CN104349857B - 可安装旋转工具单元的机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可安装旋转工具单元的机床。本发明的课题在于以简单的构造同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作。本发明的机床(1)包括：转塔(4、104)，可呈放射状安装工具单元(2)；筒状的转塔回旋驱动轴(5、105)，用来对转塔(4、104)传递回旋驱动力；旋转工具驱动轴(8、108)，能够以分度轴(AX1)为中心进行旋转，且用来对安装在转塔(4、104)的旋转工具单元(2b、102b)的工具(7、107)传递旋转驱动力；及单元回旋驱动轴(12、112)，可与该旋转工具驱动轴(8、108)个别地以分度轴(AX1)为中心进行旋转，且用来对安装在转塔(4、104)的旋转工具单元(2b、102b)传递改变工具(7、107)的旋转轴(AX2)的朝向的回旋驱动力。在转塔回旋驱动轴(5、105)的内侧呈同轴状设置着旋转工具驱动轴(8、108)与单元回旋驱动轴(12、112)。

Description

可安装旋转工具单元的机床
技术领域
本发明涉及一种可安装旋转工具单元的机床。
背景技术
作为所述机床，已知如下一种车床，该车床包括能以分度轴(indexing shaft)为中心呈放射状安装工具单元的转塔(turret)。专利文献1中公开了一种从位于不回旋轴的内侧的驱动轴经由中间驱动轴向旋转工具传递旋转驱动力的转塔刀具台。该旋转工具的旋转轴的朝向无法从与转塔的回旋轴正交的方向改变。在利用这种转塔刀具台等进行倾斜孔加工等二次加工的情况下，必须针对所需的每个倾斜角度准备专用的旋转工具单元。然而，如果旋转工具单元的种类增加，那么费用及保管空间会增大并且装置会大型化。
专利文献2所记载的复合加工车床包括使工具支撑头进行倾斜动作来改变旋转工具的轴线(旋转轴)的角度的工具轴线倾斜机构，从而无需针对每个倾斜角度的专用的旋转工具单元。该车床在加工工件时，从位于转塔轴内侧的第一驱动轴经由圆筒状的第二驱动轴向工具传递旋转驱动力。此时，工具用电动机高速旋转驱动第一驱动轴，而使第一驱动轴、第二驱动轴及工具高速旋转。在工具支撑头回旋时，插通到第二驱动轴的回旋轴与该第二驱动轴连接，从第一驱动轴经由第二驱动轴及回旋轴向工具支撑头传递回旋驱动力，从而使工具支撑头进行倾斜动作。此时，相同的工具用电动机低速旋转驱动第一驱动轴，而使第一驱动轴、第二驱动轴及回旋轴低速旋转。
所述复合加工车床在工具支撑头回旋时，对工具传递旋转驱动力的第二驱动轴、与对工具支撑头传递回旋驱动力的回旋轴皆进行低速旋转。因此，所述复合加工车床无法同时实现工具的高速旋转动作与工具支撑头的倾斜动作。相对于此，专利文献3所记载的动力伺服转塔台是利用切割工具旋转装置驱动电动机驱动切割工具旋转装置相关构成零件而使切割工具旋转，且利用伺服电动机驱动转塔旋转装置(工具单元回旋装置)相关构成零件而使转塔(工具单元)旋转。切割工具旋转装置相关构成零件被设置为形成于接设凸块中从中心偏离的位置的通孔。工具单元回旋装置相关构成零件被设置为形成于接设凸块中从中心偏离的位置的贯孔。在转塔平台周缘设置着多个与工具单元的齿轮咬合的被动齿轮。伺服电动机的旋转经由传动棒及传动齿轮被传递给转塔平台内的齿轮。该齿轮从转塔平台的回旋轴偏心，而与一个所述被动齿轮咬合。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2889426号公报
专利文献2：日本专利特开2008-87089号公报
专利文献3：实用新型登录第3129696号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
所述动力伺服转塔台因连同多个被动齿轮一起必需从转塔平台的回旋轴偏心的工具单元回旋装置相关构成零件，所以零件件数较多，且构造复杂。此外，这种问题也同样存在于可安装旋转工具单元的各种机床。
鉴于以上问题，本发明的目的在于：以简单的构造同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作。
[解决问题的技术手段]
为了达成所述目的，本发明的可安装旋转工具单元的机床具有如下实施方式，即包括：
转塔，能够以分度轴为中心呈放射状安装工具单元；
筒状的转塔回旋驱动轴，能够以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对所述转塔传递回旋驱动力；
旋转工具驱动轴，能以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对安装在所述转塔的旋转工具单元的工具传递旋转驱动力；及
单元回旋驱动轴，可与该旋转工具驱动轴个别地以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对安装在所述转塔的旋转工具单元传递改变所述工具的旋转轴的朝向的回旋驱动力；且
