TWI579077B - A machine that can be equipped with a rotary tool unit - Google Patents

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TWI579077B
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Satoru Ozawa
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Description

可安裝旋轉工具單元之工作機械
本發明係關於一種可安裝旋轉工具單元之工作機械。
作為上述工作機械，已知有包括能以分度軸(indexing shaft)為中心呈放射狀安裝工具單元之轉塔之車床。於專利文獻1中揭示有自位於不迴旋軸之內側之驅動軸經由中間驅動軸向旋轉工具傳遞旋轉驅動力之轉塔刀具台。該旋轉工具之旋轉軸之朝向無法自與轉塔之迴旋軸正交之方向改變。於利用此種轉塔刀具台等進行傾斜孔加工等二次加工之情形時，必需針對所需之每個傾斜角度準備專用之旋轉工具單元。然而，若旋轉工具單元之種類增加，則費用及保管空間會增大並且裝置會大型化。
專利文獻2所記載之複合加工車床包括使工具支撐頭進行傾斜動作而改變旋轉工具之軸線(旋轉軸)之角度之工具軸線傾斜機構，從而無需針對每個傾斜角度之專用之旋轉工具單元。該車床於工件加工時，自位於轉塔軸之內側之第一驅動軸經由圓筒狀之第二驅動軸向工具傳遞旋轉驅動力。此時，工具用馬達高速旋轉驅動第一驅動軸，而使第一驅動軸、第二驅動軸及工具高速旋轉。於工具支撐頭迴旋時，插通於第二驅動軸之迴旋軸與該第二驅動軸連接，自第一驅動軸經由第二驅動軸及迴旋軸而向工具支撐頭傳遞迴旋驅動力，從而使工具支撐頭進行傾斜動作。此時，相同之工具用馬達低速旋轉驅動第一驅動軸，而使第一驅動軸、第二驅動軸及迴旋軸低速旋轉。
上述複合加工車床於工具支撐頭迴旋時，對工具傳遞旋轉驅動力之第二驅動軸、與對工具支撐頭傳遞迴旋驅動力之迴旋軸皆進行低速旋轉。因此，上述複合加工車床無法同時實現工具之高速旋轉動作與工具支撐頭之傾斜動作。相對於此，專利文獻3所記載之動力伺服轉塔台係利用切割工具旋轉裝置驅動馬達驅動切割工具旋轉裝置相關構成零件而使切割工具旋轉，且利用伺服馬達驅動轉塔旋轉裝置(工具單元迴旋裝置)相關構成零件而使轉塔(工具單元)旋轉。切割工具旋轉裝置相關構成零件係設置為形成於接設凸塊中自中心偏離之位置之通孔。工具單元迴旋裝置相關構成零件係設置為形成於接設凸塊中自中心偏離之位置之貫孔。於轉塔平台周緣設置有複數個與工具單元之齒輪嚙合之被動齒輪。伺服馬達之旋轉係經由傳動棒及傳動齒輪而傳遞至轉塔平台內之齒輪。該齒輪自轉塔平台之迴旋軸偏心，而與上述被動齒輪之一嚙合。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第2889426號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-87089號公報
[專利文獻3]實用新型登錄第3129696號公報
上述動力伺服轉塔台因連同複數個被動齒輪一併必需自轉塔平台之迴旋軸偏心之工具單元迴旋裝置相關構成零件，故零件件數較多，且構造複雜。再者，此種問題亦同樣存在於可安裝旋轉工具單元之各種工作機械中。
鑒於以上問題，本發明之目的在於：以簡單之構造同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作。
為了達成上述目的，本發明之可安裝旋轉工具單元之工作機械具有如下態樣，即包括：轉塔，其能夠以分度軸為中心呈放射狀安裝工具單元；筒狀之轉塔旋轉驅動軸，其能夠以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對上述轉塔傳遞迴旋驅動力；旋轉工具驅動軸，其能以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對安裝於上述轉塔之旋轉工具單元之工具傳遞旋轉驅動力；及單元迴旋驅動軸，其可與該旋轉工具驅動軸分別地以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對安裝於上述轉塔之旋轉工具單元傳遞改變上述工具之旋轉軸之朝向的迴旋驅動力；且於上述轉塔迴旋驅動軸之內側呈同軸狀設置有上述旋轉工具驅動軸與上述單元迴旋驅動軸。
即，設置於轉塔迴旋驅動軸之內側之旋轉工具驅動軸與單元迴旋驅動軸設為可分別以分度軸為中心進行旋轉。而且，旋轉工具驅動軸與單元迴旋驅動軸呈同軸狀設置。因此，本態樣能以簡單之構造同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作。
此處，亦可設置用以對經分度之旋轉工具單元之工具傳遞來自旋轉工具驅動軸之旋轉驅動力之旋轉工具連結軸。又，亦可設置用以對經分度之旋轉工具單元傳遞來自單元迴旋驅動軸之迴旋驅動力之單元迴旋連結軸。
