JPH06155231A - 数値制御工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動運転モ−ドで、クランプ機構を有する制
御軸をアンクランプ／クランプを繰り返すことなく移動
可能な数値制御工作機械を提供する。 【構成】 手動運転モードで、手動パルス発生器１０６
によりクランプ機構を有する回転テーブル４を回転させ
るときは回転ワークテーブル装置５０にクランプを解除
させ（ステップ４）、また、自動運転モードで回転テー
ブル４を回転させるとき該回転ワークテーブル装置５０
にクランプを行わせる（ステップ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御工作機械に関
し、特に、手動モードにおいてクランプ機能を解除する
数値制御工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から数値制御工作機械には、工作物
を加工する際に、該工作物が動かないように制御軸の移
動を機械的に阻止するクランプ機構を備えるものがあ
る。この数値制御工作機械は、クランプ機構を備える制
御軸（以下、Ｂ軸と略称する）を移動する際に、先ずク
ランプを解除してＢ軸の移動を可能にし、次に目標位置
まで移動を行い、そして、クランプにより固定して加工
作業を行う。数値制御工作機械がＢ軸を連続して移動す
る際に、この移動が加工作業等を伴わず該工作物を固定
する必要がないときは、自動運転モードでは、プログラ
ム上の指令によりアンクランプのまま移動が行えるよう
になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手動運
転モードでは、上述したＢ軸を連続して移動する場合に
クランプによる固定の必要がないときでも、移動動作の
度にアンクランプ／クランプ動作が行われていた。これ
は特に、工作物の位置決め等のためＢ軸を少しずつ移動
させるときに、その少しずつの移動の毎にアンクランプ
／クランプ動作が繰り返され、オペレータに煩わしい思
いをさせると共に、アンクランプ／クランプ処理に時間
がかかり作業能率を劣化させていた。これを解消する方
法として、手動運転モードに切り換える以前に自動運転
モードで、前もってアンクランプ状態にしておくことが
従来行われていた。しかし、手動運転でＢ軸を動かす際
に毎回わざわざ自動運転でアンクランプ指令し、手動運
転での動作が終了した後には再び自動運転でクランプ指
令を行わなければならず、オペレータに負担を掛けてい
た。本発明は、上述した問題点を解決するためになされ
たものであり、その目的は手動運転モ−ドで、クランプ
機構を有する制御軸をアンクランプ／クランプを繰り返
すことなく移動可能な数値制御工作機械を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の数値制御工作機械では、数値制御装置からの
指令に基づき複数の制御軸の移動を行う移動手段と、前
記制御軸の移動の阻止及びその阻止の解除を行うクラン
プ機構とを有し、前記制御軸を手動運転にて移動させる
ための指令を出力する手動運転指令手段と、前記手動運
転指令手段により手動運転の指令が出力されたときに、
前記制御軸の移動の阻止を解除し、その手動運転の指令
が解除されたときに前記制御軸の移動を阻止するように
前記クランプ機構を制御するクランプ制御手段とを備え
たことを特徴とする。

【０００５】

【作用】上記の構成を有する本発明によれば、手動運転
指令手段が制御軸を手動運転にて移動させるための指令
を出力したとき、クランプ制御手段がクランプ機構に該
制御軸の移動の阻止を解除させる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図２に本実施例に係るクランプ機構
を有する回転ワ−クテ−ブル装置５０を備える工作機械
６０を示す。回転ワークテ−ブル装置５０は、工作物を
保持して所定角度（任意に設定可能であり、等角度であ
る必要はない）ずつＢ軸上を回転すると共に、後述する
クランプ機構により停止位置で該工作物を固定するもの
である。この工作機械６０は、工作物の送りのために更
に、回転ワ−クテ−ブル装置５０を支持し水平面内でＸ
Ｙ方向に移動可能なスライドワ−クテ−ブル５２を備え
ている。ベ−ス５６に固定されているコラム５８に支持
された主軸台６１は、コラム５８の上端に取り付けられ
たＺ軸駆動モータ６２によってＺ軸方向に移動させられ
る。主軸台６１の図示しない主軸に工具ホルダ６４を介
して取り付けられるドリル、センタドリル、タップ等の
工具６６は、主軸駆動モータ６８によって回動され、工
作物を切削する。なお、前記工具６６は、図示しない工
具交換装置によって、必要に応じて適時別の工具と交換
される。この工作機械６０は、工作物をスライドワーク
テーブル５２でＸＹ方向に送り、また、回転ワークテー
ブル装置５０でＢ軸上を回転させると共に、設定位置で
固定（クランプ）して切削等の加工を行う。

