JP4067134B2 - 自動旋盤及びその制御方法 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、複数の工具を装着して保持し、割出回転により任意の工具を選択して作業位置に位置決めすることができるタレット刃物台を備えた自動旋盤に関する。さらに本発明は、そのような自動旋盤の制御方法に関する。
背景技術
近年、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、複数の工具を装着できるタレット刃物台を備えた自動旋盤の需要が増大してきている。なお、本明細書で自動旋盤とは、ＮＣ旋盤等の、自動旋削加工を実施できるあらゆる旋削機械を含むものである。
タレット刃物台は、刃物台本体に装着したタレットが回転して、複数（一般に５〜１２個）の割出位置を自動的に割出す構成となっている。タレットの外周面又は軸線方向端面には、割出位置に対応して複数の工具装着部が形成される。それら工具装着部の各々には、バイト、ドリル等の各種工具を装着でき、タレットの割出回転により加工内容に合致した適切な工具を自動的に選択して、自動旋盤上の所定の作業位置に位置決めすることができる。なお、本明細書で軸線方向とは、物体の回転軸線又は中心軸線に沿った方向を意味する。
選択した工具によりワークに旋削又は穴明け加工を施す間は、刃物台本体上でタレットを当該割出位置に強固に固定する必要がある。したがって一般に、刃物台本体とタレットとの間に、相互に係脱（すなわちクランプ／アンクランプ動作）可能な一対のカップリング部材が設置される。これら一対のカップリング部材を係脱することによって、タレット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。
一般に、これら一対のカップリング部材からなるカップリングユニットとしては、軸線方向一端面に多数の歯を有したクラウン歯車状のカップリング部材同士を、相互に噛み合せる形式のもの（例えばカービックカップリングと称する）が用いられている。
この種のカップリングユニットでは、通常、刃物台本体側に設けた一方のカップリング部材に対し、タレット側に設けた他方のカップリング部材を、タレットと共に軸線方向へ直線的に移動させることにより係脱動作が行なわれる。したがって、タレットを割出回転させる際には、まず刃物台本体に対してタレットを軸線方向に移動させることにより、カップリング部材相互の噛み合いを解除し（アンクランプ動作）、この状態でタレットの割出回転を行なう。そして次の工具を割出した後に、再びタレットを軸線方向に移動させてカップリング部材同士を係合させ（クランプ動作）、タレットを当該割出位置に固定的に保持する。
一般にタレットの割出回転は、ある工具による加工段階が終了した後に、引き続き他の工具による加工段階を実施するために、自動加工作業の一連の段階の１つとして連続的に行なわれる。そのため、割出回転時、タレットの近傍には加工途中のワークやワークを支持する主軸台が存在する。
したがって、ある工具による加工段階が終了した位置のままでタレットの割出回転を実施しようとすると、カップリング解除のためのタレットの軸線方向移動により、タレットやタレットに取り付けた工具が、主軸台やワークと干渉又は衝突する不都合が生じることがある。
このような問題を解決するために、従来の自動旋盤では、タレットの割出回転作業を加工プログラムに組入れる際に、タレット刃物台すなわち工具を主軸台すなわちワークに対し、タレットの軸線方向移動による相互干渉を回避できる場所（退避位置又は工具原点位置と称する）まで移動した後に、クランプ／アンクランプ動作を含む割出回転作業を行ない、その完了後にタレット刃物台を作業位置へ復帰させるように、加工プログラムを作成していた。
ところで、一般に自動旋盤の加工プログラムの作成は、ワークの種類や加工内容に応じてユーザが手作業で行なっている。ユーザは通常、製品の設計図面を参照しながら、自動旋盤にインプットする加工プログラムを組んでいく。
しかし、割出回転作業に伴うタレットの軸線方向移動は、自動旋盤の構造に起因して生じる動作であるため、製品の設計図面からは認識できない。このためユーザにとって、この種のタレットの軸線方向移動を常に考慮して加工プログラムを作成することは煩雑であった。しかも、割出回転作業に伴うタレットの軸線方向移動を考慮しない（つまりタレット刃物台の退避及び復帰動作を含まない）不適当な加工プログラムを不注意で組んでしまう恐れもあった。自動旋盤にこのような不適当な加工プログラムをインプットした場合、割出回転作業時にタレット又は工具と主軸台又はワークとが干渉し、それらを破損させてしまう可能性がある。
また、タレットを割出回転させる都度、タレット刃物台に上記したような退避及び復帰動作を行なわせると、少なくとも退避及び復帰動作に費やされる時間だけ加工時間が延長される。このような加工時間の不要な延長を可及的に削減するために、タレットの軸線方向移動すなわちアンクランプ／クランプ動作の開始と同時にタレット刃物台の退避／復帰動作を開始させることが考えられるが、その場合も干渉の問題は完全には解決されない。さらに、割出回転を行ってもタレット又は工具と主軸台又はワークとの相互干渉が発生しないような場合には、タレット刃物台の退避動作は、タレットの軸線方向移動さえ無ければ本来的には不要な動作である。
発明の開示
本発明の目的は、タレットの割出回転に伴うアンクランプ／クランプ動作のためにタレットが刃物台本体に対して回転軸線方向へ移動する場合に、ワークを把持した主軸台に対するタレット刃物台の退避／復帰動作を行うことなく、タレット又は工具と主軸台又はワークとの相互干渉を確実に防止することができ、以て、加工時間の短縮を図ることができるとともに、ユーザによる加工プログラムの作成作業を容易にすることができる自動旋盤を提供することにある。
本発明の他の目的は、そのような自動旋盤の制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、旋盤機台と、旋盤機台上に設置される主軸台と、旋盤機台上に設置される刃物台本体と、刃物台本体に支持され、刃物台本体上で回転軸線を中心に割出回転できるとともに、割出位置において回転軸線に沿って直線移動できるタレットと、刃物台本体とタレットとの間に設けられ、刃物台本体上の割出位置におけるタレットの直線移動に従って互いに係合及び離脱する一対のカップリング部材と、旋盤機台上で主軸台と刃物台本体との間の相対移動を生じさせる第１の駆動手段と、刃物台本体とタレットとの間の割出回転及び直線移動を生じさせる第２の駆動手段と、タレットの直線移動に同期して、主軸台と刃物台本体とを相対的に移動させ、それによりタレットと主軸台との間の相対移動を防止するように、第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段と、を具備した自動旋盤を提供する。
タレットを割出回転させるためには、刃物台本体上の割出位置において、第２の駆動手段によりタレットを直線移動させ、それにより一対のカップリング部材を互いに離脱させる必要がある。このとき、タレットの直線移動に同期して、第１の駆動手段により、旋盤機台上で主軸台と刃物台本体との間の相対移動を生じさせる。この相対移動は、制御手段により、タレットと主軸台との間の相対移動を防止する方向及び移動距離に設定される。
その結果、タレット又は工具と主軸台又はワークとの相互干渉が確実に防止される。しかも、ユーザがワークの加工プログラムを作成する際に、従来のようにタレット割出回転に伴うワークとタレットとの間の相対的直線移動を考慮する必要がなくなるので、作成が容易になる。また、タレットの割出回転の前後に、従来のようにタレット及び刃物台本体を退避及び復帰動作させる必要がなくなるので、退避及び復帰動作に要した時間だけ加工時間の短縮を図ることができる。これは特に、割出回転を行ってもタレット又は工具と主軸台又はワークとの相互干渉が生じないような場合に、有効である。
