JP2556382B2 - 工作機械の割出刃物台 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、旋盤などの工作機械の割出刃物台に関す
る。更に詳しくは、工作機械の割出刃物台を高速で割出
し回転させるための工作機械の割出刃物台に関する。

［従来技術］ 工作機械の加工で複数個の工具を使う場合、タレット
工具台を使用し、これを順次回転させて割出すことによ
り、工具をいちいち取り換えることなしに各種の加工作
業を能率的に行っている。例えば、旋盤のタレット工具
台であれば外周削り、端面削り、きりもみ、中ぐり、ね
じ切りなどの作業を順次工具を割出することにより能率
的に行っている。タレット工具台の割出しの速度が遅い
と、実切削時間が長くなり、生産能率が悪くなる。

タレット工具台の割出し位置決め機構は、カービック
カップリング機構、ノックピンを挿入して位置決めする
方法などが知られている。例えば、実開昭62−95804号
公報には、間欠割出機構として鼓状の形をしたグロボイ
ダルカムを用いて、軸の周面に放射状に取り付けられて
いる複数のカムフォロワを間欠的に回転駆動させる工作
機械等における刃物割出し盤が記載されている。

従来のタレット工具台の割出し位置決めは、回転させ
る割出し動作とクランプ動作との２動作が必要である。
タレット工具台を回転させて所望位置に割り出した後、
タレット工具台を動かないように次の動作で油圧などの
手段で固定するものである。このためタレット工具台の
回転割出し時間を短縮するには、従来のものは前記２動
作を含み限界があった。

前記した実開昭62−95804号公報に記載された刃物割
出し盤は、カム、カムフォロワの両軸を相対的に正確に
位置決めをしないと、割出し角度が正確に出せない。こ
の割出し角度を正確に制御するには制御装置が複雑にな
る。また、位置決め精度も要求されるため割出し速度を
早くできない問題もある。そこで、本出願人は、割出し
するだけでクランプ動作なしで必要なタレット面が使用
できるタレット工具台とその割出制御装置を提案した
（特開昭64−87105号公報、特開平１−199704号公
報）。

［発明が解決しようとする課題］ 本出願人が提案した前記タレット工具台は、タレット
の高速割出という点では飛躍的に進歩させた。しかし、
カム形状に沿って一面ごとに順次割出しするので、無駄
な動作を行うことがある。

すなわち、加工によっては、使わない工具があるの
で、その工具が取り付けられている工具面はジャンプし
て必要な工具を割出ししたほうが割出し時間が短縮され
て良い。この発明は、以上のような技術的背景のもとに
発明されたものであり、次の目的を達成するものであ
る。

この発明の目的は、高速の割出しができてしかも剛性
の高い工作機械の割出刃物台を提供することにある。

この発明の他の目的は、高速の割出しができてしかも
ジャンプインデックスができる工作機械の割出刃物台を
提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための発明は次のような手段を採
る。

第１の発明の工作機械の割出刃物台は、複数の割出面
を備えた面板（２）に複数の工具を固定した工作機械の
割出刃物台において、 前記面板（２）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成
されたカップリング（６）と、 前記割出刃物台の本体（５）に割出し回転自在に支持
され、一方の側に前記面板（２）が固定される割出軸
（３）と、 前記本体（５）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成
された固定カップリング（７）と、 前記カップリング（６）と前記固定カップリング
（７）の両歯に噛み合い歯に噛み合って前記カップリン
グ（６）と前記固定カップリング（７）を固定するため
に環状のカップリング歯（44）が形成された環状クラン
プ部材（43）と、 前記環状クランプ部材（43）に設けられ前記カップリ
ング歯（44）と噛み合い・非噛み合い位置に駆動するた
めの第１カム（42）と、 前記第１カム（42）と係合する第２カム（41）を有
し、環状に歯が形成された環状歯車（38）と、 前記環状歯車（38）に噛み合い駆動する歯車（22）有
した駆動軸（29）と、 前記割出軸（３）を駆動し割出し回転するための動力
伝達手段であるタレット駆動伝達手段（15,30,8）と、 前記駆動軸（29）または前記タレット駆動伝達手段
（15,30,8）への動力の伝達経路を選択的に離脱・接続
するための動力伝達切換手段（17,21,26）と、 前記動力伝達切換手段（17,21,26）へ回転動力を供給
するためのサーボモータ（10）と、 前記サーボモータの回転を制御するための制御手段
（50）とを有する。

