JP5085084B2 - 回転工具ユニット及びそれを備えた工作機械 - Google Patents

Description

この発明は、例えば複合加工旋盤等の工作機械のための回転工具ユニット、及びその回転工具ユニットを備えた工作機械に関するものである。

複合加工旋盤においては、バイトによるターニング加工ばかりでなく、例えば傾斜孔加工等の二次加工を行うことが要求されることが多い。
この場合、従来の複合加工旋盤では、傾斜孔加工用の専用の回転工具ユニットが搭載されて、この回転工具ユニットにより、前記の二次加工が行われるようになっていた。

しかしながら、前記の傾斜孔加工においては、必要とする傾斜角度ごとに専用の回転工具ユニットを複数用意しておく必要があるため、回転工具ユニットの種類が増えて、保管スペースも確保する必要があって、装置が大型化する原因となり、加えて複数の工具のために多大な工具費用を必要とするという問題があった。

このような問題点に対処するため、例えば特許文献１に開示されるような構成の回転工具ユニットも従来から提案されている。すなわち、この従来構成においては、回転工具の傾斜角度を変更できるようになっていて、変更する場合、手動操作によりクランプボルトを緩めて、回転工具を支持する可動体を本体に対して割り出し回動させるように構成している。
実用新案登録第２５８８６８９号公報

ところが、この特許文献１に記載の従来構成においては、１つのワークに対して傾斜角度の異なった複数の傾斜孔加工を連続して行うような場合に、手動操作によるクランプボルトの操作は不可能である。従って、このような連続加工を可能にするためには、回転工具の傾斜角度を異ならせた複数の回転工具ユニットをタレット上の複数の工具取付位置に装着し、タレットの回動により各回転工具ユニットを加工位置に順に割り出して傾斜孔加工を行う必要がある。従って、この従来構成においては、回転工具ユニットの搭載個数を削減することはできない。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、構造が簡単であるとともに、回転工具を回転させるための駆動源の駆動力を利用して、回転工具の工具軸線の傾斜角度を容易に変更することができる回転工具ユニットを提供することにある。

この発明のその他の目的は、複数の回転工具ユニットを設ける必要がなく、１つの回転工具ユニットにより傾斜角度の異なった複数の傾斜孔加工等を行うことができて、工具費用の低減を図ることができるとともに、構造が簡単で小形化できる工作機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、工具回転ユニットに係る請求項１に記載の発明においては、工具支持ヘッドに支持され、駆動源からの駆動力により駆動軸を介して自身の軸線を中心に回転される回転工具主軸と、前記工具支持ヘッドに連結され、旋回軸を中心に回動することにより前記回転工具主軸の軸線の角度を変更させるための工具角度変更手段と、前記駆動源からの駆動力を前記工具角度変更手段に伝達しない非接続状態と伝達する接続状態とに切替える接続手段とを設け、前記駆動軸を円筒状に形成し、前記旋回軸は、駆動軸内にその駆動軸に対して相対回転可能及び軸線方向へ相対移動可能に配置されるとともに、工具支持ヘッドを連結した旋回軸を備えていることを特徴とする。

従って、請求項１の発明によれば、回転工具主軸を回転させるための駆動源の駆動力を利用して、回転工具主軸の軸線の傾斜角度を任意に変更することができる。よって、回転工具を複数種類設ける必要がなく、しかも回転工具主軸を回転させるための駆動源の駆動力と、回転工具主軸の軸線を傾斜させるための駆動源とを別々に設ける必要がなく、回転工具ユニットの構成を簡略化することができる。さらに、駆動源の回転を制御するのみで、回転工具主軸の回転と傾斜角度の変更とが可能になるため、前記と同様に構成が簡単になる。また、駆動軸と旋回軸とが同一軸線上で重合配置されていることにより、回転工具ユニットの構造を一層簡略化することができるとともに、ユニット全体を小型化することができる。

請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記回転工具主軸の軸線の角度を固定状態にする固定手段をさらに備え、前記接続手段は、前記接続状態に連動して前記固定手段による固定状態を解除する固定解除手段を備えていることを特徴とする。

このように構成した場合は、回転工具主軸の軸線の角度を固定できるとともに、接続手段中の固定解除手段により回転工具主軸の軸線角度を変更可能な状態にすることができる。従って、接続手段の動作により、回転工具主軸の軸線角度の変更だけではなく、角度固定固定状態の解除も行うことができ、構成の複雑化を避けることができる。

請求項３に記載の発明においては、請求項１または２に記載の発明において、前記接続手段は、その接続手段を前記非接続状態に保持する保持手段と、その保持手段の保持力に抗して接続手段を前記接続状態に切替える切替手段とを備え、前記切替手段は、前記駆動軸と旋回軸との間に設けられたクラッチと、そのクラッチを接続状態と非接続状態とに切替えるクラッチ駆動手段とを備え、前記保持手段は、クラッチを非接続状態に付勢するためのバネから構成されていることを特徴とする。

