JP2010253634A - 2主軸対向複合旋盤 - Google Patents

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Abstract

【課題】主軸軸線の上下に刃物台を備えた2主軸対向複合旋盤に関し、ベッドの構造を単純化し、加工位置から落下して来る切粉や切削液のはけがよく、主軸軸線の下方に配置される刃物台や主軸台の下方部分及びそれらのガイド構造をコンパクトにする。
【解決手段】ベッドは、水平方向の上面と鉛直方向の前面とを備える。ベッドに固定の主軸台は、ベッドの鉛直方向の前面に固定され、移動主軸台及び下刃物台用の左右移動台は、ベッドの鉛直方向の前面に固定された左右ガイドに案内されて移動自在である。下刃物台を上下方向に案内する上下ガイドは、下側Z軸移動台の鉛直方向の前面に固定されている。ベッドに固定の主軸台は、その背面下端と背面の高さ中間位置でベッドの前面に固定され、主軸台の下方部背面とベッドの前面との間に、左右ガイド及び送りねじが貫通する空間を形成する。
【選択図】図3

Description

この発明は、主軸軸線の上下に刃物台を備えた2主軸対向複合旋盤に関するもので、ベッドに対する主軸台の固定ないしガイド構造及び下刃物台のガイド構造に特徴がある上記旋盤に関するものである。
刃物台に搭載した回転工具軸にフライスやドリルを装着してワークに平面加工、溝加工、孔加工などを行うことができる2主軸対向複合旋盤は公知である。本願出願人の出願に係る特許文献1には、ベッドに固定した左主軸台に軸支された左主軸と、Z軸方向に移動位置決め自在な右主軸台に軸支された右主軸と、Z軸、X軸及びY軸方向に移動位置決め自在かつY軸回り(B軸)に旋回位置決め自在な上刃物台に搭載された回転工具軸と、Z軸及びX軸方向に移動位置決め自在な下刃物台に搭載された工具タレットとを備えた2主軸対向複合旋盤が記載されている。
特許文献1に記載の2主軸対向複合旋盤は、オペレータから見て手前側が下方となる方向に傾斜したベッド上面を有するいわゆるスラント型のベッドを備えており、上刃物台は主軸軸線の後方上部に位置し、下刃物台は主軸線の手前側下部に位置し、上刃物台と下刃物台は、主軸軸線を挟んで対向している。従って、オペレータから見てZ軸は左右方向、X軸は手前側が下方となる方向に傾斜した斜め前後ないし斜め上下方向、Y軸は手前側が上方となる方向に傾斜した斜め前後ないし斜め上下方向である。また、工具タレットは、下刃物台の左主軸側端部に搭載されている。
一方、特許文献2には、オペレータから見て左右方向をZ軸方向、上下方向をX軸方向、前後方向をY軸方向とし、主軸軸線の直上に位置する回転工具軸と、主軸軸線の直下に位置する工具タレットとを備え、回転工具軸は、Z軸、X軸及びY軸方向に移動位置決め自在かつY軸回り(B軸)に旋回位置決め自在な上刃物台に搭載し、工具タレットは、Z軸及びX軸方向に移動位置決め自在な下刃物台に搭載した、2主軸対向複合旋盤が提案されている。特許文献2に記載の2主軸対向複合旋盤の工具タレットは、下刃物台の右主軸側端部に搭載されている。
また、特許文献2に記載の2主軸対向複合旋盤では、ベッドの前側上面に左右の主軸台及び下刃物台が搭載され、ベッドの奥側上面に固定した枠状のコラムに上刃物台用の左右移動台(上側Z軸移動台)が搭載され、この上側Z軸移動台の前面に上刃物台用の上下移動台(上側X軸移動台)が搭載され、この上側X軸移動台に上刃物台がY軸方向に移動位置決め自在かつY軸回りに旋回位置決め自在に搭載されている。左主軸台は、ベッド前側の一段高くなった左端の上面に下面を固定して設けられており、下刃物台と右主軸台は、左端に対して一段低くなったベッドの前側上面に設けた左右ガイド(下側Z軸ガイド)に沿って移動位置決め自在に装着されている。
左主軸台は、下刃物台側から見て下向きコの字形で、左主軸の直下の部分にトンネル部が形成されている。下刃物台は、その右端にタレットを備えており、タレットの左側となる下刃物台及びこれをX軸方向に移動可能に支持する下Z軸移動台は、タレットを左移動端に移動したとき、左主軸直下の前記トンネル部に収容されるようになっている。
