JPH10109246A - フェーシングドラムの制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の差動変速機内での各ギヤのバックラッ
シュによる誤差からの刃物台の位置決め精度の不良と各
ギヤの回転からくる騒音等を解決して、高速回転に対応
するフェーシングドラムの制御機構を提供する。 【解決手段】 主軸３の先端にフェーシングドラム４が
取り付けられ、該フェーシングドラム４の端面上を刃物
台６が半径方向へ送り軸２１を介して移動可能に係合
し、該送り軸２１が主軸３の中に回転自在に貫挿され、
主軸３と送り軸２１との回転位相差により刃物台６の位
置を変更しうるフェーシングドラムの制御機構におい
て、刃物台６の固定時には主軸モータ１を駆動させて主
軸３と送り軸２１とを常時同速回転させるとともに送り
サーボモータ３０を停止状態とし、刃物台６の移動時に
は主軸モータ１の回転と関係なく送りサーボモータ３０
を駆動させて送り軸２１を必要量移動させるように、主
軸モータ１と送りサーボモータ３０を独立させた構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフェーシングドラム
の制御機構に関し、特には刃物台の位置決め精度の向上
と、高速運転に対応するための新規な構成の制御機構で
あって、従来の差動変速機内での各ギヤのバックラッシ
ュによる誤差からの刃物台の位置決め精度の不良と各ギ
ヤの回転からくる騒音等を解決して、高速回転に対応す
るためのものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フェーシングドラムにおける刃物
台の位置を調節する制御機構としては、図４〜図８に示
すものが提供されている。図４は従来の制御機構の全体
正面図、図５は図４の内部構造を示す要部断面平面図、
図６は図５の要部拡大図である。図４に示すように、ス
ライドベース１１上にベーススライダ１０を介して双方
向矢印Ａ方向に進退可能な主軸箱２が載置され、該主軸
箱２には主軸３を回転駆動するための主軸モータ１及び
図５に示す送り軸２１を回転駆動するための送りサーボ
モータ３０が設けられている。また、前記スライドベー
ス１１には、ベーススライダ１０を進退駆動するための
ベーススライダサーボモータ１２が設けられている。

【０００３】主軸３の外端にはフェーシングドラム４が
取り付けられ、該フェーシングドラム４の端面には図５
に示すように半径方向（双方向矢印Ｂ方向）に変更進退
可能な刃物台スライダ５が設けられ、該刃物台スライダ
５上に刃物台６が取り付けられている。この刃物台スラ
イダ６に刃物９が取り付けられる。また、フェーシング
ドラム４と対面してワーク８を把持するワークスタンド
７が設けられている。

【０００４】主軸３は主軸モータ１により、主軸ドライ
ブギヤ１６及び主軸ギヤ１７を介して回転する。また主
軸３の中には送り軸２１が回転自在に貫挿され、この送
り軸２１の先端にはフェーシングドラム４内において送
り軸ベベルギヤ３２が固着されている。この送り軸ベベ
ルギヤ３２に刃物台スライダベベルギヤ３１が噛合し、
該刃物台スライダベベルギヤ３１にはボールネジ１５が
共に回転可能に噛合し、該ボールネジ１５に刃物台スラ
イダ５がボールネジナット３５を介して連結されてい
る。そのため、刃物台スライダ５はフェーシングドラム
４の端面上を双方向矢印Ｂ方向へ進退可能である。

