具备分度台的机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具备分度台的机床，该分度台利用主轴动力驱动分度台的分度轴。该具备分度台的机床具有：使加工工具旋转的主轴；主轴齿轮，其设在上述主轴的端面上，与该主轴同轴且能与该主轴同步旋转；分度台，其利用能与上述主轴齿轮啮合的分度轴驱动齿轮接受上述主轴的旋转动力，使工件的姿势变化；移动机构，其在分度区域与加工区域之间移动，在该分度区域使上述主轴相对于上述分度台，相对地进行上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮啮合的分度动作，在该加工区域利用上述加工工具进行工件的加工；防止上述分度轴驱动齿轮旋转的夹紧机构；以及数值控制装置，其对上述主轴齿轮及上述移动机构进行驱动控制，并执行分度动作。
【专利说明】具备分度台的机床
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具备由主轴动力驱动的分度台的机床。
【背景技术】
[0002]加工中心等机床由使工具旋转的主轴、用于进行工件的定位的移动轴、或自动工具更换装置的旋转轴等多个旋转轴构成。这些各轴普遍分别由专用的驱动源驱动，在该场合，机械重量与轴数量相应地变大，并且导致成本上升。因此，已知有在不需要与其他轴移动同步的分度轴中，省略在其旋转中使用专用的动力源，将机床的主轴动力作为动力源而利用的分度装置。
[0003]在日本特开昭58-045839号公报(专利文献I)中，公开了通过使设在主轴端面上的齿轮与设在自动送料机外周的齿轮啮合，利用主轴动力进行自动送料机的分度的自动工具更换装置。
[0004]在日本实开昭59-167633号公报(专利文献2)中，表示通过使设在主轴上的齿轮和设在与该主轴平行的夹紧轴上的齿轮啮合，并使夹紧轴的端部的夹紧爪旋转，固定安装在主轴上的附件的附件夹紧装置。
[0005]另外，在进行工件的多面加工的多轴加工机中，已知有利用主轴动力进行工件的分度动作的分度台。
[0006]在日本实开昭63-113542号公报(专利文献3)中，公开了通过能与主轴端面连结的联轴节及连结在该联轴节上的旋转传递单元将动力传递到蜗杆轴，利用蜗杆及蜗轮能在任意方向上分度的分度台。该分度台在驱动分度轴时，为主轴未把持工具的状态，在使主轴的旋转轴与联轴节的旋转轴一致后连结。
[0007]在日本特开平4-348846号公报(专利文献4)、日本特开平8-150542号公报(专利文献5)及日本特开昭62-148129号公报(专利文献6)中公开了在机床的主轴上安装驱动用特殊工具，将工具前端部的离合器连结在联轴节上并驱动的方式。在驱动分度轴时，还是需要使主轴的旋转轴与联轴节的旋转轴一致。
[0008]作为上述专利文献3至6共同的问题，当在主轴上安装加工工具时，为了进行分度动作，必须暂时将其加工工具从主轴取下。因此，与具有专用动力的分度轴比较，需要对分度动作进行最少一次的工具更换动作，成为工序数增加且时间增加的主要原因。另外，在专利文献4至6中，需要对用于工具更换的驱动用特殊工具进行备料，因此用于该加工的工具个数变少。
实用新型内容
[0009]因此，本实用新型鉴于上述现有技术的问题点，其目的在于提供不需要进行用于进行分度动作的工具更换动作的、具备由主轴动力驱动的分度台的机床。
[0010]本实用新型的机床具备利用主轴动力驱动分度台的分度轴的分度台，具有:使加工工具旋转的主轴；主轴齿轮，其设在上述主轴的端面上，与该主轴同轴且能与该主轴同步旋转；分度台，其利用能与上述主轴齿轮啮合的分度轴驱动齿轮接受上述主轴的旋转动力，使工件的姿势变化；移动机构，其使上述主轴相对于上述分度台在分度区域与加工区域之间相对移动，该分度区域为上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮啮合而进行分度动作的区域，该加工区域为利用上述加工工具进行工件的加工的区域；防止上述分度轴驱动齿轮旋转的夹紧机构；以及数值控制装置，其对上述主轴齿轮及上述移动机构进行驱动控制，并执行分度动作。
