(57)【要約】      （修正有）【課題】主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正を、容易に行うことが可能な数値制御旋盤を提供する。【解決手段】数値制御旋盤に、周回する複数（Ｎ１個とする）の第一の単位噛合部４２を有して主軸に設けられた第一の駆動伝達要素４０と、周回する複数の第二の単位噛合部５２を有してモータの軸に設けられた第二の駆動伝達要素５０と、周回するＭ１×Ｎ１個（Ｍ１は１以上の整数）の第三の単位噛合部６２を有して第一の駆動伝達要素４０及び第二の駆動伝達要素５０と噛合するとともに第二の駆動伝達要素５０の駆動力を第一の駆動伝達要素４０へ伝達する第三の駆動伝達要素６０と、第三の駆動伝達要素６０の回転原点を認識する原点認識手段７２と、第三の駆動伝達要素６０の回転原点が認識されてからのモータの回転角度に基づいて主軸の回転角度を制御する制御手段とを設ける。【選択図】図５
2010052095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持して回転する主軸と、
該主軸を回転駆動するモータと、
周回する複数（Ｎ１個とする）の第一の単位噛合部を有し、前記主軸に設けられた第一の駆動伝達要素と、
周回する複数の第二の単位噛合部を有し、前記モータの軸に設けられた第二の駆動伝達要素と、
周回するＭ１×Ｎ１個（Ｍ１は１以上の整数）の第三の単位噛合部を有し、前記第一の駆動伝達要素及び前記第二の駆動伝達要素と噛合するとともに前記第二の駆動伝達要素の駆動力を前記第一の駆動伝達要素へ伝達する第三の駆動伝達要素と、
該第三の駆動伝達要素の回転原点を認識する原点認識手段と、
前記第三の駆動伝達要素の回転原点が認識されてからの前記モータの回転角度に基づいて前記主軸の回転角度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする数値制御旋盤。
【請求項２】
前記第三の単位噛合部の数は、前記第一の単位噛合部の数と前記第二の単位噛合部の数の公倍数とされていることを特徴とする請求項１に記載の数値制御旋盤。
【請求項３】
前記原点認識手段は、前記第二の単位噛合部の数、前記第三の単位噛合部の数、及び、前記モータの累積回転角度に基づいて前記第三の駆動伝達要素の回転原点を認識することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の数値制御旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを用いて主軸の回転角度を制御する数値制御旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御旋盤には、モータの駆動力を主軸に伝達する駆動伝達機構を有しているものがある。また、この駆動伝達機構には、主軸に設けられた主軸プーリ（歯付きプーリ）と、モータの軸に設けられたモータプーリ（歯付きプーリ）と、主軸プーリ及びモータプーリと噛合したタイミングベルト（歯付きベルト）とを備えているものがある。この様な駆動伝達機構を有する数値制御旋盤では、モータが回転すると、モータの駆動力は、モータプーリ、タイミングベルト、主軸プーリを介して主軸へ伝達される。
【０００３】
主軸に把持されたワークは、主軸とともに適宜回転され、主軸とともに適宜軸方向へ送られ、適宜工具に当てられ加工される。また、主軸を所定の回転角度で停止させ、所定の方向から加工工具を当ててワークに孔を空ける等の加工も行われる。主軸を所望の回転角度で停止させるためには、回転方向における主軸の原点位置を把握しながら主軸を回転駆動する必要がある。例えば、モータに取り付けられたポジションコーダによりモータの回転原点を把握し、その回転原点を基準にして所望の回転角度となる様にモータを制御する。
【０００４】
特許文献１には、制御駆動歯車の一側面に原点部材を設け、制御軸の原点位置を検出するための原点検出センサをギヤケースに設けることが記載されている。また、特許文献１には、主軸の原点を示す主軸原点部材を主軸プーリに設け、この原点部材の近接を検出する主軸原点センサを主軸ハウジング端面に設けることも記載されている。
