JP2009269091A - 主軸チャック入換え機構付き工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 主軸チャック等の回転速度を検知することなく、簡易な構成で、ワーク交換の時間が短縮できる主軸チャック入換え機構付き工作機械を提供する。
【解決手段】 加工位置Ｐ１に位置して主軸３のチャック結合部３ａに未結合の状態にある主軸チャック５に対して、主軸モータ４の回転をチャック結合部３ａとは別の経路で伝達する予回転伝達機構７を備える。この予回転伝達機構７は、主軸チャック５と主軸３との間で回転速度差を生じさせるものであって、主軸チャック５がチャック結合部３ａに結合された状態で、前記回転速度差を吸収する速度差吸収機構２３を有する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、主軸チャック入換え機構付きの旋盤等の工作機械に関し、例えば、スピンドルモータを停止させることなくワークの脱着を行う技術に関する。

旋盤等の工作機械において、主軸チャックに把持された加工済みのワークを、ローダ等により新たなワークに交換する場合、主軸の回転を停止し、加工済みワークをローダで受取り、ローダから新たなワークを主軸チャックに渡す。その後、主軸モータを回転させ、主軸を加工に必要な回転速度まで立ち上げる。このため、主軸チャックのワーク交換には、主軸の減速・停止時間、ワークの受渡し時間、および主軸回転の立ち上げ時間が必要となり、このワーク交換時間が、加工のサイクルタイムが長引く要因となる。特に、工具がワークに接して実際に加工を行う時間が短い加工では、ワーク交換の時間が、サイクルタイムの大部分を占めることになる。

このようなワーク交換の時間を短縮する旋盤として、主軸台に２本の主軸を加工位置と待機位置とに位置変更可能に設け、加工位置の主軸で加工を行っている間に、待機位置の主軸に対してワークの交換を行うものが提案されている（例えば、特許文献１）。主軸の駆動には１台の主軸モータを用い、加工位置にある主軸に対して動力を伝達する。
この他に、固定側の主軸と、この主軸の先端に着脱可能な複数の主軸チャックとを設け、任意の主軸チャックを回転中に主軸に取り付ける際、前記主軸チャックを回転させる専用のモータと、主軸を回転駆動する主軸モータとを使用し、これら専用モータの回転速度と、主軸モータの回転速度を、同期制御するものが提案されている。
特開昭５８−１９６９０４号公報

上記の２本の主軸を持ち、共通の主軸モータで回転させる提案例は、主軸チャックに対する加工済みワークと新たなワークの受渡しは、加工時間を利用して行える。しかし、主軸回転の立ち上げは、待機位置の主軸が加工位置に至った後に行うことが必要になる。そのためワーク交換時間のうち、主軸回転の立ち上げに要する時間を短縮することができない。
上記専用モータの回転速度と主軸モータの回転速度を同期制御するものは、モータを２つ使用し、高速回転にて同期制御しなければならないうえに、お互いが結合可能な位置にするための位相制御も必要としていた。したがって、複数のモータが必要になる分、工作機械の製作コストが高くなり、工作機械全体が大形化する。また、２つのモータの回転速度を高速回転で同期制御し且つ位相制御しなければならないので、制御系が複雑化し、制御装置の演算処理負荷が大きくなる。

この発明の目的は、主軸チャック等の回転速度を検知することなく、簡易な構成で、ワーク交換の時間が短縮できる主軸チャック入換え機構付き工作機械を提供することである。
この発明の他の目的は、主軸の後部から主軸モータの回転を取り出すことができる主軸チャック入換え機構付き工作機械を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる主軸チャック入換え機構付き工作機械を提供することである。

