JP3255756B2 - ターンヘッド付工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の加工主軸を１つ
ターンヘッドに配設したターンヘッド付工作機械に係
り、特に、各加工主軸に装着されるツールホルダーに備
えた孔加工のツールリセス機能を合理的に駆動制御する
ターンヘッド付工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トランスファーラインやフレキシ
ブルトランスファーラインに組込まれる工作機械は、１
軸移動台から３軸移動台に加工主軸を１本から多数本配
置した専用機がその典型的なものとして知られている。
また、実開昭６０−１６７６０９号公報に見るように、
旋回する旋回台に多数本の加工主軸を配置して加工に使
用する加工主軸のみをワークに対面させるように旋回割
出して使用するターレット式工作機械や、ターンヘッド
付工作機械も使用されている。上記トランスファーライ
ンにおいて、多種類のワークに対して多種類の加工を実
施しようとすると、１軸移動台又は３軸移動台に加工主
軸を１本乃至多数本配置した専用機を多数台配置しなけ
ればならない。このような多数台配置にすると、ステー
ションの増加、即ち機械台数の増加とこれによるライン
の全長が長くなる。これを避け、ステーションの削減と
トランスファーピッチを縮めたいと言う要求から、ター
レット式工作機械乃至ターンヘッド付工作機械等をトラ
ンスファーラインに組込んで使用する実施例が見られ
る。

【０００３】しかし、実開昭６０−１６７６０９号公報
に見るようなターレット式工作機械では、複数の加工主
軸(加工ヘッド)をターレット軸を中心に旋回割出すると
ともに、各加工ヘッドが放射状に外向きに広げられた配
置を呈しているから、旋回駆動機構が複雑化するととも
に、製造コストも高いものにする原因になっている。更
に、各加工ヘッドが放射状に広げられて設置されている
から、スペースの増加を余儀なくされるとともに、各加
工ヘッドの割出時間や加工サイクルの増加を招いてい
る。

【０００４】所で、上記トランスファーラインやフレキ
シブルトランスファーラインに組込まれた工作機械に
は、孔あけ工程において、孔加工と同時に孔の一部内径
を拡径加工したいと言う要求がある。これに対応するた
め、ツールリセス機能を備えた工具ホルダを各加工主軸
に装着させた時、各加工主軸内の駆動制御部が各ツール
リセス機能を各々単独作動させるようにした工作機械が
存在する。しかし、多数本の加工主軸を旋回台に配設し
たターンヘッド付工作機械では、１つの駆動制御部によ
り各加工主軸に装着された各ツールリセス機能を一括操
作させるべく合理的に構成・装備したものは存在しな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ターンヘッ
ド付工作機械を単独に使用したり、上記トランスファー
ラインやフレキシブルトランスファーラインに組込んで
使用されるターンヘッド付工作機械における問題点に鑑
みてなされたもので、ターンヘッド付工作機械の各加工
主軸に装着されるツールホルダーに備えたツールリセス
機能を、１つの駆動制御部で一括操作できるようにした
ターンヘッド付工作機械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】請求項１記載のターンヘ
ッド付工作機械は、機体に載せて各軸方向に移動する移
動ユニットと、この移動ユニットに複数の加工主軸を水
平方向で且つ同軸方向に向けて配設され、旋回割出しさ
れるターンヘッドと、上記ターンヘッドを各軸方向に移
動させるとともに旋回割出しする数値制御装置と、を具
備したターンヘッド付工作機械において、上記ターンヘ
ッドは回転自在に支承された旋回軸を反転旋回する駆動
部と、上記旋回軸の軸心孔に挿通するセンター軸を回転
駆動する主軸モータと、上記センター軸のギヤ−列を介
して一斉に回転駆動される各加工主軸とから構成され、
上記各加工主軸に装着されるツールホルダ内のツールリ
セス機能を作動させる駆動制御部は、上記センター軸内
に挿通するプッシュロッドをワーク側へ突出させる油圧
シリンダ等の駆動部材と、上記プッシュロッドの先端に
連結されたコネクティングアームを介してワーク側へ突
出される複数のジョイントバーとからなり、上記各ジョ
イントバーの隅部を各加工主軸内の中心に貫通するドロ
ーバーの尾端に回転可能に連接させ、上記各ドローバー
の押し量にて各ツールリセス機能のリセス量を調節する
ことを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記請求項１によると、ターンヘッド付工作機
械は、例えば、トランスファーラインに組み込んで使用
される。治具に取付けたワークに対して、各加工主軸を
水平方向に移動ユニットに配設したターンヘッドにおけ
る下側の加工主軸が対向配置される。そして、ワークの
加工中は、加工を行わない上側に配置された加工主軸が
ワーク及び治具と干渉しない移動範囲内で数値制御装置
によって位置制御される。この時、各加工主軸は、主軸
モータの回転力がセンター軸からギヤ−列を介して所望
の回転速度で一斉に回転駆動される。上記加工後に行な
うターンヘッドの反転動作は、この駆動部によってター
ンヘッドの旋回軸を１８０°反転旋回させて行ない、新
たな加工主軸をワークに対面させる。この後、ワーク加
工が実行される。

