JP3042435B2 - 回転工具駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、伝達比の種々異
なる回転工具が取付可能なタレット旋盤等の工作機械に
おける回転工具駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋盤のタレットには、バイトのような固
定工具の他に、ドリルやタップ等の回転工具が取付けら
れる。これら回転工具は、タレット軸心を通る駆動軸を
介して、共通のモータを用いて回転伝達される。通常、
このようなタレット旋盤を数値制御する加工プログラム
には、回転工具の回転速度（回転数ｎ）を指定した回転
指令が記述される。工具回転用のモータを制御する制御
手段は、前記回転指令に基づき、モータから回転工具ま
での伝達系における回転伝達比の設定値を参照してモー
タを回転指令の回転数ｎとなるようにモータ制御を行
う。すなわち、通常、回転工具自体のギヤ比は１対１で
作られ、工具駆動モータから回転工具までの伝達系のギ
ヤ比はＮＣパラメータによって設定される。前記制御手
段は、このギヤ比によって、回転指令が与えられたとき
に、工具駆動モータを何回転で回転させるかを決めてい
る。しかし、回転工具自体に減速または増速機構を有す
るものがある。このような伝達比の異なる回転工具をタ
レットに混在させて取付ける場合、加工プログラムの作
成者は、各工具の伝達比を考慮して回転指令の回転数を
求め、プログラムに記述していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにして加工プ
ログラムに記述される回転指令の回転数ｎは、後に制御
手段で演算されるものであり、サーボモータの回転数を
示すものでも、回転工具の実際の回転数を示すものでも
ない。そのため、加工プログラムの工具回転数の確認を
するのに非常に不便で煩わしく、誤りを生じ易い。

【０００４】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、伝達比が異なる回転工具が取付けられた場合で
も、加工プログラムの作成や確認に際して、煩わしい計
算を行うことなく、適正な回転数で制御できる回転工具
駆動装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１を参照して説明する。この発明の回転
工具駆動装置は、伝達比の異なる複数の回転工具（２）
を取付けた工具支持体（１）と、前記回転工具（２）の
それぞれに回転伝達可能な共通の工具回転駆動手段
（６）と、加工プログラム（５３）の回転指令（Ｎ）通
りの回転数（ｎ）で前記回転工具（２）が回転するよう
に前記回転工具（２）の伝達比を演算要素として回転数
を演算して前記工具回転駆動手段（６）の駆動源（１
７）を制御する回転数制御手段（５５）とを備えたもの
である。この構成によると、工具支持体（１）に伝達比
の異なる種々の回転工具（２）が取付けられていても、
回転数制御手段（５５）は、加工プログラム（５３）の
回転指令（Ｎ）の回転数（ｎ）と各回転工具（２）の伝
達比を考慮して、駆動源（１７）の回転数を演算し、回
転指令（Ｎ）の回転数（ｎ）となるように駆動源（１
７）の回転数制御を行う。そのため、伝達比の異なる種
々の回転工具（２）を混在させても、オペレータは、加
工プログラム（５３）の作成や確認のために煩わしい計
算をしなくても適正な運転が行える。