このように構成した場合には、回転工具の工具軸線の傾斜角度を変更する場合に、クラッチ駆動手段によりクラッチを切り替えるのみで、工具軸線の傾斜角度の変更制御を行うことができる。

請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の発明において、前記クラッチ駆動手段は、加工部に供給されるクーラントの圧力により作動され、前記旋回軸を軸線方向に移動させてクラッチを接続させるシリンダ機構から構成されていることを特徴とする。

このように構成した場合には、回転工具上に供給されるクーラントの圧力を利用して、クラッチを切り替え作動させることができる。
さらに、工作機械に係る請求項５の発明においては、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の回転工具ユニットを備えている。

工作機械に係る請求項６に記載の発明においては、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の回転工具ユニットが設けられた割り出し可能なタレットを備え、前記工具角度変更手段は、前記タレットに設けられるとともに、加工位置に割り出された回転工具主軸に対応するように配置されていることを特徴とする。

このように構成した場合には、回転工具の工具軸線の傾斜角度を変更設定した複数の回転工具ユニットを設ける必要がなく、１つの回転工具ユニットにより工具軸線の傾斜角度を変更しながら、傾斜角度の異なった複数の傾斜孔加工等を行うことができる。

以上のように、この発明によれば、回転工具を回転させるための駆動源の駆動力を利用して、回転工具の工具軸線の傾斜角度を変更することができるとともに、構成が簡単になるという効果を発揮する。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
まず、この発明を具体化した工作機械としての複合加工旋盤について説明する。
図１及び図２に示すように、ベッド１１の上面の左側には第１主軸台１２が配置されている。第１主軸台１２には第１主軸１３がＺ軸方向に延びる軸線を中心に回転可能に支持され、その第１主軸１３の先端にはコレット１４によりワークＷが基端側において着脱可能に把持される。

前記ベッド１１の上面の右側には、第２主軸台１６がガイドレール１７に沿ってＺ軸方向へ移動可能に配置されている。第２主軸台１６には第２主軸１８が第１主軸１３と同一の軸線上で回転可能に支持され、その第２主軸１８の先端にはコレット１９によりワークＷが基端側において着脱可能に把持される。

図１及び図２に示すように、前記第１主軸台１２の前方において、ベッド１１の上面の左側には第１タレット台２１がガイドレール２２，２３に沿ってＺ軸方向及びそれと直交するＸ軸方向へ移動可能に配置されている。第１タレット台２１には、第１タレット２４がＺ軸方向に延びる軸線を中心にして割り出し回転可能に支持されている。

前記第２主軸台１６の前方において、第１タレット台２１と対応配置されるように、ベッド１１の上面の右側には第２タレット台２５がガイドレール２６，２７に沿ってＺ軸方向及びそれと直交するＸ軸方向へ移動可能に配置されている。第２タレット台２５には、第２タレット２８が第１タレット２４と同一のＺ軸方向に延びる軸線上で割り出し回転可能に支持されている。

図１及び図３に示すように、前記第１及び第２タレット２４，２８の外周には、傾斜面加工ユニット２９Ａやクロスドリルユニット２９Ｂ等の回転工具ユニットを含む複数の工具ユニット２９が着脱可能に装着されている。そして、前記第１及び第２タレット２４，２８の割り出し回転により、１つの工具ユニット２９が第１及び第２主軸１３，１８上のワークＷと対応する加工位置に選択的に配置される。

この場合、工具ユニット２９の傾斜面加工ユニット２９Ａが加工位置に割り出し配置されたときには、その傾斜面加工ユニット２９Ａに搭載されたドリル等の回転工具３０がワークＷに向かって、後述するようにＺ軸方向またはＺ軸方向に対する任意の傾斜方向に突出配置される。一方、例えば、クロスドリルユニット２９Ｂが加工位置に割り出し配置されたときには、そのクロスドリルユニット２９Ｂに搭載されたドリル等の回転工具３１がワークＷの外周面に向かってＸ軸方向に突出配置される。

図１及び図２に示すように、前記第１及び第２主軸台１２，１６間の後方において、ベッド１１の上面にはテーブル３２がガイドレール３３，３４，３５に沿ってＺ軸方向、Ｘ軸方向及びそれらと直交するＹ軸方向へ移動可能に配置されている。テーブル３２には工具台３６がＹ軸方向に延びる軸線を中心に割り出し回転可能に支持され、その工具台３６には図示しない工具交換装置により、ドリル等の回転工具３７が着脱可能に装着される。そして、工具台３６の割出し回転により、後述するように、回転工具３７が第１及び第２主軸１３，１８上のワークＷに対して任意の角度方向に突出配置される。

