JPH05345245A - 工作機械 - Google Patents

工作機械

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JPH05345245A
JPH05345245A JP15501092A JP15501092A JPH05345245A JP H05345245 A JPH05345245 A JP H05345245A JP 15501092 A JP15501092 A JP 15501092A JP 15501092 A JP15501092 A JP 15501092A JP H05345245 A JPH05345245 A JP H05345245A
Authority
JP
Japan
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spindle
machine tool
work
unit
drive unit
Prior art date
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Application number
JP15501092A
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English (en)
Inventor
Akira Ozawa
晃 小沢
Taizo Matsuyama
泰造 松山
Tomoki Kamisaka
知己 神阪
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】異なる方向や位置に加工部位を有する種々のワ
ークに対して、単一の工作機械により容易かつ確実に所
望の加工作業を遂行することを可能にする。 【構成】ワークテーブル12上に位置決め固定されたワ
ークWに対して進退方向および該進退方向に交差する横
方向に移動自在な装置本体14と、この装置本体14の
前記ワークWに対向する前面16に設けられたガイドレ
ール18a、18bに沿って昇降可能な駆動ユニット2
0と、この駆動ユニット20に設けられた水平軸部21
に支承され、該駆動ユニット20の作用下にスピンドル
22の軸線を少なくとも水平位置と垂直位置とに配置可
能に旋回されるスピンドルユニット24とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワークに対して移動自
在な装置本体に、スピンドルユニットが旋回可能に装着
された工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、NC(数値制御)工作機械では、
単一のスピンドルによりワークに対して加工作業が行わ
れている。
【0003】ところで、近年、特に少量多種生産化およ
び補機類の取付数の増大に伴い、加工部位の位置や方向
が異なる種々のワークが存在している。従って、これら
のワークを加工するためには、各ワークに対応した専用
工作機械を用意する必要があり、設備全体が大型かつ高
価なものとなってしまう。
【0004】そこで、例えば、特開昭61−27000
7号公報に開示されているように、スピンドルを支持し
て軸方向に移動可能なクイルを、装置本体に対して揺動
自在に構成したスピンドルユニットが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の従来
技術では、クイル自体が揺動可能であるため、ある程度
傾斜した加工孔や傾斜面を加工することができるもの
の、特に水平面および垂直面に加工部位を有するワーク
の加工には適さないという問題が指摘されている。この
ため、対応可能なワークの種類が限定されてしまい、実
際上、複数台の工作機械を使用しなければならないとい
う問題がある。
【0006】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、異なる方向や位置に加工部位を有する種々のワー
クに対して、単一の工作機械により容易かつ確実に所望
の加工作業を遂行することが可能な工作機械を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ワークに対して進退方向および該進退
方向に交差する横方向に移動自在な装置本体と、前記装
置本体の前記ワークに対向する前面に設けられたガイド
レールに沿って昇降可能な駆動ユニットと、前記駆動ユ
