JP2014046384A

JP2014046384A - 工作機械

Info

Publication number: JP2014046384A
Application number: JP2012189442A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawazumi; 雅広河住
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】クシ刃型刃物台における刃物や工具類のレイアウトの自由度向上が望まれていた。
【解決手段】主軸方向に垂直な第一方向を向き且つ主軸方向および第一方向に垂直な第二方向に並ぶ複数の刃物を有し第一方向および第二方向への移動が可能であるクシ刃型刃物台、を搭載する工作機械であって、上記クシ刃型刃物台は、上記第二方向における端部に、少なくとも工具ホルダを着脱可能な着脱部を備える構成とした。また、上記着脱部は、上記端部の外面よりも上記第二方向において外側に一部が突出する工具ホルダを装着することを可能とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、クシ刃型刃物台を搭載する工作機械に関する。

図７は、従来のＮＣ（Numerical Control）旋盤１の一部構成であってクシ刃型刃物台２を含む構成を、ワークＷの先端に対面する側から簡易的に示している。ワークＷは、ＮＣ旋盤１による加工対象となる棒状の素材である。図８は、図７に示した構成の一部を側方（ワークＷの延伸方向に対して垂直な方向）から簡易的に示している。ＮＣ旋盤１は、ワークＷを回転可能に把持する主軸３（図８参照）を備える。ワークＷの主軸３から突出した部分は周囲をガイドブッシュ４に支持され、ワークＷのガイドブッシュ４から更に突出した部分が各種刃物や工具類による加工対象となる。クシ刃型刃物台２は、主軸方向（主軸３と平行な方向。Ｚ軸方向とも呼ぶ。）に垂直なＸ軸方向（図７，８では鉛直方向。）と、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に垂直なＹ軸方向（図７では水平方向。）に沿った移動が可能である。クシ刃型刃物台２は、Ｘ軸方向を向き且つＹ軸方向に並ぶ複数の刃物（バイト５）を有する。バイト５は、ワークＷに対する加工に用いられる。

クシ刃型刃物台２では、バイト５よりもＹ軸方向外側（図７ではＹ軸方向＋側。）に、ワークＷの加工に用いられる回転工具ユニット６やスリーブホルダ７（工具ホルダの一種。）が更に固定されている。スリーブホルダ７は、ワークＷの加工に用いられる固定工具ユニット８を保持するための貫通孔９を長手方向に沿って複数有する部材である。図７，８に示すように、スリーブホルダ７は、長手方向をＸ軸方向と平行とした状態で固定されている。また、スリーブホルダ７は、以下の理由により、クシ刃型刃物台２が有する刃物や工具類の中で最も端に固定されている。

図８は、図７に示した構成の一部をＹ軸方向＋側から示すものである。図８に示すように、スリーブホルダ７は、固定工具ユニット８の刃物８ａがワークＷの先端に正面から作用するように、固定工具ユニット８をＺ軸方向と平行に保持する。そのため、スリーブホルダ７自体が、Ｘ軸方向およびＺ軸方向へかなりの幅を有する形状となっている。仮に、かかる形状のスリーブホルダ７よりもＹ軸方向外側に他の工具が位置している場合、クシ刃型刃物台２は、当該他の工具をワークＷに作用させるには、スリーブホルダ７や固定工具ユニット８が加工途中のワークＷと干渉することを避けるためにＹ軸方向への移動だけでなくＸ軸方向への往復移動（退避動作）を行う必要がある。そのため、当該退避動作を不要とすべく、スリーブホルダ７は上記最も端の位置に固定されている。

なお、任意個数の正面加工用工具を着脱自在に保持する工具ホルダを取り付けた自動旋盤が知られている（特許文献１参照。）。また、自動旋盤に搭載されるクシ刃型刃物台が、複数のバイト及びドリルを並列配置で着脱可能に支持する複数の工具装着部と、それら工具装着部を一体的に担持する基台とを備える構成が知られている（特許文献２参照。）。

