JPS62255003A - 制御兼駆動システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スピンドルを駆動する第１の可変速度モータ
ーと工具の送り駆動のためカムシャフトに連結された第
２の可変速度モーターとを備えた多軸機械に関する。

（従来の技術） 多軸機械は、スピンドルの円形の配列により支持された
複数のワークピースに順次作業を行なう一列の工具を備
えている。個々のスピンドルとスピンドル・アッセンブ
リ全体を回転させる手段が設けられていて、一連のスピ
ンドル・ステーションのそれぞれで別個の機械加工作業
または成形作業がワークピースに実施されている。

このような機械では、（１）個々のスピンドルを回転さ
せるためと、（２）アッセンブリの軸のまわりでスピン
ドル・アッセンブリを回転させるかあるいは割り出しを
行なうためと、（３）所要の仕上げられた製品にワーク
ピースを加工するためいろいろなスピンドル・ステーシ
ョンでワークピースと接触した状態で工具を送り込むた
めにパワーが要求される。

従来の機械の場合はほとんど、１台の一定速度のモータ
ーが機械全体の唯一の動力源である。モーターは、個々
のスピンドルを回転するためにパワーを提供するトラン
スミ・ノションを介して連結されている。モーターはま
た、ワークピースに関して工具を前進させまたひっこま
せるとともに、軸のまわりでスピンドル・アッセンブリ
を回転させたりあるいは割り出すため、カムシャフトを
介してパワニを提供している。機械のすべての機能は機
械の中に使用されるいろいろな歯車とカムにより相互に
関係しあっている。このため、機械のすべての機能は同
期状態に保持されており、この結果、長期間にわたり不
具合が生じることなく動作が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） 多軸機械は、何千という多くの同じ部品を生産するのに
理想的に適している。しかし、このような機械の欠点は
、完成部品の幾何学的形状が変わったとき、歯車とカム
と工具を変えることが必要なことである。スピンドルの
回転速度または工具を駆動するカムシャフトの速度を変
えることが必要なときも、歯車を変えなければならない
。スピンドルの回転速度または工具を駆動するカムシャ
フトの速度を変えることが必要な場合、歯車も変えなけ
ればならない。従来の機械では歯車やカムを変えるには
何日間もかかることがしばしばである。

多軸機械をよりフレキシブルなものにするため、スピン
ドルを駆動するが、カムシャフトの使用をなくして、工
具のすべての動作を実行するために別個の数値制御モー
ター（以下、ＮＣモーターと称す）を用意することが知
られている。このやり方によれば、工具を作動させるＮ
Ｃモーターを制御するプログラムを変えることによって
工具の動作を変えることができる。このシステムは従来
のものよりフレキシブルであるが、いくつかの欠点が指
摘されている。すなわち、１２台から１５台ものモータ
ーが必要であり、ＮＣモーターの製作には費用がかかり
、不都合が生じがちであるとともに、１２台から１５台
ものＮＣモーターを制御するために必要なプログラムは
極端に複雑であって、ＮＣモーターは一般に従来の多軸
機械と同じ程度のワークピースに工具を送り込むトルク
を提供していない。

したがって、完全に数値制御された多軸機械に付随する
欠点を伴うことな〈従来のカムシャフト機械よりフレキ
シビリティが大きい多軸機械を提供することは望ましい
ことであった。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、多軸機械は、１組の歯車を介してスピ
ンドルを駆動するために使用される第１の可変速度モー
ターと、スピンドル・アッセンブリを回わして、スピン
ドルの位置のうちの若干の位置で工具をワークピースに
送り込むために使用される第２の可変速度モーターと、
他のスピンドルの位置で工具を直接駆動する複数のＮＣ
モーターを備えている。すべてのモーターの動作はマイ
クロプロセッサ−により制御される。

