WO1998025729A1

WO1998025729A1 - Appareil d'indexage et son procede de commande et d'indexage

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Publication number: WO1998025729A1
Application number: PCT/JP1996/003656
Authority: WO
Inventors: Kenji Sugimoto; Hiroshi Shinohara; Wolfgang Pfeifer
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1998-06-18
Also published as: JP3030093B2; KR19990068859A; US5842392A; DE69627204T2; EP0890411A4; EP0890411B1; DE69627204D1; KR100256728B1; TW354275B; EP0890411A1

Description

明細書割出装置及び同装置の割出駆動方法技術分野

この発明は、基台に対して所定の回転中心を中心にして回転盤が割出回転する構造を備えた割出装置及び同装置の割出駆動方法に関し、例えば、旋盤に使用されるタレット刃物台へ適用するのに好適な割出装置および同装置の割出駆動方法に関する。背景技術

工作機械、特に旋盤は、加工作業の自動化，高速化を実現するとともに、多品種少量生産に対応するため、近年、タレット刃物台を備えた N C旋盤の需要が増大してきている。

タレツト刃物台は、基台（工具送り台）に設けられたタレットと呼ばれる通常 5〜 1 2個の割出位置を有する回転盤が割出回転する構成となっている。タレツ卜の外周又は端面には、工具装着部が形成されており、この工具装着部にそれぞれバイ卜，ドリル等の各種工具を装着し、加工内容に応じて適切な工具を選択して加工作業位置に割出回転するように構成されている。

さて、タレット等の割出装置においては、選択された工具を所定の割出位置に割出回転させるとともに、割出位置に配置した工具を該位置に位置決め固定しておくために、係脱可能な一対の位置決め係止部材を備えている。

これら一対の位置決め係止部材は、基台とタレットの相互間に設けられており、該位置決め係止部材を係脱することによってタレツ卜を割出回転自在としたり、また所定の割出位置に位置決め固定したりする。

N C旋盤のタレット刃物台では、この位置決め係止部材として力 —ビックカップリング等のクラウン歯車を相互に嚙み合せる形式のカツプリングが一般に用いられている。この種の位置決め係止部材は、通常、基台側のカップリングに対しタレット側のカップリングを軸方向に移動させることによってカップリングの係脱動作が行なわれる。

従来、この位置決め係止部材の係脱動作、すなわちタレット側のカツプリングの軸方向への駆動は、油圧又は空圧のァクチユエータを用いて行なっていた。

しかしながら、油圧又は空圧のァクチユエータは、作動媒体である高圧油や圧縮空気等を必要とし、そのためにアキュムレータ，ポンプ，タンク等のパワーユニットが必要となる。一方、近年の N C 旋盤等の工作機械の各部駆動源には、高精度で且つ応答の早い制御を実現できるサーボモータが多く使われており、従来油圧で駆動されていたチャックの開閉ゃタレツ卜の割出回転もサーボモータによつて行なわれるものが多くなつてきた。

したがって、主として力一ビックカップリング等の位置決め係止部材の係脱動作用のみに、油圧又は空圧のァクチユエータを備える従来の割出装置は、パワーユニットや配管等の設備コストがかかり不経済であるばかりか、パワーュニッ卜のために装置が大形となつたり、騒音の元となる欠点を有していた。

また、油圧又は空圧のァクチユエ一タを用いて位置決め係止部材を係止する際、一対の位置決め係止部材を互いに衝突させるため、衝撃による割れや欠け、あるいは摩耗による精度の劣化などが生じやすいといつた欠点を有していた。

しかも、位置決め係止部材の係脱動作に油圧又は空圧のァクチュエータを使用した場合、該ァクチユエ一タの動作が終了したかどうかを確認するためのセンサが必要となる。したがって、構造が一層複雑になるとともに、センサの取付け、調整という煩雑な作業が必要であり、かつ制御動作にセンサによる検出のための時間が必要となり、迅速な制御ができないという欠点も有していた。

この発明は、回転盤を割出回転自在としたり、また所定の割出位置に位置決め固定したりするための位置決め係止部材の係脱を、モ —タの駆動によって実現し、設備コストの低価格化、装置の小形化を図るとともに、モータの回転速度を制御することによつて衝撃の少ない動作と容易かつ迅速な制御を高速で行なうことを可能とすることを目的とする。発明の開示

この発明は、上述の目的を達成するために、基台に対し所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤を有する割出装置において. 次の構成を備えたことを特徴としている。

( a ) 基台と回転盤との間に係脱自在に設けられ、相互に係合して回転盤の回転を阻止する一対の位置決め係止部材

( b ) 回転盤の回転中心上に設けられたねじ及び該ねじに螺合するナツ卜からなり、ねじ又はナツ卜の一方の回転によりねじに沿つて相対的に他方を直線移動させ、該直線移動に伴い位置決め係止部材を係脱するねじ送り機構

( c ) ねじ又はナツ卜の一方を回転駆動する第 1 のモータ

( d ) 回転盤を割出回転させる第 2のモータ

( e ) 回転盤を割出回転させるために第 2のモータを駆動する際、該第 2のモータの回転に対し第 1 のモータを所定の回転数比で所定の回転方向に回転させる制御手段

