(57)【要約】【課題】カムを含む機械要素の交換を必要とせずに、複数種類の形状に加工が可能な工作機械を提供する。【解決手段】本発明の工作機械は、被加工物（４０）に対し工具（１３）の往復動作を行うための第１のモータ（３５）と、前記往復動作の方向に直交する方向に前進及び後進する動作を決定するための機械要素（２６）と、前記機械要素（２６）を駆動するための第２のモータ（３６）と、前記第１のモータ（３５）と前記第２のモータ（３６）を独立して制御する制御部とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
2004154921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対し工具の往復動作を行うための第１のモータと、
前記往復動作の方向に直交する方向に前進及び後進する動作を決定するための機械要素と、
前記機械要素を駆動するための第２のモータと、
前記第１のモータと前記第２のモータを独立して制御する制御部と
を備えたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械において、
前記制御部は、前記往復動作と前記前進及び後進する動作を組み合わせた前記工具の軌跡を制御することを特徴とする
工作機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工作機械において、
前記機械要素は、前記被加工物と接触している時に任意の前記工具の移動軌跡が得られる形状であることを特徴とする
工作機械。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記機械要素は、前記第２のモータの回転角度に応じて、前記前進及び後進する動作の移動量を決定し、
前記前進及び後進の動作が、任意のタイミングで任意の前記移動量の分だけ行われることにより、前記工具の軌跡が制御される
工作機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記工具の軌跡のうち、往路では前記工具が前記被加工物に接触しつつ前記前進及び後進の少なくともいずれか一方の動作を行って前記被加工物を加工し、復路では前記工具が前記被加工物に接触せずに前記前進及び後進する動作を行う
工作機械。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記機械要素は、前記第２のモータによる回転運動を往復運動に変換し、前記往復運動を介して前記工具の軌跡が決定される
工作機械。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記機械要素は、カムである
工作機械。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記第１のモータと前記第２のモータのそれぞれは、サーボモータであり、
前記制御部は、ＮＣ装置である
工作機械。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の工作機械において、
前記工作機械は、前記被加工物に、形削りにて歯車の加工を行う歯車形削り盤である
工作機械。
【請求項１０】
請求項９に記載の工作機械において、
前記歯車形削り盤は、前記工具の軌跡が制御されることにより、前記機械要素を交換することなく、前記被加工物に、クラウニング加工、テーパ加工、内歯車加工を含む複数種類の加工が可能である
工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械に関し、特に歯車形削り盤のように工具が往路で被加工物の加工を行い、復路では、工具が被加工物から離間及び接近する工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工具が被加工物の中心軸方向に往復運動を行い、その往路で被加工物に加工し、復路では工具が被加工物に対し離間及び接近するような工具往復機構を備えた工作機械として、歯車形削り盤がある。
歯車形削り盤では、図３に示すように主軸１２に取り付けた工具１３を上下方向（矢印Ｌ１）に往復運動させながら、被加工物を取り付けて加工を行う台であるテーブル（図示しない）に設置された被加工物と共に回転運動を与え、形削りによる歯切りを行う。工具１３は、上昇端付近（図３中の［１］）では、工具１３は、垂直な状態となっている。この状態のまま、工具１３が真っ直ぐ下降し、下降中に被加工物４０の加工を行う（［１］〜［３］）。下降端付近で工具１３は、被加工物４０に対し矢印Ｌ２方向に逃げ量（リリービング量）Ｒの分だけ離間（リリービング）し、［４］の状態となる。次に工具１３が［４］の状態のまま、上昇する。上昇端付近で工具１３は、被加工物４０に対しリリービング量Ｒの分だけ接近し、垂直な状態（［１］）となる。次に工具１３は、下降する。これらの動作を繰り返すことで工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４０に加工を行う。