【０００６】上記構成において、前記工具支持体（１）
における各回転工具（２）が取付けられる工具ステーシ
ョン（Ｓ）毎に、回転工具（２）の伝達比（Ｒ）を設定
する工具伝達比設定手段（６４）を設けてもよい。この
場合に、回転数制御手段（５５）は、工具伝達比設定手
段（６４）に設定された回転工具（２）の伝達比（Ｒ）
を回転数の演算に使用するものとする。このように工具
ステーション（Ｓ）毎に伝達比（Ｒ）が設定できるよう
にすると、工具ステーション（Ｓ）が加工位置に割り出
されることで、対応する伝達比（Ｒ）が選択でき、伝達
比（Ｒ）の選択が容易となる。この構成の場合に、前記
伝達比設定手段（６４）に設定された伝達比（Ｒ）は加
工プログラム（５３）中における工具指令（Ｔ）毎に対
応して選択されるものとしても良い。このように、使用
工具（２）を選択する工具指令（Ｔ）毎に対応して伝達
比（Ｒ）が選ばれるようにすると、工具伝達比（Ｒ）を
選択する指令を加工プログラム（５３）に記述すること
が不要となり、加工プログラム（５３）の作成が容易に
なると共に、設定ミスがなくなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３と共に説明する。この回転工具駆動装置は、数値
制御のタレット旋盤に適用したものであり、加工位置に
割り出されている工具ステーションＳ毎に回転工具２の
ギヤ比からなる伝達比を設定するパラメータを設け、こ
の値を用いて回転工具２の回転刃３１が指令回転数ｎと
なるように補正させる機能を持たせたものである。

【０００８】まず、制御対象となる工作機械であるタレ
ット旋盤の構成を図２および図３と共に説明する。タレ
ット１は、正面形状が多角形のドラム状のものであり、
各平面状の周面部分からなる工具ステーションＳにバイ
ト等の各種の工具が装着される。このうち、幾つかの工
具ステーションＳに装着される工具が、ミリングヘッド
またはドリルヘッド等の回転工具２とされる。これら回
転工具２は、タレット軸心を通る工具駆動軸７を用いた
共通の工具回転駆動手段６により回転駆動される。

【０００９】回転工具２は、タレット１に取付けられる
工具ホルダ２ａ内に工具内伝達機構２７を設け、その回
転入力部２８をタレット２の駆動伝達孔３３からタレッ
ト２内に突出させると共に、工具内伝達機構２７の出力
端に設けたチャック３０に、ドリルぎりまたはタップ等
の回転刃３１を取付けたものである。回転刃３１は、タ
レット１の半径方向に回転軸心が沿うものと、タレット
軸心に平行に回転軸心が沿うものとがあり、半径方向に
回転軸心が沿うものでは、工具内伝達機構２７は、例え
ば１本の回転軸または平歯車のギヤ列からなる。回転刃
３１の回転軸心がタレット軸心と平行となるものでは、
工具内伝達機構２７は傘歯車機構等からなる。

【００１０】工具回転駆動手段６およびタレット１の構
成を図３と共に説明する。タレット１は、中空のタレッ
ト軸４の先端に固定され、タレット軸４を介してタレッ
トスライド３のタレット支持部３ａに回転自在に支持さ
れる。タレットスライド３は、タレット１の割出回転機
構（図示せず）を搭載したものであり、ベッド（図示せ
ず）上に案内を介してタレット１の半径方向に移動可能
に設置されている。タレット軸４内には中空の固定軸５
が挿通され、その内部に前記工具駆動軸７が回転自在に
挿通されている。固定軸５は、後端でボルト３４により
タレットスライド３に固定され、先端にタレット１内の
非回転部材であるギヤボックス２５が固定してある。共
通伝達機構６ａは、タレット１内の所定角度位置に半径
方向に設けられた伝達軸からなる回転出力部１０に、工
具駆動軸７から傘歯車８，９を介して回転伝達する機構
であり、回転出力部１０はギヤボックス２５に軸受２６
で回転自在に支持されている。

【００１１】伝達軸からなる回転出力部１０の先端面に
は、直線溝状の凹部１０ａが形成され、この凹部１０ａ
に噛み合う直線状の凸部２８ａが、回転工具２の回転入
力部２８に形成されている。これら凹部１０ａと凸部２
８ａとで、接続手段１２が構成される。タレット１内の
位置固定のギヤボックス２５には、回転工具２の凸部２
ａを挟む２枚の円板状の案内板１４が、タレット軸心を
中心に配置されて、タレット軸心と垂直に固定されてい
る。これら案内板１４が回転工具２の前記凸部２８ａに
係合することで、加工位置から外れた位置にある回転工
具２が不測に回転することが防止される。

