JP7025632B2 - 工具ユニットが取り付けられた旋盤 - Google Patents
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Description
尚、上述のような問題は、種々の旋盤に存在し得る。
主軸中心線を中心としてワークを回転させる主軸と、
複数の取り付け位置をタレット面に有するタレットヘッドと、
前記複数の取り付け位置に取り付けられた工具ユニットの中から前記ワークを加工する工具ユニットを切り替える切り替え駆動部と、を備え、
前記複数の取り付け位置に含まれる第一取り付け位置及び第二取り付け位置は、前記主軸中心線に沿った主軸中心線方向と直交する併設方向において隣接し、
前記第一取り付け位置に対して取り外し可能に第一工具ユニットが取り付けられ、
前記第二取り付け位置に対して取り外し可能に第二工具ユニットが取り付けられ、
前記第二工具ユニットは、前記第一工具ユニットが前記ワークを加工する際に該第一工具ユニットを基準として相対的に前記主軸が占め得る領域を避ける形状であり、
前記第二工具ユニットは、前記第二取り付け位置に取り付けられる取り付け部位、及び、該取り付け部位の前記タレット面から離隔した側に工具を保持する保持部位を有し、
前記第二工具ユニットが前記ワークを加工する位置を基準として、前記主軸中心線方向において前記保持部位が前記取り付け部位よりも狭く、
前記保持部位は、前記工具の一部が挿入される凹状の挿入部を有し、
さらに、前記保持部位は、前記挿入部の開口部を有する一方の端面、及び、該一方の端面とは反対側にある他方の端面であって前記開口部の無い他方の端面を有し、
前記第二工具ユニットが前記ワークを加工する際に該ワークに作用する加工点は、前記主軸中心線方向において、前記第一取り付け位置に前記第一工具ユニットとしての回転工具ユニットが取り付けられた場合に該回転工具ユニットの前記タレット面を横切る回転中心よりも前記開口部側にずれている、態様を有する。
まず、図1~13に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
本技術の一態様に係る旋盤1は、主軸30、タレットヘッド40,12h、及び、切り替え駆動部51を有する。前記主軸30は、主軸中心線AX1を中心としてワークW1を回転させる。前記タレットヘッド40,12hは、複数の取り付け位置P0をタレット面41に有する。前記切り替え駆動部51は、前記複数の取り付け位置P0に取り付けられた工具ユニットU0の中から前記ワークW1を加工する工具ユニットU0を切り替える。前記複数の取り付け位置P0に含まれる第一取り付け位置P1及び第二取り付け位置P2は、前記主軸中心線AX1に沿った主軸中心線方向D1と直交する併設方向D4において隣接している。前記第一取り付け位置P1に対して取り外し可能に第一工具ユニットU01が取り付けられている。前記第二取り付け位置P2に対して取り外し可能に第二工具ユニットU02が取り付けられている。前記第二工具ユニットU02は、前記第一工具ユニットU01が前記ワークW1を加工する際に該第一工具ユニットU01を基準として相対的に前記主軸30が占め得る領域A0を避ける形状である。前記第二工具ユニットU02が前記ワークW1を加工する際に該ワークW1に作用する加工点P10は、前記主軸中心線方向D1において、前記第一取り付け位置P1又は前記第二取り付け位置P2に回転工具ユニットが取り付けられた場合に該回転工具ユニットの前記タレット面41を横切る回転中心CE1よりも前記主軸30の方にずれている。
ここで、第一方向と第二方向とが直交するとは、第一方向と第二方向に平行な平面に対して第一方向に沿った直線と第二方向に沿った直線を投影した場合に両直線のなす角度が実質的に90°であることを意味し、三次元空間において第一方向に沿った直線と第二方向に沿った直線とが交わる意味ではない。従って、主軸中心線方向と併設方向とが直交することは、主軸中心線が第一取り付け位置と第二取り付け位置とを繋ぐ直線に交わる意味に限定されない。
第一工具ユニットを基準として相対的に主軸が占め得るとは、第一工具ユニットと主軸との相対的な位置関係を見た場合に第一工具ユニットから見て主軸が存在し得る範囲を意味し、主軸が移動する意味に限定されない。