【０００５】送り軸２１は送りサーボモータ３０の回転
駆動力を差動変速機１８を介して変速機ギヤ２２に伝達
し、更に該速機ギヤ２２に噛合する送り軸ギヤ２０に伝
達することにより回転する。差動変速機１８は図６〜図
８に示すように、送りサーボモータ３０により回転する
変速機軸２９と、該変速機軸２９に固着された変速機軸
側ベベルギヤ２８と、該変速機軸側ベベルギヤ２８に噛
合駆動する遊星ベベルギヤ２４，２７と、該遊星ベベル
ギヤ２４，２７に噛合する送り軸側ベベルギヤ２３とか
らなり、遊星ベベルギヤ２４，２７は遊星ベベルギヤ軸
２５で変速機ギヤ２６に回転可能に軸支され、変速機ギ
ヤ２６は主軸ギヤ１９と噛合している。なお、変速機軸
側ベベルギヤ２８、送り軸側ベベルギヤ２３、遊星ベベ
ルギヤ２４，２７の各ベベルギヤは同形のものである。

【０００６】また、送り軸側ベベルギヤ２３は変速機軸
２９に固着されるとともに、変速機軸２９には送り軸側
ベベルギヤ２３とともに回転する変速機ギヤ２２が固着
されており、変速機ギヤ２２には送り軸２１に固着され
た送り軸ギヤ２０が噛合している。

【０００７】上記した差動変速機１８の機能は次のとお
りである。ワーク８を切削加工するには、刃物９はフェ
ーシングドラム４の回転中においても該フェーシングド
ラム４の回転軸（これを原点とする）からの正確な位置
決めが必要である。フェーシングドラム４が回転中に刃
物９が原点にある場合及び原点から一定の位置にある場
合には主軸３と送り軸２１とが同速で回転する必要があ
る。この場合、送りサーボモータ３０は停止しており、
該送りサーボモータ３０と連動する変速機軸２９及び該
変速機軸２９に固着されている変速機軸側ベベルギヤ２
８も回転しない。

【０００８】一方、主軸ギヤ１９に噛合する変速機ギヤ
２６は主軸３の回転によって主軸ギヤ１９が回転するこ
とにより回転するとともに、変速機ギヤ２６の内方に固
着された遊星ベベルギヤ軸２５が変速機ギヤ２６と同速
で回転する。したがって、変速機軸側ベベルギヤ２８に
噛合する遊星ベベルギヤ２４，２７は、変速機軸２９周
りを遊星ベベルギヤ軸２５とともに回転しながら、該遊
星ベベルギヤ軸２５周りを自転する。これら変速機軸側
ベベルギヤ２８、送り軸側ベベルギヤ２３、遊星ベベル
ギヤ２４，２７の各ベベルギヤは同形であるために、変
速機ギヤ２６が一回転する間に遊星ベベルギヤ２４，２
７は二回自転し、送り軸側ベベルギヤ２３及び変速機ギ
ヤ２２も一回転する。

【０００９】主軸ギヤ１９と変速機ギヤ２６を同じ径と
し、送り軸ギヤ２０の径を変速機ギヤ２２の径の二倍と
すれば、送り軸ギヤ２０は主軸ギヤ１９が一回転する間
に一回転する。即ち、主軸３が一回転すると送り軸２１
も一回転し、主軸３と送り軸２１とが同じ速度で回転す
るため、刃物台スライダ５は動かない。したがって、刃
物９は原点から一定距離にあってフェーシングドラム４
上を移動することがない。

【００１０】刃物台スライダ５をフェーシングドラム４
上で移動させる場合は、主軸３と送り軸２１との回転位
相差を生じさせる必要があり、そのためには送りサーボ
モータ３０を刃物台スライダ５の移動、即ち刃物９の送
りに必要な回転数だけ回転させる。送りサーボモータ３
０の回転により変速機軸側ベベルギヤ２８が回転し、遊
星ベベルギヤ２４，２７から送り軸側ベベルギヤ２３を
介して変速機ギヤ２２へと回転が伝達され、最終的に変
速機ギヤ２２と送り軸ギヤ２０との回転比が１／２とな
って送り軸２１が回転する。この関係は主軸３の回転中
も同じである。

