JPS62224542A - 工具交換機能付タレツト装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、工作機械のタレット装置に関し、特にタレッ
トヘッドの割り出し状態で、切削加工と工具交換とを同
時に可能とする構造に関する。

従来技術 例えば特開昭５５−１４４９４５号の公報は、タレット
ヘッドを回転させ、所定の位置に割り出した状態で、一
方の多軸ヘッドについて加工動作の状態に設定し、また
他方の多軸ヘッドについてヘッド交換可能な状態にする
ことを示している。

しかし、その発明は、あくまでもタレットヘッドの交換
であり、プルスタンド型式の工具の交換にそのまま利用
できない。

一方、多機能数値制御（Ｎ　Ｃ’）工作機械、例えばマ
シニングセンターなどが広く普及するに至って、プルス
タット型式のクランプ手段が自動工具交換装置との関係
で主流となり、そのシャンクや主軸の装着部分について
の規格化が進められている。このため、今後の工具交換
は、はとんどこのプルスタット型式のものになるものと
予測される。

ところで、マシニングセンターなどの工具交換装置では
、工具交換中に、主軸は、所定の位置で停止したままと
なっており、その間に加工動作が行われない。したがっ
て、工具交換時間は、そのま裏加工の中止時間でもあり
、加工時間の無駄時間となっている。

発明の目的 したがって、本発明の目的は、加工動作中にも、必要に
応じて、プルスタット型式の工具ホルダーの工具交換を
行えるようにし、工具交換のための無駄時間を無くする
ことである。

発明の解決手段 そこで、本発明は、タレットヘッドに着目し、このタレ
ットヘッドの回転割り出し機能によって、一方の工具に
ついて加工を可能とするとともに、他の工具について工
具交換可能な位置に割り出すようにしている。

そして、工具は、いずれも工具ホルダーのシャンクおよ
びその先端のプルスタットによって、タレットヘッドの
複数の主軸に対し、着脱自在にはめ込まれる。またタレ
ットヘッドの割り出し状態で、一方の主軸が水平となっ
て回転駆動手段に連結されるようになっている。またこ
の割り出し状態では、他方の垂直な主軸が工具交換に備
えて、プルスタットのクランプ手段を押圧するための解
放手段と連動できる状態となっている。

したがって、本発明では、ある一方の主軸についての加
工動作中に、他方の主軸が工具交換位置にあって、工具
交換可能な状態にあるため、工具交換に必要な時間は、
加工動作の時間から排除される。

発明の構成 まず、第１図は、本発明の工具交換機能付タレット装置
ｌを数値制御方式の工作機械２に組み込んだ状態を示し
ている。この工作機械２は、従来から公知のものと同様
に、ヘッド３の案内面４で送りテーブル５をＸ軸方向に
摺動自在に備え、またその送りテーブル５の案内面６の
上で、コラム７をＸ軸方向に摺動自在に備えている。ま
た上記コラム７は、その前面の案内面８によりサドル９
をＹ軸方向に移動可能な状態で保持しており、このサド
ル９により本発明の工具交換機能付タレット装置ｌを水
平面に対して４５°の傾斜角で、回転可能な状態で保持
している。

なお、上記コラム７は、その一方の側面で、各種の工具
１０を収納するために、工具スト７カー１１を保持して
おり、またコラム７の上面側で、自動工具交換手段１３
を備えている。この自動工具交換手段１３は、公知の例
えば旋回アーム式のものであり、工具１０の着脱のため
に、Ｙ軸方向に移動可能で、しかも工具１０の入れ換え
のために、Ｙ軸の周りに回転可能なアーム軸１２の下端
に、交換アーム１４を備えている。

一方、加工対象のワーク１５は、パレット１６の面に固
定されておりパレットチェンジャー１７によって、段取
り位置から加工位置へと交互に案内され、加工位置で工
具交換機能付タレット装置１の適当な工具１０と対向す
る。

