JPS5835826B2

JPS5835826B2 - Ｎｃ旋盤の主軸変速装置

Info

Publication number: JPS5835826B2
Application number: JP55153372A
Authority: JP
Inventors: 和喜佐藤; 幸一武田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 1980-10-30
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1983-08-05
Also published as: JPS5775751A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はＮＣ旋盤の主軸変速装置に関するものである
。

この種ＮＣ旋盤が登場して相当久しくなるが、主軸１駆
動源としては直流電動機を使用し、主軸変速装置として
は各速度毎にクラッチを設置してその断・接を制御させ
ることにより変速を行わせている。

ところが、上記直流電動機は、トルク変動に弱く、また
、各速度毎にクラッチを設けて変速を行わせる方式では
、変速段数に制約があり、多段変速となし得ず、かつ、
変速時の速度切換が不円滑となり、駆動系の故障が多く
、変速切換時の騒音・振動等が激しい欠点があった。

この発明は上記欠点に鑑み、これを改良したもので、そ
の特徴とするところは、自動車等でよく用いられている
シンクロメツシュタイプのトランスミッションを主軸の
変速に利用し、また、交流極数変換モータを主電動機と
して利用し、しかも変速装置のアウトプット軸とカウン
ター軸とに速度検出センサーを取付けて両軸の回転数が
同期した時点でギヤの切換えを行わせるようにした点で
あり、更には、電磁クラッチ２個を利用した補助ミツジ
ョンにより変速段数を倍加させ、また、リミットスイッ
チ類の調整不良や故障時にエラー表示をせしめてメイン
テナンスを容易化させたものである。

以下、この発明の構成を図面に示す実施例により説明す
ると次の通りである。

第１図はこの発明の実施例装置全体の概略構成図であっ
て、１は交流極数変換モータであり、実施例は４極６極
切換モータを使用している。

２はシンクロメツシュタイプのトランスミッションであ
って、この実施例では５段変速のものを使用している。

３は変速レバーであって、第１図では説明の便宜上２つ
示しているが、実際には１本のものであり、そのシフト
パターンは、第２図に示すようなものである。

４，５は上記変速レバー３の操作手段であって、一方４
はギヤシフト（第２図において上下方向）用操作シリン
ダであり、他方はレバーシフト（第２図において左右方
向）用操作シリンダである。

６．７は上記両シリンダの切換電磁弁であって、共にス
プリングにより自動的に中立位置に復帰する４ポ一ト３
位置型弁である。

８はトランスミッション２のアウトプット軸であり、９
は該軸８上に固設したブレーキジスフ、１０はブレーキ
シュー、１１はブレーキシリンダ、１２はその切換電磁
弁である。

１３はモータ１とトランスミッション２との間に介在せ
しめられるクラッチを示し、１４はその操作シリンダ、
１５はその切換電磁弁である。

１６は補助ミッションを示し、その入力軸１６ａには前
記トランスミッション２のアウトプット軸８から適宜の
伝動手段１７を介して動力が伝えられ、この補助ミッシ
ョン１６内には２個の電磁クラッチＣＲ１，ＣＲ２が設
けられ、両クラッチはいずれか一方のみが選択的結合さ
れ、具体的には、ＣＲ１がＯＮのとき、入力軸１６ａと
出力軸１６ｂが直結されて低速となり、ＣＲ２がＯＮの
とき、△Σカウンター軸１６ｃを介して入力軸１６ａと
出力軸１６ｂとが結合され・て２組の増速ギヤ１６ｄ。

１６ｅ、１６ｆ、１６ｇのギヤ比により高速とされる。

１８はＮＣ旋盤の主軸を示し、補助ミッション１６の出
力軸１６ｂから適宜の伝動手段１９を介して動力が伝え
られる。

前記シンクロメツシュタイプのトランスミッション２の
内部構造の概略は第３図に示す通りであり、ここでは、
シフトフォーク並びに噛合ギヤ等は公知の自動車用のシ
ンクロメツシュタイプのトランスミッションと同様であ
るので省略し、変速に関係するアウトプット軸８とカウ
ンター軸８ａとのギヤ関係だけをスケルトン的に図示し
ている。

