JPH06298B2 - 数値制御工作機 - Google Patents

数値制御工作機

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JPH06298B2
JPH06298B2 JP61096142A JP9614286A JPH06298B2 JP H06298 B2 JPH06298 B2 JP H06298B2 JP 61096142 A JP61096142 A JP 61096142A JP 9614286 A JP9614286 A JP 9614286A JP H06298 B2 JPH06298 B2 JP H06298B2
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JP
Japan
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tool
electric motor
controller
machine tool
numerical
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JP61096142A
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治明 久保
英盛 川下
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Daishowa Seiki Co Ltd
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Daishowa Seiki Co Ltd
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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
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0009Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
    • 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
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02Driving main working members
    • B23Q5/04Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/043Accessories for spindle drives

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動工具交換装置を有した数値制御工作機に
関し、被工作物に微細な穴をあけたり、微小な研磨を行
ったりする場合に利用される。
(従来技術及びその問題点) 従来より、マシニングセンタやCNC旋盤などの数値制
御工作機には、自動工具交換装置が設けられており、種
々の工具を選択して多種類の加工を行ったり、同種の多
数の工具を順次交換して長時間にわたる自動運転を行っ
たりしている。このような従来の工作機においては、自
動工具交換装置により装着される工具が、工作機本体の
主軸や工具台などの所定の加工位置に装着された後、主
軸の回転によってワークを加工するようになっている。
したがって、例えばワークに微細な穴をあけたり、微小
な面取り加工や微小部分の研磨を行ったりする場合であ
っても、主軸を回転させなければならない。そのため、
特別な増速装置を追加しなければ主軸の回転速度以上に
は回転させられず、加工速度が遅い、加工精度が低下す
る、主軸の寿命が短い、主軸のための電力を無駄に消費
するなどといった問題があった。
このような問題点を解決するために、例えば特開昭59
−146754号公報に開示されるように、自動工具交
換装置により工作機本体の主軸に交換可能に装着される
工具自体に工具本体駆動用電動機を内蔵させることが考
えられた。
しかしながら、前記工具本体駆動用電動機の種別や制御
方式などの、実用化のための具体的な構成までは考えら
れるに至らなかった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記のように自動工具交換装置により工作機
本体の主軸に交換可能に装着される工具自体に工具本体
駆動用電動機を内蔵させるについて、実用化に好適な具
体構成を提案するものであって、その特徴を後述の実施
例における参照符号を付して示せば、工具4aに内蔵する
電動機として高周波電動機9を使用して工作機械本体側
に設けた数値制御装置及びコントローラからの制御信号
を前記受けコネクタ及びこれに着脱自在に接続されるコ
ネクタを介して前記電動機に伝達し、この電動機9を前
記工具4aに相対回転不能に固設し、前記コントローラ17
は、数値制御装置5からの制御信号を入力する入力手段
(インターフェース部18)と、入力された制御信号の内
容を解読し、且つワークの材質や使用する工具の仕様な
どに応じて設定された設定回転数に応じた周波数の周波
数信号を出力する変換手段(中央処理部21およびDF変
換部25)と、当該変換手段からの周波数信号に応じて前
記高周波電動機9を駆動する駆動手段(駆動部28)とか
ら構成した点にある。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、数値制御工作機1は、主軸2を有した
工作機本体3、多数の工具4a,4b……を有した自動工具
交換装置4、これらを加工指令や工具交換指令などによ
って制御する数値制御装置5などから成っている。主軸
2には、自動工具交換装置4の図示しないマニピュレー