そして、ワークＷの加工時には、第１または第２タレット２４，２８上の任意の工具３０，３１、あるいは工具台３６上の回転工具３７がワークＷと対応する加工位置に配置される。この状態で、第１，第２タレット２４，２８及び工具台３６の駆動源を構成するサーボモータ３８，３９及び図７に示すビルトインモータ９４により、回転工具３０，３１，３７が工具軸線を中心に回転される。さらに、第１または第２タレット台２１，２５あるいは工具台３６が、回転工具３０，３１，３７の軸線方向に沿ってワークＷに接近移動される。これにより、ワークＷの端面や外周面に対して孔加工等の所定の加工が施される。

次に、前記第１及び第２タレット台２１，２５の構成について詳細に説明する。
図４に示すように、前記第１及び第２タレット台２１，２５内には円筒状のタレット軸４１がＺ軸方向に延びる軸線を中心に回転可能及び軸線方向へ移動可能に挿通支持されている。タレット軸４１の先端には前記第１または第２タレット２４，２８が固定され、そのタレット２４，２８の中央部にはタレットカバー４２が取り付けられている。

前記タレット台２１，２５とタレット２４，２８との間には、カービックカップリング４３が配置されている。そして、通常はタレット軸４１が図示しない油圧シリンダにて図４の右方向に引き込み移動されることにより、カービックカップリング４３が噛合されて、タレット２４，２８が所定の割り出し位置に保持されている。また、タレット２４，２８上の工具ユニット２９の選択時には、タレット軸４１が油圧シリンダにて図４の左方向に突出移動されることにより、カービックカップリング４３の噛合が解除されて、タレット２４，２８の回動が許容される。

この状態で、タレット軸４１が図示しないモータにて回転されることにより、タレット２４，２８が割り出し回転されて、所定の工具ユニット２９がワークＷと対応する加工位置に配置される。そして、カービックカップリング４３が噛合状態に復帰することにより、タレット２４，２８が割り出し位置に保持される。

図４に示すように、前記タレット軸４１の中心には円筒状の第１駆動軸４４が軸受４５を介して相対回転可能に挿通支持され、その第１駆動軸４４の先端には傘歯車４６が固定されている。この第１駆動軸４４は、前記サーボモータ３８，３９によって回転される。タレット２４，２８上の傾斜面加工ユニット２９Ａ及びクロスドリルユニット２９Ｂ等の各回転工具ユニットの内端部には傘歯車４７が設けられ、前記第１駆動軸４４上の傘歯車４６に噛合されている。そして、傾斜面加工ユニット２９Ａ等の任意の回転工具ユニットがワークＷと対応する加工位置に割り出し配置された状態で、前記サーボモータ３８，３９により第１駆動軸４４が回転されることにより、傘歯車４６，４７を介して加工位置の回転工具ユニットの回転工具主軸６７が回転されて、工具３０，３１が自身の軸線を中心に回転される。

前記第１駆動軸４４の中心にはクーラント供給パイプ４８が挿通配置され、その先端大径部４８ａがタレットカバー４２の中心孔４２ａに相対回転可能に支持されている。このクーラント供給パイプ４８はその基端部がタレット台２１，２５に固定されていて、第１，第２タレット２４，２８が回転されても固定状態を維持する。そして、クーラント供給パイプ４８内のクーラント供給路４９の端部が同クーラント供給パイプ４８の先端大径部４８ａの外周面に開口されている。各回転工具ユニット２９に対応して、タレットカバー４２及びタレット２４，２８にはクーラント流路５０，５１が放射状に延びるように形成されている。これらのクーラント流路５０，５１と連通するように、各工具ユニット２９にクーラント流路５２が形成されている。

そして、１つの工具ユニット２９が加工位置に割り出し配置されたとき、その工具ユニット２９と対応するクーラント流路５０，５１，５２がクーラント供給パイプ４８のクーラント供給路４９に接続される。この状態で、加工位置に配置された工具ユニット２９の工具によりワークＷが加工される際に、クーラント供給路４９及びクーラント流路５０，５１，５２を介して、工具とワークＷとの間の加工部に高圧のクーラントが吹き付け供給される。

次に、前記工具ユニット２９において、この発明を具体化した傾斜面加工ユニット２９Ａの構成について詳細に説明する。図４及び図５に示すように、傾斜面加工ユニット２９Ａにはタレット２４，２８の外周面に装着されたベース５５が装備され、そのベース５５の下面には取付筒５６が一体に突出形成されている。

図５に示すように、前記タレット２４，２８の外面には取付孔５９及び位置決め孔６０が形成されるとともに、タレット２４，２８内のクーラント流路５１の外端には連結孔６１が形成されている。そして、傾斜面加工ユニット２９Ａの前記ベース５５の取付筒５６がタレット２４，２８の取付孔５９に嵌合されて、図示しないクランプピースで固定されることにより、傾斜面加工ユニット２９Ａのベース５５がタレット２４，２８の外周面に装着されている。この場合、位置決めピン５７が位置決め孔６０に係合することにより、ベース５５がタレット２４，２８上の所定位置に位置決めされている。また、連結孔６１に挟入されたジョイントパイプ５８により、ベース５５内のクーラント流路５２とタレット２４，２８内のクーラント流路５１とが連結されている。

