JPS62140727A - 工作機械における工具駆動ユニツトの支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、工作機械における工具駆動ユニットの支持装
置、特にコラムに対して昇降する工具駆動ユニットの昇
降枠体が、コラムの前面側において上下方向に延設され
た左右一対の案内レールに沿って昇降され、この昇降枠
体の前面側には、水平面内において前後方向に対して傾
斜した方向の軸線周りに旋回される斜塔式タレットヘッ
ドが支持されている工作機械における工具駆動ユニット
の支持装置に関する。

（２）従来の技術 工具交換用タレットを備えた工作機械は、特公昭４７−
３２１１２号公報、特開昭５２−１２２９７６号公報に
見られるように従来より知られており、又コラムに対し
て昇降する工具駆動ユニットの昇降枠体が、コラムの前
面側において上下方向に延設された案内レールに沿って
昇降され、この昇降枠体の前面側には、前後方向に対し
て傾斜した方向の軸線周りに旋回される斜塔式タレット
ヘッドが支持されている第５図に示されているような工
作機械における工具駆動ユニットの支持装置も知られて
いる。

第５図において、工作機械のコラム９０の前面側には左
右一対の案内レール９１．９２が上下方向に延設されて
おり、工具駆動ユニットＡ’　の昇降枠体９３は、上下
方向の送りねじ９４により上下方向への移動力を受けつ
つ前記案内レール９１゜９２に沿って昇降する。昇降枠
体９３の前方部に形成された筒状支持部９５の先端部に
は、水平面内において前後方向に対して傾斜した方向の
軸線周りに旋回される斜塔式タレットヘッド９６が支持
されており、このタレットヘッド９６の筒状連結部９７
の外周部は、軸受９８を介して昇降枠体９３の筒状支持
部９５の内周面側に回転自在に支持されている。そして
筒状支持部９５の外端部の外周フランジ９３ｆとタレッ
トヘッド９６の連結部の外周フランジ９６「とは、各対
向面側において相互に冷接自在であると共に、背面側に
はテーパ面が形成されており、これら外周フランジ９３
ｆ、９６ｆの外周面部には、タレットヘッド９６の昇降
枠体９３に対する旋回を必要に応じて抑止するための環
状クランプ９つが嵌合している。

タレットヘッド９６の筒状連結部９７の端面側には歯車
１００が一体的に固着されており、この歯車１００には
、昇降枠体９３上に配設されたタレット旋回用モータ１
０１により傘歯車１０２、傘歯車１０３、歯１工軸１０
４を介して回転駆動される歯車１０５がかみ合っている
。

昇降枠体９３上に配設された工具回転用モータ１０６の
回転駆動力は、工具回転用モータ１０６の出力軸に連結
された継手１０７、歯車１０８゜１０９．１１０、歯車
１１０の歯車軸上のスプライン１１１、及びこのスプラ
イン１１１に嵌合されていてクラッチ操作シリンダ１１
５により軸受１１４を介して軸方向に移動操作されるク
ラッチ１１２の駆動側係合部材１１３を介して、タレッ
トヘッド９６のスピンドルヘッド１１６の内周側に回転
自在に嵌入されたスピンドル１１７の基端部へ伝達され
る。このスピンドル１１７の先端部には、工具１１８の
工具軸１１９を保持する工具ホルダ１２０がスピンドル
１１７と一体的に回転し得るように保持される。

タレットヘッド９６は、スピンドルヘッド１１６とは別
にもう一つのスピンドルヘッド１２１を有し、このスピ
ンドルヘッド１２１内には、工具ホルダ１２３を先端部
において保持するスピンドル１２２が回転自在に嵌入さ
れている。各スピンドルヘッド１１６，１２１は対応す
るスピンドル１１７．１２２が互いに干渉することがな
いようにそれらの中心軸線が段違い状態となるように形
成されており、作動時においては実線で示されたスピン
ドルヘッド１１６の位置にあってスプライン１１１と一
直線上に並び、工具交換時においてはタレットヘッド９
６が旋回して鎖線で示されたスピンドルヘッド１２１の
位置を占める。

（３）発明が解決しようとする問題点 第５図に示された従来の工具駆動ユニットの支持装置に
おいては、一対の案内レール９１．９２は共に同一の左
右方向鉛直面内に配設されているため、案内レール９１
からタレットヘッド９６の連結部までの距１ｖｉ！に比
べて案内レール９２からタレットヘッド９６の連結部ま
での距離が非常に長く、案内レール９２からのオーバー
ハング量が大きい。このため工具駆動ユニットＡ′の機
械剛性が充分でなく、工具による切削加工時の切削負荷
に起因する振動やスピンドル１１７の水平精度の低下が
生じ易いと共に、案内レール９２を起点とする工具駆動
ユニソｌ−Ａ’　の熱変位量も少なくなく、加工精度を
向上する上で不都合があった。

