JP7546076B2 - タレット型刃物台 - Google Patents

Description

本発明は、回転工具の工具軸を任意の角度で割出すことが可能なタレット型刃物台に関する。

複数の工具をタレット型刃物台に備えた工作機械は、タレット装置の旋回割出しによってタレット工具が選択され、主軸装置のチャックに把持されたワークに対して加工が実行される。タレット装置にはタレット型刃物台に回転工具の着脱が可能なものがあり、下記特許文献１にはそうしたタレット型刃物台を有する工作機械が開示されている。同文献のタレット型刃物台は、ピストンによってタレットベースとジョイントベースとが連結され、タレット旋回軸がミルハウジング接続軸とタレットベースに対する相対的な回転を可能にするものである。よって、タレットが相対的に回転可能になり、タレットに設けられた取付け穴の位置とミルハウジングの円筒側部から突出する第２の傘歯車の位置とが任意に切り換えられる。

国際公開ＷＯ２０１７／０１３７３８号公報

しかし、前記従来例のタレット型刃物台は、タレットに設けられた取付け穴と第２の傘歯車の位置が任意に切り換えられるとされるが、第２の傘歯車に噛合した第１の傘歯車および工具主軸から工具回転用モータの関係が明確でない。また、前記従来例のタレット型刃物台は、タレット旋回用モータの回転は平歯車同士の噛み合いによってグロボイダルカムの回転軸に伝達され、グロボイダルカムとカムフォロアとからなるローラギヤカム機構によって、直交するタレット旋回軸に回転が伝達されるよう構成されている。そのため、ローラギヤカム機構がバックラッシュを防ぎ、タレット旋回軸の回転角度つまりタレットに取り付けられた工具の旋回割出しが維持できる。しかし、ローラギヤカム機構を使用することで構造が複雑になり、タレット型刃物台が高価なものになってしまう。

本発明は、かかる課題を解決すべく、回転工具の工具軸を任意の角度で割出すことが可能なタレット型刃物台を提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるタレット型刃物台は、タレット本体に回転自在に組み込まれ、タレットヘッド旋回用モータによって回転するタレットヘッド部材と、前記タレットヘッド部材内に回転自在に組み込まれた工具軸ハウジング部材と、前記工具軸ハウジング部材内に回転自在に組み込まれ、工具軸回転モータによって回転する工具回転軸部材と、前記タレット本体と前記タレットヘッド部材との結合状態と結合解除状態とを切り換えるカップリング部材と、前記タレットヘッド部材と前記工具軸ハウジング部材および、前記工具軸ハウジング部材と前記工具回転軸部材との、各々の結合状態と結合解除状態とを切り換えるクラッチ部材とを有する。

前記構成によれば、カップリング部材が、タレット本体とタレットヘッド部材を結合させ、クラッチ部材が、タレットヘッド部材と工具軸ハウジング部材とを結合させるとともに、工具軸ハウジング部材と工具回転軸部材との結合を解除することにより、回転工具によるワークの加工が可能になる。一方で、カップリング部材が、タレット本体と前記タレットヘッド部材の結合を解除させ、クラッチ部材が、タレットヘッド部材と工具軸ハウジング部材との結合を解除させるとともに、工具軸ハウジング部材と工具回転軸部材を結合させることにより、タレットヘッド旋回用モータの駆動でタレットヘッド部材の旋回が行われ、また、工具軸回転モータを駆動させることにより工具回転軸部材の旋回をタレットヘッド部材と共に行うことで、回転工具に連結される工具回転軸部材を任意の角度で割出すことが可能になる。

タレット型刃物台を備えたタレット旋盤を示した斜視図である。 タレット型刃物台の一実施形態を示した断面図である。 タレット型刃物台の一実施形態を示した断面図である。 中心線に沿ってタレットヘッドを正面から見た図である。 中心線に沿ってタレットヘッドを正面から見た図である。

