JP2008126359A - 複合加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸ヘッドの姿勢を変更可能とすることで、旋盤加工とフライス加工とを小型で高精度に行うことができる。
【解決手段】旋盤加工機能と、フライス加工機能とを併有する卓上複合加工装置１において、機台１１と、機台１１上に設けられ、旋盤加工時の刃物台を構成すると共にフライス加工時のワークテーブルを構成するＸＹθテーブル１４と、旋盤加工時のワークＷをチャッキングするワークヘッドを構成すると共に、フライス加工時のフライス刃Ｆをチャッキングする工具ヘッドを構成する主軸ヘッド９０と、機台１１上に設けられ、機台１１に対し主軸ヘッド９０を水平姿勢と鉛直姿勢との間で移動自在に支持する支持部１３と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工対象物であるワークに対し旋盤加工およびフライス加工を行い得る複合加工装置に関するものである。

従来、この種の複合加工装置として、ワークや工具（フライス刃等）を下向きにチャッキングする主軸ヘッドと、主軸ヘッドを上下方向に移動させる昇降機構と、ワークや工具（各種バイト等）がそれぞれ取り付けられた複数の取付ユニットと、これらの取付ユニットの内１つまたは複数が適宜、位置調整可能に設置される設置テーブルと、設置テーブルをＸＹ方向に移動可能なテーブル移動手段と、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。なお、特許文献１は、旋盤機能を兼ね備えたフライス盤であり、旋盤加工のみ言及されているため、フライス加工動作およびフライス刃を取り付ける取付ユニットについては表記されていない。

この複合加工装置は、例えば、旋盤加工を行う場合には、主軸ヘッドにワークをチャッキングすると共に、バイトが取り付けられた取付ユニットを主軸ヘッドに臨むように設置して、昇降機構およびテーブル移動手段により、バイトを回転したワークに接触させて旋盤加工を行う。また、フライス加工を行う場合には、主軸ヘッドにフライス刃（エンドミルやドリル等）をチャッキングすると共に、ワークを取り付ける取付ユニットを主軸ヘッドに臨むように設置して、テーブル移動手段により、ワークを回転したフロスト刃に接触させてフロスト加工を行う。このように、主軸ヘッドにチェッキングするものを付け替えると共に、複数の取付ユニットを適宜主軸ヘッドに臨むように設置することにより複数の加工処理を可能としている。また、主軸ヘッドの向きは下方向に固定されており、主軸ヘッドの軸方向は常に鉛直である。
特開平１１−４８０１８号公報

しかしながら、このような複合加工装置の場合、主軸ヘッドが下向きに固定的に配設されているため、向きを変えることができず、主軸ヘッドの軸方向を水平にすることができない。そのため、軸方向が水平な状態の主軸ヘッドにて行われる加工処理（例えば、横フライス加工）を行うことができない問題があった。また、旋盤加工を、主軸ヘッドの軸方向が鉛直な状態で行うため、切削加工時の移動で、主軸ヘッドもしくは取付ユニットを昇降移動する必要がある。ゆえに、切削加工時の移動を正確に行うべく設置テーブル側の構造が複雑になる問題や、バイトへの応力が水平方向にかかり、装置全体の剛性を維持するために装置が大型化する問題があった。なお、これらの問題を解決するために、向きの違う複数の主軸ヘッドを備えることが考えられるが、その場合、装置が複雑になり、装置の製造に過剰な費用をかかってしまう。

本発明は、主軸ヘッドの姿勢を変更可能とすることで、旋盤加工とフライス加工とを小型で高精度に行うことができる複合加工装置を提供することを課題としている。

本発明の複合加工装置は、旋盤加工機能と、フライス加工機能とを併有する複合加工装置において、機台と、機台上に設けられ、旋盤加工時の刃物台を構成すると共にフライス加工時のワークテーブルを構成するＸＹテーブルと、
旋盤加工時のワークをチャッキングするワークヘッドを構成すると共に、フライス加工時の工具をチャッキングする工具ヘッドを構成する主軸ヘッドと、機台上に設けられ、機台に対し主軸ヘッドを水平姿勢と鉛直姿勢との間で移動自在に支持する支持機構と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、主軸ヘッドが、水平姿勢と、鉛直姿勢との間で移動自在であるため、主軸ヘッドの軸方向を水平方向と鉛直方向との間で適宜変更することができる。ゆえに、軸方向が水平な状態の主軸ヘッドにて行われる加工処理と、軸方向が鉛直な状態の主軸ヘッドにて行われる加工処理とを、１つの主軸ヘッドにて行うことが可能である。また、一般的かつ合理的な、横旋盤加工で旋盤加工を行うことができるため、良質な旋盤加工を行うことができる。さらに、主軸ヘッドの姿勢を変更することで、旋盤加工およびフライス加工を無理なく行うことができ、小型かつ高精度の加工を行うことができる。

この場合、支持機構は、主軸ヘッドを回動自在に支持すると共に、主軸ヘッドを水平姿勢と鉛直姿勢との間の任意の位置に固定可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、主軸ヘッドを、水平姿勢、鉛直姿勢のみならず、その中間姿勢に固定することができることにより、より柔軟に加工処理をおこなうことができる。例えば、主軸ヘッドを斜めの姿勢にすることで、フライス加工として、ワークの角縁部を切削加工することができ、また、旋盤加工として、テーパ加工を行うことができる。