【特許文献１】実開平１−１６４０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した旋盤は、歯付きプーリや歯付きベルトの歯のピッチに誤差があったり、主軸プーリの中心が主軸の中心軸からごく僅かにずれたり、モータプーリの中心がモータの中心軸からごく僅かにずれたりすることがある。すると、主軸を所定の回転角度で停止させる割り出し指令をモータに出したときに割り出し角度にずれが生じる。このずれは、歯付きプーリの回転位置と歯付きベルトの回転位置との相対的な関係に応じてばらつくため、割り出し角度のずれを少なくする補正を行うのが容易ではない。また、特許文献１の様に歯車を用いた場合も同様に歯車の誤差によりずれが生じる。
【０００６】
以上を鑑み、本発明は、主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正を容易に行うことが可能な数値制御旋盤の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の数値制御旋盤は、ワークを把持して回転する主軸と、該主軸を回転駆動するモータと、周回する複数（Ｎ１個とする）の第一の単位噛合部を有し、前記主軸に設けられた第一の駆動伝達要素と、周回する複数の第二の単位噛合部を有し、前記モータの軸に設けられた第二の駆動伝達要素と、周回するＭ１×Ｎ１個（Ｍ１は１以上の整数）の第三の単位噛合部を有し、前記第一の駆動伝達要素及び前記第二の駆動伝達要素と噛合するとともに前記第二の駆動伝達要素の駆動力を前記第一の駆動伝達要素へ伝達する第三の駆動伝達要素と、該第三の駆動伝達要素の回転原点を認識する原点認識手段と、前記第三の駆動伝達要素の回転原点が認識されてからの前記モータの回転角度に基づいて前記主軸の回転角度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、第三の駆動伝達要素における第三の単位噛合部の数が第一の駆動伝達要素における第一の単位噛合部の数Ｎ１のＭ１倍（Ｍ１は１以上の整数）であるので、第三の駆動伝達要素の回転原点が認識されるときには第一の駆動伝達要素の回転位置が同じとなる。これにより、主軸の回転角度は、第三の駆動伝達要素の回転原点が認識されてからのモータの回転角度に基づいて制御することができる。また、第一の駆動伝達要素と第三の駆動伝達要素との組み合わせにより生じる主軸の回転位置のずれは、第三の駆動伝達要素の回転位置に応じたずれとなる。従って、第三の駆動伝達要素の回転位置に応じて主軸の回転位置のずれを測定すれば、第三の駆動伝達要素の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【０００９】
ところで、上記主軸には、正面主軸台に設けられる正面主軸、背面主軸台に設けられる背面主軸、等が含まれる。
第一、第二、第三の駆動伝達要素には、歯付きプーリ、歯車、チェーン、等が含まれる。第一、第二、第三の単位噛合部には、歯付きプーリの歯、歯車の歯、チェーンのブシュ間の穴、等が含まれる。
上記第三の単位噛合部は、第一の単位噛合部と直接噛み合ってもよいし、第一の単位噛合部と間接的に噛み合ってもよい。また、上記第三の単位噛合部は、第二の単位噛合部と直接噛み合ってもよいし、第二の単位噛合部と間接的に噛み合ってもよい。
上記第三の単位噛合部の数は、第一の単位噛合部の数と第二の単位噛合部の数の公倍数とされてもよい。ここで、第三の単位噛合部の数が第一の単位噛合部の数と一致する場合も前記公倍数に含まれ、第三の単位噛合部の数が第二の単位噛合部の数と一致する場合も前記公倍数に含まれる。
上記原点認識手段は、第二の単位噛合部の数、第三の単位噛合部の数、及び、モータの累積回転角度に基づいて第三の駆動伝達要素の回転原点を認識してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正を容易に行うことが可能な数値制御旋盤を提供することができる。
請求項２に係る発明では、主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正をさらに容易に行うことが可能となる。
請求項３に係る発明では、第三の駆動伝達要素の回転原点を検出するためのセンサを不要にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（１）数値制御旋盤の説明：