図４及び図５に示すように、前記ベース５５の取付筒５６内には円筒状の第２駆動軸６２が軸受６３を介して、第１駆動軸４４の軸線と直交する方向へ延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。第２駆動軸６２の内端には前記傘歯車４７が一体に形成され、第１駆動軸４４上の傘歯車４６に噛合されている。そして、前記サーボモータ３８，３９により第１駆動軸４４が回転されたとき、傘歯車４６，４７を介して第２駆動軸６２が回転される。この実施形態では、サーボモータ３８，３９、第１駆動軸４４及び第２駆動軸６２により、回転工具３０を支持する後述の回転工具主軸６７を回転させるための駆動源が構成されている。また、第２駆動軸６２は、サーボモータ３８，３９と回転工具主軸６７との間に連結されることになる。

図４〜図６に示すように、前記傾斜面加工ユニット２９Ａにおけるベース５５の上面には支持筒６４が前記取付筒５６と同一軸線上において突出形成されている。支持筒６４の外周には傾斜面加工ユニット２９Ａの工具支持ヘッド６５が軸受６６を介して回転可能に支持されている。工具支持ヘッド６５内には工具主軸６７が軸受６８を介して、前記第２駆動軸６２の軸線と直交する方向へ延びる軸線を中心に回転可能に支持され、その工具主軸６７の外端には前記回転工具３０がチャック６９により着脱可能に取り付けられている。

図４及び図５に示すように、前記工具支持ヘッド６５内において、第２駆動軸６２と工具主軸６７との間には、第１伝達機構７０が配置されている。すなわち、工具支持ヘッド６５内には伝達軸７１が軸受７２を介して、前記工具主軸６７の軸線と平行に延びる軸線を中心に回転可能に支持されている。第２駆動軸６２及び伝達軸７１の対向端部には互いに噛合する傘歯車７３，７４がそれぞれ固定されている。また、伝達軸７１及び工具主軸６７の対向端部には互いに噛合する平歯車７５，７６がそれぞれ固定されている。そして、第２駆動軸６２の回転が傘歯車７３，７４、伝達軸７１及び平歯車７５，７６を介して工具主軸６７に伝達されて、回転工具３０が工具軸線，すなわち自身の軸線を中心に回転される。

前記工具支持ヘッド６５の基部には、回転工具主軸６７の軸線を傾斜させるための工具角度変更手段としての工具軸線傾斜機構７７が設けられている。すなわち、第２駆動軸６２内の同一軸線上には工具軸線傾斜機構７７を構成する旋回軸７８が第２駆動軸６２の軸線を中心に相対回転可能及び軸線方向へ相対移動可能に挿通され、その旋回軸７８の外端には前記工具支持ヘッド６５が固定金具７９により固定されている。また、旋回軸７８の内端は、前記取付筒５６の先端に突出形成した支持部５６ａに対して、スリーブ８０及び軸受８１を介して軸線方向へ相対移動可能及び軸線を中心に相対回転可能に支持されている。そして、図６に示すように、旋回軸７８が回動されることにより、工具支持ヘッド６５が固定金具７９を介して一体的に回動されて、ワークＷの軸線に対する回転工具主軸６７すなわち回転工具３０の工具軸線の角度が変更される。

図４及び図５に示すように、前記第２駆動軸６２と旋回軸７８との間には、第２駆動軸６２の回転を旋回軸７８に伝達するための第２伝達機構８２が設けられている。すなわち、旋回軸７８の内端には第２伝達機構８２を構成する円板状のクラッチ８３が固定され、第２駆動軸６２の内端面６２ａに接離可能に対応配置されている。そして、旋回軸７８が軸線方向に沿って外方（図４及び図５の上方）に移動されて、クラッチ８３が第２駆動軸６２の内端面６２ａに接合されたとき、第２駆動軸６２から旋回軸７８に回転が伝達される。なお、クラッチ８３の上面及び第２駆動軸６２の内端面６２ａには、それらの接合時に両者間の滑りを防止するための互いに噛合する凹凸等の手段（図示しない）が設けられている。

