JPH0628840B2 - 工具径可変形主軸装置における内側主軸の回転角制御方法 - Google Patents

工具径可変形主軸装置における内側主軸の回転角制御方法

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JPH0628840B2
JPH0628840B2 JP59045606A JP4560684A JPH0628840B2 JP H0628840 B2 JPH0628840 B2 JP H0628840B2 JP 59045606 A JP59045606 A JP 59045606A JP 4560684 A JP4560684 A JP 4560684A JP H0628840 B2 JPH0628840 B2 JP H0628840B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/013Control or regulation of feed movement
    • B23Q15/02Control or regulation of feed movement according to the instantaneous size and the required size of the workpiece acted upon

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、主軸が内外二重構造で、かつ内外主軸間に偏
心を与え、この内外主軸の回転方向の相対位置を変える
ことにより外側主軸の軸心に対する工具径を変化するよ
うにした工具径可変形主軸装置における内側主軸の回転
角制御方法に関するものである。
従来技術 上記装置における外側主軸に対する内側主軸の回転角制
御の際に、演算用データとして工具径をコンピユータN
C装置(以下CNCという)にインプツトする必要があ
るが、従来の上記装置にあつては、工具径を精密に測定
するためには、高価な計測器が必要であり、かつ測定も
面倒である。また加工により生じる工具の摩耗分は計測
できいという不具合があつた。
発明の目的 本発明は上記のことにかんがみなされたもので、工具径
可変形主軸装置にはつきものの自動計測装置により加工
径を測定し、そのデータにより工具径をCNCにて演算
して求めることにより、工具径を自動的に計測して、加
工により生じる工具の摩耗を遂次フイードバツクして補
正でき正確な穴加工を行なうことができる工具径可変形
主軸装置における内側主軸の回転角制御方法を提供する
ことを目的とする。
発明の構成 工具径可変形主軸装置において、外側主軸に対して工具
と共に相対回転する内側主軸を回転するサーボモータ
に、偏心角(内側主軸回転角)の算出式にデータをイン
プツトすれば必要とする偏心角が得られるソフトウエア
と、工具径の算出式にデータをインプツトすればそのと
きの工具径が得られるソフトウエアとをインプツトされ
たCNC装置を接続し、このCNC装置にデータをイン
プツトして内側主軸の偏心角を得、この得られた偏心角
に相当するパルスをサーボモータに送り、このサーボモ
ータを所定回転数だけ回転し、また加工後の径に基づい
て得られる工具径を算出し、この加工後の工具径をデー
タメモリを介して上記偏心角が得られるソフトウエアに
インプツトして内側主軸の偏心角を補正するようになつ
ている。
実施例 以下本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。
図中1は立形のコラム、2はこのコラム1に上下方向に
摺動自在に装着された主軸ユニツト、3はこの主軸ユニ
ツト2に装着された工具径可変形主軸装置である。また
4はコラム1の側方に設けられた工具ストツク用のマガ
ジン装置で、このマガジン装置4にある工具と、上記工
具径可変形主軸装置3に装着された工具とは工具交換装
置5にて選択的に交換されるようになつている。
上記工具径可変形主軸装置3は第2図に示すようになつ
ていて、主軸6は内側主軸7と外側主軸8の二重構造と
なつており、内側主軸7は外側主軸8に対して回転可能
に、かつ外側主軸8の軸心に対してeだけ偏心してい
る。また内側主軸7の先端部には、この内側主軸7の軸
心に対して上記偏心量eだけ偏心した位置にテーパ状の
