JPS6134923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御工作機械のターレツト刃物台
に係るものである。

数値制御工作機械には、その目的とする加工機
能に対し絶対的に要求されるいくつかの基本動作
がある。例えば一般的な数値制御旋盤では、工作
物を回転させる動作、工具を工作物に対してその
径方向と軸方向に相対的に移動させるための２つ
のスライド機構による動作と、工具を自動的に交
換使用するための工具交換動作がそれにあたるも
のである。そして、これらの動作は一般にはそれ
ぞれ独立した動作が可能であることが要求され、
従つて従来の数値制御旋盤では、この要求を満足
するため、それぞれの動作を独立に行わしむるに
十分な機構及び制御手段を備えるものであつた。
このうち工具交換動作、即ち刃物台に着目すると
工具交換動作を確実且つ迅速に行うことが出来、
工具を支持するに十分な剛性を有し、且つ使用工
具以外の工具と工作物との干渉を避け易い等の理
由から、ターレツト刃物台が用いられることが多
かつた。しかしながらターレツト刃物台を構成す
るにあたつては、その回転位置制御と位置決め手
段が必要であり、それらは多くの場合他の基本動
作を構成する手段に比べて複雑になりやすく機械
の信頼性低下の主要因となつたり、機械のコスト
を押し上げる要因ともなつた。

これに対し近年、工作物に対して工具を径方向
に移動せしめるためのスライドテーブル上に、複
数の工具を工作物の軸方向に平行に配置し、該ス
ライドテーブルの移動によつて必要な工具を工作
物に相対せしめて使用する。いわゆる櫛刃型刃物
台と称せられる刃物台を用いた数値制御旋盤が出
現した。この旋盤の特徴は機能としては前述した
数値制御旋盤に絶対的に要求される基本機能を備
えていながら、機構としては工具交換を自動的に
行うための独立した手段を必要としないところに
ある。従つてターレツト刃物台方式に比べれば、
その構成は極めて簡単であり、信頼性、コスト両
面で非常に秀れたものである。ところが、その工
具の取付け方、配置の仕方に起因して工具支持剛
性が弱い、使用しない工具と工作物との干渉を避
けるための段取作業が繁雑になる。径方向のスラ
イドテーブルの移動量が本来必要な移動量に比べ
て格段に大きくなる等の欠点が有り、特に小型の
旋盤以外には採用し得ないものであつた。

本発明の目的は前記櫛刃型刃物台方式の思想、
即ちスライドテーブルの移動機構を利用して工具
交換を行わしむる有利点をターレツト刃物台方式
の持つ有利点に結びつけることにより、信頼性、
作業性に秀れ、且つコスト面でも有利な数値制御
工作機械のターレツト刃物台を提供せんとするも
のである。

以下、図面に示す実施例によつて本発明を詳細
に説明する。

第１図は本発明になるターレツト刃物台を備え
た主軸台摺動型数値制御旋盤の概念図、第２図は
そのターレツト刃物台部分の詳細を示す断面図で
ある。

第１図に於いて、１は脚、２は脚１の上面に固
定されたベツド、３はベツド２の上面に固定され
たＬ字形状の箱型構造になる本体、４は本体３を
挿通する穴に嵌装されたガイドブツシユ、５はガ
イドブツシユ４の中心線に対し平行に配置され１
端を本体３に、他端をベツド２の上面固定された
ブロツク６に各々挿通支持されたガイド棒、７は
被加工物を把持して回転しガイドブツシユ４の中
心線上に配置された主軸を支持してガイド棒５に
装架され前記中心線方向に摺動可能な主軸台、８
は周知の送りねじ機構によつて主軸台７の摺動運
動を制御するサーボモータ、９は脚１に支持され
主軸を回転させるメインモータ、１０は本体３を
ガイドブツシユ４の中心線に対して直交する中心
線を有して挿通する穴に嵌装支持される支持軸を
有し、その外周面上に複数の工具を保持して自身
の回転により任意に工具の選択割出動作を行うと
同時に、その支持軸方向即ちガイドブツシユ４の
中心線に対して直交する方向に摺動可能なターレ
ツトヘツドである。

