JPS6227922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な工作機械に関し、特に工具のそ
れを保持するスピンドルの軸方向における加工開
始位置を情報として与えなくても工具をワークに
接触する位置まで衝撃を生じさせることなく下降
させることによつて支障なく加工を自動的に開始
させることのできる新規な工作機械を提供しよう
とするものである。

背景技術とその問題点 工作機械として例えばNCボール盤がある。NC
ボール盤は一般にドリルを移動させる位置のＸ，
Ｙ及びＺ軸の座標、ドリルが穿ける孔の深さ等を
少なくとも情報として与えなければならず、与え
る情報量が膨大となる。従つて、情報の準備に膨
大な時間、労力がかかる。そして、複雑且つ大型
なコンピユータがNC制御に必要となつてしま
う。

しかも、ワークの孔を穿けるべき部分の高さが
設計したとおりになつていない場合にはドリルが
早送りされている段階でワークに衝突したり、孔
が設計したものよりも深くなつたり、あるいは逆
に孔が設計したものより浅くなつたりするという
問題もある。

発明の目的 本発明は上記問題を解決すべく為されたもの
で、工具のそれを保持するスピンドルの軸方向に
おける加工開始位置を情報として与えなくても工
具をワークに接触する位置まで衝撃を生じさせる
ことなく下降させることによつて支障なく加工を
自動的に開始させることのできる新規な工作機械
を提供しようとするものである。

発明の構成 上記目的を達成するため本発明工作機械は、１
つのスピンドルと、該スピンドルの外側にその軸
方向に沿つて移動可能に設けられた他のスピンド
ルと、上記２つのスピンドルを連結するシヨツク
アブソーバと、上記２つのスピンドルのうちの一
方に設けられた工具と、上記２つのスピンドルの
うちの他方に対してその軸方向に沿つて移動させ
る力を与える送り機構と、該送り機構の送り動作
によつて上記２つのスピンドルが一体的にワーク
側に移動せしめられて前記工具がワークに接触す
るとその接触を検知する接触検知手段と、該接触
検知手段による検知信号により前記シヨツクアブ
ソーバの機能を停止させて前記２つのスピンドル
間の位置関係を固定するロツク機構と、からな
り、前記シヨツクアブソーバは油流を制御するこ
とにより行ない、また、前記前記ロツク機構はシ
ヨツクアブソーバの油流を停止せしめることによ
り行なわしめたことを特徴とするものである。

実施例 以下に、本発明工作機械を添附図面に示した実
施例に従つて詳細に説明する。

図面は本発明工作機械を適用したNCボール盤
の要部を示すものである。図面において、１はコ
ラムである。２はコラム１に形成されたガイド
で、筒状の外スピンドル３をＺ軸方向、即ち垂直
方向に向けた状態でその軸方向に沿つて移動可能
に保持する。外スピンドル３はその外面にその軸
方向に沿つて延びるラツク４が形成されている。
５は該ラツク４に噛合せしめられてピニオンで、
コラム１に固定された昇降用パルスモータ６の回
転軸７に固定されている。しかして、昇降用パル
スモータ６を回転するとそれに応じてスピンドル
３が上下方向に移動せしめられる。

８は筒状のスピンドル３に遊嵌せしめられた筒
状の内スピンドルであり、該２つのスピンドル
３，８間に油圧回路を構成する油室９が形成され
るようになつている。１０，１０は油室９の上下
両端を閉塞する閉塞リングで、一端にフランジ１
１，１１が一体に形成されており、該閉塞リング
１０，１０はそのフランジ１１，１１が外スピン
ドル３の端面にねじ止め等の手段で固定された状
態で外スピンドル３の両端部に内嵌されている。
そして、上記内スピンドル８はその閉塞リング１
０，１０に昇降可能に嵌挿せしめられることによ
つて外スピンドル３にそれとの間に前記油室９が
形成されるように取り付けられているのである。
１２は内スピンドル８の周面に一体に形成された
リング状の隔壁で、油室９を上室９ａと下室９ｂ
とに仕切るものであり、その外周に形成された溝
には気密を保つリング１３が嵌合されている。

