JP4251630B2 - 工作機械のタレット - Google Patents
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Description
そして、旋回部が旋回動作することにより、所望の回転工具や他の工具が割出し位置に割出される。回転工具が割出されると、回転駆動用モータにより回転工具を回転させる。そのために、回転駆動用モータの駆動力(回転トルク)は、ベルト,ベベルギヤ,ベアリングなどを有する動力伝達機構で回転工具に伝達される。
そのため、回転駆動用の動力伝達機構が複雑な構成になっていた。また、動力伝達機構のベルト,ベベルギヤ,ベアリングなどから熱や振動が発生し、その結果、エネルギ損失が生じて動力伝達効率が低下し騒音も発生していた。
前記回転駆動用モータの前記回転軸は、前記ホルダ軸と係合離脱するために進退駆動部により前記回転軸の回転中心軸線方向に移動動作可能であるのが好ましい。
前記旋回ドラムは、一方側が前記タレット本体に支持され他方側が前記回転駆動用モータのハウジングに支持されて旋回可能であるのが好ましい。
前記回転軸の一端部には、前記旋回ドラムの旋回方向に延びて両方向と下方とに開口する凹溝が形成され、前記工具ホルダの前記ホルダ軸には凸部が取付けられており、この凸部は、前記ホルダ軸の先端部からその軸線方向外方に突出しており、前記凹溝と前記凸部とにより、前記回転軸と前記工具ホルダを連結,連結解除するためのジョイント部が構成されているのが好ましい。
前記凹溝と前記凸部はテーパ状に形成されており、前記凸部は前記凹溝に対して係合離脱可能になっているのが好ましい。
前記回転軸が停止しているときは、この回転軸の前記凹溝が前記旋回ドラムの旋回方向を向くように前記回転駆動用モータが制御されており、これにより、前記旋回ドラムが旋回動作するとき、前記ジョイント部で前記工具ホルダの前記凸部が前記凹溝内を移動,通過することができるようになっているのが好ましい。
前記回転工具が前記割出し位置に割出された状態で、前記凸部は前記凹溝に係合可能であり、前記凸部が前記凹溝に係合した状態で前記回転軸が回転すると、この回転軸の回転トルクが前記ジョイント部で前記ホルダ軸に伝達されて、前記回転工具が回転するのが好ましい。
前記回転工具が前記割出し位置に割出されているとき、前記凹溝に前記凸部が係合して前記回転軸と前記ホルダ軸が連結し、この状態では、前記回転駆動用モータの前記ステータに対する前記ロータの位置関係は、出力トルクが最良になるような位置関係になっているのが好ましい。
また、工具ホルダのホルダ軸と回転駆動用モータの回転軸とを直接的に連結しているので、動力伝達機構の部品点数が少なくなってタレットが簡素な構成になり、タレットのメンテナンスも容易になる。回転軸とホルダ軸が同軸で直結されているので、回転工具を高速で回転させることができる。
旋回ドラムの内部スペースを有効利用して、ここに回転駆動用モータを配置しているので、回転駆動用モータを設置するためのスペースを別途設けなくてよく、タレット全体がコンパクトになる。
これに対して、下記の実施例では、旋回ドラムに回転駆動用モータを内蔵している。すなわち、回転工具を回転させるための回転駆動用モータを、回転工具から最も近い位置である旋回ドラム内に配置している。
したがって、回転工具を保持する工具ホルダのホルダ軸と、回転駆動用モータの回転軸とを、直接連結することができる。その結果、上述のようなエネルギ損失が生じないので動力伝達効率を向上させることができ、発熱,振動および騒音を低減させ、タレットを簡素な構成にすることができる。
図1ないし図3は本発明の一実施例を示す図で、図1はタレットの正面図、図2は図1のII−II線断面図、図3は図2の部分拡大断面図である。
図1ないし図3に示すように、工作機械たとえば旋盤は、少なくとも1本(ここでは、6本)の回転工具2をタレット1に取付け、回転工具2を回転させて工作物を加工することができる。なお、タレット1を有する工作機械としては、本実施例の旋盤の他にタレット型マシニングセンタなどの工作機械であってもよい。