加工点が主軸中心線方向において回転中心よりも主軸の方にずれているとは、加工点と回転中心とからそれぞれ主軸中心線に垂線を下ろした場合に加工点が回転中心よりも主軸の方にずれていることを意味し、加工点と回転中心とを結ぶ直線の向きが主軸中心線方向である意味に限定されない。
ところで、前記主軸30は、前記主軸中心線方向D1において互いに対向する正面主軸31及び背面主軸32を含んでもよい。前記第二工具ユニットU02は、前記第二取り付け位置P2に対して、前記主軸中心線方向D1において前記加工点P10が前記回転中心CE1よりも前記正面主軸31の方にずれた第一の向き(例えば図11に示すタレット面41bのバイトユニットU1の向き)、及び、前記主軸中心線方向D1において前記加工点P10が前記回転中心CE1よりも前記背面主軸32の方にずれた第二の向き(例えば図12に示すタレット面41bのバイトユニットU1の向き)に取り付け可能でもよい。本態様は、同じ第二工具ユニットU02を取り付け位置P0に対して向きを変えることにより正面加工に用いたり背面加工に用いたりすることができるので、タレットヘッドに取り付けられる工具ユニットの種類を少なくすることができる。
前記第二工具ユニットU02は、前記第二取り付け位置P2に取り付けられる取り付け部位110、及び、該取り付け部位110の前記タレット面41から離隔した側に工具T0を保持する保持部位120を有してもよい。前記第二工具ユニットU02が前記ワークW1を加工する位置を基準として、前記主軸中心線方向D1において前記保持部位120が前記取り付け部位110よりも狭くてもよい。本態様は、主軸中心線方向D1と直交する併設方向D4において隣接する工具ユニットU0と主軸30との干渉を避ける好適な形状の工具ユニットU0が取り付けられた旋盤を提供することができる。
前記第二工具ユニットU02は、バイトT1を有するバイトユニットU1でもよい。この態様は、重切削等に好適なバイトユニットが取り付けられた旋盤を提供することができる。
図1は、旋盤の例として主軸固定型のNC旋盤1を模式的に示している。この旋盤1は、基台2の上に、正面主軸31を設けた正面主軸台21、背面主軸32を設けた背面主軸台22、タレット11、対向刃物台12A,12B、等を有している。符号3は、旋盤1の外装を示す。尚、正面主軸台21と背面主軸台22を主軸台20と総称し、正面主軸31と背面主軸32を主軸30と総称し、対向刃物台12A,12Bを対向刃物台12と総称し、タレット11と対向刃物台12を刃物台と総称する。工具ユニットU0が取り付けられた刃物台は、いわゆるツーリングシステムと呼ばれる。図1には便宜上、主軸台20や刃物台11,12等の動作を数値制御するNC装置(数値制御装置)7も示しているが、NC装置7は図1に示す位置にあるとは限らない。
正面主軸31を設けた正面主軸台21は、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向へのいずれにも移動しない。
主軸台20に設けられた主軸30は、ワークW1を解放可能に把持するチャック30a(把持部の例)を有し、ワークW1の長手方向に沿う主軸中心線AX1を中心としてワークW1を回転させる。尚、チャック30aは、正面主軸31のチャック31a、及び、背面主軸32のチャック32aを総称する。正面主軸31は、背後又は正面から長手方向へ挿入された円柱状(棒状)のワークW1を設定量突出させてチャック31aで把持する。このワークW1は、タレット11、及び、正面加工用対向刃物台12Aにより正面加工される。背面主軸32は、背面主軸台22がZ軸方向において正面主軸台21に近付くことにより、正面加工後のワークW2をZ軸方向へ受け入れる。Z軸方向へ挿入されたワークW2をチャック32aで解放可能に把持した背面主軸32は、主軸中心線AX1を中心としてワークW2を回転させる。尚、正面加工されたワークW2の概念は、ワークW1の概念に含まれる。背面主軸32のチャック32aに把持されたワークW2は、例えば工具T0に含まれる突っ切りバイトで突っ切られ、タレット11、及び、背面加工用対向刃物台12Bにより背面加工される。
