JP2954879B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワークを複合加工
する工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一例として、円柱体のワークの外周を旋
削したあと、このワークに穴を設ける場合を説明する。

【０００３】まず、ワークを旋盤のチャックに取付けて
バイトで旋削する。次にワークを旋盤からはずしてボー
ル盤に取付けてドリルで穴あけをする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにワークを
旋盤から外してボール盤に取付ける場合は、ワークの取
付け、取はずしに時間がかかり高い加工精度を保つのが
難しい。

【０００５】この発明は、１度取付けたあと、取り外す
ことなく、多様な複合加工をワークに効率よく施すこと
ができる方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１スピン
ドル（１６）と、この第１スピンドル（１６）にワーク
（Ｗ）を着脱するためのワークヘッド（４）と、第２ス
ピンドル（４２）と、この第２スピンドル（４２）にツ
ールを着脱するためのツールヘッド（５）と、ワークヘ
ッド（４）用の第１スピンドル（１６）をその軸心を中
心として第１方向（Ａ）に連続回転させる第１駆動部
（７）と、ワークヘッド（４）用の第１スピンドル（１
６）の軸方向とツールヘッド（５）用の第２スピンドル
（４２）の軸方向との相対的な向きを、ワークヘッド
（４）を第２方向（Ｂ）に回転させることにより変える
第１インデックス部（６）と、ワークヘッド（４）用の
第１スピンドル（１６）をその軸心を中心として回転さ
せて第１方向（Ａ）にインデックスする第２インデック
ス部（８）と、ワークヘッド（４）用の第１スピンドル
（１６）を任意の回転位置で必要に応じて阻止する第１
阻止部（９）と、ツールヘッド（５）用の第２スピンド
ル（４２）をその軸心を中心として連続回転させる第２
駆動部（１０）と、ツールヘッド（５）用の第２スピン
ドル（４２）の回転を必要に応じて阻止する第２阻止部
（１１）と、ワークヘッド（４）とツールヘッド（５）
を相対的に３次元的に変位させる駆動系）１２、１３）
とを備え、第２阻止部（１１）がエアシリンダ（４３）
と阻止部材（４４）を有し、阻止部材（４４）はエアシ
リンダ（４３）のロッド（４５）に取りつけてあり、ロ
ッド（４５）が伸びて阻止部材（４４）が第２スピンド
ル（４２）の凹部（４６）にかみ合って第２スピンドル
（４２）の回転を阻止する構成になっており、第２スピ
ンドル（４２）に検知板（４８）を設けて、ＣＮＣ装置
（１００）に接続されているセンサ（４７）がその検知
板（４８）を検知したとき、凹部（４６）と阻止部材
（４４）との位置合せをして第２スピンドル（４２）を
位置決めする構成にし、旋削加工の状態においては、ワ
ークヘッド（４）用の第１スピンドル（１６）を旋削加
工速度で回転させるとともに、ツールとしてバイト（４
３ａ）を装着した状態でツールヘッド（５）用の第２ス
ピンドル（４２）の回転を第２阻止部（１１）によって
阻止し、ドリル加工の状態においては、ワークヘッド
（４）用の第１スピンドル（１６）の回転を第１阻止部
（９）によって阻止するとともに、ツールとしてドリル
を装着した状態でツールヘッド（５）用の第２スピンド
ル（４２）をドリル回転速度で回転させ、ワークの軸心
に対して９０°以外の角度でワークに穴をあけることが
可能であり、少くとも旋削加工とドリル加工を含む多様
な複合加工を、ワークヘッド（４）にワーク（Ｗ）を取
付けたままで取外すことなく連続して行う構成にしたこ
とを特徴とする工作機械を要旨としている。

【０００７】

【実施例】この発明の工作機械は、本体１、ワークヘッ
ド４、ツールヘッド５、第１インデックス部６、第１駆
動部７、第２インデックス部８、第１阻止部９、第２駆
動部１０、第２阻止部１１、駆動系１２，１３を有して
いる。それらについて以下説明する。

【０００８】［本体１］ 図１に示すように本体１はベッド２とコラム３を有して
いる。

【０００９】［ワークヘッド４］ 図１と図２に示すように、ワークヘッド４のケーシング
１５には、第１駆動部７と第２インデックス部８および
第１阻止部９を備えている。

【００１０】ケーシング１５にはスピンドル１６が回転
可能にベアリング１７〜１９を介して設けられている。
スピンドル１６は通常のコレットチャック式でワークホ
ルダ２０を着脱可能に取付ている。ワークホルダ２０の
テーパ部２１の形はスピンドル１６の取付穴２２に合っ
ている。