次に、第２図は、本発明の工具交換機能付タレット装置
ｌの内部構造を示している。この工具交換機能付タレッ
ト装置１は、前記サドル９およびタレットヘッド１８の
内部に組み込まれている。

すなわち、タレットヘッド１８は、水平面に対して４５
°の傾斜で、サドル９に形成された支持面１９に設置さ
れ、その支持面１９に対し垂直な、すなわち水平面（Ｘ
軸−Ｚ軸平面）に対し、４５″の傾斜の支持軸２０によ
って、回転自在に支持されており、図示しない円筒カム
などによる回転割り出し手段によって、後述の主軸３０
の数と対応し、例えば４５″の回転角ずつ割り出しなが
ら、駆動されるようになっている。

この割り出し状態で、タレットヘッド１８の位置決めは
、サドル９の側の位置決めビン２１と、タレットヘッド
１８の下面に形成された４つの位置決め孔２２とのはま
り合いによって行われ、またその位置決め後のタレット
ヘッド１８の固定は、サドル９の側のクランプ片２３で
タレットヘッド１８のフランジ部２４を支持面１９に向
けて沖さえ込むことによって行われる。なお、この位置
決めビン２１は、油圧式単動型ばね付の位置決めシリン
ダ２５によって駆動され、そのピストン２６と結合して
いる。また上記クランプ片２３は、サドル９の内部に取
り付けられた単動型ばね付のクランプシリンダ２７のピ
ストンロッド２８に固定されている。

また、上記タレットヘッド１８は、支持軸２０に対し４
５６の交角で、しかも支持軸２０の周りを４当分する位
置で筒状のハウジング２９を固定し、その内部で主軸３
０を回転自在に支持している。これらの主軸３０は、そ
れぞれ後端部分に一方のかみ合いクラッチ３工を形成し
ており、Ｚ軸方向の他方のかみ合いクラッチ３２に対し
、水平な状態、つまりＺ軸方向に割り出されたときに、
かみ合い可能な状態となっている。そして、このかみ合
いクラッチ３２は、サドル９の内部で中間軸３４の先端
部分に対しスプライン３５によって軸線方向に移動可能
で、しかも回転のみを伝達する状態で連結されている。

この中間軸３４およびこれと平行な駆動軸３６は、とも
にサドル９の内部で前後の軸受け３３．３７により回転
自在に支持されており、駆動モータ３９から回転力を取
り入れ、タイミングプーリ・ベルト３８によってかみ合
いクラッチ３１．３２を介しＺ軸方向、すなわち水平な
主軸３０に回転を伝達する。なお、一方のかみ合いクラ
ッチ３２は、操作シリンダ４１によって駆動されるよう
になっている。すなわち、この操作シリンダ４１のピス
トンロッド４２は、先端部分で操作駒４０を支持してお
り、さらにこの操作駒４０は、かみ合いクラッチ３２に
対して軸線方向に動き止めされた状態で回転を許す状態
ではまり合っている。これらのかみ合いクラッチ３１．
３２、中間軸３４、駆動モータ３９および操作シリンダ
４１は、回転駆動手段を構成している。

一方、すべての主軸３０の内部にクランプ手段としてク
ランプロッド４３が組み込まれているが、そのうちＹ軸
方向、すなわち垂直な主軸３０の内部のクランプロフト
４３は、第３図で説明するが、解放手段としての解放レ
バー４４の先端の爪４４ａに対応している。この解放レ
バー４４は、中間部分で、支点軸４５により、サドル９
に対し回動自在に支持されており、他端部分で、サドル
９の内部に取り付けられた解放シリンダ４６のピストン
ロッド４７に連結されている。