上記した構成において、主軸台が有する軸線とタレットの回転軸線とを平行に配置することもできる。
この場合、第１の駆動手段が刃物台本体を、タレットの回転軸線に平行な第１座標軸方向及び第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる構成とすることができる。
或いは、第１の駆動手段が主軸台を、タレットの回転軸線に平行な第１座標軸方向へ移動させるとともに、刃物台本体を、第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる構成とすることができる。
さらに上記した構成において、主軸台が有する軸線とタレットの回転軸線とを直交して配置することもできる。
この場合、第１の駆動手段が刃物台本体を、タレットの回転軸線に平行な第１座標軸方向及び第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる構成とすることができる。
さらに本発明は、旋盤機台と、旋盤機台上に相対移動可能に設置される主軸台及び刃物台本体と、刃物台本体に支持され、刃物台本体上で回転軸線を中心に割出回転できるとともに、割出位置において回転軸線に沿って直線移動できるタレットと、刃物台本体とタレットとの間に設けられ、刃物台本体上の割出位置におけるタレットの直線移動に従って互いに係合及び離脱する一対のカップリング部材とを具備した自動旋盤の制御方法であって、割出位置においてタレットを回転軸線に沿って直線移動させるステップと、タレットの直線移動に同期して、主軸台と刃物台本体とを相対的に移動させ、それによりタレットと主軸台との間の相対移動を排除するステップと、を有した自動旋盤の制御方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記並びに他の目的、特徴及び利点を、添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。同添付図面において、
図１は、本発明に係る自動旋盤の一実施形態の外観構成を示す概略平面図、
図２Ａは、図１の自動旋盤におけるタレット刃物台を示す平面断面図、
図２Ｂは、図２Ａのタレット刃物台の１つの工具装着部を異なる断面で示す部分拡大断面図、
図３は、図２Ａのタレット刃物台の拡大断面図であって、カップリング部材同士が係合してクラッチ片同士が離脱したクランプ完了位置で示す図、
図４は、図２Ａのタレット刃物台の拡大断面図であって、カップリング部材同士が離脱してクラッチ片同士が係合したアンクランプ完了位置で示す図、
図５Ａは、アンクランプ完了位置にある一対のカップリング部材の歯形状の拡大断面図、
図５Ｂは、クランプ完了位置にある一対のカップリング部材の歯形状の拡大断面図、
図６は、図３のクランプ完了位置にあるタレット刃物台の回転抑止手段を示す部分拡大断面図、
図７は、主軸台、工具送り台及びタレット刃物台の制御系を示すブロック図、
図８は、図７に示した制御系による工具送り台及びタレット刃物台の制御動作を示すフローチャート、
図９は、本発明に係る自動旋盤の他の実施形態の外観構成を示す概略平面図、及び
図１０は、本発明に係る自動旋盤のさらに他の実施形態の外観構成を示す概略平面図である。
発明を実施するための最良の形態
図面を参照すると、図１は、本発明に係る自動旋盤の一実施形態の外観構成を概略平面図で示す。図１に示すように、自動旋盤は、旋盤機台１０と、旋盤機台１０上に設置される主軸台１２及びタレット刃物台１４とを備える。
主軸台１２には、回転主軸１６、回転主軸１６を駆動する主軸モータ（図示せず）等が内蔵され、回転主軸１６の先端に、ワークＷを固定的に挾持するチャック１８が設置される。回転主軸１６は、主軸モータの駆動により回転し、それにより軸線１２ａを中心にワークＷを回転させる。図示実施形態では、主軸台１２は旋盤機台１０上に静止して配置され、軸線１２ａは、旋盤機台１０上の所与の直交３軸座標系におけるＺ軸に平行に配置される。
タレット刃物台１４は、旋盤機台１０上に設置された工具送り台２０に固定的に搭載される。工具送り台２０は、旋盤機台１０上の所与の直交３軸座標系において、図示しない駆動装置により、上記した軸線１２ａに平行なＺ軸方向、及び軸線１２ａに直交するＸ軸方向に移動する。それによりタレット刃物台１４は、工具送り台２０と一体的にＺ軸方向及びＸ軸方向に移動して、ワークＷを所望形状に旋削加工する。
図２Ａは、タレット刃物台１４を平面断面図で示す。タレット刃物台１４は、工具送り台２０に固定支持される刃物台本体２２と、刃物台本体２２に回転可能かつ直線移動可能に支持されるタレット２４とを備える。
タレット２４は、小径円筒状の基部２４ａと、基部２４ａの軸線方向前端（図で左端）部分から一体的に径方向へ延設される大径の頭部２４ｂとを備える。タレット２４の頭部２４ｂの外周縁領域には、複数の工具装着部２６が、タレット２４の回転軸線Ｏに関して所定の割出角度毎に設けられる。これら工具装着部２６には、工具ホルダ２８に取り付けたバイト等の切削工具３０（図２Ｂ参照）や、別の工具ホルダ３２に取り付けたドリル等の回転工具３４を、工具ホルダ２８、３２を介して装着できる。
図２Ｂに示すように、切削工具３０の工具ホルダ２８は、その一側面に形成した突部２８ａをタレット２４の所望の工具装着部２６に形成した装着孔２６ａに挿入することにより、所望の割出角度位置に位置決めされ、図示しないボルト等の締結具によって当該工具装着部２６に強固に固定される。
また、回転工具３４の工具ホルダ３２は、その一側面に形成した突部３２ａをタレット２４の他の所望の工具装着部２６に形成した装着孔２６ａに挿入することにより、所望の割出角度位置に位置決めされ、図示しないボルト等の締結具によって当該工具装着部２６に強固に固定される。
さらに工具ホルダ３２は、突部３２ａの中心を貫通して回転可能に延設される工具回転軸３６と、工具回転軸３６に連動する動力伝達機構（図示せず）とを内蔵し、動力伝達機構の末端に、回転工具３４を把持するための工具チャック３８が設けられる。工具回転軸３６の、突部３２ａから突出する先端には、工具回転歯車４０が固定される。
各工具装着部２６の装着孔２６ａは、タレット２４の大径の頭部２４ｂを軸線方向に貫通して形成される。したがって、工具ホルダ３２を所望の工具装着部２６に適正に装着すると、工具回転軸３６に固定した工具回転歯車４０は、タレット２４の頭部２４ｂの後端面（図で右端面）に突出して配置される。
なお、タレット２４における工具装着部２６及び各種工具の装着構造は、上述した構成に限らず、工作機械のタレットで一般に利用されている他のあらゆる形式の工具装着部及び各種工具の装着構造を採用することができる。
タレット２４の小径の基部２４ａは、刃物台本体２２の中空部２２ａ内に形成された円筒状の滑り軸受部４２に摺動可能に受容される。それによりタレット２４は、刃物台本体２２に、回転軸線Ｏを中心にして割出回転自在に、かつ回転軸線Ｏに沿って直線移動自在に装着される。ここで回転軸線Ｏは、軸線１２ａと平行なＺ軸方向に延びている。
刃物台本体２２の中空部２２ａ内には、ボールねじ４４が転がり軸受４６を介して回転可能に、かつ回転軸線Ｏに関しタレット２４と同軸に設置される。ボールねじ４４の基端には、動力伝達歯車４８が固定される。
刃物台本体２２上には、サーボモータからなるカップリング駆動モータ５０（以下、単にカップリングモータ５０と称する）が搭載される。図示しないが、カップリングモータ５０の回転軸には、動力伝達歯車４８に作用的に連結される駆動歯車が取り付けられる。この駆動歯車及び動力伝達歯車４８を介して、カップリングモータ５０の回転駆動力がボールねじ４４に伝達され、ボールねじ４４が回転駆動される。
