JP2004098234A

JP2004098234A - 工作機械

Info

Publication number: JP2004098234A
Application number: JP2002264881A
Authority: JP
Inventors: Osamu Matsuno; 松野　修
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】タレットの安定支持およびタレットの必要ストロークを確保しつつ、機械横幅寸法を短くする。
【解決手段】上面にガイド５と主軸支持台部６を有する本体フレーム１を設ける。ガイド５上に主軸２の軸心Ｏと直交する方向Ｘに進退自在にタレット台４を設置する。このタレット台４に主軸軸心Ｏと平行な旋回中心Ｑ回りに旋回可能なタレット３を設置する。この構成の工作機械において、主軸支持台部６の側面に、タレット台４の下部広がり部分４ａが進入する凹部１１を設ける。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、タレット旋盤等のタレット式の工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タレットを主軸と横並びとする旋盤では、ベッド上の主軸台の横に、タレット台を案内するガイドが横方向に延びて設けられる。タレットは、タレット台に旋回自在に搭載され、タレット台の横方向移動により主軸に対して近接離間方向に移動する。タレット台の下部には、安定して横移動させるために、ガイド上を移動する直動軸受等の被案内部が、所定のスパンを開けて左右に２個設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８７０４１号公報
【特許文献２】
特許第２６０６５１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
タレットの主軸台側への移動限界位置は、タレット台における主軸台側の被案内部が、主軸台のタレット側の側面に当たるまでの程度の位置となる。安定移動のためには、主軸台側の被案内部から所定のスパンだけ開けて外側の被案内部を配置する設計が必要である。このため、タレットの安定を確保するには、外側の被案内部が機械外側に位置せざるを得なくなる。すなわちタレット台下部の横幅寸法が大きくなる。これが機械全体の横幅寸法を長くしていた。タレットの横移動のストロークは、タレットの旋回による工具割出時に工具が主軸やワークと干渉しないように、タレットを主軸から離すことが必要であって、短くするには限界がある。また、被案内部間のスパンを短くしたり、被案内部の横寸法を短くし、あるいはタレットをタレット台の中央から主軸台側へ大きく偏らせて配置するのでは、タレット台の安定度が低下し、タレットの安定度（支持剛性）の低下、加工精度の低下につながる。
【０００５】
この発明の目的は、タレットの安定支持、およびタレットの必要ストロークを確保しつつ、機械横幅寸法を短くすることのできる工作機械を提供することである。
この発明の他の目的は、切削に影響しない早送りストロークをできるだけ短くして、機械横幅寸法をより一層短くすることである。
この発明のさらに他の目的は、大型となりがちな平行２軸の工作機械において横幅寸法を短くすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明における第１の発明の工作機械は、上面にガイドとこのガイドよりも上方に突出した主軸支持台部を有する本体フレームと、上記主軸支持台部に支持されてワークを支持する主軸と、上記ガイド上に主軸軸心と直交する方向に進退自在に設置されたタレット台と、このタレット台に主軸軸心と平行な旋回中心回りに旋回可能に設置され工具を外径側へ突出させて支持可能な周面部分を有するタレットとを備え、上記主軸支持台部の側面に、上記タレットを主軸に近接させた状態で上記タレット台の下部が進入する凹部を設けたことを特徴とする。例えば、タレット台の下部は上部よりも幅が広がっていて、その広がり部分が上記凹部に進入する。
