KR20220161178A

KR20220161178A - 공작 기계

Info

Publication number: KR20220161178A
Application number: KR1020220058707A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 이시카와; 히로유키 오가사와라
Original assignee: 스타 마이크로닉스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2022-12-06
Also published as: CN115401270A; TW202245941A; EP4094886A1; JP2022182411A; US20220379386A1

Abstract

본 발명은, 다양한 가공이 가능하며 소형화된 공작 기계를 제공하는 것을 과제로 한다. 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 공작물(W)을 파지(把持)하고 주축(主軸) 중심선(CL1)을 중심으로 하여 회전 가능한 주축(31)과, 공구대(5)를 구비한 공작 기계에 있어서, 공구대(5)는, 공작물(W)을 가공하는 한쪽 회전 공구(T1a)가 장착되는 제1 공구 유닛 장착부(53a)가 형성되고, 주축 중심선(CL1)과 직교하는 제1 선회축선(B1)을 선회 중심으로 하여 선회하는 제1 선회 홀더(53)와, 공작물(W)을 가공하는 스레드 휠링 공구(TT2)가 장착되는 제2 휠링 공구 장착부(54a)가 형성되고, 주축 중심선(CL1)과 직교하고 제1 선회축선(B1)과는 상이한 제2 선회축선(B2)을 선회 중심으로 하여 선회하는 제2 선회 홀더(54)를 가지고 있다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명은, 공작물을 파지(把持)하고 주축 중심선을 중심으로 하여 회전 가능한 주축(主軸)과, 공구대를 구비한 공작 기계에 관한 것이다.

공작물을 파지하고 주축 중심선을 중심으로 하여 회전 가능한 주축과, 주축에 파지된 공작물을 가공하기 위한 공구가 장착되는 공구대를 구비한 공작 기계가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 공작 기계의 공구대는, 공작물을 가공하는 공구가 장착되는 공구 장착부가 형성된 선회 가능한 선회 홀더와 선회 불가능한 고정 홀더를 구비하고 있다. 이 선회 홀더는, 주축 중심선과 직교하는 Y축 방향을 따른 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회한다. 선회 홀더를 구비함으로써, 공작물에 대한 공구의 방향을 조정하여 가공할 수 있으므로 다양한 가공이 가능하게 된다.

또한, 전술한 주축과 공구대에 더하여, 주축에 대향하는 대향 주축과, 대향 주축에 파지된 공작물을 가공하기 위한 공구가 장착되는 대향 주축용 공구대를 구비한 공작 기계도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2 등 참조). 이 특허문헌 2에 기재된 공작 기계는, 공구대와 대향 주축용 공구대 각각에, 주축 중심선과 직교하는 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회 가능한 선회 홀더와 선회 불가능한 고정 홀더를 구비하고 있다. 이 특허문헌 2에 기재된 공작 기계에서는, 공구대와 대향 주축용 공구대 각각 선회 홀더를 가지므로, 주축에 파지된 공작물뿐만 아니라 대향 주축에 파지된 공작물에 대해서도 다양한 가공이 가능하게 된다.

일본공개특허 제2014－037043호 공보 일본공개특허 제2019－198909호 공보

최근에는, 주축에 파지된 공작물에 대하여, 더욱 다양한 가공이 가능한 공작 기계가 요구되고 있다. 공구대의 선회 홀더에 장착되는 공구의 종류나 수는 한정되므로, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 공작 기계에서는, 임의의 방향으로 날끝을 향하게 하여 행하는 가공의 종류는 한정된다. 이에 대하여, 선회 홀더에 형성된 공구 장착부의 수를 증가시키고, 예를 들면 모든 공구를 큰 선회 홀더에 장착 가능하게 함으로써, 임의의 방향으로 날끝을 향하게 하는 가공의 종류를 증가시키는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 큰 선회 홀더는, 그 선회에 필요한 공간도 커지므로, 그 외의 구조물을 선회 홀더로부터 멀리 이격시킨 위치에 배치할 필요가 있다. 그 결과, 공작 기계가 대형화되는 문제가 생긴다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 다양한 가공이 가능하며 소형화된 공작 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 해결하는 본 발명의 공작 기계는, 공작물을 파지하고 주축 중심선을 중심으로 하여 회전 가능한 주축과, 공구대를 구비한 공작 기계에 있어서,

상기 공구대는, 상기 공작물을 가공하는 공구가 장착되는 제1 공구 장착부가 형성되고, 상기 주축 중심선과 직교하는 제1 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회하는 제1 선회 홀더와, 상기 공작물을 가공하는 공구가 장착되는 제2 공구 장착부가 형성되고, 상기 주축 중심선과 직교하고 상기 제1 선회축선과는 상이한 제2 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회하는 제2 선회 홀더를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.

이 공작 기계에 의하면, 상기 공구대가 상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더를 가지므로, 다양한 가공이 가능하면서, 선회에 필요한 공간은 작아도 되므로, 공작 기계를 소형화할 수 있다.

여기서, 상기 공구대는, 상기 제1 선회축선을 따른 제1 축선 방향으로 이동 가능한 것이라도 된다. 또한, 상기 공구대는, 상기 제1 축선 방향에 직교하고 상기 주축 중심선을 따른 제2 축 방향에도 직교하는 제3축 방향으로 이동 가능한 것이라도 된다. 상기 제2 선회축선은, 상기 제1 선회축선과는 상기 제3축 방향으로 이격하고, 상기 제1 선회축선과 평행한 축선이라도 된다. 또한, 상기 제1 선회 홀더는, 회전 공구가 장착 가능한 것이라도 된다. 마찬가지로, 상기 제2 선회 홀더는, 회전 공구가 장착 가능한 것이라도 된다. 상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더는, 상기 공작물을 사이에 두고 서로 대향한 위치에 배치된 것이라도 된다. 또한, 상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더는, 선회함으로써 상기 공작물에 대한 공구의 방향을 조정하는 것이라도 된다. 또한, 상기 제1 선회부 및 상기 제2 선회부가 선회 가능하게 장착된 선회 베이스를 구비하고 있어도 된다.

