JPS5932242B2 - コウサクキカイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は互いに直交する軸線の周シに回転可能なＸ軸周
ドラムカムおよびＹ軸周ドラムカムによって工具を担持
するスピンドルを所望の軌跡に沿って送如駆動し得る工
作機械に関するもので、その目的とするところは、簡単
な構成で工具を任意の軌跡に沿って任意の送り速度で確
実に送り駆動でき、かつ工程を集約するのに有効な工作
機械を提供することである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明するまず第１
図により工作機械の概要について述べると、１０はベッ
トで、このベット１０上にはテーブル案内面１１が形成
され、このテーブル案内面１１にスライドテーブル１２
が図の左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に装架されてい
る。

スライドテーブル１２上にはコラム１３が設置され、こ
のコラム１３の一側面に形成されたヘッド案内面１４に
スピンドルヘッド１５が上下方向（Ｙ軸方向）に移動可
能に装架されている。

これらスライドテーブル１２およびスピンドルヘッド１
５は前記ヘッド１０およびコラム１３内にそれぞれ設け
られたテーブル送りシリンダ１６およびヘッド送りシリ
ンダ１７によりＸ、Ｙ軸方向に移動されるようになって
いる。

前記ヘッド１０の前側には治具台１８が設置され、との
治具台１８上に工作物Ｗが位置決めクランプされるよう
になっている。

なお図中２０は前記スピンドルヘッド１５上に設置され
たスピンドル１駆動用モータを示し、また２１は前記ヘ
ッド１０上の端部に設置されたＸ軸制御台、２２は前記
コラム１３の後面に設置されたＹ軸制御台をそれぞれ示
し、これらＸ軸およびＹ軸制御台２１．２２の具体的構
成は後に詳細に述べる。

第２図において、前記スピンドルヘッド１５にはラム３
０が前記工作物Ｗに対して進退可能に嵌装され、このラ
ム３０内にスピンドル３１が回転可能に軸承されている
。

スピンドルヘッド１５の後部には互いに噛合う歯車３２
，３３を形成した回転軸３４．３５が軸承され、この回
転軸の一方３４は図略のベルト伝動装置を介して前記ス
ピンドル駆動用モータ２０に連結されている。

回転軸の他方３５にはスプライン軸３６が前方に突出形
成され、このスプライン軸３６に前記スピンドル３１の
後部が軸方向移動のみ可能に係合されている。

スピンドルヘッド１５にはまたラム移動用シリンダ３７
が形成され、このシリンダ３７にラック３８を形成した
スピンドル３９がスピンドル軸線方向に摺動可能に嵌装
されている。

ピストン３９０ランク３８にはスピンドルヘッド１５に
軸承されたピニオン４０が噛合され、とのピニオン４０
はまた前記ラム３０の外周に形成せるラック４１に噛合
されている。

これによってラム移動用シリンダ３７への圧油の給排に
基づくピストン４０の移動によりラム３０が進退される
ようになっている。

かかるラム３０の前進端位置を可変的に設定するために
、前記スピンドルヘッド１５には割出軸４３が回転割出
可能に支持され、この割出軸４３上に位置決めブロック
４４が一体的に取付けられている。

位置決めブロック４４には軸方向位置の異なる少なくと
も２つのストッパ面４５．４６が回転異相を異にして形
成され、これらストッパ面４５．４６に衝合する衝合ブ
ロック４７が前記ラム３０の外周に固着されている。

割出軸４３の端部にはピニオン４８が形成され、このピ
ニオン４８に噛合するラックピストン４９がスピンドル
ヘッド１５に形成した割出用シリンダ５０に摺動可能に
嵌装されている。

なお、前記割出軸４３はねじ筒５１の回転操作によって
軸方向に変位さ伝これによって位置決めブロック４４の
位置を任意に調整し得るようになっている。

第３図において、前記ヘッド１０上に設置された前記Ｘ
軸制御台２１には支持体５５が固設さへこの支持体５５
にスプライン穴５６を形成したスリーブ状のＸ軸層カム
軸５７が前記スライドテーブル１２の移動方向（Ｘ軸）
に平行な軸線の周シに回転可能に軸承されている。

