JPS601122B2 - 同時４軸数値制御旋盤のロ−デイング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２つの刃物台をそれぞれ単独に位置制御するい
わゆる同時４軸数値制御旋盤におけるローディング方法
に関する。

従来数値制御旋盤において附属のローディング装置を用
いることなく刃物台及び心押台に工作物保持手段を取付
けて工作物を把持し搬送位置決めを行なわせるものは知
られている。

例えば刃物台にグリッパを取付けて主軸貫通穴内に挿通
されている工作物を引出すものとしては特公昭５４−２
６９６（Ｕ．Ｓ．Ｐ３６９１８７９）が知られている。
しかしこのものは主軸貫通穴に挿通された工作物を引き
出すのみであって円板状工作物には用いることが出釆ず
、その上コレットチャツク形式のグリッパのため寸法の
異なる工作物に対応することができないと云う欠点を有
している。また刃物台に開閉可能なグリッパを取付けて
円板状工作物の搬送、主軸前面チャックへの供給、を行
なうものとしては実開昭５０−３総８０特関昭５１−３
６路３が知られている。しかしこれらはいずれも刃物台
という限られた部分に開閉機能を有するグリッパを取付
けているため大きなグリッパを取付けることができず従
って把持可能な工作物の寸法範囲をあまり大きくとるこ
とができないばかりでなくグリッパに開閉機能を与えな
ければならず構造及び制御が煩雑になると云う欠点を有
している。更に心押台にグリッパを取付けて主軸貫通穴
内に挿通の工作物を引出すものとして特公昭５２−２５
９９２が知られている。これは心押台に開閉機能を有す
るグリッパが取付けられているため主軸貫通穴内の工作
物ばかりでなく円板状工作物にも対応できるが上記と同
様工作物の寸法範囲に制限を受け、また構造・制御が煩
雑となるばかりでなく心押台を用いない旋盤には対応で
きないと云う欠点を有している。本発明は２つの刃物台
をそれぞれ独立して位置制御する同時４軸数値制御旋盤
の各刃物台上タレツト台の工具取付面の１個所に開閉動
作を行なわない固定のグリッパを取付ける。各タレット
台のこれらグリッパを互いに向き合わせて、同時４軸数
値制御旋盤の特徴を生かして２つの刃物台の位置を同時
制御して工作物を秋持させる。更に２つの刃物台を同期
移動さることにより挟持した状態にて工作物の搬送位置
決めを行なわせる。故に特別の機構を付加することなく
本釆の４軸数値制御旋盤の機能である刃物台の位置決め
制御によって非常に広範囲に寸法の異なる工作物のロー
ディングを行なわせることができて、上記の従来の欠点
が解消されるものである。

次に本発明の実施態様を図面により説明する。

１は上面に水平長手方向（Ｚ軸方向）に４本の摺動面２
−１，２一２，２−３，２一４を有する旋盤のベッド、
３は該ベッドの左側上部に固設された主軸台、４は該主
軸台内でＺ軸方向に鞄承された主軸、５は該主軸の前端
面に縦着され自動的に把持爪の開閉が行なわれる工作物
把持用のチャック、６は該チャックに把持されている工
作物である。

７は前記４本の糟動面のうち２−１，２−２の摺動面上
をＺ軸方向に移動可能に載遣された第１往復台、８は前
記ベッド１の右端面に取付けられ前記第１往復台の裏面
に固着の雌ねじ（図示せず）に螺合し、前記ベッド１に
Ｚ軸方向に軸承されたボールねじ（図示せず）に回転を
与える第１サーボモータ、９は該第１サーボモータに結
合されて第１往復台７のＺ軸方向位置を検出しディジタ
ル数値による出力を出す第１位置検出器である。

１０は前記第１往復台７の上面を水平にＺ軸方向に対し
て直角方向（×軸方向）に移動可能に設けられた第１刃
物台、１１は該第１刃物台１０の主軸台側の側面にＺ軸
に平行な水平軸に関して旋回割出し可能に取付けられた
第１タレット台で外周に切削加工用工具の取付部を複数
個所備えている。

