JPH0749164B2 - Nc旋盤における往復台構造 - Google Patents

Nc旋盤における往復台構造

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JPH0749164B2
JPH0749164B2 JP3104890A JP10489091A JPH0749164B2 JP H0749164 B2 JPH0749164 B2 JP H0749164B2 JP 3104890 A JP3104890 A JP 3104890A JP 10489091 A JP10489091 A JP 10489091A JP H0749164 B2 JPH0749164 B2 JP H0749164B2
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正剛 皆川
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    • B23B3/16Turret lathes for turning individually-chucked workpieces
    • B23B3/161Turret lathes for turning individually-chucked workpieces lathe with one toolslide carrying one turret head
    • B23B3/162Arrangements for performing other machining operations, e.g. milling, drilling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、NC旋盤における往
復台構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば図31ないし図33に示す
ワークWを加工成形する場合、NC旋盤において加工材
をチャック、心押台、振れ止めにより芯出しする段取り
作業の後、第1加工工程の対象とする段差軸部1の各段
部1a,1b,1cの外径部の旋削加工および内径部2
の旋削加工がなされるとともに、段部1aのねじ部3の
ねじ切り加工がなされて第1加工工程を完了する。
【0003】次に、第2加工工程の対象とするフランジ
部4およびその端面部5の加工は第1加工工程における
ワークWを一旦取外して反転した状態でチャックにより
把持して再び芯出しした後、フランジ部4およびその端
面部5の加工がなされる。
【0004】このNC旋盤により旋削加工がなされたワ
ークWは、第3加工工程のたて型マシニングセンタに搬
送され、芯出し作業の後、キー溝6の加工がなされると
ともに、割出しによりフラット面7,8の加工がなされ
る。
【0005】この第3加工工程を完了したワークWは第
4加工工程の横型マシニクグセンタに搬送され、再び芯
出し作業がなされて端面部5のドリル・タップ加工9が
なされて加工を完了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の加工工程ではワークWの工程間の移動および各工程
での芯出し作業等によるロスタイムが多く、かつ品質へ
の影響も多く、また、近時提唱される無人化を進める上
での問題点を多く有するものであった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決すべく
なされたもので、ワークの1回の取付けで旋削はもとよ
り、フライス削り、穴あけ、中ぐり、ねじ切り、リーマ
加工等を行うことのできるNC旋盤における往復台構造
を提供することを目的とするものである。
【0008】
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記技術課題
を解決するため、C軸回りに回転する回転軸を有する主
軸台を備え心押台を摺動案内する案内面と、この案内面
と並設して往復台をZ軸方向へ摺動案内する案内面を有
するNC旋盤において、前記往復台は前記案内面を摺動
する摺接面と所定の角度で傾斜する傾斜案内面を有する
サドルと、このサドルの傾斜案内面に沿って前記主軸台
のC軸に向うY軸方向へ案内される摺動支台を備え、こ
の摺動支台より直角状に起立して前記主軸台のC軸に対
するX軸方向の案内面を有するコラム部とからなるコラ
ムと、前記コラム部に沿ってX軸方向へ案内される駆動
機構を備えた横送り台と、この横送り台に取付けられ、
かつ前記駆動機構に連繋されて、前記X軸およびZ軸方
向と直交する3次方向のB軸回りに旋回可能なツールス
ピンドルとからなり、前記ツールスピンドルは前記横送
り台にB軸回りに回動可能に、かつカービックカップリ
ング機構により昇降可能に設けられた旋回軸に取付けら
れるとともに、前記旋回軸に内嵌され、前記駆動機構に
連繋されてB軸回りに回転可能に設けられた駆動軸の駆
動まがりばかさ歯車と噛合うまがりばかさ歯車を介して
回転可能に支承される主軸を有し、前記旋回軸は前記横
送り台に内装された3位置割出し機構に連繋して前記主
軸をB軸回りの特定の角度90°範囲の位置B0°、B
45°、B90°に割出し可能に構成したNC旋盤の往
復台構造であって、前記ツールスピンドルに回転可能に
支承した主軸の外周の所定の位置0°、180°の対称
位置にロック部を凹設するとともに、ツールスピンドル
の本体には、前記ロック部に臨んで係脱可能なロックロ
ッドを有するロック装置を設けて、前記位置0°のロッ
ク部にロックする旋削モードと、前記ロック部にアンロ
ックする回転工具モードと、前記位置0°、180°に
駆動機構を介して割出す左右勝手旋削モードに切換可能
に構成したNC旋盤の往復台構造である。
【0010】
【作用】上記構成としたことにより、ツールスピンドル
を旋削モード、回転工具モード、左右勝手モードに切換
えることができるとともに、ツールスピンドルをB軸回
りの位置B0°、B45°、B90°に割出すことがで
き、さらに、Y軸方向へ移動することができて旋削はも
とより、フライス削り、穴あけ、中ぐり、ねじ切り、リ
ーマ加工等を行うことができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明すると、図1はNC旋盤10の略体斜視図を示すも
ので、該旋盤10のベッド13の上面には心押し台12
の案内面14と往復台16の案内面15とが並設され、
この心押し台12の対向側には主軸台11が設けられ、
