(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記スピンドルキャリアの回転中心から前記各主軸の中心までの距離の差異に起因して生じる前記各ワークの加工寸法差から前記主軸毎に前記各クロススライドの送り量補正値を記憶し、前記送り量補正値に基づいて前記各クロススライドの移動量を制御する多軸自動旋盤。
【請求項２】
所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、カムフォロアと当接するカム面の範囲に応じて、前記サーボモータによる回転速度を切り換える多軸自動旋盤。
【請求項３】
所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、前記ワークを加工する過程において、カムフォロアと当接するカム面の範囲において、前記サーボモータによる回転を所定の時間停止する多軸自動旋盤。
【請求項４】
所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、前記ワークの加工を完了する前記クロススライドが前記主軸に最も接近した位置において、前記サーボモータによる回転を所定の時間停止する多軸自動旋盤。
【請求項５】
所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記カム軸は、前記ワークの加工ごとに待機位置を変更する多軸自動旋盤。
【請求項６】
前記偏芯カムは、前記サーボモータにより駆動されるハーモニック式減速機を介して回転する請求項１〜５のいずれか１項に記載の多軸自動旋盤。
【請求項７】
複数の前記クロススライドは、前記偏芯カムをギア駆動によって回転駆動可能であり、
前記クロススライドは、前記ギア駆動と前記サーボモータによる駆動とを切り替えて使用可能である請求項１〜６のいずれか１項に記載の多軸自動旋盤。
【請求項８】
前記ワークに応じて前記工具の切り込み量が変更されるように、前記サーボモータを設定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の多軸自動旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸自動旋盤に関し、より詳細には、主軸の公転中心から、ワークを保持する複数の主軸までのそれぞれの距離の差異に起因するワークの加工寸法誤差を、精度よく補正することができる多軸自動旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０から図１２に示すように、従来の多軸自動旋盤１００は、インデックス駆動機構１０１で駆動されて回転中心Ｏを中心として所定の角度（図に示す実施形態では６０°）で間欠回転（公転）、即ちインデックス回転するスピンドルキャリア１０２と、スピンドルキャリア１０２に支持され、不図示のワークを把持して回転（自転）する複数（図に示す実施形態では６個）の主軸１０３とを備える。各主軸１０３の回転軸１０４は、スピンドルキャリア１０２の中心を通って配設された回転軸１０５に連結されている。回転軸１０５は、ベルト１０６、及びギア１０７を介して駆動モータ１０８により駆動される。【０００３】
スピンドルキャリア１０２の外周側には、それぞれの主軸１０３に対応して複数（図に示す実施形態では６個）のクロススライド１１０が配置されており、このクロススライド１１０を刃物１１１と共に、主軸１０３に把持されて回転するワークに向けて前後進させてワークを旋削加工する。このようなワーク加工を、スピンドルキャリア１０２をインデックス回転させながら各ステーションで順次行って製品とする。【０００４】
従来のクロススライド１１０の送り機構としては、ギア・カム駆動機構が用いられており、スピンドルキャリア１０２の外周側にスピンドルキャリア１０２と同芯にリングギア１１２を配置し、減速装置１１３を介してモータ１１４で回転駆動される駆動ギア１１５と噛合させて回転させる。リングギア１１２は、各クロススライド１１０のカム軸１１６の一端に固定されたクロススライドドライブギア１１７と噛合する。カム軸１１６の他端に固定された扇形カム（クロススライドカム）１１８のカム面１１８ａには、クロススライド１１０に固定されたカムフォロア１１９が摺接し、扇形カム１１８の回転によって各クロススライド１１０、即ち、刃物１１１を、回転するワークに向けて前後進させて加工を行う。また、ワークの型番が変更された場合には、扇形カム１１８を交換することで、切り込み量を調整している。【０００５】
