JP2006305729A - Machine tool, tool and tool holder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tool capable of changing its posture against a spindle, high in working precision of a work, hard to generate vibration and heat, long in service life and low at cost and a tool holder. <P>SOLUTION: This machine tool has a working tool 100 to work the work, an electric motor 180 an output shaft of which is connected to the working tool 100 and to rotate the working tool 100, a first holding part 65 to hold the working tool 100 and the electric motor 180, an installing part 62 to be installed on the spindle 46, a generator 170 to generate electric power to drive the electric motor 180, a second holding part 85 to hold the installing part 62 free to rotate, to hold the generator 170 and to be engaged with a non-rotating part 47 of the machine tool and a posture adjusting mechanism to connect the first holding part 65 and the second holding part 85 to each other free to adjust an inclination of the first holding part 65 against the second holding part 85. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、工具、工具ホルダおよび工作機械に関する。   The present invention relates to a tool, a tool holder, and a machine tool.

マシニングセンタは、面削り、穴あけ、中ぐり、タッピング等の様々な加工を複合的に行うことができる複合工作機械である。マシニングセンタによる複合加工には、工具自体に機構をもついわゆるアタッチメントを用いた加工も含まれる。このアタッチメントとしては、たとえば、マシニングセンタの主軸に対してカッターの向きを変えてワークを切削することができるものや、主軸の回転数よりもカッターの回転数を上昇させるためのもの等が知られている。   The machining center is a complex machine tool that can perform various processes such as chamfering, drilling, boring, and tapping in a complex manner. The complex machining by the machining center includes machining using a so-called attachment having a mechanism in the tool itself. As this attachment, for example, one that can cut the workpiece by changing the direction of the cutter with respect to the spindle of the machining center, or one that increases the rotation speed of the cutter more than the rotation speed of the spindle is known. Yes.

ところで、上記のような主軸に対してカッターの向きを変えてワークを加工できるアタッチメントでは、カッターの主軸に対する姿勢を変更するための傾斜機構や主軸に対して主軸の回転力をカッターに伝達するための歯車機構等の伝達機構が必要となる。
しかしながら、上記のように傾斜機構や伝達機構が主軸とカッターとの間に存在すると、傾斜機構や伝達機構の機械的誤差が、ワークの加工精度に影響を及ぼしやすいという不利益が存在する。また、主軸とカッターとの間に歯車機構等が存在すると、振動や熱が発生しやすく、これらがワークの加工精度に影響を及ぼしやすい。さらに、歯車機構等の伝達機構を用いると、寿命が比較的短い。また、傾斜機構や伝達機構を限られたスペースのアタッチメントに内蔵するため、構造が複雑化しやすく、製造コストも嵩む。
By the way, in the attachment that can process the workpiece by changing the direction of the cutter with respect to the spindle as described above, the tilting mechanism for changing the attitude of the cutter with respect to the spindle and the rotational force of the spindle with respect to the spindle are transmitted to the cutter. A transmission mechanism such as a gear mechanism is required.
However, when the tilting mechanism and the transmission mechanism exist between the main shaft and the cutter as described above, there is a disadvantage that mechanical errors of the tilting mechanism and the transmission mechanism tend to affect the machining accuracy of the workpiece. Further, if a gear mechanism or the like exists between the main shaft and the cutter, vibration and heat are likely to be generated, and these tend to affect the machining accuracy of the workpiece. Furthermore, when a transmission mechanism such as a gear mechanism is used, the service life is relatively short. In addition, since the tilt mechanism and the transmission mechanism are built in the attachment in a limited space, the structure is easily complicated and the manufacturing cost increases.

本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、主軸に着脱される工具において、工具の主軸に対する姿勢を変更できるとともに、ワークの加工精度が高く、振動や熱が発生しにくく、長寿命で、低コストな工具および工具ホルダを提供することにある。
さらに本発明の他の目的は、上記の工具および工具ホルダを備えた工作機械を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to change the posture of the tool with respect to the spindle in a tool attached to and detached from the spindle, and to provide high workpiece machining accuracy, vibration and heat. It is an object of the present invention to provide a tool and a tool holder that are less likely to generate, long life, and low cost.
Furthermore, the other object of this invention is to provide the machine tool provided with said tool and tool holder.

本発明の工具は、工作機械の主軸に着脱可能に装着される工具であって、ワークを加工する加工具と、前記加工具に出力軸が連結され、当該加工具を回転させる電動機と、前記加工具および前記電動機を保持する第1の保持部と、前記主軸に装着される装着部と、前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構とを有する。   The tool of the present invention is a tool that is detachably attached to a spindle of a machine tool, a processing tool for processing a workpiece, an electric motor having an output shaft connected to the processing tool, and rotating the processing tool, A first holding unit that holds the processing tool and the electric motor, a mounting unit that is mounted on the main shaft, and a power generation unit that generates electric power that drives the motor by transmitting a rotational force from the main shaft through the mounting unit. A second holding portion that rotatably holds the mounting portion, holds the generator, and engages with a non-rotating portion of the machine tool, and the second of the first holding portion. And a posture adjusting mechanism that connects the first holding part and the second holding part so that the inclination angle with respect to the holding part can be adjusted.

好適には、前記第1の保持部の前記主軸の軸線回りの回転位置を調整可能な回転位置調整機構をさらに備えている。   Preferably, a rotation position adjusting mechanism capable of adjusting a rotation position of the first holding portion around the axis of the main shaft is further provided.

好適には、前記第2の保持部は、前記発電機を保持する第3の保持部と、前記非回転部分に係合する第4の保持部とを有し、前記第1の保持部は、前記第3の保持部に対して前記主軸に直交する軸回りに回転可能に連結され、前記第3の保持部は、前記第4の保持部に対して前記主軸の軸線回りに回転可能に連結され、前記姿勢調整機構は、前記第1の保持部の前記第3の保持部に対する前記主軸に直交する軸回りの回転位置を変更することにより、前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整し、前記回転位置調整機構は、前記第3の保持部の前記第4の保持部に対する前記主軸の軸線回りの回転位置を変更することにより、前記第1の保持部の前記主軸の軸線回りの回転位置を調整する。   Preferably, the second holding unit includes a third holding unit that holds the generator, and a fourth holding unit that engages with the non-rotating portion, and the first holding unit is The third holding part is connected to the third holding part so as to be rotatable about an axis orthogonal to the main axis, and the third holding part is rotatable about the axis of the main axis with respect to the fourth holding part. The attitude adjusting mechanism is connected to the second holding unit by changing the rotation position of the first holding unit around the axis orthogonal to the main axis with respect to the third holding unit. The first holding part is adjusted by adjusting an inclination angle with respect to the holding part, and the rotational position adjusting mechanism changes a rotational position of the third holding part around the axis of the main shaft with respect to the fourth holding part. The rotational position of the main shaft around the axis is adjusted.

好適には、前記姿勢調整機構は、前記主軸に直交する軸回りに前記第1の保持部及び前記第2の保持部を互いに回転可能に軸支する支持軸と、前記第1の保持部に前記支持軸を中心とする円周に沿って設けられた複数の第1のねじ孔と、前記第2の保持部に前記複数の第1のねじ孔と同一円周上に沿って設けられた第1の孔部と、前記第1の孔部に嵌合し、前記第1のねじ孔に螺合する第1のボルトとを有する。   Preferably, the posture adjusting mechanism includes a support shaft that rotatably supports the first holding portion and the second holding portion around an axis orthogonal to the main shaft, and a first holding portion. A plurality of first screw holes provided along a circumference centered on the support shaft, and the second holding portion provided on the same circumference as the plurality of first screw holes. A first hole, and a first bolt that fits into the first hole and is screwed into the first screw hole.