次に、第３図は、主軸３０の構造を示している。

この主軸３０は、ハウジング２９の内部で前後の軸受け
４８により回転自在に支持されており、その先端部分で
工具１０の工具ホルダー４９に形成されたシャンク５０
とはまり合うテーパ状のはまり合い孔５１を一体的に形
成しており、またその内部で前記クランプロッド４３、
およびその内部でリセス駆動バー５２を同心的で、しか
も軸線方向に摺動可能な状態で保持している。このクラ
ンプロッド４３は、先端部分でシャンク５０の頂点部分
に固定されたプルスタンド５７をクランプするために、
クランプ孔５８を形成し、その外側部分で主軸３０の内
周面に形成された段状のカム面６０によって、操作可能
なりランプボール５９を備えており、また主軸３０内の
クランプばね５４によって、常に後退方向に付勢されて
おり、主軸３０の後端面にねじ込まれた抜け止めリング
５３によって抜け止め状態となっている。なお、主軸３
０の前端部分は、ハウジング２９の前面に固定されたカ
バー６６およびシーラ６７によって塞がれており、工具
ホルダー４９に対し２つのドライブキー６８によっては
まり合う。またこのカバー６６の一部に主軸３０の停止
位置を検出するために、センサー６９が取り付けられて
いる。

同様に、リセス駆動バー５２は、クランプロッド４３の
内部でコイルばね５５によって後退方向に付勢され、抜
け止めナツト５６によって、抜け止め状態となっている
。なおこのリセス駆動バー５２は、後端部分のサーボモ
ータ７０によって駆動されるようになっている。

もちろんすでに述べたように、主軸３０は、その後端面
で、前記かみ合いクラッチ３１を一体的に形成している
。なお、この主軸３０は、前後のカバー６６、軸受は抑
えナフト６１によってハウジング２９の内部から抜け止
め状態となっており、さらに後端部分で、スプリング６
２によって後退方向に付勢された保持リング６３とはま
り合っている。この保持リング６３は、滑りキー７１に
よって回り止めされ、歯面で、カバー６４の停止爪６５
と係り合うことによって、主軸３０の回転位置を所定の
回転角で停止させる。この保持リング６３および停止爪
６５は、回転阻止手段を構成している。

発明の作用 必要な各種の工具１０は、工具ホルダー４９とともに、
４本の主軸３０のはまり合い孔５１に位置決め状態では
め込まれており、クランプ手段としてのクランプロッド
４３によって、抜け止め状態となっている。すなわち、
このクランプロッド４３がクランプばね５４によって後
退方向に付勢されているため、クランプボール５４は、
小さな内径のカム面６０によって、中心方向に寄せられ
、プルスタット５７の首部分を保持している。この結果
、工具ホルダー４９は、そのシャンク５０の部分ではま
り合い孔５１にはまり、位置決めされ、かつ抜け止め状
態となっている。

一方、タレットヘッド１８は、図示しない割り出し回転
手段によって、支持軸２０を中心として９０°ずつ回転
し、１本の主軸３０を水平な状態とし、またこれと同じ
直径線上にある主軸３０を垂直の状態としている。水平
な主軸３０は、加工位置にあって、ワーク１５と対向し
ている。また垂直状態の主軸３０は、工具交換位置にあ
って、交換アーム１４の上下運動および旋回運動によっ
て、工具ストッカー１１との間で工具交換可能な状態に
ある。

タレットヘッド１８が所定の回転角に割り出された後、
位置決めピン２１が位置決め孔２２にはまるため、割り
出し後の回転角が正確に規制され、しかもクランプシリ
ンダ２７がクランプ片２３を駆動し、タレットヘッド１
８を支持面１９に対し確実に固定するため、後の切削加
工中に、タレットヘッド１８は、回転することなく、サ
ドル９の支持面１９に対し確実に固定される。もちろん
、かみ合いクラッチ３２に対しかみ合い状態でない主軸
３０は、保持リング６３と停止爪６５との係り合いによ
って、割り出し動作中に、不必要な回転をしないように
保持されている。したがって、後述の工具交換時におい
ても、主軸３０は、新たな工具ホルダー４９に対し所定
の位置決め状態ではまり合うことになる。

