KR20170038795A - 공구대를 구비한 공작 기계 - Google Patents

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Abstract

동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시킨다. 공작 기계(1)는, 주축(80)과, 소정의 대향 방향(X방향)에 있어서 공작물(W1)을 협지하여 서로 대향한 제1 공구 장착부(21) 및 제2 공구 장착부(22)를 가지고 적어도 대향 방향(X방향)으로 이동 가능한 공구대 본체(10)와, 상기 공구대 본체(10)를 적어도 대향 방향(X방향)으로 이동시키는 본체 구동부(50)를 구비한다. 공구대 본체(10)는, 제1 공구 장착부(21)를 가지는 제1 공구대부(11)와, 제2 공구 장착부(22)의 일부를 가지고 대향 방향(X방향)에서의 제1 공구대부(11)와의 상대적인 간격 L1이 일정한 제2 공구대부(12)와, 제2 공구 장착부(22)의 나머지부를 가지고 대향 방향(X방향)에 있어서 제1 공구대부(11)와의 상대적인 간격 L2를 변경할 수 있도록 설치된 제3 공구대부(13)와, 제1 공구대부(11)에 대하여 상대적으로 제3 공구대부(13)를 대향 방향(X방향)으로 이동시키는 상대 구동부(30)를 구비하고 있다.

Description

공구대를 구비한 공작 기계{MACHINE TOOL WITH TOOL REST}
본 발명은, 공구대를 구비한 공작 기계(machine tool)에 관한 것이다.
공작 기계로서, 주축(主軸; main spindle)에 파지(把持)된 장척(長尺)의 공작물(workpiece)을 유지하는 가이드 부시(guide bush), 및 상기 공작물을 협지하여 서로 대향한 한 쌍의 빗형 공구대(gang tool post)를 구비하는 CNC(Computerized Numerical Control) 선반이 알려져 있다. 특허 문헌 1에는, 지지 프레임에 대하여 공작물의 축심(軸心) 방향에 직교하는 Y방향으로 이동 가능한 이동대, Y방향으로 복수의 공구가 빗살형(form of a comb)으로 장착 가능한 제1 공구대, 및 Y방향으로 복수의 공구가 빗살형으로 장착 가능하며 가이드 부시를 협지하여 제1 공구대와 대치하는 제2 공구대를 구비하는 선반이 나타나 있다. 제1 공구대와 제2 공구대는, 공작물 축심 방향 및 Y방향에 직교하는 X방향으로 서로 독립적으로 이동 가능하게 되어 있다. 이동대에는, 제1 공구대를 X방향으로 왕복 가능하게 이동시키는 제1 공구대 이동 수단과, 및 제2 공구대를 X방향으로 왕복 가능하게 이동시키는 제2 공구대 이동 수단이 장착되어 있다.
이상으로부터, 제1 공구대 이동 수단이 X방향에 있어서 제1 공구대를 공작물 측으로 이동시키는 동시에 제2 공구대 이동 수단이 X방향에 있어서 제2 공구대를 공작물 측으로 이동시키면, 공작물에 대한 동시 가공이 행해진다.
일본 공개특허 제2005-88142호 공보
X방향에 있어서 제1 공구대가 공작물 측으로 이동하면 제1 공구대에 장착된 모든 공구가 공작물 측으로 이동하고, X방향에 있어서 제2 공구대가 공작물 측으로 이동하면 제2 공구대에 장착된 모든 공구가 공작물 측으로 이동한다. 제1 공구대와 제2 공구대가 독립적으로 X방향으로 이동하므로, 각각의 공구대에 장착되는 공구는 제1 공구대와 제2 공구대가 가장 가까워졌을 때 간섭하지 않도록 배치할 필요가 있어, 공구 배치의 자유도가 제한되어 있다.
전술한 문제는, 빗형 공구대를 구비하는 선반에 한정되지 않고, 터릿(turret) 등의 공구대를 구비하는 선반이나, 선반 이외의 공작 기계에 대해서도, 마찬가지로 존재한다.
본 발명은, 동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시킬 목적을 가지고 있다.
본 발명의 공작 기계는, 공작물을 파지하여 소정 방향으로 이동 가능한 주축과,
상기 소정 방향과는 상이한 소정의 대향 방향에 있어서 상기 공작물을 협지하여 서로 대향한 제1 공구 장착부 및 제2 공구 장착부를 가지고, 적어도 상기 대향 방향으로 이동 가능한 공구대 본체(tool post body)와,
상기 공구대 본체를 적어도 상기 대향 방향으로 이동시키는 본체 구동부를 구비하고,
상기 공구대 본체는,
상기 제1 공구 장착부를 가지는 제1 공구대부(tool post unit)와,
상기 제2 공구 장착부의 일부를 가지고, 상기 대향 방향에서의 상기 제1 공구대부와의 상대적인 간격이 일정한 제2 공구대부와,
상기 제2 공구 장착부의 나머지부(remaininig portion)를 가지고, 상기 대향 방향에 있어서 상기 제1 공구대부와의 상대적인 간격을 변경할 수 있도록 설치된 제3 공구대부와,
상기 제1 공구대부에 대하여 상대적으로 상기 제3 공구대부를 상기 대향 방향으로 이동시키는 상대 구동부(relatively-driving unit)를 포함하는, 태양(態樣)을 가진다.
제1항에 관한 발명에 의하면, 동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다.
제2항에 관한 발명에서는, 공구 배치의 자유도를 향상시키는 바람직한 예를 제공할 수 있다.
제3항에 관한 발명에서는, 공구 배치의 자유도를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
제4항에 관한 발명에서는, 공작 기계의 대형화를 억제할 수 있다.
제5항에 관한 발명에서는, 동시 가공을 용이하게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 공작 기계의 예를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 NC 장치와 함께 공구대의 외관을 모식적으로 예시하는 도면이다.
도 3은 NC 장치와 함께 공구대의 주요부를 모식적으로 예시하는 도면이다.
도 4는 도브테일(dovetail)과 도브테일홈을 사용한 끼워맞춤 구조의 예를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도브테일과 도브테일홈을 사용한 끼워맞춤 구조의 예를 나타낸 단면도(斷面圖)이다.
도 6은 공구대의 동작예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)∼(c)는 공작물의 동시 가공의 예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 비교예에 있어서 서로 대향하는 한 쌍의 빗형 공구대가 X방향으로 독립적으로 이동하는 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 비교예에 있어서 도브테일과 도브테일홈을 사용한 끼워맞춤 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 물론, 이하의 실시형태는 본 발명을 예시하는 것에 지나지 않고, 실시형태에 나타내는 특징의 모두가 발명의 해결 수단에 필수적인 것은 아니다.
(1) 본 발명에 포함되는 기술의 개요:
먼저, 도 1∼도 7을 참조하여 본 발명에 포함되는 기술의 개요를 설명한다. 도 1 등에서는 NC(수치 제어) 선반(1)을 공작 기계의 예로서 나타내고 있다. 그리고, 도 1∼도 7은 모식적으로 나타낸 도면이며, 각 도면은 정합(整合)하고 있지 않는 경우가 있다.
