JPS63500362A - 工作機械 - 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】 」」 本発明は工作機械に関し、特に工作機械の工具ホルダとその駆動とに関する。

一般的な工作機械、数値制御型（Ｎ　Ｃ）と計算機制御型（ＣＮＣ）の工作機械 に於いてさえも、工具は親ネジを介してキャリッジを駆動するモータによって移 動されるキャリジ上に取付けられる。工具制御信号は制御系によりモータへ供給 され、工具により回転する工作物を必要な形状に加工する。

これらの工作機械の不利なことは、工具キャリジの慣性と親ネジのバックラッシ により、工具の移動され得る速度が制限されることである。従ってこのような工 作機械では工作物を複雑な表面の形状に速やかに加工し得ない。

本発明の第１の態様に従って工作機械があり、加工される工作物を把持し回転さ せるための工作物ホルダと、２つの端部分有して該端部の中間に枢動するように 取付けられる細長い工具ホルダと、工作物を加工するために細長い工具ホルダの 一端に向かって支持される工具と、細長い工具ホルダの他端に連結された駆動コ イルと可動性出力部材とを有する電気駆動装置と、工作物の必要な形状に対応す る信号と工作物を該形状に工具で加工するために工具ホルダを枢動させるために 可動性部材を移動させる駆動装置の動作とを駆動装置に供給する制御系とから成 る。

本発明の第２の態様に従って工作機械があり、加工される工作物を把持し回転さ せるための工作物ホルダと、２つの端部を有し該ホルダの長手方向に垂直な軸の 周りを枢動するように該端部の中間に取付けられ、該取付が工具ホルダと台との 間に連結される２つのバネ片を有し、該バネ片が工具ホルダへ散開し該枢軸で横 断する各平面内にある長細い工具ホルダと、工作物を加工するために該工具ホル ダの一端にある工具と、工作物を必要な形状に工具で加工するために供給される 制御信号に従って工具ホルダが該枢軸の周りを枢動するように工具ホルダの他端 にある駆動装置とから成る。

以下には、−例として本発明の一実施例の更に詳細な説明があり、添付図面に言 及している。

第１図は駆動装置により枢動可能な細長い工具ホルダを組込み、位置変換器を具 備した工作機械の図解図。

第２図は第１図を拡大した第１図の工具ホルダ駆動装置及び位置変換器を示し、 駆動装置と位置変換器は断面されている。

先ず第１図を参照するに、工作機械は工作物１１を把持して回転させるための工 作物ホルダ１０がら成る。この工作物１１は、例えばピストン又は軸受などであ り、これらの表面は英国特許明細書第２１０４１８８号に開示の形状のような複 雑な形状を有する。

キャリッジ１２は取付けられて、親ネジ１４を介して作動するモータ１３により 工作物１１の回転軸と平行方向に移動される。キャリッジ１２は、台１６に連結 され駆動装置１７によって可動な工具ホルダ１５を支持している。工具ホルダ１ ５の一端は工具１８を支持し、工具ホルダの他端は線形可変移動位置変換器１９ に連結される。

これらの後者の部品は第２図に関連して更に詳細に述べられる。

工具ホルダ１５は低慣性であり、チタン製又はアルミニウム合金製の略矩形断面 を有した真直棒により形成される。工具ホルダ１５は工具ホルダ１５の長手方向 に垂直な軸の周りを枢動するため台１６上に支持される。この取付は工具ホルダ １５と台１６との間に連結された２枚の板バネ片２ｏで成され、該板バネ片は工 具ホルダ１５に向がって散開し、該枢軸で横断する各平面内にある。板バネ片２ ０は工具ホルダ１５と台１６とに設けられた溝孔２１に夫々受容される。

図示の実施例では、これらのバネ片２ｏは工具ホルダに沿って工具１８から概略 ３分の１の距離にある。これは応力中心距離効果を有し、工具ホルダ１５に沿っ てバネ片の位置を変更することで必要により可変し得る。

工具１８と反対の工具ホルダ１５の端部には棒２２を有し、該棒は工具ホルダ１ ５の枢軸に垂直、且つ、工具ホルダ１５の長手方向に垂直な方向に延びている。

棒２２は駆動装置１７の可動性コイル２３に連結され可動性出力部材を形成し、 該可動性コイルは駆動装置１７の磁心の極片２５　、２６間を作動する。

第２棒２９は棒２２と同一の方向に工具ホルダ１５がら延びている。しかし第２ 棒２９は工具ホルダ１５に関して棒２２とは反対の側にある。この第２棒２っは 位置変換器１つを形成するコイル３１内に設けられたコア３０を有する。

第１図に関して、駆動装置１７のコイル２３は位置変換器１９からの帰還信号を 受ける増幅器３５に連結されている。

制御系３６はディジタル形式の制御信号をディジタル−アナログ変換器３７に供 給し、該変換器のアナログ出力は増幅器３５に第２人力として供給される。制御 系はモータ１３に位置決め信号を供給し、工作物ホルダ１０の駆動装置に接続さ れている。

制御系３７は、工作物１１を所定形状に加工するために必要な工具位置を指示す る一連の信号を出力として発生すればどのような種類のものでも良い０例えば、 制御系は１９８５年７月２３日出願された本願出願人の継続中の英国特許出願箱 ８５．１８６０９号に記載の制御系でも良い。この制御系では、工具ホルダ１０ は一回転につき既定の数のステップを受けるステッパモータを内蔵している。加 工前に、制御系の計算機は工作物の形状を加工するために必要な工具位置を算定 し、計算機は工作物ステッパモータの各ステップに関して必要な工具位置を記憶 し、基準から始動させる。加工が開始すると、工作物モータが進められて基準を 通過後、計算機は一連の工作物モータ進行信号と、それに対応する一連の工具位 置信号とを出力し、これらの信号はディジタル−アナログ変換器とキャリッジモ ータ１３に送られ、必要な工具動作を実行させる。