【０００８】更に、各加工主軸による孔加工と同時に、
孔径の拡径加工(溝加工)の実行は、ツールホルダの内部
に備えるツールリセス機能を操作する１つの駆動制御部
の一括操作によって行なわれる。上記駆動制御部は、セ
ンター軸内に挿通するプッシュロッドをワーク側へ突出
させる油圧シリンダ等の駆動部材と、上記プッシュロッ
ドの先端に連結されたコネクティングアームを介してワ
ーク側へ突出される複数のジョイントバーとからなり、
上記各ジョイントバーの隅部を各加工主軸内の中心に貫
通するドローバーの尾端に連接されている。上記複数の
ジョイントバーが各加工主軸に挿通するドローバーの押
し量を正確に制御することができる。これにより、上記
各加工主軸に装着するツールホルダーは、軸心方向に対
して傾斜した溝カムをドローバーで押し引きされ、ツー
ルを固定するホルダー部が摺動軸に対して直角方向に溝
カムの傾斜角度に応じたリセス量に正確に調整される。

【０００９】以上のように、上記ターンヘッド付工作機
械を使用すれば、ターンヘッドは、各加工主軸が同軸方
向に向けてコンパクトに構成されるとともに、旋回割出
しされて加工を実行しない上側の加工主軸がワーク及び
治具と干渉しない範囲内で移動軸方向に移動制御され、
複数の同時加工や多数個取りワークの加工が可能であ
る。また、多工程にわたる加工等の多様な加工にも対応
可能である。更に、各加工主軸に装着されるツールホル
ダーに備える孔加工のツールリセス機能は、１つの駆動
制御部の一括操作によって合理的に駆動制御され、ワー
クにあけられる複数の孔加工と溝入加工が同時に加工可
能となり、より一層多様な機械加工が高能率に実施でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のターンヘッド付工作機械を、
図面に示す実施例により説明する。図１はトランスファ
ーラインに組み込んだターンヘッド付工作機械の側面図
であり、図２はその正面図であり、図３〜図５はターン
ヘッドの内部構成を示す断面図である。

【００１１】図１と図２に示すターンヘッド付工作機械
１００において、機体のベース(ベッド)Ｂ上面には、Ｚ
軸方向にスライドするスライドユニットＳ３と、Ｘ軸方
向にスライドするスライドユニットＳ１と、これらのク
ロススライド上に載置されるコラムＣにはＹ軸方向にス
ライドするスライドユニットＳ２と、からなる３軸移動
ユニットＵを備えている。上記３軸移動ユニットＵにお
けるスライドユニットＳ２には、ブラケットＢＲが固設
されている。このブラケットＢＲには、水平方向に配設
したターンヘッドＨが取付けられている。上記ターンヘ
ッドＨは、数値制御装置ＮＣによって任意の位置に３軸
制御され、且つ旋回割出しされる構成になっている。

【００１２】上記ターンヘッドＨの四隅には、図２に示
すように、４本の加工主軸Ｔ１，Ｔ２が水平方向に、且
つ同軸方向に向けて配置されている。上記４本の加工主
軸Ｔ１，Ｔ２は、水平横方向の加工ピッチＰ１と、垂直
縦方向の加工ピッチＰ２に設定されている。これで、上
記ターンヘッドＨは、所望ピッチＰ１にて旋回割出され
た下側の２本の加工主軸Ｔ１，Ｔ１がワークＷに対面し
た加工中に、上側に旋回割出された２本の加工主軸Ｔ
２，Ｔ２がワークＷ及び治具Ｇと干渉しない寸法関係内
で移動制御される。

【００１３】即ち、上記ターンヘッドＨは、旋回割出し
されて加工を実行しない上側の加工主軸Ｔ２，Ｔ２が、
ワークＷ及び治具Ｇと干渉しない範囲内でＸ軸及びＹ軸
方向にその位置を移動制御される。更に、上記ターンヘ
ッドＨは、４本の加工主軸Ｔ１，Ｔ２を同軸方向に向け
てコンパクトに構成されているから、４本の同時加工や
多数個取りワークの加工が可能であり、多工程にわたる
加工等の多様な加工にも対応可能である。

