JP3247568B2 - タレットヘッドユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタレットヘッドユニット
に係り、特にタレットヘッドの回動ヘッド部の割出機構
におけるクラッチと位置決めの動力伝達駆動機構の構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加工用のタレットヘッドは、加工
機本体の支持軸に対して回動可能に取付けられスピンド
ル部を複数備えた回動ヘッド部を有し、この回動ヘッド
部の回動により主軸にスピンドル部のいずれかを選択し
て接続できるようになっている。各スピンドル部にはそ
れぞれ異なる工具を取付でき、上記構成により、製品形
状に応じて工具を適宜交換して加工することができるよ
うになっている。

【０００３】タレットヘッド内部には、スピンドル部を
スピンドル駆動軸に対応させるように位置決めするヘッ
ド割出機構と、選択されたスピンドル部とスピンドル駆
動軸との接続を断続するクラッチ機構とが設けられる。
ヘッド割出機構にはパラレルカム、ローラーギアカム及
びサーボモータによる回転位置決めをする方法などの種
々の方式があるが、例えば、回動ヘッド部を回動駆動す
るための割出モータと、該割出モータの所定回転をスピ
ンドル部の形成角度分の回動に変換する回動変換部と、
回動ヘッド部の回動位置を検出するセンサと、回動ヘッ
ド部の回動位置をタレットヘッド本体に対して保持固定
するためのロケートピン等からなる位置決め部とが設け
られる。

【０００４】スピンドル駆動軸に接続されるスピンドル
部を変更する場合には、まず上記クラッチ機構によりス
ピンドル駆動軸とスピンドル部との接続を解除し、次に
ヘッド割出機構により回動ヘッド部を駆動する。回動ヘ
ッド部は割出モータの回転を回動変換部により変換して
所望のスピンドル部がスピンドル駆動軸の対応位置にな
るまで回動させられる。その後、回動を停止してセンサ
により位置を確認し、位置決め部により回動ヘッド部を
ヘッド本体に対して位置決め固定する。最後に、クラッ
チ機構によりスピンドル駆動軸と新たに選択されたスピ
ンドル部とを接続する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のパラレルカ
ムを使用したタレットヘッドにおいては、上記割出しの
ための回動駆動系やスピンドル駆動軸の回転駆動系に加
えて、クラッチ機構や割出機構の位置決め部を動作させ
るための空気圧又は油圧アクチュエータが設けられてい
るために、ユニット全体で２５０ｋｇ以上になるものが
多く、小形化及び軽量化が困難であるとともに、割出時
間が長く、高速動作をさせることが難しいという問題点
があった。

【０００６】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、クラッチ機構及び位置決め部の駆動系を改善す
ることにより、ユニット全体の小形化及び軽量化が可能
であるとともに割出時間を短縮することのできるオール
カム方式の新規のタレットヘッドユニットを実現するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、支持軸に対して回動可能に設
けられ、複数のスピンドル部を備えた回動ヘッド部と、
該回動ヘッド部を回動させてスピンドル部の一つにスピ
ンドル駆動軸が対応するようにその回動位置を規定し該
回動位置を保持するための位置決め手段を備えたヘッド
割出機構と、前記スピンドル駆動軸と前記スピンドル部
との回転接続を断続するクラッチ機構とを有するタレッ
トヘッドユニットにおいて、前記ヘッド割出機構に、前
記回動ヘッド部を回動させる回動駆動系から同期した回
転を取り出す同期回転取出部と、該同期回転取出部から
得られた回転によりそれぞれ動作する第１及び第２の駆
動カムを有する動作変換部とを設け、該第１のカムと前
記クラッチ機構とを連動させ、前記第２のカムと前記位
置決め手段とを連動させるものである。

【０００８】ここで、前記同期回転取出部を、前記回動
駆動系において前記回動ヘッド部を前記スピンドル部の
形成周期分回動させた場合に１回転する回転部分とする
ことが好ましい。

【０００９】この場合において、前記同期回転取出部
を、入力軸の１回転に対して出力軸が前記スピンドル部
の形成周期分回動するように構成されたパラレルカムの
入力軸とすることが望ましい。

