WO1998025730A1

WO1998025730A1 - Indexing apparatus and method for controlling the indexing apparatus

Info

Publication number: WO1998025730A1
Application number: PCT/JP1996/003661
Authority: WO
Inventors: Kenji Sugimoto; Hiroshi Shinohara; Wolfgang Pfeifer
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 1999-06-13
Also published as: EP0890412A4; EP0890412B1; DE69627896D1; KR19990008429A; US5960676A; TW329399B; KR100265914B1; JP3030094B2; EP0890412A1; DE69627896T2

Description

明細書割出装置及びその制御方法技術分野

この発明は、工作機械等に使用される割出装置及びその制御方法に関し、特に、旋盤に使用されるタレット刃物台へ適用するのに好適な割出装置及びその制御方法に関する。背景技術

工作機械、特に旋盤は、加工作業の自動化，高速化を実現するとともに、多品種少量生産に対応するため、近年、タレッ卜刃物台を備えた N C旋盤の需要が増大してきている。

タレット刃物台は、基台（工具送り台）に設けられたタレットと呼ばれる通常 5〜 1 2個の割出位置を有する回転盤が割出回転する構成となっている。タレツ卜の外周又は端面には、工具装着部が形成されており、この工具装着部にそれぞれパイ卜，ドリル等の各種工具を装着し、加工内容に応じて適切な工具を選択して加工作業位置に割出回転するように構成されている。

さて、タレッ卜等の割出装置においては、選択された工具を所定の割出位置に割出回転させるとともに、割出位置に配置した工具を該位置に位置決め固定しておくために、係脱可能な一対の位置決め係止部材を備えている。

これら一対の位置決め係止部材は、基台とタレッ卜の相互間に設けられており、該位置決め係止部材を係脱することによってタレツ卜を割出回転自在としたり、また所定の割出位置に位置決め固定したりする。

N C旋盤のタレツ卜刃物台では、この位置決め係止部材として力一ビックカップリング等、傾斜した歯形を有するクラウン歯車を相互に嚙み合わせる形式のカップリングが一般に用いられている。この種の位置決め係止部材は、歯形の嚙み合いによる係止状態を保持するため、軸方向に大きな押圧力を付与する必要があった。この軸方向の押圧力が小さいと、タレツ卜に作用する負荷、例えば、タレツ卜に装着した工具に負荷される切削抵抗によって、傾斜した歯形の歯面に沿って一方の位置決め係止部材が浮き上がってしまうことが生じる。

そこで、従来は位置決め係止部材に対し、充分に大きな軸方向の押圧力を付与し、負荷によつて位置決め係止部材が浮き上がることがないようにしていた。

しかし、タレットに負荷が作用していない時（例えば、タレッ卜に装着した工具が切削作業を行なっていない時）や、同負荷が小さい時にも、位置決め係止部材に充分大きな軸方向の押圧力を付与するのは、エネルギの無駄である。しかも、このような大きな押圧力の付与は、位置決め係止部材の歯面間に大きな面圧を与えることによつて摩耗の原因となり、押圧力の駆動源が高温になり発熱による熱変形の原因ともなつていた。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、位置決め係止部材に付与する押圧力を、回転盤に作用する負荷に応じ適正に制御することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するためにこの発明は、基台と、基台に対して所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、基台と回転盤との間に設けられ、少なくとも一方が傾斜した歯形を有し、軸方向の相対移動により該歯形に対して係脱可能な一対の位置決め係止部材と、該一対の位置決め係止部材の少なくとも一方を軸方向に押圧して他方の位置決め係止部材に係合させる押圧手段とを備えた割出装置において、回転盤が負荷を受けたとき、歯形の傾斜に沿った滑りによリー対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、該位置ずれ検出手段の出力に基づき、押圧手段の押圧力を制御する押圧力制御手段とを備えた構成としてある。

またこの発明は、基台と、基台に対して所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、基台と回転盤との間に設けられ、少なくとも一方が傾斜した歯形を有し、軸方向の相対移動にょリ該歯形に対して係脱可能な一対の位置決め係止部材とを備えた割出装置の制御方法を提供する。

すなわち、この割出装置の制御方法は、一対の位置決め係止部材の少なくとも一方に押圧力を付与することによつて上記歯形に対する係合状態を保持するとともに、回転盤が負荷を受けたとき、一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれを検出し、該検出結果に基づいて一対の位置決め係止部材に対する押圧力を調整する。

一対の位置決め係止部材は、押圧手段による軸方向の押圧によつて歯形に係合し、回転盤を位置決め固定する。このように位置決め固定された回転盤に負荷がかかると、歯形の傾斜に沿った滑りにより位置決め係止部材間に位置ずれが生じる。

この位置決め係止部材間の位置ずれを位置ずれ検出手段で検出する。そして、該位置ずれ検出手段の出力に基づき、押圧力制御手段が押圧手段の出力（押圧力）を制御する。

例えば、初期設定において押圧手段の押圧力を弱く設定しておき、位置ずれ検出手段により検出された位置ずれの大きさに基づいて、適宜押圧手段の押圧力を大きくしていけば、回転盤が受ける負荷に応じた適正な押圧力に調整することができる。

またこの発明は、係合状態にある一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれの経時的な変化率を算出して、該位置ずれが増加傾向にあるときは押圧力を増加させ、該位置ずれが減少傾向にあるときは押圧力を減少させるようにしてもよい。

このように構成すれば、回転盤が受ける負荷が経時的に変化する場合にも、位置決め係止部材間に生じる位置ずれの経時的な変化率によって該負荷による位置ずれの変化を判別して、適正な押圧力に調整することができる。この割出装置の制御方法は、係合状態にある一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれに許容限界値を設け、この許容限界値を超えないように所定の範囲で一対の位置決め係止部材相互の押圧力を調整し、これら一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれが上記許容限界値を超えるか又は上記押圧力が所定の範囲の上限を超えたときには、回転盤にかかる回転方向の負荷を減少させるようにすることもできる。