單元迴旋驅動軸既可設置於旋轉工具驅動軸之內側，亦可設置於旋轉工具驅動軸之外側。亦可於旋轉工具驅動軸及單元迴旋驅動軸之內側設置支撐軸，該支撐軸固定有支撐旋轉工具連結軸與單元迴旋連結軸之至少一者之連結軸支撐部。該支撐軸既可為實心，亦可為筒狀。將支撐軸之一端側安裝於刀具台本體並且於其另一端側固定有連 結軸支撐部之態樣可使工作機械小型化。
以與分度軸不同朝向之軸為中心呈同軸狀設置旋轉工具連結軸與單元迴旋連結軸之態樣可使工作機械進一步小型化。
根據技術方案1之發明，能以簡單之構造同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作。
技術方案2之發明可提供一種同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作之小型化之工作機械。
技術方案3之發明可提供一種同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作之進一步小型化之工作機械。
1‧‧‧車床(工作機械)
1a‧‧‧轉塔刀具台
2‧‧‧工具單元
2a‧‧‧固定工具單元
2b、2c、102b、102c‧‧‧旋轉工具單元
3、3b、3c、103‧‧‧轉塔面
4、104‧‧‧轉塔
4b、4c、32b、32c、33、34‧‧‧冷卻劑之流路
5、105‧‧‧轉塔迴旋驅動軸
6、106‧‧‧刀具台本體
7、107‧‧‧工具
8、108‧‧‧旋轉工具驅動軸
9、14、23、25、114、119、125、130、133、134‧‧‧軸承
10、11、15、17、110、111、115、117‧‧‧傘齒輪
12、112‧‧‧單元迴旋驅動軸
13、113‧‧‧齒輪箱(連結軸支撐部)
13a、113a‧‧‧導引面
16、116‧‧‧單元迴旋連結軸
18、118、135‧‧‧槽部
19b、19c、119b、119c、136b、136c‧‧‧突起部
20b、20c、120b、120c‧‧‧迴旋輸入軸
21、30、121‧‧‧齒輪箱支撐軸(支撐軸)
21a‧‧‧支撐軸之前端部
21b‧‧‧支撐軸之後端部
22、122、132‧‧‧夾片
24、32、124‧‧‧凸緣
31‧‧‧流路切換接頭
37、137b‧‧‧旋轉工具輸入軸
37d、38a‧‧‧傘齒輪
38‧‧‧旋轉工具中間軸
38b、39a、42b、43、45a‧‧‧正齒輪
39‧‧‧旋轉工具軸
40、140‧‧‧固定部
41、141‧‧‧減速機
42‧‧‧迴旋中間軸
44、144‧‧‧軸承箱
45、145‧‧‧迴旋部
45b、145a‧‧‧迴旋軸
50‧‧‧聯軸器機構
51、52‧‧‧聯軸器構件
80‧‧‧NC裝置
100‧‧‧主軸
102‧‧‧主軸台
131‧‧‧旋轉工具連結軸
AX1‧‧‧分度軸
AX2‧‧‧工具之旋轉軸
AX3~AX5‧‧‧中間旋轉軸
AXW1‧‧‧主軸之旋轉軸
C1‧‧‧間隙
G1、G2、G3‧‧‧動力傳遞機構
M1‧‧‧轉塔迴旋驅動伺服馬達
M2‧‧‧旋轉工具驅動馬達
M3‧‧‧單元迴旋驅動伺服馬達
W1‧‧‧工件
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1(a)係例示CNC(Computerized Numerical Control，電腦數值控制)車床1之概略情況之立體圖，(b)係例示車床1之主要部分之平面圖。
圖2係局部剖面觀察轉塔刀具台1a之主要部分而例示之圖。
圖3係將圖2之主要部分放大而例示之圖。
圖4係局部剖面觀察旋轉工具單元2b而例示之剖面圖。
圖5(a)係例示轉塔刀具台1a之主要部分之立體圖，(b)係例示轉塔刀具台1a之主要部分之側視圖。
圖6(a)、(b)係例示車床1之電氣系統之概略情況之圖。
圖7係局部剖面觀察於齒輪箱支撐軸30上設置有冷卻劑之流路33之轉塔刀具台1a之主要部分而例示之剖面圖。
圖8係將圖7之主要部分放大而例示之圖。
圖9係局部剖面觀察呈同軸狀設置有旋轉工具連結軸131與單元迴旋連結軸116之轉塔刀具台1a之主要部分而例示之剖面圖。
圖10係將圖9之主要部分放大而例示之圖。
圖11係局部剖面觀察旋轉工具單元102b而例示之剖面圖。
圖12(a)係例示轉塔刀具台1a之主要部分之立體圖，(b)係例示轉塔刀具台1a之主要部分之側視圖。
以下，對本發明之實施形態進行說明。當然，以下所說明之實施形態僅為例示本發明者。
(1)可安裝旋轉工具單元之工作機械之概略情況：
圖1(a)係模式性地表示例示上述工作機械之CNC車床1之立體圖。該車床1為包括具有主軸100之主軸台102、具有轉塔4之轉塔刀具台1a、及NC(Numerical Control；數值控制)裝置80之NC車床。再者，X、Y、Z互相正交，X方向為沿著稱為X軸之控制軸的相同朝向之方向，Y方向為沿著稱為Y軸之控制軸的相同方向，Z方向為沿著稱為Z軸之控制軸的相同方向。