そこで本発明は、切削負荷に起因する振動やスピンドル
の水平精度の低下を防止し、工具駆動ユニットの熱変位
量も少なくて済み、加工精度が一段と向上し得る工作機
械における工具駆動ユニットの支持装置を得ることを主
な目的とするものである。

Ｂ１発明の構成 （１）問題点を解決するための手段 本発明によれば、コラムに対して昇降する工具駆動ユニ
ットの昇降枠体が、前記コラムの前面側において上下方
向に延設された左右一対の案内レールに沿って昇降され
、この昇降枠体の前面側には、水平面内において前後方
向に対して傾斜した方向の軸線周りに旋回される斜塔式
タレットヘッドが支持されている工具駆動ユニ７トの支
持装置において、前記各案内レールは共に前記タレット
ヘッドの至近位置となるように、前記一対の案内レール
のうちの一方の案内レールは、相対的に他方の案内レー
ルよりも前方位置に配設されている、工作機械における
工具駆動ユニットの支持装置が得られる。

（２）作　用 各案内レールがともに斜塔式タレットヘッドの至近位置
となるように、左右一対の案内レールのうらの一方の案
内レールは、相対的に他方の案内レールよりも前方位置
に配設されているため、工具駆動ユ斗ノドの各案内レー
ルからのオーバーハング量は従来の装置に比べて非常に
少なくなり、工具駆動ユニットの機械剛性が増加して、
切削負荷に起因する振動やスピンドルの水平精度の低下
が抑えられると共に、工具駆動ユニットの熱変位量も少
なくなり、その結果加工精度が一段と向上する。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

まず第１Ｍ及び第２図において、工作機械のベッド１上
には、送りモータ２により左右方向に移動される左右方
向移動台３が搭載されていると共に、左右方向移動台３
上には送りモータ４により一対の案内レール５，６に沿
って前後方向に移動される前後方向移動台７が搭載され
ている。

この前後方向移動台７上にはコラム８が立設されており
、送りモータ９により回転駆動される送りねじ１０によ
り昇降する工具駆動ユニットＡの昇降枠体１１は、コラ
ムの前面側において上下方向に延設された左右一対の案
内レール１２．１３に沿ってコラム８に対して相対的に
昇降する。昇降枠体１１の前面側には、水平面内におい
て前後方向に対して傾斜した方向の軸線周りに旋回され
る斜塔式タレットヘッド１７が支持されており、このタ
レットヘッド１７には一対のスピンドルヘッド１６．６
６が形成されている。各スピンドルヘッド１６．６６の
中心軸線は、工具駆動ユニットＡの内部機構の相互干渉
を避けるため第１図に示されるように互いにねじれた関
係にあり、第２図に示されるように、工具による切削作
動時においてはスピンドルヘッドの中心軸線はコラム８
に対し前後方向に向かい、又工具交換時においてはタレ
ットヘッド１７の旋回に伴ってスピンドルヘッドの中心
軸線はコラム８に対し左右方向に向かう。

第２図においては、スピンドルヘッド１６は切削位置に
あり、スピンドルヘッド６６は工具交換位置にある。又
第２図に示されるように、案内レール１３は案内レール
１２よりも前方に配設されており、各案内レール１２．
１３からタレットヘッド１７までの距離は共に短い。

第３図において、昇降枠体１１の筒状支持部１４の内周
面側には、タレットへソド１７の筒状連結部１８の外周
面側が軸受１５を介して回転自在に支持されていると共
に、昇降枠体１１の外周フランジｌｌｆとタレットヘッ
ド１７の外周フランジ１７ｆの各対向面は相互に冷接自
在となるように構成されている。そして各外周フランジ
１１［。

１７ｆの背面側はそれぞれテーパ面１１ｔ、１７ｔとし
て形成されており、これら一対の外周フランジｌｌｆ、
１７ｆの外面部は、タレットヘッド１７の旋回を必要に
応じて抑止するための環状クランプ１９により包囲され
ている。

筒状連結部１８の端面側には歯車２０が一体的に固着さ
れており、この歯車２０には、昇降枠体１１上に搭載さ
れたタレット旋回用モータ２１により、モータ２１の出
力軸上の傘歯車２３、筒状支持部１４上に軸受２４，２
５により軸支された歯車軸２６の一端側の傘歯車２７を
介して回転駆動される歯車軸２６の他端側の歯車２８が
かみ合っている。

昇降枠体１１上に搭載された工具回転用モータ２９の回
転駆動力は、出力軸３０、昇降枠体１１により軸受３１
．３２を介して回転自在に支持された歯車軸３３上の歯
車３４、昇降枠体１１により軸受３５，３６を介して回
転自在に支持された歯車軸３７上の歯車３８、及び昇降
枠体１１により軸受３９．４０を介して回転自在に支持
された歯車軸４１上の歯車４２を介して、歯車軸４１の
ｌｒｊ方突出部の外周面上のスプライン４３へ伝達され
る。