ボールねじ４４にはナット５２が螺合しており、ナット５２はタレット２４の基部２４ａに固定される。したがって、ボールねじ４４の回転に伴いナット５２が回転軸線Ｏに沿って直線移動し、タレット２４はナット５２と一体的に回転軸線Ｏに沿って（すなわちＺ軸方向に）直線移動する。このように、ボールねじ４４及びナット５２は、タレット２４を直線移動させるねじ送り機構５４を構成する。
刃物台本体２２の前端（図で左端）面２２ｂとタレット２４の頭部２４ｂの後端面との間には環状の空間が形成され、この空間に、環状の軸受取付部材５６、軸受５８及び環状歯車６０が、いずれも回転軸線Ｏに関しタレット２４と同軸に設置される。
図３に拡大して示すように、軸受取付部材５６は、タレット２４の基部２４ａを非接触に囲繞する円筒状のスリーブ部分５６ａと、スリーブ部分５６ａから径方向へ一体的に延長されるフランジ部分５６ｂとを備え、フランジ部分５６ｂを介して、図示しないボルト等の固定手段により刃物台本体２２の前端面２２ｂに密着固定される。
軸受５８は、例えば深みぞ軸受からなり、その外輪が、軸受取付部材５６のスリーブ部分５６ａの内周面に固定的に取付けられる。
環状歯車６０は、軸受取付部材５６とタレット２４の頭部２４ｂとの間で両者に非接触に配置され、タレット２４の基部２４ａを非接触に囲繞する。環状歯車６０の後端（図で右端）面には環状の凹部６０ａが設けられ、この凹部６０ａに、軸受取付部材５６のスリーブ部分５６ａ及び軸受５８が挿入される。軸受５８の内輪は、環状歯車６０の後端面の凹部６０ａを画成する内周壁６０ｂの外周面に固定的に取付けられる。
このようにして環状歯車６０は、軸受５８及び軸受取付部材５６を介し、回転可能かつ軸線方向移動不能に刃物台本体２２に取付けられる。環状歯車６０の外周面には、前述した回転工具３４の工具ホルダ３２の工具回転軸３６に固定した工具回転歯車４０に噛合可能な多数の歯６０ｃが形成される。さらに環状歯車６０の外周面には、後述するインデックスモータ６２の駆動力を伝達する歯車６４に噛合可能な多数の歯６０ｄが、歯６０ｃに軸線方向へ並置して形成される。
刃物台本体２２の中空部２２ａは、刃物台本体２２の内壁面に環状に形成された段差部２２ｃを有し、段差部２２ｃを境に軸線方向前端（図で左端）側が大径になっている。そして刃物台本体２２の段差部２２ｃの前面に、環状の刃物台本体側カップリング部材６６が固定される。また、タレット２４の基部２４ａも、その外周面に環状に形成された段差部２４ｃを有し、段差部２４ｃを境に前端すなわち頭部２４ｂ側が幾分大径になっている。そしてタレット基部２４ａの段差部２４ｃの後面に、環状のタレット側カップリング部材６８が固定される。これにより、刃物台本体側カップリング部材６６とタレット側カップリング部材６８とは、互いに軸線方向へ対向して配置される。
両カップリング部材６６、６８は、クラウン歯車状の構造を有し、互いに対向するそれぞれの軸線方向一端面に、相互に噛合可能な多数の歯６６ａ、６８ａ（図４参照）を有する。したがって両カップリング部材６６、６８は、タレット２４の軸線方向直線移動に伴いそれらが相互に係合及び離脱（すなわちクランプ／アンクランプ動作）するカップリングユニット７０を構成する。このようなカップリングユニット７０は、例えばカービックカップリングと称するものに構造的に類似する。
これらカップリング部材６６、６８の多数の歯６６ａ、６８ａは、図５Ａ及び図５Ｂに概略で示すように、傾斜した両側面を各々に有し、いずれも同じ一定ピッチで形成される。そして、回転軸線Ｏに沿ったタレット２４の軸線方向直線移動に伴い、タレット２４に固定したタレット側カップリング部材６８が図示矢印Ａ方向に移動して、これら対向する刃物台本体側カップリング部材６６の歯６６ａとタレット側カップリング部材６８の歯６８ａとが相互に噛み合い又は離脱する。
さらに、タレット側カップリング部材６８の、多数の歯６８ａの反対側の軸線方向前端面には、クラウン歯車状に多数の歯を有したクラッチ片７２が一体に設けられる（図３参照）。他方、前述した環状歯車６０は、その内周壁６０ｂの後端に、同様にクラウン歯車状の多数の歯を有したクラッチ片７４を一体に備える（図３参照）。タレット側カップリング部材６８に設けたクラッチ片７２と環状歯車６０に設けたクラッチ片７４とは、互いに軸線方向へ対向して配置され、タレット２４の軸線方向直線移動に伴い相互に係合及び離脱するクラッチユニット７６を構成する。
これらクラッチ片７２、７４の多数の歯は、前述したカップリング部材６６、６８の多数の歯６６ａ、６８ａと略同様に、傾斜した両側面を各々に有していずれも同じ一定ピッチで形成される。そして、回転軸線Ｏに沿ったタレット２４の軸線方向直線移動に伴うタレット側カップリング部材６８の移動により、これら対向するクラッチ片７２、７４の多数の歯同士が相互に噛み合い又は離脱する。
このように、カップリングユニット７０とクラッチユニット７６とは、一方が噛み合い状態にあるときに他方が離脱状態にあるように構成される。すなわち、図２Ａ及び図３に示す状態では、カップリングユニット７０の刃物台本体側カップリング部材６６とタレット側カップリング部材６８とが噛み合い、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が互いに離脱している。また図４に示す状態では、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が互いに離脱し、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４同士が噛み合っている。
図３は、図２Ａのタレット刃物台１４の拡大図で、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が相互に係合して、回転軸線Ｏに関するタレット２４の回転を阻止するクランプ完了位置で示す。クランプ完了位置では、タレット２４に装着された所望の工具が、ワークＷ（図２）を加工可能な作業位置に位置決めされ、その状態でタレット２４が、両カップリング部材６６、６８の噛み合いによって強固に固定的に保持される。このクランプ完了位置、すなわち両カップリング部材６６、６８の噛み合い状態は、カップリングモータ５０の低い出力によって維持される。
ここで、刃物台本体２２上には、カップリングモータ５０とは別のサーボモータからなる前述したインデックスモータ６２が搭載されている。インデックスモータ６２の回転軸は、歯車列７７を介して、刃物台本体２２及び軸受指示部材５６を貫通する軸７８に作用的に連結され、軸７８の先端に前述した歯車６４が固定される。したがって前述したように、インデックスモータ６２の駆動力は、歯車列７７、軸７８及び歯車６４を介して環状歯車６０に伝達され、環状歯車６０が回転駆動される。
図３のクランプ完了位置では、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４は互いに離脱しているので、インデックスモータ６２の駆動力は環状歯車６０からタレット２４に伝達されることはない。他方、回転工具３４用の工具ホルダ３２をタレット２４の工具装着部２６に装着したときには、前述したように環状歯車６０は、工具ホルダ３２の工具回転軸３６に固定した工具回転歯車４０に噛合する。したがって、ワーク加工に回転工具３４が選択されたときには、インデックスモータ６２は、図３のクランプ完了位置で、環状歯車６０を介して工具回転軸３６を高速回転し、回転工具３４を回転駆動する。