본 기술의 공작 기계(1)는, 공작물(W1)을 파지하여 소정 방향(Z방향)으로 이동 가능한 주축(80), 공구대 본체(10), 및 본체 구동부(50)를 구비하고 있다. 공구대 본체(10)는, 상기 소정 방향(Z방향)과는 상이한 소정의 대향 방향(X방향)에 있어서 공작물(W1)을 협지하여 서로 대향한 제1 공구 장착부(21) 및 제2 공구 장착부(22)를 가지고, 적어도 대향 방향(X방향)으로 이동할 수 있다. 본체 구동부(50)는, 공구대 본체(10)를 적어도 대향 방향(X방향)으로 이동시킨다. 공구대 본체(10)는, 제1 공구대부(11), 제2 공구대부(12), 제3 공구대부(13), 상대 구동부(30)를 구비하고 있다. 제1 공구대부(11)는, 제1 공구 장착부(21)를 가지고 있다. 제2 공구대부(12)는, 제2 공구 장착부(22)의 일부를 가지고, 대향 방향(X방향)에서의 제1 공구대부(11)와의 상대적인 간격 L1이 일정하다. 제3 공구대부(13)는, 제2 공구 장착부(22)의 나머지부를 가지고, 대향 방향(X방향)에 있어서 제1 공구대부(11)와의 상대적인 간격 L2를 변경할 수 있도록 설치되어 있다. 상대 구동부(30)는, 제1 공구대부(11)에 대하여 상대적으로 제3 공구대부(13)를 대향 방향(X방향)으로 이동시킨다.
도 8은, 비교예에 있어서 서로 대향하는 한 쌍의 빗형 공구대(902, 903)가 X방향으로 독립적으로 이동하는 모양을 모식적으로 나타내고 있다. 각각의 공구대(902, 903)는, 복수의 공구(T9)가 Y방향으로 정렬되어 있다. 가이드 부시 또는 주축에 지지된 공작물(W9)에 대하여 동시 가공을 행할 때는, 도 8의 하부에 나타낸 바와 같이, X방향에 있어서 양 공구대(902, 903)를 독립적으로 공작물(W9) 측으로 이동시키게 된다. 이 때, 동시 가공에 사용되지 않는 공구(T91)가 장착된 부분의 공구대(902, 903)의 간격 L9이 좁아져, X방향에서의 양 공구대(902, 903)의 공구(T91) 사이의 공간 SP9가 적게 된다. 물론, 양 공구대(902, 903)에 장착되는 공구(T9)의 모두가 가장 가까워졌을 때 간섭하지 않도록 모든 공구(T9)를 배치할 필요가 있으므로, 공구 배치의 자유도가 제한된다. 특히, 양 공구대(902, 903)의 단부(端部)를 연결하는 부위(914)가 있어도, 이 부위(914)에서의 공구대(902, 903) 측에 공구를 장착할 수는 없다.
한편, 도 2, 도 6 등에 예시되는 본 기술은, 제1 공구대부(11)에 대향하는 제2 공구대부(12)와 제3 공구대부(13) 중, 제3 공구대부(13)는 대향 방향(X방향)에 있어서 제1 공구대부(11)와의 간격 L2가 변하므로, 동시 선삭(旋削), 동시 구멍뚫기, 동시 밀링 등의 동시 가공을 행할 수 있다. 그뿐만아니라, 제1 공구대부(11)에 대향하는 제2 공구대부(12)는 대향 방향(X방향)에 있어서 제1 공구대부(11)와의 간격 L1이 변함없기 때문에, 공구대부(11, 12)의 공구(T0) 사이의 공간 SP1이 유지되어, 공구대부(11, 12)의 사이에 장착하는 공구(T0)의 배치의 자유도가 향상된다. 따라서, 본 기술은, 동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시키는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 제1 공구 장착부(21) 및 제2 공구 장착부(22)에는, 이미 공구(T0)가 장착된 부위와, 공구(T0)를 장착할 수 있는 부위와의 양쪽이 포함된다.
상기 공구대 본체(10)는, 대향 방향(X방향)으로만 이동 가능해도 되고, Y방향 등, 대향 방향(X방향)과는 상이한 방향으로 이동 가능해도 된다. 그리고, 대향 방향은, Y방향 등이라도 된다.
공구대부에 장착된 공구끼리의 상대적인 간격은, 공구대부끼리의 상대적인 간격 L1, L2에 대응한다. 따라서, 공구대부끼리의 상대적인 간격 L1, L2의 개념에는, 공구대부에 장착된 공구끼리의 상대적인 간격도 포함된다.
공구대부(11, 12, 13)가 선회(旋回) 가능한 선회부[예를 들면, 선회 유닛(UB1)]를 가지는 경우, 공구대부끼리의 상대적인 간격은, 공구대부에 선회하지 않는 고정 부분이 있으면 상기 고정 부분끼리의 간격인 것으로 한다. 또한, 선회부를 상대적인 간격의 기준으로 하는 경우에는, 제1 공구 장착부와 제2 공구 장착부가 대향하는 소정의 선회 각도에서의 간격인 것으로 한다.
그런데, 상기 제1 공구 장착부(21)는, 상기 대향 방향(X방향)은 상이한 공구 배열 방향(Y방향)과 공구(T0)가 정렬되는 부위라도 된다. 상기 제2 공구 장착부(22)도, 상기 공구 배열 방향(Y방향)으로 공구(T0)가 정렬되는 부위라도 된다. 상기 공구대 본체(10)는, 상기 공구 배열 방향(Y방향)에서의 상기 제1 공구대부(11)의 단부(11a)와, 상기 공구 배열 방향(Y방향)에서의 상기 제2 공구대부(12)의 단부(12a)를 연결하는 베이스부(14)를 구비해도 된다. 상기 제3 공구대부(13)는, 상기 공구 배열 방향(Y방향)에 있어서 상기 제2 공구대부(12)를 협지하여 상기 베이스부(14)로부터 이격되어 있어도 된다. 본 태양은, 베이스부(14)에 가까운 제2 공구대부(12)와 제1 공구대부(11)와의 간격 L1이 대향 방향(X방향)에 있어서 변함없기 때문에, 베이스부(14)에 가까운 부분에 장착하는 공구(T0)의 배치의 자유도가 향상된다.
여기서, 상기 공구 배열 방향은, 대향 방향과는 상이한 방향이면 되고, X방향 등이라도 된다.
상기 베이스부(14)는, 상기 제1 공구대부(11) 및 상기 제2 공구대부(12)가 설치된 측[내측면(14c)]에 제3 공구 장착부(23)를 가져도 된다. 공구 장착부(23)를 가지는 베이스부(14)에 가까운 제2 공구대부(12)와 제1 공구대부(11)와의 간격 L1이 대향 방향(X방향)에 있어서 변함없기 때문에, 대향 방향(X방향)에 있어서 많은 공구(T0)를 베이스부(14)에 배치할 수 있다. 따라서, 본 태양은, 공구 배치의 자유도를 더욱 향상시키는 것이 가능해진다. 그리고, 상기 제3 공구 장착부(23)에도, 이미 공구(T0)가 장착된 부위와, 공구(T0)를 장착할 수 있는 부위와의 양쪽이 포함된다.
상기 공구대 본체(10)는, 적어도 상기 대향 방향(X방향)으로 이동 가능한 공구대 테이블(지지체)(40)에 설치되어도 된다. 도 5 등에 예시한 바와 같이, 상기 공구대 테이블(40)에는, 상기 공구대 테이블(40)로부터 이격될수록 넓어진 단면(斷面) 사다리꼴의 도브테일(45)이 길이 방향이 상기 대향 방향(X방향)을 향해 고정되어도 된다. 상기 제3 공구대부(이동체)(13)에서의 상기 공구대 테이블(40)로의 대향면(13c)에는, 상기 도브테일(45)이 삽입되는 도브테일홈(15)이 형성되어도 된다. 상기 도브테일홈(15)의 외측 에지부(13d)에 있어서 상기 대향면(13c)이 비접촉면으로 되어도 된다.
