JPH038884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背景］ この発明は数値制御旋盤、より詳細に述べれ
ば、自動制御方式の旋盤であつて、多数の工具を
選択的に使用することができると共に、その選択
と旋盤加工とを容易にすることができる新規なタ
レツト形数値制御旋盤に関する。

旋盤は工作物に回動運動を、工具すなわちバイ
トに所要の切込みと送り運動を与えることによつ
て旋削作業を行うものである。その旋盤の所要の
作業操作を自動的に制御する旋盤、とくに数値制
御（NC）旋盤においては、複数の工具を保持さ
せて、工作物の加工部分の形状、寸法、加工条件
および材質などに応じて、自動的に選択使用する
方式の装置が一般に用いられている。

その工具の選択方式として現在おこなわれてい
るものを大別すると、次の４通りがある。

第１の方式： この方式は、工具をその回転軸線に対して直角
（Ｘ軸）方向に運動する工具取付け部上に、Ｘ軸
に平行な直線上に、複数個の工具を所望の間隔を
とつて配設して、工具取付け部をＸ軸線に沿う運
動によつて、これら工具の中から、実際に使用す
べき工具を選択し、さらに工具取付け部の直線運
動によつて、選択された工具を用いて工作物に切
削作業をおこなうものである。

第２の方式： この方式は例えば円板状の工具取付け部に、複
数個の工具を所定の間隔をとつて配設し、この円
板状の工具取付け部を回動して所望の工具を選
択、すなわち、タレツト割出しをおこなつて、切
削作業においては、所望の選択された工具をＸ軸
線方向に移動するために、取付け部にＸ軸方向の
運動を行なわせている。この方式においては、工
具取付け部は工具選択のためのタレツト割出し機
構と、切削作業のためのＸ軸線方向の運動を行な
う機構とを必要とする。

第３の方式： この方式は加工物の回転軸心に直角をなす平面
上に、加工物の中心に対して放射状に複数の工具
を各別に配設し、その中から所望の工具を選択的
に取り出して使用するものである。

第４の方式： この方式はマニシングセンタにおけるATC方
式に類似し、Ｘ軸線上の工具取付け部と別個に設
けた工具収納部（ツールマガジン）との間で、所
望の工具を選択交換する方式のものである。

以上の４方式において、第１の方式は最も構造
が簡単で、製作費も低兼であるが、工具を一直線
上に直列配置するために、工具取付け部に装架す
る工具の数が多くなればなるほど、その方向にお
けるスペースを必要とし、例えば、一方の端部の
工具を選択使用後、他方の端部の工具を使用しよ
うとする場合には、その取付け部の移動に要する
割出し時間が長くなる。したがつて加工作業の能
率の上で、すこぶる不利益であることを免れな
い。それゆえ、この方式は工具数が少くて、加工
が簡単な工作物を旋盤加工するための、簡易形
NC旋盤に適している。

次に、前述した第２の方式のものは、現在の
NC旋盤中で最も多く採用されているものであ
る。工具取付け部に複数個の工具を円形に配置す
ることにより、前記第１の方式および第３の方式
よりも多数個の工具を装架することができる。し
たがつて、その工具の数からして、多種多様の加
工を行うことができると共に、大型から小型に至
るまで応用範囲も広い。しかし、この方式ではタ
レツト割出し機構とその制御回路とを必要とする
ため、構造が複雑となり、その製作費も高額とな
ることを歪めない。

さらに、前記第３の方式は、そのスペースの上
からして、取り付けることのできる工具の数に制
約が大きく、現行旋盤中のおける利用率はすこぶ
る低く、加工物（主軸台）の軸方向の運動をＺ軸
とした小型の棒材用のNC旋盤の一部に使用され
ているにすぎない。

最後に、前述した第４の方式のものは、収納工
具の制約が少なく、第２の方式のもの以上に多種
多様の加工を、短時間の工具選択にて遂行するこ
とができる高度の加工自動化システムとして最適
のものである。しかしながら、NC旋盤の全体的
な構造が複雑となり、頗る高価なものとなつてし
まう。

［発明の目的］ 以上の諸点を考慮して、この発明の主目的は、
比較的多数の工具を選択することができると共
に、構造が簡単で、経済的に製作することができ
る数値制御旋盤を提供することにある。