前記旋回軸７８の近傍には、旋回軸７８を自身の軸線方向に移動させて、クラッチ８３を第２駆動軸６２の内端面６２ａに接離させるための接続手段としての接続機構８４が設けられている。すなわち、旋回軸７８の内端部のスリーブ８０と軸受８１との間には接続機構８４を構成する保持手段としての皿バネ８５が介装され、この皿バネ８５により旋回軸７８が軸線方向に沿って内方に移動付勢されている。これにより、図５に示すように、通常では工具支持ヘッド６５の基端面６５ａがベース５５の外面５５ａに当接した状態に保持されて、工具支持ヘッド６５の回動が規制されるとともに、クラッチ８３が第２駆動軸６２の内端面６２ａから所定の間隙Ｓをおいた非接続状態に保持されている。前記工具支持ヘッド６５の回動が規制された状態においては、前記回転工具主軸６７の軸線の角度が固定される。このため、工具支持ヘッド６５の基端面６５ａと、ベース５５の外面５５ａと、さらには基端面６５ａと外面５５ａとを当接状態に保持する皿バネ８５とにより、回転工具主軸６７の軸線の角度を固定状態にするための固定手段が構成されている。

前記ベース５５上の支持筒６４の基端外周には、前記接続機構８４を構成する切替手段，クラッチ駆動手段及びシリンダ機構としての切替シリンダ８６が配置されている。この切替シリンダ８６は、クーラント流路５１に連通するように支持筒６４の基端外周に形成された円環状のシリンダ室８７と、前記工具支持ヘッド６５を支持する軸受６６のインナレース６６ａに接触可能に対応するようにシリンダ室８７内に移動可能に収容されたピストン８８と、図示しないバルブとから構成されている。

そして、図４に及び図５に示すように、タレット２４，２８上の傾斜面加工ユニット２９ＡがワークＷと対応する加工位置に割り出し配置された状態で、前記バルブの切替えによりクーラント供給路４９及びクーラント流路５０，５１，５２を介して、切替シリンダ８６のシリンダ室８７にクーラントが供給されたとき、そのクーラントの圧力によりピストン８８が軸受６６側に図５の上方へ押付移動される。この押付移動により、軸受６６のインナレース６６ａを介して工具支持ヘッド６５が持ち上げられ、工具支持ヘッド６５の基端面６５ａがベース５５の外面５５ａから離間されて、工具支持ヘッド６５の回動が許容される。それとともに、工具支持ヘッド６５が持ち上げられることにより、旋回軸７８が皿バネ８５の付勢力に抗して軸線方向の外方に移動され、クラッチ８３が第２駆動軸６２の内端面６２ａに接合されて、第２駆動軸６２と旋回軸７８との接続状態に切り替えられる。この状態で、第２駆動軸６２の回転が旋回軸７８に伝達されて、工具支持ヘッド６５が回動されることにより、ワークＷの軸線に対する回転工具主軸６７の工具軸線の角度が変更される。また、前記のように、前記接続機構８４を構成する切替シリンダ８６によりピストン８８が図５の上方へ移動されることにより、工具支持ヘッド６５の基端面６５ａとベース５５の外面５５ａとの接続状態が解除される。従って、この解除に連動して回転工具主軸６７の軸線の角度固定状態が解除される。このため、前記切替シリンダ８６により回転工具主軸６７の軸線の角度固定状態を解除するための固定解除手段が構成されている。

以上の構成において、図４及び図５と、図６の実線とは、回転工具主軸６７及び回転工具３０の軸線がワークＷの軸線の延長線上に配置されて、回転工具３０がワークＷの端面中心に対向した状態を示している。この状態においては、カービックカップリング４３が噛合されて、第１及び第２タレット２４，２８が所定の割り出し位置に保持されるとともに、接続機構８４における切替シリンダ８６のピストン８８が下方位置に配置されている。従って、旋回軸７８の下端部の皿バネ８５の作用により、旋回軸７８が引き下げられて第２伝達機構８２のクラッチ８３が非接続状態になるとともに、固定金具７９を介して工具支持ヘッド６５全体が引き下げられる。このため、接続機構８４が結合状態になり、工具支持ヘッド６５がベース５５上に固定されている。そして、この状態においては、サーボモータ３８または３９が高速で連続回転される。この回転は、第１駆動軸４４，傘歯車４６，４７の噛合を介して第２駆動軸６２に伝達され、その第２駆動軸６２から傘歯車７３，７４の噛合を介して伝達軸７１に伝達され、さらに平歯車７５，７６の噛合を介して工具主軸６７が回転される。従って、回転工具主軸６７及び回転工具３０が回転されるとともに、ワークＷが回転工具３０に向かって相対的に移動されることにより、ワークＷの端面中心に対して加工を施すことができる。

