JPH0716801B2

JPH0716801B2 - 複合加工用旋盤

Info

Publication number: JPH0716801B2
Application number: JP63159418A
Authority: JP
Inventors: 明古正; 悟戸川; 秀文白鳥
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH029502A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、旋削を行うための複合加工用旋盤に関す
る。更に詳しくは、円筒形を主とする被加工物の外周、
端面に旋削、ドリリング、タッピング、ミーリング加工
などを行うためＹ軸機能を備えた複合加工用旋盤に関す
る。

［従来技術］旋盤に旋削以外のミーリング加工、ドリリング加工を付
加したものは、ターニングセンタとして知られている。
ターニングセンタには、各種構造のものが知られている
が、Ｘ、Ｚ軸線方向に移動する往復台にタレット刃物台
を搭載し、このタレット刃物台に各種のバイト、回転工
具を付加したものが一般的である。バイトで旋削加工の
後、これらの回転工具でミーリング加工、ドリリング加
工などを行う。

このドリリング加工、ミーリング加工の自由度を拡大す
るため、Ｘ、Ｚ軸線方向の移動に付加してＹ軸線方向す
なわち互いに垂直なる軸線方向に移動できるものも提案
されている（特開昭51−22181号公報、特開昭63−74534
号公報など）。Ｙ軸線方向に刃物台を移動できるため、
プログラムなどが簡単になるなどの効果がある。また、
使用できる工具本数を増加させるため、工具マガジンを
設けたものも提案されている（特開昭59−227345号公
報、特開昭60−56840号など）。

［発明が解決しようとする課題］前記した従来技術の、工具マガジンを備えていないもの
は、工具本数が少なく加工範囲が限定される。工具マガ
ジンを備えたものは、機体に工具マガジンを固定するも
のが多い。このため工具の収容本数は増加するが、加工
箇所と工具交換位置が遠くなるため、自動工具交換装置
の動作速度を向上させるのに制約がある。この欠点をカ
バーするため、往復台に工具マガジンを搭載するタイプ
もある。このタイプは、往復台が大型化しコンパクト化
しにくい問題がある。また、前記した多くのものは、ベ
ッドがスラント型すなわち傾斜型が多く切粉の排出があ
まり良くない。

この発明の目的は、コンパクト化した複合加工用旋盤を
提供することにある。

この発明の更に他の目的は、切粉排出性能が良いベッド
構造の複合加工用旋盤を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］この発明は、前記課題を解決するため次の手段を採る。

本体を構成する台であるベッドと、該ベッドにＺ軸線方向に形成されたＺ軸案内面と、前記Ｚ軸案内面上にＺ軸方向に移動自在に載置された往
復台と、該往復台を前記Ｚ軸方向に駆動するＺ軸駆動手段と、前記往復台上で前記Ｚ軸線と直交するＹ軸線方向に移動
自在に移動するコラムスライドと、該コラムスライドを前記Ｙ軸方向に駆動するＹ軸駆動手
段と、前記コラムスライド上で前記Ｙ軸線方向と直交するＸ軸
線方向に移動するクロス本体と、該クロス本体を前記Ｘ軸方向に駆動するＸ軸駆動手段
と、前記ベッドに設けられた主軸台と、該主軸台内に回転自在に設けられた主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、前記クロス本体上に設けられ複数の工具を割出しし保持
できるタレット刃物台と、前記コラムスライド上に搭載され、かつ前記ベッドの裏
面から工具を着脱自在で工具を貯蔵する工具マガジン
と、前記コラムスライド上に搭載され、前記工具マガジンの
工具と前記タレット刃物台の工具とを交換するために、
第１平面内の揺動及びこの第１平面と垂直な第２平面に
またがって、前記第１平面及び第２平面と平行な軸を中
心に揺動し、かつ前記第１平面又は第２平面と平行な方
向に移動して工具を交換するアームからなる自動工具交
換装置とからなることを特徴とする複合加工用旋盤である。

前記ベッドの前記Ｚ軸案内面がほぼ水平であり、加工を
行う加工領域に面する前記主軸台が配置された前記ベッ
ド面がほぼ垂直であることを特徴とする複合加工用旋盤
である。

