JPH03245930A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械に関するもので、詳しくは、スピン
ドルと同一軸心上に保持された工具によってワークに加
工を施す工作機械に関する。

〔従来の技術〕

従来より、マシニングセンタ等においては、工具をスピ
ンドルに着脱自在に保持させ、該スピンドルの回転駆動
を上記工具に伝達することによりワ」りに切削等の加工
を施すようにしている。

〔発明か解決しようとする課通〕

ところで、上述した従来のマシニングセンタ等の工作機
械においては、加工に応じた工具をその都度スピンドル
に付は替えることにより所要の加工を行うようにしてい
る。

したがって、たとえばワークに穿設された孔の佳上げ加
工と、この孔の開口部に形成された凹部の中ぐり加工と
を施す場合には、まずスピンドルにリーマ等の工具を取
り付けて上記孔の仕上げ加工を行い、次いてこのリーマ
を取り外して上記スピンドルにバイト等の工具を取り付
けて上記凹部の中くり加工を行う必要があり、これらの
加工を同時に行うことができない。この場合、ワークや
工具のセット状態によっては、互いの軸心のずれを招来
する虞れがある。

上述した加工を同時に行うには、上記リーマとバイトと
を合成してスピンドルに保持させる技術が考えられるが
、この場合には、孔の径や深さ、および凹部の径や深さ
等を考慮すると、それらの組み合わせから膨大な量の工
具（合成したもの）が必要となる。

本発明の目的は、上記実情に鑑みて、同一軸心上に複数
の加工部を有するワークを容易に加工することのできる
工作機械を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る工作機械では、第１保持部を有する第１工
具を、この第１保持部を介してスピンドルと同一の軸心
上に保持させる第１工具保持手段と、上記第１工具とは
異なる径の第２保持部を有する第２工具を、該第２保持
部を介して上記スピンドルと同一の軸心上に保持させる
第２工具保持手段とを備え、上記スピンドルの回転駆動
により上記′！ｓ１工具および第２工具を駆動させるよ
うにしている。

〔作用〕

上記構成によれば、スピンドルの回転駆動かそれぞれ上
記第１工具および第２工具に伝達され、これら第１工具
および第２工具によってワークに加工か施される。

〔実施例〕

以下、実施例を示す図面に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第５図は、本発明に係る工作機械を概念的に示したもの
で、スピンドルａｓｐの両側に位置する部にそれぞれ自
動工具交換装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ＴｏｏｌＣｈａ
ｎｇｅｒ　）Ａ　１．　Ａ２を備えたマシニングセンタ
Ｍを例示している。自動工具交換袋ｆｔＡ＋、Ａ２は、
それぞれツールマガジンＴＭＩ、ＴＭ２と工具交換アー
ムＣＡＴ、ＣＡ２とを備えるもので、上記スピンドル部
ＳＰと各ツールマガジンＴＭＩＴＭ２との間にそれぞれ
の工具交換アームＣＡＣＡ２を位置させる態様で機械本
体Ｍ１の上面に配設されている。

上記ツールマガジンＴＭＩ、ＴＭ２は、それぞれの上端
部に円板状部材ＣＰＩ、ＣＰ２を備えている。これら円
板状部材ＣＰＩ、ＣＰ２は、それぞれの周縁部に複数の
工具収納部（図示せず）を有しており、個々の中心軸回
りに回動自在に配設されている。図には明示していない
が、一方のツールマガジン（第５図中の左側）ＴＭ、に
おける円板状部材ＣＰ’＋の工具収納部には、それぞれ
共通の保持部（第１保持部）ａ（第３図に示す）を備え
た互いに異なる複数の工具（第１工具）Ｔａ＋、Ｔａ２
・・・が収納保持され、また、他方のソールマガジン（
第５図中の右側）７Ｍ２における円板状部材ＣＰ２の工
具収納部には、それぞれ共通の保持部（第２保持部）ｂ
（第４図に示す）を備えた互いに異なる複数の工具（第
２工具）Ｔｂ＋、Ｔｂ２・・・が収納保持されている。