도 9는, 비교예에 관한 공작 기계에 있어서 지지체(940)에 대하여 이동체(913)를 X방향으로 슬라이딩시키기 위한 끼워맞춤 구조(ST9)를 나타내고 있다. 지지체(940)에는, 지지체(940)로부터 이격될수록 넓어진 단면 사다리꼴의 도브테일(946)을 가지는 도브테일 형성 부재(945)가 길이 방향이 X방향을 향해 장착되어 있다. 이동체(913)에서의 지지체(940)에 대한 대향면(913c)에는, 도브테일(946)이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 도브테일홈(915)이 형성되어 있다. 도브테일홈(915)에는, 도브테일(946)과의 간극을 조정하기 위한 장척의 기브(long gib)(916)가 삽입된다.
도브테일(946)을 형성하기 위해서는, 이동체(913)의 위치 정밀도를 확보하기 위해, 제조 공장 등의 작업자가 도브테일(946)을 연삭할 필요가 있다. 지지체(940)가 도 1에 나타낸 공구대 테이블(40)과 같이 가이드 부시를 에워싸는 큰 부재인 경우, 지지체(940)의 대향면(940c)으로부터 나온 도브테일(946)을 필요한 가공 정밀도가 얻어지도록 연삭할 수 없다. 그래서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 지지체의 대향면(940c)에 장착되는 피장착부(947) 상에 도브테일(946)을 형성한 도브테일 형성 부재(945)를 준비하고, 이 도브테일 형성 부재(945)의 피장착부(947)를 나사(SC9)로 지지체의 대향면(940c)에 장착하고 있다. 도브테일(946)이 도브테일홈(915)에 삽입되었을 때, 피장착부(947)의 대향면(947c)과 이동체(913)의 대향면(913c)이 접촉하고, 도브테일(946)의 경사면(946c)과 도브테일홈(915)의 경사면(915c)이 접촉하고, 도브테일(946)의 경사면(946d)과 기브(916)가 접촉하고, 이 기브(916)와 도브테일홈(915)의 경사면(915d)이 접촉한다. 이들 접촉면이 하중을 받는 부분이다. 한편, 고정밀도의 슬라이딩을 가능하게 하기 위해, 도브테일(946)의 상저부(上底部)(946a)와 도브테일홈(915)의 바닥부(915a)와의 사이에는 매우 작게 간극(CL9)이 형성된다. 따라서, 도브테일의 상저부(946a), 및 도브테일홈의 바닥부(915a)가, 비접촉면이다.
지지체(940)가 도 1에 나타낸 공구대 테이블(40)과 같이 가이드 부시를 에워싸는 부재인 경우, 지지체(940)의 이면(裏面)(940d)으로부터 이동체(913)의 대향면(913c)까지의 두께 TH9가 두꺼워지면, 공작물(W9)을 공급하는 정면 주축으로부터 가이드 부시까지의 거리가 길어진다. 이 거리가 길게 되면, 공작물(W9)의 잔재(uncut portion)가 많아지게 되어, 공작물(W9)에 가해지는 하중도 커져 버린다. 그러나, 공구대 본체를 지지하는 강도를 확보하기 위해, 지지체(940)를 얇게 할 수는 없다.
한편, 도 5 등에 예시되는 본 기술은, 상기 피장착부(947)가 없기 때문에, 도브테일홈(15)의 외측 에지부(13d)에 있어서 제3 공구대부(13)에서의 공구대 테이블(40)로의 대향면(13c)이 도브테일(45)에 접촉하지 않는다. 도 5에서는, 도브테일홈의 외측 에지부(13d)에서의 제3 공구대부의 대향면(13c)과 공구대 테이블(40)의 대향면(40c)과의 사이에 간극(CL1)이 형성되어 있는 것이 나타나 있다. 도브테일홈의 외측 에지부(13d)에서의 제3 공구대부의 대향면(13c)이 도브테일(45)에 접촉하지 않는 구조인 것에 의해, 대향면(13c)과 직교하는 방향(Z방향)에 있어서, 공구대 테이블(40)의 이면(40d)으로부터 제3 공구대부의 대향면(13c)까지의 두께 TH1이 대략 피장착부(947)만큼 얇아지게 된다. 따라서, 본 태양은, 공작 기계의 대형화를 억제할 수 있어, 도브테일의 두께 방향으로 장척의 공작물을 공급하는 경우에는 공작물의 낭비를 적게 할 수 있다.
또한, 본 공작 기계(1)는, 상기 본체 구동부(50) 및 상기 상대 구동부(30)의 동작을 제어하는 제어부[NC 장치(70)]를 더 구비해도 된다. 상기 제어부(70)는, 상기 대향 방향(X방향)에 있어서 상기 제1 공구대부(11)를 속도 V1로 이동시키는 동시에 상기 제3 공구대부(13)를 속도 V2로 이동시키는 경우, 도 7의 (a), (b)에 예시한 바와 같이, 상기 제1 공구대부(11)를 상기 대향 방향(X방향)으로 상기 속도 V1로 이동시키는 제어를 상기 본체 구동부(50)에 행하고, 상기 제3 공구대부(13)를 상기 대향 방향(X방향)으로 속도(V2-V1)로 이동시키는 제어를 상기 상대 구동부(30)에 행해도 된다. 본 태양은, 제3 공구대부(13)를 대향 방향(X방향)으로 속도 V2로 이동시킬 때 제1 공구대부(11)의 속도 V1이 자동적으로 캔슬되므로, 동시 가공을 용이하게 하는 것이 가능해진다.
그리고, 본 기술은, 상기 제어부에 대응한 기능을 컴퓨터에 실현하게 하는 제어 프로그램, 이 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 매체, 상기 제어부에 대응한 공정을 포함하는 제어 방법 등에 적용할 수 있다.
그런데, 본 기술은, 지지체[예를 들면, 공구대 테이블(40)]에 대하여 이동체[예를 들면, 제3 공구대부(13)]를 안내 방향(X방향)으로 슬라이딩시키기 위한 공작 기계용 끼워맞춤 구조(ST1)로서,
상기 지지체(40)에는, 상기 지지체(40)로부터 이격될수록 넓어진 단면 사다리꼴의 도브테일(45)이 길이 방향이 상기 안내 방향(X방향)을 향해 고정되고,
상기 이동체(13)에서의 상기 지지체(40)에 대한 대향면(13c)에는, 상기 도브테일(45)이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 도브테일홈(15)이 형성되고,
상기 도브테일홈(15)의 외측 에지부(13d)에 있어서 상기 대향면(13c)이 비접촉면으로 되어 있는, 태양도 가진다.
도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 끼워맞춤 구조(ST1)는, 도브테일홈(15)의 외측 에지부(13d)에 있어서 이동체(13)에서의 지지체(40)에 대한 대향면(13c)이 도브테일(45)에 접촉하지 않는 구조를 가지고 있다. 이로써, 상기 대향면(13c)과 직교하는 방향(Z방향)에 있어서, 지지체(40)의 이면(40d)으로부터 이동체(13)의 대향면(13c)까지의 두께 TH1이 대략 피장착부(947)(도 9 참조)만큼 얇아지게 된다. 따라서, 본 태양은, 끼워맞춤 구조를 소형화할 수 있어, 공작 기계의 대형화를 억제할 수 있다. 그리고, 이동체는, 제3 공구대부 등, 공작물을 가공하기 위해 사용되는 이동체라도 된다.
(2) 공작 기계의 구성의 구체예:
도 1은, 본 기술의 공작 기계의 구체예인 NC 선반(1)을 모식적으로 나타내고 있다. 도 2는, NC(수치 제어) 장치(70)와 함께 공구대 본체(10)의 외관을 모식적으로 나타내고 있다. 도 3은, NC 장치(70)와 함께 공구대(2)의 주요부를 모식적으로 나타내고 있다. NC 선반(1)은, 주축(80)[정면 주축(81)과 배면 주축(82)], 가이드 부시(85), 복수의 공구대(2, 3), NC 장치(70) 등을 구비하고 있다. 그리고, 본 구체예에 사용되는 모터는, 수치 제어 가능한 서보 모터이다. 주축(80), 가이드 부시(85), 공구대(2, 3), 및 공구(T0)의 주요부는, 예를 들면, 금속으로 형성할 수 있다.
