JP2631416B2 - 自動旋盤の主軸台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は自動旋盤の主軸台に係り、特にワークを連続
回転させ固定刃物により加工すると共に、上記ワークを
割出し、回転刃物により加工する自動旋盤の主軸台に関
する。

《従来の技術》 ワークをチャッキングした主軸を所定の速度で連続回
転させ、バイト等の固定刃物によりワークの旋削加工を
行うと共に、その主軸を分割回転させてワークを割出
し、エンドミルやドリル等の回転刃物により穴あけ加工
等の２次加工を行うことができる自動旋盤の主軸台があ
る。

このような主軸台には、主軸を一台のモータにより高
速回転および分割回転させるものと、２台のモータによ
りそれぞれ高速回転および分割回転させるものとがあ
る。

つまり、１台のモータによる場合には通常ベルト等に
よって回転を伝達して主軸を高速回転させ、割出しを行
う時にはそのモータを所定位置に停止させた後、位置決
め手段等により割り出しの位置決めを行う。

また、２台のモータを使用する場合には旋削加工用に
高速回転するスピンドルモータと、ワークの割出し用に
分割回転するＣ軸モータとを主軸にそれぞれベルト、ギ
ヤ駆動等を介して接続しており、バイトにより旋削加工
する場合にはスピンドルモータにより主軸を回転させ、
回転刃物により穴あけ等を行う場合にはＣ軸モータによ
り主軸を分割回転させるようにしている。

《本発明が解決しようとする課題》 しかし、従来の１台のモータにより高速回転および分
割回転を行うように構成した場合、１台のモータが高速
回転および分割回転の２つの機能を兼ね備えることにな
るので、その割出しの数が限定されると共に、ベルト駆
動であるとどうしても分割回転の際に割出し位置にずれ
が発生し、正確にワークの割出しが行えないという問題
があった。

また、従来の２台のモータを使用する場合にあって
は、常に主軸とスピンドルモータとが接続されているた
め、Ｃ軸モータによりワークを割出し、そしてその割出
し位置をクランプする場合に、スピンドルモータが連動
して回転することにより分割回転時の負荷イナーシャが
大きくなる。このため、割出しに時間がかかると共にそ
の割出しが不正確になるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、旋
削加工時にはワークの高速回転が可能であると共に、ワ
ークの割出しを行う時にはその割りだしを高速かつ正確
に行うことができる自動旋盤の主軸台を提供することを
目的とする。

《課題を解決するための手段》 上記課題を解決するため本発明はワークを連続回転さ
せ固定刃物により加工すると共に、ワークを割出し、回
転刃物により加工する自動旋盤の主軸台において、回転
可能に配設された主軸と、上記主軸と同軸上に回転可能
に配設された回転伝動軸と、上記主軸と回転伝動軸の両
軸内にワークを連通し、そのワーク先端をチャックする
チャッキング手段と、上記回転伝動軸側にベルトを介し
て連結された連続回転用スピンドルモータと、上記主軸
を分割回転させるための分割回転用モータと、上記固定
刃物でのワーク加工時に主軸と回転伝動軸間を接続する
一方、上記ワークの割出し時には主軸と回転伝動軸間を
切離す、第１の接続切離し部と、上記固定刃物でのワー
ク加工時に主軸と割出し用モータ間を切離す一方、上記
ワークの割出し時には割出し用モータと主軸間を接続す
る、第２の接続切離し部とからなる接続手段と、を具備
することを特徴とする。

《作用》 上記構成によれば、固定刃物による加工時には、連続
回転駆動手段により回転伝動軸および主軸をベルトを介
して回転させる。

この場合には、切換え手段により回転伝動軸と主軸と
が接続されていて、割出し手段が主軸と接続されていな
いので、主軸を高速回転させることができる。

これに対し、回転刃物による加工時には切換え手段に
より上記主軸が回転伝動軸から切り離されたのち、割出
し手段が上記主軸を分割回転させワークの割出しを行う
ので、その主軸を割出し手段だけにより回転させること
ができる。

このため、ワークの割出しを行う場合には、主軸を連
続回転駆動手段とは完全に切り離して分割回転させるこ
とができるので、分割回転時の負荷イナーシャが小さく
なり高速かつ正確な割出しが可能になる。

