JPH0592301A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外周削り、傾斜加工、端面加工などの多様な
加工が行え、しかもツールスピンドルの寿命が長く良好
な加工精度を長時間維持できる工作機械を提供するこ
と。 【構成】 着脱自在にワークを保持し連続回転動作とイ
ンデックス動作を選択的に実行できるワークスピンドル
２３を設け、前記ワークスピンドル２３と相対的に移動
可能なスピンドルヘッド１１を設け、工具を回転可能に
設定できる第１ツールスピンドル１５と工具を固定可能
に設定できる第２ツールスピンドル１６を前記スピンド
ルヘッド１１に設けたことを特徴とする工作機械。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は工作機械に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】たとえば円柱形ワークの外周削りは旋削
工具を用いて旋盤で行う。一方、ワークの穴明け、溝ほ
り、フライス加工、タップ加工等は回転工具を用いてフ
ライス盤等で行う。従って、１つのワークに旋削加工、
フライス加工やタップ加工などの種々の加工を行うに
は、複数の工作機械を必要とする。

【０００３】このため、設備費用がかかり、設置するた
めのスペースも大きくなる。また、たとえば外周削り加
工のあとで穴明け加工をする場合、ワークを旋盤からは
ずしてフライス盤にセッティングし直さなければなら
ず、作業能率が悪い。

【０００４】そこで本発明者は特願昭６１−７６７７２
号において、工具用主軸とワーク用主軸を備え工具用主
軸が連続回転操作と固定操作を選択的に行うことができ
ワーク用主軸が連続回転操作とインデックス操作を選択
的に行うことができる工作機械を提案した。この工作機
械においては、一度のセッティングで、ワークの外周削
り、ワーク側面の穴明けや溝ほり等の加工が可能であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の工作機
械において、ワーク外周の傾斜加工やワーク端面の穴あ
け加工等を行う場合には、特別の治具を用いてワークの
セッティングをやり直すか又は治具を備えた角度付ツー
ルをツール用スピンドルに設定し直す必要がある。これ
らの作業はオペレータの手作業によらねばならず、自動
化の妨げになる。

【０００６】また、この工作機械では旋削工具と回転工
具が同一の工具用主軸に設定される。旋削加工を行う際
には工具用主軸に旋削工具を挿入して回り止め固定する
のである。しかし施削加工時に工具用主軸のベアリング
に大きな力が加わり、ベアリングの寿命が低下し易くな
る。この場合には工具のガタツキが発生し加工精度が悪
化してしまう。

【０００７】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明はワークの外周削り、傾斜加工、外周及び端面の穴明
けや溝ほりなどの多様な加工を一台で行え、しかもツー
ルスピンドルの寿命が長く良好な加工精度を長時間維持
できる工作機械を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、着脱自
在にワークを保持し連続回転動作とインデックス動作を
選択的に実行できるワークスピンドル２３を設け、前記
ワークスピンドル２３と相対的に移動可能なスピンドル
ヘッド１１を設け、工具を回転可能に設定できる第１ツ
ールスピンドル１５と工具を固定可能に設定できる第２
ツールスピンドル１６を前記スピンドルヘッドに設けた
ことを特徴とする工作機械である。

【０００９】

【作用】旋削工具を用いてワークの外周削り等の旋削加
工を行う際には、旋削工具用の第２ツールスピンドルに
旋削工具を固定して加工を行う。このため、回転工具用
の第１ツールスピンドル、特にそのベアリングに負担が
かからない。

【００１０】請求項２に記載の工作機械では、第１ツー
ルスピンドルがワークスピンドルと平行になる位置まで
スピンドルヘッドを旋回できるので、ワークスピンドル
に設定してあるワークの端面加工をすることができる。

【００１１】

【実施例】図１〜３に示す工作機械１はベース２、ツー
ル設定部１０、ワーク設定部２０、自動工具交換装置
（ＡＴＣ）３０、ＣＮＣ装置（図示せず）、切削くず処
理装置５０等を備えている。

【００１２】ベース２上にコラム３が形成してあり、コ
ラム３にツール設定部１０が設けてある。ツール設定部
１０は後述するように第１、２スピンドル１５、１６を
備え、これを移動させるための水平及び上下スライド
５、７、Ｘ及びＺ方向移動機構、スピンドルヘッド１
１、旋回機構１２等を有している。

