JP2003094268A - Machine tool having freely rotatable spindle head - Google Patents
Machine tool having freely rotatable spindle headInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物の大きくて
長い屈曲した加工面を高い面精度で仕上げ加工するため
の工作機械に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool for finishing a large and long curved machined surface of a workpiece with high surface accuracy.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車のバンパなどを成形するための金
型は、長手方向及び上下方向の両端部が屈曲した大きく
て長い凹面を有し、該凹面をきわめて高い面精度に仕上
げ加工する必要がある。従来、係る凹面を加工する場
合、大型のマシニングセンタのテーブルに金型を載置固
定し、凹面の法線方向に工具の軸線を向けて高精度に加
工するために、凹面の法線方向に傾斜角度を合わせたア
ングルヘッドを主軸ヘッドに取付けて加工している。2. Description of the Related Art Molds for molding automobile bumpers and the like have large and long concave surfaces with both longitudinal and vertical ends bent, and it is necessary to finish the concave surfaces with extremely high surface accuracy. is there. Conventionally, when machining such a concave surface, the mold is placed and fixed on the table of a large machining center, and the tool axis is oriented in the direction of the normal of the concave surface. An angle head with matching angles is attached to the spindle head for processing.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば自動車
のバンパ用金型では、左右及び上下凹面は法線方向の向
きが4方向に異なるので、各凹面を加工するためにアン
グルヘッドを4回も取替える必要があり、アングルヘッ
ドの着脱及び調整に時間と労力を費やしていた。さら
に、アングルヘッドの着脱により加工面に微細な段差が
生じ、この段差を除去して高い面精度を出すために、超
熟練作業者が同じ金型を数週間にわたって手磨きしなけ
ればならず、作業者に同じ作業を長時間行う苦痛を強い
るとともにコスト高になる不具合があった。However, for example, in a metal mold for a bumper of an automobile, the left and right and the upper and lower concave surfaces have different normal directions in four directions. Therefore, the angle head is processed four times in order to process each concave surface. It had to be replaced, and it took time and effort to attach and detach and adjust the angle head. Furthermore, the attachment / detachment of the angle head causes a minute step on the machined surface, and in order to remove this step and obtain high surface accuracy, a super-skilled worker must hand polish the same die for several weeks. There has been a problem that the operator is forced to do the same work for a long time and the cost becomes high.
【0004】本発明は係る従来の不具合を解消するため
になされたもので、主軸ヘッドと工作物とを簡単な構成
で水平軸、垂直軸回りに相対的に回動自在とし、工作物
の法線方向の向きが異なる凹面を工具の軸線を法線方向
に向けて高い面精度に加工可能としたものである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and the spindle head and the workpiece can be relatively rotatable about a horizontal axis and a vertical axis with a simple structure, and the method of the workpiece can be used. A concave surface having different line directions can be machined with high surface accuracy by aligning the tool axis with the normal direction.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明の構成上の特徴は、中央部分
に矩形の貫通スペースが形成された基台を工作物が載置
されるワークテーブルに対向して垂直に立設し、該基台
の前記貫通スペースの上下両側に延在する横桁部にガイ
ドレールを水平に延設し、中央部分に矩形の貫通空間が
形成されたスライドを前記基台に前記上下のガイドレー
ルによりX軸方向に移動可能に装架してサーボモータに
駆動連結し、該スライドの前記貫通空間の左右両側に延
在する縦桁部にガイドレールを垂直に延設し、中央部分
に矩形の貫通路が形成された昇降台を前記スライドに前
記左右のガイドレールによりY軸方向に移動可能に装架
してサーボモータに駆動連結し、該昇降台の貫通路の左
右両側に延在する縦桁部にチルトテーブルをX軸と平行
なA軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連
結し、該チルトテーブル上に主軸ヘッドを前記ワークテ
ーブルに向かってZ軸方向に進退可能に装架してサーボ
モータに駆動連結し、該主軸ヘッドにモータにより回転
駆動され先端に工具が着脱自在に装着される主軸を軸承
したことである。In order to solve the above-mentioned problems, a structural feature of the present invention as set forth in claim 1 is that a workpiece is placed on a base having a rectangular through space formed in a central portion thereof. The work table is vertically opposed to the work table, and the guide rails are horizontally extended to the transverse girders extending on both upper and lower sides of the through space of the base, and the rectangular through space is formed in the central portion. The mounted slide is mounted on the base so as to be movable in the X-axis direction by the upper and lower guide rails, is drivingly connected to a servomotor, and is guided to vertical girder portions extending to the left and right sides of the through space of the slide. A rail vertically extends, and an elevating table having a rectangular through path formed in a central portion is mounted on the slide so as to be movable in the Y-axis direction by the left and right guide rails, and is drivingly connected to a servo motor. Extends to the left and right sides of the elevator passage A tilt table is rotatably supported on the girder portion about an A axis parallel to the X axis and drivingly connected to a servo motor, and a spindle head can be moved back and forth in the Z axis direction toward the work table on the tilt table. It is mounted and drive-connected to a servomotor, and the main spindle head is rotatably driven by the motor to support a main spindle on which a tool is detachably mounted.
【0006】請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請
求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械
において、前記チルトテーブルにターンテーブルをA軸
と直角なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに
駆動連結し、該ターンテーブル上に主軸ヘッドをZ軸方
向に進退可能に装架したことである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a machine tool having the rotatable spindle head according to the first aspect, in which the turntable is provided on the tilt table around the B axis perpendicular to the A axis. Is rotatably supported on the turntable and is mounted on the turntable so as to be movable back and forth in the Z-axis direction.
【0007】請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請
求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械
において、前記ワークテーブルにターンテーブルを垂直
なB軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連
結したことである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a machine tool having the rotatable spindle head according to the first aspect, wherein a turntable is rotated on the work table about a vertical B axis. That is, it was freely supported and drive-connected to the servo motor.