このタイプの構成は、下記のごときいくつかの特長を備
えている。

１、すべてのスピンドルの回転速度は同じではあるが、
機械加工の間、カムシャフトの速度と係わりなく前記同
速度を変えることができる。

２、パワー・ケース内の歯車を変えることなく、スピン
ドル・モーターの速度を変えることによりスピンドルの
速度を変えることができる。

３、　カムシャフトすべてについてカムシャフトの速度
は同一であるが、カムシャフト・モーターの速度を変え
ることによりカムシャフトの速度を変えることができる
。

４、工具のうち若干のものを付勢するためにカムシャフ
トが使用されるので、工具をワークピースの中に押し入
れるため大きいトルクを利用することができる。

５、機械加工サイクルの間、スピンドルの速度に係わり
なく、工具の送り速度を変えることができる。

６、　スピンドルまたはカムシャフトの動作に影響を与
えることなく、複数のＮＣモーターの動作を変えること
ができる。

７、特定のサイクルの間、ワークピースの直径が変化す
るにしたがって一定の表面速度を維持するためスピンド
ルの速度を変えることができる。

８、割出し速度（１つの作業ステーションから次の作業
ステーションまでのスピンドル・アッセンブリの回転速
度を要求通り変えることができる。

したがって、本発明の目的は、スピンドルとカムシャフ
トを駆動する別個の可変速度モーターを備えた多軸機械
を提供することである。

本発明の別の目的は、スピンドル駆動モーターとカムシ
ャフト・モーターと機械に取り付けられた特定のＮＣモ
ーターの動作を相互に関係づけるようマイクロプロセッ
サ−を使用した多軸機械を提供することである。

本発明の別の目的は、第１のグループの工具を駆動する
カムシャフト・モーターと他の工具を駆動する補足的な
ＮＣモーターを備えた多軸機械を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、第１のグループの工具とＮ
Ｃモーターを駆動して他の工具を駆動し、これによりＮ
Ｃモーターを制御プログラムを変えることによって機械
加工作業を部分的に変えることができる多軸機械を提供
することである。

本発明のその他の目的は、以下の説明より明らかとなろ
う。なお、説明中に使用されている参照数字は、図面に
書き込まれている参照数字に対応している。

（実施例） 以下、本発明の好適した実施例を図解した添付図面を参
照しながら、本発明の詳細な説明する。

はじめに、第１図と第２図を参照すれば、図示のように
、多軸機械は参照数字１０により代表的に表示されてい
る。この多軸機械は、ベース１２と、可変速度スピンド
ル・モーター１３と、可変速度カムシャフト・モーター
１４と、パワー・ケース１６と、スピンドル・フレーム
１７とから構成されている。棒材の形をしたワークピー
スを機械加工するこの多軸機械は、多軸式棒材用機械と
して知られている。チャック式機械として知られている
他の多軸機械は、別の形でワークピースを加工する。本
発明は、両タイプの機械に適用されるものである。

本発明が適用される棒材用機械の態様においては、複数
の棒材供給チューブ１８がスピンドル・フレーム１７に
取り付けられていて、スピンドル・フレーム１７内に配
置されたスピンドル・アッセンブリに供給される棒材を
収容している。この機械は、機械の側面に取り付けられ
た制御パネル１９から制御されている。パワー・ケース
１６は、スピンドル・モーター１３をスピンドル・シャ
フト２２に接続するカップリング２１を収容している。

スピンドル・シャフト２２は、この技術分野ではよく知
られているように、パワー・ケース１６とスピンドル・
フレーム１７０間に配置されていて、スピンドル・シャ
フト２２の端部に固定された歯車２５を介して個々のス
ピンドル３６を駆動するツール・スライド２３の中心を
通って延設されている。パワー・ケース１６はウオーム
２６を備えており、直角ドライブ２８を介してカムシャ
フト・モーター１４により駆動されるとともに、ウオー
ム・ギヤ２７と噛み合っているウオーム２６を収容して
いる。ウオーム・ギヤ２７は、カムシャフト２９の一端
に取り付けられており、該カムシャフト２９はこのカム
シャフト２９の中央領域に固定されたメイン・カム３１
を駆動している。メイン・カム３１は、いろいろな工具
が取り付けられている工具スライド２３を往復動させて
おり、他のカムを介して動作するカムシャフトは、この
技術分野ではよく知られているように、スピンドル・ア
ッセンブリ２４のまわりでクロス・スライド３４上に取
り付けられている工具を駆動している。

さて、第３図を参照すれば、スピンドル・アッセンブリ
２４は６本のスピンドル３６より成る円形の列を備えて
おり、６本のスピンドル３６がそれぞれ、スピンドル・
アッセンブリ２４内で回転するよう取り付けられている
。スピンドル３６はそれぞれ、中心にコレット３８が設
けられていて、該コレット３８をワークピース（図示せ
ず）をくわえるようになっている。図示のごと（、スピ
ンドル・アッセンブリ２４上の７時の位置で始まって時
計と反対方向に見て数字１より６までが記入されている
。機械が運転されている間、スピンドル・アッセンブリ
は増分的に６つの位置を通って前進するようにされてお
り、６番目の位置は切り離し位置かまたは排出位置であ
って、コレットから完成した部品が取りはずされる。