この発明の主軸チャック入換え機構付き工作機械は、先端にチャック結合部を有し主軸モータにより回転駆動される主軸と、それぞれワークが保持可能であり、前記主軸の前記チャック結合部に選択的に係脱自在に係合可能な複数の主軸チャックと、これら複数の主軸チャックを回転自在に支持し、任意の主軸チャックを、前記主軸の前方に位置する加工位置と、主軸チャックに対するワークの交換を行うワーク交換位置との間で入れ換え自在とし、かつ加工位置の主軸チャックを前記主軸のチャック結合部に対して結合および結合解除させる主軸チャック入換え機構と、前記加工位置に位置して前記主軸の前記チャック結合部に未結合の状態にある主軸チャックに対して、前記主軸モータの回転を、前記チャック結合部とは別の経路で伝達する予回転伝達機構とを備え、この予回転伝達機構は、主軸チャックと主軸との間で回転速度差を生じさせるものであって、前記主軸チャックが前記主軸のチャック結合部に結合された状態で、前記回転速度差を吸収する速度差吸収機構を有するものである。

この構成によると、ワークの加工後、前記加工位置で主軸のチャック結合部に結合された主軸チャックを、主軸チャック入換え機構により結合解除する。次に、加工するワークが保持された、ワーク交換位置にある主軸チャックを、主軸チャック入換え機構により加工位置に入れ換える。その後、前記加工位置にある主軸チャックを、チャック結合部に未結合の状態で、主軸モータにより予回転伝達機構を介して回転駆動する。次に、主軸チャック入換え機構により、加工位置の主軸チャックをチャック結合部に結合させる。このとき、予回転伝達機構は、主軸チャックと主軸との間で若干の回転速度差を生じさせる。加工位置の主軸チャックとチャック結合部とに位相差が生じていても、上記回転速度差により同位相となって結合が可能となり、これら主軸チャックと主軸とが確実に結合する。これらの結合状態で、速度差吸収機構により前記回転速度差を吸収する。主軸チャック結合後、予回転伝達機構による回転伝達を切る。その後、加工位置の主軸チャックに保持されたワークを加工する。以後、この動作を繰り返す。

このように、加減速に時間のかかる主軸の回転を停止させることなく、任意の主軸チャックを主軸のチャック結合部に結合させることができる。この場合、主軸チャック等の回転速度を検知することなく、簡易な構成で、主軸チャックをチャック結合部に確実に結合させることができる。この工作機械によれば、ワークを交換して加工するときに、直ぐに加工が始められ、加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。また、モータを高速回転にて同期制御する必要もなく、制御系が複雑化することもない。各主軸チャック専用のモータを設ける必要がないため、工作機械の製作コストの低減を図り、工作機械全体の小形化を図ることが可能となる。

前記予回転伝達機構は、前記主軸の後部から回転を取り出すものとしてもよい。このように、主軸の後部から主軸モータの回転を取り出すことができるため、主軸前側の加工スペースを確保可能となる。

前記予回転伝達機構は、駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動ギヤと、それぞれこの駆動ギヤに噛み合い、前記主軸チャック入換え機構に回転自在に支持された各主軸チャックに回転伝達する複数の従動ギヤとを有し、これら複数の従動ギヤは、互いに軸方向に位置がずれていて、前記主軸チャック入換え機構の前記結合および結合解除動作によって、前記駆動ギヤに対し選択的に噛み合うものとしてもよい。
この場合、ワーク交換位置の主軸チャックまで回転伝達しない構造を実現でき、ワーク交換可能となる。また、主軸チャックの結合、結合解除動作を利用して、主軸チャックへの回転伝達、伝達解除の切換えが行える。よって、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。

