JP5100652B2 - 複合加工旋盤とその刃物台 - Google Patents

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Description

この発明は、ワークに対して種類の異なる複数の加工を行う複合加工旋盤と、その旋盤に装備され、加工に使用する複数の工具を選択可能に保持する刃物台に関する。
旋盤は、一般に主軸により回転駆動される被加工材であるワークに、刃物であるバイトなどの工具を当接させて加工を行う。
そして、ワークに対して種類の異なる複数の加工すなわち複合加工を行なう旋盤も多用されており、例えば特許文献1〜5に開示されているような種々の旋盤あるいは工作機械が知られている。
特許文献1に開示されている複合加工旋盤は、複数種の切削工具を保有した工具(ツール)マガジンを搭載し、単軸の工具主軸に保持した工具を、加工内容に応じて工具交換装置によって次々と交換しながら複合加工を行うことができる旋盤である。このような複合加工旋盤で使用する工具には、工具主軸を回転せずに加工を行う旋削加工に用いる「バイト」や、工具主軸を回転させて使用する「穴あけ用ドリル」、面加工を行う「ミリング工具」、研削加工を行う「砥石工具」など様々な工具がある。
しかし、このように加工内容ごとに単軸の工具主軸に保持する工具を工具交換装置によって交換する複合加工旋盤は、工具本数及びその加工方法における自由度は高いが、異なる工具を使用する加工工程毎に工具交換が必要になるため、非加工時間となる工具交換時間に時間をとられ、ワーク1個当たりの加工時間の短縮には限界があった。
このような旋盤における工具の交換を短時間で行えるようにするため、例えば特許文献2に開示されている多機能旋盤では、櫛歯型刃物台とタレット刃物台(旋回刃物台)が用いられている。櫛歯型刃物台は、複数の工具(刃物)を櫛歯状に直線的に配列し、その配列方向へ刃物台を移動させることによって、その刃物台に装着されている工具のいずれか一つを加工するワークに対応させるように選択することができる。
一方、タレット刃物台は、回動可能な多角柱状のタレットの各側面に、それぞれ工具(刃物)が回動軸に対して放射状に配置され、そのタレットを割出し回動させることによって、タレットに装着されている工具のいずれか一つを加工するワークに対応させるように選択することができる。
これらの二種類の刃物台による加工を、それぞれ独立して行ったり、同時に行ったりして、加工時間を短縮することも行われている。
上述した櫛歯型刃物台とタレット刃物台は、いずれも複数の工具を選択可能に装着できるので、加工に使用する複数の工具をそれに装着しておけば、工具交換をする必要がなく、短時間で必要な工具を選択することができ、ワークの加工時間を短縮することが可能である。
櫛歯型刃物台は、刃物台の直線移動によって工具を選択するので、その選択速度が速く、直前の加工に使用した工具と次の加工に使用する工具とが隣接して装着されている場合には、極めて短時間でそれを選択することができる。しかし、それらが刃物台の両端部付近に離れて装着されていた場合には、移動ストロークが大きくなり、選択時間も長くなるという問題がある。
一方、タレット刃物台は、タレットの割出し回動にやや時間がかかるが、直前の加工に使用した工具と次の加工に使用する工具とが離れた位置に装着されていた場合でも、回動方向を選ぶことにより、選択時間の違いはあまり大きくはならない。
そこで、例えば特許文献3に開示されている工作機械においては、タレット刃物台に相当する刃物台ヘッドの各側面をその回転軸に沿う方向に間隔を置いた複数の部分(以下「段」という)に分け、その段ごとに異なる種類の工具を装着し、その刃物台ヘッドを回転軸に沿う方向へ一体的に直線移動可能にしている。
したがって、この刃物台ヘッドは、回転軸のまわりに割り出し回転(旋回)することによって、タレット刃物台と同様に側面の同じ段に装着された工具を選択することができ、回転軸に沿う方向へ直線移動することによって、櫛歯型刃物台と同様に刃物台ヘッドの同一側面の異なる段に装着されている複数の工具のいずれかを選択することができる。
すなわち、この構成による刃物台は、タレット刃物台と櫛歯型刃物台の両方の機能を兼ね備えており、直前の加工に使用した工具と次の加工に使用する工具とが刃物台ヘッドの同じ側面の異なる段に装着されている場合には、刃物台ヘッドを回転軸方向へ直線移動するだけで、極めて短時間で次の加工に使用する工具を選択することができる。
しかし、次の加工に使用する工具が、刃物台ヘッドの異なる割り出し回転位置の異なる段に装着されていた場合には、刃物台ヘッドの割り出し回転と直線移動の両方を行う必要がある。したがって、非加工時間である工具選択のために時間をとられ、ワーク1個当たりの加工時間の短縮を充分に果たせなくなる。また、加工自由度の面からも、刃物台ヘッドの回転方向の側面の分割数により工具の配置角度が決まってしまうため、例えば第1主軸に保持されたワークと第2主軸保持されたワークへの加工を同時に行うような場合に制約が多く、効率的な刃物台の使用ができないため、それによってもワーク1個当たりの加工時間の短縮を図る上で問題があった。