従来の多軸自動旋盤１００では、スピンドルキャリア１０２の回転中心Ｏ（公転中心）からワークを把持する複数の主軸１０３の中心Ｏ１（自転中心）までの距離Ｒは、製作誤差などにより完全に同一ではない。一方、各クロススライド１１０に共通のリングギア１１２で駆動される各クロススライド１１０の送り量は、全てのクロススライド１１０で同じ送り量となるため、公転中心Ｏから個々の主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒの誤差が、ワークの加工寸法に影響を及ぼし、各主軸１０３で発生する径差を個別に補正できないという問題があった。また寸法補正を行なうには、主軸１０３ごとにツール固定ねじ１２０を緩め、位置調整ねじ１２１を回して刃物１１１の位置を調整するため、調整後の位置精度が悪く、作業者の経験と勘を必要としていた。【０００６】
また、同一ベッド上に複数個のスピンドルを有する主軸群と、各スピンドルに対向する位置に同数個の刃物を有する刃物群とからなる多軸自動盤において、刃物群のうちの任意の刃物を刃物群から独立させてＮＣ装置により制御するようにしたＮＣ付多軸自動盤が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、特許文献２に記載の多軸旋盤では、ＮＣ装置で制御されるサーボモータによって、ねじ軸、ナットを介してＸ軸スライドを駆動することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開昭６３−５７１０１号公報
【特許文献２】日本国特開平８−１９２３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されているＮＣ付多軸自動盤は、ＮＣモータを用いてボールネジを回転させることで、ＮＣ用スライドを前後退させるものと考えられる。従って、切り込み量の調整はＮＣ装置に数値を設定するだけでよく、熟練者でなくとも容易に取り扱いが可能であるが、カム式多軸自動旋盤と比較して、必要スペースが大きくコスト増大が予想される。また、刃物台から該当刃物の取り付け部を除去しているので、ＮＣ化が必要なポジションの変更が困難であり、改善の余地があった。特許文献２に記載の多軸旋盤もボールネジを用いており、必要スペースが大きくなるという課題が存在する。【０００９】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピンドルキャリアの回転中心から各主軸の回転中心までのそれぞれの距離の差異に起因して生じるワークの加工寸法誤差を、容易に、且つ、精度よく補正することができる多軸自動旋盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
ワークを加工する工具を有し、各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する各主軸によりワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
クロススライドは、サーボモータによって偏芯カムを任意角度範囲で回転駆動することにより、各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
スピンドルキャリアの回転中心から各主軸の中心までの距離の差異に起因して生じる各ワークの加工寸法差から主軸毎に各クロススライドの送り量補正値を記憶し、送り量補正値に基づいて各クロススライドの移動量を制御する多軸自動旋盤。
（２）  所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、カムフォロアと当接するカム面の範囲に応じて、前記サーボモータによる回転速度を切り換える多軸自動旋盤。
（３）  所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、前記ワークを加工する過程において、カムフォロアと当接するカム面の範囲において、前記サーボモータによる回転を所定の時間停止する多軸自動旋盤。
（４）  所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記偏芯カムは、前記ワークの加工を完了する前記クロススライドが前記主軸に最も接近した位置において、前記サーボモータによる回転を所定の時間停止する多軸自動旋盤。
（５）  所定の角度でインデックス回転するスピンドルキャリアと、
前記スピンドルキャリアの回転中心を中心とする円周上に等間隔で配置され、それぞれワークを保持して回転する複数の主軸と、
前記ワークを加工する工具を有し、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動可能な複数のクロススライドと、
を備え、前記スピンドルキャリアを公転させると共に、自転する前記各主軸により前記ワークを回転させながら加工する多軸自動旋盤であって、
各前記クロススライドは、中心からオフセットした位置にカム軸が取り付けられる偏芯カムと、該カム軸を駆動するサーボモータと、をそれぞれ有し、
前記クロススライドは、前記サーボモータによって前記偏芯カムを任意角度範囲で回転往復駆動することにより、前記各主軸に対して接近または離間する方向に移動し、
