JP4339440B2

JP4339440B2 - 工作機械の割り出し装置

Info

Publication number: JP4339440B2
Application number: JP12007899A
Authority: JP
Inventors: 和彦松本
Original assignee: DMG Mori Co Ltd; Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: JP2000308948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具又はワークが取付けられる回転部をベース上に回転割り出し及びクランプ可能に搭載した工作機械の割り出し装置、例えば複合加工旋盤の刃物台割り出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コラムのベース上に台座を旋回自在に搭載し、該台座に刃物台本体を固定し、該刃物台本体の工具主軸に旋削工具や回転工具を装着し、上記刃物台本体を所定の角度位置に割り出してクランプし、旋削加工と回転工具加工の両方を行うことができるようにした複合加工旋盤がある。
【０００３】
上記刃物台本体の回転割り出し及びクランプを行う割り出し装置として、従来、上記台座，ベースにそれぞれ回転側，固定側カップリングを対向させて設け、両カップリングの噛合歯同士を噛合させてクランプする２ピース式のものや、上記回転側，固定側カップリングを同軸をなすように配置し、該両カップリングの噛合歯に第３の結合カップリングの噛合歯を噛合させてクランプする３ピース式のものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の割り出し装置では、各カップリングの噛合歯同士を噛合させることにより刃物台本体を所定の割り出し位置にクランプする構造であり、従って割り出し角度は噛合歯のピッチで決まることから、刃物台本体の割り出し角度位置が限られるという問題がある。
【０００５】
ここで、本件出願人は、先に、刃物台本体を任意の割り出し角度に固定できる割り出し装置を提案した（特願平１１−５９５７６号）。この割り出し装置は、図５に示すように、工具が装着される回転部２０１に固定された回転側カップリング２０２と、支持ベース２０３に固定さた固定側カップリング２０４とを同軸をなすように配置し、該両カップリング２０２，２０４の上方に結合カップリング２０５を噛合位置と噛合解除位置との間で進退可能に配置し、該結合カップリング２０５の上方に、上記結合カップリング２０５が噛合解除位置にあるときに上記回転側カップリング２０２をブレーキリング２０６を介して押圧固定する固定ピストン２０７を固定位置と固定解除位置との間で進退可能に配置した構造のものである。
【０００６】
この割り出し装置では、結合カップリング２０５を下降させて両カップリング２０２，２０４に噛合させることにより、規定の割り出し角度位置にクランプすることができる。そして結合カップリング２０５を上昇させた状態で固定ピストン２０７を下降させてブレーキリング２０６を介して回転側カップリング２０２を押圧固定することにより、任意の割り出し角度位置にクランプすることが可能である。
【０００７】
ところで、上記割り出し装置は、回転側，固定側カップリング２０２，２０４の上方に結合カップリング２０５を配置し、さらに該結合カップリング２０５の上方に固定ピストン２０７を配置する構造であることから、割り出し装置の高さ寸法ｈが大きくなり、それだけ刃物台全体が大型化するという懸念がある。またブレーキリング２０６を介在させる分だけ部品点数が増える。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、刃物台本体を任意の割り出し角度に固定可能とし、かつ割り出し装置の高さ寸法を小さくして刃物台全体の大型化を回避できる工作機械の割り出し装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具又はワークが取り付けられる回転部をベース上に回転割り出し及びクランプ可能に搭載した工作機械の割り出し装置において、上記回転部に固定された回転側カップリングと上記ベースに固定された固定側カップリングとを同軸をなすように配置し、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合して該回転側カップリングを規定の割り出し角度位置に固定する結合カップリングを上記回転側，固定側カップリングに対向し、かつ噛合位置と噛合解除位置との間で進退可能に設け、上記結合カップリングが噛合解除位置にあるときに上記回転側カップリングを任意の割り出し角度位置に固定する固定ピストンを固定位置と固定解除位置との間で進退可能に、かつ上記結合カップリングの外側に同軸をなすように配置したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用効果】
