JP2014034073A - 複合工作機械 - Google Patents

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Yoshiro Honma
義朗 本間
Fumiaki Homma
文朗 本間
Naoto Hirai
名雄登 平井
Takumi Aoki
拓実 青木
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Homma Machinery Co Ltd
ホンマ・マシナリー株式会社
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Abstract

【課題】 この発明は、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える複合工作機械を提供することを目的とする。
【解決手段】 この発明は、ターンテーブル8に対して垂直方向に設けられた一対のコラム2と、コラム2に取り付けられたクロスレール1と、このクロスレール1に横道自在取り付けられたキャリア3と、このキャリア3に回動自在に取り付けられたサドル4と、このサドル4を回動させるギア機構6と、サドル4に移動自在に取り付けられたラム5と、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラム5の下方部に取り付けられる工具58と、ギア機構を駆動する駆動手段61とを備え、駆動手段61により、サドル4を回動させ、ラム5を垂直から所定角度の範囲内でサドル4に対して平行に移動させ、ターンテーブル8に支持されたワークを加工する。
【選択図】 図23

Description

この発明は、例えば、ターニング機能を有する立型の複合工作機械に関するものである。

大径重量物を旋削加工する場合には、横型の旋盤は重量による主軸の撓みが大きくなる。そこで、主軸を立型としてコラムベッドに設け、この主軸に設ける旋削工具や回転工具を上下方向と水平方向に移動させる立型旋盤が用いられる。この立型旋盤では、ワークの重量は、主軸に曲げ応力として作用せず、軸方向の力をチャック面で受け止めることができるので、主軸の変形が起こらずに安定した加工が可能である。

しかし、このような立型旋盤では、重量物を加工する場合、あくまでも主軸の軸線方向又はこれと直交する方向の旋削加工となる。また、立型旋盤をベースとした従来の複合工作機械においてもワークに横穴、斜め穴さらに多面加工が入る多工程のものでは、工程毎の段取り替えが必要で有り、そのため本体のコストが高くなり、また工程毎に専用工具が必要で工具本数が増加し管理が面倒な上コスト高となる問題があった。

そこで、従来、複雑な曲面加工が高能率に加工でき、立、横、斜めの穴加工、ねじ切り、ミーリング加工の多工程をワンチャッキングで且つ標準工具で加工が可能であるターニング機能を有する立て型の複合工作機械が用いられている。

従来の複合5軸加工機は、コラムベッドに対してコラムをY軸方向(前後方向)に移動自在に設け、このコラムにクロスレールをZ軸方向(上下方向)に移動自在に設け、このクロスレールに沿ってX軸方向(左右方向)に刃物台を移動自在に設け、この刃物台に主軸を設けたラムを設け、このラムに前後方向に傾斜自在傾斜自在(B軸割出し自在)に工具を設けると共に、工具下方に位置するワークをセットするターニングテーブルを回転方向(C軸割出し自在)に設け、工具をラムの工具取付部にワンチャッキングするだけで、前記5軸の移動制御により、多工程の加工ができるように構成している。

しかしながら、従来のこの複合5軸加工機は、Z軸方向(上下方向)に工具を移動制御する際、クロスレール毎工具を上下動させるため、このクロスレールが邪魔となり深穴加工が行なえない。

即ち、Z軸移動はクロスレールの上下動によるものであるため、例えば、内面に工具を傾けて当接し旋削する場合あるいはミーリング加工する場合には、クロスレールが干渉するために、Z軸ストロークに大きな制限を生じ、深穴の内面加工ができないという問題がある。また、B軸移動量も制限される。

また、深穴加工でもクロスレールが邪魔とならないように、ラムの工具取付部に長い工具を取り付ければ良いとも考えられるが、工具自体が長すぎては強度が持たない。即ち、工具の長さにも制限があるため、従来の5軸複合工作機械では、深穴加工に十分対応できないという問題があった。また、クロスレールの干渉により工具のB軸割出し方向も移動量も制限を受ける。