このように構成すれば、回転盤に対して負荷が過大に作用して装置の破損を引き起こすおそれがあるような場合に、回転盤への負荷発生源そのものを制御して、該過大な負荷を取り除くことができ、装置の破損を未然に防止することができる。

図面の簡単な説明

第 1 図は、タレツ卜型 N C旋盤の外観構成を示す斜視図である。第 2図は、この発明の割出装置を適用したタレット刃物台を示す平面断面図である。

第 3図は、位置決め係止部材が係合し、一方、クラッチ片が離脱している状態を拡大して示す平面断面図である。

第 4図は、位置決め係止部材が離脱し、一方、クラッチ片が係合している状態を拡大して示す平面断面図である。

第 5図は、タレツ卜刃物台の制御系を示すブロック図である。第 6図は、第 5図に示した制御系における制御部のさらに詳細な構成を示すブロック図である。

第 7図は、第 5図に示した制御系によるタレッ卜刃物台の制御動作を示すフローチャートである .

第 8図は、タレツ卜刃物台における位置ずれによる押圧力の制御動作を示すフローチヤ一卜である。

第 9 A図は、位置決め係止部材の歯形形状を拡大して示す断面図である。

第 9 B図は、同じく嚙み合い状態にある位置決め係止部材の歯形形状を拡大して示す断面図である。第 1 0 A図及び第 1 0 B図は、位置決め係止部材の歯面に作用する力のべクトルを示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の割出装置をタレツ卜型 N C旋盤のタレツ卜刃物台に適用した場合の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

第 1 図は、タレツト型 N C旋盤の外観構成を示す斜視図である。同図に示すように、タレット型 N C旋盤は、主軸台 1 及びタレッ卜刃物台 2 を備えている。主軸台 1 にはワークを挾持するチャック 3 が装着してあり、このチャック 3に挾持したワークを、内蔵する主軸モータ（図示せず）によって回転させる機能を有している。

タレツ卜刃物台 2には、切削加工に必要な各種工具が装着でき、これらの工具を適宜選択して、主軸台 1 のチャック 3に挾持したヮ —クを切削加工するタレット 1 1 (図ではワークを挟んで 2個）が設けられている。切削加工は、タレット刃物台 2に設けられた工具送り台 4 を、主軸中心線（ Z軸）方向、及び主軸中心線と直交する X軸方向へ移動することによって行なわれる。

第 2図は、この発明の割出装置を適用したタレツ卜刃物台を示す平面断面図である。

タレッ卜刃物台 2は、工具送り台 4に設けられた基台 1 0及び基台 1 0に回転可能に設けられたタレッ卜（回転盤） 1 1 を備えている。工具送り台 4は、図示しない工具送り台駆動装置により、 Z軸, X軸の各方向へ駆動される。

タレット 1 1 の前端外周縁部には、複数の工具装着部 1 2が所定の割出角度毎に設けてある。この工具装着部 1 2は、工具ホルダ 1 5に取り付けたバイト等の切削工具 1 3や、別の工具ホルダ 1 6 に取り付けたドリル等の回転工具 1 4 を、工具ホルダ 1 5， 1 6 とともに装着可能となっている。

切削工具 1 3の工具ホルダ 1 5は、同ホルダ 1 5に形成した突部 1 5 a を、工具装着部 1 2に形成した装着孔 1 2 aに挿入して位置決めし、図示しないボル卜等の締結具によつて強固に固定される。

また、回転工具 1 4の工具ホルダ 1 6は、ホルダ本体 1 6 aの中心部を貫通して回転可能な工具回転軸 1 7 を有しており、この工具回転軸 1 7 の先端部に回転工具 1 4 を把持するための工具チヤック

1 8が設けてある。さらに、工具回転軸 1 7 の基端部には、工具回転歯車 1 9 が設けてある。

回転工具 1 4の工具ホルダ 1 6は、タレッ卜 1 1 の工具装着部 1

2に穿設した装着孔 1 2 aにホルダ本体 1 6 a を差し込み、図示しないボル卜等の締結具によつて強固に固定される。このとき、工具回転軸 1 7 の基端部に設けた工具回転歯車 1 9は、タレッ卜 1 1 を貫通して後方に突出する。

なお、これらタレット 1 1 における工具装着部 1 2及び工具の構成は、上述した構成の他にも、工作機械に適用されている周知のタレツト及び装着工具と同様に構成してもよい。

タレット 1 1 の小径に形成された基端部 1 1 aは、基台 1 0の中空部 1 0 a内に形成された滑り軸受部 2 0 を介して、回転中心 0を中心にして回転自在であるとともに、回転中心〇に沿つて直線移動自在に基台 1 0に装着されている。

また、基台 1 0の中空部 1 0 a内には、ボールねじ 2 1 が転がリ軸受 2 2 を介して上記回転中心 0と同軸上に設けてある。このボールねじ 2 1 の基端部には、動力伝達歯車 2 3が取リ付けてある。一方、基台 1 0上にはサ一ボモータからなるカップリングモータ 2 4が搭載してある。図示しないが、このカップリングモータ 2 4 の回転軸には、上記動力伝達歯車 2 3 と嚙み合う駆動歯車が取り付けてあり、該駆動歯車及び動力伝達歯車 2 3 を介して、カップリングモータ 2 4の回転駆動力をボールねじ 2 1 に伝え、ボールねじ 2 1 を回転駆動する。

ボールねじ 2 1 にはナツ卜 2 5が螺合しており、ナット 2 5はタレット 1 1 の基端部 1 1 aに固定してある。したがって、ボールねじ 2 1 の回転に伴いナツ卜 2 5が回転中心〇に沿つて直線移動し、タレツ卜 1 1 はナツ卜 2 5 と一体に回転中心〇に沿って直線移動する。すなわち、ボールねじ 2 1及びナツ卜 2 5によって、タレット 1 1 を直線移動させるねじ送り機構 2 6 を構成している。

