JPH04304901A - 多軸工作機械 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの複数箇所を同
時加工する多軸工作機械に関し、特には各主軸の軸間距
離を設定するための手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械でワークの複数箇所を同
時加工する場合には、個々の加工位置に対応した軸間距
離を算出し、個々の主軸の軸間距離が上記算出された軸
間距離に設定された専用の主軸ユニットを製作していた
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記主軸ユニットは、
各主軸の軸間距離が固定されているので、個々の加工位
置が異なるワークには当然適用できない。

【０００４】本発明の目的は、かかる従来の問題点に鑑
み、個々の加工位置が相違する種々のワークに対応する
ことができる多軸工作機械を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明には、Ｚ方向に沿って配設され、該Ｚ方向に移
動してワークを加工する複数の主軸と、上記各主軸をＸ
，Ｙ方向に移動させる移動機構と、上記各主軸の上記Ｘ
，Ｙ方向の目標位置をそれぞれ設定する目標位置設定手
段と、上記各主軸のＸ方向およびＹ方向の実際の位置を
それぞれ検出する位置検出手段と、上記Ｘ方向の目標位
置と実際の位置との差および上記Ｙ方向の目標位置と実
際の位置との差を演算する手段と、上記各差を表示する
表示手段とが備えられている。

【０００６】

【作用】個々の主軸についてのＸ方向の目標位置と実際
の位置との差およびＹ方向の目標位置と実際の位置との
差が演算されかつ表示される。そこで、移動機構によっ
て上記各差が０となるように各主軸のＸ，Ｙ方向の位置
を調整することによって各主軸を上記目標位置に位置決
めすることができる。それゆえ、上記目標位置をワーク
の仕様から与えられる軸間距離に基づいて設定すれば、
ワークの仕様に適応した軸間距離をなすように各主軸を
位置決めすることができる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。

【０００８】図１は、加工ユニット１０、２０、３０、
４０および５０を備えた本発明に係る工作機械の一実施
例を示している。この図１において、加工ユニット１０
は、コラム１１と、このコラム１１上に配設されたＹ方
向移動機構１２と、Ｚ方向に沿う主軸Ｓ１を有しかつ蟻
溝１１ａを介して上記コラム１１に上下動可能に支承さ
れた加工ヘッド１３、該加工ヘッド１３に一体連結され
たベルトケース１４およびモータ１５とを備えている。

【０００９】上記Ｙ方向軸移動機構１２は、ハンドル１
６によって回動される２本の回動軸１２ａ，１２ｂを上
面に備えており、一方の回動軸１２ａの回動力は、加工
ヘッド１３に螺合された図示していないボールスクリュ
ーに直接伝達され、他方の回動軸１２ｂの回動力は内蔵
された図示していない減速歯車を介して上記スクリュー
に伝達される。なお、上記ボールスクリューは、Ｙ方向
に沿って設けられている。したがって、回動軸１２ａま
たは１２ｂを回動させれば、加工ヘッド１３が上記蟻溝
１１ａで案内されながら上下方向（Ｙ方向）に移動され
、これによって主軸Ｓ１のＹ方向位置が調整される。 勿論、このときには、ベルトケース１４およびモータ１
５も上記加工ヘッド１３と共に上下動する。なお、回動
軸１２ａは、主軸Ｓ１を高速で移動させる場合に回動操
作され、一方、回動軸１２ｂは主軸Ｓ１を微速で移動さ
せる場合に回動操作される。また、モータ１５の動力は
、ベルトケース１４に内蔵されたベルトを介して主軸Ｓ
１に伝達される。

【００１０】加工ユニット３０、４０および５０は、加
工ユニット１０に準じた構成を有している。そこで、こ
の加工ユニット３０、４０および５０の各構成要素には
、加工ユニット１０の該当する各構成要素の符号に対応
した符号を付してその説明を省略した。一方、加工ユニ
ット２０は、Ｙ方向移動機構を備えておらず、したがっ
てそのＳ２軸のＹ方向についての位置調整は不可能であ
る。なお、この加工ユニット２０は、モータ２５によっ
て回転駆動される。