本発明に係るタレット型刃物台の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のタレット型刃物台を備えたタレット旋盤を示した斜視図である。タレット旋盤１は、把持したワークＷに回転を与えるワーク主軸装置３と、ワークＷの加工に使用する複数のタレット工具Ｔを装着したタレット装置５とを有するものである。ワーク主軸装置３およびタレット装置５は、前傾したベッド７に搭載されている。ワーク主軸装置３は、機体前方側の前側傾斜面に搭載され、タレット装置５が機体後方側に配置されている。

ワーク主軸装置３は、円筒形状の主軸台１２にスピンドルが回転自在に組み込まれ、その先端部に加工対象であるワークＷを把持するチャック１１が設けられている。ワーク主軸装置３は、ベース７の上を機体幅方向であるＺ軸に沿って移動するものである。そのため、ベース７にはＺ軸に平行な２本のガイドレール１５が固定され、そこに主軸スライド１４が摺動するよう構成されている。ワーク主軸装置３の移動にはボールネジ機構が使用され、Ｚ軸サーボモータ１５の駆動により主軸スライド１４がＺ軸方向に直線移動するよう構成されている。

タレット装置５は、複数のタレット工具Ｔの中から該当するものを旋回割出しによって選択し、ワークＷに対する切削など所定の加工を行うものである。そのタレット装置５は、タレット型刃物台１７に対し複数のタレット工具Ｔが円周上に等間隔で着脱可能に取り付けられる。タレット型刃物台１７は、その回転の中心線Ｏが水平に対して４５度傾いており、中心線Ｏと平行な方向をＸ軸とした場合に、Ｘ軸とそのＸ軸およびＺ軸に直行するＹ軸との２方向に移動するよう構成されている。タレット装置５は、略三角形のベース１９がベッド７上をＹ軸方向にスライド可能であり、そのベース１９のＸ軸に平行な上部搭載面にタレット型刃物台１７が摺動可能に搭載されている。タレット型刃物台１７は、サーボモータ１８の回転出力をボールネジ機構によって直線移動するよう構成され、同じくベース１９も不図示のサーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直線移動するよう構成されている。

本実施形態のタレット型刃物台１７は、タレット工具Ｔとしてドリルなどの回転工具の取り付けが可能である。ワーク加工時にはワーク主軸装置３のチャック１１にワークＷが把持され、不図示の主軸用モータの回転がスピンドルを介してワークＷに伝えられる。バイトなどを使用した切削加工が行われる場合には、ワークＷに所定速度の回転が与えられ、回転工具を使用した穴あけ加工の場合には、加工箇所に応じてワークＷに対する位相合わせが行われる。タレット装置５は、Ｘ軸サーボモータ１８などの駆動によりタレット型刃物台１７が上方の退避位置から機体前方へと移動し、タレット型刃物台１７では旋回割出しされたタレット工具Ｔが加工位置に位置決めされている。

そこで、例えば中ぐり加工が行われる場合には、ワークＷがＺ軸サーボモータ１５の駆動により主軸スライド１４がＺ軸方向に直線移動し、回転するワークＷの内周面にバイトが当てられる。また、穴あけ加工が行われる場合には、Ｚ軸サーボモータ１５の駆動により主軸スライド１４が直線移動し、回転工具であるドリルがワークＷに当てられる。ところで、一般的に工作機械は、その主軸が一定方向（Ｚ軸）であることから、タレット工具Ｔの方向もＺ軸に合わせて取り付けられている。従って、従来のタレット型刃物台は、回転工具に連結された工具軸がＺ軸方向に固定されている。しかし、様々な加工に対応できるように、工作機械には角度を変えた回転工具の出力が望まれており、これまではアングルヘッドの回転工具が使用されるなどしていた。

この点、本実施形態のタレット型刃物台１７は、アングルヘッドの回転工具を使用することなく、回転工具について回転軸の角度を任意に割出すことが可能な構成を有している。図２および図３は、本実施形態のタレット型刃物台１７を示した断面図であり、特に、図２は、タレットヘッドの旋回が制限された状態が示され、図３は、タレットヘッドの旋回可能な状態が示されている。なお、図２および図３で示すタレット型刃物台１７は、タレットヘッド２２が図１に示すものと比べて寸法が小さく表現されている。