上記第３図において、アウトプット軸８とカウンター軸
８ａとには夫々の回転速度を検出せしめる速度検出セン
サーＡ及びＢを設けている。

前記変速レバー３の操作位置を検出せしめるため、各操
作シリンダ４，５にはリミットスイッチが３個づつ使用
され、それらの配置は第２図に示す通りであり、各リミ
ットスイッチの性格は下表の通りである。

また、操作シリンダ４の切換電磁弁６は、５ＯＬ１がＯ
Ｎで第２図に示すように１ｓｔ。

３ｒｄ１５ｔｈ側へギヤシフトされ、５ＯＬ２がＯＮで
第２図のように２ｎｄ、４ｔｈ側へギヤシフトされる。

操作シリンダ５の切換電磁弁７は、ＳＯＴ、３□がＯＮ
で第２図の左方へレバーシフトされ、５ＯＬ３２がＯＮ
で右方ヘレバーシフトされる。

ブレーキシリンダ１１の切換電磁弁１２は、５ＯＬ５が
ＯＮでブレーキが切れ、ＯＦＦでブレーキが入る。

クラッチ操作シリンダ１４の切換電磁弁１５は、ＳＱＬ
、がＯＮでクラッチが入り（接続）、ＯＦＦでクラッチ
が切れる（切断）。

以上がこの発明の実施例装置の機械的構成の概要であっ
て、次に全体の制御態様を第４図のフローチャートによ
り説明する。

先ず、ＮＣ制御部（図示せず）からミッション始動及び
変速指令が与えられると、２０の停止要求判定部で停止
要求の有無を判定させる。

今、停止要求が有りとすれば、同図左方の停止指令系の
へ移る。

ここでの停止要求は、ＮＣ制御部からの命令及び異常時
又は非常時の停止命令によるものである。

上記停止要求は、第４図の制御系からも出されるので、
停止指令系■の制御内容を先に説明すると、２１の指令
部でモーターの停止、５ＯＬ４及び５ＯＬ５のＯＦＦで
クラッチ１３を切り、ブレーキを作動させる指令が出る
。

続いて、２２の指令部で５ＯＬ１と５ＯＬ２をＯＦＦさ
せ、ギヤシフトシリンダ４を介し変速レバー３をギヤシ
フトニュートラル位置へ戻す指令が出される。

従って、トランスミッション２のアウトプット軸８はブ
レーキがかかった状態で惰性回転している状態である。

そこて、２３の判定部でアウトプット軸８の回転が停止
したかどうかを速度検出センサーＢを介して判定させ、
停止が確認されると、２４の判定部でギヤシフトシリン
ダ４による変速レバー３がギヤシフトニュートラル位置
にあるかどうかをＬＳ２゜のＯＮ・ＯＦＦで判定させる
。

ＬＳ２ｏがＯＮであれば、２５のタイマー（設定時間を
任意に設定できるもの）の設定時間経過後、２６の指令
部から５ＯＬ３１，５ＯＬ３□をＯＦＦさせ、同時にＳ
ＯＬ。

をＯＮ、ＣＲ１，ＣＲ２をＯＦＦさせる指令が出され、
レバーシフトシリンダ５により変速レバー３がニュート
ラル位置に戻され、ブレーキ解除並びに補助ミッション
１６のクラッチＣＲ，，ＣＲ２が共に切られ、主軸１８
への動力伝達が断たれる。

前記２４の判定部において、ＬＳ２ｏがＯＮされていな
いときは、２７の判定部で２秒間だけＬＳ２ｏがＯＮに
なるのを待ち、２秒間経過してもＬＳ２ｏがＯＮとなら
ないときには、２８の指令部によりＮＣエラー発生を指
示報知し、再び、■即ち停止指令系へ戻して再度停止指
令を反復させる。

上記において、２７の判定部で２秒間時たせているのは
、その前の２２の指令部で出た停止指令によって、ギヤ
シフトシリンダ４の中立復帰の動作時間を考慮してのも
のである。

このように２秒経過しても上記作動が行われないときは
、この系統が故障していることが判る。

この場合、再度■に戻し、２回目で問題がなければ故障
でなく、そうでなければ、故障であるからこれを指示報
知させればよく、２回目以後の反復で故障でなければ、
指示報知を解除させればよい。