【００１０】また、前記動作変換部を、前記第１のカム
及び第２のカムを相互に同じ入力軸に接続され相互に対
向するカム面をもつ端面カムとし、該入力軸に交差する
内外２重構成の出力軸にそれぞれ接続された第１及び第
２のカムフォロワを設けた複合カム構造部で構成し、前
記第１のカムフォロワに接続された内外いずれか一方の
出力軸を前記クラッチ機構に接続し、前記第２のカムフ
ォロワに接続された他方の出力軸を前記位置決め手段に
接続して構成することが好ましい。

【００１１】

【作用】請求項１によれば、回動駆動系から同期した回
転を取り出し、この回転によりそれぞれ動作する第１及
び第２の駆動カムにクラッチ機構と位置決め手段とを連
動させることにより、ヘッド割出時の動作部分を全て単
一の回動駆動系により駆動することができる上にカム機
構のみによりクラッチ機構と位置決め手段とを駆動でき
るので、ユニットの小形化及び軽量化を図ることができ
るとともに、確実な動作を確保して割出時間を短縮する
ことができる。

【００１２】請求項２によれば、同期回転取出部を回動
駆動系における回動ヘッド部をスピンドル部の形成周期
分回動させた場合に１回転する回転部分とすることによ
り、クラッチ機構や位置決め機構の駆動用カムをそのま
ま駆動することができるので機構系を簡素化できるか
ら、ユニットの小形化及び軽量化をさらに進めることが
できる。

【００１３】請求項３によれば、パラレルカムを用いる
ことにより、必要な間欠動作を確保しながら割出機構を
全てカム及びレバーにより構成できるので、さらなる小
形化及び軽量化と、割出しの高速化とを図ることができ
る。

【００１４】請求項４によれば、複合カム構造部によっ
て、一対の端面カムの組合せにより成るカム動作部と、
内外の出力軸から成る駆動力伝達部とをそれぞれ一体に
構成できるので、動作変換部を極めて容易に小形化及び
軽量化できる。

【００１５】

【実施例】次に図面を参照して本発明に係るタレットヘ
ッドユニットの実施例の構造を説明する。図１は本実施
例のタレットヘッドユニットの全体を示すものである。
ユニット本体１には、回動自在に設けられた回動ヘッド
部２と、スピンドルモータ３と、割出モータ４とが取付
けられている。

【００１６】回動ヘッド部２には、その回動方向に均等
に配置された４つのスピンドル部２１，２２，２３，２
４が取付けられ、これらのスピンドル部のいずれかがス
ピンドルモータ３により回転駆動されるようになってい
る。図１に示すものでは、スピンドル部２１が図示しな
いスピンドル駆動軸に接続されて高速回転する。

【００１７】回転ヘッド部２は割出モータ４によりユニ
ット本体１に対して回動するようになっている。図２に
示すように、割出モータ４の回転は、歯車４１と４２を
介して第１回動軸４３を回転させる。第１回動軸４３に
はドグ７１が取付けられ、このドグ７１に対向した近接
スイッチ７２により第１回動軸４３の１回転の基準位置
を検出するようになっている。

【００１８】第１回動軸４３の回転は、パラレルカム４
４と４５の係合により第１回動軸４３の１回転の期間内
において所定のタイミングで１／４回転するように第２
回動軸４６に伝達される。第２回動軸４６の回転は傘歯
車４７と４８により第３回動軸４９に伝達され、歯車５
０から歯車５１を介して回動ヘッド部２を支持軸５２の
周りにちょうどスピンドル部の間隔分だけ回動させるよ
うになっている。

【００１９】回動ヘッド部２の外周には、各スピンドル
部２１，２２，２３，２４に対応する位置にそれぞれ一
対のドグ７３，７４が取付けられ、このドグ７３，７４
をリミットスイッチ７５，７６がそれぞれ検出すること
によりスピンドル部のいずれがスピンドル駆動軸に接続
されているかを検出する。ドグ７３，７４は、リミット
スイッチ７５，７６のオン・オフに対応する２種類
（Ｈ，Ｌ）がスピンドル部毎に異なる組合せで設けられ
ていることにより２ビットの情報量をもつスピンドル番
地を示しており、このドグの組合せによって４つのスピ
ンドル部を相互に識別できるようになっている。

【００２０】スピンドル部２１を回転駆動する部分は、
図３に示すように、スピンドルモータ３からプーリ３
１、ベルト３２及びプーリ３３を介してスピンドル駆動
軸３４を回転させる。スピンドル駆動軸３４はクラッチ
部３５により保持された状態でスピンドル部２１に軸支
されたスピンドル軸３６に噛み合っている。このクラッ
チ部３５は、第１駆動軸３７に取付けられたクラッチ駆
動レバー３８によりスピンドル駆動軸の軸線方向に移動
自在に構成されており、クラッチ部３５の軸線方向の移
動によりスピンドル駆動軸３４とスピンドル軸３６とが
噛み合ったり外れたりする。