さらに、自動旋盤においてタレット刃物台をその回転軸方向に位置をずらして複数個配置した例は、特許文献4,5にも開示されている。特許文献4には、2個のタレット刃物台(回転台)を独立回転可能に且つその一方を他方に対して軸方向にシフト可能に設けている。そして、切削作業中は両タレット刃物台がその刃物(工具)と共にハウジングに対して定位置に固定され、刃物交換時には各タレット刃物台を独立に割り出し回転させることができるように構成されている。
しかし、一方のタレット刃物台の刃物(工具)で加工中に、他方のタレット刃物台を割り出し回転させて、次の加工に使用する刃物(工具)を選択しておくことはできない。
特許文献5には、2個のタレット刃物台を回転方向に所定角度だけずらした状態で一体化して直列に配置し、タレット刃物台を大型化せずに、使用可能な工具数を増加させることと、いずれのタレット刃物台に装着した回転工具も、1本の共通駆動軸で回転できるようにすることが開示されている。
しかし、このタレット刃物台は、個々に独立して割り出し回転することはできないので、やはり一方のタレット刃物台の工具で加工中に、他方のタレット刃物台を割り出し回転させて、次の加工に使用する工具を選択しておくことはできない。
したがって、これらはいずれも非加工時間である工具選択のために時間を充分短縮することができず、ワーク1個当たりの加工時間の短縮を充分に果たせない。また、加工自由度の面からも制約が多かった。
特開平11−138374号公報 特開平10−15702号公報 欧州特許出願公開第1270145号明細書 特開昭62−236607号公報 特開平7−227704号公報
このように、従来の複合加工旋盤はいずれも、その刃物台による工具の選択時間の短縮や加工の自由度が充分ではなく、ワーク1個当たりの加工時間の短縮を図る上で限界があった。
この発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、複合加工旋盤における刃物台による工具選択時間を常に最短にして、非加工時間を最小にするとともに、加工自由度の面での制約も少なくして、ワーク1個当たりの加工時間の大幅な短縮を可能にすることを目的とする。
この発明による刃物台は上記の目的を達成するため、それぞれ共通の軸線を中心として回転可能で外周側面に複数の工具装着部を設けたタレット刃物台を、上記軸線に沿って二段に配置し、その各タレット刃物台を個別に割り出し回転する個別のタレット駆動機構を備えた刃物台において、上記各タレット刃物台の互いに対向する面側が、軸受を介して相対回転可能に嵌合していることを特徴とする。
上記刃物台が、複合加工旋盤の主軸に並行なZ軸と、該Z軸に垂直なX軸と、そのZ軸とX軸とを含む平面に直交するY軸との3軸を有する場合、上記共通の軸線を上記Y軸に沿う軸線にするとよい。
上記個別の各タレット駆動機構は、それぞれモータによって回転されるタレット回転軸と、そのタレット回転軸の回転を対応するタレット刃物台に伝達する歯車機構とを備えているとよい。
上記個別の各タレット駆動機構はまた、上記各タレット刃物台の割り出し回転位置を、それぞれ各工具装着部の割り出し回転方向の位置が一致する位置と互いに任意の角度だけずれる位置とに制御可能であるのが望ましい。
これらの刃物台において、上記各タレット刃物台の上記複数の工具装着部の少なくとも1個は回転工具装着部であり、その各回転工具装着部に装着される複数の回転工具を共通の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を設けることができる。
あるいは、上記各タレット刃物台の各回転工具装着部に装着される回転工具を、それぞれ各タレット刃物台ごとに個別の回転工具駆動用モータによって駆動される個別の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を設けてもよい。
そして、この発明による復合加工旋盤は、主軸に並行なZ軸と、該Z軸に垂直なX軸と、そのZ軸とX軸とを含む平面に直交するY軸との3軸を有する刃物台を備えた複合加工旋盤であって、その刃物台が上記いずれかの刃物台である。
この発明による刃物台を備えた複合加工旋盤は、上記刃物台の二段に配置したタレット刃物台の一つに装着されている工具でワークを加工している間に、他のタレット刃物台に装着されている次の加工に必用な工具を選択しておき、現在の加工が終了した後、直ちに刃物台をY軸方向に直線移動させて、他のタレット刃物台に装着されている次の加工に必用な工具を最短時間で加工位置へ移動させ、次の加工を開始することができる。
また、第1主軸に保持したワークに対して、あるタレット刃物台に保持した工具で加工を行っている時に、他のタレット刃物台に保持した工具2で、第2主軸に保持された他のワークに対して同時に加工を行うことも可能になる。
