JP2566543B2

JP2566543B2 - Ｃ軸駆動機構

Info

Publication number: JP2566543B2
Application number: JP62020266A
Authority: JP
Inventors: 相太岩崎; 一金國井; 昭二桃井
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JPS63191549A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）．産業上の利用分野本発明は、主軸の回転を制御しつつミーリング等の加
工を行なう、いわゆるＣ軸制御を行なう施盤等の工作機
械に適用するのに好適なＣ軸駆動機構に関する。

（ｂ）．従来の技術一般的に、この主の施盤においてＣ軸駆動モータと主
軸を接続する機構として、何種類かの特殊な歯車機構が
実用に供されている。

（ｃ）．発明が解決しようとする問題点しかし、系としての剛性が高い歯車機構は、主軸のＣ
軸方向の位置決め誤差が大きく、またＣ軸方向の位置決
め精度の良い歯車機構は、系としての剛性が低い。この
ため、剛性が高く、しかも精度良くＣ軸制御を行うこと
の出来る歯車機構の開発が急がれている。

本発明は上記事情に鑑み、Ｃ軸制御を行なう施盤にお
いて、系としての剛性を高め、しかも位置決め精度良く
Ｃ軸制御を行なうことが出来るＣ軸駆動機構を提供する
ことを目的とする。

（ｄ）．問題点を解決するための手段即ち、本発明は、回転駆動自在に設けられた主軸
（２）を有し、前記主軸（２）に、ウォームホイール
（10）を装着し、更に、ウォーム支持手段（12）を、待
機位置（X1）と係合位置（X2）との間で所定の回動中心
を中心にして揺動自在に設け、前記ウォーム支持手段
（12）に、前記ウォームホイール（10）と噛合し得るウ
ォーム（13a）を回転自在に設け、前記ウォーム（13a）
に、常時噛合状態にある歯車列（15、17）を介して、Ｃ
軸駆動手段（16）をその駆動軸（16a）の軸心を前記回
動中心に一致させた形で接続し、更に、前記ウォーム支
持手段（12）に、揺動駆動手段（20）を接続して構成さ
れる。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素
を示す、便宜上なものであり、従って、本記述は図面上
の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「（ｅ）．作用」の欄についても同様である。

（ｅ）．作用上記した構成により、本発明は、揺動駆動手段（20）
を駆動することにより、ウォーム支持手段（12）が、待
機位置（X1）から所定の回動中心を中心にして揺動して
係合位置（X2）に位置決めされ、Ｃ軸駆動手段（16）
が、前記回動中心に一致した形で設けられている駆動軸
（16a）、歯車列（15、17）、ウォーム（13a）、ウォー
ムホイール（10）を介して主軸２と接続されるように作
用する。

（ｆ）．実施例以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるＣ軸駆動機構の一実施例が適用
された施盤の主軸部分を示す概略図、第２図はＣ軸駆動機構を示す図、第３図はＣ軸駆動機構の動作態様を示す図である。

施盤１は、第１図に示すように、矢印Ａ、Ｂ方向、即
ちＣ軸方向に回転自在に設けられた主軸２を有してお
り、主軸２の図中中央部には歯車３が装着されている。
歯車３には、軸５に固着された歯車5aが噛合しており、
軸５には、主軸駆動モータ６が接続している。なお、主
軸駆動モータ６には、駆動モータ制御部７が接続してい
る。更に、主軸２の第１図左方には、本発明によるＣ軸
駆動機構９が、当該主軸２と結合及び結合解除自在な形
で設けられており、Ｃ軸駆動機構９は、ウォームホイー
ル10及びウォーム揺動装置11等を有している。

ウォームホイール10は、主軸２の第１図左端部に装着
されており、ウォームホイール10の図中下方には、ウォ
ーム揺動装置11が、第２図に示す支持軸19、19を中心と
して矢印Ｃ、Ｄ方向に揺動自在な形で設けられている。
ウォーム揺動装置11は、フレーム12を有しており、フレ
ーム12には、ウォーム軸13が、第２図矢印Ｅ、Ｆ方向に
回転自在な形で支持されている。ウォーム13軸には、ウ
ォームホイール10と噛合し得るウォーム13aが形成され
ており、またウォーム軸13の図中下端には、歯車15が装
着されている。