이 공작 기계에 있어서, 상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더를 선회시키는 공통의 모터를 구비하고 있어도 된다.

이와 같이 함으로써, 공작 기계를 저비용으로 구성할 수 있다.

또한, 이 공작 기계에 있어서, 소정의 선회 각도로 정지한 상기 제2 선회 홀더를, 상기 선회 각도로 유지하는 브레이크 기구(機構)를 구비하고 있어도 된다.

가공 시에 상기 제2 선회 홀더에 선회 방향의 하중이 가해진 경우라도, 상기 브레이크 기구에 의해 상기 선회 각도를 유지할 수 있으므로, 고정밀도 가공이 가능하다.

또한, 이 공작 기계에 있어서, 상기 제1 선회 홀더 및 상기 제2 선회 홀더 각각은, 스레드 휠링 공구가 장착 가능한 것이라도 된다.

상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더 각각이 스레드 휠링 공구를 장착 가능하므로, 주축에 파지된 공작물에, 예를 들면, 1조(條) 나사와 2조 나사 혹은 나사산 각도가 상이한 2종류의 나사내기 가공 등, 종류가 상이한 나사내기 가공을 실시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다양한 가공이 가능하며 소형화된 공작 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 NC 선반의 내부 구성을 간이적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 NC 선반의 공구대를 나타내는 사시도이다.
도 3은 제1 선회 홀더 및 제2 선회 홀더를 선회시키기 위한 구동력을 전달하는 선회 구동 전달 기구를 나타내는 우측면도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 제1 선회 홀더 및 제2 선회 홀더가 선회했을 때의 공구의 방향을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 공구대의 제1 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다.
도 6은 도 2에 나타낸 공구대의 제2 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다.
도 7은 도 2에 나타낸 공구대의 제3 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에서는, 본 발명을 NC(Numerical Control) 선반에 적용한 예를 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 NC 선반의 내부 구성을 간이적으로 나타내는 평면도이다.

NC 선반(1)은, 제어 장치(2)와, 주축대(3)와, 가이드 부시(4)와, 공구대(5)와, 대향 주축대(6)를 구비하고 있다. 이 NC 선반(1)은, 공작 기계의 일례에 상당한다. 제어 장치(2)에는, NC 프로그램과, 그 NC 프로그램에 사용되는 각종 지령에 따른 동작 정보 등이 보존되어 있다. 제어 장치(2)는, NC 프로그램에 따라, 주축대(3), 공구대(5) 및 대향 주축대(6)를 수치 제어에 의해 동작시키는 컴퓨터이다. 또한, 제어 장치(2)는, 주축(31)과 대향 주축(61)의 회전도 제어한다. 또한, 제어 장치(2)는, 공구대(5)에 장착된 공구가 회전 공구 등의 회전하는 공구인 경우에는, 그 공구의 회전도 제어한다.

주축대(3)에는, 주축(31)이 탑재되어 있다. 주축대(3)는, 주축(31)과 함께 Z1축 방향으로 이동 가능하다. Z1축 방향은, 수평 방향이며, 도 1에 있어서는 좌우 방향이다. 이 Z1축 방향은, 제2 축 방향의 일례에 상당한다. 주축(31)은, 콜릿 척 등의 파지부를 가지고 있다. 주축(31)은, 그 내부에 삽입된 장척(長尺) 봉형(棒形)의 공작물(W)을 파지부에 의해 해제 가능하게 파지한다. 주축(31)은, 공작물(W)을 파지하고 주축 중심선(CL1)을 중심으로 하여 회전 가능하다. 주축 중심선(CL1)의 방향은 Z1축 방향과 일치하고 있다. 주축(31)에는 빌트인 모터 등의 도시하지 않은 스핀들 모터가 설치되어 있다. 이 스핀들 모터가 제어 장치(2)로부터 지령을 받아서 회전함으로써, 주축(31)은, 주축 중심선(CL1)을 중심으로 하여 회전한다. 이로써, 주축(31)에 의해 파지된 공작물(W)은, 주축 중심선(CL1)을 중심으로 하여 회전한다.

가이드 부시(4)는, 가이드 부시 지지대(41)를 통하여 NC 선반(1)의 베이스인 다리에 고정되어 있다. 가이드 부시(4)는, 주축(31)의 내부를 관통한 공작물(W)의 선단측 부분을 Z1축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 이 가이드 부시(4)의, 공작물(W)을 지지하고 있는 부분은, 주축(31)과 동기하여 주축 중심선(CL1)을 중심으로 하여 회전 가능하다. 즉, 주축 중심선(CL1)은, 공작물(W)의, 가이드 부시(4)에 지지된 부분의 회전 중심선이기도 하다. 가이드 부시(4)에 의해, 가공 시의 공작물(W)의 휨이 억제되므로, 특히 가늘고 긴 공작물(W)을 고정밀도로 가공할 수 있다.