タによって工具4aが装着されており、工具4aの先端に取
付けられた微小径のドリル刃6によってワークWに微小
径の穴を明けようとしている。工具4aには、テーパシャ
ンク部7およびマニピュレータによる把持部8が設けら
れており、図示のように同軸状に高速回転可能な高周波
電動機9が相対回転不能に固設内蔵され、当該電動機9
によって回転駆動されるチャック部10の先端に前述のド
リル刃6が取付けられている。また工具4aの軸心からず
れた位置には、高周波電動機9に結線するためのコネク
タ11が設けられており、工具4aが主軸2に装着されたと
きに前記コネクタ11に接続する受けコネクタ12が工作機
本体3に設けられている。
第2図をも参照にして、受けコネクタ12には下方に開口
するリング電極12aが設けられており、このリング電極1
2aから空気を吹き出させるための流路12bが設けられ、
この流路12bに接続具13を介してチューブ14、電磁開閉
弁15および空気圧源16が接続されている。これは、工具
4aが主軸2に装着される直前、すなわちコネクタ11のピ
ン電極11aがリング電極12aに挿入される直前に、電磁開
閉弁15が短時間だけオンして空気がリング電極12aから
吹き出し、これによって切粉、ごみ、油などをエアーパ
ージして電気的接続をより確実にするためのものであ
る。
第3図をも参照にして、受けコネクタ12には、数値制御
装置5からの制御信号を受けて高周波電動機9を制御し
駆動するためのコントローラ17の出力が接続されてい
る。コントローラ17は、数値制御装置5からの制御信号
を入力するための入力手段としてのフォトカプラからな
るインタフェース部18、IO部19、数値制御装置5へA
CK信号を出力するリレーなどからなる信号出力部20、
マイクロプロセッサなどからなる中央処理部21、記憶部
22,23、IO部24、ディジタル信号を解読しそれによっ
て指定された周波数の正弦波信号を出力するDF変換部
25、DF変換部25からの出力によって3相交流を発生す
るデバイダ部26、デバイダ部26からの出力を電力増幅し
て高周波電動機9を駆動するドライブ部27、デバイダ部
26とドライブ部27とからなる駆動部(駆動手段)28、回
転数を表示するためのデコーダ部29および表示部30、と
からなっている。しかして、前記中央処理部21およびD
F変換部25により、入力された制御信号の内容を解読し
て設定回転数に応じた周波数の周波数信号を出力する変
換手段が構成されている。
数値制御装置5では、例えばプログラムされた紙テープ
からの指令を読み込み、その内容に応じて工作機本体3
および自動工具交換装置4を制御し、またはコントロー
ラ17へ制御信号を出力する。例えば第4図に示すプログ
ラムについて作用を説明する。数値制御装置5が紙テー
プから「50」読み込むと、「50」に相当するBCD信号とI
NH信号とが出力され、RFQ信号がオンのタイミング
でコントローラ17は「50」を読み込む。中央処理部21は「5
0」を解読してコントローラ17を動作状態とし、それ以降
の命令を有効としそれ以前の命令を無効にするととも
に、信号出力部20からACK信号を出力する。次に、「M
60」を読み込むと、これが回転数の設定の命令であるこ
とを認識するとともに、あらかじめメモリ22内に記憶さ
れた回転数テーブルから「60」に対応する回転数(例えば
35000rpm)を読み出し、表示部30に「35」を表示する。「M
53」を読み込むとこれを正転起動の命令であることを認
識し、DF変換部25、駆動部28が作動して高周波電動機
9が設定回転数35000rpmで回転しはじめる。その後、工
作機本体3への指令によってワークWまたは主軸2が移
動し、ドリル刃6によってワークWの所定の位置に穴が
あけられる。そして、「M55」を読み込むと高周波電動機
9が停止し、さらに「M51」を読み込むことによってコン
トローラ17は待機状態となる。この間において、主軸2
は回転せずに停止しており、高周波電動機9の高速回転
によって加工が行われる。工具4aによる加工が終了する
と、自動工具交換装置4が工具交換指令を受け、工具4a
を他の次に工具と交換する。
上述の実施例によると、前記ドリル刃6によるワークW
への穴の加工は主軸2の回転によらず、工具4aが内蔵す
る高周波電動機9の回転によって行われる。しかして高
周波電動機9を内蔵した工具4aは、工具交換装置4によ
って他の工具4b,4c……などと同様に交換可能であると
ともに、高周波電動機9の回転速度の設定や起動停止な
どの命令を数値制御装置5からの制御信号によって自由
に行え、全自動による運転が可能である。
この制御においてM信号を用いているので、プログラム
の作成および数値制御装置5による読み込みが容易であ
り、コントローラ17を準備するだけで数値制御装置5に
は何らの変更を加えることなく工具4aを制御することも
可能である。回転速度の設定は、あらかじめメモリ22内
に記憶された回転数テーブルから読み出すので、プログ
ラムのミスによる異常な高速または低速となるおそれが
少ない。
本発明は、このような回転数テーブルを、ワークWの材
質や使用する工具4aの仕様などに応じて作成するように
することを特徴とする。
このように構成することによって、回転速度の設定のた
めのプログラミングが非常に容易になるとともに、加工
のための最適回転速度の設定を容易に行うことができ
る。更にコネクタ11が挿入される前に受けコネクタ12か
ら空気が吹き出すので、切粉やゴミの付着がなくなり接
続が確実となる。
上述のように高周波電動機9を制御するための数値制御
信号は受けコネクタ12及びコネクタ11を経由して高
周波電動機9に伝達され、高周波電動機9を設定周波数
で回転させるようになっているため、高周波電動機9に
制御回路等の特別な加工を全く必要とせず、それだけコ
ンパクトに製作することができるにもかかわらず、その
