JP2003170321A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークの互いに離れた２つの加工部位を主軸
中心に入替えて支持可能とするのに、主軸のチャック部
が小さく、かつ簡素な構成で済むものとする。 【解決手段】 工作機械１は、回転駆動される主軸２
と、この主軸２に設置されたワーク取付治具３と、タレ
ット刃物台等の工具支持手段５とを備える。ワーク取付
治具３は、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを有するワー
クＷを取付ける治具である。ワーク取付治具３は、主軸
２の軸心Ｏと垂直な平面に沿って旋回動作が可能なよう
に主軸２に設置される。ワーク取付治具３の旋回中心Ｏ
１は、この治具上のワークＷの一方の加工部位２１Ａ，
２１Ｂが主軸２の回転軸心Ｏに位置する状態で、両加工
部位２１Ａ，２１Ｂから等距離の位置に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、２つの加工部位
を有する異形ワークの加工を行う旋盤等の工作機械に関
する。

【０００２】

【従来の技術】旋削加工を行う場合に、主軸チャックで
把持されたワークの所望の加工部位が現在のチャック状
態では加工できない場合がある。例えば、ワークに２つ
の加工部位があり、そのうちの１つの加工部位を主軸の
回転軸心に位置させて、その加工部位を旋削加工してい
る状態では、もう１つの加工部位は主軸の回転軸心から
外れた位置となり、そのままでは加工することができな
い。このような異形ワークでは、一方の加工部位の加工
が終了すると、主軸チャックによるワークの持ち替えを
行って、他方の加工部位が主軸の回転軸心に位置するチ
ャック状態にする必要がある。

【０００３】このような２つの加工部位を有するワーク
の持ち替えを行って、両加工部位を加工できるようにし
た工作装置として、次の構成のものが提案されている
（特開平１１−２２６８０８号公報）。これは、主軸上
で、その軸心と垂直な平面に沿って直進移動可能なワー
ク取付治具を設け、このワーク取付治具に把持させたワ
ークの２つの加工部位を、ワーク取付治具の直進移動に
よって主軸の回転軸心に択一的に位置させるようにした
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の工
作機械では、ワークを直進移動によリシフトさせて加工
部位を変更するので、２つの加工部位間のピッチが長い
場合、シフト量をそれだけ大きく必要である。そのた
め、ワーク取付治具のスライド案内手段が大きくなり、
このような案内手段の設置のために主軸チャックが大き
くなる。また直進移動させるため、案内手段の機構が大
型化して複雑になる。さらに、直進移動のため、シフト
の精度を確保することが難しい。

【０００５】この発明の目的は、ワークの互いに離れた
２つの加工部位を主軸中心に入替えて支持可能とするの
に、主軸のチャック部が小さく、かつ簡素な構成で済
み、ワーク支持精度の安定性も得易い工作機械を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の工作機械は、
２つの加工部位を有するワークの上記２つの加工部位の
加工を行う工作機械であって、回転駆動される主軸と、
この主軸の軸心と垂直な平面に沿って旋回動作が可能な
ように上記主軸に設置されたワーク取付治具と、この治
具上のワークに対して加工を行う工具を支持する工具支
持手段とを備え、上記ワーク取付治具の旋回中心を、こ
の治具上のワークの一方の加工部位が主軸の回転軸心に
位置する状態で、両加工部位から等距離の位置に設定し
たものである。詳しくは、ワーク取付治具の旋回中心
は、この治具上のワークの一方の加工部位の中心が主軸
の軸心に位置する状態で、両加工部位の中心から等距離
の位置に設定したものである。この構成によると、ワー
ク取付治具を上記旋回中心回りに旋回させることによ
り、ワークの２つの加工部位を択一的に主軸の回転軸心
に位置させることができる。旋回により２つの加工部位
の位置変更を行うので、両加工部位から等距離の位置に
旋回中心があれば良く、例えばワークの加工部位間のピ
ッチの略半分のところを旋回中心とすることができる。
そのため、直線移動に比べてワークの移動距離が短くな
る。また、ワーク取付治具は旋回中心で支持するば良
く、その支持ないし案内の手段が簡素な構成で済む。こ
れらのため、ワークの加工部位間の距離が長くても、主
軸のチャック部が小さくできる。旋回のため、直線移動
に比べて、２つの加工部位を入替えるときの位置決め精
度の安定性確保も容易である。

