JP3159317B2 - タレット型数値制御旋盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はタレット型数値制御旋盤に係り、特にタレッ
トの旋回駆動機構に関する。

［従来の技術］ ターニングセンタと称して、通常の旋削加工ばかりで
なく、エンドミル加工等も可能なタレット型数値制御旋
盤が知られている。この旋盤で、例えば、第３図に示す
ように、丸棒よりなる被加工物２の側面をエンドミル等
よりなる切削工具27で平面加工（以下Ｄカットという。
被加工物２を180度反転して両側にこの可能を行うと二
面加工となる。）を行う場合、通常の旋削加工における
Ｘ軸とＺ軸との２次元移動のみならず、平面加工のため
に上下方向であるＹ軸方向にも移動することが必要とな
り、互いに直交するXYZ軸の３軸方向に移動可能な構成
を採用することによって達成していた。

従って、この形式の従来のタレット型数値制御旋盤で
は、通常、タレットを有する刃物台をXYZ軸の直交する
軸方向に移動するテーブル上に設置し、或いはテーブル
は、Ｘ軸及びＺ軸の直交する２軸方向に移動し、タレッ
トのツールホルダ取付部にＹ軸方向のスライドを付加し
た構成でこの要求に応じていた。

しかし、本願出願人が提案した特開昭64−40206号公
報は、新たなＤカットの加工方法が開示されている。こ
の加工方法によるＤカット等の加工の原理は、第４図及
び第５図に示すように、被加工物２を把持した主軸３を
停止して位置決めさせた状態で、タレット15を切削加工
速度でゆっくり旋回させてＤカットを行うものである。
この場合、タレット15の切削加工における旋回角θによ
って、その円弧運動により誤差ΔＺが生じるので、この
誤差ΔＺをＺ軸の移動によって補正して仮想的に直線と
なるＹ軸移動を行わせる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記前者の刃物台を３軸方向に移動する形式の刃物台
の構成は、Ｙ軸方向のスライドを設けるためのスペース
を要し、またツールホルダの取付部にＹ軸方向のスライ
ドを設ける場合には一般に小型のスライドを設けるの
で、剛性を低下させ、或いは構造が複雑になる等の問題
点を有する。

この点、上記後者の数値制御によるＺ軸方向の補正の
方法は、Ｙ軸には特別な移動手段を持たず、タレット15
の旋回動作を利用するので、上記刃物台を３軸方向に移
動させるための問題点は解消される。

しかしながら、タレット15による旋回角θの旋回動作
を行わせる割出装置の駆動源は、所定の送り速さに制御
可能なサーボモータである必要がある。タレットを割出
して位置決め固定するためにサーボモータとギヤカップ
リングを組合せる構成は、最近の傾向からすると特別な
構成ではない。しかし、駆動輪列系は、通常バックラッ
シュを有しているため、θ−ΔＺの補正において補正の
精度が低下し、所定の形状に加工できず、或いは所要の
精度が得られない恐れがあった。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消す
るために、簡便な手段で高精度のタレット旋回駆動が可
能なタレット型数値制御旋盤を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する手段は、被加工物を把持して回転
する主軸と、この主軸の中心線に平行に相対移動する主
軸台又はタレット刃物台と、タレット刃物台に旋回可能
に設けられた割出し軸を有し、且つ主軸に直交する方向
に移動可能なタレットと、このタレットの各取付面に取
付けられてそれぞれ切削工具を保持可能なツールホルダ
と、前記割出し軸を旋回駆動するタレット駆動用モータ
と、このタレット駆動用モータの出力軸と前記割出し軸
とを連結するタレット駆動用輪列手段とを備えたタレッ
ト型数値制御旋盤において、前記タレットの割出しを位
置決め保持するギヤカップリングと、前記タレット駆動
用輪列手段のバックラッシュを除く定トルク出力を持つ
定トルクモータと、この定トルクモータの出力軸と前記
タレット駆動用輪列手段とを連結するトルク伝達用輪列
手段とを有し、前記タレット駆動用モータのトルクは、
切削所要トルクと前記定トルクモータのトルクとを加え
たトルク以上であり、前記定トルクモータは、前記タレ
ットを駆動しながら特定の切削加工をする時のみオンと
なり、かつタレット駆動用モータに対して負荷となるト
ルクを常時加え、前記タレット駆動用輪列手段のバック
ラッシュを除くことと、前記ギヤカップリングが離脱し
て前記タレット及びツールホルダが前記主軸中心線方向
に前記タレット刃物台から突出移動した距離と同じ距離
該タレット刃物台を後退させ、主軸に対する切削工具の
相対位置を補正して切削加工を行うことを特徴とする。