尚、共通の対向刃物台をZ軸方向の双方向へ移動させることにより、該対向刃物台に取り付けられた工具ユニットU0を正面主軸31のチャック31aに把持されたワークW1と背面主軸32のチャック32aに把持されたワークW2の両方に作用させてもよい。また、3台以上の対向刃物台を使用してワークを加工することも可能である。すなわち、旋盤に設置される対向刃物台は、1台でもよいし、3台以上でもよい。むろん、タレット11の側に、タレット11とは異なる1台以上の刃物台が設置されてもよい。
タレットヘッド40は、B軸(割り出し軸AX2)を中心として放射状に工具ユニットU0を取り付け可能な複数のタレット面41を有している。図2~4に示すように、タレットヘッド40は、B軸(AX2)の周りに90°間隔で4面のタレット面41a~41dを有している。尚、タレット面41は、タレット面41a~41dを総称する。タレット面41aとタレット面41cとは反対側にあり、タレット面41bとタレット面41dとは反対側にある。タレット面41aから見ると、左隣のタレット面41bとのなす角度が90°であり、右隣のタレット面41dとのなす角度も90°である。タレット面41cから見ると、左隣のタレット面41dとのなす角度が90°であり、右隣のタレット面41bとのなす角度も90°である。
以上より、タレット駆動部50は、B軸(AX2)を中心としてタレットヘッド40を旋回させ、且つ、Y軸方向(D2)へタレットヘッド40を移動させることにより、ワークW1を加工する工具ユニットU0を切り替える。すなわち、駆動モーターM1,M2、昇降台61、及び、送り機構61mは、切り替え駆動部51を構成する。
以上より、タレット駆動部50は、タレットヘッド40をX軸方向(D3)へ移動させる。すなわち、X軸方向駆動モーターM3、X軸方向スライド台62、及び、送り機構62mは、第一対向駆動部53を構成する。
以上より、タレット駆動部50は、タレットヘッド40をZ軸方向(D1)へ移動させる。すなわち、Z軸方向駆動モーターM4、Z軸方向スライド台63、及び、送り機構63mは、Z軸駆動部52を構成する。
図6に示すタレット面41dには、下側の取り付け位置P1に回転ドリルユニットU3が取り付けられ、上側の取り付け位置P2にバイトユニットU1が取り付けられている。取り付け位置P1に対応する位置にある回転駆動系42は、回転工具ユニットの回転工具軸Tsの従動歯車Tgと螺合する駆動歯車43、及び、B軸(AX2)を中心として駆動歯車43を回転駆動する回転工具駆動モーターMT1を有している。図6に示す歯車43,Tgは傘歯車であるが、回転工具駆動モーターMT1からの回転力を回転工具に伝達する手段は、傘歯車の噛み合いに限定されない。回転工具駆動モーターMT1は、NC装置7からの指令に従って歯車43,Tgを介して回転工具(例えば回転ドリルT3)を回転させる。タレット面41を横切る回転工具軸Tsの回転軸AX11は、B軸(AX2)と直交し、取り付け位置P1の穴H0の中心を通っている。回転ドリルユニットU3のように回転工具が回転軸AX11の延長線上にある場合、取り付け位置P1を横切る位置にある回転軸AX11を中心として回転工具が回転する。
以上より、対向刃物台駆動部70は、タレットヘッド12hをX軸方向(D3)へ移動させる。すなわち、X軸方向駆動モーターM13、X軸方向スライド台82、及び、送り機構82mは、第二対向駆動部71を構成する。
さらに、タレット11と対向刃物台12が主軸30を挟んで配置されているので、バランスカット等といった同時加工を同じワークW1に行うことができ、高い生産性及び複雑な加工が実現される。
また、12面のタレット面を有するタレットヘッド12hのように、タレット面の数が多くなっても、工具ユニット同士の間隔が比較的狭くなる。この場合、ワークに作用している工具ユニットに対して隣接する工具ユニットと主軸との距離が短くなり、当該隣接する工具ユニットと主軸との干渉が問題となる。
