JPS582001B2 - 曲り軸を旋削する工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸中心線が同一平面内で曲線を含み円形又は
非円形の軸直角断面を有する曲り軸の外周を旋削する工
作機械に関するものである。

さらに詳述すれば、たとえば第６図に示すような、中心
線Ｏ０−Ｏ１に対する直角断面が真円でかつ該真円の直
径と弯曲率が一定な部分と、中心線Ｏ１−Ｏ３に対する
直角断面が真円でかつ該真円の直径が漸減し弯曲率の変
化する部分とからなる弯曲部と、この弯曲部と連続し中
心線Ｏ３−Ｏ４に対する直角断面が真円でかつ該真円の
直径が一定な直線部とから形成された工作物、たとえば
管類を曲げる際に用いる曲管マンドレル、あるいは船舶
における舵を取り付けるラダーストック等を旋削するた
めの工作機械に関するものである。

前述したような工作物は形状が特殊なため、工作物の全
体を１台の工作機械で旋削加工するのは困難であり、従
来は主に手動用工具を用いて人手で加工を行なっていた
。

そのため、加工に多大の時間と人手を要し極めて加工能
率の悪い作業であり、加工能率の向上が強く望まれてい
た。

本発明は上記の点に鑑み、１台で特殊な形状の工作物全
体な旋削加工する工作機械の提供を目的としている。

以下、本発明を図面に示す実施例にもとづいて詳細に説
明する。

第１および２図において、１はベッドである。

２は往復台であり、前記ベッド１の長手方向の滑り面に
載置され第１および２図における左右方向運動（以下Ｚ
軸運動と称す）が可能である。

この往復台２のＺ軸運動はベッド１の側面に設けられた
パルスモータ等の駆動モータ３を数値制御装置（図示せ
ず）からの指令で駆動させ送りねじ４を回転させること
により行なう。

５は横送り台で、往復台２に設けられたガイド５ａに案
内され往復台２の２軸運動と直角方向の運動（以下Ｘ軸
運動と称す）が可能である。

この横送り台５のＸ軸運動は、往復台２の側面に設けら
れたパルスモータ等の駆動モータ６を前記数値制御装置
からの指令で駆動させ送りねじ７を回転させることによ
り行なう。

８は旋回台で、横送り台５の上面に軸９を回転中心とし
て回動運動（以下Ｂ軸運動と称す）可能に支持されてい
る。

この旋回台８の周側面にはリングギヤをほぼ２等分した
状態のギヤ１０が装設してあり、旋回台８のＢ軸運動は
横送り台５の側面に設けられたパルスモータ等の駆動モ
ータ１２を前記数値制御装置からの指令で回転させ、前
記ギャ１０と噛合するギャ１１をギヤ群を介して回転さ
せることにより行なう。

１３は面板装置で、旋回台８の上部に固着されている。

面板装置１３には、旋回台８の上部平面に対し直角に位
置し、かつ中心部に工作物Ｗを嵌挿させるための孔１５
を穿設した回転円板１４が回転可能に支承してある。

回転円板１４は、第４および５図に示すごとく内面周側
部にリングギヤ１６が設けてあり、このリングギヤ１６
と噛合するギヤ部材１７を介して前記数値制御装置から
の指令で駆動する直流電動機等の駆動モータ１８により
回転される。

２０は回転円板１４に設けられた工具支持装置であり、
工具Ｔを保持しかつ該工具Ｔが円板中心に向けて進退運
動（以下Ｕ軸運動と称す）可能な支持体２１と、この支
持体２１にＵ軸運動を行なわせる駆動部２３とから形成
されている。

支持体２１は回転円板１４上に固着した一対のガイド１
４ａ，１４ｂに支持され、ボールスクリュ等の送りねじ
２４と螺合するナット２２が設けてあり、送りねじ２４
の回転によって前述のＵ軸運動を行なわせる。