［作用］ タレット駆動用モータによりタレット駆動用輪列手段
を介してタレットは旋回させられ、必要に応じてＤカッ
ト等の平面切削を行う。この場合、前記タレット駆動用
輪列手段に係合している定トルクモータの一定のトルク
出力が前記タレット駆動用モータの負荷となって常時加
えられ、或いはタレット駆動用モータの出力は旋回を制
御するのみで定トルクモータの出力で旋回することにな
る。このため、前記タレット駆動用輪列手段のバックラ
ッシュは除去され、高精度のタレット旋回が可能であ
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説
明する。ベッド１上には、被加工物２を把持する主軸３
を回転自在に装架した主軸台４が取付けられている。ま
たベッド１上には、主軸３の中心線５に平行なＺ軸方向
に図示しない駆動手段で駆動されるＺ軸スライド６が載
置されている。一般に旋盤では、主軸台４とＺ軸スライ
ド６のいずれかがＺ軸方向に移動可能となっており、主
軸３に把持された被加工物２に対して工具27又はバイト
36がＸ軸方向に相対的に移動することによって被加工物
２の加工が行われるが、本実施例では、Ｚ軸スライド６
に代えて、Ｚ軸スライド上に設けられ、タレット15を保
持するＸ軸スライド11がＸ軸方向に移動する。

前記Ｚ軸スライド６上にはタレット刃物台10が固定さ
れており、タレット刃物台10には、Ｘ軸スライド軸11が
Ｚ軸方向と直交（主軸中心線５に直交）するＸ軸方向に
摺動自在に支承されている。Ｘ軸スライド軸11にはＸ軸
作動部材12が固定されており、このＸ軸作動部材12は、
図示しない駆動手段でＸ軸方向に移動させられるように
なっている。前記Ｘ軸スライド軸11には、割出し軸13が
主軸中心線５に直交する中心線14を中心として回転及び
軸方向に摺動自在に支承されており、割出し軸13の前端
には、タレット15が固定されている。

前記割出し軸13は中空となっており、この中空穴に工
具駆動軸16が軸受17を介して回転自在に支承されてい
る。工具駆動軸16には、後端側に歯車18が、前端側には
ベベル歯車19がそれぞれ固定され、歯車18には、Ｚ軸ス
ライド６上に固定された工具駆動モータ20の出力軸に固
定された歯車21が噛合している。

前記タレット15の外周部には、複数のツールホルダ2
5、26が固定されている。ツールホルダ25、26は、従来
と同様の構成よりなるので、簡単に説明する。ツールホ
ルダ25は、Ｄカット加工等の平面加工を行うためのツー
ルホルダであって、エンドミル等の工具27を取付ける工
具軸28がタレット刃物台10の中心線14に平行（主軸３の
中心線５に直交）に回転自在に支承されている。そし
て、前記工具駆動軸16の回転は、該工具駆動軸16に固定
されたベベル歯車19、第１の中間軸29に固定され前記ベ
ベル歯車19に噛合するベベル歯車30、第１の中間軸29、
該第１の中間軸29の他端に固定されたベベル歯車31、第
２の中間軸32に固定され前記ベベル歯車31に噛合するベ
ベル歯車33、前記第２の中間軸32、該第２の中間軸32に
固定された歯車34、前記工具軸28に固定され前記歯車34
に噛合する歯車35を介して工具軸28に伝達される。