［作用］Ｚ軸案内面を摺動する往復台上に工具マガジン、自動工
具交換装置、タレット刃物台を搭載する。工具マガジン
の工具を自動工具交換装置が作動して取り出し、同じく
往復台上のタレット刃物台の工具と交換する。タレット
刃物台は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動して、必要な加工を
加工領域で行う。

［実施例］以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。
第１図は、この発明の複合加工用旋盤の実施例を示す。
ベット１は、鋳物で作られた構造体で通常工作機械で使
用されているものである。ベッド１の上面には、Ｚ軸線
方向に２本のＺ軸案内面２、２が設けてある。Ｚ軸案内
面２、２は、工作機械が設置される床と平行な面であ
る。このＺ軸案内面２、２上には、往復台３が移動自在
に載置されている。往復台３上には、コラムスライド７
がＺ軸線と直交する方向すなわちＹ軸線方向に摺動自在
に設けてある。

Ｙ軸線方向の移動平面は、Ｚ軸案内面２、２と平行な平
面である。コラムスライド７上には、クロス本体11がＸ
軸線方向に摺動自在に設けてある。クロス本体11上に
は、複数の工具を円周上に配置したタレット刃物台16が
設けてある。タレット刃物台16は、必要な工具を使用位
置に位置させるための回転割出しする。また、コラムス
ライド７上には、自動工具交換装置30が設けてある。更
に、クロス本体11上には、工具を貯蔵保管する工具貯蔵
マガジン40が搭載してある。

Ｚ軸案内面２、２と直角のベッド１の面上、すなわち垂
直面には、心押台17がＺ軸線方向に摺動自在に設けてあ
る。心押台17と対向する位置には、主軸台18が設けてあ
る。主軸台18内には、主軸19が回転自在に支持してあ
る。主軸19の一端には、ワークチャックが設けてあり、
他端にはプーリ20が固定してある。一方、主軸駆動モー
タ23の出力軸には、プーリ22が固定してある。プーリ20
とプーリ22との間にＶベルト21が架け渡してある。プー
リ20は、Ｖベルト21を介して主軸駆動モータ23により回
転駆動される。主軸19の回転角度位置は、Ｃ軸制御ユニ
ット24により制御される。

主軸台18には、Ｃ軸制御ユニット24が載せてある。Ｃ軸
制御ユニット24が載せてある。Ｃ軸制御ユニット24内に
は、Ｃ軸制御モータ25が内蔵されており、この回転駆動
力は歯車伝導機構を介して主軸19の角度位置を制御す
る。第２図は、Ｙ軸、Ｘ軸、Ｚ軸の送り機構を示す断面
図である。なお、ここでいうＸ、Ｙ、Ｚ軸の名称は、こ
の実施例に限定される呼称である。直交する３軸であれ
ば相互に鋳れ替えた名称でも同一機能を有するものであ
り、この実施例と実質的に同一である。

往復台３には、ポールナット５が固定されており、この
ボールナット５にＺ軸送りねじ４がねじ込んである。Ｚ
軸送りねじ４はＺ軸サーボモータ26の出力軸に固定され
ている。Ｚ軸サーボモータ26の回転駆動力は、往復台３
をＺ軸案内面２、２上を移動させ駆動する。往復台３上
には、コラムスライド７がＹ軸線方向に摺動自在に載置
してある。コラムスライド７の下面には、ボールナット
８が固定してある。ボールナト８には、Ｙ軸送りねじ９
がねじ込んである。

Ｙ軸送りねじ９は、Ｙ軸サーボモータ10の出力軸に直結
してある。コラムスライド７の垂直面には、クロス本体
11がＸ軸線軸方向に摺動自在に設けてある。クロス本体
11の下面には、ボールナット12が固定されている。ボー
ルナット12には、送りねじ13がねじ込んである。送りね
じ13の一端には、プーリが結合してあり、このプーリは
タイミングベルト14を介してＸ軸サーボモータ15により
回転駆動される。第３、４図に示す図は、自動工具交換
装置30である。

