JP3353796B2 - フライス加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フライス削り、例え
ば側フライスでフライス加工を行うフライス加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術におけるフライス削り、例え
ば側フライスによるシリンダブロックの各ジャーナルの
幅削りは、専用機を用いてジャーナル毎に工程を分割し
て行っているか、又はマシニングセンタのような工具交
換機能を持つ汎用機に図８に示すようなクイルＱ付きの
側フライスＦを装着して、工作物Ｗの前面側又は後面側
より工作物内に突出させて行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術によ
るフライス加工において、専用機を用いる場合には、特
に多品種少量生産ラインでは、シリンダブロックの種類
に応じて更に工程を設けなければならず、設備コストの
点で問題がある。又、汎用機を用いる場合には、ジャー
ナルの位置に応じた複数の側フライスを用意し、側フラ
イスを自動交換することによって上記の問題は一応解消
されるが、クランク孔の径で決まるクイル径は小さく
て、クイルの突出量の増大は、剛性の低下をもたらし、
加工精度を劣化させ、更には加工不能となることもあ
る。

【０００４】この発明の第１形式のフライス加工装置
は、工作物等に対応する位置に移動され得る主軸頭ハウ
ジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少なくとも二次
元的に移動させる送り手段；フライス削り刃物を取り付
けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能に結合保持
する結合保持手段をもち、主軸頭ハウジングに回転可能
に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動手段；主軸
と軸線方向に間隔をあけて対向し、工具軸の他端部、例
えば他端部に設けられた回転保持部を回転可能に、半径
方向から開閉把持する把持手段を備え、軸線方向に移動
自在に主軸頭ハウジングに設けられた移動台；移動台を
軸線方向に駆動する駆動手段；及び複数のフライスを着
脱自在に保持する工具保持部をもった工具マガジンを具
備している。

【０００５】この発明の第２形式のフライス加工装置
は、工作物等に対応する位置に移動され得る主軸頭ハウ
ジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少なくとも二次
元的に移動させる送り手段；フライス削り刃物を取り付
けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能に結合保持
する結合保持手段をもち、主軸頭ハウジングに回転可能
に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動手段；主軸
と軸線方向に間隔をあけて対向して軸線方向移動可能に
主軸頭ハウジングに設けられ、工具軸の他端部を回転可
能に保持する保持部；保持部を軸線方向に駆動する駆動
手段；工具軸の中間部、例えば中間部に設けられた回転
保持部を回転可能に半径方向から開閉把持する把持手段
を備え、軸線方向に移動自在に主軸頭ハウジングに設け
られた移動台；移動台を軸線方向に駆動する駆動手段；
並びに複数のフライスを着脱自在に保持する工具保持部
をもった工具マガジンを具備している。

【０００６】

【作用】上記の第１形式のフライス加工装置において、
一つのフライスによる加工が済むと、下記のように工具
交換が行われる。送り装置の作動によって、主軸頭が後
退し、主軸頭は工作物から離れ、原位置に戻ると共に、
駆動手段が停止し、主軸を定位置に回転停止する。その
際、工具マガジンの空の工具保持部が交換位置に位置決
めされる。

【０００７】送り装置の作動により、主軸頭が主軸軸線
方向に移動し、使用済のフライスが工具マガジンの空の
工具保持部に対向する。更に、送り装置の作動により主
軸頭が所定量前進し、主軸頭に装着された状態の使用済
みフライスは、工具マガジンの空の工具保持部に係合
し、同フライスは工具マガジンに保持される。次いで、
主軸の結合保持手段が使用済みフライスの工具軸の結合
保持部を解放する。それと共に、移動台の把持手段は、
フライスの工具軸の回転保持部を解放し、把持手段は開
放状態となる。

【０００８】そして、送り装置の作動により主軸頭が主
軸軸線方向に所定位置まで移動し、使用済のフライスを
マガジンに残して、主軸頭の主軸は、同フライスから離
脱する。更に、送り装置の作動により主軸頭が所定位置
まで後退する。そして、工具マガジンに装着されている
次に使用する新しいフライスの工具保持部が交換位置に
位置決めされると共に、送り手段の作動により移動台が
移動し、把持手段が新しいフライスの工具軸の回転保持
部の位置に対応した位置に位置決めされる。

【０００９】次に、送り装置の作動により、主軸頭が前
進し、主軸の軸線が工具マガジンにおいて交換位置にあ
る新しいフライスの工具軸の軸線と同一軸線になる位置
に位置決めされてから、主軸頭は、主軸の結合保持手段
が新しいフライスの工具軸の結合保持部に係合するまで
軸線方向に移動し、工具軸は、主軸に結合保持される。
そして、新しいフライスの工具軸の回転保持部は、把持
手段により把持され得る位置になり、把持手段は、同回
転保持部を把持する。かくして、新しいフライスは、主
軸頭に装着される。その状態で、送り装置の作動によ
り、主軸頭が後退し、主軸頭に装着された新しいフライ
スは、工具マガジンの工具保持部から離脱する。

