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公開番号2025120804
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-18
出願番号2024015908
出願日2024-02-05
発明の名称心押センタの異常検知方法及び心押センタの異常検知装置
出願人オークマ株式会社
代理人個人,個人
主分類G01M 99/00 20110101AFI20250808BHJP(測定;試験)
要約【課題】主軸負荷に基づいて心押センタの異常を検知可能な心押センタの異常検知方法及び心押センタの異常検知装置を提供することを目的とする。
【解決手段】心押センタ10の異常検知方法は、ワークWの一方の端部を保持可能で、主軸モータにより回転可能な主軸5と、ワークWを他方の端部側から心押し可能で、自由回転可能なセンタ7を有する心押センタ10とを備えるNC旋盤Lにおいて、正常な加工を実行可能な状態において、主軸5と、センタ7とで、ワークWの両端を挟持し、ワークWを所定の回転数で回転させた時の主軸5の回転トルクT₁を第1の正常値として測定し、所定のタイミングにおいて、主軸5と、センタ7とで、ワークWの両端を挟持し、ワークWを所定の回転数で回転させた時の主軸5の回転トルクTを第1の主軸負荷として測定し、第1の正常値と第1の主軸負荷との比較結果に基づいて心押センタ10の異常を検知する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、前記ワーク保持装置に保持された前記ワークを他方の端部側から心押し可能、且つ前記主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知方法であって、
正常な加工を実行可能な状態において、前記主軸と、前記心押センタとで、前記ワークの両端を挟持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第１の正常値として測定する第１の正常値測定ステップと、
前記第１の正常値測定ステップを実行後の所定のタイミングにおいて、前記主軸と、前記心押センタとで、前記ワークの両端を挟持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第１の主軸負荷として測定する第１の主軸負荷測定ステップと、
前記第１の正常値と前記第１の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知する第１の異常検知ステップとを実行することを特徴とする心押センタの異常検知方法。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
正常な加工を実行可能な状態において、前記主軸により前記ワークの一方の端部を保持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第２の正常値として測定する第２の正常値測定ステップと、
前記第１の異常検知ステップにおいて、異常が検知された場合に、前記主軸により前記ワークの一方の端部を保持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第２の主軸負荷として測定する第２の主軸負荷測定ステップと、
前記第２の正常値と前記第２の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知する第２の異常検知ステップとを実行することを特徴とする請求項１に記載の心押センタの異常検知方法。
【請求項３】
ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、前記ワーク保持装置に保持された前記ワークを他方の端部側から心押し可能、且つ前記主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知方法であって、
前記工作機械は、前記主軸の回転数を測定可能な主軸回転数測定部と、前記センタの回転数を測定可能な心押センタ回転数測定部とを備え、
所定のタイミングにおいて、前記主軸と前記心押センタとで、前記ワークの両端を挟持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の、前記主軸の回転数、及び前記センタの回転数を測定する回転数測定ステップと、
測定された前記主軸の回転数と、測定された前記センタの回転数とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知する第３の異常検知ステップとを実行することを特徴とする心押センタの異常検知方法。
【請求項４】
ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、前記ワーク保持装置に保持された前記ワークを他方の端部側から心押し可能、且つ前記主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知装置であって、
正常な加工を実行可能な状態において、前記主軸と、前記心押センタとで、前記ワークの両端を挟持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第１の正常値として測定し、前記第１の正常値を測定後の所定のタイミングにおいて、前記主軸と、前記心押センタとで、前記ワークの両端を挟持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第１の主軸負荷として測定する主軸負荷測定部と、
前記第１の正常値と前記第１の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知する心押センタ異常判定部とを備えることを特徴とする心押センタの異常検知装置。
【請求項５】
主軸負荷測定部は、正常な加工を実行可能な状態において、前記主軸により前記ワークの一方の端部を保持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第２の正常値として測定し、前記心押センタ異常判定部によって、前記第１の正常値と前記第１の主軸負荷との比較から異常が検知された場合に、前記主軸により前記ワークの一方の端部を保持し、前記ワークを所定の回転数で回転させた時の前記主軸の負荷を第２の主軸負荷として測定し、
