JP5831349B2 - 回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械に関する。

上記工作機械として、割り出し軸を中心として放射状に工具ユニットを取り付け可能なタレットを備える旋盤が知られている。特許文献１には、不旋回軸の内側にある駆動軸から中間駆動軸を介して回転工具へ回転駆動力を伝えるタレット刃物台が開示されている。この回転工具の回転軸の向きは、タレットの旋回軸と直交する方向から変えることができない。このようなタレット刃物台等で傾斜孔加工等の二次加工を行う場合、必要とする傾斜角度毎に専用の回転工具ユニットを用意する必要がある。しかし、回転工具ユニットの種類が増えると、費用及び保管スペースが増大するとともに装置が大型化する。

特許文献２に記載の複合加工旋盤は、工具支持ヘッドをチルト動作させて回転工具の軸線（回転軸）の角度を変える工具軸線傾斜機構を備え、傾斜角度毎の専用の回転工具ユニットを不要にしている。この旋盤は、ワーク加工時に、タレット軸の内側にある第一駆動軸から円筒状の第二駆動軸を介して工具へ回転駆動力を伝える。この時、工具用モーターが第一駆動軸を高速回転駆動し、第一駆動軸、第二駆動軸及び工具が高速回転する。工具支持ヘッド旋回時には、第二駆動軸に挿通された旋回軸と該第二駆動軸とが接続され、第一駆動軸から第二駆動軸及び旋回軸を介して工具支持ヘッドへ旋回駆動力が伝えられて、工具支持ヘッドがチルト動作する。この時、同じ工具用モーターが第一駆動軸を低速回転駆動し、第一駆動軸、第二駆動軸及び旋回軸が低速回転する。

上記複合加工旋盤は、工具支持ヘッド旋回時、工具に回転駆動力が伝達される第二駆動軸と、工具支持ヘッドに旋回駆動力が伝達される旋回軸と、がともに低速回転する。このため、上記複合加工旋盤は、工具の高速回転動作と工具支持ヘッドのチルト動作を同時に実現させることができない。これに対し、特許文献３に記載の動力サーボタレット台は、カッター工具回転装置駆動モーターでカッター工具回転装置関連構成部品を駆動してカッター工具を回転させ、サーボモーターでタレット回転装置（工具ユニット旋回装置）関連構成部品を駆動してタレット（工具ユニット）を回転させる。カッター工具回転装置関連構成部品は、接設凸ブロックにおいて中心からずれた位置に形成された通孔に設けられている。工具ユニット旋回装置関連構成部品は、接設凸ブロックにおいて中心からずれた位置に形成された貫孔に設けられている。タレットテーブル周縁には、工具ユニットのギアと噛み合う受動ギアが複数設置されている。サーボモーターの回転は、伝動棒及び伝動ギアを介してタレットテーブル内のギアホイールに伝達される。このギアホイールは、タレットテーブルの旋回軸から偏心し、前記受動ギアの一つと噛み合う。

特許第２８８９４２６号公報 特開２００８−８７０８９号公報 実用新案登録第３１２９６９６号公報

上記動力サーボタレット台は、タレットテーブルの旋回軸から偏心した工具ユニット旋回装置関連構成部品を複数の受動ギアとともに必要とするため、部品点数が多く、構造が複雑である。なお、このような問題は、回転工具ユニットを取り付け可能な種々の工作機械についても同様に存在する。

以上を鑑み、本発明は、簡単な構造で工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させる目的を有している。

上記目的を達成するため、本発明の回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械は、割り出し軸を中心として放射状に工具ユニットを取り付け可能なタレットと、
前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに旋回駆動力を伝えるための筒状のタレット旋回駆動軸と、
前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに取り付けられる回転工具ユニットの工具に回転駆動力を伝えるための回転工具駆動軸と、
該回転工具駆動軸とは別に前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに取り付けられる回転工具ユニットに前記工具の回転軸の向きを変える旋回駆動力を伝えるためのユニット旋回駆動軸とを備え、
前記タレット旋回駆動軸の内側に前記回転工具駆動軸と前記ユニット旋回駆動軸とを同軸状に設けた、態様を有する。

すなわち、タレット旋回駆動軸の内側に設けられた回転工具駆動軸とユニット旋回駆動軸とは、別々に割り出し軸を中心として回転可能とされている。そのうえ、回転工具駆動軸とユニット旋回駆動軸とが同軸状に設けられている。従って、本態様は、簡単な構造で工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させることができる。

ここで、割り出された回転工具ユニットの工具に回転工具駆動軸からの回転駆動力を伝えるための回転工具連結軸が設けられてもよい。また、割り出された回転工具ユニットにユニット旋回駆動軸からの旋回駆動力を伝えるためのユニット旋回連結軸が設けられてもよい。
ユニット旋回駆動軸は、回転工具駆動軸の内側に設けられてもよいし、回転工具駆動軸の外側に設けられてもよい。回転工具駆動軸及びユニット旋回駆動軸の内側には、回転工具連結軸とユニット旋回連結軸の少なくとも一方を支持する連結軸支持部を固定した支持軸が設けられてもよい。この支持軸は、中実でもよいし、筒状でもよい。支持軸の一端側が刃物台本体に取り付けられるとともに、その他端側に連結軸支持部が固定されている態様は、工作機械をコンパクトにすることができる。

割り出し軸とは異なる向きの軸を中心として回転工具連結軸とユニット旋回連結軸とが同軸状に設ける態様は、工作機械をさらにコンパクトにすることができる。

請求項１に係る発明によれば、簡単な構造で工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させることができる。
請求項２に係る発明は、工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させるコンパクトな工作機械を提供することができる。
請求項３に係る発明は、工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させるさらにコンパクトな工作機械を提供することができる。