駆動部２３は回転円板１４に固着され、前記送りねじ２
４のべベルギヤ２５ａと螺合するベベルギヤ２５ｂを内
蔵している。

ベベルギヤ２５ｂの回転軸２６は回転円板１４を貫通し
、中間ギヤ２７を固定する一端が回転円板１４の内部に
位置している。

また回転軸２６は中間部が回転円板１４に回転可能に支
承されている。

中間ギヤ２７は、回転円板１４に該回転円板１４と同心
かつ相対回転可能に支承された第１の減速ギヤ２８と噛
合している。

この減速ギヤ２８は駆動モータ１８の回転を回転円板１
４のリングギヤ１６に伝える前記ギヤ部材１７と同心に
支承された第２の減速ギヤ２９を介して差動歯車装置３
０の出力軸と連結している。

差動歯車装置３０の遊星枠はギヤ部材１７と連結し、入
力軸は支持部２１に前記数値制御装置からの指令でＵ軸
運動を行なわせるパルスモータ等の駆動モータ３１と連
結している。

なお、回転バランスおよび切削バランスをよくするため
、工具支持装置を回転円板の中心と同心の同一円周上に
複数箇等間隔で設けてもよい。

３２は工作物Ｗの直線部側を保持する保持部材、３３は
工作物Ｗの弯曲部側を支持する心押台であり、両者で工
作物Ｗを堅固に支持する装置を形成している。

次に、第６図で工作物Ｗの形状を詳細に説明する。

工作物Ｗは全体として径か漸減する弯曲部と同径な直線
部：Ｓとからなっており、さらに弯曲部は第１部分：Ａ
、第２部分：Ｂおよび、第３部分：Ｃから形成されてい
る。

各部分の形状は次のとおりである。

１）第１部分：Ａ 工作物一端（中心Ｏ０）から任意角度θ１（中心線上で
Ｏ０→Ｏ１）の範囲において、工作物の中心線Ｏ０−Ｏ
１に対する直角断面が直径Ｄ１なる真円で、かつ点Ｐ１
から工作物の中心Ｏ０−Ｏ１までの半径ｒ１が一定なる
部分。

２）第２部分：Ｂ 第１の部分：Ａと隣接する位置から任意角度θ２（中心
線上でＯ１−Ｏ２）の範囲において、工作物の中心線Ｏ
１−Ｏ２に対する直角断面が直径Ｄ１から直径Ｄ２まで
漸減する真円でかつ点Ｐ１から工作物の中心Ｏ１−Ｏ２
までの弯曲半径が半径ｒ１から半径ｒ２まで漸増する部
分。

３）第３部分：Ｃ 第２の部分：Ｂと隣接する位置から任意長さＬ１（中心
線上でＯ２→Ｏ３）の範囲において、工作物の中心線Ｏ
２−Ｏ３に対する直角断面が直径Ｄ２から直径Ｄ３まで
漸減する真円で、かつ工作物の中心Ｏ２−Ｏ３が上記範
囲Ｌ１の間で（ｌｎ＋ｌｎ／２）＝Ｋｎをｎ個の予め設
定された基準点群として、これらの基準点群を滑らかに
湾曲する曲線となるように結んだ時に決定される中心曲
線としてゆるやかに湾曲する部分。

なお、ｌｎは、直線Ｏ０−Ｐ上のＬ１に対応する任意の
点から上述の如くゆるやかに湾曲する中心線Ｏ２−Ｏ３
に至るまでの距離であり、上記範囲Ｌ１では中心Ｏ２か
らＯ３に向けてこの垂直距離ｌｎはｌ１からｌ２まで漸
増している。

４）直線部：Ｓ 第３の部分：Ｃと隣接する位置から工作物他端までの任
意長さＬ２（中心線上でＯ３→Ｏ４）の範囲において、
工作物の中心線Ｏ３−Ｏ４に対する直角断面が直径Ｄ３
なる真円で、かつ工作物の中心線Ｏ３−Ｏ４が前記した
線Ｏ０−Ｐと平行な部分。

前記のような形状からなる工作物を、本発明の工作機械
において旋削する際の態様を次に説明する。

１）第１部分：Ａの旋削 数値制御装置からの指令により、回転円板１４の中が工
作物Ｗの中心線Ｏ０−Ｏ１を移動するよう往復台２およ
び横送り台５にそれぞれＺ軸およびＸ軸運動を行なわせ
るとともに、工具Ｔが工作物Ｗの中心線Ｏ０−Ｏ１に対
する直角断面を常時旋削するよう旋回台８にＢ軸運動を
行なわせる。