【００１１】油圧装置２３のロッド２４は、矢印e 方向
に動かすことができる。この状態でワークホルダ２０の
テーパ部２１を取付穴２２にはめこむことができる。テ
ーパ部２１はロッド２４a のアダプタ２４b にかみ合
う。ロッド２４を矢印f 方向に動かすことでテーパ部２
１を取付穴２２からはずすことができる。

【００１２】スピンドル１６の他端の付近には、第１阻
止部９が設けられている。第１阻止部９は油圧ブレーキ
装置２５とロータ２６を有している。ブレーキ装置２５
はケーシング１５に取付けられている。ロータ２６はス
ピンドル１６の他端に固定されている。ブレーキ装置２
５を作動してロータ２６の回転、つまりスピンドル１６
の回転を必要に応じて止めることができる。

【００１３】第１駆動部７はモータ２７、ギヤ２８，２
９などを有している。ギヤ２８はモータ２７の出力軸に
固定されている。ギヤ２７はスピンドル１６に固定され
ている。ギヤ２８と２９は図示しないギヤ等により動力
を伝達できる。モータ２７が駆動されると、スピンドル
１６が連続回転する。

【００１４】第２インデックス部８はインデックス用モ
ータ３０、ギヤ３１，３２，３３，３４、スライド機構
３５、軸３６を有している。ギヤ３１はモータ３０の出
力軸に固定されている。ギヤ３２は軸３６に固定されて
いる。ギヤ３２はギヤ３１とかみ合い、ギヤ３３はギヤ
３４とかみ合っている。モータ３０によりスピンドル１
６を図１の矢印Ａ方向にインデックスできる。たとえば
１０°又は１°ごとにインデックスできる。

【００１５】ただし、ギヤ３３は軸３６の軸方向にのみ
スライド自在である。スライド機構３５のレバー３７a
がギヤ３３の部分３３a にかみ合っており、シリンダ３
７のロッド３７b を収縮すると、ギヤ３３は軸３６の方
向にスライドする。これによりギヤ３３はギヤ３４から
離れる。つまり、モータ３０の力はスピンドル１６に伝
わらない。このようにするのは、モータ２７によりスピ
ンドル１６を連続回転しているときにモータ３０が回っ
てしまわないようにしてモータ３０を保護するためであ
る。モータ３０はたとえばサーボモータである。

【００１６】図２に示すワークホルダ２０は通常のエア
チャック４０を有している。このエアチャック４０には
円柱状のワークＷが固定されている。

【００１７】［ツールヘッド５］ ツールヘッド５のケーシング４１は、スピンドル４２、
第２阻止部１１及び第２駆動部１０を含んでいる。

【００１８】スピンドル４２はワークヘッド４のスピン
ドル１６と同形式のものであり、通常のコレットチャッ
ク式でツールホルダ４３を着脱可能に取付けている。ツ
ールホルダ４３には旋削用のバイト４３a が固定されて
いる。第２駆動部１０はモータやその他ギヤ等を有し、
スピンドル４２を連続回転できる。

【００１９】また、第２阻止部１１は図３と図４に示す
ように、エアシリンダ４３と阻止部材４４を有する。阻
止部材４４はエアシリンダ４３のロッド４５に取付けて
ある。ロッド４５が伸びて阻止部材４４がスピンドル４
２の凹部４６にかみ合う。これによりスピンドル４２の
回転を阻止できる。

【００２０】なお、凹部４６と阻止部材４４の位置合せ
のために、図４に示すセンサ４７を用いる。センサ４７
がスピンドル４２の検知板４８を検知した時に、あとに
述べるＣＮＣ装置１００の指令に基いて、第２駆動部１
０を止めてスピンドル４２を位置決めするのである。

【００２１】［第１インデックス部６］ 図１に示す第１インデックス部６は駆動系１２のサドル
６０の上に設けられている。第１インデックス部６は回
転ディスク５１、固定ディスク５３とモータ５２を有し
ている。回転ディスク５１上には前記ワークヘッド４が
固定されている。回転ディスク５１は、モータ５２によ
りＢ方向にインデックス可能である。このインデックス
をするための機構は通常用いられているものである。

【００２２】［駆動系１２，１３］ 駆動系１２，１３は、ツールホルダ５とワークホルダ４
を相対的に３次元的に運動させるためのものである。

【００２３】駆動系１２は、サドル６０、サドル６１、
モータ６２，６３，ガイド６４を有している。サドル６
１は、モータ６３を駆動することでベッド２のガイド６
４，６４に沿ってＺ方向に移動できる。またサドル６０
は、モータ６２の駆動をすることでサドル６１のガイド
６５に沿ってＸ方向に移動できる。