【０００３】
このような工具の運動軌跡を得るためには、工具１３が矢印Ｌ１方向に示す往復運動を行うための機構及び工具１３が被加工物４０に対し、その往復運動の方向（矢印Ｌ１）に直交して矢印Ｌ２に示す方向に離間及び接近する機構が必要である。
工具１３が矢印Ｌ１方向に往復運動を行うには、モータ等による回転運動をクランクを使用して、往復運動に変換することで工具１３の往復運動を得ていた。工具１３が被加工物４０に対して矢印Ｌ２方向に離間及び接近する動作（接離動作）は、主軸１２が設置されている図示しないカッタヘッドを揺動運動させることにより行っていた。揺動運動を行うには、カムを使用するのが一般に知られている。また、工具１３の往復運動に直交する方向に工具１３が被加工物４０に対して離間及び接近する動作は、同期する必要がある。そのためには、モータ等にて回転させられる軸（図示しない）とカムを回転させる軸（図示しない）とを機械的に連結させていた。
【０００４】
図３に示す通常の外歯車加工とは異なる加工として、例えば、図４（ａ）に示すクラウニング加工を被加工物４１に行う場合や図７に示す内歯車加工を行う場合がある。
図４（ａ）に示すようなクラウニング加工を行う場合、工具１３の矢印Ｌ１方向の往復運動における下降時に工具１３が被加工物４１に対し、工具１３が被加工物４１と接触しつつ、クラウニング量から計算される距離の分だけ、被加工物４１に対し矢印Ｌ２方向に後退及び前進する工具軌跡が必要となる。
また、図７に示すような内歯車加工を行う場合は、工具１３が被加工物４３に対して行う矢印Ｌ２方向の接離動作が、図３に示す外歯車加工時とは逆方向である工具１３の運動軌跡が必要となる。
よって、それぞれの被加工物の形状に合わせた運動軌跡に対応するため、図３に示す外歯車加工時に使用するカムとは異なるカムへの交換作業が必要であった。
【０００５】
また、上記の機械的連結構造に代えて、主軸往復運動用モータとは別にカム回転用モータを設置し、カムを交換容易な場所に設置し、主軸往復運動用モータとカム回転用モータとを同期運転する方法が考えられたとしても、その運転方法は、機械的連結と同様な動作を得るための一定回転数制御となるため、１台の歯車形削り盤にて被加工物に異なる形状を加工する際は、カムの交換が必要であった。
【０００６】
被加工物にテーパ加工を行う場合は、図５（ａ）又は（ｂ）に示すように被加工物４２に対し、工具１３の運動軌跡が傾いている必要がある。
従来では、図３に示す外歯車加工時に使用するカムを使用し、工具１３は、図３と同じ上下往復運動の軌跡のまま、被加工物４２を設置するテーブル、又はカッタヘッドを指示する機械本体（図示しない）をテーパの角度αに傾斜させることで工具１３の運動軌跡を傾斜させていた。そのためには、テーブル、又はカッタヘッドを指示する機械本体を傾斜させる機構が必要であった。
【０００７】
特許第２７０３６１３号公報では、一端が工具支持ヘッドに回動可能に連結され、他端が変位可能に支持され、共通の回転軸を介して関節状に連結されたベルクランク部材からなり、このベルクランク部材を変位させるための駆動手段が連結された調節機構を有することを特徴とする工具位置調節機構が開示されている。
【０００８】
一方、特公平７−４７２４８号公報では、主軸の往復運動並びにカッタヘッドの揺動運動を各々別のリニアモータによって動作させ、かつ各々のリニアモータの運動量をリニアスケールから電子制御装置にフィードバックさせる構成とし、工具の往復運動とカッタヘッドの揺動運動とを同期化し制御する方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２７０３６１３号公報（図１）
【特許文献２】
特公平７−４７２４８号公報（図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来は、１台の歯車形削り盤にて被加工物に異なる形状を加工する際は、カムを含む機械要素の交換が必要であった。
また、主軸の往復運動並びにカッタヘッドの揺動運動を行うのにリニアモータを使用しても、加工を行う際にリニアモータに負荷が直接かかり、加工の精度を確保する上で好ましくないという問題があった。
本発明の目的は、カムを含む機械要素の交換を必要とせずに、複数種類の形状に加工が可能な工作機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、カムを含む機械要素の交換を必要とせずに、クラウニング形状やテーパ形状などの複数種類の形状に加工が可能な歯車形削り盤を提供することである。
また、本発明の目的は、被加工物のテーパ加工時にテーブル又はカッタヘッド等を傾斜させる機構が不要な工作機械を提供することである。
また、本発明の目的は、加工を行う際、モータにかかる負荷の影響が少なく、高精度に工具の位置決めを行う工作機械を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用する番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明の工作機械は、被加工物（４０）に対し工具（１３）の往復動作を行うための第１のモータ（３５）と、