【００２１】図２に示すように、第１回動軸４３の回転
は後述する動作変換部６に導入されて所定の回動動作に
変換され、第１駆動軸３７及び第２駆動軸６７が回動す
るようになっている。第１駆動軸３７は上記のクラッチ
駆動レバー３８を回動させてクラッチ部３５をスピンド
ル駆動軸の軸線方向に移動させ、クラッチ機構を断続さ
せる。第２駆動軸６７は第１駆動軸３７と同芯に取付け
られた管状部材であり、第１駆動軸とは別個に動作す
る。

【００２２】第２駆動軸６７にはロケート駆動レバー５
５が取付けられ、ロケート駆動レバー５５はロケートピ
ン５６に連結されている。ロケートピン５６はユニット
本体１に弾装されたコイルスプリング６８によって常時
突出側へ付勢されており、ロケート駆動レバー５５の回
動により回動ヘッド部２に設けられたロケートブッシュ
２５内に嵌合するようになっている。ロケートピン５６
の収容部には近接スイッチ７７が対向配置されており、
ロケートピン５６の出没動作を確認することができる。

【００２３】図４及び図５には、図２に示す動作変換部
６の内部機構を示す。図４に示すように、第１回動軸４
３に接続された第１回転軸４３には一対の端面カム６
２，６３がそれらのカム面６２ａ，６３ａを相互に対向
させるようにして取付けられ、第１回転軸４３とともに
回転するようになっている。第１回転軸４３に交差する
ように第１駆動軸３７が配置され、この第１駆動軸３７
には従動部材６５が取付けられている。従動部材６５に
はカムフォロワ６５ａが設けられ、カムフォロワ６５ａ
は端面カム６２のカム面６２ａに係合することにより、
第１駆動軸３７を所定のタイミングで所定角度分回動さ
せるようになっている。

【００２４】第２駆動軸６７は第１駆動軸３７に対して
同芯に軸支されている。第２駆動軸６７には従動部材６
６が取付けられ、この従動部材６６には、端面カム６３
のカム面６３ａに係合するカムフォロワ６６ａが設けら
れている。カムフォロワ６６ａは、第１回転軸４３の回
転に伴って従動部材６６を所定のタイミングで所定角度
分回動させる。

【００２５】図５に示すように、第１駆動軸３７にはク
ラッチ駆動レバー３８が固定され、第２駆動軸６７には
ロケート駆動レバー５５が固定されており、これらクラ
ッチ駆動レバー３８，５５は上記第１駆動軸３７及び第
２駆動軸６７の回動により動作する。なお、クラッチ駆
動レバー３８には一端の固定されたコイルバネ３９の他
端が取付けられており、クラッチ部３５によりクラッチ
が接続される方向にクラッチ駆動レバー３８を常時付勢
している。

【００２６】以上説明した本実施例の動作を、上記図１
乃至図５とともに図６を参照しながら説明する。タレッ
トヘッドのスピンドル部の交換に際しては、まず、図６
のＮＣフィードの欄に示すように加工機のワーク移動を
停止させる（Ｓ）と同時に、スピンドルモータ３を５０
ｒｐｍ程度の低速回転に切り換え（Ｌ）、割出モータ４
を起動させる（Ｒ）。割出モータ４が回転を始めると、
第１回動軸４３の回転によりまず図４に示す端面カム６
２がカムフォロワ６５ａを介して従動部材６５と第１駆
動軸３７を回動させ、図５に示すクラッチ駆動レバー３
８を回動させてクラッチ部３５を移動させる。クラッチ
部３５がスピンドル駆動軸の軸線方向に移動するとクラ
ッチ機構が外れ（Ｏ）、図２に示すスピンドル駆動軸３
４とスピンドル軸３６が離脱する。

【００２７】次に、第１回動軸４３の回転により図４に
示す端面カム６３がカムフォロワ６６ａを介して従動部
材６６と第２駆動軸６７を回動させ、図５に示すロケー
ト駆動レバー５５を回動させてロケートピン５６を図２
に示すロケートブッシュ２５から引き抜く（Ｏ）。その
後、第１回動軸４３の回転によりパラレルカム４４，４
５を介して第２回動軸４６が回動し、傘歯車４７，４
８、第３回動軸４９、歯車５０及び歯車５１を介して回
動ヘッド部２を回動させる（Ｒ）。