タレット本体3は、床面に設置された旋盤の基体(たとえば、ベッド)に支持されている。タレット本体3は、旋盤の基体に固定されている場合を示しているが、工作機械の基体に対して移動動作可能な場合であってもよい。
旋回ドラム4はタレット本体3に支持されている。旋回ドラム4は、少なくとも回転工具2を保持する工具ホルダ7を取付け可能になっている。図示するタレット1では、旋回ドラム4に、工具ホルダ7のほかに、他の工具2aを保持する他の工具ホルダ8も放射状に取付け可能である。なお、タレットに取付けられる工具全部が回転工具(すなわち、回転工具を保持する工具ホルダ)であってもよい。
回転駆動用モータ6は、回転工具2を回転させるためのモータであり、旋回ドラム4に内蔵されてタレット本体3に支持されている。回転駆動用モータ6の回転軸10は、常に割出し位置Sの方向を向いている。
タレット1は、回転工具2が割出し位置Sに割出された状態で、この回転工具2の工具ホルダ7のホルダ軸11と、回転駆動用モータ6の回転軸10とを直接連結する。これにより、回転駆動用モータ6で回転工具2を回転させている。
ホルダ軸11と回転軸10を直接連結しているので、動力伝達機構の部品点数が少なくなってタレット1が簡素な構成になり、タレット1の保守作業(メンテナンス)も容易になる。
回転駆動用モータ6の回転軸10は、工具ホルダ7のホルダ軸11と係合離脱するために、進退駆動部12により回転軸10の回転中心軸線CL方向に移動動作可能である。これにより、ホルダ軸11と回転軸10を、直接的に連結,連結解除することができる。
回転駆動用モータ6の回転軸10と工具ホルダ7のホルダ軸11が、同軸で直結されているので、回転工具2を高速で回転させることができる。
タレット本体3は、旋盤の基体としてのベッドに固定され、中空の所定形状に形成されている。タレット本体3の内部は中空になっており、外部の所定位置には旋回割出し用モータ9が取付けられている。
旋回ドラム4は、タレット本体3の先端部に支持され、旋回中心軸線CL1を中心として旋回動作可能である。なお、旋回中心軸線CL1が水平方向を向いている場合を示しているが、旋回中心軸線CL1は、床面に対して垂直方向または斜め方向を向く場合であってもよい。
支持面20には、回転工具2を保持する工具ホルダ7が着脱可能に取付けられている。回転工具2としては、たとえばドリル,エンドミルなどである。ドラム本体21には、これを貫通して支持面20に開口する放射状の複数の貫通孔22が形成されている。貫通孔22内には、工具ホルダ7のホルダ軸11が嵌合するようになっている。
他の支持面20aには、旋削加工を行うための他の工具(たとえば、バイト)2aを保持する他の工具ホルダ8が取付けられている。なお、他の工具が工具ホルダを必要としない場合には、この工具を支持面20aに直接取付けた場合であってもよい。
こうして、ドラム本体21には、一つまたは複数の工具ホルダ7,他の工具ホルダ8,工具ホルダの不要な他の工具などが、旋回中心軸線CL1を中心として放射状に取付け可能である。
ドラム本体21は、旋回中心軸線CL1方向と半径方向の両方向に移動せず拘束された状態で旋回動作のみを行うように、タレット本体3に支持されている。
カバー部材23は、有底中空円筒状に形成され、旋回ドラム4の内部スペースSPを覆ってドラム本体21に固定されている。カバー部材23の中央には、ベアリング支持部25が突出して一体形成されている。カバー部材23には、円板状の蓋部材24が締結固定されている。
ベアリング支持部25には旋回用ベアリング26が取付けられており、旋回用ベアリング26の外輪が、ベアリング支持部25に支持されている。旋回用ベアリング26の内輪は、回転駆動用モータ6のハウジング60に固定された突出部65に係合し、押え部材27により位置決め保持されている。これにより、旋回ドラム4の先端側は、旋回用ベアリング26を介してハウジング60に旋回自在に軸支されている。