カム軸５７にはウオームホイール５８が一体的に係止さ
れ、とのウオームホイール５８にウオーム５９（第４図
参照）が噛合されている。

ウオーム５９は前記Ｘ軸制御台２１に設置されたカム軸
駆動用モータ６０によって回転駆動されるようになって
いる。

また前記カム軸５７には円筒形状のＸ軸用ドラムカム６
１が一体的に係止され、このドラムカム６１の外周に所
定形状のループ状カム溝６２が形成されている。

前記Ｘ軸制御台２１の側方には案内板６３が固着され、
この案内板６３に倣い板６４が複数組のガイドローラ６
５によって前記ドラムカム６１の回転軸線と平行な方向
に移動可能に案内支持されている。

倣い板６４にはローラ支持台６６が固着され、このロー
ラ支持台６６に前記カム溝６２に係合するフォロアロー
ラ６７が軸承されている。

倣い板６４にはまた支持ブロック６８が固着され、この
支持ブロック６８に支持軸６９が回転可能に貫通支持さ
れている。

支持軸６９０両端には互いに半径の異なるピニオン７１
゜７２がそれぞれ固着され、このうちの小径ピニオン７
１は前記Ｘ軸制御台２１に固着された固定ラック７３に
噛合され、また大径ピニオン７２は可動ラック７４に噛
合される。

この可動ラック７４は前記案内板６３に複数組のガイド
ローラ７５を介して前記倣い板６４と平行な方向に移動
可能に案内支持された拡大倣い板７６に固着されている
６拡犬倣い板７６の一端にはブラケット７７が固着され
、このブラケット７７に螺着された作動子７８に前記Ｘ
軸制御台２２に固着されたテーブル送りシリンダ制御用
サーボバルブＴ９のスプール弁８０が凹路のスプリング
の全力によって当接されている。

上述した異径ピニオン７１ ．７２、固定ラック７３お
よび可動ラック７４によシ倣い板６４の変位を拡大倣い
板７６にｎ倍に拡大して伝達するようになっており、こ
れは前記ドラムカン６１の小形化を可能にする。

前記Ｘ軸制御台２１の端部にはプログラムボックス８１
が固設され、このボックス８１にドッグ取付盤８２が回
転可能に軸承され、前記カム軸５７にキー止めされてい
る。

取付盤８２０円周上には複数列のドッグＤ１〜Ｄ６が固
着され、これらドッグＤ１〜Ｄ６によって動作される各
リミットスイッチＬ１〜Ｌ６ （但しＬ２〜Ｌ６は図示
せず）が前記ボックス８１０円周上に取付けられている
。

各リミットスイッチは前記カム軸５７０回転によりこれ
に対応するドッグＤ 、−Ｄ６によシ順次動作されるよ
うになっている。

第４図において、前記コラム１３に設置された前記Ｘ軸
制御台２２には支持体８５が固設され、この支持体８５
に、歯車８６を形成したカム軸８７が前記スピンドルヘ
ッド１５の移動方向くＹ軸）に平行な軸線の周りに回転
可能に軸承されている。

Ｙ軸制御台２２にはまた前記Ｙ軸用のカム軸５１と同一
の軸線上にスプライン軸８８が回転可能に軸承され、こ
のスプライン軸８８の一端に前記歯車８６に噛合するそ
れと同一歯数の歯車８９が係止されている。

スプライン軸８８はＸ動用カム軸５７のスプライン穴５
６に軸方向移動のみ可能に係合され、これによって前記
カム軸駆動用モータ６０にて与えられたカム軸５７０回
転がＹ軸周カム軸８７に同期的に伝えられるようになっ
ている。