정면 주축(81)은, Z1축 방향으로 삽입된 원기둥형[봉형(棒形)]의 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, C1축 주위로, 즉 공작물(W1)의 길이 방향을 따른 축심 AX1을 중심으로 하여 공작물(W1)을 회전시킨다. 정면 주축(81)은, 도시하지 않은 정면 주축 테이블 테이블에 설치되고, Z1축 방향(자신의 축심 방향)으로 이동 가능하게 되어 있다. 가이드 부시(85)는, 정면 주축(81)을 관통한 길이형의 공작물(W1)을 Z1축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하고, 정면 주축(81)과 동기하여 C1축 주위로 회전 구동된다. 배면 주축(82)은, Z2축 방향으로 삽입된 정면 가공 후의 공작물(W1)을 해방 가능하게 파지하고, C2축 주위로, 즉 정면 주축의 축심 AX1을 따르는 축심을 중심으로 하여 정면 가공 후의 공작물(W1)을 회전시킨다. 배면 주축(82)은, 도시하지 않은 배면 주축 테이블 테이블에 설치되고, Z2축 방향(자신의 축심 방향) 및 X2축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
도 1 등에 나타낸 공구대(2)는, 복수의 공구(T0)가 빗살형으로 배열되도록 공구대 본체(10)를 빗형 공구대 테이블(40)에 장착한 빗형 공구대이다. 빗형 공구대는, 다수의 공구(T0)를 배치 가능하며, 이로써, 다기능을 가지고, 또한 염가이다. 본 기술은, 이 빗형 공구대의 장점을 살리면서, 또한 동시 가공을 가능하게 하는 특징을 가진다. 공구대(2)에 장착되는 공구(T0)는, 회전 불가능하게 고정된 바이트 등의 고정 공구(T1), 및 회전 드릴과 같이 회전하는 회전 공구(T2)의 양쪽을 포함하고, 공구 유닛으로서 공구대 본체(10)에 대하여 착탈(着脫) 가능하게 장착되어도 된다. 공구대 본체(10)는, 공작물(W1)의 정면 가공과 배면 가공의 양쪽이 가능하며, X1축 방향 및 Y1축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 본 구체예는, 공구대 본체(10)가 X3축 방향으로 이동 가능한 제3 공구대부(13)를 구비하는 특징을 가진다. 도 1에 나타낸 배면 가공용 공구대(3)는, 공작물(W1)의 배면 가공용의 공구대이며, 복수의 회전 공구(T2)가 Z2축 방향에 직교하는 방향, 및 Y2축 방향으로 정렬되어 있다. 배면 가공용 공구대(3)는, Y2축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
그리고, X1, X2, X3축은 X방향에서의 위치를 제어하기 위한 제어축을 의미하고, Y1, Y2축은 Y방향에서의 위치를 제어하기 위한 제어축을 의미하고, Z1, Z2축은 Z방향에서의 위치를 제어하기 위한 제어축을 의미하고, C1, C2축은 Z방향을 따른 가상축을 중심으로 하는 회전의 위치를 제어하기 위한 제어축을 의미한다. 따라서, X1, X2, X3축 방향은 X방향을 따른 같은 방향이며, Y1, Y2축 방향은 Y방향을 따른 같은 방향이며, Z1, Z2축 방향은 Z방향을 따른 같은 방향이다. X방향과 Y방향과 Z방향은, 서로 다른 방향이면 되고, 이동 제어의 용이함의 점에서 실질적으로 직교하고 있는 것이 바람직하지만, 직교하는 방향으로부터 예를 들면, 45°이하의 각도로 어긋난 방향이라도 된다.
NC 장치(제어부)(70)는, 주축(80), 가이드 부시(85), 공구대(2, 3) 등의 NC 선반(1)의 각 부의 동작을 제어한다. 도 3에 나타낸 NC 장치(70)는, CPU(Central Processing Unit)(71)에, ROM(Read Only Memory)(72) 및 RAM(Random Access Memory)(73)으로 이루어지는 반도체 메모리, 도시하지 않은 시계 회로나 인터페이스(I/F) 등이 접속된 컴퓨터로 되어 있다. ROM(72)에는, NC(수치 제어) 프로그램에 기술(記述)되는 복수의 커맨드를 해석하여 실행하는 기능을 컴퓨터로 하여금 실현하게 하는 해석 실행 프로그램이 기입되어 있다. RAM(73)에는, 유저(user)가 작성한 NC 프로그램이 저장된다. NC 장치(70)는, 도시하지 않은 조작 패널의 입력부로부터 각종 설정의 조작 입력을 받아들이고, 조작 패널의 출력부로부터 설정의 내용이나 NC 선반(1)에 관한 각종 정보를 표시한다.
공구대 본체(10)는, 베이스부(14), 제1 공구대부(11), 제2 공구대부(12), 제3 공구대부(13), 및 상대 구동부(30)를 가지고 있다. 제1 공구대부(11)에 설치된 제1 공구 장착부(21)와, 제2 공구대부(12) 및 제3 공구대부(13)에 설치된 제2 공구 장착부(22)는, X방향(대향 방향)에 있어서 공작물(W1)을 협지하여 서로 대향하고 있다. 공구대 본체(10)는, X1축 방향 및 Y1축 방향으로 이동 가능한 공구대 테이블(40)에 설치되고, 본체 구동부(50)에 의해 공구대 테이블(40)과 함께 X1축 방향 및 Y1축 방향으로 구동된다.
베이스부(14)는, 길이 방향이 X방향을 향해 공구대 테이블(40)에 고정되고(fastened), Y방향(공구 배열 방향)에서의 제1 공구대부(11)의 단부(11a)와, Y방향에서의 제2 공구대부(12)의 단부(12a)를 연결하고 있다. 베이스부(14)는, 제1 공구대부(11) 및 제2 공구대부(12)가 설치된 내측면(14c)에 제3 공구 장착부(23)를 가지고 있다. 제3 공구 장착부(23)는, X방향으로 복수의 공구(T0)를 배열하는 것이 가능한 부위이다. 도 2에 나타낸 베이스부(14)의 내측면(14c)에는, 공구(T0)를 유닛화한 공구 유닛을 착탈 가능하게 장착하기 위한 공구 유닛 장착부(14e)가 복수 설치되어 있다. 공구 유닛 장착부(14e)에는, 회전 공구(T2)를 유닛화한 회전 공구 유닛, 나사 절삭용의 스레드 훨링 유닛(thread whirling unit), 슬롯(slot) 형성용의 슬롯팅 유닛, 다각 기둥 형성용의 다각형 가공 유닛 등을 장착 가능하다. 복수의 공구 유닛 장착부(14e)에 1개의 공구 유닛이 장착되어도 된다. 또한, 베이스부(14)의 내측면(14c)에는, 공구 유닛 장착부(14e)로부터 X방향 외측으로 되는 위치에 공구대부(11, 12)의 접속부(14a, 14b)가 설치되어 있다.
