JPH03281147A - 複合旋盤の主軸のフライス送り駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、主軸の回転角を正確に制御しながら割出加
工やコンク−リングのフライス加工を行う際の主軸の駆
動方法に関するもので、特に旋削用のモータとは別に主
軸を低速回転させる送り駆動用のモータを設け、該割出
し送り駆動用のモータで主軸の割出し位置決め及び切削
送りを行う構造の旋盤における主軸の送り駆動方法に関
するものである。

（従来の技術） 旋盤における割出加工は、主軸を一定の角度位置に固定
し、回転工具でワークを切削する加工である。また、コ
ンタ−リングのフライス加工は、主軸の回転角を正確に
制御しながら主軸を低速で回転させつつ、回転工具を用
いてカム曲線のような複雑な曲面を切削する加工である
。このような割出加工やコンタ−リン゛グのフライス加
工を可能とした旋盤は、主軸を高速で回転させる旋削駆
動手段と主軸の角度を正確に制御しながら低速で回転さ
せる送り駆動手段とが必要である。旋削駆動と送り駆動
とを大型の１個のサーボモータを用いて行う装置も実用
化されているが、このような構造は、保持トルクが大き
くかつ分解能が非常に高いサーボモータ及びモータ制御
装置を必要とするので、装置が非常に高価になる。その
ため一般的には、旋削用モータと送り駆動用のモータと
を別々に設け、送り駆動用モータの回転を減速して主軸
に伝え、旋削用モータで主軸を高速回転させるときには
、主軸と送り駆動用モータを主軸から切り離す構造が採
用される。

第３図はこのような旋盤における主軸の駆動機構を示し
たもので、旋削用モータ５はベルト伝導装置６を介して
主軸２を駆動しており、割出し送り駆動用モータ９はウ
オーム歯車１１及びシフト歯車１５を介して主軸２を駆
動している。シフト歯車１５は、その軸１４に軸方向に
移動可能に設けられており、油圧シリンダ１７でシフト
ガイド１６を移動させることにより、シフト歯車１５を
軸１４上で移動させてシフト歯車１５と主軸２に固定し
た従動歯車８との噛み合い及び離脱を行わせている。旋
削加工を行うときには、シフト歯車１５を図の想像線の
位置にシフトさせて従動歯車８との噛み合いを解き、主
軸２を旋削用モータ５で高速回転させる。一方割出加工
やコンタ−リングのフライス加工の場合には、シフト歯
車１５と従動歯車８とを噛み合わせ、割出し送り駆動用
モータ９により主軸２を回転させる。割出し送り駆動用
モータ９は、サーボモータで、ＮＣ装置２２からの角度
指令に従って主軸２の角度を正確に制御しながら主軸２
を回転させる。

割出し送り駆動用モータ９で主軸２を回転させるときに
は、ウオーム歯車１１及びシフト歯車１５のバックラッ
シュ及び駆動系の微少な変形が主軸２の角度誤差となっ
て表れてくる。特にシフト歯車１５と従動歯車８との噛
み合い部分には、両者を係脱させるための遊隙が不可避
であり、この遊隙が主軸２の位置決め精度を大きく低下
させる。

そこでこの誤差の発生を避けるために、主軸２に固定し
たブレーキディスク７をブレーキパッド１８で挟持して
主軸２にある程度の大きさの回転負荷を与えてウオーム
歯車１１やシフト歯車１５の噛み合い部分に与圧が与え
られるようにして、歯車のバックラッシュ及び歯面の変
形による主軸２の角度誤差の発生を防止するようにして
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の構造では次のような場合に問題が
生じる。第１は、コンタ−リングのフライス加工におい
て、主軸２を停止させた状態での加工から主軸２を送り
ながらの加工に移行するとき、ブレーキパッド１８の静
摩擦係数と動摩擦係数の差により、この移行動作が円滑
に行われ難いということである。第２は、コンタ−リン
グのフライス加工時の工具の送り方向の変化によって切
削負荷が変化したとき、この変化を打ち消すようにブレ
ーキ力を増減してやることが望ましいけれども、油圧に
よるブレーキ力の制御では、そのような繊細な制御はほ
とんど不可能であるということである。

この発明は、以上の問題を解決することを課題としてな
されたもので、送り駆動用モータ９による主軸２の駆動
時に送り駆動用モータ９と主軸２との間に介在している
減速装置１１や係脱装置１５のバンクラッシュや駆動系
の変形に起因する主軸２の角度誤゛差や振動の発生を押
え、より正確で滑らかな加工が実現できる主軸の駆動方
法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） この発明は、主軸２に常時連結されている旋削用モータ
５と、係脱装置１５及び減速装置１１を介して主軸２に
連結される割出し送り駆動用モータ９を有する旋盤の主
軸駆動装置において、割出し送り駆動用モータ９のサー
ボ制御によって主軸２の角度を制御するときに旋削用モ
ータ５に駆動電流を与えて、旋削用モータ５で主軸２を
制動し、この制動力に抗して割出し送り駆動用モータ９
が主軸２を回転駆動するようにしたものである。

