JPS6236565Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6236565Y2 JPS6236565Y2 JP11706783U JP11706783U JPS6236565Y2 JP S6236565 Y2 JPS6236565 Y2 JP S6236565Y2 JP 11706783 U JP11706783 U JP 11706783U JP 11706783 U JP11706783 U JP 11706783U JP S6236565 Y2 JPS6236565 Y2 JP S6236565Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle
- tool
- main shaft
- variable
- servo motor
- Prior art date
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- Expired
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- Drilling And Boring (AREA)
- Turning (AREA)
Description
本考案は、主軸が内外２重構造で、かつ内外主
軸間に偏心を与え、この内外主軸の回転方向の相
対位置を変えることにより外側主軸の軸心に対す
る工具径を変化するようにした工具径可変形主軸
装置における制御装置に関するものである。 上記工具径可変形主軸装置においては、その原
理上、内外主軸の回転方向の相対位置を一定速度
で変えても内側主軸の偏心位置に固着された工具
による加工径は関数的に変化する。 このためテーパ削切、周速一定面削り、送り速
度一定面削りを行なう場合、従来は全切削長さを
小ブロツクに分割して近似的に行なうようにした
ものがあるが、誤差のため高精度加工が困難であ
り、また莫大なメモリ容量を必要とする問題があ
つた。 本考案は上記のことにかんがみなされたもの
で、内側主軸の偏心位置に固着した工具による加
工径を連続した一定速度で変化させることがで
き、高精度のテーパ切削及び円弧削りを行なうこ
とができると共に、送り速度一定の面削りを行な
うことができ、さらに周速一定の面削りをも容易
に行なうことができるようにした制御装置を提供
しようとするものである。 以下本考案の実施態様を図面に基づいて説明す
る。 図中１は立形のコラム、２はこのコラム１に上
下方向に摺動自在に装着された主軸ユニツト、３
はこの主軸ユニツト２に装着された工具径可変形
主軸装置である。また４はコラム１の側方に設け
られた工具ストツク用のマガジン装置で、このマ
ガジン装置４にある工具A1と、上記工具径可変
形主軸装置３に装着された工具A2とは工具交換
装置５にて選択的に交換されるようになつてい
る。 上記工具径可変形主軸装置３は第２図に示すよ
うになつていて、主軸６は内側主軸７と外側主軸
８の二重構造となつており、内側主軸７は外側主
軸８に対して回転可能に、かつ外側主軸８の軸心
に対してｅだけ偏心している。また内側主軸７の
先端部には、この内側主軸７の軸心に対して上記
偏心量ｅだけ偏心した位置にテーパ状の工具取付
穴９が設けてある。外側主軸８は主軸箱１０に支
承されている。 また上記主軸箱１０には主軸１を中心に複数
本、例えば３本のボールねじ軸１２が主軸６と平
行に支承されている。これらのボールねじ軸１２
の一端側には歯車１３が設けられていて、これら
歯車１３は主軸箱１０に支承された同期歯車１４
に同時に噛合されており、この同期歯車１４によ
り各ボールねじ軸１２が同期されるようになつて
いる。上記ボールねじ軸１２のうちの１本のボー
ルねじ軸の一端が歯車機構１５を介してサーボモ
ータ１６に連結してある。 上記各ボールねじ軸１２は、略３角形状をなす
シフタ本体１７の各隅部に回転自在にかつ軸方向
に係合したナツト１８に螺合してある。上記シフ
タ本体１７の中心部にはホルダ１９が回転自在
に、かつ軸方向に係合して嵌合してある。このホ
ルダ１９の内周部にはめねじ部２０が台形状に突
設されている。そしてこのめねじ部２０は外側主