好適には、前記回転位置調整機構は、前記第3の保持部に前記軸線を中心とする円周に沿って設けられた複数の第2のねじ孔と、前記第2の保持部に前記複数の第2のねじ孔と同一円周上に沿って設けられた第2の孔部と、前記第2の孔部に嵌合し、前記第2のねじ孔に螺合する第2のボルトとを有する。   Preferably, the rotational position adjusting mechanism includes a plurality of second screw holes provided in a circumference around the axis in the third holding part, and the plurality of screw holes in the second holding part. A second hole provided along the same circumference as the second screw hole, and a second bolt fitted into the second hole and screwed into the second screw hole. Have

本発明の工具ホルダは、ワークを加工する加工具を回転自在に保持し、工作機械本体の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダであって、前記加工具を回転させる電動機と、前記加工具を回転自在に保持し、かつ、前記電動機を保持する第1の保持部と、前記主軸に装着される装着部と、前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構とを有する。   The tool holder of the present invention is a tool holder that rotatably holds a processing tool for processing a workpiece and is detachably attached to a main shaft of a machine tool main body, the electric motor for rotating the processing tool, and the processing tool A first holding portion that holds the electric motor in a rotatable manner, a mounting portion that is mounted on the main shaft, and a rotational force transmitted from the main shaft via the mounting portion to drive the electric motor. A generator for generating electric power, a second holding part that rotatably holds the mounting part, and that holds the generator and engages with a non-rotating part of the machine tool, and the first A posture adjusting mechanism that connects the first holding unit and the second holding unit so that an inclination angle of the holding unit with respect to the second holding unit can be adjusted;

本発明の工作機械は、主軸と、前記主軸を駆動する駆動手段と、前記主軸とワークとの相対位置を変更する少なくとも一の制御軸とを備える工作機械本体と、前記駆動手段および制御軸を加工プログラムにしたがって駆動制御する制御装置と、前記工作機械本体の主軸に着脱可能に装着される工具と、を有し、前記工具は、ワークを加工する加工具と、前記加工具に出力軸が連結され、当該加工具を回転させる電動機と、前記加工具および前記電動機を保持する第1の保持部と、前記主軸に装着される装着部と、前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構とを有する。   A machine tool according to the present invention includes a main body, a driving unit that drives the main shaft, a machine tool body that includes at least one control shaft that changes a relative position between the main shaft and a workpiece, and the driving unit and the control shaft. A control device that drives and controls according to a machining program; and a tool that is detachably mounted on a main spindle of the machine tool body. The tool has a machining tool for machining a workpiece, and an output shaft for the machining tool. An electric motor that is connected to rotate the processing tool, a first holding portion that holds the processing tool and the electric motor, a mounting portion that is mounted on the main shaft, and a rotational force from the main shaft via the mounting portion. A generator that generates electric power that is transmitted to drive the electric motor, and a second holding that rotatably holds the mounting portion and that holds the generator and engages a non-rotating portion of the machine tool And the first Having said inclination angle with respect to the second holding portion of the holding portion adjustably first holding portion and the second holding portion and the connecting posture adjusting mechanism.

本発明では、主軸が回転すると、発電機が発電する。発電機の発電した電力は、電動機に供給され、この電動機によって加工具が駆動される。この発電機と電動機の特性に応じて工具の回転速度は主軸の回転速度に対して変速する。
また、本発明では、加工具の主軸に対する姿勢を変更できる、すなわち、ワークに対する加工具の姿勢を変更できるので種々の加工に対応できる。さらに、加工具の姿勢を変更したとき、電動機も姿勢が変わるため、加工具へ回転力を伝達させる伝達機構が必要ない。
In the present invention, when the main shaft rotates, the generator generates electricity. The electric power generated by the generator is supplied to the electric motor, and the processing tool is driven by the electric motor. The rotation speed of the tool is changed with respect to the rotation speed of the main shaft according to the characteristics of the generator and the motor.
Moreover, in this invention, since the attitude | position with respect to the main axis | shaft of a processing tool can be changed, ie, the attitude | position of the processing tool with respect to a workpiece | work can be changed, it can respond to a various process. Furthermore, when the posture of the processing tool is changed, the posture of the electric motor also changes, so that a transmission mechanism for transmitting the rotational force to the processing tool is not necessary.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明が適用される工作機械の一例としてのマシニングセンタの構成図である。なお、マシニングセンタはいわゆる複合加工の可能な数値制御工作機械である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a machining center as an example of a machine tool to which the present invention is applied. The machining center is a numerically controlled machine tool capable of so-called complex machining.

図1においてマシニングセンタ1は、門型のコラム38の各軸によって両端部を移動可能に支持されたクロスレール37を備えており、このクロスレール37上を移動可能に支持されたサドル44を介してラム45が鉛直方向(Z軸方向)に移動可能に設けられている。   In FIG. 1, the machining center 1 includes a cross rail 37 that is supported movably at both ends by respective shafts of a portal column 38, and a saddle 44 that is movably supported on the cross rail 37. A ram 45 is provided to be movable in the vertical direction (Z-axis direction).

サドル44には、水平方向にクロスレール37内を通じて図示しないねじ部が形成されており、これに外周にねじ部が形成された送り軸41が螺合している。
送り軸41の一端部には、サーボモータ19が接続されており、送り軸41はサーボモータ19によって回転駆動される。
A screw portion (not shown) is formed in the saddle 44 through the inside of the cross rail 37 in the horizontal direction, and a feed shaft 41 having a screw portion formed on the outer periphery thereof is screwed to the saddle 44.
A servo motor 19 is connected to one end of the feed shaft 41, and the feed shaft 41 is rotationally driven by the servo motor 19.

送り軸41の回転駆動によって、サドル44はY軸方向に移動可能となり、これによってラム45のY軸方向の移動および位置決めが行われる。
さらに、サドル44には、鉛直方向に方向に図示しないねじ部が形成されており、これに外周にねじ部が形成された送り軸42がねじ込まれている。送り軸42の端部には、サーボモータ20が接続されている。
By the rotational drive of the feed shaft 41, the saddle 44 can be moved in the Y-axis direction, whereby the ram 45 is moved and positioned in the Y-axis direction.
Further, the saddle 44 is formed with a thread portion (not shown) in the vertical direction, and a feed shaft 42 having a thread portion formed on the outer periphery thereof is screwed into the saddle 44. A servo motor 20 is connected to the end of the feed shaft 42.

サーボモータ20によって送り軸42が回転駆動され、これによりサドル44に移動可能に設けられたラム45のZ軸方向の移動および位置決めが行われる。
ラム45内には、主軸モータ31が内蔵され、この主軸モータ31はラム45に回転自在に保持された主軸46を回転駆動する。
主軸46の先端には、エンドミルなどの工具Tが装着され主軸46の回転によって工具Tが駆動される。
The feed shaft 42 is rotationally driven by the servo motor 20, whereby the ram 45 movably provided on the saddle 44 is moved and positioned in the Z-axis direction.
A main shaft motor 31 is built in the ram 45, and the main shaft motor 31 rotationally drives a main shaft 46 held rotatably by the ram 45.
A tool T such as an end mill is attached to the tip of the main shaft 46, and the tool T is driven by the rotation of the main shaft 46.