１４ａ，１４ｂは内スピンドル８の上下両端部
にその肉部を貫通するように形成された油通孔
で、油室９の上室９ａ、下室９ｂに連通されてい
る。該油通孔１４ａ，１４ｂには連結具１５ａ，
１５ｂを介して油管１６ａ，１６ｂが連結されて
おり、該油管１６ａ，１６ｂの反油通孔側の端部
は油流制御器１７に連結されている。該油流制御
器１７は油管１６ａ，１６ｂを介して連結された
油室９の上室９ａ及び下室９ｂに一定の圧力をも
つてオイルを供給し、それ自身とその上室９ａ及
び下室９ｂとの間で油圧回路を形成する機能を有
しており、電気信号によつてその油圧回路を開閉
する図示しない電磁弁を内蔵している。１８はコ
イル状の戻しスプリングで、隔壁１２と上側の閉
塞リング１０との間において内スピンドル８に外
嵌された状態で縮設されている。

１９は接触検知器で、外スピンドル３の外周面
上端部に取付片２０を介して取付けられた接触子
２１と内スピンドル８の外周面上端部に取付片２
２を介して取付けられ上記接触子２１にその上方
にて対置せしめられた接触子２３とからなる。該
接触検知器１９は通常時は接触子２１と２３とが
接触した状態を保つ。そして、内スピンドル８が
外スピンドル３に対して相対的に上側に移動せし
められると接触子２１と接触子２３とが離間した
状態になる。

２４は回転軸で、内スピンドル８に軸受２５，
２５を介して回転自在に内嵌されており、該回転
軸２４の内スピンドル８から下側に突出された部
分の先端には連結具２６を介してドリル２７が連
結されている。又、回転軸２４の内スピンドル８
から上側に突出された部分の周面にはその軸方向
に沿つて長いギア歯２８，２８，……からなるギ
ア２９が形成されている。３０は伝動ギアで、回
転軸２４のギア２９に外嵌状に噛合する内ギア３
１と、外周面に形成された外ギア３２とを有す
る。ギア２９と内ギア３１とは回転軸２４の上下
動を許容するように噛合されている。３３は伝動
ギア３０と、ドリル回転用モータ３４の回転軸３
５に固定されたギア３６との間に掛けられたタイ
ミングベルトである。上記伝動ギア３０、タイミ
ングベルト３３及びドリル回転用モータ３４によ
つて回転軸２４を回転する回転機構３７が構成さ
れ、該回転機構３７はコラム１の上端部に設けら
れた回転機構保持部１ａによつて保持されてい
る。

３８はＸ方向に移動するＸ方向移動体３９をＸ
方向に移動可能に支持する支持台、４０はＸ方向
移動体３９上にＹ方向に沿つて移動可能に支持さ
れたワーク裁置台で、該ワーク裁置台４０上にワ
ークＷが裁置される。

尚、Ｘ方向移動体３８及びＹ方向移動体３９を
移動する機構には本発明の本質が存在しないので
その図示及び説明は省略する。

作 用 以下にこの装置の動作を説明する。

外スピンドル３、内スピンドル８及び回転軸２
４は上側限界点、即ち原点に位置した状態にあ
り、そして、接触検知器１９は接触子２１と２３
とが接触している。又、油流制御器１７、油管１
６ａ，１６ｂ及び油室９（上室９ａ、下室９ｂ）
からなる油圧回路を開閉する電磁弁は開いてい
る。

このような状態でワーク載置台４０がＸ方向及
びＹ方向に移動せしめられ、ワークＷの位置決め
が行なわれる。ワークＷの位置決めが終ると昇降
用パルスモータ６が回転して外スピンドル３、内
スピンドル８及び回転軸２４は一体的に下降せし
められる。そして、それ等がドリル２７がワーク
Ｗと接触する位置まで下降すると、その後回転軸
２４、内スピンドル８の下降がワークＷによつて
阻止されるのに対して外スピンドル３は昇降用パ
ルスモータ６によつて更に下降せしめられる。す
ると、接触検知器１９の接触子２１が接触子２３
から離間して非接触状態になる。接触検知器１９
がこのように非接触状態になることによつてドリ
ル２７とワークＷとの接触が検知されるとそれに
伴つて昇降用パルスモータ６が通電状態から非通
電状態に変化せしめられるようになつている。し
かしながら、昇降用パルスモータ６は非通電状態
になつても慣性によつて僅かな間ではあるが回転
し続け、当然のことながらその間外スピンドル３
は下降し続ける。このように内スピンドル８に回
転自在に内嵌された回転軸２４に取り付けられた
ドリル２７がワークＷに接触した後も外スピンド
ル３が暫くの間支障なく下降し続けるが、このよ
うなことが衝撃を生じることなく行なわれるのは
下降するドリル２７のワークＷへの接触による衝
撃が油流制御器１７、油管１６ａ，１６ｂ及び油
室９からなる油圧回路によつて吸収されるためで
ある。即ち、Ｘ，Ｙ方向におけるワークＷの位置
決め後外スピンドル３、内スピンドル８及び回転
軸２４が昇降用パルスモータ６によつて下降せし
められる段階では油流制御器１７内に設けられた
ところの電磁弁が開きオイルが油圧回路内を流れ
得る状態にある。そのときに、下降するドリル２
７がワークＷに衝撃するとその油圧回路には油室
９の上室９ａから油管１６ａ、油流制御器１７及
び油管１６ｂを経て下室９ｂへ向うオイルの流れ
が生じ、内スピンドル８に設けられた隔壁１２の
外スピンドル３に対する相対的位置が上側に移動
せしめられる。換言すれば内スピンドル８の外ス
ピンドル３に対する相対的な位置移動が許容され
る。その結果、下降するドリル２７のワークＷへ
の接触による衝撃が吸収されるのである。

