JP4468554B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械に関するものである。さらに詳しくは、工作機械におけるツール周辺の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械では、メインスピンドル近くにツールホルダが配置されており、メインスピンドルによってワークを軸線周りに回転させることにより、ツールホルダに保持されているツールによって切削加工などを行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、ツールは、ツールホルダ上においてワークに対して高い位置精度をもって保持されていなければならない。そこで、従来は、芯出し作業などを繰り返し行なって、ツールの正確な位置を出すとともに、ツールとツールホルダとの間にスペーサなどを挟むなどの対策を行いながら、ツールホルダ上の所定位置にツールを固定している。このため、従来の工作機械では、段取りに時間がかかるという問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、ワークの加工に用いるツールを交換したときでも、段取り時間を大幅に短縮することのできる工作機械を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、互いに直交する３方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向としたときに、Ｚ軸方向に軸線が延びたメインスピンドルと、前記メインスピンドルに対してＺ軸方向で対峙するようにＺ軸方向に軸線が延びたサブスピンドルと、複数のツールを保持する摺動ブロックと、該摺動ブロックをＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動手段と、前記摺動ブロックをＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動手段とを有し、
前記摺動ブロックにおいて該摺動ブロックが駆動されるときのガイド部が形成された１つの部材自身のＺ軸方向の両側に、前記複数のツールを各々直接、保持する複数のツール保持溝が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明では、複数のツールを保持する摺動ブロックに対してＸ軸方向駆動手段およびＹ軸方向駆動手段を設けてあるため、ワークに対するツールの位置は、Ｘ軸方向駆動手段およびＹ軸方向駆動手段によって摺動ブロックをＸ方向およびＹ方向に移動させることによって調整できる。従って、複数のツールの各々についてツールホルダ上の位置を調整する必要がないので、段取り作業が短時間で済む。
【０００７】
また、摺動ブロック自身にツール保持溝が形成されているため、別体のツールホルダを介してツールを取り付ける必要がない。それ故、ツール周りの構成を簡素化できるので、工作機械を安価に構成できる。さらに、摺動ブロック自身にツールが直接、保持されるので、ツールホルダを介してツールを取り付ける構成と比較して、摺動ブロックとツールとの位置関係にずれが発生しない。
【０００８】
また、摺動ブロックに形成したツール保持溝にツールを直接、装着するため、摺動ブロックに複数のツールを直接、保持させる構成であっても、摺動ブロックの構成を簡素化できる。
【０００９】
さらに、メインスピンドルに対してＺ軸方向で対峙するようにＺ軸方向に軸線が延びたサブスピンドルを有し、摺動ブロックは、Ｚ軸方向に位置する両側に複数のツールを保持している。このため、摺動ブロックの両側のうち、一方の端部に保持されているツールによってメインスピンドルに保持されたワークを加工することができる一方、摺動ブロックの他方の端部に保持されているツールによってサブスピンドルに保持されたワークを加工することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（全体構成）
