JP4590697B2

JP4590697B2 - 刃先位置調整方法及び装置

Info

Publication number: JP4590697B2
Application number: JP2000222136A
Authority: JP
Inventors: 泰弘川上; 剛志河合; 博司川地
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP2002036009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機において、刃先位置を自動的に調整する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中ぐり加工においては、加工による刃先摩耗などにより、刃先位置が基準位置からずれることがある。そのため、従来から刃具をスピンドル先端に半径方向に移動可能に装着し、その刃具の刃先位置を、スピンドル先端に設けた調整軸を回動させることで調整（補正）することが広く行われている。例えば、特開平１０−１５７１２号では、上下移動する工作機械のスピンドルヘッドにスピンドルを回転可能に設け、そのスピンドル先端に着脱自在な工具ホルダに調整軸（ドローバー）をスピンドル軸線から偏心した位置に回動自在に設け、そのドローバー先端の六角孔に、前後、左右移動するテーブル上に設けた回転駆動装置の駆動軸を嵌め込んで駆動軸を回転駆動装置が有するサーボモータで回転させて、ホルダ内部の伝達機構を介して、工具ホルダに半径方向移動可能に設けた刃具を半径方向に移動させるものが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記によれば、工具ホルダの調整軸を回転させるために、工作機械のテーブル上に、工具ホルダの刃具位置調整のためのドローバーを回転させる専用のサーボモータを内蔵した回転駆動装置を備えているので、装置が高価になるなどの問題があった。この発明の課題は、前述のような刃先位置調整を工作機の本来備えている駆動モータを利用して行うことで、装置を安価に提供できるようにすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のため、本願では、ワークに対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸駆動モータを制御して、スピンドル先端の刃具による加工を行う工作機械において、スピンドル先端部にスピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、その調整軸を回動することで、スピンドル先端部に半径方向に位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整する刃先位置調整方法であって、工作機械に調整軸と係脱する回転阻止部材を備え、Ｘ、Ｙ軸駆動モータにより、スピンドルヘッドあるいは係脱部材を移動して調整軸とスピンドルとを調整軸の軸線回りに相対的に回動することで、刃具の刃先位置を調整することを特徴とする（請求項１）。また、本願は、スピンドル先端部にスピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、その調整軸を回動することで、スピンドル先端部に半径方向に位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整する刃先位置調整方法において、スピンドルをスピンドル回転軸線に対する直交２方向に移動するスピンドルヘッドに回転自在に設け、調整軸先端を固定側の回転阻止部材に保持させた状態で調整軸の軸線回りに前記スピンドルヘッドの直交２軸方向の移動制御でスピンドルを旋回させて調整軸をスピンドル先端部に対して相対的に回動することで、刃具の刃先位置を調整することを特徴とする（請求項２）。
【０００５】