（ａ）はＣＮＣ（Computerized Numerical Control）旋盤１の概略を例示する斜視図、（ｂ）は旋盤１の要部を例示する平面図、である。 タレット刃物台１ａの要部を一部断面視して例示する図である。 図２の要部を拡大して例示する図である。 回転工具ユニット２ｂを一部断面視して例示する断面図である。 （ａ）はタレット刃物台１ａの要部を例示する斜視図、（ｂ）はタレット刃物台１ａの要部を例示する側面図、である。 （ａ），（ｂ）は旋盤１の電気系統の概略を例示する図。 ギアボックス支持軸３０にクーラントの流路３３を設けたタレット刃物台１ａの要部を一部断面視して例示する断面図である。 図７の要部を拡大して例示する図である。 回転工具連結軸１３１とユニット旋回連結軸１１６とを同軸状に設けたタレット刃物台１ａの要部を一部断面視して例示する断面図である。 図９の要部を拡大して例示する図である。 回転工具ユニット１０２ｂを一部断面視して例示する断面図である。 （ａ）はタレット刃物台１ａの要部を例示する斜視図、（ｂ）はタレット刃物台１ａの要部を例示する側面図、である。

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下に説明する実施形態は、本発明を例示するものに過ぎない。

（１）回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械の概略：
図１（ａ）は、上記工作機械を例示するＣＮＣ旋盤１を模式的に示す斜視図である。この旋盤１は、主軸１００を有する主軸台１０２、タレット４を有するタレット刃物台１ａ、ＮＣ（Numerical Control；数値制御）装置８０、を備えるＮＣ旋盤である。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交し、Ｘ方向はＸ軸という制御軸に沿った同じ向きの方向であり、Ｙ方向はＹ軸という制御軸に沿った同じ方向であり、Ｚ方向はＺ軸という制御軸に沿った同じ方向である。

主軸１００は、ワークＷ１を解放可能に把持し、主軸の回転軸ＡＸＷ１を中心としてワークＷ１を回転させる。主軸１００は、主軸台１０２とともに図示しない主軸台テーブルに対して主軸の回転軸ＡＸＷ１方向へ案内される。なお、主軸を有する主軸台は、正面主軸台と背面主軸台の組合せ等、旋盤に複数設けられてもよい。また、主軸に把持されたワークを主軸の回転軸ＡＸＷ１方向へ摺動可能に支持して主軸と同期して回転駆動されるガイドブッシュが旋盤に設けられてもよい。タレット４は、割り出し軸ＡＸ１（図２参照）を中心として略多角形状に形成され、工具ユニット２を取り付けるための複数のタレット面３を外周に有している。従って、タレット４は、割り出し軸ＡＸ１を中心として放射状に工具ユニット２を取り付け可能である。図１（ａ）に示すタレット刃物台１ａは、図示しないサーボモーター、ボールネジ及びナット機構によりＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動制御可能な構造である。従って、タレット刃物台１ａは、図示しない刃物台テーブルに対してＸ方向とＹ方向とＺ方向へ案内される。なお、主軸台やタレット刃物台の移動方向は、前述の方向に限定されない。ＮＣ装置８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、時計回路、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）、等を有するコンピュータとされている。ＮＣ装置８０は、主軸台１０２の移動、主軸１００の回転動作、タレット刃物台１ａの移動、タレット４の旋回動作、工具７の回転動作及びチルト動作、等、旋盤１の各部の動作を制御する。

タレット面３に取り付けられる工具ユニット２には、旋削や穴あけを行うための固定工具ユニット２ａや、ワークＷ１の外周に穴加工やフライス加工を行うための回転工具ユニット２ｂが含まれる。部品形状の複雑化に伴い、図１（ｂ）に示すように、主軸の回転軸ＡＸＷ１に対して任意の角度に向いた穴加工や傾斜面のフライス加工が求められてきている。

図２，３，７〜１０は、タレット刃物台１ａの要部を一部断面視して示している。ここで、図２，３のギアボックス支持軸２１及び傘歯車１０，１５は、上半分のみ断面視している。図７，８のギアボックス支持軸３０及び傘歯車１０，１５も、上半分のみ断面視している。図９，１０のギアボックス支持軸１２１は、上半分のみ断面視している。ギアボックス支持軸２１，３０，１２１は、タレット４，１０４とは反対側の後端部２１ｂが刃物台本体６，１０６に取り付けられた支持軸である。
まず、上記旋盤１に例示される工作機械の概略を説明する。

本工作機械は、タレット（４，１０４）、タレット旋回駆動軸（５，１０５）、回転工具駆動軸（８，１０８）、ユニット旋回駆動軸（１２，１１２）、を備える。タレット旋回駆動軸（５，１０５）は、略円筒状に形成され、割り出し軸ＡＸ１を中心として回転可能に配置されている。タレット旋回駆動軸（５，１０５）は、図６（ａ），（ｂ）に示すタレット旋回駆動サーボモーターＭ１に由来する旋回駆動力をタレット（４，１０４）に伝えるための筒状部材である。回転工具駆動軸（８，１０８）は、略円筒状に形成され、タレット旋回駆動軸（５，１０５）とは別に同じ割り出し軸ＡＸ１を中心として回転可能とされている。回転工具駆動軸（８，１０８）は、図６（ａ），（ｂ）に示す回転工具駆動モーターＭ２に由来する回転駆動力をタレット（４，１０４）に取り付けられる回転工具ユニット（２ｂ，１０２ｂ）の工具（７，１０７）に伝えるための筒状部材である。ユニット旋回駆動軸（１２，１１２）は、略円筒状に形成され、タレット旋回駆動軸（５，１０５）及び回転工具駆動軸（８，１０８）とは別に同じ割り出し軸ＡＸ１を中心として回転可能とされている。ユニット旋回駆動軸（１２，１１２）は、図６（ａ），（ｂ）に示すユニット旋回駆動サーボモーターＭ３に由来する旋回駆動力をタレット（４，１０４）に取り付けられる回転工具ユニット（２ｂ，１０２ｂ）に伝えるための筒状部材である。当該旋回駆動力は、工具（７，１０７）の回転軸ＡＸ２の向きを変える力である。
なお、上述した略円筒状の形状は、回転可能な種々の筒状の形状を含み、厳密な円筒形状に限定されない。