上記自動工具交換装置Ａ＋、Ａ２の工具交換アームＣＡ
Ｉ、ＣＡ２は、個々の両端部に把持部Ｈ１，Ｈ１，Ｈ２
，Ｈ２を有しており、これら把持部Ｈ＋、Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ２を上記スピンドル部ＳＰとそれぞれの円板状部材Ｃ
ＰＩ、ＣＰ２に収納された工具Ｔａｇ、Ｔａ２　・・お
よびＴｂ１Ｔｂ２・・・との間を連絡させるべく移動自
在に配設されている。

なお、この第５図中の符号ＮＲは、上記スピンドル部Ｓ
Ｐに配設されたナツトランナーである。

一方、このマシニングセンタＭては、第４図に示すよう
に、スピンドル部ＳＰにおけるホルダ１の中心部に収容
孔１ａか穿設され、その内部にスピンドル２が回動自在
に保持されている。このスピンドル２は、基端部が上記
ホルダ１から突出され、この突出する基端部にプーリ３
を備えており、該プーリ３に巻回するベルト４によって
互いに接続された図示していない駆動モータの駆動によ
りその軸心回りに回転駆動される。

また、このスピンドル２には、その中心部に孔２ａが形
成されており、その内部に案内部材５および移動部材６
が収容配置されている。

案内部材５は、先端に外フランジ５ａを有し、内Ｒ面の
一部に軸心に沿って案内、１１５ｂか形成された円筒状
を成しており、互いの軸心を合致させ、かつ外周面を上
記孔２ａの内周面に当接させた状態で外フランジ５ａを
介して上記スピンドル２に固着されている。

移動部材６は、一端に内フランジ６ａを有する円筒状を
成し、外周面の一部にこの外周面から突出するキー７を
備えており、このキー７を上記案内溝５ｂに係合させる
ことにより、軸心回りの回動か規制され、上記スピンド
ル２の外端面２ｂに対して出没する方向へのみ移動可能
に配設されている。

同図に示すように、この移動部材６には、その内部にコ
レットチャック（第２工具保持手段）８か収容され、ま
たその基端には筒状部材９が接続配置されている。

コレットチャック８は、両端部外周面にそれぞれ外方に
向けて径の減少するテーバ面８ａ、８ｂを有し、かつ両
端面から交互に割り溝８ｃ、８ｄか形成された筒状を成
しており、互いの軸心を合致させ、かつ一方のテーパ面
８ａを上記移動部材６における内フランジ６ａの内壁に
形成されたテーパ面６ｂに対向させた状態で配設されて
いる。

なお、このコレットチャック８における中央孔８ｅの内
径は、上述した工具Ｔｂｌ、Ｔｂ２　・・における保持
部すの外径よりもわずかに大きく形成されている。

筒状部材９は、上記スピンドル２の基端開口よりも十分
に外方に突出しており、その外端部に送与部材１０とク
ランプ用シリンダアクチュエータ１１とを備えている。

送与部材１０は、上記筒状部材９の径外方向に延在する
係合部１０ａと、上記筒状部材９の軸心方向に延在し、
かつ先端の屈曲部にボルト］２か固着された螺合部１０
ｂとを有しており、該筒状部材９の外端部に固着されて
いる。第１図および第２図に示すように、この送与部材
１０は、その係合部１０ａが上記ホルダ１から延在され
たフレム１３のレール部１３ａに係合され、またその螺
合部１０ｂのボルト１−２が上記フレーム１３に保持さ
れたサーボモータ１４のボールネジ１５に螺合されてお
り、該サーボモータ１４か駆動されると、上記ボールネ
ジ１５とボルト１２とのネジの作用によって螺進され、
筒状部材９を介して移動部材６をスピンドル２の軸心に
沿って進退移動させる。