前記心押センタ異常判定部は、前記第２の正常値と前記第２の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知することを特徴とする請求項４に記載の心押センタの異常検知装置。
【請求項６】
ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、前記ワーク保持装置に保持された前記ワークを他方の端部側から心押し可能、且つ前記主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知装置であって、
前記工作機械は、前記主軸の回転数を測定可能な主軸回転数測定部と、前記センタの回転数を測定可能な心押センタ回転数測定部と、
測定された前記主軸の回転数と、測定された前記センタの回転数とを比較し、比較結果に基づいて前記心押センタの異常を検知する心押センタ異常判定部とを備えることを特徴とする心押センタの異常検知装置。
【請求項７】
前記心押センタ回転数測定部は、非接触式センサであり、
前記センタは、前記非接触式センサにより検出可能な被検出部を有することを特徴とする請求項６に記載の心押センタの異常検知装置。
【請求項８】
前記心押センタの前記軸受は、転動体を内蔵し、
前記心押センタ回転数測定部は、前記転動体の公転速度を測定可能な非接触式センサであり、
前記非接触式センサにより測定される前記転動体の公転速度を基に前記センタの回転数を導出することを特徴とする請求項６に記載の心押センタの異常検知装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、心押センタの異常検知方法及び心押センタの異常検知装置に関するものである。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ＮＣ旋盤は、構成要素として、主軸と共にワークを挟持し、ワークを主軸中心に対して高精度に保持し、回転させるための心押センタを具備している。心押センタにはいくつかの種類があるが、本出願では、軸受が内蔵されて先端が回転し得る回転センタと回転センタを装着可能な心押台との組み合わせ、及び各種センタと心押台に軸受が内蔵されて装着されたセンタが回転し得るビルドインセンタとの組み合わせを心押センタと呼称する。
心押センタの異常を早期に検知することで、心押センタの破損、及び加工ワークの不良を防止できる。また、異常検知を通した予防保全により、不意の機械停止といったマシントラブルを防止できるため、加工ワークを安定生産できる。
【０００３】
ＮＣ旋盤を用いたワークの加工において、主軸及び心押センタによりワークを適切に挟持して支持するため、例えば主軸の回転軸方向に係る圧力を測定可能な力学センサを具備して、心押推力を監視することは広く行われている。そのため、心押推力の異常を検知することは比較的容易と言える。しかし、主軸と同様に、心押センタでは、過大荷重による使用、切削液をはじめとする異物の侵入、長期間使用といった要因で、軸受が破損したり、損傷が進行したりすることで異常が生じる。軸受に異常が生じると、回転精度が悪化し、ワーク精度に影響を及ぼす。そのため、心押センタを使用する際は、軸受の損傷状態を確認する必要がある。また、自動化された連続加工設備を利用する場合、軸受の損傷状態の常時監視が求められる。心押センタの異常検知方法として、例えば、異常音、異常振動、異常な温度上昇といった現象の検知が考えられる。その他にも、回転トルクといった主軸負荷の変動を監視することでも心押センタの異常を発見可能である。
【０００４】
例えば、軸受の状態確認方法として、特許文献１では、回転軸装置に軸受で軸支された回転軸を駆動後、惰性回転させた時の回転速度と軸受の温度とを含む機械情報に基づいて、回転軸に作用する抵抗トルクを算出し、算出された抵抗トルクに基づいて軸受の潤滑状態を確認する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－２８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
心押センタの軸受に異常が生じると、回転精度が悪化してワーク精度に影響を及ぼすことがある。また、回転精度が保たれていても、損傷により生じる軸受の異常により回転トルクが増大する可能性がある。回転トルクが心押センタとワークとの接触面の摩擦トルクを上回ると、接触面の滑りにより面荒れや焼き付きが発生する。さらに、心押センタの別の異常として、例えば、ワークに形成するセンタ穴の径と、心押センタの径とは適切に設けられる必要がある中、センタ穴が心押センタの径に対して小径である場合が挙げられる。この場合、心押センタとワークとの接触面の摩擦トルクが小さくなるため、心押センタとワークとの間で滑りが発生し易くなる。つまり、心押センタとワークとの接触面に生じる異常を含む心押センタの異常は、加工ワーク不良の原因となり得る。
【０００７】
しかし、特許文献１で開示される方法を用いて、心押センタの軸受の異常の有無を検出するためには、従動軸である心押センタを回転させるための駆動源を新たに設ける必要がある。また、特許文献１で開示される方法を用いて、心押センタとワークとの接触面に生じる異常を検知できるか否かについては、不明と言わざるを得ない。
【０００８】
そこで、本開示は、上記問題に鑑みなされたものであって、主軸負荷に基づいて心押センタの異常を検知可能な心押センタの異常検知方法及び心押センタの異常検知装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示の第１の構成は、ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、ワーク保持装置に保持されたワークを他方の端部側から心押し可能、且つ主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知方法であって、正常な加工を実行可能な状態において、主軸と、心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第１の正常値として測定する第１の正常値測定ステップと、所定のタイミングにおいて、主軸と、心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第１の主軸負荷として測定する第１の主軸負荷測定ステップと、第１の正常値と第１の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知する第１の異常検知ステップとを実行することを特徴とする。