特開2003‐205431号公報 特開2006‐297561号公報
特許文献1記載の2主軸対向複合旋盤では、X軸及びY軸が傾斜している関係で、Y軸方向の回転工具軸の移動ストロークを大きくすることが困難であり、回転工具軸を搭載する上刃物台の支持剛性を高くしようとするとベッドが大型になって大きな設置面積を必要とするため、回転工具による重切削が制限されるという問題があった。
また、上述した従来構造の2主軸対向複合旋盤は、上刃物台の支持剛性が大きく、かつ上刃物台がY軸回りに旋回可能であるため、大型の回転工具が装着可能であり、また、自動工具交換装置を設けることによって、広い平面や傾斜した孔の加工なども可能であるという特徴がある。しかし、これらの旋盤は、ベッドの形状が複雑かつ大型になり、また、ワーク切削位置の下方のベッド上面に配置されている下刃物台及び右主軸台用の左右ガイド(下側Z軸ガイド)及びその送りねじを落下してくる切粉や切削液から保護するカバーの構造が複雑になり、大型の旋盤では、主軸の位置が高くなるという問題がある。
この発明は、このような従来構造の問題点を解決するためになされたもので、ベッドの構造が単純かつ小型で、加工位置から落下して来る切粉や切削液のはけがよく、主軸軸線の下方に配置される刃物台や主軸台ないし主軸台ベースの下方部分及びそれらのガイド構造をコンパクトにすることができる新たな構造を提供することを課題としている。
この発明の2主軸対向複合旋盤は、ワーク把持端を対向させて水平方向の同一主軸軸線a上に配置された固定と移動又は移動と移動の2個の主軸2、3と、この2個の主軸2、3の間の主軸軸線aの直下の位置に配置された工具タレット4と、2個の主軸2、3の間の主軸軸線aの直上の位置に配置された回転工具軸5と、当該回転工具軸に装填する複数の工具を収容する工具マガジン7とを備えている。
固定主軸2は、ベッド11に固定された固定主軸台21に軸支され、移動主軸3は主軸軸線aに沿って移動位置決め自在な移動主軸台31に軸支されている。回転工具軸5は、Z軸、X軸及びY軸方向に移動位置決め自在でかつY軸回りに旋回可能な上刃物台51に搭載され、工具タレット4は、Z軸及びX軸方向に移動位置決め自在な下刃物台41の移動主軸側端に搭載されている。Z軸方向はオペレータから見て水平な左右方向、X軸方向は同上下方向、Y軸方向は同前後方向である。一般的には、固定主軸2がオペレータから見て左側に配置され、移動主軸は右側に配置される。
この発明の2主軸対向複合旋盤のベッド11は、水平方向の上面と鉛直方向の前面(オペレータ側を向く面。)とを備えている。固定主軸2と移動主軸3を軸支する左右(オペレータから見て左右。以下同じ。)の主軸台21、31及び下刃物台41用の左右移動台(下側Z軸移動台)42は、当該ベッドの前面に固定して、又は当該ベッドの前面に固定した左右方向のガイド12u、12dに移動位置決め自在にして装着されている。すなわち、ベッドに固定の主軸台21ないしこれを支持する主軸台ベース22は、ベッド11の鉛直方向の前面に固定され、左右方向に移動位置決めされる移動主軸台31及び下刃物台41用の左右移動台42は、ベッド11の鉛直方向の前面に固定された左右ガイド(下側Z軸ガイド)12u、12dに案内されて移動自在である。下刃物台41を上下方向に案内する上下ガイド(下側X軸ガイド)43は、下側Z軸移動台42の鉛直方向の前面(オペレータ側を向く面。)に固定されている。
上記構造において、ベッドに固定の主軸台21ないしこれを支持する主軸台ベース22を、その背面下端と背面の高さ中間位置でベッド11の前面に固定すれば、当該主軸台21ないし主軸台ベース22の下方部背面とベッド11の前面との間に、左右に貫通する空間23を形成することができる。下側Z軸ガイド12u、12d及び送りねじ45は、この空間を貫通して設けることができ、更に、下刃物台41をその左移動端に移動したときに、下刃物台41の左右方向のガイド剛性を高めるために下側Z軸移動台42に設ける延長部46や、切削液や切粉から下側Z軸ガイド12u、12d及びその送りねじ45を保護するカバーを、この空間23を貫通させて左右移動自在な構造とすることができる。このため、前記延長部46を固定主軸台21側に設けることが可能になり、下刃物台用のZ軸送りねじ45と移動主軸台31用のZ軸送りねじ35とを同一軸線上に配置しても下側Z軸移動台と移動主軸台31との干渉を避けることができ、コンパクトな機器配置が可能になる。