図１は本発明の一実施形態に係るＮＣ（Numerical Control；数値制御）旋盤１の外観を示す正面図、図２は旋盤１を図１のＡ１−Ａ１の位置で断面視して示す垂直断面図、図３は各駆動伝達要素４０，５０，５０を分解して示す分解図、図４は旋盤１の電気回路の概略を示すブロック図、図５は旋盤１の動作例を説明するための図、図６は主軸の割り出し角度を少なくする補正例を説明するための図、図７は旋盤１の動作例を示す図、図８は旋盤１が行う主軸割り出し処理の一例を示すフローチャートである。
図１〜４に示す旋盤１は、ＮＣ（数値制御）装置１０、主軸２１及び主軸モータ３０及び原点認識手段７０を有する主軸台２０、図示しない刃物台、等を備えている。本実施形態では、ＮＣ装置１０、ポジションコーダ３２、及び、主軸アンプ３４が本発明にいう制御手段に相当する。
【００１２】
主軸台２０は、主軸台テーブル２に対して主軸２１の回転軸ＡＸ１方向（図１の左右方向）へ移動可能とされている。主軸２１は、供給される長尺な円柱状のワークＷ１を解放可能に把持するコレット（把持具）２２が取り付けられ、主軸モータ３０により回転駆動されて、回転軸ＡＸ１を中心としてワークＷ１を把持して回転する。また、主軸２１は、図示しない主軸送りモータで回転軸ＡＸ１方向へ駆動される。
主軸２１には、周回する複数の第一の歯（第一の単位噛合部）４２を有する主軸プーリ（第一の駆動伝達要素）４０が設けられている。
なお、主軸にポジションコーダを取り付けると、このポジションコーダを用いて主軸の回転角度を検出することができることになる。しかし、旋盤のコストアップに繋がるため、本旋盤１は、主軸２１にポジションコーダを取り付けずに主軸２１の角度割り出しを行う。
【００１３】
主軸モータ３０の軸部材（軸）３１には、周回する複数の第二の歯（第二の単位噛合部）５２を有するモータプーリ（第二の駆動伝達要素）５０が設けられている。主軸プーリ４０とモータプーリ５０の両方には、周回する複数の第三の歯（第三の単位噛合部）６２を有するタイミングベルト（第三の駆動伝達要素）６０が噛合している。主軸モータ３０は、主軸の回転軸ＡＸ１と平行な回転軸ＡＸ２を中心として軸部材３１を回転させ、タイミングベルト６０を介して主軸２１を回転駆動する。
図示しない刃物台は、加工工具や突っ切りバイト等の工具が取り付けられ、少なくとも主軸の回転軸に直交する方向へ移動しながらワークＷ１の加工等を行う。
【００１４】
主軸プーリ４０は、主軸２１に取り付けられた歯付きプーリであり、主軸２１とともに回転軸ＡＸ１を中心として回転可能とされている。モータプーリ５０は、主軸モータの軸部材３１に取り付けられた歯付きプーリであり、該軸部材３１とともに回転軸ＡＸ２を中心として回転可能とされている。タイミングベルト６０は、主軸プーリ４０及びモータプーリ５０に掛け渡した歯付きベルトであり、両プーリ４０，５０の回転平面と同じ平面内で両プーリ４０，５０の周りを周回可能とされている。むろん、タイミングベルト６０の各歯６２は、主軸プーリ４０の各歯４２と噛み合うとともに、モータプーリ５０の各歯５２とも噛み合っている。これにより、タイミングベルト６０は、モータプーリ５０の駆動力を主軸プーリ４０へ伝達する。
また、タイミングベルト６０には、原点部材６４が設けられている。原点部材には、鉄といった金属片等を用いることができる。例えば、原点部材を接着剤でタイミングベルトの外周に接着したり、タイミングベルトの外周に原点部材を縫製したりすることにより、原点部材をタイミングベルトに取り付けることができる。
【００１５】
ここで、主軸プーリ４０の歯４２の数をＮ１個（Ｎ１は２以上の整数）、モータプーリ５０の歯５２の数をＮ２個（Ｎ２は２以上の整数）、タイミングベルト６０の歯６２の数をＮ３個（Ｎ３は２以上の整数）とすると、タイミングベルトの歯の数Ｎ３は、Ｍ１×Ｎ１（Ｍ１は１以上の整数）とされている。本実施形態では、さらに、タイミングベルトの歯の数Ｎ３がＭ２×Ｎ２（Ｍ２は１以上の整数）とされている。すなわち、Ｎ３は、Ｎ１とＮ２の公倍数となる。
【００１６】
主軸台２０には、タイミングベルトの原点部材６４が近接したか否かを非接触で検出する近接スイッチ７２が取り付けられている。近接スイッチには、誘導形近接スイッチ、静電容量形近接スイッチ、等を用いることができる。むろん、原点部材の近接を検出するスイッチは、原点部材に応じて様々なスイッチを用いることができ、超音波形近接スイッチ、光電形近接スイッチ、原点部材の接触を検出するスイッチ、等も用いることができる。