【0008】請求項4に係る発明の構成上の特徴は、中
央部分に矩形の貫通スペースが形成された基台を工作物
が載置されるワークテーブルに対向して垂直に立設し、
該基台の前記貫通スペースの上下両側に延在する横桁部
にガイドレールを水平に延設し、中央部分に矩形の貫通
空間が形成されたスライドを前記基台に前記上下のガイ
ドレールによりX軸方向に移動可能に装架してサーボモ
ータに駆動連結し、該スライドの前記貫通空間の左右両
側に延在する縦桁部にガイドレールを垂直に延設し、中
央部分に矩形の貫通路が形成された昇降台を前記スライ
ドに前記左右のガイドレールによりY軸方向に移動可能
に装架してサーボモータに駆動連結し、該昇降台にター
ンテーブルを前記貫通路内で垂直なB軸回りに回動自在
に支承してサーボモータに駆動連結し、該ターンテーブ
ル上に主軸ヘッドを前記ワークテーブルに向かってZ軸
方向に進退可能に装架してサーボモータに駆動連結し、
該主軸ヘッドにモータにより回転駆動され先端に工具が
着脱自在に装着される主軸を軸承したことである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a feature that a base having a rectangular through space formed in a central portion is vertically erected facing a work table on which a workpiece is placed.
Guide rails are horizontally extended in transverse girders extending on both upper and lower sides of the through space of the base, and a slide having a rectangular through space formed in a central portion is provided on the base by the upper and lower guide rails. It is mounted so as to be movable in the X-axis direction and is drivingly connected to a servomotor, and guide rails are vertically extended to vertical girder portions extending to the left and right sides of the through space of the slide, and a rectangular penetration is provided in a central portion. A lift table having a path formed therein is mounted on the slide so as to be movable in the Y-axis direction by the left and right guide rails, and is drivingly connected to a servo motor. Rotatably supported about an axis and drivingly connected to a servomotor, and a spindle head mounted on the turntable so as to advance and retreat in the Z-axis direction toward the worktable and drivingly connected to the servomotor,
A spindle is rotatably driven by a motor and a tool is detachably mounted on the tip of the spindle head.
【0009】請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請
求項4に記載の回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械
において、前記ワークテーブルにチルトテーブルをX軸
と平行なA軸回りに回動自在に支承してサーボモータに
駆動連結したことである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a machine tool comprising the rotatable spindle head according to the fourth aspect, wherein a tilt table is provided on the work table around an A axis parallel to the X axis. It is rotatably supported by the motor and is drivingly connected to the servo motor.
【0010】[0010]
【発明の作用・効果】上記のように構成した請求項1に
係る発明においては、中央部分に矩形の貫通スペースが
形成された基台を工作物が載置されるワークテーブルに
対向して垂直に立設し、中央部分に矩形の貫通空間が形
成されたスライドを基台に貫通スペースの上下両側に延
設したガイドレールで装架してサーボモータにより水平
なX軸方向に駆動し、中央部分に矩形の貫通路が形成さ
れた昇降台をスライドに貫通空間の左右両側に延設した
ガイドレールで装架してサーボモータにより垂直なY軸
方向に駆動し、昇降台の貫通路の左右両側で垂直方向に
延在する縦桁部にチルトテーブルを支承してサーボモー
タによりX軸と平行なA軸まわりに回動駆動し、チルト
テーブル上に移動可能に装架された主軸ヘッドをサーボ
モータによりワークテーブルに向かってZ軸方向に進退
駆動し、主軸ヘッドに軸承された主軸をモータにより回
動駆動して先端に装着された工具で工作物を加工するよ
うにしたので、チルトテーブルの回動により工具の軸線
を工作物の上下凹面の法線方向に向けることができ、工
具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に仕上げ加
工可能となった。これにより、超熟練者による手磨き時
間を激減あるいは無くすことができ、作業者の労力及び
製造コストを低減することができた。In the invention according to claim 1 configured as described above, the base having the rectangular penetrating space formed in the central portion is vertically opposed to the work table on which the workpiece is placed. The slide with the rectangular through space formed in the center is mounted on the base with guide rails extending up and down both sides of the through space and driven in the horizontal X-axis direction by the servo motor. The elevator with the rectangular through-passage formed in the part is mounted on the slide with the guide rails extending on both the left and right sides of the through-space, and is driven in the vertical Y-axis direction by the servo motor, and The tilt table is supported on the vertical girders that extend in the vertical direction on both sides, and the main spindle head mounted movably on the tilt table is servo-driven by the servomotor to rotate around the A axis parallel to the X axis. Motor The tilt table is moved by moving the tilt table toward and away from the table in the Z-axis direction and rotating the spindle supported by the spindle head by the motor to drive the workpiece with the tool attached to the tip. The axis of the tool can be oriented in the direction of the normal to the upper and lower concave surfaces of the workpiece, and each surface can be finished with high surface accuracy without steps without attaching or detaching the tool. As a result, it is possible to drastically reduce or eliminate the hand-polishing time by the super-skilled person, and it is possible to reduce the labor of the operator and the manufacturing cost.
【0011】上記のように構成した請求項2に係る発明
においては、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを
備えた工作機械において、チルトテーブルにターンテー
ブルを支承し、サーボモータによりA軸と直角なB軸回
りに回動自在とし、ターンテーブル上に主軸ヘッドをワ
ークテーブルに向かってZ軸方向に進退可能に装架した
ので、ターンテーブルの回動により工具の軸線を工作物
の上下凹面に加えて左右凹面の法線方向に向けることが
でき、工具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に
仕上げ加工可能となった。In the invention according to claim 2 configured as described above, in the machine tool having the rotatable spindle head according to claim 1, the tilt table is supported by the tilt table, and the servo motor A is used. Since the spindle head is mounted on the turntable so that it can be moved back and forth in the Z-axis direction toward the worktable, it can be rotated about the B-axis that is perpendicular to the axis. In addition to the top and bottom concave surfaces, it can be oriented in the normal direction of the left and right concave surfaces, and each surface can be finished with high surface accuracy without steps without attaching or detaching tools.