2主軸対向複合旋盤では、重切削が行われる側の固定主軸2の主軸台21をベッド11に固定した固定主軸台とする。この発明の2主軸対向複合旋盤の固定主軸台21を、その上方で移動主軸3に向けて突出する(オーバーハングする)部分で固定主軸2を軸支する構造とし、かつ下刃物台41の反固定主軸側端に工具タレット4を搭載することにより、当該工具タレットが固定主軸側移動端に移動したときに、工具タレット4の左側に位置する下刃物台41が固定主軸2の軸支部分の下方で上下動自在に収容される構造にできる。そして、この下刃物台の上下方向の案内面を下側Z軸移動台42の前面(ベッド11の前面と平行な面)として、当該面に下刃物台41の上下ガイド(下側X軸ガイド)43、43及びその送りねじ47を設けることができる。
この構造により、主軸軸線aより下方に配置される主軸台ないし主軸台ベース22、下刃物台41及びそのガイド構造及び移動主軸台31をコンパクトに配置することができ、更にその下方部に切削液や切粉の回収タンク13を配置することにより、ガイドや送りねじを配置した機構部に切削液や切粉が浸入するのを防止する構造を簡易化できる。
また、上記構造により、下刃物台41が工具タレット4の反移動主軸台側となるので、下刃物台41を支持する左右移動台42と、移動主軸台31との間に距離を持たせることが可能となり、左右方向のガイド12u、12dを共通化できると共に、下刃物台の左右方向の送りねじ45と、移動主軸台31の送りねじ35とを同一軸線上に配置しても、両者45、35に必要な左右方向の移動ストロークを付与することが可能である。従って、下刃物台41及び移動主軸台31の左右方向の移動位置決め構造をコンパクトで、かつ切削液や切粉の影響を受けにくいものとすることができる。
好ましい構造のこの発明の2主軸対向複合旋盤の上刃物台51は、ベッド11の上面の前側と奥側に配置した左右ガイド14、14に案内される上側左右移動台52と、この上側左右移動台の上面に配置された前後ガイド53、53に案内される前後移動台54と、この前後移動台の縦長の前面に配置した上下ガイド56、56に案内される下向き方向をワークに対する工具の切込み方向とする上側上下移動台57とを介して、上側上下移動台57に前後軸回りに旋回位置決め自在に設けられる。この構造により、大型の回転工具を駆動する上刃物台51の支持剛性を高くできると共に、工具マガジンや工具交換装置の合理的な配置を実現できる。
この発明によれば、2主軸対向複合旋盤のベッドの構造を単純化して小型にすることができる。また、主軸軸線aの下方に配置される主軸台21、31ないし主軸台ベース22及び下刃物台41のガイド及び移動位置決め機構をコンパクトにでき、下刃物台の上下ストロークを大きくすることが容易になる。
また、この発明により、下刃物台41を左右方向に案内する案内面(左右方向のガイド12u、12dを設けた面)及び上下方向の案内面(上下方向のガイド43、43を設けた面)を主軸軸線aの直下より奥側(ベッド側)の位置に略鉛直方向の面として形成できると共に、ベッド11の前方の主軸軸線aの直下の位置に回収タンクを配置することにより、切削位置からの切削液や切粉を容易に回収することができ、前記案内面等への切削液や切粉の浸入を防止するカバー構造も単純化できる。
また、ベッド形状が単純化されることにより、その熱変形の演算による予測も正確にでき、補正を正しく行うことができるうようになるから、熱変形による加工誤差を低減することができる。
実施例を示す全体斜視図 右側面図 図1のA部における側面図 図1のB部における側面図 全体正面図 主軸台(固定主軸台)の斜視図 刃物台(下刃物台)の斜視図