歯車15の図中左方には、Ｃ軸駆動モータ16が設けられ
ており、Ｃ軸駆動モータ16には駆動軸16aが、矢印Ｃ、
Ｄ方向に回転自在かつ、その軸心が支持軸19の軸心上に
位置する形で支持されている。駆動軸16aには、歯車17
が装着されており、歯車17は、歯車15と常時噛合状態に
ある。なお、ウォーム軸13には、ウォーム軸13の回転角
度検出用のトランスデューサ（図示せず）が、モータ制
御回路25に接続された形で設けられている。更に、フレ
ーム12の右側のコーナ部12aには、第１図に示すよう
に、駆動シリンダ20に矢印Ｃ、Ｈ方向に突出後退自在な
形で設けられたロッド20aが、連結部材20bを介して枢着
されており、駆動シリンダ20を駆動してロッド20aを
Ｇ、Ｈ方向に突出後退させることにより、フレーム12は
支持軸19を介してＣ、Ｄ方向に揺動される。

また、主軸２の第１図左端部には、エンコーダ21が装
着されており、エンコーダ21は、図示しない磁気的、光
学的なマークが多数設けられた円板21aと円板21aの図中
上方に設けられたセンサ21bから構成されている。ま
た、エンコーダ21には、位置検出装置22が接続されてお
り、位置検出装置22には、Ｃ軸制御部23が接続されてい
る。Ｃ軸制御部23には、モータ制御回路25、シリンダ制
御回路26及び駆動モータ制御部７が接続しており、モー
タ制御回路25はＣ軸駆動モータ16に接続している。な
お、シリンダ制御回路26は、駆動シリンダ20に接続して
いる。更に、主軸２の第１図右端には、ワークを把持し
得るチャックが装着されている（ワーク、チャックは図
示せず。）。

施盤１は、以上のような構成を有するので、チャック
に保持されたワークに対して、通常の施削加工を行なう
場合には、主軸２とＣ軸駆動機構９とは切離しておく。
即ち、主軸２とＣ軸駆動機構９とが、第１図に示すよう
に結合している場合には、Ｃ軸制御部23は、シリンダ制
御回路26を介して駆動シリンダ20を駆動することによ
り、ロッド20aを第３図実線で示す位置からＨ方向に後
退させる。すると、フレーム12は、ウォーム軸13と共
に、第３図実線で示す係合位置X2から、ロッド20aに引
っ張られる形で支持軸19の回りを矢印Ｄ方向に揺動す
る。すると、フレーム12は待機位置X1に位置決めされ、
ウォーム13aは、それまで噛合していたウォームホイー
ル10から離れて、Ｃ軸駆動機構９と主軸２との結合関係
が解除される。

この状態で、Ｃ軸制御部23は、駆動モータ制御部７に
対してＣ軸結合解除信号S1を出力し、駆動モータ制御部
７はこれを受けて主軸駆動モータ６を回転させ、その状
態で主軸駆動モータ６と軸５とを接続する。すると、軸
５は歯車5aと共に回転し、当該歯車5aと噛合する歯車３
を介して、主軸２は図示しないチャックと共に矢印Ａ又
はＢ方向に回転し、チャックに保持されたワークに対し
て、所定の施削加工が図示しない刃物台に保持された工
具により行なわれる。

次に、ミーリング等の回転工具によりＣ軸制御を伴う
加工をチャックに保持されたワークに対して行なう場合
には、Ｃ軸制御部23は主軸２を所定のＣ軸結合位置に位
置決めさせるための位置決め動作に入り、駆動モータ制
御部７を介して、主軸駆動モータ６を低速で回転させ
る。すると、この回転は、軸５及び歯車5a、３を介して
主軸２に伝達されて、主軸２は矢印Ａ又はＢ方向、即ち
Ｃ軸方向にゆっくりと回転する。主軸２がＣ軸方向に回
転すると、エンコーダ21を構成する円板21aも、これに
同期する形でＣ軸方向に回転し、円板21a上のマーク等
をセンサ21bが読み取り、位置検出装置22に送る。位置
検出装置22はこれを受けて主軸２のＣ軸方向の位置を検
出し、主軸２のＣ軸結合位置を検出した時点で、定位置
信号OS1をＣ軸制御部23に出力する。Ｃ軸制御部23は、
これを受けて、駆動モータ制御部７を介して主軸駆動モ
ータ６を停止させる。すると、主軸２は所定のＣ軸結合
位置に位置決めされる。