１２は前記第１タレツト台１１の工具取付部のうちの１
個所に取付けられた工作物侠持用の第１グリッパ部であ
る。

そして該第１グリッパ部１２は前記第１夕レット台の工
具取付面の１個所に締着されているベース１３と、該ベ
ース１３に摺動可能で回転を阻止されて支承された短軸
１４と、該短軸１４の先端に固着されたＶ字状爪体１５
とにより構成されている。前記ベース１３は第１夕レッ
ト台１１の工具取付面に取付けられた状態で先端に放射
方向に穿設された貫通穴１６を有している。前記短軸１
４は前記貫通穴１６内に挿通されていて、貫通穴後端に
固着のばね受け１７との間に挿入の皿ばね１８により常
にタレツト台の放射方向外方に付勢されている。そして
第１タレット台１１の旋回割出いこより第１グリッパ部
１２が主軸中心側に位置決めされたときには爪体１５の
中心は主軸軸線を含む水平面内に位置する。１９は前記
第１刃物台１０の底部に固着の雌ねじ（図示せず）に螺
合し、前記第１往復台７に×鼠方向に軸承された第１ボ
ールねじ、２０は前記第１往復台７の端部に取付けられ
前記第１ボールねじ１９を回転させる第２サーボモータ
、２１は該第２サーボモ−外こ結合されて前記第１刃物
台１０の×軸万向位置を検出しディジタル数値による出
力を出す第２位置検出器である。

２２は前記４本の摺動面のうち２−３，２−４の摺動面
上をＺ軸方向に移動可能に戦遣された第２往復台、２３
は前記ベッド１の右端面に取付けられ前記第２往復台２
２の裏面に固着の雌ねじ（図示せず）に螺合し、前記ベ
ッドーにＺ軸方向に鼠承されたボールねじ（図示せず）
に回転を与える第３サーボモータ、２４は該第３サーボ
モータ２３に結合され前記第２往復台２２のＺ軸方向位
置を検出しディジタル数値による出力を出す第３位置検
出器である。

２５は前記第２往復台２２上を水平に×鞠方向に移動可
能に設けられた第２刃物台、２６は該第２刃物台２５の
主軸台側の側面にＺ軸に平行な水平軸に関して旋回割出
し可能に取付けられた第２タレット台で、外周に切削加
工用工具の敬付部を複数個所備えている。

２７は前記第２タレット台の工具取付部のうちの１個所
に取付けられた工作物荻持用の第２グリッパ部である。

そして該第２グリッパ部２７は爪体の形状を異にするの
みであって前記第１グリッパ部１２と同一構成をなして
いて第１グリッパ部１２と第２グリッパ部２７に用いた
皿ばねの力は等しくなっている。即第２グリッパ部２７
の爪体２８はＶ字状の先端がフオーク状に分離していて
爪体１５の先端部を受入れることができるようになって
いる。このため比較的小径の工作物をも侠特でさるもの
である。２９は前記第２刃物台２５の底部に固着の雌ね
じ（図示せず）に蝿合し、前記第２往復台２２にＸ軸方
向に軸承された第２ボールねじ、３０は前記第２往復台
２２の端部に取付けられ「前記第２ボールねじを回転さ
せる第４サーボモータ、３１は該第４サーボモータに結
合されて前記第２刃物台２５のＸ軸方向の位置を検出し
、ディジタル数値により出力を出す第４位置検出器であ
る。

３２は前記第１乃至第４位置検出器からの入力を受けて
前記第１乃至第４サーボモータの駆動指令を与える数値
制御装置であって、前記２つの爪体１５，２８にて工作
物を挟持したときには前記第１往復台７と第２往復台２
２とをＺ軸方向の同じ向きに同期移動させるように制御
し、また前記第１刃物台１０と第２刃物台２５とをＸ鞠
方向の同じ向きに同期移動させるように制御する。

次に作用について説明する。

第１刃物台１０、第２刃物台２５が共に最後退位贋にあ
って互いに離れているものとする。

そして第１タレット台１１と第２タレツト台２６が共に
旋回割出し１こより第１グリッパ部１２と第２グリッパ
部２７は向い合わせ状態に位置決めさせられているもの
とする。またチャックは工作物把持爪を開いた状態とな
しているものとする。工作物は図示しない搬送装置によ
り主軸鞠線を含む水平面内のうち２つの爪体１５，２８
の同期移動可能な受渡し位置、例えば主軸軸線から離れ
た第１図仮想線の位置に送られていて停止させられてい
るものとする。数値制御装置３２の指令により第１往復
台７、第２往復台２２はＺ軸方向に移動させられ２つの
グリツパ部の短軸軸線が工作物侠特＆暦のＸ藤線上に一
致させられる。また第１刃物台１０、第２刃物台２５は
指令により２つの爪体１５，２８により工作物の挟持可
能な位置までＸ軸方向に移動させられ、２つの爪体１５
，２８がその間隔を工作物の直径寸法よりも少し小さく
するように位置決めされる。この２つの刃物台の位置決
めによって工作物は２つの爪体１５，２８で球持される
が、２つの爪体は工作物のために、指令による位置決め
の位置よりも後方に押されて皿ばねをたわませる。それ
故２つの爪体は等しいばね力を有する２つの皿ばねによ
り互いに両側から等しい付勢力にて工作物を確実に挟持
して、工作物の中心を受渡し部の位置に保つ。次いで指
令により第１往復台７と第２往復台２２はＺ軸方向同じ
向きに同期移動させられ、第１刃物台１０と第２刃物台
２５がＸ軸方向同じ向きに同期移動させられて工作物は
チャック５に挿入され把持位置に位置決めされる。