上記回転工具駆動軸（８，１０８）及び上記ユニット旋回駆動軸（１２，１１２）は、タレット旋回駆動軸（５，１０５）の内側に同軸状に設けられている。本工作機械は、簡単な構造で工具（７，１０７）の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させることができる。

なお、割り出された回転工具ユニット（２ｂ，１０２ｂ）の工具（７，１０７）に回転工具駆動軸８，１０８からの回転駆動力を伝えるための回転工具連結軸（１３１）が工作機械に設けられてもよい。図９〜１１に示す回転工具連結軸１３１は、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの軸（中間回転軸ＡＸ５）を中心として回転可能とされている。
また、割り出された回転工具ユニット（２ｂ，１０２ｂ）にユニット旋回駆動軸（１２，１１２）からの旋回駆動力を伝えるためのユニット旋回連結軸１６，１１６が工作機械に設けられてもよい。図２〜４，７，８に示すユニット旋回連結軸１６，１１６は、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの軸（中間回転軸ＡＸ４，ＡＸ５）を中心として回転可能とされている。

さらに、回転工具連結軸（１３１）とユニット旋回連結軸（１６，１１６）の少なくとも一方を支持する連結軸支持部（１３，１１３）が支持軸（２１，３０，１２１）の先端部（２１ａ）に固定されてもよい。この支持軸（２１，３０，１２１）は、割り出し軸（ＡＸ１）を中心として回転工具駆動軸（８，１０８）及びユニット旋回駆動軸（１２，１１２）の内側に設けられてもよい。後端部（２１ｂ）が刃物台本体（６，１０６）に取り付けられた支持軸（２１，３０，１２１）の先端部（２１ａ）に連結軸支持部（１３，１１３）が固定されているので、本態様は工作機械をコンパクトにすることができる。

さらに、図９〜１１に示すように、割り出し軸（ＡＸ１）とは異なる向きの軸（中間回転軸ＡＸ５）を中心として回転工具連結軸（１３１）とユニット旋回連結軸（１１６）とが同軸状に設けられてもよい。本態様は、工作機械をさらにコンパクトにすることができる。

（２）第一の例：
図２，３は、タレット面３に取り付けた工具ユニット２を旋回制御する旋回機構付きタレット刃物台１ａの要部を一部断面視して示す第一の例である。便宜上、割り出し位置のタレット面３に取り付けられた回転工具ユニットを符号２ｂ、非割り出し位置のタレット面に取り付けられた回転工具ユニットを符号２ｃで示している。
タレット刃物台１ａは、刃物台本体６、タレット４、タレット旋回駆動軸５、回転工具駆動軸８、ユニット旋回駆動軸１２、ユニット旋回連結軸１６、ギアボックス（連結軸支持部）１３、ギアボックス支持軸２１、等を備える。カップリング機構５０から後側では、割り出し軸ＡＸ１を中心として、ギアボックス支持軸２１、ユニット旋回駆動軸１２、回転工具駆動軸８、タレット旋回駆動軸５、及び、刃物台本体６が内側から外側へ順に同軸状に配置されている。ユニット旋回駆動軸１２、回転工具駆動軸８、及び、タレット旋回駆動軸５は、割り出し軸ＡＸ１を中心として別々に回転可能とされている。

また、図４は、タレット４のタレット面３に取り付けられた回転工具ユニット２ｂを一部断面視して示す例である。回転工具ユニット２ｂは、固定部４０と旋回部４５を有する。固定部４０には、回転工具入力軸３７、旋回入力軸２０ｂ、減速機４１、旋回中間軸４２、平歯車４３、軸受ケース４４、等が設けられている。旋回部４５には、回転工具中間軸３８、回転工具軸３９、旋回軸４５ｂ、等が設けられている。
なお、タレット刃物台１ａや工具ユニット２の主要部は、例えば金属で形成することができる。以下の例も、同様である。

タレット４は、タレット旋回駆動軸５の先端部に固定されている。このタレット旋回駆動軸５は、軸受を介して刃物台本体６に回転可能に支持されている。従って、タレット４は、タレット刃物台１ａの前部に対して旋回可能に設置されている。また、タレット４と刃物台本体６との間には、カップリング機構５０が配置されている。カップリング機構５０には、刃物台本体６の前部に設けられた駆動側カップリング部材５１と、タレット４の後部に設けられた従動側カップリング部材５２とを備えたカービックカップリング等を用いることができる。タレット４を固定する時、油圧シリンダ等のシリンダでタレット旋回駆動軸５を後側（図２の左側）へ移動させることにより、カップリング部材５１，５２が噛み合い、タレット４が所定の割り出し位置に保持される。タレット４を旋回させる時、シリンダでタレット旋回駆動軸５を前側（図２の右側）へ移動させることにより、カップリング部材５１，５２の噛合が解除され、タレット４の回動が許容される。

図６（ａ）に示すように、タレット旋回駆動サーボモーターＭ１は、カップリング部材５１，５２の噛合が解除されている時、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ１、及び、タレット旋回駆動軸５を介して連結されたタレット４を旋回させる。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具ユニット２を取り付けたタレット面３を割り出すための指令を前記モーターＭ１に出す。タレット４の外周には、異なる工具ユニット２が複数取り付けられる。旋盤１は、これらの工具ユニット２を順次割り出し、この割り出した工具ユニット２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動制御することにより、主軸１００に把持されたワークＷ１を加工する。