第３図は正面図、第４図は第３図の平面図である。ツイ
ンアーム31は、両端に工具把持部32が形成してある。ツ
インアーム31は、アーム本体33に交換時に180度回転す
るように回転自在に設けてあり、更にアーム本体33内を
工具着脱のため出没する（第４図一点鎖線）。この回
転、出没は、内蔵した油圧シリンダなどで行われる。ア
ーム本体33は、旋回中心34を中心に角度90度旋回する。
アーム本体33は、アーム移動台35上に搭載されている。

アーム移動台35は、摺動台36上を摺動自在に移動され
る。摺動台36上のアーム移動台35の駆動は、油圧シリン
ダー（図示せず）により行う。アーム移動台35はタレッ
ト刃物台16と工具貯蔵マガジン40間を往復動する。工具
貯蔵マガジン40は、円盤状のものでありＺ軸線方向と平
行に設けてある。工具貯蔵マガジン40は、外周に複数の
工具を挿入してあり、使用する工具を必要位置に割出
す。

第５図（ａ）、（ｂ）に示すものは、タレット刃物台16
の工具の部分拡大図である。タレット刃物台16の外周位
置には、複数の工具が配置してある。この各位置には二
つの切削工具16a、16bがＹ軸線方向に配置固定してあ
る。上の切削工具16aは、上向きに取り付けてあり工作
物を正転しているときに加工する。下の切削工具16b
は、下向きに取り付けてあり工作物を逆転しているとき
使用する。この切削工具16a、16bの選択は、Ｙ軸サーボ
モータ10を駆動して行う。

作動以上、詳記した複合加工用旋盤は、次のように作動す
る。主軸駆動モータ23が回転すると、プーリ22、Ｖベル
ト21、プーリ20、主軸19が回転駆動される。工具交換の
必要があるときは、アーム移動台35が摺動台36上を摺動
して工具マガジン40側で停止する。ツインアーム31は、
旋回軸34を中心に旋回して、90度旋回する（第４図鎖線
位置）。この旋回以前に、工具マガジン40内の空ポット
が割出されている。この空ポット内に使用済の工具が前
記90度の旋回で挿入される。

更にツインアーム31を引っ込めて、使用済の工具を工具
マガジン40内の空ポットに挿入し工具マガジン40内のク
ランプ機構でクランプして固定する。ツインアーム31を
再び旋回軸34を中心に旋回し退避させる。工具マガジン
40内の必要な新しい工具を割出すと、再びツインアーム
31を旋回させ、工具マガジン40内の新しい工具を把持す
る。ツインアーム31を前方に出して、工具マガジン40内
から取り出す。ツインアーム31を中心に旋回軸34を中心
に旋回させる。

アーム移動台35は、摺動台36上を摺動してツインアーム
31はタレット刃物台16へ近付き、工具交換のタイミング
を持つ。工具交換の必要があるときは、タレット刃物台
16が工具交換位置に割出し固定される。ツインアーム31
の一方の空の工具把持部32が、工具タレット16側に移動
し、交換しようとする使用済の工具を把持する、工具タ
レット16内の工具クランプ装置がアンクランプになり、
ツインアーム前方に出て工具を抜き出す。

ツインアーム31が180度反転されツインアーム31に把持
した新しい工具がツールポット上に位置すると、ツイン
アーム31は引っ込む。工具タレット16内の工具クランプ
が新しい工具を保持し、ツインアーム31が後退し工具の
交換は完了する。タレット刃物台16は、旋回して切削加
工位置に割出し位置決めされる。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸サーボモ
ータ15、10、26を駆動制御して必要な形状のワークを加
工する。

この制御は、すべて公知のNC制御装置で行われる。第５
図に示すようなＹ軸線方向に移動して配置した切削工具
16a、16bを使用するときは、Ｙ軸サーボモータ10を回転
駆動させて、コラムスライド７を移動させてタレット刃
物台16をＹ軸線方向に移動させて、切削工具16a、16bの
刃先先端が主軸19の中心に位置して切削を開始する。こ
のＹ軸機能は、当然のことながらフライス加工や主軸中
心位置を外れた位置へのドリリング、タッピングなどの
加工がマシニングセンタのように可能である。