そこで、横設したクロスレールに刃物台を横動自在に設け、この刃物台にラムを上下動自在に設け、このラムの下端部に傾動自在に工具を設け、このラムの上下動制御によって上下動することで、クロスレールとの干渉をなくした複合工作機械が提案されている(例えば、特許文献1参照)。

ラムを上下動させることで、クロスレールへの干渉がなくなり、深穴加工が可能となり、またB軸移動量も制限を受けにくく、例えば、左右方向に180度あるいはそれ以上工具を首振り傾動させることができる。

特開2004−66430号公報

上記特許文献1に記載の加工機においては、ワークに対する工具の上下動(Z軸移動)は、従来機のように水平架設したクロスレールの上下動により行なわれるのではなく、クロスレールに沿って横動自在に設けた刃物台に対して、下端部に工具を設けたラムが上下動することにより行なわれる。

従って、例えば深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を所定角度傾斜した状態で固定するラムを下降して工具を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレールが下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがないから、かなりの深穴でも加工が可能となる。そして、例えば、X軸、Z軸を同時複合制御することで、斜め穴加工を行うことができる。

上記した加工機においては、X軸、Z軸を同時複合制御することで、斜めに穴加工を行っているが、厳密に見れば、X軸とZ軸とは階段状に移動して穴加工が行われる。このため、スムーズな斜め穴を加工するためには、X軸、Z軸の制御を非常に緻密に行わなければならず、その制御が複雑になるとともに、加工精度も所定以上のものが得られないという難点があった。

この発明は、上記した従来の複合工作機械の問題点を解消するためになされたものにして、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える複合工作機械を提供することを目的とする。

この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直から所定角度の範囲内でサドルに対して平行に移動させ、前記ターンテーブルに支持されたワークを加工することを特徴とする。

前記サドルを回転させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾かせ、前記ラム駆動手段により、前記ラムをワークに向かって前進させ斜め穴加工を行うように構成することができる。

また、前記ギア機構は、前記キャリアに固定された円弧状のギアと前記サドルに取り付けられ、前記ギアと係合する一対のピニオンギアとを含むように構成すればよい。

また、前記サドルの中心部に支持シャフトが固定され、この支持シャフトが前記キャリアの中心部に取り付けられた軸受けに回転自在に支持され、前記キャリアの上部には円弧状の支持レールが取り付けられ,前記サドル上部には前記支持レールと係合する複数のスライダーが取り付けられているように構成することができる。

また、この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記ラムを垂直方向と平行になるように前記駆動手段により前記サドルを回動させ、サドル位置を設定した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを上下に移動させて旋削加工を行い、旋削加工終了後、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度に傾斜した状態に保持し、前記ラムを前進又は後進させてワークに斜め穴加工又はミーリング加工を行うことを特徴とする。

また、この発明の複合工作機の加工方法は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを前進又は後進させてワークに旋削加工を行うことを特徴とする。

また、この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、電源スイッチを投入した初期設定時には、前記サドル第1の方向に所定角度回転させ、その後第1の方向とは逆方向に前記サドルを回転させて軸中心位置に一致するように前記サドルを停止させることを特徴とする。

この発明によれば、サドルを回動させてラムを所定角度に傾斜させることで、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える。

この発明の複合工作機械械を示す概略正面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した左側面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した右側面図である。 この発明の実施形態のキャリア部分を示す背面図である。 この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の正面図である。 この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の右側面図である。 この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の背面図である。 この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の左側面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す一部を断面にした側面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す概略正面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す概略上面図である。 この発明の実施形態のサドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図である。 この発明の実施形態のサドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す正面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す側面図である。 この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す上面図である。 この発明の実施形態において、キャリアに対してサドルがホームポジションの位置にあるときを示す正面図である。 この発明の実施形態において、サドルが右方向に回転した状態を示す正面図である。 この発明の実施形態において、キャリアとサドルとの回動状態を示す部分正面図である。 この発明の実施形態において、初期動作における動作を示す概略正面図である。 この発明の実施形態の制御装置を示すブロック図である。 この発明の実施形態における旋削加工時の概略正面図である。 この発明の実施形態における斜め穴加工時の概略正面図である。 この発明の実施形態におけるテーパー加工時の概略正面図である。