【００１０】そして、送り装置の作動により、主軸頭は
原位置に戻ると共に、駆動手段の駆動により主軸が回転
し、それによりフライスの工具軸、即ちフライスが回転
する。その際、工具軸は、把持手段に把持された回転保
持部と少なくとも回転に関しては無関係にあつて、高精
度に回転自在に支持されるることになり、結局、フライ
スは、主軸と把持手段との両者による両端支持状態で剛
性高く安定して回転する。そして、送り装置の作動によ
り、主軸頭が前進し、主軸頭の工作物に対する移動が適
宜行われることにより、フライスの工作物に対する所望
の切込み及び送り、即ち所望のフライス削りが行われる
ことになる。

【００１１】第２の形式のフライス加工装置において
は、一つのフライスによる加工が済むと、下記のように
工具交換が行われる。送り装置の作動によって、主軸装
置が後退し、主軸装置は工作物から離れ、原位置に戻る
と共に、駆動手段が停止し、主軸を定位置に回転停止す
る。

【００１２】そして、主軸の結合保持手段が使用済みフ
ライスの工具軸の軸端の結合保持部を解放し、保持部が
駆動手段によりを軸線方向に後退すると共に、駆動手段
の作動により移動台が主軸から離れる方向に移動され、
把持手段に把持された使用済みフライスの工具軸は、主
軸から離脱する。 移動台の把持手段は、使用済みフライ
スの工具軸の回転保持部を解放し、解放された使用済の
フライスはマガジンに戻される。

【００１３】次に、マガジンからの新しいフライスの工
具軸の回転保持部は把持手段により把持される。なお、
新しいフライスの回転保持部の軸線方向位置が使用済の
フライスと異なる場合には、移動台の位置を送り手段で
調節する。

【００１４】把持手段により新しいフライスを把持した
ままの移動台は主軸に向って移動すると共に、保持部が
駆動手段によりを軸線方向に前進する。その結果、工具
軸の結合保持部は主軸と係合し、主軸の結合保持手段に
より結合保持されると共に、他端部は保持部に回転可能
に保持される。かくして、フライスは、主軸装置に装着
される。

【００１５】この状態で、駆動手段の駆動により主軸が
回転し、それによりフライスの工具軸、即ちフライスが
回転する。その際、工具軸は、把持手段及び工具支持部
と少なくとも回転に関しては無関係にあつて、高精度に
回転自在に支持されるることになり、結局、フライス
は、主軸と把持手段との両者による両端支持状態で剛性
高く安定して回転する。そして、送り装置の作動によ
り、主軸装置が前進し、主軸装置の工作物に対する移動
が適宜行われることにより、フライスの工作物に対する
所望の切込み及び送り、即ち所望のフライス削りが行わ
れることになる。

【００１６】

【実施例】この発明の実施例におけるフライス加工装置
を図面に従って説明する。先ず、第１実施例におけるフ
ライス加工装置について説明する。以下の説明における
左右は、図１、図２及び図３における左右である。

【００１７】図１において、フライス加工装置のベッド
１上の水平方向（Ｘ軸線方向）の案内面に沿って滑動自
在に載置された滑動台２の上には、更にコラム３がＸ軸
線と直角な水平方向（Ｚ軸線方向）に滑動自在に載置さ
れている。なお、前記案内面は、スライドカバー４で被
覆されている。そして、コラム３の前面に上下方向、即
ちＹ軸線方向に滑動自在に取付けられた主軸頭５は、ベ
ツド１上の工作物テーブルに載置装着された工作物Ｗに
対向するようになっている。

【００１８】又、ベッド１上には、工作物テーブルの側
方（右方）に工具マガジンＭ1 が設置されている。滑動
台２、コラム３及び主軸頭５は、夫々、ベツド１のサー
ボモータ６，滑動台２上のサーボモータ７及びコラム３
上のサーボモータ８により駆動される伝動機構、例えば
ねじ機構（図略）を介して各滑動方向に送られるように
なっている。

【００１９】図１乃至図４に示される主軸頭５は、コラ
ム３の前面両側に設けられた上下方向の案内レール３ａ
に係合する滑動部９が背面に設けられたハウジング10を
もち、ハウジング10の前面には、Ｘ軸線方向に伸びる棚
状の支承部11が突出して形成され、支承部11の上面に
は、Ｘ軸線方向の一対の案内レール12，12が設けられて
おり、ハウジング10の前面の一側端（右側端）にサーボ
モータ13が取付けられている。

【００２０】支承部11の案内レール12，12には、移動台
14が滑動自在に支承されており、移動台14に設けられた
ボールナット15は、サーボモータ13のモータ軸に結合さ
れたＸ軸線方向のボールねじ16に螺合している。そし
て、ハウジング10の前面の他側端部（左側端部）から
は、ハウジング10の一部として方形筒状の支持腕部17が
前方（Ｚ軸線方向）に突出している。

【００２１】ハウジング10内には、ハウジング10の左側
端から突出した駆動軸18が転がり軸受19を介して回転自
在に取付けられ、駆動軸18の突出部には、主軸頭５の頂
部に取付けられたモータ20のモータ軸のプーリとの間に
無端ベルト22が巻掛けられたプーリ23が取付けられてい
る。

