JP2012045681A - ワーク旋削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具を工具ホルダの共通の工具装着部に装着可能としつつ、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をワークの周方向における共通の位置でそれぞれ対応した工具で行えるようにするとともに、内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具との相互間の自動交換を実施できるようにする。
【解決手段】ワーク旋削装置では、立旋盤２が、外向旋回位置と内向旋回位置との間で工具ホルダ１８を旋回させるホルダ旋回装置２４と、工具ホルダ１８が外向旋回位置と内向旋回位置に配置された時に工具ホルダ１８をラム１４に対して位置固定するためのホルダ固定装置２６とを含み、工具ホルダ１８は、工具を掴んで保持する状態と工具を放す状態とに切り換え可能な水平工具装着部３４を有し、工具交換装置３は、水平移動軸方向において工具の刃先が当該工具交換装置３側へ向かう姿勢で工具を水平工具装着部３４に受け渡す。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状の内周面及び外周面をもつワークの当該内周面及び外周面を旋削するワーク旋削装置に関するものである。

従来、被加工物であるワークを上下方向に延びる縦軸回りに回転させながらそのワークの旋削加工を行う立旋盤が知られており、下記特許文献１には、このような立旋盤の一例が開示されている。

特許文献１に開示された立旋盤は、縦軸回りに回転可能な回転テーブルと、その回転テーブルを回転させる駆動手段と、回転テーブルの上方で水平方向に延びるクロスレールと、そのクロスレールに沿って移動可能に設けられたサドルと、そのサドルに鉛直方向に移動可能に設けられたラムと、ラムの下端部の側面に水平軸回りに旋回可能に設けられ、複数のバイト工具を保持するタレット型の工具ホルダとを備えている。この立旋盤では、回転テーブルが駆動手段によって回転駆動されることによりその回転テーブル上にセットされたワークを縦軸回りに回転させるとともに、そのワークにサドル及び／又はラムの移動に伴って移送されるバイト工具の刃先を当てて当該ワークの旋削加工を行う。

この立旋盤のタレット型の工具ホルダは、それぞれバイト工具を取り付けるための４つの工具取付部を有している。４つの工具取付部は、旋回軸に対して互いに反対向きに配置された２つの工具取付部と、それら２つの工具取付部が並ぶ方向と垂直な方向において旋回軸に対して互いに反対向きに配置された残りの２つの工具取付部とからなる。各工具取付部には、バイト工具がそれぞれねじ止めされることによって取り付けられ、その各工具取付部に取り付けられたバイト工具は、刃先が工具ホルダから径方向外側へ突出するように配置される。

特開２００３−７１６０２号公報

ところで、円筒状の内周面及び外周面をもつワークの当該内周面及び外周面を旋削する場合には、ワークの内周面を切削するのに必要な工具の刃先の向きと、外周面を旋削するのに必要な工具の刃先の向きとが互いに逆向きとなるため、その内周面の旋削の場合と外周面の旋削の場合とで使用する工具をそれぞれ対応した向きの刃先を有する工具に交換する必要がある。そして、この工具の交換は、ワークの加工時間の短縮や工具の交換作業に要する作業負担の削減の観点から、自動交換によって実施されることが望ましい。

しかしながら、上記の立旋盤では、工具ホルダの工具取付部に工具がねじ止めされるため、その工具を取り外して交換しようとするとねじの脱着が必要であり、工具の自動交換に対応することが困難である。

なお、上記の立旋盤では、工具ホルダに設けられた４つの工具取付部のうち旋回軸に対して互いに反対向きに配置された２つの工具取付部が、それぞれ工具の刃先が互いに逆方向へ向かうように対応する工具を保持するため、ワークの旋削を開始する前に予めそれら２つの工具取付部のうちの一方にワークの内周面旋削用の工具を取り付けるとともに他方にワークの外周面旋削用の工具を取り付けておき、ワークの加工中に工具の交換のための工具ホルダへの工具の脱着を行うことなく、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をそれぞれ対応する工具を用いて行うことも考えられる。

しかし、この場合には、工具ホルダが大型化するとともにその構造が複雑になるという問題が生じる。このため、本来は、工具ホルダの共通の工具装着部にワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具を装着できることが望ましい。また、この場合には、ワークの内周面を旋削する位置と外周面を旋削する位置とがワークの周方向において互いに１８０度反対の位置となる。このため、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削とで旋削条件の差異が大きくなるという問題点が生じる。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、円筒状の内周面及び外周面をもつワークの当該内周面及び外周面を旋削加工するワーク旋削装置において、ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具を工具ホルダの共通の工具装着部に装着可能としつつ、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をワークの周方向における共通の位置でそれぞれ対応した工具で行えるようにするとともに、内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具との相互間の自動交換を実施できるようにすることである。

