JPH01264737A - 多軸工作機械における主軸制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多軸工作機械における主軸制御装置に関する。

詳しくは、主軸のキャリアの円周上に配置された複数の
主軸を有する旋削工作機械において、被加工物の加工工
程に応じて、予かじめ設定された加工位置に順次キャリ
アを割出し、各々の主軸で同期的に工程の異なる加工を
行い、キャリアの割り出し−サイクルで１個の製品を加
工する多軸旋盤に関する。本発明はこの種の工作機械に
おける主軸の回転速度と、横穴加工やローティングにと
もなう主軸定位停止さらには定位置停止にともなう主軸
固定制御に関するものである。従来、多軸旋盤にみられ
る主軸回転速度の制御方式は、１つに、キャリア中心に
配置された１個の出力駆動軸に固定された歯車と各々の
主軸に固定された歯車が噛み合っているものと、出力駆
動軸と主軸がクラッチを介して連結される集中伝達駆動
方式である。２つには、主軸数に相当する出力駆動軸を
設はクラッチを介して主軸と連結された個別伝達駆動方
式である。前者にあっては、各々の主軸の回転数がどの
加工位置においても同じで、工程間で要求される回転数
を望むことはできなく最適な加工は出来ない。クラッチ
を介在する場合であっても回転数の変速とは無関係で、
単に横穴加工や被加工物の搬入にあたっての特定加工位
置における主軸停止制御を可能とする手段にすぎない。

また、主軸同軸−Ｆにクラッチを介在する場合、棒材加
工を仕様とする機械にあっては、クラッチの取付スペー
ス上、主軸内径が同等の仕様を満たす機械より小さく、
棒材加工能力を低下させる傾向にある。また、同様に主
軸のキャリア径が大きくなり大型な機械を構成する。後
者においては、各々の加工位置に対応した主軸回転数を
プーリや歯車等の交換によって変速比をとっているもの
で各々の主軸が無段階に変速できる域に達してなく、広
範囲な加工能力を保持することは期待できない。

また、出力駆動軸が主軸数に相当して主軸キャリア上に
配備され、出力駆動軸が主軸後部全長に延びて駆動源と
懸架手段を介して懸架されているため、主軸キャリアの
割出し慣性が大きくなり、キャリアの位置決め精度に影
響を及ぼす面もある。

また、クラッチを介在して主軸を定位置に停止させるオ
リエンテーショは主軸ごとに異なるプーリおよび歯車比
をとっているために複雑である。更。

に、オリエンテーションと主軸の定位置停止をロックさ
せる構成は見当らない。本発明は後者に関するところの
もので、従来の上記の間咀点を解決することを目的とし
た新規な構成を提供することにある。

以下、本発明を実施図に基づき説明する。

１は本発明における多軸旋盤におけるベット、２はベッ
ト１に固定された主１随台、３はベット１の長手方向の
まわりに回動自在に主軸台２上に支承された主軸キャリ
アで、該主軸キャリア３の円周上に等間隔をおいて先端
に被加工物を把持するチャック４を装備した複数の主軸
５が回転可能番こ配備されている。６は主軸キャリア３
の外周上に固定された大径歯車で、ゼネバ歯車もしくは
サーボモータ等の適当な割出手段７と連結された歯車８
と噛み合い、主軸キャリア３を回動させ、主軸５を所定
の加工位置に割り出す。９は主軸５の数に相当して加工
位置に配備された刃物台で、主軸５に対して横方向に動
作する横送り刃物台９ａと、主軸キャリア３の回動と同
期的に回動または無関係に、主軸キャリア３中心に装着
され縦方向に送り動作の可能な縦送り刃物台９ｂより成
っている。

図示はしていないが、主軸キャリア３を加工物の工程に
合わせて順次これに対応する加工位置に割り出される主
軸５を加工位置に位置決めするダウルピンまたはカップ
リンク等の位置決め手段が主軸キャリア３と主軸台２と
に取り持って装備されている。次に本発明の主軸制御系
の伝達駆動の構成を説明する。