以上が停止指令系である。

次に、２０の停止要求判定部に戻って説明を続けると、
停止要求が出ていなければ、２９の判定部でカウンタ軸
８ａの回転数がｎより大きいか否かを判定させる。

カウンタ軸８ａの回転数は速度検出センサーＡより得て
ｎと比較させ、今、Ａ≧ｎが「ＮＯ」と判定された
ときは３０の判定部でアウトプット軸８の回転数がｎよ
り大きいか否かを判定させる。

このアウトプット軸８の回転数は速度検出センサーＢよ
り得てｎと比較させ、今、Ｂ≧ｎがＪＮＯＪと判定され
たときには、３１の判定部へ移行させ、ＬＳ２ｏがＯＮ
か否かを判定させる。

即ち、３１の判定部では、ギヤシフトシリンダ４による
変速レバー３が中立位置にあるかどうかを判定させてい
る。

これは、２９及び３０の判定部において、本来、カウン
ター軸８ａがｎと等しいか又はｎより太きいか、又は、
アウトプット軸８がｎと等しいか又はｎより大きい筈
であるのに、これらがいずれも否定されているから、変
速レバー３が中立の位置にあるのではないかということ
を３１の判定部で確認しているのである。

この判定部３１では本来「ｙｅｓ」となる筈であるが、
側らかの原因で「ＮＯＪと判定される場合がある。

「ＮＯ」のときには、３２の指令部で５ＯＬ１及び５Ｏ
Ｌ２をＯＦＦにする指令が出てギヤシフトシリンダ４を
介し変速レバー３を中立にする。

この場合３３の判定部で上記シリンダ４の作動時間を考
慮して２秒間だけＬＳ２ｏがＯＮになったかどうかを待
ち、２秒待ってもＬＳ２ｏがＯＮにならなければ、３４
の指令部からＮＣエラーとして全体をニュートラルに戻
すべく前述した停止指令系のへ停止指令が出る。

上記３１の判定部で「ｙｅｓ」の判定が出れば、３５の
指令部からモータ１を６極で回転させる指４＞６ｐＯＮ
と、クラッチ１３を入れる指令５ＱＬ４ＯＮが出て
カウンター軸８ａを回転させる。

これにより、カウンター軸８ａが再びＡ＞ｎの判定を
３６で行わせ、「ｙｅｓ」の判定が出るまでカウンター
軸８ａを回転させる。

３６の判定部で「ｙｅｓ」の判定が出れば、３７の指令
部へ移行させる。

この３６７へ移行できる場合は、前の２９の判定部で「
ｙｅｓ」の判定が出た場合と３０の判定部で「ｙｅｓ」
が出た場合との３つの場合であり、これは、いずれも、
トランスミッション２のアウトプット軸８とカウンター
軸８ａとが回転していてトランスミッションのシンクロ
ナイズ機構が作動し、ギヤの切換が円滑静穏に行われる
ことを表わすのであり、（トランスミッションのアウト
プット軸８とカウンター軸８ａの回転が停止していると
シンクロナイズ機構が作動しない。

）そのために、上記判定を行なってきているのである。

さて、３７の指令部では、モーターの停止指令４ｐ１６
ｐＯＦＦとクラッチ切り指令５ＱＬ４ＯＦＦとが出て
、クラッチの作動時間を考慮して３８のクラッチタイマ
ーを経て３９のギヤチェンジ必要か否かの判定部へ移行
する。

これは、ＮＣ制御部からの指示で決まるが、「ｙｅｓ」
のときは、４０の指令部でギヤシフトニュートラル位置
へ戻す指４？５ＯＬ１，２ＯＦＦが出る。

これにより、４１の判定部で変速レバー３が中立になっ
たかどうかをＬＳ２ｏがＯＮしたかどうかで確認してい
る。

この場合も、４２の判定部で前述と同様に、２秒間だけ
待ち、２秒待ってもＬＳ２ｏがＯＮとならなければ、４
３の指令部でＮＣエラーと故障個所がニュートラル部分
であることを指示報知し、停止指令系■へ移行させてい
る。