【０００７】この発明において、上記ワーク取付治具に
旋回操作手段係合部を設け、上記工具支持手段は、主軸
の軸心と平行な方向、およびこの方向と直交する方向と
に移動自在であり、上記旋回操作手段係合部に係合する
旋回操作部が設けられるものとしても良い。旋回操作部
は、例えば工具支持手段に設けられる複数の工具ステー
ションの一つに、工具に代えて取付けられる。この構成
の場合、工具支持手段にワーク加工のために備えられて
いる移動機能を、ワーク取付治具の旋回操作の駆動に利
用できる。そのため、ワーク取付治具を旋回動作させる
専用の駆動機構を設けることが不要で、その制御のため
の制御軸の増加も不要となる。また、この発明におい
て、上記ワーク取付治具は、上記主軸に設けられた孔に
嵌合する旋回支持ピンを有し、この旋回支持ピンの軸心
が上記旋回中心となるものとしても良い。この構成の場
合、ラフな旋回制御によりワーク加工部位を主軸の回転
軸心に精度良く位置させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図６と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、この実
施形態にかかる工作機械の正面図および平面図を示す。
この実施形態は、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを有す
るワークＷの上記２つの加工部位の加工を行う工作機械
であって、旋盤、詳しくはタレット旋盤に適用した例を
示す。この工作機械１は、回転駆動される主軸２と、こ
の主軸２に設置されたワーク取付治具３と、このワーク
取付治具３上のワークＷに対して加工を行う工具４を支
持する工具支持手段５とを備える。

【０００９】主軸２は、ベッド等のフレーム６上に固定
した主軸台７に回転自在に設置され、モータ８で回転駆
動される。主軸２の主軸チャック２Ａは、ワーク取付治
具３を有しており、ワークＷとして、２つの加工部位２
１Ａ，２１Ｂを有するものを、両加工部位２１Ａ，２１
Ｂを主軸軸心Ｏに入替え可能に支持するものとされてい
る。ワーク取付治具３は後に説明する。工具支持手段５
は刃物台であって、タレット型のものが用いられ、外周
に複数の工具ステーションＳを有する。各工具ステーシ
ョンＳに、旋削加工を行うバイト等の固定の工具４や、
ドリル，ミリングヘッド等の回転型の工具（図示せず）
が取付けられている。このタレット型の工具支持手段５
は、工具送り台１０を介して、フレーム６上に、主軸２
の軸心Ｏに平行な前後方向（Ｚ軸方向）とこれに直交す
る左右方向（Ｘ軸方向）との直交２軸方向の移動と、タ
レット軸心回りの旋回とが自在に設置されている。工具
支持手段５の旋回軸心は、主軸２と平行な方向（Ｚ軸方
向）である。工具送り台１０は、フレーム６上に案内１
１を介して左右（Ｘ方向）移動可能に設置された送り台
ベース１０ａと、この送り台ベース１０ａ上に前後（Ｚ
方向）移動可能に設置された上側送り台１０ｂとからな
る。送り台ベース１０ａの進退は、Ｘ軸のサーボモータ
１３および送りねじ１４で進退駆動され、上側送り台１
０ｂは、Ｚ軸のサーボモータ１５および送りねじ１６で
進退駆動される。タレット型の工具支持手段５の旋回
は、モータ１７により行われる。