また、Ｃ軸制御部23は、定位置信号OS1を受けて、モ
ータ制御回路25に駆動信号TSを出力する。すると、モー
タ制御回路25は、Ｃ軸駆動モータ16を駆動して、駆動軸
16aを、歯車17と共に矢印Ｃ又はＤ方向に低速で回転さ
せる。すると、ウォーム軸13も、歯車17と噛合する歯車
15を介してＦ又はＥ方向に回転する。この際、ウォーム
軸13に設けられた図示しないトランスデューサからは、
ウォーム軸13の所定回転角度毎にパルスがモータ制御回
路25に出力される。すると、モータ制御回路25は該パル
スを積算することにより、ウォーム軸13の回転角度位置
を検出し、ウォーム軸13が所定位置に位置決めされた時
点で、停止信号SSをＣ軸駆動モータ16に出力する。この
結果、Ｃ軸駆動モータ16は停止し、これに応じてウォー
ム軸13も、Ｅ又はＦ方向の回転を停止して、所定位置に
位置決めされる。

こうして、主軸２及びウォーム軸13が、それぞれＣ軸
結合位置、所定位置に位置決めされたところで、Ｃ軸制
御部23は、シリンダ制御回路26に噛合開始信号DSを出力
する。シリンダ制御回路26は、駆動シリンダ20を駆動し
てロッド20aを矢印Ｇ方向に突出させる。すると、フレ
ーム２は、ウォーム軸13等と共に、ロッド20aに押され
る形で、第３図に示すように、待機位置X1から支持軸19
を中心として矢印Ｃ方向に揺動し、係合位置X2に位置決
めされる。すると、ウォーム軸13に形成されたウォーム
13aと、主軸２に装着されたウォームホイール10とは、
互いに所定の歯を介して噛合する。なお、この際支持軸
19の軸心は、Ｃ軸駆動モータ16の駆動軸16aの軸心、従
って歯車17の軸心上に位置するので、歯車17、15間の中
心距離は一定に保たれる。このため、歯車17と歯車15と
の噛合状態は、揺動前後で変化することはなく、歯車17
から歯車15への回転の伝達は円滑に行うことが出来る。

この状態で、モータ制御回路25は、Ｃ軸駆動モータ16
を駆動して、駆動軸16aを歯車17と共にＣ又はＤ方向に
所定角度だけ回転させる。すると、歯車17と噛合する歯
車15を介してウォーム軸13も、ウォーム13aと共にＥ又
はＦ方向に回転し、更に、この回転はウォーム13aと噛
合するウォームホイール10を介して主軸２に伝達され
て、主軸２はＣ軸制御を行なう上でのＣ軸原点（図示せ
ず）に位置決めされる。なお、歯車17、15は常時、噛合
状態にあるので、バックラッシは極めて小さい形で組立
てられており、しかも、ウォーム13aとウォームホイー
ル10とは、その構造上バックラッシは略零となるので、
これ等歯車から構成された歯車列を介して、Ｃ軸駆動モ
ータ16の回転を主軸２に正確に伝達することが出来、主
軸２のＣ軸方向の位置決め精度を高めることが出来る。
こうして、主軸２がＣ軸原点に位置決めされたところで
Ｃ軸制御部23は、モータ制御回路25にＣ軸制御信号CSを
出力し、モータ制御回路25は、これを受けて、Ｃ軸駆動
モータ16を駆動して主軸２をＣ軸原点から所定角度だけ
一定の角速度で回転させ、チャックに保持されたワーク
に対して、ミーリング等の回転工具により所定の加工を
行う。

Ｃ軸駆動モータ16によるＣ軸制御を伴う加工が終了す
ると、Ｃ軸制御部23は、シリンダ制御回路26を介して駆
動シリンダ20を駆動し、ロッド20aをＨ方向に後退させ
る。すると、フレーム12が、ウォーム軸13と共に、係合
位置X2から矢印Ｄ方向に揺動して待機位置X1に位置決め
される。その結果、ウォーム13aとウォームホイール10
との噛合関係が解除されて、Ｃ軸駆動機構９と主軸２と
は切離されることになり、主軸駆動モータ６による通常
の施削動作に入ることが出来る。

また、再度、Ｃ軸制御による加工をワークに対して行
なう場合には、上述したように、Ｃ軸制御部23は、駆動
モータ制御部７、主軸駆動モータ６等を介して主軸２を
Ａ又は、Ｂ方向に回転させて、主軸２を所定のＣ軸結合
位置に位置決めする。主軸２が所定のＣ軸結合位置に位
置決めされたところで、Ｃ軸制御部23は、モータ制御回
路25に駆動信号TSを出力し、モータ制御回路25は、Ｃ軸
駆動モータ16をＣ又はＤ方向に低速で回転させてウォー
ム軸13、従ってウォーム13aを所定位置に位置決めす
る。次に、Ｃ軸制御部23は、シリンダ制御回路26を介し
て、駆動シリンダ20を駆動して、ロッド20aを矢印Ｇ方
向に突出させることにより、フレーム12をＣ方向に揺動
させ、それまでの待機位置X1から係合位置X2に位置決め
する。すると、ウォーム13aとウォームホイール10と
は、前回のＣ軸制御の際と同一の歯を介して噛合するこ
とになる。この結果、主軸２のＣ軸制御を、常にウォー
ム13aとウォームホイール10とを同一の歯を介して噛合
させた状態から開始することが出来る。