【００１７】
図４に示すように、ＮＣ装置１０は、内部のバス１０ｇに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａ、半導体メモリ１０ｂ，１０ｃ、タイマ回路１０ｄ、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）回路１０ｅ、Ｉ／Ｏ（入出力）回路１０ｆ、記録媒体１０ｈ、等が接続されたコンピュータとされている。記録媒体１０ｈは、ハードディスク（磁気記録媒体）、不揮発性半導体メモリ、光ディスク、等が用いられ、ワークを加工するために用いられる加工プログラムＰＧ１をコンピュータ読み取り可能に記録している。記録媒体１０ｈは、Ｉ／Ｆ回路を介してＮＣ装置１０の外部に設けられてもよく、ＮＣ装置１０に設けられたドライブに対して着脱されるコンピュータ読み取り可能な媒体でもよい。本実施形態の記録媒体１０ｈは、主軸プーリの歯の数Ｎ１、モータプーリの歯の数Ｎ２、タイミングベルトの歯の数Ｎ３、主軸プーリの歯数に対するタイミングベルトの歯数の比Ｍ１、モータプーリの歯数の対するタイミングベルトの歯数の比Ｍ２、主軸モータ３０の軸部材３１の総回転量（累積回転角度）ＳＵＭ、等を記憶している。ＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｂは、記録媒体１０ｈから読み出された加工プログラムＰＧ２、歯数Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３、歯数比Ｍ１，Ｍ２、総回転量ＳＵＭ、等を一時的に格納したり、各種データＤを一時的に格納したりする。ＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｃには、加工プログラムの各指令を解釈して実行するアプリケーションプログラムＡＰＬが書き込まれている。ＣＰＵ１０ａは、ＲＡＭ１０ｂをワークエリアとして利用しながら、アプリケーションプログラムＡＰＬや加工プログラムＰＧ２に従って各種サーボアンプや各種アクチュエータ等を数値制御する。
【００１８】
Ｉ／Ｆ回路１０ｅに接続された操作パネル１２は、操作部１２ａや表示部１２ｂを備え、ＮＣ装置１０のユーザインターフェイスとして機能する。操作部１２ａは、例えば、利用者から操作入力を受け付けるためのボタンやタッチパネルから構成される。表示部１２ｂは、例えば、利用者から操作入力を受け付けた各種設定の内容や旋盤１に関する各種情報を表示するディスプレイで構成される。
【００１９】
ＮＣ装置のＩ／Ｏ回路１０ｆには、主軸アンプ３４、Ｉ／Ｏユニット７４、等が接続されている。
主軸アンプ３４には、主軸モータ３０及びポジションコーダ３２が接続され、ＮＣ装置１０と主軸モータ３０との間の情報伝達を仲介する。ポジションコーダ３２は、主軸モータ３０に取り付けられた回転位置検出装置であり、該主軸モータ３０の軸部材３１の回転原点及び回転位置を検出する。主軸アンプ３４は、ポジションコーダ３２から入力される信号に基づいて、ＮＣ装置１０から入力される指令量となるように主軸モータ３０を駆動して主軸２１を回転させる。また、ＮＣ装置１０は、主軸アンプ３４を介してポジションコーダ３２から入力される信号に基づいて主軸モータ３０の軸部材３１の総回転量（累積回転角度）ＳＵＭを演算し、この総回転量ＳＵＭを記録媒体１０ｈに記憶する。総回転量ＳＵＭは、旋盤１に通電されてから主軸モータ３０の軸部材３１が回転角度単位でどれだけ回転したかを表す数量である。
【００２０】
Ｉ／Ｏユニット７４は、近接スイッチ７２が接続され、該近接スイッチ７２からの検出信号に基づいて、原点部材６４が近接したか否かを表す近接有無信号をＮＣ装置１０へ伝達する。Ｉ／Ｏユニット７４と近接スイッチ７２は、タイミングベルト６０の回転原点を認識する原点認識手段７０を構成する。
【００２１】
ＮＣ装置１０は、ポジションコーダ３２及び主軸アンプ３４とともに、タイミングベルト６０の回転原点が認識されてからの主軸モータ３０の回転角度に基づいて、主軸２１の回転角度を制御する。ここで、タイミングベルト６０の回転原点は、近接スイッチ７２に原点部材６４が近接したときのタイミングベルト６０の回転状態をいうものとする。
【００２２】