前記カム軸は、前記ワークの加工ごとに待機位置を変更する多軸自動旋盤。
（６）  偏芯カムは、サーボモータにより駆動されるハーモニック式減速機を介して回転する（１）〜（５）のいずれかに記載の多軸自動旋盤。
（７）  複数のクロススライドは、前記偏芯カムをギア駆動によって回転駆動可能であり、
クロススライドは、ギア駆動とサーボモータによる駆動とを切り替えて使用可能である（１）〜（６）のいずれかに記載の多軸自動旋盤。
（８）  前記ワークに応じて前記工具の切り込み量が変更されるように、前記サーボモータを設定する（１）〜（７）のいずれかに記載の多軸自動旋盤。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の多軸自動旋盤によれば、クロススライドは、サーボモータによって偏芯カムを任意角度範囲で回転駆動することにより、各主軸に対して接近または離間する方向に移動するため、クロススライドを高い位置精度で移動することができる。また、各主軸に対してそれぞれ異なる移動量を容易に設定することができる。これにより、精度の高いワークの加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る多軸自動旋盤のクロススライドの平面図である。
【図２】図１に示すクロススライドの偏芯カムを駆動するサーボモータ及びハーモニック式減速機の断面図である。
【図３】変形例のクロススライドの平面図である。
【図４】多軸自動旋盤を用いた制御方法１の一例を説明するための図である。
【図５】多軸自動旋盤を用いた制御方法２の一例を説明するための図である。
【図６】多軸自動旋盤を用いた制御方法２の他の例を説明するための図である。
【図７】多軸自動旋盤を用いた制御方法３の一例を説明するための図である。
【図８】多軸自動旋盤を用いた制御方法４の一例を説明するための図である。
【図９】多軸自動旋盤を用いた制御方法５の一例を説明するための図である。
【図１０】従来の多軸自動旋盤の平面図である。
【図１１】図１０に示す多軸自動旋盤の概略構成を示す斜視図である。
【図１２】図１０に示す従来のクロススライドの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る多軸自動旋盤の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態の多軸自動旋盤は、クロススライド及びその駆動機構を除いて、図１０に示す従来の多軸自動旋盤と実質的に同様であるので、以後の説明においては、図１及び図２に示すクロススライド及びその駆動機構を中心に、図１０も流用しながら説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の多軸自動旋盤１０のクロススライド１１は、従来のクロススライドドライブギア１１７（図１０参照）によるギア駆動の代わりに、ＮＣ制御されるサーボモータ２１を駆動源とする駆動装置２０によってカム軸１２が駆動されている。カム軸１２の一端部１２ａには、円形形状のカム面１３ａを備える偏芯カム１３が、該偏芯カム１３の中心からオフセットした位置に取り付けられている。
【００１５】
駆動装置２０は、図２に示すように、ＮＣ制御されるサーボモータ２１と、サーボモータ２１で回転駆動されるハーモニック式減速機２２とを備え、偏芯カム１３が一端部１２ａに固定されたカム軸１２は、他端部１２ｂに固定されたハーモニック式減速機２２を介して回転する。ハーモニック式減速機２２は、ウェーブ・ジェネレータ２４と、フレクスプライン２５と、サーキュラ・スプライン２６とから構成された、従来公知の減速装置である。
【００１６】
ウェーブ・ジェネレータ２４は、楕円形カム２４ａと、この楕円形カム２４ａに外嵌するボールベアリング状部材２４ｂとからなり、ボールベアリング状部材の内輪は楕円形カム２４ａに固定され、外輪はボールを介して弾性変形可能である。楕円形カム２４ａは、サーボモータ２１の回転軸２３に固定されて回転軸２３と共に回転する。フレクスプライン２５は、金属弾性体からなる薄肉カップ状の部材であり、外周面に外歯が刻まれており、カップ状底部（ダイヤフラム）２５ａがカム軸１２の他端１２ｂに固定されている。サーキュラ・スプライン２６は、剛体リング状の部材であり、内周面には、フレクスプライン２５より歯数が、例えば２枚多い内歯が刻まれている。サーキュラ・スプライン２６は、転がり軸受２８によりカム軸１２を回転自在に支持するハウジング２７に固定されており、フレクスプライン２５の外歯がサーキュラ・スプライン２６の内歯に噛合している。
【００１７】