クランプ用シリンダアクチュエータ１１は、第４図に示
すように、互いの軸心を合致させた状態てその本体１１
ａを介して上記筒状部材９の外端に固定されている。こ
のシリンダアクチュエータ１１では、ピストン１６の右
方（図中の右方）に画成される圧力室１７内に、該ピス
トン１６を常時左方に押圧するバネ１８が収容され、一
方上記ピストン１６の左方（図中の右方）に画成される
圧力室１９には該圧力室１９内にオイルを供給・排出さ
せるオイル供給手段２０が接続されており、上記圧力室
１つに供給・排出されるオイルと上記圧力室１７に収容
されたバネ１８との協働によって上記ピストン１６が往
復移動される。

図からも明らかなように、上記シリンダアクチュエータ
１１の作動ロッドｌｌｂは、上記筒状部材９の中央孔９
ａ内を延設され、その先端部は上記移動部材６の中央孔
６Ｃ内に達しており、その先端に抑圧部材２１を備えて
いる。

抑圧部材２１は、その先端の内周に先端に向かうにした
がって順次径の増加するテーパ面２１ａを有し、該テー
パ面２１ａを上記コレットチャック８のテーパ面８ｂに
対向させる態様で上記シリンダアクチュエータ１１の作
動ロッド１１ｂに螺着されており、該シリンダアクチュ
エータ１１の作動により、コレットチャック８に対して
離接移動される。

さらに、上記マンニングセンタＭは、第３図に示すよう
に、上記スピンドル２の外端面２ｂに油圧チャック（第
１工具保持手段）２２を備えている。油圧チャック２２
は、基端外周にフランジ２２ａを有する円筒形状を成し
、かつ周壁２２ｂの内部全周に環状の圧力室２３を有し
ており、互いの軸心を合致させた状態でフランジ２２ａ
を介して上記スピンドル２に固着されている。

この油圧チャック２２の圧力室２３は、上記フラング２
２ａに形成されたネジ孔２４によって外部と連通されて
おり、このネジ孔２４を介して内部にオイル０を充填し
た後、該ネジ孔２４に圧力調整ボルト２５を螺着させる
ことによって密封されている。また、上記油圧チャック
２２における周壁２２ｂの内壁２２ｂ′は、その外壁２
２ｂ’に比べて十分薄肉に構成されており、内部に充填
されたオイル０に圧力変化が生した場合には容易に弾性
変形される。なお、図には明示していないか、この油圧
チャック２２における中央孔２２ｃの内径は、上述した
工具Ｔａｇ、Ｔａ２・・における保持部ａ外径よりもわ
ずかに大きく形成されている。

上記のように構成されたマシニングセンタＭでは、第４
図に示すように、上記サーボモータ１４の駆動により移
動部材６を最外方へ突出させるとともに、上記クランプ
用シリンダアクチュエータ１１の駆動により押圧部材２
１をコレットチャック８から離反させ、さらに上記ナツ
トランナーＮＲにより圧力調整ボルト２５を緩めた状態
で待機されている。

以下に、このマシニングセンタＭによって、ワークＷ（
第１図および第２図に示す）に穿設された孔Ｗ１の仕上
げ加工と、この孔Ｗ１の開口部に形成された凹部Ｗ２の
中ぐり加工とを施す場合について説明する。

まず、予め与えられた上記ワークＷの加工についてのデ
ータに基づいてツールマガジンＴＭ、。

ＴＭ２の円板状部材ＣＰＩ、ＣＰ２が、それぞれ適宜回
動するとともに、工具交換アームＣＡＩ。

ＣＡ２か適宜移動され、該工具交換アームＣＡ＋ＣＡ２
の把持部Ｈ１，Ｈ２によって、複数の工具Ｔａ１．Ｔａ
２・・あるいはＴｂ１．Ｔｂ２−の中から、それぞれ中
ぐりバイトＴａ１およびリーマＴｂｌか選択把持される
。