[0011]本实用新型通过具备上述结构，能够提供不需要进行用于进行分度动作的工具更换动作的、具备由主轴动力驱动的分度台的机床。并且，本实用新型利用设在主轴端面上的主轴齿轮进行动力传递，因此能够在主轴上把持加工工具的状态下进行分度动作。因此，与现有技术相比，不需要用于进行分度动作的工具更换动作。另外，由于在分度动作上不使用驱动用特殊工具，因此不限制工具的使用个数。
[0012]上述数值控制装置具有能够根据安装在上述主轴上的加工工具或载置在分度台上的工件的形状的至少一方来选择连结上述分度区域与上述加工区域的移动路径的装置。
[0013]根据该实施方式，分度区域与加工区域之间的最短路径由于干涉区域根据加工工具、工件的形状不同，因此通过相应地选择其最短路径，能够缩短花费在分度动作上的时间。
[0014]本实用新型的机床还具有防止切粉附着在上述分度轴驱动齿轮上的防护罩、或吹出用于除去附着在上述分度轴驱动齿轮上的切粉的压缩空气或切削液的切粉除去机构的至少一方。
[0015]根据该实施方式，由于在加工区域中处于停止状态的分度驱动用齿轮容易堆积切粉，因此通过设置除去机构，能够防止在分度区域由于切粉的侵入引起的齿轮的啮合不良。
[0016]该机床具有在将上述分度台的分度动作结束时的上述主轴的相位存储在上述数值控制装置的存储装置中后，解除上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮的啮合，在下一个分度动作中，将上述主轴的相位恢复到上述存储的相位的装置。
[0017]根据该实施方式，通过使分度后的主轴的相位为下一次分度时的初期相位，只要分度台在加工区域不旋转，就能够马上得到能啮合的相位的组合。
[0018]本实用新型的机床还具有检测出上述分度轴驱动齿轮的相位变化的、使得当在上述加工区域检测出上述分度轴驱动齿轮的相位变化时，停止下一次分度动作的上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮的分度动作的旋转检测机构。
[0019]根据该实施方式，能够利用简单的机械结构，防止分度动作中的主轴齿轮与分度轴驱动齿轮的碰撞。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是说明在同步四轴加工机上搭载了分度机构的、本实用新型的机床的一个实施方式的图。
[0021]图2是说明图1的机床位于主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl的图。
[0022]图3是在箭头A的方向上观察图2的机床的局部放大图。
[0023]图4是说明图1的机床位于利用加工工具进行工件的加工的加工区域P2的图。[0024]图5A是说明在图1的机床的分度机构中使用的夹紧机构的第一、第二例子的图，图5B是说明在图1的机床的分度机构中使用的夹紧机构的第一、第二例子的图。
[0025]图6 (a)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图，图6 (b)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图，图6 (c)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图，图6(d)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图，图6 (e)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图，图6 Cf)是说明在主轴齿轮与分度轴驱动齿轮能啮合的分度区域Pl进行分度动作的图。
