TWI391207B - Machine tool - Google Patents

Description

工具機

本發明係關於使工具與被加工物相對移動而對該被加工物進行加工之工具機。

綜合加工機等之工具機中，係藉由使固定脫離自如地安裝於主軸之工具與安裝於工作臺之工件相對移動，而進行該工件之加工。此種工具機中，提供有一種除使主軸與工件於直交3軸方向相對移動之移動機構外，為增加已安裝之工具之加工姿勢的自由度，又具備使主軸之朝向於複數個方向迴轉之迴轉機構、及使工件於複數個方向旋轉之旋轉機構等之工作機。

藉此，可相對於工件進行多面加工，此種習知之工具機係如專利文獻1所示。

[專利文獻1]日本特開2001-287102號公報

惟，使用前述先前之工具機對長形工件進行加工時，工件之揮動幅度增大，因此將導致工具機之大型化。又，特別係於橫形之工具機中，根據斜孔等之加工位置，為避免機械構造物之相互干擾，而需較長地設定工具長。因此，不僅工具之剛性下降，還會招致程序增加，而有加工效率降低之虞。

因此，本發明係解決前述問題而開發完成者，其目的在 於提供一種可相對於長形被加工物，節省空間且高效地進行多面加工之工具機。

解決前述問題之第1發明之工具機，其特徵在於具備：主軸，係固定脫離自如地安裝有對被加工物進行加工之工具；主軸迴轉機構，係使前述主軸繞著與該主軸之軸心直交之迴轉軸而迴轉；及被加工物旋轉機構，係使被加工物繞著與前述主軸之軸心及迴轉軸直交之工件旋轉軸而旋轉。

解決前述問題之第2發明之工具機，其特徵在於：具備有使前述主軸旋轉之主軸旋轉機構；將前述主軸旋轉機構與前述主軸迴轉機構，分別配置於同軸上或直交之2個軸上。

解決前述問題之第3發明之工具機，其特徵在於：前述主軸迴轉機構其軸心係配置於迴轉軸上，且具有將前述主軸支持成可旋轉之迴轉軸構件；讓前述主軸與前述主軸旋轉機構於前述迴轉軸構件內連結。

解決前述問題之第4發明之工具機，其特徵在於：前述主軸係予以支持成可繞水平軸旋轉。

根據本發明之工具機，因藉由使主軸繞著與該主軸之軸心直交之迴轉軸而迴轉，且使被加工物繞著與主軸之軸心及迴轉軸直交之工件旋轉軸而旋轉，可減小被加工物之揮動幅度，故相對於長形被加工物，可節省空間且可高效地進行多面加工。

以下，使用圖面詳細說明本發明之工具機。圖1係本發明一實施例之工具機之概略立體圖，圖2係鞍部之放大圖，圖3係圖2之III-III箭頭視剖面圖，圖4係顯示配置於中加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖；圖5係顯示配置於上加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖；圖6係配置於下加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖。又，於各圖中所記載之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，係表示分別直交之直交3軸方向。

如圖1所示，於工具機1設有機床11，於該機床11之上面，設有於Z軸方向延伸之左右一對之導軌12a、12b。於導軌12a、12b上，支持有可於Z軸方向滑動之支柱13。因此，藉由驅動未圖示之支柱驅動馬達或支柱進給螺旋機構等所構成之支柱驅動機構，使支柱13可於Z軸方向移動。

於支柱13之前面，形成有於Y軸方向延伸之左右一對之導軌14a、14b，於該導軌14a、14b，支持有可於Y軸方向滑動之鞍部15。因此，藉由驅動未圖示之鞍部驅動馬達或鞍部進給螺旋機構等所構成之鞍部驅動機構，使鞍部15可於Y軸方向移動。

又，於機床11之上面中之導軌12a、12b的端部附近，設有於X軸方向延伸之左右一對之導軌16a、16b。於導軌16a、16b，支持有可於X軸方向滑動之工作臺基座17，再者，於工作臺基座17之上面，立設有左右一對之工作臺支持板18。又，旋轉工作臺19係可旋轉地支持於該等工作臺支持板18之前端間，於該旋轉工作臺19，經由安裝夾具20而可裝卸地安裝有長形工件W。

因此，藉由驅動未圖示之工作臺驅動馬達或工作臺進給螺旋機構等所構成之工作臺驅動機構，而於工作臺基座17經由工作臺支持板18支持成可旋轉之旋轉工作臺19，係可於X軸方向移動。進而，藉由驅動未圖示之工作臺旋轉馬達等所構成之工作臺旋轉機構(被加工物旋轉機構)，使旋轉工作臺19可繞水平軸(工件旋轉軸)旋轉。