도 2에 나타낸 베이스부(14)의 외측면(14d)에는, 회전 공구(T2)를 회전 구동시키기 위한 공구 회전 구동 모터(25), 및 제2 공구대부(12)에 포함되는 선회 유닛(UB1)을 선회 구동시키기 위한 선회 구동 모터(26)가 나사로 고정되어 있다. 도시하지 않지만, 베이스부(14) 및 제1 공구대부(11)에는, 제1 공구 장착부(21)에 장착되는 회전 공구(T2)에 모터(25)로부터의 회전 구동력을 전달하는 제1 동력 전달 기구(機構)가 설치되어 있다. 또한, 베이스부(14) 및 제2 공구대부(12)에는, 제2 공구 장착부(22)에 장착되는 회전 공구(T2)에 모터(25)로부터의 회전 구동력을 전달하는 제2 동력 전달 기구가 설치되어 있다. 또한, 베이스부(14)에는, 제3 공구 장착부(23)에 장착되는 회전 공구(T2)에 모터(25)로부터의 회전 구동력을 전달하는 제3 동력 전달 기구, 및 선회 유닛(UB1)에 모터(26)로부터의 선회 구동력을 전달하는 제4 동력 전달 기구가 설치되어 있다. 따라서, 공구 회전 구동 모터(25)는, 공구 장착부(21, 22, 23)에 장착된 회전 공구(T2)를 회전 구동시킨다. 선회 구동 모터(26)는, Y방향을 따른 선회축(旋回軸)(AX2)을 중심으로 하여 선회 유닛(UB1)을 선회 구동시킨다. 도 1에는, 선회 유닛(UB1)의 제어축을 B축으로 나타내고 있다. 슬리브 홀더(SH1) 및 제3 공구대부(13)는, 선회하지 않는다.
도 2에 나타낸 제1 공구대부(11)는, 베이스부(14)의 접속부(14a)로부터의 돌출 방향을 대략 Y방향을 향해 공구대 테이블(40)에 고정되어 있다. 제1 공구대부(11)에서의 공구대부(12, 13)에 대한 대향면(11c)에는, 공구(T0)가 Y방향으로 정렬되는 제1 공구 장착부(21)가 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 제1 공구 장착부(21)에는, 제1 공구대부(11)의 단부(11a) 측에 있어서 복수의 회전 공구(T2)가 장착되고, 제1 공구대부(11)의 단부(11b) 측에 있어서 복수의 고정 공구(T1)가 장착되어 있다. 물론, 단부(11a) 측에 고정 공구(T1)를 장착 단부(11b) 측에 회전 공구(T2)를 장착하는 등, 공구 장착부(21)에 장착되는 복수의 공구는 다양한 조합이 가능하다. 상기 접속부(14a)로부터의 돌출 방향에 있어서 제1 공구대부(11)의 단부(11b)로부터 앞에는, 별개의 공구대부는 없다.
그리고, 공구대부(11, 13)의 공구(T0)를 사용하여 공작물(W1)을 동시 가공할 때, 공구대 테이블(40)로부터의 제3 공구대부(13)의 돌출량을 적게 한 쪽이 바람직하다. 그러므로, 제1 공구대부(11)에 장착되는 공구(T0)의 X방향에서의 위치와 제3 공구대부(13)에 장착되는 공구(T0)의 X방향에서의 위치를 가능한 한 가까이하는 쪽이 바람직하다.
도 2에 나타낸 제2 공구대부(12)는, 베이스부(14)의 접속부(14b)로부터의 돌출 방향이 대략 Y방향을 향해 공구대 테이블(40)에 장착되어 있다. 제2 공구대부(12)에서의 제1 공구대부(11)에 대한 대향면(12c)에는, 공구(T0)가 Y방향으로 정렬되는 제2 공구 장착부(22)의 일부가 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 제2 공구대부(12)에는, 단부(12a) 측에 선회 유닛(UB1)이 설치되고, 단부(12b) 측에 슬리브 홀더(SH1)가 설치되어 있다. 선회 유닛(UB1)에는, 복수의 회전 공구(T2)가 장착되어 있다. 슬리브 홀더(SH1)에는, 복수의 공구를 장착할 수 있다. 상기 접속부(14b)로부터의 돌출 방향에 있어서 제2 공구대부(12)의 단부(12b)로부터 앞에는, 제3 공구대부(이동체)(13)가 설치되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제3 공구대부(13)는, 공구대 테이블(40)에 대하여 X3축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상대 구동부(30)에 의해 X3축 방향으로 구동된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제3 공구대부(13)에는, 공구(T0)가 Y방향으로 정렬되는 제2 공구 장착부(22)의 나머지부가 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 제3 공구대부(13)에는, 복수의 고정 공구(T1)가 설치되어 있다. 물론, 공구 장착부(22)에 장착되는 복수의 공구도 다양한 조합이 가능하다. 상기 접속부(14b)로부터의 돌출 방향에 있어서 제3 공구대부(13)로부터 앞에는, 별개의 공구대부는 없다.
제1 공구대부(11)와 제2 공구대부(12)는, 같은 공구대 테이블(40)에 대하여 X방향으로 이동하지 않도록 설치되어 있으므로, X방향에서의 상대적인 간격 L1이 일정하다. 한편, 제3 공구대부(13)는, 공구대 테이블(40)에 대하여 X방향으로 이동 가능하게 설치되어 있으므로, X방향에 있어서 제1 공구대부(11)와의 상대적인 간격 L2가 변할 수 있다.
그리고, 공작물(W1)을 양호한 정밀도로 동시 가공하기 위해서는, 제1 공구대부(11)에 장착된 공구(T0)와 제3 공구대부(13)에 장착된 공구(T0)와의 Y방향, Z방향에서의 위치를 조정하는 수단이 있으면 된다. 이 조정 수단으로서, 예를 들면, 공구대부(11, 13)에 공구(T0)를 장착할 때 간극에 삽입하는 심(shim)을 사용하면, 공구(T0)의 Y방향, Z방향에서의 위치를 미세 조정할 수 있다.
도 3에 나타낸 상대 구동부(30)는, X3축 구동 모터(31), 및 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구 등을 가지고 있다. X3축 구동 모터(31)는, 공구대 테이블(40)에서의 제3 공구대부(13)에 대한 대향면(40c)에 고정되어 있다. 제3 공구대부(13)는, 공구대 테이블(40)의 대향면(40c)을 따라 X3축 방향의 왕복 양쪽 방향으로 이동할 수 있다. 상대 구동부(30)는, NC 장치(70)의 제어에 따라, 제1 공구대부(11)에 대하여 상대적으로 제3 공구대부(13)를 X방향으로 이동시킨다.
도 1에 나타낸 공구대 테이블(40)은, 가이드 부시(85)가 삽입되는 개구부(40a)를 가지고, 공구대부(11, 12, 13)에 대한 대향면(40c)에 공구대부(11, 12) 및 X3축 구동 모터(31)가 장착되어 있다. 공구대 테이블(40)은, 도 3에 나타낸 본체 구동부(50)에 구동되는 것에 의해 X1축 방향 및 Y1축 방향으로 이동한다.
본체 구동부(50)는, 예를 들면, 베이스(60)에 대하여 X방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 슬라이딩 베이스(62), 이 슬라이딩 베이스(62)를 X1축 방향으로 이동시키는 X1축 구동부(51), 및 슬라이딩 베이스(62)에 대하여 Y방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 공구대 테이블(40)을 Y1축 방향으로 이동시키는 Y1축 구동부(53)를 가진다. 공구대 테이블(40)에서의 슬라이딩 베이스(62)에 대한 대향면[이면(40d)]에는, 길이 방향이 Y방향을 향한 슬라이딩 레일(41)이 설치되어 있다. 슬라이딩 베이스(62)에서의 공구대 테이블(40)로의 대향면(62c)에는, 슬라이딩 레일(41)을 따라 슬라이딩하는 Y축 가이드 부재(63)가 설치되어 있다. 그리고, 슬라이딩 레일과 Y축 가이드 부재는, 교체 가능하다. Y1축 구동부(53)는, Y1축 구동 모터(54), 및 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구 등을 가지고, 슬라이딩 베이스(62)에 대하여 공구대 테이블(40)을 공구대 본체(10)와 함께 상대적으로 Y1축 방향의 왕복 양쪽 방향으로 이동시킨다. 도시하지 않지만, 슬라이딩 베이스(62)와 베이스(60)와의 사이에는, 상기 슬라이딩 레일(41) 및 상기 Y축 가이드 부재(63)와 마찬가지의 슬라이딩 레일 및 X축 가이드 부재가 설치되어 있다. X1축 구동부(51)는, X1축 구동 모터(52), 및 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기구 등을 가지고, 베이스(60)에 대하여 슬라이딩 베이스(62)를 공구대 테이블(40)과 함께 상대적으로 X1축 방향의 왕복 양쪽 방향으로 이동시킨다. 따라서, 본체 구동부(50)는, 공구대 본체(10)를 X방향 및 Y방향으로 이동시킨다.