この発明の主軸チャック入換え機構付き工作機械は、先端にチャック結合部を有し主軸モータにより回転駆動される主軸と、それぞれワークが保持可能であり、前記主軸の前記チャック結合部に選択的に係脱自在に係合可能な複数の主軸チャックと、これら複数の主軸チャックを回転自在に支持し、任意の主軸チャックを、前記主軸の前方に位置する加工位置と、主軸チャックに対するワークの交換を行うワーク交換位置との間で入れ換え自在とし、かつ加工位置の主軸チャックを前記主軸のチャック結合部に対して結合および結合解除させる主軸チャック入換え機構と、前記加工位置に位置して前記主軸の前記チャック結合部に未結合の状態にある主軸チャックに対して、前記主軸モータの回転を、前記チャック結合部とは別の経路で伝達する予回転伝達機構とを備え、この予回転伝達機構は、主軸チャックと主軸との間で回転速度差を生じさせるものであって、前記主軸チャックが前記主軸のチャック結合部に結合された状態で、前記回転速度差を吸収する速度差吸収機構を有するため、主軸チャック等の回転速度を検知することなく、簡易な構成で、ワーク交換の時間が短縮できる。

前記予回転伝達機構は、前記主軸の後部から回転を取り出すものとしても良い。
前記予回転伝達機構は、駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動ギヤと、それぞれこの駆動ギヤに噛み合い、前記主軸チャック入換え機構に回転自在に支持された各主軸チャックに回転伝達する複数の従動ギヤとを有し、これら複数の従動ギヤは、互いに軸方向に位置がずれていて、前記主軸チャック入換え機構の前記結合および結合解除動作によって、前記駆動ギヤに対し選択的に噛み合うものとしても良い。この場合、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この第１の実施形態に係る工作機械全体の概略構成、主軸周辺、主軸チャック、主軸チャック入換え機構、予回転伝達機構等について順次説明する。
図１に示すように、この第１の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械１は、タレット式の旋盤であり、主軸支持部材２と、主軸３と、主軸モータ４と、２つの主軸チャック５，５と、主軸チャック入換え機構６と、予回転伝達機構７（図２）と、刃物台Ｔとを有する。

主軸周辺について説明する。
図１〜図３に示すように、主軸支持部材２は、ベッド（図示せず）上に設けられた主軸台からなる。この主軸支持部材２には、主軸３が、軸線Ｌ１回りに回転自在に主軸軸受によって支持されている。図２、図３に示すように、この主軸３は、軸方向先端にチャック結合部３ａを有し、このチャック結合部３ａに、後述する２つの主軸チャック５，５が選択的に係脱自在に係合可能になっている。主軸モータ４は、主軸支持部材２の内部に設けられ、主軸３を回転駆動する。主軸モータ４は、主軸支持部材２の外部に設けられてベルト等により主軸３に回転伝達するものであっても良い。

図１に示すように、刃物台Ｔはタレットからなる。刃物台Ｔは、送り台Ｂｔ上に、主軸３に平行な軸心Ｌ３回りに割出し回転可能に配置され、送り台Ｂｔの移動によって前後左右に移動させられる。この刃物台Ｔに取付けられる工具Ｔ１により、チャック結合部３ａに結合された主軸チャック５が保持するワークＷを加工する。刃物台Ｔは、外周の周方向に並ぶ各工具ステーションに工具Ｔ１が取り付けられる。各工具Ｔ１は、バイト等の固定工具であってもミリングヘッドやドリル等の回転工具であっても良い。また、刃物台Ｔの割出し回転は、図示外の割出駆動手段により行われる。

主軸チャック５について説明する。
図１、図３に示すように、２つの主軸チャック５，５は、所定距離離隔して互いに干渉することなく旋回アーム８に設けられ、且つ、互いに平行に配置される。これら主軸チャック５は、例えば、チャック爪９を有し、このチャック爪９を半径方向内方、外方に変位させてワークＷを保持する機能を有する。なお、「主軸チャック」の意味する所は、高い把持力を発生させる主軸のフルスペックを備える必要はなく、仮に把持しておく治具的なものも含む。

主軸チャック入換え機構６について説明する。
主軸チャック入換え機構６は、複数の主軸チャック５を回転自在に支持し、任意の主軸チャック５を、主軸３の前方に位置する加工位置Ｐ１と、主軸チャック５に対するワークＷの交換を行うワーク交換位置Ｐ２との間で入れ換え自在とし、かつ加工位置Ｐ１の主軸チャック５を主軸３のチャック結合部３ａに対して結合および結合解除させる機構である。
図３に示すように、主軸チャック入換え機構６は、結合機構１５と、旋回アーム８を含む旋回機構１６とを有する。旋回アーム８は、次のように、旋回自在とされ、かつ主軸３のチャック結合部３ａへの主軸チャック５の結合・結合解除動作のための軸方向移動が可能とされる。