以下、図面を参照してこの発明の具体例を説明する。図はこの発明の構造を備えた2主軸対向複合旋盤で、同一軸線a上で対向する2個の主軸2、3と、主軸軸線の直上に配置された回転工具軸5と、主軸軸線の直下に配置された工具タレット4とを備えている。主軸軸線aの方向がオペレータから見て左右方向、回転工具軸5及び工具タレット4の工具切込み方向が鉛直方向、これらに直交する方向が前後方向であり、左右が旋盤のZ軸、上下がX軸、前後がY軸で、オペレータ側が前方である。
オペレータから見て左側の主軸台21は、ベッド11に固定されており、右側の主軸台31は、左右方向に移動位置決め自在である。回転工具軸5を搭載している上刃物台51は、左右、上下及び前後方向に移動位置決め自在であり、かつ前後方向軸回りに旋回位置決め自在である。回転工具軸5の左右の主軸台21、31の上方の位置に回転工具軸5に装着する工具を収容した工具マガジン7、7が配置されている。工具タレット4を装着した下刃物台41は、工具タレット4の左側に位置しており、左右及び上下方向に移動位置決め自在である。
ベッド11は、ベース1の前方が低くなる方向に緩く傾斜した上面に固定ないし一体である。ベッド11は、平面が略矩形で、前縁部が一段高くなった水平な上面と、下縁部が一段前方に突出した鉛直な前面とを備えている。ベース1の上面を前方が低くなる傾斜面としたのは、ベッドを通って落下して来る潤滑油などをベース1の前方に着脱自在に配置される回収タンク13に導くためである。
ベッド11の前面の上下に当該前面のほぼ左右方向全長に亘って左右方向のガイド12u、12dが配置されている。ここで下側のガイド12dは、ベッド前面下縁部の突出した部分に配置されている。また、上側と下側のガイド12u、12dの略中間の位置に下刃物台41を左右方向に移動させるための送りねじ45と、右主軸台31を左右方向に移動させるための送りねじ35とが前者をベッド前面の左側に位置させて、また後者をベッド前面の右側に位置させて配置されており、これらを回転駆動する送りモータ48、38がベッド前面の左右の端部となる位置に配置されている。
オペレータから見て左側の左主軸台21は、主軸台ベース22を介してベッド11の前面に固定されている。主軸台ベース22は、主軸台の一部となるものであるが、ここでは説明の都合上、左主軸2を軸支している部分を左主軸台21とし、この左主軸台とベッド11との間に介在している部分を主軸台ベース22として説明する。
主軸台ベース22は、図6に示すように、前方から見て縦長の略矩形形状の上部に右主軸台31側に向けて延びる矩形部分を備えた正面視で幅広い逆L字形のブロック状の主要構造部を備えており、その上方の前記延びる部分の前面に左主軸台21が一体に、又はボルト等で固定して装着されている。主軸台ベース22の背面(後側の面)の下縁部と高さ中間位置に後方に延びる脚部25u、25dが一体に設けられており、上側の脚部25uをベッド11の前面左端の上側ガイド12uの上方の位置でベッド11に固定し、下側の脚部25dを同下側のガイド12dの下方の位置でベッド11に固定して、装着されている。主軸台ベース22の背面側の右主軸台31側へ突出する部分(左主軸台21が装着されている部分)の下方には、当該突出させた部分と、右主軸台31側へ延在させた上側脚部25uとを連結一体化する補強板部26が一体に設けられている。左主軸2を回転駆動する左主軸モータ29は、主軸台ベース22に固定され、ベルト27駆動により、左主軸2を回転駆動している。
主軸台ベース22の上記形状は、工具タレット4が左移動端に移動したとき、当該工具タレットの左側に位置する下刃物台41が左主軸台21及び主軸台ベースの上部突出部28の下方に位置することを考慮したものである。すなわち、工具タレット4が左移動端に移動したとき、下刃物台41は、左主軸台21及び当該左主軸台を支持している主軸台ベースの上方の突出部28の下方で上下方向に移動位置決めされる。補強板部26は、工具タレット4が左移動端に移動したときの下刃物台41及びこれを上下方向に移動位置決め自在に支持している上下移動台(後述)との間のデッドスペースを利用して、左主軸2の支持剛性をより高めるために設けたものである。
