JPH05285710A - 高速主軸を有するタレット刃物台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］タレット刃物台にビルトインモータを組み込
み、回転工具・工作物主軸を高速で駆動する。 ［構成］タレット刃物台内には工具主軸３０を高速で回
転駆動するためのビルトインモータ３が組み込まれてい
る。ビルトインモータ３はカートリッジ本体２３内に内
蔵されている。カートリッジ本体２３は、タレット刃物
台に設けられた取付孔２１に着脱自在に取り付けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速主軸を有するタレ
ット刃物台に関する。更に詳しくは、タレット刃物台に
装備された研削工具、小径のエンドミルなどの回転工具
をビルトインモータで高速で駆動するための高速主軸を
有するタレット刃物台に関する。

【０００２】

【従来技術】旋盤など工作機械のタレット刃物台にドリ
ル、エンドミルなどの回転工具を装着することは知られ
ている。タレット刃物台は、回転工具の駆動のための動
力を外部から供給しなければならない。タレット刃物台
の外部から動力を供給する方法には、歯車などの機械的
な動力伝達手段で供給する方法、流体継手を用いてタレ
ットの中心軸からエアーを供給し、エアーモータで駆動
する方法などが知られている。このタイプは、構造的な
制約からタレットに配置された位置が固定され、自由に
交換できるものではない。

【０００３】一方、工作機械に単一の加工、例えば旋盤
における旋削加工のみならず研削加工など複合加工でき
るものが要求化されている。このため、タレット刃物台
に搭載される回転工具の駆動手段には、高速回転でかつ
高出力が要求される。更に、自動工具交換のために角度
位置などの角度制御、ネジ切りのための同期制御が要求
されるようになった。

【０００４】これらの制御性を満足させるには、確実に
外部からタレット刃物台へ回転工具へ動力を送る方法と
して、機械的動力伝達手段が用いられている（例えば、
特開平２−２９８４０３号公報）。しかし、この機械的
な動力伝達手段は、構造が複雑である。研削加工などの
ように高速回転を必要とする回転工具には、機構的に無
理があり採用できない。

【０００５】他方、工作機械の主軸を高速回転させるた
めに固定された主軸台にモータを組み込むタイプ、いわ
ゆるビルトインモータも知られている。ビルトインモー
タは、一体に主軸台に組み込まれているために着脱でき
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な技術的背景で発明されたものであり、次の目的を達成
する。

【０００７】本発明の目的は、タレット刃物台内で高速
で回転させる回転工具・工作物のための高速主軸を有す
るタレット刃物台の構造を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、タレット刃物台のタ
レットに回転工具・工作物を駆動するためにビルトイン
モータを装備した高速主軸を有するタレット刃物台の構
造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。

【００１０】工作機械に設けられ複数の回転工具・工作
物を取付けるための複数の主軸がタレットに配置された
タレット刃物台と、このタレット刃物台に対して、前記
タレットを回転自在に支持するためのタレット支持軸
と、このタレット支持軸を回転割出しするための割出し
駆動手段と、前記主軸を高速で回転駆動するためのビル
トインモータと、前記ビルトインモータを収容するため
のカートリッジ本体と、前記タレット刃物台の本体に設
けられ前記カートリッジ本体のいずれも着脱自在に取り
付け可能な取付孔とからなる高速主軸を有するタレット
刃物台である。

【００１１】前記主軸を設定された角度位置に機械的に
停止させるための角度位置決め手段とを有すると更に良
い。

【００１２】

【作用】ビルトインモータを収容したカートリッジ本体
をタレット刃物台の取付孔に取り付ける。タレット刃物
台の外部から電力を供給して、ビルトインモータを回転
させる。ビルトインモータで回転駆動させられる主軸に
取り付けられた回転工具・工作物は高速で回転させられ
る。

【００１３】

【第１実施例】図１は、本発明の実施例のシステムの概
要を示す図である。タレット刃物台１のタレット１９に
は、５個の回転工具２が回転自在に支持されている。回
転工具２の回転駆動は、内蔵されているＡＣモータであ
るビルトインモータ３により行う。ビルトインモータ３
には、電線４の一端が接続されている。電線４の他端
は、スリップリング５に接続されている。スリップリン
グ５には、ブラシ６が接触し、後述するように必要なビ
ルトインモータ３にのみ電力を供給している。