【００１１】送りサーボモータ３０は刃物９の送りに必
要な回転数だけ回転すればよく、刃物９の送り終了後は
再び停止される。刃物台スライダ５は送りサーボモータ
３０の回転指令値と合致して移動せしめられ、該送りサ
ーボモータ３０の回転指令値と刃物台スライダ５の移動
量の管理は、工作機械に付帯されているＮＣ制御装置の
内部で自動的に行われる。即ち、切削加工を行っている
回転中のフェーシングドラム４の刃物９の送り管理はＮ
Ｃ制御装置で制御されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】フェーシングドラム４
での刃物台スライダ５の送りは最近ＮＣ制御によりコン
トロールする場合が多くなっているが、前記したように
従来、刃物９の送りは差動変速機１８を介して行われ、
この差動変速機１８は各種ベベルギヤ２３，２４，２
７，２８及びその他のギヤ１９，２６、２０，２２を介
して作動する。したがって、各ギヤのバックラッシュが
存在するので、送りサーボモータ３０の回転が主軸３の
回転の有無にかかわらず精確に送り軸２１に伝達され
ず、フェーシングドラム４の刃物台スライダ５の位置決
めの度が悪くなり、各種ギヤの回転に基づく騒音が発生
し、高速回転には適さず、又差動変速機１８が高価であ
るために装置全体として高価になり、さらに複雑化する
という問題点があり、特に高速回転に対応することが求
められている。例えばパイプの開先加工ではフェーシン
グドラム４を機構上高速回転できないために、切削時の
周速が遅くなり、切削工具も限定され、ハイス鋼の工具
等を使用しない切削することができない。また、ねじ加
工等においては位置決め精度が悪いために、繰返し精度
をだすことが困難である。

【００１３】そこで、本発明は上記事情に基づき、従来
の差動変速機内での各ギヤのバックラッシュによる誤差
からの刃物台の位置決め精度の不良と各ギヤの回転から
くる騒音等を解決して、高速回転に対応するためのの新
規なフェーシングドラムの制御機構を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、主軸の先端にフェーシングドラムが取り付
けられ、該フェーシングドラムの端面上を刃物台が半径
方向へ送り軸を介して移動可能に係合し、該送り軸が主
軸の中に回転自在に貫挿され、主軸と送り軸との回転位
相差により刃物台の位置を変更しうるフェーシングドラ
ムの制御機構において、主軸と送り軸とを主軸モータに
より常時同速回転させるとともに、主軸モータの回転と
関係なく、送り軸を回転させるための送りサーボモータ
を回転させることにより送り軸を制御する構成を提供す
る。また、刃物台の固定時には主軸モータを駆動させて
主軸と送り軸とを常時同速回転させるとともに、刃物台
の移動時には主軸モータの回転と関係なく送りサーボモ
ータを駆動させて送り軸を必要量移動させる構成、及び
刃物台の固定時には主軸モータを駆動させて主軸と送り
軸とを常時同速回転させるとともに送りサーボモータを
停止状態とし、刃物台の移動時には主軸モータの回転と
関係なく送りサーボモータを駆動させて送り軸を必要量
移動させるように、主軸モータと送りサーボモータを独
立させた構成を提供する。

【００１５】更に、主軸の他端に主軸後部受台を固着
し、該主軸後部受台に丸ラックを軸方向へ移動可能に係
合し、該丸ラックの端部に主軸後部受台と共に回転する
回転板を固着し、該回転板の略中心部に回転ユニットを
回転可能に係合し、該回転ユニットの回り止め部材を設
けて回転ユニットにねじ係合するボールネジを設け、該
ボールネジを送りサーボモータにて回転可能にすると共
に、丸ラックに噛合して回転可能な送りギヤを一端に、
他端に送りベベルギヤを有するベベルギヤ軸を主軸後部
受台に回転可能に軸支し、該送りベベルギヤを送り軸の
後部に固着したベベルギヤと噛合せしめた構成、及び刃
物台の位置を変更し得る機構は、送り軸の端部に送りギ
ヤを固着し、この送りギヤに噛合して平ラックがフェー
シングドラム内で刃物台スライダに固定されている構成
を提供する。