工具取付穴9が設けてある。外側主軸8は主軸箱10に
支承されている。
また上記主軸箱10には主軸6を中心に複数本、例えば
3本のボールねじ軸12が主軸6と平行に支承されてい
る。これらのボールねじ軸12の一端側には歯車13が
設けられていて、これら歯車13は主軸箱10に支承さ
れた同期歯車14に同時に噛合されており、この同期歯
車14により各ボールねじ軸12が同期されるようにな
つている。上記ボールねじ軸12のうちの1本のボール
ねじ軸の一端が歯車機構15を介してサーボモータ16
に連結してある。
上記各ボールねじ軸12は、略3角形状をなすシフタ本
体17の各隅部に回転自在にかつ軸方向に係合したナツ
ト18に螺合してある。上記シフタ本体17の中心部に
はホルダ19が回転自在に、かつ軸方向に係合して嵌合
してある。このホルダ19の内周部にはめねじ部20が
台形状に突設されている。そしてこのめねじ部20は外
側主軸8の外周部に軸線に沿つて形成されたガイド溝8
aに移動自在にかつ回転方向に係合して嵌合し、このめ
ねじ部20は上記内側主軸7の外周面に形成されたおね
じ部21に螺合しており、ホルダ19が軸方向に移動す
ることにより内側主軸7が回転するようになつている。
一方上記内側主軸7の基端部は歯車機構22を介して回
転駆動モータ23に連結してある。
このような工具径可変形主軸装置にあつては、サーボモ
ータ16を駆動することにより内側主軸7が外側主軸8
に対して相対的に回転される。また回転駆動モータ23
を駆動することにより内、外側主軸7,8が一体状にな
つて外側主軸8の軸心を中心として回転される。
上記構成の工具径可変形主軸装置に用いる工具は第3
図、第4図に示すようになつており、基部には内側主軸
7の工具取付穴9に嵌合するテーパ部24が、また先端
部に工具半径γの刃具25が固着してある。なおテーパ
部24の端部に係止部26が設けてあり、この係止部2
6が主軸装置の内側主軸7内に設けたソケツト27に係
脱自在に係合するようになつている。上記係止部25と
ソケツト27との係脱はソケツト27を軸方向に移動す
ることによつてなされる。
上記第4図において、θは外側主軸8に対する内側主軸
の回転角、すなわち、偏心角、Oは外側主軸8の軸心、
Eは内側主軸7の軸心、Tは工具中心、Cは工具刃
先、▲▼=▲▼=e(偏心量)、TC=γ
(工具半径)、▲▼=R(加工半径)、βは工具取
付角とすれば、加工半径R及び偏心角θは下記の計算式
により求められる。すなわち、 但し、A=R−γ B=e(e+γcosβ) C=γesinβ となり、さらに となる。
上記サーボモータ16にはCNC装置28とレゾルバ等
の回転角検出器29とが接続されており、上記サーボモ
ータ16はCNC装置28にて制御されるようになつて
いる。そしてその回転角は回転角検出器29にて検出さ
れてCNC装置28へフイードバツクされるようになつ
ている。また加工物の加工径は自動計測装置30にて計
測されてその値がCNC装置28に入力されるようにな
つている。そして上記CNC装置28に、上記偏心角θ
を算出する第2式にデータe,γ,β及び所要のRをイ
ンプツトすれば必要とする偏心角(内側主軸回転角)θ
が得られる偏心角演算ソフトウエア〔θ=f(R)〕31
と、上記工具半径γを算出する第3式にデータθ,e,
β,Rをインプツトすれば必要とする工具半径γが得ら
れる工具半径演算ソフトウエア〔γ=f(R)〕32をイ
ンプツトしておく。
以下に本発明の動作を説明する。
まず主軸装置3の内側主軸7に工具を自動工具交換装置
5にて装着する。ついで偏心角演算シフトウエア31を
介してCNC装置28に所要のデータe,γ,β及びR
をインプツトすると、内側主軸7が必要とする偏心角θ
がCNC装置28にて算出され、この偏心角θに相当す
るパルスをサーボモータ16に送つてサーボモータ16
を所定の回転数だけ回転して位置決めを行なう。この状
態でボーリング加工を行なう。このときのサーボモータ
16の回転数は回転角検出器9にて検出されて位置フイ
ードバツク33を介してサーボモータ16にフイードバ
ツクされてサーボモータ16は指令通りの回転角だけ回
転される。またこの位置フイードバツク33からの信号
は工具径演算ソフトウエア32にもインプツトされるよ
うになつている。
加工終了後は工具のかわりにタツチセンサ34を内側主