軸８の外周部に軸線に沿つて形成されたガイド溝
８ａに移動自在にかつ回転方向に係合して嵌合
し、このめねじ部２０は上記内側主軸７の外周面
に形成されたおねじ部２１に螺合しており、ホル
ダ１９が軸方向に移動することにより内側主軸７
が回転するようになつている。 一方上記内側主軸７の基端部は歯車機構２２を
介して回転駆動モータ２３に連結してある。 このような工具径可変形主軸装置にあつては、
サーボモータ１６を駆動することにより内側主軸
７が外側主軸８に対して相対的に回転される。ま
た回転駆動モータ２３を駆動することにより内、
外側主軸７，８が一体状になつて外側主軸８の軸
心を中心として回転される。 上記構成の工具径可変形主軸装置に用いる工具
Ａは第３図、第４図に示すようになつており、基
部には内側主軸７の工具取付穴９に嵌合するテー
パ部２４が、また先端部に工具半径γの刃具２５
が固着してある。なおテーパ部２４の端部に係止
部２６が設けてあり、この係止部２６が主軸装置
の内側主軸７内に設けたソケツト２７に係脱自在
に係合するようになつている。上記係止部２６と
ソケツト２７との係脱はソケツト２７を軸方向に
移動することによつてなされる。 上記第４図において、θは外側主軸８に対する
内側主軸の回転角、すなわち、偏心角、Ｏは外側
主軸８の軸心、Ｅは内側主軸７の軸心、Ｔは工具
中心、Ｃは工具刃先、＝＝ｅ（偏心量）、
＝γ（工具半径）、＝Ｒ（加工半径）、βは
工具取付角とすれば、加工半径Ｒ及び偏心角θは
下記の計算式により求められる。 すなわち、 R2＝〔γsin（θ＋β）＋esinθ〕２＋〔γcos（θ＋β）−ｅ＋ecosθ〕２ ＝γ2sin2（θ＋β）＋２γesinθ．sin（θ＋β）＋e2sin2θ ＋γ2cos2（θ＋β）＋e2＋e2cos2θ−２γcos（θ＋β） ＋２γecosθ．cos（θ＋β）−2e2cosθ
軸間に偏心を与え、この内外主軸の回転方向の相
対位置を変えることにより外側主軸の軸心に対す
る工具径を変化するようにした工具径可変形主軸
装置における制御装置に関するものである。 上記工具径可変形主軸装置においては、その原
理上、内外主軸の回転方向の相対位置を一定速度
で変えても内側主軸の偏心位置に固着された工具
による加工径は関数的に変化する。 このためテーパ削切、周速一定面削り、送り速
度一定面削りを行なう場合、従来は全切削長さを
小ブロツクに分割して近似的に行なうようにした
ものがあるが、誤差のため高精度加工が困難であ
り、また莫大なメモリ容量を必要とする問題があ
つた。 本考案は上記のことにかんがみなされたもの
で、内側主軸の偏心位置に固着した工具による加
工径を連続した一定速度で変化させることがで
き、高精度のテーパ切削及び円弧削りを行なうこ
とができると共に、送り速度一定の面削りを行な
うことができ、さらに周速一定の面削りをも容易
に行なうことができるようにした制御装置を提供
しようとするものである。 以下本考案の実施態様を図面に基づいて説明す
る。 図中１は立形のコラム、２はこのコラム１に上
下方向に摺動自在に装着された主軸ユニツト、３
はこの主軸ユニツト２に装着された工具径可変形
主軸装置である。また４はコラム１の側方に設け
られた工具ストツク用のマガジン装置で、このマ
ガジン装置４にある工具A1と、上記工具径可変
形主軸装置３に装着された工具A2とは工具交換
装置５にて選択的に交換されるようになつてい
る。 上記工具径可変形主軸装置３は第２図に示すよ
うになつていて、主軸６は内側主軸７と外側主軸
８の二重構造となつており、内側主軸７は外側主
軸８に対して回転可能に、かつ外側主軸８の軸心
に対してｅだけ偏心している。また内側主軸７の
先端部には、この内側主軸７の軸心に対して上記
偏心量ｅだけ偏心した位置にテーパ状の工具取付
穴９が設けてある。外側主軸８は主軸箱１０に支
承されている。 また上記主軸箱１０には主軸１を中心に複数
本、例えば３本のボールねじ軸１２が主軸６と平
行に支承されている。これらのボールねじ軸１２
の一端側には歯車１３が設けられていて、これら
歯車１３は主軸箱１０に支承された同期歯車１４
に同時に噛合されており、この同期歯車１４によ
り各ボールねじ軸１２が同期されるようになつて