本実施形態では、このねじ送リ機構 2 6 とカツプリングモータ 2 とで、後述する位置決め係止部材 2 7 を係脱するための押圧手段を構成している。

また、タレット 1 1 には、ニードル軸受 2 8 を介して回転中心 0 と同軸状に環状歯車 2 9が装着してある。この環状歯車 2 9の外周面には、工具回転軸 1 7 の工具回転歯車 1 9 と後述するインデックスモータ 3 2の駆動力を伝達する歯車の双方に嚙合する歯車が形成してあり、内周面がニードル軸受 2 8によって回転自在に支持されている。

ニードル軸受 2 8の内輪は、タレツ卜 1 1 の外周面に形成した凹部 3 0 として形成してあり、タレツト 1 1 に対して回転可能でかつ回転中心 0方向の移動が阻止されている。したがって、ニードル軸受 2 8は、タレッ卜 1 1 が回転中心〇に沿って直線移動したとき、タレツ卜 1 1 と一体に同方向へ移動する。

一方、環状歯車 2 9は、第 3図，第 4図に拡大して示すように、後端部に形成した円周方向の溝 2 9 a 、基台 1 0に形成した突条 1 0 bに係合しており、この溝 2 9 a と突条 1 0 b との係合によつて、一定位置に保持されている。

また、基台 1 0の中空部 1 0 a内は段差部 1 0 c を境に先端部側が大径となっており、一方、タレッ卜 1 1 も段差部 1 1 b を境に先端部側が大径となっている。そして、基台 1 0の段差部 1 0 c とタレット 1 1 の段差部 1 1 bの面には、それぞれ力一ビックカツプリングの基台側カップリング 2 7 a とタレツ卜側カップリング 2 7 b とからなる位置決め係止部材 2 7が設けてある。

これらのカップリング 2 7 a， 2 7 bは、周知のようにクラウン歯車状に形成した歯形が相互に嚙み合うことによって位置決めするものであって、第 9 A図，第 9 B図に示すように、それぞれ傾斜した歯形 2 7 cが同じ一定ピッチで形成してある。そして、タレッ卜 1 1 の直線移動に伴い、タレット 1 1 に固定したタレッ卜側カップリング 2 7 bが図示 a方向に移動して、これら対向する基台側カツプリング 2 7 aの歯形 2 7 c とタレツ卜側カップリング 2 7 bの歯形 2 7 cが相互に嚙み合い又は離脱する。

また、環状歯車 2 9の後端縁、及びタレツ卜 1 1 に設けた位置決め係止部材 2 7 のタレツ卜側カップリング 2 7 bの前面には、それぞれクラッチ部材 3 1 を構成するクラツチ片 3 1 a， 3 1 bが対向して形成してある。これらのクラッチ片 3 1 a， 3 l bには、それぞれ対向する面に前述したカップリング 2 7 a， 2 7 b と同様の傾斜した歯形が一定ピッチで形成してある。そして、タレッ卜 1 1 の回転中心〇に沿った直線移動によってこれらの歯形が嚙み合い又は離脱する。

このクラッチ片 3 1 a， 3 1 bの係脱と、前述したカップリング 2 7 a , 2 7 bの係脱は互いに逆の関係になっている。すなわち、基台 1 0に対してタレット 1 1 が第 2図の右方向に相対移動していくと、カップリング 2 7 a， 2 7 bは嚙み合い、クラッチ片 3 1 a， 3 1 bは離脱する。

第 3図は、位置決め係止部材 2 7のカップリング 2 7 a， 2 7 b が嚙み合つて、タレッ卜 1 1 の回転を阻止するとともに、クラッチ部材 3 1 のクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが離脱している状態を拡大して示している。

同図に示す状態では、タレッ卜 1 1 は、カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いによって回転が阻止されているので、割出回転することはできない。そして、基台 1 0に対してタレット 1 1 がボールねじ 2 1 の回転によって第 2図の左方向に相対移動していくと、力ップリング 2 7 a， 2 7 bは離脱し、次いでクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが互いに嚙み合う。

第 4図は、カップリング 2 7 a， 2 7 bが離脱して、クラッチ片 3 1 a， 3 1 bが互いに嚙み合った状態を拡大して示している。同図に示すように、環状歯車 2 9 には、タレット 1 1 の工具装着部 1 2に装着した回転工具用の工具ホルダ 1 6に設けられた工具回転歯車 1 9が嚙み合っている。

また、基台 1 0にはサーボモ一タからなるインデックスモータ 3

2が搭載してあり、歯車機構 3 3 を介してこのインデックスモータ

3 2の回転駆動力を環状歯車 2 9に伝え、該環状歯車 2 9 を回転させる構成を備えている。

したがって、インデックスモータ 3 2は、第 3図に示す状態では、歯車機構 3 3 を介して環状歯車 2 9 を回転し、この回転によってェ具ホルダ 1 6に設けられた工具回転軸 1 7 のみを回転し、回転工具

1 4 を回転駆動する。一方、インデックスモ一タ 3 2は、第 4図に示すように、カップリング 2 7 a， 2 7 bが離脱し、クラッチ片 3

1 a , 3 1 bが係合しているときには、環状歯車 2 9の回転がタレット 1 1 に固定されたカップリング 2 7 bに伝達され、タレッ卜 1

1 を割出回転する。

第 5図は、上述したタレッ卜刃物台 2の制御系を示すプロック図である。

同図に示すように、タレッ卜刃物台 2の制御系は、制御部（C P U ) 4 0， R 0 M / R A M 4 1 , データ記憶部 4 2，入力部 4 3，表示部 4 4 ，主軸ドライノ 4 5，カップリングモ一タドライノ 4 6，インデックスモータドライノ 4 7，工具送り台ドライノ 4 8，工具交換位置検出センサ 4 9，カップリングセンサ 5 0，クラッチセンサ 5 1 ，割出センサ 5 2，カップリングモータ 2 4の回転角度センサ 5 3 を含んでいる。