前記往復動作の方向に直交する方向に前進及び後進する動作を決定するための機械要素（２６）と、
前記機械要素（２６）を駆動するための第２のモータ（３６）と、
前記第１のモータ（３５）と前記第２のモータ（３６）を独立して制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の工作機械において、前記制御部は、前記往復動作と前記前進及び後進する動作を組み合わせた前記工具（１３）の軌跡を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の工作機械において、前記機械要素（２６）は、前記被加工物（４０）と接触している時に任意の前記工具（４０）の移動軌跡が得られる形状であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の工作機械において、前記機械要素（２６）は、前記第２のモータ（３６）の回転角度に応じて、前記前進及び後進する動作の移動量を決定し、
前記前進及び後進の動作が、任意のタイミングで任意の前記移動量の分だけ行われることにより、前記工具（１３）の軌跡が制御される。
【００１６】
本発明の工作機械において、前記工具（１３）の軌跡のうち、往路では前記工具（１３）が前記被加工物（４０）に接触しつつ前記前進及び後進の少なくともいずれか一方の動作を行って前記被加工物（４０）を加工し、復路では前記工具（１３）が前記被加工物（４０）に接触せずに前記前進及び後進する動作を行う。
【００１７】
本発明の工作機械において、前記機械要素（２６）は、前記第２のモータ（３６）による回転運動を往復運動に変換し、前記往復運動を介して前記工具（１３）の軌跡が決定される。
【００１８】
本発明の工作機械において、前記機械要素（２６）は、カム（２６）である。
【００１９】
本発明の工作機械において、前記第１のモータ（３５）と前記第２のモータ（３６）のそれぞれは、サーボモータであり、
前記制御部は、ＮＣ装置である。
【００２０】
本発明の工作機械において、前記工作機械は、前記被加工物（４０）に、形削りにて歯車の加工を行う歯車形削り盤である。
【００２１】
本発明の工作機械において、前記歯車形削り盤は、前記工具（１３）の軌跡が制御されることにより、前記機械要素（２６）を交換することなく、前記被加工物（４０）に、クラウニング加工、テーパ加工、内歯車加工を含む複数種類の加工が可能である。
【００２２】
本発明の工作機械において、前記制御部は、前記第２のモータ（３６）により前記カム（２６）の回転角度を制御することにより、前記工具（１３）は、前記往復運動を行いながら、前記往復運動に直交する方向に任意のタイミングで任意の運動量分を前記被加工物（４０）から後退又は前進させるように工具軌跡が制御される前記工具往復運動機構を備えている。
【００２３】
本発明の工作機械において、前記機械要素（２６）は、前記工具（１３）が被加工物（４０）を加工する際に前記第２モータ（３６）へかかる負荷を低減する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明による工作機械の一実施形態として歯車形削り盤を説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、カッタヘッド１０が図示しない機械本体に支点１１を介してその下部が図中左右方向へ揺動可能に支持されている。カッタヘッド１０内には図中鉛直方向に主軸１２が設置されている。主軸１２にはギヤ１４が取り付けられており、主軸１２はギヤ１４内を垂直方向に摺動は可能であるが回転はできない手段が講じられており、ギヤ１４の回転に伴って回転する。主軸１２の下端部には工具１３が取り付けられている。
【００２６】
カッタヘッド１０の上方部には、クランク軸１９、カム軸２５及び偏心軸２９がそれぞれ機械本体に軸の中心に回転可能に設置されている。クランク軸１９には、クランク面板部２０が取り付けられている。クランク面板部２０は、クランク軸１９の回転により、クランク面板部２０の中心２０Ａを中心に回転する。クランク面板部２０には、ボールネジ２２を介してスライド部１７がクランク面板部２０の表面を移動可能に設置されている。スライド部１７には、クランクアーム１５の端部がピン１８により取り付けられ、クランクアーム１５は、ピン１８を中心に揺動可能になっている。また、クランク面板部の中心２０Ａとピン１８の中心とは、偏心を持つように取り付けられている。ボールネジ２２を調節することでスライド部１７がクランク面板部２０に対し移動することで、クランク面板部の中心２０Ａとピン１８の中心との偏心量が調整可能となる。クランク面板部の中心２０Ａとピン１８の中心との偏心量は、主軸１２の上下往復運動の長さに関係し、偏心量が大きいほど主軸１２の上下往復運動の長さは長くなる。クランクアーム１５の他端部は球面軸受１６を介して主軸１２の上端部に取り付けられている。また、クランク軸１９には、ギヤ２３、２４により主軸往復運動用モータ３５が連結されている。主軸往復運動用モータ３５には、サーボモータを使用するのが望ましい。サーボモータを使用することで高速・高精度にてクランク軸１９の制御が可能となる。