【０００７】図１は、図２に示す工作機械６０のクラン
プ機構を備える回転ワークテーブル装置５０のＡ−Ａ断
面図である。ハウジング１の内部にはベアリング２がネ
ジ３０で取り付けられ、また、食い違い傘歯車機構のピ
ニオン５が、大歯車６の回転軸と直角な軸線に、大歯車
６と噛み合いながらハウジング１に回転可能に支持され
ている。ベアリング２には食い違い傘歯車機構の大歯車
６とスピンドル３とがベアリング２を挟み込むようにネ
ジ３２で取り付けられ、ハウジング１に対し回転可能に
支持されている。スピンドル３の一端には、回転テーブ
ル４がネジ３４で取り付けられている。この回転テーブ
ル４は図示しない保持具により工作物を保持するように
なっている。スピンドル３の回転テーブル４と反対側の
端部には、ボス１８がスピンドル３に、ディスク１９と
スピンドル３の間でＯリング９を、そして、ディスク１
９とボス１８との間とでＯリング１７を挟み込むように
ネジ４０により取り付けられている。シリンダー１３の
内周にはオイルシール１６が取り付けられている。ま
た、リング状のピストン１４の外周部にはＯリング１２
が、内周部にはＯリング１５が挿入され、そして、該ピ
ストン１４は、その軸方向に摺動可能にシリンダー１３
に挿入されてシリンダー組を構成している。シリンダー
組は、ハウジング１の回転テーブル４と反対の面に、ネ
ジ４２によりパッキン２１を挟持しながら取り付けてあ
る。シリンダー１３には通気孔２０が設けられている。
ハウジング１のシリンダー組に向かう面に設けられた凹
部２２には、バネ１１が、ピストン１４をシリンダー１
３側に押し付けるように配置されている。パッキン２
１、Ｏリング９及びＯリング１７は、クランプ機構内に
切削油等が進入して摩擦力が低下することを防いでい
る。

【０００８】次に、上記構成を有する回転ワークテーブ
ル装置５０のクランプ動作について説明する。図示され
ていない回転テーブル駆動モータにより食い違い傘歯車
機構のピニオン５が回されると、ピニオン５と噛み合っ
ている大歯車６がベアリング２の支持によりピニオン５
の軸線と直角な軸線回りに回転する。これに従い、スピ
ンドル３、回転テーブル４、ボス１８及びディスク１９
が回転する。この工作物を保持している回転テーブル４
の回転により、該工作物がＢ軸上を送られる。回転動作
の終了後、エアーを通気孔２０より注入すると、その圧
力によりハウジング１の方向にピストン１４は移動す
る。その圧力がバネ１１のバネ力を越えると、ディスク
１９に接触し、ディスク１９を弾性変形させるのに必要
な力を越えると、ディスク１９をハウジング１に押し当
てて挟み込む。そこでディスク１９とハウジング１との
間で摩擦力が発生し、ディスク１９とスピンドル３の動
きを拘束する。これにより回転テーブル４を固定し、図
２に示す工作機械６０が加工を行う際に工作物を支持す
る回転テーブル４の回転を防ぐ。

【０００９】工作物の工具６６との角度を変える（Ｂ軸
上を送る）ために再び回転テーブル４を回転させる場合
には、加えていたエア圧を開放する。これにより、バネ
１１のバネ力によりピストン１４はシリンダー１３の方
向に移動する。すると、ディスク１９はその弾性力によ
り元に戻ろうとし、ディスク１９とハウジング１との接
触が離れ、摩擦力は無くなりシリンダー３は回転可能に
なる。