図３の状態から、カップリングモータ５０の駆動によりボールねじ４４が回転し、それによりナット５２及びタレット２４が回転軸線Ｏに沿って前方（図で左方）へ直線移動すると、刃物台本体２２とタレット２４との間にＺ軸方向への相対移動が生じ、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が互いに離脱する。そして、カップリングユニット７０が完全に離脱した直後に、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が互いに噛み合う。
図４は、図２Ａのタレット刃物台１４の拡大図で、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が互いに噛み合ったアンクランプ完了位置で示す。アンクランプ完了位置では、カップリングユニット７０が離脱状態にあり、またインデックスモータ６２の駆動力が環状歯車６０からクラッチユニット７６を介してタレット２４に伝達される。したがってインデックスモータ６２は、図４のアンクランプ完了位置で、タレット２４を割出回転する。
上記したように、タレット刃物台１４では、カップリングユニット７０が完全に離脱した直後にクラッチユニット７６が噛み合いを完了（アンクランプ完了）し、またクラッチユニット７６が完全に離脱した直後にカップリングユニット７０が噛み合いを完了（クランプ完了）するように構成される。
ここで再び図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、両カップリング部材６６、６８が互いに噛み合う際に、対向する歯６６ａ、６８ａの傾斜した側面同士が密に接触する図５Ｂのクランプ完了位置に至るまでの間は、対向する歯６６ａ、６８ａの側面間に必然的に画成される隙間により、カップリング部材６６、６８同士が回転方向へ位置ずれを生じ得ることが判る。このような位置ずれは、クランプ完了位置から両カップリング部材６６、６８が互いに離脱し、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が、それらの対向する歯の傾斜側面同士が密に接触する図４のアンクランプ完了位置に至るまでの間にも生じ得る。
両カップリング部材６６、６８の回転方向への位置ずれは、例えばタレット２４の複数の工具装着部２６に配置的に偏って工具を装着した場合等、タレット２４が回転軸線Ｏに関する重量の不釣合いを有する場合に生じ易くなる。そして、カップリングユニット７０の係脱動作の度にこのような位置ずれが生じると、カップリング部材６６、６８の多数の歯６６ａ、６８ａが相互の摺動、衝突により摩滅、破損する危惧がある。カップリング部材６６、６８は、正確な回転割出しを遂行するために高精度の位置決め機能を要求される部材であり、したがってこのような回転方向への位置ずれを可及的に防止することが所望される。
この目的で、タレット刃物台１４には、カップリングユニット７０及びクラッチユニット７６が、クランプ完了位置及びアンクランプ完了位置に至るまでの間、回転軸線Ｏに関するタレット２４の自由回転を抑止する回転抑止手段が設けられる。
図２Ａ〜図４に示すように、回転抑止手段は、タレット２４の頭部２４ｂの外周縁領域に、複数の工具装着部２６から独立して所望箇所に設置されたばねプランジャユニット８０を備える。図６に拡大して示すように、ばねプランジャユニット８０は、工具装着部２６の装着孔２６ａから独立してタレット頭部２４ｂに軸線方向へ貫通形成された受容孔８１に固定されるスリーブ８２と、スリーブ８２内に軸線方向摺動可能に支持されるプランジャ８４と、プランジャ８４をその先端８４ａがスリーブ８２の端部開口８２ａから突出する方向へ付勢するばね８６とを備える。
スリーブ８２の端部開口８２ａは、タレット２４の頭部２４ｂの後端面から突出して配置される。スリーブ８２の内周面には、端部開口８２ａから軸線方向所定距離の位置に、径方向内方へ突出する突起８２ｂが設けられる。スリーブ８２の軸線方向他端は、蓋８２ｃにより閉鎖され、突起８２ｂと蓋８２ｃとの間にばね８６が収容される。
プランジャ８４は、筒状の胴体８４ｂと、胴体８４ｂから軸線方向へ延長された球面状の外面を有する先端８４ａと、胴体８４ｂからフランジ状に径方向へ延長された基端８４ｃとを備える。プランジャ８４の基端８４ｃは、スリーブ８２の突起８２ｂと蓋８２ｃとの間に配置され、ばね８６の付勢を受ける。
プランジャ８４は、胴体８４ｂがスリーブ８２の突起８２ｂに衝合することなく軸線方向移動できるとともに、所定の軸線方向位置で基端８４ｃが突起８２ｂに衝合して軸線方向移動を係止される。プランジャ８４の正確な軸線方向移動を可能にするために、スリーブ８２の端部開口８２ａと突起８２ｂとの間には、プランジャ８４の胴体８４ｂを摺動可能に支持する滑り軸受部材８８が設置される。
他方、刃物台本体２２の軸線方向前端面２２ｂに固定した軸受取付部材５６は、その軸線方向前端面に、ばねプランジャユニット８０のプランジャ８４の先端８４ａを受容可能な皿穴９０を備える。皿穴９０は、回転抑止手段の一構成要素であり、タレット２４の割出角度と同一の割出角度毎に、軸受取付部材５６の軸線方向前端面に設けられる。したがって、タレット２４が所望の回転割出位置にあるときに、プランジャ８４の先端８４ａは所望の皿穴９０に軸線方向へ整列して配置される。
上記構成を有する回転抑止手段の作用を以下に説明する。まず図３及び図５Ｂのクランプ完了位置では、タレット２４は所望の回転割出位置にあり、ばねプランジャユニット８０のプランジャ８４の先端８４ａは、軸受取付部材５６の所望の皿穴９０に固定的に受容されている。このときプランジャ８４は、ばね８６の付勢に抗して、基端８４ｃがスリーブ８２の突起８２ｂから所定距離だけ離れる位置に押込まれている。
クランプ完了位置から、タレット２４が回転軸線Ｏに沿ったＺ軸方向への移動を開始すると、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が離脱し始め、対向する歯６６ａ、６８ａの傾斜した側面間に隙間が画成される。このとき、ばねプランジャユニット８０のプランジャ８４は、ばね８６の付勢により、基端８４ｃがスリーブ８２の突起８２ｂに衝合するまで、スリーブ８２に沿って軸線方向へ移動するので、プランジャ８４の先端８４ａは、皿穴９０に固定的に受容された状態に保持される。それにより、タレット２４の自由回転が抑止され、両カップリング部材６６、６８の回転方向への位置ずれ、及びクラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４の回転方向への位置ずれが防止される。
このように、プランジャ８４の先端８４ａは、基端８４ｃが図３のクランプ完了位置における押込み位置からスリーブ８２の突起８２ｂに衝合するまでの間、皿穴９０に受容され続ける。この間にタレット２４は、図３のクランプ完了位置から、図４のアンクランプ完了位置の直前状態、つまりクラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４の対向する歯がそれらの傾斜側面で相互に密に接触する直前の状態まで、軸線方向へ移動する。それにより、カップリングユニット７０が実質的完全な離脱状態に至るまでの間、タレット２４の自由回転が抑止され、両カップリング部材６６、６８の回転方向への位置ずれ、及び両クラッチ片７２、７４の回転方向への位置ずれが防止される。
タレット２４がさらに軸線方向へ移動すると、プランジャ８４はスリーブ８２と共にタレット２４に伴って移動して、プランジャ８４の先端８４ａが皿穴９０から脱離する。そして、プランジャ８４の先端８４ａが軸受取付部材５６の軸線方向前端面から僅かに離間するまで移動したときに、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４の対向する歯がそれらの傾斜側面で相互に密に接触し、タレット２４が図４及び図５Ａのアンクランプ完了位置に到達する。