そして、ウェーブ・ジェネレータ２４が回転すると、フレクスプライン２５が弾性変形しながら、サーキュラ・スプライン２６の内歯とフレクスプライン２５の外歯との歯数差によって、フレクスプライン２５とサーキュラ・スプライン２６との噛合位置が順次移動する。ウェーブ・ジェネレータ２４が１回転したとき、フレクスプライン２５とサーキュラ・スプライン２６の歯数差、即ち、２歯分だけフレクスプライン２５がウェーブ・ジェネレータ２４の回転方向と逆方向に回転する。これにより、フレクスプライン２５に固定されたカム軸１２は、大きく減速された回転速度で回転する。
【００１８】
このように、ハーモニック式減速機２２を減速装置として用いることで、高い減速比により低出力のサーボモータ２１から大きなトルクを発生させることができ、高精度且つ小型化された減速装置が得られる。
【００１９】
図１に示すように、クロススライド１１では、従来のクロススライド１１０と同様に、ワークを加工するための刃物１６が、ハウジング２７に対して移動可能な可動台１８にねじ１５で固定されると共に、可動台１８には、偏芯カム１３のカム面１３ａに対向するカムフォロア１４が固定されている。また、刃物１６の後方には、刃物位置を調整する調節ねじ１７が設けられている。なお、カム軸１２とカムフォロア１４の中心を結んだ線上に主軸１０３の中心Ｏ１が位置している。可動台１８には、カム軸１２に対する自身の移動を許容するようにカム軸１２の周囲に図示しない孔部が設けられている。また、本発明においては、調節ねじ１７は基本的に不要であるが、後述する従来のクロススライド１１０と共用可能とするために設けられている。
【００２０】
サーボモータ２１で駆動されるカム軸１２により偏芯カム１３が任意角度範囲で回転駆動すると、偏芯カム１３のカム面１３ａに当接するカムフォロア１４が、偏芯カム１３の回転角度に従って押され、クロススライド１１、即ち、刃物１６を図中左右方向に移動させて、各主軸１０３に把持されて回転するワークを加工する。従って、偏芯カム１３を任意角度範囲で回転往復運動することで、刃物１６は左右方向に進退する。
【００２１】
各サーボモータ２１は、制御装置３０により個別にＮＣ制御されているので、任意の回転角度範囲で偏芯カム１３を回動可能であり、偏芯カム１３の回転角度、即ち、刃物１６の移動量が、主軸１０３ごとに設定された移動量となるように偏芯カム１３を揺動回転させる。
【００２２】
各ワークを同一寸法で加工する場合、各主軸１０３に対する刃物１６の移動量は、図１０に示すように、スピンドルキャリア１０２の公転中心Ｏから個々の主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒによって異なる。具体的には、標準となる主軸１０３の公転中心Ｏから主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒに対して、短い距離Ｒ１を有する主軸１０３に対しては、距離の差分（Ｒ−Ｒ１）だけ刃物１６の移動量を長くする必要がある。逆に、長い距離Ｒ２を有する主軸１０３に対しては、距離の差分（Ｒ２−Ｒ）だけ刃物１６の移動量を短くする必要がある。
【００２３】
上記した各主軸１０３に対するスピンドルキャリア１０２の回転中心Ｏから主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒの差は、製品の加工精度に表れることから、個々の主軸１０３毎にワーク寸法を測定して各クロススライド１１の送り量補正値を制御装置３０に記憶させる。制御装置３０は、サーボモータ２１をＮＣ制御して、送り量補正値に対応した回転角度でカム軸１２（偏芯カム１３）を回転させる。これにより、スピンドルキャリア１０２の公転中心Ｏから個々の主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒの差による加工寸法差を補正することができる。
【００２４】
この送り量補正作業は、従来のように豊富な経験や作業者の勘に頼る必要がなく、不図示の入力装置から制御装置３０に入力指示するだけで容易に変更することができる。また、多軸自動旋盤１０を停止させることなく、稼働させたままの状態で行うことができ、作業効率の低下が防止される。
【００２５】
また、偏芯カム１３は、カムフォロア１４の最大押し量が、各刃物１６の最大移動量より大きくなるように設計されており、また、偏芯カム１３を必要角度だけ揺動回転させることで、刃物１６の移動量がそれぞれ異なる複数のワークに対応することが可能となる。
【００２６】
なお、一連の加工工程において、粗加工工程などでは、必ずしも上記した高精度の加工を必要としない場合もある。このような加工工程には、図１２に示す従来のギア・カム駆動機構で駆動されるクロススライド１１０を用い、高精度の加工を要する工程には本発明のＮＣ制御機構で駆動されるクロススライド１１を用いることで、従来のギア・カム駆動機構と本発明のＮＣ制御機構とを一台の多軸自動旋盤１０に混在させてハイブリッド構造とすることもできる。これにより、必要十分な加工精度と、低コストとを実現させることができる。
【００２７】