上記構成の発明は、回転盤を割出回転自在としたり、また所定の割出位置に位置決め固定したりするための位置決め係止部材の係脱を、第 1 のモータによって行なう。

すなわち、第 1 のモータを回転させると、その回転駆動力はねじ送り機構のねじ（又はナツ卜）に伝えられ、同機構によってねじ

(又はナツ卜）の回転がナツ卜（又はねじ）の直線移動に変換される。

このナツ卜（又はねじ）の直線移動に伴い一対の位置決め係止部材間に軸方向の相対移動が生じ、同部材間の係脱動作が行なわれ、回転盤が割出回転自在となったリ、また所定の割出位置に位置決め固定される。

このように、第 1 のモータの駆動力をねじ送り機構を介して位置決め係止部材に伝えることによって、同部材の係脱を行なうので、油圧又は空圧のァクチユエ一タを駆動源とする従来の割出装置に比ベ、設備コストが安価で且つ小形となり、また衝撃の少ない滑らかな係止を実現することができる。

しかも、第 1 のモータの位置又は駆動力の制御によって、位置決め係止部材の係脱を判別することができるので、別途センサを設ける必要がなくなる。

一方、回転盤は、第 1 のモータとは別個に設けた第 2のモータからの回転駆動力によって割出回転する。この割出回転時、第 2のモータから回転盤に伝えられた回転力は、回転盤を介してねじ送り機構に相対的な回転を与えることになる。すなわち、ナット（又はねじ）が第 2のモータからの回転力によって回転し、第 1 のモータに連結されたねじ（又はナツ卜）との間で相対的に回転し、回転盤側の位置決め係止部材を直線移動させることになる。

このように回転盤側の位置決め係止部材が軸方向に直線移動した場合、離脱している箬の位置決め係止部材が相互に嚙み合って、タレッ卜の割出回転が口ックされたり、あるいは基台に対して回転盤が更に大きく離れて浮き上がってしまい、工具が周囲の構造物と千渉するおそれが生じる。

そこで、この発明では、回転盤を割出回転させるために第 2のモータを駆動する際、制御手段によって第 2のモータの回転に対し第 1 のモータを所定の回転数比で所定の回転方向（すなわち、ねじ送り機構のねじとナツ卜の間に相対的な回転が生じない回転数比）で所定の回転方向に回転させるようにして、ねじ送り機構のねじとナッ卜との間の相対回転をゼロとし、ねじ送り機構による位置決め係止部材の直線移動を防止するようにしている。

またこの発明は、第 2のモータと回転盤との間にクラッチ部材を備えた構成としてもよい。このクラッチ部材は、位置決め係止部材の係脱に機械的に又は制御の上で連動して、位置決め係止部材の相互間が離脱したとき、第 2のモータと回転盤とを係合する。一方、位置決め係止部材が相互に係合したとき、第 2のモータと回転盤とを離脱する。

このようなクラッチ部材を備えることにより、回転盤を任意の割出位置で位置決め固定している間は、第 2のモータが回転したとしても、その回転力が回転盤に伝わることを防止することができる。その結果、回転盤の割出回転以外の用途、例えば、ドリル等の回転工具の回転駆動に第 2のモータを使用することができる。

さらにこの発明は、基台と、該基台に対し所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、基台と回転盤との間に係脱自在に設けられ、相互に係合して回転盤の回転を阻止する一対の位置決め係止部材と、回転盤の回転中心上に設けられたねじ及び該ねじに螺合するナツ卜からなり、位置決め係止部材を係脱するねじ送り機構と、該ねじ送り機構を駆動する第 1 のモータと、回転盤を割出回転させる第 2のモータとを備えた割出装置の割出駆動方法を提供する。すなわち、この割出装置の割出駆動方法は、第 1 のモータの回転によって位置決め係止部材の係合を解除する方向にねじ送り機構を駆動し、位置決め係止部材の係合を解除した後、第 2のモータを駆動して回転盤を割出回転し、同時に第 2のモータの回転に対して第 1 のモータを、ねじ送り機構のねじ及びナッ卜の相対位置が変わらないように所定の回転数比で所定の回転方向に回転させることを特徴としている。

この割出駆動方法により、第 1 のモータで位置決め係止部材の係脱を行なえるとともに、第 2のモータから回転盤を介して伝えられた回転力による回転盤側の位置決め係止部材の軸方向の直線移動を防止することができる。図面の簡単な説明

第 1 図は、タレット型 N C旋盤の外観構成を示す斜視図である。第 2図は、この発明の割出装置を適用したタレット刃物台を示す平面断面図である。

第 3図は、位置決め係止部材が係合し、一方、クラッチ片が離脱している状態を拡大して示す平面断面図である。

第 4図は、位置決め係止部材が離脱し、一方、クラッチ片が係合している状態を拡大して示す平面断面図である。

第 5図は、タレツ卜刃物台の制御系を示すブロック図である。第 6図は、第 5図に示した制御系によるタレッ卜刃物台の制御動作を示すフローチヤ一トである

第 7 A図は、この発明の実施形態における位置決め係止部材の歯形形状を拡大して示す断面図である。

第 7 B図は、同じく嚙み合い状態にある位置決め係止部材の歯形形状を拡大して示す断面図である。

第 8図は、この発明の割出装置をタレツト型 N C旋盤のタレツ卜刃物台に適用した場合の他の実施形態を示す平面断面図である。第 9図は、第 8図の A— A線断面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の割出装置をタレツ卜型 N C旋盤のタレツ卜刃物台に適用した場合の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