さて、このようにタレットヘッド１８が所定の位置に割
り出されたとき、操作シリンダ４１は、ピストンロッド
４２を前進させて、操作駒４０により、かみ合いクラッ
チ３２を水平な主軸３０のかみ合いクラッチ３１にかみ
合わせる。このとき、かみ合いクラッチ３２は、主軸３
０に回転力を伝達できる状態となり、同時に保持リング
６３をスプリング６２に抗して前進させることにより、
保持リング６３を停止爪６５から離す。

この状態で、駆動モータ３９が回転すると、その回転力
は、駆動軸３６、タイミングプーリ・ベルト３８、中間
軸３４、かみ合いクラッチ３１．３２を介し、Ｚ軸方向
の主軸３０に伝達される。

この結果、主軸３０は、ドライブキー６８によって工具
ホルダー４９を介し、その位置の工具１０に切削のため
の回転運動を与える。

この間にコラム７およびサドル９は、Ｘ軸−Ｙ軸平面上
で、工具１０の位置を位置決め状態とし、かつ送りテー
ブル５に切削のための送り運動を与える。このようにし
て、工具１０は、対向のワーク１５に対し必要な切削加
工を施す。なおこのワーク１５についてリセッシング加
工（溝加工）が必要なとき、サーボモータ７０は、リセ
ス駆動バー５２を前進させることにより、リセッシング
加工専用の工具１０に対し、刃具を回転中心から離れる
方向に移動させる。

一方、この加工中に、垂直方向の主軸３０についての工
具交換が並行して行われる。工具交換のときに、まず解
放シリンダ４６が解放レバー４４に第２図で支点軸４５
を中心とする時計方向の回動運動を与える。このとき、
解放レバー４４は、その先端の爪４４ａの部分でクラン
プロッド４３の後端部分に当たり、クランプばね５４に
抗し、それを上向き方向に押し込む。この過程で、クラ
ンプロッド４３がはまり合い孔５１の方向に移動したと
き、クランプポール５９が大きな内径部分のカム面６０
と対向し、中心から離れる方向に移動可能な状態となる
ため、垂直状態の主軸３０内の工具ホルダー４９は、そ
のはまり合い孔５１から抜け得る状態となる。

そこで自動工具交換手段１３の交換アーム１４は、その
位置の工具ボルダ−４９を把持し、上方に引き上げるこ
とにより、その主軸３０から工具ボルダ−４９を抜き取
り、その後にその位置で、旋回することにより、抜き取
り後の工具ホルダー４９を工具ストフカ−１１の所定の
空き部分に収納する。その後、この交換アーム１４は、
工具ストッカー１１から、新たな所定の工具１０を抜き
取り、以上と逆の動作をすることにより、その新たな工
具ホルダー４９を垂直方向の主軸３０のはまり合い孔５
１にはめ込む。新たな工具ホルダー４９がはめ込まれた
時点で、操作シリンダ４１が解放レバー４４の爪４４ａ
の部分をクランプロッド４３から離すため、クランプロ
フト４３は、クランプばね５４に付勢されて後退し、ク
ランプボール５９を小径のカム面６０により中心方向に
移動させ、新たな工具ホルダー４９のプルスタット５７
を抜け止め状態とする。

このようにして、一方で切削加工が進めらる間に、他方
で工具交換動作が並行的に進められる。

したがって、この工具交換に必要な時間は、切削加工の
無駄時間とならない。

発明の変形例 なおりランプ手段は、ボール型式のものによらず、例え
ばコレントチャック型式のものであってもよい。またク
ラッチ３１．３２は、かみ合い型式のものに限らず、他
の型式のものであってもよい。

さらに、自動工具交換手段は、アーム型に限らず、ロボ
ットハンドなどの機能を利用することによっても実現で
きる。もちろん、タレットヘッド１８は、上記実施例に
限らず４本以上の主軸３０を備えることによって、各種
の加工に迅速に対応できる。

