JPH08187602A - 多軸自動工作機械のピックオフスピンドルの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ピックオフスピンドル駆動の回転速度や送りを
自在に制御する。 【構成】制御装置201 によりピックオフスピンドル回転
駆動用モータ202 を回転させ、ドリブンスピンドル204
を回転駆動する。これによりピックオフスピンドル206
を回転させることができる。また送り方向には、同様に
制御装置により送り方向駆動用モータ208 を回転させ、
この回転を水平運動に変換するとにより、ピックオフス
ピンドルを送り方向に移動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピックオフスピンドルを
備えた多軸自動工作機械に関し、特にピックオフスピン
ドルの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このピックオフスピンドルについて説明
すると、例えば多軸自動旋盤での背面加工、即ち主軸台
側にチャック等を介して取り付けた工作物をチャック手
元で突切った後に、切り落とされた工作物の切断端面を
面取り、ダボ取り等の加工を行いたいときがある。その
ような際、通常ならば切り落とされた工作物を再度チャ
ックに取り付けて加工することになるが、チャックに工
作物を締め直す際に多くの取付け時間を要する欠点があ
った。ところが、ピックオフスピンドルを使うことによ
り、工作物を取り付け直す必要は無くなり、迅速かつ容
易に背面加工ができるようになる。このため自動工作機
械においては、加工の自動化を促進するためにピックオ
フスピンドルが使われている。

【０００３】このピックオフスピンドルが多軸自動旋盤
に装着されている場合には、図３に示す手順で背面加工
を行なう。まず主軸１０１に工作物１０２分の材料が送
り出され、刃具３０１により旋削加工を行う（Ｓ１）。
加工終了後（Ｓ２）、ピックオフスピンドル３０２を工
作物側に移動することにより、工作物とピックオフスピ
ンドルとを締結する（Ｓ３）。これによりチャックと工
作物とピックオフスピンドルが、同一軸上で同一回転速
度で回転することになる。次に工作物を刃具１１２によ
り突切り（Ｓ４）、チャック側とピックオフスピンドル
側に工作物を分離する。その後ピックオフスピンドルを
旋削に邪魔とならないようにチャックの反対側に移動さ
せ（Ｓ５）、ピックオフスピンドルに付けられている工
作物の背面加工を行なう（Ｓ６）。このような加工方法
では工作物を取り外す必要が無いため連続した加工を行
なうことができ、迅速な加工が可能となる。

【０００４】さらに具体的なピックオフスピンドルの構
造について説明すると、図４は多軸自動旋盤におけるピ
ックオフスピンドルの従来の駆動方法を示した図であ
る。図４では、工作物が主軸による加工終了後ピックオ
フスピンドルに締結されている状態を示す。まずピック
オフスピンドルの回転については、主軸駆動用モータ４
０１により主軸駆動軸４０２を回転させ、主軸駆動軸に
取り付けられた歯車４０３を介してドリブンスピンドル
４０４を回転させる。このドリブンスピンドル４０４に
はスプライン軸４０５との嵌合を介してピックオフスピ
ンドル４０６が軸方向摺動自由、軸回りは回転可能に係
合されており、これによりピックオフスピンドル４０６
のコレットチャック４１６に締結されている工作物４０
７を回転させることができる構造となっている。

【０００５】またピックオフスピンドルの送り方向の移
動については、このピックオフスピンドルを包み込むハ
ウジング４０８とシリンダ４０９が締結されており、ツ
ールスライド４１０に固定したスライドガイド４１１上
を、シリンダおよび板カム４１２によって摺動する構造
となっている。このシリンダは微細な送り速度の調節は
困難であるが高速での前進後退が可能なため、主に工作
物の締結時の移動に使われる。具体的には、ピックオフ
スピンドルをシリンダにより工作物の方向へ移動させて
工作物の端部をピックオフスピンドルのコレットチャッ
クに把持させる。また板カムは送り速度の微妙な調節が
可能であるため、加工のための送り動作に使われる。こ
の板カムによる送り動作は、まず板カムを回転させるこ
とによりアーム４１３が回転移動し、このアームの回転
移動により伝達軸４１４が水平移動する。この動きがピ
ストンロッド４１５からハウジングに伝達される。この
様にしてピックオフスピンドルの送り方向の移動を行な
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このピック
オフスピンドルの回転速度は主軸の回転速度と１：１の
関係にあり、面取り、ダボ取りなどの加工を行うときに
特に問題はないが、例えばタップ加工などのように、丸
削り時などに使われる主軸回転速度の1/10以下程度に減
速したり、正転、逆転を行う必要のある加工は実現不可
能である。また実際の多軸自動旋盤における加工では、
ドリル、リーマ、突切り、タップ加工などの加工工程に
よって最適切削条件が異なるため、それぞれの工程に対
して最適な切削条件を設定する必要がある。しかしなが
ら、従来のピックオフスピンドルを用いた加工は、主軸
と同一回転速度であるために加工条件を適切に設定する
ことができなかった。