上記目的を達成するために、本発明によるワーク旋削装置は、円筒状の内周面及び外周面をもつワークを上下に延びる姿勢でその軸回りに回転させながらその内周面と外周面をそれぞれ旋削加工可能なワーク旋削装置であって、ワークの内周面を内周面旋削用の工具により旋削する一方、そのワークの外周面を前記内周面旋削用の工具と刃先が逆向きに設けられた外周面旋削用の工具により旋削する立旋盤と、前記立旋盤がワークの旋削に使用する前記内周面旋削用の工具と前記外周面旋削用の工具を相互に自動交換することが可能な工具交換装置とを備え、前記立旋盤は、ワークをその軸方向が上下に延びる姿勢で支持しながら当該ワークの軸回りに回転させるワーク回転装置と、そのワーク回転装置の上方において当該ワーク回転装置によるワークの回転軸に垂直な第１移動軸方向に延びるクロスレールと、前記クロスレールに沿って前記第１移動軸方向に移動可能となるように当該クロスレールに支持されるサドルと、前記サドルを前記クロスレールに沿って前記第１移動軸方向に移送する第１移送装置と、前記ワークの回転軸と平行な第２移動軸方向に移動可能となるように前記サドルに支持されるラムと、前記ラムを前記第２移動軸方向に移送する第２移送装置と、前記ラムの下端に前記ワークの回転軸と平行な工具旋回軸回りに旋回可能に取り付けられ、前記工具をその刃先が前記工具旋回軸から見て外側へ向かうような姿勢で保持する工具ホルダと、前記工具ホルダに保持された前記工具の刃先が前記第１移動軸方向においてワークの径方向外側へ向かうような第１旋回位置とその工具の刃先が前記第１移動軸方向においてワークの径方向内側へ向かうような第２旋回位置との間で前記工具ホルダを前記工具旋回軸回りに旋回させるためのホルダ旋回装置と、前記工具ホルダが前記第１旋回位置と前記第２旋回位置にそれぞれ配置された時にその工具ホルダを前記ラムに対して位置固定するためのホルダ固定装置とを含み、前記工具ホルダは、前記工具を掴んで保持する状態とその工具を放す状態とに切り換え可能な工具装着部を有し、前記工具交換装置は、前記第１移動軸方向において前記工具の刃先が特定の側へ向かう姿勢で前記工具を前記工具装着部に対して受け渡す。

このワーク旋削装置では、工具ホルダに保持されている工具の交換時には、工具ホルダの工具装着部が保持していた工具を放すとともに、その工具装着部と工具交換装置との間で工具の受け渡しが自動的に行われるため、ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具との相互間の自動交換を実施できる。

そして、この工具の自動交換の際には、工具の刃先が第１移動軸方向において特定の側へ向かう姿勢で工具が工具交換装置と工具装着部との間で受け渡されるが、このワーク旋削装置では、工具の刃先がワークの径方向外側へ向かうような第１旋回位置とその刃先がワークの径方向内側へ向かうような第２旋回位置との間で工具ホルダを旋回させてその各旋回位置で工具ホルダをラムに対して位置固定できるので、交換された工具の刃先がその工具によるワークの旋削に対応した向きに向いていなくても、その工具の向きを変えてその工具の刃先を適切な向きに向かせることができる。すなわち、工具ホルダの共通の工具装着部にワークの内周面旋削用の工具又は外周面旋削用の工具が装着されたとしても、ワークの内周面旋削用の工具はその刃先がワークの径方向外側へ向かうような姿勢で配置することができるとともに、外周面旋削用の工具はその刃先がワークの径方向内側へ向かうような姿勢で配置することができる。その結果、ワークの周方向における共通の位置でその径方向の内側と外側からそれぞれ対応する工具でワークの内周面の旋削と外周面の旋削とを行うことができる。従って、このワーク旋削装置では、ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具を工具ホルダの共通の工具装着部に装着可能としつつ、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をワークの周方向における共通の位置でそれぞれ対応した工具で行えるようにすることができる。

上記ワーク旋削装置において、前記ホルダ固定装置は、前記ラムの下端部に固定された第１噛合部材と、前記工具ホルダの上端部に前記第１噛合部材と対向するように固定された第２噛合部材と、前記工具ホルダが前記第１旋回位置又は前記第２旋回位置に配置された時に前記ラムに対して当該工具ホルダを固定するホルダ固定用クランプ機構とを有し、前記第１噛合部材は、前記工具旋回軸の周りに所定間隔で配設され、その工具旋回軸から見て前記ラムの外側へ向かって延びるとともに下向きに突出する複数の第１歯部を有し、前記第２噛合部材は、前記工具旋回軸の周りに前記第１歯部と同じ間隔で配設され、前記工具旋回軸から見て前記工具ホルダの外側へ向かって延びるとともに上向きに突出する複数の第２歯部を有し、前記ホルダ固定用クランプ機構は、前記工具ホルダが前記第１旋回位置又は前記第２旋回位置に配置された時に前記第１噛合部材の前記第１歯部に前記第２噛合部材の前記第２歯部が噛み合うように前記ラムと前記工具ホルダを結合させることが好ましい。

この構成によれば、工具ホルダが第１旋回位置又は第２旋回位置に配置された時にラム側の第１噛合部材の複数の第１歯部と工具ホルダ側の第２噛合部材の複数の第２歯部が噛み合った状態でラムに対して工具ホルダが固定されるので、ワークの旋削時に工具がワークから工具旋回軸回りの応力を受けたとしてもその応力に十分に対抗して工具を工具旋回軸回りに変位しないように確実に保持することができる。