タレット旋回駆動軸５の内側に設けられた回転工具駆動軸８は、タレット旋回駆動軸５に固定された軸受９で回転可能に支持されている。回転工具駆動軸８の前端には、回転工具ユニット２ｂの回転工具入力軸３７の傘歯車１１と噛み合う傘歯車１０が固定されている。図４に示すように、傘歯車１１，３７ｄを有する回転工具入力軸３７は、軸受ケース４４に固定された軸受で回転可能に支持され、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの中間回転軸ＡＸ３を中心として回転可能とされている。図４に示す中間回転軸ＡＸ３は、割り出し軸ＡＸ１と直交しているが、直交することに限定されない。回転工具ユニット２ｂがタレット面３に取り付けられた時、回転工具ユニット側の傘歯車１１がタレット刃物台側の傘歯車１０と噛み合う。傘歯車３８ａ及び平歯車３８ｂを有する回転工具中間軸３８は、中間回転軸ＡＸ３とは異なる向きの軸を中心として回転可能とされている。図４に示す回転工具中間軸３８の向きは、中間回転軸ＡＸ３と直交しているが、直交することに限定されない。入力側の傘歯車３８ａは、回転工具入力軸３７の傘歯車３７ｄと噛み合っている。出力側の平歯車３８ｂは、回転工具軸３９の平歯車３９ａと噛み合っている。工具７を取り付けた回転工具軸３９は、回転工具中間軸３８に並行した軸を中心として回転可能とされている。むろん、回転工具ユニットの構成は、図４に示す構成以外にも、様々考えられる。

図６（ａ）に示すように、回転工具駆動モーターＭ２は、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ２を介して連結された回転工具駆動軸８を回転させる。この回転工具駆動軸８からの回転駆動力は、上述した軸３７，３８，３９を介して連結された工具７に伝達される。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具７を回転させるための指令を前記モーターＭ２に出す。

回転工具駆動軸８の内側に設けられたユニット旋回駆動軸１２は、ギアボックス１３に固定された軸受１４で回転可能に支持されている。ユニット旋回駆動軸１２の前端には、ユニット旋回連結軸１６の傘歯車１７と噛み合う傘歯車１５が固定されている。図４に示すように、傘歯車１７及び溝部１８を有するユニット旋回連結軸１６は、ギアボックス１３に固定された軸受２３で回転可能に支持され、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの中間回転軸ＡＸ４を中心として回転可能とされている。図４に示す中間回転軸ＡＸ４は、割り出し軸ＡＸ１と直交し、タレット面３に対して垂直方向に向いている。むろん、中間回転軸ＡＸ４の向きは、割り出し軸ＡＸ１と直交する向きからずれてもよい。ユニット旋回連結軸１６の出力端には、凹形状の溝部１８が形成されている。旋回入力軸２０ｂの入力端には、凸形状の突起部１９ｂが形成されている。回転工具ユニット２ｂがタレット面３に取り付けられた時、回転工具ユニット側の突起部１９ｂがタレット刃物台側の溝部１８に挿入され、ユニット旋回連結軸１６と旋回入力軸２０ｂとが噛み合う。突起部１９ｂを有する旋回入力軸２０ｂは、中間回転軸ＡＸ４を中心として回転可能とされている。旋回入力軸２０ｂの出力端に連結された減速機４１は、旋回入力軸２０ｂの回転速度を例えば１／２０〜１／１００程度の所定比に減速して旋回中間軸４２に伝える。旋回中間軸４２の出力端には、隣接した平歯車４３と噛み合う平歯車４２ｂが固定されている。平歯車４３と噛み合う平歯車４５ａを有する旋回軸４５ｂは、中間回転軸ＡＸ３を中心として回転可能とされている。旋回軸４５ｂの出力端は、旋回部４５に固定されている。

図６（ａ）に示すように、ユニット旋回駆動サーボモーターＭ３は、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ３及びユニット旋回駆動軸１２を介して連結されたユニット旋回連結軸１６を回転させる。このユニット旋回連結軸１６からの旋回駆動力は、旋回入力軸２０ｂ、減速機４１、旋回中間軸４２、平歯車４３、及び、旋回軸４５ｂを介して連結された旋回部４５に伝達される。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具ユニット２の旋回部４５を旋回させるための指令を前記モーターＭ３に出す。これにより、工具７の回転軸ＡＸ２の向きが変わる。

ユニット旋回駆動軸１２の内側に設けられた中実のギアボックス支持軸２１は、略円柱状に形成されている。ギアボックス支持軸２１の後端部２１ｂは、刃物台本体６に対して僅かに割り出し軸ＡＸ１の方向へ往復移動可能に取り付けられている。このギアボックス支持軸２１の先端部２１ａに、ギアボックス１３がクランプピース２２で固定されている。ギアボックス１３は、ギアボックス支持軸の先端部２１ａから後側に回り込んでユニット旋回連結軸１６とユニット旋回駆動軸１２を回転可能に支持する一方、タレット４にねじ固定されたフランジ２４に固定された軸受２５で支持されている。このため、タレット４とギアボックス１３は相対的に回転可能とされている。タレット４が旋回する際、ギアボックス１３は回転せず、ユニット旋回連結軸１６は割り出されるタレット面３に対して垂直に維持される。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、ギアボックス１３は、非割り出し位置の旋回入力軸２０ｃの突起部１９ｃを所定の向きに維持するための案内面１３ａを有している。この案内面１３ａは、割り出し軸ＡＸ１に対する垂直面とされ、割り出し位置のユニット旋回連結軸１６の溝部１８に繋がっている。むろん、案内面１３ａの向きは、割り出し軸ＡＸ１に対する垂直面からずれた面でもよい。図５（ｂ）に示すように、非割り出し位置の旋回入力軸２０ｃの回転は、突起部１９ｂと案内面１３ａとが例えば０.０５mm程度の僅かな隙間Ｃ１となるように規制されている。