NC 장치(70)는, NC 프로그램에 기술된 복수의 커맨드에 따라 본체 구동부(50)의 동작을 제어함으로써, 공구대 본체(10)의 X1축 방향 및 Y1축 방향의 이동을 수치 제어한다. 또한, NC 장치(70)는, NC 프로그램에 기술된 복수의 커맨드에 따라 상대 구동부(30)의 동작을 제어함으로써, 제3 공구대부(13)의 X3축 방향의 이동을 수치 제어한다.
그런데, 도 1에 나타낸 바와 같이, 공구대 테이블(40)은 가이드 부시(85)를 에워싸는 부재이므로, 제3 공구대부(13)를 X3축 방향으로 이동시키는 구조를 포함한 공구대 테이블(40)의 두께(Z방향의 길이)가 두꺼워지면, 공작물(W1)을 공급하는 정면 주축(81)으로부터 가이드 부시(85)까지의 거리가 길어진다. 이 거리가 길게 되면, 공작물(W1)의 잔재가 많아져, 공작물(W1)에 가해지는 하중도 커져 버린다. 그러나, 강도를 확보하기 위해, 제3 공구대부(13)를 X3축 방향으로 이동시키는 구조를 제외한 부분의 공구대 테이블(40)을 얇게 할 수는 없다. 그래서, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 공구대 테이블(40)에 대하여 제3 공구대부(13)를 X3축 방향으로 이동시키기 위한 특수한 끼워맞춤 구조(ST1)를 사용하고 있다.
도 4는, 도브테일(45)과 도브테일홈(15)을 사용한 끼워맞춤 구조(ST1)를 모식적으로 나타내고 있다. 알기 쉽게 나타내기 위해, 공구대 테이블(40)을 단면(斷面)에서 보는 것으로 하고 있다. 도 5는, 끼워맞춤 구조(ST1)를 X방향에 대한 수직면에서 모식적으로 단면에서 보는 것으로 하고 있다. 끼워맞춤 구조(ST1)는, 도브테일형의 구조이며, 공구대 테이블(지지체)(40)에 고정된 도브테일(45)이 제3 공구대부(이동체)(13)의 도브테일홈(15)에 대하여 슬라이딩 가능하게 삽입된 구조이다. 본 구체예의 끼워맞춤 구조(ST1)는, 도브테일과 도브테일홈을 사용한 종래의 끼워맞춤 구조와는 상이하고, 도 9에 나타낸 피장착부(947)가 도브테일(45)에 없다는 특징을 가진다.
도 5에 나타낸 도브테일(45)은, 공구대 테이블(40)로부터 이격될수록 넓어진 단면 사다리꼴이며, 상저부(45a)의 폭(Y방향의 길이)이 하저부(下底部)(45b)의 폭보다 넓고, 경사면(45c, 45d)이 상저부(45a)로부터 하저부(45b)를 향함에 따라 가까워지는 경사를 가지고 있다. 도브테일(45)에는, 상저부(45a)로부터 하저부(45b)를 향해 나사(SC1)를 통과시키기 위한 관통공이 형성되어 있다. 도브테일(45)은, 길이 방향이 X방향(대향 방향)을 향해 공구대 테이블(40)의 대향면(40c)과 나사(SC1)로 고정된다. 도브테일홈(15)은, 도브테일(45)이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 단면 사다리꼴이며, 제3 공구대부(13)에서의 공구대 테이블(40)로의 대향면(13c)에 형성되어 있다. 이 대향면(13c)에서의 도브테일홈(15)의 폭은 바닥부(15a)의 폭보다 좁게 되어, 경사면(15c, 15d)이 대향면(13c)으로부터 바닥부(15a)를 향함에 따라 멀어지는 경사를 가지고 있다. 도브테일홈(15)에는, 도브테일(45)과의 간극을 조정하기 위한 장척의 기브(간극 조정 부재)(16)가 삽입된다.
도 4 등에 나타내는 기브(16)는, 면도날(razor)이라고도 하고, 단면이 평행사변형상이며, 기단부(基端部)(16b)로부터 선단부(16a)를 향해 두께가 점감(漸減)하고 있다. 한편, 도브테일홈(15)의 폭(Y방향의 간격)은, 기단부(16b) 측으로부터 선단부(16a) 측을 향해 점감하고 있다. 따라서, 도브테일홈(15)에 대하여 기브(16)의 X방향에서의 위치를 조정함으로써, 도브테일홈(15)과 도브테일(45)과의 매우 적은 간극을 조정할 수 있다.
본 구체예는, 도브테일홈(15)에 기브(16)와 도브테일(45)이 삽입되었을 때 도브테일홈(15)의 외측 에지부(13d)에 있어서 대향면(13c)이 비접촉으로 되는 특징을 가진다. 도 5에 나타낸 예에서는, 도브테일의 상저부(45a)와 도브테일홈의 바닥부(15a)가 접촉하고, 도브테일의 경사면(45c)과 도브테일홈의 경사면(15c)이 접촉하고, 도브테일의 경사면(45d)과 기브(16)가 접촉하고, 이 기브(16)와 도브테일홈의 경사면(15d)이 접촉되고 있다. 이들 접촉면이 하중을 받는 부분이다. 한편, 공구대 테이블(40)의 대향면(40c)과 제3 공구대부(13)의 대향면(13c)과의 사이에는, 매우 작게 간극(CL1)이 형성되어 있다. 따라서, 공구대 테이블의 대향면(40c), 및 제3 공구대부의 대향면(13c)은, 비접촉면이다. 도브테일홈의 외측 에지부(13d)에서의 제3 공구대부의 대향면(13c)이 도브테일(45)에 접촉하지 않는 구조인 것에 의해, 매우 작은 간극(CL1)이 있지만, Z방향에 있어서 공구대 테이블의 이면(40d)으로부터 제3 공구대부의 대향면(13c)까지의 두께 TH1이 대략 공구대 테이블(40)의 두께로 된다.
(3) 구체예에 관한 공작 기계의 동작, 작용, 및 효과:
이하, 도 1∼도 7을 참조하여 선반(1)의 동작을 설명한다.
제1 공구 장착부(21)[제1 공구대부(11)]에 장착된 공구(T0) 중 1개를 사용하여 공작물(W1)을 가공하는 경우, 사용 대상의 공구(T0)의 위치를 공작물(W1)에 맞추도록 공구대 본체(10)의 X방향 및 Y방향에서의 위치를 수치 제어하게 된다. 공구대 본체(10)의 X방향에서의 위치는, NC 장치(70)가 X1축 구동부(51)를 구동시켜 공구대 본체(10)를 X1축 방향으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다. 공구대 본체(10)의 Y방향에서의 위치는, NC 장치(70)가 Y1축 구동부(53)를 구동시켜 공구대 본체(10)를 Y1축 방향으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다.