第２の発明の工作機械の割出刃物台は、複数の割出面
を備えた面板（２）に複数の工具を固定した工作機械の
割出刃物台において、 前記面板（２）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成
されたカップリング（６）と、 前記割出刃物台の本体（５）に割出し回転自在に支持
され、一方の側に前記面板（２）が固定される割出軸
（３）と、 前記本体（５）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成
された固定カップリング（７）と、 前記カップリング（６）と前記固定カップリング
（７）の両歯に噛み合い歯に噛み合って前記カップリン
グ（６）と前記固定カップリング（７）を固定するため
に環状のカップリング歯（44）が形成された環状クラン
プ部材（43）と、 前記環状クランプ部材（43）に設けられ前記カップリ
ング歯（44）と噛み合い・非噛み合い位置に駆動するた
めの第１カム（42）と、 前記第１カム（42）と係合する第２カム（41）を有
し、環状に歯が形成された環状歯車（38）と、 前記環状歯車（38）に噛み合い駆動する歯車（22）
と、 前記歯車（22）を駆動するためのカム駆動用サーボモ
ータ（60）と、 前記割出軸（３）を駆動し割出し回転させるための割
出用サーボモータ（61）と、 前記カム駆動用サーボモータ（60）と前記割出用サー
ボモータ（61）の回転を制御するための制御手段（62,6
3）とからなる。

前記制御手段（50,62,63）は、前記サーボモータ（1
0,60,61）の駆動速度と時間の関係を制御するための加
減速曲線メモリ（52）を含むとなお効果的である。

［作 用］ サーボモータの回転出力は、動力伝達切換手段へ伝達
される。一方の伝達経路は、この動力伝達切換手段から
駆動軸、環状歯車、第１カム、第２カムへと伝達された
後、面板のカップリングと固定カップリングを相互にク
ランプする。他方の伝達経路は、前記動力伝達切換手段
からの動力が、タレット駆動手段から面板に伝達され、
タレットを所望位置に割出し、位置決めする。動力伝達
手段はどちらか一方に選択制御して、クランプ位置決め
と、割出し位置決めを行う。

また、サーボモータを２台使用して、割出し動作とク
ランプ、アンクランプ動作を別々に制御しても良い。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明す
る。第１図は、工作機械の割出刃物台１の実施例を示す
断面展開図である。面板２は、円板または多角形状の形
をしたものである。面板２の外周の等角度位置には、工
具Ｔが取り付けてある。面板２の中心には、割出軸３の
一端がボルトで固定されている。割出軸３の前後は、本
体５内に軸受4,4で支持されている。

面板２の側面には、環状のカップリング６が固定され
ている。カップリング６の内周で本体５には、環状の固
定カップリング７が固定されている。割出軸３の後端に
は、駆動歯車８がキーおよびナット９で固定されてい
る。サーボモータ10は、面板２の割出しのための駆動と
カップリング６、固定カップリング７と後記する環状ク
ランプ部材のクランプのための駆動を行うものである。
サーボモータ10の出力軸11は、カップリング12を介して
駆動軸13に連結されている。駆動軸13の先端外周には、
スプライン14が形成してある。

駆動軸13の外周には、ギヤ15が軸受16により回転自在
に支持されている。ギヤ15の側面には、クラッチ歯17が
形成されている。スプライン14の外周に、移動カップリ
ング18がスプライン結合により摺動自在に設けてある。
移動カップリング18の前後の端面には、クラッチ歯19,2
0が形成してある。クラッチ歯20に対向した位置には、
クラッチ歯20に噛み合うように駆動軸29に、クラッチ歯
21が形成されている。駆動軸29は、回転自在に軸受25で
本体５に支持されている。駆動軸29の前端には、歯車22
が形成してある。