あわせて、各々のタレット刃物台が任意の角度に旋回して加工を行うことが可能なため、例えば、第1主軸のワークと第2主軸のワークとに、それぞれその中心軸線に対して異なる任意の傾きをもつドリルによる穴あけ加工や、ミリング加工による溝や面の加工、旋削加工と穴あけ加工などを実施することも可能になり、加工の自由度が大きく拡大される。
したがって、非加工時間を最小にするとともに、加工自由度の面での制約も少なくなり、ワーク1個当たりの加工時間の大幅な短縮を図ることができる。
この発明の一実施例である刃物台を備えた複合加工旋盤全体の概略構成を示す正面図である。 図1における矢示A方向から見た刃物台のタレット刃物台と主軸との関係を示す図である。 図2のIII−III線に沿う刃物台の縦断面図である。 従来の複合加工旋盤とこの発明による複合加工旋盤のワ−ク加工工程を比較して示す工程図である。 この発明による複合加工旋盤の加工開始前の状態を示す要部平面図である。 その正面ワーク加工中の状態を示す要部平面図である。 その正面ワークと背面ワークの同時加工中の状態を示す要部平面図である。 その正面ワークと背面ワークの同時加工中の他の状態を示す要部平面図である。 この発明による複合加工旋盤の他の実施例の上タレット刃物台による正面ワークの端面穴あけと背面ワークの端面穴あけの同時加工状態を示す正面図である。 その斜視図である。
同実施例の上タレット刃物台による正面ワークの端面穴あけと下タレット刃物台による背面ワークの端面穴あけの同時加工状態を示す正面図である。 その斜視図である。 同実施例の下タレット刃物台がインデックス中の状態を示す正面図である。 その斜視図である。 同実施例の下タレット刃物台位置決め後の背面ワークの旋削加工状態を示す正面図である。 その斜視図である。 同実施例の正面ワーク退避状態を示す正面図である。 その斜視図である。 同実施例の上タレット刃物台がインデックス中の状態を示す正面図である。 その斜視図である。 同実施例の上タレット刃物台による正面ワークへのクロス穴あけ加工状態を示す正面図である。 その斜視図である。 この発明による刃物台の他の実施例の内部構造を示す縦断面図である。
以下、この発明の好ましい実施例を添付図面を使用して説明する。
まず、図1から図3によって、この発明による複合加工旋盤の構成例と、その複合加工旋盤が備えているこの発明による刃物台の基本的な構成例について説明する。
図1はその複合加工旋盤の全体構成を示す概略正面図であり、図2はその矢示A方向から見た刃物台のタレット刃物台と主軸との関係を示す図である。図3は図2のIII−III線に沿う刃物台全体の縦断面を拡大して、その内部構造を示している。
図1において、マシンベッド1の主軸台支持部1a上に 、回転自在な主軸3を支持する主軸台2が載置されている。その主軸台2は、図示していない駆動機構によって紙面に直交するZ軸方向へ移動可能である。
そして、主軸3は被加工材であるワークWを内蔵するガイドブッシュを介してチャックによって保持し、図示していない主軸モータによって回転される。その回転速度は、高速から低速まで可変できる。
そのワークWを加工するために使用する各種の工具は刃物台10に保持される。刃物台10は、フォーク状のタレットハウジング100に全ての構成部材が組み付けられており、その中空部に2個のタレット刃物台11,12がY軸方向の軸線y−yに沿って上下二段に配置されている。
この例では、その各タレット刃物台11,12が図2に示すように各角を面取りした正四角盤状の同じ形状をしており、その各タレット刃物台11,12の互いに平行するか直交する4面からなる外周側面の各面に工具装着部11a,12aを設けており、そこにそれぞれ任意の工具を装着できる。図2は、タレット刃物台11と12の各工具装着部11a,12aが同じ回転位置にあって、ぴったり重なっている状態を示している。
この例では、説明を簡単にするために工具装着部11a,12aを全て回転工具装着部とし、そこにそれぞれ穴明け用のドリルのような回転工具15を装着している。これらの各回転工具15は、実際にはそれぞれ工具径や用途が異なっており、ネジ切り用の回転工具なども含まれる。
このタレット刃物台11,12は、Y軸に沿う軸線y−yを中心として回転可能で、その軸線y−yに沿って配置されており、それぞれタレットハウジング100の背後に設けられている個別のタレット駆動用モータ13,14によって独立して割り出し回転される。また、そのタレット刃物台11,12に装着されている全ての回転工具15が、共通の回転工具駆動用モータ17によって回転駆動される。これらの回転機構の詳細は図3によって後述する。
この刃物台10のタレットハウジング100は、側面に固設した一対のスライダ18を、X軸キャリッジ20の側面に固設されたスライドレール21に嵌合させ、Y軸モータ19と図示していない送りねじ及びナットによってY軸方向に移動可能に、X軸キャリッジ20に装着されている。
そのX軸キャリッジ20は、底面に固設した一対のスライダ22を、Z軸キャリッジ30の上面に固設されたスライドレール31に嵌合させ、X軸モータ23と図示していない送りねじ及びナットによってX軸方向に移動可能に、Z軸キャリッジ30に装着されている。