【００１４】ブラシ６には、汎用インバータ７からビル
トインモータ３へ制御された３相交流の電流及び周波数
が供給される。ＮＣ装置１０からは、プログラマブルコ
ントローラ（ＰＣ）８を介して汎用インバータ７への速
度指令及び割出位置決め指令が出される。ビルトインモ
ータ３を備えた工具主軸３０（図４参照）は、回転工具
２の工具交換時などに設定された角度位置に停止させる
必要がある。工具主軸３０の角度位置は、工具主軸３０
に固定された角度位置決め部材９０と近接スイッチ１１
とで検出される。割出位置決め指令がＮＣ装置１０から
発せられると、後述するメカポジショニング機構９によ
り角度位置決めされる。

【００１５】図２は、本発明のタレット刃物台１を装備
した旋盤タイプの複合加工機の平面図である。図３は図
２の正面図である。ベッド１２の上部には、往復台１３
がベッド１２の長手方向に移動自在に設けられている。
往復台１３は、サーボモータ１４によりにより回転駆動
されるねじ１５で後述する主軸台１７の主軸軸線方向に
送られる。往復台１３の上には、クロス台１６が往復台
１３の移動方向と直交する方向に移動自在に設けられて
いる。サドル４５が水平面内前記主軸台１７の主軸軸線
と直交する方向にサーボモータ（図示せず）とねじ（図
示せず）によって移動自在に設けられている。このサド
ル４５にはクロス台１６が、サーボモータ（図示せず）
により上下方向（図２参照）にねじ送りされる。

【００１６】クロス台１６上には、タレット刃物台１が
搭載されている。タレット刃物台１タレット１９には、
５個の前記した回転工具２が配置されている。タレット
刃物台１は、５個の回転工具２を加工位置に回転割り出
して必要な機械加工を行う。ベッド１２の前面には、主
軸台１７が配置されている。主軸台１７は、工作物を把
持して回転する主軸を備えているものである。主軸の先
端面には、工作物チャック１８が取り付けられる。タレ
ット刃物台１の回転工具２は、自動工具交換装置（ＡＴ
Ｃ）により工具マガジンとの間で交換される。

【００１７】カートリッジ主軸２０ 図４は、ビルトインモータ３を内蔵したカートリッジ主
軸２０をタレット刃物台１に搭載したときのの断面図で
ある。カートリッジ主軸２０は、着脱自在にタレット本
体１９の外周に装備するためのユニットである。５個の
カートリッジスピンドル２０がタレット１９の外周に配
置された取付孔２１に挿入されボルト２２で固定されて
いる。

【００１８】カートリッジ主軸２０は、いずれの取付孔
２１にも着脱自在に取り付けることができる。カートリ
ッジ本体２３は、筒状の形をしたものであり、この内部
には円筒状のモータケース２４が挿入固定されている。
モータケース２４の外周には、螺旋溝２５が形成されて
いる。螺旋溝２５は、冷却液を通すためのものであり、
ビルトインモータ３を冷却する。モータケース２４の内
周には、ステータ２６が固定されている。

【００１９】カートリッジ本体２３の前面は、軸受ケー
ス２７でカバーされている。更に軸受ケース２７の前方
には、ゴミなどの侵入を防ぐための蓋２８がボルト２９
で固定されている。モータケース２４の中心には、工具
主軸３０が３個の軸受３１により回転自在に支持されて
いる。工具主軸３０の軸線方向中央部には、ロータ３２
が配置されている。ステータ２６とロータ３２とでビル
トインモータ３を構成する。

【００２０】工具主軸３０の先端には、テーパ穴３３が
形成してあり、このテーパ穴３３は回転工具２を装着す
るためのものである。工具ホルダーの後端のテーパシャ
ンク３４には、プルスタッド３５が一体に設けられてい
る。プルスタッド３５は、ドローバ３６により把持さ
れ、常時後方に皿バネ３７により後方に引っ張られてい
る。テーパシャンク３４は、テーパ穴３３に押圧されて
固定されていることになる。

【００２１】テーパシャンク３４をテーパ穴３３から解
除するときは、ドローバ３６を後方から押すことにより
解除できる。軸受ケース２７の前面には、管継手４０が
ねじ込まれている。管継手４０は、油路４１を介して螺
旋溝２５に通じている。螺旋溝２５の出口は油路４２を
出して出口の管継手（図示せず）を介して、他のカート
リッジ主軸２０の入口側の管継手に接続されている。