この構成によると、主軸支持台部の側面に凹部を形成したため、タレット台の下部が凹部に進入するまで、タレット台と主軸支持台部との干渉の問題を生じることなく、タレットを主軸に近づけることができる。そのため、タレットの主軸に対する最近接位置が一定であるとして、凹部への進入可能分だけ、タレットをタレット台の横幅に対して、主軸側への偏りを少なくして設置することができる。したがって、タレットが主軸に対して最近接位置にあるときのタレット台の位置が、凹部がない場合よりも主軸側に近寄ることになる。このため、タレットを旋回割出のために必要ストロークだけ移動させて、主軸から最も離れた位置としたときのタレット台の位置も、上記凹部がない場合よりも主軸台側に位置することになり、それだけ機械横幅寸法を短くすることができる。タレット台の横幅寸法は短くせず、またタレットはタレット台の中央寄りに配置されるため、しかも加工時の送り台位置は主軸に近づくため、タレットの支持安定性が向上する。
【０００７】
上記ガイドは、このガイド上でタレット台が主軸支持台部から最も離れる位置が、タレットの旋回により工具の先端が描く旋回軌跡と主軸のチャック外径面とが干渉しない程度に近接する位置となるものとしても良い。
タレット台の旋回により工具の先端が描く旋回軌跡と主軸のチャック外径面とが干渉しなければ、チャック外径面よりも大径のワークを把持するような特殊な場合を除き、タレットの旋回による工具割出が行える。一般的には、タレットの旋回割出を行う位置から、主軸に把持されたワークに工具が近づく位置までは早送りとなる。上記のようにガイドの長さを設定することで、早送りストロークをできるだけ短くし、より一層、機械横幅寸法を短くすることができる。
【０００８】
この発明における第２の発明の工作機械は、上面の左右方向の中央に主軸支持台部が上方に突出しこの主軸支持台部の両側にガイドを有する２軸本体フレームと、上記主軸支持台部に左右に並べて支持されてそれぞれワークを支持する２本の平行な主軸と、上記各ガイド上に主軸軸心と直交する方向に進退自在に設置された２つのタレット台と、これらタレット台にそれぞれ主軸軸心と平行な旋回中心回りに旋回可能に設置され工具を外径側へ突出させて支持可能な周面部分を有する２つのタレットとを備え、上記主軸支持台部の両方のタレット台側の側面に、上記タレットを主軸に近接させた状態で上記タレット台の下部が進入する凹部を設けたことを特徴とする。
この構成の場合も、第１の発明と同様に、タレットの支持安定性が向上し、タレットの必要ストロークを確保しつつ、機械横幅寸法を短くすることができる。この横幅寸法は、機械中央の両側についてそれぞれ短くすることができる。平行２軸工作機械は一般に大型となりがちであるため、このような平行２軸工作機械にこの発明を適用した場合、上記の横幅寸法の短縮の効果がより顕著となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、平行２軸旋盤である平行２軸の工作機械に適用した例を示す。この工作機械は、本体フレーム１と、主軸２と、タレット３と、このタレット３を設置したタレット台４とを備える。主軸２は、ワークを支持するチャック（図示せず）を先端に有するものである。本体フレーム１は、上面にガイド５とこのガイド５よりも上方に突出した主軸支持台部６とを有し、主軸支持台部６に主軸２が支持されている。本体フレーム１は、ベッド７とこのベッド７上に設けられた主軸台８とで構成される。ベッド７は、上面の一部に主軸台取付座部７ａが上方に突出して設けられて、主軸台取付座部７ａ上に主軸台８が固定され、これら主軸台取付座部７ａと主軸台８とで上記主軸支持台部６が構成される。主軸２は主軸支持台部６における主軸台８の部分に設置されている。