昇降用パルスモータの慣性による回転が停止
し、外スピンドル３の降下が終つた後電磁弁が閉
じ、それと共にドリル回転用モータ３４が回転を
開始し回転軸２４及びドリル２７が回転し、穿孔
可能な状態になる。ところで、電磁弁が閉じると
それによつて油圧回路内のオイルの流れが停止せ
しめられ、内スピンドル８と外スピンドル３との
位置関係が完全に固定された状態になる。この状
態で昇降用パルスモータ６が回転して外スピンド
ル３、内スピンドル８及び回転軸２４が一体的に
下降せしめられる。すると、その下降している間
ドリル２７による穿孔が行われる。そして、その
孔の深さを決定する昇降用パルスモータ６の回転
量はNC制御により制御される。

昇降用パルスモータ６が所定量回転し、所定の
深さの孔が穿孔されるとその昇降用パルスモータ
６は逆転し、外スピンドル３、内スピンドル８及
び回転軸２４が一体的に上昇せしめられ、原点に
戻され、その後ドリル回転用モータ３４の回転が
停止される。次に、油流制御器１７内の電磁弁が
開いた状態に戻される。すると、油圧回路はオイ
ルが流れ得る状態になり、戻しスプリング１８の
弾力によつて内スピンドル８が下降せしめられ、
内スピンドル８の外スピンドル３に対する位置が
元に戻る。そして、そのことは接触検知器１９の
互いに離間していた接触子２１と２３とが接触し
た状態になることによつて確認することができ
る。

上述した一連の動作は穿けようとする孔の数と
同じ回数繰返される。

このように図示したNCボール盤によれば、Ｘ
方向、Ｙ方向における位置及び孔の深さを指定す
るデータを与える必要はあるが、NCボール盤自
身がドリル２７をワークＷに接触するまで降下さ
せ、接触する位置までドリル２７が降下した後穿
孔を開始するので、穿孔を開始するＺ軸方向にお
ける位置をデータによつて指定することは全く必
要としない。従つて、NCボール盤に与えるデー
タの量が少なくて済み、データ作成に必要な労力
が軽減される。特に、ワークＷの孔を穿けるべき
面が傾斜しているような場合、その穿孔を開始す
べきＺ軸方向における位置の算出は面倒で、その
位置についてのデータの準備に要する労力は無視
できないので、穿孔を開始するＺ軸方向における
位置をデータによつて指定する必要性をなくした
ことによつて得られる労力節減量は非常に大き
い。又、NCボール盤が受けるデータの量が少な
くて済むので、ボール盤内部の制御用コンピユー
タの情報処理量が少なくて済み、制御用コンピユ
ータとして比較的簡単で小型のものを用いること
ができる。

そして、穿孔を開始するＺ軸方向における位置
をデータとして与える従来のNCボール盤におい
ては、ワークの孔を穿けるべき部分の高さが設計
したとおりになつていなかつた場合にはドリルが
早送りされている段階でワークに激突し、ボール
盤が故障してしまう可能性がある。即ち、ワーク
の孔を穿けるべき部分の実際の高さが設計したも
のよりも高かつた場合にはドリルが切削状態にな
る前の段階の早送り状態でワークに激突し、ドリ
ルが欠ける等の故障が発生する惧れが大きい。仮
にそのような故障が発生しなかつたとしても孔の
深さが設計したものよりも深くなつてしまうこと
になる。その逆にワークの孔を穿けるべき部分の
高さが設計したものよりも低かつた場合には孔の
深さが設計したものよりも浅くなつてしまうこと
になる。

