JPH05220637A - ３つの自由度を備えたスピンドルヘッドをもつチップ成形工作機械 - Google Patents

３つの自由度を備えたスピンドルヘッドをもつチップ成形工作機械

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JPH05220637A
JPH05220637A JP3331558A JP33155891A JPH05220637A JP H05220637 A JPH05220637 A JP H05220637A JP 3331558 A JP3331558 A JP 3331558A JP 33155891 A JP33155891 A JP 33155891A JP H05220637 A JPH05220637 A JP H05220637A
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JP
Japan
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spindle
support
machine tool
center
spindle head
Prior art date
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Pending
Application number
JP3331558A
Other languages
English (en)
Inventor
Lorenzo Crivellin
ロレンソ・クリベリーン
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BIGERU SpA
Vigel SpA
Original Assignee
BIGERU SpA
Vigel SpA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/5468—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair
    • B23Q1/5481—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair followed parallelly by a single rotating pair
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/306664—Milling including means to infeed rotary cutter toward work
    • Y10T409/30756—Machining arcuate surface
    • Y10T409/307616—Machining arcuate surface with means to move cutter eccentrically

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 スピンドルの動く範囲が同じ従来のものに比
べて、小形で、スピンドルの精密な動きが可能で、単純
な機構をもち、数値制御が可能な、３つの方向に自由に
動くスピンドルヘッドを備えたチップ成形機を提供す
る。 【構成】 切削工具を回転させ、位置決めするスピンド
ル２２が、偏心した２つの円筒サポート１９、２１の内
部に収められており、両円筒サポートの偏心角を制御す
ることにより、スピンドル２２を上下・左右に移動させ
ることができる。さらに、スピンドル２２の軸方向にも
移動可能なように、スピンドルヘッド１２はスライダ１
８上に載せられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は３自由度を有するスピ
ンドルヘッドを備えたチップ成形工作機械に関する。こ
の表現は、スピンドルが一組の三直角座標に沿って空間
を動くことのできるという事実をさし示す。
【０００２】さらに詳しくは、この発明はスピンドルの
回転軸が、３軸の直角に交わる軸の組合せのうちの１
軸、たとえば「Ｚ」軸に平行であり、その軸に該スピン
ドルが動くことができ、「Ｚ」軸に平行な自分自身の回
転軸を維持しながら、該「Ｚ」軸の方向に沿ってと同様
に、他の２つの直角に交わる軸「Ｘ」及び「Ｙ」の方向
にも動くことができる工作機械に関する。
【０００３】
【従来の技術】よく知られているように、最近の３つの
自由度をもつ工作機械は、スピンドルヘッドの動きのた
めに、それぞれ３つの参照軸の組合せに平行な３個の相
互に直角なスライダの組合せを用い；該スライダは相互
に剛性を持って組合わされて、たがいに他とスライドし
うる。
【０００４】この公知で広く行きわたった運動システム
は、いくつかの不利益を有している。それらの多くは全
体的にかさ高なこと、高度の精密さを達成するのが困難
なことであり（たがいに加えられた各種の縦継手が働く