いる。上記ボールねじ軸１２のうちの１本のボー
ルねじ軸の一端が歯車機構１５を介してサーボモ
ータ１６に連結してある。 上記各ボールねじ軸１２は、略３角形状をなす
シフタ本体１７の各隅部に回転自在にかつ軸方向
に係合したナツト１８に螺合してある。上記シフ
タ本体１７の中心部にはホルダ１９が回転自在
に、かつ軸方向に係合して嵌合してある。このホ
ルダ１９の内周部にはめねじ部２０が台形状に突
設されている。そしてこのめねじ部２０は外側主
軸８の外周部に軸線に沿つて形成されたガイド溝
８ａに移動自在にかつ回転方向に係合して嵌合
し、このめねじ部２０は上記内側主軸７の外周面
に形成されたおねじ部２１に螺合しており、ホル
ダ１９が軸方向に移動することにより内側主軸７
が回転するようになつている。 一方上記内側主軸７の基端部は歯車機構２２を
介して回転駆動モータ２３に連結してある。 このような工具径可変形主軸装置にあつては、
サーボモータ１６を駆動することにより内側主軸
７が外側主軸８に対して相対的に回転される。ま
た回転駆動モータ２３を駆動することにより内、
外側主軸７，８が一体状になつて外側主軸８の軸
心を中心として回転される。 上記構成の工具径可変形主軸装置に用いる工具
Ａは第３図、第４図に示すようになつており、基
部には内側主軸７の工具取付穴９に嵌合するテー
パ部２４が、また先端部に工具半径γの刃具２５
が固着してある。なおテーパ部２４の端部に係止
部２６が設けてあり、この係止部２６が主軸装置
の内側主軸７内に設けたソケツト２７に係脱自在
に係合するようになつている。上記係止部２６と
ソケツト２７との係脱はソケツト２７を軸方向に
移動することによつてなされる。 上記第４図において、θは外側主軸８に対する
内側主軸の回転角、すなわち、偏心角、Ｏは外側
主軸８の軸心、Ｅは内側主軸７の軸心、Ｔは工具
中心、Ｃは工具刃先、＝＝ｅ（偏心量）、
＝γ（工具半径）、＝Ｒ（加工半径）、βは
工具取付角とすれば、加工半径Ｒ及び偏心角θは
下記の計算式により求められる。 すなわち、 R2＝〔γsin（θ＋β）＋esinθ〕２＋〔γcos（θ＋β）−ｅ＋ecosθ〕２ ＝γ2sin2（θ＋β）＋２γesinθ．sin（θ＋β）＋e2sin2θ ＋γ2cos2（θ＋β）＋e2＋e2cos2θ−２γcos（θ＋β） ＋２γecosθ．cos（θ＋β）−2e2cosθ
【表】
上記(1)式はＲ＝Ｆ(〓)、(2)式はθ＝ｆ(R)で表わ
され、θ＝ｆ(R)はＲ＝Ｆ(〓)の逆関数である。 上記サーボモータ１６には制御回路２８とレゾ
ルバ等の回転角検出器２９とが接続されており、
サーボモータ１６は制御回路２８にて制御される
ようになつている。そしてその回転角は回転角検
出器２９にて検出されて制御回路へフイードバツ
クされるようになつている。また回転駆動モータ
２３は上記制御回路２８よりの指令で制御され、
またこの回転駆動モータ２３の回転はボジシヨン
コーダ等の検出器３０にて検出されて上記制御回
路２８へフイードバツクするようになつている。
３１は回転駆動モータ制御装置である。 そして上記制御回路２８には、加工半径Ｒの計
算式Ｒ＝Ｆ(〓)の逆関数であるθ＝ｆ(R)の関数
信号が加工半径の計算式の各データｅ，γ，βの
入力により発生する関数発生装置が内装されてい
る。 しかして上記制御回路２８に所要のデータｅ，
γ，β及びＲをインプツトすると内側主軸７が必
要とする偏心角θ＝ｆ(R)が制御回路２８にて算
出される。得られた偏心角θに相当するパルスが
サーボモータ１６に送られてこのサーボモータ１
６が所定の回転数にわたつて回転し、加工半径Ｒ
は一定に変化される。このときサーボモータ１６
は一定速度で回転しないが、制御回路装置２８か
ら信号（Ｒ）を定速で発信し、最終的に加工半径
Ｒを得るのであるため、サーボモータの速度がど
うであろうと問題ではない。 上記加工半径Ｒが一定に変化する状態で回転駆
動モータ２３を駆動して主軸６を駆動することに
より送り速度が一定で面削りが行なわれる。また
上記作動と共に主軸６を軸方向に移動することに
より送り速度が一定のテーパ削りが行なわれる。 また上記したように加工半径Ｒが一定に制御さ
れることにより、回転駆動モータ２３の制御も制
御回路装置２８にて容易に行なうことができ、周