この場合、工具Ｔの支持体２１のＵ軸運動は行なわれな
いので、工具Ｔは同時３軸運動（ＺＩＸ及びＢ軸）運動
で第１部分：Ａの旋削を行なう。

２）第２部分：Ｂの旋削 上記往復台２のＺ軸と、横送り台５のＸ軸および旋回台
８のＢ軸の各運動に、工具Ｔの切込みを制御する支持体
２１のＵ軸運動が加わり工具Ｔは同時４軸運動を行ない
ながら第２部分：Ｂを旋削する。

なお、Ｕ軸運動は歯車装置３０の入力軸と連結する駆動
モータ３１に任意の回転を行なわせ、Ｕ軸運動停止時に
は同期回転しているギヤ部材１７と減速ギヤ２９の回転
位相をずらすことにより行なう。

３）第３部分：Ｃの旋削 上記第２部分：Ｂの旋削と同じ態様で第３部分：Ｃの旋
削も行なわれる。

４）直線部：Ｓの旋削 上記第３部分：Ｃの同時４軸運動のうち、横送り台５の
Ｘ軸と旋回台８のＢ軸および支持体２１のＵ軸の各運動
が停止し、直線部：Ｓは往復台２の２軸運動のみによっ
て旋削される。

なお、軸直角断面が非円形な工作物を旋削する場合には
、ポジションコーダ１８ａで回転円板１４の回転位置を
検出し、この検出信号により工具支持体２１を回転円板
１４の回転位置に対応した工具Ｔの刃先位置をＵ軸制御
し、回転円板１４が１回転する間に工具Ｔを設定された
工程を１往復させて行なえばよい。

以上のように、本発明は弯曲した形状の工作物を往復台
２および横送り台５のＺおよびＸ軸の合成運動に対応さ
せて旋回台８のＢ軸運動と、支持体２１のＵ軸運動の制
御を行なわせて旋削する。

すなわち、工具Ｔの運動をＺ軸、Ｘ軸、Ｂ軸およびＵ軸
方向の単純なる運動に分解し、これらの運動を自動的に
行なうので特殊なる形状の工作物を能率よく短時間のう
ちに高精度に加工することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は装置正
面図、第２図は第１図の平面図、第３図は面板装置の要
部拡大截断図、第４図は面板装置の要部展開（第３図に
おけるＩ−Ｉ線）断面図、第５図は面板装置の駆動系を
詳細に示すための断面図、第６図は工作物の形状を示す
図である。 １はベッド、２は往復台、５は横送り台、８は旋回台、
１３は面板装置、１４は回転円板、１５は孔、２０は工
具支持装置、３２，３３は工作物支持装置、Ｔは工具、
Ｗは工作物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸中心線が同一平面内で曲線を含み。 円形又は非円形の軸直角断面を有する曲り軸の外周を旋
   削する工作機械において、前記曲り軸の軸中心線を同一
   水平面上に保ち一軸端又は両軸端を固持する曲り軸端部
   の支持装置と、数値制御装置によりベッド上を前記曲り
   軸の長手方向に直線送り運動（Ｚ軸運動）を行なう往復
   台と、この往復台上を往復台の運動と水平面内で直角に
   直線送り運動（Ｘ軸運動）を行なう横送り台と、この横
   送り台上で垂直軸を中心とする回転送り運動（Ｂ軸運動
   ）を行なう旋回台と、この旋回台上で前記曲り軸の軸中
   心線と同一水平面上に回転中心を有し、前記曲り軸の嵌
   挿穴を中心部に穿設した回転円板を支承し、この回転円
   板の回転変速駆動装置およびポジションコーダとを備え
   た面板装置と、前記回転円板上で円板の半径方向に直線
   切込み送り運動（Ｕ軸運動）を行なう工具支持装置とよ
   りなり、前記曲り軸の軸中心線に沿って、前記曲り軸の
   外周を前記工具支持装置に装着された工具が前記数値制
   御装置により前記４軸方向に制御されながら回転して切
   削することを特徴とした曲り軸を旋削する工作機械。