図５に示すように、主軸モータ３０がモータプーリ５０を基準位置Ｐ２から駆動歯数Ｎｄだけ回転駆動すると、タイミングベルト６０及び主軸プーリ４０も駆動歯数Ｎｄだけ回転する。図５では、主軸プーリ４０において基準位置Ｐ１に存在した特定の歯４３が駆動歯数Ｎｄだけ右回りに移動し、タイミングベルト６０において近接スイッチ７２に近接した特定の歯６３が駆動歯数Ｎｄだけ右回りに移動し、モータプーリ５０において基準位置Ｐ２に存在した特定の歯５３が駆動歯数Ｎｄだけ右回りに移動したことが示されている。ここで、基準位置Ｐ２からモータプーリ５０が回転した角度をθ２°とすると、駆動歯数Ｎｄは、（θ２／３６０）×Ｎ２となる。基準位置Ｐ１から主軸プーリ４０及び主軸２１が回転した角度をθ１°とすると、θ１はモータプーリの回転角度θ２に歯数比Ｎ２／Ｎ１を乗じた角度となる。従って、主軸プーリ４０及び主軸２１の基準位置Ｐ１が認識され、認識された時点から主軸プーリ４０及び主軸２１が所望の角度θ１となるようにモータプーリ５０が基準位置Ｐ２からθ２°回転駆動されれば、主軸２１の角度が所望の角度θ１に制御される。
【００２３】
ところで、主軸プーリやモータプーリやタイミングベルトの歯のピッチに誤差があったり、主軸の中心軸から主軸プーリの中心がごく僅かにずれたり、モータの中心軸からモータプーリの中心がごく僅かにずれたりすることがある。すると、回転軸を中心として主軸を所定の回転角度で割り出す際に割り出し角度にずれが生じる。本実施形態では、タイミングベルトの歯数Ｎ３を主軸プーリの歯数Ｎ１の倍数、かつ、モータプーリの歯数Ｎ２の倍数とすることにより、割り出し角度のずれを最も歯数の多いタイミングベルト６０の回転位置に応じたずれとしている。これにより、割り出し角度のずれを少なくする補正が容易となる。
【００２４】
回転軸ＡＸ１を中心として主軸２１を指令角度θ１°まで回転させる割り出し指令を出したとき、補正をしなければ、図６（ａ）に示すように、指令角度θ１に対して停止角度θｂに誤差が生じる。なお、図６（ａ）は、主軸プーリの歯数Ｎ１に対するタイミングベルトの歯数Ｎ３の比Ｍ１を２とし、モータプーリの歯数Ｎ２に対するタイミングベルトの歯数Ｎ３の比Ｍ２を２としたときにおいて、主軸２１の指令角度θ１°に対する主軸２１の停止角度θｂの誤差を例示している。Ｍ１＝Ｍ２＝２であるため、停止角度θｂの誤差は、２×３６０＝７２０°周期で同じような変動を繰り返す。
そこで、図６（ｂ）に示すようにタイミングベルト１回転分である０°以上７２０°未満の範囲を網羅する停止角度の補正角度Δθ１を設定した主軸２１の指令角度θ１の補正角度情報テーブルＴ１を用意すれば、図６（ｃ）に示すように主軸２１の割り出し角度θａの誤差を少なくすることができる。ここで、補正角度情報テーブルＴ１は、各指令角度θ１にそれぞれ停止角度の補正角度Δθ１を対応付けたデータ群とされている。補正角度Δθ１は、停止角度θｂの誤差を少なくするため指令角度θ１に加えられる回転角度であり、理想は停止角度θｂの誤差を無くすため指令角度θ１に加えられる回転角度である。補正角度情報テーブルＴ１を記録媒体１０ｈ等に記録し、適宜ＲＡＭ１０ｂへ読み出せば、補正角度情報テーブルＴ１を参照して主軸２１の停止角度θｂを補正角度Δθ１で補正することができる。
【００２５】
（２）数値制御旋盤の動作、作用、及び、効果：
本実施形態のＮＣ旋盤１は、主軸モータ３０の回転駆動力がモータプーリ５０、タイミングベルト６０、主軸プーリ４０を介して主軸２１へ伝達される。ここで、歯数比をＭ１＝Ｍ２＝２とし、図７（ａ）に示す状態が主軸プーリ４０及びモータプーリ５０及びタイミングベルト６０の回転原点であるものとする。このとき、タイミングベルトの原点部材６４が近接スイッチ７２に近接している。また、主軸プーリ４０の最も上の歯４２を特定の歯４３とし、モータプーリ５０の最も上の歯５２を特定の歯５３とし、タイミングベルト６０で最も近接スイッチ７２に近接した歯６２を特定の歯６３とする。
【００２６】
モータプーリ５０が例えば右回りに回転駆動されると、タイミングベルト６０及び主軸プーリ４０も同じ向きの右回りに回転する。Ｍ１＝Ｍ２＝２であるため、モータプーリ５０が半周すると、図７（ｂ）に示すように、タイミングベルト６０が１／４周し、主軸プーリ４０及び主軸２１が半周する。モータプーリ５０が１周すると、図７（ｃ）に示すように、タイミングベルト６０が半周し、主軸プーリ４０及び主軸２１が１周する。モータプーリ５０が１．５周すると、図７（ｄ）に示すように、タイミングベルト６０が３／４周し、主軸プーリ４０及び主軸２１が１．５周する。そして、モータプーリ５０が２周すると、図７（ａ）に示す状態となる。