ラム45の下方には、テーブル35がX軸方向に移動可能に設けられている。テーブル35には、図示しないねじ部が形成されており、これにX軸方向に沿って設けられた図示しない送り軸が螺合しており、この図示しない送り軸にサーボモータ18が接続されている。   A table 35 is provided below the ram 45 so as to be movable in the X-axis direction. A screw portion (not shown) is formed on the table 35, and a feed shaft (not shown) provided along the X-axis direction is screwed to the table 35, and the servo motor 18 is connected to the feed shaft (not shown). Yes.

テーブル35は、サーボモータ18の回転駆動によってX軸方向の移動および位置決めが行われる。
また、2本の門型コラム38には、図示しないねじ部がそれぞれ形成されており、これに螺合する送り軸32aをクロスレール昇降用モータ32によって回転駆動することによりクロスレール37は昇降する。
The table 35 is moved and positioned in the X-axis direction by the rotational drive of the servo motor 18.
The two portal columns 38 are respectively formed with screw portions (not shown), and the cross rail 37 is moved up and down by rotationally driving a feed shaft 32a screwed to the gate column 38 by a cross rail lifting motor 32. .

自動工具交換装置(ATC)39は、主軸46に対して各種工具Tを自動交換する。
この自動工具交換装置39は、たとえば、図示しないマガジンに工具ホルダによって保持された各種工具Tを収納しており、主軸46に装着された工具Tを図示しない工具交換アームによってマガジンに収納し、必要な工具Tを主軸46に工具交換アームによって装着する。
An automatic tool changer (ATC) 39 automatically changes various tools T with respect to the main shaft 46.
The automatic tool changer 39 stores, for example, various tools T held by a tool holder in a magazine (not shown), and stores the tool T mounted on the spindle 46 in the magazine by a tool change arm (not shown). A simple tool T is mounted on the spindle 46 by a tool changing arm.

数値制御装置51は、上記のサーボモータ18,19,20、クロスレール昇降用モータ32および主軸モータ31の駆動制御を行う。
数値制御装置51は、具体的には、予め加工プログラムで規定されたワークの加工手順にしたがって、サーボモータ18,19,20による工具Tとワークとの間の位置および速度制御を行う。また、数値制御装置51は、加工プログラムにおいて、たとえば、Sコードで規定された主軸31の回転数を解読することにより主軸46の回転数の制御を行う。
The numerical controller 51 performs drive control of the servo motors 18, 19, 20, the cross rail lifting / lowering motor 32 and the spindle motor 31.
Specifically, the numerical controller 51 performs position and speed control between the tool T and the workpiece by the servo motors 18, 19, and 20 in accordance with a workpiece machining procedure defined in advance by a machining program. Further, the numerical control device 51 controls the rotational speed of the main shaft 46 by decoding the rotational speed of the main shaft 31 defined by the S code in the machining program, for example.

さらに、数値制御装置51は、加工プログラムにおいて、たとえば、Mコードで規定れた工具Tの交換を動作を解読することにより、各種工具Tの自動交換を実行する。   Further, the numerical control device 51 performs automatic exchange of various tools T by decoding the operation of exchanging the tool T defined by the M code in the machining program, for example.

図2は、本発明の一実施形態に係る工具の構成を示す正面図である。図3は、図2に示す工具を矢印Bの向きから見た側面図である。図4は、図2に示す工具のA−A線方向の断面図である。
図2に示すように、工具60は、刃具100と、この刃具100を保持する工具ホルダ61とから構成される。なお、刃具100は本発明の加工具の一実施態様である。
FIG. 2 is a front view showing the configuration of the tool according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a side view of the tool shown in FIG. 4 is a cross-sectional view of the tool shown in FIG. 2 in the AA line direction.
As shown in FIG. 2, the tool 60 includes a cutting tool 100 and a tool holder 61 that holds the cutting tool 100. The cutting tool 100 is an embodiment of the processing tool of the present invention.

工具ホルダ61は、第1保持部65と、第2保持部85と、装着部62とを備えている。さらに、図4に示すように、工具ホルダ61は第1保持部65に内蔵された電動機180とを備えている。   The tool holder 61 includes a first holding part 65, a second holding part 85, and a mounting part 62. Furthermore, as shown in FIG. 4, the tool holder 61 includes an electric motor 180 built in the first holding unit 65.

装着部62は、把持される把持部62aと、上記の主軸46の先端部に形成されたテーパスリーブ46aに装着されるテーパシャンク62bと、このテーパシャンク62bの先端部に形成されたプルスタッド62cと、軸部62dとを備えている。   The mounting portion 62 includes a gripping portion 62a to be gripped, a taper shank 62b to be mounted on the taper sleeve 46a formed at the tip of the main shaft 46, and a pull stud 62c formed at the tip of the taper shank 62b. And a shaft portion 62d.

装着部62の把持部62aは、上記した自動工具交換装置39の工具交換アームによって、自動工具交換装置39のマガジンから主軸46に装着される際および主軸46から自動工具交換装置39のマガジンへ搬送される際に把持される。
装着部62のテーパシャンク62bは、主軸46のテーパスリーブ46aに装着されることによって、中心軸が主軸46の中心軸と同心になる。
装着部62のプルスタッド62cは、装着部62が主軸46のテーパスリーブ46aに装着されると、主軸46に内蔵された図示しないクランプ機構のコレットによってクランプされる。なお、主軸46に内蔵されたクランプ機構は周知技術であるので詳細については省略する。
装着部62の軸部62dは、図4に示すように、第2保持部85に設けられた複数の転がり軸受BRによって回転自在に保持されている。
The gripping part 62a of the mounting part 62 is transported from the magazine of the automatic tool changer 39 to the spindle 46 by the tool changer arm of the automatic tool changer 39 and from the spindle 46 to the magazine of the automatic tool changer 39. It is gripped when it is done.
The taper shank 62 b of the mounting portion 62 is mounted on the taper sleeve 46 a of the main shaft 46 so that the central axis is concentric with the central axis of the main shaft 46.
When the mounting portion 62 is mounted on the tapered sleeve 46 a of the main shaft 46, the pull stud 62 c of the mounting portion 62 is clamped by a collet of a clamp mechanism (not shown) built in the main shaft 46. The clamping mechanism built in the main shaft 46 is a well-known technique and will not be described in detail.
As shown in FIG. 4, the shaft portion 62 d of the mounting portion 62 is rotatably held by a plurality of rolling bearings BR provided in the second holding portion 85.

第1保持部65は、図4に示すように、内部に貫通孔66bとこの貫通孔66bに連通する収容孔66hとを備えた保持部材66を有している。この保持部材66の上端側の両側部66aは互いに平行に配置されている。
保持部材66は、両側部66aにそれぞれ設けられた支持軸98によって支持されており、支持軸98を中心に旋回可能なっている。
As shown in FIG. 4, the first holding part 65 has a holding member 66 having a through hole 66b and a receiving hole 66h communicating with the through hole 66b. Both side portions 66a on the upper end side of the holding member 66 are arranged in parallel to each other.
The holding member 66 is supported by support shafts 98 provided on both side portions 66a, respectively, and can pivot about the support shaft 98.

保持部部材66の収容孔66h内には、電動機180が固定されている。貫通孔66b内には、ベアリングBRを介して回転軸68が回転自在に保持されており、この回転軸68の一端部はカップリング69によって電動機180の出力軸181と連結されている。   An electric motor 180 is fixed in the accommodation hole 66 h of the holding member 66. A rotary shaft 68 is rotatably held in the through hole 66b via a bearing BR. One end of the rotary shaft 68 is connected to the output shaft 181 of the electric motor 180 by a coupling 69.