旋回アーム８およびその支持手段を説明する。
主軸支持部材２の上部にスライドレール１０が敷設される。このスライドレール１０に沿って案内される直動軸受１１を介して、ケーシング１２が設けられている。このケーシング１２内に、複数の軸受１３，１３を介して旋回アーム８の軸部８ａが回転自在に支持されている。旋回アーム８の先端部および後端部はケーシング１２から突出する。旋回アーム８の先端部は、軸部８ａの軸中心から径方向一方および他方つまり１８０度対称位置に突出する旋回部分８ｂ，８ｂを備えている。各旋回部分８ｂ内において、複数の軸受１４，１４を介して、主軸チャック５が回転自在に支持されている。

前記結合機構１５は、加工位置Ｐ１の主軸チャック５を主軸３のチャック結合部３ａに対して結合および結合解除させる機構である。前記旋回機構１６は、旋回アーム８を旋回させて、任意の主軸チャック５を、主軸３の前方に位置する加工位置Ｐ１と、ワーク交換位置Ｐ２との間で入れ換え自在とする機構である。前記ワーク交換位置Ｐ２とは、主軸チャック５に対するワークＷの交換を行う位置と同義である。
前記結合機構１５は、ケーシング１２、スライド機構１７、および前後駆動源１８を有する。スライド機構１７は、直動軸受１１とスライドレール１０とを有する。主軸支持部材２の上部にスライドレール１０が敷設され、ケーシング１２の下部に複数の直動軸受１１が固着されている。これら直動軸受１１はスライドレール１０に沿って案内され、これにより、ケーシング１２を主軸軸方向に移動可能にする。主軸支持部材２には、例えば流体圧シリンダから成る前後駆動源１８が設けられる。この流体圧シリンダのロッド１８ａがスライドレール１０の長手方向に平行に設けられ、このロッド１８ａの先端部がケーシング１２の下部に連結されている。前後駆動源１８を駆動させることにより、ケーシング１２を主軸軸方向つまり前後に移動し、加工位置Ｐ１の主軸チャック５を主軸３のチャック結合部３ａに対して結合および結合解除するようになっている。なお、流体圧シリンダの代替手段として、モータおよびボールねじを適用しても良い。

前記旋回機構１６は、旋回アーム８、軸受１３、旋回駆動モータ１９、および、動力伝達部を有する。ケーシング１２内に、複数の軸受１３，１３を介して旋回アーム８の軸部８ａが回転自在に支持され、ケーシング１２の上部に旋回駆動モータ１９が設けられる。この旋回駆動モータ１９の駆動により、前記動力伝達部を介して、軸部８ａをその軸心回りに正転または反転させ、旋回部分８ｂ，８ｂを１８０度旋回可能になっている。

前記動力伝達部は、旋回駆動モータ１９のモータ軸に固着されたピニオンギヤ２０と、軸部８ａ後端の外周に設けられピニオンギヤ２０に噛合するギヤ２１とを有する。したがって、旋回駆動モータ１９の駆動により、ピニオンギヤ２０からギヤ２１に動力が伝達され、軸部８ａが複数の軸受１３，１３を介して１８０度回転する。これにより、旋回部分８ｂ，８ｂに設けられた２つの主軸チャック５，５のうちの任意の主軸チャック５が、加工位置Ｐ１とワーク交換位置Ｐ２とにわたって位置決めされる。