タレット４を旋回させて工具ユニット２を割り出す時、ＮＣ装置８０は、溝部１８の向きを案内面１３ａに合わせる回転位置にユニット旋回連結軸１６を保持する制御を行う。これにより、突起部１９ｂの面が案内面１３ａと平行となる回転位置で旋回入力軸２０ｂが保持される。この状態で、ＮＣ装置８０は、まず、タレット旋回駆動軸５とともにタレット４を前側へ移動させる制御を行い、カップリング部材５１，５２の噛合を解除させる。次に、ＮＣ装置８０は、タレット旋回駆動サーボモーターＭ１を駆動する制御を行い、タレット旋回駆動軸５とともにタレット４を所定の割り出し位置まで旋回させる。このとき、溝部１８に例えば回転工具ユニット２ｃの突起部１９ｃが挿入される直前まで突起部１９ｃの回転が案内面１３ａで規制されるため、タレット刃物台側のユニット旋回連結軸１６と回転工具ユニット側の旋回入力軸２０ｃとを確実に噛み合わせることができる。最後に、ＮＣ装置８０は、タレット旋回駆動軸５とともにタレット４を後側へ移動させる制御を行い、カップリング部材５１，５２を噛合させる。

なお、実用新案登録第3129696号公報に記載の動力サーボタレット台は、工具ユニット割り出し時の工具支持ヘッドの向きが考慮されていないため、ギアホイールと受動ギアを噛み合わせるときに互いにギアの刃先同士が当たり噛み合わせることができない場合がある。

工具７を回転させる時、ＮＣ装置８０は、回転工具駆動モーターＭ２を駆動する制御を行い、回転工具駆動軸８を回転させる。これにより、傘歯車１０，１１、回転工具入力軸３７、傘歯車３７ｄ，３８ａ、回転工具中間軸３８、平歯車３８ｂ，３９ａ、及び、回転工具軸３９を介して回転工具駆動軸８から工具７へ回転駆動力が伝達され、工具７が高速回転する。

工具７の回転軸ＡＸ２の向きを変える時、ＮＣ装置８０は、ユニット旋回駆動サーボモーターＭ３を駆動する制御を行い、ユニット旋回駆動軸１２を回転させる。これにより、傘歯車１５，１７、ユニット旋回連結軸１６、溝部１８、突起部１９ｂ、旋回入力軸２０ｂ、減速機４１、旋回中間軸４２、平歯車４２ｂ，４３，４５ａ、及び、旋回軸４５ｂを介してユニット旋回駆動軸１２から旋回部４５へ旋回駆動力が伝達され、旋回部４５が低速で旋回する。すなわち、工具７の回転軸ＡＸ２の向きが変わる。
ここで、回転工具駆動軸８とユニット旋回駆動軸１２は別々に回転可能であるので、工具７を高速回転させながら旋回部４５を低速で旋回させることができる。

以上説明したように、本態様は、回転工具駆動軸８とユニット旋回駆動軸１２がタレット旋回駆動軸５の内側に同軸状に設けられているので、簡単な構造で工具７の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させることができる。このため、本態様は、ワークＷ１に対する加工の自由度を高めることができ、製造の容易化及び部品点数の削減が可能となり、安価な工具ユニット旋回駆動付きタレット刃物台を提供することができる。また、本態様は、後端部２１ｂが刃物台本体６に取り付けられたギアボックス支持軸２１の先端部２１ａにギアボックス１３が固定されているので、タレットの外側から回り込んでユニット旋回連結軸を支持するような大きな構造を不要にすることができ、工作機械をコンパクトにすることができる。

（３）第二の例：
図７，８は、ギアボックス支持軸３０にクーラントの流路３３を設けたタレット刃物台１ａの要部を一部断面視して示す第二の例である。便宜上、割り出し位置のタレット面を符号３ｂ、このタレット面３ｂに取り付けられた回転工具ユニットを符号２ｂ、非割り出し位置のタレット面を符号３ｃ、このタレット面３ｃに取り付けられた回転工具ユニットを符号２ｃで示している。
上記第一の例との差異は、ギアボックス支持軸３０がクーラントの流路３３を有する筒状であること、ギアボックス支持軸３０の先端部２１ａに流路切換継手３１が取り付けられていること、流路３２ｂ，３２ｃ等を有するフランジ３２があること、及び、タレット４に流路４ｂ，４ｃがあることである。流路切換継手３１は、ギアボックス支持軸の流路３３の先端部とフランジ３２の流路３２ｂとを繋ぐ流路３４を有している。流路３２ｂ，３２ｃは、流路４ｂ，４ｃに繋がり、各タレット面３にクーラントを分配可能である。ギアボックス支持軸３０の先端部２１ａは、フランジ３２に対して回転可能に支持されている。第一の例と同じ構成については、説明を省略する。

タレット４が旋回して工具ユニット２が割り出された時、ギアボックス支持軸３０の後方から供給されるクーラントは、流路３３，３４，３２ｂ，４ｂを経て割り出し位置のタレット面３ｂに取り付けた工具ユニット２に導かれる。ギアボックス支持軸３０はタレット４が旋回しても回転しないため、流路切換継手の流路３４の位置は変わらない。従って、図７，８に示すタレット刃物台１ａは、非割り出し位置のタレット面３ｃに取り付けた工具ユニット２にクーラントを導かない。従って、本態様は、複雑なクーラント配管を設けなくても割り出し位置のタレット面３にのみクーラントを供給でき、工具ユニット２の流路を経て工具７の近傍にクーラントを効率よく供給することができる。

（４）第三の例：
図９，１０は、タレット面１０３に取り付けた回転工具ユニット１０２ｂを旋回制御する旋回機構付きタレット刃物台１ａの要部を一部断面視して示す第三の例である。便宜上、割り出し位置のタレット面１０３に取り付けられた回転工具ユニットを符号１０２ｂ、非割り出し位置のタレット面に取り付けられた回転工具ユニットを符号１０２ｃで示している。
第三の例のタレット刃物台１ａは、刃物台本体１０６、タレット１０４、タレット旋回駆動軸１０５、回転工具駆動軸１０８、回転工具連結軸１３１、ユニット旋回駆動軸１１２、ユニット旋回連結軸１１６、ギアボックス（連結軸支持部）１１３、ギアボックス支持軸１２１、等を備える。カップリング機構５０から後側では、割り出し軸ＡＸ１を中心として、ギアボックス支持軸１２１、回転工具駆動軸１０８、ユニット旋回駆動軸１１２、タレット旋回駆動軸１０５、及び、刃物台本体１０６が内側から外側へ順に同軸状に配置されている。ユニット旋回駆動軸１１２、回転工具駆動軸１０８、及び、タレット旋回駆動軸１０５は、割り出し軸ＡＸ１を中心として別々に回転可能とされている。