【００２７】
カム軸２５には、ギヤ３７、３８によりカム軸駆動用モータ３６が連結されている。カム軸駆動用モータ３６には、サーボモータを使用するのが望ましい。サーボモータを使用することで高速・高精度にてカム軸２５の回転角度の制御が可能となり、また主軸往復運動用モータ３５と同期制御が可能となる。また、カム軸２５には、カム２６が取り付けられている。カム軸２５の回転に伴い、カム２６も回転する。カム２６は、２枚のカムが位相（角度）をずらして重なった又は一体化した構成とされている。それらの２枚のカムは、その形状が周方向にカムの半径が変化している通常のカムである。カム２６は、工具１３の被加工物に対する後退量及び前進量を、カム軸２５の回転角度に応じて変化させる形状となっている。その後退量及び前進量とカム軸２５の回転角度との関係は後述する図８の通りである。
偏心軸２９には、偏心軸面板部３３が取り付けられており、偏心軸２９の運動に連動して偏心軸面板部３３の中心３３Ａを中心にＹ２方向に回動が可能となっている。偏心軸面板部３３には、リリービングロッド３０の端部がピン３２により、中心３３Ａとピン３２の中心とは偏心するように取り付けられている。リリービングロッド３０の他端部は、カッタヘッド１０の図中左側端部にピン３１を介してカッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動可能に取り付けられている。
また、偏心軸面板部３３には、中心３３Ａを中心に回動可能にカムレバー２８が取り付けられている。カムレバー２８には、カムフォロワー２７が２個取り付けられている。２個のカムフォロワー２７は、カム２６を挟むようにして接触している。一方のカムフォロワー２７は、２枚のカムが重なった又は一体化した形状からなるカム２６の内、一方のカムの外周にのみ接し、他方のカムフォロワー２７は、他方のカムの外周にのみ接している。カム２６が回転すると、カム２６の中心からカムフォロワー２７までの距離が変動することにより、カムレバー２８が中心３３Ａを中心にＹ２方向に回動する。カムレバー２８の回動に連動し、偏心軸２９及び偏心軸面板部３３が中心３３Ａを中心にＹ２方向に回動する。
【００２８】
このような構造の動作について説明する。
主軸往復運動用モータ３５とカム軸駆動用モータ３６は、ＮＣ装置にて制御される。被加工物の加工形状に合わせ、任意の同期指令が主軸往復運動用モータ３５及びカム軸駆動用モータ３６に与えられ、高速・高精度で同期制御を行う。
【００２９】
主軸往復運動用モータ３５を一方向に回転させると、主軸往復運動用モータ３５に連結したクランク軸１９が一方向に回転する。クランク軸１９の回転に伴い、クランク面板部２０及びスライド部１７がクランク軸１９の中心として回転することで、クランクアーム１５が上下往復運動を行う。このクランクアーム１５の上下運動に連動して工具１３がＹ１方向に上下往復運動を行う。工具１３の上下往復運動の長さは、クランク軸１９の中心とピン１８の中心との偏心量により決定される。主軸１２の上下往復運動の長さを変更する場合は、ボールネジ２２を調節することでスライド部１７が移動し、クランク軸１９の中心とピン１８の中心との偏心量を調節することで、上下往復運動の長さを変更することができる。
【００３０】
ＮＣ装置からの被加工物の形状から計算される任意の同期指令により、カム軸駆動用モータ３６は、主軸往復運動用モータ３５の回転と同期しながら任意の方向へ回転することで、カム軸２５の回転角度を任意の角度まで回転させる。カム軸駆動用モータ３６の回転により、カム軸駆動用モータ３６に連結したカム軸２５が回転する。カム軸２５の回転に連動してカムレバー２８及び偏心軸面板部３３が中心３３Ａを中心にＹ２方向に回動する。偏心軸面板部３３の回動運動に連動してリリービングロッド３０がＹ３方向に往復運動を行う。リリービングロッド３０の往復運動に連動してカッタヘッド１０が支点１１を中心に図中左右に揺動運動を行う。カッタヘッド１０の支点１１を中心とした揺動運動に連動して、工具１３が被加工物に対して前進又は後進することが可能となる。
【００３１】
図８に制御するカム軸２５の回転角度と工具１３の被加工物に対する前後進量との関係の表を示す。ここで、β１、β２、β３及びβ４は、任意に設定される回転角度である。この表において、カム軸２５の回転角度が原点（０°）及び１８０°では、工具１３の前後進量を０とし、工具１３が図３中［１］〜［３］に示すような垂直の状態となるように設定する。工具１３の前後進方向は、工具１３が被加工物に対し後退する方向をプラス（＋）方向とし、その方向の運動量を工具１３のプラスの値の前後進量とする。また、工具１３が被加工物に対し前進する方向をマイナス（−）方向とし、その方向の運動量を工具１３のマイナスの値の前後進量とする。カム軸２５の回転角度が０〜１８０°の範囲にある時、工具１３の前後進量はマイナスの値をとり、工具１３は、カム軸２５の回転角度が０°又は１８０°（工具１３が垂直な状態）時の状態を基準として、被加工物に対し前進した状態となる。