［その他のＹ軸使用例］前記実施例では、タレット刃物台16の工具クランプ位置
に２本の切削工具16a、16bの使用例を示した。Ｙ軸の使
用例は、これに限定されるものでなく次のような使用も
できる。タレット刃物台16にタレットセンサー50を取り
付け、このタッチセンサー50を工作物Ｗの外周、外形な
どにＸ、Ｙ、Ｚ軸を作動させてタッチセンサーを接触さ
せて１種類のセンサーでチャックワークからセンターワ
ークまでの直径測定や形状測定などもおこなうことがで
きる。

第７図に示す例は、自動的に切削バイト51の芯高の調節
を行うものである。接触子52の傾斜面53にバイト51の先
端を接触させるものである。この切削バイト51の先端が
傾斜面53に接触するＹ軸線位置を検出し、この検出値で
バイト51の芯高を補正するものである。

第８図に示す例は、穴54を設けこの穴54内に工作物Ｗを
収容して加工する例である。穴54の外周の４位置に切削
バイト51を取り付けた例である。バイト51の選択は、
Ｘ、Ｙ軸線方向の位置を制御して行う。４種類の工具を
迅速に選択して交換できるので、工具交換時間が短い。

［発明の効果］以上、詳記したように、この発明は３軸移動タイプの複
合旋盤でも工具マガジンを移動（往復）台に搭載できて
使用できる工具本数も増加させることごできる。また、
自動工具交換装置、工具マガジン、工具タレットを往復
台上のコラムスライド及びクロス本体に一括して搭載し
たので、全体としてコンパクト化が図れた。

また、複合加工用旋盤の前面のベッドを垂直に形成した
ので切粉のはけが良いなど優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例の概観を示す図、第２図は
Ｘ、Ｙ軸のタレット刃物台の送り機構を示す断面図、第
３図は自動工具交換装置の正面図、第４図は自動工具交
換装置の平面図、第５図（ａ）、（ｂ）はタレット刃物
台の工具部分の拡大図、第６図は寸法計測の例を示す
図、第７図は芯高の自動計測の例を示す図、第８図は切
削工具の取付例を示す図である。１……ベッド、２……Ｚ軸すべり面、３……往復台、７
……コラムスライド、10……Ｙ軸サーボモータ、11……
クロス本体、15……Ｘ軸サーボモータ、16……タレット
刃物台、26……Ｚ軸サーボモータ、30……自動工具交換
装置、31……ツインアーム、40……工具マガジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−282802（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−27754（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−284347（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体を構成する台であるベッドと、該ベッドにＺ軸線方向に形成されたＺ軸案内面と、前記Ｚ軸案内面上にＺ軸方向に移動自在に載置された往
復台と、該往復台を前記Ｚ軸方向に駆動するＺ軸駆動手段と、前記往復台上で前記Ｚ軸線と直交するＹ軸線方向に移動
自在に移動するコラムスライドと、該コラムスライドを前記Ｙ軸方向に駆動するＹ軸駆動手
段と、前記コラムスライド上で前記Ｙ軸線方向と直交するＸ軸
線方向に移動するクロス本体と、該クロス本体を前記Ｘ軸方向に駆動するＸ軸駆動手段
と、前記ベッドに設けられた主軸台と、該主軸台内に回転自在に設けられた主軸と、該主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、前記クロス本体上に設けられ複数の工具を割出しし保持
できるタレット刃物台と、前記コラムスライド上に搭載され、かつ前記ベッドの裏
面から工具を着脱自在で工具を貯蔵する工具マガジン
と、前記コラムスライド上に搭載され、前記工具マガジンの
工具と前記タレット刃物台の工具とを交換するために、
第１平面内の揺動及びこと第１平面と垂直な第２平面に
またがって、前記第１平面及び第２平面と平行な軸を中
心に揺動し、かつ前記第１平面又は第２平面と平行な方
向に移動して工具を交換するアームからなる自動工具交
換装置とからなることを特徴とする複合加工用旋盤。
【請求項２】請求項１において、前記ベッドの前記Ｚ軸案内面がほぼ水平であり、加工を
行う加工領域に面する前記主軸台が配置された前記ベッ
ド面がほぼ垂直であることを特徴とする複合加工用旋
盤。