下面，使用圖2及圖3對鞍部15之構成進行說明。

如圖2及圖3所示，鞍部15之前端部呈略圓筒狀，於其前端部內，形成有筒狀之中空部31。中空部31係由小徑中空部31a及大徑中空部31b構成，大徑中空部31b具有比小徑中空部31a之內徑更大之內徑，且形成於其軸向中間部。又，於大徑中空部31b之前端側，形成有開口於鞍部15之前面之開口部31c。

於中空部31內，圓筒狀之迴轉軸構件41係予以支持成可旋轉。迴轉軸構件41係由小徑軸部41a及大徑軸部41b構成，大徑軸部41b具有比小徑軸部41a之外徑更大之外徑，且形成於其軸向中間部。又，迴轉軸構件41之小徑軸部41a，於中空部31之小徑中空部31a內係支持成介以軸承42而可旋轉。於小徑中空部31a與小徑軸部41a之間，設有迴轉驅動馬達43，該迴轉驅動馬達43係由固定於小徑部31a之內周面之定子43a、固定於小徑軸部41a之外周面之轉子43b所構成。另一方面，迴轉軸構件41之大徑軸部41b，於中空部31之大徑中空部31b內，其側面係面臨開口部31c而配置。於大徑軸部41b內，介以軸承44而支持主軸45成可旋轉，於該主軸45之前端，係可裝卸地安裝有工具T。

於迴轉軸構件41之小徑軸部41a的上端外側，設置環狀之環狀構件46，另一方面，於小徑軸部41a之下端外側，設置圓盤狀之圓盤構件47。又，於小徑軸部41a之上端及環狀構件46之上面設有主軸馬達48，該主軸馬達48之輸出軸49係插入小徑軸部41a內及大徑軸部41b內。又，於輸出軸49之前端，形成有傘齒輪49a，該傘齒輪49a係與形成於主軸45之外周面之傘齒輪45a嚙合。

即，藉由驅動主軸48而將該驅動力從輸出軸49之傘齒輪49a向主軸45之傘齒輪45a傳達，與主軸45共同地，工具T亦繞著水平軸旋轉驅動。又，因藉由驅動迴轉驅動馬達43而相對於外側之定子43a使內側之轉子43b旋轉，可相對於鞍部15之中空部31，讓迴轉軸構件41繞著鉛直軸(迴轉軸)旋轉，故與其大徑軸部41b內所支持之主軸45共同地，工具T亦加以迴轉驅動。此時，因主軸馬達48亦固定於迴轉軸構件41之小徑軸部41a，故於迴轉軸構件41旋轉(迴轉)時，主軸馬達48亦同時繞鉛直軸旋轉。藉此，來自輸出軸49之驅動力，係介以傘齒輪45a、49a向主軸45適切地傳達。

又，中空部31、迴轉軸構件41、迴轉驅動馬達43、主軸馬達48及輸出軸49係配置於同軸上。又，中空部31、迴轉軸構件41、迴轉驅動馬達43等係構成主軸迴轉機構，再者，工作臺支持板18、旋轉工作臺19等係構成被加工物旋轉機構，進而，迴轉軸構件41、主軸45、主軸馬達48、輸出軸49等係構成主軸旋轉機構。此外，本實施例中，雖主軸馬達48與迴轉驅動馬達43設置於同軸上，但亦可與主軸45設置於同軸上。

因此，對工件W進行5面加工時，首先，以安裝夾具20配置於最上位之方式而使旋轉工作臺19繞著水平軸分度旋轉後，於該狀態下，將工件W安裝於安裝夾具20(參照圖5(b))。

接著，如圖4(a)、(b)所示，使旋轉工作臺19分度旋轉，並將工件W配置於與支柱13(鞍部15)對向之中加工位置P1。且，驅動主軸馬達48一邊使工具T旋轉，一邊使支柱13於Z軸方向移動，並使鞍部15於Y軸方向移動，或藉由迴轉驅動馬達43而使工具T繞著鉛直軸迴轉，或使旋轉工作臺19於X軸方向移動。藉此，如圖4(a)之2點鏈線所示，工具T移動，相對於配置於中加工位置P1之工件W之端面Wa、Wd、We進行加工。又，根據工具T之形狀，亦可相對於工件W之端面Wb、Wc進行加工。