このようにして、タレット２４がクランプ完了位置から実質的にアンクランプ完了位置に至るまでの間、回転抑止手段によりタレット２４の自由回転が抑止され、両カップリング部材６６、６８の回転方向への位置ずれ、及び両クラッチ片７２、７４の回転方向への位置ずれが防止される。その結果、カップリング部材６６、６８及びクラッチ片７２、７４の歯の摩滅、破損が効果的に防止される。
このような回転抑止手段の作用効果は、タレット２４がアンクランプ完了位置からクランプ完了位置に至るまでの間も、実質的同様にして奏される。ただしこの場合、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が相互に離脱し始めてから、プランジャ８４の先端が皿穴９０に嵌入されるまでの僅かな時間に、両クラッチ片７２、７４の対向歯間の隙間に相当する角度だけタレット２４が微小に自由回転する可能性がある。その場合、プランジャ８４の先端が皿穴９０に嵌入されることにより、そのような微小な回転方向の位置ずれが修正され、その結果、両カップリング部材６６、６８が正確に噛み合うことになる。
上記説明から判るように、回転抑止手段によっても、ばねプランジャユニット８０のプランジャ８４の先端８４ａが皿穴９０から脱離し始めてから、アンクランプ完了位置に至るまでの、ごく僅かな距離及び時間に渡るタレット２４の軸線方向移動の間、タレット２４の僅かな自由回転が許容される状態が生じる。しかし、このようなごく僅かな時間に生じ得る自由回転は、例えばタレット２４の頭部２４ｂと刃物台本体２２に固定した軸受取付部材５６との間に、塵埃の侵入防止用に設置されたシール部材９２が発揮する摩擦力によって、可及的に低減し得るものである。
以上の構成を有するタレット刃物台１４は、本発明の範囲内で様々な修正、変形を施すことが可能である。例えば、ボールねじ４４とナット５２とから構成されるねじ送り機構５４は、上記した構成とは反対に、ナット５２を駆動側に配置してボールねじ４４を従動側に配置することもできる。この場合には、ボールねじ４４をタレット２４に固定し、軸線方向に移動不能で回転のみ可能に構成されたナット５２をカップリングモータ５０に連結する。そして、ナット５２の回転によりボールねじ４４が直線移動し、ボールねじ４４と一体にタレット２４が回転軸線Ｏに沿って移動することになる。
また、ねじ送り機構５４に低摩擦構造や送り精度が要求されない場合は、ボールねじ４４に代えて通常のねじを使用することもできる。この場合、従動側のタレット２４がカップリングモータ５０の回転力に連れて回転しないようにするためにも、前述した回転抑止手段が有効に機能する。
さらに、カップリングユニット７０として、前述したカービックカップリングと称される構造の代わりに、例えばハースカップリングと称される構造等を適用できる。また、カップリング部材６６、６８に代えて、十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構造を採用することもできる。
図７は、上記した実施形態による自動旋盤における主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０の制御系をブロック図で示す。
図７に示すように、主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０の制御系は、中央処理装置（ＣＰＵ）１００、ＲＯＭ／ＲＡＭ１０２、データ記憶部１０４、入力部１０６、表示部１０８、主軸駆動制御部１１０、工具送り台駆動制御部１１２、カップリング駆動制御部１１４、インデックス駆動制御部１１６、工具位置検出センサ１１８、カップリングセンサ１２０、クラッチセンサ１２２、割出センサ１２４等を含んでいる。
ＲＯＭ／ＲＡＭ１０２には、主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０を駆動するための制御プログラムがあらかじめ格納されている。ＣＰＵ１００は、この制御プログラムに基づいて主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０の各構成部分の動作を制御する。入力部１０６はキーボード等からなり、主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０の各構成部分の動作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）が、入力部１０６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１０８に表示された表示図面に例えば数値を記入することによって入力することもできる。この場合、上記制御系はＮＣ制御装置を構成する。
入力部１０６から入力されたデータをはじめ、主軸台１２、タレット刃物台１４及び工具送り台２０の駆動制御に必要な各種データは、データ記憶部１０４に格納される。
ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ／ＲＡＭ１０２の制御プログラム、及びデータ記憶部１０４に記憶した工具の選択（つまりタレットの割出回転）データや加工データに基づいて、所定の指令を出力する。
主軸駆動制御部１１０は、ＣＰＵ１００の指令に基づき主軸モータ１２６を作動して、主軸台１２の回転主軸１６のチャック１８に把持したワークＷを軸線１２ａの周りで回転させる（図１）。ワークＷは、タレット刃物台１４を固定的に搭載した工具送り台２０が旋盤機台１０上でＺ軸方向及びＸ軸方向へ移動することにより、タレット刃物台１４に装着した切削工具３０、及び必要に応じてインデックスモータ６２により駆動される回転工具３４によって、所望形状に加工される。
工具送り台駆動制御部１１２は、ＣＰＵ１００からの指令に基づきＺ軸送りモータ１２８及びＸ軸送りモータ１３０を作動して、工具送り台２０を旋盤機台１０上でＺ軸及びＸ軸の各方向へ移動させる。Ｚ軸送りモータ１２８及びＸ軸送りモータ１３０は、旋盤機台１０上で主軸台１２とタレット刃物台１４の刃物台本体２２との相対移動を生じさせる手段であり、本発明の第１の駆動手段を構成する。
カップリング駆動制御部１１４は、ＣＰＵ１００からの指令に基づきカップリングモータ５０を作動して、刃物台本体２２上でタレット２４を所望の割出位置に位置決め固定するためのカップリングユニット７０のカップリング部材６６、６８を係脱動作させるとともに、タレット２４をインデックスモータ６２に作用的に連結するためのクラッチユニット７６のクラッチ片７２、７４を係脱動作させる。
インデックス駆動制御部１１６は、ＣＰＵ１００からの指令に基づきインデックスモータ６２を作動して、タレット２４の割出回転又は回転工具３４の回転駆動を遂行させる。ここで、回転工具３４の回転駆動は、ワークＷの加工に際して行なわれ、一方、タレット２４の割出回転は、各種工具によるワークＷの加工段階の合間での工具選択に際して行なわれる。なお、カップリングモータ５０及びインデックスモータ６２は、本発明の第２の駆動手段を構成する。
前述した工具送り台駆動制御部１１２の制御系統は、後述するように、カップリング駆動制御部１１４の作動に同期して、主軸台１２とタレット２４との間の相対運動を防止するように上記第１及び第２の駆動手段を制御する本発明の制御手段としても機能する。
工具位置検出センサ１１８は、タレット２４の割出回転段階に際し、タレット刃物台１４を工具選択可能な位置（すなわち、タレット２４がワークＷや主軸台１２に干渉せずに割出回転可能な、工具送り台２０の所定の後退位置、すなわち工具原点位置）に置くことが必要な場合、タレット刃物台１４がそのような位置にあるか否かを、工具送り台２０の現在位置の座標から検出する。