しかるに、図示したNCボール盤によればドリ
ル２７を保持する内スピンドル８と昇降用パルス
モータ６によつて昇降せしめられる外スピンドル
３とが油圧回路からなるシヨツクアブソーバを介
して連結されているので、外スピンドル３が降下
せしめられてドリル２７がワークＷに接触しても
それによる衝撃は上記油圧回路からなるシヨツク
アブソーバによつて吸収される。従つて、ドリル
２７がワークＷに激突して故障等が起きる惧れが
ない。又、図示したNCボール盤によればドリル
２７をワークＷに接触するまで降下させ、接触し
た後穿孔を開始するようにしたので、設計した通
りの深さを有する孔を穿けることができる。

尚、図示した実施例は本発明をNCボール盤に
適用したものであるが、本発明の通用範囲はそれ
に限定されるものではない。

発明の効果 以上に述べたように、本発明工作機械は、１つ
のスピンドルと、該スピンドルの外側にその軸方
向に沿つて移動可能に設けられた他のスピンドル
と、上記２つのスピンドルを連結するシヨツクア
ブソーバと、上記２つのスピンドルのうちの一方
に設けられた工具と、上記２つのスピンドルのう
ちの他方に対してその軸方向に沿つて移動させる
力を与える送り機構と、該送り機構の送り動作に
よつて上記２つのスピンドルが一体的にワーク側
に移動せしめられて前記工具がワークに接触する
とその接触を検知する接触検知手段と、該接触検
知手段による検知信号により前記シヨツクアブソ
ーバの機能を停止させて前記２つのスピンドル間
の位置関係を固定するロツク機構と、からなり、
前記シヨツクアブソーバは油流を制御することに
より行ない、また、前記ロツク機構はシヨツクア
ブソーバの油流を停止せしめることにより行なわ
しめたことを特徴とするものである。従つて、送
り機構によつて２つのスピンドルが一体的に降下
せしめられ工具がワークに接触したときには工具
が設けられたスピンドルと他方のスピンドルとの
間に作用する衝撃力がシヨツクアブソーバによつ
て吸収される。そして、工具がワークに接触した
ことを検知してから送り機構による前記他方のス
ピンドルに対する送り動作を停止させた後にシヨ
ツクアブソーバの機能を停止させるロツク機構を
動作させることによつて２つのスピンドル間の位
置関係を固定し、再度送り機構を動作させること
によつて必要な加工を行うことができる。従つ
て、スピンドルの軸方向における加工開始位置を
データとして与えることなく自動的に検出させる
ことができる。よつて工作機械に与えるデータ量
を少なくすることができ、又、内蔵するデータ処
理用制御回路を簡単且つ小型にすることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明工作機械の実施の一例を示す一部
切欠斜視図である。 符号の説明、３，８……スピンドル、４，５，
６，……送り機構、９ａ，９ｂ，１２，１６ａ，
１６ｂ，１７……シヨツクアブソーバ、１７……
ロツク機構、１９……接触検知手段、２７……工
具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １つのスピンドルと、該スピンドルの外側に
   その軸方向に沿つて移動可能に設けられた他のス
   ピンドルと、上記２つのスピンドルを連結するシ
   ヨツクアブソーバと、上記２つのスピンドルのう
   ちの一方に設けられた工具と、上記２つのスピン
   ドルのうちの他方に対してその軸方向に沿つて移
   動させる力を与える送り機構と、該送り機構の送
   り動作によつて上記２つのスピンドルが一体的に
   ワーク側に移動せしめられて前記工具がワークに
   接触するとその接触を検知する接触検知手段と、
   該接触検知手段による検知信号により前記シヨツ
   クアブソーバの機能を停止させて前記２つのスピ
   ンドル間の位置関係を固定するロツク機構と、か
   らなり、前記シヨツクアブソーバは油流を制御す
   ることにより行ない、また、ロツク機構はシヨツ
   クアブソーバの油流を停止せしめることにより行
   なわしめたことを特徴とする工作機械。