さらにそのZ軸キャリッジ30は、底面に固設した一対のスライダ32を、マシンベッド1の刃物台支持部1bの斜面に固設されたスライドレール1cに嵌合させ、背後に設けたZ軸モータ33と図示していない送りねじ及びナットによって、図1では紙面に直交するZ軸方向(図2では矢示Zで示す方向)に移動可能にマシンベッド1に装着されている。
そのZ軸はこの複合加工旋盤の主軸3に並行な軸であり、X軸はこのZ軸に垂直で、Y軸はZ軸およびX軸を含む平面に直交する軸である。したがって、この刃物台10は、互いに直交するX軸、Y軸、およびZ軸の3軸を有し、その各軸に沿う移動方向の合成方向に三次元移動可能である。
なお、各タレット刃物台11,12の各工具装着部11a,12aには、ドリルやフライス等の回転工具に限らず、旋削工具であるバイトや、面加工用のミリング工具、研削加工を行う砥石工具など様々な種類の工具を装着することが可能である。
次に、刃物台10の内部構造を図3によって説明する。
フォーク状のタレットハウジング100は、上下のアーム部101,102の間に中空部100aが形成されている。その上下のアーム部101,102にはY軸に沿う軸線y−yを中心とする同心の開口が形成されており、その中心に回転軸103をアーム部101側の固定端板104とアーム部102側の二部材からなる回動端板105とによって、ボールベアリング106,107を介して回転自在に支持している。この回転軸103の中心軸線が軸線y−yである。
このタレットハウジング100の中空部100a内に、タレット刃物台11,12が回転軸103に貫通されて上下二段に、軸線y−yを中心として個別に回転可能に配設されている。
上下のアーム部101,102には、それぞれ紙面に直交するZ軸方向に延びる上タレット回転軸110と下タレット回転軸120が、回転自在に挿通されており、それぞれ図1で説明したタレット駆動用モータ13,14によって個別に回転される。
その上タレット回転軸110と下タレット回転軸120にはそれぞれウオームギア110g,120gが形成されている。
そして、アーム部101内には、円筒状回転体111が、クロスローラベアリング(コロ軸受)112とオイルシール113,114,115を介して回転自在に設けられ、その外周に形成されたウオームホイール111gが上タレット回転軸110のウオームギア110gと噛み合って回転する。この円筒状回転体111が上段のタレット刃物台11と回転方向には一体に連結しているので、円筒状回転体111とタレット刃物台11が軸線y−yを中心として一体に回転する。
一方、アーム部102内には、円筒状回転体121が、クロスローラベアリング(コロ軸受)122とオイルシール123,124を介して回転自在に設けられ、その外周に形成されたウオームホイール121gが下タレット回転軸120のウオームギア120gと噛み合って回転する。この円筒状回転体121が回動端板105および下段のタレット刃物台12と回転方向には一体に連結しているので、円筒状回転体121とタレット刃物台12が軸線y−yを中心として一体に回転する。
そのタレット刃物台11と12は、図3から明らかなように互いに対向する面側が、ボールベアリング108を介して互いに相対回転可能に嵌合している。
タレット刃物台11,12の外周側面の各平面部には、前述したようにそれぞれ工具装着部11a,12aを設けているが、図示の例ではその工具装着部11a,12aはいずれも回転工具装着部である。そのため、各工具装着部11a,12a内には、全て回転工具15を挿着するための軸穴131aを設けた軸を一体とする傘歯車131を、ボールベアリング132を介して回転自在に、タレット刃物台11,12の内周面側から挿着している。
そして、回転軸103には、上段のタレット刃物台11内の全ての傘歯車131と噛み合う傘歯車135と、下段のタレット刃物台12内の全ての傘歯車131と噛み合う傘歯車136とが、それぞれスプライン結合され、スプリングで軸線y−yに沿う方向の所定位置に付勢係止されている。
したがって、図1に示した回転工具駆動用モータ17によって回転軸103が矢示Bで示すように回転されると、歯車機構を構成する傘歯車135又は136に噛み合う全ての傘歯車131が回転し、上段及び下段のタレット刃物台11、12の各工具装着部11a,12aに挿着されている全ての回転工具15が回転する。
工具装着部11a,12aがバイト等の固定の工具を挿着する工具装着部である場合には、そこには傘歯車131及びボールベアリング132を設けない。
この刃物台10によれば、図1に示したタレット駆動用モータ13,14によって上タレット回転軸110又は下タレット回転軸120を回転させることにより、上段のタレット刃物台11又は下段のタレット刃物台12をそれぞれ独立して任意の回転角度だけ回転させて、各回転工具15を所望の位置に割出し回転(旋回)させることができる。