こうして、旋回ドラム4は、一方側(図2,図3の右側)がタレット本体3に支持され、他方側(すなわち、図2,図3の左側)が回転駆動用モータ6のハウジング60に支持されて、旋回可能になっている。これにより、旋回ドラム4は、タレット本体3と回転駆動用モータ6により両持ち支持された状態になり、安定して旋回動作を行うことができる。
旋回割出し用モータ9の駆動力(旋回トルク)は、出力軸42,ピニオン43,ギヤ40を介して旋回ドラム4に伝達される。旋回割出し用モータ9を制御して旋回ドラム4を旋回させることにより、所望の回転工具2または他の工具2aを割出し位置Sに割出すことができる。
タレット本体3の先端部には、回転駆動用モータ6を支持するためのモータ支持部材44が固定されている。モータ支持部材44は、ドラム本体21の内方に位置して円環状の所定形状をなしている。ギヤ40の内側には、円環状の所定形状をなすシリンダ用部材45が固定されている。
タレット本体3,シリンダ用部材45,モータ支持部材44およびドラム本体21により、第1のシリンダ部46が構成されている。第1のシリンダ部46は、シリンダ室52,53を有している。
第1のシリンダ部46には、ピストン47が、矢印Eに示すように、旋回中心軸線CL1方向に往復移動動作可能に嵌合している。ピストン47は、旋回中心軸線CL1方向にのみ往復移動動作可能で旋回動作は行わないように、タレット本体3により規制されている。
ピストン47は、ドラム本体21とモータ支持部材44との間に嵌合する第1のピストン部材48と、シリンダ用部材45とタレット本体3およびモータ支持部材44との間に嵌合する第2のピストン部材49とにより構成されている。
連結部50には、旋回中心軸線CL1を中心として放射状に歯車が刻設されている。連結部50が連結されると、旋回ドラム4は、位置決め保持されて旋回動作不可能の状態になる。連結部50が連結解除されると、旋回ドラム4は旋回動作可能になる。
シリンダ部材45には、圧縮ばね51と回り止めピン54が設けられている。圧縮ばね51は、シリンダ部材45に形成された係合孔に係合している。回り止めピン54も、この係合孔にその軸線方向に移動可能に係合している。回り止めピン54の先端部は、第1のピストン部材48に形成された凹部に係合している。
圧縮ばね51は、回り止めピン54を第1のピストン部材48に常時押付けて、第1のピストン部材48の回り止めをしている。したがって、連結部50が連結解除状態になっても、第1のピストン部材48は回転動作しないように規制されている。
こうして、連結部50を連結状態にすることにより、所望の回転工具2または他の工具2aを割出し位置Sに位置決め保持することができる。この状態で、回転工具2または他の工具2aで工作物を加工することになる。
これにより、連結部50は連結解除されるので、旋回ドラム4は旋回動作可能になる。こうして、連結部50を連結解除状態にすれば、旋回ドラム4を旋回させて、所望の回転工具2または他の工具2aを割出し位置Sに割出すことができる。
さらに、回転駆動用モータ6は、回転軸10に取付けられたロータ61と、ロータ61との間に間隙を保持してその外方側に位置し、ハウジング60に取付けられたステータ62と、回転軸10を回転可能に支持する進退部材64とを有している。
内側ハウジング71は、回転軸10の一端部72側を回転可能に支持している。内側ハウジング71の内周面には、ステータ62が取付けられている。外側ハウジング70には、突出部65を介して旋回用ベアリング26の内輪が取付けられている。
ハウジング60の内部には、流路73,74が連通して形成されている。流路73,74に冷却用流体(たとえば、冷却水,冷却油)Lを供給することにより、回転駆動用モータ6を冷却して、熱変位による加工誤差を低減している。