上記４１の判定部で「ｙｅｓＪが出ると、４４のタ
イマーを経て４５の指令部から変速レバー３を左右いず
れかのシフト位置ヘシフトさせるべく、５ＯＬ３１か５
ＯＬ３２のいずれか一方を通電せしめるべき指◆が出る
。

左右いずれヘシフトさせるかはＮＣ制御部から指示され
、それにより、５ＯＬ３１か５ＯＬ３□のいずれかがＯ
Ｎされる。

これにより、レバーシフトシリンダ５が指示された方へ
変速レバー３をシフトさせる。

４６の判定部は、上記レバーシフトシリンダ５の作動で
変速レバー３が指示された方へ正しくシフトされたかど
うかを確認しているのであり、具体的には、ＬＳ１８と
ＬＳ１９とＬＳ２１とのうち、指示された方のリミット
スイッチがＯＮとなったことで「対応アンサ−あり」を
判定させており、ここでも、４γの判定部で２秒間待ち
、２秒間待っても応答がなければ、４８の指令部により
、ＮＣエラーと故障個所がレバーシフト部分にあること
を指示報知し、停止指令系■へ移行させている。

上記４６の判定部で「ｙｅｓ」の判定が出れば、４９の
タイマーを経て５０の判定部へ移行させる。

上記５０の判定部ではα１くλ≦α２が「ｙｅｓ」かｒＮＯＪかを判定させている。

ここで、Ａは、カウンター軸８ａの回転数であり、Ｂは
、アウトプット軸８の回転数であって、これらが、α１
．α２に対し上記式に示す関係にあるかどうかを判定さ
せており、これは、両軸８゜８ａの回転数がギヤ切換に
適する略同期回転数にあるかどうかを確認しているので
ある。

（上記α１及びα２については、後記する表を参照され
たい。

）上記判定部３０で「ＮＯ」の判定が出た場合は、５１
の判定部でＡ＞ｎの判定をし、１ＮＯ」であれば５２の
判定部でＢ＞ｎの判定をし、ここで「ｙｅｓ」とな
れば、５１の判定部で「ｙｅｓ」となった場合と同様に
５３の判定部へ移行し、ここでＸ〉α２の判定を行わせ
、「ｙｅｓ」となれば、５４の指令部でブレーキ入り指
＋５ＱＬ５ＯＦＦが出され、５５の判定部で旦≦α２の
判定をｒｙｅｓＪとなるまで反復させ、ｒｙｅｓＪと
なると、５６の指令部でブレーキ切り指／＋５ＯＬ５Ｏ
Ｎが出され、前記５０の判定部に戻される。

尚、５３の判定部でｒＮＯＪの判定が出たときは、５７
のタイマーを経て前記５０の判定部に戻される。

要するに、５０の判定部では、アウトプット軸８とカウ
ンター軸８ａとが同期しているかどうかを確認している
のであり、前記５１〜５７、そのうち特に、５３，５４
，５５，５６の部分では、アウトプット軸８とカウンタ
ー軸８ａとを同期させるための制御部となっているので
ある。

上記５０の判定部で「ｙｅｓ」の判定が出た場合及び、
５２の判定部で「ＮＯ」の判定が出た場合は、５８の指
令部へ移行し、ここでは、ＮＣ制御部から指示されたギ
ヤシフト指＋５ＯＬ１又は５ＯＬ２をＯＮさせる指令が
出され、５９の判定部で「対応アンサ−あり」の判定、
即ち、該当する側のリミットスイッチＬＳ１６又はＬＳ
ｌ、がＯＮしたかどうかが判定される。

上記５９の判定部では、「ＮＯ」の判定が出ると、６０
の判定部で２秒間だけ応答待ちをなし、２秒経過しても
応答がないときは、６１の判定部で、「ギヤシフトが１
回目か否か」を判定させ、１回目でないときは、６２の
指令部でＮＣエラーと、故障個所がギヤシフト部分であ
ることを指示報知し、停止指令系のへ移行させる。