そして指令によりチャック５の工作物把持爪が閉じられ
工作物はチャック５に把持される。その後指令により２
つの刃物台１０，２５はそれぞれ後退させられ、２つの
タレット台は各々旋回割出いこより他の工具取付面に取
付けられている必要な切削工具を加工位置に位置決めさ
れて、工作物の切削が行なわれる。加工完了後指令によ
り再び２つのタレツト台の旋回割出し１こより２つのグ
リッパ部１２，２７が互いに向い合わせに位置決めされ
る。そして２つの爪体１５，２８‘こてチャック５に把
持されている工作物を挟持するように、２つの往復台と
２つの刃物台は各々指令によりＺ軸方向、×軸方向に移
動させられる。２つの爪体１５，２８による工作物挟持
後チャック５の把持爪が開かれる。

２つの往復台と２つの刃物台は指令によりＺ軸方向と×
鞠方向に各々同期移動させられ、工作物は排出位置まで
搬送される。

第３図は数値制御装置３２内の同期移動制御用ブロック
線図のうち第１往復台７と第２往復台２２とを同期移動
させるものである。

２つの往復台のＺ軸方向目標値はテープリーダ３３また
は指令ダイヤル３４から指令情報として指令値しジスタ
３５に記憶される。

関数発生器３６では指令値しジスタ３５から前記目標値
を受けて、２つの往復台の途中径路の瞬時出力を連続し
て順次目標値を示す値となるまで第１減算器３７と第２
減算器３８の２つの減算器へ送り出す。第１減算器３７
は第１往復台用であり、第２減算器３８は第２往復台用
である。第１減算器３７では第１往復台の現在位置を検
出する第１位置検出器９からの出力を受けて前記関数発
生器３６の出力と減算を行なう。この減算結果の差はデ
ィジタル数値として発生するのでアナログ量にて作動す
るサーボモータに送るために、ディジタル数値をアナロ
グ量に変換する第ＩＤ−Ａ変換器３９に前記差の値を送
る。第ＩＤ−Ａ変換器３９では入力をアナログ量に変え
て第１サーボ増中器４０を介して第１サーボモータ８を
駆動し第１往復台７をＺ軸方向に移動させる。また第２
減算器３８では第２往復台２２の現在位置を検出する第
３位置検出器２４からの出力を受けて前記関数発生器３
６の出力と減算を行ない、その差を補正用の演算器４１
に送る。また第１位置検出器９の出力と第３位置検出器
２４の出力は別に設けた比較器４２に送られ差が求めら
れ、この差が前記演算器４１に送られる。演算器４１で
は第２減算器３８の出力を比較器４２の出力によって補
正して第如−Ａ変換器４３に送る。第の−Ａ変換器４３
では入力をアナログ量に変えて第２サーボ増中器４４を
介して第３サーボモータ２３を駆動し第２往復台２２を
Ｚ軸方向に移動させる。このようにして第１往復台７と
第２往復台２２は同期移動させられる。第１往復台７、
第２往復台２２の移動により第１位置検出器９と第３位
置検出器２４の出力は変化する。関数発生器３６では瞬
時出力が連続して出されるので２つの減算器３７，３８
ではこの世力と各駆動部の位置検出器の出力である現在
位置を示す値とが減算され、減算の差が零になるように
各駆動部は連続して駆動され、差が零になったとき駆動
は停止される。第１刃物台１０と第２刃物台２５を同期
移動させるブロック線図も同様に構成することができる
ものである。第４図はグリッパ部の他の実施態様で工作
物反転装置付グリッパ部を示す図である。

５０は前記第１タレット台１１の工具取付面の１個所に
取付けられたグリッパ部の本体、５１は該本体５０と本
体５０の後部に固着されたばね受け体５２との間で第１
タレット台の放射方向に摺動可能に藤承されたフランジ
付の短軸で、先端を前記本体５０から外方に突出させて
いる。

