JP2722404B2 - 主軸移動型自動旋盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主軸移動型自動旋盤に関するものである。

〔従来の技術〕

主軸移動型旋盤はその操作の制御形式からカム式自動
旋盤とNC式自動旋盤に大別される。

カム式にあっては、刃物の選択や切込み、主軸の移動
そして他の操作がすべてカムによって行われる。カムは
カム軸に上記操作の対象となる数だけ固有の形状で、36
0゜の範囲で設けられている。したがって、迅速な応答
性を有し、加工サイクルが短いために、比較的簡単な形
状の短時間加工可能な製品の加工には適しており、特に
多量生産加工に向いている。また信頼性も高い。

例えば、かかるカム式のものとしては、自動盤ハンド
ブックの第48頁（株式会社工業調査会、1968年09月30日
発行）に記載されている。この方式は、一のモータの駆
動力が主軸を回転すると共に、変速機を介してカム軸を
も回転して刃物を選択しかつ切り込みを行い、さらに、
切削中の送り等の各操作もカム軸上の各カムによってな
されるようになっている。

また、NC式のものにあっては、上記各種の操作がプロ
グラムにしたがい独立の駆動要素でなされる。したがっ
て、プログラムを変更することにより、製品の形状の変
更に自由に対応できる。例えば、特公昭60−59763号に
は、刃物の選択がNCによりなされる例が示されている。
この公知の装置では、主軸に対し放射状に複数の刃物台
が配置されており、各刃物台はそれぞれ取り付けられた
シリンダによって主軸に向け出没自在となっている。そ
して、刃物の選択にはNCの信号によって、所定のシリン
ダを駆動して一つの刃物台を主軸に向け前進させて加工
位置にもたらし、他の刃物台は後退した待機位置に維持
している。

次に、実開昭63−103901には、複数の刃物台のそれぞ
れに設けられた切込みのための連結ロッドと旋回アーム
に、それぞれに対応してシリンダから成る選択機構を設
け、NCの信号によって所定のシリンダを作動させて、こ
れに対応する刃物台を選択している。また特公昭46−26
392には、上記選択機構に代え、各クラッチを設け、そ
のうちの一つのみを作動することにより所定の刃物台を
選択している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の装置にあっては、次の
ような問題をかかえている。

先ず、カム式のものは、選択された刃物の切込み（Ｘ
軸方向移動）も主軸の送り（Ｚ軸方向移動）も一つのカ
ム軸に設けられたそれぞれのカムによってなされる。し
たがって、カムの形状は、例えば刃物が切込み中のとき
には主軸の送りを行わないので、上記それぞれのカムは
一方が送りのためのカム角ときには他方が作動しないカ
ム角となっている。カムは通常360゜内で一サイクルを
なしているので、活用できるカム角がそれだけ狭められ
る結果となる。さりとて、狭いカム角で多くの送りを行
うことは、カムの設計上好ましいことではない。したが
って、送り量や加工の複雑さに制限が加えられるという
結果になる。

また、製品が変化した場合、その製品のために新たな
カムの設計製作を行い、カムのセットを変更しなければ
ならないので、いわゆる製品製作の立上り時間が、NC機
に比して非常に大きく、多種少量生産に不向きである。

また、NCによる方式のものでは、かかる制限がなく、
カム式の欠点ともいえる製品の変化すなわち少量多種の
加工にも容易に対応可能である。しかしながら、アクチ
ュエータとしてのシリンダやクラッチ等の作動及びその
確認に時間を要し、比較的簡単な形状の部品の加工では
加工能率が低下してしまう。しかもアクチュエータがそ
れぞれの刃物台に必要なために、コストの高い装置とな
ってしまう。

本発明はかかる問題点を解決し、カム式とNC式の両者
の利点のみを活かした、きわめて安価で高能率な主軸移
動型自動旋盤を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、 ブッシュで回転・摺動自在に案内された素材を把持し
てこれを回転せしめその軸線たるＺ軸方向に移動可能な
主軸と、Ｚ軸に直角な面内で主軸に対して進出して所定
の一つが選択可能となっている複数の刃物台を有する旋
盤において、 上記主軸をＺ方向に設定プログラムで移動せしめる第
一のサーボ機構と、 上記複数の刃物台にそれぞれ対応した、刃物台の選択
と刃物の切込みのために各刃物台に対応した複数のカム
が設けられ設定プログラムのもとで第二のサーボ機構で
回転を受けるカム軸とを備え、 上記カム軸に設けられた複数のカムはそれらのカム角
が順次連続するように角位置が設定され、 第一のサーボ機構の設定プログラムと第二のサーボ機
構の設定プログラムをそれぞれ独立させることが可能と
なっている、 ことにより達成される。

〔作用〕

上述のごとくの本発明は、主軸のＺ方向の移動すなわ
ち素材の移動はサーボ機構によってなされる。一方、刃
物の選択及び刃物の切込み（Ｘ軸方向移動）はカムによ
って従来のカム式と同様に行われる。その際、従来のカ
ムを使用したNC機と異なり、カムは一本の刃物の動作が
完了した時点でスタート原点に戻ることはなく、一つの
カムから次のカムへ連続してシーケンシァルに行われ
る。また本発明では、上記Ｚ方向とＸ方向の移動とを全
く切り離したために、従来のカム式のものにおいてＺ方
向移動の間はＸ方向の移動のためのカムには活用されな
いカム角が生ずるという問題が解消された。また、本発
明ではカムの標準カムをすることにより、カム設計・製
作のコストの低減させることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面にもとづき本発明の実施例を説明す
る。