【００１４】続いて、上記ターンヘッドＨの内部構成
と、各加工主軸に装着されるツールホルダに備えるツー
ルリセス機能を一括操作する１つの駆動制御部ＴＤの構
成とを、図３〜図５により説明する。まず、ターンヘッ
ドＨの内部構成に関し、図３はターンヘッドＨを旋回軸
１の中心Оで切断した断面である。上記ターンヘッドＨ
は、その旋回軸１がスライドユニットＳ２の前壁に付設
したブラケットＢＲの支持穴に軸受Ｂ１，Ｂ２で回転自
在に支承されている。上記旋回軸１は、この軸尾端に刻
設したピニオンギヤ−１ＡがラックＲと噛合っており、
軸先端１ＢにターンヘッドＨの旋回筒Ｈ１がボルトＢ３
で連結されている。これで、上記ターンヘッドＨは、ラ
ックＲの進退動により１８０°反転旋回させられる。上
記反転旋回端はストッパー２によって規制される。上記
ストッパー２は、ブラケットＢＲに固設されていて位置
の微調節が可能である。

【００１５】上記旋回軸１の軸心孔１Ｃに挿通させたセ
ンター軸(加工主軸Ｔ１，Ｔ２を回転する駆動軸)３に
は、この尾端にプーリ４が固設され、主軸モータＭの回
転力がベルトを介して伝達される。上記センター軸３の
前端に嵌着したギヤ−５は、中間ギヤ−(図示なし)を介
して各加工軸６の軸端６Ａに嵌着するギヤ−７を所望の
回転速度で一斉に回転駆動する構成になっている。即
ち、上記センター軸３は、前端のギヤ−列５，７を介し
て各加工軸６を一斉に回転駆動する。

【００１６】次に、上記各加工主軸Ｔ１，Ｔ２に装着さ
れるツールホルダ２２内に備えるツールリセス機能(図
示なし)を、一括操作する駆動制御部ＴＤの構成を、図
３〜図５により説明する。上記センター軸３の軸心にあ
けた通孔３Ａには、プッシュロッド８が挿通されてい
る。上記プッシュロッド８の後端は、この駆動源となる
油圧シリンダ１８にカップリング１９を介して連結され
ている。これにより、プッシュロッド８は、油圧シリン
ダ１８の油圧ポートＰ２から圧油が供給されるとワーク
側へ突出され、その動作確認は検知センサ２０により検
知される。また、油圧ポートＰ１から圧油を供給すると
反ワーク側へ後退移動する。上記プッシュロッド８は、
先端にコネクティングアーム９を回転可能に固着してい
る。このコネクティングアーム９は、軸心方向にスムー
スに摺動できるようにコネクティングアーム９に付設し
た２個のガイドピン１０を、ターンヘッドＨのクラスタ
ーハウジング１１に設けたガイド穴１１Ａに挿入して嵌
合し、摺動可能にガイドされている。これで、コネクテ
ィングアーム９は、安定した姿勢で上記各加工軸６と同
軸方向に進退動する。

【００１７】上記コネクティングアーム９と２本のジョ
イントバー１２とは、ナット１３によって突出量を調節
されたガイドローラピン１４のガイドローラ１５がコネ
クティングアーム９のＵ字溝に嵌合して連結されてい
る。更に、この２本のジョイントバー１２は、これに固
着された４本のガイドピン１６を、クラスターハウジン
グ１１に設けたガイドブラケット１７の支持孔に挿入し
て嵌合し、安定した姿勢を保持した状態でプッシュロッ
ド８の軸心方向の摺動をスムースなものとしている。

【００１８】上記ジョイントバー１２の四隅には、各ド
ローバー２１の尾端が回転可能に固設されている。上記
各ドローバー２１は、各加工主軸Ｔ１，Ｔ２内に回転自
在に承持された各加工軸６内の中心孔を貫通し、軸心方
向に微調節が可能に配置されている。尚、上記各加工主
軸Ｔ１，Ｔ２は、その各加工軸６を旋回筒Ｈ１の先端面
に連設したクラスターハウジング１１における支持筒１
１Ａ内に回転自在に保持されている。上記各加工主軸Ｔ
１，Ｔ２には、ツールリセス機能(図示なし)を内部に備
えるツールホルダー２２が装着されている。上ツールリ
セス機能(図示なし)は、軸心方向に対して傾斜した溝カ
ムをドローバー２１で押し引きすることでツールｔを固
定するホルダー部ｈが摺動軸に直角方向に溝カムの傾斜
角度に応じたリセス量を正確に微調整できる公知のもの
と同一構成になっている。