同主軸台11の回転軸はC軸回転制御されるとともに、
C軸回りでの割出し制御機能を備えている。
【0012】往復台16はベッド13の案内面15に沿
ってZ軸方向へ案内されるサドル17と、このサドル1
7に形成された傾斜案内面19に沿ってY軸方向へ案内
されるコラム21と、このコラム21の案内面24に沿
ってX軸方向へ案内される横送り台42と、この横送り
台42に取付けられた刃物台ベース43に取付けられ、
B軸旋回制御されるツールスピンドル107 とこの往復台
16と一体的に移動される自動工具交換装置165 とより
構成されている。
【0013】このサドル17はベッド13の案内面15
と摺接する山形面と水平面とを有する摺接面18と水平
面に対しほぼ角度20度で傾斜する傾斜案内面19とに
より断面略三角形状で所定の幅を有し、傾斜案内面19
はその中央部のY軸方向に沿ってナローガイド案内面が
形成されている。また、この傾斜案内面19の中央部に
はコラム21に支承されたY軸用ボールねじ25と螺合
するY軸用ボールねじナット20が取り付けられてい
る。
【0014】コラム21は傾斜案内面19に摺動可能に
取付けられる摺動支台22と傾斜案内面19に対し角度
90度の案内面24を有するコラム部23とが略L型形
状に形成され、摺動支台22にはサドル17に取付けた
Y軸用ボールねじナット20と螺合する所定のねじ部長
さを有するY軸用ボールねじ25が回転可能に支承さ
れ、同ボールねじ25の後端にはプーリー26が取付け
られるとともに、支台22の後端にはブラケット27を
介してブレーキ付きのACサーボモータ28が取付けら
れ、このサーボモータ28の回転軸に取付けたプーリ2
9とプーリ26間には無端状のベルト30が掛着されて
いる。
【0015】また、コラム部23には所定のねじ部長さ
を有するX軸用ボールねじ31が回転可能に支承され、
同ボールねじ31の図示上端にはプーリー32が取付け
られるとともに、コラム部23の上端にはブラケット3
3を介してブレーキ付きのACサーボモータ34が取付
けられ、このサーボモータ34の回転軸に取付けたプー
リ35とプーリ32間には無端状のベルト36が掛着さ
れ、このX軸用ボールねじ31には横送り台42を案内
面24に沿って摺動可能に連結するX軸用ボールねじナ
ット37が螺合されている。
【0016】このボールねじナット37は横送り台42
に取付ける取付部38とX軸用ボールねじ31と並設さ
れるバランス用シリンダ40のピストンロッド41と連
結するブラケット39が一体に形成されている。また、
このバランス用シリンダ40はボールねじナット37の
移動に追従して伸縮作動するように設けられて横送り台
42上に取付けられるツールスピンドル107 をバランス
するように構成されている。
【0017】このように設けられたコラム21はACサ
ーボモータ28の起動により傾斜案内面19に沿ってY
軸方向へ移動され、また、ACサーボモータ34の起動
により横送り台42を案内面24に沿ってX軸方向へ移
動され、この横送り台42上には刃物台ベース43が取
付けられている。
【0018】この刃物台ベース43にはツールスピンド
ル107 の駆動機構44とツールスピンドル107 をB軸旋
回制御して3位置(B0°、B45°、B90°)に割
出す3位置割出し機構85およびこの3位置に位置保持
するカービックカップリング機構66が内装されてい
る。
【0019】45はベース43の後部側に取付けられた
駆動モータであって、その回転軸46にはモータ軸ギヤ
47がキー着され、この回転軸46と平行に第1軸48
が回転可能に支承され、同第1軸48の一端部には1軸
まがりばかさ歯車49が一体に形成され、他端部にはモ
ータ軸ギヤ47と噛合う1軸ギヤ50がキー着されてい
る。また、第1軸48と直交して第2軸51が回転可能
に支承されるとともに、この第2軸51には1軸まがり
ばかさ歯車49と噛合う2軸まがりばかさ歯車52と2
軸ギヤ53とがキー着されている。
【0020】また、この第2軸51と所定の間隔を隔て
て平行に設けられた駆動軸58との間には第3軸54お
よび第4軸55が設けられ、両軸54,55には3軸ギ
ヤ56、4軸ギヤ57が回転可能に嵌着されて噛合い連
繋されている。
【0021】この駆動軸58は下端部がベース43の下
部側に回転可能に支承されるとともに、その上端側は同
軸58に外嵌する旋回軸61に回転可能に支承され、駆
動軸58の上端には駆動まがりばかさ歯車59が一体に
形成され、同下部側には4軸ギヤ57と噛合う駆動ギヤ
60が旋回軸61との間にスラストベアリングを介して
キー着されている。
【0022】旋回軸61は駆動軸58に外嵌して連結支
持したツールスピンドル107 をB軸旋回制御、すなわち
駆動軸58を中心とする所定の角度範囲を3位置割出し
機構85により、B0°、B45°、B90°の3位置
に旋回制御するもので、この旋回軸61は円盤状の連結
支持台62と段差筒状の回転支軸63とが一体に形成さ
れるとともに、この回転支軸63の端部には旋回ギヤ6
4がボルト65を介して取付けられ、このように形成さ
れた旋回軸61は駆動軸58に回転可能に外嵌され、こ
の旋回軸61と刃物台ベース43との間にはカービック
カップリング機構66が介装されている。
【0023】このカービックカップリング機構66は作
動部67とカービックカップリング77,78とからな
るもので、この作動部67は旋回軸61を取付けたベー
ス43と回転支軸63との間の下部側に取付けられた蓋
部材68により形成される断面略横凸字形状の環状のピ
ストン室69と、このピストン室69に摺動可能に内装
されるピストン70とからなり、このピストン70の上
下はスラストニードルベアリング71を介して回転支軸
63および旋回ギヤ64間に挾持状に取付けられ、ま
た、このピストン70の凸状のピストン部72はピスト
ン室69の凹状の作動室73に摺動可能に納められ、こ
の作動室73はピストン部72により上部室74と下部
室75とに区画され、両室74,75には油圧路76
a,76bと連通されて、下部室75に圧油が作用する
ことで、ピストン70に所定のストロークtが与えら
れ、これにより旋回軸61は一体にストロークt分上動
するように構成されている。この様に設けられた旋回軸
61の旋回支持台62下面とベース43の上面43aと
の間には対をなすカービックカップリング77,78が
取付けられている。
【0024】このカービックカップリング77,78は
所定の径を有する平板リング状に形成され、その対向面