図１、図２、図３および図４はそれぞれ、本発明を適用した工作機械の正面図、右側面図、この工作機械をワーク加工エリアで切断したときの断面図、および平面図である。図５は、図１に示す工作機械に用いたＹ軸方向摺動ブロックの構造を示す説明図である。なお、以下の説明において、互いに直交する方向をそれぞれ、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とし、そのうち、メインスピンドルの水平な軸線方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向に直交する水平な方向をＸ軸方向とし、このＸ軸方向に直交する上下方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
図１、図２、図３および図４において、本形態の工作機械１では、機台２の上に第１のＺ軸方向駆動装置６が構成され、この第１のＺ軸方向駆動装置６の上にメインスピンドル３１が配置されている。従って、メインスピンドル３１は、Ｚ軸方向に移動可能である。また、メインスピンドル３１の上には、このメインスピンドル３１のチャック機構を駆動するチャック駆動装置３３が構成されている。メインスピンドル３１の正面には、同じくＺ軸方向に軸線が延びたサブスピンドル３２が配置され、このサブスピンドル３２には、第２のＺ軸方向駆動装置９が構成されている。従って、サブスピンドル３２も、Ｚ軸方向に移動可能である。
【００１３】
メインスピンドル３１とサブスピンドル３２との間には、ワークＷの加工エリア３４が形成され、この加工エリア３４には、複数のツールＴを直接、保持したＹ軸方向摺動ブロック４が配置されている。本形態において、Ｙ軸方向摺動ブロック４は、詳しくは後述するように、Ｙ−Ｚ平面内において直立する平板状を有している。なお、加工エリア３４には、クーラントを吐出するノズル３６が配置されている。
【００１４】
Ｙ軸方向摺動ブロック４の下方位置では、機台２上にＸ軸方向駆動装置８が構成され、このＸ軸方向駆動装置８の上にはフレーム４０が固定されている。従って、フレーム４０は、Ｘ軸方向駆動装置８によってＸ軸方向への移動が可能である。
【００１５】
また、フレーム４０の前方にはＹ軸方向駆動装置７が構成され、このＹ軸方向駆動装置７の前面部にＹ軸方向摺動ブロック４が支持されている。従って、Ｙ軸方向摺動ブロック４は、Ｙ軸方向駆動装置７によってＹ軸方向（上下方向）に移動可能である。また、Ｙ軸方向摺動ブロック４は、Ｙ軸方向駆動装置７を介してフレーム４０に支持されているので、Ｘ軸方向駆動装置８によってフレーム４０がＸ軸方向に移動したとき、Ｙ軸方向摺動ブロック４もフレーム４０とともにＸ軸方向に移動する。このようにして、本形態の工作機械１では、複数のツールＴを直接、保持するＹ軸方向摺動ブロック４に対して、Ｘ軸方向駆動装置８およびＹ軸方向駆動装置７が構成されている。
【００１６】
本形態において、Ｙ軸方向摺動ブロック４は、図５に示すように、矩形の平板状であり、その側面部４１、４２および前面部４５がツールの取り付け部になっている。また、Ｙ軸方向摺動ブロック４の後面４００側には、フレームの前面部においてＹ軸方向に延びるガイド用突起４０１が嵌まるガイド溝４０２が形成されている（図４を参照）。ここで、ガイド溝４０２は、Ｙ軸方向摺動ブロック４の後面側でＹ軸方向に延びており、Ｙ軸方向駆動装置７がＹ軸方向摺動ブロック４をＹ軸方向に駆動するときのガイド部を構成している。
【００１７】
このＹ軸方向摺動ブロック４では、両側面部４１、４２のいずれにも、上下方向に４段のツール保持溝４３、４４（ツールホルダ部）が形成されている。これらのツール保持溝４３、４４のうち、メインスピンドル３１の側に位置する側面部４１に形成されているツール保持溝４３では、下面部４３１がテーパ面になっているとともに、奥端面のやや下方寄りの位置には２つのボルト孔４３２が形成されている。このため、ツール保持溝４３内にツールＴの基部をツール止め５１とともに差し込んで、ツール止め５１を通してボルト孔４３２にボルト５２を止めると、ツール保持溝４３の下面部４３１と同様、ツール止め５１の下端面５１０もテーパ面になっているので、ボルト５２を締めるだけで、ツール保持溝４３の内側にツールＴが保持される。
【００１８】
また、Ｙ軸方向摺動ブロック４の反対側（サブスピンドル３２側）の側面部４２も、基本的には同様な構造になっているが、４段のツール保持溝４４のいずれにおいても、上面部４４１がテーパ面になっているとともに、奥端面のやや上方寄りの位置に２つのボルト孔（図示せず）が形成されている。
【００１９】