（作用） 上記構成によれば、割出し送り駆動用モータ９によって
駆動されているときの主軸２は、送り駆動用モータ９と
主軸５との間に介装された減速歯車１１やシフ１へ歯車
１５のバックラッシュ、を解消し、負荷トルクによる部
材の変形を一定に保つように旋削用モータ５によって能
動的に付勢される。

そして駆動電流を与えることによって生ずる旋削用モー
タ５の付勢力は、コンタ−リング加工のような低速回転
域では減速装置１１の負荷が主軸２の回転停止に関係な
く一定に維持され、しかも旋削用モータ５に与える電流
値を制御することによって主軸２に与える制動力を速い
応答速度で制御することができるので、コンタ−リング
のフライス加工で工具の送り方向の変化等によって切削
送り負荷が変化したときには、割出し送り駆動用モータ
９の駆動電流を検出してこれを一定に保つように旋削用
モータ５に与える電流をコントロールすることにより、
割出し送り駆動用モータ９に作用する負荷を一定に維持
するように制御することも可能となる。このような制御
によって割出し送り駆動用モータ９の負荷が一定になる
ようにコントロールしてやれば、減速装置１１や係脱装
置１５が常に一定の値で打圧された状態で駆動力を伝達
するので、高い精度で主軸２の位置決めを行うことがで
きると共に、切削負荷の変動によりびびり振動が発生す
るのも防止できる。

（実施例） 第１図および第２図は、この発明の一実施例を示した図
で、第１図はブロック図、第２図は制御ルーチンを示す
フローチャートである。第１図において、１は主軸台、
２は主軸台１に軸支された主軸、３は主軸２に固定され
たチャック、４はチャック３の開閉シリンダ、５は旋削
用モータ、６は旋削用モータ５と主軸２とを連結してい
るベルト伝導装置、７は主軸２に固定されたブレーキデ
ィスク、８はブレーキディスクに隣接して主軸２に固定
された従動歯車、９は割出し送り駆動用のサーボモータ
、１０は割出し送り駆動用モータ９の回転子軸に直結さ
れたエンコーダ、１１は割出し送り駆動用モータ９の回
転子軸にカップリング１２を介して連結されたウオーム
歯車、１３はウオーム歯車１１と噛合するウオームホイ
ール、１４はウオームホイール１３の軸、１５は軸１４
に軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に装着されたシフ
ト歯車、１６はシフト歯車１５を移動させるシフトガイ
ド、１７はシフトガイド１６駆動用の油圧シリンダ、１
８はブレーキディスク７に臨んでいるブレーキバンド、
１９はブレーキバッド保持枠、２０はブレーキパッド１
８を駆動するブレーキシリンダである。これらのものの
構造は、第３図に示した従来装置のものと変わらない。

割出し送り駆動用モータ９は、サーボドライバ２１を介
してＮＣ装置２２で制御でされている。

エンコーダ１０から出力される速度信号は、サーボドラ
イバ２１に、位置信号はＮＣ装置２２にそれぞれフィー
ドバンク信号として与えられる。また割出し送り駆動用
モータ９の駆動電流の値は、負荷信号としてＮＣ装置２
２に与えられている。

旋削用モータ５は、モータ制御部２３を介してＮＣ装置
２２から与えられる駆動指令によって駆動され、旋削用
モータ５に与えられる駆動電流の値がフィードバンク信
号としてモータ制御部２３に与えられている。

この発明では、以上のように構成された装置において、
シフト歯車１５を従動歯車８に噛合させて割出し送り駆
動用モータ９で主軸２を回転させるときに、同時に旋削
用モーフ５に駆動指令を与え、旋削用モータ５の起動ト
ルクを割出し送り駆動用モータ９の駆動力に抵抗するブ
レーキ力として利用するのである。