回転軸68の他端部は、保持部材66からのベアリングBRの脱落を防ぐ抜け止め部材71を貫通しており、先端にチャッキング部材70が固定されている。
チャッキング部材70は、たとえば、ドリルやエンドミル等からなる刃具100をチャックする。
The other end of the rotating shaft 68 passes through a retaining member 71 that prevents the bearing BR from falling off the holding member 66, and a chucking member 70 is fixed to the tip.
The chucking member 70 chucks the cutting tool 100 made of, for example, a drill or an end mill.

保持部材66の収容孔66hの上端側は開口しており、この開口はキャップ105によって閉塞されている。このキャップ105は、切削加工中に使用されるオイルやクーラントが収容孔66h内に侵入するのを防ぐ。   The upper end side of the holding hole 66 h of the holding member 66 is open, and this opening is closed by the cap 105. The cap 105 prevents oil and coolant used during cutting from entering the accommodation hole 66h.

第2保持部85は、図4に示すように、第1部材95と、第2部材86(第3の保持部)と、第3部材90(第4の保持部)とを有する。
第1部材95は、円板状部95bと、円板状部95bの上面側に環状に形成された嵌合部95cと、円板状部95bの下面側に平行に伸びる支持部95aとを有する。
各支持部95aは、保持部材66の両側部66a間の幅に略等しい間隔となるように設けられており、両側部66aを外側から挟み込んでいる。
これら各支持部95aには、上記した支持軸98がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 4, the second holding portion 85 includes a first member 95, a second member 86 (third holding portion), and a third member 90 (fourth holding portion).
The first member 95 includes a disk-shaped portion 95b, a fitting portion 95c formed in an annular shape on the upper surface side of the disk-shaped portion 95b, and a support portion 95a extending in parallel to the lower surface side of the disk-shaped portion 95b. Have.
Each support part 95a is provided so that it may become a space | interval substantially equal to the width | variety between the both sides 66a of the holding member 66, and has pinched | interposed the both sides 66a from the outer side.
Each of the support portions 95a is provided with the support shaft 98 described above.

第2部材86は、図4に示すように、上端側にフランジ部85aを有する円筒状の部材からなり、この第2部材86の下端部の内周に第1部材95の嵌合部95cが嵌合している。第2部材86と第1部材95の嵌合部95cとは、たとえば、ボルト等の締結部材によって固定されている。   As shown in FIG. 4, the second member 86 is formed of a cylindrical member having a flange portion 85 a on the upper end side, and the fitting portion 95 c of the first member 95 is formed on the inner periphery of the lower end portion of the second member 86. It is mated. The fitting part 95c of the 2nd member 86 and the 1st member 95 is being fixed by fastening members, such as a volt | bolt, for example.

第2部材86の内周には、図4に示すように、フランジ部材87が嵌合し、ボルト等の締結部材によって固定されている。このフランジ部材87の下面側に発電機170が固定されている。
この発電機170は、入力軸171が装着部62の軸部62dに連結されている。
As shown in FIG. 4, a flange member 87 is fitted to the inner periphery of the second member 86 and is fixed by a fastening member such as a bolt. A generator 170 is fixed to the lower surface side of the flange member 87.
In this generator 170, the input shaft 171 is connected to the shaft portion 62 d of the mounting portion 62.

第3部材90は、図4に示すように、円筒状の部材からなり、上端側に装着部62の軸部62dが挿入される挿入孔90dを有する。また、円筒部90cの外周が第2部材86の内周に嵌合している。このため、第2部材86は第3部材90に対して回転可能となっている。
第3部材90の内周は、複数のベアリングBRを介して装着部62の軸部62dを回転自在に保持している。複数のベアリングBRは、第3部材90の下端側に固定された抜け止め部材88によって抜け止めされている。
第3部材90のフランジ部90bは、第2部材85のフランジ部85aと複数のボルト121によって連結されている。
As shown in FIG. 4, the third member 90 is made of a cylindrical member and has an insertion hole 90 d into which the shaft portion 62 d of the mounting portion 62 is inserted on the upper end side. Further, the outer periphery of the cylindrical portion 90 c is fitted to the inner periphery of the second member 86. For this reason, the second member 86 is rotatable with respect to the third member 90.
The inner periphery of the third member 90 rotatably holds the shaft portion 62d of the mounting portion 62 via a plurality of bearings BR. The plurality of bearings BR are prevented from being detached by a retaining member 88 fixed to the lower end side of the third member 90.
The flange portion 90 b of the third member 90 is connected to the flange portion 85 a of the second member 85 by a plurality of bolts 121.

また、図2に示すように、第3部材90の一端部90aには、装着部62側に突出するように、回り止めピン91が設けられている。この回り止めピン91は、装着部62が主軸46のテーパスリーブ46aに装着されることにより、主軸46側の、たとえば、ラム45等の非回転部47に形成された嵌合穴47aに挿入される。
これにより、第3部材90、すなわち、第2保持部85および第1保持部65は、主軸46が回転しても回転が規制される。
In addition, as shown in FIG. 2, a detent pin 91 is provided at one end 90 a of the third member 90 so as to protrude toward the mounting portion 62. When the mounting portion 62 is mounted on the tapered sleeve 46a of the main shaft 46, the rotation preventing pin 91 is inserted into a fitting hole 47a formed in the non-rotating portion 47 such as the ram 45 on the main shaft 46 side. The
Accordingly, the rotation of the third member 90, that is, the second holding portion 85 and the first holding portion 65 is restricted even if the main shaft 46 rotates.

姿勢調整機構
上記した第1保持部65は、第2保持部85に対して姿勢を変更可能に連結されている。
図5は、第1保持部65の保持部材66の両側部66aの構造を示す側面図である。
図5に示すように、保持部材66の両側部66aには、支持軸98を中心とする円周方向に等間隔で位置決め用のねじ孔67が複数形成されている。このねじ孔67は、たとえば、支持軸98を中心に30度間隔で配列されている。このねじ孔67の間隔が第1保持部65の第2保持部85に対する姿勢を調整する際の最小調整角度であり、ねじ孔67の間隔を狭くするほど姿勢の微調整が可能になる。
ねじ孔67には、図2および図4に示した複数(4本)のボルト99が螺合し、これにより第1保持部65と第2保持部85とが連結される。ボルト99を取り外し、第1保持部65の第2保持部85に対する傾斜角度を調整したのち、ボルト99を再び締結することにより、図2において矢印Sで示す方向の第1保持部65の姿勢調整を行うことができる。
Posture Adjustment Mechanism The first holding portion 65 described above is connected to the second holding portion 85 so that the posture can be changed.
FIG. 5 is a side view showing the structure of both side portions 66 a of the holding member 66 of the first holding portion 65.
As shown in FIG. 5, a plurality of positioning screw holes 67 are formed at equal intervals in the circumferential direction around the support shaft 98 on both side portions 66 a of the holding member 66. For example, the screw holes 67 are arranged at intervals of 30 degrees around the support shaft 98. The interval between the screw holes 67 is the minimum adjustment angle for adjusting the posture of the first holding portion 65 relative to the second holding portion 85, and the posture can be finely adjusted as the interval between the screw holes 67 is reduced.
The plurality of (four) bolts 99 shown in FIGS. 2 and 4 are screwed into the screw hole 67, whereby the first holding part 65 and the second holding part 85 are connected. After the bolt 99 is removed and the inclination angle of the first holding portion 65 with respect to the second holding portion 85 is adjusted, the bolt 99 is fastened again, thereby adjusting the posture of the first holding portion 65 in the direction indicated by the arrow S in FIG. It can be performed.