[0026]图7(a)是说明分度轴驱动齿轮不是正常的相位的场合的与主轴齿轮的碰撞的图，图7 (b)是说明分度轴驱动齿轮不是正常的相位的场合的与主轴齿轮的碰撞的图。
[0027]图8A是说明在图1的机床中使用的旋转检测机构的第一、第二例子的图，图8B是说明在图1的机床中使用的旋转检测机构的第一、第二例子的图。
[0028]图9是说明图1的机床的分度机构的分度动作的流程图。
【具体实施方式】
[0029]图1是说明在同步四轴加工机上搭载了分度机构的机械结构的图。
[0030]数值控制装置8是在整体上控制机床100的控制装置。数值控制装置8具备未图示的运算装置、存储装置、输入输出装置及显示装置。
[0031]机床100具备主轴1、主轴齿轮2、分度台5、移动机构6 (6X、6Y、6Z、6A)、夹紧机构7以及切粉除去机构9。
[0032]在主轴I的端面安装与该主轴I同轴且能与主轴I同步旋转的主轴齿轮2。在该主轴齿轮2上能旋转地安装加工工具11。在分度台5上设有分度轴驱动齿轮3，该分度轴驱动齿轮3能与主轴齿轮2自如地啮合。分度台5利用与主轴齿轮2啮合的分度轴驱动齿轮3承受主轴I的旋转动力(通过旋转传递机构部4或不通过旋转传递机构部4)而被旋转驱动。通过使分度台5旋转，能够改变工件12的姿势。移动机构6包括与X、Y、Z方向分别平行的三个直线移动轴6Χ、6Υ、6Ζ和绕A轴旋转的一个旋转轴6Α，能够使分度台5相对于主轴I在主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3能啮合的分度区域Pl与利用加工工具11进行工件12的加工的加工区域Ρ2之间相对移动。由夹紧机构7防止分度轴驱动齿轮3旋转。夹紧机构7在图1中未图示。切粉除去机构9由分度轴驱动齿轮3的防护罩、吹出压缩空气或切削液的清洗装置等切粉除去机构9构成，防止在加工区域Ρ2中附着在分度轴驱动齿轮3上的切粉在分度区域Pl引起主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3的啮合不良。
[0033]数值控制装置8通过控制主轴1、主轴齿轮2、分度台5、移动机构6、夹紧机构7以及切粉除去机构9而自动地执行一连串的分度动作。连结分度区域Pl与加工区域Ρ2的移动路径能根据使用的加工工具11、工件12的形状等条件任意地设定。即，连结分度区域Pl与加工区域Ρ2的移动路径根据安装在主轴I上的加工工具11或载置在分度台5上的工件12的形状(或其双方)选择最适当的路径。
[0034]数值控制装置8为了在工件12的加工中等防止工件12与加工工具11、机床部件碰撞，具备检测它们的干涉的干涉检测功能。为了执行该干涉检测功能，安装在主轴I上的加工工具11的工具编号、与该工具编号对应的加工工具的立体形状数据、以及工件12的外形形状(包括加工中途的形状)等数据随时存储在数值控制装置8的存储装置中。另外，可以预先设定与加工工具11和载置在分度台5上的工件12不会干涉的移动路径的关系。
[0035]使用存储在数值控制装置8的存储装置中的这些数据，计算使主轴I相对于分度台5从加工区域P2相对地移动到分度区域Pl的移动路径。或者，取而代之，预先对每个种类的加工工具11计算最适的移动路径，并存储在数值控制装置8的存储装置中，与开始分度动作同时地选择与使用的加工工具11对应的移动路径。这样，通过计算或选择从加工区域P2向分度区域Pl的移动路径，指定使分度台5相对于主轴I从加工区域P2相对地移动到分度区域Pl的移动路径。
[0036]接着，以图1所示的机床100为例，使用图2至图4说明分度区域Pl与加工区域P2。
[0037]分度区域Pl (图2)与加工区域P2 (图4)是互相独立的区域。另外，尤其在是分度台5相对于其他移动机构6的固定姿势能够任意地改变的结构(作为例子，搭载在已有的台上而使用的结构)的场合，使分度区域Pl与分度台5的固定姿势一致地随时设定在数值控制装置上。