第 1 図は、タレツト型 N C旋盤の外観構成を示す斜視図である。同図に示すように、タレッ卜型 N C旋盤は、主軸台 1及びタレット刃物台 2 を備えている。主軸台 1 にはワークを挾持するチャック 3 が装着してあり、このチャック 3に挾持したヮ一クを、内蔵する主軸モータ（図示せず）によって回転させる機能を有している。

タレツ卜刃物台 2には、切削加工に必要な各種工具が装着でき、これらの工具を適宜選択して、主軸台 1 のチャック 3に挾持したヮ —クを切削加工するタレツ卜 1 1 (図ではワークを挟んで 2個）が設けられている。切削加工は、タレット刃物台 2に設けられた工具送り台 4 を、主軸中心線（ Z軸）方向、及び主軸中心線と直交する X軸方向へ移動することによって行なわれる。

第 2図は、この発明の割出装置を適用したタレット刃物台を示す平面断面図である。

タレッ卜刃物台 2は、工具送り台 4に設けられた基台 1 0及び基台 1 0に回転可能に設けられたタレット（回転盤） 1 1 を備えている。工具送り台 4は、図示しない工具送り台駆動装置により、 Z軸， X軸の各方向へ駆動される。

タレット 1 1 の前端外周縁部には、複数の工具装着部 1 2が所定の割出角度毎に設けてある。この工具装着部 1 2は、工具ホルダ 1 5に取り付けたバイ卜等の切削工具 1 3や、別の工具ホルダ 1 6 に取り付けたドリル等の回転工具 1 4 を、工具ホルダ 1 5， 1 6 とともに装着可能となっている。

切削工具 1 3の工具ホルダ 1 5は、同ホルダ 1 5に形成した突部 1 5 a を、工具装着部 1 2に形成した装着孔 1 2 aに挿入して位置決めし、図示しないボル卜等の締結具によつて強固に固定される。

また、回転工具 1 4の工具ホルダ 1 6は、ホルダ本体 1 6 aの中心部を貫通して回転可能な工具回転軸 1 7 を有しており、この工具回転軸 1 7 の先端部に回転工具 1 4 を把持するための工具チャック 1 8が設けてある。さらに、工具回転軸 1 7 の基端部には、工具回転歯車 1 9が設けてある。

回転工具 1 4の工具ホルダ 1 6は、タレッ卜 1 1 の工具装着部 1 2に穿設した装着孔 1 2 aにホルダ本体 1 6 a を差し込み、図示しないボルト等の締結具によつて強固に固定される。このとき、工具回転軸 1 7の基端部に設けた工具回転歯車 1 9 は、タレット 1 1 を貫通して後方に突出する。

なお、これらタレット 1 1 における工具装着部 1 2及び工具の構成は、上述した構成の他にも、工作機械に適用されている周知のタレツ卜及び装着工具と同様に構成してもよい。

タレット 1 1 の小径に形成された基端部 1 1 aは、基台 1 0の中空部 1 0 a内に形成された滑り軸受部 2 0 を介して、回転中心 0を中心にして回転自在であるとともに、回転中心 0に沿って直線移動自在に基台 1 0に装着されている。

また、基台 1 0の中空部 1 0 a内には、ボールねじ 2 1 が転がり軸受 2 2 を介して上記回転中心〇と同軸上に設けてある。このボ一ルねじ 2 1 の基端部には、動力伝達歯車 2 3が取り付けてある。一方、基台 1 0上にはサーボモータからなる第 1 のモータ 2 4が搭載してある。図示しない力、この第 1 のモータ 2 4の回転軸には、上記動力伝達歯車 2 3 と嚙み合う駆動歯車が取り付けてあリ、該駆動歯車及び動力伝達歯車 2 3 を介して、第 1 のモータ 2 4の回転駆動力をボールねじ 2 1 に伝え、ボールねじ 2 1 を回転駆動する。ボールねじ 2 1 にはナット 2 5が螺合しており、ナット 2 5はタレット 1 1 の基端部 1 1 aに固定してある。したがって、ボールねじ 2 1 の回転に伴いナツト 2 5が回転中心〇に沿って直線移動し、タレツト 1 1 はナツ卜 2 5 と一体に回転中心〇に沿って直線移動する。すなわち、ボールねじ 2 1 及びナツ卜 2 5によって、タレッ卜 1 1 を直線移動させるねじ送り機構 2 6 を構成している。

また、タレッ卜 1 1 には、ニードル軸受 2 8 を介して回転中心 0 と同軸状に環状歯車 2 9が装着してある。この環状歯車 2 9の外周面には、工具回転軸 1 7の工具回転歯車 1 9 と後述する第 2のモ一タ 3 2の駆動力を伝達する歯車の双方に嚙合する歯車が形成してあリ、内周面が二一ドル軸受 2 8によって回転自在に支持されている。ニードル軸受 2 8の内輪は、タレツ卜 1 1 の外周面に形成した凹部 3 0 として形成してあり、タレット 1 1 に対して回転可能でかつ回転中心 0方向の移動が阻止されている。したがって、ニードル軸受 2 8は、タレッ卜 1 1 が回転中心〇に沿って直線移動したとき、タレツト 1 1 と一体に同方向へ移動する。