【００１０】
本体フレーム１は、主軸２の１軸毎に設けられ、２つの本体フレーム１により２軸本体フレーム１０が構成される。２つの本体フレーム１は、主軸支持台部６が隣合うように、介在部材９を介して接触状態に設けられる。したがって、２軸本体フレーム１０の上面における左右方向（Ｘ軸方向）の中央に主軸支持台部６が突出し、その両側に上記ガイド５がそれぞれ位置する。２本の主軸２は平行に設けられる。また、各本体フレーム１に、タレット３を支持したタレット台４が設置される。なお、２軸本体フレーム１０は、上記のように２つの本体フレーム１で構成されるものとせずに、一体のものとしても良い。その場合に、主軸支持台部６を１つとし、その一つの主軸支持台部６に２本の主軸２を支持させても良い。
【００１１】
ガイド５は、ベッド７の上面に、主軸軸心Ｏと直交する方向である左右方向（Ｘ軸方向）に延びて設けられ、タレット台４はガイド５上に進退自在に設置されている。タレット３は、タレット台４に主軸軸心Ｏと平行な旋回中心Ｑ回りに旋回可能に設置されており、工具Ｔを外径側へ突出させて支持可能な複数の周面部分Ｓを有している。タレット台４は、下部が上部よりも左右方向Ｘに広がっていて、主軸支持台部６の側面に、タレット台４の下部広がり部分４ａが進入する凹部１１が設けられている。凹部１１は、主軸支持台部６におけるベッド７の主軸台取付座部７ａに設けられている。ガイド５は、凹部１１の内部まで延びている。　なお、主軸支持台部６を構成する主軸台取付座部７ａと主軸台８との高さ関係は任意に設計すれば良く、また主軸台取付座部７ａは必ずしもベッド上面に突出させなくても良い。主軸支持台部６は、その全体がベッド７と一体に設けられたものであっても良い。凹部１１は、主軸台取付座部７ａと主軸台８との高さ関係に応じて、主軸台取付座部７ａと主軸台８の両方に渡って設けても良く、また主軸台８の部分のみに設けても良い。
【００１２】
タレット台４のガイド５上での進退自在な支持は、タレット台４の下部に設けられた被案内部１５を介して行われる。被案内部１５は、転がり案内および滑り案内のいずれの形式のものでも良いが、この実施形態では、被案内部１５に直動転がり軸受が用いられている。この直動転がり軸受としては、例えばガイド５に転接するボールまたはローラ等の複数の転動体を、無端軌道内で循環するように、ブロック状の軸受本体内に設けたもの等が使用される。被案内部１５は、タレット台４の下部における左右の両端に設けられている。
【００１３】
タレット台４は、下部台４Ａと上部台４Ｂとでなり、下部台４Ａがベッド７のガイド５上に左右（Ｘ軸方向）移動自在に設置されている。上部台４Ｂは、下部台４Ａ上に前後方向（Ｚ軸方向）のガイド手段１２を介して前後移動自在に設置され、上部台４Ｂにタレット３が旋回自在に設置されている。下部台４Ａは、上部台４Ｂよりも左右方向（Ｘ軸方向）に幅広に設けられ、ベッド７のガイド５で案内される２つの被案内部１５は、下部台４Ａの下面に設けられている。上部台４Ｂを下部台４Ａで支持するガイド手段１２は、左右に離れて一対設けられている。これらガイド手段１２は、左右のガイド５および被案内部１５と同様に、下部台４Ａに設けられたガイドと上部台４Ｂに設けられた被案内部とでなる。下部台４Ａおよび上部台４Ｂの進退駆動は、それぞれ各軸のサーボモータにより送りねじ機構を介して行われる。
【００１４】
タレット３は、工具Ｔを外径側へ突出させて支持可能な複数の周面部分Ｓを外周に形成したドラム状の部材であり、タレット台４に回転自在に支持されたタレット軸１３（図２）の先端に固定状態に設けられている。タレット３の旋回中心Ｑ、つまりタレット軸１３の軸心は、図３に示すように、タレット台４の左右幅方向（Ｘ軸方向）の中心に対して主軸２側へ偏って配置されている。また、タレット３の旋回中心Ｑは、主軸軸心Ｏよりも下方に位置させてある。タレット３の工具Ｔを支持する各周面部分Ｓは、その周面部分Ｓがタレット３の旋回により主軸軸心Ｏと同じ高さに位置する状態で、タレット３の相対移動の方向（Ｘ軸方向）に対して垂直を向くように形成されている。周面部分Ｓが主軸軸心Ｏと同じ高さに位置する状態では、周面部分Ｓの上下幅の中心が主軸軸心Ｏと同じになることが好ましい。