この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。

図1は、この発明の複合工作機械械を示す概略正面図であり、図1を参照して、この発明の複合工作機械械の全体構成につき説明する。図1に示すように、基台20に対して垂直方向(Z軸方向)に、一対のコラム2、2が設けられている。このコラム2、2にクロスレール1が取り付けられる。このクロスレール1はX軸方向に横設されている。クロスレール1は、クロスレール用サーボモータ12、クロスレール用ギアボックス13が取り付けられ、サーボモータ12の駆動により、コラム2、2に対して上下に移動可能である。

クロスレール1にキャリア3が横動自在に設けられ、このキャリア3にサドル4が回動自在に取り付けられる。そして、このサドル4にラム5が上下動自在に設けられている。このラム5の下端部に工具58が取り付けられる。キャリア3には、ボールねじナット15を介してボールねじ(図示しない)が取り付けられ、このボールねじを図示しないサーボモータにより回転させることで、キャリア3がクロスレール1に対して左右(X軸方向)に移動する。

サドル4は、後述するようにキャリア3に回動可能に取り付けられ、サドル4に設けた傾斜用サーボモータ61及び傾斜用ギアボックス6により、サドル4が回動することにより、ラム5がZ軸方向から所定の角度、この実施形態では、図中右側方向に最大30度傾斜する。すなわち、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行または、Z軸から所定の角度傾斜した状態になる。ラム5は、後述するようにボールねじの回転に伴い、サドル4に対して移動する。すなわち、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行に位置する場合は、ラム5は、Z軸に対して上下動し、ラム5を含めたヘッド50部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム5が前進又は後退する。

また、基台20にワークをセットするターニングテーブル8がC軸割出し方向に回転自在に設けられている。更に、自動工具交換装置7が設けられおり、この自動工具交換装置7の位置まで、キャリア4を移動させ、ラム5を下方に移動させ、所望する工具58がラム5の下方に取り付けられる。更に、各制御用ケーブル等はケーブルベア(登録商標)9により所定の位置まで案内されている。また、クロスレール1にはテレスコピックカバー11が、コラム2にはテレスコピックカバー21がそれぞれ取り付けられている。

上記した複合工作機械において、ラム5の下方に取り付けた工具58を上下方向たるZ軸方向に移動する場合には、クロスレール1を所定の位置まで下降させた後、クロスレール1に横動自在に設けたキャリア3に回動自在に設けられたサドル4に対してラム5がワークに対して上下動し、下方部に取り付けた工具58によりワークに旋削加工を行う。また、斜め穴などの加工を行う場合には、サドル4を所定角度回転させ、サドル4からラム5を前進させて、下方部に取り付けられた工具58により斜め穴加工等を行う。

ワークに対する工具の上下動(Z軸移動)または斜め方向の移動は、クロスレール1に沿って横動自在に設けたキャリア3のサドル4に対して、下端部に工具58を設けたラム5が上下動又は前後進することにより行なわれる。

従って、例えば、深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を固定するラム5を下降して工具58を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレール1がそのまま下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがなくなり、かなりの深穴でも加工が可能となる。

また、斜め穴加工などの場合には、サドル4を所望の角度を回転させ、ラム5を前進させることで、ラム5の下方部に取り付けられた工具58が斜めに進み、高精度な斜め穴加工などが行える。

本実施例は、基台20に対して垂直方向(Z軸方向)に、一対のコラム2、2が固定されているが、基台20に対して前後方向のY軸方向に移動自在にコラム2、2を設けてもよい。そして、このコラム2にクロスレール1を左右方向のX軸方向に横設し、このクロスレール1にキャリア3がX軸方向に横動自在に設けられる。このキャリア3にサドル4が揺動自在に、すなわち、B軸方向に回動自在に取り付けられる。そして、このサドル4にラム5が上下動自在に設けられている。このラム5の下端部に工具58が取り付けられる。