上記ワーク旋削装置において、前記工具装着部は、前記工具が基端部から挿嵌される挿嵌口と、前記挿嵌口に工具が挿嵌されたときにはその工具を当該挿嵌口から脱離しないように掴んで保持する一方、前記挿嵌口に挿嵌されている工具を前記工具交換装置へ渡すときにはその工具を放す工具クランプ機構とを有することが好ましい。

この構成によれば、挿嵌口に工具が挿嵌されたときにその工具を掴んで保持し、挿嵌口に挿嵌されている工具を工具交換装置へ渡すときにその工具を放すように工具の保持状態を切り換え可能な工具装着部の具体的な構造を構成することができる。

上記ワーク旋削装置において、前記工具ホルダは、下から見て前記ラムと重なる領域内に配設されていることが好ましい。

この構成によれば、ラム及び工具ホルダを下から見たそれらの設置領域が、従来の立旋盤のようにラムの側面に工具ホルダが取り付けられた構成に比べて小さくなる。このため、ワークの径方向内側に工具ホルダ及びラムを挿入してそのワークの内周面を旋削加工する場合により内径の小さいワークの加工を行うことができる。

上記ワーク旋削装置において、前記ラムに対して前記工具ホルダを着脱可能に連結するホルダ連結装置をさらに備えることが好ましい。

この構成では、例えば工具の取付姿勢がそれぞれ異なる複数の工具ホルダや、種類の異なる工具がそれぞれ取り付けられた複数の工具ホルダを用意しておけば、それらの工具に工具ホルダごと容易に交換することが可能であり、工具の交換のバリエーションの幅を広げることができる。

以上説明したように、本発明によれば、円筒状の内周面及び外周面をもつワークの当該内周面及び外周面を旋削加工するワーク旋削装置において、ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具を工具ホルダの共通の工具装着部に装着可能としつつ、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をワークの周方向における共通の位置でそれぞれ対応した工具で行えるようにするとともに、内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具との相互間の自動交換を実施できるようにすることである。

本発明の一実施形態によるワーク旋削装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるワーク旋削装置の立旋盤のラム及び工具ホルダを下から見た図である。 ワークを旋削するための工具を水平姿勢で保持するための工具ホルダの正面図である。 図３に示した工具ホルダから工具を取り外した状態を挿嵌口側から見た図である。 ラム及び工具ホルダの図２中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 ラムの下端部及び工具ホルダの図２中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 ラムに対して工具ホルダが位置固定された状態を示すラムの下端部及び工具ホルダの図２中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。 ラムに対する工具ホルダの位置固定が解除された状態を示すラムの下端部及び工具ホルダの図７に対応する断面図である。 本発明の一実施形態によるワーク旋削装置の工具交換装置の縦断面図である。 ワークを旋削するための工具を鉛直姿勢で保持するための工具ホルダの正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

まず、図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態によるワーク旋削装置の構成について説明する。

本実施形態によるワーク旋削装置は、円筒状の内周面及び外周面をもつワークを上下に延びる姿勢でその軸回りに回転させながらそのワークの内周面と外周面をそれぞれ旋削加工可能であり、そのワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具とを相互に自動交換できるように構成されている。

具体的には、このワーク旋削装置は、図１に示すように立旋盤２と、工具交換装置３とを備えている。

立旋盤２は、ワークの内周面を内周面旋削用の工具により旋削する一方、そのワークの外周面を内周面旋削用の工具と刃先が逆向きに設けられた外周面旋削用の工具により旋削する。この立旋盤２は、ワーク回転装置４と、一対のコラム５と、クロスレール６と、第１鉛直移送装置８と、サドル１０と、水平移送装置１２と、ラム１４と、図略の第２鉛直移送装置と、工具ホルダ１８と、ホルダ連結装置２２（図２参照）と、ホルダ旋回装置２４（図５参照）と、ホルダ固定装置２６（図６参照）とを備えている。

ワーク回転装置４は、ワークをその軸方向が上下に延びる姿勢で下から支持しながらそのワークの軸回り（鉛直軸回り）に回転させるものである。このワーク回転装置４は、所定の設置場所に設置されたベース４ａと、そのベース４ａ上に鉛直軸回りに回転可能に設けられたテーブル４ｂと、そのテーブル４ｂを回転させる図略の駆動部とを有している。テーブル４ｂの上面は、水平面となっており、この上面上にワークが当該テーブル４ｂの回転軸と同軸となるようにセットされる。テーブル４ｂ上にセットされたワークは、前記駆動部によってテーブル４ｂが回転させられるのに伴ってその軸回りに回転する。このワーク回転装置４では、テーブル４ｂを上から見て左回りに回転させることにより、ワークを上から見て左回りに回転させる。

一対のコラム５は、ワーク回転装置４の両側に分かれて立設されている。各コラム５は、鉛直方向に延びている。

クロスレール６は、一対のコラム５に掛け渡されており、ワーク回転装置４のテーブル４ｂの上方においてワークの回転軸（テーブル４ｂの回転軸）に垂直な水平移動軸方向に延びている。なお、前記水平移動軸は、本発明の第１移動軸の概念に含まれる。また、クロスレール６は、コラム５に沿って前記水平移動軸に垂直な鉛直方向に延びる第１鉛直移動軸方向に移動可能となるように当該コラム５の前面で支持されている。