この状態において、図示しないクーラント供給切替用の前記バルブが切り替えられて、クーラントにより接続機構８４における切替シリンダ８６のピストン８８が上方へ移動されると、軸受６６のインナレースを介して工具支持ヘッド６５が押し上げられて、ベース５５の外面５５ａと工具支持ヘッド６５の基端面６５ａとが離間される。そして、工具支持ヘッド６５の上方移動により、固定金具７９を介して旋回軸７８が皿バネ８５のバネ力に抗して引き上げられて、第２伝達機構８２のクラッチ８３の上面が第２駆動軸６２の内端面６２ａに接合される。このため、第２伝達機構８２が結合状態になる。そして、この状態においては、サーボモータ３８または３９が、低速で、かつ、あらかじめ定められた範囲を回転される。このサーボモータ３８または３９の回転により、第１駆動軸４４，傘歯車４６，４７を介して第２駆動軸６２が回転されるとともに、第２駆動軸６２とクラッチ８３との接合を介して同第２駆動軸６２とともに旋回軸７８が一体に回転される。

このとき、ベース５５の外面５５ａと工具支持ヘッド６５の基端面６５ａとの接合が解かれているため、旋回軸７８が回転されると、固定金具７９を介して工具支持ヘッド６５全体も回転される。このため、図６に２点鎖線で示すように、回転工具主軸６７及び回転工具３０が傾斜方向に回動され、所定の傾斜角度になったところでサーボモータ３８または３９の回転が停止される。その後、前記バルブを切り替えて、接続機構８４のピストン８８に作用するクーラント圧力を解放させれば、皿バネ８５のバネ力により旋回軸７８が下降される。このため、クラッチ８３と第２駆動軸６２との結合が解放されて、ベース５５と工具支持ヘッド６５とが結合状態となり、回転工具主軸６７及び回転工具３０が所要の傾斜方向を向いた状態で固定される。従って、ワークＷの要加工位置が回転工具３０の先端に向き合うように、第１タレット台２１をＸ，Ｙ，Ｚのうちの必要な方向に移動させれば、回転工具３０により、ワークＷに対して所要の位置に対して傾斜方向から加工を施すことができる。

次に、図１に示す前記複合加工旋盤において、この発明をベッド１１の上面後方に配置されている工具台３６に具体化した構成について詳細に説明する。
図７に示すように、前記工具台３６内には第１伝達機構９１を構成する工具軸９２が軸受９３を介して回転可能に支持され、その工具軸９２の先端には図示しないチャックにより回転工具３７が着脱可能に装着される。工具台３６内には駆動源としてのビルトインモータ９４が配置されている。このビルトインモータ９４は、工具台３６の内面に固定されたステータ９４ａと、工具軸９２の外周に固定されたロータ９４ｂとから構成されている。そして、このビルトインモータ９４の回転が工具軸９２を介して回転工具３７に伝達されて、その回転工具３７が工具軸線を中心に回転される。

前記工具台３６の下面には、工具角度変更手段としての工具軸線傾斜機構９５を構成する旋回軸９６が回転工具３７の工具軸線と直交する方向へ延びるように突出固定されている。そして、この旋回軸９６がクロスローラ軸受９７を介して前記テーブル３２に回動可能に支持され、この旋回軸９６の回動により、工具台３６が旋回軸９６の軸線を中心に旋回されて、回転工具３７の工具軸線の傾斜角度が変更される。

前記旋回軸９６の外周には、旋回軸９６の回動を規制するためのシリンダ機構としてのクランプ装置９８が設けられている。このクランプ装置９８は、シリンダ９８ａ内に設けられ、先端内周に傾斜面９９ａを有する油圧ピストン９９と、その油圧ピストン９９の傾斜面９９ａに接触可能に配置された複数の鋼球１００と、その鋼球１００の内側において旋回軸９６の外周面に接触可能に配置されたブレーキリング１０１とから構成されている。そして、通常は図７に示すように、油圧ピストン９９が同図の上方位置に移動配置されて、その油圧ピストン９９の傾斜面９９ａのカム作用により、鋼球１００を介してブレーキリング１０１の内径が縮径され、旋回軸９６の回動が規制されている。これに対して、油圧により油圧ピストン９９が下方位置に移動されたときには、ブレーキリング１０１の内径が拡径されて、旋回軸９６の回動が許容される。

前記工具台３６内において工具軸９２と旋回軸９６との間には、ビルトインモータ９４の回転を旋回軸９６に伝達するための第２伝達手段としての第２伝達機構１０２が配置されている。すなわち、工具軸９２には傘歯車１０３が軸受１０４を介して回転可能に支持されている。工具台３６内には伝達軸１０５が軸受１０６を介して、工具軸９２の軸線と直交する軸線を中心に回転可能に支持され、その伝達軸１０５の外端には工具軸９２上の前記傘歯車１０３に噛合する傘歯車１０７が固定されるとともに、内端には平歯車１０８が固定されている。旋回軸９６の外周において旋回軸９６の軸線と同一の軸線上に配置されるように、テーブル３２上には大径の平歯車１０９が固定され、伝達軸１０５上の前記平歯車１０８に噛合されている。