【００１３】コラム３の上部にはＸ方向に沿ってレール
４が設定してある。レール４には水平スライド５がＸ方
向に移動可能に設けてある。水平スライド５をＸ方向に
動かすための移動機構（図示せず）がコラム３と水平ス
ライド５の間に配置してある。Ｘ方向移動機構は通常用
いられているもので、Ｘ方向に配置された送りねじと、
送りねじにかみ合ったナットと、送りねじを回転させる
サーボモータから構成される。サーボモータがコラム３
に固定され、ナットが水平スライド５に固定されてい
る。水平スライド５の両側にはレール４にそって伸縮自
在のカバー９が設けてある。

【００１４】水平スライド５には鉛直方向すなわちＺ方
向にレール６が固定してある。レール６には上下スライ
ド７が係合してある。上下スライドはＺ方向移動機構に
よってレール６に沿って上下に移動する。Ｚ方向移動機
構はＸ方向移動機構と同様の構成を有している。

【００１５】上下スライド７にはスピンドルヘッド１１
と、スピンドルヘッド１１を旋回軸の回りに旋回させる
ための旋回機構１２が設けてある。旋回機構１２は歯車
列１３と薄型サーボモータ１４で構成してある。内歯車
１３ａはスピンドルヘッド１１に固定してあり、薄型サ
ーボモータ１４は上下スライド７に固定関係に設けてあ
る。スピンドルヘッド１１は薄型サーボモータ１４を駆
動することによって、図１，５の状態から時計回り方向
及び反時計回り方向に９０度ずつ旋回可能である。旋回
軸は内歯車１３ａの中心軸に一致している。

【００１６】スピンドルヘッド１１には、回転工具用の
第１ツールスピンドル１５と旋削工具用の第２ツールス
ピンドル１６が隣接して設置されている。

【００１７】図４を参照すると、スピンドルヘッド１１
にはベアリング７９を介して第１ツールスピンドル１５
が回転可能に設けてある。第１ツールスピンドル１５の
下端にはツールホルダ７０が着脱可能に取付けてある。
このツールホルダ７０は、穴あけ工具７１を有してい
る。ツールホルダ７０のテーパ部７２はプルスタッド７
３を有している。このプルスタッド７３はドローバ１７
により上方に引張られている。またテーパ部７２は主軸
１５のテーパ面１８に密着している。ツールホルダ７０
と主軸１５はストッパ部材１９により固定されている。
第１ツールスピンドル１５はスピンドルヘッド１１の上
方に配置された主モータ８によって回転する。主モータ
によって第１ツールスピンドルを６０〜６０００ＲＰＭ
で回転させることができる。

【００１８】第１ツールスピンドル１５の隣りには旋削
工具用の第２ツールスピンドル１６が設けてある。第２
ツールスピンドル１６は、ベアリングを介さずにスピン
ドルヘッド１１に固定関係に設けてある。他の構成はツ
ールスピンドル１５の構成と同様である。図４では第２
ツールスピンドル１６にもツールホルダ８０が取付けて
あるが、加工時には第１又は第２ツールスピンドル１
５、１６のいずれか一方にのみツールを設ける。

【００１９】再び図１〜３を参照すると、ベース２上に
ワーク設定部２０が設定されている。ワーク設定部２０
はヘッド２１、Ｙ方向移動機構（図示せず）、カバー２
２を備えている。ヘッド２１はＹ方向移動機構によって
Ｙ方向に移動可能である。ヘッド２１にはワークスピン
ドル２３が水平方向に設けてある。

【００２０】ワークスピンドル２３の一端には、通常の
チャック（図示せず）が取付けてある。このチャック
は、たとえば油圧式のものが用いられる。チャックを利
用してワークＷを着脱自在に取付けられる。このワーク
Ｗは図示した実施例では円柱形のものである。ケーシン
グ２１には駆動モータとインデックスモータ（図示せ
ず）が設けてある。さらに、インデックスモータと駆動
モータとの接続を切換えるための切換手段も設けてあ
る。この駆動モータの回転によりワークスピンドル２３
を低速〜高速、例えば６０〜６０００ＲＰＭで連続回転
操作することができる。また駆動モータを停止してイン
デックスモータを回転することで、ワークスピンドル２
３を中心軸の回りに所定角度でインデックス操作可能で
ある。