ＮＣ制御機構からギア・カム駆動機構への変更は、クロススライド１１からカム軸１２（偏芯カム１３付き）及び駆動装置２０を取り外し、代わりにカム軸１１６、扇形カム１１８、及びクロススライドドライブギア１１７を取り付けてリングギア１１２と噛合させるだけで容易に変更することができる。なお、カム軸１２に予めクロススライドドライブギア１１７を設けると共に、サーボモータ２１からの動力を断接する断接手段を設けることで、カム軸１２を交換せずに使用することもできる。更に、ＮＣ制御機構からギア・カム駆動機構への変更は、任意のクロススライド１１に対して行うことができ、加工工程の設計自由度が向上する。即ち、ワークの加工形態に合わせてＮＣ制御機構とギア・カム駆動機構とを任意のポジションに組み合せて配置することができる。
【００２８】
なお、刃物１６を移動させるカムは、カムの回転角度に対するカムフォロア１４の押し量が連続して滑らかに変化するものであれば、図１に示すような円形の偏芯カム１３に限定されず、例えば、図３に示すような卵形形状の偏芯カム１３Ａであってもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の多軸自動旋盤１０によれば、クロススライド１１は、サーボモータ２１により偏芯カム１３を任意角度範囲で回転駆動することにより、各主軸１０３に対して接近または離間する方向に移動するため、クロススライド１１を高い位置精度で移動することができ、また、各主軸１０３に対してそれぞれ異なる移動量を容易に設定することができる。これにより、精度の高いワーク加工が可能となる。
【００３０】
また、偏芯カム１３は、サーボモータ２１により駆動されるハーモニック式減速機２２を介して回転するため、小型のハーモニック式減速機２２によって、低出力のサーボモータ２１から大きなトルクを発生させることができ、多軸自動旋盤１０が小型化される。
【００３１】
更に、複数のクロススライド１１はギア駆動により扇形カム１１８を回転駆動可能であり、クロススライド１１は、ギア駆動とサーボモータ２１による駆動とを切り替えて使用可能であるため、高い加工精度を要するクロススライド１１をサーボモータ２１で駆動して、一台の多軸自動旋盤１０にギア駆動とサーボモータ駆動のクロススライド１１０，１１を混在させて、必要十分な加工精度を確保すると共に、多軸自動旋盤１０のコストを抑制することができる。
【００３２】
また、スピンドルキャリア１０２の回転中心Ｏから各主軸１０３の中心Ｏ１までの距離Ｒの差異に起因して生じる各ワークの加工寸法差から、主軸１０３毎に各クロススライド１１の送り量補正値を記憶し、送り量補正値に基づいて各クロススライド１１の移動量を制御するので、スピンドルキャリア１０２の回転中心Ｏから各主軸１０３の回転中心Ｏ１までのそれぞれの距離Ｒの差異に起因して生じるワークの加工寸法誤差を、容易に、且つ、精度よく補正することができる。
【００３３】
ここで、本実施形態の多軸自動旋盤１０を用いた各種制御方法、具体的には、制御装置３０によるクロススライド１１の制御方法について、図４〜図９を用いて説明する。なお、図４〜図７は、偏芯カム１３のカム面１３ａの各範囲において、カムフォロア１４と当接している状態での速度制御について説明したものであり、図８及び図９は、偏心カム１３の回転範囲について説明したものである。
【００３４】
＜制御方法１＞：カム軸１２を不等速回転させて、バイト（刃物）１６の送り速度（切り込み速度）を変化させる。
【００３５】
即ち、偏芯カム１３は、カムフォロア１４と当接するカム面１３ａの範囲に応じて、サーボモータ２１による回転速度を切り換える。具体的に、図４に示すように、カム軸１２を１８０°回転させる場合を例に取ると、バイト１６がワークに接触する直前までは急速送りを行ってサイクルタイム短縮に努め、ワークに接触する直前から粗加工完了までは中速送りとし、それ以降は低速送りとして仕上げ加工を行う。
【００３６】
このような加工は、従来のように機械的にカムを回転させる場合はカムのプロファイルをそのように設定すれば可能ではあったが、製作したカムのプロファイルに改善の余地があったとしても一度製作したカムのプロファイルを変更するのは難しいという問題があった。
【００３７】
上記制御方法によれば、サーボモータ２１を設定するだけでカム軸１２の回転速度やその範囲を自由に、かつ容易に変更することができるので、サイクルタイムの短縮と寸法精度、仕上げ精度を両立させることができる。
【００３８】
＜制御方法２＞：カム軸１２を断続的に回転（インチング回転）させて切り粉を切断する。
【００３９】
切削加工では、切削条件（切り込み量、切り込み速度、ワーク材質等）によっては長く連続した切り粉が生じる場合がある。長い切り粉はワークから上手く排出されない場合がしばしばあり、切り粉がワークやバイト１６に巻き込まれて加工品質を悪化させる可能性がある。
【００４０】