【００１５】
本体フレーム１におけるガイド５は、図４（Ａ）のようにガイド５上でタレット台４が主軸支持台部６から最も離れる位置が、タレット３の旋回により工具Ｔの先端が描く旋回軌跡Ｃと主軸２のチャック外径面Ｒとが干渉しない程度に近接する位置となるものとしてある。工具Ｔには、外径切削用のバイト、内径切削用のバイト、端面切削用のバイト、ドリルやその他の回転工具等があり、上記旋回軌跡Ｃは、タレット３に取付けられる工具Ｔの中で、最もタレット外径側へ突出するものである。最も外径側へ突出する工具Ｔは、例えば主軸軸心Ｏと平行に向くドリル等の回転工具である。
【００１６】
図５，図６は、この工作機械にガントリローダ２０を設置した状態を示す。ガントリローダ２０は、主軸２に対してワークの供給および排出の両方または一方を行うものである。ガントリローダ２０は、レール２１上を左右方向（Ｘ軸方向）に走行自在な走行体２２と、この走行体２２に昇降自在に設置された昇降部材２４と、この昇降部材２４の下端に設けられワークＷを支持するローダヘッド２５とを備える。走行体２２には、前後移動台２３が前後（Ｚ軸方向）移動自在に設置され、この前後移動台２３に昇降部材２４が昇降自在に設置されている。昇降部材２４は上下に延びる棒状の部材であり、その下端にローダヘッド２５が設けられている。ローダヘッド２５は、ワークを支持可能なものであれば良く、単独のチャックを有するものであっても良いが、この例では、ワークを把持する２つのローダチャック２６（図６）が、互いの位置を入替え可能に設けられている。片方のローダチャック２６は下方を向き、もう片方のローダチャック２６は主軸２に対面する方向を向く。
【００１７】
このガントリローダ２０は、ローダヘッド２５がタレット３の上方を移動するように設けられる。レール２１は、機械横幅の左右両側に延びて設けられ、ローダヘッド２５は左右の主軸２に対してワークの給排が可能である。レール２１は支柱２７により支持される。支柱２７は、床面上に設置され、またはベッド７に設置される。この工作機械におけるガントリローダ２０を除く部分である機械本体部分は機体カバー２８で覆われ、またガントリローダ２０は、その左右方向の走行範囲の全体が、ローダカバー２９により覆われる。ガントリローダ２０は、左右の走行を行うときは、ローダヘッド２５がローダカバー２９に収まる高さに上昇した状態で行われる。また、ローダヘッド２５は、図５では機械中央に図示してあるが、通常の待機状態では、次にワークの給排を行おうとする主軸２の真上で待機する。
【００１８】
この構成の工作機械によると、主軸支持台部６の側面に凹部１１を形成したため、図４（Ｂ）のように、タレット台４の下部突出部分４ａが凹部１１に進入するまで、タレット台４と主軸支持台部６との干渉の問題を生じることなく、タレット３を主軸２に近づけることができる。そのため、タレット３の主軸２に対する最近接位置が一定であるとして、凹部１１への進入可能分だけ、タレット３をタレット台４の横幅に対して、主軸２側への偏りを少なくして設置することができる。したがって、タレット３が主軸２に対して最近接位置にあるときのタレット台４の位置が、凹部１１がない場合よりも主軸２側に近寄ることになる。このため、タレット３を旋回割出のために必要ストロークだけ移動させ、図４（Ａ）のように主軸２から最も離れた位置としたときのタレット台４の位置も、上記凹部１１がない場合よりも主軸２側に位置することになる。このため、それだけ機械横幅寸法Ｗ（Ｗは１軸部分の横幅寸法を示す）を短くすることができる。送り台４の横幅寸法は短くせず、またタレット３はタレット台４の中央寄りに配置され、しかも加工時の送り台４の位置は主軸２に近づくため、タレット３の支持安定性が向上する。したがって支持剛性が向上し、低振動、加工精度の向上が得られる。