【００１６】かかるフェーシングドラムの制御機構によ
れば、差動変速機に代わる制御機構を設けることによ
り、各種歯車の噛合を可能な限り減らすことでバックラ
ッシュを低減させ、刃物送りの精度を向上させたもので
ある。また、フェーシングドラム内で刃物台の位置を変
更しうる機構は、構成が単純化されたので、誤差が生じ
ない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるフェーシン
グドラムの制御機構の実施の一形態について図１〜図３
を参照して説明する。図１は実施の一形態を示す要部断
面平面図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の一部
拡大図である。主軸箱２を双方向矢印Ａ方向へ進退させ
るためのスライドベース１０等の基本的構成、及び送り
軸２１との回転位相差に基づくフェーシングドラム４上
での刃物台スライダ５及び刃物台６の半径方向（双方向
矢印Ｂ方向）への摺動機構の構成、並びに主軸モータ１
による主軸３の回転力伝達の構成等は、いずれも前記従
来例と同じ構成であり、同一構成部材には同一符号を付
すとともに、その説明を省略する。即ち、本発明におい
ても主軸３の先端にフェーシングドラム４が取り付けら
れ、該フェーシングドラム４の端面上を刃物台６が半径
方向へ送り軸２１を介して移動可能に係合し、該送り軸
２１が主軸３の中に回転自在に貫挿され、主軸３と送り
軸２１との回転位相差により刃物台６の位置を変更しう
る構成を採用している。なお、従来例と同じく主軸モー
タ１の回転力を主軸ドライブギヤ１６、主軸ギヤ１７を
介して伝達する機構としたが、図示しない主軸モータプ
ーリ、主軸ベルト、主軸プーリを介して伝達する機構と
してもよい。

【００１８】図１〜図３に示すように主軸３の先端にフ
ェーシングドラム４が取り付けられ、該フェーシングド
ラム４の端面上を半径方向（双方向矢印Ｂ方向）へ刃物
台６が送り軸２１を介して移動可能に取り付けられてい
る。該送り軸２１は主軸３の中に回転自在に貫挿され、
主軸３と送り軸２１との回転位相差により刃物台６の位
置を変更することができる。この機構は送り軸２１の端
部に送りギヤ３３を固着し、この送りギヤ３３に平ラッ
ク１３が噛合してフェーシングドラム４内で刃物台スラ
イダ５に固定されている。

【００１９】本発明では、図１に示すように、主軸３と
送り軸２１とを主軸モータ１により常時同速回転させる
とともに、主軸モータ１の回転と関係なく、送り軸２１
を回転させるための送りサーボモータ３０を回転させる
ことにより送り軸２１を制御することを特徴とする。よ
って、刃物台６の固定時には主軸モータ１を駆動させて
主軸３と送り軸２１とを常時同速回転させるとともに送
りサーボモータ３０を停止状態とし、刃物台６の移動時
には主軸モータ１の回転と関係なく送りサーボモータ３
０を駆動させて送り軸２１を必要量移動させるように、
主軸モータ１と送りサーボモータ３０とを独立させたも
のである。この主軸モータ１と送りサーボモータ３０と
を独立させる制御機構として、従来例の差動変速機又は
遊星歯車装置に代わる制御機構を採用したものである。

【００２０】主軸３及び送り軸２１の回転を同速にし、
かつ、主軸モータ１及び送りサーボモータ３０を独立さ
せる機構は以下の構成からなる。即ち、図１，図２に示
すように、主軸３の後部に主軸後部受台５０を固着し、
該主軸後部受台５０に支持されるベベルギヤ軸５４の一
端に送りベベルギヤ５２，５３をそれぞれ回転自在に固
着し、他端にそれぞれ送りギヤ５５を固着し、該送りギ
ヤ５５，５５には丸ラック５６，５７を噛合させ、該丸
ラック５６，５７は主軸後部受台５０に設けた透孔に進
退可能に係合している。