ニットに設けられた水平軸部に支承され、該駆動ユニッ
トの作用下にスピンドルの軸線を少なくとも水平位置と
垂直位置とに配置可能に旋回されるスピンドルユニット
と、を備えることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記の本発明に係る工作機械では、装置本体が
ワークに対して進退方向および横方向に選択的に移動さ
れるとともに、駆動ユニットが昇降されてスピンドルユ
ニットが前記ワークに対応して配置される。そして、ス
ピンドルユニットが、駆動ユニットの水平軸部に沿って
旋回され、このスピンドルユニットに設けられたスピン
ドルがワークの加工部位に対して同軸的に位置決めされ
る。ここで、スピンドルユニットは、駆動ユニットの作
用下にスピンドルの軸線を少なくとも水平位置と垂直位
置とに配置可能であり、ワークの加工部位が種々の方向
や位置に存在していても、前記スピンドルの工具をこの
加工部位に確実かつ容易に対向させることができる。こ
れにより、種々の異なるワークに対し、単一の工作機械
で対応することが可能になり、設備全体の効率化が遂行
される。
【0009】
【実施例】本発明に係る工作機械について実施例を挙
げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0010】図1および図2において、参照符号10
は、本実施例に係る工作機械を示す。この工作機械10
は、ワークテーブル12上に位置決め固定されたワーク
Wに対して進退方向(矢印Z方向)および該進退方向に
交差する横方向(矢印X方向)に移動自在な装置本体1
4と、この装置本体14の前記ワークWに対向する前面
16に設けられたガイドレール18a、18bに沿って
昇降(矢印Y方向)可能な駆動ユニット20と、この駆
動ユニット20に設けられた水平軸部21に支承され、
該駆動ユニット20の作用下にスピンドル22の軸線を
少なくとも水平位置と垂直位置との間に配置可能に旋回
されるスピンドルユニット24とを備える。
【0011】装置本体14は、基台26上に矢印X方向
に進退自在に配設されるXテーブル28に載置されてお
り、この基台26には、ガイドレール30a乃至30c
と第1モータ32とが固設され、この第1モータ32に
連結されて矢印X方向に延びるボールねじ34がXテー
ブル28の図示しないナット部材に係合する。このXテ
ーブル28には、矢印Z方向に延びるガイドレール38
a、38bと第2モータ40とが固着され、この第2モ
ータ40に連結されて矢印Z方向に延びるボールねじ4
2が装置本体14のZテーブル44に設けられたナット
部材(図示せず)に係合する。
【0012】装置本体14は、鉛直方向に長尺なコラム
48を備え、このコラム48の上部に昇降モータ50が
鉛直下方向に向かって固着される。この昇降モータ50
に軸着されるボールねじ52は、コラム48の下端側で
支持されるとともに、駆動ユニット20を構成するYテ
ーブル54に設けられた図示しないナット部材に係合す
る。
【0013】駆動ユニット20は、ハウジング58を備
え、このハウジング58の両側部に水平軸部21を構成
する軸受カバー60a、60bが設けられる。ハウジン
グ58の上部には、旋回モータ(旋回駆動源)62が鉛
直下方向に向かって固着され、この旋回モータ62に連
結された回転軸64にウオーム歯車機構(旋回機構)6
5を構成するウオーム66が軸着される(図3および図
4参照)。このウオーム66にウオーム歯車68が噛合
するとともに、このウオーム歯車68は、スピンドルユ
ニット24を構成するハウジング24aの外周部一端に
固着された軸体70に軸着される。この軸体70は、ハ
ウジング58の一方の軸受カバー60a内に複数の軸受
72を介して回転自在に支持される一方、スピンドルユ
ニット24のハウジング24aの外周部他端に固着され
た軸体74が、複数の軸受76を介して他方の軸受カバ
ー60b内に回転自在に支持されている。
【0014】スピンドルユニット24と駆動ユニット2
0とには、このスピンドルユニット24を前記駆動ユニ
ット20に対して少なくとも水平姿勢と垂直姿勢との間
の所定の角度位置で保持するためのクランプ機構78が
備えられる。このクランプ機構78は、スピンドルユニ
ット24に対し軸体70と同軸的に設けられる環状回動
部材80と、ハウジング58内でこの環状回動部材80
の外周に摺接自在に配設されてその直径を拡縮自在な環
状クランプ部材82とを備える。