このラム5には回転自在な主軸が設けられ、この主軸に設けた工具取付部に回転工具58をチャッキングすることでミーリング加工や穴あけ加工が行なえ、主軸を固定してターニングテーブル8を回転することで旋削加工が行なえるように構成している。

更に、キャリア、サドル部分を中心に更に説明する。図2は、この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した左側面図、図3は、この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した右側面図、図4は、この発明の実施形態のキャリア部分を示す背面図である。

コラム2に取り付けられたクロスレール1にキャリア3が押さえ板31を用いてX軸方向に移動可能に取り付けられている。キャリア3には、ボールねじナット15が固定され、このボールねじナット15にボールねじ15Sが係合し、このボールねじ15Sを図示しないサーボモータにより回動させることにより、キャリア3がクロスレール1に沿って移動する。

キャリア3には、サドル4が回動自在に取り付けられる。このサドル4にラム5が摺動自在に取り付けられている。そして、サドル4には、傾斜用サーボモータ61及び傾斜用ギアボックス6が取り付けられている。後述するように、キャリア3に円弧状のラックギアが設けられ、ギアボックス6にはこのギアに係合するピニオンギアが設けられ、傾斜用サーボモータ61の駆動により、ピニオンギアが駆動され、ギアとピニオンギアにより、サドル4がキャリア3に対して回動する。サドル4がキャリア3に対して回動することにより、ラム5がZ軸方向から所定の角度、この実施形態では、図中右側方向に最大30度傾斜する。すなわち、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行または、Z軸から所定の角度傾斜した状態に設定することができる。

サドル4にはボールねじナット51nが設けられ、このボールねじナット51nにボールねじ51Sが係合している。さらに、サドル4には、油圧シリンダ52が設けられている。ラム5は、ボールねじ51Sの回転に伴い、サドル4に対して移動する。このとき、油圧シリンダ52もボールねじ51S回転に伴い伸縮し、ラム5がスムーズにサドル4に対して移動するように構成されている。そして、ボールねじ51Sがサーボモータ51により回動すると、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行に位置する場合は、Z軸に対して上下動し、ラム5を含めたヘッド50部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム5が前進又は後退する。

図5ないし図8に従い、サドル、ラムを含めたヘッド部分につき更に説明する。図5は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の正面図。図6は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の右側面図、図7は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の背面図、図8は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の左側面図である。

ヘッド50は、サドル4とサドル4に対して上下移動に設けられたラム5を有し、このラム5には回転自在な主軸(図示しない)が設けられている。ラム5の上端部には主軸を回転させるためのスピンドルモータ55、スピンドルモータ55からの回転速度を調整するギアボックス55aが備えられている。このギアボックス55a内のギアは油圧シリンダ55bにより変速され、所望の回転力が得られるように構成されている。スピンドルモータ55、ギアボックス55aにより、ラム5内の主軸が回転され、この主軸に設けた工具取付部にチャッキングされた回転工具を回転させ、ミーリング加工や穴あけ加工が行なわれる。また、主軸を固定してターニングテーブル8を回転することで旋削加工が行なわれる。

サドル4にはボールねじナット51nが設けられ、このボールねじナット51nにボールねじ51Sが係合している。さらに、サドル4には、油圧シリンダ52が設けられている。ラム5は、ボールねじ51Sの回転に伴い、サドル4に対して移動する。このとき、エアシリンダ52もボールねじ51S回転に伴い伸縮し、ラム5がスムーズにサドル4に対して移動するように構成されている。そして、ボールねじ51Sがサーボモータ51により、ラム5を下方に移動させるように回転すると、図5及び図6の状態からラム5が下降し、図7及び図8に示すようにラム5を下方に移動する。また、サーボモータ51を逆に回転させると、ラム5が上昇し、図7及び図8の状態から図5及び図6に示す状態に戻る。

次に、キャリアとサドルの取り付け態様につき図9ないし図11を参照して更に説明する。図9は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す一部を断面にした側面図、図10は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す概略正面図、図11は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す概略上面図である。