【００２１】図１，３の自動工具交換装置３０は、通常
使われているものであり、工具マガジン３１と工具交換
用のアーム３２を備えている。例えば、アーム３２を下
方に移動し工具マガジン３１に収容された新ツールホル
ダと、ツールスピンドル１５に取付けられた旧ツールホ
ルダを下方に引抜く。そして、アーム３２を軸回りに１
８０°回転したあと上方に移動し、新ツールホルダ４を
ツールスピンドル１５に取付け、旧ツールホルダを工具
マガジン３１の所定位置にもどせるようになっている。
なお、アーム３２はＹ方向に移動可能であって、工具ユ
ニット３０の妨げにならないように非使用時には後方の
撤退位置に退くようになっている。

【００２２】ベース２２にはＣＮＣ装置が設けてあり、
サーボモータや駆動モータなどを制御できるようになっ
ている。

【００２３】切削くず処理装置５０は、切りくずを受け
る受け皿５１、切削くずを搬送するチップコンベア５
２、チップコンベア５２から切削くずを受けるバケット
５３を備えている。このバケット５３は、コロを備えて
おり、走行可能になっている。

【００２４】次に、工作機械１による外周削り加工、各
種の穴明け加工および溝加工を順に説明する。これらの
加工は、全てＣＮＣ装置の指令信号に基づいて行なわれ
るものである。

【００２５】まず図５を参照してＷの外周削り加工を説
明する。ツール固定用スピンドル１６にはツールホルダ
８０が取付けられている。ワークスピンドル２３のチャ
ックにはワークＷが取付けてある。ワークスピンドル２
３を駆動モータにより高速連続回転させる。そして、Ｚ
方向移動機構のサーボモータを作動して図５の所定位置
Ｐにあるスピンドルヘッド１１をＺ方向に下げて旋削工
具を所定の位置まで移動する。次に、Ｘ方向移動機構の
サーボモータを作動してスピンドルヘッド１１をＸ方向
右側に移動する。この動作によってワークＷの外周は、
所定の深さだけ削られる。加工が終了したら、スピンド
ルヘッド１１をＺ方向に上げ、Ｘ方向左側に移動してス
ピンドルヘッド１１を所定位置Ｐにもどし、旋削工具８
をワークＷから離し、ワークスピンドル２３の回転を止
める。

【００２６】つぎにワークＷの周面における穴明け加工
を説明する。アーム３２を操作して図５のツールホルダ
８０を工具マガジン３１の所定の位置に返却し、工具マ
ガジンからツールホルダ７１を取出してツールスピンド
ル１５に挿入する。この際、スピンドルヘッド１１をＸ
方向左右に移動して第２ツールスピンドル１６及び第１
ツールスピンドル１５の位置をアーム３２の先端位置に
適宜対応させる。ツールホルダ７０はドリル７１を有す
る。スピンドルヘッド１１を所定位置ＰからＸ方向右側
に移動しかつ主モータによりドリル７０を回転する。そ
してスピンドルヘッド１１をＺ方向下側に移動して図６
に示すようにワークＷに所定深さの穴Ｈ１を形成する。

【００２７】つぎにスピンドルヘッド１１をＺ方向上側
に移動して、ドリル７１をワークＷからはなす。そして
インデックスモータを回転してワークスピンドル２３を
９０°回転させワークＷをインデックスする。そして再
びスピンドルヘッド１１をＺ方向に下げて図６に示すよ
うにワークＷに２つ目の穴Ｈ２を形成する。

【００２８】つぎにワークＷに溝を形成する。アーム３
２を操作してツールスピンドル１５にエンドミルを有す
るツールホルダを挿入する。主モータによりエンドミル
を回転する。そしてまず、スピンドルヘッド１１をＸ方
向に移動してエンドミルをワークＷの端面に配置し、さ
らにＺ方向に少し下げる。この時点でエンドミルはワー
クＷを切削し始める。さらに、スピンドルヘッド１１を
Ｘ方向右側に移動するとともに、ワークＷを低速で回転
する。エンドミルによってワークＷの外周面にスパイラ
ル状の溝が形成される。