カム軸２５の回転角度が１８０°〜３６０°にある時、工具１３の前後進量はプラスの値をとり、工具１３は、カム軸２５が０°点又は１８０°（工具１３が垂直な状態）時の状態を基準として、被加工物に対し後退した状態となる。カム軸２５の回転角度が０°〜β３°にかけては、工具１３の前後進量は、マイナス方向に増え、カム軸２５の回転角度がβ３°で工具１３のマイナスの前後進量は、最大値となる。カム軸２５の回転角度がβ３°からβ４°にかけては、マイナスの前後進量の最大値で一定であり、β４°〜１８０°にかけては、工具１３の前後進量は、マイナスの前後進量の最大値から０に向かい少なくなる。１８０°〜β１°にかけては、工具１３の前後進量は、０からプラス方向に増え、カム軸２５の回転角度がβ１°で工具１３のプラスの前後進量は、最大値となる。β１°〜β２°にかけては、プラスの前後進量の最大値で一定であり、β２°〜０°（３６０°）にかけては、工具１３の前後進量は、プラスの前後進量の最大値から０に向かい少なくなる。
カム軸２５に取り付けられるカム２６の形状は、工具１３が上記のような動作を行えるようにリリービングロッド３０を介してカッタヘッド１０を揺動させることができる形状とする。
なお、本実施形態では、工具１３の姿勢が垂直の状態となるカム軸２５の回転角度を０°及び１８０°として説明しているが、０°や１８０°に限定する必要はなく、任意の角度に設定してもよい。
【００３２】
上記の構成における実際の被加工物を加工する時のカム軸２５の回転角度の制御について説明する。
【００３３】
被加工物に通常の外歯車を加工する場合の図３に示すような被加工物４０に対する工具１３の運動軌跡を得るためのカム軸２５の回転角度の制御について、図８を用いて説明する。
ＮＣ装置では、予め工具１３の下降時のカム軸の回転角度（図８中Ａ点）及び工具１３が下降端付近及び上昇端付近で前後進量Ｒの分だけ離間及び接近動作を行うためのカム軸の回転角度（図８中Ｂ点）を設定しておく。
主軸往復運動用モータ３５が一方向に回転することにより、工具１３が矢印Ｌ１方向に上下往復運動を行う。工具１３の上昇端付近では、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度が原点（０度）（図８中Ａ点）に位置決めされる。この時、工具１３は、垂直な状態となっている（図３中［１］）。カム軸２５の回転角度をＡ点に保持することで、工具１３を垂直な状態を維持しながら、工具１３が真下に下降し、下降中に被加工物４０に加工を行う（［１］〜［３］）。
【００３４】
工具１３が下降端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、予め設定された図８中Ｂ点の角度となるようにカム軸２５を逆方向へ回転させる。カム軸２５がＢ点の角度まで逆方向へ回転することにより、偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、カム軸２５の回転角度Ｂ点に相当する工具１３の前後進量Ｒの分だけ工具１３が被加工物４０に対し矢印Ｌ２方向に後退する。ここで工具１３の前後進する動作の加減速については、従来使用していたカムによる加減速と同等に制御される。次に、工具１３が矢印Ｌ１方向に上昇する間は、カム軸２５の回転角度は、Ｂ点に保持する。これによって工具１３が被加工物から後退した状態（図３中［４］）を維持しながら工具１３は、上昇運動を行うことが可能となる。工具１３が上昇端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度をＢ点からＡ点の角度となるように正方向に回転させる。カム軸２５の回転により偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、工具１３は、被加工物４０に対し、工具１３の前後進量Ｒの分だけ矢印Ｌ２方向に前進し、工具１３は、図３中の［１］の状態となる。次に、工具１３は矢印Ｌ１方向に下降する。これらの動作を繰り返すことで、工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４０に外歯車を加工する。
【００３５】
本実施形態の歯車形削り盤による効果は以下の通りである。
カム２６を介してカム軸駆動用モータ３６によるカッタヘッド１０の揺動運動を行っているので、加工による負荷がカム軸駆動用モータ３６に伝わりにくく、高精度で工具の位置決めが可能となり、その結果、工具１３は、被加工物４０を高精度で加工できる。
【００３６】
次に、図８を参照して、被加工物にクラウニングを加工する場合、図４（ａ）に示すような被加工物４１に対する工具１３の運動軌跡を得るためのカム軸２５の回転角度の制御について説明する。
ＮＣ装置では、予め被加工物４１に加工するクラウニング量から計算される工具１３の上昇端付近（図４（ａ）中［５］）における工具１３の前後進量Ｒ１に対するカム軸２５の回転角度（図８中Ｃ点）、工具１３の下降時における工具１３の前後進動作による最も後退する位置（図４（ａ）中［６］）に対するカム軸２５の回転角度（図８中Ａ点）及び工具１３が下降端付近（図４（ａ）中［７］）で前後進量Ｒ＋Ｒ１の分だけ前後進動作を行うためのカム軸２５の回転角度（図８中Ｂ点）を設定しておく。