また、この発明の目的は、基本的にはタレツト
形であり、しかも工具の選択に当つて、その選択
専用の割出し機構を必要とすることのない数値制
御旋盤を提供することにある。

この発明の目的は工具の選択と切削加工のため
の工具のＸ軸についての運動とを兼用することの
できる数値制御旋盤を提供することにある。

この発明のさらに目的とするところは、従来の
タレツト式旋盤において、工具の割出し機構に多
く見受けられる、タレツト割出しの前後における
アンロツク或はロツクなどの動作を全く必要とす
ることがなく、割出しを迅速に行うことができ、
加工能率を増進することのできる数値制御旋盤を
提供することにある。

この発明は、さらにその作動に信頼正が高く、
広範囲の工作加工に適用することのできる新規な
数値制御旋盤を提供することにある。

［第一の実施態様の説明］ この発明の数値制御旋盤の好ましい実施態様を
添付図面について説明する。この発明を理解する
ために、当業者が容易に判断することができ、し
かも、この発明には直接関係のない部分は、これ
を省略して示してある。

第１図と第２図とにおいて、この発明の第一の
実施態様である数値制御旋盤１０はベツド１２に
形成されているＺ軸案内面１４をＺ軸線方向に往
復することができるように装架した往復台本体１
６を具備する。往復台本体１６をＺ軸線方向に所
望の行程だけ移動させるため、制御信号に応答し
て作動する第一のサーボモータ、すなわちＺ軸駆
動サーボモータ１８がベツド１２の一方の端部に
固定してあり、Ｚ軸駆動サーボモータ１８の回転
軸２０は送りねじ部２２として往復台本体１６の
ナツト部２４に設けた該当ねじ付孔と噛み合い関
係にて伸長している。したがつて、Ｚ軸駆動サー
ボモータ１８に所定の信号が加えられることによ
つてモータ１８の回転にしたがつて往復台本体１
６はベツド１２上を移動することができる。

往復台本体１６には主軸に対向してタレツト２
６が送りねじ部２２の軸線、つまり主軸と平行に
伸長するＺ軸方向の軸線を中心として回転するこ
とができるように往復台本体１６に装架してあ
る。タレツト２６はそれ自体公知であるように円
板の本体の周縁に所要個数の工具２８が工具ホル
ダ３０を介して取り付けてある。

タレツト２６の所望の工具２８を選択して所定
の位置、すなわち工具２８の位置を設定するため
に、往復台本体１６の一方の端部に第二のサーボ
モータ３２が固定してある。第二のサーボモータ
３２の回転軸３４にはウオーム３６が設けてあ
り、これと噛み合つて駆動されるウオーム歯車３
８がタレツト２６の軸４０にキー４２で固定して
ある。

旋盤加工を施すべき工作物Ｗは、主軸にチヤツ
クなど適当な手段で片持ち支持される。その構成
はこの種の旋盤では通常のものであつて特にこの
発明の要旨ではないので、その説明と図面とを省
略する。

［作動の説明］ この発明の数値制御旋盤１０は以上に述べた構
成にしたがい、第二のサーボモータ３２に所望の
工具２８を所定加工位置に割り出して設定する信
号が送られることにより、モータ３２の回転に従
つて回転軸３４に取り付けたウオーム３６と、タ
レツト２６の軸４０に取り付けたウオーム歯車３
８との噛み合いによつて、タレツト２６が回動さ
れて所望の工具２８が割り出される。

第一のサーボモータすなわちＺ軸駆動サーボモ
ータ１８へ所望の信号が送られることによつて、
往復台本体１６が移動して、前記選択された工具
２８を工作物Ｗの所望加工位置に送り、工作物Ｗ
に加工を行うことができる。この加工操作時に、
第二のサーボモータ３２に送られる信号によつ
て、さらにモータ３２の作動は、第３図に示すよ
うに選択された工具２８をさらに工作物Ｗの長手
回転軸に対して半径方向すなわちＸ軸方向に送り
込むことができる。

このようにして、選択された工具２８を用いて
所望の旋盤加工が終了すれば、第一及び第二のサ
ーボモータ１８と３２とに、それぞれ指令信号が
送られて、先ず往復台本体１６が加工物Ｗから遠
ざかるようＺ軸方向に早送りされ、次で、二番目
に使用すべき工具２８が所定位置に早送りされて
割出し操作がなされ、さきに述べられた通りの過
程によつて、所要の旋盤加工が遂行される。