の外周にはフェースギヤ状に係止爪77a,78aが噛
合い係合可能に形成され、作動部67の作動により係脱
可能に設けられている。このようにカップリング77,
78を取付けた旋回支持台62の外周には旋回カバー7
9が取付けられるとともに、この旋回カバー79の所定
の90度の角度範囲Raにおいて45度間隔で検知用ド
ッグ80a,80b,80cが取付けられ、また、旋回
支持台62の旋回経路の外周のベース43の上面43a
の所定の90度角度範囲Rbには45度間隔でブラケッ
ト83を介してツールスピンドル107 の割出し位置検出
用の近接スイッチ81a,81b,81cがドッグ80
と近接して配設され、中央(45度位置)の近接スイッ
チ61bの下部にはカップリング77,78のクランプ
状態を検出する近接スイッチ82が取付けられている。
この様に設けられた旋回軸61には3位置割出し機構8
5が連繋されている。
【0025】この3位置割出し機構85はベース43の
一側方寄りに配設されるもので、同割出し機構85は3
位置シリンダ86とラック102 と、このラック102 と旋
回軸61に取付けた旋回ギヤ64と噛合い連繋する中間
ギヤ105,106 とから構成されている。
【0026】この3位置シリンダ86のシリンダ87は
所定の摺動径を有する主シリンダ88と若干大径の摺動
径を有する副シリンダ89とが同心に連結してなり、こ
の主シリンダ88に摺動可能に嵌合された主ピストン9
0は所定の幅h1を有し、同ピストン90には左右方向へ
延出するピストンロッド91a,91bが一体に形成さ
れ、また、このピストンロッド91a側には同ロッド9
1aに摺動可能に嵌合し、かつ副シリンダ89に摺動可
能に嵌合する所定の幅h2(=h1)を有する副ピストン9
2が設けられ、この副ピストン92にはロッド91aに
外嵌し、かつ主シリンダ88に摺動可能に嵌合する所定
長さsのボス部93が一体に形成されている。このよう
に形成されたシリンダ86の主ピストン90と蓋体94
との間の室95aには油圧回路のAポートが連通され、
主ピストン90と副ピストン92との間の室95bには
同じくBポートが連通され、また、副ピストン92と蓋
体96との間の室95cにはCポートがそれぞれ連通さ
れている。この様に設けられた3位置シリンダ86は図
8に示すようにその摺動長さL=3s+2hに形成さ
れ、この寸法sは旋回軸61の旋回角度45度をラック
102 上のストロークに換算した寸法である。ピストンロ
ッド91a側には連結部材97を介してラック102 が連
結されている。
【0027】この連結部材97は略コの字状継ぎ手98
と板状継ぎ手99との2部材からなり、コの字状継ぎ手
98には主ピストン90のピストンロッド91aの端部
に形成したねじ部が螺着され、また、板状継ぎ手99に
はその両側に所定のばね圧を有する複数の皿ばね100 が
調整部材101 を介して挾着状にしてラック102 の一端部
が螺着され、両継ぎ手98,99を結合することでピス
トンロッド91とラック102 とは同一線上に設けられて
3位置シリンダ86の作動によりラック102 は直線状に
往復作動するように設けられている。このラック102 と
旋回軸61に取付けた旋回ギヤ64との間には中間軸10
3,104 を介して中間ギヤ105,106が噛合い連繋されてい
る。
【0028】このように設けられた3位置割出し機構8
5は例えばツールスピンドル107 を位置B45°、B9
0°から位置B0°に割出す場合、MDIにて位置B0
°をNCへ指令すると、カービックカップリング機構6
6の作動部67の油圧路76bより下部室75に油圧が
作用してピストン70が上動され、同ピストン70を取
付けた旋回軸61はストロークt上動されてカービック
カップリング77,78の係合が解かれる(図9参
照)。これにより、3位置シリンダ86のAポートより
室95aに油圧が作用して図10に示すように主ピスト
ン90は図示左方向へ移動される。この移動により、副
ピストン92は蓋体96に当接されるとともに、同副ピ
ストン92のボス部93の端部に主ピストン90が当接
されて、連結部材97を介してラック102 に対し、位置
B45°の場合にはストロークsが、また、位置B90
°の場合にはストローク2sが与えられる。このラック
102 にストロークが与えられることにより、これと噛合
い連繋されたれた中間ギヤ105,106 は時計方向および反
時計方向へ回転され、この中間ギヤ106 と噛合う旋回軸
61に取付けられた旋回ギヤ64は時計方向へ回転され
てツールスピンドル107は位置B0°に割出されるとと
もに、近接スイッチ81aにドッグ80bが対設される
ことで、割出し位置B0°を検出する。この検出信号に
より油圧路76aより作動室73の上部室74に油圧が
作用することで旋回軸61は降下されてカービックカッ
プリング77,78が噛合い、ツールスピンドル107 は
位置B0°に強固にクランプされる。このカービックカ
ップリング77,78の噛合いは近接スイッチ82によ
り検知され、この検知信号によりツールスピンドル107
にはNCにより次期動作が与えられる。
【0029】次に、ツールスピンドル107 を位置B0°
より位置B45°に割出す場合、MDIにて位置B45
°をNCへ指令すると、カービックカップリング機構6
6の作動部67の油圧路76bより下部室75に油圧が
作用してピストン70が上動され、同ピストン70を取
付けた旋回軸61はストロークt上動されてカービック
カップリング77,78の係合が解かれる(図9参
照)。これにより、3位置シリンダ86のAポートおよ
びCポートより室95a,95cに油圧が作用し、この
場合主ピストン90と副ピストン92とは図10の状態
より図示右方向へ一体に押送され、副ピストン92のボ
ス部93が主シリンダ88に嵌合摺動されて副ピストン
92が同シリンダ88の端面に当接されると停止され、
これに連動してラック102 には図示右方向へストローク
sが与えられる(図11参照)。このラック102 の移動
により、これと噛合い連繋されたれた中間ギヤ105,106
は反時計方向および時計方向へ回転され、この中間ギヤ
106 と噛合う旋回軸61に取付けられた旋回ギヤ64は
反時計方向へ回転されてツールスピンドル107 は位置B
45°に割出されるとともに、近接スイッチ81bにド
ッグ80bが対設されることで、割出し位置B45°を
検出する。この検出信号により油圧路76aより作動室
73の上部室74に油圧が作用することで旋回軸61は
降下されてカービックカップリング77,78が噛合