R O M / R A M 4 1 には、タレツ卜刃物台 2 を駆動するための制御プログラムがあらかじめ格納してある。制御部 4 0は、この制御プラグラムに基づいてタレツ卜刃物台 2の各部を制御する。入力部

4 3はキーボード等からなり、タレツ卜刃物台 2の各部を制御するために必要なデータ（工具の選択，加工する部品の形状寸法，主軸回転数，工具の送り速度等）は、この入力部 4 3から入力される。これらのデータは、対話方式として表示部 4 4に表示された表示図面に数値を記入することによって入力するようにすることができる。入力部 4 3から入力されたデータをはじめ、タレッ卜刃物台 2の駆動制御に必要な各種データは、データ記憶部 4 2に格納される。制御部 4 0は、 R O M / R A M 4 1 の制御プログラム、及びデータ記憶部 4 2に記憶してある工具の選択（タレットの割出回転）や加工データに基づいて所定の指令を出力する。

主軸ドライノく 4 5は、制御部 4 0の指令に基づき主軸モータを駆動して、主軸台 1 のチャック 3に挾持したワークを回転させる。このワークは、工具送り台 4の Z軸及び X軸方向への移動と、必要なときはインデックスモ一タ 3 2による回転工具 1 4の回転によって加工される。

工具送リ台ドライバ 4 8は、制御部 4 0からの指令に基づき Z軸及び X軸の送りモータを駆動して、タレツ卜刃物台 2の工具送り台 4 を Z軸， X軸の各方向へ駆動させる。

カップリングモータドライノ 4 6 は、制御部 4 0からの指令に基づきカップリングモータ 2 4 を駆動して、タレット 1 1 を位置決め固定するためのカップリング 2 7 a， 2 7 b を係脱するとともに、クラッチ片 3 1 a , 3 1 bの係脱を実行する。

インデックスモータドライバ 4 7 は、制御部 4 0からの指令に基づきインデックスモータ 3 2 を駆動して、タレット 1 1 の割出回転又は回転工具 1 4の回転駆動を実行する。ここで、回転工具 1 4の回転駆動は、ワークの加工に際して行なわれ、一方、タレット 1 1 の割出回転は、ワークの加工前後における工具の選択時に行なわれる。

工具交換位置検出センサ 4 9 は、タレツ卜刃物台 2が工具交換可能な位置（すなわち、タレッ卜 1 1 が割出回転可能な工具送り台 4 の所定の後退位置 =工具原点）にあるか否かを、工具送り台 4の現在位置の座標から検出する。カップリングセンサ 5 0は、カップリング 2 7 a， 2 7 bの係脱を監視し、同カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いが完了したとき、カップリングモ一タ 2 4の回転トルクが増大することを検出し、カツプリング完了信号を制御部 4 0へと出力する。クラッチセンサ 5 1 は、クラッチ片 3 1 a， 3 l bの係脱を監視し、同片 3 1 a， 3 1 bが嚙み合ったとき、同様にしてクラッチ完了信号を制御部 4 0へと出力する。また、割出センサ 5 2は、タレット 1 1 の割出回転の回転角度を監視し、指令された角度位置まで割出回転動作が完了したとき、制御部 4 0へ割出完了信号を出力する。

また、カップリングモータ 2 4の回転角度センサ 5 3は、タレツ卜 1 1 が回転方向に負荷を受けたとき、カップリング 2 7 a， 2 7 b間に生ずる位置ずれを検出する位置ずれ検出手段としての機能を有している。

上述したように、これらのセンサ 4 9〜 5 3は、この実施形態ではサーボモータの回転位置又は回転トルクの変動を検出することによって行なうように構成されているので、特別のセンサは設けられていない。

ここで、カップリング 2 7 a， 2 7 bの歯形 2 7 c， 2 7 c間に作用する力の関係を、第 1 O A図，第 1 0 B図を参照して説明する。すなわち、第 9 B図に示すように互いに嚙み合っているカップリング 2 7 a， 2 7 bの歯形 2 7 c， 2 7 cに対し、周方向の負荷 Fが作用したとき、その歯形 2 7 c， 2 7 c間には第 1 0 A図又は第 1 0 B図に示すような荷重が作用することになる。

また、カップリング 2 7 a， 2 7 bの互いに嚙み合っている歯形 2 7 c， 2 7 c間には、周方向の負荷 Fとともに、カップリングモータ 2 4及びねじ送り機構 2 6 によって構成される押圧手段から受ける回転中心〇方向の押圧力 P、及び歯形 2 7 c， 2 7 c間の摩擦力 Wが作用している。

そして、第 1 0 A図に示すように周方向の負荷 Fが小さく、同負荷 Fの歯形 2 7 c方向の分力 F a と摩擦力 Wの和が、押圧力 Pの歯形 2 7 c方向の分力 P aよりも小さくなるときは、該分力 P aによつて一方のカップリング 2 7 b力歯形 2 7 cに沿って他方のカツプリング 2 7 a側に沈み込もうとし、カップリング 2 7 a， 2 7 b 間の強固な嚙み合い状態が形成される。

逆に、第 1 0 B図に示すように周方向の負荷 Fが大きく、負荷 F の歯形 2 7 c方向の分力 F a力押圧力 Pの歯形 2 7 c方向の分力 P a と摩擦力 Wの和よりも大きくなるときは、該負荷 Fの分力 F a によって一方のカップリング 2 7 bが、歯形 2 7 cに沿って浮き上がり、ねじ送リ機構 2 6 を介してカツプリングモータ 2 4 を逆転させ、カップリング 2 7 bの周方向の位置ずれとともに、回転中心◦ 方向の位置ずれが生じる。

この実施形態では、このねじ送り機構 2 6 を介してカップリングモ一タ 2 4 を逆転させることによって生じる回転角度の偏差 Θ を、回転角度センサ 5 3で検出することによって、当該カップリング 2 7 bに生じる位置ずれを検出するようにしている。