第１鉛直移送装置８は、クロスレール６をコラム５に沿って前記第１鉛直移動軸方向に移送するものである。この第１鉛直移送装置８は、駆動源としてのサーボモータと、各コラム５の前方の位置にその各コラム５にそれぞれ隣接するように設けられ、鉛直方向に延びる図略のボールねじと、サーボモータの動力を各ボールねじに伝達してその各ボールねじを各々の軸回りに回転させる図略の動力伝達機構とを有する。クロスレール６のうち各ボールねじに対応する位置には、図略のナット部がそれぞれ設けられており、その各ナット部が対応するボールねじにそれぞれ螺合している。このような構成により、サーボモータが駆動されて各ボールねじが共通の一方向に回転すると、ナット部とともにクロスレール６が上方へ移送される一方、各ボールねじがそれとは逆向きの他方向に回転すると、ナット部とともにクロスレール６が下方へ移送されるようになっている。

サドル１０は、クロスレール６に沿って前記水平移動軸方向に移動可能となるように当該クロスレール６の前面で支持されている。すなわち、サドル１０は、テーブル４ｂの上方においてそのテーブル４ｂを横切るように移動可能となっている。このサドル１０は、鉛直方向に延びている。

水平移送装置１２は、サドル１０をクロスレール６に沿って前記水平移動軸方向に移送するものである。この水平移送装置１２は、本発明の第１移送装置の概念に含まれるものである。この水平移送装置１２は、クロスレール６に設けられたボールねじと、駆動源としてのサーボモータとを有する。この水平移送装置１２のボールねじは、クロスレール６に沿って水平移動軸方向に延びる姿勢で設けられており、サーボモータは、そのボールねじをその軸回りに回転させる。サドル１０は、この水平移送装置１２のボールねじと螺合するナット部を有している。サドル１０は、この水平移送装置１２のボールねじがサーボモータによって回転駆動される向きに応じて当該サドル１０に設けられたナット部とともに水平移動軸方向において一方側又はその反対側である他方側へ移送される。

ラム１４は、ワークの回転軸（テーブル４ｂの回転軸）と平行な第２鉛直移動軸方向（上下方向）に移動可能となるようにサドル１０に支持されている。なお、前記第２鉛直移動軸は、本発明の第２移動軸の概念に含まれる。このラム１４は、鉛直方向に延びる略直方体状の外径を有するラム本体１４ａと、略円柱状の外形を有し、ラム本体１４ａと同軸にそのラム本体１４ａの下端から下向きに突設された突設部１４ｂとを有する。突設部１４ｂは、図５に示すように、略円筒状の外装体１４ｃと、その外装体１４ｃの内部に同軸に配設された筒状の内装体１４ｄとを有する。これら外装体１４ｃ及び内装体１４ｄは、ともにラム本体１４ａの下端に固定されている。

前記図略の第２鉛直移送装置は、ラム１４をサドル１０に沿って第２鉛直移動軸方向に移送するものである。この第２鉛直移送装置は、本発明の第２移送装置の概念に含まれる。この第２鉛直移送装置は、サドル１０に設けられたボールねじと、駆動源としてのサーボモータとを有する。この第２鉛直移送装置のボールねじは、第２鉛直移動軸方向（上下方向）に延びる姿勢で設けられており、サーボモータは、そのボールねじをその軸回りに回転させる。ラム１４は、この第２鉛直移送装置のボールねじと螺合するナット部を有している。ラム１４は、この第２鉛直移送装置のボールねじがサーボモータによって回転駆動される向きに応じて当該ラム１４に設けられたナット部とともに上方又は下方へ移送される。

工具ホルダ１８は、ワークを旋削するための工具を保持するものであり、ラム１４の下端にワークの回転軸と平行な工具旋回軸回りに旋回可能に取り付けられている。工具ホルダ１８は、ワークの内周面又は外周面に刃先を当ててその内周面又は外周面の旋削を行うための工具をワークの回転軸に垂直な水平方向に延びる姿勢で保持する。

具体的には、工具ホルダ１８によって保持される工具としては、外周面旋削用工具３１（図３参照）と内周面旋削用工具（図示せず）とがあり、工具ホルダ１８は、これら両工具のうちいずれか一方を保持する。

外周面旋削用工具３１は、ワークの外周面を旋削するためのものであり、内周面旋削用工具は、ワークの内周面を旋削するためのものである。外周面旋削用工具３１は、特定方向に延び、その先端にワークを旋削するための刃先３１ａを有する。この刃先３１ａは、外周面旋削用工具３１の先端部のうち図３の紙面に垂直な方向の手前側に面する部分に設けられている。一方、内周面旋削用工具は、その刃先の向き以外は外周面旋削用工具３１と同様に構成されている。すなわち、内周面旋削用工具の刃先は、外周面旋削用工具３１の刃先３１ａと逆向きに設けられており、図３中の外周面旋削用工具３１と同様の姿勢で内周面旋削用工具が配置された場合にはその図３の紙面に垂直な方向の奥側に面する部分に刃先が設けられている。

そして、工具ホルダ１８は、ラム１４の下端にワークの回転軸と平行な工具旋回軸（図５参照）回りに旋回可能に取り付けられている。また、工具ホルダ１８は、下から見てラム１４と重なる領域内に配設されている（図２参照）。そして、工具ホルダ１８は、図３に示すように、ホルダ本体部３２と、水平工具装着部３４とを有する。