い、ツールスピンドル107 は位置B45°に強固にクラ
ンプされる。このカービックカップリング77,78の
噛合いは上記と同様に近接スイッチ82により検知さ
れ、この検知信号によりツールスピンドル107 にNCに
より次期動作が与えられる。
【0030】また、位置B0°から位置B90°に割出
す場合、図10の状態より同様にしてMDIにて位置B
90°をNCへ指令すると、カービックカップリング機
構66の作動部67の油圧路76bより下部室75に油
圧が作用してピストン70が上動され、同ピストン70
を取付けた旋回軸61はストロークt上動されてカービ
ックカップリング77,78の係合が解かれる(図9参
照)。これにより、3位置シリンダ86のBポートより
室95bに油圧が作用し、この場合主ピストン90と副
ピストン92とは図10の状態より主ピストン90のみ
が図示右方向へ押送され、主ピストン90が蓋体94に
当接されると停止され、これに連動してラック102 には
図示右方向へストローク2sが与えられる(図12参
照)。このラック102 の移動により、これと噛合い連繋
されたれた中間ギヤ105,106 は反時計方向および時計方
向へ回転され、この中間ギヤ106 と噛合う旋回軸61に
取付けられた旋回ギヤ64は反時計方向へ回転されてツ
ールスピンドル107 は位置B90°に割出されるととも
に、近接スイッチ81cにドッグ80bが対設されるこ
とで、割出し位置B90°を検出する。この検出信号に
より油圧路76aより作動室73の上部室74に油圧が
作用することで旋回軸61は降下されてカービックカッ
プリング77,78が噛合い、ツールスピンドル107 は
位置B90°に強固にクランプされる。このカービック
カップリング77,78の噛合いは上記と同様に近接ス
イッチ82により検知され、この検知信号によりツール
スピンドル107にNCにより次期動作が与えられる。
【0031】また、この位置B90°の割出し位置より
位置B45°に割出す場合には、図12の状態より、3
位置シリンダ86のAポートおよびCポートより室95
a,95cに油圧が作用し、この場合主ピストン90と
副ピストン92とは図12の状態より対向移動され、副
ピストン92のボス部93が主シリンダ88に嵌合摺動
されて副ピストン92が同シリンダ88の端面に当接さ
れて停止されるとともに、主ピストン90はボス部93
の端面にされて停止し、これに連動してラック102 には
図示左方向へストロークsが与えられる(図11参
照)。このラック102 の移動により、これと噛合い連繋
されたれた中間ギヤ105,106 は時計方向および反時計方
向へ回転され、この中間ギヤ106 と噛合う旋回軸61に
取付けられた旋回ギヤ64は反時計方向へ回転されてツ
ールスピンドル107 は位置B45°に割出される。
【0032】次に、上記のように設けられた刃物台ベー
ス43の旋回軸61の連結支持台62に取付けられるツ
ールスピンドル107 について説明すると、このツールス
ピンドル107 は連結支持台62に取付けられる本体108
と、この本体108 に回転可能に取付けられる主軸113 と
この主軸113 に内装されるツールクランプ軸115 と、主
軸113 を角度0°と角度180°との2位置に割出し固
定する前後のロック装置122 ,131 とより構成されて、
主軸113 に回転を与えてドリル、タップ、フライス加工
と、主軸113 を固定して旋削加工するように構成されて
いる。
【0033】この本体108 は主本体109 と副本体110 と
フランジ体111 との3部材からなるもので、主本体109
にはベアリング112 を介して主軸113 が回転可能に支承
されている。この主軸113 の中心には段差状の挿通孔11
4 が嵌通形成され、同挿通孔114 の先端にはツールのチ
ャック部116 が取付けられるとともに、このチャック部
116 に連繋されてツールをクランプ、アンクランプする
ツールクランプ軸115がばね部材117 を介して図示左右
方向へ摺動可能に弾着されている。また、主軸113 には
刃物台ベース43の駆動まがりばかさ歯車59と噛合い
連繋するまがりばかさ歯車118 がキー着されるととも
に、同かさ歯車118 のボス部の直径方向の対応する外周
部には主軸113 を角度0°と角度180°との2位置に
割出し固定するための略V形状のロック溝119 が凹設さ
れるとともに、同主軸113 図示左側寄りの外周にはロッ
ク溝119 と対応する位置にはフラット状のロック面120
が凹設されている。また、主軸113の図示右端部にはリ
ング状の磁気センサー121 が位置調整可能に取付けられ
いる。
【0034】上記のように主軸113 を回転可能に支承し
た主本体109 の主軸113 の中心線上の所定の位置にはロ
ック面120 およびロック溝119 と対応して前部ロック装
置122 と後部ロック装置131 がそれぞれ設けられてい
る。
【0035】123 は主本体109 に凹設された前部ロック
装置122 のピストン室であって、同ピストン室123 には
主軸側へ貫通してロックロッド126 を摺動可能に挿通す
る挿通孔124 が貫設され、同ピストン室123 には主軸11
3 のロック面120 に面当接するロックロッド126 を有す
るピストン125 が摺動可能に嵌合されて、同ピストン室
123 は上下の室127,128 に区画され、このピストン室12
3 は主本体109 の上部に取付けられてエア、油圧、切削
水等を分配するロータリジョイント129 により閉止され
ている。
【0036】また、主本体109 の後部ロック装置131 の
取付部には図示段差状の取付孔130が貫設されて後部ロ
ック装置131 が取付けられている。このロック装置131
のシリンダ体132 にはピストン室133 と主軸113 側に貫
通する挿通孔134 が貫設され、ピストン室133 に摺動可
能に嵌合されたピストン135 には挿通孔134 に摺動可能
に挿通されて先端に主軸113 のロック溝119 と係合する
ロック爪137 を有するロックロッド136 が設けられ、同
ピストン135 の上面側にはピストンカバー139に摺動可
能に貫通する検知用ロッド138 が設けられ、ピストン室
133 はピストン135 により上部室140 と下部室141 とに
区画されるとともに、検知用ロッド138の上端には検知
用ドッグ142 が取付けられている。このように設けられ
た前後部のロック装置122,131 の上部室127,140 および