【００１２】工具駆動軸７の後端にはプーリ１５，１６
が設けられ、その一方のプーリ１５とモータ１７の出力
軸１７ａのプーリ１８との間にベルト１９が掛装されて
いる。これによりモータ１７を駆動源としてその回転出
力が工具駆動軸７から回転出力部１０を経て回転工具２
に伝達される。また、工具回転軸７の後端の他の一つの
プーリ１６は、回転角度検出器であるエンコーダ（図示
せず）にタイミングベルト２３を介して連結されてい
る。

【００１３】図１は制御系のブロック図である。制御装
置５０は、工作機械であるタレット旋盤の全体を制御す
るものであり、各々コンピュータ式とした数値制御装置
５１とプログラマブルコントローラ５２とで構成され
る。数値制御装置５１は、演算制御部５６と各種のパラ
メータを設定するパラメータ設定手段５９とを有する。
演算制御部５６は、ＮＣコードで記述された加工プログ
ラム５３を解読して各軸の駆動指令を実行すると共に、
加工プログラム５３のシーケンス指令をプログラマブル
コントローラ５２に送る。演算制御部５６のうち、加工
プログラム５３の工具回転指令Ｎを実行し、サーボコン
トローラ５４を介して工具駆動モータ１７の制御を行う
手段が工具回転指令実行部５７である。

【００１４】プログラマブルコントローラ５２は、内蔵
のシーケンスプログラムに従い、加工プログラム５３の
シーケンス制御を主に行う手段である。プログラマブル
コントローラ５２は工具指令実行手段６２を有し、工具
指令実行手段６２は、数値制御装置５１の演算制御部５
６から転送されて来る加工プログラム５３の工具指令Ｔ
を実行してタレット割出モータ４９を制御する。タレッ
ト割出モータ４９は、工具支持体であるタレット１を指
定の工具ステーションＳが加工位置（主軸と対応する位
置）に来るように駆動する手段の駆動源である。

【００１５】このような構成の制御装置５０において、
この回転工具駆動装置では、次の構成を設けている。す
なわち、数値制御装置５１のパラメータ設定手段５９
に、共通伝達系伝達比設定部６０および工具伝達比設定
部６１を設けると共に、工具回転指令実行部５７に速度
補正手段５８を設け、かつプログラマブルコンローラ５
２に工具伝達比設定手段６４と、工具変速比書換手段６
３とを設けている。これら工具伝達比書換手段６３、工
具伝達比設定手段６４、共通伝達系伝達比設定部６０、
工具伝達比設定部６１、および速度補正手段５８によ
り、回転数制御手段５５が構成される。

【００１６】工具伝達比設定手段６４は、タレット１の
各工具ステーションＳに対応させて、その工具ステーシ
ョンＳに取付けられる回転工具２の伝達比（この例では
ギヤ比）を記憶する手段であり、操作盤（図示せず）か
ら自在に入力設定可能とされる。工具変速比書換手段６
３は、工具指令実行手段６２が加工プログラム５３の工
具指令Ｔを実行する毎に、その工具指令Ｔで指定された
工具ステーションＳと対応する工具伝達比Ｒを工具伝達
比設定手段６４から読み出し、その読み出した値に数値
制御装置５１における工具伝達比設定部６１の設定値を
書き換える手段である。したがって、工具伝達比設定部
６１には、常にタレット２の現在割り出されている工具
ステーションＳの工具伝達比Ｒが設定されることにな
る。