このように、主軸プーリ４０及び主軸２１が２周すると元の状態に戻るので、図６（ａ）で示したように、主軸の停止角度の誤差が７２０°周期で同じような変動を繰り返すこととなる。そこで、図６（ｂ）に示すように指令角度θ１と補正角度Δθ１とを対応付けた補正角度情報テーブルＴ１があると、主軸２１の割り出し角度θａの精度が向上する。
【００２７】
ＮＣ装置１０は、回転軸ＡＸ１を中心として主軸２１を指令角度θ１まで回転させる際、図８に示す主軸割り出し指令処理を行う。この処理は、加工プログラムの主軸割り出し指令に従ったアプリケーションプログラムにより実行される。
主軸割り出し処理を開始すると、ＮＣ装置１０は、主軸２１の回転原点を割り出すため、ステップＳ１０２（以下、「ステップ」の記載を省略）で主軸モータ３０の駆動開始指令を主軸アンプ３４に出力し、主軸モータ３０の回転駆動を開始させる。これにより、モータプーリ５０、タイミングベルト６０、主軸プーリ４０、及び、主軸２１が同期して回転を開始する。
【００２８】
Ｓ１０４では、近接スイッチ７２が原点部材６４の近接を検出したか否かを判断する。この判断処理は、Ｉ／Ｏユニット７４から原点部材６４が近接したか否かを表す近接有無信号を読み込み、この近接有無信号が原点部材６４の近接を表す状態であるか否かを判断することにより行うことができる。近接スイッチ７２が原点部材６４の近接否を検出している場合、Ｓ１０４の処理を繰り返す。近接スイッチ７２が原点部材６４の近接を検出した場合、主軸プーリ４０及びモータプーリ５０及びタイミングベルト６０が図７（ａ）に示す回転原点となっている。
【００２９】
Ｓ１０６では、指令された回転角度θ１で主軸２１を割り出すように主軸モータ３０の駆動を停止させる指令を主軸アンプ３４に出力し、主軸割り出し指令処理を終了する。図５を参照して説明すると、主軸２１を指令角度θ１で停止させるためには、モータプーリ５０及び軸部材３１の回転角度θ２を指令角度θ１に歯数比Ｎ１／Ｎ２を乗じた角度とすればよい。また、主軸の割り出し角度θａの誤差を少なくさせるためには、図６に示すように、指令角度θ１を補正角度Δθ１で補正すればよい。
以上より、モータプーリ５０及び主軸モータ３０の回転角度θ２は、
θ２＝（Ｎ１／Ｎ２）×（θ１＋Δθ１）    …（１）
となる。むろん、回転角度θ２はタイミングベルト６０の回転原点が認識されてからの主軸モータ３０の軸部材３１の回転角度である。
【００３０】
従って、Ｓ１０６では、補正角度情報テーブルＴ１から指令角度θ１に対応する補正角度Δθ１を読み出し、これらθ１，Δθ１と歯数Ｎ１，Ｎ２とを用いて式（１）により回転角度θ２を算出し、この回転角度θ２で主軸モータ３０の駆動を停止させる指令を主軸アンプ３４に出力すればよい。すると、主軸アンプ３４は、ポジションコーダ３２から入力される信号に基づいて指令角度θ２となったときに主軸モータ３０の回転駆動を停止させる。これにより、主軸２１の回転角度θ１は、タイミングベルト６０の回転原点が認識されてからの主軸モータ３０の回転角度θ２に基づいて制御される。また、主軸の停止角度θｂがほぼΔθ１°補正されることとなり、実際の主軸の割り出し角度θａが指令角度θ１に近くなる。従って、主軸の割り出し角度の誤差が少なくなる。
【００３１】
以上説明したように、タイミングベルトの歯数Ｎ３が主軸プーリの歯数Ｎ１とモータプーリの歯数Ｎ２の公倍数とされているので、タイミングベルトの回転原点、すなわち、原点部材６４の近接が認識されるときには主軸プーリ４０及びモータプーリ５０の回転位置が同じとなる。これにより、主軸２１の回転角度をタイミングベルト６０の回転原点が認識されてからの主軸モータ３０の回転角度に基づいて制御することができ、主軸２１に高価なポジションコーダを取り付ける必要が無い。また、主軸２１の回転位置のずれは、タイミングベルト６０の回転位置に応じたずれとなる。従って、タイミングベルト６０の回転位置に応じて主軸２１の回転位置のずれを測定すれば、タイミングベルト６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【００３２】