回転数の制御を自由に行うことができる。
上述の実施例において、数値制御装置5からコントロー
ラ17への制御信号の方式および内容は他の種々のものと
することができる。回転速度の設定において、メモリ22
内の回転数テーブルを用いたが、複数のディジタルスイ
ッチや可変抵抗器などを用いてあらかじめ設定してお
き、制御信号によってその設定された値を選択するよう
にしてもよい。また、M信号でなくマクロIO信号など
を用い、回転速度をプログラムにより直接的に設定する
ようにしてもよい。このときに、例えば1000rpm単位で
設定するようにすることによって、プログラムの命令お
よび制御信号線の数が少なくなる。なお、コントローラ
17にマイクロプロセッサーからなる中央処理部21を用い
たが、これに代えてハードロジックで構成することも可
能である。
工具4aの先端に取付けたドリル刃6に代えて砥石を取付
け、ワークWの面取り加工や研磨をすることもできる。
工具4aは、主軸2に装着するのではなく、例えばCNC
旋盤の工具台に取付け、主軸によって保持されまたは回
転されるワークに穴あけや面取りなどの加工を行うよう
にしてもよい。
(発明の効果) 本発明によると、工作機本体の主軸とは別に高速回転す
る電動機を内蔵した工具を用いているので、ワークへの
微細な穴あけや微小な研磨にあたっては、主軸では回転
不可能な高速回転によって加工することができて加工速
度が速く、主軸の回転による振動が発生せず、加工精度
が向上し、主軸を傷めないため主軸の寿命が延び、消費
電力を節約することができるのであるが、特に本発明の
構成によれば、前記電動機として高周波電動機を使用
し、この電動機を制御するコントローラを、数値制御装
置からの制御信号を入力する入力手段と、入力された制
御信号の内容を解読して設定回転数に応じた周波数の周
波数信号を出力する変換手段と、変換手段からの周波数
信号に応じて前記高周波電動機を駆動する駆動手段とか
ら構成したので、他の電動機を使用する場合と比較し
て、回転数の制御が簡単容易であり且つ正確に行える。
しかも前記高周波電動機は、工具に相対回転不能に固設
したので、工具全体の剛性が向上し、当該電動機により
ドリル刃などの工具本体を回転駆動するときに加工精度
を低下させる原因となる振動も生じ難い。従って、工作
機本体の主軸を利用しないことと相まって、加工精度を
飛躍的に高めることが出来る。
更に本発明では、高周波電動機を制御するための数値制
御信号は受けコネクタ及びコネクタを経由して高周波電
動機に伝達され、高周波電動機を設定周波数で回転させ
るようになっているため、高周波電動機に制御回路等の
特別な加工を全く必要とせず、それだけコンパクトに製
作することができるにもかかわらず、その回転数の制御
を自由に行うことができる。
更にまた本発明は、電動機の設定回転数は、ワークの材
質や使用する工具の仕様などに応じて設定されることを
特徴とする。
これがために、本発明によれば、回転速度の設定のため
のプログラミングが非常に容易になるとともに、加工の
ための最適回転速度の設定を容易に行うことができると
いうメリットを有する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は数値制御工作機
を模式的に示す図、第2図はコネクタの部分を拡して示
す断面図、第3図はコントローラのブロック回路図、第
4図はプログラムの一例を示す図である。 1…数値制御工作機、2…主軸、3…工作機本体、4…
自動工具交換装置、4a…工具、5…数値制御装置、9…
高周波電動機(電動機)、11…コネクタ、12…受けコネ
クタ、17…コントローラ、18…インターフェース部(入
力手段)、19…IO部(入力手段)、21…中央処理部
(変換手段)、25…DF変換部(変換手段)、28…駆動
部(駆動手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸を含んだ工作機械本体、自動工具交換
    装置、および数値制御装置を有し、数値制御装置からの
    工具交換指令および加工指令により自動的に工具交換お
    よび加工作業を行う数値制御工作機であって、工具本体
    駆動用電動機を内蔵し該電動機に結線するためのコネク
    タが設けられ自動工具交換装置により交換可能に装着さ
    れる工具と、当該工具が工具取付け位置に装着されたと
    きに前記コネクタに接続する受けコネクタと、数値制御
    装置からの制御信号を受けて前記工具に内蔵した電動機
    を設定回転数で回転させるためのコントローラとを備え
    た数値制御工作機において、前記電動機として高周波電
    動機を使用して工作機械本体側に設けた数値制御装置及
    びコントローラからの制御信号を前記受けコネクタ及び
    これに着脱自在に接続されるコネクタを介して前記電動
    機に伝達し、この電動機を前記工具に相対回転不能に固
    設し、前記コントローラは、数値制御装置からの制御信
    号を入力する入力手段と、入力された制御信号の内容を
    解読し、且つワークの材質や使用する工具の仕様などに
    応じて設定された設定回転数に応じた周波数の周波数信
    号を出力する変換手段と、変換手段からの周波数信号に
    応じて前記高周波電動機を駆動する駆動手段とから構成
    して成る数値制御工作機。
JP61096142A 1986-04-24 1986-04-24 数値制御工作機 Expired - Lifetime JPH06298B2 (ja)

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JPS62251041A JPS62251041A (ja) 1987-10-31
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