공구대(5)는, 주축 중심선(CL1)과 직교하고 또한 수평 방향을 향한 X1축 방향과, 주축 중심선(CL1)과 직교하고 또한 수직 방향을 향한 Y1축 방향으로 이동 가능하다. 도 1에서는, 상하 방향이 X1축 방향이며, 지면(紙面)에 직교하는 방향이 Y1축 방향이다. 이 Y1축 방향은 제1 축선 방향의 일례에 상당한다. 또한, X1축 방향은, 제3축 방향의 일례에 상당한다. 공구대(5)에는, 공작물(W)을 가공하는 공구가 장착된다. 공구대(5)의 구성에 대해서는, 나중에 상술한다.

대향 주축대(6)에는, 대향 주축(61)이 탑재되어 있다. 대향 주축대(6)는, X2축 방향 및 Z2축 방향으로 대향 주축(61)과 함께 이동 가능하다. X2축 방향은 전술한 X1축 방향과 동일 방향이며, Z2축 방향은 전술한 Z1축 방향과 동일 방향이다. 도 1에는, 대향 주축(61)이, 가이드 부시(4)를 사이에 두고 주축(31)에 대향한 위치에 있는 모습이 나타나 있다. 이 위치에서는 제2 주축의 회전 중심인 대향 주축 중심선(CL2)은, 주축 중심선(CL1)과 동일선 상에 배치되어 있다. 대향 주축 중심선(CL2)의 방향은 Z2축 방향과 일치하고 있다. 대향 주축(61)에는, 주축(31)을 사용한 가공이 완료하고, 절단 가공용의 바이트에 의해 절단된 절단 완료 공작물(W1)이 전달된다. 대향 주축(61)은, 콜릿 척 등의 파지부를 가지고 있다. 대향 주축대(6)에는 빌트인 모터 등의 스핀들 모터가 설치되어 있다. 그 스핀들 모터가 제어 장치(2)로부터 지령을 받아서 회전함으로써, 대향 주축(61)은, 대향 주축 중심선(CL2)을 중심으로 하여 회전한다. 이로써, 대향 주축(61)에 의해 파지된 절단 완료 공작물(W1)은, 대향 주축 중심선(CL2)을 중심으로 하여 회전한다.

도 2는, 도 1에 나타낸 NC 선반의 공구대를 나타내는 사시도이다.

공구대(5)는, 이동 테이블(51)과, 선회 베이스(52)와, 제1 선회 홀더(53)와, 제2 선회 홀더(54)와, 제1 하단(下端) 지지부(56)를 구비하고 있다. 이동 테이블(51)은, X1축 방향 및 Y1축 방향으로 이동 가능하다. 이동 테이블(51)은, 제어 장치(2)에 의해 제어되는 도시하지 않은 X1축 모터에 의해 X1축 방향으로 이동한다. 또한, 이동 테이블(51)은, 제어 장치(2)에 의해 제어되는 도시하지 않은 Y1축 모터에 의해 Y1축 방향으로 이동한다.

선회 베이스(52)는, 베이스 본체(521)와, 공구 회전용 모터(522)와, 선회용 모터(523)를 구비하고 있다. 베이스 본체(521)는, 이동 테이블(51)에 나사에 의해 고정되어 있다. 또한, 공구 회전용 모터(522)와 선회용 모터(523)는, 베이스 본체(521)에 고정되어 있다. 공구 회전용 모터(522)와 선회용 모터(523)는, 서보 모터이다. 이 선회용 모터(523)는, 모터의 일례에 상당한다. 또한, 선회용 모터(523)에는 감속기(5231)가 설치되어 있다. 베이스 본체(521)의 내부에는, 공구 회전용 모터(522)의 구동력을 전달하는 도시하지 않은 회전 구동 전달 기구가 배치되어 있다. 이 회전 구동 전달 기구는, 기어 기구에 의해 구성되어 있다. 회전 구동 전달 기구에 의해, 제1 선회 홀더(53) 및 제2 선회 홀더(54) 각각에 설치된 공구 회전 기구에 공구 회전용 모터(522)의 구동력이 전달된다. 또한, 베이스 본체(521)의 내부에는, 선회용 모터(523)로부터의 구동력을 제1 선회 홀더(53) 및 제2 선회 홀더(54)에 전달하는 선회 구동 전달 기구(55)(도 3 참조)도 배치되어 있다. 이 선회 구동 전달 기구(55)에 대해서는, 나중에 상술한다.

제1 하단 지지부(56)는, 베이스 본체(521)보다 아래쪽에서, 이동 테이블(51)에 나사에 의해 고정되어 있다. 이 제1 하단 지지부(56)는, 제1 선회 홀더(53)의 하단을 지지하기 위한 것이다. 그리고, 제1 하단 지지부(56)는 생략해도 된다. 다만, 제1 하단 지지부(56)를 설치함으로써, 제1 선회 홀더(53)를 견고하게 지지할 수 있으므로, 가공 시 등에 제1 선회 홀더(53)가 변형하기 어려워, 가공 정밀도가 높아지는 효과가 있다.