主軸往復運動用モータ３５を一方向に回転することにより、工具１３が矢印Ｌ１方向に上下往復運動を行う。工具１３は、上昇端付近では、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度を図８中Ｃ点に位置決めする。この時、工具１３は、被加工物４１に対しＲ１だけ前進した状態となっている（図４（ａ）中の［５］）。
【００３７】
次に、工具１３が下降する際、カム軸駆動用モータ３６は、主軸往復運動用モータ３５と同期しながらカム軸２５の回転角度を図８中Ｃ点からＡ点の角度となるように逆方向に回転させることで、カッタヘッド１０の揺動運動により、工具１３は、［５］の位置から被加工物４１に対しＲ１の分だけ滑らかな後退動作を行いながら下降し、垂直の状態となる（図４（ａ）中の［６］）。次に、カム軸駆動用モータ３６は、主軸往復運動用モータ３５と同期しながらカム軸２５の回転角度を図８中Ａ点からＣ点の角度まで正方向に回転させることで、カッタヘッド１０の上記とは逆方向の揺動運動により、工具１３は、被加工物４１に対しＲ１の分だけ滑らかな前進動作を行いながら、工具１３は下降端付近まで下降する。（図４（ａ）中の［７］）。
【００３８】
工具１３が下降端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、図８中Ｃ点からＢ点の角度となるようにカム軸２５を逆方向へ回転させる。カム軸２５がＢ点の角度まで逆方向へ回転することにより、偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、カム軸２５の回転角度Ｃ点からＢ点に相当する前後進量Ｒ＋Ｒ１の分だけ工具１３は、［７］の位置から被加工物４１に対し後退する。ここで工具１３の前後進動作の加減速については、従来使用していたカムによる加減速と同等に制御される。次に、工具１３が上昇する間は、カム軸２５の回転角度は、Ｂ点に保持される。これによって工具１３が被加工物４１から後退した状態（図４（ａ）中［８］）を維持しながら工具１３は、上昇運動を行うことが可能となる。工具１３が上昇端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度をＢ点からＣ点の角度となるように正方向に回転させる。カム軸２５の回転により偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、カム軸２５の回転角度Ｃ点からＢ点に相当する前後進量Ｒ＋Ｒ１の分だけ工具１３は、［８］の位置から被加工物４０に対し前進し、工具１３は、［５］の状態となる。次に、工具１３は下降する。これらの動作を繰り返すことで、工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４１にクラウニング加工を行う。
また、図４（ｂ）に示すように、工具１３の上昇端付近（図４（ｂ）中［５’］）における工具１３の姿勢を垂直な状態とし、工具１３の下降時に、加工するクラウニング量から計算される工具１３の前後進量Ｒ１だけ後退し（図４（ｂ）中［６’］）、下降端付近（図４（ｂ）中［７’］）の位置で工具１３の姿勢が垂直な状態となるようにカム軸２５の回転角度を設定してもよい。
この場合、工具１３の図４（ｂ）中［５’］及び［７’］の位置に対するカム軸２５の回転角度を図８中Ａ点、工具１３の図４（ｂ）中［６’］の位置に対するカム軸２５の回転角度を図８中Ｃ’点、工具１３の図４（ｂ）中［８］の位置に対するカム軸２５の回転角度を図８中Ｂ点に設定することで、工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４１にクラウニング加工を行う。
【００３９】
本実施形態の歯車形削り盤による効果は以下の通りである。
主軸往復運動用モータ３５と独立して、カム軸駆動用モータ３６にてカム軸２５の回転角度を制御することでカムの交換を行わずに、被加工物に外歯車加工及びクラウニング加工を行うことができる。
また、被加工物４１に異なるクラウニング量にてクラウニング加工を行う場合でも、工具１３が被加工物４１に対してＬ２方向に前進及び後退する量Ｒ１を、カム軸２５の回転角度（図８中Ｃ点）を任意に決定することで、カム２６の交換を行わずに、容易に被加工物４１に異なるクラウニング量にてクラウニング加工を行うことができる。
また、カム２６を介してカム軸駆動用モータ３６によるカッタヘッド１０の揺動運動を行っているので、加工による負荷がカム軸駆動用モータ３６に伝わりにくく、高精度で工具の位置決めが可能となり、その結果、工具１３は、被加工物４０を高精度で加工できる。
【００４０】
次に、図８を参照して、被加工物にテーパ加工する場合、図６に示すような被加工物４２に対する工具１３の運動軌跡を得るためのカム軸２５の回転角度の制御について説明する。