前記第２伝達機構１０２の傘歯車１０３と工具軸９２との間には、工具軸９２の回転を第２伝達機構１０２に選択的に接続伝達するための接続手段としての接続機構１１０が設けられている。すなわち、傘歯車１０３と接離可能に対応するように、工具軸９２には切替部材１１１がキー１１２を介して一体回転可能及び軸線方向へ相対移動可能に支持されている。傘歯車１０３と切替部材１１１との間にはカービックカップリング１１３が設けられ、このカービックカップリング１１３の接続により、工具軸９２の回転が切替部材１１１を介して傘歯車１０３を含む第２伝達機構１０２に伝達される。

前記工具軸９２の外周において切替部材１１１に対応するように、工具台３６内には切替用油圧ピストン１１４が工具軸９２の軸線方向へ移動可能に支持され、その先端部が軸受１１５を介して切替部材１１１に相対回転可能に連結されている。そして、図７に示すように、通常は切替用油圧ピストン１１４が同図の左方位置に移動配置されて、カービックカップリング１１３が非接続状態に保持されている。これに対して、回転工具３７の工具軸線の傾斜角度を変更する場合には、切替用油圧ピストン１１４が図７の右方位置に移動されることにより、カービックカップリング１１３が接続状態に切替えられる。この状態で、ビルトインモータ９４による工具軸９２の回転が、切替部材１１１から第２伝達機構１０２の傘歯車１０３，１０７及び伝達軸１０５を介して平歯車１０８に伝達される。これにより、平歯車１０８が自転されながら、テーブル３２上に固定された平歯車１０９の周りに公転され、工具台３６が旋回軸９６の軸線を中心に旋回されて、回転工具３７の工具軸線の角度が変更される。

図７に示すように、前記工具軸９２上には傘歯車１０３の側部に隣接して検出円板１１６が一体回転可能に嵌着され、その外周には複数の検出突起１１６ａが所定間隔おきに形成されている。検出円板１１６の外周に対応するように、工具台３６内にはセンサ１１７が配置されている。そして、このセンサ１１７にて検出円板１１６上の検出突起１１６ａが検出されることにより、工具軸９２の回転数や回転角が制御される。つまり、前記ビルトインモータ９４はサーボモータとはと同様に、回転角度の制御機能を有している。すなわち、センサ１１７から出力される検出信号によってビルトインモータ９４の回転角度を監視して、図示しない制御装置によって角度制御できるようにしている。

さて、図７は、カービックカップリング１１３が非接続状態に切り替えられた状態を示している。この状態では、油圧ピストン９９が上方位置に配置されて、その傾斜面９９ａが鋼球１００に圧接される。このため、ブレーキリング１０１が旋回軸９６の外周面に圧接されて、同旋回軸９６がテーブル３２に対して固定され、回転工具３７が所要の回動角度を維持する。そして、この状態において、ビルトインモータ９４により工具軸９２が高速で連続回転され、回転工具３７により、ワークＷに対して所要の加工を施すことができる。

次に、ビルトインモータ９４の回転停止状態において、切替用油圧ピストン１１４が図７の右方に移動されると、前記カービックカップリング１１３が接続状態に切り替えられる。また、油圧ピストン９９を下降位置に移動させて、ブレーキを解除する。この状態において、ビルトインモータ９４が前記センサ１１７からの出力によって回転を監視されながら低速で所定範囲だけ回転される。そして、その回転は切替部材１１１、カービックカップリング１１３を介して傘歯車１０３に伝達され、その傘歯車１０３から傘歯車１０７及び伝達軸１０５に伝達される。その回転は、さらに、平歯車１０８に伝達され、平歯車１０８は平歯車１０９と噛合しながら同平歯車１０９の外周を周回する。

このため、工具台３６全体が旋回軸９６の軸線を中心に回転され、回転工具３７の角度が変更される。そして、モータ９４の回転を停止するとともに、クランプ装置９８の油圧ピストン９９を上昇位置に復帰させることにより、ブレーキリング１０１により旋回軸９６を固定して、工具台３６を回転工具３７の角度変更位置で固定することができる。

以上のように構成された実施形態においては、以下に列挙する効果を有する。
（１） 回転工具主軸６７及び回転工具３０，３７を回転させるための駆動源の駆動力を利用して、回転工具主軸６７及び回転工具３０，３７の工具軸線の傾斜角度を設定変更するように構成されている。このため、回転工具３０，３７を回転させるための駆動源と、回転工具主軸６７及び回転工具３０，３７の工具軸線を傾斜させるための駆動源とを別々に設ける必要がなく、その駆動源を共用して回転工具ユニットの構造を簡略化することができる。

（２） サーボモータ３８，３９やビルトインモータ９４の回転量を制御することにより、回転工具主軸６７及び回転工具３０，３７の角度を任意に設定できるため、複数の回転工具ユニットを設ける必要がなく、１つの回転工具ユニットにより回転工具主軸６７及び回転工具３０の軸線の傾斜角度を変更しながら、傾斜角度の異なった複数の孔加工等を行うことができる。よって、複合加工旋盤等の工作機械において構成を簡素化できるとともに、全体の小型化を達成でき、しかも工具の種類が少なくなって、工具装備に要する費用を低減することができる。