棒材用機械は上述のように構成されているので、各スピ
ンドル３６は、材料供給チューブ１８からコレット３８
の中に自動的に供給された素材３７を受け取る。工具ス
ライド２３はスピンドル・アッセンブリ２４の軸上に取
り付けられていて、複数の工具取付路４１が、この技術
分野ではよく知られているように、工具３２のごとき工
具を受け入れるために工具スライド２３の表面上に形成
されている。

工具スライド２３は、スピンドル・アフセンブＩＪ２４
の軸に平行な前後方向にメイン・カム３１により駆動さ
れる。クロス・スライド３４上に取り付けられている工
具はカムシャフト２９により作動する他のカムにより駆
動されるが、スピンドル・アッセンブリ２４の軸に直角
な方向に移動する。４番目のスピンドルの位置と５番目
のスピンドルの位置４２では、ＮＣモーター４３がスピ
ンドルの軸に直角な方向に工具を駆動する。また、ＮＣ
モーター４４はスピンドルの軸に平行な方向に工具を駆
動する０機械加工の作業の間、ワークピースを要求通り
切断し、形成するため、スピンドル・アッセンブリのコ
レット３８の中に保持されているワークピースの中に工
具が供給される。

多軸機械の割出機構はスピンドル・アッセンブリ２４の
回転を制御し、スピンドル・アッセンブＩＪ２４が回転
しないようロックするので、ワークピースにいろいろな
機械加工の作業を実施することができる０割出機構２０
はスピンドル・アッセンブリ２４に隣接したスピンドル
・フレーム１７内に配置されていて、１つまたは複数の
ロッキング・レバー４８を制御する作動ロッド４７を備
えている。ロッキング・レバー４８は、通常、スピンド
ル・アッセンブリの外周に配置された止め金４９と係合
し、機械加工作業の間９、スピンドル・アッセンブリを
固定位置に保持する。作動ロッド４７は、この技術分野
ではよく知られている機構を介してカムシャフトにより
操作される。作動ロッド４７が動作すると、ロッキング
・レバー４８が止め金４９との保合から解除されるので
、ゼネバ歯車５１により第３図に示されている次の位置
でスピンドル・アッセンブリ２４の割り出しヲ行なうこ
とができる。ゼネバ歯車５１は、カムシャフト２９の端
部に取り付けられたアーム５２により回転される。

さて、第４図を参照すれば、本発明に係る多軸機械の制
御システムが詳細に示されている。スピンドル・モータ
ー１３は、パワー・ケース１６内のカップリング２１と
スピンドル・シャフト２２を介してスピンドル・アッセ
ンブリ２４内の個々のスピンドル３６を駆動するギヤ・
アッセンブリに接続されている。スピンドル・モーター
１３の回転は第１の分解器６１によりモニターされてお
り、該第１の分解器は第１の入力をマイクロプロセッサ
−６３に提供する。

カムシャフト・モーター１４が多軸機械のカムシャフト
２９に連結されており、該カムシャフト・モーター１４
の回転はマイクロプロセッサ−６３に第２の入力６６を
提供する第２の分解器６４によりモニターされる。カム
シャフト２９はメイン・カム３１と複数の２次カム３３
を駆動する。メイン・カムはスピンドル・シャフト２２
の軸に沿ってツール・スライド２３を往復動させ、複数
の２次カム３３はクロス・スライド３４上に取り付けら
れた工具を作動させる。上述のように、作動ロッド４７
は多軸機械の割出ロッキング機構を制御する。ゼネバ歯
車を駆動するカムシャフトの端部に設けられたアーム５
２により割出しを行なっている間、スピンドル・アッセ
ンブリ２４が回転される。スピンドル・モーター１３と
カムシャフト１４の両方の速度はマイクロプロセッサ−
６３により制御される。

第４と第５のスピンドル位置では、ＮＣモーター４３と
４４は、半径方向と軸方向の切削作業あるいは成形作業
のために工具を駆動するのに使用されている。図示のよ
うに、２つのＮＣモーター４３と４４と２つのレゾルバ
６７と６８はそれぞれの位置に位置ぎめされている。Ｎ
Ｃモーターはそれぞれレゾルバに連結されており、また
モーターとレゾルバはすべてマイクロプロセッサ−に連
結されている。