ＮＣ装置では、予め被加工物４２に加工するテーパ角度αから計算される工具１３の上昇端付近（図６中［９］）における工具１３の前進量Ｒ２に対するカム軸２５の回転角度（図８中Ｄ点）、工具１３の下降時における工具１３の前後進動作による最も後退する位置（図６中［１１］）に対するカム軸２５の回転角度（図８中Ａ点）及び工具１３が下降端付近で前後進量Ｒの分だけ前後進動作を行うためのカム軸２５の回転角度（図８中Ｂ点）を設定しておく。
主軸往復運動用モータ３５を一方向に回転させることにより、工具１３が矢印Ｌ１方向に上下往復運動を行う。工具１３は、上昇端付近では、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度を図８中Ｄ点に位置決めする。この時、工具１３は、被加工物４２に対しＲ２だけ前進した状態となっている（図６中の［９］）。
【００４１】
次に、工具１３が下降する際、カム軸駆動用モータ３６は、主軸往復運動用モータ３５と同期しながらカム軸２５の回転角度が図８中Ｄ点からＡ点の角度となるように逆方向に回転させることで、カッタヘッド１０の揺動運動により、工具１３は、［９］の位置から被加工物４２に対しＲ２の分だけ後退動作を行いながら下降端付近まで下降する（図６中の［１１］）。
【００４２】
工具１３が下降端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、図８中Ａ点からＢ点の角度となるようにカム軸２５を逆方向へ回転させる。カム軸２５がＢ点の角度まで逆方向へ回転することにより、偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、カム軸２５の回転角度Ａ点からＢ点に相当する工具１３の前後進量Ｒの分だけ工具１３は、［１１］の位置から被加工物４２に対し後退する。ここで工具１３の前後進動作の加減速については、従来使用していたカムによる加減速と同等に制御される。次に、工具１３が上昇する間は、カム軸２５の回転角度は、Ｂ点の角度に保持される。これによって工具１３が被加工物４２から後退した状態（図６中［１２］）を維持しながら工具１３は、上昇運動を行うことが可能となる。工具１３が上昇端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度をＢ点からＤ点の角度となるように正方向に回転させる。カム軸２５の回転により偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、カム軸２５の回転角度Ｂ点からＤ点に相当する工具１３の前後進量Ｒ＋Ｒ２の分だけ工具１３は、［１２］の位置から被加工物４２に対し前進し、工具１３は、［９］の状態となる。次に、工具１３は下降する。これらの動作を繰り返すことで、工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４２にテーパ加工を行う。
【００４３】
本実施形態の歯車形削り盤による効果は以下の通りである。
主軸往復運動用モータ３５と独立して、カム軸駆動用モータ３６にてカム軸２５の回転角度を制御し、主軸往復運動用モータ３５と同期制御を行うことで工具が被加工物に接触しながら往復運動に直交する方向に前進及び後進させるように制御する。これにより、テーブル又はカッタヘッドの傾斜機構を用いずに、被加工物にテーパ加工を行うことができる。
また、カム２６を介してカム軸駆動用モータ３６によるカッタヘッド１０の揺動運動の制御を行っているので、加工による負荷がカム軸駆動用モータ３６に伝わりにくく、高精度で工具の位置決めが可能となり、その結果、工具１３は、被加工物４０を高精度で加工できる。
【００４４】
次に、図８を参照して、被加工物４３に内歯車加工する場合、図７に示すような工具１３の運動軌跡を得るためのカム軸２５の回転角度の制御について説明する。
ＮＣ装置では、予め工具１３の下降時のカム軸の回転角度（図８中Ｆ点）及び工具１３が下降端付近で工具１３の前後進量Ｒの分だけ工具１３の前後進動作を行うためのカム軸の回転角度（図８中Ｇ点）を設定しておく。
【００４５】
主軸往復運動用モータ３５を一方向に回転させることにより、工具１３が矢印Ｌ１方向に上下往復運動を行う。工具１３の上昇端付近では、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度を図８中Ｆ点にて位置決めする。この時、工具１３は、垂直な状態となっている（図７中［１３］）。カム軸２５の回転角度をＦ点にて保持することで工具１３を垂直な状態を維持しながら、工具１３が真下に下降し、下降中に被加工物４３の加工を行う（［１３］〜［１５］）。
【００４６】