工具交換アームＣＡ２の把持部Ｈ２によって把持された
リーマＴｂｌは、第４図に示すように、この工具交換ア
ームＣＡ２によって油圧チャック２２から突出する移動
部材６の先端域まで搬送移動され、しかる後その保持Ｎ
ｂが移動部材６を介してコレットチャック８内に収容さ
れる。

コレットチャック８内にリーマＴｂｚの保持部すか収容
されると、上記シリンダアクチュエータ１１の圧力室１
つに充填されていたオイルが排出され、第３図に示すよ
うに、バネ１８の弾性復帰力によりピストン１６、作動
ロットｌｌｂおよび抑圧部材２１を介してコレットチャ
ック８か移動部材６に押圧される。

この状態におけるコレットチャック８は、互いに圧接さ
れたテーパ而８ａ、６ｂおよび８ｂ。

２１、　ａの作用によって中央孔８ｅの径か減少される
ため、内部に収容されているリーマＴｂ＋の保持部すを
強固に保持することとなる。

リーマＴｂｌかコレットチャック８に保持されると、上
記サーボモータ１４が駆動され、送与部材１０を介して
移動部材６がスピンドル２内に収容される。

一方、上記工具交換アームＣＡ＋の把持部Ｈ１によって
把持された中くりバイトＴａ＋は、第３図に示すように
、中央部に挿通孔Ｏｐが形成され、この挿通孔ｏｐの先
端内部にガイドブツシュｇを備えるとともに、該挿通孔
ｏｐにおける保持部ａの内部に位置する部位に上記移動
部材６を収容する大径の凹部りを有している。

この中ぐりバイトＴａｌは、上記リーマＴｂ＋がコレッ
トチャック８に保持された後、工具交換アームＣＡＩに
よって油圧チャック２２の先端域まで搬送移動され、し
かる後その保持部ａが中央孔２２ｃ内に収容される。

油圧チャック２２内に中くりバイトＴａ１の保持部ａが
収容されると、上記ナツトランナーＮＲが下動され、圧
力調整ボルト２５を所定のトルクで締結させる。

この圧力調整ボルト２５が締結されると、圧力室２３内
に充填されたオイルＯが加圧され、油圧チャック２２に
おける周壁２２ｂの内壁２２ｂ′が内方に向けて弾性的
に変形することにより、内部に収容された中ぐりバイト
Ｔ　ａ　１の保持部ａを強固に保持することとなる。な
お、このとき、上記リーマＴｂ１の先端部は、第１図に
示すように、中くりバイトＴａ＋の先端部に配置された
ガイドブツシュｇ内に回動自在に収容支持されている。

また、中ぐりバイトＴａｌか油圧チャック２２に保持さ
れると、上記ナツトランナーＮＲは、直ちに上方へ縮退
移動される。

上記状態においては、上述した図示していない駆動モー
タによってスピンドル２をその軸心回りに回転駆動させ
ると、このスピンドル２に固着された油圧チャック２２
を介して上記中くりバイトＴａ１か回転され、一方、案
内部材５、キー７、移動部材６およびコレットチャンク
８を介して上記リーマＴｂＩが回転されることとなる。

上記のようにしてリーマＴ　ｂ　１および中くリハイト
Ｔａ＋か、それぞれのチャック８および２２に保持され
ると、図示していない送り手段によってホルダ１および
フレーム１３を含むスピンドル部ＳＰ全体に送りが加え
られ、ワークＷにおける四Ｆｆ５　Ｗ　２の開口部延長
域に中くりバイトＴａｒの先端か配置されるとともに、
上記スピンドル２の回転駆動が開始される。

この状態から、上述した図示していない送り手段によっ
て、さらにスピンドル部ＳＰ全体に所要の送りが加えら
れることにより、第１図に示すように、上記凹部Ｗ２の
中くり加工が行われ、これと同時に、上記サーボモータ
１４の駆動により移動部材６を介してリーマＴｂｌに所
要の送りか加えられることにより、第２図に示すように
、上記孔Ｗ１の仕上げ加工が行われる。