【００２８】回動ヘッド部２の回動が隣接するスピンド
ル部まで行われる場合、割出モータ４は第１回動軸４３
が１回転する間に第２回動軸４６が１／４回転すること
により、回動ヘッド部２を９０度回動させて停止する。
対向するスピンドル部まで回動ヘッド部２を１８０度回
動させる場合は、第１回動軸４３を２回転させることに
より、図６に示す工程が２回繰り返される。

【００２９】第１回動軸４３が１回転し終わるころにな
ると、端面カム６３、従動部材６６、第２駆動軸６７、
ロケート駆動レバー５５を介してロケートピン５６がロ
ケートブッシュ２５内に嵌合し（Ｔ）、回動ヘッド部２
を位置決め固定する。また、端面カム６２、従動部材６
５、第１駆動軸３７、クラッチ駆動レバー３８を介して
クラッチ部３５が復帰すると、低速回転していたスピン
ドル駆動軸３４とスピンドル軸３６とが噛み合い、接続
される。スピンドルモータ３の低速回転はクラッチの噛
み合いを得るためのものであり、スピンドルのイナーシ
ャ等の条件により適宜回転数を調整して設定される。

【００３０】図２に示すリミットスイッチ７５，７６の
検出信号に基づいて検知されたスピンドル番地が所望の
スピンドル部のものである場合、割出モータ４は第１回
動軸４３が１回転すると、近接スイッチ７２からの信号
に基づいて停止される（Ｓ）。この場合、近接スイッチ
７２から得られる第１回動軸４３が１回転した旨の信号
Ａ、近接スイッチ７７から得られるロケートピン５６の
嵌合を示す信号Ｂ、及び図２に示す近接スイッチ７８か
ら得られるクラッチ機構の接続を示す信号Ｃが全て得ら
れた時点で、スピンドルモータ３が高速回転（Ｒ）に復
帰し、ＮＣフィードが移動を開始して切削が行われる。

【００３１】回動ヘッド部２を１８０度回動させる必要
のある場合には、割出モータ４を停止させることなく、
したがってスピンドルモータ３はそのまま低速回転を維
持したまま、他の動作部分は再び上記工程を繰り返す。

【００３２】以上説明したように、本実施例によれば、
割出モータ４の回転によりパラレルカムを介して回動ヘ
ッド部２を回動させるとともに、カム機構によりクラッ
チ部及びロケートピンによる位置決め部を駆動するよう
に構成したので、割出機構の構造を簡素化することがで
き、タレットヘッドの小形化及び軽量化を図ることがで
きる。本実施例を試作した結果、現在ユニット重量２５
０ｋｇ以上のタレットヘッドが多い中で、ユニット重量
を１２０ｋｇ以下の重量に押さえることができた。ま
た、端面カムの組合せにより確実な動作を確保しつつ動
作変換部６の小形化に成功したので、タレットヘッド全
体、特にユニット本体部の小形化を大幅に進めることが
できた。

【００３３】また、本実施例では上記のように主要動作
部の全機構をカム及びレバーにより構成したので、動作
の確実性を高めることができるとともに、動作部の慣性
モーメントを大幅に低減することができるので、割出時
間を大きく短縮することができる。本実施例の試作品で
は、従来割出時間が１秒以上であったものを０．５秒に
短縮することができた。

【００３４】上記実施例では半球状の回動ヘッド部に４
つのスピンドル部を設けているが、本発明はこれに限ら
れることなく、例えば円筒状、多角柱状等の異なる形状
の回動ヘッド部に任意数のスピンドル部を設けてもよ
い。また、本実施例ではクラッチとして噛み合いクラッ
チを用いているが、回転の断続を確実に行い得るもので
あれば他の公知のクラッチ機構を用いることができる。
さらに、本実施例では位置決め固定のためにロケートピ
ンを用いているが、例えばカービックカップリング等の
他の位置決め手段を用いてもよい。また、上記実施例で
はパラレルカムを用いているが、他の間欠的動作機構、
例えばローラーギアやゼネバ機構等の公知手段を用いる
こともできる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は以下の効果
を奏する。