【００１９】
また、ベッド７のガイド５は、図４（Ａ）のように、このガイド５上でタレット台４が主軸支持台部６から最も離れる位置が、タレット３の旋回により工具Ｔの先端が描く旋回軌跡Ｃと主軸２のチャック外径面Ｒとが干渉しない程度に近接する位置となるものとしてあるため、より一層、機械横幅寸法を短くすることができる。すなわち、タレット３の旋回により工具Ｔの先端が描く旋回軌跡Ｃと主軸２のチャック外径面Ｒとが干渉しなければ、チャック外径面Ｒよりも大径のワークを把持するような特殊な場合を除き、タレット３の旋回による工具割出が行える。一般的には、タレット３の旋回割出を行う位置から、主軸２に把持されたワークに工具Ｔが近づく位置までは早送りとなる。上記のようにガイド５の長さを設定することで、早送りストロークをできるだけ短くし、より一層、機械横幅寸法を短くすることができる。
【００２０】
この実施形態のように平行２軸の工作機械に適用した場合は、機械中央の両側について、それぞれ本体フレーム１の横幅寸法を短くすることができる。そのため、大型となりがちな平行２軸工作機械において、横幅寸法の短縮の効果がより顕著となる。例えば、従来の横幅寸法が２０００ｍｍ程度の平行２軸工作機械の場合に、１６００ｍｍ程度に横幅を狭まることが可能であった。
【００２１】
また、この実施形態では、タレット３の旋回中心Ｑが主軸軸心Ｏよりも下となるようにタレット３を設けたため、タレット３の旋回中心Ｑよりも高い位置にある工具Ｔが主軸軸心Ｏの高さに揃い、その工具Ｔでワークを加工することになる。タレット３の旋回中心Ｑが主軸軸心Ｏよりも低いため、タレット３の外周に外径側へ突出して取付けられた工具Ｔの旋回軌跡Ｃの上端位置が低くなる。機械高さは、工具Ｔの旋回軌跡Ｃの高さによってほぼ定まるため、工具旋回軌跡Ｃの上端が低くなることで、機械高さも低くなる。タレット３の旋回中心を下げることで対応するため、タレット３を小径化したり、角数の少ないものとする場合と異なり、機械高さを低くしても、工具取付部となる周面部分Ｓの面積および個数を維持することができる。また、機械高さが低くなることにより、床面上等の作業者の手などが機械上部に届き易く、メンテナンス性が向上する。機械高さが低くなることは、機械の剛性、制振性の向上にも繋がる。
【００２２】
タレット３の主軸軸心Ｏと同じ高さに位置する周面部分Ｓは、タレット３の主軸２に対する相対移動の方向（Ｘ軸方向）に対して垂直を向くようにしてあり、そのため、この周面部分Ｓに取付けられた工具Ｔの刃先位置の調整が真っ直ぐに行える。すなわち、斜めに調整する場合のような煩雑な換算等を必要としない。そのため、旋回中Ｑ心が主軸軸心Ｏと同じタレットの場合と同様に、刃先位置調整が簡単に行える。
【００２３】
ガントリローダ２０を有する工作機械では、タレット３の工具先端の旋回軌跡Ｃの上端が低くなることから、タレット３の上方を移動するローダヘッド２５の上昇待機位置Ｈを低くすることができる。そのため、主軸軸心Ｏとローダヘッド上昇待機位置Ｈとの距離を短くでき、それだけワーク給排のためのローダヘッド昇降時間が短縮され、ワーク加工のサイクルタイムが短縮できる。またローダヘッド２５だけでなく、走行体２２の位置も低くすることができ、これによりガイドレール２１を支持する支柱２７の高さを低くすることでできて、ローダ走行時の制振性が向上する。また、ガントリローダ２０に作業者が届き易くなって、ローダ２０のメンテナンス性も向上する。