特開平７‐２７６１０１号公報特許第４４７５８２４号公報

クシ刃型刃物台２においては、上述の理由によりスリーブホルダ７は上記最も端の位置に固定されているが、かかる位置の固定によりクシ刃型刃物台２における刃物や工具類の配置に制限が生じていた。つまり、スリーブホルダ７よりもＹ軸方向内側（図７ではＹ軸方向−側。）の位置（例えば、図７におけるポジションＡ。）に、他の刃物や工具類を配置しようとする場合、スリーブホルダ７に干渉しない形状や大きさの物を選択しなければいけなかった。なお、図９に示すように、スリーブホルダ７を、その貫通孔９が並ぶ長手方向をＹ軸方向へ向けた状態でクシ刃型刃物台２の上記最も端よりも内側の位置に固定することにより、上記退避動作の距離を短くする構成も知られている。しかし、このような図９の構成によれば、スリーブホルダ７よりも外側の他の刃物や工具類をワークＷに作用させるためにクシ刃型刃物台２のＹ軸方向の移動量が増え、また、ＮＣ旋盤１の大型化（特にＹ軸方向への大型化）を招くという問題があった。

また、上記文献２は、基台に固定された工具装着部の先端においてドリル等の刃物を着脱するだけの構成である。そのため、図７，８に示したような工具ホルダそのものが特定の位置に固定されている構成に起因する刃物や工具類のレイアウト上の不自由を解消するものではない。上記文献１も、このようなレイアウト上の不自由を解消するという点において十分ではない。

本発明は少なくとも上記課題の一つを解決するためになされたものであり、クシ刃型刃物台における刃物や工具類のレイアウトの自由度を向上させ、また、クシ刃型刃物台の移動量低減や装置全体の大型化抑制を実現可能な工作機械を提供する。

本発明の態様の一つは、主軸方向に垂直な第一方向を向き且つ主軸方向および第一方向に垂直な第二方向に並ぶ複数の刃物を有し第一方向および第二方向への移動が可能であるクシ刃型刃物台、を搭載する工作機械であって、上記クシ刃型刃物台は、上記第二方向における端部に、少なくとも工具ホルダを着脱可能な着脱部を備える構成としてある。

本発明によれば、クシ刃型刃物台は、第二方向における端部に少なくとも工具ホルダを着脱可能な着脱部を備える。つまり、着脱部において工具ホルダが任意に着脱されることにより、工具ホルダが固定されていた従来の構成と比較して上記レイアウトの自由度が向上する。また、工具ホルダが、クシ刃型刃物台の端部に装着されることにより、クシ刃型刃物台の移動量低減や工作機械の大型化抑制が実現される。

本発明の技術的思想は、工作機械以外によっても実現可能である。例えば、工作機械の構成により実現される処理（手順）を有する方法の発明も把握可能である。また、工作機械として捉える場合に限らず、その一部（クシ刃型刃物台を含む構成。）を一つの発明として捉えることも可能である。

ＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。図１に示す構成の一部を簡易的に示す他の側面図である。ＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。図３に示す構成の一部を簡易的に示す他の側面図である。ＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。ＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。従来のＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。図７に示す構成の一部を簡易的に示す他の側面図である。従来のＮＣ旋盤の一部構成を簡易的に示す側面図である。

本発明の実施形態として、上記着脱部は、上記端部の外面よりも上記第二方向において外側に一部が突出する工具ホルダを装着するとしてもよい。
当該構成によれば、工具ホルダがクシ刃型刃物台の端部に固定されていた従来の構成では不可能であった工具ホルダのレイアウトの一つを実現することができる。

本発明の実施形態として、上記クシ刃型刃物台は、上記刃物と上記着脱部との間に上記第二方向に沿って上記着脱部と同じ構成の他の着脱部を複数備えるとしてもよい。
当該構成によれば、上記端部の着脱部を含む複数の着脱部に対して、任意に工具類（工具ホルダ等）を着脱可能であるため上記レイアウトの自由度が格段に向上する。