主軸台ベース22とベッド11の前面との間で、かつ上側と下側の脚部25u、25dの間には、左右方向に貫通する空間23が形成され、ベッド前面の左右ガイド12u、12d及び工具タレット4用の左右送りねじ45の基端は、この空間を貫通している。また、ワーク加工時に左右ガイド12u、12dや左右送りねじ45を上方から落下して来る切削液や切粉から保護するための遮蔽カバー(図示せず)が左右ガイド12u、12dに案内されている下刃物台用の左右移動台に固定して設けられており、当該遮蔽カバーもまたこの空間23を通して左右移動可能となっている。
工具タレット4を主軸軸線aと平行な割出し軸回りに支持している下刃物台41は、略直方体形状で、ベッド前面の左右ガイド12u、12dに案内されかつ左右送りねじ45で移動位置決めされる左右移動台42の前面に設けた上下ガイド43、43に案内され、かつこれらのガイドの略中間位置に配置した上下送りねじ47に螺合して、上下方向に移動位置決めされる。上下送りねじ47を回転駆動する送りモータ49は、下刃物台41の下方の位置で左右移動台42の下端部に固定されており、下方を向いた出力軸と上下送りねじ47の下端とを連結する回転伝達機構を介して上下送りねじ47を回転駆動している。
なお、ベッド11の形状において、ベッド上面前縁に一段高くなった部分を設け、前面下縁部に一段前方に突出した部分を設けたのは、下刃物台41(後述する右主軸台も同様)の重量や加工反力により生ずるモーメントを力学的により剛性の高い態様で受けることができるようにするためである。
右主軸台31は、右主軸3を軸支している軸支部32の背面側から下方に延びる支持構造部33を備え、この支持構造部の背面側下方部が下刃物台41と共通の左右ガイド12u、12dで案内され、下刃物台41の左右送りねじ45と同軸上でその右側に配置した送りねじ35に螺合して左右方向に移動位置決め自在である。すなわち、右主軸台の軸支部32は、背面下方部を左右ガイド12u、12dと送りねじ35によりベッド11の略鉛直な前面に移動位置決め自在に案内された支持構造部33の上端に手前側に突出するようにして配置されている。右主軸3を駆動する右主軸モータ39は、右主軸台の支持構造部33の手前側に固定され、ベルト37駆動により、右主軸3を回転駆動している。
以上のように、図に示した2主軸対向複合旋盤では、左主軸台21がベッド11に固定して定位置に、右主軸台31が左右方向に移動位置決め自在に、工具タレット4を装着した下刃物台41が左右及び上下移動自在に装着されているが、これらはベッド11の略鉛直な前面に固定して、又はこの前面に固定したガイド12u、12dと送りねじ35又は45により、左右方向に移動位置決め自在に装着されている。そして、左主軸2と右主軸3との間のワーク加工位置の下方の下刃物台41の更に下方に、ワーク加工時にその加工位置から落下する切削液や切粉を受ける左右に細長い形状の回収タンク13が着脱自在に設置されている。
ベッド11の手前両側に左右の支柱15が立設され、この左右の支柱の上端を繋ぐ上桁16が設けられている。ベッド11の上部には、上側左右ガイド14と上側左右送りねじ55とが配置され、上側左右移動台52が上側左右ガイド14に案内されかつ上側左右送りねじ55に螺合して、上側左右送りねじ55を回転駆動する送りモータ58により、左右方向に移動位置決め自在に搭載されている。上側左右ガイド14の手前側のものは、ベッド前縁部の一段高くなった部分に配置されている。
上側左右移動台52の上部には、前後ガイド53と前後送りねじ(図示されていない)とが配置され、機械正面から見て背の高い矩形の前面を備えた前後移動台54が前後ガイド53に案内され、かつ送りモータ59で回転駆動される前後送りねじに螺合して、前後方向に移動位置決め自在に搭載されている。