在所述转塔回旋驱动轴的内侧呈同轴状设置着所述旋转工具驱动轴与所述单元回旋驱动轴。
即，设置在转塔回旋驱动轴的内侧的旋转工具驱动轴与单元回旋驱动轴设为可分别以分度轴为中心进行旋转。而且，旋转工具驱动轴与单元回旋驱动轴呈同轴状设置。因此，本实施方式能以简单的构造同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作。
此处，也可以设置旋转工具连结轴，该旋转工具连结轴用来对经分度的旋转工具单元的工具传递来自旋转工具驱动轴的旋转驱动力。另外，也可以设置单元回旋连结轴，该单元回旋连结轴用来对经分度的旋转工具单元传递来自单元回旋驱动轴的回旋驱动力。
单元回旋驱动轴既可设置在旋转工具驱动轴的内侧，也可以设置在旋转工具驱动轴的外侧。也可以在旋转工具驱动轴及单元回旋驱动轴的内侧设置支撑轴，该支撑轴固定着支撑旋转工具连结轴与单元回旋连结轴中的至少一者的连结轴支撑部。该支撑轴既可为实心，也可以为筒状。将支撑轴的一端侧安装在刀具台主体并且在支撑轴的另一端侧固定着连结轴支撑部的实施方式能够使机床小型化。
以与分度轴不同朝向的轴为中心呈同轴状设置旋转工具连结轴与单元回旋连结轴的实施方式能够使机床进一步小型化。
[发明的效果]
根据技术方案1的发明，能以简单的构造同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作。
技术方案2的发明可提供一种同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作的小型化的机床。
技术方案3的发明可提供一种同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作的进一步小型化的机床。
附图说明
图1(a)是例示CNC(Computerized Numerical Control，计算机数值控制)车床1的概略情况的立体图，(b)是例示车床1的主要部分的俯视图。
图2是局部截面观察转塔刀具台1a的主要部分而例示的图。
图3是将图2的主要部分放大而例示的图。
图4是局部截面观察旋转工具单元2b而例示的剖视图。
图5(a)是例示转塔刀具台1a的主要部分的立体图，(b)是例示转塔刀具台1a的主要部分的侧视图。
图6(a)、(b)是例示车床1的电气系统的概略情况的图。
图7是局部截面观察在齿轮箱支撑轴30上设置着冷却剂的流路33的转塔刀具台1a的主要部分而例示的剖视图。
图8是将图7的主要部分放大而例示的图。
图9是局部截面观察呈同轴状设置着旋转工具连结轴131与单元回旋连结轴116的转塔刀具台1a的主要部分而例示的剖视图。
图10是将图9的主要部分放大而例示的图。
图11是局部截面观察旋转工具单元102b而例示的剖视图。
图12(a)是例示转塔刀具台1a的主要部分的立体图，(b)是例示转塔刀具台1a的主要部分的侧视图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。当然，以下所说明的实施方式只是例示本发明者。
(1)可安装旋转工具单元的机床的概略情况：
图1(a)是示意性地表示对所述机床进行例示的CNC车床1的立体图。该车床1是包括具有主轴100的主轴台102、具有转塔4的转塔刀具台1a、及NC(Numerical Control；数值控制)装置80的NC车床。此外，X、Y、Z相互正交，X方向是沿着称为X轴的控制轴的相同朝向的方向，Y方向是沿着称为Y轴的控制轴的相同方向，Z方向是沿着称为Z轴的控制轴的相同方向。
主轴100可放开地抓持工件W1，且使工件W1以主轴的旋转轴AXW1为中心进行旋转。主轴100与主轴台102一起相对于未图示的主轴台平台向主轴的旋转轴AXW1方向被引导。此外，具有主轴的主轴台也可以在车床上设置多个正面主轴台与背面主轴台的组合等。另外，也可以在车床上设置导套(guide bush)，该导套可向主轴的旋转轴AXW1方向滑动地支撑由主轴抓持的工件，且与主轴同步地被旋转驱动。转塔4以分度轴AX1(参照图2)为中心形成为大致多边形状，且在外周具有多个用来安装工具单元2的转塔面3。因此，转塔4能以分度轴AX1为中心呈放射状安装工具单元2。图1(a)所示的转塔刀具台1a为能够通过未图示的伺服电动机、滚珠螺杆及螺帽机构而沿X、Y、Z方向移动控制的构造。因此，转塔刀具台1a相对于未图示的刀具台平台向X方向、Y方向及Z方向被引导。此外，主轴台或转塔刀具台的移动方向并不限定于所述方向。NC装置80设为包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、时钟电路、接口(I/F)等的计算机。NC装置80控制主轴台102的移动、主轴100的旋转动作、转塔刀具台1a的移动、转塔4的回旋动作、工具7的旋转动作及倾斜动作等车床1的各部的动作。