また、図１１は、タレット１０４のタレット面１０３に取り付けられた回転工具ユニット１０２ｂを一部断面視して示す例である。回転工具ユニット１０２ｂは、固定部１４０と旋回部１４５を有する。固定部１４０には、回転工具入力軸１３７ｂ、旋回入力軸１２０ｂ、減速機１４１、軸受ケース１４４、等が設けられている。旋回部１４５には、回転工具中間軸３８、回転工具軸３９、旋回軸１４５ａ、等が設けられている。

タレット１０４は、タレット旋回駆動軸１０５の先端部に固定されている。このタレット旋回駆動軸１０５は、軸受を介して刃物台本体１０６に回転可能に支持されている。また、タレット１０４と刃物台本体１０６との間には、第一の例と同様のカップリング機構５０が配置されている。タレット１０４を固定する時、シリンダでタレット旋回駆動軸１０５を後側へ移動させることにより、カップリング部材５１，５２が噛み合い、タレット１０４が所定の割り出し位置に保持される。タレット１０４を旋回させる時、シリンダでタレット旋回駆動軸１０５を前側へ移動させることにより、カップリング部材５１，５２の噛合が解除され、タレット１０４の回動が許容される。

図６（ｂ）に示すように、タレット旋回駆動サーボモーターＭ１は、カップリング部材５１，５２の噛合が解除されている時、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ１、及び、タレット旋回駆動軸１０５を介して連結されたタレット１０４を旋回させる。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具ユニット２を取り付けたタレット面１０３を割り出すための指令を前記モーターＭ１に出す。旋盤１は、工具ユニット２を順次割り出し、この割り出した工具ユニット２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動制御することにより、主軸１００に把持されたワークＷ１を加工する。

タレット旋回駆動軸１０５の内側に設けられたユニット旋回駆動軸１１２は、ギアボックス１１３に固定された軸受１１４で回転可能に支持されている。ユニット旋回駆動軸１１２の前端には、ユニット旋回連結軸１１６の傘歯車１１７と噛み合う傘歯車１１５が焼きばめにより固定されている。図１１，１２に示すように、傘歯車１１７及び溝部１１８を有するユニット旋回連結軸１１６は、ギアボックス１１３に固定された軸受１３０で回転可能に支持され、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの中間回転軸ＡＸ５を中心として回転可能とされている。図１１に示す中間回転軸ＡＸ５は、割り出し軸ＡＸ１と直交し、タレット面１０３に対して垂直方向に向いている。むろん、中間回転軸ＡＸ５の向きは、割り出し軸ＡＸ１と直交する向きからずれてもよい。ユニット旋回連結軸１１６の出力端には、凹形状の溝部１１８が形成されている。旋回入力軸１２０ｂの入力端には、凸形状の突起部１１９ｂが形成されている。回転工具ユニット１０２ｂがタレット面１０３に取り付けられた時、回転工具ユニット側の突起部１１９ｂがタレット刃物台側の溝部１１８に挿入され、ユニット旋回連結軸１１６と旋回入力軸１２０ｂとが噛み合う。突起部１１９ｂを有する旋回入力軸１２０ｂは、中間回転軸ＡＸ５を中心として回転可能とされている。旋回入力軸１２０ｂの出力端に連結された減速機１４１は、旋回入力軸１２０ｂの回転速度を例えば１／２０〜１／１００程度の所定比に減速して旋回軸１４５ａに伝える。旋回軸１４５ａの出力端は、旋回部１４５に固定されている。

図６（ｂ）に示すように、ユニット旋回駆動サーボモーターＭ３は、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ３及びユニット旋回駆動軸１１２を介して連結されたユニット旋回連結軸１１６を回転させる。このユニット旋回連結軸１１６からの旋回駆動力は、旋回入力軸１２０ｂ、減速機１４１、及び、旋回軸１４５ａを介して連結された旋回部１４５に伝達される。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具ユニット２の旋回部１４５を旋回させるための指令を前記モーターＭ３に出す。これにより、工具１０７の回転軸ＡＸ２の向きが変わる。

ユニット旋回駆動軸１１２の内側に設けられた回転工具駆動軸１０８は、ユニット旋回駆動軸１１２に固定された軸受１１９で回転可能に支持されている。回転工具駆動軸１０８の前端には、回転工具連結軸１３１の傘歯車１１１と噛み合う傘歯車１１０が固定されている。傘歯車１１１及び溝部１３５を有する回転工具連結軸１３１は、ユニット旋回連結軸１１６の内側に挿入され、ギアボックス１１３に固定された軸受１３３、及び、ユニット旋回連結軸１１６に固定された軸受１３４で回転可能に支持されている。すなわち、回転工具連結軸１３１は、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの中間回転軸ＡＸ５を中心として回転可能とされている。傘歯車１１１は、クランプピース１３２で回転工具連結軸１３１の入力端に固定されている。回転工具連結軸１３１の出力端には、凹形状の溝部１３５が形成されている。回転工具ユニット１０２ｂの回転工具入力軸１３７ｂの入力端には、凸形状の突起部１３６ｂが形成されている。回転工具ユニット１０２ｂがタレット面１０３に取り付けられた時、回転工具ユニット側の突起部１３６ｂがタレット刃物台側の溝部１３５に挿入され、回転工具連結軸１３１と回転工具入力軸１３７ｂとが噛み合う。突起部１３６ｂを有する回転工具入力軸１３７ｂは、旋回入力軸１２０ｂの内側に設けられ、旋回入力軸１２０ｂに固定された軸受で回転可能に支持されている。すなわち、回転工具入力軸１３７ｂは、中間回転軸ＡＸ５を中心として回転可能とされている。図１１に示す回転工具中間軸３８の向きは、中間回転軸ＡＸ５と直交しているが、直交することに限定されない。入力側の傘歯車３８ａは、回転工具入力軸１３７ｂの傘歯車３７ｄと噛み合っている。出力側の平歯車３８ｂは、回転工具軸３９の平歯車３９ａと噛み合っている。工具１０７を取り付けた回転工具軸３９は、回転工具中間軸３８に並行した軸を中心として回転可能とされている。むろん、回転工具ユニットの構成は、図１１に示す構成以外にも、様々考えられる。