他方の前記ツールホルダ26は、通常の旋削用の工具
（バイト）36のためのツールホルダである。なお、図示
の都合上、２個のツールホルダ25、26のみ図示したが、
周知のタレット刃物台と同様にタレット15の外周は多面
体となっており、それぞれには目的に応じた構造を有す
る任意のツールホルダ及び工具が複数個等間隔に取付け
可能となっている。

前記割出し軸13には、タレット駆動用のサーボモータ
40の回転が輪列歯車減速機構を介して伝達されるように
なっている。即ち、サーボモータ40は、Ｚ軸スライド６
上に固定されたハウジング41に固定されており、サーボ
モータ40の出力軸には歯車42が固定されている。また割
出し軸13には歯車43が固定されている。そして、歯車42
の回転を歯車43に伝達するために、ハウジング41には中
間軸44、45が回転自在に支承されている。中間軸44には
歯車46、47が固定され、歯車46は歯車42に噛合してい
る。中間軸45には歯車48、49が固定され、歯車48は歯車
47に噛合し、歯車49は歯車43に噛合している。

また前記ハウジング41には、常に一定のトルク出力を
持つ油圧モータ等の定トルクモータ55が固定されてお
り、この定トルクモータ55のトルク出力は前記歯車43に
加えられるようになっている。即ち、定トルクモータ55
の出力軸には歯車56が固定されており、この歯車56及び
前記歯車43には、歯車57が噛合している。歯車57は、ハ
ウジング41に固定された中間軸58に回転自在に支承され
ている。

前記Ｘ軸スライド軸11及び前記割出し軸13の前端側に
は、割出し軸13を位置決め保持するための一対のギヤカ
ップリング65、66がそれぞれ固定されている。ギヤカッ
プリング65、66のそれぞれの対向面には、中心方向に向
けた歯が形成され、両者の歯が噛合するようになってい
る。

前記割出し軸13には、前記一方のギヤカップリング66
を他方のギヤカップリング65に係合及び離脱させるため
のピストン67が取付けられており、ピストン67は、Ｘ軸
スライド軸11に設けられたシリンダに嵌入しており、後
端側はＸ軸スライド軸11の後端に固定された油圧供給部
材68で封止されている。ピストン67は、割出し軸13の段
部13aに軸受69を介して配設され、スペーサ70を介して
前記歯車43によって位置決めされており、ピストン67の
中心孔によって割出し軸13が回転可能に支持されてい
る。そして、Ｘ軸スライド軸11のシリンダの前端部とピ
ストン67で前部油圧室71を形成し、前記Ｘ軸スライド軸
11のシリンダの後端部と油圧供給部材68及びピストン67
とで後部油圧室72を形成している。

前記前部油圧室71及び後部油圧室72に油圧を供給する
ために、油圧供給部材68には前部油圧供給口68aと後部
油圧供給口68bが形成されている。そして、前部油圧供
給口68aと前部油圧室71とは、ピストン67に形成された
油圧通路67aによって連通し、後部油圧供給口68bと後部
油圧室72とは、油圧供給部材68に形成された油圧通路68
cによって連通している。

次に作用について説明する。まず、通常の旋削加工時
におけるタレット15の割出しについて説明する。後部油
圧供給口68bより油圧が油圧通路68cを通して後部油圧室
72に供給される。Ｘ軸スライド軸11はＸ軸作動部材12に
よってのみ移動可能であるので、前記のように後部油圧
室72に油圧が供給されると、ピストン67は前方に移動す
る。このピストン67の前方への移動によって割出し軸13
は前方に押され、この割出し軸13に固定されたギヤカッ
プリング66はギヤカップリング65より離脱される。そこ
で、タレット駆動用のサーボモータ40が回転することに
よって、歯車42、46、中間軸44、歯車47、48、中間軸4
5、歯車49、43を介して割出し軸13が回転し、所望する
ツール、例えば通常の旋削加工の場合にはツールホルダ
26に保持されたバイト36が割出される。