本発明の割り出し装置により規定の割り出し角度位置にクランプするには、結合カップリングを移動させて回転側，固定側カップリングの両方に噛合させることにより該回転側カップリングを固定する。また、任意の割り出し角度位置にクランプするには、上記結合カップリングを噛合解除位置に移動させ、この状態で固定ピストンを移動させて回転側カップリングを固定する。
【００１１】
このように本発明の割り出し装置によれば、結合カップリングが噛合解除位置にあるときに回転側カップリングを任意の角度位置に固定する固定ピストンを進退可能に設けたので、任意の割り出し角度にクランプすることが可能となり、加工能力を向上できる効果がある。
【００１２】
また本発明では、上記固定ピストンを結合カップリングの外側に配置したので、上述の結合カップリングの上方に固定ピストンを配置する場合に比べて割り出し装置の高さ寸法を小さくできる。その結果、刃物台全体の高さ寸法を小さくでき、ひいては加工精度への影響を回避できる。さらに上述のブレーキピストンを不要にでき、部品点数を低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図４は、本発明の一実施形態による複合加工旋盤の割り出し装置を説明するための図であり、図１は複合加工旋盤の右側面図、図２は刃物台の右側面図、図３，図４は割り出し装置の平面図，要部の拡大断面図である。なお、図４において、軸線Ａより左側部分は規定の割り出し角度でのクランプ状態を、右側部分は任意の割り出し角度でのクランプ状態をそれぞれ示している。
【００１４】
図において、１は旋削加工と回転工具加工の両方を行うことができるようにした複合加工旋盤（工作機械）である。この複合加工旋盤１は、固定ベッド２の上面にリニアガイドレール３ａを介してサドル４をＺ軸方向（紙面直角方向）に移動可能に配置し、該サドル４の上面にリニアガイドレール３ｂを介してコラム５をＺ軸と直角をなす水平方向に移動可能に配置するとともに、該コラム５に刃物台６をＸ軸方向に移動可能に配置した概略構造のものである。
【００１５】
上記固定ベッド２の正面から見て左側端部には主軸台７が配置固定されており、該主軸台７にはワークを把持するチャック８を備えた主軸が設けられ、該主軸は主軸モータ（図示せず）により回転駆動される。なお、１ａは不図示のカバーに形成された作業開口を開閉するドアである。
【００１６】
上記刃物台６は、上記コラム５の前下がり傾斜面５ａ上に支持ベース９をＹ軸方向に摺動可能に配置し、該支持ベース９上に回転割り出し装置１０を介して刃物台本体１１を旋回自在に支持した概略構造を有している。
【００１７】
上記刃物台本体１１は、先端部に工具Ｔが着脱可能に装着された工具主軸１４と、該工具主軸１４を回転自在に支持する工具主軸頭１２と、該工具主軸頭１２内に配置され、上記工具主軸１４を回転駆動する主軸モータ１３とを備えている。
【００１８】
上記回転割り出し装置１０は、上記刃物台本体１１を支持する回転台１６と、該回転台１６内にこれと同軸をなすように配置され、上記支持ベース９にボルト１５により締め付け固定された固定台１７と、上記回転台１６を所定の割り出し角度位置に回転駆動する回転駆動機構１８と、上記回転台１６を規定の割り出し角度位置にクランプする第１クランプ機構１９と、該回転台１６を任意の割り出し角度位置にクランプする第２クランプ機構２０とを備えている。
【００１９】
上記回転台１６は上端部に開口１６ａを有する筒状のものであり、該回転台１６の開口１６ａの内周面と、固定台１７の上端部外周面との間にはベアリング２１が介設されている。このベアリング２１はロックナット２１ａ，固定リング２１ｂによりそれぞれ固定台１７，回転台１６に位置決め固定されている。
【００２０】
上記第１クランプ機構１９は、上記回転台１６の下端面にボルト２２ａで固定された平面視環状の回転側カップリング２３と、該回転側カップリング２３の内側に同軸をなすように配置され、上記支持ベース９の上面にボルト２２ｂにより固定された平面視環状の固定側カップリング２４と、該両カップリング２３，２４の上方にこれらと対向するように位置し、上記固定台１７の外周面に軸方向に摺動可能に配設された平面視環状の結合カップリング２５とを備えている。