上記６１の判定部で「ｙｅｓ」即ち、「ギヤシフトが１
回目」のときは、６３の指令部で、一旦、ギヤシフトを
中立に戻す指／＋５ＯＬ１．ＳＯＴ、ＯＦ、Ｆが出
され、６４の判定部でＬＳ２ｏがＯＮとなったかどうか
、即ち、ギヤシフトが中立に戻ったかどうかが判定され
る。

ここでも、６５の判定部で２秒間の応答待ちをさせてお
り、２秒経過しても応答がないときは、６６の指令部で
ＮＣエラーと、故障個所がニュートラル部分であること
を指示報知し、停止指令系のへ移行せしめられる。

上記６４の判定部でギヤシフトが中立に戻ったことが確
認されると、６７のタイマーを経で、６８の指令部より
６ｐＯＮ、５ＯＬ４ＯＮの指令が出され、モータ１を６
極（低速）で駆動させる指令と、クラッチ１３を入れる
指令が出されて、カウンター軸８ａを回転させる。

そして、次の判定部６９でカウンター軸８ａの回転数が
Ａ≧２０か否かを「ｙｅｓ」が出るまで反復させて、
「ｙｅＳ」が出ると、７０の指令部からモータ１を止め
る指令６ｐＯＦＦと、クラッチ１３を切る指令５ＯＬ４
ＯＦＦが出て、７１のタイマーを経て、再び５８の指令
部、即ち、ギヤシフトをもう一度やり直す指令が出され
る。

即ち、上記してきた６０〜７１までの制御卸部ては、１
回目のギ゛ヤシフト指令が５８より出されて、その１回
目のギヤシフトが成功しなかった場合に、もう一度だけ
、ギヤシフトの機会を与えるための指令を行わせている
ものであり、それでも不成功のときは、ＮＣエラーとし
て故障個所と共に指示報知し、停止指令系■へ移行させ
て主軸変速装置を停止状態にするためのものである。

上記過程を経て、ギヤシフトが成功した場合は、５９の
判定部から「ｙｅｓｊが出て、７２のタイマーを経て、
７３の指令部から一旦、補助ミッション１６内のクラッ
チＣＲ１及びＣＲ２をＯＦＦする指令が出され、７４の
タイマーを経て、７５の指・金部からＮＣ制御部で指示
された方のクラッチＣＲ１又はＣＲ２のいずれか一方を
ＯＮさせる指令が出され、７６の指令部から、ＮＣ制御
部で指示された極数（４極又は６極のいずれか）でモー
タ１をＯＮさせる指令と、クラッチ１３をＯＮさせる指
令とが出される。

これにより、主軸１８は、ＮＣ制御部から指示された速
度で回転せしめられることになる。

即ち、Ｎｌ盤においては、ＮＣ加工を開始する手順とし
て、先ず、主軸の回転数を、ＮＣデータで指示した通り
に合致させてから刃物台スライドのＮＣ制御駆動がなさ
れるものであって、前記γ６の指令部から指令が出され
ると、主軸の回転が所定の速度に到達するまでの時間を
考慮し−Ｃ７７のタイマーを介して刃物台スライドの起
動指令がなされる。

この発明は、主軸１８の変速装置を対象としているので
、フローチャートは上記７７で一応終了であり、このあ
と、別の手段と結合してＮＣ加工を行えばよろしい訳で
ある。

尚、第４図のフローチャート中、ギヤチェンジが必要か
どうかの判定部３９で、不要、即ち「ＮＯ」の判定が出
たときは、ＮＣ制御部から指示される変速ギヤの切換位
置が、現在位置（これは、前回と今回の指示が同じとき
である）と一致している場合であり、従って、ギヤチェ
ンジを行うことなく、直ちに主軸を駆動させるべく、７
３の指令部へ移行させるようにしているものである。

上記してきた第４責のフローチャート中で使用してきた
各タイマーの設定時間及びｎｎｌツ２フ α１．α２等の定数は下表の通りである。

但し、下表は、トランスミッション２及び補助ミッショ
ン１６内の各ギヤの歯数及びプーリ径を第３図中に記入
しである数値とした場合の一例である。

また、この発明の装置は、４極・６極の交流極数変換モ
ータと、自動車用５段変速トランスミッションを組合せ
ることにより、主軸を１０段変速とでき、更に、実施例
の如く、２個のクラッチを使用した補助ミッションを付
加すれば１９段変速とすることができ、その場合の変速
に寄与する各部材の組合せを表で示せば、「別表１」の
通りである。