【００１１】加工ユニット１０、２０および３０はＸ方
向に沿って配列され、また加工ユニット４０および５０
は、それぞれクランプユニット６０をはさんで加工ユニ
ット１０および３０と対向している。そして、加工ユニ
ット１０、３０、４０および５０のコラムベース１７、
３７、４７および５７には、Ｘ方向に沿って配設された
ボールスクリュー１８、３８、４８および５８をそれぞ
れ螺合してあり、したがってこれらのスクリュー１８、
３８、４８および５８を回動させることによって、加工
ユニット１０、２０、３０、４０および５０のＸ方向位
置、つまり主軸Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４およびＳ５のＸ方向位
置をそれぞれ調整することができる。

【００１２】スクリュー１８、３８、４８および５８の
端部には、それらを回動させるハンドル１９、３９、４
９および５９がそれぞれ付設されている。

【００１３】上記コラムベース１７、３７は、それらを
Ｘ方向に案内する図示していない案内手段によって支承
され、また上記コラムベース４７、５７も同様の案内手
段によって支承されている。そして、前者および後者の
案内手段は、互いに独立した図示していないＺ方向移動
テーブル上に配置されている。それ故、加工ユニット１
０、３０、４０および５０の各主軸Ｓ１、Ｓ２Ｓ３およ
びＳ４は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の移動自由度を持つ。なお、
加工ユニット２０は、Ｙ方向だけでなくＸ方向への移動
自由度も有していない。しかし同ユニット２０は、コラ
ムベース１７、３７が配置されたＺ方向移動テーブル上
に配置されているので、Ｚ方向への移動自由度は有して
いる。

【００１４】上記加工ユニット１０、２０、３０、４０
および５０やクランプユニット６０等は、図２に示した
ベッド７０上に配置され、かつハウジング８０によって
囲まれている。ハウジング８０は、上部が開放されてい
る。そして、このハウジング８０の正面中央部には、シ
リンダ８１，８２によって開閉される横移動式の扉８３
，８４が設けられている。また、ハウジング８０の正面
左方および右方にはそれぞれスケールカウンタ９１、９
３およびスケールカウンタ９４、９５が配設され、更に
スケールカウンタ９４、９５の側近に位置する部位には
操作部９２が配設されている。更にまた、図１に示した
ように、ハウジング８０の後面中央部上には補助表示器
９６が配設されている。

【００１５】スケールカウンタ９１、９３、９４および
９５および操作部９２は、図３に示した制御部１００の
シーケンサ１０１に接続されている。この図３に示すセ
ンサ１１０Ａ、１３０Ａおよび１４０Ａおよび１５０Ａ
は、前記主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５のＸ方向位置
を検出するために設けられており、またセンサ１１０Ｂ
、１３０Ｂおよび１４０Ｂおよび１５０Ｂは、上記主軸
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５のＹ方向位置を検出するた
めに設けられている。これらのセンサは、リニアポテン
ショメータ等で構成されており、その検出信号はシーケ
ンサ１０１に与えられる。なお、図１ではこれらのセン
サを示していない。

【００１６】制御部１００に設けられた回転数セットス
イッチ１０２および軸選択スイッチ１０３は、各主軸Ｓ
１〜Ｓ５の回転数を設定する際に操作される。すなわち
、主軸Ｓ１〜Ｓ５の回転数は加工されるワークの機種に
よって相違するので、まず軸選択スイッチ１０３によっ
て主軸Ｓ１を指定し、ついで回転数セットスイッチ１０
２によってこの主軸Ｓ１の回転数をワークの機種別に設
定する。また同様に、他の主軸Ｓ２〜Ｓ５を個別に指定
するとともに、指定された軸の回転数をワークの機種別
に設定する。このようにして設定された主軸Ｓ１〜Ｓ５
の機種別回転数は、シーケンサ１０１に内蔵された図示
していない回転数記憶用メモリに格納され、その際、個
々の機種のナンバーと上記メモリのアドレスナンバーと
が対応ずけられる。なお、上記設定回転数の設定操作は
、制御部１００に付設された図示していない表示器の回
転数表示値を見ながら実施される。

【００１７】上記スケールカウンタ９１、９３、９４お
よび９５は、図４に示す目標位置記憶用メモリ９１０、
９３０、９４０および９５０をそれぞれ備えており、そ
れらのメモリには主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５を位
置決めするための、つまり、該各主軸の軸間距離を設定
するためのＸ，Ｙ方向目標位置（Ｘ１′，Ｙ１′）、（
Ｘ３′，Ｙ３′）、（Ｘ４′，Ｙ４′）および（Ｘ５′
，Ｙ５′）がそれぞれ予め格納されている。なお、上記
目標位置（Ｘ１′，Ｙ１′）は、加工されるワークの機
種によって異なるので、メモリ９１０には各機種のワー
クの仕様に対応した複数の目標位置が格納され、その際
、機種ナンバーと該メモリ９１０のアドレスナンバーと
が対応ずけられる。