タレットヘッド２２は、円筒形状のタレットヘッド旋回軸２３が一体に形成され、そのタレットヘッド旋回軸２３がタレット本体２１の内部に中心線Ｏを回転中心としてベアリングによって回転自在に支持されている。タレット本体２１にはタレットヘッド旋回用モータ２５が固定され、中心線Ｏと平行なモータ軸に固定されたギヤ（平歯車）２６が、タレットヘッド旋回軸２３に固定されたギヤ（平歯車）２４と噛合している。従って、タレットヘッド旋回用モータ２５の駆動制御により、タレットヘッド旋回軸２３と一体のタレットヘッド２２に所定の回転が与えられるようになっている。

タレットヘッド２２およびタレットヘッド旋回軸２３の内部には工具軸ハウジング３１が設けられている。工具軸ハウジング３１は、タレット工具Ｔの一つである回転工具Ｔｒに回転を伝達するための工具軸を支持するものである。工具軸ハウジング３１は、タレットヘッド２２内のヘッド部３１１とタレットヘッド旋回軸２３内の軸部３１２とを有し、その軸部３１２がタレットヘッド旋回軸２３の内部においてベアリングによって回転自在に支持されている。そして、工具軸ハウジング３１の軸部３１２内部には工具回転軸３３が挿入され、ベアリングによって回転自在に支持されている。

工具回転軸３３の一端にはプーリ３６が固定され、工具軸モータ３７のモータ軸に固定されたプーリ３８との間にタイミングベルト３９が掛け渡されている。一方、工具軸ハウジング３１のヘッド部３１１内には、中心線Ｏに対して直交する回転中心のドライブ軸３５がベアリングによって回転自在に組み付けられている。直交する工具回転軸３３とドライブ軸３５とは、互いに固定された傘歯車３４同士が噛合している。

タレット型刃物台１７では、工具軸モータ３７から出力される回転は、プーリ３６，３８およびタイミングベルト３９を介して工具回転軸３３に伝達され、更に傘歯車３４を介してドライブ軸３５へと伝達されるようになっている。そして、タレット型刃物台１７に取り付けられた回転工具Ｔｒは、その回転軸端部に形成されたキーがドライブ軸３５の端部に形成されたキー溝に嵌まり込み、工具軸モータ３７の駆動により加工時の回転が与えられるようになる。

タレット型刃物台１７は、タレットヘッド２２の割出し位置でタレット工具Ｔを位置決めできるように、タレット本体２１とタレットヘッド旋回用モータ２５によって回転するタレットヘッド旋回軸２３との間に３ピースカップリング４１が組み込まれている。３ピースカップリング４１は、タレット本体２１に固定された固定側カップリング片４０１と、回転するタレットヘッド旋回軸２３に固定された回転側カップリング片４０２と、固定側カップリング片４０１および回転側カップリング片４０２に対して噛合する切換カップリング片４０３とを有している。

切換カップリング片４０３は、タレット本体２１側に構成された油圧シリンダのピストン４３と一体に形成され、供給および排出される作動油によって中心線Ｏと平行な方向に変位するよう構成されている。図２に示すタレットヘッド２２の旋回を制限した状態では、切換カップリング片４０３が固定側カップリング片４０１および回転側カップリング片４０２と噛合している。一方、図３に示すタレットヘッド２２の旋回が可能な状態では、切換カップリング片４０３が固定側カップリング片４０１および回転側カップリング片４０２との噛合が解除されている。

タレット型刃物台１７は、こうした３ピースカップリング４１の切り換えに連動するようにしたクラッチ機構４５が設けられている。具体的には、切換カップリング片４０３と一体のピストン４３に、本体側ブロック２１１のガイド孔を貫通したロッド４６の一端が固定され、そのロッド４６の他端がクラッチ機構４５に連結されている。こうして本実施形態は、クラッチ機構４５を操作するアクチュエータとして、３ピースカップリング４１の切り換えを行うための油圧シリンダが利用されている。