予回転伝達機構７について説明する。
図２〜図４に示すように、予回転伝達機構７は、主軸モータ４の回転を、チャック結合部３ａとは別の経路で伝達する機構である。
図２，図３に示すように、予回転伝達機構７は、駆動軸２２と、速度差吸収機構２３と、クラッチ２４と、クラッチギヤ２５と、入力ギヤ２６と、駆動ギヤ２７と、従動ギヤ２８，２８と、出力ギヤ２９，２９とを有する。図４に示すように、さらに予回転伝達機構７は、流体圧シリンダ３０と、スライド部材３１と、スライド機構３２と、ライナ部材３３（図３）とを有する。

図３に示すように、駆動軸２２の一部は、軸部８ａ内および旋回部分８ｂ内に挿通されて設けられる。すなわち、軸部８ａの内筒面において、円筒状のライナ部材３３が前後方向に摺動可能に設けられている。このライナ部材３３の内径面に、前後に離隔した複数の軸受３４，３４が設けられている。また図４に示すように、工作機械本体に、前記スライド機構３２を介して、スライド部材３１が前後方向に移動自在に設けられている。このスライド部材３１に、駆動軸２２用の軸受３５と、クラッチギヤ２５支持用の軸受３６とが嵌合されている。図３，図４に示すように、これら軸受３５，３６のうち駆動軸２２用の軸受３５および、ライナ部材３３に設けた軸受３４，３４に、駆動軸２２が嵌合され、駆動軸２２が回転自在に支持されている。

駆動軸２２の先端に駆動ギヤ２７が固着され、この駆動ギヤ２７に、複数（本例では２つ）の従動ギヤ２８，２８が噛み合い可能に構成されている。これら２つの従動ギヤ２８，２８は、旋回部分８ｂ，８ｂ内において、径方向一方および他方に所定距離離隔して回転自在に支持され、かつ互いに軸方向に位置をずらせて設けられている。主軸チャック入換え機構６の前記結合および結合解除動作に伴って、流体圧シリンダ３０のロッド３０ａを進退させることにより、２つの従動ギヤ２８，２８は駆動ギヤ２７に対し選択的に噛み合う。各主軸チャック５の外周面には、出力ギヤ２９が設けられ、この出力ギヤ２９は従動ギヤ２８に常に噛み合っている。

図４に示すように、前記流体圧シリンダ３０は工作機械本体に設けられ、このロッド３０ａがスライド部材３１に連結されている。スライド機構３２は、直動軸受３７とスライドレール２８とを有する。スライド部材３１の下面に複数の直動軸受３７が固着され、工作機械本体にスライドレール３８が敷設されている。複数の直動軸受３７はスライドレール３８に沿って案内される。したがって、流体圧シリンダ３０のロッド３０ａを進退させることにより、スライド部材３１およびライナ部材３３を前後動させて、駆動ギヤ２７を所望の従動ギヤ２８に噛合可能となる。

図２に示すように、一組のクラッチギヤ２５，入力ギヤ２６の回転比と、一組の駆動ギヤ２７，従動ギヤ２８，出力ギヤ２９（図３）の回転比とは、僅かに変えた構成となっている。各ギヤの歯数を調整することで、前記回転比を変え得る。これにより、主軸チャック５がチャック結合部３ａとは別の経路で伝達可能となった状態において、主軸チャック５と主軸３との間で回転速度差を生じさせ得る。
例えば、主軸が１０００ｒｐｍで回転しているとき、主軸チャック５を１００１ｒｐｍまたは９９９ｒｐｍで回転させることが可能となる。ただし、この回転速度差に限定されるものではない。

駆動軸２２の例えば長手方向中間付近部には、速度差吸収機構２３が設けられている。この速度差吸収機構２３は、主軸チャック５が主軸３のチャック結合部３ａに結合され、かつ前記主軸チャック５がチャック結合部３ａとは別の経路で伝達可能となった状態において、前述の回転速度差を吸収するものである。この速度差吸収機構２３は、例えば、流体継手、デファレンシャルギヤ、コイルばねから成るもの等によって実現される。