下部室128,141 にはロータリジョイント129 に接続され
る油圧路143,144 によりそれぞれ接続されて、ロックロ
ッド126,136 に所定のストロークS1,S2 が与えられて
ロック溝119 およびロック面120 と係脱可能に設けられ
ている。また、検知用ドッグ142にはロックロッド126,1
36 の係脱を検知する近接スイッチ145 が対設されてい
る。
【0037】また、ツールクランプ軸115 は主軸113 の
端部より所定の長さ延出形成されるとともに、この延出
部には同クランプ軸115 に外嵌し、かつ副本体110 に内
嵌する回転軸シール体146 が設けられ、この回転軸シー
ル体146 には流量センサに接続されるエア路147 が形成
されて、同エア路147 はクランプ軸115 に貫設したエア
孔148 に連通されて、チャック部116 に係脱するツール
の着装を検知するように構成されている。また、副本体
110 の主軸113 に取付けた磁気センサー121 と対応する
外周部の所定の直径方向、すなわち対応する180°位
置には凹部149,150 が凹設されて、同凹部149,150 には
主軸113 を位置0°と位置180°との割出し位置に検
出する磁気センサーヘッド151,152 が取付けられてい
る。
【0038】また、副本体110 に取付けられるフランジ
体111 にはピストン155 を摺動可能に嵌合するピストン
室153 が凹設されるとともに、ピストンロッド156 を挿
通する挿通孔154 が貫設され、同ピストン室153 はピス
トン155 により左右の室157,158 に区画され、室157 に
はロータリジョイント129 に接続される切削水路159が
連通され、また、室158 にはロータリジョイント129 に
接続される油圧路160が連通されている。また、ピスト
ンロッド156 の端部には検知用ドッグ161 が取付けられ
るとともに、フランジ体111 と検知用ドッグ161 との間
にはコイルスプリング162 が弾着されてピストン155 は
常時には図示右側へ付勢されている。また、検知用ドッ
グ161 と近接してツールのクランプを検知する近接スイ
ッチ163が設けられている。なお、室157 はクランプ軸1
15 に貫設した孔115aに連通して切削水を先端工具に供
給するように設けられている。
【0039】このように設けられたツールスピンドル10
7 の動作について説明すると、このツールスピンドル10
7 はその主軸113 を位置0°と位置180°に回転割出
してバイトの刃先の向きを180°変換して切削する左
右勝手切削と、ツールスピンドル107 の位置B0°にお
けるツール交換との動作が与えられ、また、主軸113を
ロック装置122,131 によりロックした状態での位置B0
°、B45°、B90°の旋削工具による旋削(旋削モ
ードという)と、主軸113 をロック装置122,131 により
アンロックした状態での位置B0°、B45°、B90
°のドリル、タップ、フライス等による回転切削(回転
工具モードという)することができる。
【0040】先ず、主軸113 の位置0°を割出す場合
は、MDIにより主軸位置0°の割出しを指令すると、
油圧路144 よりロック装置122,131 の下部室128,141 へ
油圧が作用してピストン125,135 は上動されて、ロック
ロッド126,136 と主軸113 のロック溝119 とロック面12
0 との係合が解かれて主軸113 はフリーの状態となると
ともに、ピストン135 に設けた検知用ドッグ142 に対設
された近接スイッチ145によりこれが検知される。この
近接スイッチ145 の検知信号により刃物台ベースの駆動
モータ45が起動されて駆動機構44のギヤ列を介して
駆動軸58が回転され、この駆動軸58の駆動まがりば
かさ歯車59と噛合うまがりばかさ歯車118 を介して主
軸113 は回転される(図18参照)。この主軸113 の回
転で同端部の磁気センサー121 が磁気センサーヘッド15
1 により検知されると駆動モータ45は停止されると同
時に、この検知信号により油圧路143 より上部室127,14
0 に油圧が作用してピストン125,135 は下動され、ロッ
クロッド126,136 は下方に位置したロック面120 および
ロック溝119 と係合されて強固なロック状態が維持され
る。このロック状態は検知用ドッグ142 が近接スイッチ
145 より外れることで確認される。これにより主軸113
の位置0°の割出しを完了する。この状態でチャック部
116 に把持された旋削用工具BTは図26に示すように
ワークWの軸心に対して右勝手RHに位置される。
【0041】なお、主軸113 の位置180°を割出す場
合は上記と同様であって、MDIにより主軸位置180
°の割出しを指令し、この場合磁気センサー121 は磁気
センサーヘッド152 により検知されることで、主軸113
の位置180°の割出しを完了する。この状態でチャッ
ク部116 に把持された旋削用工具BTは図26に示すよ
うにワークWの軸心に対して左勝手LHに位置される。
また、図18に示すようにロック装置122,131 をアンロ
ックすることで、駆動機構44により主軸113に回転が
与えられ、回転工具モードとされる。
【0042】次に、ツール交換時の動作について説明す
ると、先ず、3位置割出し機構85によりツールスピン
ドル107 を位置B0°に割出す。この状態でツールスピ
ンドル107 の主軸113 は位置0°に設定されている。こ
の状態でMDIによりツール交換を指令する。これによ
り油圧路160 より室158 に油圧が作用し、ピストン155
は図示左方向へ移動してツールクランプ軸115 を図示左
方向へ押送する。これによりチャック部116 に把持され
たツールのクランプが解除されるとともに、ピストンロ
ッド156 に取付けた検知用ドッグ161 が近接スイッチ16
3 によりクランプ解除が検知され、この検知信号により
自動工具交換装置166 は所定の時間内に所要の工具に交
換される。この工具交換において工具を取外すと回転軸
シール体146 よりツールクランプ軸115 に貫設したエア
孔148 よりエアは噴出し、工具が装着されるとエア孔14
8 は閉止されて流量センサーにより装着が検知される。
この装着の確認信号により室158 の油圧は逃がされるこ
とで、ピストン155はコイルスプリング162 の復元力に
より元の位置に復帰されるとともに、ツールクランプ軸
115 もばね部材117 の復元力により元の位置に復帰さ