ここで、Ｙ軸方向摺動ブロック４の両側にツールＴを装着したとき、左右のツールＴは上下位置が少しずつずれた状態で保持されることになる。また、Ｙ軸方向摺動ブロック４上において、各ツールＴは左右両側においてそれぞれが、メインスピンドル３１およびサブスピンドル３２に保持されたワークＷを加工できるようにメインスピンドル３１およびサブスピンドル３２の回転方向に対応する向きに刃先を揃えて保持されている。
【００２０】
本形態のＹ軸方向摺動ブロック４において、前面部４５の下端側には、ツールブロック６１を介して、突っ切りバイトなどのツールＴを保持することができる。すなわち、Ｙ軸方向摺動ブロック４の下端側には、横一直線に溝４７（ツールホルダ部）が形成され、この溝４７の内側は、溝開口よりも広い通路状のナット収納部４７１になっている。
【００２１】
ここに取り付けるツールブロック６１には、図６（Ａ）、（Ｂ）に斜視図および断面図を示すように、２つのボルト６２を通す孔６１０が形成されているとともに、裏面側には溝４７に嵌まるようにわずかに突き出たガイド部６１１が形成されている。ここで、ボルト６２を通す孔６１０は、裏面側のガイド部６１１に相当する部分で開口している。このため、ツールブロック６１を通したボルト６２の先端にナット６４を緩く止めておき、ボルト６２の軸部をＹ軸方向摺動ブロック４の溝４７内に通すようにしてツールブロック６１を所定の位置までずらしてきた後、ボルト６２を締めれば、Ｙ軸方向摺動ブロック４の溝４７に沿った任意の位置にツールブロック６１を固定することができる。なお、ツールブロック６１の側面部６１５にはツール保持溝６１６が形成され、このツール保持溝６１６には、２本のボルト６６によってツールＴを固定するようになっている。
【００２２】
さらに、本形態のＹ軸方向摺動ブロック４の前面部４５には、ツールブロック７０を介して、孔ぐり加工用やねじ切り加工用のドリルなどといったツールＴを保持することができる。すなわち、Ｙ軸方向摺動ブロック４の前面部４５には、横方向に平行に延びる４本のガイド溝４８（ツールホルダ部）が形成されているとともに、その周囲には、ツールブロック７０を固定するためのボルト孔４９が形成されている。
【００２３】
ここに取り付けるツールブロック７０は、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）にそれぞれ、正面図、底面図、ツールブロック７０のＹ軸方向摺動ブロック４への固定構造の説明図、およびツールブロック７０へのツールＴの保持構造の説明図を示すように、矩形の本体部分７１と、そこから一段下がった段部７２とから構成され、本体部分７１には２本のボルト７３を通す孔７３１が上下に並んで形成されている。段部７２にも、２本のボルト７４を通す孔７４１が上下に並んで形成されている。また、ツールブロック７０の裏面側には、ガイド溝４８に嵌まるようにわずかに突き出たガイド部７５が形成されている。ここで、ボルト７３、７４を通す孔７３１、７４１はそれぞれ、裏面側のガイド部４８の両側で開口しているため、ツールブロック７０を通したボルト７３、７４の先端をガイド溝４８の両側に形成されたボルト孔４９に止めるだけで、ツールブロック７０をＹ軸方向摺動ブロック４上の任意の位置に固定することができる。
【００２４】
ツールブロック７０には、ツールＴの基部を保持するツール保持孔７６、７７が２つ形成されている。これらのツール保持孔７６、７７のうち、一方のツール保持孔７７には、ツールブロック７０の本体部分７１に形成されたボルト孔７７１が届いているので、このボルト孔７７１にボルト７７２を止めれば、ツール保持孔７７にツールＴを保持することができる。また、もう一つのツール保持孔７６には、ツールブロック７０の段部７２に斜めに形成されたボルト孔７６１が届いている。このため、これらのボルト孔７６１の各々にボルト７６２を止めれば、ツール保持孔７６にもツールＴを保持することができる。
【００２５】
このように、１つのツールブロック７０に２つのツール保持孔７６、７７が形成されているので、加工の内容から都合のいい方にツールＴを装着すればよい。また、Ｙ軸方向摺動ブロック４にたくさんのツールＴを取り付けるとき、ツールＴ同士の干渉を避けるという観点から、２つのツール保持孔７６、７７のいずれか適切な方にツールＴを装着してもよい。例えば、Ｙ軸方向摺動ブロック４にツールブロック７０を介して４本のツールＴを左右、２本ずつ装着するとき、２本のうちの一本については手前のツール保持孔７７に装着し、他方の１本については奥の方のツール保持孔７６に装着すればよい。