スプライン４３には、クラッチ４４の駆動側係合部材４
４ａの内周面上のスプラインが係合している。駆動側係
合部材４４ａは、全体として筒状形をなしており、その
前端縁部にはｙｉ、Ｊ’ＪＩ側係合部材４４ｂと係合す
る係合部を有すると共に、後端寄りの外周面上には外周
面側に環状溝４６が形成されたクラッチ操作輪４５が固
定されている。

昇降枠体１１にはスプライン４３と平行に前方へ向けて
突出するロッド４７の基端部が固定されており、このロ
ッド４７の中央部に形成された固定ピストン４日には、
クラッチ操作シリンダ４９が嵌合している。クラッチ操
作シリンダ４９の両端壁はロッド４７の外周面に沿って
冷接目在であり、クラッチ操作シリンダ４９の後端寄り
の外周面上に固定されたクラッチ操作爪５０はクラッチ
操作輪４５の環状溝４６に係合している。第４図に示さ
れているように、クラッチ操作シリンダ４９の後端部の
上面上にはクラッチ操作シリンダ４９の軸方向に対して
垂直な方向に突出する冷接部材７３の基端部が固着され
ており、この冷接部材７３は、昇降枠体１１上に基端部
が固定され先端部にストッパーナツト７５が螺合された
ロッド４７と平行な案内レール７４に冷接自在に嵌合し
ている。この案内レール７４に沿って冷接部材７３（第
４図）が滑接することにより、クラッチ操作シリンダ４
９は常に一定の方位を保ちながらロッド４７に沿って滑
接する。そしてロッド４７内の圧力流体路５１に圧力流
体が導通されると、クラッチ操作シリンダ４９が後退し
てクラッチ４４が離脱状態となり、又ロッド４７内の圧
力流体路５２に圧力流体が導通されると、クラッチ操作
シリンダ４９が前進してクラッチ４４が保合状態となる
。

第３図において、スピンドルヘッド１６の内周１７は、
軸受５３及び軸受群５４を介して中空スピンドル５５が
回転自在に支持されており、この中空スピンドル５５の
後端部の外周面上にはクラッチ４４を構成する環状の被
動側係合部材４４ｂが固定されている。従ってクラッチ
４４が保合状態にあるときにはスプライン４３側の回転
駆動力はクラフチ４４を介して中空スピンドル５５へ伝
達される。

中空スピンドル５５の前端部内周面側には、前方へ向け
て拡開するテーパ面５５ｔが形成されており、このテー
パ面５５ｔには、工具ホルダ５７の外周部に形成された
テーパ面５７ｔが密着するようになっている。工具ホル
ダ５７がテーパ面５５を部に嵌入された状態においては
、中空スピンドル５５の回転駆動力は、中空スピンドル
５５の前端面側に固定された保合ピン５６が工具ホルダ
５７の前端部外周面側に形成された係合凹部と係合して
いることにより、係合ピン５６を介して工具ホルダ５７
へ伝達される。

工具ホルダ５７の後端面から後方へ向けて、後端部に拡
大部を有する工具ホルダ軸５８が突出しており、この工
具ホルダ軸５８は、中空スピンドル５５の中空部内で軸
方向に延設されたドローバ−５９の前端部に形成された
筒状部６０内に嵌入するようになっている。筒状部６０
には周方向に間隔を置いて複数個、例えば３個の半径方
向に貫通するボール保持孔が形成されており、各ボール
保持孔内にはボール６１が離脱しないようにして保持さ
れている。又中空スピンドル５５の中空部内において筒
状部６０に対応した位置には、前端例の内周部に前方へ
拡開するテーパ面が形成された筒状部材６２が保持され
ている。ドローバ−の後端部にはナツト６３が螺合され
ており、このナツト６３と中空スピンドル５５の内周側
の肩部との間に介装された多数の環状板ばね６４のばね
偏倚力により、ドローバ−５９は常に後方へ引張り力を
受けており、このばね偏倚力により各ボール６１は筒状
部材６２の内周面側のテーパ面に沿って移動して工具ホ
ルダ軸５８を締め付け、工具ホルダ５７を確実にテーパ
面５５を部内に保持する。

工具ホルダ５７を中空スピンドル５５から取り外すとき
は、タレットヘッド１７を旋回してスピンドルヘッド１
６を工具交換位置に位置決めしてから、ドローバ−５９
の基端面を第３図には図示されていない押圧装置により
ばね偏倚力に抗して押圧すると共に、工具ホルダ５７の
先端部外周面上に形成された環状係合溝６５に把持爪を
係合させて工具ホルダ５７を中空スピンドル５５の外方
へ引抜くことにより、工具ホルダ５７を中空スピンドル
５５から取り外すことができる。