【００１８】上記メモリ９１０は、Ｘ方向についての目
標位置格納部９１０Ｘと、Ｙ方向についての目標位置格
納部９１０Ｙとから構成されている。格納部９１０Ｘは
、７桁の出力部Ｏ−１〜Ｏ−７を有し、個々の桁の出力
部は１，２，４，８の重みを付した４ビットの出力端を
有している。そして、機種ナンバーに対応するアドレス
が指定された場合には、個々の桁の出力端から予め格納
されている数値がＢＣＤコードで出力され、その結果、
機種ナンバーに対応したＸ方向についての目標位置Ｘ１
′が、７桁の数値として出力される。なお、格納部９１
０Ｙも同様の構成を有する。そして、他のメモリ９３０
、９４０および９５０の構成もメモリ９１０と同様であ
る。

【００１９】ところで、上記格納部９１０Ｘ，９１０Ｙ
の出力線の本数は、正負のデータを出力する出力端の出
力線を含めた場合、それぞれ４×７＋１＝２９本であり
、したがってメモリ９１０の出力線の総数は（４×７＋
１）×２＝５８本となる。そしてを加え合わせると、５
８×４＝２３４本になる。もし、このような多数本の出
力線を前記シーケンサ１０１に接続しようとすると、そ
の配線に多大の手間を要し、しかも、該シーケンサ１０
１に多数個の入力カードを設けなければならない。すな
わち、たとえば入力点が６４の入力カードを使用した場
合には、４枚の入力カードが必要になる。

【００２０】そこでこの実施例では、図４に示したよう
に、各メモリ９１０、９３０、９４０および９５０の各
出力線を並列接続し、その共通接続点をシーケンサ１０
１の入力カード１０１ａに接続している。そして、メモ
リ９１０、９３０、９４０および９５０に後述の軸指定
信号（メモリ指定信号）を加えることによって、選択さ
れた主軸に対応するメモリのみにデータの出力を許可し
ている。それゆえ、たとえば上記軸指定信号によって主
軸Ｓ１に対応するメモリ９１０が指定された場合には、
このメモリ９１０のみデータの出力が可能となり、この
データがシーケンサ１０１に加えられる。

【００２１】この実施例によれば、メモリ９１０、９３
０、９４０および９５０に対するシーケンサ１０１の接
続線数が前述の場合の１／４に減少するので、シーケン
サ１０１の入力カード１０１ａとして入力点６４のもの
を１枚設ければ良い。

【００２２】この実施例の工作機械によって加工を行う
場合には、操作部９２の機種指定スイッチ（図示せず）
によって加工すべきワークの機種ナンバーが指定され、
かつ該操作部９３の筐体側面に設けられた軸指定スイッ
チ９２ａ（図２参照）によって主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４お
よびＳ５の内のいずれかが指定される。そこで、シーケ
ンサ１０１は、上記指定された機種ナンバー示す信号を
スケールカウンタ９１，９３〜９５のメモリ９１０、９
３０、〜９５０にアドレス信号として加える。また、指
定され主軸を示す軸指定信号をそれらのメモリ９１０、
９３０、９４０および９５０に加えて、指定された主軸
についてのメモリの出力を可能にさせる。

【００２３】したがって、軸指定スイッチ９２ａで主軸
Ｓ１が指定されたとすると、メモリ９１０から機種ナン
バーに対応した主軸Ｓ１の目標位置（Ｘ１′，Ｙ１′）
が出力される。この場合、シーケンサ１０１はこの目標
位置（Ｘ１′，Ｙ１′）と前記センサ１１０Ａ，１１０
Ｂで検出される主軸Ｓ１の実際の位置（Ｘ１，Ｙ１）の
差分値Ｘ１′−Ｘ１，Ｙ１′−Ｙ１をそれぞれ演算し、
これらの差分値Ｘ１′−Ｘ１およびＹ１′−Ｙ１を上記
スケールカウンタ９１および前記補助表示器９６に転送
する。この結果、スケールカウンタ９１の表示素子９１
ａおよび９１ｂと、補助表示器９６表示素子９６ａおよ
び９６ｂに差分値（Ｘ１′−Ｘ１）および（Ｙ１′−Ｙ
１）がそれぞれ表示される。