スリーブ76の内周面と回転軸10との間に、ベアリング75が装着されている。ベアリング75は、外輪押え部材78と内輪押え部材79により位置決め保持されている。外輪押え部材78はスリーブ76に固定され、内輪押え部材79は回転軸10にねじ込み固定されている。
進退部材64は円環状の所定形状を有している。進退部材64は、ハウジング60に嵌合して、矢印Bに示すように、回転中心軸線CL方向に移動動作可能になっている。すなわち、進退部材64の外周面が、内側ハウジング71の内周面90に摺接している。
進退部材64の外周面92と内側ハウジング71の内周面90との間に、シリンダ室93が形成されている。進退部材64に一体的に形成されたピストン94が、シリンダ室93を二つの室に仕切るとともに、内側ハウジング71の内周面90に嵌合している。
内側ハウジング71には、圧力流体(たとえば、圧力油または圧縮空気)Laを切り換えて供給するための流路95が形成されている。シリンダ室93の二つの室のうち一方の室に流路95から圧力流体Laを供給することにより、ピストン94を有する進退部材64が矢印Bに示すように移動する。
すると、進退部材64にベアリング80を介して軸支されている回転軸10は、回転中心軸線CL方向に移動動作を行う。回転軸10に接続されているベアリング75,スリーブ76なども、回転軸10と一緒に移動動作を行う。
凹溝96と凸部97はテーパ状に形成されており、凸部97は凹溝96に対して係合離脱可能になっている。凹溝96と凸部97により、回転軸10と工具ホルダ7を連結,連結解除するためのジョイント部98が構成されている。
回転軸10が停止しているときは、回転軸10の凹溝96が旋回ドラム4の旋回方向を向くように、回転駆動用モータ6が制御されている。これにより、旋回ドラム4が旋回動作するとき、ジョイント部98で、工具ホルダ7の凸部97が凹溝96内を移動,通過することができる。
回転工具2が割出し位置Sに割出された状態で、凸部97は凹溝96に係合可能である。凸部97が凹溝96に係合した状態で回転軸10が回転すると、回転軸10の回転トルクがジョイント部98でホルダ軸11に伝達されて、回転工具2が回転する。
この状態で、回転工具2が割出し位置Sに割出されていれば、凹溝96に凸部97が係合して、回転軸10とホルダ軸11が連結する。また、この状態では、ステータ62に対するロータ61の位置関係は、出力トルクが最良になるような位置関係になっている。
したがって、回転駆動用モータ6に電流を流して回転軸10を回転させれば、その駆動力はホルダ軸11を介して回転工具2に伝達され、回転工具2が所定の回転速度で回転する。
所望の回転工具2を割出すためには、事前に、回転駆動用モータ6の回転軸10を後退位置(上方の所定位置)に退避させておく必要がある。そのためには、第2のシリンダ部91に圧力流体Laを供給し、進退部材64を後退(上昇)させる。
すると、進退部材64に接続された回転軸10,ロータ61,スリーブ76なども一緒に上昇するとともに、凹溝96も所定の方向を向いて位置決めされる。その結果、凹溝96が凸部97から離れ、凸部97は凹溝96に拘束されずに旋回動作可能になる。
一方、クランプ機構41では、他方のシリンダ室53に圧力流体を供給し、ピストン47をシリンダ用部材45から離れる方向(図2の左方向)に移動させて、連結部50の連結を解除しておく。
そして、旋回割出し用モータ9を制御する。すると、旋回割出し用モータ9の駆動力は、ピニオン43,ギヤ40を介して旋回ドラム4に伝達される。旋回ドラム4は旋回動作して、所望の回転工具2が割出し位置Sに割出される。
一方、クランプ機構41では、一方のシリンダ室52に圧力流体を供給してピストン47をシリンダ用部材45の方向(図2の右方向)に移動させ、連結部50を連結させる。これにより、旋回ドラム4は、旋回することなく所定位置に位置決め保持される。