このように、上タレット回転軸110と下タレット回転軸120の回転によって、ウオームギア110g,120g、ウオームホイール111gを有する円筒状回転体111とウオームホイール121gを有する円筒状回転体121等を介して、タレット刃物台11,12を独立して割り出し回転させる機構が、タレット駆動機構である。
このタレット駆動機構によれば、複数の各タレット刃物台11,12の割り出し回転位置を、それぞれ各工具装着部11a,12aの割り出し回転方向の位置が一致する位置と互いに任意の角度だけずれる位置とに制御可能である。
なお、タレット刃物台の割り出し回転は、従来のタレット型刃物台の場合と同様に、各タレット刃物台11、12を駆動制御することによって行えるので、その詳細な説明は省略する。
この刃物台10を備えた複合加工旋盤では、そのタレット刃物台11,12のうちの一方、例えばタレット刃物台11の回転工具15を選択して加工位置に回動し、刃物台10をX軸、Y軸、およびZ軸の合成方向に移動して、その回転工具15を図1および図2に示した主軸3に保持されたワークWに対して位置決めし、回転軸103を回転させることによってその回転工具15を含む全ての工具を回転させて、ワークWに穴あけ加工等を行うことができる。
その加工中に他方のタレット刃物台12によって、次の加工に使用する回転工具15を選択して加工位置に回動しておけば、現在の加工が終了後、直ちに刃物台10をY軸方向へ所定ストローク移動するだけで、予め選択しておいた回転工具15で次の加工を開始することができる。
ここで、図4によって2種類の工具を使用するワ−ク加工工程を例に、従来の複合加工用の旋盤による場合と、この発明の複合加工旋盤による場合とを比較して説明する。この図に動作軸の表示があるが、X,Y,Zは前述したX軸,Y軸,Z軸の動作、Bは刃物台の旋回動作、ATCは工具交換装置による自動工具交換動作をそれぞれ意味している。なお、ここで用いる「工具1」と「工具2」は「ある加工に使用する工具」と「次の加工に使用する工具」の意味である。
(a)は、前述した特許文献1に開示されているような、従来の工具マガジンを搭載した単軸の刃物台を備えた旋盤による場合のワ−ク加工工程を示す。この場合は、工具1による加工が終了すると、刃物台退避動作を行った後、工具交換装置によって工具1を次の加工に使用する工具2に自動交換し、その工具2を位置決め旋回して、工具2による加工を開始する。従って、工具1による加工と工具2による加工との間に、3工程の非加工時間が必用である。
(b)は、前述した特許文献3に開示されているような、従来の複数段に工具を装着できるタレット刃物台を備えた旋盤による場合のワ−ク加工工程を示す。この場合は、工具1による加工が終了すると、刃物台退避動作を行った後、タレット刃物台によって次の加工に使用する工具2の選択及び位置決めをして、工具2による加工を開始する。
従って、工具1による加工と工具2による加工との間に、まだ2工程の非加工時間が必用である。
(c)は、上述したこの発明の複合加工旋盤によるワ−ク加工工程を示す。この場合は、工具1による加工中に次の加工に使用する工具2の選択及び角度位置決めをしておき、工具1による加工が終了すると、工具2を位置決めして、すぐに工具2による加工を開始する。
したがって、工具1による加工と工具2による加工との間の非加工時間は、工具2の位置決めに要する時間だけで済む。
このように、この発明による刃物台及びそれを備えた複合加工旋盤を使用すれば、刃物台による工具選択時間を常に最短にして、非加工時間を最小にすることができるため、ワーク1個当たりの加工時間の大幅な短縮が可能になる。
また、複数のタレット刃物台をそれぞれ独立して任意の角度だけ回転(旋回)させることができるので、加工自由度が増し、多様な加工が可能になるが、これに関しては後述する。
次に、この発明による複合加工旋盤を用いた加工例について、図5から図8を用いて説明する。
これらの図には、タレット刃物台と加工するワークを保持した主軸の要部のみを平面図で示している。この実施例における各タレット刃物台は正六角盤状であり、その外周側面の6面にそれぞれ工具を装着するが、便宜上前述した実施例と同じ符号11,12を使用し、上段と下段を区別して上タレット刃物台11と下タレット刃物台12とする。工具は具体的にするため、回転工具であるドリル5と旋削工具であるバイト6を使用するものとする。主軸台2に支持された主軸3は正面主軸とし、さらに背面主軸台8に支持された背面主軸4も使用する。
図5は、上タレット刃物台11と下タレット刃物台12工具装着部の位置を一致させて割り出し回転させるようにした例を示し、平面的に見ると、各工具の中心が60度間隔で放射状に上下重なった状態で配置されている。そして、上タレット刃物台11のドリル5と下タレット刃物台12のバイト6が選択位置に割り出し回転されて、正面主軸3に保持されたワークW1に対峙している。したがって、櫛歯型刃物台と同様に刃物台を紙面に直交するY軸方向に直線移動するだけで、いずれか一方の工具を加工位置に位置決めして、ワークW1に対して、ドリル5によるクロス穴明け加工、またはバイト6による旋削加工を行うことができる。