一方、環状歯車 2 9 は、第 3図，第 4図に拡大して示すように、後端部に形成した円周方向の溝 2 9 a力^ 基台 1 0に形成した突条 1 0 bに係合しており、この溝 2 9 _a と突条 1 0 b との係合によつて、一定位置に保持されている。

また、基台 1 0の中空部 1 0 a内は段差部 1 0 c を境に先端部側が大径となっており、一方、タレット 1 1 も段差部 1 1 b を境に先端部側が大径となっている。そして、基台 1 0の段差部 1 0 c とタレツ卜 1 1 の段差部 1 1 bの面には、それぞれカービックカツプリングの基台側カップリング 2 7 a とタレツ卜側カップリング 2 7 b とからなる位置決め係止部材 2 7が設けてある。

これらのカップリング 2 7 a， 2 7 bは、周知のようにクラウン歯車状に形成した歯形が相互に嚙み合うことによって位置決めするものであって、第 7 A図，第 7 B図に示すように、それぞれ傾斜した歯形 2 7 cが同じ一定ピッチで形成してある。そして、タレット 1 1 の直線移動に伴い、タレット 1 1 に固定したタレット側カップリング 2 7 bが図示 a方向に移動して、これら対向する基台側カツプリング 2 7 aの歯形 2 7 c とタレツト側カップリング 2 7 bの歯形 2 7 cが相互に嚙み合い又は離脱する。

また、環状歯車 2 9の後端縁、及びタレット 1 1 に設けた位置決め係止部材 2 7のタレツ卜側カツプリング 2 7 bの前面には、それぞれクラッチ部材 3 1 を構成するクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが対向して形成してある。これらのクラッチ片 3 1 a， 3 l bには、それぞれ対向する面に前述したカツプリング 2 7 a， 2 7 b と同様の傾斜した歯形が一定ピッチで形成してある。そして、タレット 1 1 の回転中心〇に沿った直線移動によってこれらの歯形が嚙み合い又は離脱する。

このクラッチ片 3 1 a， 3 1 bの係脱と、前述したカップリング 2 7 a , 2 7 bの係脱は互いに逆の関係になっている。すなわち、基台 1 0に対してタレット 1 1 が第 2図の右方向に相対移動していくと、カップリング 2 7 a， 2 7 bは嚙み合い、クラッチ片 3 1 a， 3 1 bは離脱する。第 3図は、位置決め係止部材 2 7のカップリング 2 7 a， 2 7 b が嚙み合って、タレット 1 1 の回転を阻止するとともに、クラッチ部材 3 1 のクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが離脱している状態を拡大して示している。

同図に示す状態では、タレッ卜 1 1 は、カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いによって回転が阻止されているので、割出回転することはできない。そして、基台 1 0に対してタレット 1 1 がボールねじ 2 1 の回転によって第 2図の左方向に相対移動していくと、力ップリング 2 7 a， 2 7 bは離脱し、次いでクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが互いに嚙み合う。

第 4図は、カップリング 2 7 a， 2 7 bが離脱して、クラッチ片 3 1 a , 3 1 bが互いに嚙み合った状態を拡大して示している。同図に示すように、環状歯車 2 9 には、タレット 1 1 の工具装着部 1 2に装着した回転工具用の工具ホルダ 1 6に設けられた工具回転歯車 1 9が嚙み合っている。

また、基台 1 0にはサーボモータからなる第 2のモータ 3 2が搭載してあり、歯車機構 3 3 を介してこの第 2のモータ 3 2の回転駆動力を環状歯車 2 9に伝え、該環状歯車 2 9 を回転させる構成を備えている。

したがって、第 2のモータ 3 2は、第 3図に示す状態では、歯車機構 3 3 を介して環状歯車 2 9 を回転し、この回転によって工具ホルダ 1 6 に設けられた工具回転軸 1 7のみを回転し、回転工具 1 4 を回転駆動する。一方、第 2のモータ 3 2は、第 4図に示すように, カップリング 2 7 a， 2 7 bが離脱し、クラッチ片 3 1 a， 3 1 b が係合しているときには、環状歯車 2 9の回転がタレット 1 1 に固定されたカップリング 2 7 bに伝達され、タレッ卜 1 1 を割出回転する。

第 5図は、上述したタレツト刃物台 2の制御系を示すブロック図である。

同図に示すように、タレッ卜刃物台 2の制御系は、制御部（C P U ) 4 0， R O M / R A M 4 1 , データ記憶部 4 2，入力部 4 3，表示部 4 4，主軸ドライノ 4 5 , 第 1 のモータドライノ 4 6，第 2 のモータドライバ 4 7 ，工具送り台ドライバ 4 8，工具交換位置検出センサ 4 9，カップリングセンサ 5 0，クラッチセンサ 5 1 ，割出センサ 5 2等を含んでいる。