【００２１】送りベベルギヤ５２，５３には送り軸２１
の後部端に固着したベベルギヤ５１と噛合させ、又丸ラ
ック５６，５７には回転板５８を固着する。回転板５８
の中心部には透孔を介して回転ユニット５９が回転可能
に噛合し、この回転ユニット５９は、図２，３に示すよ
うに、回り止め部材６１を介して双方向矢印Ｄ方向へ進
退可能に、しかもそれ自体は回転しないように設けられ
ている。また、回転ユニット５９に噛合してボールネジ
６０が設けられ、このボールネジ６０は送りサーボモー
タ３０と結合してある。

【００２２】そこで、図１，２の状態において、主軸モ
ータ１により主軸３を回転駆動すると、主軸３に固着さ
れた主軸後部受台５０より送りベベルギヤ５２，５３を
介して送り軸２１も主軸３と同速で回転する。これによ
り刃物台６は送りサーボモータ３０の回転制御と無関係
に刃物台６を保持することができる。

【００２３】ついで、送りサーボモータ３０を回転駆動
すると、ボールネジ６０を介して回転板５８が双方向矢
印Ｄ方向へ進退することが可能となり、これにより送り
ギヤ５５，５５が丸ラック５６，５７を移動し、それら
のベベルギヤ軸５４，５４が回転して送りベベルギヤ５
２，５３が回転し、送りベベルギヤ５２，５３がベベル
ギヤ５１を回転させるために、刃物台６の制御ができる
ようになる。かくして、この駆動制御は主軸モータ１の
回転制御と無関係に独立したものとなる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、従来の差
動変速機又は遊星歯車装置に代わる制御機構を設けたか
ら、装置全体の駆動時における騒音の発生、及びバック
ラッシュによる誤差の発生を無くすることができる。

【００２５】また、差動変速機又は遊星歯車装置を用い
ないので、装置全体の簡素化が図れ、コンパクトかつコ
スト安価になり、しかも、高速運転にも対応できる。ま
た、フェーシングドラム内で刃物台の位置を変更しうる
機構は、構成が単純化されたので、誤差が生じないため
に精度を一層向上させる。そのため、フェーシングドラ
ムを高速回転させることが可能となり、又機構上機械精
度が出る構成となっているので、従来より高速の切削が
実現することができるとともに超鋼工具を使用した切削
が可能出ある。また、繰返し精度も向上するので、例え
ばパイプの外径／内径のねじ加工も容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるフェーシングドラムの制御機構
の実施の一形態を示す要部断面平面図。