多軸機械の動作はすべてマイクロプロセッサ−６３によ
り制御されている。マイクロプロセッサ−６３は、スピ
ンドル・モーター１３とカムシャフト・モーター１４と
ＮＣ工具駆動モーター４３と４４に入力駆動信号を提供
している。そのほか、マイクロプロセッサ−６３はレゾ
ルバ６１と６４によりスピンドル・モーター１３とカム
シャフト・モーター１４の回転をモニターするとともに
、分解器６７と６８によりＮＣモーター４３と４４の回
転をモニターしている。

各スピンドル・ステーションにおける標準機械加工動作
の間、カムシャフト２９は、カムにより駆動される工具
を駆動しながら１１０度の角度回動する。１つのスピン
ドル・ステーションから次のスピンドル・ステーション
にスピンドル・アッセンブリが割出を行なう間、カムシ
ャフトは２５０度の角度回動する。マイクロプロセッサ
−６３を使用すれば、スピンドル・キャリヤのロックが
解除されて次のステーションに割出しされる前にカムシ
ャフトのモーター１４を停止させることができる。ワー
クピースに作業を行なうため、第４の位置と第５の位置
にあるＮＣモーターにより制御される工具を使用するこ
とができる。必要な場合、マイクロプロセンサーは、Ｎ
Ｃモーターにより駆動される工具が機械加工している間
、スピンドルの速度を変えることもできる。

本発明に係る多軸機械のその他の特長は、実例にもとづ
いて明確に理解していただけよう。この実例においては
、カムシャフトにより工具を駆動するようにされたステ
ーション１．２．３または６のうちの１つで機械加工が
行なわれているものと仮定する。第５Ａ図は、機械加工
を始めるときのワークピースを示し、第５Ｄ図は、機械
加工が終ったときのワークピースを示す、第５Ｂ図と第
５Ｃ図は、機械加工の間の中間段階におけるワークピー
スを示す。

第５Ａ図においては、ドリル７２はワークピースの軸に
沿って穴あけを始める。ドリルに関するワークピースの
最大許容表面速度は１０１０５５Ｆ毎分当たりの表面フ
ィート）であり、ワークピースの中にはいるドリル７２
の最大送り速度は毎分光たり０．１５　ｔｘ　（０，Ｏ
Ｏ６’／Ｒｅｖ、）　、すなわち、（１回転当たり０．
１５鶴（０，００６インチ））である。１０５ＳＦＨの
場合、１６００ＲＰＭのスピンドル速度が可能であり、
（したがって、１６００ＰＰＭのワークピースの回転速
度が可能である）。

第６図は、第５Ａ図より第５Ｄ図までの機械加工の作業
の間におけるスピンドルの速度とカムシャフトの角度の
関係を示している。第６図は、１６００ＲＰＨの初期ス
ピンドル速度を示す。

第５Ｂ図においては、切削加工工具７４のうちの刃７３
がワークピースに切削加工を始めるところである。刃に
関するワークピースの最大許容表面速度は２５２５ＦＭ
であり、刃がワークピースにはいる最大許容速度は１回
転当たり０．０９ＮＮ（０，００３７’　／Ｒｅｖ、）
である。刃７３と接触するワークピースの部分の直径は
ドリル７２と接触するワークピースの部分の直径より大
きいので、２５２ＳＦＨの場合、スピンドルの速度は８
００ＰＰＭしか許容されない。第６図は、カムシャフト
角度Ｃ８で１６００ＰＰＭから８０ＯＲＰＭにスピンド
ル速度が減少したことを示している。

刃７３がワークピースに切削加工するにしたがって、ワ
ークピースと刃７３との間の接触面の直径は減少する。

２５２ＳＦＭを越えない範囲でスピンドルの速度を増加
させてもよい。したがって、刃７３がワークピースに切
削加工するにしたがって、スピンドルの速度は８００Ｐ
ＰＭから１４０ＯＲＰＭに増加させることができる。第
６図は、カムシャフト角度ＣＢからＣｃまで、スピンド
ル速度が８０ＯＲＰＭから１４４ＯＲＰＭに増加したこ
とを示している。