【００２４】上記スイッチ９２ａによって他の主軸Ｓ３
、Ｓ４、およびＳ５が指定された場合にも、上記に準じ
た処理が実行され、その結果、主軸Ｓ３の指定時にはス
ケールカウンタ９３の表示素子９３ａおよび９３ｂと、
補助表示器９６の表示素子９６ａおよび９６ｂに差分値
（Ｘ３′−Ｘ３）および（Ｙ３′−Ｙ３）が、主軸Ｓ４
の指定時にはスケールカウンタ９４の表示素子９４ａお
よび９４ｂと補助表示器９６の表示素子９６ａおよび９
６ｂに差分値（Ｘ４′−Ｘ４）および（Ｙ４′−Ｙ４）
が、更に主軸Ｓ５の指定時にはスケールカウンタ９５の
表示素子９５ａおよび９５ｂと補助表示器９６の表示素
子９６ａおよび９６ｂに差分値（Ｘ５′−Ｘ５）および
（Ｙ５′−Ｙ５）がそれぞれ表示される。

【００２５】上記差分値Ｘ１′−Ｘ１およびＹ１′−Ｙ
１は、それぞれ目標位置からの主軸Ｓ１のＸおよびＹ方
向の位置ずれ量を示している。そこでオペレータは、軸
指定スイッチ９２ａで主軸Ｓ１を指定して表示器９６の
表示素子９６ａおよび９６ｂに差分値Ｘ１′−Ｘ１およ
びＹ１′−Ｙ１を表示させ、この差分値とスケールカウ
ンタ９１の表示素子９１ａおよび９１ｂに表示されてい
る差分値Ｘ１′−Ｘ１およびＹ１′−Ｙ１を見ながら主
軸Ｓ１を目標位置（Ｘ１′，Ｙ１′）まで移動させる。 すなわち、図１に示したハンドル１９を回して差分値Ｘ
１′−Ｘ１が０になるように主軸Ｓ１のＸ方向位置を調
整するととともに、Ｙ方向軸移動機構１２の回動軸１２
ａ，１２ｂをハンドル１６で回動して、差分値Ｙ１′−
Ｙ１が０になるように主軸Ｓ１のＹ方向位置を調整する
。

【００２６】以後、他の主軸Ｓ３、Ｓ４およびＳ５対し
ても上記に準じた軸位置調整操作が実行される。この結
果、各主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５が目標位置に位
置決めされ、これにより、これらの軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４
およびＳ５の軸間距離がワークの機種に適合するように
設定されたことになる。

【００２７】上記実施例では、表示器９６の表示に関す
る主軸の指定を上記軸指定スイッチ９２ａで行っている
が、例えばハンドル１９、３９、４９、５９の握り部分
に手の接触を感知するセンサをそれぞれ付設するととも
に、回動軸１２ａ，１２ｂ，３２ａ，３２ｂ〜５２ａ，
５２ｂの適所にハンドル１６、３６〜５６の挿着を感知
するセンサをそれぞれ付設し、それらのセンサの出力信
号に基づいて位置調整する主軸の指定を行うようにして
も良い。

【００２８】また、上記においては、軸指定信号をスケ
ールカウンタ９１，９３〜９５のメモリ９１０、９３０
〜９５０に加えて指定軸に関するメモリのみから目標位
置データを出力させているが、各メモリの出力線にゲー
ト素子を介在させて、このゲート素子を軸指定信号で開
閉させて上記と同様の作用を得ることも可能である。と
ころで、上記実施例では、上記差分値をスケールカウン
タだけでなく補助表示器９６にも表示させているが、こ
れは以下の理由による。すなわち、図１に示すハンドル
１６、３６、４６および５６の回動操作はハウジング８
０内で行われるが、その際、差分値をスケールカウンタ
の表示のみから確認しようとすると、その確認のために
調整操作が中断することになり、また、微小な位置調整
操作が実際上困難になる。ところが、上記補助表示器９
６を設けておけばハウジング８０内から差分値を容易に
視認できるので、上記したような不都合が回避される。 なお、スケールカウンタ９１、９３、９４および９５を
ハウジング８０内に設置して補助表示器９６を省略する
ことも考えられるが、かくすると、飛散した切削油等が
これらのスケールカウンタのパネルに付着して、表示値
の読み取りが不可能になる虞れがある。また、各種の指
令等を入力するためのテンキー９１ｃ、９３ｃ、９４ｃ
および９５の操作をハウジング８０内に入って行う必要
があるため面倒である。