回転位置調整機構
上記した第2保持部85の第2部材86と第3部材90とは、第1保持部65の主軸46の軸線回りの回転位置を変更可能に連結されている。
図6は、第3部材90のフランジ部90bの構成を示す側面図である。
図6に示すように、フランジ部90bには、円周方向に等間隔で位置決め用のねじ孔90hが複数形成されている。このねじ孔67は、たとえば、支持軸98を中心に30度間隔で配列されている。このねじ孔90hの間隔が第1保持部65の主軸46の軸心回りの回転位置を調整する際の最小調整角度である。
ねじ孔90hには、図2〜図4に示したように、複数(4本)のボルト121が螺合しており、これにより第2部材86と第3部材90とは連結されている。
ボルト121を取り外し、第3部材90に対して第2部材86を回転させて第3部材90と第2部材86との相対回転位置を決め、再びボルト121を締結することにより、図2において矢印Rで示す第1保持部65の主軸46の軸心回りの回転位置を調整することができる。
Rotation Position Adjustment Mechanism The second member 86 and the third member 90 of the second holding portion 85 described above are coupled so that the rotation position of the first holding portion 65 around the main shaft 46 can be changed.
6 is a side view showing the configuration of the flange portion 90b of the third member 90. As shown in FIG.
As shown in FIG. 6, a plurality of positioning screw holes 90h are formed in the flange portion 90b at equal intervals in the circumferential direction. For example, the screw holes 67 are arranged at intervals of 30 degrees around the support shaft 98. The interval between the screw holes 90h is the minimum adjustment angle when adjusting the rotational position of the first holding portion 65 around the main shaft 46.
As shown in FIGS. 2 to 4, a plurality of (four) bolts 121 are screwed into the screw hole 90 h, thereby connecting the second member 86 and the third member 90.
The bolt 121 is removed, the second member 86 is rotated with respect to the third member 90, the relative rotational position between the third member 90 and the second member 86 is determined, and the bolt 121 is fastened again. The rotational position around the axis of the main shaft 46 of the first holding portion 65 indicated by R can be adjusted.

発電機170は、入力軸171が装着部62の軸部62dと同心に連結されており、この発電機には主軸46の回転力が装着部62を介して入力される。この発電機170には、たとえば、三相同期発電機が用いられる。   In the generator 170, the input shaft 171 is connected concentrically with the shaft portion 62 d of the mounting portion 62, and the rotational force of the main shaft 46 is input to the generator via the mounting portion 62. As this generator 170, for example, a three-phase synchronous generator is used.

電動機180は、発電機170で発電された電力が供給される。この発電機80は、発電機70から供給される電力によって駆動される。電動機180には、たとえば、三相誘導電動機が用いられる。   The electric motor 180 is supplied with the electric power generated by the generator 170. The generator 80 is driven by electric power supplied from the generator 70. As the electric motor 180, for example, a three-phase induction motor is used.

図7は、発電機170に三相同期発電機が用いられ、電動機180に三相誘導電動機が用いられた場合の発電機170と電動機180との結線状態を示す図である。
図7に示すように、3本の導電ケーブルWx,Wy,Wzによって電動機180と発電機170とが接続される。電動機180には、発電機170で発電された三相交流が供給される。
FIG. 7 is a diagram illustrating a connection state between the generator 170 and the motor 180 when a three-phase synchronous generator is used for the generator 170 and a three-phase induction motor is used for the motor 180.
As shown in FIG. 7, the electric motor 180 and the generator 170 are connected by three conductive cables Wx, Wy, and Wz. The motor 180 is supplied with three-phase alternating current generated by the generator 170.

次に、上記構成の工具60の動作の一例について説明する。
刃具100を保持した工具ホルダ61がマシニングセンタ1の主軸46に装着された状態において、主軸46を回転数N0 で回転させると、工具ホルダ61の装着部62が回転し、主軸46の回転力が発電機170に伝達される。
このとき、回り止めピン91はラム45等の非回転部47に形成された嵌合穴47aに挿入されているため、工具ホルダ61の装着部62のみが回転する。
Next, an example of operation | movement of the tool 60 of the said structure is demonstrated.
When the tool holder 61 holding the cutting tool 100 is mounted on the main shaft 46 of the machining center 1, when the main shaft 46 is rotated at the rotation speed N 0 , the mounting portion 62 of the tool holder 61 rotates, and the rotational force of the main shaft 46 is increased. It is transmitted to the generator 170.
At this time, since the locking pin 91 is inserted into the fitting hole 47a formed in the non-rotating portion 47 such as the ram 45, only the mounting portion 62 of the tool holder 61 rotates.

これにより、発電機170は発電する。発電機170に三相同期発電機を用いた場合には、三相交流を発電する。   Thereby, the generator 170 generates electric power. When a three-phase synchronous generator is used as the generator 170, three-phase alternating current is generated.

発電機170の発生する三相交流の周波数fは、発電機170の極数をP1 とし、主軸46の回転数をN0 〔rpm〕とすると、次式(1)によって表される。 The frequency f of the three-phase alternating current generated by the generator 170 is expressed by the following equation (1), where P 1 is the number of poles of the generator 170 and N 0 [rpm] is the rotational speed of the main shaft 46.

f=P1 ×N0 /120〔Hz〕 …(1) f = P 1 × N 0/ 120 [Hz] ... (1)

したがって、主軸46を回転数N0 で回転すると、上記(1)式で表される周波数fの三相交流電力が電動機180に供給される。
ここで、電動機180に三相誘導電動機を用いた場合、電動機180の極数がP2 とすると、電動機180は3相交流の1サイクルで2/P2 回転することから、電動機180の同期速度N1 は、次式(2)で表される。
Therefore, when the main shaft 46 is rotated at the rotation speed N 0 , the three-phase AC power having the frequency f expressed by the above equation (1) is supplied to the motor 180.
In the case of using the three-phase induction motor to the motor 180, the number of poles of the motor 180 is to P 2, the synchronous speed of the motor 180 from be 2 / P 2 rotate in one cycle of the three-phase AC electric motor 180 N 1 is represented by the following formula (2).

1 =120×f/P2 〔rpm〕 …(2) N 1 = 120 × f / P 2 [rpm] (2)

したがって、主軸46の回転数N0 に対する工具の回転数N1 は次式(3)によって表される。 Thus, the rotational speed N 1 of the tool with respect to the rotational speed N 0 of the spindle 46 is represented by the following formula (3).

1 =N0 ×P1 /P2 〔rpm〕 …(3) N 1 = N 0 × P 1 / P 2 [rpm] (3)

(3)式からわかるように、主軸46の回転数N0 は、上記(3)式で表される回転数N1 に変速される。
(3)式で示すように、発電機170の極数P1 と電動機180の極数P2 との比を適宜設定することにより、主軸46の回転数N0 に対する工具の回転数N1 の変速比を任意に設定することが分かる。
すなわち、主軸46の回転数N0 を増速したい場合には、極数比P1 /P2 を1より大きくし、減速したい場合には、極数比P1 /P2 を1より小さくなるように、発電機170の極数P1 および電動機180の極数P2 を予め選択すればよい。
As can be seen from the equation (3), the rotational speed N 0 of the main shaft 46 is shifted to the rotational speed N 1 represented by the above formula (3).
As shown by the equation (3), by appropriately setting the ratio between the number of poles P 1 of the generator 170 and the number of poles P 2 of the electric motor 180, the rotation speed N 1 of the tool with respect to the rotation speed N 0 of the main shaft 46 can be reduced. It can be seen that the speed ratio is arbitrarily set.
That is, when it is desired to increase the rotational speed N 0 of the main shaft 46, the pole number ratio P 1 / P 2 is made larger than 1, and when it is desired to decelerate, the pole number ratio P 1 / P 2 is made smaller than 1. Thus, the number of poles P 1 of the generator 170 and the number of poles P 2 of the electric motor 180 may be selected in advance.