【００２２】したがって、この冷却油は、５個のカート
リッジ主軸２０を順次循環してビルトインモータ３を冷
却した後、タレット軸５０の中心孔を通って外部に戻さ
れる。他方、３個の軸受３１には、オイルエアが供給さ
れ、各軸受３１を潤滑する。

【００２３】回転給電手段６５ 図５は、タレット刃物台１の後部の断面図を示す。タレ
ット軸５０には、歯車５１が固定されている。歯車５１
には、ピニオン５２が噛み合っている。ピニオン５２は
軸５３に固定されている。軸５３は、タレット本体１９
に軸受５４により回転自在に支持されている。軸５３に
は、歯車５５が固定されており、歯車５５は、ピニオン
５６に噛み合っている。

【００２４】ピニオン５６は、軸５７に固定されてお
り、軸５７は軸受５８により回転自在にタレット本体１
９に支持されている。ピニオン５６は、更にピニオン５
９に噛み合っている。ピニオン５９は、出力軸６０に固
定されている。出力軸６０は、割出しモータ６１の出力
軸である。

【００２５】割出しモータ６１は、タレット刃物台１の
本体に固定されている。結局、割出しモータ６１の回転
出力は、出力軸６０、ピニオン５９、ピニオン５６、歯
車５５、軸５３、ピニオン５２及び歯車５１を順次駆動
して、タレット軸５０を回転させる。この駆動により、
タレット１９の各面に取り付けられた回転工具２を所望
の位置に割出す。

【００２６】タレット軸５０の後端には、回転給電手段
６５が配置されている。回転給電手段６５は、ブラシ６
とスリップリング５とからなり、ビルトインモータ３に
タレット刃物台１の外部から電力を供給するための給電
部である。スリップリング本体６６は、筒状のものであ
りタレット軸５０に固定されている。スリップリング本
体６６の外周には、非導電性材料で作られた絶縁筒６７
が固定されている。

【００２７】絶縁筒６７の一端には、導電材料で作られ
た円環状のアースリング６８が全周にわたって巻かれて
いる。更に、絶縁筒６７には、３本の分割スリップリン
グ６９が配置されている。３本の分割スリップリング６
９は、３相交流電流を供給するためのＵ相、Ｖ相、Ｗ相
のそれぞれの電極である。図６は、分割スリップリング
６９の断面図である。

【００２８】各分割スリップリング６９は、ａ〜ｊの１
０個のピースに分割されている。更に各分割スリップリ
ング片６９ａ〜６９ｊは、ビルトインモータ３に電線
（図示せず）によりタレット軸５０を通って接続されて
いる。分割スリップリング片６９ａと分割スリップリン
グ片６９ｄとは、電線７０ａで結合されている。分割ス
トップリング片ａ、ｄは、ビルトインモータ３が加工位
置に割り出されたとき電力を供給する。図示の位置で
は、加工位置でビルトインモータ３に電力を供給す
る。

【００２９】本実施例のタレット刃物台１のタレット１
９は、円周５分割され必要な回転工具２が割出される。
また、その割出しの中間位置（ＡＴＣの位置）で自動工
具交換などのために割り出しされる。このときの位置
は、分割スリップリング片ｄの位置である。したがっ
て、この位置でもビルトインモータ３を駆動するための
電力を供給すことができる。

【００３０】同様に、他の分割スリップリング片も電線
で接続されている。アースリング６８及び分割スリップ
リング６９には、ブラシ６が接触されている。ブラシ６
は、ブラシ片７１ａ〜７１ｄが接触している。ブラシ片
７１ａ〜７１ｄは、汎用インバータ７に接続されてい
る。したがって、汎用インバータ７から制御された電
流、周波数の電力が供給される。

【００３１】流体継手７５ タレット軸５０の後端には流体継手７５が配置されてい
る。流体継手７５は、ビルトインモータ３を冷却するた
めの冷却油及び軸受３１を潤滑用するオイルエアをタレ
ット１９側に供給するためのものである。タレット軸５
０の後端には、回転軸７６が一体に固定されている。回
転軸７６の外周には、固定筒７７が回転及び軸線方向に
移動自在に設けられている。固定筒７７は、スプリング
７９を介して押圧部材７８により回転軸７６の方向に常
時押圧されている。押圧部材７８は、固定板８０に固定
されている。固定板８０はタレット刃物台１に固定され
ている。