図６（ｂ）に示すように、回転工具駆動モーターＭ２は、伝動ギア等の動力伝達機構Ｇ２を介して連結された回転工具駆動軸１０８を回転させる。この回転工具駆動軸１０８からの回転駆動力は、上述した軸１３１，１３７ｂ，３８，３９を介して連結された工具１０７に伝達される。ＮＣ装置８０は、加工等に使用する工具１０７を回転させるための指令を前記モーターＭ２に出す。

回転工具駆動軸１０８の内側に設けられた中実のギアボックス支持軸１２１は、略円柱状に形成されている。ギアボックス支持軸１２１の後端部２１ｂは、刃物台本体１０６に対して僅かに割り出し軸ＡＸ１の方向へ往復移動可能に取り付けられている。このギアボックス支持軸１２１の先端部２１ａに、ギアボックス１１３がクランプピース１２２で固定されている。ギアボックス１１３は、ギアボックス支持軸の先端部２１ａから後側に回り込んでユニット旋回連結軸１１６と回転工具連結軸１３１とユニット旋回駆動軸１１２を回転可能に支持する一方、タレット１０４にねじ固定されたフランジ１２４に固定された軸受１２５で支持されている。このため、タレット１０４とギアボックス１１３は相対的に回転可能とされている。タレット１０４が旋回する際、ギアボックス１１３は回転せず、ユニット旋回連結軸１１６と回転工具連結軸１３１は割り出されるタレット面１０３に対して垂直に維持される。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、ギアボックス１１３は、非割り出し位置の旋回入力軸１２０ｃの突起部１１９ｃ及び回転工具入力軸の突起部１３６ｃを所定の向きに維持するための案内面１１３ａを有している。この案内面１１３ａは、割り出し軸ＡＸ１に対する垂直面とされ、割り出し位置のユニット旋回連結軸１１６の溝部１１８及び回転工具連結軸１３１の溝部１３５に繋がっている。むろん、案内面１１３ａの向きは、割り出し軸ＡＸ１に対する垂直面からずれた面でもよい。図１２（ｂ）に示すように、非割り出し位置の旋回入力軸１２０ｃ及び回転工具入力軸１３７ｂの回転は、突起部１１９ｂ，１３６ｂと案内面１１３ａとが例えば０.０５mm程度の僅かな隙間となるように規制されている。

タレット１０４を旋回させて工具ユニット２を割り出す時、ＮＣ装置８０は、溝部１１８の向きを案内面１１３ａに合わせる回転位置にユニット旋回連結軸１１６を保持する制御を行い、溝部１３５の向きを案内面１１３ａに合わせる回転位置に回転工具連結軸１３１を保持する制御を行う。これにより、突起部１１９ｂの面が案内面１１３ａと平行となる回転位置で旋回入力軸１２０ｂが保持され、突起部１３６ｂの面が案内面１１３ａと平行となる回転位置で回転工具入力軸１３７ｂが保持される。この状態で、ＮＣ装置８０は、まず、タレット旋回駆動軸１０５とともにタレット１０４を前側へ移動させる制御を行い、カップリング部材５１，５２の噛合を解除させる。次に、ＮＣ装置８０は、タレット旋回駆動サーボモーターＭ１を駆動する制御を行い、タレット旋回駆動軸１０５とともにタレット１０４を所定の割り出し位置まで旋回させる。このとき、溝部１１８，１３５に例えば回転工具ユニット２ｃの突起部１１９ｃ，１３６ｃが挿入される直前まで突起部１１９ｃ，１３６ｃの回転が案内面１１３ａで規制されるため、タレット刃物台側のユニット旋回連結軸１１６及び回転工具連結軸１３１と回転工具ユニット側の旋回入力軸１２０ｃ及び回転工具入力軸１３７ｂとを確実に噛み合わせることができる。最後に、ＮＣ装置８０は、タレット旋回駆動軸１０５とともにタレット１０４を後側へ移動させる制御を行い、カップリング部材５１，５２を噛合させる。

工具１０７を回転させる時、ＮＣ装置８０は、回転工具駆動モーターＭ２を駆動する制御を行い、回転工具駆動軸１０８を回転させる。これにより、傘歯車１１０，１１１、回転工具連結軸１３１、溝部１３５、突起部１３６ｂ、回転工具入力軸１３７ｂ、傘歯車３７ｄ，３８ａ、回転工具中間軸３８、平歯車３８ｂ，３９ａ、及び、回転工具軸３９を介して回転工具駆動軸１０８から工具１０７へ回転駆動力が伝達され、工具１０７が高速回転する。

工具１０７の回転軸ＡＸ２の向きを変える時、ＮＣ装置８０は、ユニット旋回駆動サーボモーターＭ３を駆動する制御を行い、ユニット旋回駆動軸１１２を回転させる。これにより、傘歯車１１５，１１７、ユニット旋回連結軸１１６、溝部１１８、突起部１１９ｂ、旋回入力軸１２０ｂ、減速機１４１、及び、旋回軸１４５ａを介してユニット旋回駆動軸１１２から旋回部１４５へ旋回駆動力が伝達され、旋回部１４５が低速で旋回する。すなわち、工具１０７の回転軸ＡＸ２の向きが変わる。
ここで、回転工具駆動軸１０８とユニット旋回駆動軸１１２は別々に回転可能であるので、工具１０７を高速回転させながら旋回部１４５を低速で旋回させることができる。