제2 공구 장착부(22)[공구대부(12, 13)], 또는 제3 공구 장착부(23)[베이스부(14)]에 장착된 공구(T0) 중 1개를 사용하여 공작물(W1)을 가공하는 경우도, 사용 대상의 공구(T0)의 위치를 공작물(W1)에 맞추도록 공구대 본체(10)의 X방향 및 Y방향에서의 위치를 수치 제어하게 된다. 마찬가지로, NC 장치(70)가 상기 구동부(51, 53)를 구동시켜 공구대 본체(10)를 X1축, Y1축 방향으로 이동시킴으로써 공구대 본체(10)의 위치를 제어할 수 있다.
다음에, 제1 공구대부(11)에 장착된 공구(T0)와 제3 공구대부(13)에 장착된 공구(T0)를 동시에 사용하여 공작물(W1)을 가공하는 경우에 대하여, 설명한다.
제1 공구대부(11)에 장착된 사용 대상의 공구(T0)의 위치를 공작물(W1)에 맞추기 위해서는, 공구대 본체(10)의 전체를 X1축, Y1축 방향으로 수치 제어하면 된다. 공구대 본체(10)의 X방향에서의 위치에 대해서는, NC 장치(70)가 X1축 구동부(51)를 구동시켜 공구대 본체(10)를 X1축 방향으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다. 공구대 본체(10)의 Y방향에서의 위치에 대해서는, NC 장치(70)가 Y1축 구동부(53)를 구동시켜 공구대 본체(10)를 Y1축 방향으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다. 도 6에는, 동시 가공 시의 공구대 본체(10)의 모양을 모식적으로 나타내고 있다.
제3 공구대부(13)에 장착된 사용 대상의 공구(T0)의 위치를 공작물(W1)에 맞추기 위해서는, 제3 공구대부(13)를 X3축 방향으로 수치 제어할 필요가 있다. 제3 공구대부(13)의 X방향에서의 위치에 대해서는, NC 장치(70)가 상대 구동부(30)를 구동시켜 제3 공구대부(13)를 공구대 테이블(40)에 대하여 상대적으로 X3축 방향으로 이동시킴으로써 제어할 수 있다.
예를 들면, 도 7의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, X방향에 있어서 제1 공구대부(11)를 속도 V1로 이동시키는 동시에 제3 공구대부(13)를 속도 V2로 이동시키는 것으로 한다. 이 경우, 제1 공구대부(11)에 대하여, NC 장치(70)는, X1축의 제어량을 속도 V1로 한다, 즉 X1축 방향으로 속도 V1로 이동시키는 제어를 본체 구동부(50)에 행하도록 하면 된다. 한편, 제3 공구대부(13)에 대하여, NC 장치(70)는, X3축의 제어량을 속도(V2-V1)로 한다, 즉 X방향으로 속도(V2-V1)로 이동시키는 중첩 제어를 상대 구동부(30)에 행하도록 하면 된다. 이로써, 제3 공구대부(13)를 X방향으로 속도 V2로 이동시킬 때 제1 공구대부(11)의 속도 V1이 자동적으로 캔슬된다.
도 7의 (a)∼(c)는, 공작물(W1)의 동시 가공의 예를 모식적으로 나타내고 있다.
도 7의 (a)는, 제1 공구대부(11)에 장착된 바이트[고정 공구(T1)]와 제3 공구대부(13)에 장착된 바이트(T1)와 밸런스 커팅을 행하는 예를 나타내고 있다. 밸런스 커팅은, 동시 선삭의 일례이며, 공작물의 양측에 거친 바이트(roughly cutting tool)와 마무리 바이트(finely cutting tool)를 동시에 닿게 하여 공작물을 동시 가공하는 선삭법(旋削法)이다. 예를 들면, NC 장치(70)는, 사용 대상의 양 바이트의 Y방향에서의 위치가 공작물(W1)에 맞도록 공구대 본체(10)의 Y1축의 위치를 제어하고, 양 바이트로 밸런스 커팅이 행해지도록 공구대 본체(10)의 X1축의 위치, 및 제3 공구대부(13)의 X3축의 위치를 제어하면 된다. 정면 주축(81)과 가이드 부시(85)에 대해서는, 바이트가 공작물(W1)에 접촉하기 전에 C1축 주위로 회전시켜 두면 된다.
도 7의 (b)는, 제1 공구대부(11)에 장착된 크로스 드릴(cross drill)[회전 공구(T2)]와 제3 공구대부(13)에 장착된 크로스 드릴(T2)에 의해 동시 구멍뚫기(drilling)를 행하는 예를 나타내고 있다. 동시 구멍뚫기는, 공작물의 양측에 크로스 드릴을 동시에 닿게 하여 공작물의 측면에 구멍을 형성하는 가공법이다. 예를 들면, NC 장치(70)는, 사용 대상의 양 크로스 드릴의 Y방향에서의 위치가 공작물(W1)에 맞도록 공구대 본체(10)의 Y1축의 위치를 제어하고, 양 크로스 드릴로 동시 구멍뚫기가 행해지도록 공구대 본체(10)의 X1축의 위치, 및 제3 공구대부(13)의 X3축의 위치를 제어하면 된다. 정면 주축(81)과 가이드 부시(85)에 대해서는, 크로스 드릴이 공작물(W1)에 접촉하기 전에 C1축 주위의 회전을 정지시켜 두면 된다. 도시하지 않지만, 공작물의 측면에 형성된 양 구멍의 내측에 탭(tap)을 동시에 닿게 하여 나사를 형성하는 동시 탭도, 동일한 제어를 행할 수 있다.
도 7의 (c)는, 제1 공구대부(11)에 장착된 엔드밀[회전 공구(T2)]과 제3 공구대부(13)에 장착된 엔드밀(T2)에 의해 H커팅을 행하는 예를 나타내고 있다. H커팅은, 동시 밀링의 일례이며, 공작물의 양측을 평행하게 절삭하는 가공법이다. 예를 들면, NC 장치(70)는, 사용 대상의 양 엔드밀의 X방향에서의 위치가 공작물(W1)에 맞도록 공구대 본체(10)의 X1축의 위치, 및 제3 공구대부(13)의 X3축의 위치를 제어하고, 양 엔드밀로 H커팅이 행해지도록 공구대 본체(10)를 Y1축 방향으로 이동 제어하면 된다. 정면 주축(81)과 가이드 부시(85)에 대해서는, 크로스 드릴이 공작물(W1)에 접촉하기 전에 C1축 주위의 회전을 정지시켜 두면 된다.
동시 가공 시에는, 도 1, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 공구대부(11)와 제3 공구대부(13)와의 X방향에서의 간격 L2가 좁아지는 한편, 제1 공구대부(11)와 제2 공구대부(12)와의 X방향에서의 간격 L1은 좁아지지 않는다. 이로써, 공구대부(11, 12)의 공구(T0) 사이의 공간 SP1이 유지된다. 제2 공구대부(12)는 제3 공구대부(13)보다도, 베이스부(14)에 가까우므로, X방향에 있어서 많은 공구(T0)를 베이스부(14)에 배치할 수 있어, 제1 공구대부(11)와 제2 공구대부(12)와의 사이에 장착하는 공구(T0)의 배치의 자유도도 높다. 따라서, 본 선반(1)은, 동시 가공 가능한데 더하여, 공구 배치의 자유도가 높다
또한, 도 5 등에 나타낸 바와 같이, 공구대 테이블(40)에 대하여 제3 공구대부(13)를 X방향으로 상대적으로 이동시키는 끼워맞춤 구조(ST1)에 도 9에 나타낸 바와 같은 피장착부(947)가 없는 도브테일(45)을 사용하고 있다. 그러므로, Z방향에 있어서, 공구대 테이블(40)의 이면(40d)으로부터 제3 공구대부의 대향면(13c)까지의 두께 TH1이 대략 피장착부(947)만큼 얇아지게 된다. 따라서, 본 선반(1)은, 대형화가 억제되어, 공작물의 잔재가 적어지게 되어, 공작물에 가해지는 하중의 증가가 억제된다.