すなわち、タレット 1 1 に設けた可動側のカップリング 2 7 bが周方向の大きな負荷を受け、カップリング 2 7 a， 2 7 bの歯形に滑リが生じると、タレッ卜 1 1 とともにナット 2 5が回転中心 0方向に移動するため、ナツ卜 2 5に螺合するボールねじ 2 1 が回転する。この回転は動力伝達歯車 2 3 を介してカップリングモータ 2 4 に伝えられるので、同モータ 2 4に回転角度の偏差 Θが生じる。この回転角度の偏差 Θ を、回転角度センサ 5 3で検出する。

なお、カップリング 2 7 a， 2 7 bに形成する歯形の圧力角は、通常 2 0 ° 程度とされているが、これに限定されるものではなく、本発明においてカップリング 2 7 a， 2 7 bに要求される機能を考慮して適宜調整することができる。例えば、同圧力角を 2 0 ° より大きなものとすることもできる。この場合には、第 1 0 B図に示す負荷 Fの分力 F aがさらに大きくなるため、位置ずれが生じやすくなる。

また、カップリング 2 7 a， 2 7 bのうち一方は、第 1 0 B図に想像線 1 0 0で示すようにピン又はローラで構成しても歯形の場合と同様に動作する。特にローラで構成した場合には、摩擦力 W が減少して回転角度センサ 5 3による検出精度が向上する。

第 6図は、第 5図に示した制御系における制御部 4 0のさらに詳細な構成を示すブロック図である。

同図に示すように、制御部 4 0は、制御系の各部に指令を送る中央制御部 4 O Aの他、比較部 4 0 B , 負荷制御部 4 0 C , 押圧力制御部 4 0 Dを含んでいる。

この実施形態では、第 5図に示したデータ記憶部 4 2に、カップリング 2 7 a， 2 7 b間に生じる位置ずれに関する適正値及び許容限界値、具体的には当該位置ずれを力ップリングモータ 2 4の回転角度 Θに換算して、該回転角度 Θの適正値 θ ο 及び許容限界値 θ πι a xをあらかじめ格納してある。

制御部 4 0内の比較部 4 0 Bは、この適正値 θ ο 及び許容限界値 0 m a xと回転角度センサ 5 3で検出した回転角度 Θ (位置ずれ量）とを比較する機能を有している。負荷制御部 4 0 Cは、比較部 4 0 Bによる比較結果に基づいて、回転角度 Θ と適正値 θ ο との差を求め、この差に応じて一対の位置決め係止部材 2 7 に対する押圧力を増減する制御指令を中央制御部 4 0 Αを介して押圧力制御部 4 0 D に出力し、或いは回転角度 Θが許容限界値 Θ m a Xを超えたか否かを判別し、超えた場合には中央制御部 4 0 Aに過負荷信号を出力し、これに基づき中央制御部 4 0 Aが工具送り台ドライバ 4 8に負荷減少指令を出力する。

この負荷減少指令によつて負荷発生源である切削工具 1 3の送り速度を遅くし、又は切込み深さを浅くして切削負荷を減少させてタレット 1 1 に作用する回転方向の負荷を減少させる。或いは許容限界値 e m a Xカ^ これを越えると危険となる値に設定されているときには、直ちに切削工具 1 3 をワークから離間させてタレット 1 1 に作用する回転方向の負荷を取り除くようにしてもよい。

押圧力制御部 4 0 Dは、負荷制御部 4 0 Cからの押圧力を増減する制御指令に応じてカップリングモータ 2 4の出力トルクを増減する指令を中央制御部 4 0 A，カップリングモータドライバ 4 6 を介してカップリングモータ 2 4に出力し、或いは回転角度センサ 5 3 で検出した回転角度からカップリング 2 7 a， 2 7 b間に生じる位置ずれ（すなわち、カップリングモータの回転角度 Θ ) に関する経時的な変化率 d Θ を算出し、該変化率 d Θから位置ずれが増加傾向にあるか減少傾向にあるかを判別し、それぞれの傾向に応じた制御指令を、中央制御部 4 0 A、カップリングモ一タドライノ 4 6 を介してカツプリングモータ 2 4 に出力する。

なお、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I については、その許容最大値 I m a x (カップリングモータ 2 4の最大出力）と許容最小値 I m i n (同最小出力）とをあらかじめデータ記憶部 4 2に記憶しておき、この許容範囲内でカップリングモータ 2 4 を制御する。第 7図は、上述した構成の制御系によって、タレット刃物台 2 (割出装置）のタレツ卜 1 1 (回転盤）の割出回転、位置決め固定、及び回転工具 1 4の回転駆動を実行するための制御動作を示すフ口一チャートである。なお、この制御動作は、生として制御部 4 0カヽらの指令によって実行される。したがって、以下の制御動作は、制御部 4 0からの指令を主体として説明していく。

上述したタレツ卜刃物台 2において、インデックスモータ 3 2は、タレッ卜 1 1 の割出回転と、回転工具 1 4の回転駆動を実行するための駆動源となっている。これら駆動対象に応じて、インデックスモータ 3 2の回転速度や回転方向が異なるため、インデックスモータ 3 2の制御については、タレツ卜 1 1 を割出回転するときのモード（T / I モード）と、回転工具 1 4 を回転駆動するときのモード ( T Z Sモード）とに分け、それぞれのモードに対応した制御プログラムが R 0 M / R A M 4 1 に格納してある。

まず、切削加工が終了して次の工具を選択するためにタレット 1 1 の割出回転を実行する際は、切削加工の完了を確認してタレツト 1 1 の割出回転の工程をスタートし、インデックスモ一タ 3 2の制御プログラムを T / I モードに切り替え（ S I ) 、続いて工具交換位置検出センサ 4 9からの検出信号により、現在、タレット刃物台 2が工具原点（タレツ卜刃物台 2が回転して工具交換可能な位置）にあるか否かを確認する（ S 2 ) 。工具原点にない場合には、工具送り台ドライバ 4 8に工具原点への移動指令信号を出力し（ S 3 ) . 工具原点までタレツ卜刃物台 2の工具送り台 4 を移動させる。