移動カップリング18の外周には、移動円板23が軸受24
により回転自在に支持されている。移動円板23の側面で
かつ本体５上には、電磁コイル26が設けてある。電磁コ
イル26の側面の本体５には、押ピン27が前後方向に移動
自在に設けてある。押ピン27と本体５間には、コイルバ
ネ28が介在させてある。押ピン27は、常時移動円板23を
後方向に押している。

ギヤ15は、ピニオンギヤ30に噛み合っている。ピニオ
ンギヤ30は、軸受49により回転自在に支持されている。
ピニオンギヤ30は、同時に駆動歯車８にも噛み合ってい
る。本体５の外周には、環状部材35が前後に摺動自在に
設けてある。環状部材35の外周面には、環状溝36が形成
してある。環状溝36は、割出軸線方向には、角度を有し
てないものである。環状部材35と本体５との間には、コ
イルバネ37が介在させてあり、環状部材35を常に前方向
に押している。

環状溝36には、環状歯車38が軸受39を介して回転自在
に設けてある。環状歯車38の側面には、連結部材40を介
して複数個のカムフォロワ41が連結されている。カムフ
オロワ41は、環状カム溝42に挿入されている。環状カム
溝42は、環状クランプ部材43の外周に形成してある（第
２図）。環状クランプ部材43の前端面には、カップリン
グ歯44が形成してある。

環状クランプ部材43は、固定カップリング７にキー45
により前後に移動自在に設けてある。このカップリング
歯44は、カップリング６と固定カップリング７に形成さ
れた歯に噛み合って、環状クランプ部材43、カップリン
グ６、固定カップリング７が一体に移動できないように
クランプされる。すなわち、本体５に面板２が割出位置
決めされクランプされることになる。

制御装置 第３図は、前記サーボモータを制御するための制御装
置の機能ブロック図である。CPU50は、中央処理回路で
ありこの制御装置全体を統括する。CPU50には、バス51
を介して各種I/O機器が接続されている。加減速曲線メ
モリ52は、サーボモータ10の回転制御プログラムを記憶
保持するROMメモリである。サーボモータ10の回転をき
わめて高速に回し、かつ滑らかな駆動を実現するために
は、回転駆動の加減速時の速度の変化率、すなわち加速
度はなるべく変動が少ないことが望ましい。加減速曲線
メモリ52は、サーボモータ10の速度と時間に関する加減
速制御プログラムである。

CRT53は、データの表示、入力用のキーボードが付い
た表示装置である。加工プログラムメモリ54には、刃物
台の移動指令、送り速度、刃物台の割出し指令などが記
憶保持されている。刃物台サーボモータ制御回路55は、
サーボモータ10を駆動するための回路である。すなわ
ち、CPU50からの指令により加減速曲線メモリ52に記憶
された順序で起動、停止、加速の指令を受けてサーボモ
ータ10の速度を制御する回路である。

刃物台サーボモータ制御回路55の出力は、アンプ56を
介してサーボモータ10に入力される。サーボモータ57の
出力軸には、タコジェネレータ57、パルスジェネレータ
58が連結されている。タコジェネレータ57、パルスジェ
ネレータ58の出力は、それぞれアンプ56、刃物台サーボ
モータ制御回路55にフィードバックされて回転位置、回
転速度の制御を行う。パルスジェネレータ58は、回転数
に応じたパルス波を発生するものであり、タコジェネレ
ータ57は電圧を発生する一種の発電機であり、その構
造、機能は、周知でありここでは説明を省略する。

電磁コイル26は、前記したようにサーボモータ10の駆
動を割出軸３または駆動軸29に伝達するときに、導力伝
達経路を切り換えるためのものである。電磁コイル26
は、インターフェイス59を介してCPU50の指令で駆動さ
れる。