《実施例》 以下、本発明に係る自動旋盤の主軸台の一実施例を図
面に基づいて説明する。

第１図は本実施例の全体構成を示す断面図であって、
本装置の主軸台１は、ワークｗを挿通してチャックする
主軸２をスピンドルモータ３により連続的に高速回転さ
せ、その主軸２の前方に設置されているバイト等の固定
刃物11により当該ワークｗを旋削加工すると共に、その
主軸２を分割回転させてワークｗを割出し、そのワーク
ｗを例えばエンドミルやドリル等の回転刃物12により穴
あけ加工等とを交互に行えるように構成されている。

主軸台１には前述の主軸２と、その主軸２の後方かつ
同軸上で、主軸２と同様にワークｗを挿通し、固定刃物
による旋削加工時にスピンドルモータ３から高速回転が
伝達される回転伝動軸４とがそれぞれベアリング91,92
等により回転自在に設けられている。

主軸２にはその先端にワークｗをチャックするチャッ
ク21が設けられており、またその中央にはチャック21と
連繋してチャック21にワークｗをチャックする際の外力
を与えるトグル機構22が設けられている。トグル機構22
にはその後端部が斜めに切断された傾斜面を有するスリ
ーブ22aが回転且つその軸方向に摺動自在に設けられて
おり、トグル機構22はそのスリーブ22aを摺動させてそ
の傾斜面によりレバー22bの突出部を押圧し、レバー22b
をその一端側の支点を中心に揺動させてチャック21を作
動させ、ワークｗをチャックするように構成されてい
る。

そして、主軸２の後端の側面にはその軸方向に伸長す
る少なくとも３条のキー溝を有するスプライン23が形成
されている一方、そのスプライン23の手前には、後述す
る駆動側ギヤ55と摩擦接合する受動側クラッチコーン54
が固定されている。

また、スピンドルモータ３にはそのＶベルト32が掛け
渡されるプーリ部31が設けられており、スピンドルモー
タ３は回転伝動軸４を回転させるため、そのプーリ部31
を一定の高速度で連続回転させる。

さらに、回転伝動軸４は前述したようワークｗを挿通
すると共に主軸台１にベアリング92により回転自在に取
り付けられており、その先端つまり主軸２と対向する前
端部の側面には、主軸２のスプライン23と同形状のスプ
ライン41が形成されている一方、その中央部にはスピン
ドルモータ３の回転がＶベルト32を介して伝達されるプ
ーリ部42が形成され、さらにその後端部にはこの回転伝
動軸４が所定の位置（角度）に停止しているか否かを検
出する定位置停止センサ43が設けられている。

そして、上記主軸２および回転伝動軸４の両スプライ
ン23,41の周囲には、第２図に示すようにその両スプラ
イン23,41とボス65を介して係合し、回転伝動軸４と主
軸２との接続を切換える切換え手段としての切換え機構
６と、その切換え機構６と連携して主軸２を分割回転さ
せてワークの割出しを行う割出し手段としての割出し機
構５が設けられている。

切換え機構６は主軸２と回転伝動軸44とを接続あるい
は切り離す接続部61と、その接続部61を摺動させ主軸２
と回転伝動軸４との接続を切換える切換え手段としての
切換え駆動部62とからなり、接続部61と切換え駆動部62
とはロッド63を介して連結されている。

そして、接続部61はそのロッド63の一端が連結された
外環部64と、その外環部64の内周に取り付けられた外側
ベアリング94と、その外側ベアリング94に支持され後述
する割出し機構５を構成する駆動側ギヤ55と、この駆動
側ギヤ55の内周に取り付けられた内側ベアリング93と、
その内側ベアリング93の内側で回転自在に支持されると
共に、主軸２のスプライン23および回転伝動軸４のスプ
ライン41と係合するようにその内周にスプライン溝が形
成され、上記外環部64や駆動側ギヤ55等と共に移動して
そのスプライン23,41上を摺動するボス65とで構成され
る。

ボス65は本実施例の場合その長さを主軸２のスプライ
ン23の長さより短くしておき、そのボス65が主軸２方向
に摺動した際に、ボス65全てが主軸２上に移動し、ボス
65を介して連結していた主軸２と回転伝動軸４とが完全
に切り離されるようにしておく。

このようなボス65は第１の接続切離し部を構成するも
のであり、その移動により、固定刃物11でのワークｗの
加工時には主軸２と回転伝動軸４間を接続する一方、ワ
ークｗの割出し時には主軸２と回転伝動軸４間を切離
す。

駆動側ギア55は第２の接続切離し部を構成するもので
あり、ボス65等との一体的な移動により、固定刃物11で
のワークｗの加工時には主軸２とＣ軸モータ51（割出し
用モータ）間を切離す一方、ワークｗの割出し時にはＣ
軸モータ51と主軸２間を接続する。