図6は、上タレット刃物台11と下タレット刃物台12工具装着部の位置を互いに30度ずらした位置で割り出し回転させるようにした例を示し、平面的に見ると各工具の中心が30度間隔で放射状に配置されている。そして、上タレット刃物台11のあるドリル5によって正面主軸3に保持されたワークW1の端面に穴あけ加工を行いながら、下タレット刃物台12のあるドリル5を選択位置に割り出し回転して、背面主軸台8に支持された背面主軸4に保持されているワークW2に対して、それと直交する方向に対峙させている。
この状態から、背面主軸4を図1に示したX軸方向に図6で上方へ移動させれば、図7に示すように、正面主軸3に保持されたワークW1の端面に穴あけ加工を行いながら、背面主軸4に保持されたワークW2に対するクロス穴明け加工を同時に行うことができる。このとき、ワークW1の端面に穴あけ加工に伴って刃物台が移動する場合には、背面主軸4はその移動に追従すると共にワークW2に対するクロス穴明け加工に必要な移動をする。
図8は、上タレット刃物台11と下タレット刃物台12工具装着部の位置を互いに15度ずらした位置で割り出し回転させるようにした例を示す。この場合、図7に示した例と同様に上タレット刃物台11のあるドリル5によって正面主軸3に保持されたワークW1の端面に穴あけ加工を行いながら、下タレット刃物台12のあるドリル5によって背面主軸4に保持されたワークW2に対して斜め穴明け加工を同時に行うことができる。このときも、ワークW1の端面に穴あけ加工に伴って刃物台が移動する場合には、背面主軸4はその移動に追従すると共にワークW2に対する斜め穴明け加工に必要な移動をする。
次にまた、この発明による複合加工旋盤の他の実施例による種々の加工について、図9から図22を用いて説明する。これらの図においても前述した各図に示したものと形状は多少相違しても、対応する部分には同一の符号を付している。また、上タレット刃物台11と下タレット刃物台12に装着する回転工具として横向きドリル7も使用している。また、これらの図のうち奇数番の図は正面図、偶数番の図は斜視図であって、一組ずつ同じ状態を示している。
以下の説明では、正面主軸3に保持されたワークW1を「正面ワークW1」、背面主軸4に保持されたワークW2を「背面ワークW2」と称する。
図9と図10は、この実施例の複合加工旋盤において、刃物台10の上タレット刃物台11のあるドリル5による正面ワークW1の端面穴あけと、同じ上タレット刃物台11の他のドリル5による背面ワークW2の端面穴あけの同時加工状態を示している。
図11と図12は、上タレット刃物台11のドリル5による正面ワークW1の端面穴あけと、下タレット刃物台12の横向きドリル7による背面ワークW2の端面穴あけの同時加工状態を示している。
図13と図14は、上タレット刃物台11のドリル5による正面ワークW1の端面穴あけ加工中に、下タレット刃物台12が次の加工に必用な工具をインデックス(選択位置に割り出し回転)している状態を示している。
図15と図16は、同じく上タレット刃物台11のドリル5による正面ワークW1の端面穴あけ加工中に、下タレット刃物台12のバイト6の位置決め完了後、背面ワークW2の旋削加工状態を開始した状態を示す。
図17と図18は、上述の状態から、正面ワークW1の端面穴あけ加工が終了し、正面主軸3が正面ワークW1を退避させた状態を示す。
図19と図20は、その状態から上タレット刃物台11が次に使用する工具をインデックスしている状態を示す。
図21と図22は、下タレット刃物台12のバイト6によって背面ワークW2の旋削加工中に、上タレット刃物台11がドリル5のインデックスを完了して、正面ワークW1へのクロス穴あけ加工を開始した状態を示す。
このように、この発明による刃物台は、複数段の各タレット刃物台が任意の角度に旋回しながら切削加工を行うことができる。そのため例えば、正面主軸のワークと背面主軸のワークの各中心線に対して異なる任意の傾きをもつ、ドリルによる穴あけ加工や、ミリング工具による溝や面の加工、バイトによる旋削加工とドリルによる穴あけ加工の同時実施などが可能になり、加工の自由度は大きく拡大される。
図9〜図22に示した複合加工旋盤において、主軸台2と正面主軸3をガイドブッシュ台とガイドブッシュに代えて、主軸台に支持された正面主軸はそのガイドブッシュ台より後方(図9等奇数番の図で左方)に設けるようにしてもよい。その場合は、ガイドブッシュはZ軸方向(図9等奇数番の図で左右方向)に移動しないので、刃物台10がZ軸方向へ移動するようにすればよい。
前述したX軸、Y軸、及びZ軸による移動は、刃物台10とワークWとの相対的な移動であるから、刃物台10とワークWを保持する主軸又はガイドブッシュの少なくとも一方を他方に対して各軸の方向へ移動させられればよい。
また、X軸を中心に刃物台10を回転させるようにしてもよい。