このように、特に、ガントリローダ２０を基本に考えて機械本体の高さを低くしようとした場合に、タレット３の旋回中心Ｑを主軸軸心Ｏよりも低くすることが効果的となる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、タレット３の旋回中心Ｑを主軸軸心Ｏよりも低くしたが、タレット３は旋回中心Ｑが主軸軸心Ｏと一致するものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の工作機械は、上面にガイドとこのガイドよりも上方に突出した主軸支持台部を有する本体フレームと、上記主軸支持台部に支持されてワークを支持する主軸と、上記ガイド上に主軸軸心と直交する方向に進退自在に設置されたタレット台と、このタレット台に主軸軸心と平行な旋回中心回りに旋回可能に設置され工具を外径側へ突出させて取付可能な周面部分を有するタレットとを備え、上記主軸支持台部の側面に、上記タレットを主軸に近接させた状態で上記タレット台の下部が進入する凹部を設けたものであるため、タレットの安定支持、およびタレットの必要ストロークを確保しつつ、機械横幅寸法を短くすることができる。
上記ガイドを、このガイド上でタレット台が主軸支持台部から最も離れる位置が、タレットの旋回により工具の先端が描く旋回軌跡と主軸のチャック外径面とが干渉しない程度に近接する位置となるものとした場合は、切削に影響しない早送りストロークをできるだけ短くし、機械幅をより一層短くすることができる。この発明を平行２軸工作機械に適用した場合は、大型となりがちな平行２軸工作機械において横幅寸法を短くすることができて、その効果がより顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる工作機械の正面図である。
【図２】そのタレット台と本体フレームの関係を示す側面図である。
【図３】同工作機械の部分拡大正面図である。
【図４】同工作機械の動作説明図である。
【図５】同工作機械のガントリローダ設置状態を示す正面図である。
【図６】同工作機械のガントリローダ設置状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１…本体フレーム
２…主軸
３…タレット
４…タレット台
４ａ…下部広がり部分
４Ａ…下部台
４Ｂ…上部台
５…ガイド
６…主軸支持台部
７…ベッド
７ａ…主軸台取付座部
８…主軸台
１０…２軸本体フレーム
１１…凹部
１３…タレット軸
１５…被案内部
２０…ガントリローダ
２１…レール
２２…走行体
２４…昇降部材
２５…ローダヘッド
２７…支柱
Ｃ…旋回軌跡
Ｏ…主軸軸心
Ｑ…旋回中心
Ｒ…チャック外径面
Ｓ…周面部分
Ｔ…工具

Claims

上面にガイドとこのガイドよりも上方に突出した主軸支持台部を有する本体フレームと、上記主軸支持台部に支持されてワークを支持する主軸と、上記ガイド上に主軸軸心と直交する方向に進退自在に設置されたタレット台と、このタレット台に主軸軸心と平行な旋回中心回りに旋回可能に設置され工具を外径側へ突出させて取付可能な周面部分を有するタレットとを備え、上記主軸支持台部の側面に、上記タレットを主軸に近接させた状態で上記タレット台の下部が進入する凹部を設けたことを特徴とする工作機械。
上記ガイドを、このガイド上でタレット台が主軸支持台部から最も離れる位置が、タレットの旋回により工具の先端が描く旋回軌跡と主軸のチャック外径面とが干渉しない程度に近接する位置になるものとした請求項１記載の工作機械。
上面の左右方向の中央に主軸支持台部が上方に突出しこの主軸支持台部の両側にガイドを有する２軸本体フレームと、上記主軸支持台部に左右に並べて支持されてそれぞれワークを支持する２本の平行な主軸と、上記各ガイド上に主軸軸心と直交する方向に進退自在に設置された２つのタレット台と、これらタレット台にそれぞれ主軸軸心と平行な旋回中心回りに旋回可能に設置され工具を外径側へ突出させて支持可能な周面部分を有する２つのタレットとを備え、上記主軸支持台部の両方のタレット台側の側面に、上記タレットを主軸に近接させた状態で上記タレット台の下部が進入する凹部を設けたことを特徴とする平行２軸工作機械。