次に、上記構成の工具60を用いたワークの加工方法の一例について説明する。
たとえば、金型等のワークを切削加工する際には、刃具100のワークに対する姿勢を変えて切削することが必要な場合が多々ある。
一方、マシニングセンタ1のもつ制御軸は限られており、ワークに対する刃具100の姿勢を、制御軸の制御のみによっては変更できない場合もある。
Next, an example of a workpiece machining method using the tool 60 having the above configuration will be described.
For example, when cutting a workpiece such as a mold, it is often necessary to change the posture of the cutting tool 100 with respect to the workpiece.
On the other hand, the control axis of the machining center 1 is limited, and the posture of the cutting tool 100 with respect to the workpiece may not be changed only by control of the control axis.

このため、たとえば、図8に示すように、上記構成の工具60の第1保持部65の姿勢を第2保持部85に対して所定角度、たとえば、90度旋回させたものや、第1保持部65の矢印R方向の回転位置を適宜調整したものを予め複数用意しておく。
すなわち、ワークの加工条件に応じて姿勢や回転位置を適宜調整した工具60をマシニングセンタ1の自動工具交換装置39のマガジンに予め収容しておく。
Therefore, for example, as shown in FIG. 8, the first holding portion 65 of the tool 60 having the above-described configuration is rotated by a predetermined angle, for example, 90 degrees with respect to the second holding portion 85, or the first holding A plurality of parts in which the rotational position of the part 65 in the direction of the arrow R is appropriately adjusted are prepared in advance.
That is, the tool 60 whose posture and rotational position are appropriately adjusted according to the workpiece machining conditions is stored in advance in the magazine of the automatic tool changer 39 of the machining center 1.

また、アルミニウム合金材等の難削材からなるワークを加工する際には、刃具100の回転数を主軸46の最大回転数Nmax よりも高くしたい場合がある。
このような場合のために、工具60の増速比が、たとえば、10となるように、上記の極数比P1 /P2 が10である三相同期発電機および三相誘導電動機を内蔵させたものをマシニングセンタ1の自動工具交換装置39のマガジンに予め収容しておく。
Further, when machining a workpiece made of a difficult-to-cut material such as an aluminum alloy material, it may be desired to make the rotational speed of the cutting tool 100 higher than the maximum rotational speed Nmax of the main shaft 46.
For such a case, a three-phase synchronous generator and a three-phase induction motor in which the pole number ratio P 1 / P 2 is 10 are incorporated so that the speed increasing ratio of the tool 60 is 10, for example. The processed material is stored in advance in a magazine of the automatic tool changer 39 of the machining center 1.

次いで、自動工具交換装置39によって、主軸46に通常の工具と同様に複数の工具60のうち、必要な工具60を自動装着する。なお、通常の工具とは、工具ホルダに刃具がクランプされたものである。
主軸46を主軸モータ31を駆動して回転させるが、工具ホルダ61に保持された刃具100の回転数は、主軸46の回転数によって制御する。すなわち、数値制御装置51にダウンロードする加工プログラムにおいて、主軸46の回転数をSコードで指定することにより、工具ホルダ61に保持された刃具100の回転数を規定しておく。
Next, the automatic tool changer 39 automatically attaches the necessary tool 60 among the plurality of tools 60 to the main shaft 46 in the same manner as a normal tool. The normal tool is a tool in which a cutting tool is clamped on a tool holder.
The main shaft 46 is rotated by driving the main shaft motor 31, and the rotational speed of the blade 100 held by the tool holder 61 is controlled by the rotational speed of the main shaft 46. That is, in the machining program downloaded to the numerical control device 51, the rotational speed of the cutting tool 100 held by the tool holder 61 is specified by designating the rotational speed of the main spindle 46 with an S code.

たとえば、工具ホルダ61に保持された刃具100を30000rpmで回転させたい場合には、極数比P1 /P2 が10である三相同期発電機および三相誘導電動機を内蔵させた工具60を主軸46に装着し、加工プログラムにおいてSコードで主軸46の回転数を3000rpmに指定しておく。
主軸46を3000rpmで回転させると、発電機170は主軸46の回転数および極数P1 に応じた周波数の三相交流を発生する。
電動機180は、発電機170から供給される三相交流によって駆動され、工具ホルダ61に保持された刃具100は、略30000rpmの回転数で回転する。
For example, when it is desired to rotate the cutting tool 100 held by the tool holder 61 at 30000 rpm, a tool 60 incorporating a three-phase synchronous generator and a three-phase induction motor having a pole number ratio P 1 / P 2 of 10 is used. It is mounted on the main shaft 46, and the number of rotations of the main shaft 46 is designated as 3000 rpm by the S code in the machining program.
When the main shaft 46 is rotated at 3000 rpm, the generator 170 generates a three-phase alternating current having a frequency corresponding to the rotational speed of the main shaft 46 and the number of poles P 1 .
The electric motor 180 is driven by the three-phase alternating current supplied from the generator 170, and the cutting tool 100 held by the tool holder 61 rotates at a rotational speed of approximately 30000 rpm.

上記のように刃具100が増速された状態で、テーブル35に固定されたワークと刃具100(主軸46)とを加工プログラムにしたがって相対移動させることにより、ワークの切削加工が行われる。
これにより、主軸の最大回転数Nmax が制限されるマシニングセンタ1を使用した場合であっても、アルミニウム合金材等の難削材からなるワークの高速加工が可能となる。
In the state where the cutting tool 100 is accelerated as described above, the work is cut by moving the work fixed to the table 35 and the cutting tool 100 (main shaft 46) in accordance with the machining program.
Thereby, even when the machining center 1 in which the maximum rotation speed Nmax of the main shaft is limited is used, high-speed machining of a workpiece made of a difficult-to-cut material such as an aluminum alloy material is possible.

また、ワークを加工する際に、ワークの被加工面の傾斜角度等に応じて、刃具100の姿勢が調整された工具60を適宜選択し、自動工具交換装置39によって、主軸46に自動装着する。
これにより、たとえば、ワークの被加工面が複雑な形状を有していても、工具60を適宜選択することにより、容易に対応することができる。
すなわち、本実施形態によれば、制御軸の数が限られたマシニングセンタ1において、刃具100の姿勢を任意に調整できる工具60をを用いることにより、マシニングセンタ1を何ら改造することなくマシニングセンタ1の加工可能な範囲を大幅に拡大させることができる。
Further, when machining the workpiece, the tool 60 whose posture of the cutting tool 100 is adjusted is appropriately selected according to the inclination angle of the work surface of the workpiece, and automatically mounted on the spindle 46 by the automatic tool changer 39. .
Thereby, for example, even if the work surface of the workpiece has a complicated shape, it can be easily handled by appropriately selecting the tool 60.
That is, according to the present embodiment, in the machining center 1 with a limited number of control axes, the machining center 1 can be processed without any modification of the machining center 1 by using the tool 60 that can arbitrarily adjust the posture of the cutting tool 100. The possible range can be greatly expanded.