この状態で、回転駆動用モータ6に電流を流して回転軸10を回転させれば、ジョイント部98を介して回転工具2は所定の回転速度で回転し、工作物を加工することができる。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
2 回転工具
3 タレット本体
4 旋回ドラム
5 旋回割出し駆動部
6 回転駆動用モータ
7 工具ホルダ
9 旋回割出し用モータ
10 回転軸
11 ホルダ軸
12 進退駆動部
60 ハウジング
61 ロータ
62 ステータ
72 回転軸の一端部
96 凹溝
97 凸部
98 ジョイント部
CL 回転中心軸線
S 割出し位置
Claims (8)
- 少なくとも1本の回転工具をタレットに取付け、この回転工具を回転させて工作物を加工することができる工作機械において、
前記タレットは、
前記工作機械の基体に支持されたタレット本体と、
少なくとも前記回転工具を保持する工具ホルダを取付け可能で、前記タレット本体に支持された旋回ドラムと、
旋回割出し用モータで前記旋回ドラムを旋回させて、所望の前記回転工具を割出し位置に割出すことができる旋回割出し駆動部と、
回転軸が前記割出し位置の方向を向き、前記旋回ドラムに内蔵されて前記タレット本体に支持された回転駆動用モータとを備え、
前記回転工具が前記割出し位置に割出された状態で、前記旋回ドラムに内蔵された前記回転駆動用モータのステータ内でこの回転駆動用モータのロータを軸線方向に移動させることにより、前記回転工具の前記工具ホルダのホルダ軸と前記回転駆動用モータの前記回転軸とを同軸で直接的に連結して、前記回転駆動用モータで前記回転工具を回転させるようにしたことを特徴とする工作機械のタレット。 - 前記回転駆動用モータの前記回転軸は、前記ホルダ軸と係合離脱するために進退駆動部により前記回転軸の回転中心軸線方向に移動動作可能であることを特徴とする請求項1に記載の工作機械のタレット。
- 前記旋回ドラムは、一方側が前記タレット本体に支持され他方側が前記回転駆動用モータのハウジングに支持されて旋回可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械のタレット。
- 前記回転軸の一端部には、前記旋回ドラムの旋回方向に延びて両方向と下方とに開口する凹溝が形成され、
前記工具ホルダの前記ホルダ軸には凸部が取付けられており、この凸部は、前記ホルダ軸の先端部からその軸線方向外方に突出しており、
前記凹溝と前記凸部とにより、前記回転軸と前記工具ホルダを連結,連結解除するためのジョイント部が構成されていることを特徴とする請求項1,2または3に記載の工作機械のタレット。 - 前記凹溝と前記凸部はテーパ状に形成されており、前記凸部は前記凹溝に対して係合離脱可能になっていることを特徴とする請求項4に記載の工作機械のタレット。
- 前記回転軸が停止しているときは、この回転軸の前記凹溝が前記旋回ドラムの旋回方向を向くように前記回転駆動用モータが制御されており、
これにより、前記旋回ドラムが旋回動作するとき、前記ジョイント部で前記工具ホルダの前記凸部が前記凹溝内を移動,通過することができるようになっていることを特徴とする請求項4または5に記載の工作機械のタレット。 - 前記回転工具が前記割出し位置に割出された状態で、前記凸部は前記凹溝に係合可能であり、
前記凸部が前記凹溝に係合した状態で前記回転軸が回転すると、この回転軸の回転トルクが前記ジョイント部で前記ホルダ軸に伝達されて、前記回転工具が回転することを特徴とする請求項4,5または6に記載の工作機械のタレット。 - 前記回転工具が前記割出し位置に割出されているとき、前記凹溝に前記凸部が係合して前記回転軸と前記ホルダ軸が連結し、この状態では、前記回転駆動用モータの前記ステータに対する前記ロータの位置関係は、出力トルクが最良になるような位置関係になっていることを特徴とする請求項4ないし7のいずれかの項に記載の工作機械のタレット。
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