【０００７】このような制約が生じる理由として、基本
的に主軸の回転をピックオフスピンドルの回転の駆動源
としているために、主軸回転中にその回転速度を変化さ
せることができないためと、工作物をピックオフスピン
ドルに締結する際も回転を停止せずに行うので、そのと
きには主軸の回転速度とピックオフスピンドルの回転速
度を一致させる必要があるためである。また多軸自動旋
盤の場合、駆動モータからの回転は全ての主軸に同一回
転速度で伝達しているため、特定の主軸だけを選択的に
減速することはできない。また仮に主軸回転用モータの
回転を減速することにより主軸の回転速度を減速して
も、全ての主軸が減速し結局は加工時間が増大すること
になる。このように従来方法では、ピックオフスピンド
ルの回転速度を主軸の回転速度に一致させざるを得なか
った。

【０００８】そこで本発明は、このような従来の問題に
鑑みなされたもので、ピックオフスピンドルの駆動を主
軸駆動系とは独立に行い、回転速度や送りを自在に制御
することのできるピックオフスピンドル駆動装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため請求項１の発明
に係わるピックオフスピンドルの駆動装置は、主軸駆動
用のモータと別個に設置したピックオフスピンドルの回
転駆動用のモータと、このモータの回転速度、回転方向
などを自在に制御することのできる、例えば入力手段、
読み取り手段、演算手段、モータ駆動信号出力手段など
を有する制御手段を含んでいることを特徴としている。

【００１０】また請求項２の発明に係わるピックオフス
ピンドルの駆動装置は、請求項１の発明のピックオフス
ピンドル回転駆動装置に、独立して設置したピックオフ
スピンドル送り駆動用のモータと、該モータの回転を直
進動に変換する手段と、該モータの回転を制御する前述
と同様な制御手段を付加して構成することを特徴とす
る。

【００１１】さらに請求項３の発明に係わるピックオフ
スピンドルの駆動装置は、請求項２の発明のピックオフ
スピンドル送り駆動用のモータの回転を直進動に変換す
る手段を、ボールネジ機構としたことを特徴としてい
る。

【００１２】

【作用】請求項１の発明によると、ピックオフスピンド
ル回転駆動用のモータを主軸駆動用モータとは独立して
設置することにより、ピックオフスピンドルを主軸の回
転速度に関わりなく任意の速度で回転させることがで
き、回転方向を逆転させることも可能となる。

【００１３】その結果、従来不可能であった背面タップ
加工が可能となり、加工の種類によって異なる加工条件
をそれぞれ最適な加工条件の下で加工を行なうことがで
きる。次に請求項２の発明によると、送り方向の移動が
従来カムとシリンダによって行ってきたところを、ピッ
クオフスピンドル送り駆動用のモータを設置することに
より、直進動変換手段を介して、例えば加工時にはピッ
クオフスピンドルを低速移動、戻り時には高速移動する
など、一系統の駆動機構で自在に制御することができ
る。

【００１４】また請求項３の発明によると、ピックオフ
スピンドル送り駆動用のモータの回転を、ボールネジ機
構を用いて直進動に変換することにより、コンパクトな
構成で高精度な送り動作の制御を行える。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１および図２に
基づいて説明する。多軸自動工作機械において複数の異
なる工程を連続的に行なう場合には、複数の主軸を同心
円上に一定間隔で配置したスピンドルキャリアを用い
て、このスピンドルキャリアを回転させることにより、
各主軸の位置を公転変更して複数の刃具等から成る加工
手段によってそれぞれの主軸で加工を行なう。