この発明の数値制御旋盤１０によれば、工具２
８の刃先の送り運動は、通常の旋盤のように直線
状でなく、第３図に示すように円弧状であるが、
実際の設計に当つては、加工物Ｗの半径に比較し
て、この円弧の半径が十二分に大きく、直線を円
弧で近似させても、実用上には全く支障がない。
さらに、現在、ほとんど例外なく標準整備されて
いる数値制御側の工具位置オフセツト機能を、必
要に応じて適用することにより、加工精度には何
等の問題を生ずることがない。

以上の説明において、第二のサーボモータ３２
の回転運動をタレツト２６に伝達する手段とし
て、ウオーム３６とウオーム歯車３８とを使用す
ると、サーボモータ回転角のフイードバツク系か
ら定まる回転角の最小出力単位を工具の刃先の移
動量の最小出力単位に合わせる減速機構として好
ましい。しかしながら、この発明ではウオームと
ウオーム歯車に限ることなく、他の適当な動力伝
達装置を使用することができることは言うまでも
ない。

［変更態様の説明］ この発明の数値制御旋盤１０を、工作物Ｗのチ
ヤツク作業について詳述したけれども、この発明
の旋盤はまたセンタ作業にも適用することができ
る。

センタ作業を行なうためには、工具２８の割出
し時に、工具２８と工作物Ｗとの干渉を回避する
必要がある。

以上の目的を達成するために、タレツト２６を
工作物Ｗの半径方向に逃がす機構を用意する。そ
の一例を、第４図と第５図とについて説明する。
ベツド１２にはＺ軸案内面１４と往復台本体１６
との間に往復台本体１６を、工作物Ｗの半径方向
において、工作物より遠ざけるように移動させる
案内面４６を有するサドル４８が配設してある。
サドル４８にはこれと一体に、あるいはサドル４
８に固定できるように油圧シリンダ装置５０が取
り付けてある。油圧シリンダ装置５０はピストン
５２とピストン５２の作動に従つて移動するよう
にピストン５２に一端を固定したピストン棒５４
とから成つている。油圧シリンダ装置５０にはピ
ストン５２を作動するために、適当な油圧供給源
からの圧力油が作業の順序に応じて通路または導
管５６を経て供給または排出される。

ピストン棒５４の他端は往復台本体１６に接続
してあつて、油圧シリンダ装置５０の作動によ
り、ピストン棒５４の移動に応答して往復台本体
１６を移動し工具２８を保持するタレツト２６を
工作物Ｗに対して後退させることができる。

これまで、この発明の数値制御旋盤を工作物が
定位置で回転し、これに対して工具を取り付けた
タレツト２６をベツド１２についてＺ軸線方向に
移動するように装架した往復台本体１６に配設
し、タレツト２６に取付けた工具２８をタレツト
２６を回動して選択、割り出しすると共に、工作
物の半径方向すなわちＸ軸線方向に運動すること
ができるようにして旋削作業を実行する型式のも
のについて詳述した。

しかしながら、この発明の数値制御旋盤は、タ
レツトを回動させて工具の割り出しと、工作物の
旋削を行なわせるものとし、工作物の方に回転運
動とＺ軸線方向の直線運動を行なわせることによ
り、工作物の旋削加工を行う型式にも適用するこ
とができる。

［第二の実施態様の説明］ 第６図ないし第８図は、この発明の第二の実施
態様として、工作物の方を前述したように回転さ
せると共に直線運動を行なわせるものを説明する
ための略図である。なお、これらの図面におい
て、第一の実施態様と同一または類似の部分には
同一参照符号と数字とを適用してある。

第二の実施態様の数値制御旋盤１１０は、第一
の実施態様に示す往復台本体を欠き、その代り
に、タレツト２６はタレツト支持体１１６に装架
してある。タレツト支持体１１６はベツド１２に
固定もしくは一体に構成してある。タレツト２６
の軸４０についての回動は、第一のサーボモータ
３２により第一の実施態様について述べたのも全
く同一の構成とすることができるものであるか
ら、その説明を簡易化するために、重複して説明
しない。