安装在转塔面3的工具单元2中包含用来进行车削或打孔的固定工具单元2a、及用来对工件W1的外周进行孔加工或铣刀加工的旋转工具单元2b。随着零件形状的复杂化，逐渐要求像图1(b)所示那样相对于主轴的旋转轴AXW1朝向任意角度的孔加工或倾斜面的铣刀加工。
图2、3、7～10是局部截面观察转塔刀具台1a的主要部分而表示。此处，图2、3的齿轮箱支撑轴21及伞齿轮10、15只截面观察上半部分。图7、8的齿轮箱支撑轴30及伞齿轮10、15也只截面观察上半部分。图9、10的齿轮箱支撑轴121只截面观察上半部分。齿轮箱支撑轴21、30、121是将与转塔4、104为相反侧的后端部21b安装在刀具台主体6、106的支撑轴。
首先，对被例示为所述车床1的机床的概略情况进行说明。
本机床包括转塔(4、104)、转塔回旋驱动轴(5、105)、旋转工具驱动轴(8、108)、及单元回旋驱动轴(12、112)。转塔回旋驱动轴(5、105)形成为大致圆筒状，且配置为能以分度轴AX1为中心进行旋转。转塔回旋驱动轴(5、105)是用来将来自图6(a)、(b)所示的转塔回旋驱动伺服电动机M1的回旋驱动力传递给转塔(4、104)的筒状部件。旋转工具驱动轴(8、108)形成为大致圆筒状，且设为能够与转塔回旋驱动轴(5、105)分别以相同的分度轴AX1为中心进行旋转。旋转工具驱动轴(8、108)是用来将来自图6(a)、(b)所示的旋转工具驱动电动机M2的旋转驱动力传递给安装在转塔(4、104)的旋转工具单元(2b、102b)的工具(7、107)的筒状部件。单元回旋驱动轴(12、112)形成为大致圆筒状，且设为能够与转塔回旋驱动轴(5、105)及旋转工具驱动轴(8、108)分别以相同的分度轴AX1为中心进行旋转。单元回旋驱动轴(12、112)是用来将来自图6(a)、(b)所示的单元回旋驱动伺服电动机M3的回旋驱动力传递给安装在转塔(4、104)的旋转工具单元(2b、102b)的筒状部件。该回旋驱动力是改变工具(7、107)的旋转轴AX2的朝向的力。
此外，所述大致圆筒状的形状包括可旋转的各种筒状的形状，并不限定于严格的圆筒形状。
所述旋转工具驱动轴(8、108)及所述单元回旋驱动轴(12、112)呈同轴状设置在转塔回旋驱动轴(5、105)的内侧。本机床能以简单的构造同时实现工具(7、107)的高速旋转动作与倾斜动作。
此外，也可以在机床设置旋转工具连结轴(131)，该旋转工具连结轴(131)用来对经分度的旋转工具单元(2b、102b)的工具(7、107)传递来自旋转工具驱动轴8、108的旋转驱动力。图9～11所示的旋转工具连结轴131设为能以与分度轴AX1不同朝向的轴(中间旋转轴AX5)为中心进行旋转。
另外，也可以在机床设置单元回旋连结轴16、116，该单元回旋连结轴16、116用来对经分度的旋转工具单元(2b、102b)传递来自单元回旋驱动轴(12、112)的回旋驱动力。图2～4、7、8所示的单元回旋连结轴16、116设为能以与分度轴AX1不同朝向的轴(中间旋转轴AX4、AX5)为中心进行旋转。
进而，支撑旋转工具连结轴(131)与单元回旋连结轴(16、116)中的至少一者的连结轴支撑部(13、113)也可以被固定在支撑轴(21、30、121)的前端部(21a)。该支撑轴(21、30、121)也能以分度轴(AX1)为中心设置在旋转工具驱动轴(8、108)及单元回旋驱动轴(12、112)的内侧。由于在将后端部(21b)安装在刀具台主体(6、106)的支撑轴(21、30、121)的前端部(21a)固定着连结轴支撑部(13、113)，所以本实施方式能够使机床小型化。
进而，如图9～11所示，也能以与分度轴(AX1)不同朝向的轴(中间旋转轴AX5)为中心呈同轴状设置旋转工具连结轴(131)与单元回旋连结轴(116)。本实施方式能够使机床进一步小型化。
(2)第一例：
图2、3是局部截面观察回旋控制安装在转塔面3的工具单元2的带回旋机构的转塔刀具台1a的主要部分而表示的第一例。为方便起见，将安装在分度位置的转塔面3上的旋转工具单元以符号2b表示，将安装在非分度位置的转塔面上的旋转工具单元以符号2c表示。
转塔刀具台1a包括刀具台主体6、转塔4、转塔回旋驱动轴5、旋转工具驱动轴8、单元回旋驱动轴12、单元回旋连结轴16、齿轮箱(连结轴支撑部)13、及齿轮箱支撑轴21等。在从联轴器机构50起的后侧，以分度轴AX1为中心从内侧向外侧依次呈同轴状配置着齿轮箱支撑轴21、单元回旋驱动轴12、旋转工具驱动轴8、转塔回旋驱动轴5、及刀具台主体6。单元回旋驱动轴12、旋转工具驱动轴8、及转塔回旋驱动轴5设为能以分度轴AX1为中心分别进行旋转。
另外，图4是局部截面观察安装在转塔4的转塔面3的旋转工具单元2b而表示的例子。旋转工具单元2b包含固定部40与回旋部45。在固定部40设置着旋转工具输入轴37、回旋输入轴20b、减速机41、回旋中间轴42、正齿轮43、轴承箱44等。在回旋部45设置着旋转工具中间轴38、旋转工具轴39、回旋轴45b等。此外，转塔刀具台1a或工具单元2的主要部分可由例如金属形成。以下的例子也同样。