また、本実施形態によれば、通常の工具と同様にユニット化された工具60に発電機170および電動機180を内蔵し、発電機170で発生した電力で駆動される電動機180によって刃具100を直接を回転させるため、歯車装置のように発熱が増大したり、振動が発生せず加工精度の低下が抑制される。   Further, according to this embodiment, the generator 170 and the electric motor 180 are built in the tool 60 that is unitized in the same way as a normal tool, and the blade 100 is directly attached by the electric motor 180 driven by the electric power generated by the electric generator 170. Therefore, the heat generation is increased as in the gear device, and the vibration is not generated and the processing accuracy is prevented from being lowered.

また、本実施形態では、発電機170および電動機180を用いて変速するため、歯車装置等の噛合による伝達機構を用いるよりも低コスト化が可能であり、騒音も抑制できる。   Moreover, in this embodiment, since it changes using the generator 170 and the electric motor 180, cost reduction is possible rather than using the transmission mechanism by meshing, such as a gear apparatus, and a noise can also be suppressed.

また、本実施形態によれば、工具60を主軸46に対して着脱自在とし、かつ、自動工具交換装置39によって通常の工具と同様に交換可能となっているため、工具交換を迅速に行うことができる。   In addition, according to the present embodiment, the tool 60 can be freely attached to and detached from the main shaft 46 and can be replaced in the same manner as a normal tool by the automatic tool changer 39, so that the tool can be changed quickly. Can do.

また、本実施形態によれば、主軸46の回転によって発電した電力によって刃具100を駆動するため、外部から駆動電流を供給する必要がなく、この結果、電源供給のための結線が必要ない。
さらに、本実施形態では、発電機170として三相同期発電機を用い、電動機180として三相誘導電動機を用いる構成としているため、工具ホルダ61に保持される刃具100の回転数を主軸46の回転数によって容易に制御可能となる。すなわち、三相同期発電機は主軸46の回転数に正確に比例した周波数の電圧を発生し、三相誘導電動機はこの周波数に比例した回転数で工具を駆動することから、主軸46の回転数および三相同期発電機と三相誘導電動機との極数比により刃具100の回転数を容易にかつ正確に制御できる。
Moreover, according to this embodiment, since the blade 100 is driven by the electric power generated by the rotation of the main shaft 46, it is not necessary to supply a driving current from the outside, and as a result, connection for power supply is not necessary.
Furthermore, in this embodiment, since the three-phase synchronous generator is used as the generator 170 and the three-phase induction motor is used as the motor 180, the rotational speed of the blade 100 held by the tool holder 61 is set to the rotation of the main shaft 46. It can be easily controlled by the number. That is, the three-phase synchronous generator generates a voltage having a frequency that is exactly proportional to the rotational speed of the main shaft 46, and the three-phase induction motor drives the tool at a rotational speed that is proportional to this frequency. And the rotation speed of the blade 100 can be easily and accurately controlled by the pole number ratio between the three-phase synchronous generator and the three-phase induction motor.

また、電動機180にはロータの回転位置を検出するための位置検出素子が必要ないため、数値制御装置51と工具ホルダ61との間で配線が必要なく、工具60を主軸46から完全に独立化することができ、通常の工具と全く同様に取り扱うことが可能になる。   Further, since the motor 180 does not require a position detection element for detecting the rotational position of the rotor, no wiring is required between the numerical controller 51 and the tool holder 61, and the tool 60 is completely independent from the spindle 46. And can be handled in exactly the same way as a normal tool.

なお、上述した実施形態では、アルミニウム合金材の高速加工への適用の場合について説明したが、本発明は主軸46の回転数を増速させる必要がある加工であればいずれにも適用可能である。たとえば、超硬合金、ガラス、セラミクス等の各種の難削材の加工に適用可能である。
また、上述した実施形態では、主軸46の回転数を増速させる場合について説明したが、主軸46の回転数を減速させることも可能である。この場合には、主軸46よりも大きなトルクを刃具100に作用させることができる。
In the above-described embodiment, the case where the aluminum alloy material is applied to high-speed machining has been described. However, the present invention is applicable to any machining that needs to increase the rotational speed of the main shaft 46. . For example, the present invention can be applied to various difficult-to-cut materials such as cemented carbide, glass, ceramics and the like.
In the above-described embodiment, the case where the rotational speed of the main shaft 46 is increased has been described. However, the rotational speed of the main shaft 46 can be decreased. In this case, a torque larger than that of the main shaft 46 can be applied to the cutting tool 100.

また、上述した実施形態では、発電機170として三相同期発電機を用い、電動機180として三相誘導電動機を用いる場合について説明したが、刃具100の回転数を管理する観点からは不利となるが、たとえば、直流発電機と直流電動機との組合せによって主軸46の回転数を変速する構成を採用することも可能である。すなわち、直流電動機の回転数は、直流発電機から供給される電圧や負荷によって決定されるため、主軸46の回転数から刃具100の回転数を直接的に制御するのは難しいが、予め直流電動機および直流発電機の出力特性や負荷特性について測定しておくことにより、直流発電機と直流電動機との組合せによって主軸46の回転数を一定の増速比または減速比で変速することは可能である。また、他の種類の発電機および電動機を使用することも可能である。   In the above-described embodiment, the case where a three-phase synchronous generator is used as the generator 170 and a three-phase induction motor is used as the motor 180 has been described. However, this is disadvantageous from the viewpoint of managing the rotational speed of the blade 100. For example, it is possible to adopt a configuration in which the rotational speed of the main shaft 46 is changed by a combination of a DC generator and a DC motor. That is, since the rotational speed of the DC motor is determined by the voltage and load supplied from the DC generator, it is difficult to directly control the rotational speed of the cutting tool 100 from the rotational speed of the main shaft 46. By measuring the output characteristics and load characteristics of the DC generator, it is possible to shift the rotational speed of the main shaft 46 at a constant speed increase ratio or speed reduction ratio by a combination of the DC power generator and the DC motor. . It is also possible to use other types of generators and motors.

本発明が適用される工作機械の一例としてのマシニングセンタの構成図である。1 is a configuration diagram of a machining center as an example of a machine tool to which the present invention is applied. 本発明の一実施形態に係る工具の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the tool which concerns on one Embodiment of this invention. 図2に示す工具を矢印Bの向きから見た側面図である。FIG. 3 is a side view of the tool shown in FIG. 図2に示す工具のA−A線方向の断面図である。It is sectional drawing of the AA line direction of the tool shown in FIG. 第1保持部65の保持部材66の両側部66aの構造を示す側面図である。7 is a side view showing the structure of both side portions 66a of the holding member 66 of the first holding portion 65. FIG. 第3部材90のフランジ部90bの構成を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a configuration of a flange portion 90b of a third member 90. 発電機170に三相同期発電機が用いられ、電動機180に三相誘導電動機が用いられた場合の発電機170と電動機180との結線状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a connection state between the generator 170 and the motor 180 when a three-phase synchronous generator is used for the generator 170 and a three-phase induction motor is used for the motor 180. 工具60の第1保持部65の姿勢を第2保持部85に対して調整した一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which the posture of the first holding unit 65 of the tool 60 is adjusted with respect to the second holding unit 85.