この場合、主軸ヘッドを、当該主軸ヘッドの軸方向にスライド自在に支持するヘッド保持部材を、更に備え、主軸ヘッドは、ヘッド保持部材を介して支持機構に移動自在に支持されていることが好ましい。

この構成によれば、主軸ヘッドが軸方向にスライド自在に支持されているため、各加工処理が行いやすい位置に、主軸ヘッドを適宜移動することができる。また、主軸ヘッド廻りの剛性を維持することができる。

この場合、機台は、支持機構およびＸＹテーブルが直接支持固定される共通ベッドと、共通ベッドの延在方向両端部に設けた一対の脚部と、を有し、共通ベッドは、支持機構及びＸＹテーブルを共通ベッドの延在方向の任意の位置に支持固定可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、支持機構およびＸＹテーブルの位置を適宜変更することができるため、支持機構およびＸＹテーブルの位置を各加工処理にあわせて変更することができる。また、支持機構もしくはＸＹテーブルの位置を加工位置から遠ざけることができるため、ワークや工具の取り付けを容易に行うことができる。

この場合、共通ベッドの下面であって一対の脚部間に、商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣアダプタと、バッテリ電源と、商用電源とバッテリ電源とを切替え手段と、を備えたことが好ましい。

この構成によれば、商用電源に接続できない環境下においても、本装置を駆動することができると共に、装置全体のコンパクト性を維持することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る複合加工装置を適用した卓上複合加工装置について説明する。この卓上複合加工装置は、卓上サイズ（平面視Ａ４サイズ）に構成されると共に、主として旋盤およびフライス盤としての機能を有しており、主軸ヘッドを水平姿勢にしてワークに対し旋盤加工を行うと共に、主軸ヘッドを鉛直姿勢にしてワークに対しフライス加工を行うものである。また、卓上複合加工装置で加工されるワークは、金属製かつ比較的小さいもの（例えば、丸物であれば直径４ｍｍ、角物であれば１５ｍｍ角）であり、この卓上複合加工装置は、ウォッチパーツ等の小型部品の作成に適している。

図１および図２に示すように、卓上複合加工装置１は、機台１１と、機台１１上の一端側に設置されると共に、主軸ヘッド９０を有した主軸ユニット１２と、主軸ヘッド９０を水平姿勢と鉛直姿勢との間で移動するよう主軸ユニット１２を支持する支持部（支持機構）１３と、機台１１上の他端側に設置されたＸＹθテーブル（ＸＹテーブル）１４と、旋盤加工時においてＸＹθテーブル１４上に取り付けられ、各種バイトＢを保持する工具台１５と、フライス加工時においてＸＹθテーブル１４上に取り付けられ、ワークＷを保持するバイス台１６と、を備えている。また、本装置の駆動電源となる電源部１７が機台１１下側に設置されると共に、本装置を操作する操作パネル１８が機台１１側面に設置され、操作パネル１８の操作により装置本体を制御する制御部１９が電源部１７と共に配置されている。

卓上複合加工装置１は、例えば、設置面がＡ４サイズとなっており、コンパクトな構成となっている。この卓上複合加工装置１において、旋盤加工を行う場合は、主軸ヘッド（後述する主軸スピンドル１００）９０の軸方向が水平となる水平姿勢にしておいて、主軸ヘッド９０にワークＷをチャッキングすると共に、ＸＹθテーブル１４にバイトＢを保持した工具台１５を取り付ける。この後、回転するワークＷに対し、ＸＹθテーブル１４を移動させてバイトＢを接触させることで旋盤加工を行う（図１参照）。一方、フライス加工を行う場合は、主軸ヘッド９０の軸方向が鉛直となる鉛直姿勢にしておいて、主軸ヘッド９０にフライス刃Ｆ（工具）をチャッキングすると共に、ＸＹθテーブル１４にワークＷを保持したバイス台１６を取り付ける。この後、回転するフライス刃ＦをワークＷに接触させ、ＸＹθテーブル１４を移動させることでフライス加工を行う（図２参照）。

なお、この使用に限らず、立て旋盤、横フライス盤等として使用しても良い。つまり、立て旋盤加工を行う場合は、鉛直姿勢の主軸ヘッド９０にワークＷをチャッキングすると共に、ＸＹθテーブル１４にバイトＢを保持した工具台１５を取り付ける。一方、横フライス加工を行う場合は、水平姿勢の主軸ヘッド９０にフライス刃Ｆをチャッキングすると共に、ＸＹθテーブル１４にワークＷを保持したバイス台１６を取り付ける。