以上説明したように、本態様も、回転工具駆動軸１０８とユニット旋回駆動軸１１２がタレット旋回駆動軸１０５の内側に同軸状に設けられているので、簡単な構造で工具１０７の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させることができる。また、割り出し軸ＡＸ１とは異なる向きの中間回転軸ＡＸ５を中心として回転工具連結軸１３１とユニット旋回連結軸１１６とが同軸状に設けられているので、タレットを小型化でき、工作機械がさらにコンパクトとなる。このため、ワークＷ１に対する加工の自由度が高まるとともに、製造の容易化及び部品点数の削減が可能となる。

なお、第二の例と同様に、ギアボックス支持軸１２１にクーラントの流路を形成し、この流路から割り出し位置のタレット面に取り付けた工具ユニット２にクーラントを導くようにしてもよい。

（５）その他変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、ギアボックスに例示される連結軸支持部は、第三の例のように回転工具連結軸とユニット旋回連結軸の両方を回転可能に支持する以外にも、回転工具連結軸を支持しないでユニット旋回連結軸を回転可能に支持してもよいし、ユニット旋回連結軸を支持しないで回転工具連結軸を回転可能に支持してもよい。
回転工具駆動軸及びユニット旋回駆動軸の内側に設けられた支持軸の先端部にギアボックスを固定すると工作機械をコンパクトにすることができるので好適であるものの、このような支持軸とは異なる構造を採用することもできる。例えば、ギアボックスは、タレット前面より前方に設けられた割り出し軸を中心としない不旋回部材に固定されてもよい。この場合、第一の例のユニット旋回駆動軸１２は中実の略円柱状でもよいし、第三の例の回転工具駆動軸１０８は中実の略円柱状でもよい。

むろん、本技術は、旋盤以外の工作機械にも適用可能である。
また、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる工作機械等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。

以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、簡単な構造で工具の高速回転動作とチルト動作を同時に実現させる技術等を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。

１…旋盤（工作機械）、１ａ…タレット刃物台、
２…工具ユニット、２ａ…固定工具ユニット、
２ｂ，２ｃ，１０２ｂ，１０２ｃ…回転工具ユニット、
３，３ｂ，３ｃ，１０３…タレット面、４，１０４…タレット、
４ｂ，４ｃ，３２ｂ，３２ｃ，３３，３４…クーラントの流路、
５，１０５…タレット旋回駆動軸、６，１０６…刃物台本体、
７，１０７…工具、
８，１０８…回転工具駆動軸、
９，１４，２３，２５，１１４，１１９，１２５，１３０，１３３，１３４…軸受、
１０，１１，１５，１７，１１０，１１１，１１５，１１７…傘歯車、
１２，１１２…ユニット旋回駆動軸、
１３，１１３…ギアボックス（連結軸支持部）、１３ａ，１１３ａ…案内面、
１６，１１６…ユニット旋回連結軸、
１８，１１８，１３５…溝部、
１９ｂ，１９ｃ，１１９ｂ，１１９ｃ，１３６ｂ，１３６ｃ…突起部、
２０ｂ，２０ｃ，１２０ｂ，１２０ｃ…旋回入力軸、
２１，３０，１２１…ギアボックス支持軸（支持軸）、
２１ａ…支持軸の先端部、２１ｂ…支持軸の後端部、
２２，１２２，１３２…クランプピース、
２４，３２，１２４…フランジ、３１…流路切換継手、
３７，１３７ｂ…回転工具入力軸、３８…回転工具中間軸、３９…回転工具軸、
４０，１４０…固定部、４１，１４１…減速機、４２…旋回中間軸、
４４，１４４…軸受ケース、４５，１４５…旋回部、
５０…カップリング機構、
１００…主軸、１０２…主軸台、
１３１…回転工具連結軸、
ＡＸ１…割り出し軸、ＡＸ２…工具の回転軸、ＡＸ３〜ＡＸ５…中間回転軸、
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…動力伝達機構、
Ｍ１…タレット旋回駆動サーボモーター、Ｍ２…回転工具駆動モーター、
Ｍ３…ユニット旋回駆動サーボモーター、Ｗ１…ワーク。

Claims (3)

1. 割り出し軸を中心として放射状に工具ユニットを取り付け可能なタレットと、
   前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに旋回駆動力を伝えるための筒状のタレット旋回駆動軸と、
   前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに取り付けられる回転工具ユニットの工具に回転駆動力を伝えるための回転工具駆動軸と、
   該回転工具駆動軸とは別に前記割り出し軸を中心として回転可能とされ、前記タレットに取り付けられる回転工具ユニットに前記工具の回転軸の向きを変える旋回駆動力を伝えるためのユニット旋回駆動軸とを備え、
   前記タレット旋回駆動軸の内側に前記回転工具駆動軸と前記ユニット旋回駆動軸とを同軸状に設けた、回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械。
2. 一端側が刃物台本体に取り付けられた支持軸を有し、
   前記回転工具駆動軸と前記ユニット旋回駆動軸がともに筒状であり、
   前記支持軸は前記割り出し軸を中心として前記回転工具駆動軸及び前記ユニット旋回駆動軸の内側に設けられ、
   割り出された前記回転工具ユニットの工具に前記回転工具駆動軸からの回転駆動力を伝えるため前記割り出し軸とは異なる向きの軸を中心として回転可能とされた回転工具連結軸と、前記割り出された回転工具ユニットに前記ユニット旋回駆動軸からの旋回駆動力を伝えるため前記割り出し軸とは異なる向きの軸を中心として回転可能とされたユニット旋回連結軸と、の少なくとも一方を支持する連結軸支持部が前記支持軸の他端側に固定されている、請求項１に記載の回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械。
3. 前記割り出し軸とは異なる向きの軸を中心として前記回転工具連結軸と前記ユニット旋回連結軸とが同軸状に設けられた、請求項２に記載の回転工具ユニットを取り付け可能な工作機械。

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