[0038]在分度区域Pl中，如图2所示，设在主轴I的端面的主轴齿轮2与设在分度台5的分度轴驱动齿轮3啮合。在主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3啮合后，将主轴齿轮2的旋转传递到分度轴驱动齿轮3。在本实用新型的实施方式中，能在将加工工具11安装在主轴I上的状态下进行分度台5的分度动作。
[0039]在加工区域P2中，如图4所示，利用加工工具11进行工件12的加工。
[0040]旋转传递机构部4 一味地约束分度轴驱动齿轮3与分度台5的相位，当在分度台5上未产生旋转动力时，不会使分度轴驱动齿轮3旋转。因此，期望使用夹紧机构7来夹紧分度台5。但是，当在分度轴驱动齿轮3与分度台5之间产生的间隙相对于加工精度为能够充分忽视那样小的场合，代替分度台5，可以使用夹紧机构7夹紧分度轴驱动齿轮3。
[0041]图5A及图5B表示夹紧机构7的两个例子。另外，在图5A及图5B中，在分度轴驱动齿轮3与分度台5之间未安装旋转传递机构部4 (即分度台5被分度轴驱动齿轮3直接旋转驱动)。
[0042]图5A所示的夹紧机构7的第一例子包括形成在分度轴驱动齿轮3的规定位置的销孔7a、设在托架16上的柱塞7b、设在该柱塞7b上的定位销7c，通过将定位销7c插入分度轴驱动齿轮3的销孔7a，约束分度轴驱动齿轮3相对于托架16旋转(夹紧)。根据该夹紧机构7，能在定位销7c的强度范围约束分度轴驱动齿轮3的旋转，在预先决定分度台5的分度角度的场合是有效的。
[0043]图5B所示的夹紧机构7的第二例子由设在托架16上的制动盘7e构成，通过使该制动盘7e相对于托架16位移并按压到分度轴驱动齿轮3(参照箭头19)，利用与制动盘7e的摩擦力固定分度轴驱动齿轮3。在该夹紧机构7中，需要注意相位偏离(后述)，但能够自如地设定分度角度。
[0044]接着，使用图6说明分度区域Pl的分度动作。
[0045]当利用加工程序指示分度动作时，数值控制装置8控制各轴(X，Y，Z，A轴)的移动机构6，沿预定的加工工具11、机床100的结构物彼此不会干涉的移动路径使分度台5相对于主轴I相对地移动到分度区域Pl (图6 (a))，在主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3啮合后，使主轴I旋转而驱动分度台5。分度台5的定位通过控制主轴I的旋转角度来进行。
[0046]在分度台5移动后(即旋转规定量后)，数值控制装置8存储现在(第N次)的分度结束时的主轴I的相位(? ?Ν),并且在进行了利用夹紧机构7的分度轴驱动齿轮3的夹紧后，控制移动机构6解除主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3的啮合，从而结束分度动作(以后，参照图6 (b)、图6 (C))。
[0047]在下一次(第N+1次)的分度动作中，使主轴I的相位与前一次(第N次)的分度结束时的相位(?iN)—致(图6 (d))。由此，主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3的相位的组合与第N次分度动作结束时一致，马上得到能啮合的相位的组合。在啮合后(图6 (e))，通过主轴向相位?iN+l定位，分度台5向相位θοΝ+1旋转(图6 (f)))。
[0048]图6 (a)~(f)表示以上的分度区域Pl的分度动作的流程。其中，以下的关系式成立。
[0049]Θ?Ν+1=Θ?Ν+Φ?Ν+1.......(I)
[0050]ΘοΝ+1=ΘοΝ+ΦοΝ+1.......(2)
[0051]ΦοΝ=Φ?ΝΧ0........(3)
[0052]另外，在上述(I)~(3)式中，
[0053]O iN:第N次分度 的分度结束时的主轴I的相位