機台１１は、長方体状に形成されたベッド部（共通ベッド）２５と、ベッド部２５の長手方向（Ｘ軸方向）の両端部に設けられ、ベッド部２５を支持する一対の脚部２６と、を備えており、主軸ユニット１２およびＸＹθテーブル１４は、ベッド部２５の長手方向において隣接して設置されている。ベッド部２５の下面には、上記の電源部１７が配設され、また、ベッド部２５には、ＸＹθテーブル１４を長手方向においてスライド自在にガイドするガイド孔２７が形成されている（図３参照）。ガイド孔２７は、いわゆる段付孔であり、ベッド部２５の長手方向に延在するようベッド部２５に貫通して形成され、その断面は、逆「Ｔ」字状に形成されている。なお、図示は省略するが、機台１１の一方の脚部２６には、ベッド部２５の水平度を測定する水平測定器が設けられ、各脚部２６には、ベッド部２５の上下位置（高さ）を調節する２つのアジャスタボルトが設けられている。これにより、４つのアジャスタボルトでベッド部２５を水平に調整することが可能となっている。

図３で示すように、ＸＹθテーブル１４は、工具台１５およびバイス台１６が設置されると共にベッド部２５の短手方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸テーブル３０と、Ｙ軸テーブル３０が載置されると共にＸ軸方向に移動するＸ軸テーブル３１と、Ｘ軸テーブル３１が載置されると共にθ方向に回転するθテーブル３２と、θテーブル３２が載置されると共に機台１１上をＸ軸方向にスライド自在に移動するベース台３３と、を有している。

Ｙ軸テーブル３０およびＸ軸テーブル３１は、その内部にボールネジによるリードネジ機構を有しており、各テーブル３０,３１の側方に伸びたハンドル４０,４１を回すことにより、各軸方向に移動可能になっている。なお、図示では省略したが、各ハンドル４０,４１には、各テーブル３０,３１の移動量を示す目盛環が付されており、この目盛環は、０点合わせが可能な構成なっている。

Ｙ軸テーブル３０は、その上面に、工具台１５をセットするバイトセットエリアＢＡと、バイス台１６をセットするワークセットエリアＷＡとが設けられており、各セットエリアＢＡ,ＷＡは、Ｙ軸方向に並んで配置されている。なお、本実施形態では図示手前側がバイトセットエリアＢＡとなっており、図示奥側がワークセットエリアＷＡとなっている。また、各セットエリアＢＡ,ＷＡは、工具台１５およびバイス台１６を入れ替えセット可能に構成されている。また、Ｙ軸テーブル３０の上面には、工具台１５およびバイス台１６を位置決めして載置するよう、バイトセットエリアＢＡおよびワークセットエリアＷＡに亘って相互に平行な３本の角溝４５がＹ軸方向に延在して形成されると共に、工具台１５およびバイス台１６を固定するためのネジ穴（図示省略）が複数形成されている。このとき、工具台１５およびバイス台１６の一方は、予め固定された他方に突き当てることで、Ｙ軸方向への位置決めが可能となっている。

θテーブル３２は、短い円柱状に形成されており、θ方向に回転自在となっている。また、θテーブル３２の内部には、θテーブル３２をθ方向において固定するネジ止め機構が設けられており、ユーザは、θテーブル３２の側面にある止めネジ５０を緩め、θテーブル３２を摘んで回転させて位置調整をした後、止めネジ５０を締めることでθテーブル３２をθ方向において固定する。

ベース台３３は、Ｘ軸テーブル３１、Ｙ軸テーブル３０およびθテーブル３２が載置される共に、これらをＸ軸方向にスライド移動させるものである。ベース台３３は、ベッド部２５と同幅の長方体状に形成された台本体５５と、台本体５５の側面に添設され、台本体５５の位置決めを行う位置決め板５６と、台本体５５の内部に設けられ、ベース台３３をベッド部２５に固定するクランプ機構５７と、を有している。

位置決め板５６は、ベッド部２５の側面に当接するよう台本体５５から下方へはみ出すよう板状に形成されており、位置決めを行う際は、ベッド部２５の側面に当該位置決め板５６の内側面を当接させて、ベース台３３をＹ軸方向において位置決めしている。

クランプ機構５７は、ベース台３３の側面に設けられたクランプレバー６０と、ベッド部２５に形成されたガイド孔２７と係合するよう断面逆「Ｔ」字状に形成された係合部材（図示省略）と、クランプレバー６０を回転させることにより、係合部材を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる連結部（図示省略）と、を備えている。ベース台３３をベッド部２５に固定する場合は、クランプレバー６０を回動して係合部材を上方に引き上げ、台本体５５と係合部材とでベッド部２５を挟み込むことにより、ベース台３３を固定している。

このようなベース台３３を有することで、ＸＹθテーブル１４をベッド部２５上の任意の位置に移動自在であるため、ＸＹθテーブル１４の位置を各加工処理に合わせて変更することができる。また、加工位置から遠ざけることにより、ワークＷや工具の取り付けを容易に行うことができる。なお、図示では省略したが、本実施形態においては、ＸＹθテーブル１４のみＸ軸方向に移動自在であるが、加えて、支持部１３をＸ軸方向で移動自在に構成しても良い。