转塔4被固定在转塔回旋驱动轴5的前端部。该转塔回旋驱动轴5经由轴承而可旋转地被支撑在刀具台主体6。因此，转塔4被设置为可相对于转塔刀具台1a的前部回旋。另外，在转塔4与刀具台主体6之间配置着联轴器机构50。对于联轴器机构50可使用曲齿联轴器(curvic coupling)等，该曲齿联轴器具备设置在刀具台主体6的前部的驱动侧联轴器部件51、及设置在转塔4的后部的从动侧联轴器部件52。在固定转塔4时，通过利用油压缸等缸体使转塔回旋驱动轴5向后侧(图2的左侧)移动，而使联轴器部件51、52咬合，从而将转塔4保持在规定的分度位置。当使转塔4回旋时，通过利用缸体使转塔回旋驱动轴5向前侧(图2的右侧)移动，而解除联轴器部件51、52的咬合，从而容许转塔4旋动。
如图6(a)所示，在联轴器部件51、52的咬合被解除时，转塔回旋驱动伺服电动机M1使经由传动齿轮等动力传递机构G1、及转塔回旋驱动轴5而连结的转塔4回旋。NC装置80对所述电动机M1发出用来分度转塔面3的指令，该转塔面3安装着加工等时所使用的工具单元2。在转塔4的外周安装多个不同的工具单元2。车床1依次分度这些工具单元2，并在X、Y、Z方向上移动控制该经分度的工具单元2，由此对由主轴100抓持的工件W1进行加工。
设置在转塔回旋驱动轴5的内侧的旋转工具驱动轴8由固定在转塔回旋驱动轴5的轴承9可旋转地支撑。在旋转工具驱动轴8的前端固定着与旋转工具单元2b的旋转工具输入轴37的伞齿轮11咬合的伞齿轮10。如图4所示，具有伞齿轮11、37d的旋转工具输入轴37由固定在轴承箱44的轴承可旋转地支撑，且设为能以与分度轴AX1不同朝向的中间旋转轴AX3为中心进行旋转。图4所示的中间旋转轴AX3与分度轴AX1正交，但并不限定于正交。在将旋转工具单元2b安装在转塔面3时，旋转工具单元侧的伞齿轮11与转塔刀具台侧的伞齿轮10咬合。具有伞齿轮38a及正齿轮38b的旋转工具中间轴38设为能以与中间旋转轴AX3不同朝向的轴为中心进行旋转。图4所示的旋转工具中间轴38的朝向与中间旋转轴AX3正交，但并不限定于正交。输入侧的伞齿轮38a与旋转工具输入轴37的伞齿轮37d咬合。输出侧的正齿轮38b与旋转工具轴39的正齿轮39a咬合。安装着工具7的旋转工具轴39设为能以与旋转工具中间轴38并行的轴为中心进行旋转。当然，旋转工具单元的构成除了图4所示的构成以外，还考虑其他各种构成。
如图6(a)所示，旋转工具驱动电动机M2使经由传动齿轮等动力传递机构G2而连结的旋转工具驱动轴8旋转。来自该旋转工具驱动轴8的旋转驱动力被传递到经由所述轴37、38、39而连结的工具7。NC装置80对所述电动机M2发出用来使加工等时使用的工具7旋转的指令。
设置在旋转工具驱动轴8的内侧的单元回旋驱动轴12由固定在齿轮箱13的轴承14可旋转地支撑。在单元回旋驱动轴12的前端固定着与单元回旋连结轴16的伞齿轮17咬合的伞齿轮15。如图4所示，具有伞齿轮17及槽部18的单元回旋连结轴16由固定在齿轮箱13的轴承23可旋转地支撑，且能够以与分度轴AX1不同朝向的中间旋转轴AX4为中心进行旋转。图4所示的中间旋转轴AX4与分度轴AX1正交，且朝向相对于转塔面3垂直的方向。当然，中间旋转轴AX4的朝向也可以偏离与分度轴AX1正交的朝向。在单元回旋连结轴16的输出端形成着凹形状的槽部18。在回旋输入轴20b的输入端形成着凸形状的突起部19b。在将旋转工具单元2b安装在转塔面3时，将旋转工具单元侧的突起部19b插入到转塔刀具台侧的槽部18，从而使单元回旋连结轴16与回旋输入轴20b咬合。具有突起部19b的回旋输入轴20b设为能以中间旋转轴AX4为中心进行旋转。连结在回旋输入轴20b的输出端的减速机41使回旋输入轴20b的旋转速度以例如1/20～1/100左右的规定比减速并传递给回旋中间轴42。在回旋中间轴42的输出端固定着与邻接的正齿轮43咬合的正齿轮42b。具有与正齿轮43咬合的正齿轮45a的回旋轴45b设为能以中间旋转轴AX3为中心进行旋转。回旋轴45b的输出端被固定在回旋部45。
如图6(a)所示，单元回旋驱动伺服电动机M3使经由传动齿轮等动力传递机构G3及单元回旋驱动轴12而连结的单元回旋连结轴16旋转。来自该单元回旋连结轴16的回旋驱动力被传递给经由回旋输入轴20b、减速机41、回旋中间轴42、正齿轮43、及旋转轴45b而连结的回旋部45。NC装置80对所述电动机M3发出用来使在加工等时使用的工具单元2的回旋部45回旋的指令。由此，工具7的旋转轴AX2的朝向改变。