主軸100可放開地握持工件W1，且使工件W1以主軸之旋轉軸AXW1為中心進行旋轉。主軸100與主軸台102一併相對於未圖示之主軸台平台向主軸之旋轉軸AXW1方向導引。再者，具有主軸之主軸台亦可於車床上設置有複數個正面主軸台與背面主軸台之組合等。又，亦可於車床上設置導套(guide bush)，該導套係可向主軸之旋轉軸AXW1方向滑動地支撐由主軸握持之工件，且與主軸同步地被旋轉驅動。轉塔4係以分度軸AX1(參照圖2)為中心形成為大致多邊形狀，且於外周具有複數個用以安裝工具單元2之轉塔面3。因此，轉塔4能以分度軸AX1為中心呈放射狀安裝工具單元2。圖1(a)所示之轉塔刀具台1a為可藉由未圖示之伺服馬達、滾珠螺桿及螺帽機構而沿X、Y、Z方向移動控制之構造。因此，轉塔刀具台1a係相對於未圖示之刀具台平台向X方向、Y方向及Z方向導引。再者，主軸台或轉塔刀具台之移動方向並不限定於上述方向。NC裝置80係設為包括CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、時鐘電路、介面(I/F)等之電腦。NC裝置80控制主軸台102之移動、主軸100之旋轉動作、轉塔刀具台1a之移動、轉塔4之迴旋動作、工具7之旋轉動作及傾斜動作等車床1之各部之動作。
於安裝在轉塔面3上之工具單元2中包含用以進行車削或打孔之固定工具單元2a、及用以對工件W1之外周進行孔加工或銑刀加工之旋轉工具單元2b。伴隨著零件形狀之複雜化，如圖1(b)所示，而逐漸要求相對於主軸之旋轉軸AXW1朝向任意角度之孔加工或傾斜面之銑刀加工。
圖2、3、7~10係局部剖面觀察轉塔刀具台1a之主要部分而表示。此處，圖2、3之齒輪箱支撐軸21及傘齒輪10、15係僅剖面觀察上半部分。圖7、8之齒輪箱支撐軸30及傘齒輪10、15亦僅剖面觀察上半部分。圖9、10之齒輪箱支撐軸121係僅剖面觀察上半部分。齒輪箱支撐軸21、30、121係將與轉塔4、104為相反側之後端部21b安裝於刀具台本體6、106之支撐軸。
首先，對例示為上述車床1之工作機械之概略情況進行說明。
本工作機械包括轉塔(4、104)、轉塔迴旋驅動軸(5、105)、旋轉工具驅動軸(8、108)、及單元迴旋驅動軸(12、112)。轉塔迴旋驅動軸(5、105)係形成為大致圓筒狀，且配置為能以分度軸AX1為中心進行旋轉。轉塔迴旋驅動軸(5、105)係用以將來自圖6(a)、(b)所示之轉塔迴旋驅動伺服馬達M1之迴旋驅動力傳遞給轉塔(4、104)之筒狀構件。旋轉工具驅動軸(8、108)係形成為大致圓筒狀，且設為可與轉塔迴旋驅動軸(5、105)分別以相同之分度軸AX1為中心進行旋轉。旋轉工具驅動軸(8、108)係用以將來自圖6(a)、(b)所示之旋轉工具驅動馬達M2之旋轉驅動力傳遞給安裝於轉塔(4、104)之旋轉工具單元(2b、102b) 之工具(7、107)之筒狀構件。單元迴旋驅動軸(12、112)係形成為大致圓筒狀，且設為可與轉塔迴旋驅動軸(5、105)及旋轉工具驅動軸(8、108)分別以相同之分度軸AX1為中心進行旋轉。單元迴旋驅動軸(12、112)係用以將來自圖6(a)、(b)所示之單元迴旋驅動伺服馬達M3之迴旋驅動力傳遞給安裝於轉塔(4、104)之旋轉工具單元(2b、102b)之筒狀構件。該迴旋驅動力係改變工具(7、107)之旋轉軸AX2之朝向之力。
再者，上述大致圓筒狀之形狀包括可旋轉之各種筒狀之形狀，並不限定於嚴格之圓筒形狀。
上述旋轉工具驅動軸(8、108)及上述單元迴旋驅動軸(12、112)係呈同軸狀設置於轉塔迴旋驅動軸(5、105)之內側。本工作機械能以簡單之構造同時實現工具(7、107)之高速旋轉動作與傾斜動作。
再者，亦可於工作機械上設置用以對經分度之旋轉工具單元(2b、102b)之工具(7、107)傳遞來自旋轉工具驅動軸8、108之旋轉驅動力的旋轉工具連結軸(131)。圖9~11所示之旋轉工具連結軸131係設為能以與分度軸AX1不同朝向之軸(中間旋轉軸AX5)為中心進行旋轉。
又，亦可於工作機械上設置用以對經分度之旋轉工具單元(2b、102b)傳遞來自單元迴旋驅動軸(12、112)之迴旋驅動力的單元迴旋連結軸16、116。圖2~4、7、8所示之單元迴旋連結軸16、116係設為能以與分度軸AX1不同朝向之軸(中間旋轉軸AX4、AX5)為中心進行旋轉。
進而，支撐旋轉工具連結軸(131)與單元迴旋連結軸(16、116)中之至少一者之連結軸支撐部(13、113)亦可固定於支撐軸(21、30、121)之前端部(21a)。該支撐軸(21、30、121)亦可以分度軸(AX1)為中心設置於旋轉工具驅動軸(8、108)及單元迴旋驅動軸(12、112)之內側。由於在將後端部(21b)安裝於刀具台本體(6、106)之支撐軸(21、 30、121)之前端部(21a)固定有連結軸支撐部(13、113)，故本態樣可使工作機械小型化。
進而，如圖9~11所示，亦可以與分度軸(AX1)不同朝向之軸(中間旋轉軸AX5)為中心呈同軸狀設置有旋轉工具連結軸(131)與單元迴旋連結軸(116)。本態樣可使工作機械進一步小型化。
(2)第一例：