【００２１】
上記結合カップリング２５の下面には噛合歯２５ａが上記両カップリング２３，２４の上面に形成された噛合歯２３ａ，２４ａと噛合可能に対向するよう形成されている。この結合カップリング２５は、上記回転側，固定側カップリング２３，２４の噛合歯２３ａ，２４ａに噛合する噛合位置と、該噛合を解除する噛合解除位置との間で軸線Ａ方向に進退するようになっている。
【００２２】
上記回転台１６の外側には平面視環状の支持プレート２６が配設されており、該支持プレート２６は支持ベース９にボルト２８により締め付け固定されている。この支持プレート２６の内周面に上記第２クランプ機構２０を構成する平面視環状の固定ピストン２７が軸方向に摺動可能に配設されており、この固定ピストン２７は結合カップリング２５の外側に配置され、該結合カップリング２５と軸直角方向に重なっている。なお固定ピストン２７と回転台１６との間には軸直角方向に僅かな隙間が設けられている。
【００２３】
上記回転台１６の外周壁の下部には平面視環状の凸段部１６ｂが形成されており、該凸段部１６ｂには上記固定ピストン２７の内周壁に環状に形成された凹段部２７ａが係合可能となっている。この固定ピストン２７は回転台１６を介して回転側カップリング２３を押圧固定する固定位置と、該固定を解除する固定解除位置との間で軸線Ａ方向に進退するようになっている。
【００２４】
上記固定台１７には工具主軸に冷却油を供給する冷却油通路３０ａ，３０ａを有する冷却油供給部材３０が軸線Ａ方向に挿入されている。また固定台１７には該固定台１７と上記結合カップリング２５とで形成された第１油室３１に油圧を供給する油通路１７ａが形成されている。また上記支持プレート２６には該支持プレート２６と上記固定ピストン２７とで形成された第２油室３２に油圧を供給する油通路２６ａが形成されている。なお、３３は上記各油室３１，３２からの油圧の漏れを防止するシール部材である。
【００２５】
上記第１油室３１に作動油が所定の油圧でもって供給されると、上記結合カップリング２５が下降し、これの噛合歯２５ａが上記回転側，固定側カップリング２３，２４の噛合歯２３ａ，２４ａに噛合するとともに、両カップリング２３，２４を結合カップリング２５と後述する基準面ピストン４５とで挟持固定する。これにより刃物台本体１１は各カップリング２３，２４の噛合歯２３ａ，２４ａのピッチにより設定された規定の角度位置にクランプされる。
【００２６】
上記固定側カップリング２４に形成された貫通孔２４ｂにはスプリング３４が挿入配置されており、該スプリング３４により上記結合カップリング２５及び基準面ピストン４５はそれぞれ軸線Ａ上方及び下方に押圧付勢されている。上記油通路１７ａが開放されると、上記第１油室３１内の作動油が外部に排出されるとともに、スプリング３４により結合カップリング２５が上昇してクランプが解除される。
【００２７】
また上記結合カップリング２５がアンクランプ位置（噛合解除位置）にあるときに、上記第２油室３２に作動油が所定の油圧でもって供給されると、固定ピストン２７が下降して回転台１６及び回転側カップリング２３を上記基準面ピストン４５とで挟持固定する。これにより刃物台本体１１は任意の角度位置にクランプされる。
【００２８】
上記支持ベース９の固定ピストン２７の下面に臨む部分には孔９ａが凹設されており、該孔９ａ内には上記固定ピストン２７を軸線Ａ上方に押圧付勢するスプリング３５が配設されている。上記油通路２６ａが開放されると、第２油室３２の作動油が外部に排出されるとともに、スプリング３５により固定ピストン２７が上昇する。これにより回転台１６及び回転側カップリング２３のクランプが解除される。
【００２９】
上記回転駆動機構１８は、上記支持ベース９に凹設された収納凹部９ｂ内に平面視環状のウォームホイール３６を配置し、該ウォームホイール３６をボルト３７で上記回転側カップリング２３の下端面に固定し、該ウォームホイール３６にウォームギヤ３８を噛合させた構造となっている。このウォームギヤ３８の駆動軸３８ａの端部には従動プーリ３９ａが、また割り出しモータ４０の回転軸４０ａには駆動プーリ３９ｂがそれぞれ固着され、両プーリ３９ａ，３９ｂは伝動ベルト４１で連結されている。上記駆動軸３８ａの両端部，中央部は軸受４２，４２，４２により支持ベース９に軸支されている。
【００３０】
上記回転駆動機構１８において、割り出しモータ４０の回転がウォームギヤ３８からウォームホイール３６，回転側カップリング２３を介して回転台１６に伝達され、刃物台本体１１が規定の回転角度，又は任意の回転角度に割り出しされる。なお上記ウォームホイール３６の下端面と凹部９ｂの底面との間には擦れを防止する僅かな隙間ｂが設けられている。