第２図にそのターレツトヘツド１０を有する刃
物台部分の詳細を示す。ここで１０はターレツト
ヘツド、１０ａはターレツトヘツド１０に１体化
され、その中心軸線を一にする支持軸、１１はタ
ーレツトヘツド１０の外周面に保持されるバイ
ト、１２はドリルである。１３及び１４は本体３
に嵌装され支持軸１０ａを回転摺動自在に支承す
るブツシユ、１５は支持軸１０ａに平行に配置さ
れ本体３に挿通支持された廻り止め棒、１６はシ
リンダブロツクであつて支持軸１０ａに設けられ
たピストン１８の外周に嵌合し端部をフランジ１
９で閉塞してシリンダ右室１８ａとシリンダ左室
１８ｂとを有するシリンダを形成すると共に、廻
り止め棒１５にブツシユ１７を介して嵌装され軸
方向に摺動可能となつている。２０はシリンダブ
ロツク１６に支持軸１０ａと平行に設けられたガ
イド穴１８ｃに軸方向移動可能に挿通され、常時
バツクアツプスプリング２１によつて突出方向に
付勢された位置決めピン、２２は支持軸１０ａに
楔式締結部材２２ａによつて固定された位置決め
板でその側面には支持軸１０ａに同心で、位置決
めピン２０に対応し且つターレツトヘツド１０の
工具取付位置の数及び角度に対応する位置決めブ
ロシユ２３が設けられている。２４は支持軸１０
ａの中心線上に配設され本体３に付加固定された
ギアボツクス２５に嵌装された軸受２６によつて
回転自在に支承された送りねじ軸、２７は送りね
じ軸２４のねじ部に螺合し支持軸１０ａのターレ
ツトヘツド１０との反対端に嵌装、固定された送
りナツト、２８は図示しない数値制御装置により
制御されて回転するサーボモータ、２９は送りね
じ軸２４に固定された送りねじ歯車、３０はサー
ボモータ２８の出力軸に固定されたモータ軸歯車
であり、送りねじ歯車２９とモータ軸歯車とは常
時噛み合つてサーボモータ２８の出力軸の回転を
送りねじ軸２４に或る決められた回転比Rgで伝
達する第１伝達手段を構成している。

３１は支持軸１０ａに平行に配置され、本体３
とギアボツクス２５に各々嵌装された軸受３２，
３３に回転自在に支承された中間軸、３４は中間
軸３１の１端に固定され送りねじ歯車２９と回転
比１／Rgで常時噛み合う固定中間歯車、３５は
中間軸３１の他端に軸方向摺動可能に、且つすべ
りキー３６によつて回転方向は規制されて設けら
れたすべり中間歯車、３７は本体３に枢支されて
揺動し、その１端をすべり中間歯車３５に係合
し、他端を本体３に支持された油圧シリンダ３８
のピストン３８ａの先端に連結された切換レバ、
３９はすべり中間歯車３５と回転比Rgで噛み合
う事が可能な支持軸１０ａに固定された支持軸歯
車であり、これらによつて、その伝達動作の連結
解除手段を備えた第２伝達手段が構成されてい
る。

次にかかる構成になるターレツト刃物台の作用
を説明する。サーボモータ２８を回転せしめ前述
の送りねじ機構によつてターレツトヘツド１０を
ガイドブツシユ４の中心線に対し、バイト１１の
刃先が工作物の最大半径以上の距離を持つ範囲に
まで後退させ、かつすべり中間歯車３５と支持軸
歯車３９の歯部が互いに噛み合い可能な位相とな
る点を定め、これを工具交換点としてターレツト
ヘツド１０を停止せしめる。しかる後、油圧シリ
ンダ３８を動作せしめ切換レバ３７によつてすべ
り歯車３５を支持歯車３８に噛み合せる。そして
シリンダブロツク１６に形成されたシリンダ左室
１８ｂに圧油を送入するとシリンダブロツク１６
は支持軸１０ａに対して左方に相対移動し、後述
するように、それまで圧接していた位置決め板２
２から離れ、同時にその動作によつて位置決めピ
ン２０が位置決めブツシユ２３から抜ける。これ
によつて支持軸１０ａはその回転方向の規制を解
かれることになる。次にサーボモータ２８にター
レツトヘツド１０に必要な工具割出のための回転
角に見合つた回転角分の回転指令を与えると、サ
ーボモータ２８の出力軸が回転しその回転はモー
タ軸歯車３０から送りねじ歯車２９に回転比Rg
で伝えられ送りねじ軸２４を回転させる一方送り
ねじ歯車２９に回転比１／Rgで噛み合う固定中
間歯車３４によつて中間軸３１に伝えられ、すべ
り中間歯車３５と支持軸歯車３９の回転比Rgの
噛み合いによつて支持軸１０ａをも回転させる。
この時送りねじ軸２４と支持軸１０ａはサーボモ
ータ２８の出力軸に対し共に回転比Rgの同一回
転速度を有し、且つ同一方向に回転していること
になる。これは即ち送りナツト２７が送りねじ軸
２４と１体となつて自転していることを意味し、
送りねじ軸２４と送りナツト２７の間に相対的な
軸方向変位を生じない状態でターレツトヘツド１
０だけが回転割出動作を行つていることになる。
こうしてサーボモータ２８が必要な回転角分の回
転を終了した時、ターレツトヘツド１０は位置割
出を完了し次に必要な工具をその使用位置に置く
ことになる。