【００１０】図２に示す工作機械６０は、図３に示す数
値制御装置によって制御される。数値制御装置は、ＣＰ
Ｕ１１４、ＲＯＭ１１６、ＲＡＭ１２０及びそれらを接
続するバス１１２を有するコンピュータ１００を主体と
するものである。バス１１２には入力インターフェイス
１１０が接続され、該入力インターフェイス１１０に
は、操作装置１０２、入力装置１０４、手動パルス発生
器１０６及びクランプ検出器１０８が接続されている。
操作装置１０２は、手動運転モード／自動運転モードの
切り換えスイッチ、数値制御工作機械の起動及び停止等
を指令する複数の指令キー、運転プログラムの入力キー
及び編集キー等を備える装置である。入力装置１０４
は、数値データを含む運転プログラム、即ち、ＮＣデー
タを紙テープから読み込む装置である。手動パルス発生
器１０６は、その手動ハンドルの回転角度に比例してパ
ルスを発生させる装置である。そして、クランプ検出器
１０８は、回転ワークテーブル装置５０のクランプの状
態を検出してクランプ確認信号を送信するための検出器
である。

【００１１】バス１１２にはまた、出力インターフェイ
ス１１８が接続され、この出力インターフェイス１１８
には、駆動回路１３０、１３１、１３２、１３３、１３
７及び制御回路１４０、１４１を介してＸ軸駆動モータ
１５０、Ｙ軸駆動モータ１５１、Ｚ軸駆動モータ６２、
主軸駆動モータ６８、回転テーブル駆動モータ１５７、
表示装置１６０及びクランプ制御装置１６１が接続され
ている。なお、バス１１２を介してＣＰＵ１１４に接続
されているＲＯＭ１１６には、図６に示される制御ルー
チン等が格納されている。この制御ルーチンによる動作
については後述する。

【００１２】次に、この数値制御装置による工作機械６
０の制御動作について説明する。紙テープに記録された
ＮＣデータは、数値制御装置の入力装置１０４から入力
インターフェイス１１０を経て読み込まれ、ＣＰＵ１１
４により、その読み込まれたＮＣデータに基づく作動指
令が出力インターフェイス１１８を経て発せられる。そ
の作動指令に基づいてＸ軸駆動モータ１５３及びＹ軸駆
動モータ１５１が回され、図２に示すスライドワークテ
ーブル５２を水平に移動し、また、Ｚ軸駆動モータ６２
が回され工具６６をＺ軸上に送り、また、主軸駆動モー
タ６８が工具６６を回動して工作物の加工を行う。更
に、回転テーブル駆動モータ１５７が回されて工作物を
保持する回転テーブル４をＢ軸上で回転させると共に、
クランプ制御装置１６１が図１に示すディスク１９を動
作させ該回転テーブル４の固定（クランプ）を行う。な
お上述した作動指令において、クランプ制御装置１６１
に対するもの以外は、作動量値（例えば、各モータによ
り移動させられる移動部材の移動位置を表すデータ）の
みならず作動速度等のデータも含まれる。

【００１３】ここで、回転テーブル４を回転させる場
合、即ち、回転テーブル駆動モータ１５７を駆動する駆
動回路１３７に作動指令を与たときのアンクランプ／ク
ランプ処理について図４を参照して更に詳しく説明す
る。図４には、回転テーブル駆動モータ１５７と、クラ
ンプ制御装置１６１と、クランプの状態を検出するクラ
ンプ検出器１０８のクランプ確認信号とのタイミングチ
ャートが示されている。先ず、ＣＰＵ１１４からクラン
プ制御装置１６１の制御回路１４１に作動指令が発せら
れ、これに応じて、該クランプ制御装置１６１は回転テ
ーブル４のクランプを解除する（時間ｔ１）。

【００１４】次に、ＣＰＵ１１４から回転テーブル駆動
モータ１５７の駆動回路１３７に作動指令が発せられ、
回転テーブル駆動モータ１５７がオンにされ回転を開始
する（時間ｔ２）。この回転テーブル駆動モータ１５７
が一定微小角度回転する毎に、該回転テーブル駆動モー
タ１５７に取り付けられたエンコーダから一個ずつのパ
ルスが発せられる。このパルス信号に基づいて回転テー
ブル４の位置が算出され、算出された位置が、作動指令
による指令位置のインポジション幅内に設定時間留まっ
ていれば、回転テーブル４は作動指令位置に位置決めさ
れたと判断され、該回転テーブル駆動モータ１５７をオ
フにして、その回動が停止される（時間ｔ３）。

