amplifier
Claims (2)
り方向に被送り台を移動させる送り機構と、該送り機構
の作動を制御する制御手段とを備えた工作機械であっ
て、前記送り機構が、前記被送り台に係合して該被送り
台を前記送り方向に移動させる送りねじと、動力伝達機
構を介して前記送りねじに連結し、該送りねじを軸中心
に回転させるサーボモータとを備えるとともに、前記制
御手段が前記サーボモータの作動をフィードバック制御
するように設けられてなる工作機械において、 前記制御手段から前記サーボモータに出力される駆動電
流値を監視し、該駆動電流値が所定の基準範囲外となっ
たときに前記サーボモータの出力軸に作用するトルクが
異常であると判定する異常検出手段と、 前記送りねじに直結され、この送りねじの回転を制止す
る制動機構と、 前記サーボモータの出力軸に作用するトルクが異常とな
ったときに前記異常検出手段から出力される検出信号を
受信し、前記制動機構を駆動して前記送りねじの回転を
制止する制動駆動手段とを設けたことを特徴とする工作
機械。1. A machine tool comprising: a feed mechanism for moving a feed table in a feed direction including at least a vertical feed component; and control means for controlling the operation of the feed mechanism. A feed screw that engages with the feed base to move the feed base in the feed direction, and a servo motor that is connected to the feed screw via a power transmission mechanism and rotates the feed screw about an axis. And a machine tool in which the control means is provided so as to feedback-control the operation of the servomotor, wherein a drive current value output from the control means to the servomotor is monitored, and the drive current value is Abnormality detecting means for determining that the torque acting on the output shaft of the servomotor is abnormal when the torque is out of a predetermined reference range; and directly connected to the feed screw; A braking mechanism for stopping the rotation of the feed screw, receiving a detection signal output from the abnormality detecting means when the torque acting on the output shaft of the servomotor becomes abnormal, and driving the braking mechanism to rotate the feed screw. A machine tool provided with braking drive means for stopping the braking force.
前記サーボモータに出力される駆動電流の変化率を監視
し、該変化率が所定の基準範囲外となったときに前記サ
ーボモータの出力軸に作用するトルクが異常であると判
定するものである請求項１記載の工作機械。2. The abnormality detecting means monitors a rate of change of a drive current output from the control means to the servomotor, and outputs the output of the servomotor when the rate of change is out of a predetermined reference range. 2. The machine tool according to claim 1, wherein the torque acting on the shaft is determined to be abnormal.
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