図４（ａ）に示すように、工具台１５は、バイトＢと、バイトＢを上下で挟み込んで固定するバイトホルダ６５と、バイトホルダ６５を着脱自在に保持するホルダ保持台６６と、を備えている。バイトホルダ６５は、ホルダ保持台６６に取り付けるバイトＢの上下方向の位置調整を行う上下調整ネジ６７を有しており、上下調整ネジ６７はバイトホルダ６５を上下に貫通して螺合すると共に、その先端は、ホルダ保持台６６に当接している。つまり、上下調整ネジ６７を回転させ、バイトホルダ６５から突出した上下調整ネジ６７の先端の突出量を変化させることで、上下の位置を調整している。バイトホルダ６５のＹ軸方向の側面には、これを保持するための指かけ溝６８が形成され、また、バイトホルダ６５の下面には、後述するホルダ保持台６６のロック駒８１が係合する係合溝６９が形成されている（図４（ｂ）参照）。なお、バイトホルダ６５は、異なるバイトを保持したものが複数用意されており、旋盤加工時において、ホルダ保持台６６にバイトホルダ６５を付け替えることで異なる加工を行うことが可能なように構成されている。すなわち、バイトＢと、バイトホルダ６５とは、ユニット化されている。

また、図４（ｂ）に示すように、ホルダ保持台６６は、その下面に、ＸＹθテーブル１４の隣り合う２本の角溝４５に嵌合する２本の突条部７５が、Ｙ軸方向に延在するよう平行に形成されており、Ｘ軸方向に位置決めされ且つＹ軸方向にスライド自在となっている。これにより、ホルダ保持台６６は、３本の角溝４５のうち任意の２本の角溝４５に、２本の突条部７５を嵌合させることで、Ｘ軸方向の任意の位置に、ホルダ保持台６６をＹ軸テーブル３０上に位置決めすることができる。また、ホルダ保持台６６は、Ｙ軸テーブル３０上に形成した複数のネジ穴を介してネジ止め固定される。

また、ホルダ保持台６６は、その上部にバイトホルダ６５を着脱自在に固定するホルダ固定部７６を有しており、ホルダ固定部７６は、「コ」字状に形成された固定ブロック８０と、固定ブロック８０内部のＸ軸方向に挿通され、バイトホルダ６５の係合溝６９に係合するロック駒８１と、ロック駒８１に連なると共にロック駒８１を固定ブロック８０側に引き付けるロックレバー８２と、ロック駒８１を押し戻す戻しバネ８３と、を有している。バイトホルダ６５の係合溝６９に、ホルダ固定部７６のロック駒８１を係合させた状態で、バイトホルダ６５をホルダ保持台６６に載置した後、ロックレバー８２を回動させると、ロック駒８１がバイトホルダ６５と共に固定ブロック８０側に引き付けられる。そして、バイトホルダ６５と固定ブロック８０とが当接することで位置決めがなされ、さらにロックレバー８２を回動して締めることで、ロック駒８１と固定ブロック８０との間に係合溝６９を介してバイトホルダ６５を挟み込むことにより、ホルダ保持台６６にバイトホルダ６５を固定する。一方、ロックレバー８２を回動して緩めると、戻しバネ８３によりロック駒８１が押し戻されることで、バイトホルダ６５のロック状態が解除され、バイトホルダ６５を取り外すことが可能となる。これにより、ロックレバー８２を回動させることで、容易にバイトホルダ６５が着脱自在に付け替え可能な構成となっている。

図５で示すように、バイス台１６は、ワークＷを挟み込んで保持するバイス８５と、バイス８５を設置固定するバイス設置台８６と、を備えている。バイス設置台８６も、上記のホルダ保持台６６と同様に、隣り合う２本の角溝４５に嵌合する２本の突条部７５が形成され、ＸＹθテーブル１４に形成した複数のネジ穴を介してネジ止め固定される。

図６に示すように、旋盤加工時の主軸ユニット１２は、主軸ヘッド９０と、主軸ヘッド９０を保持するヘッド保持部（ヘッド保持部材）９１と、を備えており、ヘッド保持部９１は、主軸ヘッド９０を軸方向に移動させるヘッドホルダ９２と、ヘッドホルダ９２を保持すると共に、支持部１３に支持されるホルダベース９３と、を備えている。

主軸ヘッド９０は、先端部にフライス刃ＦまたはワークＷをチャッキングすると共にこれを回転させる主軸スピンドル１００と、主軸スピンドル１００とヘッドホルダ９２との間に介設されると共に、主軸スピンドル１００の駆動源となる駆動モータ１０１と、駆動モータ１０１の動力を主軸スピンドル１００に伝達する動力伝達機構１０２と、を備え、主軸スピンドル１００および駆動モータ１０１は、これらを保持するヘッドフレーム１０３の内部に収容されている。また、主軸スピンドル１００と駆動モータ１０１とは、その軸方向が平行となるように且つ近接して配置されており、主軸スピンドル１００の回転軸と駆動モータ１０１の出力軸との軸間距離は、例えば、４４ｍｍとなっている。

図７（ａ）で示すように、ヘッドフレーム１０３は、アルミニウムで構成されたブロック体に対し、主軸スピンドル１００が収容されるスピンドル収容部１１０と、駆動モータ１０１が収容されるモータ収容部１１１と、をくり貫いて形成したものである。また、スピンドル収容部１１０の近傍に位置するヘッドフレーム１０３の外側の部分には、主軸スピンドル１００の軸方向に延在するよう割りスリット１１４が形成されている。主軸スピンドル１００の先端部および後端部を露出した状態で、これをスピンドル収容部１１０に収容し、締付ネジ１１５によりこの割りスリット１１４を狭めてゆくことで、主軸スピンドル１００はヘッドフレーム１０３に挟持され、これにより、ヘッドフレーム１０３に主軸スピンドル１００が固定される。