第５Ｃ図では、切削工具７４の刃７６がワークピースに
切削加工を始めたところである。刃の切削加工の面積が
大きいので、刃７６に関するワークピースの最大許容表
面速度は１８０ＳＦＭである。

ワークピースにはいる刃７３と刃７６を組み合わせたも
のの最大許容送り速度は１回転当たり０．０６ｍ　（０
，００２５’／Ｒｅｖ、　）である。１８０５ＦＭの場
合、スピンドル速度は６７５ＰＰＭに制限されている。

工具の刃７６がワークピースに切削加工するにしたがっ
て、ワークピースと刃の接触面の直径は減少する。１８
０ＳＦＭを越えないスピンドルの速度を増大させること
ができる。第６図に示されているように、カムシャフト
の角度ＣＣからＣＤまでのスピンドルの速度は６７５Ｒ
ＰＭから７５０ＲＰＭに増大している。

いろいろな機械加工作業に対する。最大ＳＦＭは制限さ
れており、もし、最大ＳＦＭを越えると、工具が焼ける
かあるいは破損し、ワークピース上の切削加工は一様で
なくなるかあるいはワークピースの仕上がりは不満足な
ものとなる。スピンドルの速度を変えることができない
多軸機械を使用する場合は、機械加工作業のどの部分で
も最大ＳＦＭを越えないＲＰＭにスピンドル速度を保持
しなければならない。第５図と第６図に示されている上
述の実例では、カムシャフト角度Ｃ６でＳＦＭが１８０
を越えないようにするためには６６０ＲＰＭが必要であ
る。この結果、速度を変えることができない機械を使用
する場合、機械の動作全体の間、第６図で点線７７によ
り示されている６６０ＰＰＭを維持しなけれならない。

スピンドルの速度が変わるにしたがって、（１回転当た
りインチで表わした）工具の食い込み速度を一定に維持
するためにはカムシャフトの速度も変えなければならな
い。機械加工の作業の間、カムシャフトの速度を変える
ことができることは大きな特長をもたらすものである。

すなわち、従来より短い時間内でワークピースを機械加
工することができる。

第７図は、第５図に示されている機械加工作業の間にお
けるカムシャフトの回転速度を図解したグラフである。

カムシャフトの角度Ｃ８ではカムシャフトの回転速度は
毎分５．８　”／ｍから２．７　”／ｍに変わる。しか
るのち、カムシャフトの回転速度はカムシャフト角度Ｃ
６における４、　３１′Ｉ／ｍまで直線状に増加し、そ
して１．４　”／ｌａまで減少する。カムシャフト角度
Ｃ９からＣ０までのカムシャフトの回転速度は再び１．
４　”／ｌａから１．５　”７１ｍまで増加する。

第６図に示されているように、スピンドルの回転速度（
したがって、ワークピースの回転速度）は変化するが、
カムシャフトの回転速度を変化させることによりワーク
ピースに関する工具７４の食い込み速度を所定のカムシ
ャフト角度にわたって一定に維持することができる。食
い込み速度を一定に維持することができることは、機械
加工のサイクル・タイムを最適正化するために利用する
ことができる１つの特徴である。必要な場合、機械加工
の作業の間、カムシャフトの回転速度を一定に保持する
ことができることはもちろんのことである。

第８図は、第５図に示されているワークピース７１に工
具７４を切削加工させる速度（ＳＭＦ）を図解したグラ
フである。上部の破！７９は工具７４の刃部骨７６のＳ
ＦＭを示し、下部の実線８０は工具の刃部骨７３のＳＰ
Ｍをしめす。

まず、カムシャフト角度ＣＡからＣＩまでは、工具７４
はワークピース７１と接触しておらず、工具は空気を切
っているだけであるので、ＳＦＭはドリル７２にあわせ
て最適正化されている。カムシャフト角度Ｃ８では刃部
骨７３のＳＦＭは２５２まで下がっていて、カムシャフ
トの角度がＣｃになるまで、このＳＦＭはこの速度に保
持されている。

角度Ｃ６では刃部骨７６のＳＦＭは１８０まで下がり、
カムシャフトの角度がＣＤになるまで１８０ＳＦＭが維
持されている。

従来の６軸機械は同時に６個のワークピースを加工し、
１個の完成部品を作るために車軸機械が必要とする同じ
時間内に６個の完成部品を作る。

したがって、たとえば、何千という多数の同じ部品を作
る場合、多軸機械は、部品光たりの生産時間が車軸機械
より大幅に少なくてすむので、最低コストで部品を生産
することができる。多軸カムシャフト機械に通常使用さ
れているいろいろな歯車やリンク、カム、カム従動子を
取り付けて調節するために、多軸機械は１０から２０時
間あるいはこれよりも長時間の段取時間を必要とする事
実にかかわらず、上述のことは当てはまることである。