軸7に装着し、このタツチセンサ34を含む自動計測装
置30にて実際の加工半径R′を計測する。この加工半
径R′は上記偏心角θを決める際にインプツトした加工
半径Rとは工具の刃具25が摩耗した場合、その値が異
なる。この測定した実際の加工半径R′をデータθ,
e,βと共に工具半径γが得られる工具径演算ソフトウ
エア32にインプツトして上記R′に対する加工後の工
具半径γ′を演算し、このγ′をデータメモリ35を介
して偏心角演算ソフトウエア31にインプツトする。こ
れにより、CNC装置28では上記現在の工具半径γ′
に基づいて所定の加工半径Rを得る必要な偏心角θに補
正がなされ、加工半径がR′よりRに補正される。
発明の効果 本発明によれば、外側主軸8に対する内側主軸7の偏心
量e、工具半径γ、工具取付角β及び加工半径Rの各デ
ータをインプットすることにより外側主軸8に対する内
側主軸7の偏心角θが自動的に設定することができ、ま
た加工径の加工半径R′を測定することにより、この加
工後の加工半径R′より加工により生じる工具の摩耗を
遂次フィードバックして補正して正確な穴加工を行なう
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は工具径可変形主軸装置の全体を示す正面図、第
2図は要部を示す断面図、第3図は工具の側面図、第4
図はその正面図、第5図はブロック線図である。 7は内側主軸、8は外側主軸、9は工具取付穴、16は
サーボモータ、28はコンピュータNC装置、35はダ
ータメモリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転自在に支承された外側主軸8と、この
    外側主軸8の中心Oに対して偏心量eだけ偏心した位置
    に回転自在に支承された内側主軸7と、この内側主軸7
    の端部で、かつ内側主軸7の中心Eに対して所定の偏心
    量だけ偏心した位置に設けた工具取付穴9に係脱自在に
    装着され、さらに刃具25を固着した工具とからなる工
    具径可変形主軸装置において、外側主軸8に対して工具
    と共に相対回転する内側主軸7を回転するサーボモータ
    16に、外側主軸8に対する内側主軸7の偏心量e、工
    具半径γ、工具取付角β及び加工半径Rから外側主軸8
    に対する内側主軸7の偏心角θ(内側主軸回転角)を算
    出する式 但し、A=R−γ B=e(e+γcosβ) C=γesinβ に、上記各データe,γ,β,Rをインプットすれば必
    要とする偏心角θが得られるソフトウエアと、偏心角
    θ、偏心量e、工具半径γ及び工具取付角βから加工半
    径Rを算出する式 に、上記各データθ,e,γ,βをインプットすればそ
    のときの加工半径Rが得られるソフトウエアと、偏心角
    θ、偏心量e、工具取付角β及び加工半径Rから工具半
    径γを算出する式 に、上記各データθ,e,β,Rをインプットすればそ
    のときの工具半径γが得られるソフトウエアとをインプ
    ットされたCNC装置28を接続し、このCNC装置2
    8に、偏心量e、工具半径γ、工具取付具β及び加工半
    径Rの各データをインプットして内側主軸7の偏心角θ
    を得、この得られた偏心角θに相当するパルスをサーボ
    モータ16に送り、このサーボモータ16を所定回転数
    だけ回転して得られた加工半径Rにてボーリング加工を
    行ない、ついで、この加工後の穴の加工半径R′を計測
    し、この加工後の加工半径R′と各データe,γ,βと
    から加工後の工具半径γ′を算出し、この加工後の工具
    半径γ′をデータメモリ35を介して上記偏心角が得ら
    れるソフトウエアにインプットして内側主軸7の偏心角
    を補正するようにしたことを特徴とする工具径可変形主
    軸装置における内側主軸の回転角制御方法。
JP59045606A 1984-03-12 1984-03-12 工具径可変形主軸装置における内側主軸の回転角制御方法 Expired - Lifetime JPH0628840B2 (ja)

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