【００１０】ワーク取付治具３は、図２および図３に正
面図および平面図で示すように、主軸２の軸心Ｏと垂直
な平面に沿って旋回動作が可能なように、主軸２の主軸
チャック２Ａの前面２ａに設置されている。すなわち、
ワーク取付治具３は、その裏面の所定位置に旋回支持ピ
ン１８が突設され、この旋回支持ピン１８が、主軸２の
前面２ａの軸心Ｏから離間した位置に設けられた孔１９
に嵌合することで、旋回支持ピン１８の軸心を旋回中心
Ｏ１として旋回自在となるように主軸２に設置されてい
る。

【００１１】ワークＷの具体例を、図４に示す。このワ
ークＷは、円弧状のワーク本体２０と、このワーク本体
２０の上面両端から上面に対して垂直に突設された円柱
状のボス部である加工部位２１Ａ，２１Ｂと、これらの
各加工部位２１Ａ，２１Ｂから、それらの軸心に対して
垂直方向に延びるアーム２２Ａ，２２Ｂとを有する。こ
の実施形態では、各加工部位２１Ａ，２１Ｂへの加工と
して、それらの周面に対する溝加工が行われる。

【００１２】図２，図３に示すように、ワーク取付治具
３の表面には、ワークＷを位置決めする一対のロケータ
２４が設けられている。これらロケータ２４に設けられ
たピン２４ａをワークＷの両アーム２２Ａ，２２Ｂに設
けられた各孔２３に係合させることにより、ワーク取付
治具３の表面の所定位置にワークＷが装着される。ワー
ク取付治具３における旋回中心Ｏ１の位置は、上記のよ
うにワーク取付治具３に装着されたワークＷの両加工部
位２１Ａ，２１Ｂの中心から等距離となる位置に設定さ
れている。この旋回中心Ｏ１の位置は、ワーク取付け治
具３の旋回によりワークＷの両加工部位２１Ａ，２１Ｂ
の中心が主軸２の回転軸心Ｏを通る位置とされている。
なお、旋回中心Ｏ１は、両加工部位２１Ａ，２１Ｂの中
心位置を結ぶ直線の線分上であっても、この線分から離
れた位置であっても良く、図示の例では上記線分から離
れた位置としてある。

【００１３】また、主軸２の前面２ａには、ワーク取付
治具３に装着されたワークＷを押圧保持する押圧保持手
段２５が設けられている。押圧保持手段２５は、一対の
フィンガー爪２５Ａ，２５Ｂで構成される。これらフィ
ンガー爪２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ旋回軸２６を中心
に回動自在となるように設けられている。これらフィン
ガー爪２５Ａ，２５Ｂは、ワークＷの一対のアーム２２
Ａ，２２Ｂに押し当てられる一対の爪片２５ａ，２５ａ
を有する。両フィンガー爪２５Ａ，２５Ｂのうち、一方
のフィンガー爪２５Ａは、ワークＷの一方の加工部位２
１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置するワーク取付治具３
の旋回位置でワークＷを押圧保持するのに使用される。
また、他方のフィンガー爪２５Ｂは、ワークＷの他方の
加工部位２１Ｂが主軸２の回転軸心Ｏに位置するワーク
取付治具３の旋回位置でワークＷを押圧保持するのに使
用される。フィンガー爪２５Ａ，２５Ｂの旋回およびワ
ーク押圧動作は図示しない駆動系により行われる。

【００１４】ワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１から離間
した所定位置には、例えばワークＷの片方の加工部位２
１Ａに近いワーク取付治具３の隅部には、主軸２の軸心
Ｏと平行な方向に向けて旋回操作手段係合部である係合
孔２７が設けられている。一方、タレット型の工具支持
手段５の一つの工具ステーションＳには、ワーク取付治
具３の係合孔２７に係合する旋回操作部２８が設けられ
ている。