前後移動台54の前面には、上側上下ガイド56と上側上下送りねじ(図示されていない)とが配置され、上側上下移動台57が上側上下ガイド56に案内され、かつ送りモータ60で回転駆動される上側上下送りねじに螺合して、上下方向に移動位置決め自在に装着されている。
上側上下移動台57には、角筒状の支持筒61が前方に突出した構造で設けられている。この支持筒61の前面には、上刃物台51が前後方向の軸回りに旋回自在に搭載されている。上刃物台51の旋回支持機構及び旋回用送りモータは、支持筒61内に設けられている。上刃物台51には、回転工具軸5がその工具把持端を下方に向けて軸支されている。回転工具軸5の回転駆動機構は、上刃物台51内に設けられている。
ベッド11の左右に立設した支柱15の前面には、工具マガジンの支持部材71が固定されている。この支持部材71は、支柱15の手前側で左右方向内側に延び、その内側端から前方に延びて、この手前に延びた部分に、工具マガジン7、7と工具交換装置72、72とが装着されている。図の工具マガジン7、7は、左右方向の軸回りに回転して工具を選択する円板構造のもので、支持円板73の外側面(反回転工具軸側の面)の円周上に工具を左右方向にして保持する多数の工具保持部74を備えている。各工具保持部74は、最下端に回動した位置で保持した工具の方向を下方に向ける方向変換機構を備えている。工具交換装置72、72は、下向きの回転工具軸5に装着した工具と工具マガジン7、7の最下端に割出された工具との間で工具交換を行う。
2 固定主軸
3 移動主軸
4 工具タレット
5 回転工具軸
11 ベッド
12u,12d 左右ガイド
21 固定主軸台
31 移動主軸台
41 下刃物台
43 上下ガイド
51 上刃物台
a 主軸軸線

Claims (4)

  1. Z軸を水平方向、X軸を鉛直方向、両軸に直交する方向をY軸方向とし、同一主軸軸線上で対向する2個の主軸を備え、主軸軸線の上方に回転工具軸を装着したY軸回りに旋回する上刃物台を備え、主軸軸線の下方に工具タレットを装着した下刃物台を備えた2主軸対向複合旋盤において、
    下刃物台のZ軸移動を案内する下Z軸ガイドがベッドの略鉛直な面の上下に配置され、下刃物台のX軸移動を案内する下X軸ガイドが前記下Z軸ガイドに案内される下Z軸移動台の前記面と略平行な鉛直面に配置され、2個の主軸台がベッドの前記面のZ軸方向両側に装着されていることを特徴とする、2主軸対向複合旋盤。
  2. Z軸を水平方向、X軸を鉛直方向、両軸に直交するY軸方向をオペレータ側を前方とする前後方向とし、同一主軸軸線上で対向する固定主軸と移動主軸とを備え、主軸軸線の上方に回転工具軸を装着したY軸回りに旋回する上刃物台を備え、主軸軸線の下方に工具タレットを装着した下刃物台を備えた2主軸対向複合旋盤において、
    下刃物台のZ軸移動を案内する下Z軸ガイドがベッドの略鉛直な前面の上下に配置され、下刃物台のX軸移動を案内する下X軸ガイドが前記下Z軸ガイドに案内される下Z軸移動台の前面に配置され、固定主軸がベッドの前記前面の端部で前記下Z軸ガイドの上部と下部とに固定されて上方に延びる固定主軸台の上部から前方に張出した部分に軸支され、移動主軸が前記下Z軸ガイドに案内されて上方に延びる移動主軸台の上部から前方に張出した部分に軸支されていることを特徴とする、2主軸対向複合旋盤。
  3. 前記上刃物台のZ軸移動を案内する上Z軸ガイドがベッドの略水平な上面の前後に配置され、上刃物台のY軸移動を案内する上Y軸ガイドが前記上Z軸ガイドに案内される上Z軸移動台の上面に配置され、上刃物台のX軸移動を案内する上X軸ガイドが前記上Y軸ガイドに案内される上Y軸移動台の前面に配置されていることを特徴とする、請求項2記載の2主軸対向複合旋盤。
  4. 前記工具タレットが下刃物台の移動主軸台側端部に装着され、下刃物台が固定主軸側移動端に移動したときに下刃物台が固定主軸の軸支部の下方に位置することを特徴とする、請求項2又は3記載の2主軸対向複合旋盤。
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