また本願装置は、ワークに対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸駆動モータを制御して、スピンドル先端の刃具による加工を行う工作機であって、スピンドルをスピンドルヘッドに回転自在に支持し、スピンドルには先端に工具ホルダを着脱自在に装着し、その工具ホルダは、スピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、工具ホルダの本体の先端部内側面に設けた勾配面と、本体前端部に案内されるスライド体に備えた勾配面を当接し、調整軸を回動することで、工具ホルダに半径方向に本体を弾性変形させて位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整するように構成されている工作機において、前記本体の長手方向ほぼ中央部の内側面にスリットを設け、前記調整軸とねじ結合するスライド体をばねで前方に付勢し、工作機の固定側に調整軸と係脱する回転阻止部材を設け、スピンドルヘッドを、前記Ｘ、Ｙ軸駆動モータでスピンドル軸線と直交するＸ、Ｙ軸方向に移動するようにし、回転阻止部材に調整軸を係止した状態で、スピンドルヘッドをＸ、Ｙ軸方向に制御して調整軸の軸線回りにスピンドルを旋回させる制御手段を備えていることを特徴とする（請求項３）。請求項１の方法を実施するには，このようにスピンドルヘッドをＸ、Ｙ軸駆動モータでＸ、Ｙ軸方向に移動させるようにすることに代えて、調整軸と係脱する回転阻止部材をＸ、Ｙ軸駆動モータでＸ、Ｙ軸方向に移動させるようにしてもよいし、また、スピンドルヘッドをＸ軸駆動モータでＸ軸方向に、回転阻止部材をＹ軸駆動モータでＹ軸方向に移動させ、両者の合成移動で調整軸とスピンドルとの相対回転を実現してもよい。調整軸の先端には係止部が設けてあり、回転阻止部材は、スピンドル軸線方向から前記係止部に係脱して係止部を回り止めする係脱部材である（請求項４）。
これらの構成より、調整軸とスピンドルとを、工作機が本来持っているＸ軸、Ｙ軸駆動源により相対的に回動させるので、従来のように、調整軸駆動用に別途格別な駆動装置を必要とせず、安価になる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、２において、本体ベッド１上の移動ベース２が、本体ベッド１後部に取付けたＺ軸駆動モータ３により回転駆動される送りねじ軸４で前後（Ｚ軸）方向へ移動するようにしてある。移動ベース２上には移動コラム５が移動ベース２側部に取付けたＸ軸駆動モータ６により回転駆動される送りねじ軸７で左右（Ｘ軸）方向に移動するようにしてある。これにより、移動コラム５は前後、左右に水平移動する。移動コラム５にはスピンドル８ａを回転自在に支持したスピンドルヘッド８が上下（Ｙ軸）方向に移動自在に装架されている。スピンドルヘッド８は移動コラム５内の上下の送りねじ軸９で上下移動され、この送りねじ軸９は移動コラム５に出力軸を上方に向けて装着したＹ軸駆動モータ１０とタイミングベルト１１を介して接続されている。スピンドル８ａはブレーキ付きのスピンドル回転モータＭにより回転駆動される。
【０００７】
本体ベッド１からは４本の支柱１２が立設され、この支柱上端にマガジン支持ベース１３が固着され、前記移動コラム５の水平移動空間上方に位置されている。このマガジン支持ベース１３の下面には、前記移動コラム５の頂部との間に僅かな隙間を持ってアーム装置１５が一体に装着してある。アーム装置１５は例えば特開昭６２−２８２８４０号に開示のように複数のカム要素の組合せにより両端に把持部１６を持つ工具交換アーム１７が第１図に示す待機位置から時計方向に９０°旋回して後述の移送装置５０の受渡位置Ｂの工具ホルダ２５とスピンドルの工具ホルダ（これらには工具が装着してある）を同時に把持し、次いで工具交換アーム１７を軸方向へ移動して両工具ホルダ２５を抜出し、１８０度旋回の後、軸方向へ後退移動して工具交換を行い、その後反時計方向へ９０°旋回して元の待機位置へ戻るようにしたものである。
【０００８】
マガジン支持ベース１３上面には、４本の支柱１８とベース板１９を組合せたマガジンベース２０が固着され、このマガジンベース２０上に工具マガジン３０がモータ回転による公知のゼネバ機構（図示なし）により割出し自在に装備されている。この工具マガジン３０において旋回割出しされるマガジンプレート３１には、工具を保持した多数の工具ホルダ２５が着脱自在に保持されている。工具ホルダ２５の中には、刃先位置調整機能を有する後述の工具ホルダ６０も含まれている。