设置在单元回旋驱动轴12内侧的实心的齿轮箱支撑轴21形成为大致圆柱状。齿轮箱支撑轴21的后端部21b被安装为可相对于刀具台主体6略微向分度轴AX1的方向往返移动。在该齿轮箱支撑轴21的前端部21a，利用夹片(clamp piece)22固定着齿轮箱13。齿轮箱13从齿轮箱支撑轴的前端部21a折入到后侧而可旋转地支撑单元回旋连结轴16与单元回旋驱动轴12，另一方面，齿轮箱13由固定在法兰24的轴承25支撑，该法兰24被螺旋固定在转塔4。因此，转塔4与齿轮箱13可相对地旋转。当转塔4回旋时，齿轮箱13不旋转，单元回旋连结轴16相对于被分度的转塔面3垂直地维持。
如图5(a)、(b)所示，齿轮箱13具有用来将非分度位置的回旋输入轴20c的突起部19c维持为规定朝向的引导面13a。该引导面13a被设为相对于分度轴AX1的垂直面，且与分度位置的单元回旋连结轴16的槽部18连接。当然，引导面13a的朝向也可以为偏离相对于分度轴AX1的垂直面的面。如图5(b)所示，非分度位置的回旋输入轴20c的旋转是以突起部19c与引导面13a成为例如0.05mm左右的微小间隙C1的方式予以限制。
在使转塔4回旋而分度工具单元2时，NC装置80进行将单元回旋连结轴16保持在使槽部18的朝向与引导面13a一致的旋转位置的控制。由此，在突起部19b的面与引导面13a平行的旋转位置上保持回旋输入轴20b。在该状态下，NC装置80首先进行使转塔4与转塔回旋驱动轴5一起向前侧移动的控制，而使联轴器部件51、52的咬合解除。接着，NC装置80进行驱动转塔回旋驱动伺服电动机M1的控制，使转塔4与转塔回旋驱动轴5一起回旋到规定的分度位置。此时，由于利用引导面13a限制突起部19c的旋转直到即将例如将旋转工具单元2c的突起部19c插入到槽部18之前为止，所以能够使转塔刀具台侧的单元回旋连结轴16与旋转工具单元侧的回旋输入轴20c确实地咬合。最后，NC装置80进行使转塔4与转塔回旋驱动轴5一起向后侧移动的控制，而使联轴器部件51、52咬合。
此外，实用新型登录第3129696号公报所记载的动力伺服转塔台因未考虑工具单元分度时的工具支撑头的朝向，所以存在如下情况：当使齿轮与被动齿轮咬合时无法使齿轮的刀尖彼此相互准确咬合。
当使工具7旋转时，NC装置80进行驱动旋转工具驱动电动机M2的控制，而使旋转工具驱动轴8旋转。由此，从旋转工具驱动轴8经由伞齿轮10、11、旋转工具输入轴37、伞齿轮37d、38a、旋转工具中间轴38、正齿轮38b、39a、及旋转工具轴39向工具7传递旋转驱动力，从而使工具7高速旋转。
在改变工具7的旋转轴AX2的朝向时，NC装置80进行驱动单元回旋驱动伺服电动机M3的控制，而使单元回旋驱动轴12旋转。由此，从单元回旋驱动轴12经由伞齿轮15、17、单元回旋连结轴16、槽部18、突起部19b、回旋输入轴20b、减速机41、回旋中间轴42、正齿轮42b、43、45a、及回旋轴45b向回旋部45传递回旋驱动力，从而使回旋部45以低速回旋。即，工具7的旋转轴AX2的朝向改变。
此处，由于旋转工具驱动轴8与单元回旋驱动轴12可分别旋转，所以能够一面使工具7高速旋转一面使回旋部45以低速回旋。
像以上所说明那样，本实施方式中，将旋转工具驱动轴8与单元回旋驱动轴12呈同轴状设置在转塔回旋驱动轴5的内侧，因此，能以简单的构造同时实现工具7的高速旋转动作与倾斜动作。因此，本实施方式可提供一种能够提高对工件W1加工的自由度、且能够实现制造的容易化及零件件数的削减、并且廉价的带工具单元回旋驱动的转塔刀具台。另外，本实施方式中，在后端部21b被安装在刀具台主体6的齿轮箱支撑轴21的前端部21a固定着齿轮箱13，因此，可无需像从转塔的外侧折入而支撑单元回旋连结轴的较大的构造，从而能够使机床小型化。
(3)第二例：
图7、8是局部截面观察在齿轮箱支撑轴30设置着冷却剂的流路33的转塔刀具台1a的主要部分而表示的第二例。为方便起见，将分度位置的转塔面以符号3b表示，将安装在该转塔面3b的旋转工具单元以符号2b表示，将非分度位置的转塔面以符号3c表示，将安装在该转塔面3c的旋转工具单元以符号2c表示。
与所述第一例的差异在于：齿轮箱支撑轴30为具有冷却剂的流路33的筒状；在齿轮箱支撑轴30的前端部21a安装着流路切换接头31；存在具有流路32b、32c等的法兰32；以及在转塔4有流路4b、4c。流路切换接头31具有连接齿轮箱支撑轴的流路33的前端部与法兰32的流路32b的流路34。流路32b、32c与流路4b、4c连接，可对各转塔面3分配冷却剂。齿轮箱支撑轴30的前端部21a可相对于法兰32旋转地受到支撑。对于与第一例相同的构成，省略说明。
在转塔4回旋而分度工具单元2时，从齿轮箱支撑轴30的后方供给的冷却剂经由流路33、34、32b、4b被导入到安装在分度位置的转塔面3b的工具单元2。即便转塔4回旋，齿轮箱支撑轴30也不会旋转，所以流路切换接头的流路34的位置不变。因此，图7、8所示的转塔刀具台1a不将冷却剂导入到安装在非分度位置的转塔面3c的工具单元2。因此，本实施方式中，即便不设置复杂的冷却剂配管，也能只向分度位置的转塔面3供给冷却剂，且能够经由工具单元2的流路向工具7附近高效地供给冷却剂。
(4)第三例：