圖2、3係局部剖面觀察迴旋控制安裝於轉塔面3上之工具單元2之附有迴旋機構之轉塔刀具台1a之主要部分而表示之第一例。為方便起見，將安裝於分度位置之轉塔面3上之旋轉工具單元以符號2b表示，將安裝於非分度位置之轉塔面上之旋轉工具單元以符號2c表示。
轉塔刀具台1a包括刀具台本體6、轉塔4、轉塔迴旋驅動軸5、旋轉工具驅動軸8、單元迴旋驅動軸12、單元迴旋連結軸16、齒輪箱(連結軸支撐部)13、及齒輪箱支撐軸21等。自聯軸器機構50起於後側，以分度軸AX1為中心自內側向外側依序呈同軸狀配置有齒輪箱支撐軸21、單元迴旋驅動軸12、旋轉工具驅動軸8、轉塔迴旋驅動軸5、及刀具台本體6。單元迴旋驅動軸12、旋轉工具驅動軸8、及轉塔迴旋驅動軸5係設為能以分度軸AX1為中心分別進行旋轉。
又，圖4係局部剖面觀察安裝於轉塔4之轉塔面3上之旋轉工具單元2b而表示之例。旋轉工具單元2b包含固定部40與迴旋部45。於固定部40設置有旋轉工具輸入軸37、迴旋輸入軸20b、減速機41、迴旋中間軸42、正齒輪43、軸承箱44等。於迴旋部45設置有旋轉工具中間軸38、旋轉工具軸39、迴旋軸45b等。
再者，轉塔刀具台1a或工具單元2之主要部分可由例如金屬形成。以下之例亦同樣。
轉塔4係固定於轉塔迴旋驅動軸5之前端部。該轉塔迴旋驅動軸5係經由軸承而可旋轉地支撐於刀具台本體6。因此，轉塔4係設置為可 相對於轉塔刀具台1a之前部迴旋。又，於轉塔4與刀具台本體6之間配置有聯軸器機構50。對於聯軸器機構50可使用具備設置於刀具台本體6之前部之驅動側聯軸器構件51、及設置於轉塔4之後部之從動側聯軸器構件52的曲齒聯軸器(curvic coupling)等。於固定轉塔4時，藉由利用油壓缸等缸使轉塔迴旋驅動軸5向後側(圖2之左側)移動，而使聯軸器構件51、52嚙合，從而將轉塔4保持於特定之分度位置。於使轉塔4迴旋時，藉由利用缸使轉塔迴旋驅動軸5向前側(圖2之右側)移動，而解除聯軸器構件51、52之嚙合，從而容許轉塔4之旋動。
如圖6(a)所示，轉塔迴旋驅動伺服馬達M1於聯軸器構件51、52之嚙合經解除時，使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G1、及轉塔迴旋驅動軸5而連結之轉塔4迴旋。NC裝置80對上述馬達M1發出用以分度安裝有加工等時所使用之工具單元2之轉塔面3的指令。於轉塔4之外周安裝有複數個不同之工具單元2。車床1依序分度該等工具單元2，並於X、Y、Z方向上移動控制該經分度之工具單元2，藉此對由主軸100握持之工件W1進行加工。
設置於轉塔迴旋驅動軸5之內側之旋轉工具驅動軸8由固定於轉塔迴旋驅動軸5之軸承9可旋轉地支撐。於旋轉工具驅動軸8之前端固定有與旋轉工具單元2b之旋轉工具輸入軸37之傘齒輪11嚙合之傘齒輪10。如圖4所示，具有傘齒輪11、37d之旋轉工具輸入軸37係由固定於軸承箱44之軸承可旋轉地支撐，且設為能夠以與分度軸AX1不同朝向之中間旋轉軸AX3為中心進行旋轉。圖4所示之中間旋轉軸AX3與分度軸AX1正交，但並不限定於正交。於將旋轉工具單元2b安裝於轉塔面3時，旋轉工具單元側之傘齒輪11與轉塔刀具台側之傘齒輪10嚙合。具有傘齒輪38a及正齒輪38b之旋轉工具中間軸38係設為能以與中間旋轉軸AX3不同朝向之軸為中心進行旋轉。圖4所示之旋轉工具中間軸38之朝向與中間旋轉軸AX3正交，但並不限定於正交。輸入側之 傘齒輪38a與旋轉工具輸入軸37之傘齒輪37d嚙合。輸出側之正齒輪38b與旋轉工具軸39之正齒輪39a嚙合。安裝有工具7之旋轉工具軸39係設為能以與旋轉工具中間軸38並行之軸為中心進行旋轉。當然，旋轉工具單元之構成除圖4所示之構成以外，亦可考慮其他各種構成。
如圖6(a)所示，旋轉工具驅動馬達M2使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G2而連結之旋轉工具驅動軸8旋轉。來自該旋轉工具驅動軸8之旋轉驅動力被傳遞至經由上述軸37、38、39而連結之工具7。NC裝置80對上述馬達M2發出用以使加工等時所使用之工具7旋轉之指令。
設置於旋轉工具驅動軸8之內側之單元迴旋驅動軸12由固定於齒輪箱13之軸承14可旋轉地支撐。於單元迴旋驅動軸12之前端固定有與單元迴旋連結軸16之傘齒輪17嚙合之傘齒輪15。如圖4所示，具有傘齒輪17及槽部18之單元迴旋連結軸16係由固定於齒輪箱13之軸承23可旋轉地支撐，且能夠以與分度軸AX1不同朝向之中間旋轉軸AX4為中心進行旋轉。圖4所示之中間旋轉軸AX4與分度軸AX1正交，且相對於轉塔面3朝向垂直方向。當然，中間旋轉軸AX4之朝向亦可偏離與分度軸AX1正交之朝向。於單元迴旋連結軸16之輸出端形成有凹形狀之槽部18。於迴旋輸入軸20b之輸入端形成有凸形狀之突起部19b。於將旋轉工具單元2b安裝於轉塔面3時，旋轉工具單元側之突起部19b插入至轉塔刀具台側之槽部18中，從而使單元迴旋連結軸16與迴旋輸入軸20b嚙合。具有突起部19b之迴旋輸入軸20b係設為能以中間旋轉軸AX4為中心進行旋轉。連結於迴旋輸入軸20b之輸出端之減速機41使迴旋輸入軸20b之旋轉速度以例如1/20~1/100左右之特定比減速並傳遞給迴旋中間軸42。於迴旋中間軸42之輸出端固定有與鄰接之正齒輪43嚙合之正齒輪42b。具有與正齒輪43嚙合之正齒輪45a之迴旋軸45b係設為能以中間旋轉軸AX3為中心進行旋轉。迴旋軸45b之輸出端係固定於迴旋部45。