次に、この発明による刃物台の他の実施例を図23によって説明する。図23はこの刃物台の内部構造を示す縦断面図であり、前述した刃物台の内部構造を示す図3に対応する。したがって、図3における各部と同様な部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。しかし、この刃物台50の図3におけるタレットハウジング100に対応するハウジング500は、各タレット刃物台11,12に装着された各回転工具15を回転駆動するための2個の回転工具駆動用モータ510,520のハウジングを兼ねている。
図3における回転軸103に相当する回転軸は、回動端板105とハウジング500の外面に固定(詳細図示省略)された軸受板501との間に回転自在に支持されたパイプ状の第1回転軸511と、その外周面に回転自在に嵌合し、ボールベアリング106を介して固定端板104に支持された外筒からなる第2回転軸521とによって構成されている。
その第1回転軸511の上端部にはベルト車512が固着され、回転工具駆動用モータ510の回転軸に固着されたベルト車513との間にベルト514張装されている。また、第2回転軸521の上端部にもベルト車522が固着され、回転工具駆動用モータ520の回転軸に固着されたベルト車523との間にベルト524が張装されている。
これらは全て、駆動系カバー502内に設けられている。
さらに、第1回転軸511の下端部には、下段のタレット刃物台12内の全ての傘歯車131と噛み合う傘歯車515が、第2回転軸521の下端部には、上段のタレット刃物台11内の全ての傘歯車131と噛み合う傘歯車525が、それぞれスプライン結合され、スプリングで軸線y−yに沿う方向の所定位置に付勢係止されている。
したがって、回転工具駆動用モータ510によって第1回転軸511が矢示Bで示すように回転されると、歯車機構を構成する傘歯車515と噛み合う全ての傘歯車131が回転し、下段のタレット刃物台12の工具装着部12aに挿着されている各回転工具15が回転する。また、回転工具駆動用モータ520によって第2回転軸521が矢示Bで示すように回転されると、歯車機構を構成する傘歯車525と噛み合う全ての傘歯車131が回転し、上段のタレット刃物台11の工具装着部11aに挿着されている各回転工具15が回転する。
このように、この刃物台50では、上段のタレット刃物台11の工具装着部11aに挿着されている各回転工具15と、下段のタレット刃物台12の工具装着部12aに挿着されている各回転工具15とを、それぞれ必要なときに独立して回転駆動することができる。
なお、この刃物台50によっても、それぞれ個別の駆動用モータによって上タレット回転軸110又は下タレット回転軸120を回転させることにより、上段のタレット刃物台11又は下段のタレット刃物台12をそれぞれ独立して任意の回転角度だけ回転させて、各回転工具15を所望の位置に割出し回転(旋回)させることができるのは、前述の実施例と同様である。
以上説明してきたこの発明による刃物台は、一つの移動刃物台上に独立した複数のタレット刃物台を持つため、タレット刃物台が持つ多面的な工具配置および工具の旋回角度の任意位置決めの利点と、櫛歯型刃物台が持つ工具の選択交換の迅速性の利点を兼ね備えている。
そのため、一方のタレット刃物台で加工中に他方のタレット刃物台が工具の選択準備動作を行うことが可能になり、さらに刃物台全体の軸方向への移動による一方の刃物台から他方の刃物台への工具の選択/交換との組合せにより、非加工時間である工具選択および切替時間を大幅に短縮できる。また、選択できる工具の数量も増加することが可能になる。
さらに、複数の主軸に保持されたそれぞれのワークに対して、工具を同時に任意の角度に位置決めを行なったり、またそれぞれ独立して任意の角度に移動しながら加工を施すことも可能になる。
上述した各実施例では、タレット刃物台が2段の場合の例について説明したが、これに限るものではなく、3段以上のタレット刃物台をそれぞれ独立して割り出し回転できるように設ければ、さらに多くの種類の異なる工具を迅速に選択できるようになる。
また、この刃物台にツールマガジンを併設してそれを利用すれば、一方のタレット刃物台で加工中に、他方のタレット刃物台の準備動作として工具の自動交換を行うことも可能になり、使用できる工具の本数も大幅に増加し、従来のいずれの旋盤と比較しても自由度を大きく増した複合加工旋盤を提供することができる。
この発明は、被加工材であるワークに対して、種類の異なる複数の加工を行う複合加工旋盤、およびその旋盤に装備され、加工に使用する複数の工具を選択可能に保持する刃物台に適用できる。さらに、各種の工作機械にも利用可能である。
1 マシンベッド 2 主軸台 3 主軸(正面主軸)
4 背面主軸 5 ドリル(回転工具) 6 バイト(旋削工具)
7 横向きドリル(回転工具) 8 背面主軸台
10,50 刃物台 11,12 タレット刃物台
11a,12a 工具装着部 13,14 タレット駆動用モータ
15 回転工具(ドリル) 17 回転工具駆動用モータ
18,22,32 スライダ 19 Y軸モータ 20 X軸キャリッジ
21,31,1c スライドレール 23 X軸モータ
30 Z軸キャリッジ 33 Z軸モータ
100 タレットハウジング 100a 中空部