【００２２】支持腕部17内において、先端部には主軸と
なるＸ軸線方向の回転筒24が回転自在に転がり軸受25を
介して取付けられていると共に、基部及び中間部にもＸ
軸線方向と平行な中間歯車軸26，27が回転自在に取付け
られている。駆動軸18、中間歯車軸26，27及び回転筒24
の夫々に固着された歯車28，29，30，31は、順次噛み合
って歯車列を構成している。

【００２３】支持腕部17の先端部における回転筒24の先
端部には、挿入されたフライスＦ1の工具軸90の一端部
のフランジ部に形成されたキー溝93と係合するキー32が
設けられていると共に、回転筒24内には、フライスＦ1
のプルスタッド91に対する把持引張り手段が設けられて
いる。把持引張り手段においては、プルスタッド91が内
周面から突出後退し、挿入されたプルスタッド91に係合
離脱し得るボール33，33‥が円周等配に口縁部に設けら
れたカップ体34が一端に取付けられ、圧縮ばねに対する
ばね止めフランジ35が他端に取付けられた引張棒36が、
カップ体34を右側に、ばね止めフランジ35を左側にして
回転筒24内に進退自在に嵌挿されている。

【００２４】そして、回転筒24の内向きの開口端側(右
側)の内周面には、カップ体34のボールに係合離脱する
カム37が形成されていると共に、中間部には、引張棒36
が挿通されるばね止めフランジ38が形成されている。引
張棒36のばね止めフランジ35と回転筒24のばね止めフラ
ンジ38との間には、適宜の予圧をもって圧縮ばね39が嵌
装されている。更に支持腕部17の先端部の外向きの左側
面には、把持引張り手段の解放用の流体圧シリンダ40が
取付けられ、流体圧シリンダ40のピストン棒41の突出端
は、引張棒36の左端に対向している。

【００２５】他方、移動台14から前方に突出した固定腕
部42の先端部は、フライスＦ1 の工具軸90の端部を把持
する把持手段43の固定把持爪44となっており、固定腕部
42に基端がピン45で枢着されたＬ字形の回動腕部46の先
端部は、固定把持爪44に対向し、共同してフライスＦ1
の工具軸90の端部を把持する可動把持爪47となってい
る。Ｌ字形の回動腕部46の屈折部は、移動台14上に取付
けられた把持爪開閉用の流体圧シリンダ48のピストン棒
49の突出端とリンク50で結合されている。対となった固
定把持爪44と可動把持爪47とは、支持腕部17の先端部の
把持引張り手段とＸ軸線方向で同一軸線関係に位置す
る。

【００２６】ベッド１上の工具マガジンＭ1 は、適宜の
形式のものでよく、図示されたものは、サーボモータ51
により割出回転する回転体52の周縁部に複数のフライス
Ｆ1を円周等配に把持する形式のもので、主軸頭５の回
転筒24と平行軸線関係にあるフライスＦ1 の端部の溝付
きフランジ92を把持するようになっている。

【００２７】各サーボモータ６，７，８，51，13及びモ
ータ20は、夫々の駆動回路53，54，55，56，57，58を介
して数値制御装置Ｄに接続され、数値制御装置Ｄにから
の指令信号に基づいて制御されるようになっている。同
じく流体圧シリンダ40も図示しない油圧制御回路を介し
て数値制御装置Ｄに接続され、数値制御装置Ｄにからの
指令信号に基づいて制御されるようになっている。そし
て数値制御装置Ｄに対しては、メモリ信号が入出力され
るように工具交換プログラム／工具データテーブルをも
つメモリＭＥが接続されている。

【００２８】図３に示すように、フライスＦ1 は工具軸
90を備えており、工具軸90は、一端（左端）にプルスタ
ッド91を、他端（右端）に溝付きフランジ92を備えてい
ると共に、プルスタッド91に隣接して左端側に回転筒24
のキー32と係合し得るキー溝93が形成されたフランジ94
を備えている。更に、工具軸90には、右端側に溝付きフ
ランジ92に隣接して回転スリーブ95が転がり軸受96を介
して回転自在に嵌装されており、フランジ94と回転スリ
ーブ95との中間域の適宜の位置に適宜数の側フライス、
図示の例では、２枚のボアタイプの側フライス97，97が
適宜のスリーブ98，98‥‥と共に嵌装固締されている。

【００２９】上記の第１実施例におけるフライス加工装
置の操作・作用について述べる。一つのフライスＦ1 に
よる加工が済むと、メモリＭＥの工具交換プログラムに
基づく数値制御装置Ｄからの指令信号が出力され、駆動
回路53，54，55，56，57を介してサーボモータ６，７，
８，51及びモータ20が駆動される。それと共に流体圧シ
リンダ40，48も作動される。それらの駆動・作動により
下記のように工具交換が行われる。

【００３０】サーボモータ６，７，８の回転駆動によ
り、滑動台２、コラム３及び主軸頭５が移動し、主軸頭
５は工作物Ｗから離れ、原位置に戻ると共に、モータ20
が停止し、回転筒24を定位置に回転停止する。その際、
メモリＭＥの工具データテーブルに基づいてサーボモー
タ51が駆動され、工具マガジンＭ1 の回転体52が割出回
転して空装着部が交換位置に位置する。