また、ヘッドフレーム１０３は、モータ収容部１１１の前後の開口部を覆う一対の蓋体１２０の一方に取り付けられている。このとき、駆動モータ１０１は、ヘッド保持部９１に近接して配設されている。図示左側に配置された一方の蓋体１２０ａは、駆動モータ１０１の出力軸をヘッドフレーム１０３外部に突出させるための出力軸開口１２３と、駆動モータ１０１を取り付けるための一対の長孔１２４とが形成されており、一対の長孔１２４は、主軸スピンドル１００の回転軸と駆動モータ１０１の出力軸との軸間方向に延在して貫通形成されている（図７（ｂ）参照）。なお、出力軸開口１２３には、これに連なると共に、駆動モータ１０１に接続された配線を通すための配線開口１２２が形成されている。これにより、駆動モータ１０１は、軸間方向において任意の位置に位置決め可能な状態で、一対の長孔１２４を介してネジ止めされる。図示右側に配置された他方の蓋体１２０ｂには、傾斜した複数の羽根板１２６で構成されたガラリ式の排熱口１２５が形成されており、複数の羽根板１２６は、蓋体１２０ｂの一部を斜めに切削した複数のスリット１２７により構成されている（図７（ｃ）参照）。これにより、駆動モータ１０１の熱をエアーを介して適切に逃がすことができる。

動力伝達機構１０２は、主軸スピンドル１００の回転軸の後端部に軸着された従動プーリ１３０と、駆動モータ１０１の出力軸に軸着された駆動プーリ１３１と、駆動プーリ１３１および従動プーリ１３０に掛け渡された平ベルト１３２と、を有している。従動プーリ１３０の径は、駆動プーリ１３１の径に比して、２倍となっており、駆動モータ１０１の回転数を１／２に減速している。なお、各プーリ１３０,１３１は、交換可能となっているため、両プーリ１３０,１３１の組み合わせにより加工に応じて適切な減速比を選択することができる。また、平ベルト１３２が緩い場合は、一対の長孔１２４を介して駆動モータ１０１を軸間方向に移動させることで、平ベルト１３２の張りを調整することが可能となっている。

駆動モータ１０１の出力軸が回転すると、駆動プーリ１３１が回転し、平ベルト１３２を介して、従動プーリ１３０に伝達され、従動プーリ１３０が固定された主軸スピンドル１００に回転が伝達される。この回転力により主軸スピンドル１００は、チャッキングした工具（フライス刃Ｆ）もしくはワークＷを回転させる。なお、言うまでも無いが、駆動モータ１０１は、配線を介して制御部１９および電源部１７に接続されおり、スピードコントローラにより無断変速で回転数を調整することが可能となっている。

図１、図２および図６に示すように、ヘッドホルダ９２は、主軸ヘッド９０を保持する第１ヘッドホルダ１４０と、第１ヘッドホルダ１４０を保持する第２ヘッドホルダ１４１と、を有しており、第１ヘッドホルダ１４０と第２ヘッドホルダ１４１との間には、主軸ヘッド９０を軸方向に微小移動させて加工位置を調整する加工調整機構１４２が介設され、また、第２ヘッドホルダ１４１とホルダベース９３との間には、主軸ヘッド９０を軸方向に大まかに移動させ、主軸ヘッド９０の位置を調整する位置調整機構１４３が介設されている。

加工調整機構１４２は、いわゆるボールネジによるリードネジ機構であり、第２ヘッドホルダ１４１の図示左側面に設けられたヘッドハンドル１４５を回転させることにより、主軸ヘッド９０を軸方向に微小移動させるものである。また、ヘッドハンドル１４５と第２ヘッドホルダ１４１との間には、板状のストッパ１４６が第２ヘッドホルダ１４１に添設されている。このストッパ１４６は、第１ヘッドホルダ１４０に当接することにより、加工調整機構１４２の軸方向への移動を規制している。なお、このヘッドハンドル１４５にも上記の目盛環が軸着されている。

位置調整機構１４３は、ホルダベース９３に対し第２ヘッドホルダ１４１（主軸ヘッド９０）をＸＹθテーブル１４側へ前進させる前進位置と後退させる後退位置との間で、内蔵したスライドガイドにより、スライド自在に保持するものであり、第２ヘッドホルダ１４１に形成されたネジ穴１５０と、ホルダベース９３を介してこれに螺合する固定ネジ１５１と、を有している。つまり、詳細は後述するが、ホルダベース９３には、主軸ヘッド９０の軸方向に延びたガイド長孔１６２が形成されており、固定ネジ１５１はガイド長孔１６２を介してネジ穴１５０に螺合している。これにより、ホルダベース９３が固定ネジ１５１の頭部と第２ヘッドホルダ１４１との間に挟み込まれるため、固定ネジ１５１が緩んでいる場合には、第２ヘッドホルダ１４１がガイド長孔１６２をガイドとして、ホルダベース９３に対し軸方向にスライド移動し、固定ネジ１５１が締められた場合には、第２ヘッドホルダ１４１がホルダベース９３に固定されるようになっている。このとき、前進位置と後退位置との間の距離は、例えば、４０ｍｍとなっている。また、位置調整機構１４３は、第２ヘッドホルダ１４１を、旋盤加工時において前進位置に位置決めすると共に、フライス加工時において後退位置近傍に位置決めするように構成されている。