次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる工作機械の一種であるＮＣ旋盤１０の一部構成を、図７と同様の視点により簡易的に示している。また、図２は、図１に示した構成の一部を、図８と同様の視点により簡易的に示している。ＮＣ旋盤１０は、クシ刃型刃物台２０を含む。ＮＣ旋盤１０は、従来のＮＣ旋盤１の構成と同様に、主軸３０、ガイドブッシュ４０および複数のバイト５０を備える。ＮＣ旋盤１０に関する、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各方向の定義も、ＮＣ旋盤１と同様である。なお、Ｘ軸方向は第一方向に該当し、Ｙ軸方向は第二方向に該当する。

ＮＣ旋盤１０は、ＮＣ装置１００を備える。ＮＣ装置１００は、主にコンピュータからなり、その他にもユーザに対する表示画面としてのディスプレイ（不図示）やユーザから操作を受付けるためのボタン等の操作受付部（不図示）を有する。ＮＣ装置１００は、ワークＷを加工するための加工プログラムに従って、クシ刃型刃物台２０、主軸３０、ガイドブッシュ４０、回転工具等、ＮＣ旋盤１０が備える各構成に対し指令を送ることにより、各構成の位置や動作状態（移動、回転、旋回等）を個別に数値制御する。

クシ刃型刃物台２０の、バイト５０よりもＹ軸方向外側（図１ではＹ軸方向＋側。）における面２５（図１ではＸ軸方向−側を向く面。）には、ドリルとして機能する回転工具ユニット６０が一つ以上固定されている。さらに、回転工具ユニット６０よりもＹ軸方向外側における面２５には、複数の着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃがＹ軸方向に沿って形成されている。着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃはいずれも同じ構成の凹部であり、スリーブホルダ７０等の工具ホルダを含む様々な工具類を着脱可能な部位である。図１，２の例では、最も外側の着脱部２１ｃには、スリーブホルダ７０が装着されている。スリーブホルダ７０は、固定工具ユニット８０を保持するための貫通孔９０を長手方向に沿って複数有する。図１，２の例では、スリーブホルダ７０は、長手方向をＸ軸方向と平行とし、かつ、固定工具ユニット８０の刃物８０ａがワークＷの先端に正面から作用するように固定工具ユニット８０をＺ軸方向と平行に保持した状態で装着されている。

具体的には、スリーブホルダ７０は、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボス７１を有する。着脱部２１ｃに挿入されたボス７１が着脱部２１ｃと係合することにより、スリーブホルダ７０が着脱部２１ｃに装着される。なお、着脱部２１ｃは、クシ刃型刃物台２０の第二方向における端部に形成された着脱部に該当する。また、図１の例では、着脱部２１ｃよりも内側の着脱部２１ａ，２１ｂの各々に回転工具ユニット６１，６１が装着されている。回転工具ユニット６１，６１も、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボス６２，６２を有し、着脱部２１ａ，２１ｂに挿入されたボス６２，６２が着脱部２１ａ，２１ｂと係合することにより、回転工具ユニット６１，６１が着脱部２１ａ，２１ｂに装着される。つまり、本実施形態では、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボスを有する工具類であればクシ刃型刃物台２０に装着することができる。

面２５には、さらに位置決め用の凹部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが形成されている。凹部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに装着される工具類が有する（ただし必ず有するとは限らない。）位置決め用の突起を受け入れることにより、クシ刃型刃物台２０に対する工具類の位置を規制する。着脱部２１ａのＸ軸方向の軸心と凹部２２ａのＸ軸方向の軸心とを水平面上で結ぶ線はＺ軸方向と平行である。同様に、着脱部２１ｂのＸ軸方向の軸心と凹部２２ｂのＸ軸方向の軸心とを水平面上で結ぶ線はＺ軸方向と平行であり、着脱部２１ｃのＸ軸方向の軸心と凹部２２ｃのＸ軸方向の軸心とを水平面上で結ぶ線はＺ軸方向と平行である。また、着脱部２１ｃのＸ軸方向の軸心と凹部２２ｄのＸ軸方向の軸心とを水平面上で結ぶ線はＹ軸方向と平行である。図１，２の例では、スリーブホルダ７０が面２５と接する所定位置に有する突起７２が凹部２２ｃに挿入されており、これにより図１，２に示すようなスリーブホルダ７０の向き（固定工具ユニット８０をＺ軸方向と平行に保持する向き。）が維持される。