（ｇ）．発明の効果以上、説明したように本発明によれば、回転駆動自在
に設けられた主軸２を有し、前記主軸２に、ウォームホ
イール10を装着し、更に、フレーム12などのウォーム支
持手段を、待機位置X1と係合位置X2との間で所定の回動
中心を中心にして揺動自在に設け、前記ウォーム支持手
段に、前記ウォームホイール10と噛合し得るウォーム13
aを回転自在に設け、前記ウォーム13aに、歯車15、17な
どの常時噛合状態にある歯車列を介して、Ｃ軸駆動モー
タ16などのＣ軸駆動手段をその駆動軸16aの軸心を前記
回動中心に一致させた形で接続し、更に、前記ウォーム
支持手段に、駆動シリンダ20などの揺動駆動手段を接続
して構成したので、前記歯車列は、常時噛合状態にある
ので、バックラッシを極めて小さい形で組み立てること
が出来、しかも、ウォーム13aとウォームホイール10と
は、その構造上バックラッシは略零となるので、これ等
歯車列等を介して、Ｃ軸駆動手段の回転を主軸２に正確
に伝達することが出来、主軸２のＣ軸方向の位置決め精
度を高めることが可能となる。この結果、Ｃ軸制御を伴
うワークの加工を精度良く行なうことが出来る。また、
Ｃ軸駆動機構９を、歯車列、ウォーム13a及びウォーム
ホイール10等の、それぞれ単体で剛性が高いものを、組
み合わせることにより構成したので、系としての剛性を
高めた状態でＣ軸制御を行なうことが出来る。

また、「ウォーム支持手段を、待機位置と係合位置と
の間で所定の回動中心を中心にして揺動自在に設け」る
と共に、「前記ウォームに、常時噛合状態にある歯車列
を介して、Ｃ軸駆動手段をその駆動軸の軸心を前記回動
中心に一致させた形で接続し」たので、ウォームはウォ
ーム支持手段を介してＣ軸駆動手段の駆動軸の軸心と一
致した回動中心を中心にして回動することとなり、駆動
軸の軸心とウォームの回転中心間の軸間距離はウォーム
支持手段の揺動状態とは無関係に常に一定となる。従っ
て、一度設定されたウォームの回転角度位置はウォーム
支持手段の揺動で不確定に変動することは無く（ウォー
ム支持手段の所定角度の揺動により、遊星歯車機構の原
理に基づく決まった角度だけウォームは回転するが不確
定なものではない）、ウォームをウォームホイールのＣ
軸結合位置に対応した所定の回転角度位置に正確に位置
決めした状態でウォームホイールと結合させることが容
易になり、結果的にその後に行うＣ軸制御を伴う加工の
加工精度を高度に維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＣ軸駆動機構の一実施例が適用さ
れた施盤の主軸部分を示す概略図、第２図はＣ軸駆動機構を示す図、第３図はＣ軸駆動機構の動作態様を示す図である。１……施盤２……主軸９……Ｃ軸駆動機構 10……ウォームホイール 12……ウォーム支持手段（フレーム） 13a……ウォーム 15、17……歯車列（歯車） 16……Ｃ軸駆動手段（Ｃ軸駆動モータ） 16a……駆動軸 20……揺動駆動手段（駆動シリンダ） X1……待機位置 X2……係合位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桃井昭二愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地ヤマザキマザック株式会社本社工場内 (56)参考文献特開昭59−53140（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動自在に設けられた主軸を有し、前記主軸に、ウォームホイールを装着し、更に、ウォーム支持手段を、待機位置と係合位置との間
で所定の回動中心を中心にして揺動自在に設け、前記ウォーム支持手段に、前記ウォームホイールと噛合
し得るウォームを回転自在に設け、前記ウォームに、常時噛合状態にある歯車列を介して、
Ｃ軸駆動手段をその駆動軸の軸心を前記回動中心に一致
させた形で接続し、更に、前記ウォーム支持手段に、揺動駆動手段を接続し
て構成したＣ軸駆動機構。