本開示の第１の構成の別の態様は、上記構成において、正常な加工を実行可能な状態において、主軸によりワークの一方の端部を保持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第２の正常値として測定する第２の正常値測定ステップと、第１の異常検知ステップにおいて、異常が検知された場合に、主軸によりワークの一方の端部を保持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第２の主軸負荷として測定する第２の主軸負荷測定ステップと、第２の正常値と第２の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知する第２の異常検知ステップとを実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第２の構成は、ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、ワーク保持装置に保持されたワークを他方の端部側から心押し可能、且つ主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知方法であって、工作機械は、主軸の回転数を測定可能な主軸回転数測定部と、センタの回転数を測定可能な心押センタ回転数測定部とを備え、所定のタイミングにおいて、主軸と心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の、主軸の回転数、及びセンタの回転数を測定する回転数測定ステップと、測定された主軸の回転数と、測定されたセンタの回転数とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知する第３の異常検知ステップとを実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第３の構成は、ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、ワーク保持装置に保持されたワークを他方の端部側から心押し可能、且つ主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知装置であって、正常な加工を実行可能な状態において、主軸と、心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第１の正常値として測定し、所定のタイミングにおいて、主軸と、心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第１の主軸負荷として測定し、第１の正常値と第１の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知することを特徴とする。
本開示の第３の構成の別の態様は、上記構成において、正常な加工を実行可能な状態において、主軸によりワークの一方の端部を保持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第２の正常値として測定し、第１の正常値と第１の主軸負荷との比較から異常が検知された場合に、主軸によりワークの一方の端部を保持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の主軸の負荷を第２の主軸負荷として測定し、第２の正常値と第２の主軸負荷とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第４の構成は、ワークの一方の端部を保持可能なワーク保持装置を有すると共に、主軸モータにより回転可能な主軸を備える主軸台と、ワーク保持装置に保持されたワークを他方の端部側から心押し可能、且つ主軸の回転軸と同軸で、軸受により自由回転可能なセンタを有する心押センタとを備える工作機械の心押センタの異常検知装置であって、工作機械は、主軸の回転数を測定可能な主軸回転数測定部と、センタの回転数を測定可能な心押センタ回転数測定部とを備え、所定のタイミングにおいて、主軸と心押センタとで、ワークの両端を挟持し、ワークを所定の回転数で回転させた時の、主軸の回転数、及びセンタの回転数を測定し、測定された主軸の回転数と、測定されたセンタの回転数とを比較し、比較結果に基づいて心押センタの異常を検知することを特徴とする。
本開示の第４の構成の別の態様は、上記構成において、心押センタ回転数測定部は、非接触式センサであり、センタは、非接触式センサにより検出可能な被検出部を有することを特徴とする。
本開示の第４の構成の別の態様は、上記構成において、心押センタの軸受は、転動体を内蔵し、心押センタ回転数測定部は、転動体の公転速度を測定可能な非接触式センサであり、非接触式センサにより測定される転動体の公転速度を基にセンタの回転数を導出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、心押センタの異常検知方法及び心押センタの異常検知装置は、主軸の負荷が、ワークを介して従動軸である心押センタの状態の影響を受けることを利用して、心押センタの異常を検知できる。そのため、従動軸である心押センタに、異常検知に必要な情報を得るための動力源を新たに設ける必要がない。従って、従来設備でも心押センタの異常検知を、低コスト、且つ容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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