（３） 傾斜面加工ユニット２９Ａにおいては、工具軸線傾斜機構７７を構成する旋回軸７８が駆動源を構成する円筒状の第２駆動軸６２内に同心状に配置され、旋回軸７８の軸線方向の移動により、旋回軸７８と同軸上のクラッチ８３を介して、第２駆動軸６２から旋回軸７８への駆動力の伝達経路が接続または解離されるように構成されている。このため、ユニット全体を小型化することができる。

（４） 前記傾斜面加工ユニット２９Ａにおいては、回転工具３０上に供給されるクーラントの圧力により切替シリンダ８６のピストン８８が作動されて、旋回軸７８が軸線方向に移動され、クラッチ８３が非接続状態から接続状態に切り替えられるように構成されている。このため、切替シリンダ８６のための専用の油圧供給源や油圧供給経路を設ける必要がなく、回転工具３０上に供給されるクーラントの圧力を利用して、クラッチ８３を切り替え作動させることができて、回転工具ユニットの構造を一層簡略化することができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態の図４〜図６に示す傾斜面加工ユニット２９Ａにおいて、切替シリンダ８６に対してクーラントを供給することなく、通常の油圧供給源から油圧を供給するように構成すること。

・ 逆に、図７に示す工具台３６の構成においてピストン９９の駆動をクーラントを利用して行うように構成すること。

この発明を具体化した一実施形態の旋盤を示す概略平面図。 図１の旋盤の概略側面図。 図１の旋盤におけるタレットの一部を拡大して示す要部斜視図。 同じくタレットを拡大して示す要部断面図。 図４の一部をさらに拡大して示す部分断面図。 タレットの要部拡大平面図。 図１の旋盤における工具交換可能な工具主軸台を拡大して示す要部断面図。

符号の説明

２４…第１タレット、２８…第２タレット、２９…工具ユニット、２９Ａ…傾斜面加工ユニット、３０…回転工具、３７…回転工具、３８…サーボモータ、３９…駆動源としてのサーボモータ、５５ａ…固定手段としての外面、６５…工具支持ヘッド、６５ａ…固定手段としての基端面、６７…回転工具主軸、７７…工具角度変更手段としての工具軸線傾斜機構、７８…旋回軸、８３…クラッチ、８４…接続手段としての接続機構、８５…保持手段，固定手段としての皿バネ、８６…切替手段，固定解除手段としての切替シリンダ、８８…ピストン、９４…駆動源としてのビルトインモータ、９５…工具角度変更手段としての工具軸線傾斜機構、９６…旋回軸、９８…クランプ装置、１１０…接続手段としての接続機構、１１４…切替用油圧ピストン、Ｗ…ワーク。

Claims (6)

1. 工具支持ヘッドに支持され、駆動源からの駆動力により駆動軸を介して自身の軸線を中心に回転される回転工具主軸と、
   前記工具支持ヘッドに連結され、旋回軸を中心に回動することにより前記回転工具主軸の軸線の角度を変更させるための工具角度変更手段と、
   前記駆動源からの駆動力を前記工具角度変更手段に伝達しない非接続状態と伝達する接続状態とに切替える接続手段と
   を設け、
   前記駆動軸を円筒状に形成し、前記旋回軸は、駆動軸内にその駆動軸に対して相対回転可能及び軸線方向へ相対移動可能に配置されていることを特徴とする回転工具ユニット。
2. 前記回転工具主軸の軸線の角度を固定状態にする固定手段をさらに備え、前記接続手段は、前記接続状態に連動して前記固定手段による固定状態を解除する固定解除手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転工具ユニット。
3. 前記接続手段は、その接続手段を前記非接続状態に保持する保持手段と、その保持手段の保持力に抗して接続手段を前記接続状態に切替える切替手段とを備え、前記切替手段は、前記駆動軸と旋回軸との間に設けられたクラッチと、そのクラッチを接続状態と非接続状態とに切替えるクラッチ駆動手段とを備え、前記保持手段は、クラッチを非接続状態に付勢するためのバネから構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転工具ユニット。
4. 前記クラッチ駆動手段は、加工部に供給されるクーラントの圧力により作動され、前記旋回軸を軸線方向に移動させてクラッチを接続させるシリンダ機構から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の回転工具ユニット。
5. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の回転工具ユニットを備えた工作機械。
6. 請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の回転工具ユニットが設けられた割り出し可能なタレットを備え、
   前記工具角度変更手段は、前記タレットに設けられるとともに、加工位置に割り出された回転工具主軸に対応するように配置されていることを特徴とする工作機械。

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