しかし、作ろうとする同じ部品の数が多くない場合、機
械に歯車やカムを正しく取り付けるために必要とする段
取時間は長いので、多軸機械を使用することは実際的で
はない。

この状態は本発明によって解消されたのである。

たとえば、第１と第２と第３と第６の工具摺動位置がカ
ムシャフト２９により移動するとともに、第４と第５の
位置にある工具がＮＣモーター４３と４４により駆動さ
れるものと仮定する。したがって、第１と第２と第３と
第６の位置にある工具スライド２３またはクロス・スラ
イド３４はカムシャフト２９により駆動され、これらの
工具の送り速度はマイクロプロセッサ−６３から可変速
度直流カム・モーター１４に伝達された信号により変え
ることができる。工具の駆動を変えることができること
は、ワークピースの材料を別のものに取り変える場合に
重要である。−例として、ワークピース材料を鋼材から
真鍮に切り換えたとき、ワークピースを一段と早く切削
を行なうことが可能である。あるいは、切削作業の異な
った状態で工具の供給速度を変えることが望ましい。従
来の機械の場合、工具の送り速度は、スピンドル・フレ
ームの中のカムを変えることによってのみ工具の送り速
度を変えることができる。本発明によれば、マイクロプ
ロセッサ−６３からカムシャフト・モーター１４に伝達
される信号を変えることにより工具供給速度を変えるこ
とができる。

そのほか、第４と第５のスピンドル位置４２に取り付け
られている工具は別個のＮＣモーター４３と４４により
駆動されるので、完成部分の形状を変えるためには前記
位置にある工具の速度を別々に変えることができる。

たとえば、第４の位置の工具がワークピースの外表面に
溝を切削加工する単一のポイント・ツールであれば、第
４の位置の工具により与えられた命令信号を変えること
により溝の幅と深さを変えることができる。このやり方
は、機械の工具とカムを変える場合より非常に筒車であ
るとともに、時間がかからないので、機械の機能の変更
を容易に行なうことができる。このように機械はフレキ
シビリティを備えているので、個数の少ないバッチ操業
の場合でもコスト的に有利である。ＮＣモーター４３を
制御するプログラムを変更することにより第４と第５の
位置４２で工具の仕上がり状態を変えることができるこ
とは別の特長を提供するものである。スピンドル・アッ
センブリ２４の外周上にあるロッキング・レバー４８と
止め金４９の許容公差は大きく設定されているが、スピ
ンドル・アッセンブリの軸上におけるスピンドル・アワ
センブリの角度位置を制御しているこの機構のすべて誤
差を取り除（ことは困難である。しかし、第４と第５の
位置４２で６本のスピンドルそれぞれの位置誤差の大き
さを判定するため正確な測定を行なう。第４と第５の位
置で工具を送りを与えるモーターは数値制御されるので
、Ｘ軸の機械加工（ワークピースの半径上の機械加工）
の誤差は、ＮＣモーター４３を制御するマイクロプロセ
ッサ−６３から発信された信号により補整することがで
きる。

第９図を参照すれば、ワークピース８１を取り付けたス
ピンドルが真の第４の位置で示されている。ワークピー
スに溝８２を機械加工するため、工具の頂部が位置８４
に到達するまでＮＣモーター４３により工具８３が前進
する。−例として、スピンドルの中心の所要の位置８６
とスピンドルの中心の実際の位置８７との間の誤差△×
が図示されている。

位置８８まで工具８３に送りを与えることによりワーク
ピース８１に同じ溝が機械加工され、マイクロプロセッ
サ−６３によりＮＧモーター４３に与えられる送りの指
示をたんに変えることにより位置８４から位置８８まで
の工具の送りの補正を行なうようにされている。このよ
うにして第４と第５の位置におけるスピンドルすべての
位置誤差はあらかじめ測定され、したがって、ＮＣモー
ターのプログラムは変更される。