제1 선회 홀더(53)는, 복수의 회전 공구 유닛(TU1)(도 3 참조)이 장착되는 회전 공구 유닛 홀더이다. 제1 선회 홀더(53)는, 제1 선회축선(B1)을 선회 중심으로 하여 선회 가능하게 베이스 본체(521)와 제1 하단 지지부(56)에 장착되어 있다. 구체적으로는, 제1 선회 홀더(53)의 상단 부분은 베이스 본체(521)에 의해 선회 가능하게 지지되고, 제1 선회 홀더(53)의 하단 부분은 제1 하단 지지부(56)에 의해 선회 가능하게 지지되어 있다. 제1 선회 홀더(53)는, 제1 하단 지지부(56)를 이동 테이블(51)로부터 분리함으로써, 베이스 본체(521)에 대하여 탈착 가능하게 구성되어 있다. 또한, 선회 구동 전달 기구(55)(도 3 참조)에 의해 선회용 모터(523)의 구동력이 제1 선회 홀더(53)의 상단 부분에 전달됨으로써, 제1 선회 홀더(53)는, 제1 선회축선(B1)을 선회 중심으로 하여 선회한다. 제1 선회축선(B1)은, 주축 중심선(CL1)(도 1 참조)과 직교하고, Y1축 방향을 따라 연장되어 있다. 제1 선회 홀더(53)에는, 회전 공구 유닛(TU1)을 탈착 가능하게 장착하기 위한 제1 공구 유닛 장착부(53a)가 4개 형성되어 있다. 그리고, 제1 선회 홀더(53)에 형성되는 제1 공구 유닛 장착부(53a)는, 1∼3 개라도 되고, 5개 이상이라도 된다. 또한, 제1 선회 홀더(53)에는, 제1 공구 유닛 장착부(53a)에 더하여 바이트 등의 공구가 장착되는 바이트 장착부가 형성되어 있어도 된다. 이 제1 공구 유닛 장착부(53a)는, 제1 공구 장착부의 일례에 상당한다. 4개의 제1 공구 유닛 장착부(53a)는, Y1축 방향으로 나란히 제1 선회 홀더(53)에 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이들 4개의 제1 공구 유닛 장착부(53a) 각각에, 한쪽으로 돌출한 한쪽 회전 공구(T1a)와 다른 쪽으로 돌출한 다른 쪽 회전 공구(T1b)를 가지는 회전 공구 유닛(TU1)이 장착된다. 이들 한쪽 회전 공구(T1a) 및 다른 쪽 회전 공구(T1b)는, 공구의 일례에 상당한다. 그리고, 제1 공구 유닛 장착부(53a)는, 스레드 휠링 공구를 가지는 홀더 유닛이 장착 가능해도 된다. 제1 선회 홀더(53) 내에는, 베이스 본체(521) 내에 배치된 회전 구동 전달 기구에 접속되고, 그 회전 구동 전달 기구로부터 전달된 구동력을 4개의 회전 공구 유닛(TU1) 각각에 전달하여 한쪽 회전 공구(T1a) 및 다른 쪽 회전 공구(T1b)를 회전시키는 공구 회전 기구가 설치되어 있다.

제2 선회 홀더(54)는, 나사내기용의 스레드 휠링 공구(TT2)(도 3 참조)가 장착되는 스레드 휠링 홀더이다. 제2 선회 홀더(54)는, 제2 선회축선(B2)을 선회 중심으로 하여 선회 가능하게 선회 베이스(52)에 장착되어 있다. 구체적으로는, 제2 선회 홀더(54)의 상단 부분이, 베이스 본체(521)에 의해 선회 가능하게 지지되어 있다. 제2 선회 홀더(54)의 상단부는 전달축(5521)(도 3 참조)의 하단부에 나사에 의해 고정되어 있다. 이 나사를 푸는 것에 의해, 제2 선회 홀더(54)는 전달 축(5521)에 대하여 탈착 가능하게 구성되어 있다. 또한, 선회 구동 전달 기구(55)(도 3 참조)에 의해 선회용 모터(523)의 구동력이 제2 선회 홀더(54)의 상단 부분에 전달됨으로써, 제2 선회축선(B2)을 선회 중심으로 하여 제2 선회 홀더(54)는 선회한다. 제2 선회축선(B2)은, 주축 중심선(CL1)(도 1 참조)과 직교하고 있다. 이 실시형태에서는, 제2 선회축선(B2)은, 제1 선회축선(B1)과는 X1축 방향으로 이격된 위치에서, 제1 선회축선(B1)과 평행한 축선이다. 그리고, 제2 선회축선(B2)은, 제1 선회축선(B1)과 평행하지 않아도 되지만, 평행하게 함으로써 선회 구동 전달 기구(55)의 구성을 간소화할 수 있다. 제2 선회 홀더(54)의 하방 부분에는, 스레드 휠링 공구(TT2)가 장착되는 제2 휠링 공구 장착부(54a)가 형성되어 있다. 이 스레드 휠링 공구(TT2)는, 공구의 일례에 상당한다. 또한, 제2 휠링 공구 장착부(54a)는, 제2 공구 장착부의 일례에 상당한다. 제2 선회 홀더(54) 내에는, 베이스 본체(521) 내에 배치된 회전 구동 전달 기구에 접속되고, 그 회전 구동 전달 기구로부터 전달된 구동력을 전달하여 스레드 휠링 공구(TT2)를 회전시키는 휠링 회전 기구가 설치되어 있다.