図6に示すように、取り付け位置P1,P2は、Z軸方向(D1)と直交する併設方向D4において隣接している。従って、第一取り付け位置P1に取り付けられた第一工具ユニットU01がワークW1を加工する際、第二取り付け位置P2に取り付けられた第二工具ユニットU02と主軸30とが干渉しないことが求められる。このような干渉を避けるために主軸においてワークを把持するチャックから工具の加工点を離すと、重切削ができない。そこで、各工具ユニットU0は、隣接する工具ユニットがワークW1を加工する際に該工具ユニットを基準として相対的に主軸30が占め得る主軸占有領域A0(図10,11参照)を避ける形状としている。ここで、ワークW1を加工している工具ユニットを第一工具ユニットU01とし、この第一工具ユニットU01に対して併設方向D4において隣接している工具ユニットを第二工具ユニットU02とする。図6に示す例では、第一工具ユニットU01が回転ドリルユニットU3であり、第二工具ユニットU02がバイトユニットU1である。
バイトユニットU1以外の工具ユニットU0も、ワークW1を加工する位置を基準として、Z軸方向において工具T0の保持部位が取り付け部位よりも狭くなっている。このような工具ユニットU0の形状は、上記主軸占有領域A0を避ける形状である。
以上より、ワークW1を加工する位置を基準としてZ軸方向において保持部位120が取り付け部位110よりも狭い形状は、工具ユニットU0の形状として好ましい形状である。
まず、図2,3、8A,8Bを参照して、工具ユニットU0を180°逆に取り付ける方法を説明する。
尚、加工点P10とチャック30aとの間隔は、なるべく最短となるように、例えば、0.5~8mm程度、より好ましくは1~4mm程度とすることができる。
また、図2,3,6,10に示した取り付け位置P1,P2は、便宜上、下側を第一取り付け位置P1として上側を第二取り付け位置P2としたに過ぎない。従って、上側の取り付け位置P2を本技術の第一取り付け位置に当てはめ、下側の取り付け位置P1を本技術の第二取り付け位置に当てはめてもよい。
さらに、同じ工具ユニットU0を取り付け位置P0に対して向きを変えることにより正面加工に用いたり背面加工に用いたりすることができるので、タレットヘッドに取り付けられる工具ユニットの種類を少なくすることができる。
従って、本具体例は、旋盤を小型化させることができ、コンパクトでありながら高度な生産性と多様な機能を安価に提供することができる。
本技術は、種々の変形例が考えられる。
例えば、旋盤は、正面主軸31がZ軸方向へ移動しない主軸固定型旋盤に限定されず、正面主軸がZ軸方向の双方向へ移動する主軸移動型旋盤でもよい。また、旋盤は、主軸に把持されたワークを把持して主軸とともに回転するガイドブッシュを有してもよい。
上述した対向刃物台12はX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向へ移動したが、Y軸方向へは移動しない対向刃物台が設置された旋盤にも本技術を適用可能である。
また、本技術は、タレットヘッドの全ての取り付け位置P0に主軸占有領域A0を避ける形状の工具ユニットが取り付けられることに限定されない。タレットヘッドの一部の取り付け位置P0に主軸占有領域A0を避ける形状の工具ユニットが取り付けられ、残りの取り付け位置P0に主軸占有領域A0に入った形状の工具ユニットが取り付けられても、本技術が利用されていることになる。
また、対向刃物台12のタレットヘッド12hのように、各タレット面に取り付けられる工具ユニットU0は一つであるものの、タレット面の数が例えば12面と多いために工具ユニット同士の間隔が比較的狭くなる場合にも、本技術を適用可能である。
図示していないが、背面加工用対向刃物台12Bについても、背面主軸占有領域A2を避ける形状の工具ユニットU0を取り付けることにより、ワーク加工中の工具ユニット(第一工具ユニットU01)に隣接する工具ユニット(第二工具ユニットU02)と背面主軸32とが干渉しない。また、当該隣接する工具ユニット(第二工具ユニットU02)がワークW2を背面加工する際に加工点を背面主軸32のチャック32aに近付けて重切削等を行うことができる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、旋盤の加工性能を向上させることが可能な技術等を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した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、公知技術及び上述した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。
