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