ホルダ本体部３２は、略円柱状の外形を有しており、ラム１４の突設部１４ｂの下端にラム１４と同軸となるように取り付けられる。このホルダ本体部３２は、図６に示すように、略円筒状の外筒３６と、その内部に嵌め込まれた有底の円筒状の内筒３８と、その内筒３８内に設けられた被クランプ部嵌合部４０と、内筒３８の上端面に取り付けられた端板部４２とを有する。外筒３６及び内筒３８は、その軸心が工具旋回軸に一致するように配置されている。

内筒３８は、その下端に底部３８ａを有している。内筒３８内の空間は、その下端が底部３８ａによって閉塞されている一方、その上端が開口されている。

被クランプ部嵌合部４０は、後述する被クランプ部４４と嵌合するものであり、内筒３８内の空間において底部３８ａの上面に取り付けられている。この被クランプ部嵌合部４０は、内筒３８の底部３８ａの上面に固定された固定部４０ａと、その固定部４０ａから上方へ突設された円筒部４０ｂとを有する。被クランプ部嵌合部４０のうち円筒部４０ｂが、被クランプ部４４と嵌合する部分であり、この円筒部４０ｂは、内筒３８の軸心及び工具旋回軸と同軸となるように配置されている。

端板部４２は、中央に貫通穴４２ａが設けられた円盤状に形成されており、内筒３８と同軸となるようにその内筒３８の上端面に固定されている。なお、この端板部４２は、内筒３８から取り外し可能である。また、端板部４２の貫通穴４２ａは、内筒３８の内径よりも小さい内径を有している。この端板部４２のうち内筒３８よりも径方向内側へ延出された部分の下面には、複数のピン穴４２ｂ（図７参照）が当該端板部４２の周方向に所定間隔で設けられている。

水平工具装着部３４は、ホルダ本体部３２の内筒３８の底部３８ａの下面にボルトによって締結されている。この水平工具装着部３４は、工具を掴んで保持する状態とその工具を放す状態とに切り換え可能に構成されている。水平工具装着部３４は、水平方向における当該水平工具装着部３４の一方側に開口し、工具が基端部から挿嵌されてその工具を水平方向に延びる姿勢で保持する挿嵌口３４ａ（図４及び図６参照）と、挿嵌口３４ａに挿嵌された工具を掴んでこの工具が挿嵌口３４ａから脱離しないように保持可能な工具クランプ機構（図示せず）とを有する。

工具クランプ機構は、水平工具装着部３４内に内蔵されている。この工具クランプ機構は、挿嵌口３４ａに挿嵌された工具の基端部をクランプする図略のクランプ部材と、そのクランプ部材が工具の基端部をクランプする姿勢とクランプを解除する姿勢との間でそのクランプ部材を動作させる図略の駆動部とを有している。工具クランプ機構は、そのクランプ部材の動作により、挿嵌口３４ａに工具の基端部が挿嵌されたときにその工具の基端部を挿嵌口３４ａから脱離しないように掴んで保持する一方、挿嵌口３４ａに挿嵌されている工具を後述するように工具交換装置３へ渡すときにはその工具を放す。

ホルダ連結装置２２は、ラム１４に対して工具ホルダ１８を着脱可能に連結するものである。このホルダ連結装置２２は、通常はラム１４に対して工具ホルダ１８を連結しており、工具ホルダ１８の交換の際にラム１４から工具ホルダ１８を脱離可能な状態とする。ホルダ連結装置２２は、被クランプ部４４と、筒体４５と、油圧シリンダ４６（図５参照）と、ロッド部４８と、バネ部材４９と、複数の連結用コレット５０とを有する。

被クランプ部４４は、連結用コレット５０によってクランプされるものであり、工具ホルダ１８のホルダ本体部３２から上方へ突出するようにそのホルダ本体部３２に同軸に取り付けられている。この被クランプ部４４は、図６に示すように、被クランプ部本体５２と、被嵌合部５４と、結合部５６とを有する。

被クランプ部本体５２は、当該被クランプ部本体５２の下部に配置され、平たい円板状に形成された被クランプ部基部５２ａと、その被クランプ部基部５２ａから上方に突設された挿嵌部５２ｂとを有する。

被クランプ部基部５２ａのうち挿嵌部５２ｂの周りに位置する部位には、複数のピン５８（図７参照）が設けられている。これらのピン５８は、被クランプ部基部５２ａの周方向に所定間隔で設けられており、前記端板部４２のピン穴４２ｂにそれぞれ対応する位置に設けられている。各ピン５８の上端部は、基部５２ａの上面から突出している。

被クランプ部基部５２ａの下面には、被嵌合部５４が固定されている。この被クランプ部基部５２ａと被嵌合部５４は、内筒３８の底部３８ａの上面と端板部４２のうち内筒３８よりも径方向内側に延出された部分の下面との間で内筒３８に対して軸方向（上下方向）に相対移動可能に内筒３８内に収容されている。