第１図において１は主軸で、主軸台２により回転自在
に支持されている。主軸１は棒材等の素材（図示せず）
を図示のＺ方向に貫通して案内しこれを把持するチャッ
ク（図示せず）を備えている。主軸１にはプーリ３が設
けられており、プーリ３のプーリ4Aとの間に張設された
ベルト５によって駆動力が主軸１に伝達される。なお、
主軸１のＺ方向での移動に伴って、ベルト５はモータ４
のプーリ4A上を同方向に滑り移動可能となっている。

主軸台２にはボールナット７を内包させるブラケット
６が取付けられており、該ボールナット７にボールねじ
８が貫通螺合している。このボールねじ８は両端で軸受
9,10により回転自在に支持されており、また一端にはサ
ーボモータ11の軸に連結されている。該サーボモータ11
は設定プログラムの信号により回転して、ボールねじ８
すなち主軸台２をＺ方向に移動せしめている。また、上
記主軸台２の一端には固定部との間に引張りばね12が張
架されており、図において左方への戻りの力が付勢され
ている。

上記主軸１のＺ方向先方（右方）位置には、素材を回
転かつＺ方向に摺動自在に案内するブッシュ13が不動の
フレーム14に設けられている。該フレーム14には、それ
ぞれ刃物15をもつ複数の刃物台16がブッシュ13に向け移
動可能に放射状に設けられている。ただし、図には一台
の刃物台16のみが示されている。各刃物台16の端部（図
示のものにあっては上端部）には刃物台駆動用のリンク
17が当接しており、該リンク17はロッド18そしてカムフ
ォロワ19を介してカム20により駆動される。カム20は、
軸受21,22,23で回転自在に支持されるカム軸24に設けら
れている。このカム軸24には上記各刃物台に対応して、
それぞれのカム（図示せず）が設けられ、同様なリン
ク、ロッド、そしてカムフォロワから成る機構で刃物台
の駆動がなされるようになっている。上記各カムは、Ｚ
軸方向の移動に係りなくＸ方向のプロセスのみで形状づ
けられており、Ｚ軸方向の移動による機能しないカム角
は存在していない。

上記カム軸は設定されたプログラムで回転するＸ軸サ
ーボモータ25により、ウォーム26そしてウォームホイー
ル27を介して回転駆動を受けている。また、カム軸24の
右端には、アタッチメントスピンドル26をＺ軸方向に押
し出すレバー27のためのカム28も設けられている。さら
に、上記カム軸24の左端には該カム軸24の一回転原点を
検知するセンサ29を有している。

また、カム軸24には、主軸１のチャックをカム軸24の
一回転毎に開閉するレバー30を操作するためのカム31も
設けられている。

次に、以上のごとくの本実施例装置では、次のように
して加工が行われる。

サーボモータ11と25は、それぞれＺ軸そしてＸ軸の送
りが必要な時期に設定されたプログラムにしたがい独立
して作動する。

先ず、サーボモータ11により主軸台２が所定のＺ方向
位置に移動され、素材が加工開始位置にもたらされる。
サーボモータ11はこの時点で停止する。

次に、サーボモータ25が回転すると、一つのカム20が
対応のカムフォロワ19を作動させて所定の刃物台16が選
択され、その刃物15が切込み（Ｘ方向移動）を開始す
る。そして所定量だけ切り込まれると、カム軸24は停止
し上記サーボモータ11が再び回転し主軸１はＺ方向に移
動し刃物のＺ方向送りが行われて素材が同方向に加工さ
れる。そして所定量だけＺ方向に加工されると上記サー
ボモータ11は停止する。

次に、他の刃物を選択するかあるいは同じ刃物で再び
切り込みをするときには、サーボモータ25でカム軸24が
回転ししかるべきカムがそれに対応する刃物台を移動さ
せることとなる。

かくして、サーボモータ11と25を独立して駆動するこ
とにより、Ｚ軸とＸ軸の送りを別途行うことができるの
で、カムはＺ軸の送りによる無駄なカム角が生ぜず、36
0゜を有効に活かした標準カムとして設計される。

〔発明の効果〕

本発明では、以上のようにＺ軸の駆動をカム軸から切
り離してサーボ駆動としたことにより、カム軸にその分
だけ無駄なカム角が生じないので、カムの利点である高
信頼性、高生産性のそのまま維持しつつカム角を有効に
用いて複雑な加工に対処できるようになったという効果
をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す概要構成図であ
る。 １……主軸 11……サーボ機構（サーボモータ） 13……ブッシュ 16……刃物台 20……カム 24……カム軸 25……サーボ機構（サーボモータ）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブッシュで回転・摺動自在に案内された素
   材を把持してこれを回転せしめその軸線たるＺ軸方向に
   移動可能な主軸と、Ｚ軸に直角な面内で主軸に対して進
   出して所定の一つが選択可能となっている複数の刃物台
   を有する旋盤において、 上記主軸をＺ方向に設定プログラムで移動せしめる第一
   のサーボ機構と、 上記複数の刃物台にそれぞれ対応した、刃物台の選択と
   刃物の切込みのために各刃物台に対応した複数のカムが
   設けられ設定プログラムのもとで第二のサーボ機構で回
   転を受けるカム軸とを備え、 上記カム軸に設けられた複数のカムはそれらのカム角が
   順次連続するように角位置が設定され、 第一のサーボ機構の設定プログラムと第二のサーボ機構
   の設定プログラムをそれぞれ独立させることが可能とな
   っている、 ことを特徴とする主軸移動型自動旋盤。