【0015】図4に示すように、環状回動部材80は、
半径方向外方に突出するリング部84を有し、このリン
グ部84の外周部に半径方向外方に向かって軸線方向内
方に傾斜する外側テーパ面86が形成される。環状クラ
ンプ部材82は、半径方向内方に突出するリング部88
を有し、このリング部88の内周部に半径方向内方に向
かって軸線方向外方に傾斜する内側テーパ面90が形成
される。リング部88には、環状回動部材80の外側テ
ーパ面86と環状クランプ部材82の内側テーパ面90
との摺動抵抗を低減すべく潤滑用オイル供給孔91が設
けられる。
【0016】図3および図5に示すように、環状クラン
プ部材82の内周部には、所定角度間隔離間して半径方
向に複数のスリット92が形成される。この環状クラン
プ部材82の両端面94a、94b同士が互いに離間す
るとともに、この両端面94a、94b近傍の外周部を
切り欠いて係止部96a、96bが形成され、この係止
部96a、96bにクランプ棒体98、98が係合す
る。クランプ棒体98は、駆動ユニット20を構成する
ハウジング58に設けられたピストン室100内に摺動
自在に配設されるピストン102を備え、このピストン
102は、ばね104を介して前記ハウジング58内に
押圧されている。ピストン室100には、ばね104と
反対側の室内に圧縮流体(例えば、圧油)を供給してク
ランプ棒体98をこのばね104の弾発力に抗してハウ
ジング58の外方に押圧するためのポート105が形成
される。
【0017】ピストン102の端部には、このピストン
102と同軸的にハウジング58内に延びる押圧ロッド
106が設けられ、この押圧ロッド106が環状クラン
プ部材82の係止部96a、96bに係合するととも
に、前記押圧ロッド106から所定間隔離間して該環状
クランプ部材82の両端面94a、94bに係合するス
トッパ部108が設けられる。
【0018】図6に示すように、スピンドルユニット2
4のハウジング24a内には、スピンドル22が複数の
軸受110を介して回転自在に支承されるとともに、こ
のスピンドル22とスピンドルモータ112とが一体的
に構成されている。このスピンドルモータ112は、ス
ピンドル22の中間部外周面に係着されるロータ114
と、このロータ114を覆ってハウジング24aの内周
面に固着されるステータ116と、このステータ116
に巻装されるコイル118とを備える。このスピンドル
モータ112は、通常のモータと同様に、コイル118
に通電することにより、ロータ114とスピンドル22
とが一体的に回転駆動される。
【0019】スピンドル22の先端部に工具ホルダ12
0が取り外し自在に装着されており、この工具ホルダ1
20に所定の工具122が保持されている。
【0020】基台26上には、装置本体14の側方にあ
って自動工具交換ユニット130が装着される。この自
動工具交換ユニット130は、進退および回転駆動され
るアーム部材132を備え、このアーム部材132の両
側部に工具把持手段134、136が装着される。自動
工具交換ユニット130に近接して工具マガジン138
が配設され、この工具マガジン138に複数の工具12
2a乃至122nが取り外し自在に保持されている。
【0021】次に、このように構成される工作機械10
の動作について説明する。
【0022】先ず、ワークテーブル12にワークWが所
定の加工姿勢で位置決め保持される一方、装置本体14
に装着されているスピンドルユニット24には、このワ
ークWの加工作業に対応して、例えば工具122が予め
装着されている。そこで、この工具122は、スピンド
ルモータ112を介して回転されるとともに、ワークW
の加工部位に対応して位置決めされる。
【0023】すなわち、工具122を上下方向に位置決
めする際には、昇降モータ50の駆動作用下にボールね
じ52が回転されることにより、Yテーブル54が、ガ
イドレール18a、18bの案内作用下に上下方向に移
動する。このため、Yテーブル54に固定された駆動ユ
ニット20の水平軸部21に支持されているスピンドル
ユニット24の軸芯が、ワークWの垂直面加工部位Wv
の高さ位置に対応して位置決めされる。
【0024】一方、工具122をワークWに対して矢印
X方向に位置決めする際には、第1モータ32の作用下
にボールねじ34が回転され、Xテーブル28が、ガイ
ドレール30a乃至30cの案内作用下に矢印X方向に
対して移動する。さらに、工具122をワークWの垂直