タレツ卜刃物台 2が工具原点にあることを確認した後、カツプリングモータドライバ 4 6に駆動指令を発し、カップリングモータ 2 4 を正方向に回転駆動する（ S 4 ) 。この実施形態では、ねじ送り機構 2 6のナツ卜 2 5 を前方（第 2図の左方向）へ移動させるカツプリングモータ 2 4の回転方向を「正方向」とする。

カツプリングモータ 2 4 を正方向に回転させると、第 2図に示した動力伝達歯車 2 3 を介して、ねじ送り機構 2 6のボールねじ 2 1 に同モータ 2 4の回転駆動力が伝えられ、ボールねじ 2 1 が回転する。このボールねじ 2 1 の回転に伴い、ナツ卜 2 5が回転中心〇に沿って前方（左方）へ直線移動する。

ナット 2 5にはタレツ卜 1 1 が固定されているため、ナット 2 5 と一体にタレッ卜 1 1 も前方へ直線移動する。その結果、基台 1 0 とタレット 1 1 の間に設けてある位置決め係止部材 2 7のカツプリング 2 7 a , 2 7 bが相互に離脱し、タレッ卜 1 1 が回転自在となる。

このとき、ボールねじ 2 1 とナツト 2 5によるねじ送り機構 2 6 との摩擦力は、タレット 1 1 の基端部 1 1 a と基台 1 0の滑リ軸受部 2 0 との間の摩擦力に比べて十分に小さいので、タレット 1 1 は回転することなく前方に直線移動する。

さらにカップリングモータ 2 4の正方向への回転を続けると、第 4 図に示したようにクラッチ部材 3 1 のクラッチ片 3 1 a， 3 1 b が相互に嚙み合う。このようにして、クラッチ片 3 1 a， 3 l bの嚙み合いが完了すると、カップリングモータ 2 4の回転トルクが急激に増加してクラッチセンサ 5 1 からクラッチ完了信号が出力される（ S 5 ) 。

制御部 4 0にはタイマ機能が備わつており、. カップリングモ一タドライバ 4 6 に駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 6 ) 、所定時間が経過してもクラッチ完了信号が入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレツ卜刃物台 2の動作を停止させアラームを表示する（ S 7 ) 。

一方、所定時間内にクラッチ完了信号が入力したときは、カップリングモータ 2 4の回転を停止して、続いてィンデックスモータドライバ 4 7 に駆動指令を発し（ S 8 ) 、インデックスモータ 3 2 を、現在の工具取付位置と次に選択された工具取付位置とで定まる回転方向と回転角度だけ回転させる。インデックスモータ 3 2の回転駆動力は、歯車機構 3 3，環状歯車 2 9，及びクラッチ片 3 1 a， 3 1 b を介してタレッ卜 1 1 に伝えられる。この回転駆動力によってタレッ卜 1 1 が次に選択された工具取付位置まで割出回転する。さて、インデックスモータ 3 2の回転駆動力によりタレツ卜 1 1 が割出回転すると、タレッ卜 1 1 に固定してあるねじ送り機構 2 6 のナツ卜 2 5 も一体に回転する。そして、ナツ卜 2 5 とボ一ルねじ 2 1 との間に相対的な回転が生じると、このナツ卜 2 5の相対回転によりボールねじ 2 1 が回転中心〇に沿つて相対的に直線移動することになる。しかし、ボールねじ 2 1 は、転がり軸受 2 2によって回転中心 0方向の移動が阻止されている。その結果、ナツ卜 2 5が移動しタレツ卜 1 1 が回転中心 0方向に移動することになる。

そして、このねじ送り機構 2 6によってタレッ卜 1 1 が右方向に移動するときには、カップリング 2 7 bが回転しながらカップリング 2 7 a と干渉し、インデックスモータ 3 2が回転不能となり、タレツ卜 1 1 が左方向に移動するときは、嚙み合っているクラツチ片 3 1 aがクラッチ片 3 1 bに強く押し付けられて、インデックスモ —タ 3 2が回転不能となる。

そこで、この実施形態では、タレット 1 1 を割出回転させるためのインデックスモータ 3 2の回転に同期して、ねじ送り機構 2 6のボールねじ 2 1 とナツト 2 5が相対的に回転しないようにカツプリングモータ 2 4 を所定の回転数比で所定回転の方向に回転させるようにしている。

このインデックスモータ 3 2 とカップリングモータ 2 4 との回転数比と回転方向は、インデックスモータ 3 2から環状歯車 2 9 (タレット 1 1 ) までの歯車の輪列比と回転方向及びカップリングモータ 2 4からボールねじ 2 1 までの輪列比と回転方向によって定まるものであり、このような制御プログラムを R 0 Mノ R A M 4 1 に記憶しておけばよい。

このようにして、タレッ卜 1 1 の割出回転が完了すると、インデックスモータ 3 2の回転位置を検出して割出センサ 5 2から割出完了信号が出力される（ S 9 ) 。

制御部 4 0は、ィンデックスモータドライバ 4 7 に駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 1 0 ) 、所定時間が経過しても割出完了信号を入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレツト刃物台 2の動作を停止してアラームを表示する（ S 7 ) 。

一方、所定時間内に割出完了信号が入力したときは、インデックスモータ 3 2の回転を停止して、カップリングモータドライノ 4 6 に駆動指令を発し、カツプリングモータ 2 4 を逆方向に回転させる ( S 1 1 ) 。

カップリングモータ 2 4 を逆方向に回転させると、第 2図に示した動力伝達歯車 2 3 を介して、ねじ送り機構 2 6のボールねじ 2 1 に同モータ 2 4の回転駆動力が伝えられ、ボールねじ 2 1 が逆回転する。このボールねじ 2 1 の逆回転に伴い、ナット 2 5及びタレッ卜 1 1 が回転中心 0に沿って後方（第 2図の右方向）へ直線移動する。その結果、クラッチ片 3 1 a， 3 1 bが相互に離脱する。