【０００９】
この工具マガジン３０と前記工具交換アーム１７との間には、前記マガジンベース２０内側に工具マガジン３０の割出位置（本実施例では鉛直下方位置、図１のＡ位置）の工具ホルダ２５を、その鉛直下方で工具交換アーム１７に受け渡す受渡位置Ｂへ移送する移送装置５０が配置してある。
【００１０】
図３には、スピンドル８ａ先端に刃先位置調整用の工具ホルダ６０を装着した状態を示す。この工具ホルダ６０は、例えば特開平１０−１５７１２号に記載の構造のもので、スピンドル８ａ先端のテーパ孔８ｂに嵌脱自在に嵌合されるテーパ軸部６１を有した本体６２に刃具台６３の基端部が固設され、刃具台６３先端の半径方向外側部には刃具Ｔを取り付けた保持体６３ａが取着されており、刃具台６３の先端部内側面には先端側から基端側へ向かって下がり勾配の勾配面６４が設けられている。刃具台６３の長手方向のほぼ中央部の内側面にスリット６５が設けられており、前記勾配面６４に力が加わるとこのスリット６５部分より先端部分（Ｚ軸前進方向部分）が半径方向に弾性変形するようにしてある。
【００１１】
工具ホルダ６０の本体６２前端部には、スライド体６６が凹状の案内溝６７に回り止めされて軸線方向にのみ前後摺動するように案内されている。そのスライド体６６には前記刃具台６３の勾配面６４に当接する勾配面６８を備え、かつ、工具ホルダ６０の軸心（スピンドル８ａに装着状態ではスピンドル８ａ軸心と一致する）ＣＬ１から偏心した位置に、調整軸７０が回動自在に螺合してある。調整軸７０の先端部には係止部としての６角孔７１が設けてある。調整軸７０はそのテーパシャンク方向端が本体６２に図示しないスラスト軸受により回転自在に支承されている。７２はスライド体６６を前方に付勢するばねであって、スライド体６６と調整軸７０とのねじ結合が弛まないようにして、スライド体６６の移動位置を保持させる。
従って、調整軸７０を回転させると調整軸７０とスライド体６６とのねじ結合によって、スライド体６６が軸方向に摺動し、勾配面６８がこれに接する勾配面６４に作用して、スリット６５部分から前方部分、即ち刃具装着部が弾性によって半径方向に移動し、刃先位置が調整されることになる。
【００１２】
ベッド１上には、移動コラム５の前方位置であって、ＡＴＣ位置の直下となる位置に回転阻止部材として前記６角孔７１にスピンドル８ａに対してその軸線方向から嵌脱する６角断面の係脱部材７３が固定配置されている。また、工作機の背面には、前述のＸ，Ｙ，Ｚ各軸用の駆動モータ６、１０、３を制御する制御装置８０が搭載され、その制御装置８０内には、ワーク加工時の加工プログラムの他、前記刃先調整ホルダの刃先調整を行わせる刃先調整プログラムが刃先位置の制御手段８１として組み込まれている。この刃先位置調整プログラムは、以下の動作を制御する。
【００１３】
スピンドル８ａ先端に刃先調整工具ホルダ６０が装着された状態で、刃先調整プログラムが起動すると、Ｘ、Ｙ軸駆動モータ６、１０を駆動して、スピンドル８ａが３次元位置を制御され、係脱部材７３と調整軸７０との軸線を一致させ、その後、Ｚ軸駆動モータ３によりスピンドル８ａをＺ軸方向で前進させて係脱部材７３に調整軸７０先端の６角孔７１を嵌め込む。その状態で、スピンドル８ａがスピンドルヘッド８に対して回転自在となるようにスピンドル回転モータＭのブレーキを解除し、Ｘ、Ｙ軸駆動モータ６、１０を制御して、スピンドルヘッド８をＸ、Ｙ軸方向で移動制御し、調整軸７０の軸線ＣＬ２回りに円Ｃに沿ってスピンドル８ａを相対的に旋回させる。これにより、旋回方向が正転であれば、スライド体６６が軸方向に後退して、勾配面６４、６８の相互作用で刃先は半径方向外側に移動し、その逆に回転されれば、半径方向内側に移動する。