【００１９】本発明のターンヘッド付工作機械１００の
実施例は、上記のように構成されており、以下のように
作用する。上記ターンヘッド付工作機械１００は、図１
に示すように、例えば、トランスファーラインに組み込
んで使用される。治具Ｇに取付けられたワークＷには、
３軸移動ユニットＵに水平方向に配置したターンヘッド
Ｈにおける下側の２本の加工主軸Ｔ１，Ｔ１が対向配置
される。そして、ワークＷの加工中には、加工を行わな
い上側に配置された２本の加工主軸Ｔ２，Ｔ２がワーク
Ｗ及び治具Ｇと干渉しない移動範囲内で数値制御装置Ｎ
Ｃによってワーク加工を行なう。この時、４本の加工主
軸Ｔ１，Ｔ２は、主軸モータＭの回転力がベルトを介し
てプーリ４からセンター軸(加工主軸Ｔ１，Ｔ２を回転
する駆動軸)３に伝達され、このセンター軸３の前端に
嵌着したギヤ−５が中間ギヤ−(図示なし)を介して各加
工軸６の軸端６Ａに嵌着するギヤ−７を所望の回転速度
で一斉に回転駆動する。続いて、加工主軸Ｔ２，Ｔ２に
よるワーク加工の実行は、ラックＲの進退動により、タ
ーンヘッドＨを１８０°反転旋回し、加工主軸Ｔ２，Ｔ
２をワークに対面させて位置決め固定される。この後、
加工主軸Ｔ２，Ｔ２によりワーク加工が実行される。

【００２０】上記のように、ターンヘッドＨは、加工を
実行しない上側の加工主軸Ｔ２，Ｔ２をワークＷ及び治
具Ｇと干渉しない範囲内でＸ軸及びＹ軸方向にその位置
が移動制御される。また、４本の加工主軸Ｔ１，Ｔ２を
同方向に向けてコンパクトに構成されているから、４本
の同時加工や多数個取りワークの加工が可能である。更
に、多工程にわたる加工等の多様な加工にも対応可能で
きる。

【００２１】上記ワークＷに対する各加工主軸Ｔ１，Ｔ
２による孔加工時に、孔径の拡径加工(溝加工)を実行す
るツールホルダ２２は、その内部のツールリセス機能
(図示なし)の動作を、１つの駆動制御部ＴＤによって一
括操作されて行なわれる。まず、センター軸３内の通孔
３Ａには、プッシュロッド８が挿通されており、この後
端が、油圧シリンダ１８の油圧ポートＰ２に圧油を供給
時に、ワーク側へ突出される。この動作確認は検知セン
サ２０により検知される。上記油圧シリンダ１８の作動
で、プッシュロッド８がワーク側へ突出されると、コネ
クティングアーム９から２本のジョイントバー１２をワ
ーク側へ突出させる。上記ジョイントバー１２は、これ
に固着された４本のガイドピン１６により、クラスター
ハウジング１１に設けたガイドブラケット１７の支持孔
に挿入されているから、安定した姿勢でプッシュロッド
８の軸心方向と同じ方向に摺動をスムースにする。

【００２２】上記ジョイントバー１２の四隅には、ドロ
ーバー２１の尾端が回転可能に連接され、この各ドロー
バー２１は、クラスターハウジング１１に設けた各加工
主軸Ｔ１，Ｔ２の加工軸６の中心を貫通しおり、軸心方
向に微調節が可能である。しかして、上記各加工主軸Ｔ
１，Ｔ２に装着したツールホルダー２２には、ツールリ
セス機能(図示なし)を内部に備えているから、このツー
ルホルダー２２は、軸心方向に対して傾斜した溝カムを
ドローバー２１で押し引きすることでツールｔを固定す
るホルダー部ｈが摺動軸に直角方向に溝カムの傾斜角度
に応じたリセス量が正確に調整される。

【００２３】以上のように、上記ターンヘッド付工作機
械を使用すれば、多種類のワーク加工を実行しながら、
各加工主軸に装着されるツールホルダーに備えた孔加工
のツールリセス機能を、１つの駆動制御部ＴＤによって
一括操作できるから、合理的に駆動制御される。これに
より、ワークにあけられる複数の孔加工と溝入加工とが
同時に可能となり、より一層多様な機械加工が高能率に
実施できる。