次に前部油圧供給口68aより油圧が油圧通路67aを通し
て前部油圧室71に供給され、ピストン67は後方へ移動す
る。これにより、ギヤカップリング66はギヤカップリン
グ65に係合し、タレット15は回転できなくなり位置決め
される。この通常の旋削加工時におけるタレットの割出
しでは、割出回転後ギヤカップリング65、66が噛合して
位置決めされるので、バックラッシュを除去する必要は
なく、定トルクモータ55は作動しない。そして、主軸３
が回転している状態で、Ｚ軸スライド６によるＺ軸方向
と、Ｘ軸作動部材12によるＸ軸スライド軸11のＸ軸方向
との移動によって、バイト36で被加工物２に所要の形状
の旋削加工が行われる。

次に特殊加工であるＤカット加工について説明する。
まず、前記のようにして後部油圧室72に油圧が供給され
てギヤカップリング66がギヤカップリング65より離脱さ
せられた状態で、タレット駆動用サーボモータ40が回転
し、エンドミル27を回転自在に保持するツールホルダ25
が割出される。この場合、ツールホルダ25の工具軸28に
保持されたエンドミル27は、通常の割出し位置によるピ
ストン67のストロークだけ突出することになるので、Ｘ
軸作動部材12によってＸ軸スライド軸11を同距離だけ後
退させてエンドミル27の位置を補正する。

割出されたエンドミル27は、被加工物２のＤカットさ
れる部分よりやや上方に位置するようにツールホルダ25
が位置決めされる。続いてＺ軸スライド６及びＸ軸スラ
イド軸11がＺ軸とＸ軸の両軸方向に移動し、エンドミル
27がＤカット部分に接近した所定位置に移動させられ
る。また主軸３は停止状態にあり、Ｄカット面が工具に
正対する位置に位置決め固定される。この状態で工具駆
動モータ20が回転する。工具駆動モータ20が回転する
と、歯車21、18、工具駆動軸16、ベベル歯車19、30、第
１の中間軸29、ベベル歯車31、33、第２の中間軸32、歯
車34、35、工具軸28を介してエンドミル27が回転する。
このように主軸３を位置決め停止し、エンドミル27が回
転した状態で定トルクモータ55が歯車56、57を介して割
出し軸13の歯車43に一定のトルクをかけると共に、タレ
ット駆動用サーボモータ40が回転することによって歯車
42、46、中間軸44、歯車47、48、中間軸45、歯車15を介
して割出し軸13の歯車43を駆動して割出し軸13は所定の
送り速さで回転する。

これにより、エンドミル27は、第３図に示すように、
中心線14を中心として下方に向って所定の切削送り速さ
で揺動する。そして、被加工物２の側面にＤカット加工
が行われる。

この場合、特開昭64−40206号公報に開示された発明
と同様に、第４図及び第５図に示すタレット15の割出し
に必要な旋回動作を制御し、タレット15の旋回角θと、
その円弧運動により生じる誤差ΔＺを補正して仮想的な
Ｙ軸移動を行わせめる。

ところで、本実施例においては、タレット15の旋回の
ために設けられたタレット駆動用サーボモータ40に対す
るタレット駆動用輪列手段の歯車43に、一定のトルク出
力を持つ定トルクモータ55を歯車57を介して噛合させ、
サーボモータ40に対する負荷となるトルクを常時加えて
いる。ここで、サーボモータ40のトルクTs,定トルクモ
ータ55のトルクTo及び切削所要トルクTcの関係は、Ts≧
To＋Tcとなり、サーボモータ40のトルクTsは、切削所要
トルクTcの変動分対応できるものでなければならない。
このようにして、前記タレット駆動用輪列手段のバック
ラッシュは除去され、高精度のタレット旋回駆動が可能
となる。