【００１５】上記構成の動作を説明する。図２および図
３に示すように、ワーク取付治具３の一対のピン２４ａ
にワークＷの孔２３が嵌合するように、ワークＷをワー
ク取付治具３に装着する。この装着されたワークＷの一
方の加工部位２１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置するよ
うにワーク取付治具３の旋回位置を設定して、ワークＷ
を一方のフィンガー爪２５Ａで押圧保持する。このよう
なワーク保持状態で、主軸２を回転駆動し、工具支持手
段５の工具４によりワークＷの加工部位２１Ａを旋削加
工する。

【００１６】加工部位２１Ａの加工が完了すると、フィ
ンガー爪２５ＡによるワークＷの押圧保持を解除してフ
ィンガー爪２５Ａを図６に実線で示す位置まで旋回退避
させる。次に、タレット型の工具支持手段５を割出旋回
させて旋回操作部２８を割り出し、この旋回操作部２８
のピン２８ａを図５のようにワーク取付治具３の係合孔
２７に係合させる。ついで、旋回操作部２８のピン２８
ａが、ワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１を中心とする図
６に一点鎖線で示すような円弧状の軌跡Ｒを描くよう
に、工具支持手段５を駆動させる。この工具支持手段５
の駆動は、工具支持手段５のＸ方向への移動と旋回動作
とを複合させた動作で行える。このような工具支持手段
５の駆動は、例えば、その制御系に備えられている極座
標補間機能により行える。

【００１７】これによりワーク取付治具３は、主軸２の
前面２ａにおいて、ワークＷの他方の加工部位２１Ｂが
主軸２の回転軸心Ｏに位置するところまで旋回する。こ
のようにワーク取付治具３の旋回位置を変更してから、
図６に実線で示すようにワークＷを他方のフィンガー爪
２５Ｂで押圧保持し、ワーク取付治具３の係合孔２７か
ら旋回操作部２８を係合解除する。このようなワーク保
持状態で、主軸２を回転駆動し、工具支持手段５の工具
４によりワークＷの加工部位２１Ｂを旋削加工する。

【００１８】このように、この工作機械によると、主軸
２の前面２ａに旋回可能に設置されるワーク取付治具３
の旋回中心Ｏ１を、このワーク取付治具３上のワークＷ
の一方の加工部位２１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置す
る状態で、両加工部位２１Ａ，２１Ｂから等距離となる
位置に設定しているので、ワーク取付治具３を上記旋回
中心Ｏ１回りに旋回させることにより、ワークＷの２つ
の加工部位２１Ａ，２１Ｂを択一的に主軸２の回転軸心
Ｏに位置させることができる。旋回により２つの加工部
位２１Ａ，２１Ｂの位置変更を行うので、両加工部位か
ら等距離の位置に旋回中心Ｏ１があれば良く、ワークＷ
の加工部位２１Ａ，２１Ｂ間のピッチの略半分のところ
を旋回中心Ｏ１とすることができる。そのため、直線移
動に比べてワークＷの移動距離が短くなる。また、ワー
ク取付治具３は旋回中心Ｏ１で支持するば良く、その支
持ないし案内の手段が簡素な構成で済む。これらのた
め、ワークＷの加工部位２１Ａ，２１Ｂ間の距離が長く
ても、主軸２のチャック部が小さくできる。旋回のた
め、直線移動に比べて、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂ
を入替えるときの位置決め精度の安定性確保も容易であ
る。

【００１９】また、ワーク取付治具３には旋回操作手段
係合部である係合孔２７を設け、タレット型の工具支持
手段５に上記係合孔２７に係合する旋回操作部２８を設
けているので、ワークＷを旋回させて加工部位２１Ａ，
２１Ｂを主軸２の回転軸心Ｏに切り替え設置するための
特別な機構や制御系も不要である。また、ワーク取付治
具３は、主軸２の前面２ａに設けられた孔１９に嵌合す
る旋回支持ピン１８を有し、この旋回支持ピン１８の軸
心がワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１となるものとして
いるので、ラフな旋回制御によりワークＷの加工部位２
１Ａ，２１Ｂを主軸２の回転軸心Ｏに精度良く位置させ
ることができる。