R O M / R A M 4 1 には、タレツ卜刃物台 2 を駆動するための制御プログラムがあらかじめ格納してある。制御部 4 0は、この制御プラグラムに基づいてタレッ卜刃物台 2の各部を制御する。入力部 4 3はキ一ボード等からなり、タレツ卜刃物台 2の各部を制御するために必要なデータ（工具の選択，加工する部品の形状寸法，主軸回転数，工具の送り速度等）は、この入力部 4 3から入力される。これらのデータは、対話方式として表示部 4 4に表示された表示図面に数値を記入することによつて入力するようにすることができる _t 入力部 4 3から入力されたデータをはじめ、タレツト刃物台 2の駆動制御に必要な各種データは、データ記憶部 4 2に格納される。制御部 4 0は、 R 0 M Z R A M 4 1 の制御プログラム、及びデータ記憶部 4 2に記憶してある工具の選択（タレットの割出回転）や加工データに基づいて所定の指令を出力する。

主軸ドライバ 4 5は、制御部 4 0の指令に基づき主軸モータを駆動して、主軸台 1 のチャック 3に挾持したワークを回転させる。このワークは、工具送り台 4の Z軸及び X軸方向への移動と、必要なときは第 2のモータ 3 2による回転工具 1 4の回転によって加工される。

工具送り台ドライバ 4 8は、制御部 4 0からの指令に基づき Z軸及び X軸の送りモータを駆動して、タレツ卜刃物台 2の工具送り台 4 を Z軸， X軸の各方向へ駆動させる。

第 1 のモータドライノ 4 6 は、制御部 4 0からの指令に基づき第 1 のモータ 2 4 を駆動して、タレツ卜 1 1 を位置決め固定するためのカップリング 2 7 a , 2 7 b を係脱するとともに、クラッチ片 3 1 a , 3 l bの係脱を実行する。第 2のモータドライバ 4 7 は、制御部 4 0からの指令に基づき第 2のモ一タ 3 2 を駆動して、タレツ卜 1 1 の割出回転又は回転工具 1 4の回転駆動を実行する。ここで、回転工具 1 4の回転駆動は、ワークの加工に際して行なわれ、一方、タレッ卜 1 1 の割出回転は. ワークの加工前後における工具の選択時に行なわれる。

工具交換位置検出センサ 4 9 は、タレッ卜刃物台 2が工具交換可能な位置（すなわち、タレット 1 1 が割出回転可能な工具送り台 4 の所定の後退位置 =工具原点）にあるか否かを、工具送り台 4の現在位置の座標から検出する。

カップリングセンサ 5 0は、カップリング 2 7 a， 2 7 bの係脱を監視し、同カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いが完了したとき、第 1 のモータ 2 4の回転トルクが増大することを検出し、カツプリング完了信号を制御部 4 0へと出力する。クラッチセンサ 5 1 は、クラッチ片 3 1 a， 3 l bの係脱を監視し、同片 3 1 a， 3 1 bが嚙み合ったとき、同様にしてクラッチ完了信号を制御部 4 0へと出力する。また、割出センサ 5 2は、タレッ卜 1 1 の割出回転の回転角度を監視し、指令された角度位置まで割出回転動作が完了したとき、制御部 4 0へ割出完了信号を出力する。

上述したように、これらのセンサ 4 9〜 5 2は、この実施形態ではサ一ボモータの回転位置又は回転トルクの変動を検出することによって行なうように構成されているので、特別のセンサは設けられていない。

第 6図は、上述した構成の制御系によって、タレツ卜刃物台 2 (割出装置）のタレット 1 1 (回転盤）の割出回転、位置決め固定、及び回転工具 1 4の回転駆動を実行するための制御動作を示すフ口 —チャートである。なお、この制御動作は、主として制御部 4 0からの指令によって実行される。したがって、以下の制御動作は、制御部 4 0からの指令を主体として説明していく。

上述したタレット刃物台 2において、第 2のモータ 3 2は、タレット 1 1 の割出回転と、回転工具 1 4の回転駆動を実行するための駆動源となっている。これら駆動対象に応じて、第 2のモータ 3 2 の回転速度や回転方向が異なるため、第 2のモータ 3 2の制御については、タレッ卜 1 1 を割出回転するときのモード（TZ I モード）と、回転工具 1 4 を回転駆動するときのモード（TZ Sモ一ド）とに分け、それぞれのモードに対応した制御プログラムが R 0 M/ R A M 4 1 に格納してある。

まず、切削加工が終了して次の工具を選択するためにタレツ卜 1 1 の割出回転の工程を実行する際は、切削加工の完了を確認してタレツト 1 1 の割出回転をスター卜し、第 2のモータ 3 2の制御プログラムを T/ I モードに切り替え（ S 1 ) 、続いて工具交換位置検出センサ 4 9からの検出信号により、現在、タレッ卜刃物台 2がェ具原点（タレット刃物台 2が回転して工具交換可能な位置）にあるか否かを確認する（ S 2 ) 。工具原点にない場合には、工具送り台ドライバ 4 8に工具原点への移動指令信号を出力し（ S 3 ) 、工具原点までタレツ卜刃物台 2の工具送リ台 4 を移動させる。

タレット刃物台 2が工具原点にあることを確認した後、第 1 のモ —タ'ドライバ 4 6 に駆動指令を発し、第 1 のモータ 2 4 を正方向に回転駆動する（ S 4 ) 。この実施形態では、ねじ送り機構 2 6のナット 2 5 を前方（第 2図の左方向）へ移動させる第 1 のモータ 2 4 の回転方向を「正方向」とする。