なお、タイミングベルトの歯数Ｎ３がモータプーリの歯数Ｎ２の倍数でなくても、主軸の割り出し角度のずれを少なくする補正が容易となる効果が得られる。
すなわち、タイミングベルトの歯数Ｎ３が主軸プーリの歯数Ｎ１のＭ１倍（Ｍ１は１以上の整数）であるので、タイミングベルト６０の回転原点、すなわち、原点部材６４の近接が認識されるときには主軸プーリ４０の回転位置が同じとなる。これにより、主軸プーリ４０とタイミングベルト６０との組み合わせにより生じる主軸２１の回転位置のずれは、タイミングベルト６０の回転位置に応じたずれとなる。従って、タイミングベルト６０の回転位置に応じて主軸２１の回転位置のずれを測定すれば、タイミングベルト６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【００３３】
（３）変形例：
第三の駆動伝達要素は、タイミングベルト以外にも、ローラチェーンといったチェーン等でもよい。第三の駆動伝達要素がローラチェーンである場合、第三の単位噛合部は、チェーンのローラ間の穴となる。また、第一及び第二の駆動伝達要素には、スプロケット等の歯車を用いることができる。
【００３４】
さらに、図９（ａ）に示すように、第三の駆動伝達要素を歯車１６０とすれば、主軸に設けられる主軸歯車１４０の歯数Ｎ１に対する歯車１６０の歯数Ｎ３の比Ｍ１を１にすることもできる。図示の歯車１６０は、周回するＮ３個の第三の歯１６２を有し、原点部材１６４が設けられ、モータの軸に設けられるモータ歯車１５０及び前記主軸歯車１４０と噛合するとともに、モータ歯車１５０の駆動力を主軸歯車１４０へ伝達する。ここで、歯車１６０の歯数Ｎ３は、主軸歯車１４０の歯１４２の数Ｎ１と一致し、モータ歯車１５０の歯１５２の数Ｎ２の２倍となっている。すなわち、Ｎ３がＮ１とＮ２の公倍数といえるので、歯車１６０の回転原点が認識されるときには主軸歯車１４０及びモータ歯車１５０の回転位置が同じとなる。むろん、Ｎ３がＮ２の倍数でなくても、歯車１６０の回転原点が認識されるときには主軸歯車１４０の回転位置が同じとなる。従って、歯車１６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【００３５】
さらに、図９（ｂ）に示すように、主軸歯車１４０とモータ歯車１５０との間に噛合する複数の歯車２６０，３６０を介在させてもよい。これらの歯車２６０，３６０は、第三の駆動伝達要素となり得る。図示の歯車２６０，３６０は、いずれも周回するＮ３個の歯２６２，３６２を有している。また、歯車２６０，３６０の一方には、原点部材２６４又は原点部材３６４が設けられる。ここで、主軸歯車１４０側の歯車２６０で周回するＮ３個の歯２６２を第三の単位噛合部とすれば、歯２６２は、主軸歯車１４０の歯１４２と直接噛合し、歯車３６０を介してモータ歯車１５０の歯１５２と間接的に噛合していることになる。Ｎ３がＮ１とＮ２の公倍数である場合、原点部材２６４の検出により歯車２６０の回転原点が認識されるときには主軸歯車１４０及びモータ歯車１５０の回転位置が同じとなる。従って、歯車３６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【００３６】
一方、モータ歯車１５０側の歯車３６０で周回するＮ３個の歯３６２を第三の単位噛合部とすれば、歯３６２は、歯車２６０を介して主軸歯車１４０の歯１４２と間接的に噛合し、モータ歯車１５０の歯１５２と直接噛合していることになる。Ｎ３がＮ１とＮ２の公倍数である場合、原点部材３６４の検出により歯車３６０の回転原点が認識されるときには主軸歯車１４０及びモータ歯車１５０の回転位置が同じとなる。従って、歯車３６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
すなわち、本発明の第三の駆動伝達要素には、単一の駆動伝達要素のみならず、複数の駆動伝達要素の組み合わせが含まれる。そして、周回するＭ１×Ｎ１個（Ｍ１は１以上の整数）の第三の単位噛合部は、組み合わせを構成する複数の駆動伝達要素のいずれかで周回するＭ１×Ｎ１個の単位噛合部であればよい。
【００３７】
さらに、原点部材及び近接スイッチを用いずに第三の駆動伝達要素の回転原点を認識することも可能である。