【００３１】サーボモータ６，７の回転駆動により、滑
動台２及びコラム３、即ち主軸頭５が移動し、使用済の
フライスＦ1 の溝付きフランジ92が工具マガジンＭ1 の
回転体52の空装着部にＺ軸線方向で対向する。更に、サ
ーボモータ７の回転駆動により、コラム３、即ち主軸頭
５が所定量前進し、主軸頭５に装着された状態の使用済
みフライスＦ1 の溝付きフランジ92は、工具マガジンＭ
1 の回転体52の空装着部に係合し、同フライスＦ1 は工
具マガジンＭ1 に保持される。

【００３２】次いで、流体圧シリンダ40の作動によりピ
ストン棒41は突出し、圧縮ばね39のばね力に抗して引張
棒36が右方に押出されると、ボール33，33‥はカム37か
ら離れ、フライスＦ1 のプルスタッド91を解放する。そ
れと共に、流体圧シリンダ48が作動してピストン棒49が
退縮し、回動腕部46がピン45回りに時計回り（図４）に
回動し、可動把持爪47は、フライスＦ1 の回転スリーブ
95を解放し、把持手段43は開放状態となる。

【００３３】サーボモータ６の回転駆動により、滑動台
２、即ち主軸頭５が所定位置まで左方に移動し、使用済
のフライスＦ1 をマガジンＭ1 に残して、主軸頭５の回
転筒24は、同フライスＦ1 のプルスタッド91から離脱す
る。（把持手段43は、側フライス97と回転スリーブ95と
の間に位置する。)更に、サーボモータ７の回転駆動に
より、コラム３、即ち主軸頭５が所定位置まで後退す
る。

【００３４】そして、サーボモータ51の駆動により工具
マガジンＭ1 の回転体52が割出回転して、回転体52に装
着されている次に使用する新しいフライスＦ1 が交換位
置になると共に、メモリＭＥの工具データテーブルに基
づいてサーボモータ13が回転駆動され、ボールねじ16及
びボールナット15を介して移動台14が案内レール12，12
に沿って移動し、把持手段43が新しいフライスＦ1 の回
転スリーブ95の位置に対応した位置（回転筒24からの距
離)に位置決めされる。

【００３５】次に、サーボモータ７の回転駆動により、
コラム３、即ち主軸頭５が前進し、回転筒24の軸線が工
具マガジンＭ1 において交換位置にある新しいフライス
Ｆ1の軸線と同一軸線になる位置に位置決めされ（開放
状態の把持手段43は、側フライス97と回転スリーブ95と
の間に位置する)てから、サーボモータ６の回転駆動に
より、コラム３、即ち主軸頭５は、回転筒24のキー32が
新しいフライスＦ1 のキー溝93に係合するまで右方に移
動し、プルスタッド91は、回転筒24内の引張棒36のカッ
プ体34内に挿入される。更に、流体圧シリンダ40の作動
によりピストン棒41は退縮し、圧縮ばね39を解放する
と、圧縮ばね39のばね力により引張棒36は左方に引張ら
れ、ボール33，33‥は、カム37に係合し、フライスＦ1
のプルスタッド91を把持すると共に引張り込み、キー溝
93の回転筒24のキー32への係合状態が維持される。

【００３６】そして、新しいフライスＦ1 の回転スリー
ブ95は、把持手段43により把持され得る位置になり、流
体圧シリンダ48の作動によりピストン棒49が突出し、回
動腕部46がピン45回りに反時計回り（図４）に回動し、
可動把持爪47は、固定把持爪44と共にフライスＦ1 の回
転スリーブ95を把持する。かくして、新しいフライスＦ
1 は、主軸頭５に装着される。その状態で、サーボモー
タ７の回転駆動により、コラム３、即ち主軸頭５が後退
し、主軸頭５に装着された新しいフライスＦ1 の溝付き
フランジ92は、マガジンＭ1 の回転体52から離脱する。

【００３７】そして、サーボモータ６，７の回転駆動に
より、滑動台２及びコラム３が移動し、主軸頭５は原位
置に戻ると共に、モータ20の駆動によりモータ軸のプー
リ、無端ベルト22及びプーリ23を介して駆動軸18が回転
する。すると駆動軸18の回転は、歯車列（28，29，30，
31）を介して回転筒24に伝達され、回転筒24の回転によ
りキー32及びフライスＦ1 のフランジ94のキー溝93を介
してフライスＦ1 の工具軸90、即ち側フライス97，97が
回転する。その際、工具軸90は、把持手段43に把持され
た回転スリーブ95と少なくとも回転に関しては転がり軸
受96により無関係にあつて、高精度に回転自在に支持さ
れるることになり、結局、フライスＦ1は、回転筒24と
回転スリーブ95との両者による両端支持状態で剛性高く
安定して回転する。

【００３８】そして、サーボモータ６，７，８の回転駆
動により、滑動台２、コラム３及び主軸頭５が移動し、
主軸頭５の工作物Ｗに対するＸ・Ｙ・Ｚ軸線方向の移動
が適宜行われることにより、側フライス97，97の工作物
Ｗに対する所望の切込み及び送り、即ち所望のフライス
削りが行われることになる。

【００３９】次に第２実施例におけるフライス加工装置
について説明する。以下の説明における左右は、図６に
おける左右である。図５において、フライス加工装置の
ベッド１上には、主軸装置60が載置され、それを挟んで
前方には治具Ｊで工作物Ｗを装着した工作物テーブルＴ
が、後方には自動工具交換装置が設置されている。