れ、これによりツールはチャック部116 に強固にクラン
プされ、このクランプ状態は近接スイッチ163により確
認され、ツール交換動作を完了する。
【0043】なお、自動工具交換装置165 (以下、AT
Cという)およびツールマガジン166 はサドル17と一
体に移動可能に設けられて、ツールスピンドル107 の位
置B0°の割出し位置でツールの交換が可能である。ま
た、図示はしないが往復台16の前面側にはワークWの
取換えおよび主軸台11のチャック爪167 の交換等を行
うロボットが配設されている。
【0044】次に、上記のように構成された往復台16
を装備したNC旋盤によるワークWの加工について説明
すると、このワークWの素材Waは内径2を有する中空
状の素材より切削成形される。なお、図20および図2
1は第1加工工程を、図22および図23は第2加工工
程を示す。
【0045】先ず、ロボットにより主軸台11に対し、
第1工程に見合うチャック爪167 に自動交換する。しか
る後、ロボットによりワーク素材を搬入してチャック・
クランプし、心押し台12を移動して内径2に押し当て
てワーク素材をセットする(この場合主軸台はC0°の
位置に割出されている。)一方、往復台16側において
はツールスピンドル107 は3位置割出し機構85により
B軸回りの位置B0°に割出され、ATC165 によりツ
ールマガジン166 より外径旋削工具がセットされ、3位
置割出し機構85によりB軸回りの位置B90°に割出
されるとともに、カービックカップリング機構66の作
動により位置固定され、主軸113 を前後のロック装置12
2,131 によりロックする旋削モードとされる。これによ
り、主軸台11(C軸)が回転されるとともに、往復台
16はX軸、Z軸方向へ数値制御されて段差部1a,1
b,1cとフランジ部4の端面4aの荒加工が行われ
る。この場合、例えばフランジ部4の端面4aと段差部
1aとの段差が大きな部分においては図25に示すよう
にツールスピンドル107 を位置B45°に割出すことで
容易に旋削することができる。そして上記と同様にして
中仕上工具の交換による中仕上加工および仕上工具によ
る仕上げ加工がなされて段差部1a,1b,1cとフラ
ンジ部4の端面4aの加工を完了する。
【0046】次に、位置B0°でATC165 によりねじ
切り工具に交換され、割出し位置B90°の旋削モード
でねじ部3のねじ加工が施される。
【0047】次に、位置B0°でATC165 によりキー
溝6の荒加工工具(キー溝6幅より若干小径の工具)に
交換する。そしてツールスピンドル107 を位置B90°
に割出し固定し、回転工具モード、すなわち、前後のロ
ック装置122,131 をロックしない図18の状態に設定す
る一方、主軸台11を位置C0°に設定してワークWを
固定する。これにより駆動機構44の駆動モータ45を
起動すると駆動系を介して主軸113 に回転が与えられ、
数値制御によりX軸方向で切込み量が、また、Z軸方向
で送り量が与えられて荒加工が行われ、次いで、再び位
置0°でATC165 によりキー溝6幅に見合う径の仕上
げ工具に交換され、位置90°においてY軸方向での幅
出しがなされてX軸およびZ軸方向の制御により仕上げ
加工がなされる。
【0048】次に、位置B0°でATC165 によりワー
クWの段差部1bのフラット面7を加工する工具に交換
する。そしてツールスピンドル107を位置B90°に割
出し固定し、回転工具モードにする。このときワークW
は主軸台11により位置C0°に設定した状態にある。
そして駆動機構44により主軸113 に回転が与えられ、
数値制御によりX軸方向で切込み量が、また、Y軸方向
で送り量が与えられて一方のフラット面7が切削され、
これが完了すると、ワークWは主軸台11により180
°位置に割出され、対称位置に上記と同様にフラット面
7の加工がなされる。
【0049】このフラット面7の加工が完了すると、ワ
ークWはその所定位置に対し振れ止め168 によりセット
保持されるとともに、心押し台12が後退される。そし
てツールスピンドル107 は位置B0°でATC165によ
り内径2加工工具に交換され、旋削モードに設定され
る。この状態で主軸台11に回転が与えられるととも
に、ツールスピンドル107 は位置B0°の状態で数値制
御によりX軸方向で切込み量が、また、Z軸方向で送り
量が与えられて内径2の荒加工が行われ、さらに、仕上
げ工具に交換されて内径2の仕上げ加工がなされる。こ
れにより第1工程を完了し、主軸台11は位置C0°に
割出される。
【0050】次に、第2加工工程について図22および
図23にしたがって説明する。この第2工程ではワーク
Wをロボットにより取出しワークテーブルに置く。しか
る後、主軸台11のチャック爪167 を第2工程に見合う
チャック167 にロボットにより交換するとともに、主軸
台11を位置C0°に割出す。そしてワークWを第1工
程とは反転した状態にして段部1cをチャッククランプ
し、心押し台12を移動してワークWに押し当てるとと
もに、振れ止め168 をワークWの所定位置に移動してセ
ット保持し、心押し台12を後退させる。
【0051】上記の準備動作の後、ツールスピンドル10
7 を位置B0°に割出し、フランジ部4の外周および端
面部5を荒加工する旋削工具にATCにより交換し、ツ
ールスピンドル107 を位置B90°または位置B45°
に割出して旋削モードにより荒加工を行い、次いで同部
を仕上げ加工する旋削工具に交換して旋削モードで仕上
げ加工を行う。
【0052】そしてツールスピンドル107 は位置B0°
でATC165 により内径2加工工具に交換され、旋削モ
ードで、ツールスピンドル107 は位置B0°の状態で数
値制御によりX軸方向で切込み量が、また、Z軸方向で
送り量が与えられて内径2の荒加工が行われ、さらに、
仕上げ工具に交換されて内径2の仕上げ加工がなされ
る。
【0053】次に、フランジ部4のねじ孔9の加工が行
われる。この場合、まず、位置B0°でATC165 によ
りねじ孔9のセンター孔用の工具に交換される。そして
回転工具モードに設定され、主軸台11は位置C30°
に割れ出され、ツールスピンドル107 は位置B0°の状
態で、Z軸方向へ送り量が与えられてセンター孔が穿設
され、以下、ワークWは主軸台11によりC60°,C
90°,C120°,C150°,C210°,C24
0°,C270°,C300°,C330°に割出しな
がら順次センタヘ孔が穿設される。そしてATC165 に
よりねじ孔9の下孔用ドリルに交換され、上記と同様に