工具１３が下降端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、予め設定された図８中Ｇ点の角度となるようにカム軸２５を逆方向へ回転させる。カム軸２５がＧ点の角度まで逆方向へ回転することにより、偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動する。ここで、Ｇ点における工具１３の前後進量はマイナスの値であるので、工具１３は、図中右方向（外歯車加工時とは逆方向）にカム軸２５の回転角度Ｇ点に相当する前後進量Ｒの分だけ後退する。ここで工具１３の前後進動作の加減速については、従来使用していたカムによる加減速と同等に制御される。次に、工具１３が上昇する間は、カム軸２５の回転角度は、Ｇ点にて保持する。これによって工具１３が被加工物から後退した状態（図７中［１６］）を維持しながら工具１３は、上昇運動を行うことが可能となる。工具１３が上昇端付近に到達すると、カム軸駆動用モータ３６は、カム軸２５の回転角度をＧ点からＦ点の角度となるように正方向に回転させる。カム軸２５の回転により偏心軸２９が揺動し、カッタヘッド１０が支点１１を中心に揺動することで、工具１３は、工具１３の前後進量Ｒの分だけ図中左方向へ被加工物４３に対し前進し、工具１３は、図７中の［１３］の状態となる。次に、工具１３は下降する。これらの動作を繰り返すことで、工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４３に内歯車を加工する。
また、工具１３が図７中［１３］〜［１５］の位置でのカム軸２５の回転角度を図８中Ａ点とし、工具１３が図７中［１６］の位置でのカム軸２５の回転角度を図８中Ｇ’点と設定しても、工具１３が下降端付近に到達時にカム軸２５を正方向へ回転させ、工具１３が被加工物から後退させることにより上記と同様に工具１３は、上下に往復運動を行いながら被加工物４３に内歯車を加工することができる。
【００４７】
本実施形態の歯車形削り盤による効果は以下の通りである。
主軸往復運動用モータ３５と独立して、カム軸駆動用モータ３６にてカム軸２５の回転角度を制御し、主軸往復運動用モータ３５と同期制御を行うことで工具１３が被加工物に対してカムの交換を行わずに、被加工物に外歯車加工及び内歯車加工を行うことができる。
また、カム２６を介してカム軸駆動用モータ３６によるカッタヘッド１０の揺動運動の制御を行っているので、加工による負荷がカム軸駆動用モータ３６に伝わりにくく、高精度で工具の位置決めが可能となり、その結果、工具１３は、被加工物４０を高精度で加工できる。
【００４８】
本実施形態は、歯車形削り盤について説明したが、本発明は、歯車形削り盤に限定されず、工具往復機構を備えた工作機械であれば広く適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の工作機械によれば、カムを含む機械要素の交換を行うことなく、様々な形状の加工を行うことが可能である。
本発明の工作機械が歯車形削り盤である場合には、１台の歯車形削り盤にて被加工物に、クラウニング加工、テーパ加工、内歯車加工を含む様々な形状の加工を行う際、カムを含む機械要素の交換が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の工作機械の一実施形態における要部の構成図である。
【図２】図２は、本発明の工作機械の一実施形態における要部断面図である。
【図３】図３は、被加工物に外歯車の加工を行う場合の工具の軌跡を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、被加工物にクラウニング加工を行う場合の工具の軌跡の一例を示す図である。図４（ｂ）は、被加工物にクラウニング加工を行う場合の工具の軌跡の一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、テーブルを傾斜させて、被加工物にテーパ加工を行う場合の工具の軌跡を示す図である。図５（ｂ）は、カッタヘッドを傾斜させて、被加工物にテーパ加工を行う場合の工具の軌跡を示す図である。
【図６】図６は、本発明の工作機械の一実施形態における、被加工物にテーパ加工を行う場合の工具の軌跡を示す図である。
【図７】図７は、被加工物に内歯車の加工を行う場合の工具の軌跡を示す図である。
【図８】図８は、カム軸の回転角度と工具の被加工物に対する前後進量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  カッタヘッド
１１  カッタヘッドの支点
１２  主軸
１３  工具
１５  クランクアーム
１６  球面軸受
１７  スライド部
１９  クランク軸
２０  クランク面板部
２０Ａ  クランク面板部の中心
２５  カム軸
２６  カム
２７  カムフォロワー
２８  カムレバー
２９  偏心軸
３０  リリービングロッド
３３  偏心軸面板部
３３Ａ  偏心軸面板部の中心
３５  往復運動用モータ
３６  カム軸駆動用モータ
４０、４１、４２、４３  被加工物
【図１】
2004154921.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004154921.tif 000007
【図６】
2004154921.tif 000008
【図７】
2004154921.tif 000009
【図８】
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