【図２】図１の要部拡大図。

【図３】図２の一部拡大図。

【図４】従来例の全体正面図。

【図５】図４の内部構造の要部断面正面図。

【図６】図５双方向矢印Ｃ部分の拡大図。

【図７】差動変速機の側面図。

【図８】図７の断面平面図。

【符号の説明】

１…主軸モータ ２…主軸箱 ３…主軸 ４…フェーシングドラム ５…刃物台スライダ ６…刃物台 ７…ワークスタンド ８…ワーク ９…刃物 １０…ベーススライダ １１…スライドベース １２…ベーススライダサーボモータ １３…平ラック １５…ボールネジ １６…主軸ドライブギヤ １７…主軸ギヤ １８…差動装置 １９…主軸ギヤ ２０…送り軸ギヤ ２１…送り軸 ２２…変速機ギヤ ２３…送り軸側ベベルギヤ ２４，２７…遊星ベベルギヤ ２５…遊星ベベルギヤ軸 ２６…変速機ギヤ ２８…変速機軸側ベベルギヤ ２９…変速機軸 ３０…送りサーボモータ ３１…刃物台スライダベベルギヤ ３２…送り軸ベベルギヤ ３３…送りギヤ ５０…主軸後部受台 ５１…ベベルギヤ ５２，５３…送りベベルギヤ ５５…送りギヤ ５６，５７…丸ラック ５８…回転板 ５９…回転ユニット ６０…ボールネジ ６１…回り止め部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の先端にフェーシングドラムが取り
   付けられ、該フェーシングドラムの端面上を刃物台が半
   径方向へ送り軸を介して移動可能に係合し、該送り軸が
   主軸の中に回転自在に貫挿され、主軸と送り軸との回転
   位相差により刃物台の位置を変更しうるフェーシングド
   ラムの制御機構において、主軸と送り軸とを主軸モータ
   により常時同速回転させるとともに、主軸モータの回転
   と関係なく、送り軸を回転させるための送りサーボモー
   タを回転させることにより送り軸を制御することを特徴
   とするフェーシングドラムの制御機構。
2. 【請求項２】 主軸の先端にフェーシングドラムが取り
   付けられ、該フェーシングドラムの端面上を刃物台が半
   径方向へ送り軸を介して移動可能に係合し、該送り軸が
   主軸の中に回転自在に貫挿され、主軸と送り軸との回転
   位相差により刃物台の位置を変更しうるフェーシングド
   ラムの制御機構において、刃物台の固定時には主軸モー
   タを駆動させて主軸と送り軸とを常時同速回転させると
   ともに、刃物台の移動時には主軸モータの回転と関係な
   く送りサーボモータを駆動させて送り軸を必要量移動さ
   せることを特徴とするフェーシングドラムの制御機構。
3. 【請求項３】 主軸の先端にフェーシングドラムが取り
   付けられ、該フェーシングドラムの端面上を刃物台が半
   径方向へ送り軸を介して移動可能に係合し、該送り軸が
   主軸の中に回転自在に貫挿され、主軸と送り軸との回転
   位相差により刃物台の位置を変更しうるフェーシングド
   ラムの制御機構において、刃物台の固定時には主軸モー
   タを駆動させて主軸と送り軸とを常時同速回転させると
   ともに送りサーボモータを停止状態とし、刃物台の移動
   時には主軸モータの回転と関係なく送りサーボモータを
   駆動させて送り軸を必要量移動させるように、主軸モー
   タと送りサーボモータを独立させたことを特徴とするフ
   ェーシングドラムの制御機構。
4. 【請求項４】 主軸の先端にフェーシングドラムが取り
   付けられ、該フェーシングドラムの端面上を刃物台が半
   径方向へ送り軸を介して移動可能に係合し、該送り軸が
   主軸の中に回転自在に貫挿され、主軸と送り軸との回転
   位相差により刃物台の位置を変更しうるフェーシングド
   ラムの制御機構において、主軸の他端に主軸後部受台を
   固着し、該主軸後部受台に丸ラックを軸方向へ移動可能
   に係合し、該丸ラックの端部に主軸後部受台と共に回転
   する回転板を固着し、該回転板の略中心部に回転ユニッ
   トを回転可能に係合し、該回転ユニットの回り止め部材
   を設けて回転ユニットにねじ係合するボールネジを設
   け、該ボールネジを送りサーボモータにて回転可能にす
   ると共に、丸ラックに噛合して回転可能な送りギヤを一
   端に、他端に送りベベルギヤを有するベベルギヤ軸を主
   軸後部受台に回転可能に軸支し、該送りベベルギヤを送
   り軸の後部に固着したベベルギヤと噛合せしめたことを
   特徴とするフェーシングドラムの制御機構。
5. 【請求項５】 刃物台の位置を変更し得る機構は、送り
   軸の端部に送りギヤを固着し、この送りギヤに噛合して
   平ラックがフェーシングドラム内で刃物台スライダに固
   定されている請求項３記載のフェーシングドラムの制御
   機構。