面加工部位Wvに向かって(矢印Z方向前方)移動させ
る際には、第2モータ40の作用下にボールねじ42が
回転されることにより、コラム48が矢印Z方向に対し
て変位する。
【0025】従って、上記の各動作が選択的に行われる
ことにより、スピンドルユニット24に装着されて回転
している工具122が、ワークWの垂直面加工部位Wv
に対し加工作業を自動的に遂行する。この加工作業が終
了した後、第2モータ40が前記とは逆方向に駆動さ
れ、コラム48がワークWから離間する方向に移動して
工具122をワークWから離脱させる。そして、加工終
了後のワークWがワークテーブル12から取り外され、
このワークテーブル12には新たな加工前のワークWが
取着され、前述した加工作業を行うことによりこのワー
クWに対する加工作業が行われる。
【0026】ところで、本実施例では、単一の工作機械
10により、ワークテーブル12に固定されたワークW
の垂直面加工部位Wvの他、水平面加工部位Whの加工
をも容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、先
ず、クランプ機構78において、ポート105からピス
トン室100内に圧縮流体が供給され、クランプ棒体9
8がばね104の弾発力に抗してハウジング58の外方
に移動する。このため、クランプ棒体98に設けられた
押圧ロッド106とストッパ部108とに保持されてい
る環状クランプ部材82は、その両端面94a、94b
が互いに離間する方向に押圧され、この環状クランプ部
材82の直径が拡径して環状回動部材80のクランプ作
用を解除する。その際、環状クランプ部材82の内周面
には、複数のスリット92が形成されており、このスリ
ット92を介して容易かつ円滑に拡径することができ
る。
【0027】次いで、駆動ユニット20に設けられた旋
回モータ62が駆動されると、回転軸64とウオーム6
6とが一体的に回転され、このウオーム66に噛合する
ウオーム歯車68が回転する。このウオーム歯車68の
回転により、軸体70が軸受72を介し軸受カバー60
aに対して回動するとともに、他方の軸体74が軸受7
6を介し軸受カバー60bに対して回動し、この軸体7
0、74が固着されたスピンドルユニット24のハウジ
ング24aが回動する。そして、このハウジング24a
が、水平姿勢から垂直姿勢に姿勢変換された状態で、旋
回モータ62の駆動が停止される。
【0028】さらに、クランプ機構78を構成するピス
トン室100内への圧縮流体の供給が停止されると、ク
ランプ棒体98がばね104の弾発力を介してこのピス
トン室100の内方に移動する。このため、押圧ロッド
106が環状クランプ部材82の係止部96a、96b
を互いに近接する方向に押圧してこの環状クランプ部材
82が縮径し、該環状クランプ部材82の内側テーパ面
90が環状回動部材80の外側テーパ面86に摺接して
この環状回動部材80が回動不能に固定される。
【0029】そこで、第2モータ40の作用下にコラム
48がワークテーブル12側に移動されることにより、
スピンドルユニット24に装着されている工具122の
軸線がワークWの水平面加工部位Whに対応して位置決
めされることになる(図2中、二点鎖線参照)。
【0030】このように、本実施例によれば、工具12
2の軸線を、水平位置から垂直位置までの間において任
意の角度に位置決めすることができる。従って、ワーク
Wの垂直面加工部位Wvおよび水平面加工部位Whのよ
うに、このワークWの加工部位が種々の方向や位置に存
在していても、スピンドルユニット24自体を旋回させ
るだけで、工具122を該加工部位に確実かつ容易に対
向させることが可能になる。これにより、少量多種生産
化等に伴い加工部位の位置や方向が異なる種々のワーク
に対しても、単一の工作機械10で対応することがで
き、設備全体の効率化並びに低コスト化が遂行されると
いう効果が得られる。なお、工具122の軸線を任意の
角度に位置決めしてこの工具122をその軸線方向に移
動させる際には、第2モータ40と昇降モータ50とを
駆動制御して矢印Z軸方向と矢印Y軸方向との二軸制御
を行えばよい。
【0031】さらに、本実施例では、スピンドルユニッ
ト24において、スピンドル22とスピンドルモータ1
12とが一体的に構成されているため、このスピンドル
ユニット24の全長を有効に短尺化することができる。
従って、スピンドルユニット24の旋回軸線である軸体
70、74をこのスピンドルユニット24の長手方向略