発明の効果 本発明では、下記の特有の効果が得られる。

まず、タレットヘッドの１つの主軸が水平な状態で回転
駆動手段と連結され、切削加工を行っているときに、垂
直な主軸に対し自動工具交換手段によって、工具交換が
可能となるため、工具交換に必要な時間が加工時間中に
入り込まず、したがって、ワークの加工時間が可及的に
短縮化できる。

主軸が回転駆動手段から切り離されたとき、ハウジング
内で所定の回転角で、回転阻止手段によって回り止め状
態となっているため、すべての主軸が工具交換位置に割
り出されたとき、取り外すときの工具の位置決めや、取
り付ける新たな工具に対する位置決めが確実となり、工
具交換時のはまり合い不良や、連結不良などが未然に防
止できる。

さらに、主軸が垂直な状態となり、工具交換位置に割り
出されると、主軸内のクランプ手段が工具の解放手段と
対応し、アンクランプ可能な状態となるため、従来のＮ
Ｇ加工装置のように、アンクランプ位置へのＮＧ制御に
よる割り出しや、割り出し後の特別なアンクランプ操作
などが必要とされず、工具交換のための制御が簡略化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は工具交換機能付タレント装置を備えた工作機械
の正面図、第２図は工具交換機能付タレット装置のスケ
ルトン図、第３図は主軸の支持部分の一部破断断面図で
ある。 １・・工具交換機能付タレット装置、２・・工作機械、
３・・ベッド、５・・送りテーブル、７・・コラム、９
・・サドル、ＩＯ・・工具、１１・・・工具ストッカー
、１２・・工具交換手段、１３・・自動工具交換手段、
１４・・交換アーム、１５・・加工対象のワーク、Ｉ８
・・タレットヘッド、２１・・位置決めピン、２３・・
クランプ片、２９・・ハウジング、３０・・主軸、３１
．３２・・・かみ合いクラッチ、４０・・操作駒、４１
・・操作シリンダ、４３・・クランプロッド、４４・・
・解放レバー、４６・・解放シリンダ、４９・・工具ホ
ルダー、５１・・はまり合い孔、５３・・抜け止めリン
グ、５４・・クランプばね、５７・・プルスタット、５
９・・クランプボール、６３・・保持リング、６５・・
停止爪。 手３売十甫正書（自発） 昭和６１年０５月０２日 昭和６１年特許願第０６６７５１号 ２、発明の名称　　工具交換機能付タレット装置３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　長野県諏訪郡下諏訪町５３２９番地名　称　
　（２２３）株式会社三協精機製作所代表者　　山　１
）六　− ４、代理人８１６０ ６、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄７、
補正の内容 （１）　　明細書第６頁第５行の「４５°」をｒ９０’
Ｊと訂正する。 （２）明細書第１Ｏ頁第３行の、「取り付けられている
。」の後に下記の文を加入する。 ［さらに、センサー６９は、クラッチ３２または中間軸
３４の側部に設け、クラッチ３２または中間軸３４に被
検出部を設けても良い。」（３）明細書第１４頁第５行
の「工具１０」を「工具」と訂正する。 （４）明細書第１６頁第１４行の「できる。」の後に次
の文を加入する。「また、解放レバー４４を設けずに、
シリンダ４６のピストンロッド４７を直接クランプロッ
ド４３と対向させるようにしてもよい。」 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転中心が水平面に対して４５°傾斜し、割り出し状態
   で水平な主軸および垂直な主軸を有するタレットヘッド
   と、水平な主軸と係脱する回転駆動手段と、垂直な主軸
   の工具を自動的に交換する自動工具交換手段と、回転駆
   動手段との係合により解除される各主軸の回転阻止手段
   と、垂直な主軸の下に位置し、主軸内のクランプ手段を
   押圧して工具を解放する解放手段と、各主軸に設けられ
   工具のプルスタットを引き込んで抜け止め状態とするク
   ランプ手段とを具備することを特徴とする工具交換機能
   付タレット装置。