なお、スピンドル８ａのＺ軸方向移動は、本実施形態では、コラム５全体がＺ軸方向に移動するもので説明したが、移動コラムはＸ軸方向にのみ移動し、その移動コラムにＹ軸方向に移動するように搭載されたスピンドルヘッドに、スピンドルがＺ軸方向に移動するようになっているものであってもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本願発明では、工作機が加工のために本来備えているＸ軸、Ｙ軸駆動モータによる駆動で、スピンドル先端に、スピンドル回転軸線と偏心した位置にある刃先位置調整用の調整軸とスピンドルとを、調整軸回りに相対回転させるようにして刃具の刃先位置を調整するようにしたので、刃先位置調整用に、格別に駆動元を必要とせず、構成が簡易、かつ、安価に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願装置を備えた工作機の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】スピンドルの先端拡大図である。
【図４】図１のＩＶ視拡大図である。
【符号の説明】
３Ｚ軸駆動モータ
６Ｘ軸駆動モータ
８スピンドルヘッド
８ａスピンドル
１０Ｙ軸駆動モータ
２５、６０工具ホルダ
６２本体
６４、６８勾配面
６５スリット
６６スライド体
７０調整軸
７１６角孔（係止部）
７２ばね
７３係脱部材（回転阻止部材）
８１刃先位置調整プログラム（制御手段）
ＣＬ１スピンドル回転軸心
ＣＬ２調整軸の軸心
Ｔ刃具

Claims

ワークに対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸駆動モータを制御して、スピンドル先端の刃具による加工を行う工作機械において、スピンドル先端部にスピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、その調整軸を回動することで、スピンドル先端部に半径方向に位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整する刃先位置調整方法であって、工作機械に調整軸と係脱する回転阻止部材を備え、Ｘ、Ｙ軸駆動モータにより、スピンドルヘッドあるいは係脱部材を移動して調整軸とスピンドルとを調整軸の軸線回りに相対的に回動することで、刃具の刃先位置を調整することを特徴とする刃先位置調整方法。
スピンドル先端部にスピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、その調整軸を回動することで、スピンドル先端部に半径方向に位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整する刃先位置調整方法において、スピンドルをスピンドル回転軸線に対する直交２方向に移動するスピンドルヘッドに回転自在に設け、調整軸先端を固定側の回転阻止部材に保持させた状態で調整軸の軸線回りに前記スピンドルヘッドの直交２軸方向の移動制御でスピンドルを旋回させて調整軸をスピンドル先端部に対して相対的に回動することで、刃具の刃先位置を調整することを特徴とする刃先位置調整方法。
ワークに対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸駆動モータを制御して、スピンドル先端の刃具による加工を行う工作機であって、スピンドルをスピンドルヘッドに回転自在に支持し、スピンドルには先端に工具ホルダを着脱自在に装着し、その工具ホルダは、スピンドル回転軸心から偏心した位置に調整軸を回転自在に備え、工具ホルダの本体の先端部内側面に設けた勾配面と、本体前端部に案内されるスライド体に備えた勾配面を当接し、調整軸を回動することで、工具ホルダに半径方向に本体を弾性変形させて位置変位可能に設けてある刃具の半径方向刃先位置を調整するように構成されている工作機において、前記本体の長手方向ほぼ中央部の内側面にスリットを設け、前記調整軸とねじ結合するスライド体をばねで前方に付勢し、工作機の固定側に調整軸と係脱する回転阻止部材を設け、スピンドルヘッドを、前記Ｘ、Ｙ軸駆動モータでスピンドル軸線と直交するＸ、Ｙ軸方向に移動するようにし、回転阻止部材に調整軸を係止した状態で、スピンドルヘッドをＸ、Ｙ軸方向に制御して調整軸の軸線回りにスピンドルを旋回させる制御手段を備えていることを特徴とする工作機の刃先位置調整装置。
調整軸の先端には係止部が設けてあり、回転阻止部材は、スピンドル軸線方向から前記係止部に係脱して係止部を回り止めする係脱部材であることを特徴とする請求項３記載の工作機の刃先位置調整装置。