도 3은, 제1 선회 홀더 및 제2 선회 홀더를 선회시키기 위한 구동력을 전달하는 선회 구동 전달 기구를 나타내는 우측면도이다. 이 도 3에는, 가이드 부시(4)와 공작물(W)도 나타나 있다. 또한, 도 3에는, 제1 선회 홀더(53)에 4개의 회전 공구 유닛(TU1)이 장착되고, 제2 선회 홀더(54)에 스레드 휠링 공구(TT2)가 장착된 모습이 나타나 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는, 공작물(W)을 사이에 두고 대향한 위치에 배치되어 있다. 주축 중심선(CL1)은, 공작물(W)의 중심에 위치하고 있다. 따라서, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는, 주축 중심선(CL1)을 사이에 두고 대향한 위치에 배치되어 있다고도 할 수 있다. 이들 공작물(W) 및 주축 중심선(CL1)은, 도 3의 지면에 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 선회 구동 전달 기구(55)는, 이 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)가 선회하는 구동력을 전달하는 기구이다. 선회 구동 전달 기구(55)는, 제1 구동 접속 기구(551)와, 제2 구동 접속 기구(552)와, 제1 풀리(553)와, 제2 풀리(554)와, 벨트(555)와, 브레이크 기구(556)를 가지고 있다. 이들 제1 구동 접속 기구(551), 제2 구동 접속 기구(552), 제1 풀리(553), 제2 풀리(554), 벨트(555) 및 브레이크 기구(556)는, 베이스 본체(521) 내에 배치되어 있다. 제1 구동 접속 기구(551)는, 베이스 본체(521)에 고정되어 있다. 또한, 제1 구동 접속 기구(551) 내에는 회전 가능한 전달축이 설치되어 있다. 그리고, 이 전달축이 감속기(5231)의 감속 출력축(5232)에 접속되어 있다. 이 제1 구동 접속 기구(551)는, 선회용 모터(523)의 구동력을 제1 선회 홀더(53)에 전달하여 제1 선회 홀더(53)를 선회시키기 위한 것이며, 전술한 특허문헌 1 등에 기재된 공지의 기구이다. 선회용 모터(523)의 구동력이 전달됨으로써, 제1 선회 홀더(53)는, 제1 선회축선(B1)을 선회 중심으로 하여, 예를 들면 최대 135도 선회한다. 그리고, 이 실시형태에서는, 감속기(5231)의 감속 출력축(5232)의 축 중심은, 제1 선회축선(B1)과 동축 상에 있다. 도 3에는, 선회하고 있지 않은 기준 선회 각도에 있는 제1 선회 홀더(53)가 나타나 있다. 이 기준 선회 각도에서는, 한쪽 회전 공구(T1a) 및 다른 쪽 회전 공구(T1b)는, X1축 방향을 향하여 돌출하고 있다. 제2 구동 접속 기구(552)는, 베이스 본체(521)에 고정되어 있다. 제2 구동 접속 기구(552)는, 전달 축(5521)이 외부로 돌출되어 있는 것을 제외하고 제1 구동 접속 기구(551)와 동일한 기구로 구성되어 있다. 제2 구동 접속 기구(552)는, 선회용 모터(523)의 구동력을 제2 선회 홀더(54)에 전달한다. 제1 구동 접속 기구(551)와 제2 구동 접속 기구(552)가 동일한 기구에 의해 구성되어 있으므로, 각각 장착되어 있는 선회 홀더는 서로 교체 가능하게 되어 있다.

제1 풀리(553)는, 감속기(5231)와 제1 구동 접속 기구(551) 사이에 배치되고, 감속기(5231)의 감속 출력축(5232)에 고정되어 있다. 제2 풀리(554)는, 제2 구동 접속 기구(552)의 전달축(5521)의 돌출 부분에 고정되어 있다. 이 실시형태의 제2 풀리(554)는, 제1 풀리(553)에 대하여 2배의 직경을 가지고 있다. 전달축(5521)은, 제2 풀리(554)를 통하여 전달되는 선회용 모터(523)의 구동력을 제2 선회 홀더(54)에 전달하기 위한 축이며 Y1축 방향으로 연장되어 있다. 전달축(5521)의 축 중심은, 제2 선회축선(B2)과 동축 상에 있다. 전달축(5521)의 하단은, 제2 선회 홀더(54)의 상단에 연결되어 있다. 또한, 전달축(5521)의 상단에는, 디스크 로터(5561)가 고정되어 있다. 벨트(555)는, 제1 풀리(553)와 제2 풀리(554) 사이에 걸쳐져 있다. 이 벨트(555)에 의해, 감속 출력축(5232)의 회전이 전달축(5521)에 전달된다. 이 구성에 의해, 선회용 모터(523)를 구동함으로써, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는 동기하여 선회한다. 그리고, 제1 풀리(553)와 제2 풀리(554)의 직경의 상이에 의해, 전달축(5521)은, 감속 출력축(5232)이 회전한 각도의 절반의 각도만큼 회전한다. 도 3에는, 선회하고 있지 않은 기준 선회 각도에 있는 제2 선회 홀더(54)가 나타나 있다. 이 기준 선회 각도에서는, 스레드 휠링 공구(TT2)의 중심에 형성된, 공작물(W)을 통과시키기 위한 관통공은 Z1축 방향을 향하고 있다.

브레이크 기구(556)는, 전술한 디스크 로터(5561)와, 브레이크 패드가 장착된 캘리퍼(5562)를 가지고 있다. 이 브레이크 기구(556)는, 제어 장치(2)(도 1 참조)로부터의 지령에 의해 디스크 로터(5561)를 브레이크 패드로 협지함으로써, 소정의 선회 각도로 정지한 제2 선회 홀더(54)를, 그 선회 각도로 유지하는 것이다.

도 4는, 도 2에 나타낸 제1 선회 홀더 및 제2 선회 홀더가 선회했을 때의 공구의 방향을 나타내는 평면도이다. 도 4에는, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)가 기준 선회 각도에 있을 때의 회전 공구 유닛(TU1)과 스레드 휠링 공구(TT2)가 실선으로 표시되고, 기준 선회 각도로부터 선회한 모습이 2점 쇄선으로 표시되고 있다.