[0054]Φ iN:第N次分度的主轴I的分度角度
[0055]O oN:第N次分度的分度结束时的分度轴驱动齿轮3的相位
[0056]ΦοΝ:第N次分度的分度轴驱动齿轮3的分度角度
[0057]C:常数(根据齿轮彼此或旋转传递机构部4的减速比等求出)
[0058]上述分度动作以在加工区域Ρ2 (图4)中分度轴驱动齿轮3不旋转为前提。因此，在使用夹紧机构7由制动盘7e构成的图5B所示的第二例子的场合，当夹紧转矩以上的负荷施加在该制动盘7e上时，分度轴驱动齿轮3旋转，与本来的相位产生偏离，其结果，当在偏离状态下继续进行分度动作时，有可能产生齿轮彼此的碰撞及破损。图7 (a)、(b)是说明在分度轴驱动齿轮3不是正常相位的场合产生的与主轴齿轮2的碰撞的图。如图7 (a)所示，在主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3的相位不一致的场合，如图7 (b)所示，主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3无法啮合而碰撞。
[0059]为了防止这种主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3碰撞，如图8A及图8B所示，在分度轴驱动齿轮3上安装旋转检测机构10。该旋转检测机构10当在加工区域P2产生的分度轴驱动齿轮3的相位的位移是对在分度区域Pl的与主轴齿轮2的啮合带来影响的大小的场合，对数值控制装置8输出该内容的信号。接受了信号的数值控制装置8自动地避开下一次分度动作的主轴齿轮2与分度轴驱动齿轮3的碰撞。
[0060]安装在分度轴驱动齿轮3上的旋转检测机构10的第一例如图8A所示，包括由编码器构成且固定在分度轴驱动齿轮3上的检测环10a、固定在托架16上且检测检测环IOa的旋转的传感器10b。检测环IOa为形成有磁条纹的编码器盘，传感器IOb为霍尔元件。
[0061]另外，如图SB所示，旋转检测机构10的第二例子包括由光读出传感器等检测器构成且固定在分度轴驱动齿轮3上的旋转盘10d、以夹住旋转盘IOd的方式固定在托架16上的投光器IOe及受光器IOf。在该旋转盘IOd上形成切口 10g。
[0062]使用图9的流程图说明本实用新型的具备分度台的机床的分度动作。以下，按照各步骤进行说明。
[0063](步骤SAOl)从数值控制装置8的存储装置读取主轴I的初期啮合相位&?Ν (第N次分度的分度结束时的主轴I的相位)及安装在主轴I上的加工工具11的工具编号。
[0064](步骤SA02)利用旋转检测机构10(参照图8A或图8B)检测分度轴驱动齿轮3的相位。
[0065](步骤SA03)判断在步骤SA2中检测的分度轴驱动齿轮3的相位与第N次分度的分度结束时的分度轴驱动齿轮3的相位O oN是否相等，在相等的场合(YES)，转移到步骤SA04，在不相等的场合(NO)，转移到步骤SA12。 [0066](步骤SA04)计算主轴I的分度角度OiN+l。利用上述(I)式，为Θ?Ν+1=Θ?Ν+1-Θ?Ν0 即，主轴I的分度角度Φ?Ν+l是从这一次(第Ν+1次)的主轴I的相位θ ?Ν+1减去在步骤SAOl中读取的、前一次(第N次)分度的分度结束时的主轴I的相位OiN。
[0067](步骤SA05)根据在步骤SAOl中读取的、安装在主轴I上的加工工具的工具编号从数值控制装置8的存储装置选定与该工具编号对应的、从加工区域P2向分度区域Pl的移动路径。在数值控制装置8的存储装置中与加工工具的编号对应地存储多个从加工区域P2向分度区域Pl的移动路径。
[0068](步骤SA06)将主轴I旋转到在步骤SAOl中读取的主轴的初期啮合相位θ?Ν (主轴定位)并对准，使主轴I相对于分度台5相对地沿在步骤SA05中选定的移动路径从加工区域P2向分度区域Pl移动。
[0069](步骤SA07)在分度区域Pl中，使夹紧机构7在非动作状态下松开分度台5。