【００２４】駆動系１３は、モータ６６とガイド６７を
有する。モータ６６の駆動によりツールホルダ５をＹ方
向に移動可能である。

【００２５】［制御系］ 図５に示すように、ＣＮＣ装置１００により次のものが
制御される。

【００２６】まずワークヘッド４に関連するモータ２
７、モータ３０、第１阻止部９、油圧装置２３、モータ
６２，６３，５２である。

【００２７】また、ツールヘッド５に関連する第２駆動
部１０，第２阻止部１１、モータ６６である。

【００２８】図４に示すセンサ４７の位置決め信号はＣ
ＮＣ装置１００に伝えられると、必要に応じてＣＮＣ装
置１００が第２駆動部１０を止める。

【００２９】チェンジャ１０１はワークヘッド４のワー
クホルダ２０を別のワークホルダに取かえるためのもの
である。このチェンジャ１０１はたとえば特開昭６２−
８８５３６号公報のワークチェンジャを用いることがで
きる。またチェンジャ１０２はツールヘッド５のツール
ホルダ４３を別のツールホルダに取かえるためのもので
ある。このチェンジャ４３も上述のチェンジャと同様の
形式のものが採用できる。

【００３０】マガジン１０３は多数のワークホルダを保
管するためのものである。マガジン１０４は多数のツー
ルホルダを保管するためのものである。

【００３１】［加工方法］ 図６〜図８を参照して、１つのワークＷの旋削と穴あけ
の複合加工の例を説明する。

【００３２】図６に示すように、ワークヘッド４のスピ
ンドル１６のエアーチャック４０には円柱状のワークＷ
が固定されている。一方、ツールヘッド５のツールホル
ダ４３にはバイト４３a が固定されている。

【００３３】ツールヘッド５を図１のＹ方向に高さ調整
する。スピンドル１６をＡ1 方向に連続回転してワーク
ヘッド４をＺ1 方向に移動する。バイト４３a によりワ
ークＷの外周を旋削する。このときツールヘッド５のス
ピンドル４２は図３の第２阻止部１１により回転しな
い。このあとワークヘッド４をＺ2 の方向にもどす。

【００３４】次に図７を参照して、ツールヘッド５の高
さ調整の説明をする。図６のツールホルダ４３の代わり
に別のツールホルダ１４３を取付ける。このツールホル
ダ１４３はドリル１４３a を有している。ドリル１４３
a はワークホルダ４０のワークＷの端面と対面してい
る。

【００３５】スピンドル１６の回転を阻止したのち、ワ
ークホルダ４をＺ1 方向に移動する。一方、図３のスピ
ンドル４２の凹部４６から部材４４をはずしてスピンド
ル４２を連続回転する。これにより図８に示すようにワ
ークＷに穴h を軸方向にあける。

【００３６】図７のＺ2 方向にワークヘッド４をもど
す。そして図８に示すようにＢ1 方向にワークヘッド４
をインデックスする。そのあと、ワークヘッド４を矢印
Ｚ1 方向に移動して、図９に示すようにワークＷに穴ｈ
2 をあける。

【００３７】図９において、穴h の軸方向と穴ｈ2 の軸
方向は所定角度で交差している。図１０〜図１２は、別
のワークの加工例を示す。

【００３８】図１０の例では、ワークＷ1 は、２つの穴
を有している。穴ｈ3 の軸方向と穴ｈ4 の軸方向は上方
から見ると直交しており、側方から見ると、中心線がず
れている。

【００３９】図１１の例では、ワークＷ2 は円筒状部分
Ｐ1 と縦断面矩形の傾斜部Ｐ2 を有している。

【００４０】ところで、この発明は上述の実施例に限定
されない。

【００４１】ツールヘッド５をＸ方向及びＺ方向に移動
できるようにしてもよい。その場合はワークヘッド４を
Ｘ方向及びＺ方向に移動する必要はない。図１のワーク
ホルダ２０のチャック４０は丸物のワークＷを取付けて
いる。しかし角物のワークを取付けるためのチャックを
使用することもできる。

【００４２】また、ワークの旋削のあとにドリル加工や
フライス加工をする他に、ツールを選択することで必要
に応じてタップ加工を行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】この発明は、少くとも旋削加工とドリル
加工を含む多様な加工を、１度ワークをワークヘッドに
取付けるだけで途中取外すことなく行うことができるの
で、同じワークに旋削加工とドリル加工を連続して行う
とき、ワークの着脱による時間のロスを大幅に減少させ
ることができる。またワークの最取りつけ時のチャッキ
ング誤差をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例による工作機械を示す斜
視図。