クラッチ２４としては、例えば、ジョークラッチ、歯車クラッチ、摩擦クラッチ、電磁クラッチ等種々のクラッチが適用される。クラッチギヤ２５の一端面に、クラッチ２４の一方２４ａが設けられ、主軸３の後部から取り出される出力軸端部に、クラッチの一方２４ａに噛み合うクラッチの他方２４ｂが付設される。図２，図４に示すように、前記流体圧シリンダ３０の駆動により、駆動ギヤ２７を所望の従動ギヤ２８に噛合させその後にクラッチ２４を噛み合わせる。これにより、予回転伝達機構７は、チャック結合部３ａとは別の経路で、主軸モータ４の回転を主軸チャック５に伝達させ得る。

主軸チャック５とチャック結合部３ａとの関係について説明する。
図５左半部に示すように、チャック結合部３ａに対向する各主軸チャック５の後端には、複数（本例では３つ）の半球面状の凸部３９が付設されている。これら凸部３９は、図５右半部に示すように、例えば周方向一定間隔α（α＝１２０度）で等配に配置され、かつ径方向にそれぞれ異なる位置に配設されている。図５左半部に示すように、主軸３のチャック結合部３ａには、各凸部３９に対応して係合可能な凹部４０が形成されている。複数の凸部３９は同一寸法の半球面から成るが、径方向の配設位置を異ならせることで、一つの凹部４０に対応する凸部３９のみが係合可能となる。主軸３および主軸チャック５が回転している状態で、主軸３のチャック結合部３ａに主軸チャック５を係合させるとき、前述の主軸チャック５と主軸３との間の回転速度差により、両者の位相が合致し、凹部４０に凸部３９が確実に係合することになる。

上記構成の動作を説明する。
ワークＷの加工後、加工位置Ｐ１でチャック結合部３ａに結合された主軸チャック５を、前後駆動源１８の駆動により結合解除する。次に、加工するワークＷが保持された、ワーク交換位置Ｐ２にある主軸チャックを、旋回駆動モータ１９の駆動により加工位置Ｐ１に入れ換える。この後またはこれと共に、流体圧シリンダ３０の駆動により、駆動ギヤ２７を所望の従動ギヤ２８に噛合させ、さらにクラッチ２４を噛み合わせる。これにより、予回転伝達機構７による回転伝達が可能となる。その後、前記加工位置Ｐ１にある主軸チャック５を、チャック結合部３ａに未結合の状態で、主軸モータ４により予回転伝達機構７を介して回転駆動する。

次に、前後駆動源１８の駆動により、前記加工位置Ｐ１の主軸チャック５を、チャック結合部３ａに結合させる。このとき、予回転伝達機構７は、主軸チャック５と主軸３との間で回転速度差を生じさせる。この回転速度差により、加工位置Ｐ１の主軸チャック５とチャック結合部３ａとの位相が合致して、凹部４０に対応する凸部３９が係合する。これらの結合状態で、速度差吸収機構２３により前記回転速度差を吸収する。主軸チャック５結合後、流体圧シリンダ３０の駆動によりクラッチ２４の接続を解除し、予回転伝達機構７による回転伝達を切る。主軸チャック５がチャック結合部３ａに結合したか否かは、例えば、主軸モータ４の負荷変動いわゆるスピンドル負荷変動により検出し判断することができる。ただし、このような判断に限定されるものではない。その後、加工位置Ｐ１の主軸チャック５に保持されたワークＷを加工する。以後、この動作を繰り返す。

以上説明した主軸チャック入換え機構付き工作機械によれば、加減速に時間のかかる主軸３の回転を停止させることなく、任意の主軸チャック５を主軸３のチャック結合部３ａに結合させることができる。この場合、主軸チャック５等の回転速度を検知することなく、簡易な構成で、主軸チャック５をチャック結合部３ａに確実に結合させることができる。この工作機械によれば、ワークＷを交換して加工するときに、直ぐに加工が始められ、加工サイクルタイムの短縮を図ることができる。また、モータを高速回転にて同期制御する必要もなく、制御系が複雑化することもない。各主軸チャック専用のモータを設ける必要がないため、工作機械の製作コストの低減を図り、工作機械全体の小形化を図ることが可能となる。