如圖6(a)所示，單元迴旋驅動伺服馬達M3使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G3及單元迴旋驅動軸12而連結之單元迴旋連結軸16旋轉。來自該單元迴旋連結軸16之迴旋驅動力係傳遞至經由迴旋輸入軸20b、減速機41、迴旋中間軸42、正齒輪43、及旋轉軸45b而連結之迴旋部45。NC裝置80對上述馬達M3發出用以使於加工等時所使用之工具單元2之迴旋部45迴旋之指令。藉此，工具7之旋轉軸AX2之朝向改變。
設置於單元迴旋驅動軸12之內側之實心之齒輪箱支撐軸21係形成為大致圓柱狀。齒輪箱支撐軸21之後端部21b係安裝為可相對於刀具台本體6略微向分度軸AX1之方向往返移動。於該齒輪箱支撐軸21之前端部21a，以夾片(clamp piece)22固定有齒輪箱13。齒輪箱13自齒輪箱支撐軸之前端部21a折入後側而可旋轉地支撐單元迴旋連結軸16與單元迴旋驅動軸12，另一方面，由固定在螺旋固定於轉塔4之凸緣24上的軸承25支撐。因此，轉塔4與齒輪箱13可相對地旋轉。於轉塔4迴旋時，齒輪箱13不旋轉，單元迴旋連結軸16相對於經分度之轉塔面3垂直地維持。
如圖5(a)、(b)所示，齒輪箱13具有用以將非分度位置之迴旋輸入軸20c之突起部19c維持為特定朝向之導引面13a。該導引面13a係設為相對於分度軸AX1之垂直面，且與分度位置之單元迴旋連結軸16之槽部18連接。當然，導引面13a亦可為朝向偏離相對於分度軸AX1之垂直面之面。如圖5(b)所示，非分度位置之迴旋輸入軸20c之旋轉限制為突起部19c與導引面13a成為例如0.05mm左右之微小間隙C1。
於使轉塔4迴旋而分度工具單元2時，NC裝置80進行將單元迴旋連結軸16保持於使槽部18之朝向與導引面13a一致之旋轉位置之控制。藉此，於突起部19b之面與導引面13a平行之旋轉位置上保持迴旋輸入軸20b。於該狀態下，NC裝置80首先進行使轉塔4與轉塔迴旋驅 動軸5一併向前側移動之控制，而使聯軸器構件51、52之嚙合解除。其次，NC裝置80進行驅動轉塔迴旋驅動伺服馬達M1之控制，使轉塔4與轉塔迴旋驅動軸5一併迴旋至特定之分度位置。此時，由於藉由導引面13a限制突起部19c之旋轉直至即將例如將旋轉工具單元2c之突起部19c插入至槽部18之前為止，故可使轉塔刀具台側之單元迴旋連結軸16與旋轉工具單元側之迴旋輸入軸20c確實地嚙合。最後，NC裝置80進行使轉塔4與轉塔迴旋驅動軸5一併向後側移動之控制，而使聯軸器構件51、52嚙合。
再者，實用新型登錄第3129696號公報所記載之動力伺服轉塔台因未考慮工具單元分度時之工具支撐頭之朝向，故存在於使齒輪與被動齒輪嚙合時無法使齒輪之刀尖彼此互相準確嚙合之情形。
於使工具7旋轉時，NC裝置80進行驅動旋轉工具驅動馬達M2之控制，而使旋轉工具驅動軸8旋轉。藉此，自旋轉工具驅動軸8經由傘齒輪10、11、旋轉工具輸入軸37、傘齒輪37d、38a、旋轉工具中間軸38、正齒輪38b、39a、及旋轉工具軸39向工具7傳遞旋轉驅動力，從而使工具7高速旋轉。
於改變工具7之旋轉軸AX2之朝向時，NC裝置80進行驅動單元迴旋驅動伺服馬達M3之控制，而使單元迴旋驅動軸12旋轉。藉此，自單元迴旋驅動軸12經由傘齒輪15、17、單元迴旋連結軸16、槽部18、突起部19b、迴旋輸入軸20b、減速機41、迴旋中間軸42、正齒輪42b、43、45a、及迴旋軸45b向迴旋部45傳遞迴旋驅動力，從而使迴旋部45以低速迴旋。即，工具7之旋轉軸AX2之朝向改變。
此處，由於旋轉工具驅動軸8與單元迴旋驅動軸12可分別旋轉，故可一面使工具7高速旋轉一面使迴旋部45以低速迴旋。
如以上所說明般，本態樣係將旋轉工具驅動軸8與單元迴旋驅動軸12呈同軸狀設置於轉塔迴旋驅動軸5之內側，故能以簡單之構造同 時實現工具7之高速旋轉動作與傾斜動作。因此，本態樣可提供一種能夠提高對工件W1之加工之自由度、且可實現製造之容易化及零件件數之削減、並且廉價之附有工具單元迴旋驅動的轉塔刀具台。又，本態樣係於將後端部21b安裝於刀具台本體6之齒輪箱支撐軸21之前端部21a固定有齒輪箱13，故可無需如自轉塔之外側折入而支撐單元迴旋連結軸之較大之構造，從而可使工作機械小型化。
(3)第二例：
圖7、8係局部剖面觀察於齒輪箱支撐軸30設置有冷卻劑之流路33之轉塔刀具台1a之主要部分而表示之第二例。為方便起見，將分度位置之轉塔面以符號3b表示，將安裝於該轉塔面3b上之旋轉工具單元以符號2b表示，將非分度位置之轉塔面以符號3c表示，將安裝於該轉塔面3c上之旋轉工具單元以符號2c表示。