【００２６】
（加工動作）
図８を参照して、本形態の工作機械１によってワークＷを加工する例を説明する。図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、メインスピンドル３１に保持されているワークＷを加工する様子を示す説明図、およびサブスピンドル３２に保持されているワークＷを加工する様子を示す説明図である。
【００２７】
図８（Ａ）に示すように、メインスピンドル３１に保持されているワークＷに対しては、例えば、外周バイトＴ１による外周切削、端面バイトＴ２による端面切削、ドリルＴ３による穴明け加工、および突っ切りバイトＴ４による切断を行なうが、これらのいずれの加工に関しても、各ツールＴの位置については予め入力されており、この入力データに基いて、Ｘ軸方向駆動装置８（矢印Ｘで示す）およびＹ軸方向駆動装置７（矢印Ｙで示す）は、各ツールＴをＹ軸方向摺動ブロック４とともに加工内容に応じた位置に移動させる。そして、メインスピンドル３１に保持されているワークＷに対して、外周バイトＴ１、端面バイトＴ２、ドリルＴ３などのツールＴが順次、外周切削、端面切削、穴明け加工を行なった後、サブスピンドル３２がワークＷの端部を保持した状態で突っ切りバイトＴ４によるワークＷの切断を行なう。このような加工に用いるツールＴのうち、外周バイトＴ１および端面バイトＴ２は、Ｙ軸方向摺動ブロック４の左側（メインスピンドル３１の側）の列に保持されているものを用い、ドリルＴ３については、左側（メインスピンドル３１の方）に向いているものを用いる。なお、突っ切りバイトＴ４については、Ｙ軸方向摺動ブロック４の前面部４５に保持されているものを用いる。
【００２８】
このようにして加工を行い、図８（Ｂ）に示すように、ワークＷがサブスピンドル３２に受け渡された後、サブスピンドル３２に保持されているワークＷに対しては、端面バイトＴ８による裏面引き加工、および外周バイトＴ９による外周切削が行われる。このとき各ツールＴの位置についても予め入力されており、この入力データに基いて、Ｘ軸方向駆動装置８およびＹ軸方向駆動装置７は、各ツールＴをＹ軸方向摺動ブロック４とともに加工内容に応じた位置に移動させる。そして、全ての加工が終了した後、サブスピンドル３２からワークＷが排出される。このような加工に用いるツールＴ（外周バイトＴ８および端面バイトＴ９）は、Ｙ軸方向摺動ブロック４の右側（サブスピンドル３２の側）の列に保持されているものを用いる。
【００２９】
（本形態の主な効果）
このように、本形態の工作機械１では、複数のツールＴを保持するＹ軸方向摺動ブロック４に対してＸ軸方向駆動装置８およびＹ軸方向駆動装置７を設けてあるため、ワークＷに対するツールＴの位置は、Ｘ軸方向駆動装置８およびＹ軸方向駆動装置７によってツールＴをＹ軸方向摺動ブロック４とともにＸ方向およびＹ方向に移動させることによって調整できる。従って、複数のツールＴの各々についてＹ軸方向摺動ブロック４上の位置を調整する必要がないので、段取り作業が短時間で済む。
【００３０】
また、複数のツールＴは、例えば、Ｙ軸方向摺動ブロック４に直接、形成されたツール保持溝４３、４４内に保持されているため、Ｙ軸方向摺動ブロック４に複数のツールＴを保持させる場合でも、Ｙ軸方向摺動ブロック４の構成を簡素化できる。しかも、Ｙ軸方向摺動ブロック４自身にツールＴが直接、保持されるため、Ｙ軸方向摺動ブロック４上に所定位置にツールＴを高い精度で取り付けることができるので、ツールホルダを介してツールを取り付ける構成と比較して、Ｙ軸方向摺動ブロック４とツールＴとの位置関係にずれが発生しない。
【００３１】
さらに、本形態では、複数のツールＴは、Ｙ軸方向摺動ブロック４上においてＺ軸方向に離間した両側２列に保持されているため、Ｙ軸方向摺動ブロック４の両側のうち、一方の列に保持されているツールＴによってメインスピンドル３１に保持されたワークＷを加工することができる一方、Ｙ軸方向摺動ブロック４の両側のうち、他方の列に保持されているツールＴによってサブスピンドル３２に保持されたワークＷを加工することができる。