【００３１】
上記凹部９ｂ内のウォームホイール３６の内側には平面視環状の基準面ピストン４５が軸線Ａ方向に摺動可能に配設されている。この基準面ピストン４５の上端面には回転側，固定側カップリング２３，２４の両下端面が対向しており、また基準面ピストン４５の下端面には上記凹部９ｂの底面が対向している。
【００３２】
上記支持ベース９には、該支持ベース９と上記基準面ピストン４５とで形成された第３油室４６に作動油を供給する油通路（不図示）が形成されている。上記第３油室４６に作動油が所定の油圧でもって供給されると、上記基準面ピストン４５が上昇して上記固定側カップリング２４の下端面に圧接し、この状態で該基準面ピストン４５の上端面が回転側カップリング２３の基準面となり、該基準面に回転側カップリング２３を当接させると該回転側カップリング２３と上記固定側カップリング２４の噛合歯２３ａ，２４ａが同一平面をなす。なお、３３は油圧の漏れを防止するシール部材である。
【００３３】
上記第３油室４６内の油通路が解放されると上記スプリング３４により基準面ピストン４５が下降し、これにより基準面ピストン４５の上端面と回転側カップリング２３の下端面との間には僅かな隙間ａが形成される。
【００３４】
次に上記割り出し装置１０による動作及び作用効果を説明する。
上記刃物台本体１１のクランプ状態では、図４の軸線Ａより左側部分に示すように、結合カップリング２５の噛合歯２５ａが回転側，固定側カップリング２３，２４の噛合歯２３ａ，２４ａと噛合しており、また回転側カップリング２３の下端面には基準面ピストン４５が当接している。
【００３５】
上記クランプ状態から新たな角度位置に割り出す場合には、まずクランプを解除するために、図４の軸線Ａより右側部分に示すように、上記油通路１７ａが開放されて結合カップリング２５がスプリング３４のばね力により上昇し、これに伴って上記第１油室３１内の作動油が油通路１７ａを通って排出され、該結合カップリング２５の噛合歯２５ａと上記両カップリング２３，２４の噛合歯２３ａ，２４ａとの噛合が外れ、上記クランプが解除される。
【００３６】
また上記クランプ解除動作に合わせて、第３油室４６の油通路が開放されると、基準面ピストン４５がスプリング３４のばね力により下降するとともに第３油室４６の作動油が排出され、上記回転側カップリング２３，及び固定側カップリング２４の下端面と基準面ピストン４５の上端面との間に僅かな隙間ａが形成される。
【００３７】
上記隙間ａが形成された状態で割り出しモータ４０が回転し、この回転がウォームギヤ３８，ウォームホイール３６を介して回転側カップリング２３から回転台１６に伝達され、上記刃物台本体１１が所定の角度位置に割り出される。この場合、回転側カップリング２３と基準面ピストン４５との間，及びウォームホイール３６と支持ベース９との間にはそれぞれ隙間ａ，ｂがあり、これらの部分に摩耗が発生することはない。
【００３８】
上記回転側カップリング２３が所定の角度位置に割り出されると、第３油室４６及び上記第１油室３１に作動油が供給される。これにより基準面ピストン４５が上昇し、固定側カップリング２４の下端面に当接してさらなる上方移動が停止し、回転側カップリング２３の基準面を形成する。また結合カップリング２５が下降し、該結合カップリング２５が回転側，固定側カップリング２３，２４に噛合し、その結果、上記刃物台本体１１は規定の割り出し角度位置にクランプされる。この結合カップリング２５のクランプ状態で旋削加工等の所定の機械加工が行われることとなる。
【００３９】
次に、上記刃物台本体１１のクランプ状態から、任意の角度位置に割り出す場合には、まず上述のように結合カップリング２５を上昇させてクランプを解除するとともに、基準面ピストン４５を下降させて隙間ａを形成する。この状態で割り出しモータ４０により回転台１６を回転させ、刃物台本体１１を任意の角度位置に割り出す。
【００４０】
上記状態から第３油室４６に作動油が供給され、基準面ピストン４５が上昇し、固定側カップリング２４に圧接し、回転側カップリング２３の基準面を形成する。そして第２油室３２に油通路２６ａを介して作動油が供給され、固定ピストン２７が下降し、該下降に伴って該固定ピストン２７が回転台１６及び回転側カップリング２３を基準面ピストン４５とで挟持固定し、上記刃物台本体１１は任意の割り出し位置にクランプされる。このクランプ状態でミーリング加工等が行われることとなる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、結合カップリング２５がアンクランプ位置にあるときに回転側カップリング２３を任意の角度位置に固定する固定ピストン２７を進退可能に設けたので、刃物台本体１１の任意の割り出しが可能となり、加工能力を向上できる。