被嵌合部５４は、前記被クランプ部嵌合部４０の円筒部４０ｂと嵌合される部分である。この被嵌合部５４は、内筒３８の軸心及び工具旋回軸と同軸に配置され、下側が開口した環状の溝部５４ａを有しており、この溝部５４ａに円筒部４０ｂが軸方向（上下方向）に移動可能に下側から挿嵌されている。このような構成により、工具ホルダ１８は、被クランプ部４４に対して相対的にその軸方向（上下方向）に移動可能となっている。なお、工具ホルダ１８が被クランプ部４４に対して下方へ移動した場合には、図８に示すように端板部４２の各ピン穴４２ｂに対応するピン５８の上端部がそれぞれ挿嵌され、工具ホルダ１８が被クランプ部４４に対して上方へ移動した場合には、図７に示すように各ピン穴４２ｂからピン５８が脱離する。端板部４２の各ピン穴４２ｂに対応するピン５８が挿嵌された場合には、工具ホルダ１８と被クランプ部４４とが相互に工具旋回軸回りに旋回しないように固定される。

挿嵌部５２ｂは、端板部４２の貫通穴４２ａを通って上方に延びている。この挿嵌部５２ｂは、上端へ向かうにつれて徐々に小径となる円錐台状の部分を有しており、この部分が筒体４５内にその下端から挿嵌される。

結合部５６は、被クランプ部４４のうち連結用コレット５０によってクランプされる部分である。この結合部５６は、挿嵌部５２ｂの上端部に上方へ突出するように取り付けられている。この結合部５６は、挿嵌部５２ｂから突出した部分の軸方向の中間部分が小径となっており、上端部がその中間部分よりも大径となっている。

筒体４５は、略円筒状に形成されており、ラム１４内の中心で上下に延びるように配設されている。この筒体４５は、その軸心が工具旋回軸に一致するように配置されている。筒体４５は、軸受け６０を介してラム１４にその軸回りに回転可能に支持されている。筒体４５の下端部の内周面は、上方へ向かうにつれて徐々に小径となっており、前記挿嵌部５２ｂの円錐台状の部分に適合した形状を有する。この筒体４５の下端部内に挿嵌部５２ｂの円錐台状の部分が挿嵌される。

油圧シリンダ４６は、図５に示すようにラム１４内において筒体４５の上方の位置に設けられている。この油圧シリンダ４６から下方へロッド部４８が延びている。このロッド部４８は、その軸心が工具旋回軸に一致するように筒体４５内に挿入されている。筒体４５内においてロッド部４８の周りには、バネ部材４９が配設されており、ロッド部４８は、このバネ部材４９によって上方に付勢されている。油圧シリンダ４６は、その内部にピストン部（図示せず）を有しており、このピストン部とロッド部４８の上端が結合している。ピストン部は、油圧シリンダ４６内で上下に油圧駆動され、それに伴ってロッド部４８が上下に駆動される。また、ロッド部４８の下端（先端）には、コレット係止部４８ａが設けられている。コレット係止部４８ａは、図６に示すように、ロッド部４８から下方に突出した直後に小径となって括れた小径部４８ｂと、その小径部４８ｂの下側に連続し、その小径部４８ｂよりも大径の大径部４８ｃとを有する。

複数の連結用コレット５０は、被クランプ部４４の結合部５６をクランプするものであり、筒体４５内においてコレット係止部４８ａの周りに配設されている。各連結用コレット５０は、その上端部に筒体４５の径方向内側へ向かって突出する被係止部５０ａを有している。この被係止部５０ａは、コレット係止部４８ａの小径部４８ｂの周りに嵌り込んでいる。また、各連結用コレット５０は、その下端部に筒体４５の径方向内側へ向かって突出するクランプ部５０ｂを有する。このクランプ部５０ｂは、被クランプ部４４の結合部５６をクランプする部分である。また、各連結用コレット５０のうち被係止部５０ａとクランプ部５０ｂとの間の中間部５０ｃは、クランプ部５０ｂが結合部５６をクランプしている状態では、下方へ向かうにつれて徐々に筒体４５の径方向内側へ向かうように傾斜している。

ホルダ連結装置２２により工具ホルダ１８がラム１４に連結される時には、油圧シリンダ４６の駆動によりロッド部４８とともにコレット係止部４８ａが上方へ動かされ、コレット係止部４８ａの大径部４８ｃが各連結用コレット５０の被係止部５０ａに係止して各連結用コレット５０を引き上げ、それに伴って各連結用コレット５０のクランプ部５０ｂが筒体４５の径方向内側へ変位するように各連結用コレット５０が揺動して結合部５６をクランプする。一方、ホルダ連結装置２２による工具ホルダ１８とラム１４との連結が解除される時には、油圧シリンダ４６の駆動によりロッド部４８とともにコレット係止部４８ａが下方へ動かされ、そのコレット係止部４８ａにより各連結用コレット５０が下方へ押されつつコレット係止部４８ａの大径部４８ｃの外縁により各連結用コレット５０の中間部５０ｃが筒体４５の径方向外側へ押され、それによって各連結用コレット５０が僅かに下方へ移動しながらそのクランプ部５０ｂが筒体４５の径方向外側へ変位するように揺動する。その結果、各連結用コレット５０のクランプ部５０ｂによる結合部５６のクランプが解除され、工具ホルダ１８とラム１４との連結が解除される。