[0070](步骤SA08)使主轴I以角度ΦiN+Ι旋转(主轴定位)。由此，主轴I的相位θ ?Ν+1利用上述(I)式，为OiN+OiN+l。即，主轴I的相位O iN+1是在由步骤SAOl读取的第N次分度的分度结束时的主轴I的相位?iN上加工在步骤SA04中计算的主轴I的分度角度Φ?Ν+1ο
[0071]另外，分度台的相位θοΝ+l利用上述(2)式，为在第N次分度的分度结束时的分度轴驱动齿轮3的相位OoN上加上第Ν+1次分度的分度轴驱动齿轮3的分度角度θοΝ+1。
[0072](步骤SA09)在分度区域Pl中使夹紧机构7进行动作，并夹紧分度台5。
[0073](步骤SAlO)使主轴I的相位θ iN+Ι为θ ?Ν,使分度台的相位θ οΝ+1为O οΝ，并存储。即，为了在下一次的分度中使用，对第N次分度的分度结束时的主轴I的相位即Θ?Ν和在第N次分度中的分度结束时的分度轴驱动齿轮3的相位即OoN进行更新并存储。
[0074](步骤SA11)将主轴I相对于分度台5相对地从分度区域Pl向加工区域Ρ2移动，并解除主轴定位。
[0075](步骤SA12)停止分度动作。在步骤SA03中判断为与分度轴驱动齿轮的相位θοΝ不相等意味着在前一次的分度动作结束后的工件12的加工中，分度台5旋转。当在该状态下进行分度动作时，如图7 (a)、(b)所示，存在分度轴驱动齿轮3与主轴齿轮2碰撞的问题。
[0076](步骤SA13)由于分度台5旋转，无法期待正常的工件加工，因此中止工件的加工，发出警报。该警报的发出通过在数值控制装置8的显示装置上显示警报或使设在机床上的警告灯亮灯等来进行。
【权利要求】
1.一种具备分度台的机床，该分度台利用主轴动力驱动分度台的分度轴，该具备分度台的机床的特征在于， 具有: 使加工工具旋转的主轴； 设在上述主轴的端面上、与该主轴同轴且能与该主轴同步旋转的主轴齿轮； 利用能与上述主轴齿轮啮合的分度轴驱动齿轮接受上述主轴的旋转动力，使工件的姿势变化的分度台； 使上述主轴相对于上述分度台在分度区域与加工区域之间相对移动的移动机构，该分度区域为上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮啮合而进行分度动作的区域，该加工区域为利用上述加工工具进行工件的加工的区域； 防止上述分度轴驱动齿轮旋转的夹紧机构；以及 对上述主轴齿轮及上述移动机构进行驱动控制、并执行分度动作的数值控制装置。
2.根据权利要求1所述的具备分度台的机床，其特征在于， 上述数值控制装置具有根据安装在上述主轴上的加工工具或载置在分度台上的工件的形状的至少一方来选择连结上述分度区域与上述加工区域的移动路径的装置。
3.根据权利要求1所述的具备分度台的机床，其特征在于， 还具有防止切粉附着在上述分度轴驱动齿轮上的防护罩、或吹出用于除去附着在上述分度轴驱动齿轮上的切粉的压缩空气或切削液的切粉除去机构的至少一方。
4.根据权利要求1所述的具备分度台的机床，其特征在于， 该机床具有在将上述分度台的分度动作结束时的上述主轴的相位存储在上述数值控制装置的存储装置中后，解除上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮的啮合，在下一个分度动作中，将上述主轴的相位恢复到上述存储的相位的装置。
5.根据权利要求1所述的具备分度台的机床，其特征在于， 具有检测出上述分度轴驱动齿轮的相位变化的、使得当在上述加工区域检测出上述分度轴驱动齿轮的相位变化时，停止下一次分度动作的上述主轴齿轮与上述分度轴驱动齿轮的分度动作的旋转检测机构。
【文档编号】B23Q16/02GK203471474SQ201320526377
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】中滨泰广, 长田大介 申请人:发那科株式会社