【００１６】図１には６軸自動旋盤のスピンドルキャリ
アを示した。ここでスピンドルキャリアとは、ツールス
ライドに取り付けられた工具に対して主軸を順次割り出
し、正確な位置関係を保持するための部品を指してい
る。この６軸自動旋盤の加工手順としては、まず主軸駆
動用モータによりスピンドルキャリアに装備されている
６つの主軸のうち１つ１０１に工作物１０２を取り付け
て主軸を回転させる。次に一つの主軸に対してしか図示
していないが、スピンドルキャリア外周付近に設けら
れ、主軸にクロスする方向に移動するようになっている
クロス刃物台１１１上の刃具１１２や長手方向（主軸と
平行する方向）に移動するツールスライド１０３に取り
付けられた刃物台１０４上の刃具１１３によって旋削す
る。

【００１７】説明の便宜上、各主軸に取り付けられてい
る各工作物をそれぞれ１番の工作物１０２から６番の工
作物とし、ツールスライドでの６工程の加工位置をそれ
ぞれ１番のポジション１０５から６番のポジション１１
０と定義する。いま１番の工作物１０２を、１番のポジ
ション１０５から６番のポジション１１０まで連続加工
を行なうことを考えると、まず１番のポジションで所定
の長さまで送り出されている工作物（工作物は６番のポ
ジションで所定の長さまで送り出される。）に対して、
クロス刃物台１１１や刃物台１０４上の刃具により加工
を終了した後に、各主軸位置を時計と反対方向に６０°
回転することにより、２番のポジション１０６に１番の
工作物１０２を送る。２番のポジションでも同様に所定
の加工を行い、前述の１番の工作物１０２を３番のポジ
ション１０７に送る。この操作を６番のポジション１１
０まで繰り返す。

【００１８】最後の６番のポジション１１０では、突切
り加工の直前でピックオフスピンドルを工作物側に移動
させ、工作物をピックオフスピンドルのコレットチャッ
クで把持する。その後、工作物をクロス刃物台１１１上
の突切りバイトである刃具１１２で突切り加工すること
により工作物を２つに切断する。そしてピックオフスピ
ンドル側に付いている工作物に対して、ピックオフスピ
ンドルの回転により、例えば面取り、ダボ取り等の背面
加工を行なう。最後にピックオフスピンドルに取り付け
られている完成した工作物を外し、再度新しい工作物を
所定の長さまで送り出し、チャックで締結する。以上で
１〜６までのポジションでの工程が全て終了したことに
なるので、スピンドルキャリアを１番のポジションに回
転する。尚、実際の連続加工時にはスピンドルキャリア
の６軸全てに対して工作物が取り付けられ、それぞれが
１〜６のポジションでの加工を行ない、スピンドルキャ
リアが１ステップ回転する度に完成品が１つ得られるよ
うになる。

【００１９】特にこの６番のポジションでは突切り、背
面加工、材料送りの３つの役割があるために、通常他の
ポジションに比べて負荷が多くなる。多軸自動工作機械
では複数ある主軸のうち、最も作業時間の長い主軸に他
の主軸での加工時間を合わせて加工するため、６番のポ
ジションの加工時間で全体の加工時間が決まることが多
々ある。従って、もし背面加工が高速回転に耐えられる
ものなら、突切り後ピックオフスピンドルを増速させ、
背面加工の時間を短縮することにより、全体の加工時間
を短縮することができる。

【００２０】次にこのような多軸自動旋盤において、本
発明によるピックオフスピンドル駆動装置について図２
に基づいて説明する。制御装置２０１によりピックオフ
スピンドル回転駆動用のモータ２０２を回転させ、この
回転を歯車２０３を介してドリブンスピンドル２０４に
伝達する。このドリブンスピンドルにはスプライン軸２
０５との嵌合を介してピックオフスピンドル２０６が軸
方向に摺動自由、軸回りは回転可能に係合されており、
これによりピックオフスピンドルのコレットチャック２
１５に把持されている工作物２０７を回転させることが
できる。

【００２１】一方、送り方向に関しては、同様に制御装
置により送り駆動用のモータ２０８を回転させ、この回
転をボールネジ２０９により回転運動を水平運動に変換
し、ボールネジナット２１０を水平移動させる。このボ
ールネジナットは駆動軸２１１に固定されているため、
ボールネジナットの水平移動がツールスライド２１２に
固定されたスライドガイド２１３上のハウジング２１
４、即ちピックオフスピンドル２０６の送り方向の動作
となる。