【図２】ワークヘッドの内部構造を示す図。

【図３】ツールヘッドを部分的に示す図。

【図４】ツールヘッドを部分的に示す図。

【図５】制御系を示す図。

【図６】ワークの複合加工手順を示す図。

【図７】ワークの複合加工手順を示す図。

【図８】ワークの複合加工手順を示す図。

【図９】加工されたワークの１つの例を示す斜視図。

【図１０】加工されたワークの他の例を示す斜視図。

【図１１】加工されたワークの更に他の例を示す斜視
図。

【図１２】加工されたワークの更に他の例を示す斜視
図。

【符号の説明】

１ 本体 ２ ベッド ３ コラム ４ ワークヘッド ５ ツールヘッド ６ 第１インデックス部 ７ 第１駆動部 ８ 第２インデックス部 ９ 第１阻止部 １０ 第２駆動部 １１ 第２阻止部 １２，１３ 駆動系 １５ ケーシング １６ スピンドル １７〜１９ ベアリング ２０ ワークホルダ ２１ テーパ部 ２２ 取付穴 ２３ 油圧装置 ２４ ロッド ２５ ブレーキ装置 ２６ ロータ ２７ モータ ２８，２９ ギヤ ３０ モータ ３１〜３４ ギヤ ３５ スライド機構 ３６ 軸 ３７ シリンダ ４０ エアーチャック ４１ ケーシング ４２ スピンドル ４３ ツールホルダ ４４ 部材 ４６ 凹部 ４７ センサ ４８ 検知板 ５０ サドル ５１ 回転ディスク ５２ モータ ５３ 固定ディスク ６０，６１ サドル ６２，６３ モータ ６４，６５ ガイド ６６ モータ ６７ ガイド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１スピンドル（１６）と、 この第１スピンドル（１６）にワーク（Ｗ）を着脱する
   ためのワークヘッド（４）と、 第２スピンドル（４２）と、 この第２スピンドル（４２）にツールを着脱するための
   ツールヘッド（５）と、 ワークヘッド（４）用の第１スピンドル（１６）をその
   軸心を中心として第１方向（Ａ）に連続回転させる第１
   駆動部（７）と、 ワークヘッド（４）用の第１スピンドル（１６）の軸方
   向とツールヘッド（５）用の第２スピンドル（４２）の
   軸方向との相対的な向きを、ワークヘッド（４）を第２
   方向（Ｂ）に回転させることによって変える第１インデ
   ックス部（６）と、 ワークヘッド（４）用の第１スピンドル（１６）をその
   軸心を中心として回転させて第１方向（Ａ）にインデッ
   クスする第２インデックス部（８）と、 ワークヘッド（４）用の第１スピンドル（１６）を任意
   の回転位置で必要に応じて阻止する第１阻止部（９）
   と、 ツールヘッド（５）用の第２スピンドル（４２）をその
   軸心を中心として連続回転させる第２駆動部（１０）
   と、 ツールヘッド（５）用の第２スピンドル（４２）の回転
   を必要に応じて阻止する第２阻止部（１１）と、 ワークヘッド（４）とツールヘッド（５）を相対的に３
   次元的に変位させる駆動系）１２、１３）とを備え、 第２阻止部（１１）がエアシリンダ（４３）と阻止部材
   （４４）を有し、阻止部材（４４）はエアシリンダ（４
   ３）のロッド（４５）に取りつけてあり、ロッド（４
   ５）が伸びて阻止部材（４４）が第２スピンドル（４
   ２）の凹部（４６）にかみ合って第２スピンドル（４
   ２）の回転を阻止する構成になっており、 さらに、第２スピンドル（４２）に検知板（４８）を設
   けて、ＣＮＣ装置（１００）に接続されているセンサ
   （４７）がその検知板（４８）を検知したとき、凹部
   （４６）と阻止部材（４４）との位置合せをして第２ス
   ピンドル（４２）を位置決めする構成にし、 旋削加工の状態においては、ワークヘッド（４）用の第
   １スピンドル（１６）を旋削加工速度で回転させるとと
   もに、ツールとしてバイト（４３ａ）を装着した状態で
   ツールヘッド（５）用の第２スピンドル（４２）の回転
   を第２阻止部（１１）によって阻止し、 ドリル加工の状態においては、ワークヘッド（４）用の
   第１スピンドル（１６）の回転を第１阻止部（９）によ
   って阻止するとともに、ツールとしてドリルを装着した
   状態でツールヘッド（５）用の第２スピンドル（４２）
   をドリル回転速度で回転させ、ワークの軸心に対して９
   ０°以外の角度でワークに穴をあけることが可能であ
   り、 少くとも旋削加工とドリル加工を含む多様な複合加工
   を、ワークヘッド（４）にワーク（Ｗ）を取付けたまま
   で取外すことなく連続して行う構成にしたことを特徴と
   する工作機械。