도 3에 나타낸 제1 선회 홀더(53)가 선회하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 선회축선(B1)을 중심으로 하여 회전 공구 유닛(TU1)은 제1 선회 홀더(53)와 함께 선회한다. 그리고, 제1 선회축선(B1) 및 제2 선회축선(B2)은, 도 4에서는 지면에 직교하는 방향으로 연장되고 있다. 도 4에는, 회전 공구 유닛(TU1)이 45도씩 선회한 모습이 2점 쇄선으로 3개 나타나 있다. 공구대(5)(도 1 참조)의 Y1축 방향의 이동에 의해 4개의 회전 공구 유닛(TU1)으로부터 원하는 1개가 선택된다. 그리고, 예를 들면, 제1 선회 홀더(53)가 기준 선회 각도(선회 각도 0도)에 있는 경우, 공구대(5)의 X1축 방향으로의 이동에 의해, 가이드 부시(4)에 의해 지지되어 있는 공작물(W)에, 한쪽 회전 공구(T1a)로 크로스 구멍 가공을 할 수 있다. 제1 선회 홀더(53)의 선회 각도가 0도와 90도 이외로 공작물(W)에 대하여 경사져 있는 경우, 공구대(5)의 X1축 방향의 이동과 주축대(3)의 Z1축 방향으로의 이동을 동기시킴으로써, 가이드 부시(4)에 의해 지지되어 있는 공작물(W)에 대하여 한쪽 회전 공구(T1a)로 경사 구멍 가공을 행할 수 있다. 제1 선회 홀더(53)의 선회 각도가 90도인 경우, 주축대(3)의 Z1축 방향으로의 이동에 의해 한쪽 회전 공구(T1a)로 공작물(W)의 선단 부분에 구멍 가공을 행할 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 제2 선회 홀더(54)가 선회하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 선회축선(B2)을 중심으로 하여 스레드 휠링 공구(TT2)는 제2 선회 홀더(54)와 함께 선회한다. 도 4에는, 스레드 휠링 공구(TT2)가 22.5도씩 선회한 모습이 2점 쇄선으로 3개 나타나 있다. 스레드 휠링 공구(TT2)의 관통공을 공작물(W)에 대향시키고, 가공하는 나사의 리드 각에 맞추어 스레드 휠링 공구(TT2)를 선회시킨 후, 주축(31)과 스레드 휠링 공구(TT2)을 회전시켜 주축대(3)를 Z1축 방향으로 이동시킴으로써, 공작물(W)에 나사내기 가공을 할 수 있다.

다른 쪽 회전 공구(T1b)는, 대향 주축(61)에 파지된 절단 완료 공작물(W1)에 대한 가공에 사용된다. 공구대(5)(도 1 참조)의 Y1축 방향의 이동에 의해 복수의 회전 공구 유닛(TU1)으로부터 원하는 1개가 선택된다. 또한, 대향 주축대(6)의 X2축 방향의 이동에 의해, 선택된 회전 공구 유닛(TU1)의 다른 쪽 회전 공구(T1b)에 대향하는 위치에 대향 주축(61)을 배치시킨다. 그리고, 예를 들면 제1 선회 홀더(53)의 선회 각도가 90도인 경우, 대향 주축대(6)를 Z2축 방향으로 이동시킴으로써, 절단 완료 공작물(W1)의 절단 끝 부분에 다른 쪽 회전 공구(T1b)로 구멍 가공을 행할 수 있다. 또한, 제1 선회 홀더(53)의 선회 각도가 0도와 90도 이외로 공작물(W)에 대하여 경사져 있는 경우, 공구대(5)의 X1축 방향 또는 대향 주축대(6)의 X2축 방향으로의 이동과, 대향 주축대(6)의 Z2축 방향으로의 이동을 동기시킴으로써, 대향 주축(61)에 파지된 절단 완료 공작물(W1)에 다른 쪽 회전 공구(T1b)로 경사 구멍 가공을 행할 수 있다.

이상 설명한 NC 선반(1)에 의하면, 공구대(5)가 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)를 가지고 있으므로, 다수의 공구를 사용하여 임의의 방향으로 날끝을 향하게 하여 다양한 가공을 행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 4개의 제1 공구 유닛 장착부(53a)와 제2 휠링 공구 장착부(54a)의 양쪽을 형성한 큰 선회 홀더를 선회시키는 데 필요하게 되는 공간과 비교하여, 제1 선회 홀더(53)의 선회에 필요한 공간과 제2 선회 홀더(54)의 선회에 필요한 공간은, 이들을 합쳐도 작은 공간이면 되므로, 공작 기계를 소형화할 수 있다. 또한, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)를 공통인 선회용 모터(523)로 선회시키고 있으므로, 모터의 수를 삭감할 수 있고, 그 결과 NC 선반(1)을 저비용으로 구성할 수 있다. 또한, 제2 선회 홀더(54)의 선회 각도를 유지하는 브레이크 기구(556)를 구비하고 있으므로, 가공 시에 제2 선회 홀더(54)에 선회 방향의 하중이 가해진 경우라도, 제2 선회 홀더(54)의 선회 각도를 유지할 수 있다. 이로써, 제2 선회 홀더(54)에 장착된 스레드 휠링 공구(TT2)을 사용하여 고정밀도 가공을 행할 수 있다.

계속해서, 지금까지 설명한 공구대(5)의 변형예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는, 지금까지 설명한 구성 요소의 명칭과 동일한 구성 요소에는, 지금까지 사용한 부호와 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다.