そして該短藤５１の後端面は、ばね受け体５２に装着の
皿ばね５３により常に第１タレット台１１の放射方向外
方に付勢されている。５４は前記短軸５１の突出先端に
固着された工作物侠持用の爪体、５５は前記フランジ部
の後端面に軸心に対して対称な位置２個所に設けられた
位置決め用の凹部である。

５６は該凹部５５に相対する位置でばね受け体５２に穿
設された穴５７内に鉄挿され穴５７内の圧縮ばね５８に
より常に前記フランジ部後端面に接触するように付勢さ
れている位置決めピンである。

そして前記短軸５１が回転したときには１８ぴ回転毎に
前記ピン５６が前記凹部５５にはまり込み回転を阻止す
るように作用する。５９は前記短軸５１に回転可能に鉄
装された前記爪体旋回用の歯車、６川ま該歯車５９の後
端面に穿設した穴６１内に欧装され、前記穴６１内の圧
縮ばね６２により常に後方に付勢されているピンで通常
は前記短軸５１のフランジ部の前端面に接触している。

６３は前記フランジ部の前記歯車５９側の端面に突設さ
れた三角状のラチェット歯で、フランジ面に軸０に対し
て対称な２個所に設けられている。

前記歯車５９が一方向に回転したとき前記ピン６０が前
記ラチェット歯６３と係合してフランジ付の短藤５１を
共に回転させるものである。そして短騒５１が１８０ｏ
回転したとき前記ピン５６がフランジ部の凹部５５には
まり込み回転を阻止する。同時に図示しないスイッチが
作動して１８０ｏ反転したことを確認する。また前記歯
車５９が反対方向に回転したときには前記ピン５６が凹
部５５にはまり込んで短藤５１の回転を阻止しているの
で、ピン６０はフランジ部前端面を濠勤し三角状ラチェ
ツト歯６３に対しても、その背面を上昇するように漆勤
しラチェット歯６３の前端位置に停止する。６４は前記
歯車５９と噛み合うように前記本体５川こＺ軸方向に摺
動可能に取付けられたラック榛、６５は該ラック榛６４
を常にＺ軸方向後方（主軸側と反対方向）へ付勢してい
る圧縮ぱねである。

６６は前記ベッド１上の所定位置にＺ軸方向に固着され
たロッドで、前記第１往復台７がＺ軸方向へ移動してラ
ック榛６４をロッド６６に当接させて更に移動したとき
ラック榛６４は本体５０に対して相対的にＺ軸方向に前
進し歯車５９を回転させるものである。

尚前記第２タレツト台２６の工具取付面の１個所にはフ
ランジ付短軸とその先端に固着の爪体とを回転可能に支
承したグリッパ部が取付けられてし、て、第１タレツト
台１１に取付けたグリッパ部のようなラック棒、歯車に
よる回転駆動部は設けられていない。そしてラック棒６
４、歯車５９により前記爪体５４が回転させられたとき
には工作物を介して第２タレット台２６に取付けた爪体
及び短軸がつれ回りさせられるものである。尚工作物が
重量物の場合には第２タレット台２６にも第１タレット
台１１に取付けたグリッパ部と同一のラック榛、歯車に
よる駆動機構を有するグリッパ部を取付けることもある
。次に作用について説明する。今工作物はチャックに把
持されていて加工が完了しており、２つのタレット台は
旋回割出しより各グリッパ部を互いに向き合わせ、２つ
の短藤の軸線が同一Ｘ軸線上に一致していて工作物を琢
持しているものとする。数値制御装置３２の指令により
チャック５は把持爪を開き、第１往復台７と第２往復台
２２は前記ロッド６６の位置則ち工作物の反転位置まで
Ｚ軸方向同じ向きに同期移動させられる。また第１刃物
台１０と第２刃物台２５も工作物反転のためＸ鞠方向同
じ向きに同期移動させられて工作物は２つの爪体に挟持
された状態で搬送させられる。第１刃物台１０と第２刃
物台２５の同期移動によりラック棒６４の鞠線がベッド
１に固定のロッド６６の軸線に一致するとＸ軸方向の移
動は停止させられる。そこで第１往復台７と第２往復台
２２はＺ軸方向にロッド６６に近ずくように同期移動さ
せられる。このためラック榛６４の先端がロッド６６の
先端に当藤し、その後も引き続いてＺ軸方向の移動が行
なわれて、本体５１に対してラック棒６４が相対的にＺ
軸方向に前進させられ歯車５９が回わされる。歯車５９
の回転によりピン６０がフランジ部のラチェット歯６３
に係合してフランジ付の短軸５１を回わす。短軸５１が
１８０ｏ回わされて工作物が反転すると図示しないスイ
ッチから確認信号が発せられて２つの往復台のＺ軸方向
の同期移動は停止させられる。また同時にフランジ部の
凹部５５に位置決めピン５６がはまり込む。その後２つ
の往復台がＺ軸方向に主軸台側へ同期移動してラック棒
６４とロッド６６の接触を解除させる。更に２つの刃物
台が×鞠方向へ同じ向き‘こ同期移動して、挟持した状
態で工作物をチャック５内に挿入し把持位置へ位置決め
する。前記ラック棒６４とロッド６６の接触解除により
ラック棒６４は圧縮ばね６５によりもとの状態に復帰さ
せられ、このとき歯車５９は逆回転させられる。しかし
短軸５１はそのフランジ部が位置決めピン５６にて回転
を阻止されているため歯車５９に隣入のピン６０はフラ
ンジ部の前端面を漆勤し歯車回転の終了時にピン６０は
第５図に示すようにラチェツト歯６３の背面を上昇して
谷部に落ち込んでラチェット歯６３の前端で停止する。
以上の説明では図示しない搬送装置により送られてきた
工作物に対するローデイング方法について述べたが、本
方法は主軸貫通穴内に挿通されている榛材工作物を加工
領域まで引出して位置決めするような榛材用のローディ
ング方法として使用することも可能である。