図に示すように、サドル4の中心部には、支持シャフト41が固定され、この支持シャフト41がキャリア3の中心部に取り付けた軸受け32に回転自在に支持されている。キャリア4の上部には、円弧状の支持レール33が取り付けられており、この支持レール33に、サドル4上部に設けた複数のスライダー44が係合されている。この実施形態では4個のスライダー44が所定の間隔でサドル4に取り付けられ、サドル4がキャリア3から離間することを防いでいる。また、サドル4の下方部は、摺接面4aが設けられ、キャリア3に設けた摺接面3aとの間に滑り接触状態を保たれている。サドル4が後述するように、ピニオンギアの駆動により、軸受け32に支持された支持シャフト41を中心としてサドル4が回転する。この回転の際、上部に設けた支持レール33には、スライダー44が係合されているので、サドル4はキャリア4から離間することが抑制され、スムーズにキャリア3に対して回転する。

キャリア3には、中心部にリミットセンサ36が設けられ、中心軸の位置にサドル4が位置したことを検出する。また、サドル4には、回転限度位置を示すセンサ片46が設けられ、センサ片46は回転に伴い円弧状に移動し、リミットセンサ36まで送られる。センサ片46をリミットセンサ36が検出すると、回転限度を検知し、サドル4のそれ以上の回転を停止するように制御され、ラックギアからピニオンギアが脱落することを防止している。

次に、キャリアに対してサドルを回転させる機構につき、図12ないし図16を参照して説明する。図12及び図13は、サドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図、図14は、キャリアとサドル部分を示す正面図、図15は、キャリアとサドル部分を示す側面図、図16は、キャリアとサドル部分を示す上面図である。

サドル4には、キャリア3に固定された円弧状のギア35と係合するダブルのピニオンギア62、63を有するギアボックス6が取り付けられている。このギアボックス6にサーボモータ61からの駆動力が与えられる。この実施形態では、ダブルピニオンギア62、63で構成し、ギア35との間でバックラッシュが発生するのを抑制している。

サーボモータ61の駆動シャフト610は、ギアボックス6に固定された軸受け610aに回転自在に支持されている。この駆動シャフト610に取り付けられたギア612によりサーボモータ61の回転力が与えられる。ギア612は、軸受け613で支持されたシャフト614に取り付けられたギア613と係合する。シャフト614には、ギア615が取り付けられ、このギア615とシャフト620に取り付けられたギア624と係合する。シャフト620は、軸受け621、622、630、631、632によりギアボックス6に回転自在に支持されている。シャフト620には、ギア626、627がそれぞれ固定されている。このギア626、627はナット640、641によりシャフト620に対して移動可能に取り付けられている。ギア626はシャフト651に取り付けられたピニオンギア63と係合し、ギア627は、シャフト652に取り付けられたピニオンギア62と係合する。ギア626はナット640を調整することにより、ピニオンギア63との間の噛み合わせが調整できる。また、ギア627は、ナット641を調整することにより、ピニオンギア62との噛み合わせが調整できる。この噛み合わせを調整することで、(ラック)ギア35とのバックラッシュが調整される。

シャフト651(652)は、軸受け650、653により回転自在に支持されている。サーボモータ61の回転は、各ギアを介して、それぞれピニオンギア62、63に伝達され、ギア35に沿ってピニオンギア62、63が移動し、キャリア3に対してサドル4が回動する。

図14ないし図16に示すように、サドル4は軸41を中心としてキャリア3に回動自在に取り付けられ、ギアボックス6のダブルのピニオンギア62、63とキャリア3に取り付けた円弧状のギア35により、サーボモータ61の回転を制御することにより、サドル4が図中矢印方向に回転する。そして、ラム5がZ軸に沿っての移動から所定角度斜めになった移動が加工に応じて選択される。

次に、図17ないし図19に従い、加工状態に応じたサドルの位置につき説明する。図17は、キャリアに対してサドルがホームポジションの位置にあるときの正面図、図18は、サドルが右方向に回転した状態を示す正面図、図19は、キャリアとサドルとの回動状態を示す部分正面図である。