【００１５】その後、再び制御回路１４１に、ＣＰＵ１
１４から作動指令が発せられ、クランプ制御装置１６１
により回転テーブル４がクランプされ（時間ｔ４）、工
作物が固定される。そして、工作物がクランプされたこ
とをクランプ検出器１０８が検出してクランプ確認信号
を出力する（時間ｔ５）。その後、工具６６による加工
が開始される。そして、当該位置での加工が終了する
と、次の位置での加工を行うために、再び上記手順に従
い、回転テーブル４のクランプ解除、回転及びクランプ
を行い工作物をＢ軸上で移動させる。

【００１６】なお、上述したアンクランプ／クランプの
一連の動作により回転テーブル４のＢ軸上の移動を行っ
ているが、この移動が加工作業等を伴わず該工作物を固
定する必要がないとき、自動運転モードにおいては、プ
ログラム上の指令によりアンクランプのまま移動を行う
ことができる。

【００１７】次に、本発明の実施例に係る手動運転モー
ドにおけるオペレータの操作について、手動運転モード
で工作物を移動させるための手動パルス発生器１０６の
外観を示す図５を参照して説明する。本実施例は、図３
に示す数値制御装置の操作装置１０２に備えられた手動
運転モード／自動運転モード切り換えスイッチにより自
動運転モードから手動運転モードに切り換え得るように
なっている。オペレータは、上記手動運転モードにおい
て、図５に示す手動パルス発生器１０６の軸選択スイッ
チ２０４でＸ、Ｙ、Ｚ、Ｂ軸のいずれかを選択し、パル
ス発生ハンドル２０２を回すことにより、該選択した制
御軸を移動させることができる。即ち、手動パルス発生
器１０６は、軸選択スイッチ２０４でいずれかの軸が選
択され、且つ、パルス発生ハンドル２０２が回される
と、該軸選択スイッチ２０４で選択された制御軸に対し
て、パルス発生器ハンドル２０２の回転分に相当する
量、該回転方向に向かって移動するよう移動指令を発す
る構成になっている。なお、オペレータが、軸選択スイ
ッチ２０４で、回転テーブル４を回動させるＢ軸を選択
した場合には、後述するように該回転テーブル４を回動
する回転ワークテーブル装置５０のクランプが解除さ
れ、アンクランプ／クランプを行うことなく回転テーブ
ル４を回転できるようになっている。

【００１８】次に、上記手動運転モードによるＢ軸のク
ランプ解除について、ＲＡＭ１１６の制御ルーチンに基
づくＣＰＵ１１４による処理の流れを示すフローチャー
トである図６を参照して更に説明する。先ず、オペレー
タが図３に示す操作装置１０２の手動運転モード／自動
運転モード切り換えスイッチにより、手動運転モードを
選択すると、制御が手動運転モードに切り換わる（ステ
ップ１がＹｅｓ）。次に、軸選択スイッチ２０４をＯＦ
Ｆ位置からＸ、Ｙ、Ｚ、Ｂのいずれかの軸を選択する位
置まで回すと、該手動パルス発生器１０６が有効にされ
（ステップ２がＹｅｓ）、更に、回転テーブル４を回動
させるＢ軸を選択すると（ステップ３がＹｅｓ）、ＣＰ
Ｕ１１４により、クランプ制御装置１６１の制御回転１
４１へ作動指令が発せられ、これに応じて該制御回路１
４１が回転ワークテーブル装置５０のクランプを解く
（ステップ４）。そして、パルス発生ハンドル２０２が
オペレータにより回されると（ステップ５がＹｅｓ）、
ＣＰＵ１１４が回転テーブル駆動モータ１５７の制御回
路１３７に作動指令を発し、Ｂ軸、即ち回転テーブル４
が、パルス発生器ハンドル２０２の回転分に相当する
量、該回転された方向に向かって回転する（ステップ
６）。これにより、オペレータは、手動運転モードで、
回転テーブル４に支持された工作物を位置決め等の目的
で少しずつ送るとき、回転テーブル４のアンクランプ／
クランプ動作を繰り返すことなく移動させることができ
る。