【００２０】なお、上記実施形態では、工具支持手段５
を旋回させながらワーク取付治具３を旋回させるように
したが、例えば旋回操作部２８をＺ軸心回りに揺動可能
に設けることなどで、旋回操作手段係合部（係合孔２
７）のＸ軸方向への移動に伴う上下方向への移動を吸収
可能としておくと、工具支持手段５の旋回動作を利用せ
ず、工具支持手段５のＸ軸方向の移動でワーク取付治具
３の旋回を行わせるようにすることもできる。

【００２１】

【発明の効果】この発明の工作機械は、２つの加工部位
を有するワークの上記２つの加工部位の加工を行う工作
機械であって、回転駆動される主軸と、この主軸の軸心
と垂直な平面に沿って旋回動作が可能なように上記主軸
に設置されたワーク取付治具と、この治具上のワークに
対して加工を行う工具を支持する工具支持手段とを備
え、上記ワーク取付治具の旋回中心を、この治具上のワ
ークの一方の加工部位が主軸の回転軸心に位置する状態
で、両加工部位から等距離の位置に設定したため、ワー
クの互いに離れた２つの加工部位を主軸中心に入替えて
支持可能とするのに、主軸のチャック部が小さく、かつ
簡素な構成で済む。また、ワーク支持精度の安定性も得
易い。上記ワーク取付治具に旋回操作手段係合部を設
け、上記工具支持手段は、主軸の軸心と平行な方向、お
よびこの方向と直交する方向とに移動自在であり、上記
旋回操作手段係合部に係合する旋回操作部が設けられる
ものとした場合は、ワーク取付治具を旋回動作させる専
用の駆動機構を設けることが不要で、その制御のための
制御軸の増加も不要となる。上記ワーク取付治具が、上
記主軸に設けられた孔に嵌合する旋回支持ピンを有し、
この旋回支持ピンの軸心が上記旋回中心となるものとし
た場合は、ラフな旋回制御によりワーク加工部位を主軸
の回転軸心に精度良く位置させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる工作機
械を示す正面図、（Ｂ）は同工作機械の平面図である。

【図２】同工作機械の主軸の正面図である。

【図３】同工作機械の主軸前部の部分破断平面図であ
る。

【図４】同工作機械により加工されるワークの一例を示
す斜視図である。

【図５】同工作機械におけるワーク取付治具への旋回操
作部の係合動作説明図である。

【図６】同工作機械によるワーク旋回移動の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…工作機械 ２…主軸 ３…ワーク取付治具 ４…工具 ５…工具支持手段 １８…旋回支持ピン １９…孔 ２１Ａ，２１Ｂ…加工部位 ２７…係合孔（旋回操作手段係合部） ２８…旋回操作部 Ｗ…ワーク Ｏ…主軸の軸心 Ｏ１…ワーク取付治具の旋回中心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの加工部位を有するワークの上記２
   つの加工部位の加工を行う工作機械であって、回転駆動
   される主軸と、この主軸の軸心と垂直な平面に沿って旋
   回動作が可能なように上記主軸に設置されたワーク取付
   治具と、この治具上のワークに対して加工を行う工具を
   支持する工具支持手段とを備え、上記ワーク取付治具の
   旋回中心を、この治具上のワークの一方の加工部位が主
   軸の回転軸心に位置する状態で、両加工部位から等距離
   の位置に設定した工作機械。
2. 【請求項２】 上記ワーク取付治具に旋回操作手段係合
   部を設け、上記工具支持手段は、主軸の軸心と平行な方
   向、およびこの方向と直交する方向とに移動自在であ
   り、上記旋回操作手段係合部に係合する旋回操作部を有
   するものとした請求項１記載の工作機械。
3. 【請求項３】 上記ワーク取付治具は、上記主軸に設け
   られた孔に嵌合する旋回支持ピンを有し、この旋回支持
   ピンの軸心が上記旋回中心となるものとした請求項１ま
   たは請求項２記載の工作機械。