图9、10是局部截面观察回旋控制安装在转塔面103的旋转工具单元102b的带回旋机构的转塔刀具台1a的主要部分而表示的第三例。为方便起见，将安装在分度位置的转塔面103的旋转工具单元以符号102b表示，将安装在非分度位置的转塔面的旋转工具单元以符号102c表示。
第三例的转塔刀具台1a包括刀具台主体106、转塔104、转塔回旋驱动轴105、旋转工具驱动轴108、旋转工具连结轴131、单元回旋驱动轴112、单元回旋连结轴116、齿轮箱(连结轴支撑部)113、齿轮箱支撑轴121等。在从联轴器机构50起的后侧，以分度轴AX1为中心，从内侧向外侧依次呈同轴状配置着齿轮箱支撑轴121、旋转工具驱动轴108、单元回旋驱动轴112、转塔回旋驱动轴105、及刀具台主体106。单元回旋驱动轴112、旋转工具驱动轴108、及转塔回旋驱动轴105设为能以分度轴AX1为中心分别进行旋转。
另外，图11是局部截面观察安装在转塔104的转塔面103的旋转工具单元102b而表示的例子。旋转工具单元102b包含固定部140与回旋部145。在固定部140设置着旋转工具输入轴137b、回旋输入轴120b、减速机141、轴承箱144等。在回旋部145设置着旋转工具中间轴38、旋转工具轴39、回旋轴145a等。
转塔104被固定在转塔回旋驱动轴105的前端部。该转塔回旋驱动轴105经由轴承而可旋转地支撑在刀具台主体106。另外，在转塔104与刀具台主体106之间配置着与第一例相同的联轴器机构50。当固定转塔104时，利用缸体使转塔回旋驱动轴105向后侧移动，由此使联轴器部件51、52咬合，从而将转塔104保持在规定的分度位置。当使转塔104回旋时，利用缸体使转塔回旋驱动轴105向前侧移动，由此解除联轴器部件51、52的咬合，从而容许转塔104的旋动。
如图6(b)所示，在联轴器部件51、52的咬合被解除时，转塔回旋驱动伺服电动机M1使经由传动齿轮等动力传递机构G1、及转塔回旋驱动轴105而连结的转塔104回旋。NC装置80对所述电动机M1发出用来分度转塔面103的指令，该转塔面103安装着在加工等时使用的工具单元2。车床1依次分度工具单元2，并在X、Y、Z方向上移动控制该经分度的工具单元2，由此对由主轴100抓持的工件W1进行加工。
设置在转塔回旋驱动轴105的内侧的单元回旋驱动轴112由固定在齿轮箱113的轴承114可旋转地支撑。在单元回旋驱动轴112的前端，通过热装而固定着与单元回旋连结轴116的伞齿轮117咬合的伞齿轮115。如图11、12所示，具有伞齿轮117及槽部118的单元回旋连结轴116由固定在齿轮箱113的轴承130可旋转地支撑，且设为能以与分度轴AX1不同朝向的中间旋转轴AX5为中心进行旋转。图11所示的中间旋转轴AX5与分度轴AX1正交，且朝向相对于转塔面103垂直的方向。当然，中间旋转轴AX5的朝向也可以偏离与分度轴AX1正交的朝向。在单元回旋连结轴116的输出端形成着凹形状的槽部118。在回旋输入轴120b的输入端形成着凸形状的突起部119b。在将旋转工具单元102b安装在转塔面103时，将旋转工具单元侧的突起部119b插入到转塔刀具台侧的槽部118，从而使单元回旋连结轴116与回旋输入轴120b咬合。具有突起部119b的回旋输入轴120b设为能以中间旋转轴AX5为中心进行旋转。连结在回旋输入轴120b的输出端的减速机141使回旋输入轴120b的旋转速度以例如1/20～1/100左右的规定比减速并传递给回旋轴145a。回旋轴145a的输出端被固定在回旋部145。
如图6(b)所示，单元回旋驱动伺服电动机M3使经由传动齿轮等动力传递机构G3及单元回旋驱动轴112而连结的单元回旋连结轴116旋转。来自该单元回旋连结轴116的回旋驱动力被传递给经由回旋输入轴120b、减速机141、及回旋轴145a而连结的回旋部145。NC装置80对所述电动机M3发出用来使在加工等时使用的工具单元2的回旋部145回旋的指令。由此，工具107的旋转轴AX2的朝向改变。
设置在单元回旋驱动轴112的内侧的旋转工具驱动轴108由固定在单元回旋驱动轴112的轴承119可旋转地支撑。在旋转工具驱动轴108的前端固定着与旋转工具连结轴131的伞齿轮111咬合的伞齿轮110。具有伞齿轮111及槽部135的旋转工具连结轴131被插入到单元回旋连结轴116的内侧，且由固定在齿轮箱113的轴承133、及固定在单元回旋连结轴116的轴承134可旋转地支撑。即，旋转工具连结轴131设为能以与分度轴AX1不同朝向的中间旋转轴AX5为中心进行旋转。伞齿轮111由夹片132固定在旋转工具连结轴131的输入端。在旋转工具连结轴131的输出端形成着凹形状的槽部135。在旋转工具单元102b的旋转工具输入轴137b的输入端形成着凸形状的突起部136b。在将旋转工具单元102b安装在转塔面103时，将旋转工具单元侧的突起部136b插入到转塔刀具台侧的槽部135，而使旋转工具连结轴131与旋转工具输入轴137b咬合。具有突起部136b的旋转工具输入轴137b被设置在回旋输入轴120b的内侧，且由固定在回旋输入轴120b的轴承可旋转地支撑。即，旋转工具输入轴137b设为能以中间旋转轴AX5为中心进行旋转。图11所示的旋转工具中间轴38的朝向与中间旋转轴AX5正交，但并不限定于正交。输入侧的伞齿轮38a与旋转工具输入轴137b的伞齿轮37d咬合。输出侧的正齿轮38b与旋转工具轴39的正齿轮39a咬合。安装着工具107的旋转工具轴39设为能以与旋转工具中间轴38并行的轴为中心进行旋转。当然，旋转工具单元的构成除了图11所示的构成以外，还考虑其他各种构成。
