JP2004098235A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】タレットの工具取付部となる周面部分の面積および個数を維持しながら、機械高さを低くすることができる工作機械を提供する。ガントリローダを有する場合は、そのローダ位置を下げることができて、ワーク給排時間の短縮が図れるものとする。
【解決手段】主軸２の軸心Ｏと平行な旋回中心Ｑ回りで旋回するタレット３を備えた工作機械に適用される。特に、ガントリローダ２１を有する場合に効果的である。この工作機械において、タレット旋回中心Ｑを主軸軸心Ｏよりも下方に位置させる。タレット３の外周における工具を取付可能な周面部分Ｓは、その周面部分Ｓが主軸軸心Ｏと同じ高さに位置した状態で、タレット３の移動方向Ｘに対して垂直を向くものとする。
【選択図】　　　　図５

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】
従来、タレット旋盤として、ベッド上に主軸とタレットを横並びに設置したものがある。タレットは、ベッド上面のガイド上を進退可能なタレット台に旋回自在に搭載されている。タレットは、正面形状が多角形に形成されていて、工具の取付けられる周面部分が主軸対向位置に割り出された状態で真横を向くように、タレットの旋回中心は主軸軸心と同じ高さに設置されている。また、このようなタレット旋盤において、ワークを主軸に対して給排するガントリローダを、主軸とタレットの上方で横移動自在に設置したものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７５１０４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】
ガントリローダは、横移動する際にタレットの真上を通過するので、ワークを把持するローダヘッドの上昇待機位置を、タレット上の工具先端が描く旋回軌跡の上端よりも高く設定してある。タレットは、旋回中心が主軸軸心と同じであって、外径が一般に主軸チャックよりも大きく、またこのタレットの外周に工具が取付けられるために、上記旋回軌跡の上端は、主軸よりもかなり高い位置にある。このため、ローダヘッドの上昇待機位置と主軸間の距離が長くなってしまい、ワークの給排時にローダヘッドの昇降時間が長くなる。これにより、ワークの給排時間が長くなって、ワーク加工のサイクルタイムが長くなる。また、ローダの走行位置が高くなることは、ローダのガイドレール位置が高くなって、その支柱高さが高くなることから、ローダ走行時の制振性も低下する。
タレットを小径化すれば、それだけローダヘッドの待機高さを低くすることができ、またローダ走行位置を低くすることができるが、小径化によってタレットの工具取付面となる周面部分が小さくなり、小型の工具しか使用できなくなる。工具取付面の広さを確保しながら小径化するには、多角形からなるタレットの角数を減らすことが必要で、それに伴い、装着できる工具数が少なくなる。
ローダを備えないタレット旋盤においても、機械高さを低くすることが、メンテナンス性や機械剛性の向上、工場レイアウトの都合上から望まれている。タレット旋盤において、ローダ部分を除く機械本体の最上位置となるのは、一般的に上記タレットの工具先端の旋回軌跡である。そのため、機械高さを低くするためには、タレットを小径化することが考えられるが、小径化は上記のような工具取付面の広さ確保や、工具装着可能数の面で困難である。
【０００５】
この発明の目的は、タレットの工具取付部となる周面部分の面積および個数を維持しながら、機械高さを低くすることが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、工具の刃先位置調整の簡易性を維持しながら、上記機械高さ等の各課題を解消可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、ガントリローダ付きの工作機械において、ローダ位置を下げることができて、ワーク給排時間の短縮や、ローダのメンテナンス性、制振性の向上が図れるものとすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の工作機械は、ワークを支持する主軸と、この主軸の横側で主軸軸心と平行にかつ主軸軸心よりも下方に位置する旋回中心回りに旋回可能に設けられ、工具を外径側に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、上記タレットを主軸に対して主軸軸心に直交する方向である横方向に相対移動させて前記ワークに加工を行うものである。上記相対移動は、タレットの移動に限らず、主軸台の移動により行っても良い。
この構成によると、タレットの旋回中心が主軸軸心よりも下となるようにタレットを設けたため、タレットの旋回中心よりも高い位置にある工具が主軸軸心の高さに揃い、その工具でワークを加工することになる。タレットの旋回中心が主軸軸心よりも低いため、タレットの外周に外径側へ突出して取付けられた工具の旋回軌跡の上端位置が低くなる。機械高さは、工具の旋回軌跡の高さによってほぼ定まるため、工具旋回軌跡の上端が低くなることで、機械高さも低くなる。タレットの旋回中心を下げることで対応するため、タレットを小径化したり、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の面積および個数を維持することができる。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。
【０００７】
上記タレットの上記工具を取付可能な周面部分のうち、少なくとも複数の周面部分は、その周面部分がタレットの旋回により主軸軸心と同じ高さに位置した状態で、上記タレットの相対移動の方向に対して垂直に向くものとすることが好ましい。なお、タレットの全周の周面部分のうち、一部の周面部分は、必ずしも垂直に向くものとしなくても良い。