ドローバ−５９内には軸方向に貫通して圧力空気導入孔
５９Ｃが形成されており、工具交換時において工具ホル
ダ５７を中空スピンドル５５から取り外す際に、圧力空
気導入孔５９Ｃに圧力空気を導入することにより、圧力
空気をテーバ面５５を側へ吹き付けてテーバ面５５（を
清浄することができる。

第４図において、スピンドルヘッド１６は作動位置にあ
って、工具ホルダ５７により工具軸１２５部を保持され
た工具１２４は切削作動状態にある。これに対しスピン
ドルヘッド６６は工具交換位置にある。このスピンドル
ヘッド６６の内周側、　には、軸受６７及び軸受群６８
を介して中空スピンドル６９が回転自在に支持されてお
り、中空スピンドル６９は、工具軸７０を保持する工具
ホルダ７１を保持している。

中空スピンドル６９は中空スピンドル５５と全く同一の
構造を有しており、この中空スピンドル６９の基端部外
周面上にはクラッチ４４の被動側係合部材７２が固定さ
れていると共に、この被動側係合部材７２に近接して係
合溝８３が形成されている。他方、昇降枠体１１に固定
されたブラケット７７の枢支部７８には、フック８０の
基端側に突設されたブラケット７９が枢支されている。

フック８０の先端部には中空スピンドル６９の係合溝８
３に係合する二叉状の係合爪８２が形成されていると共
に、フック８０の中央部にはフック８０の基端側から先
端側へ向けて細長い長孔８１が形成されており、この長
孔８１はクラッチ操作シリンダ４９の外周部の上面側に
突設された保合ピン７６が遊嵌されている。従って、タ
レットヘッド１７がタレット旋回用モータ２１の作動に
より旋回されるに当たってクラッチ操作シリンダ４９が
後退してクラッチ４４が離脱状態に置かれる間は、フッ
ク８０が枢支部７８を中心として昇降枠体１１寄りに揺
動して係合爪８２が係合溝８３から離脱しているが、一
対のスピンドルヘッドの一方、例えばスピンドルへソド
１６が作動位置に位置決めされると同時に他方のスピン
ドルヘッド、例えばスピンドルヘッド６６が工具交換位
置に位置決めされ、クラッチ操作シリンダ４９が前進し
てクラッチ４４が保合状態となると、フック８０は枢支
部７８を中心として前方へ揺動し、係合爪８２が係合溝
８３に係合することにより、中空スピンドル６９の軸方
向にかかる力の一部を分担し、軸受６７及び軸受群６８
の負担を少なくする。

Ｃ０発明の効果 以上のように本発明によれば、各案内レールは共にタレ
ットヘッドの至近位置となるように、一対の案内レール
のうちの一方の案内レールは、相対的に他方の案内レー
ルよりも前方位置に配設されるので、工具駆動ユニット
の各案内レールからのオーバーハング量が小さくて済み
、そのため工具駆動ユニットの機械剛性が高まり、工具
による切削加工時の切削負荷に起因する振動やスピンド
ルの水平精度の低下を抑制することができ、また案内レ
ールを起点とする工具駆動ユニットの熱変位量も少なく
て済むことにより、加工精度は一段と向上するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づく工具駆動ユニットの
支持装置を備えた工作機械の一例を示す前面図、第２図
は第１図の工作機械の平面図、第３図は第１図の■−■
線に沿って見た要部平断面図、第４図は第１図のｒＶ−
ｒＶ線に沿って見た要部平断面図、第５図は従来の工具
駆動ユニットの支持装置を示す要部平断面図である。 Ａ・・・工具駆動ユニット、８・・・コラム、１１・・
・昇降枠体、１２．１３・・・案内レール、１７・・・
タレソトヘソド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コラム（８）に対して昇降する工具駆動ユニット（Ａ）
   の昇降枠体（１１）が、前記コラム（８）の前面側にお
   いて上下方向に延設された左右一対の案内レール（１２
   、１３）に沿って昇降され、この昇降枠体（１１）の前
   面側には、水平面内において前後方向に対して傾斜した
   方向の軸線周りに旋回される斜塔式タレットヘッド（１
   ７）が支持されている工具駆動ユニットの支持装置にお
   いて、前記各案内レール（１２、１３）は共に前記タレ
   ットヘッド（１７）の至近位置となるように、前記一対
   の案内レール（１２、１３）のうちの一方の案内レール
   （１３）は、相対的に他方の案内レール（１２）よりも
   前方位置に配設されていることを特徴とする、工作機械
   における工具駆動ユニットの支持装置。