予回転伝達機構７は、主軸３の後部から回転を取り出すものとしている。このように、主軸３の後部から主軸モータ４の回転を取り出すことができるため、主軸前側の加工スペースを確保可能となる。

２つの従動ギヤ２８，２８は、互いに軸方向に位置がずれていて、主軸チャック入換え機構６の前記結合および結合解除動作によって、駆動ギヤ２７に対し選択的に噛み合うものとしているため、次の作用効果を奏する。ワーク交換位置Ｐ２の主軸チャック５まで回転伝達しない構造を実現でき、ワーク交換可能となる。また、主軸チャック５の結合・結合解除動作を利用して、主軸チャック５の回転伝達、伝達解除の切換えが行える。よって、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。
各主軸チャック５を回転させる専用のモータを設けることなく、１つの主軸モータ４により、各主軸チャック５をチャック結合部３ａに結合させる前に回転させることができる。また、駆動ギヤ２７に噛み合う従動ギヤ２８等のギヤ比を変えるだけで、簡単に、主軸チャック５と主軸３との間の回転速度差を生じさせることができる。それ故、回転速度差を生じさせる複雑な機構を設ける必要がなく、よって、部品点数の低減を図り、製作コストの低減を図ることができる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、第１の実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

この発明の第２の実施形態を図６と共に説明する。
この第２の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械は、特に、主軸モータ４を主軸支持部材２に対し前後に移動可能に構成し、この主軸モータ４のモータケーシング上部に、ケーシング１２が固着されている。また、クラッチギヤ２５が、スライド部材３１とは独立して工作機械本体に回転自在に支持されている。流体圧シリンダ３０の駆動により、クラッチギヤ２５に入力ギヤ２６が軸方向に相対的に変位するが、これらは常に噛み合った状態を維持するように構成されている。その他図１〜図５に示す第１の実施形態と同様の構成となっている。

第２の実施形態によれば、前後駆動源１８により、加工位置Ｐ１の主軸チャック５を主軸３のチャック結合部３ａに対して結合および結合解除することができる。さらに、この前後駆動源１８により、クラッチ２４の接続および接続解除を行うことが可能となる。この場合において、流体圧シリンダ３０は、駆動ギヤ２７を２つの従動ギヤ２８，２８に対し選択的に噛み合わせる機能だけを有するものとすることができる。したがって、流体圧シリンダ３０の推力を第１の実施形態の流体圧シリンダよりも小さいものとすることができ、シリンダの小形化を図ることができる。よって、製作コストの低減を図ることが可能となる。その他第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

この発明の第３の実施形態を図７と共に説明する。
この第３の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械は、駆動軸２２にベルト４１を介して主軸チャック５が回転可能となっている。駆動軸２２の軸方向先端部に、断面菱形の駆動力伝達部２２ａが付設されている。この駆動力伝達部２２ａの前後の円錐状部分にそれぞれ係脱可能に係合する被伝達部４２，４３が、旋回部分８ｂ内において回転自在に支持されている。流体圧シリンダ３０（図６参照）の駆動により、駆動力伝達部２２ａを前後動させて被伝達部４２，４３のいずれか一方に対し選択的に係合させ得る構成になっている。その他第１または第２の実施形態と同様の構成となっている。この構成によると、ギヤの噛み合い誤差等を考慮することなく、主軸モータ４の回転を円滑にチャック結合部３ａに伝達することができる。

上記各実施形態では、複数の主軸チャック５を旋回アーム８から分離離脱させない構成になっている。他の実施形態として、旋回アーム８から任意の主軸チャック５を分離離脱可能とする分離機構、および主軸チャック５のワーク保持機構を設けても良い。この場合、第１〜第３の実施形態のものより、主軸チャック５の剛性を高める必要がなくなる。よって、主軸チャック自体の軽量化を図り、旋回アーム８の旋回性を高め旋回駆動モータ１９の小形、軽量化を図ることができる。