以上説明した様に、この発明は、ＮＣ旋盤の主軸を変速
するための装置であって、主電動機として交流極数変換
モーフを用い、かつ、主変速機としてシンクロメツシュ
タイプのトランスミッションを用い、両者を接・離する
クラッチ手段と、トランスミッションのアウトプット軸
に設けたブレーキ手段と、上記トランスミッションのギ
ヤチェンジレバーの操作手段と、上記トランスミッショ
ンのアウトプット軸及びカウンター軸の回転速度を検出
する速度検出センサーと、上記速度検出センサーの検出
値を設定値と比較しつつ両軸を同期するべく制御し、か
つ、同期した時点でＮＣ制御部の指示に従って前記モー
フ、クラッチ手段、ブレーキ手段並びにギヤチェンジレ
バーの操作手段を制御する手段とからなり、上記トラン
スミッションのアウトプット軸からの動力で主軸をＮＣ
指示速度で１駆動せしめるようにしたから、次のような
作用効果がある。

即ち、トルク変動に強い交流極数変換モータを使用した
から、従来一般の直流モータに比べて切削加工精度を向
上させることができる。

また、シンクロメツシュタイプのトランスミッションと
しては量産される自動車用トランスミッションを使用す
ることができ、その場合は他の一般の旋盤専用の変速装
置に比べて自動車用トランスミッションがその機能上、
頻繁なギヤチェンジに耐え得る剛性強度と噛合の優れた
円滑性、操作性を持つ様確立されたものであるので、こ
のような利点をそっくりそのまま利用でき、性能的には
、従来のＮＣ旋盤に比較して格段の向上が図れる。

更に、上記トランスミッションのアウトプット軸とカウ
ンター軸との同期をとってギヤチェンジをさせているの
で、変速時の操作が非常に円滑であり、かつ、静穏に行
われ、しかも、ギヤや軸、軸受への衝撃振動を極力抑制
でき、摩耗損傷を少なくして耐久性を向上させ得ると共
に、故障やトラブルを少なくして保守を容易化できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置全体を示す概略図、第２
図は変速レバーのシフトパターン例を示すものであり、
第３図は主要部の詳細を示すスケルトン図であり、第４
図は上記装置全体の制御システムを示すフローチャート
図である。１・・・モーフ、２・・・トランスミッション、３・・
・変速レバー、４・・・ギヤシフトシリンダ、５・・・
レバーシフトシリンダ、６，７，１２，１５・・・切換
電磁弁、８・・・アウトプット軸、８ａ・・・カウンタ
ー軸、９・・・ブレーキジスフ、１０・・・ブレーキシ
ュー、１１・・・ブレーキシリンダ、１３・・・クラッ
チ、１４・・・クラッチ操作シリンダ、Ａ・・・アウト
プット軸速度検出センサー、Ｂ・・・カウンター軸回転
数検出センサー。

Claims

【特許請求の範囲】

ＩＮＣ旋盤の主軸を変速するための装置であって、
主電動機として交流極数変換モータを用い、かつ、主変
速機としてシンクロメツシュタイプのトランスミッショ
ンを用い、両者を接・離するクラッチ手段と、トランス
ミッションのアウトプット軸に設けたブレーキ手段と、
上記トランスミッションのギヤチェンジレバーの操作手
段と、上記トランスミッションのアウトプット軸及びカ
ウンター軸の回転速度を検出する速度検出センサーと、
上記速度検出センサーの検出値を設定値と比較しつつ両
軸を同期するべく制御し、かつ、同期した時点でＮＣ制
御部の指示に従って前記モータ、クラッチ手段、ブレー
キ手段並びにギヤチェンジレバーの操作手段を制御する
手段とからなり、上記トランスミッションのアウトプッ
ト軸からの動力で主軸をＮＣ指示速度で駆動せしめるよ
うにしたことを特徴とするＮＣ旋盤の主軸変速装置。