従って、Ｙ軸方向摺動ブロック４上において、各ツールＴをメインスピンドル３１およびサブスピンドル３２の回転方向に対応する方向に揃えてＹ軸方向摺動ブロック４上に保持させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る工作機械では、複数のツールを保持するツールホルダに対してＸ軸方向駆動手段およびＹ軸方向駆動手段を設けてあるため、ワークに対するツールの位置は、Ｘ軸方向駆動装置およびＹ軸方向駆動装置によってツールをツールホルダとともにＸ方向およびＹ方向に移動させることによって調整できる。従って、複数のツールの各々についてツールホルダ上の位置を調整する必要がないので、段取り作業が短時間で済む。また、本発明では、摺動ブロック自身にツールホルダ部が形成されているため、別体のツールホルダを介してツールを取り付ける必要がない。それ故、ツール周りの構成を簡素化できるので、工作機械を安価に構成できる。さらに、摺動ブロック自身にツールが直接、保持されるので、ツールホルダを介してツールを取り付ける構成と比較して、摺動ブロックとツールとの位置関係にずれが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械の正面図である。
【図２】図１に示す工作機械の側面図である。
【図３】図１に示す工作機械をワーク加工エリアで切断したときの断面図である。
【図４】図１に示す工作機械の平面図である。
【図５】図１に示す工作機械のツールホルダの構造を示す説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示す工作機械のツールホルダに突っ切りバイトを固定するためのツールブロックの斜視図および断面図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれ、図１に示す工作機械のツールホルダにドリルを固定するためのツールブロックの正面図、底面図、ツールブロックのツールホルダへの固定構造の説明図、およびツールブロックへのツールの保持構造の説明図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、図１に示す工作機械において、メインスピンドルに保持されているワークを加工する様子を示す説明図、およびサブスピンドルに保持されているワークを加工する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 工作機械
２ 機台
４ Ｙ軸方向摺動ブロック
６ 第１のＺ軸方向駆動装置
７ Ｙ軸方向駆動装置
８ Ｘ軸方向駆動装置
３１ メインスピンドル
３２ サブスピンドル
３３ チャック駆動装置
３４ 加工エリア
３６ クーラント吐出用のノズル
４０ フレーム
４１、４２ Ｙ軸方向摺動ブロックの側面部
４３、４４ ツール保持溝（ツールホルダ部）
４５ Ｙ軸方向摺動ブロックの前面部
４７ Ｙ軸方向摺動ブロックの溝（ツールホルダ部）
４８ Ｙ軸方向摺動ブロックのガイド溝（ツールホルダ部）
５１ ツール止め
５２ ボルト
６１、７０ ツールブロック
７６、７７ ツール保持孔
４０１ ガイド用突起
４０２ ガイド溝（ガイド部）
４３１ ツール保持溝の下面部（テーパ面）
４４１ ツール保持溝の上面部（テーパ面）
４７１ Ｙ軸方向摺動ブロックのナット収納部
５１０ ツール止めの下端面（テーパ面）
６１１ ツールブロックのガイド部
６１６ ツール保持溝
Ｔ ツール
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 互いに直交する３方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向としたときに、Ｚ軸方向に軸線が延びたメインスピンドルと、前記メインスピンドルに対してＺ軸方向で対峙するようにＺ軸方向に軸線が延びたサブスピンドルと、複数のツールを保持する摺動ブロックと、該摺動ブロックをＸ軸方向に駆動するＸ軸方向駆動手段と、前記摺動ブロックをＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動手段と、を有し、
   前記摺動ブロックにおいて該摺動ブロックが駆動されるときのガイド部が形成された１つの部材自身には、Ｚ軸方向に位置する両端部の各々で前記複数のツールをＹ軸方向に並んだ状態で直接、保持する複数のツール保持溝が形成されていることを特徴とする工作機械。

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