如图6(b)所示，旋转工具驱动电动机M2使经由传动齿轮等动力传递机构G2而连结的旋转工具驱动轴108旋转。来自该旋转工具驱动轴108的旋转驱动力被传递给经由所述轴131、137b、38、39而连结的工具107。NC装置80对所述电动机M2发出用来使在加工等时使用的工具107旋转的指令。
设置在旋转工具驱动轴108内侧的实心的齿轮箱支撑轴121形成为大致圆柱状。齿轮箱支撑轴121的后端部21b被安装为可相对于刀具台主体106略微向分度轴AX1的方向往返移动。在该齿轮箱支撑轴121的前端部21a，利用夹片122固定着齿轮箱113。齿轮箱113从齿轮箱支撑轴的前端部21a折入到后侧而可旋转地支撑单元回旋连结轴116、旋转工具连结轴131及单元回旋驱动轴112，另一方面，齿轮箱113由固定在法兰124的轴承125支撑，该法兰124被螺旋固定在转塔104。因此，转塔104与齿轮箱113可相对地旋转。当转塔104回旋时，齿轮箱113不旋转，单元回旋连结轴116及旋转工具连结轴131相对于所要分度的转塔面103垂直地维持。
如图12(a)、(b)所示，齿轮箱113具有引导面113a，该引导面113a用来将非分度位置的回旋输入轴120c的突起部119c及旋转工具输入轴的突起部136c维持为规定朝向。该引导面113a被设为相对于分度轴AX1的垂直面，且与分度位置的单元回旋连结轴116的槽部118及旋转工具连结轴131的槽部135连接。当然，引导面113a的朝向也可以为偏离相对于分度轴AX1的垂直面的面。如图12(b)所示，非分度位置的回旋输入轴120c及旋转工具输入轴137b的旋转是以突起部119b、136b与引导面113a成为例如0.05mm左右的微小间隙的方式予以限制。
在使转塔104回旋而分度工具单元2时，NC装置80进行将单元回旋连结轴116保持在使槽部118的朝向与引导面113a一致的旋转位置的控制，且进行将旋转工具连结轴131保持在使槽部135的朝向与引导面113a一致的旋转位置的控制。由此，在突起部119b的面与引导面113a平行的旋转位置保持回旋输入轴120b，在突起部136b的面与引导面113a平行的旋转位置保持旋转工具输入轴137b。在该状态下，NC装置80首先进行使转塔104与转塔回旋驱动轴105一起向前侧移动的控制，而使联轴器部件51、52的咬合解除。接着，NC装置80进行驱动转塔回旋驱动伺服电动机M1的控制，而使转塔104与转塔回旋驱动轴105一起回旋到规定的分度位置。此时，由于利用引导面113a限制突起部119c、136c的旋转直到例如旋转工具单元2c的突起部119c、136c即将被插入到槽部118、135之前为止，所以能够使转塔刀具台侧的单元回旋连结轴116及旋转工具连结轴131与旋转工具单元侧的回旋输入轴120c及旋转工具输入轴137b确实地咬合。最后，NC装置80进行使转塔104与转塔回旋驱动轴105一起向后侧移动的控制，而使联轴器部件51、52咬合。
当使工具107旋转时，NC装置80进行驱动旋转工具驱动电动机M2的控制，而使旋转工具驱动轴108旋转。由此，从旋转工具驱动轴108经由伞齿轮110、111、旋转工具连结轴131、槽部135、突起部136b、旋转工具输入轴137b、伞齿轮37d、38a、旋转工具中间轴38、正齿轮38b、39a、及旋转工具轴39向工具107传递旋转驱动力，从而使工具107高速旋转。
当改变工具107的旋转轴AX2的朝向时，NC装置80进行驱动单元回旋驱动伺服电动机M3的控制，而使单元回旋驱动轴112旋转。由此，从单元回旋驱动轴112经由伞齿轮115、117、单元回旋连结轴116、槽部118、突起部119b、回旋输入轴120b、减速机141、及回旋轴145a向回旋部145传递回旋驱动力，从而使回旋部145以低速回旋。即，工具107的旋转轴AX2的朝向改变。此处，由于旋转工具驱动轴108与单元回旋驱动轴112可分别旋转，所以能够一面使工具107高速旋转一面使回旋部145以低速回旋。
像以上所说明那样，本实施方式中也在转塔回旋驱动轴105的内侧呈同轴状设置着旋转工具驱动轴108与单元回旋驱动轴112，因此，能以简单的构造同时实现工具107的高速旋转动作与倾斜动作。另外，由于以与分度轴AX1不同朝向的中间旋转轴AX5为中心呈同轴状设置着旋转工具连结轴131与单元回旋连结轴116，所以可使转塔小型化，从而使机床进一步精巧化。因此，可提高对工件W1加工的自由度，并且可实现制造的容易化及零件件数的削减。