【００２９】次に、図７を参照してワークＷの外周に傾
斜穴を形成するための穴あけ加工を説明する。ツールス
ピンドル１５にはドリル７１付のツールホルダ７０を挿
入する。薄型モータ１４を作動してスピンドルヘッド１
１を所定角度だけ旋回させ、ドリル７１の向きを傾斜穴
Ｈ３の軸方向に一致させる。そして、主モータを作動し
てドリル７１を回転させる。次に、Ｘ及びＺ方向送り機
構のサーボモータを作動してスピンドルヘッド１１をＸ
１方向及びＺ１方向にそれぞれ所定速度で移動する。速
度ベクトルＸ１と速度ベクトルＺ１の和が傾斜穴Ｈ３の
軸方向に一致するように各サーボモータを作動させる。

【００３０】次に、図８を参照してワーク端面への穴あ
け加工を説明する。ツールスピンドル１５が水平右向き
になるように図７に示す状態からさらにスピンドルヘッ
ド１１を旋回させる。そして主モータを作動してドリル
７１を回転させ、スピンドルヘッド１１をＺ方向下向に
移動し、次にＸ方向右側に移動してワークＷの端面に穴
Ｈ４をあけるのである。

【００３１】

【発明の効果】本発明は着脱自在にワークを保持し連続
回転動作とインデックス動作を選択的に実行できるワー
クスピンドル２３を設け、前記ワークスピンドル２３と
相対的に移動可能なスピンドルヘッド１１を設け、工具
を回転可能に設定できる第１ツールスピンドル１５と工
具を固定可能に設定できる第２ツールスピンドル１６を
前記スピンドルヘッド１１に設けたことを特徴とする工
作機械を要旨としているので、ワークを高速回転させる
旋削加工とツールを高速回転させるフライス加工等を一
台の工作機械で行うことができる。しかも第１ツールス
ピンドルとは別に設けた第２ツールスピンドルに旋削工
具を設定するため、両スピンドルの寿命が長く、精密な
加工が可能になる。

【００３２】請求項２のようにツールスピンドルを旋回
できる構成にした場合には、ワーク側面への傾斜加工及
びワーク端面への加工が可能になる。

【００３３】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えばワークはオートローダにより自動的にワーク
スピンドルに設定されるようにするのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工作機械の概略を示す正面図。

【図２】図１の工作機械の概略を示す側面図。

【図３】図１の工作機械の概略を示す上面図。

【図４】図１の工作機械における第１ツールスピンドル
と第２ツールスピンドル及びツールを示す断面図。

【図５】図１の工作機械において旋削工具が設定された
スピンドルヘッドとワークを示す正面図。

【図６】図１の工作機械においてドリルが設定されたス
ピンドルヘッドとワークを示す正面図。

【図７】図１の工作機械において傾斜加工のため傾斜し
ているスピンドルヘッドとワークを示す正面図。

【図８】図１の工作機械において端面加工のため水平方
向に向いたスピンドルヘッドとワークを示す正面図。

【符号の説明】

２３ ワークスピンドル １１ スピンドルヘッド １５ 第１ツールスピンドル １６ 第２ツールスピンドル ◆

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着脱自在にワークを保持し連続回転動作
   とインデックス動作を選択的に実行できるワークスピン
   ドル（２３）を設け、前記ワークスピンドル（２３）と
   相対的に移動可能なスピンドルヘッド（１１）を設け、
   工具を回転可能に設定できる第１ツールスピンドル（１
   ５）と工具を固定可能に設定できる第２ツールスピンド
   ル（１６）を前記スピンドルヘッド（１１）に設けたこ
   とを特徴とする工作機械。
2. 【請求項２】 前記スピンドルヘッド（１１）が旋回軸
   を中心にして旋回可能であって、しかも前記第１ツール
   スピンドル（１５）の軸が前記ワークスピンドル（２
   ３）の軸と平行になる位置まで旋回できる構成にしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の工作機械。