速一定の面削りを行なうことができる。 第５図は制御回路２８にてサーボモータ１６を
制御する際の状態を示すブロツク線図で、３２は
関数発生装置、３３は位置フイードバツクであ
る。なお関数発生装置３２は実際には制御回路２
８に含まれる。また図中「ｕ」とは半径指定の場
合はｕ＝Ｒ、直径指定の場合はｕ＝2Rである。 本考案は上記のようになり、工具径可変形主軸
装置において、外側主軸８に対して工具Ａと共に
偏心回転する内側主軸７を回転するサーボモータ
１６と、上記工具径可変形主軸装置の主軸装置６
の加工半径の変化特性〔Ｒ＝Ｆ(〓)〕と逆関数の
関係にある関数〔θ＝ｆ(R)〕の信号が発生さ
れ、この信号にて上記サーボモータ１６を制御す
る関数発生装置３２と、この関数発生装置３２に
信号を出力する制御回路２８とから工具径可変形
主軸装置における制御装置を構成したから、内側
主軸７の偏心位置に固着した工具による加工半径
Ｒを連続した一定速度で変化させることができ、
高精度のテーパ切削及び円弧削りを行なうことが
できると共に、送り速度一定の面削りを行なうこ
とができる。また加工半径Ｒを連続した一定速度
で変化させることができることにより、主軸装置
６全体を駆動する回転駆動モータ２３を所定の制
御することにより周速一定の面削りも行なうこと
ができる。
され、θ＝ｆ(R)はＲ＝Ｆ(〓)の逆関数である。 上記サーボモータ１６には制御回路２８とレゾ
ルバ等の回転角検出器２９とが接続されており、
サーボモータ１６は制御回路２８にて制御される
ようになつている。そしてその回転角は回転角検
出器２９にて検出されて制御回路へフイードバツ
クされるようになつている。また回転駆動モータ
２３は上記制御回路２８よりの指令で制御され、
またこの回転駆動モータ２３の回転はボジシヨン
コーダ等の検出器３０にて検出されて上記制御回
路２８へフイードバツクするようになつている。
３１は回転駆動モータ制御装置である。 そして上記制御回路２８には、加工半径Ｒの計
算式Ｒ＝Ｆ(〓)の逆関数であるθ＝ｆ(R)の関数
信号が加工半径の計算式の各データｅ，γ，βの
入力により発生する関数発生装置が内装されてい
る。 しかして上記制御回路２８に所要のデータｅ，
γ，β及びＲをインプツトすると内側主軸７が必
要とする偏心角θ＝ｆ(R)が制御回路２８にて算
出される。得られた偏心角θに相当するパルスが
サーボモータ１６に送られてこのサーボモータ１
６が所定の回転数にわたつて回転し、加工半径Ｒ
は一定に変化される。このときサーボモータ１６
は一定速度で回転しないが、制御回路装置２８か
ら信号（Ｒ）を定速で発信し、最終的に加工半径
Ｒを得るのであるため、サーボモータの速度がど
うであろうと問題ではない。 上記加工半径Ｒが一定に変化する状態で回転駆
動モータ２３を駆動して主軸６を駆動することに
より送り速度が一定で面削りが行なわれる。また
上記作動と共に主軸６を軸方向に移動することに
より送り速度が一定のテーパ削りが行なわれる。 また上記したように加工半径Ｒが一定に制御さ
れることにより、回転駆動モータ２３の制御も制
御回路装置２８にて容易に行なうことができ、周
速一定の面削りを行なうことができる。 第５図は制御回路２８にてサーボモータ１６を
制御する際の状態を示すブロツク線図で、３２は
関数発生装置、３３は位置フイードバツクであ
る。なお関数発生装置３２は実際には制御回路２
８に含まれる。また図中「ｕ」とは半径指定の場
合はｕ＝Ｒ、直径指定の場合はｕ＝2Rである。 本考案は上記のようになり、工具径可変形主軸
装置において、外側主軸８に対して工具Ａと共に
偏心回転する内側主軸７を回転するサーボモータ
１６と、上記工具径可変形主軸装置の主軸装置６
の加工半径の変化特性〔Ｒ＝Ｆ(〓)〕と逆関数の
関係にある関数〔θ＝ｆ(R)〕の信号が発生さ
れ、この信号にて上記サーボモータ１６を制御す
る関数発生装置３２と、この関数発生装置３２に
信号を出力する制御回路２８とから工具径可変形
主軸装置における制御装置を構成したから、内側
主軸７の偏心位置に固着した工具による加工半径
Ｒを連続した一定速度で変化させることができ、
高精度のテーパ切削及び円弧削りを行なうことが