도 5는, 도 2에 나타낸 공구대의 제1 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 이 제1 변형예의 공구대(5)는, 제2 풀리(554)의 직경과, 제1 선회 홀더(53)로서 스레드 휠링 홀더가 사용되고 있는 점이, 도 2에 나타낸 공구대(5)와 상이하다. 제2 풀리(554)는, 제1 풀리(553)와 동일한 직경을 가지고 있다. 이에 따라, 이 제1 변형예의 공구대(5)에서는, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는 동기하여 동일한 선회 각도로 선회한다. 제1 선회 홀더(53)는, 제2 선회 홀더(54)와 동일한 구성을 하고 있다. 제1 선회 홀더(53)에는, 스레드 휠링 공구(TT1)가 장착되는 제1 휠링 공구 장착부(53b)가 형성되어 있다. 이 스레드 휠링 공구(TT1)는, 공구의 일례에 상당한다. 또한, 이 제1 휠링 공구 장착부(53b)는, 제1 공구 장착부의 일례에 상당한다. 제1 선회 홀더(53)는, 제1 선회축선(B1)을 선회 중심으로 하여 선회 가능하게 베이스 본체(521)에 장착되어 있다. 제1 선회 홀더(53)의 상단부는 감속 출력축(5232)의 하단부에 나사에 의해 고정되어 있다. 이 나사를 푸는 것에 의해, 제1 선회 홀더(53)는 감속 출력축(5232)에 대하여 탈착 가능하게 구성되어 있다.

이 제1 변형예에서도, 앞서의 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54) 각각이, 스레드 휠링 공구(TT1) 및 스레드 휠링 공구(TT2)를 장착 가능하므로, 예를 들면, 1조 나사와 2조 나사 혹은 나사산 각도가 상이한 2종류의 나사내기 가공 등, 종류가 상이한 나사내기 가공을 주축(31)에 파지된 공작물(W)에 실시할 수 있다.

도 6은, 도 2에 나타낸 공구대의 제2 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이 제2 변형예의 공구대(5)는, 제2 풀리(554)의 직경과, 제2 선회 홀더(54)로서 회전 공구 유닛 홀더가 사용되고 있는 점과, 제2 하단 지지부(57)를 구비하고 있는 점이, 도 2에 나타낸 공구대(5)와 상이하다. 제2 풀리(554)는, 제1 풀리(553)와 동일한 직경을 가지고 있다. 이에 따라, 이 제2 변형예의 공구대(5)에서는, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는 동기하여 동일한 선회 각도로 선회한다. 제2 선회 홀더(54)는, 복수의 회전 공구 유닛(TU2)이 장착되는 회전 공구 유닛 홀더이다. 제2 선회 홀더(54)는, 제2 공구 유닛 장착부(54b)의 구조를 제외하고 제1 선회 홀더(53)와 동일한 구성을 하고 있다. 제2 공구 유닛 장착부(54b)는, 도 6에서의 우측단이 폐색(閉塞)되어 있다. 이에 따라, 이 제2 공구 유닛 장착부(54b)에 장착되는 회전 공구 유닛(TU2)은, 한쪽 회전 공구(T2)를 가지는 공구 유닛이다. 이 한쪽 회전 공구(T2)는, 공구의 일례에 상당한다. 또한, 이 제2 공구 유닛 장착부(54b)는, 제2 공구 장착부의 일례에 상당한다. 그리고, 제2 선회 홀더(54)는, 제1 선회 홀더(53)와 동일한 구조를 한 것이라도 된다. 이와 같이 함으로써, 부품을 공통화 가능하므로, 저비용으로 NC 선반(1)을 구성할 수 있다. 이 경우에, 제1 선회 홀더(53) 및 제2 선회 홀더(54)는, 한쪽 회전 공구(T2)만을 가지는 회전 공구 유닛(TU2)과, 한쪽 회전 공구(T1a) 및 다른 쪽 회전 공구(T1b)를 가지는 회전 공구 유닛(TU1)이 교체 가능한 것이라도 된다.

제2 선회 홀더(54)는, 제2 선회축선(B2)을 선회 중심으로 하여 선회 가능하게 베이스 본체(521)에 장착되어 있다. 또한, 제2 선회 홀더(54)의 하단 부분은 제2 하단 지지부(57)에 의해 선회 가능하게 지지되어 있다. 제2 하단 지지부(57)는, 베이스 본체(521)보다 아래쪽에서, 이동 테이블(51)(도 2 참조)에 나사에 의해 고정되어 있다. 이 제2 하단 지지부(57)는, 제2 선회 홀더(54)의 하단을 지지하기 위한 것이다. 그리고, 제2 하단 지지부(57)는 생략해도 된다. 다만, 제2 하단 지지부(57)를 설치함으로써, 제2 선회 홀더(54)를 견고하게 지지할 수 있으므로, 가공 시 등에 제2 선회 홀더(54)가 쉽게 변형하기 어렵고, 가공 정밀도가 높아지는 효과가 있다. 제2 선회 홀더(54)는, 제2 하단 지지부(57)를 이동 테이블(51)로부터 분리함으로써, 베이스 본체(521)에 대하여 탈착 가능하게 구성되어 있다. 이 제2 변형예에서도, 앞서의 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 7은, 도 2에 나타낸 공구대의 제3 변형예를 나타낸 도 3과 동일한 우측면도이다. 이 제3 변형예에 대해서는, 주로 제2 변형예와의 차이에 대하여 설명한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 이 제3 변형예의 공구대(5)는, 감속기(5231) 대신에 제1 감속기(557)와 제2 감속기(558)가 설치되어 있는 점과, 브레이크 기구(556)가 설치되어 있지 않은 점이, 도 6에 나타낸 제2 변형예의 공구대(5)와 상이하다. 또한, 제1 풀리(553)가, 선회용 모터(523)의 모터 출력축(5233)에 고정되고, 제2 풀리(554)가 제2 감속기(558)로의 입력축(5541)에 고정되어 있는 점도 제2 변형예의 공구대(5)와 상이하다. 제1 감속기(557)는, 제1 구동 접속 기구(551)와 제1 풀리(553) 사이에 배치되어 있다. 제2 감속기(558)는, 제2 구동 접속 기구(552)와 제2 풀리(554) 사이에 배치되어 있다.