ホルダ旋回装置２４（図５参照）は、ラム１４内に設けられている。このホルダ旋回装置２４は、工具ホルダ１８に保持された工具の刃先が水平移動軸方向においてワークの径方向外側の工具交換装置３側へ向かうような外向旋回位置と、その外向旋回位置と１８０度反対の旋回位置であり、工具の刃先が水平移動軸方向においてワークの径方向内側（工具交換装置３と反対側）へ向かうような内向旋回位置との間で工具ホルダ１８を工具旋回軸回りに旋回させるものである。このホルダ旋回装置２４は、工具ホルダ１８に保持された工具の向きを変更する際に工具ホルダ１８を旋回させる。なお、前記外向旋回位置は、本発明の第１旋回位置の概念に含まれ、前記内向旋回位置は、本発明の第２旋回位置の概念に含まれる。このホルダ旋回装置２４により工具ホルダ１８が外向旋回位置に配置され、その工具ホルダ１８によって刃先がワークの径方向外側へ向かうように保持された内周面旋削用工具が、ワークの回転軸の位置を通って水平移動軸方向に延びる直線とワークの内周面が交差する位置でそのワークの内周面を旋削する。一方、このホルダ旋回装置２４により工具ホルダ１８が内向旋回位置に配置され、その工具ホルダ１８によって刃先３１ａがワークの径方向内側へ向かうように保持された外周面旋削用工具３１が、ワークの回転軸の位置を通って水平移動軸方向に延びる直線とワークの外周面が交差する位置でそのワークの外周面を旋削する。

ホルダ旋回装置２４は、サーボモータ６４と、減速機６６とを有する。また、ホルダ連結装置２２の筒体４５及び被クランプ部４４がこのホルダ旋回装置２４を構成する部材として共用されている。

サーボモータ６４と減速機６６は、ラム本体１４ａの内部において筒体４５よりも上側の位置に設けられている。サーボモータ６４の駆動軸は、減速機６６に接続されており、サーボモータ６４が駆動されることによりその駆動軸から減速機６６に回転力が入力される。減速機６６は、筒体４５に接続されており、サーボモータ６４から入力された回転力を減速して筒体４５に出力する。

筒体４５は、被クランプ部４４の挿嵌部５２ｂが当該筒体４５の下端部内に挿嵌されて結合部５６が連結用コレット５０によってクランプされている状態では、被クランプ部４４と相互に固定されている。そして、筒体４５は、この状態において工具ホルダ１８が降下すると、減速機６６から入力される回転力を被クランプ部４４を介して工具ホルダ１８に伝達することが可能となる。具体的には、被クランプ部４４は、上記したように工具ホルダ１８が降下して端板部４２のピン穴４２ｂにピン５８が挿嵌されると、工具旋回軸回りにおいて工具ホルダ１８に対して固定され、この状態で減速機６６から筒体４５及び被クランプ部４４を介して工具ホルダ１８に回転力が伝達可能となる。このように、工具ホルダ１８に回転力が伝達されることによって、工具ホルダ１８は外向旋回位置と内向旋回位置との間で旋回する。

ホルダ固定装置２６は、工具ホルダ１８が外向旋回位置と内向旋回位置にそれぞれ配置された時にその工具ホルダ１８をラム１４に対して位置固定する。一方、このホルダ固定装置２６は、ホルダ旋回装置２４が工具の向きを変更するために工具ホルダ１８を旋回させる時には、工具ホルダ１８をラム１４に対して工具旋回軸回りに回転可能とする。

具体的には、このホルダ固定装置２６は、ラム側カービック６８（図６参照）と、ホルダ側カービック７０と、ホルダ固定用クランプ機構７２とを有する。

ラム側カービック６８は、ラム１４の下端部の内側に配設されており、そのラム１４に固定されている。このラム側カービック６８は、本発明の第１噛合部材の概念に含まれるものである。ラム側カービック６８は、中央に貫通穴を有する円板状に形成されており、工具旋回軸を中心として筒体４５の周りに配設されている。ラム側カービック６８は、その下面に周方向に等間隔で形成された複数のラム側歯部６８ａを有する。なお、このラム側歯部６８ａは、本発明の第１歯部の概念に含まれるものである。ラム側歯部６８ａは、工具旋回軸から見て放射状にラム１４の外側へ向かって延びるとともに下向きに突出している。

ホルダ側カービック７０は、ホルダ本体部３２の端板部４２の上面にラム側カービック６８と対向するように固定されている。このホルダ側カービック７０は、本発明の第２噛合部材の概念に含まれるものである。ホルダ側カービック７０は、中央に貫通穴を有する円板状に形成されており、工具旋回軸を中心として被クランプ部４４の挿嵌部５２ｂの周りに配設されている。ホルダ側カービック７０は、その上面に周方向に等間隔で形成された複数のホルダ側歯部７０ａを有する。なお、このホルダ側歯部７０ａは、本発明の第２歯部の概念に含まれるものである。ホルダ側歯部７０ａは、工具旋回軸から見て放射状に工具ホルダ１８の径方向外側へ向かって延びるとともに上向きに突出している。