【0012】上記のように構成した請求項3に係る発明
においては、請求項1に記載の回動自在な主軸ヘッドを
備えた工作機械において、前記ワークテーブルにターン
テーブルを支承してサーボモータにより垂直なB軸回り
に回動自在としたので、ターンテーブルの回動により工
具の軸線を工作物の左右凹面の法線方向に相対的に向け
ることができ、工具を着脱しないで各面を段差なく高い
面精度に仕上げ加工可能となった。According to a third aspect of the present invention configured as described above, in the machine tool having the rotatable spindle head according to the first aspect, a turntable is supported on the work table by a servomotor. Since it is rotatable about the vertical B axis, the axis of the tool can be oriented relatively to the normal to the left and right concave surfaces of the workpiece by rotating the turntable, and each surface can be stepped without attaching or detaching the tool. It has become possible to finish with high surface accuracy.
【0013】上記のように構成した請求項4に係る発明
においては、中央部分に矩形の貫通スペースが形成され
た基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向して
垂直に立設し、中央部分に矩形の貫通空間が形成された
スライドを基台に貫通スペースの上下両側に延設したガ
イドレールで装架してサーボモータにより水平なX軸方
向に駆動し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇降
台をスライドに貫通空間の左右両側に延設したガイドレ
ールで装架してサーボモータにより垂直なY軸方向に駆
動し、昇降台にターンテーブルを貫通路内で支承してサ
ーボモータにより垂直なB軸まわりに回動駆動し、ター
ンテーブル上に移動可能に装架された主軸ヘッドをサー
ボモータによりワークテーブルに向かってZ軸方向に進
退駆動し、主軸ヘッドに軸承された主軸をモータにより
回転駆動して先端に装着された工具で工作物を加工する
ようにしたので、ターンテーブルの回動により工具の軸
線を工作物の左右凹面の法線方向に向けることができ、
工具を着脱しないで各面を段差なく高い面精度に仕上げ
加工可能となった。これにより、超熟練者による手磨き
時間を激減あるいは無くすことができ、作業者の労力及
び製造コストを低減することができた。In the invention according to claim 4 configured as described above, a base having a rectangular through space formed in a central portion is vertically erected facing a work table on which a workpiece is placed. , A slide having a rectangular through space formed in the central part is mounted on a base with guide rails extending vertically on both sides of the through space, and is driven in the horizontal X-axis direction by a servo motor to form a rectangular shape in the central part. A lift table with a through-passage is mounted on a slide with guide rails that extend to the left and right sides of the through-space, and is driven in the vertical Y-axis direction by a servo motor, and the turntable is supported on the lift within the through-passage. Then, the servo motor rotates about the vertical B-axis, and the spindle head movably mounted on the turntable is moved back and forth in the Z-axis direction toward the work table by the servo motor to move the spindle to the spindle. Since the main shaft supported on the blade is driven to rotate by the motor and the work piece is machined with the tool attached to the tip, the axis of the tool is moved to the normal direction of the left and right concave surfaces of the work piece by turning the turntable. Can be directed,
It became possible to finish each surface with high surface accuracy without steps without attaching or detaching tools. As a result, it is possible to drastically reduce or eliminate the hand-polishing time by the super-skilled person, and it is possible to reduce the labor of the operator and the manufacturing cost.
【0014】上記のように構成した請求項5に係る発明
においては、請求項4に記載の回動自在な主軸ヘッドを
備えた工作機械において、ワークテーブルにチルトテー
ブルを支承してサーボモータによりX軸と平行なA軸回
りに回動自在としたので、チルトテーブルの回動により
工具の軸線を工作物の上下凹面の法線方向に相対的に向
けることができ、工具を着脱しないで各面を段差なく高
い面精度に仕上げ加工可能となった。In the invention according to claim 5 configured as described above, in the machine tool having the rotatable spindle head according to claim 4, the tilt table is supported on the work table and the X-axis is generated by the servomotor. Since it is rotatable about the A axis parallel to the axis, the axis of the tool can be relatively oriented by the rotation of the tilt table in the normal direction of the vertical concave and vertical surfaces of the workpiece, and each surface can be attached without attaching or detaching the tool. It has become possible to finish with high surface accuracy without steps.
【0015】[0015]
【実施の形態】図1乃至3において、11は基台で、床
面12に掘られたピット13の底面に垂直に立設され、
床面12に設置されてワークWが載置固定されるワーク
テーブル14に対向している。基台11の中央部分には
矩形の貫通スペース15が形成され、貫通スペース15
の上下両側に延在する基台11の横桁部16a,16b
の正面には、ガイドレール17a,17bが水平に延設
されている。スライド20の上下延出部21a,21b
の裏面4箇所に固定された支承部18がガイドレール1
7a,17bに支承されてスライド20は基台11にX
軸方向に移動可能に装架されている。スライド20には
前方に突出する台部22が形成され、スライド20の中
央部分には、台部22を貫通して貫通空間23が水平方
向に形成されている。基台11の横桁16a,16bに
はボールネジ24a,24bがガイドレール17a,1
7bの外側で平行に回転可能に軸承され、サーボモータ
25a,25bにより回転駆動される。ボールネジ24
a,24bはスライド20の裏面に固定された送りナッ
ト19a,19bと夫々螺合され、スライド20はサー
ボモータ25a,25bにX軸方向に駆動されるように
連結されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIGS. 1 to 3, 11 is a base, which is erected vertically on the bottom surface of a pit 13 dug in a floor 12.
The work table 14 is installed on the floor 12 and on which the work W is placed and fixed. A rectangular through space 15 is formed in the central portion of the base 11, and the through space 15
Girders 16a, 16b of the base 11 extending on both the upper and lower sides of the
Guide rails 17a and 17b are horizontally extended on the front surface of the. Vertically extending portions 21a and 21b of the slide 20
The support portions 18 fixed to the four rear surfaces of the guide rail 1
The slide 20 is supported by 7a and 17b and is attached to the base 11 by X.