作 動 第４図は、前記した割出刃物台の動作の概要を示すフ
ロー図である。刃物台に割出し指令があると（ステップ
P₁）、CPU50は、電磁コイル26に電流を流す指令を発す
る。この結果、移動円板23が電磁コイル26に吸着されて
コイルバネ28を圧縮し、前方に移動する。移動カップリ
ング18のクラッチ歯20と駆動軸29のクラッチ歯21とは、
噛み合う（P₂）。更に、CPU50は、サーボモータ10に刃
物台サーボモータ制御回路55を介して駆動指令を発する
（P₃）。

サーボモータ10は、起動され急速に立ち上げられ回転
を開始する。サーボモータ10の出力軸11は、カップリン
グ12、駆動軸13、移動カップリング18、クラッチ歯20、
クラッチ歯21を介して駆動軸29を回転駆動する。駆動軸
29が回転駆動されると、歯車22が回転し、環状歯車38が
回転駆動される。

環状歯車38は、環状部材35の外周に回転自在に支持さ
れているので、そのまま回転する。環状歯車38が回転す
ると、カムフォロワ41は環状カム溝42内を転動する。環
状カム溝42は、定ピッチの波状に形成されているので、
カムフォロワ41により環状クランプ部材43は固定カップ
リング７上を後方に移動する。

この後退移動によりカップリング６、固定カップリン
グ７の両噛み合い歯と、環状クランプ部材43のカップリ
ング歯44との噛み合いが外れる。面板２は、クランプが
解かれてアンクランプ、すなわち自動回転ができる状態
となる（P₄）。この状態は、図示しないリミットスイッ
チで検出され、この検知信号を受けて次の動作に移る。

この状態になると（P₄）、電磁コイル26に流されてい
る電流が遮断され、移動円板23がコイルバネ28により後
退する。このため、移動カップリング18のクラッチ歯19
は、ギヤ15のクラッチ歯17と噛み合う（P₅）。サーボモ
ータ10の出力軸11は、カップリング12、駆動軸13、スプ
ライン14、移動カップリング18、クラッチ歯20、クラッ
チ歯17、ギヤ15、ピニオンギヤ30、駆動歯車８、割出軸
３の順に回転駆動される。このときの回転駆動は、加減
速曲線メモリ52内に記憶された曲線にしたがって急速に
かつ滑らかに駆動される（P₆）。所望の割出し位置に面
板２が割出し位置決めされる（P₇）と、電磁コイル26
は、移動円板23を吸着する。

クラッチ歯19と、クラッチ歯21とが噛み合う（P₈）。
再びサーボモータ10に、CPU50は回転駆動指令を発する
と、サーボモータ10は回転を開始する（P₉）。前記動作
と同様に、歯車22、環状歯車38を回転駆動すると、カム
フォロワ41が環状カム溝42内を摺動し環状クランプ部材
43を前方に摺動させる。カップリング６、固定クランプ
７の両噛み合い歯に、環状クランプ部材43のカップリン
グ歯44が噛み合って、この三つの部材を一体に位相を合
わせてクランプし、サーボモータ10も回転を停止させ
る。

環状部材35は、更に、コイルバネ37により前方に押さ
れて、強固にクランプされる（P₁₀）。割出刃物台は動
作を完了し、次の割出し指令があるのを待つ（P₁₁）。

［第２実施例］ 前記した実施例は、一台のサーボモータ10を使用し、
面板２のクランプ動作と割出し動作をクラッチにより切
り換えて制御している。第５図に示す断面展開図は、２
台のサーボモータを使用した例である。サーボモータ60
は、クランプ、アンクランプ用のモータである。サーボ
モータ61は、面板２の割出用のサーボモータである。ク
ランプ、アンクランプ用のサーボモータ60は、サーボモ
ータ制御回路62により制御される。割出用サーボモータ
61は、サーボモータ制御回路62により制御される。両モ
ータの駆動のタイミングは、前記実施例と同様な制御で
ある。