まず、本発明の主軸制御系の概要を説明することにする
。本発明の目的を達成する機能には、１つに、各々の主
軸を各々独立して無段階に回転数を変速して当該の工程
に対応した加工位置において、加工工程のワークブラニ
ングシートに記載された主軸回転数を設定することによ
り最適な加工を行うところの主軸伝達駆動手段、２つに
、主軸５を定位置に停止または主軸キャリア３の割出し
時に上記ｌの駆動系を絶ち、再び該駆動系と連結するた
めの駆動系歯車群との噛み合（・をシフトさせる手段、
３つに、上記主軸キャリア３の割り出し時に主軸駆動系
歯車群の一つがシフトし、他の歯車の一つと関係が絶れ
るために歯車群相互の噛み合いの位相を常に一定に関係
させる手段、４つとしては、主軸５を所定の回転角に定
位置停止させ、横送り刃物台９ａ上に設けた回転工具よ
り横穴〃１１工を行ったり、また、主軸の所定回転角に
停止させ主軸５のチャフ２４把握部と被加工物の位相を
合わせる必要がある場合等において、加工面またはチャ
ック４の把握位相面に対する相対位置を一定に位置決め
ロックする手段を有していることである。以下、具体的
に本発明の目的を達成させる技術手段を順を迫って実施
図に基づき説明する。

上記に示す第１の目的に示す手段は、主軸駆動系の回転
数の変換が任意に選択できる主軸モータ１０が本機の数
値指令に従って作動されるもので、各々の主軸伝達駆動
系に配備されている。該主軸モータ１０としてサーボモ
ータやインバータ変換の交流モータ等が用いられる。

上記に示す２つ、めの手段としては、主軸５駆動時には
、当然ながら主軸伝達駆動系の歯車群は相互に噛み合い
、各々の主軸５が所定の設定された回転数で駆動されて
いるが、主軸キャリア３の割り出し動作時には、すべて
の主軸数に相当する主軸伝達駆動系の歯車群は主軸５と
の伝達関係が絶られる構成である。具体的には、主軸モ
ータであるサーボモータ１０の駆動軸ＩＩに固定された
第１歯車１２は、該駆動軸１１の軸線と並設して支承さ
れた中間軸１３に回転自在に遊合された第２歯車１４と
噛み合い、該第２歯車１４は主軸５上に固定された第３
歯車１５と噛み合っている。上記第２歯車１４は流体シ
リンダ１６等の適当な作動手段を介して中間軸１３の軸
線方向に相対的に動作させるシフト機構を有し、第３歯
車１５と人切りが可能となっている。上記に示す３つめ
の手段としては、主軸５に固定された第３歯車１５と上
記第２歯車Ｉ４との噛み合い、上記第２歯車１４より人
切りされる関係になっているために、第２歯車１４と第
３歯車１５の噛み合いの相互の位相合わせを円滑に機能
させるオリエンテーション機能を装備した構成を装備し
ている。具体的には上記の説明から理解できるように主
軸伝達駆動系の歯車群は、３つの歯車１２．１４．１５
の伝達により主軸５が回転駆動されるもので、主軸駆動
時の歯車１２．１４．１５相互の噛み合いの位相合わせ
が第２歯車１４が第３歯車Ｉ５と切り離された時におい
ても、一定に関係を保持させるために、各々の主軸伝達
駆動系には、主軸５の１回転につき固有の回転角位置を
検出する位置検出手段１７より発生する信号（例えばパ
ルス）を主軸駆動ユニット１８にフィードバックし主軸
’Ｒ動−ｙ−＝ット１８より発生する予め定められた主
軸回転分割角と等しいパルスと比較して、先の固有の回
転角位置より所定の回転角に主軸５を停止させるオリエ
ンテーション機能を有しているもので、位置決めはオリ
エンテーションピン１９で行われる。

オリエンテーションビン夏９は主軸５に固定された第３
歯車Ｉ５とで相対的に関係をもつもので、主軸５軸線と
並設する軸線を有するピン１９が第３歯車１５の円周上
に設けられた一箇所に設けられた位置決め穴２０に相対
的に出入り係止させ位置決めを行う。該オリエンテーシ
ョンビンＩ９は流体シリンダ２Ｉの作動により動作され
るもので、単に、オリエンテーションの機能を満たせば
良い場合には、各々の主軸５ごとに設けることなく、主
軸キャリア３の中心に装備した作動部材２２にビン１９
を固定し、作動部材２２を上記１個の流体シリンダ２１
と連結すれば可能であることが第３図に示されている。