中央部に設けることにより、コラム48の前面16から
前方への該スピンドルユニット24の突き出し量が少な
くなる。これによって、スピンドルユニット24の支持
剛性が一挙に向上するという利点が得られる。
【0032】なお、本実施例では、スピンドルユニット
24が水平姿勢から垂直姿勢まで略90°の角度範囲で
回動する場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、90°以上の角度範囲に設定することがで
きる。また、旋回機構としてウオーム歯車機構65を用
いて説明したが、これに限定されるものではなく、例え
ば、旋回駆動源によって進退変位するラックとスピンド
ルユニット24に固着されるピニオンとを備えたラック
ピニオン機構を採用することも可能である。
【0033】
【発明の効果】本発明に係る工作機械によれば、以下の
効果が得られる。
【0034】スピンドルユニットが、駆動ユニットの水
平軸部に沿って少なくとも水平位置と垂直位置とに配置
可能に旋回されるため、このスピンドルユニットに設け
られたスピンドルをワークの加工部位に対して容易に位
置決めすることができる。従って、ワークの加工部位が
種々の方向や位置に存在していても、スピンドルをこの
加工部位に確実かつ迅速に対向させることが可能にな
り、種々の異なるワークに対しても、単一の工作機械で
有効に対応することができる。これにより、設備全体の
効率化並びに低コスト化が容易に遂行される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る工作機械の斜視説明図である。
【図2】前記工作機械の側面説明図である。
【図3】前記工作機械の要部斜視説明図である。
【図4】前記工作機械の要部横断面図である。
【図5】前記工作機械の一部断面側面図である。
【図6】前記工作機械を構成するスピンドルユニットの
縦断面図である。
【符号の説明】
10…工作機械 12…ワークテーブル 14…装置本体 16…前面 18a、18b…ガイドレール 20…駆動ユニット 22…スピンドル 24…スピンドルユニット 24a…ハウジング 26…基台 28…Xテーブル 44…Zテーブル 48…コラム 58…ハウジング 65…ウオーム歯車機構 70、74…軸体 78…クランプ機構 80…環状回動部材 82…環状クランプ部材 86…外側テーパ面 90…内側テーパ面 98…クランプ棒体 112…スピンドルモータ 130…自動工具交換ユニット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークに対して進退方向および該進退方向
    に交差する横方向に移動自在な装置本体と、 前記装置本体の前記ワークに対向する前面に設けられた
    ガイドレールに沿って昇降可能な駆動ユニットと、 前記駆動ユニットに設けられた水平軸部に支承され、該
    駆動ユニットの作用下にスピンドルの軸線を少なくとも
    水平位置と垂直位置とに配置可能に旋回されるスピンド
    ルユニットと、 を備えることを特徴とする工作機械。
  2. 【請求項2】請求項1記載の工作機械において、駆動ユ
    ニットは、旋回駆動源と、 前記旋回駆動源とスピンドルユニットとに連結される旋
    回機構と、 を備えることを特徴とする工作機械。
  3. 【請求項3】請求項1記載の工作機械において、スピン
    ドルユニットを、駆動ユニットに対して少なくとも水平
    姿勢と垂直姿勢との間の所定の位置で保持するためのク
    ランプ機構を備え、 前記クランプ機構は、前記スピンドルユニットに設けら
    れて前記駆動ユニットの水平軸部と同軸的な回動部材
    と、 前記回動部材の外周に配設されてその直径を拡縮自在な
    環状クランプ部材と、 を備えることを特徴とする工作機械。
  4. 【請求項4】請求項1記載の工作機械において、スピン
    ドルユニットのスピンドルは、電動モータと同軸的かつ
    一体的に構成されることを特徴とする工作機械。
JP15501092A 1992-06-15 1992-06-15 工作機械 Pending JPH05345245A (ja)

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Cited By (4)

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