動作の補足的なフレキシビリティは、スピンドル駆動部
とカムシャフトに別個の可変速モーター１３と１４を供
給することにより得られる。同じワークピースが真鍮、
鋼、アルミニウム、青銅等いろいろな材料で作ることが
できるので、いろいろな材料に機械加工を行なうとき、
いろいろな相対的スピンドル速度と工具送り速度が必要
とされる。スピンドル速度と工具送り速度の比はマイク
ロプロセッサ−６３により必要に応じ変えることができ
る。割り出しの間にカムシャフト・モーター１４の速度
を変えるために選択的にマイクロプロセッサ−６３を使
用する能力は別の特長を提供している。完成した部品に
機械加工するために必要とされる時間を最小程度に抑え
るため、１つの位置から次の位置にスピンドル・アッセ
ンブリを割り出す作業はできるだけ迅速に行なわれる。

従来の多軸機械では、割り出し動作を行なうようカムシ
ャフトから高速度駆動を行なうため、パワー・ケースの
中の独立した高速度歯車列がクラッチによりカムシャフ
トに連結されている０本発明によれば、クラッチと高速
度歯車列を必要としない。

なぜなら、所要の速度でゼネバ歯車を介してスピンドル
・アッセンブリを割り出すようマイクロプロセッサ−６
３によりカムシャフト・モーター１４の速度を変えるこ
とができるからである。さらに、スピンドル・アッセン
ブリの中に供給されている棒材の長さに従がって割り出
し速度を変えることができる。長さが３０４８ｍ（４０
フイートの）６本の棒材は、長さが６０９ｎ＋（２フイ
ートの）６本の棒材はど迅速に割り出しを行なうことは
できない、したがって、多軸棒材機械では、所定長さの
棒材がワークピース加工プロセスにより消費されるので
、マイクロプロセッサ−３９は割出し速度を徐々に増加
させることができる。これにより機械のサイクル・タイ
ムが徐々に減少し、その結果、全体の効率は増大する。

簡単に上述されているよう、多軸機械は、スピンドルの
位置のすべてにＮＣモーターを取り付けるよう設計され
ている。このような機械でワークピースに作用する工具
の送り速度は１分間当たりの食い込み量がインチにより
表示されている。工具に焼きつきを起こしたりあるいは
粗雑な切削または一様でない切削を行なうことなくもっ
とも高いＳＦＭを与えるよう送り速度が選択されること
がしばしばである。このようなシステムは精密な加工に
は不満足である。なぜなら、パワーの供給の変動により
スピンドルの速度が変化し、その結果、スピンドルの速
度は一定でないから、工具の送り速度はあまりにも早い
かあるいはあまりにも遅いからである。本発明のシステ
ムはこの好ましくない結果を排除するものである。本発
明によれば、スピンドル速度は、スピンドル・モーター
１３に取り付けられた分解器６１によりつねにモニター
されている。スピンドル・モーター１３からマイクロプ
ロセッサ−６３にフィードバックが行なわれているので
、マイクロプロセッサ−は、カムシャフト２９の速度と
ＮＧモモ−−４３と４４の速度を制御し、したがって、
スピンドルの速度関数としてすべての工具の送り速度を
制御することができる。さらに、このように構成されて
いるので、１分間当たりのインチで表わした工具の送り
よりも１回転当たりのインチで表わした工具の送り量に
より機械をプログラミングすることができる。