與上述第一例之差異在於：齒輪箱支撐軸30為具有冷卻劑之流路33之筒狀；於齒輪箱支撐軸30之前端部21a安裝有流路切換接頭31；存在具有流路32b、32c等之凸緣32；及於轉塔4中有流路4b、4c。流路切換接頭31具有連接齒輪箱支撐軸之流路33之前端部與凸緣32之流路32b之流路34。流路32b、32c與流路4b、4c連接，可對各轉塔面3分配冷卻劑。齒輪箱支撐軸30之前端部21a可相對於凸緣32旋轉地受到支撐。對於與第一例相同之構成，省略說明。
於轉塔4迴旋而分度工具單元2時，自齒輪箱支撐軸30之後方供給之冷卻劑經由流路33、34、32b、4b而導入至安裝於分度位置之轉塔面3b之工具單元2。由於即便轉塔4迴旋齒輪箱支撐軸30亦不會旋轉，故流路切換接頭之流路34之位置不變。因此，圖7、8所示之轉塔刀具台1a不向安裝於非分度位置之轉塔面3c之工具單元2導入冷卻劑。因此，本態樣中即便不設置複雜之冷卻劑配管亦可僅向分度位置之轉塔面3供給冷卻劑，且可經由工具單元2之流路向工具7附近高效 地供給冷卻劑。
(4)第三例：
圖9、10係局部剖面觀察迴旋控制安裝於轉塔面103上之旋轉工具單元102b之附有迴旋機構之轉塔刀具台1a之主要部分而表示之第三例。為方便起見，將安裝於分度位置之轉塔面103上之旋轉工具單元以符號102b表示，將安裝於非分度位置之轉塔面上之旋轉工具單元以符號102c表示。
第三例之轉塔刀具台1a包括刀具台本體106、轉塔104、轉塔迴旋驅動軸105、旋轉工具驅動軸108、旋轉工具連結軸131、單元迴旋驅動軸112、單元迴旋連結軸116、齒輪箱(連結軸支撐部)113、齒輪箱支撐軸121等。自聯軸器機構50起於後側，以分度軸AX1為中心自內側向外側依序呈同軸狀配置有齒輪箱支撐軸121、旋轉工具驅動軸108、單元迴旋驅動軸112、轉塔迴旋驅動軸105、及刀具台本體106。單元迴旋驅動軸112、旋轉工具驅動軸108、及轉塔迴旋驅動軸105係設為能以分度軸AX1為中心分別進行旋轉。
又，圖11係局部剖面觀察安裝於轉塔104之轉塔面103上之旋轉工具單元102b而表示之例。旋轉工具單元102b包含固定部140與迴旋部145。於固定部140設置有旋轉工具輸入軸137b、迴旋輸入軸120b、減速機141、軸承箱144等。於迴旋部145設置有旋轉工具中間軸38、旋轉工具軸39、迴旋軸145a等。
轉塔104係固定於轉塔迴旋驅動軸105之前端部。該轉塔迴旋驅動軸105係經由軸承而可旋轉地支撐於刀具台本體106上。又，於轉塔104與刀具台本體106之間配置有與第一例相同之聯軸器機構50。於固定轉塔104時，利用缸使轉塔迴旋驅動軸105向後側移動，藉此使聯軸器構件51、52嚙合，從而將轉塔104保持於特定之分度位置。於使轉塔104迴旋時，利用缸使轉塔迴旋驅動軸105向前側移動，藉此解除聯 軸器構件51、52之嚙合，從而容許轉塔104之旋動。
如圖6(b)所示，轉塔迴旋驅動伺服馬達M1於解除聯軸器構件51、52之嚙合時，使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G1、及轉塔迴旋驅動軸105而連結之轉塔104迴旋。NC裝置80對上述馬達M1發出用以分度安裝有於加工等時所使用之工具單元2之轉塔面103之指令。車床1依序分度工具單元2，並於X、Y、Z方向上移動控制該已分度之工具單元2，藉此對由主軸100握持之工件W1進行加工。
設置於轉塔迴旋驅動軸105之內側之單元迴旋驅動軸112係由固定於齒輪箱113之軸承114可旋轉地支撐。於單元迴旋驅動軸112之前端，藉由熱裝而固定有與單元迴旋連結軸116之傘齒輪117嚙合之傘齒輪115。如圖11、12所示，具有傘齒輪117及槽部118之單元迴旋連結軸116係由固定於齒輪箱113之軸承130可旋轉地支撐，且設為能以與分度軸AX1不同朝向之中間旋轉軸AX5為中心進行旋轉。圖11所示之中間旋轉軸AX5與分度軸AX1正交，且相對於轉塔面103朝向垂直方向。當然，中間旋轉軸AX5之朝向亦可偏離與分度軸AX1正交之朝向。於單元迴旋連結軸116之輸出端形成有凹形狀之槽部118。於迴旋輸入軸120b之輸入端形成有凸形狀之突起部119b。於將旋轉工具單元102b安裝於轉塔面103時，旋轉工具單元側之突起部119b插入至轉塔刀具台側之槽部118中，從而使單元迴旋連結軸116與迴旋輸入軸120b嚙合。具有突起部119b之迴旋輸入軸120b係設為能以中間旋轉軸AX5為中心進行旋轉。連結於迴旋輸入軸120b之輸出端之減速機141使迴旋輸入軸120b之旋轉速度以例如1/20~1/100左右之特定比減速並傳遞給迴旋軸145a。迴旋軸145a之輸出端係固定於迴旋部145。
如圖6(b)所示，單元迴旋驅動伺服馬達M3使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G3及單元迴旋驅動軸112而連結之單元迴旋連結軸116旋轉。來自該單元迴旋連結軸116之迴旋驅動力係傳遞至經由迴旋輸入 軸120b、減速機141、及迴旋軸145a而連結之迴旋部145。NC裝置80對上述馬達M3發出用以使於加工等時所使用之工具單元2之迴旋部145迴旋之指令。藉此，工具107之旋轉軸AX2之朝向改變。