【００４２】
また本実施形態では、上記固定ピストン２７を回転台１６の外周面に同軸をなすように配置するとともに、上記結合カップリング２５に軸直角方向に重なるように配置したので、上述の結合カップリングの上方に固定ピストンを配置する場合に比べて高さ寸法ｈ１を小さくでき、刃物台全体を小型化できる。その結果、機械全体のコンパクト化が実現できるとともに、加工精度への影響を回避できる。
【００４３】
本実施形態によれば、回転側，固定側カップリング２３，２４と支持ベース９との間に基準面ピストン４５を油圧により昇降可能に配設したので、結合カップリング２５によるクランプ時，及び固定ピストン２７によるクランプ時には、上記基準面ピストン４５が固定側カップリング２４に圧接して回転側カップリング２３のクランプ時の基準面を形成することとなる。この場合、基準面ピストン４５は固定側カップリング２４に当接してさらなる上方への移動が阻止されることから、該基準面ピストン４５の推力によって結合カップリング２５の推力が相殺されることはなく、もって該結合カップリング２５，または固定ピストン２７の推力がそのままクランプ力となる。
【００４４】
また回転割り出し時には基準面ピストン４５が下降して回転側カップリング２３との間に隙間ａを生じさせるようにしているので、つまり回転側カップリング２３を移動させることはないので、回転側カップリング２３に固定されたウォームホイール３６が移動することはなく、これによりウォームホイール３６とウォームギヤ３８との噛み合い位置の変動を防止できる。その結果、ギヤ強度の高いウォームホイール３６とウォームギヤ３８との組み合わせを採用することができ、回転割り出し動作に対する信頼性を向上できる。
【００４５】
本実施形態では、上記回転側，固定側カップリング２３，２４に対して油圧により結合カップリング２５を進退させる構成としたので、クランプ動作は結合カップリング２５のみの進退により行われることとなり、刃物台全体を上下移動させる２ピースカップリング式のものに比べて割り出し時間を短縮できる。
【００４６】
また上記基準面ピストン４５を下降させると該基準面ピストン４５と回転側カップリング２３との間に隙間ａが生じるようにしたので、割り出し動作にあたって回転側カップリング２３が基準面ピストン４５に擦れ合うことはなく、従って両者の摩耗を防止でき、旋回動作を繰り返すことによってクランプ時の割り出し精度が低下するという問題を回避できる。
【００４７】
なお、上記実施形態では、複合加工旋盤の刃物台の割り出し装置に本発明を適用した場合を説明したが、本発明の適用範囲はこのような刃物台に限定されるものではない。本発明は、例えば横型マシニングセンタにおける旋回テーブルにも適用可能であり、要は工具又はワークが取付けられた回転部をベース上に回転割り出し及びクランプ可能に搭載した工作機械であれば何れにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による割り出し装置を備えた複合加工旋盤の右側面図である。
【図２】上記複合加工旋盤の刃物台の右側面図である。
【図３】上記割り出し装置の平面図である。
【図４】上記割り出し装置の断面側面図である。
【図５】本発明の成立過程を説明するための図である。
【符号の説明】
１複合加工旋盤（工作機械）
９支持ベース
１０割り出し装置
１１刃物台本体（回転部）
２３回転側カップリング
２４固定側カップリング
２５結合カップリング
２７固定ピストン
Ｔ工具

Claims

工具又はワークが取り付けられる回転部をベース上に回転割り出し及びクランプ可能に搭載した工作機械の割り出し装置において、上記回転部に固定された回転側カップリングと上記ベースに固定された固定側カップリングとを同軸をなすように配置し、上記回転側，固定側カップリングの両方に噛合して該回転側カップリングを規定の割り出し角度位置に固定する結合カップリングを上記回転側，固定側カップリングに対向し、かつ噛合位置と噛合解除位置との間で進退可能に設け、上記結合カップリングが噛合解除位置にあるときに上記回転側カップリングを任意の割り出し角度位置に固定する固定ピストンを固定位置と固定解除位置との間で進退可能に、かつ上記結合カップリングの外側に同軸をなすように配置したことを特徴とする工作機械の割り出し装置。