前記Ｙ軸周カム軸８７には円筒形状のＹ軸周ドラムカム
９０が一体的に係止され、このドラムカム９０の外周に
所定形状のループ状カム溝９１が形成されている。

前記Ｘ軸制御台２２の側方には案内板９２が固着され、
この案内板９２に倣い板９３が複数組のガイドローラ９
４によりＹ軸方向に移動可能に案内支持されている。

倣い板９３にはローラ支持台９５が固着さ、れ、このロ
ーラ支持台９５に前記カム溝９１に係合するフォロアロ
ーラ９６が軸承されている。

倣い板９３にはまだ支持フロック９７が固着され、この
支持ブロック９７に支持軸９８が回転可能に貫通支持さ
れている。

支持軸９８の両端には互いに半径の異なるピニオン９９
，１００が固着され、このうちの小径ピニオン９９は前
記Ｘ軸制御台２２に固着された固定ランク１０１に噛合
され、また大径ピニオン１００は可動ランク１０２に噛
合される。

この可動ラック１０２は前記案内板９２に複数組のガイ
ドローラ１０３を介して前記倣い板９３と平行な方向に
移動可能に案内支持された拡大倣い板１０４に固着され
ている。

拡大倣い板１０４にはブラケット１０５が固着され、こ
のブラケット１０５に螺着された作動子１０６に前記ス
ピンドルヘッド１５に設置されたヘッド送力シリング制
御用サーボバルブ１０７のスプール弁１０８が凹路のス
プリングの全力によって当接されている。

次に上述した構成における動作を第５図に示すような工
作物Ｗの外端面Ｗ１ および内端面Ｗ２をスライス削り
する例について説明する。

なお、第５図中の一点鎖線はフライスＴの運動軌跡を示
すものである。

また第１図ないし第４図はすべて原位置状態を示し、こ
の状態においては図から明らかなように、スライドテー
ブル１２がＸ軸方向の左方端に、スピンドルヘッド１５
がＹ軸方向の下方端に、ラム３０が後退端にそれぞれ位
置され、また第１のドッグＤ１ により原位置確認用リ
ミットスイッチＬ１が動作されている。

しかる状態において、起動釦が操作されると、まずカム
軸駆動用モータ６０が起動され、これによ如ウオーム５
９およびウオームホイール５８を介してＹ軸用のカム軸
５７がきわめて低速で回転駆動され、この回転はスプラ
イン軸８８および歯車８９．８６を介してＹ軸周のカム
軸８Ｔに同期的に伝えられる。

従ってＸ軸周ドラムカム６１およびＹ軸周ドラムカム９
０が連動して等速回転され、それらドラムカム６１ ．
９０の各カム溝６２゜９１により、倣い板６４はフォロ
アローラ６７と共に右方へ、また倣い板９３はフォロア
ローラ９６と共に上方へ変位される。

そしてこれら倣い＆６４．９３の変位が異径ピニオン７
１．γ２および９９，１００を含む倍尺機構により拡大
倣い板７６．１０４にｎ倍に拡大されて伝えられる。

かかる拡大倣い板７６の右方向変位によりサーボバルブ
７９のスプール弁８０がスプリング力に抗して押動され
、このスプール弁８０の右方向変位によりテーブル送り
シリンダ１６が制御されてスライドテーブル１２が拡大
倣い板７６と同方向に同量だけサーボ送乃される。

同様に前記拡大倣い板１０４の上方向変位によ殴サーボ
バルブ１０７のスプール弁１０８がスプリング力により
前進され、このスプール弁１０８の上方向変位によりヘ
ッド送りシリンダ１７が制御されてスピンドルヘッド１
５が拡大倣い板１０４と同方向に同量だけサーボ送りさ
れる。

これらスライドテーブル１２のＸ軸方向移動とスピンド
ルヘッド１５のＹ軸方向移動との合成運動によりスピン
ドル３１に担持されたフライスＴは原点（第５図ＰＯ）
よシ工作物Ｗに向って移動される。