しかしながら、第４つめの目的を達成する手段を考える
と、第２図に示す実施例が望ましい。最後に、４つめの
目的を達成する技術手段は、上記３つめの目的を解決す
る技術手段の［１月こ内在するもので、回転工具を用い
て被加工物の横方向より、横穴加工や溝加工を行う場合
、加工物が丸物でありその外径上に一箇所に上記の加工
をこころみる場合においては、被加工物の加工面と回転
工具の回転軸線との相対位置は常に一定であるため、横
穴加工時に、オＩＪ　エンチージョン機能を介して主軸
５を固有の定位置回転角に回転させ停止後、オリエンテ
ーションビンＩ９を介して位置決め穴２０°に係合させ
ることで位置決めされる。ここでは事実上主軸５がロッ
クされた状態であり、加工面と回転工具の相対位置は保
持されている。このように、オリエンテーションピン１
９はロックビンの機能も兼ね備えていることである。更
に、上記加工面に対して特定な回転角度位置に第２の横
穴加工を行う場合には、再び、本すエンテーシオンを再
会し上記回転角度に相当する分、主軸５の位相をずらし
、位置決めを行うことにより達成される。この場合、第
３歯車Ｉ５上に上記回転角度に相当する位相位置に第２
の位置決めピン穴２０を設けておくことが要件である。

ここにおいても位置決めはロック機能を兼ている。

次に、本発明の詳細な説明する。

その作用番こ関しては、上記と重複する面があるので簡
単に説明するに留める。

主軸キャリア３が位置決めされた状態において、各々の
主軸５は、各々の主軸に振り分けられた加工工程に対応
した最適な回転数が設定されていて、数値指令側より設
定された数値が各々のサーボモータＩＯに両会配分され
、主軸伝達駆動系の歯車群の伝達駆動を経て回転され、
刃物台９の送り動作を介して加工が開始される。主軸キ
ャリア３が−ステップ割り出されるごとに、主軸では異
なる工程の加工が行われ、主軸数に相当する数だけ割り
出された時、１サイクルが終了し一個の製品が仕上げら
れる。この割り出し動作に入る前に、予め、主軸伝達駆
動系の歯車群が噛み合った状態での歯車相互の位相を保
持させるために、オリエンテーションビン１９が流体シ
リンダ２１の作動を介して位置決め穴２０に前進し係合
させ位置決めさせた後に、第２歯車１４を第３歯車１５
より切り雉す。この切り離しは流体シリンダ１６の作動
により第２歯車Ｉ４をシフトさせることで行われる。こ
の動作は主軸キャリア３の割り出し動作の度に繰り返さ
れる。

次に、主軸の定位置停止およびロック機構の作用を簡単
に説明する。上記で詳しく述べているように、主軸を特
定な回転角に停止させるには、オリエンテーション機構
を介して主軸５の固有の回転角位置と特定の回転角とを
比較し比較回路より主軸駆動ユニット１８に゛フィード
バックし、サーボモータ１０に駆動指令を発し主軸伝達
駆動系の歯車群の伝達より主軸５を回転させ、特定回転
角に到った時点で停止させ、その後、オリエンテーショ
ンビン１９を位置決め穴２０番二係止させる。ここでは
、オリエンテーションビン１９はロック機　　１能をも
保持させ、主軸５を定位置でロックさせた状態にならし
める。

以上より、本発明においては、主軸の回転数の変換はも
とより、主軸伝達駆動系の歯車群の位相合わせ、更に主
軸定位置停止およびロック機構が並列状に配置された歯
車群相互の有機的な作用を介して行われているため、主
軸伝達駆動系の取持がコンパクト化しかもシンプル化さ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図は第１図
の側面図、第３図は第２実施例。 ３・・・主軸キャリア　５・・主軸　ｌＯ・・・主軸モ
ータ　１２・・・第１歯車　１４・・・第２歯車　１５
・・・第３歯車　１９−・・オリエンテーションビン特
許出願人　株式会社　ミ　ヤ　ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工位置に割出し可能な主軸キャリアの円周上に配置さ
   れた複数の主軸を有する旋削工作機械において、各々の
   主軸を各々独立して無段階に回転数を変速することの可
   能な主軸伝達駆動系手段と、該主軸伝達駆動系手段の駆
   動系歯車群との噛み合いをシフトさせる手段と、上記歯
   車群相互の噛み合いの位相を常に一定に関係させるオリ
   エンテーション手段と、各々の主軸を所定の回転角に停
   止位置決めロックする手段とからなる多軸工作機械にお
   ける主軸制御装置。