クラッチ機構４５は、ピストン４３に連結された第１クラッチ４５１と、その内側にラジアルベアリングによって連結された第２クラッチ４５２とが、互いに回転が可能な状態で一体的に組み付けられている。第１クラッチ４５１は、タレットヘッド旋回軸２３および工具軸ハウジング３１の軸部３１２の両方に爪が軸方向に噛み合うよう構成されたものである。第２クラッチ４５２は、工具軸ハウジング３１の軸部３１２および工具回転軸３３に爪が径方向に噛み合うよう構成されたものであり、前後２箇所の爪が中心線Ｏ側に突き出すように断面がコの字形に形成されている。

ところで、３ピースカップリング４１、ピストン４３からなる油圧シリンダおよびクラッチ機構４５はいずれも環状に構成されたものであり、ピストン４３と第１クラッチ４５１は、同円周上に配置された複数のロッド４６によって連結されている。ただし、ギヤ２６と重なる位置のロッド４６０は短く形成されている。

第１クラッチ４５１と第２クラッチ４５２は、ピストン４３の変位に従い一体になって中心線Ｏと平行な軸方向に変位する。先ず、図２に示す３ピースカップリング４１が結合した状態では、第１クラッチ４５１は、スラスト方向に形成された爪によってタレットヘッド旋回軸２３と工具軸ハウジング３１の軸部３１２との端部に形成された両方の爪に噛み合う。第２クラッチ４５２は、図面左側の短い爪が常にタレットヘッド旋回軸２３の爪に噛み合うが、後側の図面右側の爪は工具回転軸３３に噛み合うことなく自由な状態である。従って、タレットヘッド旋回軸２３と連結された工具軸ハウジング３１は非回転であるが、その中の工具回転軸３３は回転可能である。

対して、図３に示す３ピースカップリング４１の結合が解除された状態では、第１クラッチ４５１は、タレットヘッド旋回軸２３と工具軸ハウジング３１の軸部３１２との噛み合いが解除され、第２クラッチ４５２は、工具軸ハウジング３１の軸部３１２と工具回転軸３３の両方に噛み合っている。こうした状態では、タレットヘッド旋回軸２３つまりタレットヘッド２２の旋回が可能であるほか、工具軸ハウジング３１の軸部３１２と工具回転軸３３とが第２クラッチ４５２によって一体になった回転が可能である。

そこで、タレット型刃物台１７は、回転工具Ｔｒを使用した加工時には、油圧によってピストン４３が図２に示す位置に変位し、タレットヘッド旋回軸２３が３ピースカップリング４１の噛み合いによってタレット本体２１と結合状態になり、タレットヘッド２２の旋回割出し時の位置決めが行われる。また、第１クラッチ４５１によってタレットヘッド旋回軸２３と結合状態の軸部３１２（工具軸ハウジング３１）が非回転状態になる。そして、工具軸モータ３７が駆動することにより、その回転出力が工具回転軸３３に伝達され、ドライブ軸３５に連結した回転工具Ｔｒが回転し、ワークＷに対する加工が行われる。

次に、他のタレット工具Ｔによって加工を行うためにはタレットヘッド２２を旋回させた割出しが行われる。そのためピストン４３には逆方向に油圧が作用して図３に示す位置に変位し、３ピースカップリング４１の結合解除によってタレットヘッド旋回軸２３が回転可能な状態になる。そこで、タレットヘッド旋回用モータ２５の駆動が制御されることにより、ギヤ２６からギヤ２４に回転が伝えられ、タレットヘッド２２の所定角度の旋回が行われる。そして、再び３ピースカップリング４１が噛み合い状態になり、タレットヘッド２２の旋回割出し時の位置決めが行われる。

本実施形態では、こうしたタレットヘッド２２の旋回がタレット工具Ｔの切り換えだけではなく、回転工具Ｔｒの角度調整においても行われる。図４および図５は、中心線Ｏに沿ってタレットヘッド２２を正面から見た概略図であり、図４は、回転工具Ｔｒの回転軸が中心線Ｏと平行な通常状態が示され、図５には角度調整した状態が示されている。