このような位置調整機構１４３を有することで、各加工処理が行いやすい位置に、主軸ヘッド９０を適宜移動することができると共に、支持部１３を設けることで主軸ヘッド９０廻りの剛性を維持することができる。

ホルダベース９３は、主軸ヘッド９０およびヘッドホルダ９２を載置するヘッド載置部１６０と、ヘッド載置部１６０の一端部から突出した突出部１６１とで、断面Ｌ字状に一体形成されている。ホルダベース９３は、旋盤加工時においてベッド部２５に当接すると共に、フライス加工時においてベッド部２５から離間するよう構成されているため、ホルダベース９３の屈曲部分の角部は、移動時においてベッド部２５に突き当たることの無いよう大きく面取りされている。ヘッド載置部１６０には、上記のガイド長孔１６２が形成されている。ガイド長孔１６２は、いわゆる段付孔であり、軸方向に延在するようホルダベース９３に貫通形成され、その断面は、逆「Ｔ」字状に形成されている。このガイド長孔１６２には、ホルダベース９３の裏面側から嵌入された固定ネジ１５１の頭部が、ホルダベース９３から突出しないよう収容されている。これにより、旋盤加工時において、ホルダベース９３の裏面はベッド部２５に当接しているため、上記位置調整機構１４３により第２ヘッドホルダ１４１を移動させる場合は、ホルダベース９３とベッド部２５との間を離間させた状態で行わなければならない。また、ヘッド載置部１６０の両側面には、後述する一対の支持フレーム１７０に固定するための一対のネジ穴１６３が形成されている。ホルダベース９３の突出部１６１の上端部には、Ｙ軸方向に貫通形成された回動孔１６４が設けられており、この回動孔１６４には、後述する回動支軸１７１が回転自在に挿通される。これにより、主軸ユニット１２は、回動支軸１７１を中心として水平姿勢と鉛直姿勢との間で回動自在に移動するよう構成されている。

支持部１３は、主軸ユニット１２を挟み込むように立設した一対の支持フレーム１７０と、一対の支持フレーム１７０間に掛け渡され、ホルダベース９３の回動孔１６４に挿通される上記の回動支軸１７１と、主軸ユニット１２を一対の支持フレーム１７０に締結する締結機構１７２と、を備えている。

各支持フレーム１７０は、略台形板状に形成され、その下端部が、ベッド部２５の両側面に固定されており、各支持フレーム１７０には、回動支軸１７１を中心とした円弧状の貫通孔１７５が形成されている。この貫通孔１７５は、その下端部において、主軸ヘッド９０の水平姿勢の位置決めを行うと共に、その上端部において、主軸ヘッド９０の鉛直姿勢の位置決めを行っている。

締結機構１７２は、いわゆるネジ機構であり、ホルダベース９３の両側面に形成した一対のネジ穴１６３と、各支持フレーム１７０の貫通孔１７５を介して一対のネジ穴１６３に螺合する一対のユリアネジ１７６と、で構成されている。

主軸ヘッド９０を水平姿勢から鉛直姿勢に移動する際は、一対のユリアネジ１７６を緩めると共に、回動支軸１７１を中心に、主軸ユニット１２を上方へ回動させる。主軸ユニット１２を回動してゆくと、各ユリアネジ１７６の雄ねじ部分が貫通孔１７５の上端部に当接する。このとき、主軸ヘッド９０は鉛直姿勢に位置決めされ、この状態で各ユリアネジ１７６を締めることにより主軸ユニット１２を一対の支持フレーム１７０で挟み込んで固定する。一方、主軸ヘッド９０を鉛直姿勢から水平姿勢に移動する際は、一対のユリアネジ１７６を緩めると共に、回動支軸１７１を中心に、主軸ユニット１２を下方へ回動させる。主軸ユニット１２を回動してゆくと、各ユリアネジ１７６の雄ねじ部分が貫通孔１７５の下端部に当接すると共に、ホルダベース９３がベッド部２５に当接する。このとき、主軸ヘッド９０は水平姿勢に位置決めされ、この状態で各ユリアネジ１７６を締めることにより主軸ユニット１２を一対の支持フレーム１７０で挟み込んで固定する。また、水平姿勢および鉛直姿勢における主軸ヘッド９０の固定のみならず、水平姿勢と鉛直姿勢との間の中間位置に主軸ヘッド９０を固定することも可能となる。これにより、より柔軟な加工処理を行うことができる。例えば、主軸ユニット１２（主軸ヘッド９０）を傾斜姿勢にすることで、フライス加工として、ワークＷの角部を切削加工することができ、旋盤加工として、テーパ加工を行うことができる。