他の実施形態として、３つ以上の主軸チャックを設けた構成にしても良い。前記流体圧シリンダ３０の代替手段としてモータおよびボールねじ機構を適用しても良い。前記デファレンシャルギヤを設ける代わりに、主軸チャック５が主軸３のチャック結合部３ａに結合されとき、クラッチ２４の接続が解除される構成にしても良い。この場合、摩擦クラッチや電磁クラッチ等により速度差吸収機構を実現することができる。
主軸チャック５がチャック結合部３ａに結合したか否かを、センサにより検出し判断することも可能である。
図８に示すように、ワーク交換位置Ｐ１における主軸チャック５を、エアブロー等すべく回転させるモータ４４を設けても良い。このモータ４４のチャック結合部４４ａには前述の複数の凹部４０を形成しておき、主軸チャック５の複数の凸部３９に容易に係合可能とし得る。
その他２つの出力ギヤ２９，２９に対し、駆動ギヤ２７を選択的に噛み合わせる構成にすることも可能である。この場合、さらに部品点数の低減を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械の正面図である。 同工作機械の予回転伝達機構等を概略表す側面図である。 同工作機械の主軸チャック入換え機構等を表す断面図である。 同工作機械の予回転伝達機構の一部を拡大して示す断面図である。 同工作機械の主軸チャックとチャック結合部との関係を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械の要部を表す断面図である。 この発明の第３の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械の要部を概略表す図である。 この発明の他の実施形態に係る主軸チャック入換え機構付き工作機械の概略側面図である。

符号の説明

１…主軸チャック入換え機構付き工作機械
３…主軸
３ａ…チャック結合部
４…主軸モータ
５…主軸チャック
６…主軸チャック入換え機構
７…予回転伝達機構
２２…駆動軸
２３…速度差吸収機構
２７…駆動ギヤ
２８…従動ギヤ
Ｐ１…加工位置
Ｐ２…ワーク交換位置
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 先端にチャック結合部を有し主軸モータにより回転駆動される主軸と、
   それぞれワークが保持可能であり、前記主軸の前記チャック結合部に選択的に係脱自在に係合可能な複数の主軸チャックと、
   これら複数の主軸チャックを回転自在に支持し、任意の主軸チャックを、前記主軸の前方に位置する加工位置と、主軸チャックに対するワークの交換を行うワーク交換位置との間で入れ換え自在とし、かつ加工位置の主軸チャックを前記主軸のチャック結合部に対して結合および結合解除させる主軸チャック入換え機構と、
   前記加工位置に位置して前記主軸の前記チャック結合部に未結合の状態にある主軸チャックに対して、前記主軸モータの回転を、前記チャック結合部とは別の経路で伝達する予回転伝達機構とを備え、
   この予回転伝達機構は、主軸チャックと主軸との間で回転速度差を生じさせるものであって、前記主軸チャックが前記主軸のチャック結合部に結合された状態で、前記回転速度差を吸収する速度差吸収機構を有する、
   主軸チャック入換え機構付き工作機械。
2. 前記予回転伝達機構は、前記主軸の後部から回転を取り出すものとした請求項１記載の主軸チャック入換え機構付き工作機械。
3. 前記予回転伝達機構は、駆動軸と、この駆動軸に設けられた駆動ギヤと、それぞれこの駆動ギヤに噛み合い、前記主軸チャック入換え機構に回転自在に支持された各主軸チャックに回転伝達する複数の従動ギヤとを有し、これら複数の従動ギヤは、互いに軸方向に位置がずれていて、前記主軸チャック入換え機構の前記結合および結合解除動作によって、前記駆動ギヤに対し選択的に噛み合うものとした請求項１または請求項２記載の主軸チャック入換え機構付き工作機械。

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