此外，也可以与第二例同样地，在齿轮箱支撑轴121形成冷却剂的流路，且从该流路向安装在分度位置的转塔面的工具单元2导入冷却剂。
(5)其他变化例：
本发明考虑各种变化例。
例如，齿轮箱中所例示的连结轴支撑部除了像第三例那样可旋转地支撑旋转工具连结轴与单元回旋连结轴这两者以外，也可以不支撑旋转工具连结轴而可旋转地支撑单元回旋连结轴，或者也可以不支撑单元回旋连结轴而可旋转地支撑旋转工具连结轴。
如果将齿轮箱固定在设置于旋转工具驱动轴及单元回旋驱动轴的内侧的支撑轴的前端部，那么能够使机床小型化，所以优选，但也能采用与这种支撑轴不同的构造。例如，齿轮箱也可以被固定在不以设置在比转塔前表面更靠前方的分度轴为中心的非回旋部件。在该情况下，第一例的单元回旋驱动轴12也可以为实心的大致圆柱状，第三例的旋转工具驱动轴108也可以为实心的大致圆柱状。
当然，本技术也能应用于车床以外的机床。
另外，在不具有附属项的构成要件而只包含独立项的构成要件的机床等中，也可获得所述基本的作用、效果。
像以上所说明那样，根据本发明，通过各种实施方式能够提供一种以简单的构造同时实现工具的高速旋转动作与倾斜动作的技术等。
另外，也能实施将在所述实施方式及变化例中所公开的各构成相互置换或变更组合所得的构成、将在公知技术以及所述实施方式及变化例中所公开的各构成相互置换或变更组合所得的构成等。本发明也包含这些构成等。
[符号的说明]
1 车床(机床)
1a 转塔刀具台
2 工具单元
2a 固定工具单元
2b、2c、102b、102c 旋转工具单元
3、3b、3c、103 转塔面
4、104 转塔
4b、4c、32b、32c、33、34 冷却剂的流路
5、105 转塔回旋驱动轴
6、106 刀具台主体
7、107 工具
8、108 旋转工具驱动轴
9、14、23、25、114、119、125、130、133、134 轴承
10、11、15、17、110、111、115、117 伞齿轮
12、112 单元回旋驱动轴
13、113 齿轮箱(连结轴支撑部)
13a、113a 引导面
16、116 单元回旋连结轴
18、118、135 槽部
19b、19c、119b、119c、136b、136c 突起部
20b、20c、120b、120c 回旋输入轴
21、30、121 齿轮箱支撑轴(支撑轴)
21a 支撑轴的前端部
21b 支撑轴的后端部
22、122、132 夹片
24、32、124 法兰
31 流路切换接头
37、137b 旋转工具输入轴
38 旋转工具中间轴
39 旋转工具轴
40、140 固定部
41、141 减速机
42 回旋中间轴
44、144 轴承箱
45、145 回旋部
50 联轴器机构
100 主轴
102 主轴台
131 旋转工具连结轴
AX1 分度轴
AX2 工具的旋转轴
AX3～AX5 中间旋转轴
G1、G2、G3 动力传递机构
M1 转塔回旋驱动伺服电动机
M2 旋转工具驱动电动机
M3 单元回旋驱动伺服电动机
W1 工件

Claims (3)

1.一种可安装旋转工具单元的机床，其特征是包括：
转塔，能够以分度轴为中心呈放射状安装工具单元；
筒状的转塔回旋驱动轴，能够以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对所述转塔传递回旋驱动力；
旋转工具驱动轴，能以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对安装在所述转塔的旋转工具单元的工具传递旋转驱动力；及
单元回旋驱动轴，可与该旋转工具驱动轴分别以所述分度轴为中心进行旋转，且用来对安装在所述转塔的旋转工具单元传递改变所述工具的旋转轴的朝向的回旋驱动力；且
在所述转塔回旋驱动轴的内侧呈同轴状设置着所述旋转工具驱动轴与所述单元回旋驱动轴。
2.根据权利要求1所述的可安装旋转工具单元的机床，其特征是：
具有一端侧安装在刀具台主体的支撑轴；且
所述旋转工具驱动轴与所述单元回旋驱动轴皆为筒状；
所述支撑轴以所述分度轴为中心设置在所述旋转工具驱动轴及所述单元回旋驱动轴的内侧；且
连结轴支撑部被固定在所述支撑轴的另一端侧，所述连结轴支撑部支撑旋转工具连结轴与单元回旋连结轴中的至少一者，所述旋转工具连结轴是为了将来自所述旋转工具驱动轴的旋转驱动力传递给经分度的所述旋转工具单元的工具，而能够以与所述分度轴不同朝向的轴为中心进行旋转，所述单元回旋连结轴是为了将来自所述单元回旋驱动轴的回旋驱动力传递给所述经分度的旋转工具单元，而能够以与所述分度轴不同朝向的轴为中心进行旋转。
3.根据权利要求2所述的可安装旋转工具单元的机床，其特征是以与所述分度轴不同朝向的轴为中心呈同轴状设置着所述旋转工具连结轴与所述单元回旋连结轴。
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