主軸台11により位置C30°〜C330°が割出され
ながら下孔が穿設される。そして下孔の加工が完了する
と再び位置B0°でATC165 によりねじ孔9のタップ
加工工具に交換され、主軸台11により位置C30°〜
C330°が割出されながら、順次タップ加工がなされ
る。なお、この場合、駆動モータ45はZ軸方向の往復
動の動作に対し正逆転制御される。
【0054】このねじ孔9の加工完了後、ツールスピン
ドル107 は再び位置B0°でATC165 によりフランジ
部4のフラット面8を加工するフェースミル工具に交換
され、位置B90°で回転工具モードに設定されるとと
もに、主軸台11は位置C0°に設定される。この状態
で数値制御によりX軸方向に切込量が与えられ、Y軸方
向に送り量が与えられて一方のフラット面8を切削加工
する。続いて主軸台11側が配置C180°に割出され
て対称位置のフラット面8を加工する。以上により第2
工程を完了しワークWの加工を完了し、ロボットにより
ワークWを把持し、チャックと振れ止め168 とによる保
持を解除し、ワークWをテーブルに搬出する。以下、順
次上記手順動作の繰り返しでワークWを加工する。
【0055】なお、上記した振れ止め168 は心押し台1
2と同様にプログラマブルであり、自動的に設定位置に
位置決め可能である。また、チャック爪167 は加工に見
合う複数種類が予めパレットにセットされており、ロボ
ットにより自動交換することができる。
【0056】上記したように、ツールスピンドル107 に
旋削モードと回転工具モードおよび左右勝手旋削モード
に切換可能に設けるとともに、ツールスピンドル107 を
B軸回りの位置B0°、位置B45°、位置B90°に
割出し可能に設け、さらに、横送り台42をコラム21
を介してY軸方向へ移動可能に設けたものであるから、
従来のNC旋盤の機能に加えてマシニングセンターの機
能を付加することができたものであるから、ワークWの
加工は1台のマシンによりワークWの全加工工程を2工
程に集約することができ、これによる従来の工程間を移
動する搬送時間を皆無とすることができるとともに、段
取り回数を減少することができてワークWの加工工数を
低減することができ加工能率を高めることができる。ま
た、段取り回数が2回であることから、段取り作業に起
因する加工誤差を著減することができてワークWの加工
精度の品質を高めることができる。
【0057】また、旋削モード、左右勝手旋削モードお
よび工具回転モードによる切削を具体的に述べるなら
ば、ツールスピンドル107 をB軸回りの位置B0°、位
置B45°、位置B90°の3位置に設定可能であるか
ら、ツールホルダーの方向性がなくなり、すなわち、従
来の旋盤においては外径バイト、中ぐりバイト、端面バ
イト等個々の用途に必要な本数を要したが、図24およ
び図25に示すように位置B0°とすることで内径、端
面の切削、位置B90°とすることで外径、端面の切削
することができるとともに、位置B0°においてはZ軸
方向の調整により切込み量が与えられる。また、位置B
45°とすることで、図25に示すようにワークWの形
状の段差の大きい部分Rの加工の際、位置B90°では
ツールスピンドル本体等が干渉して大きな制約を受ける
が、位置B45°とすることで干渉することを解消する
ことができる。
【0058】また、左右勝手旋削モードは主軸113 を位
置0°と位置180°とに割出し可能であることから、
図26および図27に示すように例えばワークWaが図
示のように左右にほぼ対称の段差部1d,1eを有する
場合、先ず、段差部1dは主軸113 を位置0°に設定
し、ツールスピンドル107 を位置B90°に割出して主
軸台11を回転して図示矢印方向へ旋削し、次いで主軸
113 を位置180°に設定すると切削工具BTの刃先は
対称の反対向きに固定されるので、この場合主軸台11
は段差部1dとは逆回転することで段差部1eを旋削す
ることができる。また、図27に示すような端面にボス
部5aを旋削成形する場合、ツールスピンドル107 を位
置B0°に割出し、主軸113 を位置0°に設定して端面
および外径部を旋削し、次いで、主軸113 を位置180
°に設定して旋削する。この場合、上記と同様に主軸台
11は正逆転して切削される。
【0059】また、回転工具モードは例えば図28に示
すワークWbのようにフランジ部4の外径部に孔明け加
工する場合は、主軸113 に対するロック装置122,131 が
アンロックされて回転可能に設定され、ツールスピンド
ル107 は位置B90°に割出される。一方、主軸台11
側はC軸回りの位置C0°に設定される。そしてX軸お
よびZ軸方向に制御されて位置決めされた後、X軸方向
で切削送り量が与えられる。また、この外径部に複数の
孔を穿設する場合には、各孔は主軸台11により割出さ
れる。また、ねじ孔の場合には、先ず、上記と同様に下
孔を穿設した後、タップによりねじ切りが行われ、この
場合主軸には正逆転が与えられる。また、端面部への孔
明け加工の場合はツールスピンドル107 は位置B0°に
割出され、Z軸方向で切削送り量が与えられて穿設され
る。
【0060】また、回転工具モードによるフェイスミル
加工、例えば図29に示すようにワークWcに略四角形
状の角軸部1fを切削成形する場合、フェイスミル170
に交換した後、ツールスピンドル107 を位置B90°に
割出す一方、主軸台11を位置C0°に割出される。そ
してX軸およびZ軸方向へ調整されてフェイスミル170
は位置決めされ、Y軸方向で切削送り量が与えられ、位
置C0°での切削を完了すると、順次主軸台11をC軸
回りに位置C90°、C180°、C270°に割出し
て切削することで角軸部が切削成形される。
【0061】また、回転モードによる図30に示すワー
クWdにエンドミル加工によりキー溝6を切削する場合
においては、例えばY軸制御を具備しないマシンではキ
ー溝6の幅精度はエンドミルの精度に頼らなければなら
ないものであるが、Y軸制御を設けたことにより、エン
ドミル自体の精度に頼る必要がなく、Y軸制御により溝
幅精度を確保することができる。
【0062】したがって、本例によれば、各モードによ
る加工順位の設定が容易となって複合加工を行うことが
できるとともに、切削工具および回転切削工具の種類を
最小限にとどめることができて他面加工を行うことがで
きる。
【0063】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成したもので