【００２２】次に実際のピックオフスピンドルを用いた
加工方法を説明する。いま、スピンドルキャリアの主軸
に取り付けられている工作物のうち１つが、１番から５
番のポジションまでの加工を終了し、最後の６番のポジ
ションでの加工を行なうことを考える。６番のポジショ
ンでの突切り前までの加工が終了したとすると、まず独
立したピックオフスピンドル回転駆動用のモータを制御
装置により主軸回転速度と同一速度で回転させる。また
ピックオフスピンドル送り駆動用のモータを制御装置に
より回転させ、ピックオフスピンドルを工作物側に移動
することにより工作物をピックオフスピンドルのコレッ
トチャックに把持する。次に工作物を突切り、２つに切
断する。その後ピックオフスピンドル側の工作物に対し
て、ピックオフスピンドル回転駆動用のモータの回転速
度を制御装置により任意に増速あるいは減速し、またピ
ックオフスピンドル送り移動用のモータの回転速度も任
意に変化させることにより、送り量、送り速度などを変
え、最適な加工条件で、例えばタップ加工、面取り、ダ
ボ取り等の背面加工を行なう。これにより加工品質が向
上するのみならず、刃具寿命の向上にも寄与することが
できる。この作業の終了後、ピックオフスピンドルに取
り付けられた工作物を外すことにより完成品を得ること
ができる。

【００２３】以上のようにして、ピックオフスピンドル
の回転駆動方法を主軸駆動軸から切り離し、送り動作を
モータで代用することにより、カムとシリンダが不要と
なり、加工種類や加工条件を適宜選択できる自由度の高
い加工が可能となる。そのため従来不可能であった、ピ
ックオフスピンドル正転、逆転によるタップ加工が行え
る。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ピックオフス
ピンドルを加工に適した任意の回転速度で駆動すること
ができる。その結果例えば、多軸自動工作機械における
最終ポジションでの背面加工をピックオフスピンドルの
回転速度を上げて行なうことにより、加工時間を削減し
て全体の加工時間を短縮することができる。また、従来
加工することが不可能であった背面部のタップ加工など
が可能となる。さらに加工工程によって異なる加工条件
を最適に設定することができるので、加工品質、刃具寿
命の向上に寄与することができる。

【００２５】また請求項２の発明によれば、一系統の駆
動機構で任意の送り速度を精度良く得ることができ、ピ
ックオフスピンドルの回転速度の設定とあいまって最適
の条件で加工を行え、加工精度を向上することができ
る。さらに請求項３の発明によれば、直進動変換機構に
ボールネジを使用したため、コンパクトな構成で高精度
な送り制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ６軸自動旋盤のスピンドルキャリア、工作
物、刃具との関係を示す図である。

【図２】 独立した２つのモータによるピックオフスピ
ンドルの駆動方法を説明する図である。

【図３】 ピックオフスピンドルを用いた自動旋盤によ
る背面加工の手順を示した図である。

【図４】 自動旋盤でのピックオフスピンドルの従来の
駆動方法を説明する図である。

【符号の説明】 ２０１ 制御装置 ２０２ ピックオフスピンドル回転駆動用のモータ ２０６ ピックオフスピンドル ２０８ ピックオフスピンドル送り駆動用のモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の主軸を有した多軸自動工作機械に
   備えられ、主軸と切り離された工作物の加工を行うピッ
   クオフスピンドルの駆動装置において、 主軸駆動用のモータと別個に設置したピックオフスピン
   ドルの回転駆動用のモータと、該モータの回転を制御す
   る制御手段と、を含んで構成されることを特徴とする、
   多軸自動工作機械のピックオフスピンドルの駆動装置。
2. 【請求項２】主軸駆動用のモータおよびピックオフスピ
   ンドルの回転駆動用のモータと別個に設置したピックオ
   フスピンドルの送り駆動用のモータと、該モータの回転
   を制御する制御手段と、該モータの回転をピックオフス
   ピンドルの送り方向の直進動に変換する直進動変換手段
   と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１記載
   の多軸自動工作機械のピックオフスピンドルの駆動装
   置。
3. 【請求項３】前記直進動変換手段はボールネジ機構であ
   ることを特徴とする請求項２記載の多軸自動工作機械の
   ピックオフスピンドルの駆動装置。