ため）、そしてスライダの直線運動のための機構の複雑
なことである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、こ
れらの不利益を排除することであり、この全体目的の範
囲の中で、この発明の重要な目的は、スピンドルの動き
の範囲が同じ場合に、公知の直角に交わるスライダの配
置に対して約４０％を減らした、小型で３つの自由度を
有するスピンドルヘッドをもつ工作機械を提供すること
である。
【０００６】この発明の他の重要な目的は、スピンドル
の動きに高度の精密さを可能にするに適した、３つの自
由度を有するスピンドルヘッドをもつ工作機械を提供す
ることである。
【０００７】この発明のもうひとつの重要な目的は、３
つの参照軸の組合せに平行するスピンドルの動きのため
の、かなり単純な機構を可能にするに適した、３つの自
由度を有するスピンドルヘッドをもつ工作機械を提供す
ることである。
【０００８】この発明のもうひとつの目的は、よりコン
パクトにし、摩耗の状態や接触表面のメンテナンスへの
鋭敏さをより小さくし、そして公知の数値制御システム
による自動制御により適すようにすることによって、詳
述した種類の工作機械の全体の構造を改良することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的、これらの重要
な目的、及び以下の詳細な説明によって明らかになる他
の課題は、スピンドルヘッドが、該スピンドルヘッドの
剛性フレームによって回転可能なように支持する中心サ
ポート、ならびにスピンドルを偏心的に支持し、かつ中
心サポートによって回転可能なように、また偏心的に支
持される第２の遊星サポートを含み；該第１及び第２の
サポートは、それらの相互に回転する運動によって、該
スピンドルの２つの相互に直角な方向の動きを生むのに
適しており；該スピンドルヘッドは最初の２つの方向に
直角な第３の方向に沿って動くことの可能なスライダに
よって順次支持されることを特徴とする、この発明によ
る、３つの自由度を有する少なくとも１個のスピンドル
ヘッドをもつチップ成形工作機械によって達成される。
【００１０】それゆえ、この発明によって、関連する２
つの軸に沿うスピンドルの動きは、スピンドルヘッドに
対する中心サポートの極座標と、中心サポートに対する
遊星サポートの極座標によって決定され、この目的のた
めには、遊星円軌道が中心サポートの回転の中心を通
る。用語「遊星」は、遊星サポート単独の回転によって
スピンドルの軸の点に従う軌道をさし示すのに用いる。
【００１１】したがって、前記の２つの直角に交わる軸
に沿うスピンドルの最大行程は遊星円軌道の直径の２倍
に等しく、逆に言えば、該直径は最大中心円軌道の半径
に等しい。用語「中心」は、中心サポート単独の回転に
よってスピンドルの軸の点に従う軌道をさし示すのに用
いる。
【００１２】
【実施例及び発明の効果】この発明のそれ以上の特徴と
利点は、以下に示すような、非限定的な実施例によって
与えられた、付随する図を参照する詳細な記述から明瞭
になるであろう。
【００１３】図中、参照番号１０は、工作機械全体を示
し、該工作機械（１０）は、支持台（１１）とスピンド
ルヘッド（１２）とを有し、該スピンドルヘッド（１
２）は、スピンドルの動きの方向、たとえば３つの直角
に交わる参照軸「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」の組合せの中
の方向「Ｚ」が決定される台のガイド（１３）のスライ
ドできるように支持されている。位置決めモータ（１
４）及び該モータに結合した駆動スクリュー（１４ａ）
は、公知のやり方でガイド１３に沿ってヘッド１２を動
かす。
【００１４】図示されていないモータで駆動される牽引
スプロケットと共働するリンクチューン１６によって接
続した複数のサポート（１５）を含む工具のマガジン
が、ヘッド１２の側面の台に設けられている。
【００１５】スピンドルヘッド（１２）は、台のガイド
（１３）に沿ってスライドできるスライダ（１８）によ
って支持される剛性フレーム（１７）；ベアリング（２
０）によってフレーム（１７）に回転可能なように支持
される第１の中心円筒サポート（１９）；ならびにスピ
ンドル（２２）を担い、ベアリング（２３）によって中
心サポート（１９）に回転可能なように支持される第２
の遊星円筒サポート（２１）を含む。
【００１６】図に明らかに示されるように、スピンドル
（２２）は遊星サポートの上に偏心して配置され、その
回転軸「ａ」は該サポート（２１）の回転軸「ｂ」に対
してＲ1 だけオフセットされている。それゆえ、遊星サ
ポート（２１）が中心サポート（１９）に対して回転す
るとき、スピンドルの軸「ａ」の一般的な点は、半径Ｒ
1 を有し、遊星サポート（２１）の回転軸「ｂ」を中心
とする遊星円軌道「ｔ」を規定する。同様に、遊星サポ
ート（２１）は中心サポート（１９）によって、偏心し
て支持され、該遊星サポート（２１）の回転軸「ｂ」は
中心サポート（１９）の回転軸「ｃ」に対して軸方向に