【００２４】本発明は、上記一実施例で説明した２割出
タイプの溝入り加工用ターンヘッドＨに限定されない。
例えば、３割出しの溝入り加工用ターンヘッドとし、こ
れらをドリル加工やタップ加工等の多様な加工に対応で
きるターンヘッドとしても良い。また、上記ターンヘッ
ドは、３軸数値制御ユニットや任意軸数の数値制御ユニ
ットに搭載しての使用が可能である。また、トランスフ
ァーラインの他に、単体機としてのワーク加工の使用も
可能である。更に、各加工主軸Ｔ１，Ｔ２に装着される
ツールホルダ２２内に備えるツールリセス機能を駆動制
御する駆動制御部の構成についても、上記実施例に限定
されず、細部の構成に係る設計変更は自由に行なえる。

【００２５】

【発明の効果】以上、細述したように、請求項１のター
ンヘッド付工作機械によると、ターンヘッドは、各加工
主軸が同軸方向に向けてコンパクトに構成されるととも
に、旋回割出しで加工を実行しない上側の加工主軸がワ
ーク及び治具と干渉しない範囲内で移動軸方向に移動制
御され、複数の同時加工や多数個取りワークの加工がで
きるとともに、多工程にわたる加工等の多様な加工にも
対応できる。更に、各加工主軸に装着されるツールホル
ダーに備えた孔加工のツールリセス機能を、１つの駆動
制御部で一括操作できるように合理的に構成されている
から、ワークにあけられる複数の孔加工と溝入加工が同
時に加工可能となり、より一層多様な機械加工が高能率
に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターンヘッド付工作機械をトランスフ
ァーラインに組込んだ状態を右側方向から見た側面図で
ある。

【図２】本発明のターンヘッド付工作機械のターンヘッ
ドの正面図である。

【図３】ターンヘッドを旋回中心で切断した断面図であ
る。

【図４】図２のターンヘッドをIV−IVで切断した断面図
である。

【図５】図４のV−Vで切断して示すジョイントバーとコ
ネクティングアームの一部断面図である。

【符号の説明】

１ 旋回軸 ２ ストッパー ３ センター軸 ４ プーリ ５，７ ギヤー ６ 加工主軸 ８ ブッシュロッド ９ コネクティングアーム １０，１６ ガイドピン １１ クラスターハウジング １２ ジョイントバー １３ ナット １４ ガイドローラピン １５ ガイドローラ １７ ガイドブラケット １８ 油圧シリンダ １９ カップリング ２０ 検知センサ ２１ ドローバー ２２ ツールホルダー Ｃ コラム ＤＴ 駆動制御部 Ｈ ターンヘッド Ｍ 主軸モータ Ｐ１，Ｐ２ 油圧ポート Ｒ ラック軸 Ｓ１ Ｘ軸スライドユニット Ｓ２ Ｙ軸スライドユニット Ｓ３ Ｚ軸スライドユニット Ｔ１，Ｔ２ 加工主軸 Ｕ ３軸移動ユニット Ｗ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−203704（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−150102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−271613（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−167609（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−88090（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−5847（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4638537（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 39/16,39/00 B23P 23/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体に載せて各軸方向に移動する移動ユ
   ニットと、この移動ユニットに複数の加工主軸を水平方
   向で且つ同軸方向に向けて配設され、旋回割出しされる
   ターンヘッドと、上記ターンヘッドを各軸方向に移動さ
   せるとともに旋回割出しする数値制御装置と、を具備し
   たターンヘッド付工作機械において、上記ターンヘッド
   は回転自在に支承された旋回軸を反転旋回する駆動部
   と、上記旋回軸の軸心孔に挿通するセンター軸を回転駆
   動する主軸モータと、上記センター軸のギヤ−列を介し
   て一斉に回転駆動される各加工主軸とから構成され、上
   記各加工主軸に装着されるツールホルダ内のツールリセ
   ス機能を作動させる駆動制御部は、上記センター軸内に
   挿通するプッシュロッドをワーク側へ突出させる油圧シ
   リンダ等の駆動部材と、上記プッシュロッドの先端に連
   結されたコネクティングアームを介してワーク側へ突出
   される複数のジョイントバーとからなり、上記各ジョイ
   ントバーの隅部を各加工主軸内の中心に貫通するドロー
   バーの尾端に回転可能に連接させ、上記各ドローバーの
   押し量にて各ツールリセス機能のリセス量を調節するこ
   とを特徴とするターンヘッド付工作機械。