このように、タレットの主軸軸心と同じ高さに位置する周面部分が、タレットの主軸に対する相対移動の方向に対して垂直に向くものであると、この周面部分に取付けられた工具の刃先位置の調整が真っ直ぐに行え、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、旋回中心が主軸軸心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。
【０００８】
この発明において、前記主軸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ガントリローダを設けても良い。このガントリローダは、横方向に走行自在な走行体と、この走行体に昇降自在に設置された昇降部材と、この昇降部材の下端に設けられワークを支持するローダヘッドとを備え、上記ローダヘッドがタレットの上方を移動するものであっても良い。
このようなガントリローダ付きの工作機械にこの発明を適用した場合、タレットの工具先端の旋回軌跡の上端が低くなることから、タレットの上方を移動するローダヘッドの上昇待機位置を低くすることができる。そのため、主軸軸心とローダヘッドの上昇待機位置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て、ワーク加工のサイクルタイムが短縮できる。またローダヘッドだけでなく、ローダの走行体の位置も低くすることができ、これにより走行体のガイドレールを支持する支柱高さを低くすることができて、ローダ走行時の制振性が向上する。また、ローダに作業者が届き易くなって、ローダのメンテナンス性も向上する。このように、特に、ローダ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、タレットの旋回中心を主軸軸心よりも低くすることが効果的となる。
【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】
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が外周に周方向に並べて設けられている。タレット３は、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を取付ける各周面部分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。タレット３の正面形状は、例えば旋回中心Ｑの回りに回転対称の形状とされている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【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、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
またこの実施形態では、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
なお、上記実施形態では、タレット３は旋回中心Ｑの回りに回転対称の形状としたが、必ずしも回転対称でなくても良い。例えば、一部の工具取付部となる周面部分Ｓが、主軸軸心Ｏに位置する高さのときに、タレット台移動方向（Ｘ軸方向）に対して垂直な面に対して傾く面であって良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の工作機械は、ワークを支持する主軸と、この主軸の横側で主軸軸心と平行にかつ主軸軸心よりも下方に位置する旋回中心回りに旋回可能に設けられ、工具を外径側に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、上記タレットを主軸に対して主軸軸心に直交する横方向に相対移動させて前記ワークに加工を行うものであるため、タレットの工具取付部となる周面部分の面積および個数を維持しながら、機械高さを低くすることができる。
上記タレットの上記工具を取付可能な周面部分のうち、少なくとも複数の周面部分を、その周面部分がタレットの旋回により主軸軸心と同じ高さに位置した状態で、上記タレットの相対移動の方向に対して垂直に向くものとした場合は、工具の刃先位置調整の簡易性を維持しながら、上記機械高さ等の各効果を得ることができる。
ローダヘッドがタレットの上方を移動するガントリローダを設けた場合は、タレット軸心を低くしたことにより、ローダ位置を下げることができて、ワーク給排時間の短縮や、ローダのメンテナンス性、制振性の向上が得られる。
【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 (3)

1. ワークを支持する主軸と、この主軸の横側で主軸軸心と平行にかつ主軸軸心よりも下方に位置する旋回中心回りに旋回可能に設けられ、工具を外径側に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、上記タレットを主軸に対して主軸軸心に直交する横方向に相対移動させて前記ワークに加工を行う工作機械。
2. 上記タレットの上記工具を支持可能な周面部分のうち、少なくとも複数の周面部分は、その周面部分がタレットの旋回により主軸軸心と同じ高さに位置した状態で、上記タレットの相対移動の方向に対して垂直に向くものとした請求項１記載の工作機械。
3. 前記主軸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ガントリローダを設け、このガントリローダは、横方向に走行自在な走行体と、この走行体に昇降自在に設置された昇降部材と、この昇降部材の下端に設けられワークを支持するローダヘッドとを備え、上記ローダヘッドがタレットの上方を移動するものである請求項１または請求項２記載の工作機械。

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