また、定トルクモータ55によるトルクをサーボモータ
40の回転方向と同方向に加え、定トルクモータ55の出力
によって切削するようにしてもよい。この場合は、サー
ボモータ40の出力は、工具の位置を制御するのみに使用
され、定トルクモータ55の出力はTo≧Tcとなる。

なお、上記実施例においては、Ｚ軸スライド軸６上に
タレット刃物台10を取付け、タレット刃物台10と割出し
軸13間にＸ軸スライド軸11を設けたが、特開昭64−4020
6号公報に開示された構成と同様に、Ｚ軸スライド軸６
上にＸ軸スライド軸を載置し、タレット刃物台10に割出
し軸13を回転自在に支承させてもよく、或いはタレット
駆動用のサーボモータ40と輪列手段に充分な剛性がある
ように構成すれば、ギヤカップリング65、66とこれに関
連する部品を廃止してサーボモータ40で直接割出し位置
決めしてもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、タ
レットの割出しを位置決め保持するギヤカップリング
と、定トルク出力を有し、前記ギヤカップリングによる
タレットの位置決めが解除されて該タレットの旋回動作
による切削加工時に駆動される定トルクモータと、この
定トルクモータの出力軸とタレット駆動用輪列手段とを
連結するトルク伝達用輪列手段とを有する構成よりなる
ので、タレットの旋回動作による切削加工時におけるタ
レット駆動用輪列手段のバックラッシュは除去され、高
精度のタレット旋回が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面断面図、第２図は
第１図の油圧シリンダ部分の拡大断面図、第３図及び第
４図はＤカツトの場合の説明図、第５図は第４図の場合
の誤差ΔＺの補正説明図である。 2:被加工物、3:主軸、 5:主軸の中心線、10:タレット刃物台、 13:割出し軸、15:タレット、 25、26:ツールホルダ、 40:サーボモータ、 42、43、46〜49:歯車、 55:定トルクモータ、56、57:歯車、 65、66:ギヤカップリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−40206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297041（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−182842（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−57006（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物を把持して回転する主軸と、この
   主軸の中心線に平行に相対移動する主軸台又はタレット
   刃物台と、タレット刃物台に旋回可能に設けられた割出
   し軸を有し、且つ主軸に直交する方向に移動可能なタレ
   ットと、このタレットの各取付面に取付けられてそれぞ
   れ切削工具を保持可能なツールホルダと、前記割出し軸
   を旋回駆動するタレット駆動用モータと、このタレット
   駆動用モータの出力軸と前記割出し軸とを連結するタレ
   ット駆動用輪列手段とを備えたタレット型数値制御旋盤
   において、前記タレットの割出しを位置決め保持するギ
   ヤカップリングと、前記タレット駆動用輪列手段のバッ
   クラッシュを除く定トルク出力を持つ定トルクモータ
   と、この定トルクモータの出力軸と前記タレット駆動用
   輪列手段とを連結するトルク伝達用輪列手段とを有し、
   前記タレット駆動用モータのトルクは、切削所要トルク
   と前記定トルクモータのトルクとを加えたトルク以上で
   あり、前記定トルクモータは、前記タレットを駆動しな
   がら特定の切削加工をする時のみオンとなり、かつタレ
   ット駆動用モータに対して負荷となるトルクを常時加
   え、前記タレット駆動用輪列手段のバックラッシュを除
   くことと、前記ギヤカップリングが離脱して前記タレッ
   ト及びツールホルダが前記主軸中心線方向に前記タレッ
   ト刃物台から突出移動した距離と同じ距離該タレット刃
   物台を後退させ、主軸に対する切削工具の相対位置を補
   正して切削加工を行うことを特徴とするタレット型数値
   制御旋盤。