さらにカップリングモータ 2 4の逆方向への回転を続けると、第 3図に示したようにカップリング 2 7 a， 2 7 bが相互に嚙み合う。このようにして、カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いが完了すると、インデックスモータ 3 2の回転トルクが急激に増加してカツプリングセンサ 5 0からカップリング完了信号が出力される（ S 1 2 ) 。

制御部 4 0は、カップリングモータドライバ 4 6 に逆回転の駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 1 3 ) 、所定時間が経過してもカップリング完了信号が入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレツ卜刃物台 2の動作を停止させてアラームを表示する

( S 7 ) 。

一方、所定時間内にカップリング完了信号が入力したときは、次の工具の選択が終了したので、続いてインデックスモータ 3 2の制御モードを、回転工具 1 4の回転駆動モード（ T Z Sモード）に切リ替えるとともに（ S 1 4 ) 、カップリングモータ 2 4の出力トルクを低下させる（ S 1 5 ) 。このカップリングモータ 2 4の出力卜ルクは、ねじ送り機構 2 6 を介して、カップリング 2 7 a， 2 7 b の相互間に作用し、同カップリング 2 7 a， 2 7 b間が嚙み合った状態を保つに充分な程度のトルク（保持トルク）にまで減少させる。本実施形態では、カップリング 2 7 a， 2 7 bがカービックカップリングであり、タレット 1 1 の直線移動をねじ送り機構 2 6で行なつているので、保持トルクは充分に小さなトルクとすることができる。

以上により、工具交換のための一連の動作が終了し、その後、切削加工が実行される。

次に、第 8図を参照して、切削工具 1 3によるワーク切削時におけるタレット刃物台（割出装置） 2の制御動作について説明する。第 8図は、タレツ卜刃物台 2の制御動作を示すフローチャー卜である。

まず、第 5図に示した制御部 4 0から主軸ドライバ 4 5に駆動指令を発して主軸台 1 に内蔵された主軸モータ（図示せず）を回転駆動するとともに、工具送り台ドライバ 4 8 に駆動指令を発して基台 1 0 を駆動し、切削工具 1 3によるワークの切削を開始する（ S 2

0 ) 。第 2図に示すように切削工具 1 3がワークに当接して切削が実行されると、切込み深さや切削工具 1 3の送り速度等、種々の切削条件に応じて、切削工具 1 3及び同工具を保持するタレッ卜 1 1 に回転方向の負荷が作用する。この回転方向の負荷は、タレッ卜 1 1 に取り付けたカップリング 2 7 bに伝わり、相互に嚙み合っている力ップリング 2 7 a， 2 7 b間に周方向の負荷 Fとして作用する（第 9 B図参照）。

この周方向の負荷 Fによって、タレット 1 1 に取り付けたカップリング 2 7 bが、歯面 2 7 cに沿って浮き上がろうとする。その結果、カップリング 2 7 b とともにタレット 1 1 に位置ずれが生じる。この実施形態では、上述したとおり回転中心 0方向の位置ずれに着目して制御を実行する。

すなわち、タレット 1 1 が回転中心〇方向にずれを生じると、ねじ送り機構 2 6及び動力伝達歯車 2 3 を介してカップリングモータ 2 4 を回転させる。この回転角度 Θ を第 5図に示した回転角度センサ 5 3で検出し（ S 2 1 ) 、その検出信号を制御部 4 0に送出する。続いて、制御部 4 0内の比較部 4 0 B (第 6 図参照）が、回転角度センサ 5 3で検出した回転角度 Θ を、データ記憶部 4 2にあらかじめ記憶してある許容限界値 Θ m a Xと比較し（ S 2 2 ) 、その比較結果に基づいて、回転角度 Θが許容限界値 Θ m a Xを超えているか否かを負荷制御部 4 0 Cで判別する（ S 2 3 ) 。

そして、回転角度 Θが許容限界値 Θ m a Xを超えている場合は、押圧力制御部 4 0 Dから中央制御部 4 O Aを介して工具送り台ドラィバ 4 8 に、送リ速度を遅くし、或いは切込み深さを浅くする指令が出力され、負荷発生源である切削工具 1 3による切削量を減少させて、タレット 1 1 に作用する負荷を減少させる（ S 2 4 ) 。

一方、回転角度 Θが許容限界値 Θ m a Xを超えていない場合は、回転角度センサ 5 3で検出した検出信号から制御部 4 0内にある押圧力制御部 4 0 Dで回転角度 Θの経時的な変化率 d Θ を算出し（ S 2 5 ) 、この変化率 d Θから回転角度 Θ、すなわちタレッ卜 1 1 の位置ずれが増加傾向にあるか減少傾向にあるかを判別する。

例えば、変化率 d Θ = 0の場合は（ S 2 6 ) 、回転角度 Θに経時的な変化がなく、そのときは再び第 8図に示した S 3 2のステップに帰還して切削作業が終了するまで制御動作を続行する。

一方、変化率 d Θ > 0の場合は（ S 2 7 ) 、回転角度 Θが増加傾向にあると判断し、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I が許容最大値 I m a Xを超えないことを条件に（ S 2 8 ) 、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I を増加させて、カップリングモータ 2 4の逆回転方向（カップリング 2 7 a , 2 7 b を締め付ける方向）のトルクを上げる（ S 2 9 ) 。これによりカップリング 2 7 a， 2 7 bの相互間に作用する押圧力が大きくなり、位置ずれの増加傾向が解消される。その後、再び第 8図に示した S 3 2のステップに帰還して切削作業が終了するまで制御動作を続行する。

回転角度 Θが増加傾向にある場合の制御において、カツプリングモータ 2 4の駆動電流 I が許容最大値 I m a xを超えてしまうような場合は（ S 2 8 ) 、押圧力制御部 4 0 Dから中央制御部 4 0 Aを介して工具送り台ドライバ 4 8に、送り速度を遅くし、或いは切込み深さを浅くする指令が出力され、負荷発生源である切削工具 1 3 による切削量を減少させて、タレット 1 1 に作用する負荷を減少させる（ S 2 4 ) 。その後、再び第 8図に示した S 3 2のステップに帰還して切削作業が終了するまで制御動作を続行する。