第 1 のモータ 2 4 を正方向に回転させると、第 2図に示した動力伝達歯車 2 3 を介して、ねじ送り機構 2 6のボールねじ 2 1 に同モータ 2 4 の回転駆動力が伝えられ、ボールねじ 2 1 が回転するこのボールねじ 2 1 の回転に伴い、ナット 2 5が回転中心〇に沿って前方（左方）へ直線移動する。

ナツ卜 2 5にはタレツト 1 1 が固定されているため、ナツ卜 2 δ と一体にタレット 1 1 も前方へ直線移動する。その結果、基台 1 0 とタレツ卜 1 1 の間に設けてある位置決め係止部材 2 7のカツプリング 2 7 a， 2 7 bが相互に離脱し、タレッ卜 1 1 が回転自在となる。このとき、ボールねじ 2 1 とナツ卜 2 5 によるねじ送り機構 2 6 との摩擦力は、タレッ卜 1 1 の基端部 1 1 a と基台 1 0の滑リ軸受部 2 0 との間の摩擦力に比べて十分に小さいので、タレツ卜 1 1 は回転することなく前方に直線移動する。

さらに第 1 のモータ 2 4の正方向への回転を続けると、第 4図に示したようにクラッチ部材 3 1 のクラッチ片 3 1 a， 3 1 bが相互に嚙み合う。このようにして、クラッチ片 3 1 a， 3 l bの嚙み合いが完了すると、第 1 のモータ 2 4の回転トルクが急激に増加してクラッチセンサ 5 1 からクラッチ完了信号が出力される（ S 5 ) 。制御部 4 0にはタイマ機能が備わつており、第 1 のモータドライバ 4 6に駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 6 ) 、所定時間が経過してもクラッチ完了信号が入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレツ卜刃物台 2の動作を停止させアラームを表示する（ S 7 ) 。

一方、所定時間内にクラッチ完了信号が入力したときは、第 1 のモータ 2 4の回転を停止して、続いて第 2のモータドライノ 4 7 に駆動指令を発し（ S 8 ) 、第 2のモータ 3 2 を、現在の工具取付位置と次に選択された工具取付位置とで定まる回転方向と回転角度だけ回転させる。第 2のモータ 3 2の回転駆動力は、歯車機構 3 3，環状歯車 2 9，及びクラッチ片 3 1 a， 3 l b を介してタレッ卜 1

1 に伝えられる。この回転駆動力によってタレット 1 1 が次に選択された工具取付位置まで割出回転する。

さて、第 2のモ一タ 3 2の回転駆動力によリタレット 1 1 が割出回転すると、タレッ卜 1 1 に固定してあるねじ送り機構 2 6のナツト 2 5も一体に回転する。そして、ナツ卜 2 5 とボールねじ 2 1 との間に相対的な回転が生じると、このナツ卜 2 5の相対回転によリボ一ルねじ 2 1 が回転中心 0に沿って相対的に直線移動することになる。しかし、ボールねじ 2 1 は、転がり軸受 2 2によって回転中心〇方向の移動が阻止されている。その結果、ナット 2 5が移動しタレツ卜 1 1 が回転中心 0方向に移動することになる。そして、このねじ送り機構 2 6によってタレット 1 1 が右方向に移動するときには、カップリング 2 7 bが回転しながらカップリング 2 7 a と干渉し、第 2のモータ 3 2が回転不能となり、タレッ卜 1 1 が左方向に移動するときは、嚙み合っているクラッチ片 3 1 a がクラッチ片 3 1 bに強く押し付けられて、第 2のモータ 3 2が回転不能となる。

そこで、この実施形態では、タレッ卜 1 1 を割出回転させるための第 2のモータ 3 2の回転に同期して、ねじ送り機構 2 6 のボールねじ 2 1 とナツ卜 2 5が相対的に回転しないように第 1 のモータ 2 4 を所定の回転数比で所定回転の方向に回転させるようにしている, この第 2のモータ 3 2 と第 1 のモータ 2 4 との回転数比と回転方向は、第 2のモータ 3 2から環状歯車 2 9 (タレツ卜 1 1 ) までの歯車の輪列比と回転方向及び第 1 のモータ 2 4からボールねじ 2 1 までの輪列比と回転方向によって定まるものであり、このような制御プログラムを R〇 Mノ R A M 4 1 に記憶しておけばよい。

このようにして、タレット 1 1 の割出回転が完了すると、第 2のモータの回転位置を検出して割出センサ 5 2から割出完了信号が出力される（ S 9 ) 。

制御部 4 0は、第 2のモータドライバ 4 7 に駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 1 0 ) 、所定時間が経過しても割出完了信号を入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレツ卜刃物台 2 の動作を停止してアラームを表示する（ S 7 ) 。

一方、所定時間内に割出完了信号が入力したときは、第 2のモータ 3 2の回転を停止して、第 1 のモータドライバ 4 6 に駆動指令を発し、第 1 のモ一タ 2 4 を逆方向に回転させる（ S I 1 ) 。