すべての加工か終了すると、上記スピンドル部ＳＰが上
述した図示していない送り手段によって通常の位置に復
帰移動され、そこで上記した作用を逆に実行することに
より、中ぐりハイドＴａ１およびリーマＴｂｌか取り外
され、あるいは次の加工のための工具と交換される。こ
の場合、たとえば第６図に示すように、軸心上に加工具
ｍを配置し、かつ中ぐりハイドＴａｌと同一の保持部ａ
を備えた工具Ｔａ’のみを油圧チャック２２に保持させ
ることも可能である。

なお、上記実施例では、リーマＴｂ＋および中ぐリハイ
トＴａ１をそれぞれ着脱可能に保持させるようにしてい
るため、この実施例のごとく二組の自動工具交換装置Ａ
Ｉ、Ａ２を採用することにより、ワークＷの加工作業の
自動化を容易に図ることができるか、本発明は必ずしも
これらに限定されるものではない。

すなわち、第１工具および第２工具は、それぞれスピン
ドルと同一の軸心上に固定保持させてもよいし、自動工
具交換装置は必ずしも必要ではない。

また、上記実施例では、リーマＴｂｌあるいは中くりハ
イドＴａ＋を保持する手段８，２２と該リーマＴｂ＋あ
るいは中ぐリバイトＴａ１にスピンドル２の回転駆動を
伝達させる手段とが共用されているため、工作機械全体
のコンパクト化を図ることかできるか、工具を保持する
手段と工具にスピンドルの回転駆動を伝達する手段とを
別個に設けても構わない。

さらに、リーマＴｂｌを保持する手段としてコレットチ
ャック８を例示するとともに、中ぐりノ・イｔ−Ｔ　ａ
　＋を保持する手段として油圧チャック２２を例示して
いるが、本発明では、もちろんその他の保持手段を採用
してもよい。

また、上記実施例ては、リーマＴｂ＋を中くりバイトＴ
ａ１に対して進退移動させる手段を設けているため、リ
ーマＴｂ＋か中ぐりバイトＴａから必要以上に突出され
ず、加工初期におけるリーマＴｂ、のビビリ振動を抑え
ることかできるが、上記リーマＴｂ＋を進退移動させる
手段は必ずしも必要ではなく、該リーマＴｂｌを常時中
ぐりバイトＴａｌから突出させるようにしてもよい。

さらに、上記実施例では、工具としてリーマＴｂｌおよ
び中くりバイトＴａｌを例示しているが、もちろんこれ
ら以外の工具にも適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

上記したように、本発明に係る工作機械では、スピンド
ルの軸心上に複数の工具を同時に保持させることができ
るため、同一軸心上に複数の加工部を有するワークの加
工を容易に行うことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係る工作機械を概念的
に示した要部断面側面図、第３図および第４図は、本発
明に係る工作機械における工具の取り外し状態を順に示
した要部断面側面図、第５同は、本発明に係る工作機械
を概念的に示した正面図、第６図は、本発明に係る工作
機械における工具の使用態様例を概念的に示した要部断
面側面図である。 ２・・・スピンドル、８・・第２工具保持手段、２２・
・・第１工具保持手段、 Ｔａｌ　　Ｔａ２・・第１工具、ａ・・・第１保持部、
Ｔｂ＋、Ｔｂ２・・・第２工具、ｂ・・・第２保持部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１保持部を有する第１工具を、この第１保持部を介し
   てスピンドルと同一の軸心上に保持させる第１工具保持
   手段と、 上記第１工具とは異なる径の第２保持部を有する第２工
   具を、該第２保持部を介して上記スピンドルと同一の軸
   心上に保持させる第２工具保持手段と を備え、上記スピンドルの回転駆動により上記第１工具
   および第２工具を駆動させるようにしたことを特徴とす
   る工作機械。