あるから、ツールスピンドルを旋削モードと回転工具モ
ードおよび左右勝手旋削モードに切換可能に設けるとと
もに、ツールスピンドルをB軸回りの位置B0°、位置
B45°、位置B90°に割出し可能に設け、さらに、
横送り台をコラムを介してY軸方向へ移動可能に設けた
ものであるから、従来のNC旋盤の機能に加えてマシニ
ングセンターの機能を付加することができたものである
から、ワークWの加工は1台のマシンによりワークWの
全加工工程を2工程に集約することができ、これによる
従来の工程間を移動する搬送時間を皆無とすることがで
きるとともに、段取り回数を減少することができてワー
クWの加工工数を低減することができ加工能率を高める
ことができる。また、段取り回数が2回であることか
ら、段取り作業に起因する加工誤差を著減することがで
きてワークWの加工精度の品質を高めることができる。
また、各モードによる加工順位の設定が容易となって複
合加工を行うことができるとともに、切削工具および回
転切削工具の種類を最小限にとどめることができて他面
加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】NC旋盤に置ける数値制御の座標軸を示す略体
斜視図である。
【図2】往復台の側面図である。
【図3】コラムの断面図である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】図3のB−B線断面図である。
【図6】刃物台ベースの駆動機構の断面図である。
【図7】3位置割出し機構の歯車系の断面図である。
【図8】刃物台ベースの3位置割出し機構の一部破断し
た平面図である。
【図9】カービックカップリング機構の作用説明図であ
る。
【図10】3位置割出し機構によるツールスピンドルの
位置B0°割出し説明図である。
【図11】同じくツールスピンドルの位置B45°割出
し説明図である。
【図12】同じくツールスピンドルの位置B90°割出
し説明図である。
【図13】ツールスピンドルの断面図である。
【図14】ツールスピンドルの側面図である。
【図15】図14のA−A線断面図である。
【図16】ツールスピンドルの略体平面図である。
【図17】ツールスピンドルの主軸の位置0°、位置1
80°の割出し説明図である。
【図18】ツールスピンドルの主軸をアンロックした回
転工具モードの説明図である。
【図19】工具交換時の作用説明図である。
【図20】ワークの第1切削工程の正面図である。
【図21】ワークの第1切削工程の側面図である。
【図22】ワークの第2切削工程の正面図である。
【図23】ワークの第2切削工程の側面図である。
【図24】ツールスピンドルの位置B0°、位置B90
°の切削モードの説明図である。
【図25】ツールスピンドルの位置B45°の切削モー
ドの説明図である。
【図26】ツールスピンドルの位置B90°の左右勝手
切削モードの説明図である。
【図27】ツールスピンドルの位置B0°の左右勝手切
削モードの説明図である。
【図28】ツールスピンドルの回転工具モードによる位
置B0°、B90°のドリルおよびタップ加工の説明図
である。
【図29】ツールスピンドルの回転工具モードによるフ
ライス加工の説明図である。
【図30】ツールスピンドルの回転工具モードによるエ
ンドミル加工の説明図である。
【図31】従来の加工を説明するワークの説明図であ
る。
【図32】同じくワークの側面図である。
【図33】同じく図31のA−A線断面図である。
【符号の説明】
10 NC旋盤 11 主軸台 12 心押し台 13 ベッド 14,15 案内面 16 往復台 17 サドル 18 摺接面 19 傾斜案内面 21 コラム 22 摺動支台 23 コラム部 42 横送り台 44 駆動機構 58 駆動軸 59 駆動まがりばかさ歯車 61 旋回軸 66 カービックカップリング機構 85 3位置割出し機構 86 3位置シリンダ 107 ツールスピンドル 113 主軸 118 まがりばかさ歯車 119 ロック溝(ロック部) 120 ロック面(ロック部) 122 前部ロック装置 131 後部ロック装置 126,136 ロックロッド

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C軸回りに回転する回転軸を有する主軸
    台を備え心押台を摺動案内する案内面と、この案内面と
    並設して往復台をZ軸方向へ摺動案内する案内面を有す
    るNC旋盤において、前記往復台は前記案内面を摺動す
    る摺接面と所定の角度で傾斜する傾斜案内面を有するサ
    ドルと、このサドルの傾斜案内面に沿って前記主軸台の
    C軸に向うY軸方向へ案内される摺動支台を備え、この
    摺動支台より直角状に起立して前記主軸台のC軸に対す
    るX軸方向の案内面を有するコラム部とからなるコラム
    と、前記コラム部に沿ってX軸方向へ案内される駆動機
    構を備えた横送り台と、この横送り台に取付けられ、か
    つ前記駆動機構に連繋されて、前記X軸およびZ軸方向
    と直交する3次方向のB軸回りに旋回可能なツールスピ
    ンドルとからなり、前記ツールスピンドルは前記横送り
    台にB軸回りに回動可能に、かつカービックカップリン
    グ機構により昇降可能に設けられた旋回軸に取付けられ
    るとともに、前記旋回軸に内嵌され、前記駆動機構に連
    繋されてB軸回りに回転可能に設けられた駆動軸の駆動
    まがりばかさ歯車と噛合うまがりばかさ歯車を介して回
    転可能に支承される主軸を有し、前記旋回軸は前記横送
    り台に内装された3位置割出し機構に連繋して前記主軸
    をB軸回りの特定の角度90°範囲の位置B0°、B4
    5°、B90°に割出し可能に構成したNC旋盤の往復
    台構造であって、前記ツールスピンドルに回転可能に支
    承した主軸の外周の所定の位置0°、180°の対称位
    置にロック部を凹設するとともに、ツールスピンドルの
    本体には、前記ロック部に臨んで係脱可能なロックロッ
    ドを有するロック装置を設けて、前記位置0°のロック
    部にロックする旋削モードと、前記ロック部にアンロッ
    クする回転工具モードと、前記位置0°、180°に駆
    動機構を介して割出す左右勝手旋削モードに切換可能に
    構成したNC旋盤の往復台構造。
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