前記フライスＴが工作物Ｗに対応する直前（第５図Ｐ１
点）まで送られると、第２のドッグＤ２により凹路のス
ピンドル回転指令用リミットスイッチが動作され、この
動作信号に基づいてスピンドル駆動用モータ２０が起動
され、スピンドル３１と共にフライスＴが回転駆動され
る。

同時に第３のドッグＤ３により凹路のラム１段前進指令
用リミットスイッチが動作され、この動作信号に基づい
てラックピストン４９が摺動されて位置決めブロック４
４が１８０°回転割出され、しかる後ピストン３９が摺
動されてラム３０が前進されうこのラム３０は衝合ブロ
ック４７が位置決めブロック４４のストッパ面４５に衝
合する位置で位置決めされる。

その状態でフライスＴが工作物外端面Ｗ１に接触し、そ
の後はフライスＴが工作物外端面Ｗ１に沿った略円軌跡
に沿って運動され、その外端面Ｗ１をフライス削シする
。

このようにしてフライスＴが工作物外端面Ｗ１に沿って
ほぼ一周されると、次いでフライスＴは前記略円軌跡の
中心部に向って運動される。

そしてフライスＴがＰ２点に達すると、第３のドッグＤ
３により凹路のラム２段前進用リミットスイッチが動作
され、この動作信号に基いて前記ラム３０が一旦後退端
位置まで戻され、しかる後前述したと同様に位置決めブ
ロック４４が１８０°回転割出されると共に、ラム３０
が再び前進される。

従ってラム３０は衝合ブロック４Ｔが位置決めブロック
４４のストッパ面４６に衝合する位置まで前進され、こ
れによってフライスＴが工作物内端面Ｗ２に切込まれる
。

その状態でフライスＴは工作物内端面Ｗ２に沿った略円
軌跡に沿って運動され、その内端面Ｗ２をフライス削り
する。

前記フライスＴが工作物内端面Ｗ１に沿ってほぼ一周さ
れると、第４のドッグＤ４によシ凹路のラム後退指令用
リミットスイッチが動作され、この動作信号に基づいて
ラム３０が後退端位置まで後退され、これによって工作
物Ｗのフライス削りは完了し、フライスＴは原位置ＰＯ
まで復帰される。

このようなフライスＴの所望のサイクルは、前記Ｘ軸周
ドラムカン６１およびＹ軸周ドラムカン９０の１回転で
なし遂げられ、かつフライスＴの送り速度はカム溝６２
．９１のリード角によって定められる。

以上述べた説明で明らかなように、本発明の工作機械は
、互いに直交する軸線の周りに回転可能なＸ軸周ドラム
カンおよびＹ動用ドラムカンに倣ってスピンドルに担持
された工具をＸ−Ｙ平面内でサーボ送りするようにした
構成であるので、各ドラムカンのカム形状によって工具
を任意の送り速度で任意の軌跡に沿って運動せしめるこ
とが可能となり、これによって各種工作物に適した加工
サイクルを容易に採り得る特徴がある。

さらに本発明によれば、スピンドルを軸承したラムが進
退できるようになっているので、従来２〜３工程で行わ
れていた段付工作物等の加工を１工程に集約でき、しか
もＸ軸周およびＹ動用ドラムカンが固定部材および第１
の可動部材にそれぞれ支持され、かつこれらドラムカン
に倣う倣い部材が可動部材の移動方向に沿って変位され
、この倣い部材によって制御されるサーボバルブが送り
制御すべき可動部材に設けられているので、サーボ機構
をきわめて簡潔にでき、かつフィードバックのために特
別な機構を要しない効果があり、またドラムカンに係合
する係合部材の運動を倣い部材に拡大して伝達する拡大
機構を備えているので、スピンドルを所望の軌跡に沿っ
て送り制御するに要するドラムカンの大きさを小さくで
き、機械を小形にできる効果が奏せられる。