また、このような支持部１３を有することにより、主軸ユニット１２を水平姿勢と鉛直姿勢との間で移動可能であるため、主軸ヘッド９０の軸方向を水平方向と鉛直方向との間で適宜変更することができる。ゆえに、軸方向が水平な状態の主軸ヘッド９０にて行われる加工処理と、軸方向が鉛直な状態の主軸ヘッド９０にて行われる加工処理とを、１つの主軸ヘッド９０にて行うことが可能である。また、主軸ヘッド９０の姿勢を変更することで、旋盤加工およびフライス加工を無理なく行うことができ、小型かつ高精度の加工を行うことができる。

電源部１７は、商用電源からの交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣアダプタ（図示省略）と、ＡＣ−ＤＣアダプタに接続され、図示しない回路基板上に形成された電源回路部（切替え手段）と、電源回路部に接続され、ＡＣ−ＤＣアダプタから供給された電力を充電するバッテリ電源１８１と、を備えている。電源回路部は、ＡＣ−ＤＣアダプタから供給された電力を、駆動モータ１０１の駆動時には、バッテリ電源１８１が充電済みでない限り、バッテリ電源１８１に充電を行いつつ、駆動モータ１０１に電力を供給し、駆動モータ１０１の非駆動時には、バッテリ電源１８１に電力を供給し充電させる。また、電源回路部は、ＡＣ−ＤＣアダプタを取り外した状態において駆動モータ１０１を駆動させる場合は、バッテリ電源１８１から駆動モータ１０１に電力が供給される。なお、電源部１７は、ベッド部２５の下面の両脚部２６の間に配設されており、バッテリ電源１８１を有していても装置全体のコンパクト性を維持できるようになっている。また、このような電源部１７を有することにより、屋外等の商用電源と接続できない場所においても卓上複合加工装置１を使用することが可能となる。

操作パネル１８は、電源の「ＯＮ」「ＯＦＦ」を行う電源スイッチ１８５と、駆動モータ１０１の回転数を調整する回転数ダイヤル（スピードコントローラ）１８６と、駆動モータ１０１の回転方向の正逆を切り替える回転方向切替ボタン１８７と、を備えており、駆動モータ１０１の駆動を操作する。

制御部１９は、上記の回路基板上に形成された制御回路部であり、制御回路部は、電源回路部および操作パネル１８に接続され、操作パネル１８から指示に基づいて、駆動モータ１０１を制御している。

次に、卓上複合加工装置１を用いた旋盤加工およびフライス加工の作業手順について説明する。旋盤加工において、先ず、ユーザは、主軸ヘッド９０を水平姿勢にし、主軸スピンドル１００の先端にワークＷをチャッキングする。このとき、主軸ヘッド９０が前進位置に臨んでいない場合は、主軸ユニット１２を鉛直姿勢にし、位置調整機構１４３により主軸ヘッド９０を前進位置に移動させた後、主軸ユニット１２を水平姿勢に戻す。一方、ＸＹθテーブル１４上には、所望のバイトホルダ６５を装着した工具台１５をバイトセットエリアＢＡにセットする。この後、電源スイッチ１８５を押し、駆動モータ１０１を駆動させ、ワークＷを回転させる。このとき、操作パネル１８により駆動モータ１０１の回転数等を調整する。そして、ＸＹθテーブル１４を移動させ、ワークＷにバイトＢを接触させることで、ワークＷに旋盤加工を行う。

一方、フライス加工において、ユーザは、主軸ヘッド９０を鉛直姿勢にし、主軸スピンドル１００の先端にフライス刃Ｆをチャッキングする。このとき、ＸＹθテーブル１４に接触する場合は、ＸＹθテーブル１４を退避させる。また、位置調整機構１４３により主軸ヘッド９０を後退位置近傍に移動させる。一方、ＸＹθテーブル１４上には、ワークＷを保持したバイス台１６をワークセットエリアＷＡにセットする。この後、電源スイッチ１８５を押し、駆動モータ１０１を駆動させ、フライス刃Ｆを回転させる。そして、加工調整機構１４２によりフライス刃ＦをＺ軸方向に移動させ、ワークＷにフライス刃Ｆを接触させ、ＸＹθテーブル１４を移動させることで、ワークＷにフライス加工を行う。

以上の構成によれば、主軸ユニット１２が、水平姿勢と、鉛直姿勢との間で移動自在であるため、主軸ヘッド９０の軸方向を水平方向と鉛直方向との間で適宜変更することができる。ゆえに、軸方向が水平な状態の主軸ヘッド９０にて行われる加工処理と、軸方向が鉛直な状態の主軸ヘッド９０にて行われる加工処理とを、１つの主軸ヘッド９０にて行うことが可能である。また、一般的かつ合理的な、横旋盤加工で旋盤加工を行うことができるため、良質な旋盤加工を行うことができる。さらに、主軸ヘッド９０の姿勢を変更することで、旋盤加工およびフライス加工を無理なく行うことができ、小型かつ高精度の加工を行うことができる。なお、本実施形態では、ＸＹθテーブル１４上には、工具台１５およびバイス台１６がセットされるが、これに限らず、各種アタッチメントがセットされるよう構成されており、この各種アタッチメントをセットすることで、ワークＷに対し柔軟な加工処理を行うことが可能となる。