カップリングセンサ１２０は、カップリングユニット７０のカップリング部材６６、６８の係脱動作を監視し、それらカップリング部材６６、６８の噛み合いが完了したことを検出する。詳しくは、カップリング部材６６、６８の噛み合いが完了したときに、カップリングモータ５０の回転トルクが増大することを検出して、カップリング完了信号をＣＰＵ１００へ出力する。
クラッチセンサ１２２は、クラッチユニット７６のクラッチ片７２、７４の係脱動作を監視し、それらクラッチ片７２、７４の噛み合いが完了したことを検出する。詳しくは、クラッチ片７２、７４の噛み合いが完了したときに、カップリングモータ５０の回転トルクが増大することを検出して、クラッチ完了信号をＣＰＵ１００へ出力する。
割出センサ１２４は、タレット２４の割出回転の回転角度を監視し、指令された角度までの割出回転動作が完了したときに、ＣＰＵ１００へ割出完了信号を出力する。
上記したように、図７に示した制御系では、工具原点位置検出センサ１１８、カップリングセンサ１２０、クラッチセンサ１２２、割出センサ１２４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の変動を検出することによって信号を出力する構成を採用したので、構造的に独立した周知の位置検出センサは設けられていない。しかし、勿論そのような位置検出センサを採用することもでき、その場合に、割出センサ１２４以外のセンサを省略することもできる。但し、自動旋盤の作動上の安全性を考慮する場合には、いずれのセンサも設置することが好ましい。
図８は、図１〜図６の実施形態における図７の制御系によって、タレット２４の割出回転及び位置決め固定、並びに回転工具３４の回転駆動を実行するための制御動作をフローチャートで示す。なお、この制御動作は、主としてＣＰＵ１００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、ＣＰＵ１００からの指令を主体に説明する。
インデックスモータ６２は、タレット２４の割出回転駆動と回転工具３４の高速回転駆動とを実行するための駆動源である。駆動対象がタレット２４であるか回転工具３４であるかに応じて、インデックスモータ６２の回転速度や回転方向が異なるので、インデックスモータ６２の制御については、タレット２４を割出回転するときのモード（Ｔ／Ｉモード）と、回転工具３４を高速回転するときのモード（Ｔ／Ｓモード）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ＲＯＭ／ＲＡＭ１０２に格納されている。
まず、ある工具による切削加工段階が終了して、次の工具を選択するためにタレット２４の割出回転作業を実行する際は、切削加工段階が終了したことを確認した後、インデックスモータ６２の制御プログラムをＴ／Ｉモードに切り替える（Ｓ１）。
続いて、カップリング駆動制御部１１４に作動指令を発し、カップリングモータ５０を正方向に回転させる（Ｓ２）。なお、この実施形態では、ねじ送り機構５４のナット５２を軸線方向前方（図２のＺ軸に沿って左方）へ移動させるカップリングモータ５０の回転方向を「正方向」とする。
カップリングモータ５０の正方向の回転駆動力は、図２に示す動力伝達歯車４８を介してねじ送り機構５４のボールねじ４４に伝達され、ボールねじ４４が正回転する。そしてボールねじ４４の正回転に伴い、ナット５２が回転軸線Ｏに沿って前方（Ｚ軸に沿って左方）へ直線移動する。同時に、ナット５２に固定されたタレット２４も、ナット５２と一体に刃物台本体２２に対して軸線方向前方（Ｚ軸に沿って左方）へ直線移動する。その結果、カップリングユニット７０がアンクランプ動作し、タレット２４が割出回転可能となる。
しかしこのとき、タレット２４に装着された工具が作業位置に置かれたままであると、主軸台１２やワークＷに対し、タレット２４や工具（図２では切削工具３０）がＺ軸に沿って図で左方へ直線移動し、その結果、相互干渉が生じるおそれがある。ここで本発明は、タレット刃物台１４を前述した退避位置に移動させる代わりに、以下の制御を行うことにより相互干渉の問題を解決する。
ＣＰＵ１００は、カップリング駆動制御部１１４に作動指令を発すると同時に、工具送り台駆動制御部１１２に制御指令を発して、Ｚ軸送りモータ１２８を所定の制御下で作動させる。すなわちこの制御によれば、Ｚ軸送りモータ１２８は、カップリングモータ５０によるナット５２の直線移動（つまり図２における刃物台本体２２上のタレット２４のＺ軸に沿った左方への移動）に同期して、ナット５２及びタレット２４の直線移動距離に等しい移動距離だけ、工具送り台２０を旋盤機台１０上でＺ軸に沿って反対方向（図２で右方向）、つまり主軸台１２から離れる方向へ移動させる（Ｓ２）。なお、この制御フローにおける「同期」性は、タイミングが同一であることと、速度及び加減速度が同一であることとの双方を要件とする。
工具送り台２０の移動に伴い、工具送り台２０に固定的に支持された刃物台本体２２も、旋盤機台１０上でＺ軸に沿って、主軸台１２から離れる方向へ移動する。その結果、旋盤機台１０上の直交３軸座標系においてタレット２４及び工具（例えば切削工具３０）は移動しないことになり、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相対的直線移動が排除される。このようにして、前述したアンクランプ動作を実施する際にも、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相互干渉は確実に防止される。
タレット２４と刃物台本体２２との間のＺ軸に沿った相対移動により、刃物台本体２２とタレット２４の間に設けられたカップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が相互に離脱し、タレット２４が回転自在となる。このとき、前述した回転抑止手段により、タレット２４は回転を生じることなくＺ軸に沿って図で左方向へ直線移動する。
カップリングモータ５０の正方向への回転をさらに継続すると、タレット刃物台１４に設けたクラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が相互に完全に噛み合い、タレット２４が図４に示すアンクランプ完了位置に置かれる。このようにしてクラッチ片７２、７４の噛み合いが完了すると、カップリングモータ５０の負荷が急激に増加して、クラッチセンサ１２２からクラッチ完了信号が出力される（Ｓ３）。
ＣＰＵ１００にはタイマ機能が備わっており、カップリング駆動制御部１１４に作動指令を発した時点からの時間を計測する（Ｓ４）。そして、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ときは、装置の異常と判断して、カップリングモータ５０及びＺ軸送りモータ１２８の作動を停止させ、アラームを表示する（Ｓ５）。
一方、所定時間内にクラッチ完了信号が入力したときは、カップリングモータ５０による回転駆動を停止して、タレット２４のＺ軸方向移動を終了させる。同時に、Ｚ軸送りモータ１２８による送り駆動を停止して、工具送り台２０のＺ軸に沿った逆方向移動も終了させる（Ｓ６）。
続いて、インデックス駆動制御部１１６に作動指令を発し（Ｓ７）、インデックスモータ６２の出力軸を、加工段階を終了した作業位置にある工具のタレット２４上の工具装着部２６と次に選択された工具の工具装着部２６との位置関係で定まる回転方向と回転角度だけ回転させる。インデックスモータ６２の回転駆動力は、歯車列７７、環状歯車６０、及びクラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４を介してタレット２４に伝えられる。この回転駆動力により、タレット２４は、次に選択された工具を作業位置まで移動すべく割出回転する。