そして、切換え駆動部62は図示しない油圧シリンダ等
からの出力をレバー62aを介してロッド63の一端に伝達
し、そのロッド63の他端に接続された接続部61を構成す
る外環部64、駆動側ギヤ55およびボス65等を同時に、主
軸２あるいは回転伝動軸４の軸方向に移動させるもので
ある。

また、割出し機構５は同図に示すようにピニオン52を
分割回転させるＣ軸モータ51と、ピニオン52と噛合しＣ
軸モータ51の回転を伝達するアイドルギヤ53と、接続部
61内でベアリング93,94の間に回転自在に支持されてい
ると共に、切換え機構６の動作に応じてそのアイドルギ
ヤ53と噛合する駆動側ギヤ55と、主軸２に固定されその
駆動側ギヤ55と摩擦接合してコーンクラッチを構成する
受動側クラッチコーン54とを有する。

そして、駆動側ギヤ55および受動側クラッチコーン54
の対向する面には、それぞれ摩擦斜面55a,54aが形成さ
れており、駆動側ギヤ55が主軸２の方向に移動して双方
の摩擦斜面55a,54aが摩擦接合した際、駆動側ギヤ55の
上部外周に形成されたギヤ部55bがアイドルギヤ53のギ
ヤ部53bと噛合し、ピニオン52およびアイドルギヤ53等
を介して主軸２とＣ軸モータ51とが連結され、そのＣ軸
モータ51から主軸２へ分割回転が伝達されワークｗの割
出しを行うように構成されている。

尚、以上のような構成からなる主軸台１は、第１図に
示すように本装置のベース10に形成された案内台11上
を、図示されていないサーボモータやボールネジを介し
て摺動するように構成されている。

次に、上述の如く構成された主軸台の動作を、図面を
参照して説明する。ただし、最初に固定刃物による旋削
加工、次に回転刃物による穴あけ加工という順で作動す
るものとする。

まず、最初は固定刃物11による旋削加工を行うため、
ボス65が切換え駆動部62により主軸２のスプライン23上
と回転伝動軸４のスプライン41上とに位置決めされて、
主軸２と回転伝動軸４とが接続されており（第１図ある
いは第２図に示す状態）、その状態で例えば図示されて
いないプログラマブルコントローラ（以下、PCという）
等からの指令によりスピドルモータ３が駆動される。

すると、プーリ部31が回転し、その回転力がプーリ部
31に掛け渡されたＶベルト32を介して回転伝動軸４のプ
ーリ部42に伝達し回転伝動軸４を回転させる。そして、
その回転力が回転伝動軸４のスプライン41とボス65との
間のスプライン結合を介してボス65に伝達され、さらに
ボス65と主軸２のスプライン23との間のスプライン結合
を介して主軸２に伝達され、主軸２を回転させる。

その際、第１図あるいは第２図に示すように駆動側ギ
ヤ55のギヤ部55bはアイドルギヤ53のギヤ部53bとは噛合
してなく、また駆動側ギヤ55の摩擦斜面55aは主軸２に
取り付けられた受動側クラッチコーン54の摩擦斜面54a
と接触してないので、Ｃ軸モータ51と主軸２とは切り離
されている。

このため、本実施例によれば固定刃物11による加工時
には、主軸２が駆動側ギヤ55やアイドルギヤ53等のギヤ
およびＣ軸モータ51と切り離された状態で回転し、駆動
側ギヤ55やアイドルギヤ53等の大径部分が回転しないの
で、振動および風切り音による騒音を低下させて主軸２
を高速回転させることができる。

また、スピンドルモータ３から主軸２への回転の伝達
は、その主軸２と回転伝動軸４との間のボス65を介した
スプライン結合によるので、主軸２の高速回転時におけ
る振動や雑音の発生をさらに低下することができる。

次に、回転刃物12による穴あけ加工を行う。この場合
には、まず主軸２および回転伝動軸４とが、所定の位置
（角度）に停止しているか否かを定位置停止センサ43に
より検出した後、その加工サイクルを開始する。主軸２
が所定位置に停止していなければ、PC等からの指令によ
りスピンドルモータ３を回転させ主軸２を所定位置に位
置決めさせる。

そして、主軸２が所定の位置に位置決めされると、切
換え駆動部62はPC等からの指令によりロッド63を介して
接続部61を前方つまり主軸２の方向に移動させる。

すると、接続部61のボス65は主軸２および回転伝動軸
４のスプライン41上を係合しつつ、第３図に示すように
主軸２のスプライン21上に完全に移動し、主軸２と回転
伝動軸４との間の連結が切り離される。