信号がディジタル−アナログ変換器３７に加えられるやり方は、次の如く取り扱 われる。

ディジタル−アナログ変換器３７では、各ディジタル位置信号はアナログ信号に 変換される。これは位置変換器１９からの帰還信号と共に増幅器３５の１人力と して加えられる。

誘導された工具位置修正信号は駆動袋Ｗ１７に送られてコイル２３に電圧を加え る。コイル２３内で誘発された磁界は棒２２を移動させ、工具ホルダをバネ片２ ０上でその枢軸の周りに枢動させる。こうして、工具１８は工作物を必要な形状 に加工するために所定の位置に移動される。

バネ片２０は復元力を有し、工具ホルダ１５を基準位置に戻そうとする。これは 駆動装置１７内でのどのような復元バネ手段をも不要にしている。

工具ホルダ１５の動きは位置変換器１９のコア３０を移動させ、帰還信号を増幅 器３５に供給している。

図面に示されたのと異なる他の駆動装置も使用可能であることは理解されよう０ 例えば、リニアモータは使用可能であり、そこではコアは不動性コイルに関して 移動される。

実質的に摩擦損失とバックラッシが無いので、バネ片２０は工具ホルダ１５の取 付けに特に有利な方法に該当するが、工具ホルダはバネ片２０と異なる他の方法 で取付けられて枢動可能であることは理解されよう。

図面に関連して上述された工作機械は、低荷重であり低慣性である工具ホルダで ある。駆動装置と工具ホルダは位置決め信号に対して敏感に応答可能であり、こ のことは工具が高速で、確実に一般のキャリッジと親ネジの構造よりずっと高速 で工作物を複雑な形状に加工可能であることを意味する。

工具ホルダとその取付部と駆動装置は単純で比較的安価な構造から成るが、操作 する上で頑丈であり信頼性がある。

国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．加工される工作物（１１）を把持し回転させるための工作物ホルダ（１０） と、工具（１８）を支持する工具ホルダ（１５）と、工具ホルダを移動させるた めの駆動装置（１７）と、工作物の必要な形状に相応する信号を駆動装置（１７ ）に供給するための制御系（３６）とから成り、工具により該工作物の該形状を 加工する工作機械であって、工具ホルダ（１５）は細長く、２つの端部を有し、 枢動するように該端部の中間に取付けられ、工具（１８）は該端部の一方に連結 され、駆動装置（１７）は駆動コイル（２３）を有し、可動性出力部材（２２） は工具ホルダ（１５）の端部の他方に連結されていることを特徴とする工作機械 。
2. ２．手段（２０）が設けられ、工具ホルダを基準位置に駆り立てる復元力を工具 ホルダ（１５）に加えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の工作機械。
3. ３．復元手段は２枚のバネ片（２０）から成り、該バネ片は台（１６）と工具ホ ルダ（１５）との間に延び、工具ホルダの枢軸で横断する各平面内にあり、散開 していることを特徴とする請求の範囲第２項記載の工作機械。
4. ４．可動性出力部材は一端を細長い工具ホルダ（１５）に、反対端を電気駆動装 置に固着した棒（２２）から成ることを特徴とする請求の範囲第１項から第３項 のいずれか記載の工作機械。
5. ５．棒（２２）は駆動コイル（２３）に連結され、棒と共に移動し得ることを特 徴とする請求の範囲第４項記載の工作機械。
6. ６．駆動装置のコイル（２３）とコア（２６）とは棒（２２）により固着され、 該棒はコイルの極から隔たった駆動装置のダイヤフラムに連結され、ダイヤフラ ムは制御系からの信号に従って移動されることを特徴とする請求の範囲第４項記 載の工作機械。
7. ７．制御系（３６）はディジタル形式の信号を発生し、ディジタルーアナログ変 換器（３７）は該ディジタル信号をアナログ信号に変換し、該アナログ信号は駆 動装置に送られることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか記載 の工作機械。
8. ８．増幅器（３５）は制御系信号をそれが駆動装置に送られる前に増幅すること を特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか記載の工作機械。
9. ９．位置変換器（１９）は位置決め帰還信号を増幅器（３５）に送ることを特徴 とする請求の範囲第８項記載の工作機械。
10. １０．位置変換器はコア（３０）を有する線形可変移動位置変換器から成り、該 コアは駆動装置の出力部材（２２）の移動と同一の方向に工具ホルダ（１５）か ら延び、該コアは工具ホルダの反対側にあることを特徴とする請求の範囲第９項 記載の工作機械。
11. １１．加工される工作物（１１）を把持し回転させるための工作物ホルダ（１０ ）と、工具（１８）を支持する工具ホルダ（１５）と、工具ホルダを移動させる ための駆動装置（１７）と、工作物の必要な形状に相応する信号を駆動装置（１ ７）に供給するための制御系（３６）とから成り、工具により該工作物の該形状 を加工する工作機械であって、工具ホルダ（１５）は細長く、２つの端部を有し 、該工具ホルダ（１５）は該ホルダの長手方向に垂直な軸の周りを枢動するよう に該端部の中間に取付けられ、該取付けは工具ホルダと台（１６）間に連結され る２つのバネ片（２０）を含み、該バネ片は工具ホルダに向かって散開し、該枢 軸で横断する各平面内にあり、工具（１８）は工作物を加工するために該工具ホ ルダの一端にあり、駆動装置（１７）は工具ホルダの他端で作動し、制御系（３ ６）によって供給される制御信号に従って該軸を中心として工具ホルダを枢動さ せ、工具により工作物を必要な形状に加工することを特徴とする工作機械。