ここで、インデックスモータ６２の回転駆動力によりタレット２４が割出回転すると、タレット２４に固定してあるねじ送り機構５４のナット５２も同時に回転する。そして、ナット５２とボールねじ４４との間に相対的な回転が生じると、ボールねじ４４が回転軸線Ｏに沿って直線移動することになる。しかしボールねじ４４は、転がり軸受４６によって回転軸線Ｏ方向の移動が阻止されているので、ナット５２がタレット２４と共に回転軸線Ｏ方向への直線移動を生じてしまう。
そして、このねじ送り機構５４の構造に従って、割出回転に伴いタレット２４が図４の右方向に移動する場合には、タレット側カップリング部材６８が回転しながら刃物台本体側カップリング部材６６に干渉し、インデックスモータ６２が回転不能となる。また、割出回転に伴いタレット２４が図４の左方向に移動するときは、すでに完全に噛み合っているクラッチユニット７６のクラッチ片７２がクラッチ片７４に強く押付けられ、やはりインデックスモータ６２が回転不能となる。
そこでこの制御フローでは、タレット２４を割出回転させるためのインデックスモータ６２の回転出力に同期して、タレット２４の割出回転中にねじ送り機構５４のボールねじ４４とナット５２とが相対回転を生じないように、カップリングモータ５０の出力軸を所定回転数で所定回転方向に回転させるようにしている。
このときのインデックスモータ６２とカップリングモータ５０との回転数比及び回転方向は、インデックスモータ６２から環状歯車６０（つまりタレット２４）までの歯車列の歯数比及び回転方向、並びにカップリングモータ５０からボールねじ４４までの歯車列の歯数比及び回転方向によって定まる。したがってこのような制御プログラムを、ＲＯＭ／ＲＡＭ１０２に記憶しておけばよい。
このようにして、タレット２４の割出回転が完了すると、割出センサ１２４がインデックスモータ６２の回転位置を検出して、割出完了信号を出力する（Ｓ８）。
ＣＰＵ１００は、インデックス駆動制御部１１６に作動指令を発した時点からの時間を計測する（Ｓ９）。そして、所定時間が経過しても割出完了信号を入力しなかったときは、装置異常と判断し、インデックスモータ６２の作動を停止してアラームを表示する（Ｓ５）。
一方、所定時間内に割出完了信号が入力したときは、インデックスモータ６２の回転駆動を終了させ、次いでカップリング駆動制御部１１４に作動指令を発して、カップリングモータ５０を逆方向に回転させる（Ｓ１０）。
カップリングモータ５０の逆方向の回転駆動力は、動力伝達歯車４８を介してねじ送り機構５４のボールねじ４４に伝達され、ボールねじ４４が逆回転する。そしてボールねじ４４の逆回転に伴い、ナット５２及びタレット２４が、刃物台本体２２に対して軸線方向後方（図２のＺ軸に沿って右方）へ直線移動する。その結果、クラッチユニット７６の一対のクラッチ片７２、７４が相互に離脱するとともに、カップリングユニット７０の一対のカップリング部材６６、６８が相互に係合し、タレット２４が割出位置に固定的に位置決めされる。
このときも、タレット２４に装着された工具が作業位置に置かれたままであると、主軸台１２やワークＷに対し、タレット２４や工具（図２では切削工具３０）がＺ軸に沿って図で右方へ直線移動し、その結果、相互干渉が生じるおそれがある。
そこでＣＰＵ１００は、カップリング駆動制御部１１４に逆回転の作動指令を発すると同時に、工具送り台駆動制御部１１２に制御指令を発して、Ｚ軸送りモータ１２８を所定の制御下で作動させる。すなわちこの制御によれば、Ｚ軸送りモータ１２８は、カップリングモータ５０によるナット５２の直線移動（つまり図２における刃物台本体２２上のタレット２４のＺ軸に沿った右方への移動）に同期して、ナット５２及びタレット２４の直線移動距離に等しい移動距離だけ、工具送り台２０を旋盤機台１０上でＺ軸に沿って反対方向（図２で左方向）、つまり主軸台１２に接近する方向へ移動させる（Ｓ１０）。
工具送り台２０の移動に伴い、工具送り台２０に固定的に支持された刃物台本体２２も、旋盤機台１０上でＺ軸に沿って、主軸台１２に接近する方向へ移動する。その結果、旋盤機台１０上の直交３軸座標系においてタレット２４及び工具（例えば切削工具３０）は移動しないことになり、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相対的直線移動が排除される。このようにして、前述したクランプ動作を実施する際にも、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相互干渉は確実に防止される。
タレット２４と刃物台本体２２との間のＺ軸に沿った相対移動により、クラッチユニット７６の両クラッチ片７２、７４が相互に離脱する。このとき、前述した回転抑止手段により、タレット２４は回転を生じることなくＺ軸に沿って図で右方向へ直線移動する。
カップリングモータ５０の逆方向への回転をさらに継続すると、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８が相互に完全に噛み合い、タレット２４が図３に示すクランプ完了位置に置かれる。このようにしてカップリング部材６６、６８の噛み合いが完了すると、カップリングモータ５０の負荷が急激に増加して、カップリングセンサ１２０からカップリング完了信号が出力される（Ｓ１１）。
ＣＰＵ１００は、カップリング駆動制御部１１４に逆回転の作動指令を発した時点からの時間を計測する（Ｓ１２）。そして、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ときは、装置の異常と判断して、カップリングモータ５０及びＺ軸送りモータ１２８の作動を停止させ、アラームを表示する（Ｓ５）。
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、カップリングモータ５０による回転駆動を停止して、タレット２４のＺ軸方向移動を終了させる。同時に、Ｚ軸送りモータ１２８による送り駆動を停止して、工具送り台２０のＺ軸に沿った逆方向移動も終了させる（Ｓ１３）。
このようにして、次の工具の選択が完了する。
続いて、インデックスモータ６２の制御モードを、回転工具３４の回転駆動モード（Ｔ／Ｓモード）に切替えるとともに（Ｓ１４）、カップリングモータ５０の出力トルクを低下させる（Ｓ１５）。
このとき、カップリングモータ５０の出力トルクは、ねじ送り機構５４を介して、カップリングユニット７０の両カップリング部材６６、６８の間に押圧力として作用し、両カップリング部材６６、６８が相互に噛み合った状態を保持する。したがって、両カップリング部材６６、６８の噛み合いを保持するに充分な程度のトルク（保持トルク）まで、カップリングモータ５０の出力トルクを減少させることができる。
上記実施形態では、カップリングユニット７０をいわゆるカービックカップリングから構成し、かつタレット２４をねじ送り機構５４によって直線移動させているので、保持トルクを充分に減少させることができる。
以上の制御フローにより、工具割出し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。
なお、上記した制御フローに従ってタレット２４の割出回転作業を行う場合にも、例えば工具の刃先がワークに接触している状態から、直ちにインデックスモータ６２の制御モードをＴ／Ｉモードに切り換えてしまうと、タレット２４の割出回転時に工具とワークとが干渉してしまう危惧がある。そのような場合には、上記制御フローにおいて、ステップＳ１の後に、工具原点位置検出センサ１１８からの検出信号に基づき、タレット刃物台１４が前述した退避位置にあるか否かを確認するステップを挿入してもよい。