第７図と第８図とに示すように、工作物Ｗは主
軸台６０内に回転することができるように配設さ
れた主軸６２に、例えばチヤツクまたはコレツト
など、一般に使用される工作物Ｗの締付け装置６
４を介して取り付けられる。主軸台６０はベツド
１２の案内面６６上を滑動することができるよう
に装架され、Ｚ軸駆動サーボモータ１１８の回転
軸１２０によつて回転される送りねじ１２２と、
送りねじ１２２と噛み合うナツト部６８とによつ
て、工作物Ｗの回転軸線り方向、すなわちＺ軸線
方向に直線運動される。

以上、この発明の好ましい実施態様を添付図面
について詳述したけれども、この発明はその特許
請求の範囲に記載する技術的内容において、いろ
いろと変更して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の数値制御旋盤の第一の実施
態様の要部を説明するため第２図の線−に沿
つて半断面とし矢印Ａの方向に見た断面図、第２
図は第１図の線−に沿つて往復台本体を断面
として示す部分断面図、第３図はこの発明の旋盤
の工具の送り方向を示す略線図、第４図はこの発
明の旋盤においてタレツトを工作物より逃がす機
構の一実施例を示す部分断面図、第５図は第４図
を上方から見た部分平面図。第６図はこの発明の
数値制御旋盤の第二の実施態様の要部を説明する
第１図と類似であり第７図の線−に沿つて半
断面とした断面図、第７図は第６図の線−に
沿う断面を含む部分断面図で、第８図は第７図の
矢印Ｂ方向に見ると共に線−に沿う断面を示
す部分断面図である。添付図面の符号とこの発明
の要部との関係を示すと、次のとおりである。 １０……数値制御旋盤、１２……ベツド、１４
……Ｚ軸案内面、１６……往復台本体、１８……
第一のサーボモータ、２６……タレツト、２８…
…工具、３２……第二のサーボモータ、４６……
往復台移動案内面、４８……サドル、５０……油
圧シリンダ、５２……ピストン、５４……ピスト
ン棒、６０……主軸台、６２……主軸、６４……
工作物取付け装置、１１０……数値制御旋盤、１
１６……タレツト支持体、１１８……Ｚ軸駆動サ
ーボモータ、Ｗ……工作物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベツドに固定された工作物を取り付けて回転
   させる主軸と、前記ベツト上を滑動することがで
   きるように装架した往復台本体と、前記往復台本
   体の前記主軸と平行に伸長する軸に回転すること
   ができるように装架し、しかも複数個の工具を取
   り付けたタレツトと、前記往復台本体を工作物の
   回転軸線に平行するＺ軸線方向に駆動するよう制
   御信号に従つて作動する第一のサーボモータと、
   前記タレツトを制御信号に従つて回動して前記タ
   レツトに取り付けた工具を選択的に所定の位置に
   設置する第二のサーボモータと前記第二のサーボ
   モータにて前記選択された工具にその刃先が工作
   物の回転軸を通りその半径方向の送りを与えるよ
   うにしたこととを特徴とする数値制御旋盤。 ２ 前記第二のサーボモータから前記タレツトへ
   の動力の伝達にウオーム歯車装置とを介して行な
   うようにした特許請求の範囲第１項に記載の数値
   制御旋盤。 ３ 前記ベツドと前記往復台本体との間に案内面
   を有するサドルを配設し、前記サドルに油圧シリ
   ンダ装置を固定し、前記油圧シリンダ装置のピス
   トン棒の一端を前記往復台本体に固定し、前記油
   圧シリンダの作動により前記往復台本体を前記タ
   レツトと共に工作物の回転軸線に対して直角方向
   に移動可能にした特許請求の範囲第１項に記載の
   数値制御旋盤。 ４ 工作物を取り付けて回転する主軸をベツドの
   長手軸線に沿つて移動するよう制御信号によつて
   作動する第１のサーボモータと、ベツドに固定し
   て取付けたタレツト支持体と、前記タレツト支持
   体の前記主軸と平行に伸長する軸に回転すること
   ができるように装架し、しかも複数個の工具を取
   り付けたタレツトと、前記タレツトを制御信号に
   従つて回動して前記タレツトとに取り付けた工具
   を選択的に所定の位置に設置する第二のサーボモ
   ータと、前記第二のサーボモータにて前記選択さ
   れた工具に工作物の回動軸に対してその半径方向
   の送りを与えるようにしたことを特徴とする数値
   制御旋盤。