【００３２】回転軸７６の外周には、冷却油供給口８
１、冷却油排出口８２、オイルエア供給口８３の３つの
管継手が連結される。供給及び排出される冷却油及びオ
イルエアは、タレット軸５０に配置した３重管８４を介
して、タレット１９内に供給及び排出される。３重管８
４は、前記したビルトインモータ３を冷却する冷却油を
供給する管継手４０に接続されている。

【００３３】更に、固定筒７７の外周及び端面には、オ
イルエア供給のための管継手８６が１５個配置されてい
る。すなわち、カートリッジ主軸２０の各工具主軸３０
の３個の軸受３１の合計１５個の軸受を潤滑するための
ものである。管継手８６が接続された固定筒７７の位相
と回転軸７６との位相が一致したとき、加工中の工具主
軸３０ビルトインの軸受３１だけでなく供給したいすべ
ての位置の工具主軸３０の軸受３１にオイルエアが供給
されように穴の位置が配置されている。

【００３４】メカポジショニング機構９ 図７は、工具主軸３０の角度位置決めを行うメカポジシ
ョニング機構９及び回転工具のツールアンクランプ装置
１１０の断面図である。工具主軸３０の後端外周には、
角度位置決め部材９０がキー結合されている。角度位置
決め部材９０には外周に１か所に凹部９１が設けられて
いる。角度位置決め部材９０の外周近傍には、近接スイ
ッチ１１が配置されている。

【００３５】近接スイッチ１１は、凹部９１を検出して
工具主軸３０を角度位置決めするものである。角度位置
決め部材９０の後端面には、溝９３が形成されている。
角度位置決め部材９０と対向する端部には管軸９６の固
定歯９４が回転不能に、しかし軸線方向にのみ移動自在
に設けられている。固定歯９４の前面には、突起９５が
設けられている。

【００３６】角度位置決め部材９０の溝９３と固定歯９
４の突起９５とが噛み合って工具主軸３０を所定角度に
位置決めする。固定歯９４の後端には、管軸９６が一体
に設けられている。固定歯９４には、更に案内ピン９７
が一体に固定されている。案内ピン９７は、案内穴９８
に摺動自在に挿入されている。案内ピン９７は、固定歯
９４の回転を止め、軸線方向のみの移動を許容するため
のものである。

【００３７】管軸９６の後端には、ピストン９９が一体
に固定されている。ピストン９９は、シリンダ１００内
に挿入されている。シリンダ１００内に圧油を導入する
ことにより、ピストン９９が移動し、同時にこれと一体
の管軸９６、固定歯９４が前方に移動し、突起９５と溝
９３とが噛み合い、工具主軸３０を所定角度位置に止め
る。管軸９６にはドッグ１０２が固定され、管軸９６の
移動は近接スイッチ１０１で検知される。

【００３８】ツールアンクランプ装置１１０ 管軸９６の中心には、アンクランプ軸１１１が摺動自在
に挿入されている。アンクランプ軸１１１の後端には、
ピストン１１２が固定されている。ピストン１１２は、
シリンダ１１３内に挿入されている。シリンダ１１３に
圧油を導入すると、ピストン１１２が移動する。アンク
ランプ軸１１１が前方に移動すると、その先端がドロー
バ３６の最後端を押す。アンクランプ軸１１１によるド
ローバ３６の後端の押圧により、皿バネ３７が圧縮さ
れ、ドローバ３６がプルスタッド３５の把持を開放しテ
ーパ穴３３から回転工具２のテーパシャンク３４を離脱
可能としアンクランプする。

【００３９】システムの作動 以下、本システムの作動の概略を述べる。ＮＣ装置１０
からタレット刃物台１に割出し指令が発せられると、プ
ログラマブルコントローラ８は、タレット１９をアンク
ランプ状態にした後、割出しモータ６１に回転指令を発
する。割出しモータ６１は、回転起動されて、ピニオン
５９、ピニオン５６、歯車５５、ピニオン５２、歯車５
１を駆動し、タレット軸５０を回転させる（図５参
照）。

【００４０】タレット軸５０の駆動により、タレット本
体１９を回転割り出し、その後クランプする。この割出
し位置の位置決め及びクランプは、周知技術でありここ
では論じない。この位置決めにより回転工具２は、最下
位置すなわち加工位置に割り出される。