11…タレット、12,12A,12B…対向刃物台、12h…タレットヘッド、
20…主軸台、21…正面主軸台、22…背面主軸台、
30…主軸、31…正面主軸、32…背面主軸、
30a,31a,32a…チャック(把持部の例)、
40…タレットヘッド、41,41a~41d…タレット面、
42…回転駆動系、43…駆動歯車、
50…タレット駆動部、70…対向刃物台駆動部、
100…ホルダー、110…取り付け部位、120…保持部位、122…挿入部、
131,132…凹部、134…リブ、136…ねじ挿通穴、
A0,A0w,A1,A2…領域、
AX1…主軸中心線、AX2…割り出し軸、
AX11…回転軸、
CE1…回転中心、CL1…隙間、
D1…主軸中心線方向、D2…割り出し軸方向、D3…刃物台対向方向、
D4…併設方向、
P0,P1,P2…取り付け位置、
P10…加工点、
T0…工具、
T1…バイト、T1e…刃先、T2…ドリル、T3,T4…回転ドリル、
T5…エンドミル、Tg…従動歯車、Ts…回転工具軸、
U0…工具ユニット、U01…第一工具ユニット、U02…第二工具ユニット、
U1…バイトユニット、U2…ドリルユニット、
U3,U4…回転ドリルユニット、U5…エンドミルユニット、
W1…ワーク、W2…正面加工されたワーク。
Claims (4)
- 主軸中心線を中心としてワークを回転させる主軸と、
複数の取り付け位置をタレット面に有するタレットヘッドと、
前記複数の取り付け位置に取り付けられた工具ユニットの中から前記ワークを加工する工具ユニットを切り替える切り替え駆動部と、を備え、
前記複数の取り付け位置に含まれる第一取り付け位置及び第二取り付け位置は、前記主軸中心線に沿った主軸中心線方向と直交する併設方向において隣接し、
前記第一取り付け位置に対して取り外し可能に第一工具ユニットが取り付けられ、
前記第二取り付け位置に対して取り外し可能に第二工具ユニットが取り付けられ、
前記第二工具ユニットは、前記第一工具ユニットが前記ワークを加工する際に該第一工具ユニットを基準として相対的に前記主軸が占め得る領域を避ける形状であり、
前記第二工具ユニットは、前記第二取り付け位置に取り付けられる取り付け部位、及び、該取り付け部位の前記タレット面から離隔した側に工具を保持する保持部位を有し、
前記第二工具ユニットが前記ワークを加工する位置を基準として、前記主軸中心線方向において前記保持部位が前記取り付け部位よりも狭く、
前記保持部位は、前記工具の一部が挿入される凹状の挿入部を有し、
さらに、前記保持部位は、前記挿入部の開口部を有する一方の端面、及び、該一方の端面とは反対側にある他方の端面であって前記開口部の無い他方の端面を有し、
前記第二工具ユニットが前記ワークを加工する際に該ワークに作用する加工点は、前記主軸中心線方向において、前記第一取り付け位置に前記第一工具ユニットとしての回転工具ユニットが取り付けられた場合に該回転工具ユニットの前記タレット面を横切る回転中心よりも前記開口部側にずれている、旋盤。 - 前記主軸は、前記主軸中心線方向において互いに対向する正面主軸及び背面主軸を含み、
前記第二工具ユニットは、前記第二取り付け位置に対して、前記主軸中心線方向において前記加工点が前記回転中心よりも前記正面主軸の方にずれた第一の向き、及び、前記主軸中心線方向において前記加工点が前記回転中心よりも前記背面主軸の方にずれた第二の向きに取り付け可能である、請求項1に記載の旋盤。 - 前記第二工具ユニットは、前記取り付け部位から前記保持部位における前記他方の端面に繋がるリブを有する、請求項1又は請求項2に記載の旋盤。
- 前記第二工具ユニットがバイトを有するバイトユニットである、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の旋盤。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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