できると共に、送り速度一定の面削りを行なうこ
とができる。また加工半径Ｒを連続した一定速度
で変化させることができることにより、主軸装置
６全体を駆動する回転駆動モータ２３を所定の制
御することにより周速一定の面削りも行なうこと
ができる。
第１図は工具径可変形主軸装置の全体を示す正
面図、第２図は主軸装置の構造及びその制御系を
示す断面説明図、第３図は工具の側面図、第４図
はその正面図、第５図はブロツク線図である。 ７は内側主軸、８は外側主軸、１６はサーボモ
ータ、２８は制御回路、３２は関数発生装置。
面図、第２図は主軸装置の構造及びその制御系を
示す断面説明図、第３図は工具の側面図、第４図
はその正面図、第５図はブロツク線図である。 ７は内側主軸、８は外側主軸、１６はサーボモ
ータ、２８は制御回路、３２は関数発生装置。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 回転自在に支承された外側主軸８と、この外側
主軸８の中心Ｏに対して偏心量ｅだけ偏心した位
置に回転自在に支承された内側主軸７と、この内
側主軸７の端部で、かつ内側主軸７の中心Ｅに対
して所定の偏心量だけ偏心した位置に設けた工具
取付穴９に係脱自在に装着され、さらに刃具２５
を固着した工具Ａとからなる工具径可変形主軸装
置において、外側主軸８に対して工具Ａと共に偏
心回転する内側主軸７を回転するサーボモータ１
６と、上記工具径可変形主軸装置の主軸装置６の
加工半径の変化特性〔Ｒ＝Ｆ(〓)〕と逆関数の関
係にある関数〔θ＝ｆ(R)〕の信号が発生され、
この信号にて上記サーボモータ１６を制御する関
数発生装置３２と、この関数発生装置３２に信号
を出力する制御回路２８とからなることを特徴と
する工具径可変形主軸装置における制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11706783U JPS6029010U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 工具径可変形主軸装置における制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11706783U JPS6029010U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 工具径可変形主軸装置における制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6029010U JPS6029010U (ja) | 1985-02-27 |
| JPS6236565Y2 true JPS6236565Y2 (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=30269624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11706783U Granted JPS6029010U (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 工具径可変形主軸装置における制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6029010U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010143227A1 (ja) * | 2009-06-10 | 2010-12-16 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置及び数値制御工作システム |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP11706783U patent/JPS6029010U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6029010U (ja) | 1985-02-27 |
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