【００１７】共通伝達比設定部６０は、工具駆動モータ
１７から回転工具２の入力部までの共通伝達系６ａにお
ける伝達比（この例では傘歯車８，９のギヤ比とベルト
１９による伝達機構の伝達比の積）を記憶する手段であ
る。この共通伝達比設定部６０の伝達比Ｌも操作盤から
入力設定可能とされる。速度補正手段５８は、加工プロ
グラム５３の工具回転指令Ｎの指令回転数ｎを、共通伝
達比設定部６０の設定値である共通伝達系伝達比Ｌと工
具伝達比設定部６１の設定値である工具伝達比Ｒとで補
正する手段である。この補正は、指令回転数ｎで回転工
具２の回転刃３１が回転するモータ回転数Ｚを演算する
ことで行う。つまり、 Ｚ＝ｎ×Ｌ×Ｒ …… となるモータ回転数Ｚの値を演算する。

【００１８】上記構成による回転数制御動作を説明す
る。加工プログラム５３が数値制御装置５３で実行開始
され、その工具指令Ｔが工具指令実行手段６２で実行さ
れると、すなわち工具指令Ｔで指定された工具ステーシ
ョンＳを加工位置に割出す動作が行われると、工具伝達
比書換手段６３は、その工具ステーションＳに対して工
具伝達比設定手段６４に設定された伝達比Ｒを読み出
し、その読み出した値に数値制御装置５１の工具伝達比
設定部６１の設定値を書き換える。この後、工具回転指
令Ｎが演算制御部５６で実行されるときに、速度補正手
段５８は、共通伝達比設定部６０の設定値である共通伝
達系伝達比Ｌと工具伝達比設定部６１の設定値である工
具伝達比Ｒとで指令回転数ｎを前記の式に従って補正
する。このように、指令回転数ｎで回転工具２の回転刃
３１が回転するように演算制御部５６は工具駆動モータ
１７の回転数制御を行う。工具伝達比設定部６１の設定
値は、次の工具指令Ｔが実行されるまでは変わらず、再
度工具回転指令Ｎがあっても、その指令回転数ｎが同じ
であると、同じ回転数Ｚで工具駆動モータ１７の制御を
行う。

【００１９】加工プログラム５３の次の工具指令Ｔが実
行されると、その工具指令Ｔで指定された工具ステーシ
ョンＳの回転工具２と対応する伝達比Ｒに、前記と同様
にして工具伝達比設定部６１の設定値が書き換えられ
る。そのため、この後に工具回転指令Ｎがあると、この
書換えられた工具伝達比Ｒで指令回転数ｎが補正され、
工具駆動モータ１７の回転数制御が行われる。なお、工
具指令Ｔによりバイト等の非回転の工具が装着された工
具ステーションＳが指令された場合は、工具伝達比書換
手段６３は前記と同様に工具伝達比設定手段６４の設定
値により工具伝達比設定部６１の値を書き換えるが、そ
の状態で工具回転指令Ｎが指令されることはない。した
がって、工具伝達比設定手段６４における非回転の工具
の装着ステーションに対応する値はどのような値として
おいても良い。また、このため工具伝達比書換手段６３
は、回転工具２を取付けた工具ステーションＳとその他
の工具ステーションＳとを区別する必要がなく、簡単な
処理で済む。

【００２０】この回転工具駆動装置によると、上記のよ
うに工具駆動モータ１７の回転数制御が行われるため、
伝達比Ｒが種々異なる回転工具２がタレット１の任意の
工具ステーションＳに取付けられた場合でも、加工プロ
グラムの作成や確認に際して、煩わしい計算を行うこと
なく、適正な回転数で制御できる。工具伝達比設定手段
６４に設定された伝達比Ｒは、加工プログラム５３中に
おける工具指令Ｔ毎に対応して選択されるため、工具伝
達比Ｒを指定する指令を加工プログラム５３に記述する
ことは不要であり、加工プログラム５３の作成が容易に
なると共に、設定ミスがなくなる。また、この実施形態
では、数値制御装置５１のパラメータの一つである工具
伝達比設定手段６１の工具伝達比Ｒを、プログラマブル
コントローラ５２で必要時に書き換えるようにしたた
め、数値制御装置５１は、汎用の簡単な構成のもので済
む。一般に、数値制御装置５１の構成を変更すること
は、数値制御装置５１の汎用性がなくなるために大幅な
コスト高になるが、この実施形態では、プログラマブル
コントローラ５２のプログラム変更だけで済むため、低
コストで前記の回転工具回転数の適切な制御が行え、実
用効果が高い。