【００２９】上記各主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４およびＳ５の
位置決め作業の後、図２に示したローラコンベア２００
によって加工すべきワークが搬送されてくると、オペレ
ータによってこのワークがクランプユニット６０にセッ
トされる。この状態で、操作部９２に設けられた図示し
ていない起動スイッチがオン操作されると、前記シーケ
ンサ１０１はクランプユニット６０をクランプ作動させ
るとともに、シリンダ８１，８２を伸長作動させて扉８
３，８４を閉止させる。また、操作部９２で指定された
ワークの機種ナンバーに基づいて、前記回転数記憶用メ
モリからその機種に適用する主軸Ｓ１〜Ｓ５の回転数を
読み出し、この回転数に対応した回転数指令信号をモー
タ駆動部１０４に出力する。この結果、モータ駆動部１
０４は、主軸Ｓ１〜Ｓ５がワークの機種に適応した回転
数で回転されるように前記各モータ１５、２５、３５、
４５および５５を回転させる。なお、モータ駆動部１０
４は、内蔵するインバータを制御することによってモー
タを指令回転数で回転させる。ついで、シーケンサ１０
１は、図示していないＺ軸方向移動用アクチュエータを
作動させて、加工ユニット１０、２０および３０と加工
ユニット４０，５０とをクランプユニット６０側に前進
させて、ワークの複数箇所に所定の加工、たとえばボウ
リングバーによる中ぐり加工を同時に施こす。

【００３０】加工が完了すると、シーケンサ１０１は加
工ユニット１０、２０および３０と加工ユニット４０，
５０とを基準位置まで後退させるとともに、クランプユ
ニット６０をアンクランプ作動させ、さらにシリンダ８
１，８２を縮退作動させて扉８３，８４を開作動させる
。そこで、オペレータによって加工済みのワークがクラ
ンプユニット６０から取出される。

【００３１】なお、異機種のワークを加工する場合には
、前記操作部９２の機種指定スイッチを操作して該当ワ
ークを指定し、前述した態様で各主軸Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４
およびＳ５のＸ，Ｙ方向位置調整を行えば良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、個々の主軸についての
Ｘ方向の目標位置と実際の位置との差およびＹ方向の目
標位置と実際の位置との差が演算されかつ表示される。 従って、上記目標位置をワークの仕様から与えられる軸
間距離に基づいて設定し、上記各差が０となるように各
主軸のＸ，Ｙ方向の位置を調整することによって各主軸
をワークの各加工位置に対応させることができる。それ
ゆえ、加工位置の仕様が相違する種々のワークの多軸加
工に適用できるという利便が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る工作機械の一実施例を概念的に示
す要部斜視図。

【図２】この実施例の正面図。

【図３】この実施例で使用される制御系の構成を概念的
に示すブロック図。

【図４】スケールカウンタのメモリとシーケンサの接続
態様を示したブロック図。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０　　加工ユニット１１ａ
，３１ａ，４１ａ，５１ａ　　蟻溝１２，３２，４２，
５２　　Ｙ方向軸移動機構１３，３３，４３，５３　　
加工ヘッド１５，２５，３５，４５，５５　　モータ１
６，１９，３６，３９，４６，４９，５６、５９　　ハ
ンドル １８，３８，４８，５８　　ボールスクリュー６０　　
クランプユニット ９１，９３，９４，９５　　スケールカウンタ９２　　
操作部 ９２ａ　　軸指定スイッチ ９６　　補助表示器 １００　　制御部 １０１　　シーケンサ １０２　　回転数セットスイッチ １０３　　軸選択スイッチ １０４　　モータ駆動部 Ｓ１〜Ｓ５　　主軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｚ方向に沿って配設され、該Ｚ方向に移動
   してワークを加工する複数の主軸と、上記各主軸をＸ，
   Ｙ方向に移動させる移動機構と、上記各主軸の上記Ｘ，
   Ｙ方向の目標位置をそれぞれ設定する目標位置設定手段
   と、上記各主軸のＸ方向およびＹ方向の実際の位置をそ
   れぞれ検出する位置検出手段と、上記Ｘ方向の目標位置
   と実際の位置との差および上記Ｙ方向の目標位置と実際
   の位置との差を演算する手段と、上記各差を表示する表
   示手段とを備えることを特徴とする多軸工作機械。