以下、図８および図９を参照して、各種アタッチメントについて簡単に説明する。図８に示すように、このアタッチメントは、ワークＷに対し偏心加工を行うための偏心加工用アタッチメント２００である。偏心加工用アタッチメント２００は、断面「Ｌ」字状のアタッチメント本体２１１と、アタッチメント本体２１１をＸ軸方向に貫通するように取り付けられたチャック２１２と、チャック２１２を固定するロック機構２１３とを有している。チャック２１２は、Ｘ軸を中心に回転するよう構成され、チャック２１２の先端部には、ワークＷがチャッキングされると共に、アタッチメント本体２１１を挟んで、チャック２１２の後端部には、目盛環２２１と、目盛環２２１の後方に設けられた円柱部２２２と、が軸着されており、円柱部２２２は目盛環２２１側の端面周縁部に周方向に等間隔に没入形成された１２個の没入孔２２３が形成されている。ロック機構２１３は、没入孔２２３に挿入される挿入ピン２３１と、アタッチメント本体２１１の図示手前側の側面に設けられ、挿入ピン２３１をＸ軸方向に作動させるピン作動レバー２３２と、アタッチメント本体２１１の図示奥側の側面に設けられ、チャック２１２を固定する固定つまみ２３３と、を有している。

この偏心加工用アタッチメント２００を用いて、ワークＷに偏心加工を行う場合は、主軸スピンドル１００にドリル刃をチャッキングすると共に、チャック２１２にワークＷをチャッキングする。そして、ＸＹθテーブル１４を移動させて、ワークＷに対し偏心した位置において、ドリル刃によりワークＷを穿孔する。この後、ＸＹθテーブル１４をＸ軸方向において退避させた後、固定つまみ２３３を緩め、ピン作動レバー２３２により挿入ピン２３１を後退させる。次に、円柱部２２２を回転させ、ピン作動レバー２３２により挿入ピン２３１を前進させて、異なる没入孔２２３に挿入ピン２３１を挿入する。そして、固定つまみ２３３を締めた後、ＸＹθテーブル１４をＸ軸方向に移動させ、ドリル刃によりワークＷを穿孔する。これを繰り返すことで、ワークＷに対し最大１２個の穿孔穴を周方向に等間隔に形成することができる。

次に、図９に示したアタッチメントは、上記のバイス台１６に、バイスをθ方向に回転させるθテーブル２５０と、バイスを傾斜させる傾斜テーブル２５１と、をさらに備えたものである。これにより、フライス加工時において、ワークＷを傾斜させたり回転させたりすることができるため、ワークＷへのフライス加工の自由度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る卓上複合加工装置を模式的に表した側面図である。 フライス加工時における卓上複合加工装置を模式的に表した側面図である。 卓上複合加工装置のＸＹθテーブルおよびＸＹθテーブル廻りを模式的に表した斜視図である。 卓上複合加工装置の刃物台を模式的に表した図である。 卓上複合加工装置のバイス台を模式的に表した斜視図である。 卓上複合加工装置の主軸ユニットを模式的に表した断面図である。 卓上複合加工装置における主軸ユニットのヘッドフレームを模式的に表した図である。 偏心加工用アタッチメントを模式的に表した斜視図である。 ワークを傾斜、回転できるバイス台を模式的に表した斜視図である。

符号の説明

１：卓上複合加工装置、 １１：機台、 １３：支持部、 １４：ＸＹθテーブル、 ２１：ベッド部、 ２６：脚部、 ９０：主軸ヘッド、 ９１：ヘッド保持部、 １８１：バッテリ電源、 Ｆ：フライス刃、 Ｗ：ワーク

Claims (5)

1. 旋盤加工機能と、フライス加工機能とを併有する複合加工装置において、
   機台と、
   前記機台上に設けられ、旋盤加工時の刃物台を構成すると共にフライス加工時のワークテーブルを構成するＸＹテーブルと、
   前記旋盤加工時のワークをチャッキングするワークヘッドを構成すると共に、フライス加工時の工具をチャッキングする工具ヘッドを構成する主軸ヘッドと、
   前記機台上に設けられ、前記機台に対し前記主軸ヘッドを水平姿勢と鉛直姿勢との間で移動自在に支持する支持機構と、を備えたことを特徴とする複合加工装置。
2. 前記支持機構は、前記主軸ヘッドを回動自在に支持すると共に、前記主軸ヘッドを前記水平姿勢と前記鉛直姿勢との間の任意の位置に固定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の複合加工装置。
3. 前記主軸ヘッドを、当該主軸ヘッドの軸方向にスライド自在に支持するヘッド保持部材を、更に備え、前記主軸ヘッドは、前記ヘッド保持部材を介して前記支持機構に移動自在に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合加工装置。
4. 前記機台は、前記支持機構および前記ＸＹテーブルが直接支持固定される共通ベッドと、前記共通ベッドの延在方向両端部に設けた一対の脚部と、を有し、
   前記共通ベッドは、前記支持機構及び前記ＸＹテーブルを前記共通ベッドの延在方向の任意の位置に支持固定可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の複合加工装置。
5. 前記共通ベッドの下面であって前記一対の脚部間に、商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣアダプタと、バッテリ電源と、商用電源とバッテリ電源とを切り替える切替え手段と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の複合加工装置。

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