図３は、ＮＣ旋盤１０の一部構成を図１と同様の視点により簡易的に示したものであり、最も外側の着脱部２１ｃに回転工具ホルダ１１０を装着した場合を例示している。また、図４は、図３に示した構成の一部を、図２と同様の視点により簡易的に示している。回転工具ホルダ１１０は、ドリルとして機能する回転工具ユニット１２０を長手方向に沿って複数保持する。図３，４の例では、回転工具ホルダ１１０は、長手方向をＸ軸方向と平行とし、かつ、回転工具ユニット１２０の刃物がＹ軸方向−側を向くように回転工具ユニット１２０を保持した状態で装着されている。つまり、回転工具ホルダ１１０は、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボス１１１を有する。着脱部２１ｃに挿入されたボス１１１が着脱部２１ｃと係合することにより、回転工具ホルダ１１０が着脱部２１ｃに装着される。また、回転工具ホルダ１１０が面２５と接する所定位置に有する突起１１２が凹部２２ｄに挿入されており、これにより図３，４に示すような回転工具ホルダ１１０の向きが維持される。図３から明らかなように、回転工具ホルダ１１０は、クシ刃型刃物台２０の端部の外面２６よりもＹ軸方向において外側に一部が突出している。つまり、着脱部２１ｃは、当該端部の外面２６よりもＹ軸方向外側に一部が突出する状態の工具ホルダを装着することが可能である。

図５は、ＮＣ旋盤１０の一部構成を図１，３と同様の視点により簡易的に示したものであり、最も外側の着脱部２１ｃよりも内側の着脱部２１ｂにスレッドワーリングユニット１３０を装着した場合を例示している。また、着脱部２１ｂ以外の着脱部２１ａ，２１ｃには、何らの工具類も装着していない。スレッドワーリングユニット１３０は、ワークＷに対するねじ切り加工（ねじの形成）に用いられる工具である。スレッドワーリングユニット１３０は、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボス１３１を有する。着脱部２１ｂに挿入されたボス１３１が着脱部２１ｂと係合することにより、スレッドワーリングユニット１３０が着脱部２１ｂに装着される。また、スレッドワーリングユニット１３０が面２５と接する所定位置に有する突起１３２が凹部２２ｂに挿入されており、これにより図５に示すようなスレッドワーリングユニット１３０の向き（スレッドワーリングユニット１３０中央のワークＷ挿入用の開口面がＺ軸方向に垂直となる向き。）が維持される。図５から明らかなように、スレッドワーリングユニット１３０は、Ｙ軸方向において、着脱部２１ｂ両側の着脱部２１ａ，２１ｃそれぞれに対応する空間に侵入する程度の幅Ｂを有している。

図６は、ＮＣ旋盤１０の一部構成を図１，３，５と同様の視点により簡易的に示したものであり、最も外側の着脱部２１ｃには、スリーブホルダ７０が装着されている。また、最もバイト５０に近い着脱部２１ａには、スロッティングユニット１４０が装着されている。着脱部２１ｂには、何らの工具類も装着していない。スロッティングユニット１４０は、ワークＷに対するすり割り加工に用いられる工具である。スロッティングユニット１４０は、着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃに係合可能なボス１４１を有する。着脱部２１ａに挿入されたボス１４１が着脱部２１ａと係合することにより、スロッティングユニット１４０が着脱部２１ａに装着される。また、スロッティングユニット１４０が面２５と接する所定位置に有する突起１４２が凹部２２ａに挿入されており、これによりスロッティングユニット１４０がクシ刃型刃物台２０に対して位置決めされる。図６から明らかなように、スロッティングユニット１４０は、Ｙ軸方向において、略二つ分の着脱部を占有する程度の幅Ｃを有している。