【００１９】他方、操作装置１０２の手動運転モード／
自動運転モード切り換えスイッチが自動運転モードに切
り換えられ（ステップ１がＮｏ）、軸選択スイッチ２０
４がＯＦＦに切り換えられ（ステップ２がＮｏ）、或い
は、軸選択スイッチ２０４がＢ軸から、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の
いずれかに切り換えられると（ステップ３がＮｏ）、Ｃ
ＰＵ１１４は、クランプ制御装置１６１の制御回転１４
１へ作動指令を発し、回転ワークテーブル装置５０に回
転テーブル４のクランプを行わせる（ステップ７）。

【００２０】なお、以上説明した実施例においては、手
動パルス発生器１０６の軸選択スイッチ２０２が「Ｂ」
軸に切り換えられると回転テーブル４がアンクランプさ
れ、反対に、自動運転モードが選択されるか、軸選択ス
イッチ２０４がＯＦＦに切り換えられるか、或いは、軸
選択スイッチ２０４がＢ軸から、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸のいずれ
かに切り換えられるとクランプが行われた。この代わり
に、軸選択スイッチ２０４がＯＦＦからＸ、Ｙ、Ｚ、Ｂ
のいずれかの軸選択に切り換えられると回転テーブル４
のアンクランプを行い、反対に、自動運転モードが選択
されるか、或いは、軸選択スイッチ２０４がＯＦＦに切
り換えられとクランプを行うようにすることも好適であ
る。

【００２１】更に、この実施例では、手動運転命令を発
生するのに手動パルス発生器１０６を用いたが、この代
わりに、キーを押している間当該軸を移動させるジョグ
キー等を用いることも可能である。また、この実施例で
Ｂ軸が軸選択スイッチ２０４により選択された場合に、
自動的に回転ワークテーブル装置５０をアンクランプさ
せたが、手動パルス発生器１０６にＢ軸のアンクランプ
／クランプの選択スイッチを設け、Ｂ軸のアンクランプ
を行うか否かを選択可能にすることも好適である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の数値制御工作機械によれば、手動運転モードに
おいて、クランプ機構によりクランプされる制御軸を移
動する際に、アンクランプ／クランプを繰り返すことが
ないので、オペータに煩わしさを感じさせず、また、移
動動作を速くし、操作性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るクランプ機構を備え
た回転ワークテーブル装置の断面図である。

【図２】 本実施例の工作機械の外観図である。

【図３】 本実施例の数値制御装置の電気的構成を示す
ブロック図である。

【図４】 本実施例の数値制御工作機械のＢ軸移動指令
時のタイミングチャートである。

【図５】 本実施例の手動パルス発生器の外観図であ
る。

【図６】 本発明の数値制御工作機械の手動運転モード
における処理を示すフローチャートである。

【符号の説明】

４ 回転テーブル ５０ 回転ワークテーブル装置 ６２ Ｚ軸駆動モータ ６８ 主軸駆動モータ １００ コンピュータ １０２ 操作装置 １０４ 入力装置 １０６ 手動パルス発生器 １１４ ＣＰＵ １１６ Ｒ０Ｍ １２０ ＲＡＭ １３７ 駆動回路 １４１ 制御回路 １５７ 回転テーブル駆動モータ １６１ クランプ制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数値制御装置からの指令に基づき複数の
   制御軸の移動を行う移動手段と、前記制御軸の移動の阻
   止及びその阻止の解除を行うクランプ機構とを有する数
   値制御工作機械であって、 前記制御軸を手動運転にて移動させるための指令を出力
   する手動運転指令手段と、 前記手動運転指令手段により手動運転の指令が出力され
   たときに、前記制御軸の移動の阻止を解除し、その手動
   運転の指令が解除されたときに前記制御軸の移動を阻止
   するように前記クランプ機構を制御するクランプ制御手
   段とを備えたことを特徴とする数値制御工作機械。
2. 【請求項２】 請求項１の数値制御工作機械であって、 該数値制御工作機械が自動運転にて運転されていると
   き、前記クランプ制御手段は、前記制御軸の移動を阻止
   するように前記クランプ機構を制御することを特徴とす
   る数値制御工作機械。