【００３６】請求項１によれば、回動駆動系から同期し
た回転を取り出し、この回転によりそれぞれ動作する第
１及び第２の駆動カムにクラッチ機構と位置決め手段と
を連動させることにより、ヘッド割出時の動作部分を全
て単一の回動駆動系により駆動することができる上にカ
ム機構のみによりクラッチ機構と位置決め手段とを駆動
できるので、ユニットの小形化及び軽量化を図ることが
できるとともに、確実な動作を確保して割出時間を短縮
することができる。

【００３７】請求項２によれば、同期回転取出部を回動
駆動系における回動ヘッド部をスピンドル部の形成周期
分回動させた場合に１回転する回転部分とすることによ
り、クラッチ機構や位置決め機構の駆動用カムをそのま
ま駆動することができるので機構系を簡素化できるか
ら、ユニットの小形化及び軽量化をさらに進めることが
できる。

【００３８】請求項３によれば、パラレルカムを用いる
ことにより、必要な間欠動作を確保しながら割出機構を
全てカム及びレバーにより構成できるので、さらなる小
形化及び軽量化と、割出しの高速化とを図ることができ
る。

【００３９】請求項４によれば、複合カム構造部によっ
て、一対の端面カムの組合せにより成るカム動作部と、
内外の出力軸から成る駆動力伝達部とをそれぞれ一体に
構成できるので、動作変換部を極めて容易に小形化及び
軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタレットヘッドユニットの実施例
の全体構成を示すための斜視図である。

【図２】同実施例における回動ヘッド部の割出機構を示
す機構図である。

【図３】同実施例におけるスピンドル部の回転駆動系を
示す機構図である。

【図４】同実施例における動作変換部の構成を示す機構
図である。

【図５】同実施例における動作変換部からクラッチ部、
位置決め部までの構成を示す機構図である。

【図６】同実施例の各部の動作を示すタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

１ ユニット本体 ２ 回動ヘッド部 ２１，２２，２３，２４ スピンドル部 ３ スピンドルモータ ４ 割出モータ ２５ ロケートブッシュ ３４ スピンドル駆動軸 ３５ クラッチ部 ３６ スピンドル軸 ３７ 第１駆動軸 ３８ クラッチ駆動レバー ５５ ロケート駆動レバー ４３ 第１回動軸 ４４，４５ パラレルカム ４６ 第２回動軸 ５６ ロケートピン ６７ 第２駆動軸 ６２，６３ 端面カム ６２ａ，６３ａ カム面

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持軸に対して回動可能に設けられ、複
   数のスピンドル部を備えた回動ヘッド部と、該回動ヘッ
   ド部を回動させてスピンドル部の一つにスピンドル駆動
   軸が対応するようにその回動位置を規定し該回動位置を
   保持するための位置決め手段を備えたヘッド割出機構
   と、前記スピンドル駆動軸と前記スピンドル部との回転
   接続を断続するクラッチ機構とを有するタレットヘッド
   ユニットにおいて、 前記ヘッド割出機構には、前記回動ヘッド部を回動させ
   る回動駆動系から同期した回転を取り出す同期回転取出
   部と、該同期回転取出部から得られた回転によりそれぞ
   れ動作する第１及び第２の駆動カムを有する動作変換部
   とを設け、 該第１のカムと前記クラッチ機構とを連動させ、前記第
   ２のカムと前記位置決め手段とを連動させ、 前記動作変換部は、前記第１のカム及び第２のカムを相
   互に同じ入力軸に接続され相互に対向するカム面をもつ
   端面カムとし、該入力軸に交差する内外２重構成の出力
   軸にそれぞれ接続された第１及び第２のカムフォロワを
   設けた複合カム構造であり、 前記第１のカムフォロワに接続された内外いずれか一方
   の出力軸を前記クラッチ機構に接続し、前記第２のカム
   フォロワに接続された他方の出力軸を前記位置決め手段
   に接続して構成した ことを特徴とするタレットヘッドユ
   ニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記同期回転取出部
   は、前記回転駆動系において前記回動ヘッド部を前記ス
   ピンドル部の形成周期分回動させた場合に１回転する回
   転部分であることを特徴とするタレットヘッドユニッ
   ト。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記同期回転取出部
   は、入力軸の１回転に対して出力軸が前記スピンドル部
   の形成周期分回動するように構成されたパラレルカムの
   入力軸であることを特徴とするタレットヘッドユニッ
   ト。