図１０は、変形例においてＮＣ装置１０が行う主軸割り出し処理をフローチャートにより示している。本処理も、加工プログラムの主軸割り出し指令に従ったアプリケーションプログラムにより実行される。なお、主軸プーリ４０の歯数Ｎ１に対するタイミングベルト６０の歯数Ｎ３の比をＭ１（Ｍ１は２以上の整数）、モータプーリ５０の歯数Ｎ２に対するタイミングベルト６０の歯数Ｎ３の比をＭ２（Ｍ２は２以上の整数）とする。また、図７（ａ）に示す状態が主軸モータ３０の０回転目の回転原点であり、かつ、主軸プーリ４０及びモータプーリ５０及びタイミングベルト６０の回転原点であるものとする。ただし、原点部材及び近接スイッチは、不要である。
主軸割り出し処理を開始すると、ＮＣ装置１０は、主軸２１の回転原点を割り出すため、ステップＳ２０２で主軸モータ３０の駆動開始指令を主軸アンプ３４に出力し、主軸モータ３０の回転駆動を開始させる。これにより、モータプーリ５０、タイミングベルト６０、主軸プーリ４０、及び、主軸２１が同期して回転を開始する。
【００３８】
Ｓ２０４では、主軸モータ３０がＭ２×ｎ回転目の回転原点となったか否かを判断する。ここで、ｎは１以上の整数である。ＮＣ装置１０は、主軸モータ３０の軸部材３１の総回転量ＳＵＭがＭ２×ｎでなければＳ２０４の処理を繰り返す。Ｎ３がＮ１とＮ２の公倍数であり、Ｍ２＝Ｎ３／Ｎ２であるため、総回転量ＳＵＭがＭ２×ｎになると、主軸プーリ４０及びモータプーリ５０及びタイミングベルト６０が図７（ａ）に示す回転原点となる。すなわち、Ｓ２０２〜Ｓ２０４の処理を行うＮＣ装置１０は、モータプーリの歯数Ｎ２、タイミングベルトの歯数Ｎ３、及び、主軸モータ３０の累積回転角度に基づいてタイミングベルト６０の回転原点を認識する原点認識手段を構成する。
【００３９】
Ｓ２０６では、指令された回転角度θ１で主軸２１を割り出すように主軸モータ３０の駆動を停止させる指令を主軸アンプ３４に出力し、主軸割り出し指令処理を終了する。具体的には、図６に示す補正角度情報テーブルＴ１から指令角度θ１に対応する補正角度Δθ１を読み出し、これらθ１，Δθ１と歯数Ｎ１，Ｎ２とを用いて式（１）により回転角度θ２を算出し、この回転角度θ２で主軸モータ３０の駆動を停止させる。すなわち、Ｓ２０６の処理を行うＮＣ装置１０、ポジションコーダ３２、及び、主軸アンプ３４は、制御手段を構成する。
以上より、本変形例では、第三の駆動伝達要素の回転原点を検出するためのセンサを不要にすることができ、タイミングベルト６０の回転位置に応じたずれを補償することにより、容易に主軸２１の割り出し角度のずれを少なくする補正を行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】数値制御旋盤の外観を例示する正面図。
【図２】図１に示す旋盤を同図のＡ１−Ａ１の位置で断面視して示す垂直断面図。
【図３】各駆動伝達要素を分解して例示する分解図。
【図４】数値制御旋盤の電気回路の概略を例示するブロック図。
【図５】旋盤の動作例を説明するための図。
【図６】主軸の割り出し角度を少なくする補正例を説明するための図。
【図７】旋盤の動作例を示す図。
【図８】ＮＣ装置が行う主軸割り出し処理の一例を示すフローチャート。
【図９】変形例において駆動伝達要素を示す図。
【図１０】変形例においてＮＣ装置が行う主軸割り出し処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１…数値制御旋盤、
１０…数値制御装置（制御手段の一部、原点認識手段の一部）、
２０…主軸台、２１…主軸、２２…コレット、
３０…主軸モータ、３１…軸部材（軸）、３２…ポジションコーダ、３４…主軸アンプ、
４０…主軸プーリ（第一の駆動伝達要素）、４２…第一の歯（第一の単位噛合部）、
５０…モータプーリ（第二の駆動伝達要素）、５２…第二の歯（第二の単位噛合部）、
６０…タイミングベルト（第三の駆動伝達要素）、
６２，１６２…第三の歯（第三の単位噛合部）、６４，１６４…原点部材、
７０…原点認識手段、７２…近接スイッチ、
１４０…主軸歯車（第一の駆動伝達要素）、
１５０…モータ歯車（第二の駆動伝達要素）、１６０…歯車（第三の駆動伝達要素）、
ＡＸ１，ＡＸ２…回転軸、Ｗ１…ワーク、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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