【００４０】ベッド１上の水平方向（Ｚ軸線方向）の案
内面３ｂに沿って滑動自在に載置された滑動台61の上に
は、基台62がＺ軸線と直角な水平方向（Ｘ軸線方向）に
滑動自在に載置されていると共に、滑動台61はサーボモ
ータ63により、基台62はサーボモータ（図示しない）に
より、夫々図略の送り機構を介して移動されるようにな
っている。

【００４１】基台62上には、主軸装置60が設置され、こ
の主軸装置60は、ハウジング66を具備し、ハウジング66
には、一側端の主軸駆動部64と他側端の工具支持部65と
がＸ軸線方向に相対して設けられている。主軸駆動部64
の先端部にはＸ軸線方向の主軸67が回転自在に転がり軸
受68を介して取付けられており、主軸67の歯車69は、ハ
ウジング66上のモータ70により伝動機構及び歯車列を介
して回転駆動されるようになっている。

【００４２】主軸67には、フライスＦ2 の工具軸100 の
一端部が嵌挿される装着穴71が形成されると共に、外周
面から装着穴71に貫通した半径方向のねじ孔が形成さ
れ、ねじ孔には、先端が装着穴71に突出し得る固締ねじ
72が螺入されており、固締ねじ72の外端部は、ハウジン
グ66上に設けられ、進退駆動・回転駆動装置73により回
転並びに回転軸線方向に進退されるドライバ74に係合さ
れるようになっている。即ち、装着穴71に挿入されたフ
ライスＦ2 の工具軸100 の一端部をドライバ74によりね
じ込まれた固締ねじ72により主軸67に固締するようにな
っている。

【００４３】工具支持部65の支持腕75の先端部には、主
軸67と同一軸線上で相対しているＸ軸線方向の支持筒76
がこれと平行に設けられた図略の油圧シリンダにより軸
線方向に進退されるように支持され、支持筒76には、フ
ライスＦ2 の工具軸100 の軸端部が嵌挿される工具支持
回転筒77が嵌装され転がり軸受で回転自在に支持されて
いる。ハウジング66上で、主軸67及び支持筒76の軸線の
後方においてＸ軸線方向に形成された図７に示す案内路
78には、第１可動台79及び第２可動台80が互に間隔をあ
けて滑動自在に並設されている。

【００４４】第１可動台79に固着されたボールナット81
及び第２可動台80に回転自在に取付けられたボールナッ
ト82は共に、支持腕75において回転自在に転がり軸受で
支持されＸ軸線方向に設けられた共通のボールねじ83に
螺合している。第２可動台80のボールナット82は、電磁
クラッチ84を介して第２可動台80に固定され得るように
なっている。ボールねじ83は、第２滑動台80において工
具支持部65と同側端縁に設置されたサーボモータ85のモ
ータ軸に接続されている。

【００４５】第１可動台79及び第２可動台80は、図６に
示すようなフライスＦ2 の工具軸100 を把持する把持手
段43を備えている。把持手段43は、第１可動台79と第２
可動台80とで同一であるので、以下第１可動台79につい
て述べる。図７に示すように第１可動台79の前面から前
方に突出した固定腕部42の先端部は、フライスＦ2 の工
具軸100 の適宜の中間部に嵌着した転がり軸受部106 の
外輪を把持する把持手段の固定把持爪44となっており、
固定腕部42の基部に基端がピン45で枢着されたＬ字形回
動腕部46の先端部は、固定把持爪44に対向し、共同して
フライスＦ2 の工具軸100 の転がり軸受部106 の外輪を
把持する可動把持爪47となっている。回動腕部46の屈折
部は、第１可動台79に取付けられた把持爪開閉用の流体
圧シリンダ48のピストン棒49の突出端とリンク50で結合
されている。対となった固定把持爪44と可動把持爪47と
は、主軸67及び工具支持回転筒77とＸ軸線方向で同一軸
線関係に位置する。

【００４６】自動工具交換装置は、工具マガジンＭ2 及
び工具マガジンＭ2 から主軸装置60に至る範囲の工具搬
送装置ＴＲから構成されている。工具マガジンＭ2 は、
上面に多数のフライスＦ2 を個々に支持する支持部Ｓ，
Ｓ・・が列設された工具テーブルＢであり、又、工具搬
送装置ＴＲは、工具マガジンＭ2 からフライス加工装置
に至る範囲で上方に架設された搬送路レールＬと、搬送
路レールＬ上を往復する工具搬送部Ｇとから構成されて
いる。

【００４７】工具搬送部Ｇの往復体は、搬送路レールＬ
を滑動すると共に、搬送路レールＬに設けられたラック
に噛み合うピニオン及びピニオンを回転駆動するモータ
Ｋを備えており、更に開閉駆動されるハンドＨを上下動
自在に備えていると共に、ハンドＨを上下動する油圧シ
リンダＰを備えている。