이 제3 변형예에서는, 가공 시에 제2 선회 홀더(54)에 선회 방향의 하중이 가해진 경우, 제2 감속기(558)에 그 하중이 전해진다. 제2 감속기(558)는, 내부에 가지는 감속 기구에 의해 제2 선회 홀더(54)로부터 제2 풀리(554) 측으로의 하중의 전달을 억제하므로, 브레이크 기구(556)가 없어도, 제2 선회 홀더(54)의 선회 각도를 유지하기 쉽다. 그리고, 제2 감속기(558)에 사용하는 감속 기구로서 전진 각이 작은 웜 기어를 사용함으로써, 제2 선회 홀더(54)에 가해진 하중으로 제2 선회 홀더(54)가 선회하는 것을 확실하게 방지할 수도 있다. 이 실시형태에서는, 제1 감속기(557)와 제2 감속기(558)의 감속비를 동일하게 하고 있으므로, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)는 동일한 선회 각도로 선회한다. 다만, 제1 감속기(557)와 제2 감속기(558)의 감속비를 상이하게 해도 된다. 이 제3 변형예에서도, 앞서의 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 전술한 실시형태로 한정되지 않고 특허청구의 범위에 기재한 범위에서 각종 변형을 행할 수 있다. 예를 들면, 본 실시형태의 설명에서는, NC 선반(1)에 본 발명을 적용하는 예를 나타내었으나, 머시닝 센터 등의 다른 공작 기계에 본 발명을 적용해도 된다. 또한, 대향 주축(61)용에 별도의 공구대를 설치해도 된다. 또한, 제2 선회 홀더(54)의 선회 각도를 유지하기 위한 브레이크 기구(556)에 더하여, 선회용 모터(523)로부터 제1 선회 홀더(53) 사이에도 제1 선회 홀더(53)의 선회 각도를 유지하기 위한 브레이크 기구를 추가해도 된다. 또한, 선회용 모터(523)를 2개 설치하고, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)를 상이한 모터로 선회시키도록 구성해도 된다. 이 경우에, 제어 장치(2)가 2개의 모터를 별개로 제어함으로써, 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)에서 상이한 선회 동작을 시켜도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 1개의 공구대(5)가 제1 선회 홀더(53)와 제2 선회 홀더(54)의 2개의 선회 홀더를 가지고 있는 예를 나타내었으나, 1개의 공구대(5)가 3개 이상의 선회 홀더를 가지고 있어도 된다. 즉, 1개의 공구대(5)가 복수의 선회 홀더를 가지고 있어도 된다. 1개의 공구대(5)가 3개 이상의 선회 홀더를 구비하고 있는 경우, 이들 중에 적어도 2개를 선회시키는 공통의 선회용 모터(523)를 구비하고 있어도 되고, 1개의 공구대(5)가 가지고 있는 모든 선회 홀더를 선회시키는 공통의 선회용 모터(523)를 구비하고 있어도 된다.

그리고, 이상 설명한 각 변형예의 기재 각각에만 포함되어 있는 구성 요건이라도, 그 구성 요건을, 다른 변형예에 적용해도 된다.

1: NC 선반(공작 기계)
5: 공구대
31: 주축
53: 제1 선회 홀더
53a: 제1 공구 유닛 장착부(제1 공구 장착부)
54: 제2 선회 홀더
54a: 제2 휠링 공구 장착부(제2 공구 장착부)
B1: 제1 선회축선
B2: 제2 선회축선
CL1: 주축 중심선
T1a: 한쪽 회전 공구(공구)
TT2: 스레드 휠링 공구(공구)
W: 공작물

Claims

공작물을 파지(把持)하고 주축 중심선을 중심으로 하여 회전 가능한 주축(主軸)과, 공구대를 구비한 공작 기계에 있어서,
상기 공구대는, 상기 공작물을 가공하는 공구가 장착되는 제1 공구 장착부가 형성되고, 상기 주축 중심선과 직교하는 제1 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회하는 제1 선회 홀더와, 상기 공작물을 가공하는 공구가 장착되는 제2 공구 장착부가 형성되고, 상기 주축 중심선과 직교하고 상기 제1 선회축선과는 상이한 제2 선회축선을 선회 중심으로 하여 선회하는 제2 선회 홀더를 가지고 있는, 공작 기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 선회 홀더와 상기 제2 선회 홀더를 선회시키는 공통의 모터를 구비한, 공작 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서,
소정의 선회 각도로 정지한 상기 제2 선회 홀더를, 상기 선회 각도로 유지하는 브레이크 기구(機構)를 구비하고 있는, 공작 기계.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 선회 홀더 및 상기 제2 선회 홀더 각각은, 스레드 휠링(thread whirling) 공구가 장착 가능한 것인, 공작 기계.