It is mounted so that it can move in the axial direction. A table portion 22 is formed on the slide 20 so as to project forward, and a through space 23 is formed in a horizontal direction in a central portion of the slide 20 so as to penetrate the table portion 22. Ball screws 24a and 24b are attached to the horizontal rails 16a and 16b of the base 11 and guide rails 17a and 1b.
It is rotatably supported in parallel on the outside of 7b and is rotationally driven by servomotors 25a and 25b. Ball screw 24
a and 24b are respectively screwed with feed nuts 19a and 19b fixed to the back surface of the slide 20, and the slide 20 is connected to servo motors 25a and 25b so as to be driven in the X-axis direction.
【0016】スライド20の貫通空間23の左右両側に
延在する縦桁部26a,26bの前面には、左右のガイ
ドレール27a,27bが垂直に延設され、ガイドレー
ル27a,27bに昇降台30のフランジ部31裏面4
箇所に固定された支承部52が支承されて昇降台30は
スライド20にY軸方向に移動可能に装架されている。
昇降台30のフランジ部31後方には筐体部32が突設
されてスライド20の貫通空間23及び基台11の貫通
スペース15内に延在し、昇降台30の中央部分には、
フランジ部31及び筐体部32を通して貫通路33が水
平方向に形成されている。スライド20の縦桁部26
a、26bの貫通空間23と対向する内側面には凹溝が
垂直方向に刻設され、この凹溝内にボールネジ28a,
28bが収納されて回転可能に軸承されている。ボール
ネジ28a,28bにはスライド20の台部22上面に
固定されたサーボモータ29a,29が回転連結され、
ボールネジ28a,28bが筐体部32側面に固定され
た送りナット53a,53bに凹溝内で螺合し、これに
より昇降台30はサーボモータ29a,29に駆動連結
されてY軸方向に移動される。Left and right guide rails 27a and 27b are vertically extended on the front surfaces of the vertical girder portions 26a and 26b extending on both the left and right sides of the through space 23 of the slide 20, and the lift table 30 is mounted on the guide rails 27a and 27b. Flange part 31 back side 4
A lift 52 is mounted on a slide 20 so as to be movable in the Y-axis direction, with a bearing 52 fixed at a position.
A housing portion 32 is projectingly provided behind the flange portion 31 of the elevating table 30 and extends into the through space 23 of the slide 20 and the through space 15 of the base 11, and in the central portion of the elevating table 30,
A through passage 33 is horizontally formed through the flange portion 31 and the housing portion 32. Vertical girder part 26 of slide 20
A concave groove is vertically formed on the inner surface of the a, 26b facing the through space 23, and the ball screw 28a,
28b is housed and rotatably supported. Servo motors 29a, 29 fixed to the upper surface of the base 22 of the slide 20 are rotatably connected to the ball screws 28a, 28b,
The ball screws 28a and 28b are screwed into the feed nuts 53a and 53b fixed to the side surface of the housing 32 in the concave groove, whereby the lift table 30 is drivingly connected to the servomotors 29a and 29 and moved in the Y-axis direction. It
【0017】昇降台30の貫通路33の左右両側に延在
する縦桁部34a,34bには、チルトテーブル35が
両側に突設された枢軸36a,36bによりX軸と平行
なA軸回りに回動自在に支承されている。枢軸36aに
は筐体部32に回転可能に支承されたウォーム37と噛
合するウォームホイール38が固定され、筐体部32に
固定されたサーボモータ39がウォーム37に回転連結
され、こりによりチルトテーブル35はサーボモータ3
9に駆動連結されてA軸回りに回動される。The vertical girders 34a and 34b extending to both the left and right sides of the through-passage 33 of the lift 30 have pivot tables 36a and 36b provided on both sides of the tilt table 35 so as to rotate around the A axis parallel to the X axis. It is rotatably supported. A worm wheel 38 that meshes with a worm 37 rotatably supported by the housing 32 is fixed to the pivot 36a, and a servomotor 39 fixed to the housing 32 is rotatably connected to the worm 37. 35 is a servo motor 3
9 is driven and connected to rotate about the A axis.
【0018】チルトテーブル35上面にはターンテーブ
ル40がA軸と直角に交叉するB軸回りに回動自在に支
承されている。ターンテーブル40の下面に固定された
駆動軸41にはチルトテーブル35に回転可能に支承さ
れたウォーム42と噛合するウォームホイール43が固
定され、チルトテーブル35に固定されたサーボモータ
44がウォーム42に回転連結され、こりによりターン
テーブル40はサーボモータ44に駆動連結されてB軸
回りに回動される。A turntable 40 is rotatably supported on the upper surface of the tilt table 35 about a B axis intersecting the A axis at a right angle. A worm wheel 43 meshing with a worm 42 rotatably supported on the tilt table 35 is fixed to a drive shaft 41 fixed to the lower surface of the turntable 40, and a servomotor 44 fixed to the tilt table 35 is attached to the worm 42. The turntable 40 is rotationally connected, and the turntable 40 is drivingly connected to the servomotor 44 by the dust and is rotated about the B axis.
【0019】ターンテーブル40上面には、貫通路3
3、貫通空間23及び貫通スペース15内に延在するベ
ース45が固定され、ベース45上面には、一対のガイ
ドレール46が前後方向に延設され、ガイドレール46
に主軸台47の下面4箇所に固定された支承部48が支
承されて主軸台47はベース45にワークテーブル14
に向かってZ軸方向に移動可能に装架されている。ベー
ス45後端に固定されたサーボモータ49がベース45
に回転可能に軸承されたボールネジ50に回転連結さ
れ、ボールネジ50が主軸台47に固定された送りナッ
ト51螺合し、これにより主軸台47はサーボモータ4
9に駆動連結されてZ軸方向に移動される。On the upper surface of the turntable 40, the through passage 3
3, a base 45 extending into the through space 23 and the through space 15 is fixed, and a pair of guide rails 46 is provided on the upper surface of the base 45 so as to extend in the front-rear direction.