接著，如圖5(a)、(b)所示，使旋轉工作臺19分度旋轉，將工件W配置於最上位之上加工位置P2。且，驅動主軸馬達48使工具T旋轉之同時，使支柱13於Z軸方向移動，或使鞍部15於Y軸方向移動，或藉由迴轉驅動馬達43而使工具T繞鉛直軸迴轉，或使旋轉工作臺19於X軸方向移動。藉此，如圖5(a)之2點鏈線所示，工具T移動，進行相對於配置於上加工位置P2之工件W之端面Wc、Wd、We之加工。又，根據工具T之形狀，亦可相對於工件W之端面Wa進行加工。

再者，如圖6(a)、(b)所示，使旋轉工作臺19分度旋轉，將工件W配置於最下位之下加工位置P3。又，驅動主軸馬達48使工具T旋轉，一面使支柱13於Z軸方向移動，或使鞍部15於Y軸方向移動，或藉由迴轉驅動馬達43而使工具T繞鉛直軸迴轉，或使旋轉工作臺19於X軸方向移動。藉此，如圖6(a)之2點鏈線所示，工具T移動，進行相對於配置於下加工位置P3之工件W之端面Wb、Wd、We之加工。又，根據工具T之形狀，亦可相對於工件W之端面Wa進行加工。

並且，根據需要，在將工件W加工至特定形狀前，可讓該工件W不管加工位置P1、P2、P3而配置於任意角度進行加工。

從而，根據本發明之工具機，係使主軸45繞著與該主軸45之軸心直交之鉛直軸而迴轉，且使工件W繞著與主軸45之軸心及鉛直軸直交之水平軸而旋轉，可使工件W之揮動幅度減小，故而相對於長形工件W，可節省空間且高效率地進行多面加工。又，藉由將迴轉驅動馬達43與主軸馬達48配置於同軸上，可形成簡單之構成，謀求小型化。

此外，因不管工具T為何種姿勢，均可縮短主軸45之前端與工件W之距離，故可縮短工具長，提高工具T之剛性。且，因藉由使工具機1為工具T繞著水平軸旋轉之橫形，可使工件W上不堆積切粉，故可提高工具壽命。

[產業上之利用可能性]

本發明可適用於可以短時間對長形工件進行加工之工具機。

1．．．工具機

11．．．機床

12a、12b．．．導軌

13．．．支柱

14a、14b．．．導軌

15．．．鞍部

16a、16b．．．導軌

17．．．工作臺基座

18．．．工作臺支持板

19．．．旋轉工作臺

20．．．安裝夾具

31．．．中空部

31a．．．小徑部

31b．．．大徑部

31c．．．開口部

41．．．迴轉軸構件

41a．．．小徑軸部

41b．．．大徑軸部

42．．．軸承

43．．．迴轉驅動馬達

43a．．．定子

43b．．．轉子

44．．．軸承

45．．．主軸

45a．．．傘齒輪

46．．．環狀構件

47．．．圓盤構件

48．．．主軸馬達

49．．．輸出軸

49a．．．傘齒輪

T．．．工具

W．．．工件

圖1係本發明一實施例之工具機之概略立體圖；

圖2係鞍部之放大圖；

圖3係圖2之III-III箭頭視剖面圖；

圖4係顯示配置於中加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖；

圖5係顯示配置於上加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖；及

圖6係顯示配置於下加工位置之工件之加工態樣圖，(a)係平面圖，(b)係側視圖。

1．．．工具機

11．．．機床

12a、12b．．．導軌

13．．．支柱

14a、14b．．．導軌

15．．．鞍部

16a、16b．．．導軌

17．．．工作臺基座

18．．．工作臺支持板

19．．．旋轉工作臺

20．．．安裝夾具

T．．．工具

W．．．工件

Claims (2)

1. 一種工具機，其特徵在於具備：主軸，係固定脫離自如地安裝有對被加工物進行加工之工具；主軸迴轉機構，係使前述主軸繞著與該主軸之軸心直交之迴轉軸而迴轉；及被加工物旋轉機構，係使被加工物繞著與前述主軸之軸心及迴轉軸直交之工件旋轉軸而旋轉；其中又具備有使前述主軸旋轉之主軸旋轉機構；將前述主軸旋轉機構與前述主軸迴轉機構，分別配置於同軸上；前述主軸迴轉機構具有軸心配置於迴轉軸上，且將前述主軸支持成可旋轉之迴轉軸構件；將前述主軸與前述主軸旋轉機構於前述迴轉軸構件內連結。
2. 如請求項1之工具機，其中前述主軸係被支持成可繞水平軸旋轉。