次に第２図にもとづいて旋削用モーフ５の制御手順を説
明する。以下の説明及び第２図において、Ｃ軸結合とは
、割出し送り駆動用モータ９が主軸２に実質的に結合さ
れている状態、即ち、シフト歯車１５と従動歯車８とが
噛合しており、かつＮＣ装置２２から割出し送り駆動用
モータ９に位置保持指令または回転指令が与えられてい
る状態をいうものとする。第２図に示す制御ルーチンは
、所定のタイミングでＣ軸結合状態を調べる。Ｃ軸結合
中でなく、Ｃ軸結合指令もＣ軸離脱指令も出ていなけれ
ば、このルーチンは何もしない。Ｃ軸結合指令が発せら
れたときには、分岐ステップ３２で分岐してＣ軸結合の
完了を待ち、Ｃ軸結合が完了したときに旋削用モータ５
に駆動指令を与え、主軸２に負荷トルクを与える。この
負荷トルクによってウオーム歯車１１やシフト歯車１５
の噛み合いバンクラッシュが除去され、割出し送り駆動
０ 用モータ９から旋削用モータ５に至る回転伝達系にイニ
シャル負荷が与えられ、このイニシャル負荷によってこ
の回転伝達系に高い剛性が付与される。

Ｃ軸が結合されると、第２図に示す制御ルーチンは分岐
ステップ３１で分岐し、割出し送り駆動用モータ９の負
荷が設定された値よりも大きいか小さいかを調べる。負
荷信号の値が設定値をオーバーしている場合には、旋削
用モータ５の出力トルクを減少させる方向に、また負荷
信号の値が設定値より低ければ、旋削用モータ５の出力
トルクを増加させる方向にモータ制御部２３に与える駆
動指令を増減させる。もし負荷信号が高くも低くもなけ
れば、旋削用モータ５の出力トルクをそのままの状態に
維持する。この制御により、割出し送り駆動用モータ９
の回転停止及び回転速度に係わりなく、またワークの切
削負荷の大小を補償するように旋削用モータ５の出力ト
ルクが変化して、割出し送り駆動用モータ９の負荷が常
に一定となる。従って割出し送り駆動用モータ９から主
軸２に至る回転伝達系に情、常に一定の負荷トルクが作
用することとなり、この伝達系に高い剛性が付与されて
割出し送り駆動用モータ９の回転角が正確に主軸２に伝
達される。

ＮＣ装置２２からＣ軸離脱指令が発せられると、第２図
に示すルーチンは、ステップ３３で分岐し、旋削用モー
タ５の駆動指令を解除する。これによって割出し送り駆
動用モータ９から旋削用モータ５に至る回転伝達系に与
えられていたイニシャル負荷は解除され、シフト歯車１
５と従動歯車８の歯面に作用する押圧力が解除されるか
ら、シフト歯車１５の離脱動作を円滑に行うことができ
る。

なお第１図の装置には、第３図に示した装置と同様にブ
レーキディスク７とブレーキパッド１８とが設けられて
いる。割出し送り駆動用モータ９と旋削用モータ５の出
力トルクが充分に大きければ、このようなブレーキ装置
を設ける必要はない。

しかし主軸２を一定の位置で固定してワークを加工する
場合に、このようなブレーキ装置を設けておけば、より
強い力で主軸２を固定しておくことが可能になり、割出
加工時により大きな切削負荷に耐えることができるよう
になる。

（発明の効果） 以上説明したこの発明の方法によれば、減速装置と係脱
装置を介して主軸にワーク送り駆動を与え、または主軸
を割り出す構造の旋盤において、送り駆動時および割出
位置決め時の上記係脱装置および減速装置に内在するバ
ンクラッシュ等のガタや部材の変形による送り誤差や位
置決め誤差を可及的に減少させることができ、主軸の高
い精度での位置決めが可能になるとともに、コンタ−リ
ングのフライス加工時における加工精度を太き（向上さ
せることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例を示す図で、第
１図は主軸の駆動系を示すブロック図、第２図は制御ル
ーチンを示すフローチャートである。第３図は従来の主
軸駆動系の一例を示すブロック図である。 図中、 ３ ２；主軸 ６：ベルト伝導装置 ９：割出し送り駆動用モータ １３：ウオームホイール １７：油圧シリンダ ５：旋削用モータ ８：従動歯車 １１：ウオーム歯車 １５：シフト歯車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主軸（２）に常時連結されている旋削用モータ（５）と
   係脱装置（１５）及び減速装置（１１）を介して主軸（
   ２）に連結される割出し送り駆動用モータ（９）を備え
   た旋盤の主軸のフライス切削送り駆動方法において、割
   出し送り駆動用モータ（９）のサーボ制御によって主軸
   （２）を駆動するときに旋削用モータ（５）に駆動電流
   を与えて旋削用モータ（５）で主軸（２）を制動し、こ
   の制動力に抗して割出し送り駆動用モータ（９）で主軸
   （２）を回転駆動することを特徴とする、複合旋盤の主
   軸のフライス送り駆動方法。