【００２１】なお、タレット１に装着する回転工具２
は、図２（Ａ）の上部に示すもののように、複数の回転
刃３１を有するものであっても良く、またタレット１の
同じ工具ステーションＳに複数の回転工具２を取付ける
ようにしても良い。同じ工具ステーションＳに複数の回
転刃３１があり、回転数が回転刃３１によって異なる場
合は、その工具ステーションＳの個別の回転刃（または
個別の回転工具）に対して工具伝達比設定手段６４にそ
の伝達比を設定しておき、工具伝達比書換手段６３は、
その個別回転刃または個別回転工具の指定を行う工具指
令により工具伝達比設定部６１の設定値を書き換えるよ
うにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】この発明の回転工具駆動装置は、伝達比
が異なる回転工具が取付けられた場合でも、加工プログ
ラムの作成や確認に際して、煩わしい計算を行うことな
く、適正な回転数で制御できる。また、工具支持体にお
ける各回転工具が取付けられる工具ステーション毎に、
回転工具の伝達比を設定する工具伝達比設定手段を設
け、回転数制御手段を、前記伝達比設定手段に設定され
た回転工具の伝達比を回転数の演算に使用するものとし
た場合は、工具ステーションが加工位置に割り出される
ことで、対応する伝達比が選択でき、伝達比の選択が容
易となる。特に、工具伝達比設定手段に設定された伝達
比が、加工プログラム中における工具命令毎に対応して
選択されるものとした場合は、工具の伝達比を選択する
指令を加工プログラムに記述することが不要となり、加
工プログラムの作成が容易になると共に、設定ミスがな
くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかる回転工具駆動装
置の制御系の概念構成を示すブロック図である。

【図２】タレットの斜視図およびその回転工具への駆動
連結部の動作説明図である。

【図３】タレットと工具回転駆動手段の断面図である。

【符号の説明】

１…タレット（工具支持体） ５２…プログラマブル
コントローラ ２…回転工具 ５３…加工プログラム ６…工具回転駆動手段 ５５…回転数制御手段 ６ａ…共通伝達機構 ５８…速度補正手段 ７…工具駆動軸 ６０…共通伝達系伝達
比設定部 １０…回転出力部 ６１…工具伝達比設
定部 １２…接続手段 ６２…工具指令実行
手段 １７…工具駆動モータ ６３…工具伝達比書
換手段 ２７…工具内伝達機構 ６４…工具伝達比設
定手段 ３１…回転刃 Ｎ…工具回転指令 ４９…タレット割出モータ Ｓ…工具ステーシ
ョン ５０…制御装置 Ｔ…工具指令 ５１…数値制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 B23B 29/24 B23Q 5/04 G05B 19/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝達比の異なる複数の回転工具を取付け
   た工具支持体と、前記回転工具のそれぞれに回転伝達可
   能な共通の工具回転駆動手段と、加工プログラムの回転
   指令通りの回転数で前記回転工具が回転するように前記
   回転工具の伝達比を演算要素として回転数を演算して前
   記工具回転駆動手段の駆動源を制御する回転数制御手段
   とを備えた回転工具駆動装置。
2. 【請求項２】 前記工具支持体における前記各回転工具
   が取付けられる工具ステーション毎に、前記回転工具の
   伝達比を設定する工具伝達比設定手段を設け、前記回転
   数制御手段は、前記伝達比設定手段に設定された回転工
   具の伝達比を回転数の演算に使用するものとした請求項
   １記載の回転工具駆動装置。
3. 【請求項３】 前記工具伝達比設定手段に設定された伝
   達比は加工プログラム中における工具命令毎に対応して
   選択されるものとした請求項２記載の回転工具駆動装
   置。