この後、シリンダブロツク１６のシリンダ右室
１８ａに圧油を送入するとシリンダブロツク１６
が支持軸１０ａに対し右方向に相対移動し、位置
決め板２２に自身を圧接せしめ、同時にその動作
により位置決めピン２０を位置決めブツシユ２３
にバツクアツプスプリング２１の付勢力で押入し
支持軸１０ａを回転方向に位置決めする。即ちこ
の状態ではターレツトヘツド１０は、その支持軸
１０ａと、これと１体化されたシリンダブロツク
１６を介して廻り止め棒１５との２本のガイド軸
を有し、これらに沿つて軸方向摺動可能な移動体
となる。そして次に、油圧シリンダ３８を復帰方
向に動作せしめて切換レバ３７により、すべり中
間歯車３５を摺動せしめ支持軸歯車３９との噛み
合いを切り離す。この後サーボモータ２８を回転
せしめるとターレツトヘツド１０は前述の送りね
じ機構により支持軸１０ａ、即ちターレツトヘツ
ド１０をガイドブツシユ４の中心線に直交する方
向に必要量任意に進退動させることが出来る。

次に再度工具交換が必要になつた場合には前記
した工具交換点までターレツトヘツド１０を後退
せしめ上記の動作を繰り返せばよい。この時すべ
り中間歯車３５と、支持軸歯車３９の噛み合いは
それを切り離した時の歯部同士の位相関係が完全
に復帰再現されるため全く問題なく行なわれる。

このようなターレツト刃物台を有する主軸台摺
動型旋盤では、主軸の回転、主軸台７のスライド
動作、ターレツトヘツド１０のスライド動作及び
工具交換動作の基本動作機能を備えて所望の製品
加工を行うことが出来る。

尚、ターレツトヘツド１０の旋回割出動作を行
わせるためサーボモータ２８の回転を利用するこ
とは、ターレツトヘツド１０がスライド運動を行
わないにもかかわらず数値制御装置側では軸移動
したものとみなすため、プログラム上の配慮が必
要となるか、もしくは数値制御装置に特殊な補正
機能が必要となるが、これらは前述した楔刃型刃
物台を有する旋盤と全く同様に対処し得るもので
ある。

また本発明は本実施例にとどまらず、例えば主
軸固定型の一般的数値制御旋盤、その他の工作機
械にも応用出来ることは言うまでもない。

以上の様に本発明に示す数値制御工作機械のタ
ーレツト刃物台は次の様な顕著な効果を有するも
のである。

(1) 工作機械に必要な基本機能を維持しながらそ
のために独立した動作機構、制御手段を必要と
しないため、機械の構成が極めて簡潔になる。

(2) 例えば数値制御旋盤に用いた場合、ターレツ
ト刃物台方式の持つ工具支持剛性が高い、使用
工具以外の工具と工作物との干渉を避け易い等
の利点を持ちながら同時に、櫛刃型刃物台方式
の持つ構成の簡潔さの利点をも有し且つ、櫛刃
型刃物台の持つ径方向のスライドテーブルの移
動量が増大する欠点を補うものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のターレツト刃物台を備えた主
軸台摺動型数値制御旋盤の概念図、第２図は第１
図のターレツト刃物台部分の詳細に示す断面図で
ある。 ３……本体、１０……ターレツトヘツド、１０
ａ……支持軸、１５……廻り止め棒、１６……シ
リンダブロツク、２０……位置決めピン、２２…
…位置決め板、２３……位置決めブツシユ、２４
……送りねじ軸、２７……送りナツト、２８……
サーボモータ、２９……送りねじ歯車、３０……
モータ軸歯車、３１……中間軸、３４……固定中
間歯車、３５……すべり中間歯車、３７……切換
レバ、３８……油圧シリンダ、３９……支持軸歯
車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本体と、複数の工具を支持し前記本体に回転
   摺動自在に支承されてなる支持軸を有するターレ
   ツトヘツドと、前記ターレツトヘツドをその回転
   方向にのみ位置決めするための位置決め手段と、
   前記支持軸の中心線上に配設された送りねじ軸
   と、前記送りねじ軸のねじ部に螺合し前記支持軸
   に固定された送りナツトと、数値制御されて回転
   する駆動源と、前記駆動源の出力軸の回転を前記
   送りねじ軸に伝達するための第１伝達手段と、前
   記駆動源の出力軸の回転によつて前記支持軸を前
   記送りねじ軸と同一回転方向に同一回転数で回転
   せしめる第２伝達手段と、前記第２伝達手段に設
   けられ、その伝達動作を連結解除する連結解除手
   段とを有する数値制御工作機械のターレツト刃物
   台。