【００４１】タレット本体１９の割出しが終了すると、
汎用インバータ７から制御された３相の電力がブラシ６
に供給される。ブラシ６の各ブラシ片７１ａ〜７１ｄ
は、接触している分割スリップリング片６９ａに電流を
流す。この電力の供給により、加工位置にあるビルトイ
ンモータ３のみを回転駆動させる。このビルトインモー
タ３の回転駆動時には、冷却油供給口８１から冷却油が
供給される。冷却油は、３重管８４を通り、カートリッ
ジ主軸２０の管継手４０に供給される。

【００４２】管継手４０から冷却油は、油路４１、螺旋
溝２５を通りビルトインモータ３の外周を冷却後、油路
４２を通り管継手（図示せず）を通り、他のビルトイン
モータ３を同様に冷却後、３重管８４に戻り冷却油排出
口８２に排出される。計測時のエアなども必要があれ
ば、エア供給口（図示せず）を通して供給される。回転
中の工具主軸３０の軸受３１へのオイルエアの供給も、
回転中の工具主軸３０だけでなく、供給したいすべての
位置の工具主軸３０の軸受３１に管継手８６を介して供
給される。

【００４３】工具主軸３０の角度割出し 前記加工動作と同様に、自動工具交換の必要があるとき
は、タレット軸５０を駆動させて回転工具２を所定の位
置に割出す。ＮＣ装置１０からの指令で汎用インバータ
７は、ブラシ６、スリップリング５を介してビルトイン
モータ３に電力を供給して割出し速度、すなわち低速度
で回転させる。近接スイッチ１１（図７）が凹部９１の
位置を検出すると、直ちに汎用インバータ７は、ビルト
インモータ３に停止指令を発する。

【００４４】これと同時に、ＰＣ８は指令して電磁切換
弁（図示せず）を切換えてピストン９９を駆動させて、
固定歯９４を前進させて、突起９５を溝９３に挿入させ
て、工具主軸３０を停止させる。この停止により、工具
主軸３０は決められた角度位置に停止させられる。この
工具主軸３０の角度位置決め完了後、必要な自動工具交
換動作を行う。工具主軸３０の角度位置決めの解除は前
記動作と逆の動作を行う。

【００４５】

【その他の実施例】前記した実施例は、いずれも工具主
軸に関するものであったが、前記説明から理解されるよ
うに、タレット刃物台１に工作物チャック１８を配置し
たタイプのものでもよい。したがって、前記工具主軸２
０は、工作物を駆動する工作物主軸であっても良い。タ
レット刃物台に工作物チャックを装備するものは知られ
ている。前記したビルトインモータは、ＡＣモータであ
ったがＤＣモータなどのモータであっても良い。

【００４６】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明はタレット
刃物台に着脱交換自在なビルトインモータを組み込んだ
カートリッジ構造を用いたので、どの位置にでも高速の
回転工具又は工作物の主軸を配置できる。また、カート
リッジ構造であるため、タレット刃物台の構造を簡素化
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例のタレット刃物台
の主軸制御システムの概要を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】図２は、本発明を旋盤に適用したときの平面図
である。

【図３】図３は、図２の正面図である。

【図４】図４は、ビルトインモータの断面図である。

【図５】図５は、タレット刃物台の回転給電手段及び流
体継手の断面図である。

【図６】図６は、分割スリップリング片の断面図であ
る。

【図７】図７は、メカポジショニング機構とアンクラン
プ機構の断面図である。

【符号の説明】

１…タレット刃物台 ２…回転工具 ３…ビルトインモータ ４…電線 ６…ブラシ ７…インバータ ８…プログラマブルコントローラ ９…メカポジショニング機構 １０…ＮＣ装置 ２０…カートリッジ主軸 ６５…回転給電手段 ７５…流体継手 １１０…ツールアンクランプ装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】工作機械に設けられ回転工具・工作物を取
   付けるための複数の主軸がタレットに配置されたタレッ
   ト刃物台と、 このタレット刃物台に対して、前記タレットを回転自在
   に支持するためのタレット支持軸と、 このタレット支持軸を回転割出しするための割出し駆動
   手段と、 前記主軸を高速で回転駆動するためのビルトインモータ
   と、 前記ビルトインモータを収容するためのカートリッジ本
   体と、 前記タレット刃物台の本体に設けられ前記カートリッジ
   本体のいずれも着脱自在に取り付け可能な取付孔とから
   なる高速主軸を有するタレット刃物台。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記主軸を設定された角度位置に機械的に停止させるた
   めの角度位置決め手段とを有することを特徴とする高速
   主軸を有するタレット刃物台。