The bearing parts 48 fixed to the lower surface of the headstock 47 are supported on the worktable 14 on the base 45.
It is mounted so as to be movable in the Z-axis direction toward. Servo motor 49 fixed to the rear end of base 45
Is rotatably coupled to a ball screw 50 which is rotatably supported by the ball screw 50, and the ball screw 50 is screwed into a feed nut 51 fixed to the headstock 47.
9 is driven and connected, and moved in the Z-axis direction.
【0020】主軸台47の前方には延長部材54を介在
して主軸ヘッド55のハウジング56が固定され、ハウ
ジング56には、図4に示すように、Z軸方向に延在す
る主軸57が軸受58により回転可能に軸承されてい
る。主軸57がA軸、B軸回りに回動されたときの主軸
57先端の変位が小さくなるように、主軸57の軸線は
A軸及びB軸と交叉するように配置されている。59は
主軸57を回転駆動するビルトインモータで、主軸57
に固定された回転子60及び回転子60を包囲してハウ
ジング56に固定された励磁コイル61から構成されて
いる。主軸57の先端に形成されたテーパ孔62には工
具Tが装着された工具ホルダ63のテーパ軸が嵌着さ
れ、主軸57に内装された工具クランプ装置64により
工具ホルダ63が主軸57に着脱自在に装着されるよう
になっている。床面12に立設された支持台には工具マ
ガジン65が割出し回転可能に支承され、種々の工具T
が夫々装着された工具ホルダ63が工具マガジン65の
外周に設けられた工具保持部に着脱自在に収納され、選
択された工具ホルダ63を主軸57に装着するようにな
っている。A housing 56 of a spindle head 55 is fixed in front of the headstock 47 with an extension member 54 interposed therebetween, and as shown in FIG. 4, a spindle 57 extending in the Z axis direction is a bearing in the housing 56. It is rotatably supported by 58. The axis of the main shaft 57 is arranged so as to intersect with the A axis and the B axis so that the displacement of the tip of the main shaft 57 when the main shaft 57 is rotated around the A axis and the B axis becomes small. Reference numeral 59 is a built-in motor that rotationally drives the main shaft 57.
The rotor 60 is fixed to the housing 60, and the exciting coil 61 is fixed to the housing 56 so as to surround the rotor 60. The taper hole 62 formed at the tip of the main shaft 57 is fitted with the taper shaft of the tool holder 63 in which the tool T is mounted, and the tool holder 63 is detachably attached to the main shaft 57 by the tool clamp device 64 installed in the main shaft 57. It is designed to be attached to. A tool magazine 65 is indexably and rotatably supported on a support stand erected on the floor 12 so that various tool T
The tool holders 63 attached to the tool holders 63 are detachably housed in the tool holding portions provided on the outer periphery of the tool magazine 65, and the selected tool holders 63 are attached to the spindle 57.
【0021】上記のように構成した第1実施形態におい
て、工作物Wがワークテーブル14上に取付けられ、主
軸57がビルトインモータ59により回転駆動される。
サーボモータ25a,25bによりスライド20がX軸
方向に移動され、サーボモータ29a,29bにより昇
降台30がY軸方向に移動され、サーボモータ49によ
り主軸台47がZ軸方向に移動され、主軸ヘッド55に
軸承された主軸57先端に装着された工具Tは、工作物
Wの加工されるべき内面66に沿って移動されて内面6
6を仕上加工する。そして、工具Tが内面66の上内側
面67を加工するときは、主軸57延いては工具Tの軸
線が上内側面67の法線方向を向くようにチルトテーブ
ル35がサーボモータ39により上方に回動され、下内
側面68を加工するときは、工具Tの軸線が下内側面6
8の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボ
モータ39により下方に回動され、右内側面69を加工
するときは、工具Tの軸線が右内側面69の法線方向を
向くようにターンテーブル40がサーボモータ44によ
り図3において反時計方向に回動され、左内側面70を
加工するときは、工具Tの軸線が左内側面70の法線方
向を向くようにターンテーブル40がサーボモータ44
により時計方向に回動されるので、工具Tは着脱される
ことなく、工作物Wの内面66を段差なく、高い面精度
で仕上加工する。In the first embodiment constructed as described above, the workpiece W is mounted on the work table 14, and the spindle 57 is rotationally driven by the built-in motor 59.
The servomotors 25a and 25b move the slide 20 in the X-axis direction, the servomotors 29a and 29b move the lift table 30 in the Y-axis direction, the servomotor 49 moves the headstock 47 in the Z-axis direction, and the spindle head. The tool T mounted on the tip of the main shaft 57 supported by 55 is moved along the inner surface 66 of the workpiece W to be machined to move the inner surface 6 to the inner surface 6.
6 is finished. Then, when the tool T processes the upper inner surface 67 of the inner surface 66, the tilt table 35 is moved upward by the servo motor 39 so that the spindle 57 and thus the axis of the tool T are oriented in the normal direction of the upper inner surface 67. When the lower inner surface 68 is rotated and the lower inner surface 68 is machined, the axis line of the tool T is
The tilt table 35 is rotated downward by the servomotor 39 so as to face the normal direction of No. 8, and when the right inner side surface 69 is machined, the axis of the tool T faces the normal direction of the right inner side surface 69. When the turntable 40 is rotated counterclockwise in FIG. 3 by the servomotor 44 and the left inner side surface 70 is machined, the turntable 40 is moved so that the axis of the tool T faces the normal direction of the left inner side surface 70. Servo motor 44
Since the tool T is rotated in a clockwise direction by the above, the inner surface 66 of the workpiece W is finished with high surface accuracy without being detached and attached, without any step.