［発明の効果］ 以上詳記したように、この発明は高速インデックスを
実現しながら、かつカップリングによる位置決めクラン
プを行うので精度が良く、剛性の高い刃物台が実現でき
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械の割出刃物台の第１実施例を示す断面
図、第２図はカム溝形状を示す部分図、第３図は制御装
置の機能ブロック図、第４図は第１実施例の動作を示す
フロー図、第５図は第２実施例を示す図である。 １……工作機械の割出刃物台、２……面板、３……割出
軸、４……軸受、５……本体、６……カップリング、７
……固定カップリング、10……サーボモータ、18……移
動カップリング、23……移動円板、26……電磁コイル、
36……環状溝、38……環状歯車、41……カムフォロワ、
42……環状カム溝、43……環状クランプ部材、44……カ
ップリング歯

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の割出面を備えた面板（２）に複数の
   工具を固定した工作機械の割出刃物台において、 前記面板（２）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成さ
   れたカップリング（６）と、 前記割出刃物台の本体（５）に割出し回転自在に支持さ
   れ、一方の側に前記面板（２）が固定される割出軸
   （３）と、 前記本体（５）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成さ
   れた固定カップリング（７）と、 前記カップリング（６）と前記固定カップリング（７）
   の両歯に噛み合い歯に噛み合って前記カップリング
   （６）と前記固定カップリング（７）を固定するために
   環状のカップリング歯（44）が形成された環状クランプ
   部材（43）と、 前記環状クランプ部材（43）に設けられ前記カップリン
   グ歯（44）と噛み合い・非噛み合い位置に駆動するため
   の第１カム（42）と、 前記第１カム（42）と係合する第２カム（41）を有し、
   環状に歯が形成された環状歯車（38）と、 前記環状歯車（38）に噛み合い駆動する歯車（22）有し
   た駆動軸（29）と、 前記割出軸（３）を駆動し割出し回転するための動力伝
   達手段であるタレット駆動伝達手段（15,30,8）と、 前記駆動軸（29）または前記タレット駆動伝達手段（1
   5,30,8）への動力の伝達経路を選択的に離脱・接続する
   ための動力伝達切換手段（17,21,26）と、 前記動力伝達切換手段（17,21,26）へ回転動力を供給す
   るためのサーボモータ（10）と、 前記サーボモータの回転を制御するための制御手段（5
   0）と を有することを特徴とする工作機械の割出刃物台。
2. 【請求項２】複数の割出面を備えた面板（２）に複数の
   工具を固定した工作機械の割出刃物台において、 前記面板（２）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成さ
   れたカップリング（６）と、 前記割出刃物台の本体（５）に割出し回転自在に支持さ
   れ、一方の側に前記面板（２）が固定される割出軸
   （３）と、 前記本体（５）に設けられ等角度に噛み合い歯が形成さ
   れた固定カップリング（７）と、 前記カップリング（６）と前記固定カップリング（７）
   の両歯に噛み合い歯に噛み合って前記カップリング
   （６）と前記固定カップリング（７）を固定するために
   環状のカップリング歯（44）が形成された環状クランプ
   部材（43）と、 前記環状クランプ部材（43）に設けられ前記カップリン
   グ歯（44）と噛み合い・非噛み合い位置に駆動するため
   の第１カム（42）と、 前記第１カム（42）と係合する第２カム（41）を有し、
   環状に歯が形成された環状歯車（38）と、 前記環状歯車（38）に噛み合い駆動する歯車（22）と、 前記歯車（22）を駆動するためのカム駆動用サーボモー
   タ（60）と、 前記割出軸（３）を駆動し割出し回転させるための割出
   用サーボモータ（61）と、 前記カム駆動用サーボモータ（60）と前記割出用サーボ
   モータ（61）の回転を制御するための制御手段（62,6
   3）と からなることを特徴とする工作機械の割出刃物台。
3. 【請求項３】請求項１または２において、 前記制御手段（50,62,63）は前記サーボモータ（10,60,
   61）の駆動速度と時間の関係を制御するための加減速曲
   線メモリ（52）を含むことを特徴とする工作機械の割出
   刃物台。