(4) 변형예:
본 기술은, 각종 변형예를 생각할 수 있다.
예를 들면, 본 기술을 적용 가능한 선반은, 가이드 부시가 없고 주축에 파지되는 공작물을 가공하는 선반이라도 된다. 또한, 본 기술은, 공작물의 정면 가공을 행하는 경우 외에, 공작물의 배면 가공을 행하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 기술은, 선반 이외의 공작 기계에도 적용할 수 있다.
본 기술을 적용 가능한 공구대는, 빗형 공구대 이외에도, 터릿 등이라도 된다.
공구대 본체 및 공구대 테이블은, Y방향으로 이동하지 않고 X방향으로만 이동 가능해도 된다. 본체 구동부는, 공구대 본체 및 공구대 테이블의 이동 방향으로 맞추어 구동을 행하면 된다.
제3 공구대부는, 복수의 제2 공구대부에 끼워지는 위치에 설치되어도 된다. 예를 들면, Y방향에 있어서, 제3 공구대부와 베이스부와의 사이에 제2 공구대부의 하나가 있고, 제3 공구대부에서 볼 때 베이스부와는 반대측에 별개의 제2 공구대부가 있어도 된다.
그리고, 제3 공구대부와 베이스부와의 사이에 제2 공구대부가 있으면 X방향에 있어서 많은 공구를 베이스부에 배치할 수 있으므로 바람직하지만, 제3 공구대부가 제2 공구대부보다도, 베이스부에 가까워도 동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시킨다는 기본적 효과가 얻어진다. 또한, 베이스부가 없어도 상기 기본적 효과가 얻어진다.
또한, 도브테일(45)과 도브테일홈(15)과의 끼워맞춤 구조(ST1)가 없어도, 상기 기본적 효과가 얻어진다. 한편, 도브테일(45)과 도브테일홈(15)과의 끼워맞춤 구조(ST1)가 있으면, 공구대 본체에 제3 공구대부 및 상대 구동부가 없어도, 공작 기계의 대형화를 억제할 수 있다는, 별개의 기본적 효과가 얻어진다.
(5) 결론:
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 각종 태양에 의해, 동시 가공 가능한 공작 기계에 있어서 공구 배치의 자유도를 향상시키는 것이 가능한 기술 등을 제공할 수 있다. 물론, 종속 청구항에 관한 구성 요건을 가지고 있지 않고 독립 청구항(실시형태에 기재한 태양을 포함함)에 관한 구성 요건만으로 이루어지는 기술이라도, 전술한 기본적인 작용, 효과가 얻어진다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예 중에서 개시한 각각의 구성을 서로 치환하거나, 조합을 변경하거나 한 구성, 공지 기술 및 전술한 실시형태 및 변형예 중에서 개시한 각각의 구성을 서로 치환하거나, 조합을 변경하거나 한 구성 등도 실시 가능하다. 본 발명은, 이들 구성 등도 포함된다.
1: 선반(공작 기계), 2, 3: 공구대, 10: 공구대 본체,
11: 제1 공구대부, 11a, 11b: 단부, 11c: 대향면,
12: 제2 공구대부, 12a, 12b: 단부, 12c: 대향면,
13: 제3 공구대부(이동체), 13c: 대향면, 13d: 외측 에지부,
14: 베이스부, 14a, 14b: 접속부, 14c: 내측면, 14d: 외측면,
15: 도브테일홈, 15a: 바닥부, 15c, 15d: 경사면, 16: 기브,
21: 제1 공구 장착부, 22: 제2 공구 장착부,
23: 제3 공구 장착부,
30: 상대 구동부, 31: X3축 구동 모터,
40: 공구대 테이블(지지체), 40a: 개구부, 40c: 대향면,
40d: 이면, 45: 도브테일, 45a: 상저부, 45b: 하저부,
45c, 45d: 경사면,
50: 본체 구동부, 51: X1축 구동부, 52: X1축 구동 모터,
53: Y1축 구동부, 54: Y1축 구동 모터,
60: 베이스, 62: 슬라이딩 베이스, 62c: 대향면,
63: Y축 가이드 부재,
70: 수치 제어 장치(제어부),
80: 주축, 81: 정면 주축, 82: 배면 주축, 85: 가이드 부시,
AX1: 축심, CL1: 간극, SP1: 공간,
ST1: 끼워맞춤 구조,
T0: 공구, T1: 고정 공구, T2: 회전 공구,
W1: 공작물.

Claims (5)

  1. 공작물(workpiece)을 파지하여 소정 방향으로 이동 가능한 주축(main spindle);
    상기 소정 방향과는 상이한 소정의 대향 방향에 있어서 상기 공작물을 협지하여 서로 대향한 제1 공구 장착부 및 제2 공구 장착부를 구비하고, 적어도 상기 대향 방향으로 이동 가능한 공구대 본체(tool post body); 및
    상기 공구대 본체를 적어도 상기 대향 방향으로 이동시키는 본체 구동부;
    를 포함하고,
    상기 공구대 본체는,
    상기 제1 공구 장착부를 구비하는 제1 공구대부(tool post unit);
    상기 제2 공구 장착부의 일부를 구비하고, 상기 대향 방향에서의 상기 제1 공구대부와의 상대적인 간격이 일정한 제2 공구대부;
    상기 제2 공구 장착부의 나머지부(remaininig portion)를 구비하고, 상기 대향 방향에 있어서 상기 제1 공구대부와의 상대적인 간격을 변경할 수 있도록 설치된 제3 공구대부; 및
    상기 제1 공구대부에 대하여 상대적으로 상기 제3 공구대부를 상기 대향 방향으로 이동시키는 상대 구동부(relatively-driving unit);를 구비한,
    공작 기계(machine tool).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공구 장착부는, 상기 대향 방향과는 상이한 공구 배열 방향으로 공구가 정렬되는 부위이며,
    상기 공구대 본체는, 상기 공구 배열 방향에서의 상기 제1 공구대부의 단부(端部)와, 상기 공구 배열 방향에서의 상기 제2 공구대부의 단부를 연결하는 베이스부를 구비하고,
    상기 제3 공구대부는, 상기 공구 배열 방향에 있어서 상기 제2 공구대부를 협지하여 상기 베이스부로부터 이격되어 있는, 공작 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부는, 상기 제1 공구대부 및 상기 제2 공구대부가 설치된 측에 제3 공구 장착부를 구비하는, 공작 기계.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구대 본체는, 적어도 상기 대향 방향으로 이동 가능한 공구대 테이블에 설치되고,
    상기 공구대 테이블에는, 상기 공구대 테이블로부터 이격될수록 넓어진 단면(斷面) 사다리꼴의 도브테일(dovetail)이 고정되고, 상기 도브테일의 길이 방향이 상기 대향 방향을 향하고,
    상기 제3 공구대부에서의 상기 공구대 테이블로의 대향면에는, 상기 도브테일이 슬라이딩 가능하게 삽입되는 도브테일홈이 형성되고,
    상기 도브테일홈의 외측 에지부에 있어서 상기 대향면이 비접촉면으로 되어 있는, 공작 기계.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체 구동부 및 상기 상대 구동부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 대향 방향에 있어서 상기 제1 공구대부를 속도 V1로 이동시키는 동시에 상기 제3 공구대부를 속도 V2로 이동시키는 경우, 상기 제1 공구대부를 상기 대향 방향으로 상기 속도 V1로 이동시키는 제어를 상기 본체 구동부에 행하고, 상기 제3 공구대부를 상기 대향 방향으로 속도(V2-V1)로 이동시키는 제어를 상기 상대 구동부에 행하는, 공작 기계.
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