このように本実施形態では、ＮＣ旋盤１０が搭載するクシ刃型刃物台２０は、Ｙ軸方向における端部に、少なくとも工具ホルダ（スリーブホルダ７０や回転工具ホルダ１１０）を着脱可能な着脱部２１ｃを備えるとした。そのため、クシ刃型刃物台２０の面２５における刃物や工具類のレイアウトの自由度が格段に向上した。例えば、当該端部に装着されていたスリーブホルダ７０（図１，２参照。）を取り外し、当該端部において、図３，４に示すように回転工具ホルダ１１０を横向き（回転工具ユニット１２０の刃物がＹ軸方向と平行となる向き。）に装着することができる。これまでは、当該端部付近にスリーブホルダが固定されていた（図７，８参照。）ため、図３，４に示すようなレイアウトは不可能であった。しかし、かかるレイアウトが実現されることにより、回転工具ユニット１２０をワークＷに対するクロスドリルとして用いることが可能となり、加工の選択肢が増える。

また、これまでは、当該端部付近にスリーブホルダが固定されていた（図７，８参照。）ため、固定されたスリーブホルダと他の工具類が干渉するレイアウトは採用し得なかった。しかし本実施形態によれば、例えば、当該端部に装着されていたスリーブホルダ７０（図１，２参照。）を取り外すことで、図５に示すように、当該端部よりもバイト５０に近い位置に、Ｙ軸方向に大きな幅を有する工具類（スリーブホルダが固定されている場合にスリーブホルダと干渉するような大きさ、形状の工具類。）を装着することができ、加工の選択肢が増える。

また本実施形態によれば、図１，２，６に例示するように、最も端の着脱部２１ｃにスリーブホルダ７０を装着することができる。そのため、上述の退避動作が不要となり、かつ、図９の構成のようにクシ刃型刃物台のＹ軸方向への移動量がいたずらに増加することも防止できる。つまり、本実施形態は、クシ刃型刃物台２０の移動量の低減およびＮＣ旋盤１０の大型化の抑制にも貢献する。また、本実施形態によれば、例えば図６に示したように、最も端の着脱部２１ｃにスリーブホルダ７０を装着しつつ、着脱部２１ｃ以外の着脱部２１ａ，２１ｂの一部に他の工具類を装着することができる。これにより、クシ刃型刃物台２０の端部にスリーブホルダ７０を有しつつ、複数の着脱部のＹ軸方向の幅を占有するような大きな幅を有する工具類も装着することができる。

むろん図１〜６で説明したクシ刃型刃物台２０の面２５における工具類のレイアウトは一例に過ぎない。着脱部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ間の距離や凹部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄによる位置の規制といった物理的制限の範囲内であれば、これまで説明した工具類や、それ以外の工具類（例えば、多角形状の物体を形成するためのポリゴンユニット等）の任意の組合せを、各着脱部に対して任意の向きで装着することが可能である。また、面２５における着脱部の数は、図１，３，５，６に示した数（３個）に限られるものではなく、それより多くても少なくてもよい。

１０…ＮＣ旋盤、２０…クシ刃型刃物台、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…着脱部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…凹部、２５…面、２６…外面、３０…主軸、４０…ガイドブッシュ、５０…バイト、６０，６１，１２０…回転工具ユニット、６２，７１，１１１，１３１，１４１…ボス、７２，１１２，１３２，１４２…突起、７０…スリーブホルダ、８０…固定工具ユニット、９０…貫通孔、１００…ＮＣ装置、１１０…回転工具ホルダ、１３０…スレッドワーリングユニット、１４０…スロッティングユニット、Ｗ…ワーク

Claims

主軸方向に垂直な第一方向を向き且つ主軸方向および第一方向に垂直な第二方向に並ぶ複数の刃物を有し第一方向および第二方向への移動が可能であるクシ刃型刃物台、を搭載する工作機械であって、
上記クシ刃型刃物台は、上記第二方向における端部に、少なくとも工具ホルダを着脱可能な着脱部を備えることを特徴とする工作機械。
上記着脱部は、上記端部の外面よりも上記第二方向において外側に一部が突出する工具ホルダを装着することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
上記クシ刃型刃物台は、上記刃物と上記着脱部との間に上記第二方向に沿って上記着脱部と同じ構成の他の着脱部を複数備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。