符号の説明Explanation of symbols

1…マシニングセンタ
31…主軸モータ
39…自動工具交換装置
46…主軸
51…NC装置
60…工具
61…工具ホルダ
62…装着部
65…第1保持部
66…保持部材
70…チャッキング部材
85…第2保持部
95…第1部材
86…第2部材(第3の保持部)
90…第3部材(第4の保持部)
95…工具装着部
100…刃具
170…発電機
171…入力軸
180…電動機
181…出力軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Machining center 31 ... Main shaft motor 39 ... Automatic tool changer 46 ... Main shaft 51 ... NC device 60 ... Tool 61 ... Tool holder 62 ... Mounting part 65 ... First holding part 66 ... Holding member 70 ... Chucking member 85 ... Second Holding part 95 ... 1st member 86 ... 2nd member (3rd holding part)
90 ... 3rd member (4th holding | maintenance part)
95 ... Tool mounting part 100 ... Cutting tool 170 ... Generator 171 ... Input shaft 180 ... Electric motor 181 ... Output shaft

Claims (7)

工作機械の主軸に着脱可能に装着される工具であって、
ワークを加工する加工具と、
前記加工具に出力軸が連結され、当該加工具を回転させる電動機と、
前記加工具および前記電動機を保持する第1の保持部と、
前記主軸に装着される装着部と、
前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、
前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、
前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構と
を有する工具。
A tool that is detachably attached to a spindle of a machine tool,
A processing tool for processing the workpiece;
An output shaft connected to the processing tool, and an electric motor for rotating the processing tool;
A first holding unit for holding the processing tool and the electric motor;
A mounting portion mounted on the main shaft;
A generator that generates a power to which a rotational force is transmitted from the main shaft through the mounting portion and drives the motor;
A second holding portion that holds the mounting portion rotatably, holds the generator, and engages with a non-rotating portion of the machine tool;
A tool having an attitude adjustment mechanism that connects the first holding part and the second holding part so that an inclination angle of the first holding part with respect to the second holding part can be adjusted.
前記第1の保持部の前記主軸の軸線回りの回転位置を調整可能な回転位置調整機構をさらに備えている
請求項1に記載の工具。
The tool according to claim 1, further comprising a rotational position adjustment mechanism capable of adjusting a rotational position of the first holding portion around the axis of the main shaft.
前記第2の保持部は、
前記発電機を保持する第3の保持部と、
前記非回転部分に係合する第4の保持部と
を有し、
前記第1の保持部は、前記第3の保持部に対して前記主軸に直交する軸回りに回転可能に連結され、
前記第3の保持部は、前記第4の保持部に対して前記主軸の軸線回りに回転可能に連結され、
前記姿勢調整機構は、前記第1の保持部の前記第3の保持部に対する前記主軸に直交する軸回りの回転位置を変更することにより、前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整し、
前記回転位置調整機構は、前記第3の保持部の前記第4の保持部に対する前記主軸の軸線回りの回転位置を変更することにより、前記第1の保持部の前記主軸の軸線回りの回転位置を調整する
請求項2に記載の工具。
The second holding part is
A third holding unit for holding the generator;
A fourth holding part that engages with the non-rotating part,
The first holding part is connected to the third holding part so as to be rotatable around an axis orthogonal to the main axis,
The third holding unit is coupled to the fourth holding unit so as to be rotatable about the axis of the main shaft,
The posture adjusting mechanism changes the rotational position of the first holding unit relative to the second holding unit with respect to the third holding unit by changing a rotational position of the first holding unit around an axis orthogonal to the main axis. Adjust the tilt angle,
The rotation position adjusting mechanism is configured to change a rotation position of the third holding portion around the axis of the main shaft with respect to the fourth holding portion, thereby changing a rotation position of the first holding portion around the axis of the main shaft. The tool according to claim 2.
前記姿勢調整機構は、
前記主軸に直交する軸回りに前記第1の保持部及び前記第2の保持部を互いに回転可能に軸支する支持軸と、
前記第1の保持部に前記支持軸を中心とする円周に沿って設けられた複数の第1のねじ孔と、
前記第2の保持部に前記複数の第1のねじ孔と同一円周上に沿って設けられた第1の孔部と、
前記第1の孔部に嵌合し、前記第1のねじ孔に螺合する第1のボルトと
を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の工具。
The posture adjustment mechanism is
A support shaft that rotatably supports the first holding portion and the second holding portion around an axis orthogonal to the main shaft;
A plurality of first screw holes provided in the first holding portion along a circumference around the support shaft;
A first hole provided in the second holding portion along the same circumference as the plurality of first screw holes;
The tool according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a first bolt that fits into the first hole and is screwed into the first screw hole.
前記回転位置調整機構は、
前記第3の保持部に前記軸線を中心とする円周に沿って設けられた複数の第2のねじ孔と、
前記第2の保持部に前記複数の第2のねじ孔と同一円周上に沿って設けられた第2の孔部と、
前記第2の孔部に嵌合し、前記第2のねじ孔に螺合する第2のボルトと
を有する請求項3に記載の工具。
The rotational position adjusting mechanism is
A plurality of second screw holes provided in the third holding portion along a circumference centered on the axis;
A second hole provided in the second holding portion along the same circumference as the plurality of second screw holes;
The tool according to claim 3, further comprising: a second bolt that fits into the second hole portion and is screwed into the second screw hole.
ワークを加工する加工具を回転自在に保持し、工作機械本体の主軸に着脱可能に装着される工具ホルダであって、
前記加工具を回転させる電動機と、
前記加工具を回転自在に保持し、かつ、前記電動機を保持する第1の保持部と、
前記主軸に装着される装着部と、
前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、
前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、
前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構と
を有する工具ホルダ。
A tool holder that rotatably holds a processing tool for processing a workpiece and is detachably attached to a main spindle of a machine tool body.
An electric motor for rotating the processing tool;
A first holding unit for holding the processing tool rotatably and holding the electric motor;
A mounting portion mounted on the main shaft;
A generator that generates a power to which a rotational force is transmitted from the main shaft through the mounting portion and drives the motor;
A second holding portion that holds the mounting portion rotatably, holds the generator, and engages with a non-rotating portion of the machine tool;
A tool holder comprising: a posture adjusting mechanism that connects the first holding unit and the second holding unit so that an inclination angle of the first holding unit with respect to the second holding unit can be adjusted.
主軸と、前記主軸を駆動する駆動手段と、前記主軸とワークとの相対位置を変更する少なくとも一の制御軸とを備える工作機械本体と、
前記駆動手段および制御軸を加工プログラムにしたがって駆動制御する制御装置と、
前記工作機械本体の主軸に着脱可能に装着される工具と、を有し、
前記工具は、ワークを加工する加工具と、
前記加工具に出力軸が連結され、当該加工具を回転させる電動機と、
前記加工具および前記電動機を保持する第1の保持部と、
前記主軸に装着される装着部と、
前記装着部を介して前記主軸から回転力が伝達され、前記電動機を駆動させる電力を発生する発電機と、
前記装着部を回転自在に保持し、かつ、前記発電機を保持し、前記工作機械の非回転部分に係合する第2の保持部と、
前記第1の保持部の前記第2の保持部に対する傾斜角度を調整可能に前記第1の保持部と前記第2の保持部とを連結する姿勢調整機構と
を有する工作機械。
A machine tool body comprising a main shaft, drive means for driving the main shaft, and at least one control shaft for changing the relative position of the main shaft and the workpiece;
A control device for driving and controlling the driving means and the control shaft according to a machining program;
A tool removably attached to the spindle of the machine tool body,
The tool includes a processing tool for processing a workpiece,
An output shaft connected to the processing tool, and an electric motor for rotating the processing tool;
A first holding unit for holding the processing tool and the electric motor;
A mounting portion mounted on the main shaft;
A generator that generates a power to which a rotational force is transmitted from the main shaft through the mounting portion and drives the motor;
A second holding portion that holds the mounting portion rotatably, holds the generator, and engages with a non-rotating portion of the machine tool;
A machine tool comprising: an attitude adjustment mechanism that connects the first holding unit and the second holding unit so that an inclination angle of the first holding unit with respect to the second holding unit can be adjusted.
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