第 1 のモータ 2 4 を逆方向に回転させると、第 2図に示した動力伝達歯車 2 3 を介して、ねじ送り機構 2 6のボールねじ 2 1 に同モータ 2 4の回転駆動力が伝えられ、ボールねじ 2 1 が逆回転する。このボールねじ 2 1 の逆回転に伴い、ナット 2 5及びタレッ卜 1 1 が回転中心軸〇に沿って後方（第 2図の右方向）へ直線移動する。その結果、クラッチ片 3 1 a , 3 1 bが相互に離脱する。

さらに第 1 のモータ 2 4の逆方向への回転を続けると、第 3図に示したようにカップリング 2 7 a， 2 7 bが相互に嚙み合う。このようにして、カップリング 2 7 a， 2 7 bの嚙み合いが完了すると第 2のモータ 3 2の回転トルクが急激に増加してカップリングセンサ 5 0からカップリング完了信号が出力される（ S 1 2 ) 。

制御部 4 0は、第 1 のモータドライバ 4 6 に逆回転の駆動指令を発した時点からの時間を計測し（ S 1 3 ) 、所定時間が経過してもカップリング完了信号が入力しなかった時は、装置の異常と判断しタレッ卜刃物台 2の動作を停止させてアラームを表示する（ S 7 ) , 一方、所定時間内にカップリング完了信号が入力したときは、次の工具の選択が終了したので、続いて第 2のモータ 3 2の制御モードを、回転工具 1 4の回転駆動モード（ Tノ Sモード）に切り替えるとともに（ S 1 4 ) 、第 1 のモ一タ 2 4の出力トルクを低下させる（ S 1 5 ) 。この第 1 のモータ 2 4の出力トルクは、ねじ送り機構 2 6 を介して、カップリング 2 7 a， 2 7 bの相互間に作用し、同カップリング 2 7 a， 2 7 b間が嚙み合つた状態を保っために充分な程度のトルク（保持トルク）にまで減少させる。本実施形態では、カップリング 2 7 a， 2 7 bがカービックカップリングであり，タレッ卜 1 1 の直線移動をねじ送り機構 2 6で行なっているので、保持トルクは充分に小さなトルクとすることができる。

以上により、工具交換のための一連の動作が終了し、その後、切削加工が実行される。

第 8図はこの発明の割出装置をタレツ卜型 N C旋盤のタレツト刃物台に適用した場合の他の実施形態を示す平面断面図である。なお、先に示した第 2図乃至第 4図と同一部分又は相当する部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。

同図に示すタレット刃物台では、タレッ卜 1 1 は基台 1 0に回転のみ可能に取り付けられており、タレット 1 1 は回転中心 0を中心とした割出回転のみが可能となっている。また、ねじ送り機構 2 6 のナツ卜 2 5の先端部は、第 2図乃至第 4 図に示した先の実施形態において、タレット 1 1 の基端部 1 l a を貫通して、一方のカップリング 2 7 bが軸方向に移動する領域まで延在している。

このナツ卜 2 5の先端部に軸と直交して駆動ピン 6 0 (図では 2 本）が取付固定してある。該駆動ピン 6 0は、第 9 図に示すようにタレット 1 1 の基端部 1 1 aに設けた長孔 6 1 を貫通して外周に突出しており、これら駆動ピン 6 0に位置決め係止部材 2 7 の一方のカップリング 2 7 bが連結してある。

カップリング 2 7 bは、スプライン 6 2 によリタレット 1 1 の基端部 1 1 aに対して摺動自在となっている。なお、カップリング 2 7 bの前面には、先の実施形態と同様、クラッチ片 3 1 aが形成してある。

上述した構成のタレット刃物台は、第 1 のモータ 2 4 (第 2図参照）の回転駆動力によりボールねじ 2 1 を回転駆動すると、ボールねじ 2 1 に螺合するナツ卜 2 5が回転中心 0に沿って直線移動する _c このナツ卜 2 5の直線移動は、駆動ピン 6 0 を介してカップリング 2 7 bに伝えられるので、カップリング 2 7 bがナツ卜 2 5 と一体に回転中心〇に沿って直線移動する。

このようにして、カップリング 2 7 bが第 8図の左方向に直線移動すると、カップリング 2 7 bが基台 1 0に固定したカップリング 2 7 aから離脱するとともに、カップリング 2 7 bの前面に形成したクラツチ片 3 1 a 、環状歯車 2 9の後端縁に形成したクラッチ片 3 1 b と嚙み合う。

この状態で第 2のモータ 3 2 (第 2図参照）の回転駆動力によリ環状歯車 2 9 を回転させると、その回転力がクラッチ片 3 1 a， 3 1 b、カップリング 2 7 b、及びスプライン 6 2 を介してタレツ卜 1 1 に伝えられるので、タレット 1 1 を割出回転することができる _c また、カップリング 2 7 bが第 8図の右方向に直線移動すると、クラッチ片 3 1 aがクラッチ片 3 1 bから離脱するとともに、カツプリング 2 7 bが基台 1 0に固定したカップリング 2 7 a と噴み合うので、タレット 1 1 が基台 1 0に固定されて回転を阻止することができる。

このような構成の実施形態によれば、タレット 1 1 が軸方向に移動して浮き上がることが無いので、タレッ卜 1 1 の前方に周辺構造物等が存在しても干渉するおそれがない。しかも、タレッ卜 1 1 が軸方向へ直線移動しない結果、タレット 1 1 の内部に形成された中空部の容積変化及び空気の流動がなく、したがって該中空部内に塵埃が侵入するおそれも少ない。