クロスレール1にキャリア3が横動自在に設けられ、このキャリア3が加工するワークに対して所定位置に移動する。キャリア3には、前述したように、サドル4が揺動自在に取り付けられる。そして、このサドル4にラム5が上下動自在に設けられている。このラム5の下端部に工具取り付けられる。

サドル4に設けた傾斜用サーボモータ61及び傾斜用ギアボックス6により、サドル4を所定の回転位置に合わせる。図17に示す初期状態では、サドル4に支持されたラム5はZ軸方向に上下動する。サドル4を図17に示す状態に保ち、ラム5内の主軸を固定してターニングテーブル8を回転させ、ラム5を下方に移動させて旋削加工が行なわれる。そして、旋削加工を施した後、引き続き、斜め穴可能やミーリング加工を行う場合には、自動工具交換装置まで、キャリア3を移動させ、ラム5の下方部に回転工具に交換する。そして、図18及び図19に示すように、斜めの角度に応じて、傾斜用サーボモータ61及び傾斜用ギアボックス6により、サドル4を所定の回転位置に合わせる。その後、ラム5内の主軸が回転され、この主軸に設けた工具取付部にチャッキングされた回転工具を回転させ、ラム5を前進させてミーリング加工や穴あけ加工が行なわれる。

この実施形態では、図中右側方向に最大30度傾斜する。すなわち、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行または、Z軸から所定の角度傾斜した状態になる。ラム5は、ボールねじ51Sの回転に伴い、サドル4に対して移動する。すなわち、ラム5を含めたヘッド50部分がZ軸と平行に位置する場合は、ラム5は、Z軸に対して上下動し、ラム5を含めたヘッド50部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム5が前進又は後退する。このようにして、旋削加工が終了したワークをターンテーブル8に載せたまま、引き続いて、斜め穴加工やミーリング加工を行うことができる。

上記した複合工作機械において、ラム5の下方に取り付けた工具58を上下方向たるZ軸方向に移動する場合には、クロスレール1を所定の位置まで下降させた後、クロスレール1に横動自在に設けたキャリア3に回動自在に設けられたサドル4に対してラム5がワークに対して上下動し、下方部に取り付けた工具58によりワークに旋削加工を行う。また、斜め穴などの加工を行う場合には、サドル4を所定角度回転させ、サドル4からラム5を前進させて、下方部に取り付けられた工具58により斜め穴加工等を行う。

ワークに対する工具の上下動(Z軸移動)または斜め方向の移動は、クロスレール1に沿って横動自在に設けたキャリア3のサドル4に対して、下端部に工具58を設けたラム5が上下動又は前後進することにより行なわれる。

従って、例えば、深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を固定するラム5を下降して工具58を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレール1がそのまま下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがなくなり、かなりの深穴でも加工が可能となる。

また、斜め穴加工などの場合には、サドル4を所望の角度を回転させ、ラム5を前進させることで、ラム5の下方部に取り付けられた工具58が斜めに進み、高精度な斜め穴加工などが行える。

図22に示すように、ワーク8の深穴内面のミーリング加工あるいは旋削加工においても、深穴内にラム5が昇降し、クロスレールなどが全く干渉することなく加工が行なえ、又、図23に示すように、サドル4を回転させて斜め方向の孔あけなどの加工も高能率に行なえる。

また、図24に示すように、サドル4を所定角度回転させ、ターニングテーブル8を回転させて旋削加工を行うことで、正確なテーパー状の縁加工を行うことができる。

次に、この発明の複合工作機械において、電源スイッチを入れたときの初期動作につき図20及び図21を参照にして説明する。図20は、初期動作における動作を示す概略正面図、図21は、制御装置を示すブロック図である。

電源スイッチを投入すると、サドル4をZ軸に対して平行、すなわち、ラム5がZ軸方向に上下動する位置に設定される。このとき、リミットセンサ36の出力により、制御装置200は、初期位置を検出するように動作する。このとき、例えば、図20の(A)に示すように、中央の軸線より左側にサドル4が少し回転した位置にある場合、電源スイッチ201を投入すると、制御装置200は、リミットセンサ36の出力により初期位置にサドル4が位置していないことが分かる。この時、制御装置200は、右側にサドル4が回転した状態で停止しているのか、左側に回転した状態で停止しているのかリミットセンサ36の出力だけでは分からない。