【００４８】各サーボモータ（第２滑動台用サーボモー
タ（図略）を含む）63，85、主軸駆動用のモータ70、ド
ライバ74の進退駆動・回転駆動装置73、支持筒76の油圧
シリンダ及び自動交換装置の各駆動手段は、夫々の第１
実施例におけると同様に駆動回路及び油圧制御回路を介
してメモリ具備の数値制御装置に接続され、第１実施例
と同様の数値制御装置からの指令信号に基づいて制御さ
れるようになっている。

【００４９】図６及び図７に示すように、フライスＦ2
は工具軸100 を備えており、工具軸100 の一端部（左
端）は、主軸67の装着穴71に嵌挿される第１軸端部101
と、工具支持部65の工具支持回転筒77に嵌挿される第２
軸端部102 とをもち、第１軸端部101 の外周面には、固
締ねじ72の先端が係合する係合穴103 が形成され、第１
軸端部101 と第２軸端部102 との夫々の内側に自動工具
交換装置のハンドＨで把持される溝付きフランジ104 ，
104 が形成されている。工具軸100 の両端の溝付きフラ
ンジ104 ，104 の中間には、適宜の位置に適宜数の溝フ
ライス、図示の例では１３枚のボアタイプの溝フライス
105 ，105 ‥‥が嵌着されていると共に、適宜の位置に
間隔をあけて転がり軸受部106 ，106 の内輪が嵌着され
ている。

【００５０】上記の第２実施例のフライス加工装置の操
作・作用について述べる。一つのフライスＦ2 による加
工が済むと、第１実施例と同様にメモリからの入力に基
づく数値制御装置からの指令が出力され、駆動回路を介
して各サーボモータ（第２滑動台用サーボモータ（図
略）を含む）63，85、主軸駆動用のモータ70及びドライ
バ74の進退駆動・回転駆動装置73並びに自動交換装置の
各駆動手段が駆動されると共に支持筒76の油圧シリンダ
も作動される。それらの駆動・作動により下記のように
工具交換が行われる。

【００５１】サーボモータ63の回転駆動により、可動台
61が移動し、主軸装置60は、工作物Ｗから離れ、原位置
に戻ると共に、モータ70が停止し、主軸67が定位置に回
転停止する。その際、工具搬送部Ｇは、サーボモータＫ
の駆動によりピニオン・ラック機構を介して搬送路レー
ルＬ上を前進し、主軸装置60上の所定位置に位置する。

【００５２】そして、進退駆動・回転駆動装置73により
ドライバ74が前進して、主軸67の固締ねじ72に係合し、
回転駆動されることにより、固締ねじ72は、後退し、工
具軸100 の係合穴103 から外れ、工具軸100 の第１軸端
部101 は解放される。ドライバ74は、進退駆動・回転駆
動装置73により回転停止すると共に後退し、固締ねじ72
から離脱する。そして、工具支持部65の支持筒76が油圧
シリンダにより軸線方向に後退されることにより、工具
支持回転筒77が工具軸100 の第２軸端部102 から外れ
る。

【００５３】そこで、把持手段43，43によりフライスＦ
2 の転がり軸受部106 ，106 の外輪を把持した状態にあ
る第１可動台79及び第２移動台80は、サーボモータ85の
駆動によりボールねじ83が回転されるので、右行し、そ
の結果、工具軸100 の第１軸端部101 は主軸67の装着穴
71から外れる。

【００５４】工具搬送部Ｇの油圧シリンダＰの作動によ
り下降したハンドＨは、工具軸100の溝付きフランジ104
，104 を把持する。それと共に、第１可動台79及び第
２可動台80において、流体圧シリンダ48の作動によりピ
ストン棒49を退縮させると、把持状態にある回動腕部46
がピン45回りに反時計回り（図７）に回動し、可動把持
爪47は、フライスＦ2 の転がり軸受部106 ，106 の外輪
を解放する。そして、油圧シリンダＰの作動により、ハ
ンドＨはフライスＦ2 を把持したまま上昇し、工具搬送
部Ｇは、モータＫの駆動によりピニオン・ラック機構を
介して搬送路レールＬ上をマガジンＭ2 の空いている支
持部Ｓ上にまで後退して、ハンドＨの下降及び開放によ
り、使用済のフライスＦ2 は所定の支持部Ｓに支持され
る。

【００５５】上記の作動と同様にして、ハンドＨの昇降
・開閉及び工具搬送部Ｇの移動により、マガジンＭ2 上
の支持部Ｓに支持されている次に使用される新しいフラ
イスＦ2 は、選択されて工具軸100 の溝付きフランジ10
4 ，104 がハンドＨにより把持され、更に主軸装置60の
直上の所定位置にまで搬送される。そこで、油圧シリン
ダＰの作動により、ハンドＨが下降し、新しいフライス
Ｆ2 の転がり軸受部106 ，106 の外輪が開放状態にある
第１可動台79及び第２可動台80の把持手段の固定把持爪
44上に載置される。そして流体圧シリンダ48の作動によ
りピストン棒49が突出すると、開放状態にある回動腕部
46がピン45回りに時計回りに（図７）回動し、可動把持
爪47は、固定把持爪44と共にフライスＦ2 の転がり軸受
部106 ，106 の外輪を把持する。