なお、上述したねじ送り機構 2 6 は、駆動側をナツ卜 2 δにして従動側をボールねじ 2 1 とすることもできる。この場合には、ボールねじ 2 1 をタレット 1 1 に固定し、軸方向に移動不能で回転のみ可能に構成されたナツ卜 2 5の回転によってボールねじ 2 1 が直線移動し、ボールねじ 2 1 と一体に構成されたタレッ卜 1 1 が回転中心 0に沿って移動することによって全く同様に構成することができる。

また、ねじ送り機構 2 6に低摩擦や精度が要求されない場合は、ボールねじ 2 1 に代えて通常のねじを使用することもできる。

この場合は、クラッチ片 3 1 a， 3 1 bが相互に嚙み合う直前までタレット 1 1 の回転を抑止する手段（例えば、クラッチ部材 3 1 a , 3 1 bの係合位置で離脱するキー又はスプライン）を設けることが望ましい。

さらに、上述した位置決め係止部材 2 7 としては、カービック力ップリングの他にハースカップリング等が同様の構成をもって適用可能である。また、第 2図等に示したカップリング 2 7 a， 2 7 b に代えて、充分な制動力を有する摩擦継手（ブレーキ）やショットピンによる位置決め手段とすることもできる。

さらに、第 5図に示した制御系では、工具交換位置検出センサ 4 9 , カップリングセンサ 5 0，クラッチセンサ 5 1 ，割出センサ 5 2の各検出センサとしてサーボモータの回転位置又は回転トルクを検出する構成を示したが、これらのセンサは位置検出のための通常のセンサとしてもよいことは勿論であり、割出センサ 5 2 を除く 3 個のセンサは省略することもできる。但し、装置の安全性を考慮する場合には、いずれも設置しておくことが好ましい。

工具交換位置検出センサ 4 9については、一の工具による切削加ェ中は、タレット 1 1 の装着した他の工具が常に工具交換可能位置にあるような構成のタレッ卜刃物台（例えば、第 1 図に示したように、 1 個の工具送り台上に主軸を挟んで対向して設けられたタレツ卜刃物台 2 ) においては省略することができ、その場合は、タレツ卜刃物台が工具交換位置にあるか否かの検出動作（第 6 図の S 2 ) も省略される。産業上の利用可能性

この発明は、旋盤に使用されるタレツ卜刃物台等の割出装置に適用することにより、特に、同装置の回転盤を固定又は回転自在とする位置決め係止部材を、モータの駆動によつて係脱自在とすることで、パワーユニットや配管等の付帯設備を省略することができ、設備コストの低価格化、装置の小形化を図ることが可能となる。

しかも、位置決め係止部材をモ一タ駆動にしたことにより、動作速度及びトルクの制御が容易となり、高速で衝撃の少ない制御が可能となる。特に、位置決め係止部材の衝突による割れ，欠け，摩耗を無くし精度低下を防止することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . 基台に対し所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤を有する割出装置において、

前記基台と回転盤との間に係脱自在に設けられ、相互に係合して前記回転盤の回転を阻止する一対の位置決め係止部材と、

前記回転盤の回転中心上に設けられたねじ及び該ねじに螺合するナツ卜からなり、前記ねじ又はナツ卜の一方の回転によりねじに沿つて相対的に他方を直線移動させ、該直線移動に伴い前記位置決め係止部材を係脱するねじ送り機構と、

前記ねじ又はナツ卜の一方を回転駆動する第 1 のモータと、前記回転盤を割出回転させる第 2のモータと、

前記回転盤を割出回転させるために前記第 2のモータを駆動する際、該第 2のモータの回転に対し前記第 1 のモータを所定の回転数比で所定の回転方向に回転させる制御手段とを備えたことを特徴とする割出装置。

2 . 請求の範囲第 1 項の割出装置において、

前記第 2のモータと前記回転盤との間に設けられ、前記位置決め係止部材の相互間が離脱したとき前記第 2のモータと前記回転盤とを係合し、前記位置決め係止部材が相互に係合したとき前記第 2のモータと前記回転盤とを離脱するクラッチ部材を備えたことを特徴とする割出装置。

3 . 基台と、該基台に対し所定の回転中心を中心にして割出回転する回転盤と、前記基台と回転盤との間に係脱自在に設けられ、相互に係合して前記回転盤の回転を阻止する一対の位置決め係止部材と、前記回転盤の回転中心上に設けられたねじ及び該ねじに螺合するナツ卜からなリ、前記位置決め係止部材を係脱するねじ送り機構と、該ねじ送り機構を駆動する第 1 のモータと、前記回転盤を割出回転させる第 2のモータとを備えた割出装置において、前記第 1 のモータの回転によって前記位置決め係止部材の係合を解除する方向に前記ねじ送り機構を駆動し、

前記位置決め係止部材の係合を解除した後、前記第 2のモータを駆動して前記回転盤を割出回転し、

同時に前記第 2のモータの回転に対して前記第 1 のモータを、前記ねじ送り機構のねじ及びナツ卜の相対位置が変わらないように所定の回転数比で所定の回転方向に回転させることを特徴とする割出装置の割出駆動方法。