図20の(A)の状態から直ちに図中左側へサドル4を回転させるようにサーボモータ61を制御装置200が制御すると、ピニオンギア62、63がギア35から外れたり、サドル4が他の部材に衝突する虞がある。そこで、この実施形態では、電源スイッチ201を投入した初期設定時には、まず、サドル4を図中右方向に所定角度、例えば10度回転させるだけの駆動量をサーボモータ61に与え、図20の(B)の状態になるように制御する。例えば、(A)の状態のように、中央の軸線より、右側に位置する場合には、リミットセンサ36の出力を得てから所定角度経過してからサドル4が停止する。また、逆に、サドル4が左側に位置していた場合には、リミットセンサ36からの出力を検知する前にサーボモータ61への出力が停止される。その後、サドル4を右側へ回転させ、エンコーダ43の出力並びにリミットセンサ36の出力により、軸心の中央に一致するようにサーボモータ61を制御して、図20の(C)の状態に初期設定する。

このように、動作することで、ギア35とピニオンギア62、63の脱落や、サドル4が他の部材に衝突することなく、サドル4を初期位置にセットすることができる。

この発明は、立旋盤、ターニング・センター、マシニングセンターなどの回転テーブルを有する工作機械に用いることができる。

1 クロスレール
2 コラム
3 キャリア
4 サドル
5 ラム
50 ヘッド
6 傾斜用ギアボックス
61 傾斜用サーボモータ
35 ギア
62、63 ピニオンギア

Claims (7)

  1. ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
    コラムに取り付けられたクロスレールと、
    このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
    このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
    このサドルを回動させるギア機構と、
    前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
    前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
    このラムの下方部に取り付けられる工具と、
    ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
    前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直から所定角度の範囲内でサドルに対して平行に移動させ、前記ターンテーブルに支持されたワークを加工することを特徴とする複合工作機械。
  2. 前記サドルを回転させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾かせ、前記ラム駆動手段により、前記ラムをワークに向かって前進させ斜め穴加工を行うことを特徴とする請求項1に記載の複合工作機械。
  3. 前記ギア機構は、前記キャリアに固定された円弧状のラックギアと前記サドルに取り付けられ、前記ギアと係合する一対のピニオンギアとを含むことを特徴とする請求項1に記載の複合工作機械。
  4. 前記サドルの中心部に支持シャフトが固定され、この支持シャフトが前記キャリアの中心部に取り付けられた軸受けに回転自在に支持され、前記キャリアの上部には円弧状の支持レールが取り付けられ,前記サドル上部には前記支持レールと係合する複数のスライダーが取り付けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の複合工作機械。
  5. ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
    コラムに取り付けられたクロスレールと、
    このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
    このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
    このサドルを回動させるギア機構と、
    前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
    前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
    このラムの下方部に取り付けられる工具と、
    ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
    前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記ラムを垂直方向と平行になるように前記駆動手段により前記サドルを回動させ、サドル位置を設定した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを上下に移動させて旋削加工を行い、
    旋削加工終了後、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持し、前記ラムを前進又は後進させてワークに斜め穴加工又はミーリング加工を行うことを特徴とする複合工作機の加工方法。
  6. ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
    コラムに取り付けられたクロスレールと、
    このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
    このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
    このサドルを回動させるギア機構と、
    前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
    前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
    このラムの下方部に取り付けられる工具と、
    ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
    前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを前進又は後進させてワークに旋削加工を行うことを特徴とする複合工作機の加工方法。
  7. ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
    コラムに取り付けられたクロスレールと、
    このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
    このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
    このサドルを回動させるギア機構と、
    前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
    前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
    このラムの下方部に取り付けられる工具と、
    ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
    電源スイッチを投入した初期設定時には、前記サドル第1の方向に所定角度回転させ、その後第1の方向とは逆方向に前記サドルを回転させて軸中心位置に一致するように前記サドルを停止させることを特徴とする複合工作機の初期位置設定方法。
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