【0022】工具Tを交換する場合は、主軸57がX軸
及びY軸と直角な方向を向くようにチルトテーブル35
及びターンテーブル40がサーボモータ39,44によ
り位置決めされ、主軸57が工具マガジン65と工具交
換を行なう工具交換位置に整列するようにスライド20
及び昇降台30がサーボモータ25a,25b及び29
a,29bにより位置決めされる。工具交換位置で主軸
台47は、サーボモータ49により前進されて主軸57
に装着された工具ホルダ63を工具マガジン65の空の
工具保持部に返却し、工具クランプ装置64が工具ホル
ダ63を開放すると後退し、工具マガジン65の割出し
回転により次に使用する工具を装着した工具ホルダ63
が工具交換位置に割出されると前進し、次に使用する工
具ホルダ63をテーパ孔62に嵌合して工具クランプ装
置64により主軸57に装着する。When exchanging the tool T, the tilt table 35 is arranged so that the main shaft 57 is oriented in the direction perpendicular to the X and Y axes.
The turntable 40 is positioned by the servomotors 39 and 44, and the slide 20 is arranged so that the spindle 57 is aligned with the tool magazine 65 at the tool exchange position for exchanging tools.
And the lifting table 30 includes the servo motors 25a, 25b and 29.
Positioned by a and 29b. At the tool exchange position, the headstock 47 is moved forward by the servomotor 49 to move the headstock 57.
The tool holder 63 attached to the tool magazine 65 is returned to the empty tool holding portion of the tool magazine 65, and the tool clamp device 64 retracts when the tool holder 63 is opened. Tool holder 63
When the tool holder is indexed to the tool replacement position, the tool holder 63 is used next, the tool holder 63 to be used next is fitted into the taper hole 62, and is attached to the spindle 57 by the tool clamp device 64.
【0023】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。第2実施形態は、床面上にワークテーブルをX軸
方向に移動可能に装架したこと、及びチルトテーブル3
5上に支承したターンテーブル40を除去してチルトテ
ーブル35上にベース45を直接固定し、ターンテーブ
ルをワークテーブル上に支承したこと以外は、第1実施
形態と同じであるので、同一部分には同一の参照番号を
付して詳細説明を省略する。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the work table is mounted on the floor so as to be movable in the X-axis direction, and the tilt table 3 is used.
5 is the same as that of the first embodiment except that the turntable 40 supported on 5 is removed, the base 45 is directly fixed on the tilt table 35, and the turntable is supported on the work table. Are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
【0024】床面に設置されたプレート74上にガイド
レール75a,75bが固定され、ガイドレール75
a,75bにワークテーブル76の裏面4箇所に固定さ
れた支承部77が支承されてワークテーブル76は床面
上にX軸方向に移動可能に装架されている。プレート7
4にはガイドレール75a,75b間でボールネジ78
が回転可能に軸承され、ボールネジ78にはプレート7
4に固定されたサーボモータ79が回転連結され、ボー
ルネジ78がワークテーブル76裏面に固定された送り
ナットに螺合してワークテーブル76はサーボモータ7
9に駆動連結されX軸方向に移動される。これによりス
ライド20のX軸方向移動の一部をワークテーブル76
のX軸方向移動に分担させて工具Tと工作物WとをX軸
方向に相対移動させることができるので、スライド20
の移動ストロークを短くして機械全体を小型にすること
ができる。Guide rails 75a and 75b are fixed on a plate 74 installed on the floor, and the guide rail 75
The support portions 77 fixed to four positions on the back surface of the work table 76 are supported by a and 75b, and the work table 76 is mounted on the floor so as to be movable in the X-axis direction. Plate 7
4 has a ball screw 78 between the guide rails 75a and 75b.
Is rotatably supported, and the ball screw 78 has a plate 7
4 is rotatably connected to the servo motor 79, and the ball screw 78 is screwed into the feed nut fixed to the back surface of the work table 76, so that the work table 76 moves to the servo motor 7.
It is connected to 9 and moved in the X-axis direction. As a result, a part of the movement of the slide 20 in the X-axis direction is partially transferred to the work table 76.
Since the tool T and the workpiece W can be relatively moved in the X-axis direction by being shared by the X-axis movement of the slide 20,
The moving stroke of can be shortened and the whole machine can be made compact.
【0025】ワークテーブル76上面にはターンテーブ
ル80が垂直なB軸回りに回転自在に支承されている。
ターンテーブル80の下面に固定された駆動軸81には
ワークテーブル76に回転可能に支承されたウォーム8
2と噛合するウォームホイール83が固定され、ワーク
テーブル76に固定されたサーボモータ84がウォーム
82に回転連結されて、ターンテーブル80はサーボモ
ータ84に駆動連結されB軸回りに回動される。ターン
テーブル80上には工作物Wを載置固定するための治具
プレート85が固定されている。A turntable 80 is rotatably supported on the upper surface of the work table 76 about a vertical B axis.
A worm 8 rotatably supported by a work table 76 is mounted on a drive shaft 81 fixed to the lower surface of the turntable 80.
The worm wheel 83 meshing with 2 is fixed, the servo motor 84 fixed to the work table 76 is rotationally connected to the worm 82, and the turntable 80 is drivingly connected to the servo motor 84 and rotated about the B axis. A jig plate 85 for mounting and fixing the work W is fixed on the turntable 80.