上述のように本発明を説明したが、当業者であれば本発
明にいろいろな変更と修正を行なうことができる。これ
らの変更と修正がすべて特許請求の範囲の項に記載され
ている本発明の範囲内にはいるものであることを了承し
ていただきたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る多軸機械の平面図、第２図は、
第１図に示されている多軸機械の正面図、第３図は、ス
ピンドル・アッセンブリの端面図、第４図は、本発明に
係る多軸機械の構成を示す概念図、第５Ａ図より第５Ｄ
図までは、代表的な機械の動作の４つの段階の間におけ
るワークピースを示す図、第６図は、第５図に示されて
いるワークピースを機械加工するために使用される機械
加工作業の間におけるスピンドルの速度を図解したグラ
フを示す図、第７図は、第５図に示されているワークピ
ースを機械加工するために使用される機械加工作業の間
におけるカムシャフトの速度を図解したグラフを示す図
、第８図は、第５図に示されているクロス・スライド用
工具の１分間当たりの表面フィートを図解したグラフを
示す図、第９図は、第４のスピンドル・ステーションに
あるスピンドルの１つの位置的誤差を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　スピンドルの中に取り付けられていて、スピンドル
   ・アッセンブリをその軸のまわりで回転させることによ
   り複数のスピンドル・ステーションを介して該複数のス
   ピンドルにより駆動されるワークピースを順次割り出す
   スピンドル・アッセンブリの中に取り付けられた複数の
   スピンドルと、工具スライドと、該工具スライド上に取
   り付けられた第１の組の工具と、スピンドル・アッセン
   ブリに関し工具スライドと第１の組の工具を往復動させ
   るメイン・カムと、該メイン・カムを駆動するカムシャ
   フトとより成る多軸機械に使用される制御兼駆動システ
   ムにおいて、第１の可変速モーターがスピンドルを駆動
   し、第２の可変速モーターがカムシャフトを駆動し、制
   御手段が別個に第１と第２の可変速度モーターを制御し
   、これにより、機械加工サイクルの間、いかなる時でも
   別個にスピンドル速度とカムシャフト速度を変えること
   ができることを特徴とする制御兼駆動システム。 ２　第２の組の工具がスピンドル・アッセンブリのまわ
   りに取り付けられていて、第２の可変速度モーターが第
   ２の組の工具を駆動し、これにより制御手段の機械加工
   サイクルの間、いかなる時でも別個に第３の可変速度モ
   ーターの速度を変えることができることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の制御兼駆動システム。 ３　第１のレゾルバが第１の可変速度モーターの回転を
   制御するとともに、第２のレゾルバが第２の可変速度モ
   ーターをモニターし、第１の手段が第１のレゾルバを制
   御手段に連結し、第２の手段が第２のレゾルバを制御手
   段に連結していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の制御兼駆動システム。 ４　割出し機構がスピンドル・アッセンブリのために設
   けられていて、割出し機構が第２の可変速度モーターに
   よりカムシャフトを介して駆動され、これによりスピン
   ドル・アッセンブリの速度とは別個にカムシャフトの速
   度を増加させることにより割り出しの速度を増加させる
   こととを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の制御
   兼駆動システム。 ５　スピンドル・アッセンブリを割り出すための機構と
   、ワークピースを回転させるスピンドル・シャフトと、
   工具送りのために割出し機構を駆動するためのシャフト
   とを備えた多軸機械のスピンドル・アッセンブリの中の
   スピンドルに取り付けられていてワークピースを機械加
   工する方法において、 １）ワークピースの第１の部分を機械加工するよう第１
   のスピンドル・ステーションにおいて第１の速度でワー
   クピースを回転させる工程２）第１の工程の間、第２の
   速度でカムシャフトを回転させる工程 ３）ワークピースの第２の部分を機械加工するよう第１
   のスピンドル・ステーションにおいて当初の第１の速度
   でワークピースを回転させる工程、及び ４）第３の工程の間、当初の第４の速度でカムシャフト
   を回転させる工程 より成ることを特徴とする機械加工する方法。 ６　１）スピンドル・アッセンブリを割り出すよう第５
   の速度でカムシャフトを回転させる工程を更に含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７　１）ワークピースの半径が減少するにしたがって、
   １分間当たりの一定の表面フィートを維持するよう工程
   ３においてワークピースの当初の第３の速度を直線状に
   増加させる 工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項
   に記載の方法。 ８　１）工具の食い込みの割合を一定に保持するよう工
   程４でカムシャフトの初期の第４の速度を直線状に増加
   させる 工程を更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の方法。 ９　スピンドル・アッセンブリと、棒材を受け取り駆動
   させる複数のスピンドルと、スピンドル・アッセンブリ
   を回転させる割出し機構と、ワークピースの中に工具を
   送り込むカムシャフトと、スピンドル・モーターと、可
   変速度カムシャフト・モーターを備えている多軸式棒材
   用機械で棒材のワークピースを機械加工する方法におい
   て、 １）ワークピースの中に工具を送り込むため第１の速度
   でカムシャフト・モーターを駆動する工程、 ２）スピンドル・アッセンブリを割り出すため第２の速
   度でカムシャフト・モーターを駆動する工程、 ３）第１の工程を繰り返す工程、 ４）機械加工の作業により棒材のワークピースが消費さ
   れるにしたがって、割出し速度を増加させるようカムシ
   ャフト・モーターの第２の速度を徐々に増加させる工程 を含むことを特徴とする機械加工する方法。