このため、偏芯カム１３は、ワークを加工する過程において、カムフォロア１４と当接するカム面１３ａの範囲において、サーボモータ２１による回転を所定の時間停止する。具体的には、図５に示すように、中速送りから低速送りに切替わる位置で僅かな所定の時間だけカム軸１２を停止して送りを停止させる「インチング回転」を行うことで、切り粉を短く切断する動作を行うことができる。
なお、カム軸１２を停止させる時間としては、加工ワークが１回転する時間でよい。
【００４１】
また、他の制御方法として、図６に示すように、断続的にカム軸１２を回転させる「インチング回転」を行って、切り粉を短く切断する動作を行うようにしてもよい。また、図６では、中速送り領域にて、インチング回転を行っているが、低速送り領域にて、インチング回転を行ってもよい。さらに、偏芯カム１３を等速回転させる場合にも、ワークを加工する際に使用されるカム面１３ａの範囲において、インチング回転を行ってもよい。
【００４２】
＜制御方法３＞：加工終点でカム軸１２を短時間停止させて真円度を改善する。
【００４３】
制御方法２では、加工中に送りを止める方法で切り粉の処理の改善を図ったが、この制御方法では、図７に示すように、加工完了位置でクロススライド１１を停止させることで、加工ワークの真円度の改善を図ったものである。即ち、偏芯カム１３は、ワークの加工を完了するクロススライド１１が主軸１０３に最も接近した位置において、サーボモータ２１による回転を所定の時間停止する。
【００４４】
特に、当該制御方法３は、加工ワークの形状と同じような総形バイトでの加工時、また送りの比較的速い場合に有効である。カム軸１２を停止させることで、加工完了時のバイト１６の切れ上がりの形状が円周上に残ってしまう僅かの段差を減らすことが出来るために真円度が向上する。
【００４５】
また、この制御方法３は、ビビリに対する対策としても有効である。
なお、カム軸１２を停止させる時間は、（２）の制御方法と同様に、加工ワーク１回転分程度が望ましい。
【００４６】
＜制御方法４＞：カム軸１２の回転量（回転角度）を調節することで切り込み量を変化させ、セット替えを自動化する。
【００４７】
この制御方法４では、ワークに応じてバイト１６の切り込み量が変更されるように、サーボモータ２１を設定する。具体的に、図８に示すように、ワークＡを加工する場合と、ワークＢを加工する場合とで、カム軸１２を回転させる角度を異ならせている。従来の機械式では、このようにワークが変わる場合は偏芯カム１３を交換するか、もしくはバイトホルダーとバイト１６の位置を変更するなど、オペレータの手作業を伴うセット替え作業が必要となっていたが、当該制御方法４を用いれば、サーボモータ２１の設定を変更するのみで、切り込み量を変更できる。その結果、セット替え時間の短縮による生産性向上や非熟練オペレータでも容易に作業できる等の効果が得られる。
【００４８】
＜制御方法５＞：ワークの加工ごとにカム軸１２の待機位置（位相）をわずかに変えることで、偏芯カム１３の使用範囲を変化させ、カム面１３ａの磨耗を軽減する。
【００４９】
偏芯カム１３の回転範囲が同じ設定で繰り返し加工を行っていると、偏芯カム１３のカム面１３ａが磨耗する。カムフォロア１４との接触に伴うカム面１３ａの磨耗は避けられないが、図９に示すように、加工品質に無関係な待機位置をわずかに変更することで、カム面１３ａの磨耗を軽減することができる。
【００５０】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００５１】
本出願は、２０１３年１１月１４日出願の日本特許出願２０１３−２３５９４３号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１１     クロススライド
１３     偏芯カム
１３Ａ   卵型カム（偏芯カム）
１６     刃物（加工する工具）
２１     サーボモータ
２２     ハーモニック式減速機
３０     制御装置
１００   多軸自動旋盤
１０２   スピンドルキャリア
１０３   主軸
１１０   ギア駆動式クロススライド（クロススライド）
１１２   リングギア（メインギア）
１１８   扇形カム（偏芯カム）
Ｏ       公転中心（スピンドルキャリアの回転中心）
Ｏ１     主軸の回転中心
Ｒ       スピンドルキャリアの回転中心から主軸の回転中心までの距離
【図１】
0006471692.tif 000002
【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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【図１１】
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【図１２】
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