タレット刃物台１４が退避位置にない場合には、工具送り台駆動制御部１１２に制御指令を出力し、タレット刃物台１４を支持する工具送り台２０を図１でＸ軸方向へ移動させ、所定の退避位置に配置させる。次いで、タレット刃物台１４が退避位置にあることを確認した後に、上記したステップＳ２に進んで、カップリングモータ５０を正方向に回転駆動する。
このようなＸ軸方向への退避動作は、図７に示したＸ軸送りモータ１３０による動作であり、一方、前述したカップリングモータ５０の回転に同期した工具送り台２０の移動は、図７に示したＺ軸送りモータ１２８による動作であるため、これら両モータ１２８、１３０の制御を工具送り台駆動制御部１１２を介して並行して行なうこともできる。つまり、タレット刃物台１４が退避動作を行っている最中に、工具送り台２０をＺ軸に沿って、タレット２４に対し逆方向に移動させることができる。
さらに、上記退避ステップを挿入した場合にも、次に選択した工具が前の工具と同種の工具である場合には、ユーザが加工プログラムによりＸ軸方向の退避動作を省略できるようにしておくことが有効である。
図９は、本発明の他の実施形態による自動旋盤を概略平面図で示す。図示のようにこの実施形態は、旋盤機台１０上で、主軸台１２がＺ軸方向に移動するとともに、工具送り台２０がＸ軸方向へ移動する構成を有する。
この構成では、主軸台１２は主軸台送りモータ１３２により駆動されてＺ軸方向に移動し、ワークＷを軸線１２ａに沿って移動させる。主軸台送りモータ１３２は、主軸台駆動制御部１３４により制御される。主軸台駆動制御部１３４は、ＣＰＵ１００（図７参照）からの指令に従って、主軸台送りモータ１３２を制御する。
このような主軸台送りモータ１３２の制御系統は、カップリング駆動制御部１１４に同期して、タレット２４と主軸台１２との間の相対移動をなくす本発明の制御手段としても機能する。
つまりＣＰＵ１００は、カップリング駆動制御部１１４に作動指令を発すると同時に、主軸台駆動制御部１３４に制御指令を発して、主軸台送りモータ１３２を作動させる。それにより主軸台送りモータ１３２は、図１の実施形態で説明したカップリングモータ５０によるナット５２の直線移動に同期して、ナット５２及びタレット２４の直線移動距離に等しい移動距離だけ、主軸台１２を旋盤機台１０上でＺ軸に沿って同一方向へ移動させる。
その結果、旋盤機台１０上の直交３軸座標系において、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相対的直線移動が排除される。このようにして、図１の実施形態で説明したクランプ動作及びアンクランプ動作を実施する際に、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相互干渉は確実に防止される。
図１０は、本発明のさらに他の実施形態による自動旋盤を概略平面図で示す。図示のようにこの実施形態は、旋盤機台１０上で、工具送り台２０がＸ軸方向及びＺ軸方向へ移動する点では図１の実施形態と同様であるが、タレット刃物台１４が、そのタレット２４の回転軸線Ｏが主軸台１２の軸線１２ａに直交して配置される点で異なる。
この構成において、ＣＰＵ１００は、カップリング駆動制御部１１４に作動指令を発すると同時に、工具送り台駆動制御部１１２に制御指令を発して、Ｘ軸送りモータ１３０を作動させる（図７）。それによりＸ軸送りモータ１３０は、図１の実施形態で説明したカップリングモータ５０によるナット５２の直線移動に同期して、ナット５２及びタレット２４の直線移動距離に等しい移動距離だけ、工具送り台２０を旋盤機台１０上でＸ軸に沿って反対方向へ移動させる。
それに伴い、工具送り台２０に固定的に支持された刃物台本体２２も、旋盤機台１０上でＸ軸に沿って移動する。その結果、旋盤機台１０上の直交３軸座標系においてタレット２４及び工具は移動しないことになり、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相対的直線移動が排除される。このようにして、図１の実施形態で説明したクランプ動作及びアンクランプ動作を実施する際に、主軸台１２及びワークＷとタレット２４及び工具との相互干渉は確実に防止される。
産業上の利用可能性
この発明は、タレットを割出回転する前にカップリングユニットを離脱状態にし、また割出回転後にカップリングユニットを係合状態にするために、タレットと刃物台本体とが軸線方向へ直線的に相対移動する構造の自動旋盤に適用することで、タレットの割出回転に際し、主軸台やワークに対するタレットの軸線方向直線移動を排除すことができる。その結果、ユーザによる加工プログラム作成を容易にすることができるとともに、タレットや工具と主軸台やワークとの干渉を確実に防止することができ、しかも加工時間の短縮を図ることができる。

Claims (7)

1. 旋盤機台と、
   前記旋盤機台上に設置される主軸台と、
   前記旋盤機台上に設置される刃物台本体と、
   前記刃物台本体に支持され、該刃物台本体上で回転軸線を中心に割出回転できるとともに、割出位置において該回転軸線に沿って直線移動できるタレットと、
   前記刃物台本体と前記タレットとの間に設けられ、該刃物台本体上の前記割出位置における該タレットの前記直線移動に従って互いに係合及び離脱する一対のカップリング部材と、
   前記旋盤機台上で前記主軸台と前記刃物台本体との間の相対移動を生じさせる第１の駆動手段と、
   前記刃物台本体と前記タレットとの間の前記割出回転及び前記直線移動を生じさせる第２の駆動手段と、
   前記タレットの前記直線移動に同期して、前記主軸台と前記刃物台本体とを相対的に移動させ、それにより該タレットと該主軸台との間の相対移動を防止するように、前記第１及び第２の駆動手段を制御する制御手段と、
   を具備した自動旋盤。
2. 前記主軸台が有する軸線と前記タレットの前記回転軸線とが平行に配置される請求項１に記載の自動旋盤。
3. 前記第１の駆動手段が、前記刃物台本体を、前記タレットの前記回転軸線に平行な第１座標軸方向及び該第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる請求項２に記載の自動旋盤。
4. 前記第１の駆動手段が、前記主軸台を、前記タレットの前記回転軸線に平行な第１座標軸方向へ移動させるとともに、前記刃物台本体を、該第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる請求項２に記載の自動旋盤。
5. 前記主軸台が有する軸線と前記タレットの前記回転軸線とが直交して配置される請求項１に記載の自動旋盤。
6. 前記第１の駆動手段が、前記刃物台本体を、前記タレットの前記回転軸線に平行な第１座標軸方向及び該第１座標軸方向に直交する第２座標軸方向へ移動させる請求項５に記載の自動旋盤。
7. 旋盤機台と、該旋盤機台上に相対移動可能に設置される主軸台及び刃物台本体と、該刃物台本体に支持され、該刃物台本体上で回転軸線を中心に割出回転できるとともに、割出位置において該回転軸線に沿って直線移動できるタレットと、該刃物台本体と該タレットとの間に設けられ、該刃物台本体上の該割出位置における該タレットの該直線移動に従って互いに係合及び離脱する一対のカップリング部材とを具備した自動旋盤の制御方法であって、
   前記割出位置において前記タレットを前記回転軸線に沿って直線移動させるステップと、
   前記タレットの前記直線移動に同期して、前記主軸台と前記刃物台本体とを相対的に移動させ、それにより該タレットと該主軸台との間の相対移動を排除するステップと、
   を有した自動旋盤の制御方法。

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