101,102 アーム部 103 回転軸(工具回転用)
104 固定端板 105 回動端板
106,107,108,132 ボールベアリング
110 上タレット回転軸 120 下タレット回転軸
110g,120g ウオームギア 111,121 円筒状回転体
111g,121g ウオームホイール
112,122 クロスローラベアリング
113,114,115,123,124 オイルシール
131,135,136 傘歯車 501 軸受板
510,520 回転工具駆動用モータ 511 第1回転軸
521 第2回転軸 512,513,522,523 ベルト車
514,524 ベルト 515,525 傘歯車

Claims (11)

  1. それぞれ共通の軸線を中心として回転可能で外周側面に複数の工具装着部を設けたタレット刃物台を、前記軸線に沿って二段に配置し、その各タレット刃物台を個別に割り出し回転する個別のタレット駆動機構を備えた刃物台において、
    前記各タレット刃物台の互いに対向する面側が、軸受を介して相対回転可能に嵌合していることを特徴とする刃物台。
  2. 複合加工旋盤の主軸に並行なZ軸と、該Z軸に垂直なX軸と、前記Z軸とX軸とを含む平面に直交するY軸との3軸を有し、前記共通の軸線は前記Y軸に沿う軸線であることを特徴とする請求項1記載の刃物台。
  3. 前記個別の各タレット駆動機構は、それぞれモータによって回転されるタレット回転軸と、該タレット回転軸の回転を対応する前記タレット刃物台に伝達する歯車機構とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の刃物台。
  4. 前記個別の各タレット駆動機構は、前記各タレット刃物台の割り出し回転位置を、それぞれ前記各工具装着部の割り出し回転方向の位置が一致する位置と互いに任意の角度だけずれる位置とに制御可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の刃物台。
  5. 請求項1から3のいずれか一項に記載の刃物台において、
    前記各タレット刃物台の前記複数の工具装着部の少なくとも1個は回転工具装着部であり、
    その各回転工具装着部に装着される複数の回転工具を共通の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を設けたことを特徴とする刃物台。
  6. 請求項1から3のいずれか一項に記載の刃物台において、
    前記各タレット刃物台の前記複数の工具装着部の少なくとも1個は回転工具装着部であり、
    前記各タレット刃物台の前記回転工具装着部に装着される回転工具を、それぞれ各タレット刃物台ごとに個別の回転工具駆動用モータによって駆動される個別の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を設けたことを特徴とする刃物台。
  7. 主軸に並行なZ軸と、該Z軸に垂直なX軸と、前記Z軸とX軸とを含む平面に直交するY軸との3軸を有する刃物台を備えた複合加工旋盤であって、
    前記刃物台は、それぞれ前記Y軸に沿う軸線を中心として回転可能で外周側面に複数の工具装着部を設けたタレット刃物台が、前記軸線に沿って二段に配置され、その各タレット刃物台を個別に割り出し回転する個別のタレット駆動機構を有し、
    前記各タレット刃物台の互いに対向する面側が、軸受を介して相対回転可能に嵌合していることを特徴とする複合加工旋盤。
  8. 前記個別の各タレット駆動機構は、それぞれモータによって回転されるタレット回転軸と、該タレット回転軸の回転を対応する前記タレット刃物台に伝達する歯車機構とを備えていることを特徴とする請求項7記載の複合加工旋盤。
  9. 前記個別の各タレット駆動機構は、前記各タレット刃物台の割り出し回転位置を、それぞれ前記各工具装着部の割り出し回転方向の位置が一致する位置と互いに任意の角度だけずれる位置とに制御可能であることを特徴とする請求項7又は8に記載の複合加工旋盤。
  10. 請求項7から9のいずれか一項に記載の複合加工旋盤において、
    前記刃物台は、前記各タレット刃物台の前記複数の工具装着部の少なくとも1個は回転工具装着部であり、その各回転工具装着部に装着される複数の回転工具を共通の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を有することを特徴とする複合加工旋盤。
  11. 請求項7から9のいずれか一項に記載の複合加工旋盤において、
    前記刃物台は、前記各タレット刃物台の前記複数の工具装着部の少なくとも1個は回転工具装着部であり、
    前記各タレット刃物台の前記回転工具装着部に装着される回転工具を、それぞれ各タレット刃物台ごとに個別の回転工具駆動用モータによって駆動される個別の回転軸によって回転させる回転工具駆動機構を有することを特徴とする複合加工旋盤。
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