また、変化率 d 0 < Oの場合は（ S 2 7 ) 、回転角度 Θが減少傾向にあると判断し、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I が許容最小値 I m i nより低くならない範囲で（ S 3 0 ) 、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I を減少させて、カップリングモータ 2 4の逆回転方向（カップリング 2 7 a， 2 7 b を締め付ける方向）のトルクを下げる（ S 3 1 ) 。これによりカップリング 2 7 a， 2 7 bの相互間に作用する押圧力が大きくなり、位置ずれの増加傾向が解消される。その後、再び第 8図に示した S 3 2のステップに帰還して切削作業が終了するまで制御動作を続行する。回転角度 Θが減少傾向にある場合の制御において、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I が許容最小値 I m i nより小さくなつてしまうような場合は（ S 3 0 ) 、カップリングモ一タ 2 4の駆動電流 I を調整することなく、再び第 8図に示した S 3 2のステップに帰還して切削作業が終了するまで制御動作を続行する。

なお、上述した実施形態では、カップリング 2 7 a， 2 7 b を軸方向に押圧して嚙合させる押圧手段を、ねじ送り機構 2 6及びカツプリングモータ 2 4によって構成した力、この押圧手段は油圧シリンダゃエアシリンダ等のァクチユエータにより構成することもできる。

また、上述した実施形態では、回転角度 Θ が許容限界値 Θ m a X を超えている場合や、カップリングモータ 2 4の駆動電流 I が許容最大値 I m a xを超えてしまうような場合に、切削工具 1 3による切削量を減少させて、タレット 1 1 に作用する負荷を減少させるようにしたが、これらの場合に装置の損傷等、安全性を損なうおそれのあるときは、切削工具 1 3 をワークから離間させて、タレッ卜 1 1 に作用する負荷を取り除くようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では許容限界値 Θ m a Xに着目し、回転角度 Θがこれを超えている場合に、タレッ卜 1 1 に作用する負荷を減少させるようにした力^ 適正値 θ ο に着目して、回転角度 Θがこれを超える場合に、タレット 1 1 に作用する負荷を減少させてもよい。

上述した実施形態の割出装置及びその制御方法によれば、位置決め係止部材 2 7 に付与する押圧力を、タレッ卜 1 1 に作用する負荷に応じ適正に制御することにより、位置決め係止部材 2 7の摩耗を減少させるとともに、位置決め係止部材 2 7 に押圧力を付与するための駆動源の発熱を抑制することができる。

また、上述した実施形態のように本発明をタレツ卜刃物台に適用した場合には、工程によって切削負荷が変わり、タレッ卜 1 1 に加わる負荷も変化するが、このような場合にも位置決め係止部材 2 7 に付与する押圧力を常に適正なものとすることができる。

さらに、タレッ卜刃物台の場合、切削工具 1 3の切込み量を減少し、或いは切削工具 1 3の送り速さを遅くすることで、切削作業を停止することなく位置決め係止部材 2 7間に生じる位置ずれが許容限界値を超えないようにすることができ、可動率の向上が図れる。一般には、切削工具 1 3の送り速さを遅くする方が、加工プログラムで指定した切削工具の移動経路を変更しなくて済むため、制御が簡易となり好ましい。ただし、ねじ切りや複数の加工を同時に処理する場合等においては、切削工具 1 3の切込み量を減少することが望ましいこともある。産業上の利用可能性

この発明は、旋盤に使用されるタレツ卜刃物台等の割出装置に適用することにより、特に、同装置の回転盤を固定又は回転自在とする位置決め係止部材に付与する押圧力を、回転盤に作用する回転方向の負荷に応じ適正に制御することを可能とする。

Claims

請求の範囲

1 . 基台と、該基台に対して所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、前記基台と回転盤との間に設けられ、少なくとも一方が傾斜した歯形を有し、軸方向の相対移動により該歯形に対して係脱可能な一対の位置決め係止部材と、該一対の位置決め係止部材の少なくとも一方を軸方向に押圧して他方の位置決め係止部材に係合させる押圧手段とを備えた割出装置において、

前記回転盤が負荷を受けたとき、前記歯形の傾斜に沿った滑りにより前記一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、

該位置ずれ検出手段の出力に基づき、前記押圧手段の押圧力を制御する押圧力制御手段とを備えたことを特徴とする割出装置。

2 . 基台と、該基台に対して所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、前記基台と回転盤との間に設けられ、少なくとも一方が傾斜した歯形を有し、軸方向の相対移動により該歯形に対して係脱可能な一対の位置決め係止部材とを備えた割出装置において、前記一対の位置決め係止部材の少なくとも一方に押圧力を付与することによって前記歯形の係合状態を保持するとともに、

前記回転盤が負荷を受けたとき、前記一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれを検出し、該検出結果に基づいて前記一対の位置決め係止部材に対する押圧力を調整することを特徴とする割出装置の制御方法。

3 . 請求の範囲第 2項の割出装置の制御方法において、

嚙み合い状態にある前記一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれの経時的な変化率を算出して、該位置ずれが増加傾向にあるときは前記押圧力を増加させ、該位置ずれが減少傾向にあるときは前記押圧力を減少させることを特徴とする割出装置の制御方法。

4 . 請求の範囲第 2項の割出装置の制御方法において、嚙み合い状態にある前記一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれに許容限界値を設け、この許容限界値を超えないように所定の範囲で前記一対の位置決め係止部材相互の押圧力を調整し、前記一対の位置決め係止部材間に生じる位置ずれが前記許容限界値を超えるか又は前記押圧力が所定の範囲の上限を超えたときは、前記回転盤にかかる負荷を減少させるようにすることを特徴とする割出装置の制御方法。