また、駆動側ギヤ55は同図に示すように主軸２に固定
されている受動側クラッチコーン54に押し付けられて、
その摩擦斜面55aが受動側クラッチコーン54の摩擦斜面5
4aと摩擦接合すると共に、駆動側ギヤ55上部のギヤ部55
bがアイドルギヤ53のギヤ部53bと噛合する。

このため、駆動側ギヤ55がアイドルギヤ53を介してピ
ニオン52と連結されるので、Ｃ軸モータ51がピニオン52
を分割回転させると、アイドルギヤ53を介して駆動側ギ
ヤ55が分割回転する。そして、その回転力が駆動側ギヤ
55と摩擦接合している受動側クラッチコーン54に伝達さ
れて、主軸２が回転し、ワークｗの割出しが行われる。

その時、ボス65は主軸２のスプライン23上に完全に移
動しており、主軸２は回転伝動軸４およびスピンドルモ
ータ３と切り離されている一方、Ｃ軸モータ51からの分
割回転はピニオン52、アイドルギヤ53、駆動側ギヤ55、
受動側クラッチコーン54および主軸２というように伝達
されるので、主軸２をスピンドルモータ３と切り離して
分割回転させることになり、その分、分割回転時の負荷
イナーシャが小さくなり、ワークの割出しが高速かつ正
確になる。

したがって、本実施例によれば固定刃物による加工時
には主軸２から駆動側ギヤ55等のギヤやＣ軸モータ51を
切り離し、スピンドルモータ３により回転伝動軸４と主
軸２との間のスプライン結合を介して主軸２を回転させ
るようにしたので、その加工時には振動や騒音の発生を
減少させて主軸２の高速回転が可能になると共に、回転
刃物による加工時には主軸２とスピンドルモータ３を切
り離し、Ｃ軸モータ51だけにより主軸２を分割回転させ
てワークｗの割出しを行うようにしたので、その回転時
の負荷イナーシャが小さくなり、高速かつ正確なワーク
ｗの割出しを行うことができる。

《発明の効果》 本発明にあっては、固定刃物によるワーク加工時には
主軸から分割回転用モータを切離して当該主軸を連続回
転させ、ワーク割出し時には主軸からスピンドルモータ
を切離して当該主軸を分割回転させるように構成したも
のである。このため、ワーク加工時（主軸の連続回転に
よる切削回転時）およびワーク割出し時（主軸の分割回
転時）の双方において、回転部分のイナーシャが小さく
なる。よってワーク加工時および分割回転時の起動、停
止、位置決め時間を短縮でき、ワーク加工時における主
軸の高速回転と、高速かつ正確な割出しが可能となる。

しかも、本発明によると、上記２つのモータの接続・
切離しを一つの接続手段により行うように構成したもの
であるため、この種の接続手段をモータごとに別個独立
に設ける必要がなく、２つのモータに対し１つの接続手
段で済むことから、機器の小型化も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動旋盤の一実施例の全体構成を
示す断面図、第２図は本装置において主軸を高速回転さ
せる場合の要部の結合状態を示す断面図、第３図は本装
置において主軸を分割回転させる場合の要部の結合状態
を示す断面図である。 １……主軸台 ２……主軸 ３……スピンドルモータ（連続回転駆動手段） ４……回転伝動軸 ５……割出し機構（割出し手段） ６……切換え機構（切換え手段） 11……固定刃物 12……回転刃物 ｗ……ワーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを連続回転させ固定刃物により加工
   すると共に、ワークを割出し、回転刃物により加工する
   自動旋盤の主軸台において、 回転可能に配設された主軸と、 上記主軸と同軸上に回転可能に配設された回転伝動軸
   と、 上記主軸と回転伝動軸の両軸内にワークを挿通し、その
   ワーク先端をチャックするチャッキング手段と、 上記回転伝動軸側にベルトを介して連結された連続回転
   用スピンドルモータと、 上記主軸を分割回転させるための分割回転用モータと、 上記固定刃物でのワーク加工時に主軸と回転伝動軸間を
   接続する一方、上記ワークの割出し時には主軸と回転伝
   動軸間を切離す、第１の接続切離し部と、上記固定刃物
   でのワーク加工時に主軸と割出し用モータ間を切離す一
   方、上記ワークの割出し時には割出し用モータと主軸間
   を接続する、第２の接続切離し部とからなる接続手段
   と、 を具備することを特徴とする自動旋盤の主軸台。