【００５６】なお、新しいフライスＦ2 の転がり軸受部
106 ，106 の軸線方向位置が使用済のフライスＦ2 と異
なる場合には、転がり軸受部106 ，106 の間隔に関して
は、第１可動台79と第２可動台80との間隔を調整するの
であり、それには、電磁クラッチ84を消磁して離脱し、
第２可動台80のボールナット104 を回転自在にしてか
ら、サーボモータ85でボールねじ83を回転駆動すること
により第２移動台80を静止させたまま第１可動台79のみ
を変位させ、両者を所望の間隔にして電磁クラッチ84を
励磁係合してボールナット104 を第２可動台80に固定す
る。

【００５７】又、固定把持爪44，41及び可動把持爪47，
44の位置自体に関しては、それらの軸線方向位置が転が
り軸受部106 ，106 に適合するように第１可動台79及び
第２移動台80の位置を調節する。それには、サーボモー
タ85でボールねじ83を回転駆動することにより第１可動
台79及び第２可動台80を一緒に変位して位置調節をす
る。他方、工具搬送部ハンドＨは、工具軸100 の溝付き
フランジ104 ，104 を解放すると共に、油圧シリンダＰ
の作動で上昇し、工具搬送部Ｇは、モータＫの駆動によ
り適宜の位置に後退する。

【００５８】次に第１可動台79及び第２移動台80は、サ
ーボモータ85でボールねじ83を回転駆動することにより
フライスＦ2 を保持したまま左行し、その結果、工具軸
100の第１軸端部101 は主軸67の装着穴71に嵌挿され、
次いでドライバ74が進退駆動・回転駆動装置73により前
進して、主軸67の固締ねじ72に係合し、回転駆動されこ
とにより、固締ねじ72は、前進し工具軸100 の係合穴10
3 に係合し、工具軸100 の第１軸端部101 を主軸67に固
締する。それと共にドライバ74は、進退駆動・回転駆動
装置73により回転されて後退し、固締ねじ72から離脱す
る。そして、工具支持部65の支持筒76が油圧シリンダに
より軸線方向に前進されることにより、工具支持回転筒
77が工具軸100 の第２軸端部102 に嵌装される。かくし
て、フライスＦ2 は、主軸装置60に装着される。

【００５９】この状態で、モータ70の駆動により歯車列
（図略）を介して歯車69、即ち、主軸67が回転され、固
締ねじ72で固締された工具軸90、即ち溝フライス105 ，
105‥‥が回転する。その際、工具軸100 は、第２軸端
部102 を支持する工具支持回転筒77及び転がり軸受部10
6 の外輪を把持する固定把持爪44，41・可動把持爪47，
44と少なくとも回転に関しては無関係にあつて、高精度
に回転自在に支持されるることになり、結局、フライス
Ｆ2 は、主軸67と工具支持回転筒77との両者による両端
支持状態及び固定把持爪44，41・可動把持爪47，44の中
間支持状態で剛性高く安定して回転する。

【００６０】そして、サーボモータ63及び図略のサーボ
モータの回転駆動により、滑動台61及び基台62が移動
し、主軸装置60の工作物Ｗに対するＸ・Ｚ軸線方向の移
動が適宜行われることにより、溝フライス105 ，105 ‥
‥の工作物Ｗに対する所望の切込み及び送りが行われ、
即ち所望のフライス削りが行われることになる。

【００６１】

【発明の効果】この発明のフライス加工装置において
は、工具軸にフライス削り刃物が取り付けられたフライ
スの主軸への着脱に際し、軸線方向移動可能な把持手段
により工具軸を半径方向から取扱うことが可能であるの
で、工具軸の一端部の主軸への装着と工具軸の他端部の
保持又は中間部の保持とが並行動作で行い得る。従っ
て、フライス加工装置の動作サイクルが短縮され、特に
自動工具交換等においては、交換時間が短縮され、生産
性が向上する。又、フライス軸は、両端支持となるの
で、長くても剛性高く安定して回転し、高精度の加工が
高能率に行われる。従って、適用される工作物の加工形
状の適用範囲が広い。

【００６２】工具軸の中間部に対する把持手段による保
持の場合には、長い工具軸の場合にも、主軸に対する着
脱に際してフライスを安定して保持し得ると共に、フラ
イス加工においても、高剛性、即ち加工精度が維持さ
れ、生産性が向上する。しかも、主軸頭に両端支持され
るフライスが工具マガジンにおいて自動工具交換される
ようなっているので、数種類の工作物を一台のフライス
加工装置で加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例におけるフライス加工装
置の平面図である。