Ｒ1 だけオフセットされている。したがって、スピンド
ルの遊星軌道「ｔ」は中心サポート（１９）の回転軸を
通り、スピンドルの最大行程は、２つの直角に交わり、
その原点が軸「ｃ」上にある軸「Ｘ」及び「Ｙ」に沿っ
て、遊星軌道「ｔ」の直径の２倍に等しく、該直径は中
心サポートの最大軌道である、すなわち該サポート（１
９）の回転によってスピンドルの軸上の点が描く最大軌
道の半径Ｒ2 に等しい。
【００１７】外周ヘリカルギヤ（２４）は中心サポート
（１９）の上に備えられ、ウォームスクリュー（２５）
がそれにかみ合っている。該ウォームスクリューは、歯
型ベルト（２６）による伝動を介して、中心位置決めモ
ータ（２７）（図２）により駆動される。
【００１８】同様に、外周ヘリカルギヤ（２８）が遊星
サポート（２１）の上に備えられ（図３）、ウォームス
クリュー（２９）がそれにかみ合っている。該ウォーム
スクリューは、介在するベベルギヤ（３０）の伝動を介
して、遊星位置決めモータ（３１）により駆動される。
スクリュー／ギヤの対を採用することは、動きの非可逆
性と、その結果として、工具が圧力をその上にもたらす
ときのスピンドルの位置決めの安定性の点で、有利であ
る。
【００１９】第３の駆動モータ（３２）はスピンドルシ
ャフト（３３）の回転運動を供給する。その供給手段
は、サポート（２１）と同一軸上にあり、３個一組のト
ランスミッションギヤ（３５）−（３６）−（３７）に
よって駆動されるトランスミッションシャフト（３４）
である。該ギヤ（３５）−（３６）−（３７）はモータ
（３２）をシャフト（３４）に連結し、さらに一対のト
ランスミッションギヤ（３８）−（３９）は、トランス
ミッションシャフト（３４）をスピンドルシャフト（３
３）に連結する。流体駆動シリンダ（４０）がスピンド
ルシャフト（３３）に配置されて、それ自体公知の方法
によって、スピンドルのジョーを開閉する。
【００２０】上記の記述から、参照軸「Ｘ」及び「Ｙ」
に沿ってのスピンドル２２の動きは、ヘッドのフレーム
（１７）に対する中心サポートの（１９）の極座標α
と、中心サポート（１９）に対する遊星サポート（２
１）の極座標βとによって規定されることが明らかであ
る。スピンドルは、半径Ｒ2 ＝２Ｒ1 を有する円周領域
のどのようなポイントにも、それ自身を位置づけること
ができる。
【００２１】角度センサ手段（図示せず）、たとえば公
知のエンコーダが、サポートの角位置を検出し、対応す
る位置決めデータを、それ自身公知の方法で、機械の数
値制御を与えるマイクロプロセッサに提供するために備
えられる。
【００２２】図６のプロットは、ただちに理解できるよ
うに、「Ｙ」軸に沿ってのスピンドルの動きに対するシ
ステムの図解を示す。図７のプロットは、「Ｘ」軸に沿
っての動きのシステムの同様な図解を示す。
【００２３】好ましくは、この発明によって、中心サポ
ート（１９）及び遊星サポート（２１）は逆回転する。
【００２４】自然に、この発明の基本概念を変更するこ
となしに、非限定的な実施例によって記述されたものに
ついて、それによってこの発明の範囲を逸脱しないかぎ
り、実施の詳細と実施対様の広範囲な変更をしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による機械の斜視図である。
【図２】スピンドルヘッドの運動系の詳細の概念的斜視
図である。
【図３】スピンドルヘッドの他の詳細の、同様な斜視図
である。
【図４】スピンドルヘッドの部分的な軸方向縦断面図で
ある。
【図５】スピンドルの軸の一般的な点の極座標のプロッ
トである。
【図６】「Ｙ」軸に沿うスピンドルの軸の、上記の点の
動きに対する系の相対的配置のプロットである。
【図７】「Ｘ」軸に沿うスピンドルの軸の、上記の点の
動きに対する系の相対的配置のプロットである。
【符号の説明】
１０ 工作機械 １１ 支持台 １２ スピンドルヘッド １３ ガイド １４ 位置決めモータ １４ａ 駆動スクリュー １５ 工具サポート １６ リンクチェーン １７ 剛性フレーム １８ スライダ １９ 中心サポート ２０ ベアリング ２１ 遊星サポート ２２ スピンドル ２３ ベアリング ２４ 外周ヘリカルギア ２５ ウォームスクリュー ２６ 歯型ベルト ２７ 中心位置決めモータ ２８ 外周ヘリカルギヤ ２９ ウォームスクリュー ３０ ベベルギヤ ３１ 遊星位置決めモータ ３２ 第３駆動モータ ３３ スピンドルシャフト ３４ トランスミッションシャフト ３５ トランスミッションギヤ ３６ トランスミッションギヤ ３７ トランスミッションギヤ ３８ トランスミッションギヤ ３９ トランスミッションギヤ ４０ 液圧駆動シリンダ Ｘ 座標軸 Ｙ 座標軸 Ｚ 座標軸、スピンドル軸 ｔ 遊星円軌道 Ｔ 中心サポートの最大軌道 ａ スピンドルの回転軸 ｂ 遊星サポートの回転軸 ｃ 中心サポートの回転軸 Ｒ1 ｔの半径 Ｒ2 Ｔの半径 α フレームに対する中心サポートの極座標 β 中心サポートに対する遊星サポートの極座標