設置於單元迴旋驅動軸112之內側之旋轉工具驅動軸108係由固定於單元迴旋驅動軸112之軸承119可旋轉地支撐。於旋轉工具驅動軸108之前端固定有與旋轉工具連結軸131之傘齒輪111嚙合之傘齒輪110。具有傘齒輪111及槽部135之旋轉工具連結軸131插入至單元迴旋連結軸116之內側，且由固定於齒輪箱113之軸承133、及固定於單元迴旋連結軸116之軸承134可旋轉地支撐。即，旋轉工具連結軸131係設為能以與分度軸AX1不同朝向之中間旋轉軸AX5為中心進行旋轉。傘齒輪111係藉由夾片132而固定於旋轉工具連結軸131之輸入端。於旋轉工具連結軸131之輸出端形成有凹形狀之槽部135。於旋轉工具單元102b之旋轉工具輸入軸137b之輸入端形成有凸形狀之突起部136b。於將旋轉工具單元102b安裝於轉塔面103時，旋轉工具單元側之突起部136b插入至轉塔刀具台側之槽部135中，而使旋轉工具連結軸131與旋轉工具輸入軸137b嚙合。具有突起部136b之旋轉工具輸入軸137b係設置於迴旋輸入軸120b之內側，且由固定於迴旋輸入軸120b之軸承可旋轉地支撐。即，旋轉工具輸入軸137b係設為能以中間旋轉軸AX5為中心進行旋轉。圖11所示之旋轉工具中間軸38之朝向與中間旋轉軸AX5正交，但並不限定於正交。輸入側之傘齒輪38a與旋轉工具輸入軸137b之傘齒輪37d嚙合。輸出側之正齒輪38b與旋轉工具軸39之正齒輪39a嚙合。安裝有工具107之旋轉工具軸39係設為能以與旋轉工具中間軸38並行之軸為中心進行旋轉。當然，旋轉工具單元之構成除圖11所示之構成以外，還可考慮其他各種構成。
如圖6(b)所示，旋轉工具驅動馬達M2使經由傳動齒輪等動力傳遞機構G2而連結之旋轉工具驅動軸108旋轉。來自該旋轉工具驅動軸 108之旋轉驅動力係傳遞至經由上述軸131、137b、38、39而連結之工具107。NC裝置80對上述馬達M2發出用以使於加工等時多使用之工具107旋轉之指令。
設置於旋轉工具驅動軸108之內側之實心之齒輪箱支撐軸121係形成為大致圓柱狀。齒輪箱支撐軸121之後端部21b係安裝為可相對於刀具台本體106略微向分度軸AX1之方向往返移動。於該齒輪箱支撐軸121之前端部21a，以夾片122固定著齒輪箱113。齒輪箱113自齒輪箱支撐軸之前端部21a折入後側而可旋轉地支撐單元迴旋連結軸116、旋轉工具連結軸131及單元迴旋驅動軸112，另一方面，由固定在螺合固定於轉塔104之凸緣124上之軸承125支撐。因此，轉塔104與齒輪箱113可相對地旋轉。於轉塔104迴旋時，齒輪箱113不旋轉，單元迴旋連結軸116及旋轉工具連結軸131相對於所要分度之轉塔面103維持垂直。
如圖12(a)、(b)所示，齒輪箱113具有用以將非分度位置之迴旋輸入軸120c之突起部119c及旋轉工具輸入軸之突起部136c維持在特定朝向之導引面113a。該導引面113a係設為相對於分度軸AX1之垂直面，且與分度位置之單元迴旋連結軸116之槽部118及旋轉工具連結軸131之槽部135相連。當然，導引面113a之朝向亦可為偏離相對於分度軸AX1之垂直面之面。如圖12(b)所示，非分度位置之迴旋輸入軸120c及旋轉工具輸入軸137b之旋轉係以使突起部119b、136b與導引面113a成為例如0.05 mm左右之微小間隙之方式予以限制。
於使轉塔104迴旋而將工具單元2分度時，NC裝置80進行將單元迴旋連結軸116保持於使槽部118之朝向與導引面113a一致之旋轉位置之控制，且進行將旋轉工具連結軸131保持於使槽部135之朝向與導引面113a一致之旋轉位置之控制。藉此，於突起部119b之面與導引面113a平行之旋轉位置上保持迴旋輸入軸120b，於突起部136b之面與導 引面113a平行之旋轉位置上保持旋轉工具輸入軸137b。於該狀態下，NC裝置80首先進行使轉塔104與轉塔迴旋驅動軸105一併向前側移動之控制，而使聯軸器構件51、52之嚙合解除。其次，NC裝置80進行驅動轉塔迴旋驅動伺服馬達M1之控制，而使轉塔104與轉塔迴旋驅動軸105一併迴旋至特定之分度位置。此時，由於以導引面113a限制突起部119c、136c旋轉直至例如旋轉工具單元2c之突起部119c、136c即將插入至槽部118、135為止，故可使轉塔刀具台側之單元迴旋連結軸116及旋轉工具連結軸131與旋轉工具單元側之迴旋輸入軸120c及旋轉工具輸入軸137b確實地嚙合。最後，NC裝置80進行使轉塔104與轉塔迴旋驅動軸105一併向後側移動之控制，而使聯軸器構件51、52嚙合。
於使工具107旋轉時，NC裝置80進行驅動旋轉工具驅動馬達M2之控制，而使旋轉工具驅動軸108旋轉。藉此，自旋轉工具驅動軸108經由傘齒輪110、111、旋轉工具連結軸131、槽部135、突起部136b、旋轉工具輸入軸137b、傘齒輪37d、38a、旋轉工具中間軸38、正齒輪38b、39a、及旋轉工具軸39向工具107傳遞旋轉驅動力，從而使工具107高速旋轉。