以上詳述した如く本発明は２つのタレット台の爪体にて
工作物を挟持するようになしたので任意の工作物直径に
対応させることが可能で、また被持位置も任意に変更す
ることが可能である。

また搬送装置との工作物の受け渡しは爪体のＸＺ平面上
の移動範囲内任意の位置にて行なうことができる。その
他反転用グリッパ部にて工作物を反転させるに際し往復
台のＺ軸方向への移動力を利用したので反転用駆動源が
不要である。更にローディングを行なわない時にはグリ
ツパ部を取りはずしてタレツト台の工具取付面に通常の
切削工具を取付けることも可能である。等多くの特徴を
有するものある。尚上記においては２つの刃物台を同期
移動させたローディング方法について詳述したが、２つ
の刃物台の切削工具例えば外律切削用バイトを対向位置
で同一Ｘ軸線上に位置決めし、上述の同期移動の機能を
用いて２つの往復台をＺ軸方向に同期移動させて同一外
径の切削を行なわせるようになした場合には、従来の２
倍のＺ軸方向の送り速度にて、従来の単一工具による仕
上面と同等の仕上面を得ることができて切削時間が半減
し高能率加工が可能となるものである。

更に切削用の送り速度が速くなるため切粉の分断も容易
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する旋盤の概略平面図、第
２図は第１図の０−ロ断面図、第３図は同期制御用のブ
ロック線図、第４図は回転グリツパ部の断面図、第５図
はフランジ部分の展開図。 ６・・・・・・工作物、７・・・・・・第１往復台、１
０・・・・・・第１刃物台、１２・・・・・・第１グリ
ツパ部、１８・・・・・・爪体、２２…・・・第２往復
台、２５・・・・・・第２刃物台、２７…・・・第２グ
リッパ部、３２…・・・数値制御装置。 ／チー図 才２図 ブラ図 ゲ４図 ゲラ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ独立して位置制御を行なうことのできる２
   つの刃物台の各々に取付けた爪体を互いに向き合わせる
   ようにして２つの刃物台を互いに近づく向きに移動させ
   て工作物を挾持した後、２つの刃物台を主軸軸線を含む
   平面内にて同じ向きに同期移動させることにより前記工
   作物の搬送及び位置決めを行なわせることを特徴とした
   同時４軸数値制御旋盤のローデイング方法。 ２ それぞれ独立して位置制御を行なうことのできる２
   つの刃物台の各々に取付けた爪体を互いに向き合わせる
   ようにして２つの刃物台を互いに近づく向きに移動させ
   て工作物を挾持した後、２つの刃物台を主軸軸線を含む
   平面内にて同じ向きに同期移動させることにより前記工
   作物の搬送及び位置決めを行なわせ、更に前記爪体を主
   軸軸線に直角な軸線を中心として回転させて前記工作物
   の反転をも行なわせることを特徴とした同時４軸数値制
   御旋盤のローデイング方法。