タレット型刃物台１７は、３ピースカップリング４１の結合が解除された場合、第１クラッチ４５１によって軸部３１２（工具軸ハウジング３１）がタレットヘッド旋回軸２３との結合が解除された状態になる一方、第２クラッチ４５２によって軸部３１２に工具回転軸３３が連結される。そこで、タレットヘッド旋回用モータ２５と工具軸モータ３７の回転制御によって、例えば図４に示す状態から、タレットヘッド２２と、その内部の工具軸ハウジング３１およびドライブ軸３５とが、図５に示すように角度θの旋回角を合わせた回転が行われる。その後、前述したように３ピースカップリング４１が噛み合い状態に切り換えられ、角度をθ傾けた回転工具Ｔｒにおける加工が実行される。

よって、本実施形態のタレット型刃物台１７によれば、３ピースカップリング４１とクラッチ機構４５とによって各部材の連結とその解除を切り替えることで、工具回転軸３３における回転工具Ｔｒの回転と回転工具Ｔｒの角度調整が可能になる。３ピースカップリング４１およびクラッチ機構４５は、いずれもコンパクトで安価な構造であるためタレット型刃物台１７の小型化などに適している。特に、クラッチ機構４５を操作するアクチュエータとして３ピースカップリング４１の油圧シリンダが利用されている点でも、タレット型刃物台１７を小型化し安価なものとすることに寄与している。

本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前期実施形態では、クラッチ機構４５を操作するアクチュエータとして、３ピースカップリング４１を操作するピストン４３の油圧シリンダを利用したが、別に設けたクラッチ用の油圧シリンダを用いる構成としてもよい。

１…タレット旋盤 ３…ワーク主軸装置 ５…タレット装置 １７…タレット型刃物台 ２２…タレットヘッド ２３…タレットヘッド旋回軸 ２５…タレットヘッド旋回用モータ ３１…工具軸ハウジング ３３…工具回転軸 ３５…ドライブ軸 ３７…工具軸モータ ４１…３ピースカップリング ４３…ピストン ４５…クラッチ機構 Ｔ…タレット工具 Ｔｒ…回転工具

Claims (5)

1. タレット本体に回転自在に組み込まれ、タレットヘッド旋回用モータによって回転するタレットヘッド部材と、
   前記タレットヘッド部材内に回転自在に組み込まれた工具軸ハウジング部材と、
   前記工具軸ハウジング部材内に回転自在に組み込まれ、工具軸回転モータによって回転する工具回転軸部材と、
   前記タレット本体と前記タレットヘッド部材との結合状態と結合解除状態とを切り換えるカップリング部材と、
   前記タレットヘッド部材と前記工具軸ハウジング部材および、前記工具軸ハウジング部材と前記工具回転軸部材との、各々の結合状態と結合解除状態とを切り換えるクラッチ部材と、
   を有するタレット型刃物台。
2. 前記カップリング部材の切り換えに使用されるカップリング用アクチュエータが、前記クラッチ部材の切換に使用されるクラッチ用アクチュエータでもある請求項１に記載のタレット型刃物台。
3. 前記カップリング部材は、前記タレット本体に固定された固定側カップリング片と、前記タレットヘッド部材に固定された回転側カップリング片と、カップリング用アクチュエータに連結された切換カップリング片とを有する３ピースカップリングであり、
   前記クラッチ用アクチュエータが油圧シリンダであって、そのピストンの変位方向の一方側が前記切換カップリング片に連結され、反対側が前記クラッチ部材に連結された請求項２に記載のタレット型刃物台。
4. 前記クラッチ部材は、前記タレットヘッド部材および前記工具軸ハウジング部材に爪が噛み合う第１クラッチと、前記タレットヘッド部材および工具回転軸部材に爪が噛み合う第２クラッチとが、ベアリングを介して一体に形成されたものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタレット型刃物台。
5. 前記第１クラッチは、前記タレットヘッド部材のタレットヘッド旋回軸部および工具軸ハウジング部材の軸部の両方に爪がスラスト方向に噛み合うものであり、前記第２クラッチは、前記工具軸ハウジング部材の軸部および前記工具回転軸部材に爪がラジアル方向に噛み合うものである請求項４に記載のタレット型刃物台。
   
   

Images