【図２】この発明の実施例におけるフライス加工装置の
主軸頭の部分断面平面図である。

【図３】図２のIII −III 線における断面図である。

【図４】図２のIV−IV線における部分断面図である。

【図５】この発明の第２実施例におけるフライス加工装
置の正面図である。

【図６】この発明の第２実施例におけるフライス加工装
置の平面図である。

【図７】図６のＶII−ＶII線における断面図である。

【図８】従来の技術におけるフライス加工装置の加工状
態の説明図である。

【符号の説明】

１ ベッド ２ 滑動台 ３ コラム ３ａ，12 案内レ
ール ３ｂ 案内面 ４ スライドカバ
ー ５ 主軸頭 ６，７，８，13，
63，85 サーボモータ ９ 滑動部 10，66 ハウジン
グ 11 支承部 14 移動台 15，81，82 ボールナット 16，83 ボールね
じ 17 支持腕部 18 駆動軸 19，25，68 転がり軸受 20，70 モータ 21，23 プーリ 22 無端ベルト 24 回転筒 26，27 中間歯車
軸 28，29，30，31，69 歯車 32 キー 33 ボール 34 カップ体 35，38 ばね止めフランジ 36 引張棒 37 カム 39 圧縮ばね 40，48 流体圧シリンダ 41，49 ピストン
棒 42 固定腕部 43 把持手段 44 固定把持爪 45 ピン 46 回動腕 47 可動把持爪 50 リンク 53，54，55，56，
57，58 駆動回路 60 主軸装置 61 滑動台 62 基台 64 主軸駆動部 65 工具支持部 67 主軸 71 装着穴 72 固締ねじ 73 進退駆動・回転駆動装置 74 ドライバ 75 支持腕 76 支持筒 77 工具支持回転筒 78 案内路 79 第１可動台 80 第２可動台 84 電磁クラッチ Ｆ1 ，Ｆ2 フライス 90，100 工具軸 91 プルスタッド 92，104 溝付き
フランジ 93 キー溝 94 フランジ 95 回転スリーブ 96 転がり軸受 97 側フライス 98 スリーブ 101 第１軸端部 102 第２軸端部 103 係合穴 105 溝フライス 106 転がり軸受部 Ｍ1 ，Ｍ2 工具マガジン 51 サーボモータ 52 回転体 Ｓ 支持部 Ｂ 工具テーブル ＴＲ 工具搬送装置 Ｌ 搬送路レール Ｇ 工具搬送部 Ｈ ハンド Ｐ 油圧シリンダ Ｋ モータ Ｄ 数値制御装置 ＭＥ メモリ Ｊ 治具 Ｔ 工作物テーブ
ル Ｗ 工作物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 恒 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 横山 春雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−135153（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−94645（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 1/02 B23Q 3/157

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物等に対応する位置に移動され得る
   主軸頭ハウジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少な
   くとも二次元的に移動させる送り手段；フライス削り刃
   物を取り付けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能
   に結合保持する結合保持手段をもち、主軸頭ハウジング
   に回転可能に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動
   手段；主軸と軸線方向に間隔をあけて対向し、工具軸の
   他端部を回転可能に、半径方向から開閉把持する把持手
   段を備え、軸線方向に移動自在に主軸頭ハウジングに設
   けられた移動台；移動台を軸線方向に駆動する駆動手
   段；及び複数のフライスを着脱自在に保持する工具保持
   部をもった工具マガジンを具備したフライス加工装置。
2. 【請求項２】 工作物等に対応する位置に移動され得る
   主軸頭ハウジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少な
   くとも二次元的に移動させる送り手段；フライス削り刃
   物を取り付けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能
   に結合保持する結合保持手段をもち、主軸頭ハウジング
   に回転可能に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動
   手段；主軸と軸線方向に間隔をあけて対向して軸線方向
   移動可能に主軸頭ハウジングに設けられ、工具軸の他端
   部を回転可能に保持する保持部；保持部を軸線方向に駆
   動する駆動手段；工具軸の中間部を回転可能に半径方向
   から開閉把持する把持手段を備え、軸線方向に移動自在
   に主軸頭ハウジングに設けられた移動台；移動台を軸線
   方向に駆動する駆動手段；並びに複数のフライスを着脱
   自在に保持する工具保持部をもった工具マガジンを具備
   したフライス加工装置。
3. 【請求項３】 工作物等に対応する位置に移動され得る
   主軸頭ハウジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少な
   くとも二次元的に移動させる送り手段；フライス削り刃
   物を取り付けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能
   に結合保持する結合保持手段をもち主軸頭ハウジングに
   回転可能に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動手
   段；主軸と軸線方向に間隔をあけて対向し、工具軸の他
   端部に設けられた回転保持部を半径方向から開閉把持す
   る把持手段を備え、軸線方向に移動可能に主軸頭ハウジ
   ングに設けられた移動台；移動台を軸線方向に駆動する
   駆動手段；及び複数のフライスを着脱自在に保持する工
   具保持部をもった工具マ ガジンを具備したフライス加工
   装置。
4. 【請求項４】 工作物等に対応する位置に移動され得る
   主軸頭ハウジング；主軸頭ハウジングを少なくとも少な
   くとも二次元的に移動させる送り手段；フライス削り刃
   物を取り付けた工具軸の一端部の結合保持部を着脱可能
   に結合保持する結合保持手段をもち、主軸頭ハウジング
   に回転可能に設けられた主軸；主軸を回転駆動する駆動
   手段；主軸と軸線方向に間隔をあけて対向して軸線方向
   移動可能に主軸頭ハウジングに設けられ、工具軸の他端
   部を回転可能に保持する保持部；保持部を軸線方向に駆
   動する駆動手段；工具軸の中間部に設けられた回転保持
   部を半径方向から開閉把持する把持手段を備え、軸線方
   向に移動可能に主軸頭ハウジングに設けられた移動台；
   移動台を軸線方向に駆動する駆動手段；並びに複数のフ
   ライスを着脱自在に保持する工具保持部をもった工具マ
   ガジンを具備したフライス加工装置。