なお、上記した実施例においては油圧サーボ送りを例に
とって説明したが、電気サーボ送りで行うことも勿論可
能であシ、この場合には前記送りシリンダおよびサーボ
バルブを、例えば直流サーボモータおよび差動トランス
に置換えればよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は工作機械
の正面図、第２図は第１図の■−■線に沿った拡大断面
図、第３図は第１図の■−■線に沿った拡大断面図、第
４図は第３図の■−■線に沿った断面図、第５図は工作
物の加工例を示す説明図である。 １０・・・・・・ヘッド、１２・・・・・・スライドテ
ーブル、１３・・・・・・コラム、１５・・・・・・ス
ピンドルヘッド、１６．１７・・・・・・送りシリンダ
、２０・・・・・・スピンドル駆動用モータ、２１・・
・・・・Ｘ軸制御台、２２・・・・・・Ｙ軸制御台、３
０・・・・・・ラム、３１・・・・・・スピンドル、３
１・・・・・・ラム移動用シリンダ、４４・・・・・・
位置決めブロック、５７．８７・・・・・・ガム軸、６
０・・・・・・カム軸駆動用モータ、６１．９０・・・
・・・ドラムカン、６６２．９１・・・・・・カム１ｌ
ｉｌ、６４，９３・・・・・・倣い板、６７．９６・・
・・・・フォロアローラ、７６．１０４・・・・・・拡
大倣い板、７９．１０７・・・・・・サーボ弁、Ｔ・・
・・・・工具、Ｗ・・・・・・工作物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定部材と、この固定部材上にＸ軸方向に移動可能
   に支持された第１の可動部材と、この第１の可動部材上
   にＹ軸と直交するＹ軸方向に移動可能に支持された第２
   の可動部材と、これら第１および第２の可動部材をＸ軸
   方向およびＹ軸方向に送シ駆動するための第１および第
   ２の送〃装置と、前記第２の可動部材に前記Ｙ軸および
   Ｙ軸にそれぞれ直交する方向に進退可能に嵌送されたラ
   ムと、このラムに回転可能に軸承され工具を担持するス
   ピンドルと、このスピンドルを回転駆動するためのスピ
   ンドル、駆動装置と、前記固定部材上にＸ軸方向の軸線
   の周りに回転可能に支持され周面に所定形状のカム面を
   形成したＸ軸周ドラムカムと、前記第１の可動部材上に
   Ｙ軸方向の軸線の周りに回転可能に支持され周面に所定
   形状のカム面を形成したＹ軸周ドラムカムと、これらＸ
   軸周およびＹ軸周ドラムカムを同期的に回転駆動するだ
   めのカム駆動装置と、前記第２の可動台に回転割出可能
   に支持され前記ラムに衝合する複数のストッパ面を軸方
   向位置を異にして形成した位置決めブロックと、この位
   置決めブロックの各ストッパ面に衝合する位置に前記ラ
   ムを進退させラムを前記ドラムカムの回転位置に応じて
   複数の異なる軸方向位置に位置決めするだめのラム進退
   装置と、前記Ｘ軸周ドラムカムのカム面に係合するＸ軸
   方向に移動可能な第１の保合部材と、この第１の保合部
   材の移動方向と平行な方向に移動可能に支持された第１
   の倣い部材と、前記第１の保合部材の運動を第１の倣い
   部材に拡大して伝達する第１の拡大機構と、前記第１の
   可能部材上に設けられ前記第１の倣い部材との相対移動
   によ〃動作されて前記第１の送り装置を制御する第１の
   サーボ要素と、前記Ｙ軸周ドラムカムのカム面に係合す
   るＹ軸方向に移動可能な第２の係合部材と、この第２の
   保合部材の移動方向と平行な方向に移動可能に支持され
   た第２の倣い部材と、前記第２の保合部材の運動を第２
   の倣い部材に拡大して伝達する第２の拡大機構と、前記
   第２の可動部材上に設けられ前記第２の倣い部材との相
   対移動により動作されて前記第２の送り装置を制御する
   第２のサーボ要素とによって構成したことを特徴とする
   工作機械。