於改變工具107之旋轉軸AX2之朝向時，NC裝置80進行驅動單元迴旋驅動伺服馬達M3之控制，而使單元迴旋驅動軸112旋轉。藉此，自單元迴旋驅動軸112經由傘齒輪115、117、單元迴旋連結軸116、槽部118、突起部119b、迴旋輸入軸120b、減速機141、及迴旋軸145a向迴旋部145傳遞迴旋驅動力，從而使迴旋部145以低速迴旋。即，工具107之旋轉軸AX2之朝向改變。
此處，由於旋轉工具驅動軸108與單元迴旋驅動軸112可各自旋轉，故可一面使工具107高速旋轉一面使迴旋部145以低速迴旋。
如以上所說明般，本態樣中亦於轉塔迴旋驅動軸105之內側呈同 軸狀設置有旋轉工具驅動軸108與單元迴旋驅動軸112，故能以簡單之構造同時實現工具107之高速旋轉動作與傾斜動作。又，由於以與分度軸AX1不同朝向之中間旋轉軸AX5為中心呈同軸狀設置有旋轉工具連結軸131與單元迴旋連結軸116，故可使轉塔小型化，從而使工作機械進一步精巧化。因此，可提高對工件W1之加工之自由度，並且可實現製造之容易化及零件件數之削減。
再者，亦可與第二例同樣地，於齒輪箱支撐軸121形成冷卻劑之流路，且自該流路向安裝於分度位置之轉塔面上之工具單元2導入冷卻劑。
(5)其他變形例：
本發明考慮各種變形例。
例如，於齒輪箱中所例示之連結軸支撐部除了如第三例般可旋轉地支撐旋轉工具連結軸與單元迴旋連結軸之兩者以外，亦可不支撐旋轉工具連結軸而可旋轉地支撐單元迴旋連結軸，或者亦可不支撐單元迴旋連結軸而可旋轉地支撐旋轉工具連結軸。
若將齒輪箱固定於設置在旋轉工具驅動軸及單元迴旋驅動軸之內側之支撐軸之前端部則可使工作機械小型化，故較佳，但亦可採用與此種支撐軸不同之構造。例如，齒輪箱亦可固定於不以設置於較轉塔前表面更前方之分度軸為中心之不迴旋構件。於該情形時，第一例之單元迴旋驅動軸12亦可為實心之大致圓柱狀，第三例之旋轉工具驅動軸108亦可為實心之大致圓柱狀。
當然，本技術亦可應用於車床以外之工作機械。
又，於不具有附屬項之構成要件而僅包含獨立項之構成要件之工作機械等中，亦可獲得上述基本之作用、效果。
如以上所說明般，根據本發明，藉由各種態樣可提供一種以簡單之構造同時實現工具之高速旋轉動作與傾斜動作的技術等。
又，亦可實施將於上述實施形態及變形例中所揭示之各構成相互置換或變更組合所得之構成、將於公知技術以及上述實施形態及變形例中所揭示之各構成相互置換或變更組合所得之構成等。本發明亦包含該等構成等。
1a‧‧‧轉塔刀具台
2‧‧‧工具單元
2b、2c‧‧‧旋轉工具單元
3‧‧‧轉塔面
4‧‧‧轉塔
5‧‧‧轉塔迴旋驅動軸
6‧‧‧刀具台本體
7‧‧‧工具
8‧‧‧旋轉工具驅動軸
10、11、15、17‧‧‧傘齒輪
12‧‧‧單元迴旋驅動軸
13‧‧‧齒輪箱(連結軸支撐部)
13a‧‧‧導引面
16‧‧‧單元迴旋連結軸
18‧‧‧槽部
19b、19c‧‧‧突起部
20b、20c‧‧‧迴旋輸入軸
21‧‧‧齒輪箱支撐軸(支撐軸)
24‧‧‧凸緣
40‧‧‧固定部
45‧‧‧迴旋部
50‧‧‧聯軸器機構
51、52‧‧‧聯軸器構件
AX1‧‧‧分度軸
AX2‧‧‧工具之旋轉軸
AX3、AX4‧‧‧中間旋轉軸

Claims (3)

  1. 一種可安裝旋轉工具單元之工作機械，其包括：轉塔，其能夠以分度軸為中心呈放射狀安裝工具單元；筒狀之轉塔迴旋驅動軸，其能夠以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對上述轉塔傳遞迴旋驅動力；旋轉工具驅動軸，其能以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對安裝於上述轉塔之旋轉工具單元之工具傳遞旋轉驅動力；及單元迴旋驅動軸，其可與該旋轉工具驅動軸分別地以上述分度軸為中心而旋轉，且用以對安裝於上述轉塔之旋轉工具單元傳遞改變上述工具之旋轉軸之朝向的迴旋驅動力；且於上述轉塔迴旋驅動軸之內側呈同軸狀設置有上述旋轉工具驅動軸與上述單元迴旋驅動軸。
  2. 如請求項1之可安裝旋轉工具單元之工作機械，其具有一端側安裝於刀具台本體之支撐軸；且上述旋轉工具驅動軸與上述單元迴旋驅動軸皆為筒狀；上述支撐軸係以上述分度軸為中心設置於上述旋轉工具驅動軸及上述單元迴旋驅動軸之內側；且連結軸支撐部固定於上述支撐軸之另一端側，該連結軸支撐部係支撐旋轉工具連結軸與單元迴旋連結軸之至少一者；該旋轉工具連結軸係為了將來自上述旋轉工具驅動軸之旋轉驅動力傳遞給經分度之上述旋轉工具單元之工具，而能夠以與上述分度軸不同朝向之軸為中心旋轉；該單元迴旋連結軸係為了將來自上述單元迴旋驅動軸之迴旋驅動力傳遞給上述經分度之旋轉工具單元，而能夠以與上述分度軸不同朝向之軸為中心旋轉。
  3. 如請求項2之可安裝旋轉工具單元之工作機械，其以與上述分度 軸不同朝向之軸為中心呈同軸狀設置有上述旋轉工具連結軸與上述單元迴旋連結軸。
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