【0026】上記のように構成した第2実施形態におい
て、工作物Wが治具プレート85上に取付けられ、主軸
57がビルトインモータ59により回転駆動される。サ
ーボモータ25a,25bによりスライド20がX軸方
向に移動され、サーボモータ29a,29bにより昇降
台30がY軸方向に移動され、サーボモータ49により
主軸台47がZ軸方向に移動され、主軸ヘッド55に軸
承された主軸57先端に装着された工具Tは、工作物W
の加工されるべき内面66に沿って移動されて内面66
を仕上加工する。そして、工具Tが内面66の上内側面
67を加工するときは、主軸57延いては工具Tの軸線
が上内側面67の法線方向を向くようにチルトテーブル
35がサーボモータ39により上方に回動され、下内側
面68を加工するときは、工具Tの軸線が下内側面68
の法線方向を向くようにチルトテーブル35がサーボモ
ータ39により下方に回動され、右内側面69を加工す
るときは、工具Tの軸線が右内側面69の法線方向を向
くようにターンテーブル80がサーボモータ84により
図5において時計方向に回動され、左内側面70を加工
するときは、工具Tの軸線が左内側面70の法線方向を
向くようにターンテーブル80がサーボモータ84によ
り反時計方向に回動されるので、工具Tは着脱されるこ
となく、工作物Wの内面66を段差なく、高い面精度で
仕上加工する。スライド20のX軸方向移動だけではス
トロークが不足する場合は、ワークテーブル76をサー
ボモータ79によりX軸方向に移動させて工作物Wの未
加工箇所を工具Tと対向させて上述と同様に仕上加工を
継続する。In the second embodiment constructed as described above, the workpiece W is mounted on the jig plate 85, and the spindle 57 is driven to rotate by the built-in motor 59. The servomotors 25a and 25b move the slide 20 in the X-axis direction, the servomotors 29a and 29b move the lift table 30 in the Y-axis direction, the servomotor 49 moves the headstock 47 in the Z-axis direction, and the spindle head. The tool T mounted on the tip of the main shaft 57 supported by the workpiece 55 is the work W.
Being moved along the inner surface 66 to be machined of the inner surface 66
To finish. Then, when the tool T processes the upper inner surface 67 of the inner surface 66, the tilt table 35 is moved upward by the servo motor 39 so that the spindle 57 and thus the axis of the tool T are oriented in the normal direction of the upper inner surface 67. When the lower inner surface 68 is rotated and the lower inner surface 68 is machined, the axis of the tool T is
The tilt table 35 is turned downward by the servomotor 39 so as to face the normal direction of the right inner side surface 69, and when machining the right inner side surface 69, the axis of the tool T is turned so as to face the normal direction of the right inner side surface 69. The table 80 is rotated clockwise by the servomotor 84 in FIG. 5, and when the left inner side surface 70 is machined, the turntable 80 is rotated by the servomotor so that the axis of the tool T faces the normal direction of the left inner side surface 70. Since the tool T is rotated in the counterclockwise direction by 84, the tool T is not attached and detached, and the inner surface 66 of the workpiece W is finished without steps and with high surface accuracy. If the stroke is insufficient only by moving the slide 20 in the X-axis direction, the work table 76 is moved in the X-axis direction by the servomotor 79 so that the unprocessed portion of the workpiece W faces the tool T and finishes as described above. Continue processing.
【0027】上記実施形態においては、チルトテーブル
を昇降台に回動自在に支承しているが、チルトテーブル
をワークテーブル上に回動自在に支承し、A軸回りに回
動駆動されるようにサーボモータに連結し、昇降台にタ
ーンテーブルを回動自在に支承し、B軸回りに回動駆動
されるようにサーボモータに連結し、ターンテーブル上
に主軸台を工作物Wに向かって進退可能に装架してもよ
い。In the above embodiment, the tilt table is rotatably supported on the lift table, but the tilt table is rotatably supported on the work table so that the tilt table is driven to rotate about the A axis. It is connected to a servomotor, a turntable is rotatably supported on a lift, and it is connected to a servomotor so that it can be rotated about the B-axis, and the headstock is moved back and forth toward the workpiece W on the turntable. It may be mounted as much as possible.
【0028】また、工具Tを高速回転したい場合は、主
軸ヘッド55のハウジング56先端に増速スピンドルユ
ニットの本体を位置決め固定し、増速スピンドルユニッ
トの高速主軸を増速機構を介して主軸57に回転連結す
ればよい。When it is desired to rotate the tool T at a high speed, the main body of the speed increasing spindle unit is positioned and fixed at the tip of the housing 56 of the main shaft head 55, and the high speed spindle of the speed increasing spindle unit is fixed to the main shaft 57 via the speed increasing mechanism. It may be rotationally connected.
【図1】 本発明に係る回動自在な主軸ヘッドを備えた
工作機械の正面図である。FIG. 1 is a front view of a machine tool including a rotatable spindle head according to the present invention.
【図2】 図1の側面図である。FIG. 2 is a side view of FIG.
【図3】 図1の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG.
【図4】 主軸ヘッドの側面図である。FIG. 4 is a side view of a spindle head.
【図5】 第2実施形態を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a second embodiment.
【図6】 図5の平面図である。FIG. 6 is a plan view of FIG.