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スピンドルヘッド（１２）が該スピンド
    ルヘッド（１２）の剛性フレーム（１７）によって回転
    可能なように支持する第１の中心サポート（１９）、な
    らびにスピンドル（２２）を偏心的に支持し、かつ中心
    サポート（１９）によって回転可能なように、また偏心
    的に支持される第２の遊星サポート（２１）を含み；該
    第１（１９）及び第２（２１）のサポートは、それらの
    相互に回転する運動によって、該スピンドル（２２）の
    ２つの相互に直角な方向（Ｘ−Ｙ）の動きを生むのに適
    しており；該スピンドルヘッドは最初の２つの方向（Ｘ
    −Ｙ）に直角な第３の方向（Ｚ）に沿って動くことの可
    能なスライダ（１８）によって順次支持されることを特
    徴とする、３つの自由度を有する少なくとも１個のスピ
    ンドルヘッドをもつチップ成形工作機械。
  2. 【請求項２】 スピンドル（２２）の遊星円軌道（ｔ）
    が中心サポート（１９）の回転（ｃ）の中心を通り、最
    大中心円軌道（Ｔ）が遊星軌道（ｔ）の直径に等しい半
    径を有する請求項１記載の工作機械。
  3. 【請求項３】 スピンドル（２２）は、遊星軌道（ｔ）
    の直径に等しい半径を有する円内面のいかなる位置にも
    位置することができ、該スピンドル（２２）の一般的な
    位置が、スピンドルヘッド（１２）のフレーム（１７）
    に対する中心サポート（１９）の極座標と、中心サポー
    ト（１９）に対する遊星サポート（２１）の極座標によ
    って決定される請求項１記載の工作機械。
  4. 【請求項４】 中心サポート（１９）は円筒形であり、
    両者間に介在する転がりベアリング（２０）をもつ、ス
    ピンドルヘッド（１２）のフレーム（１７）によって支
    持されている請求項１記載の工作機械。
  5. 【請求項５】 遊星サポート（２１）は円筒形であり、
    両者間に介在する転がりベアリング（２３）をもつ中心
    サポート（１９）によって支持されている請求項１記載
    の工作機械。
  6. 【請求項６】 中心サポート（１９）及び遊星サポート
    （２１）は、それぞれにウォームスクリュー（２５；２
    ９）がかみ合った外周ヘリカルギヤ（２４；２８）とと
    もに備えられ、該ウォームスクリューが対応する位置決
    めモータ（２７；３１）で駆動される請求項１記載の工
    作機械。
  7. 【請求項７】 スピンドルシャフト（３３）が遊星サポ
    ート（２１）と共軸のトランスミッションシャフト（３
    ４）により、また該トランスミッションシャフト（３
    ４）、駆動モータ（３２）及び該スピンドルシャフト
    （３３）の間に介在するギヤ（３５〜３９）により、個
    別の駆動モータ（３２）によって駆動される請求項１記
    載の工作機械。
JP3331558A 1990-11-23 1991-11-21 ３つの自由度を備えたスピンドルヘッドをもつチップ成形工作機械 Pending JPH05220637A (ja)

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IT06792290A IT1247783B (it) 1990-11-23 1990-11-23 Macchina utensile ad asportazione di truciolo con testa portamandrino a tre gradi di liberta'
IT67922A/90 1990-11-23

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JPH05220637A true JPH05220637A (ja) 1993-08-31

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JP3331558A Pending JPH05220637A (ja) 1990-11-23 1991-11-21 ３つの自由度を備えたスピンドルヘッドをもつチップ成形工作機械

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EP (1) EP0486992B1 (ja)
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AT (1) ATE123681T1 (ja)
DE (1) DE69110413T2 (ja)
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IT (1) IT1247783B (ja)

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