11…基台、12…床面、14…ワークテーブル、15
…貫通スペース、16a,16b…横桁部、17a,1
7b,27a,27b,46,75a,75b…ガイド
レール、20…スライド、23…貫通空間、24a,2
4b,28a,28b,50,78…ボールネジ、25
a,25b,29a,29b,39,44,49,7
9,84…サーボモータ、30…昇降台、33…貫通
路、35…チルトテーブル、40,80…ターンテーブ
ル、47…主軸台、55…主軸ヘッド、57…主軸、5
9…ビルトインモータ、T…工具、W…工作物。11 ... Base, 12 ... Floor, 14 ... Work table, 15
... Penetration space, 16a, 16b ... Transverse part, 17a, 1
7b, 27a, 27b, 46, 75a, 75b ... Guide rail, 20 ... Slide, 23 ... Penetration space, 24a, 2
4b, 28a, 28b, 50, 78 ... Ball screw, 25
a, 25b, 29a, 29b, 39, 44, 49, 7
9, 84 ... Servo motor, 30 ... Elevating table, 33 ... Through passage, 35 ... Tilt table, 40, 80 ... Turntable, 47 ... Headstock, 55 ... Spindle head, 57 ... Spindle, 5
9 ... Built-in motor, T ... Tool, W ... Workpiece.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C048 AA01 BB01 BB03 BB12 BB20 BC02 BC03 CC04 DD10 DD17 EE00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 3C048 AA01 BB01 BB03 BB12 BB20 BC02 BC03 CC04 DD10 DD17 EE00
Claims (5)
れた基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向し
て垂直に立設し、該基台の前記貫通スペースの上下両側
に延在する横桁部にガイドレールを水平に延設し、中央
部分に矩形の貫通空間が形成されたスライドを前記基台
に前記上下のガイドレールによりX軸方向に移動可能に
装架してサーボモータに駆動連結し、該スライドの前記
貫通空間の左右両側に延在する縦桁部にガイドレールを
垂直に延設し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇
降台を前記スライドに前記左右のガイドレールによりY
軸方向に移動可能に装架してサーボモータに駆動連結
し、該昇降台の貫通路の左右両側に延在する縦桁部にチ
ルトテーブルをX軸と平行なA軸回りに回動自在に支承
してサーボモータに駆動連結し、該チルトテーブル上に
主軸ヘッドを前記ワークテーブルに向かってZ軸方向に
進退可能に装架してサーボモータに駆動連結し、該主軸
ヘッドにモータにより回転駆動され先端に工具が着脱自
在に装着される主軸を軸承したことを特徴とする回動自
在な主軸ヘッドを備えた工作機械。1. A base in which a rectangular through space is formed in a central portion is vertically erected so as to face a work table on which a workpiece is placed, and the base extends above and below both sides of the through space. A guide rail is horizontally extended in the existing cross beam part, and a slide having a rectangular through space formed in the central part is mounted on the base so as to be movable in the X-axis direction by the upper and lower guide rails and servo-operated. A drive rail is drivingly connected to the motor, guide rails are vertically extended on vertical girders extending on both left and right sides of the through space of the slide, and a lift table having a rectangular through passage is formed in the central portion of the slide. Y by the left and right guide rails
It is mounted so as to be movable in the axial direction and drive-coupled to a servo motor, and a tilt table is rotatably provided around an A-axis parallel to the X-axis on the longitudinal girders extending on both left and right sides of the passage of the elevator. It is supported and drivingly connected to a servo motor, and a spindle head is mounted on the tilt table so as to be movable back and forth in the Z-axis direction toward the work table, drivingly connected to the servo motor, and rotationally driven by the motor to the spindle head. A machine tool having a rotatable spindle head, characterized in that a spindle, on which a tool is detachably mounted, is supported at its tip.
を備えた工作機械において、前記チルトテーブルにター
ンテーブルをA軸と直角なB軸回りに回動自在に支承し
てサーボモータに駆動連結し、該ターンテーブル上に主
軸ヘッドをZ軸方向に進退可能に装架したことを特徴と
する回動自在な主軸ヘッドを備えた工作機械。2. A machine tool having a rotatable spindle head according to claim 1, wherein a tilt table is rotatably supported on the tilt table around a B axis perpendicular to the A axis, and the tilt table is used as a servo motor. A machine tool provided with a rotatable spindle head, which is drive-connected and mounted on the turntable so as to be movable back and forth in the Z-axis direction.
を備えた工作機械において、前記ワークテーブルにター
ンテーブルを垂直なB軸回りに回動自在に支承してサー
ボモータに駆動連結したことを特徴とする回動自在な主
軸ヘッドを備えた工作機械。3. A machine tool having a rotatable spindle head according to claim 1, wherein a turntable is rotatably supported on the worktable about a vertical B-axis and drive-connected to a servomotor. A machine tool equipped with a rotatable spindle head.
れた基台を工作物が載置されるワークテーブルに対向し
て垂直に立設し、該基台の前記貫通スペースの上下両側
に延在する横桁部にガイドレールを水平に延設し、中央
部分に矩形の貫通空間が形成されたスライドを前記基台
に前記上下のガイドレールによりX軸方向に移動可能に
装架してサーボモータに駆動連結し、該スライドの前記
貫通空間の左右両側に延在する縦桁部にガイドレールを
垂直に延設し、中央部分に矩形の貫通路が形成された昇
降台を前記スライドに前記左右のガイドレールによりY
軸方向に移動可能に装架してサーボモータに駆動連結
し、該昇降台にターンテーブルを前記貫通路内で垂直な
B軸回りに回動自在に支承してサーボモータに駆動連結
し、該ターンテーブル上に主軸ヘッドを前記ワークテー
ブルに向かってZ軸方向に進退可能に装架してサーボモ
ータに駆動連結し、該主軸ヘッドにモータにより回転駆
動され先端に工具が着脱自在に装着される主軸を軸承し
たことを特徴とする回動自在な主軸ヘッドを備えた工作
機械。4. A base having a rectangular penetrating space formed in a central portion is vertically erected so as to face a work table on which a workpiece is placed, and extends vertically above and below the penetrating space of the base. A guide rail is horizontally extended in the existing cross beam part, and a slide having a rectangular through space formed in the central part is mounted on the base so as to be movable in the X-axis direction by the upper and lower guide rails and servo-operated. A drive rail is drivingly connected to the motor, guide rails are vertically extended on vertical girders extending on both left and right sides of the through space of the slide, and a lift table having a rectangular through passage is formed in the central portion of the slide. Y by the left and right guide rails
The turntable is mounted so as to be movable in the axial direction and drive-connected to the servomotor, and the turntable is rotatably supported around the vertical B-axis in the through-passage and drive-connected to the servomotor. A spindle head is mounted on a turntable so as to be able to move back and forth in the Z-axis direction toward the work table, and is drivingly connected to a servomotor. The spindle head is rotationally driven by the motor and a tool is detachably attached to the tip. A machine tool equipped with a rotatable spindle head characterized by supporting a spindle.
を備えた工作機械において、前記ワークテーブルにチル
トテーブルをX軸と平行なA軸回りに回動自在に支承し
てサーボモータに駆動連結したことを特徴とする回動自
在な主軸ヘッドを備えた工作機械。5. A machine tool comprising a rotatable spindle head according to claim 4, wherein a tilt table is rotatably supported on the work table about an A axis parallel to the X axis, and the tilt table is used as a servo motor. A machine tool equipped with a rotatable spindle head characterized by being drive-connected.
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