ホルダ固定用クランプ機構７２は、工具ホルダ１８が外向旋回位置又は内向旋回位置に配置された時にラム１４に対して工具ホルダ１８を固定するためのものである。このホルダ固定用クランプ機構７２は、工具ホルダ１８が外向旋回位置又は内向旋回位置に配置された時にラム側カービック６８のラム側歯部６８ａにホルダ側カービック７０のホルダ側歯部７０ａが噛み合うようにラム１４と工具ホルダ１８とを結合させる。

具体的には、ホルダ固定用クランプ機構７２は、複数の固定用コレット７４と、コレット駆動部材７６とを有する。

複数の固定用コレット７４は、ラム１４の突設部１４ｂの外装体１４ｃの内面と内装体１４ｄの外面との間のスペースに設けられており、内装体１４ｄの周方向に所定間隔で配設されている。各固定用コレット７４は、その上部に外装体１４ｃの径方向内側へ突出する係止部７４ａを有するとともに、その下端部に外装体１４ｃの径方向内側へ突出する引掛部７４ｂを有する。引掛部７４ｂは、ホルダ本体部３２の端板部４２のうち径方向外側に突出した外縁部を引っ掛けて引き上げる部分である。

コレット駆動部材７６は、リング状に形成されており、外装体１４ｃの内面と内装体１４ｄの外面との間のスペースで上下方向に移動可能に内装体１４ｄに外嵌している。このコレット駆動部材７６は、その上部に設けられたピストン部７６ａと、そのピストン部７６ａから下方へ延びる作動部７６ｂとを有する。

ピストン部７６ａは、外装体１４ｃの内面と内装体１４ｄの外面との間のスペースのうち上部に設けられた油圧室内に上下方向に移動可能に収容されている。この油圧室内のうちピストン部７６ａの上側のスペースに油圧が供給されると、その油圧によってコレット駆動部材７６は下方へ押動され、油圧室内のうちピストン部７６ａの下側のスペースに油圧が供給されると、その油圧によってコレット駆動部材７６は上方へ押動される。

作動部７６ｂの外周面には、当該作動部７６ｂの周方向に延びる溝部７６ｄが形成されており、この溝部７６ｄに固定用コレット７４の係止部７４ａが係合されている。

ホルダ固定装置２６が工具ホルダ１８をラム１４に対して固定する時には、コレット駆動部材７６を上方へ油圧駆動して作動部７６ｂに各固定用コレット７４を引き上げさせ、それに伴って各固定用コレット７４がその引掛部７４ｂによって工具ホルダ１８の端板部４２を引き上げてラム側カービックの６８のラム側歯部６８ａにホルダ側カービック７０のホルダ側歯部７０ａを噛み合わさせてその状態でクランプする。一方、ホルダ固定装置２６がラム１４に対する工具ホルダ１８の固定を解除する時には、コレット駆動部材７６を下方へ油圧駆動して各固定用コレット７４を降下させ、それに伴って工具ホルダ１８が自重により降下し、ラム側カービックの６８のラム側歯部６８ａとホルダ側カービック７０のホルダ側歯部７０ａとの噛合が解除されて工具ホルダ１８が旋回可能となる。

工具交換装置３（図１参照）は、工具ホルダ１８に保持される外周面旋削用工具３１と内周面旋削用工具を相互に自動交換することが可能な装置である。この工具交換装置３は、水平移動軸方向においてワーク回転装置４に対して一方側の位置に設けられている。具体的には、この工具交換装置３は、水平移動軸方向においてワークの回転軸（テーブル４ｂの回転軸）に対して前記各工具によりワークの旋削が行われる位置側へ向かってワーク回転装置４から離間した位置に配設されている。そして、この工具交換装置３は、水平移動軸方向において工具の刃先が当該工具交換装置３側へ向かう姿勢で工具を工具ホルダ１８の水平工具装着部３４に対して受け渡す。

具体的には、工具交換装置３は、図９に示すように、略円柱状の外形を有する筐体８１と、その筐体８１内に設けられた駆動モータ８２と、筐体８１内で交換用の工具を保持する工具マガジン８３と、駆動モータ８２の駆動力を工具マガジン８３に伝達する駆動伝達部８４とを備えている。

筐体８１は、ワーク回転装置４側の位置に自動交換用開口部８１ａを有しているとともに、その自動交換用開口部８１ａの反対側に手動交換用開口部８１ｂを有している。工具ホルダ１８に保持された工具が自動交換される時には、自動交換用開口部８１ａを通じて工具マガジン８３に保持された所定の工具と工具ホルダ１８に保持された工具が交換される。また、工具マガジン８３に保持されている工具を入れ替える際には、手動交換用開口部８１ｂを通じてその工具の入れ替えが行われる。

筐体８１には、自動交換用開口部８１ａを開閉するための自動開閉蓋部８１ｃと、その蓋部８１ｃを開閉動作させる駆動装置８１ｄが設けられており、工具ホルダ１８に保持されている工具の自動交換が行われるときには駆動装置８１ｄによって蓋部８１ｃが自動的に開閉される。

また、筐体８１には、手動交換用開口部８１ｂを開閉するための手動開閉蓋部８１ｅが設けられている。工具マガジン８３に保持されている工具の入れ替えが行われるときには手動でこの蓋部８１ｅを開けてその工具の入れ替えが行われる。

筐体８１内の中心位置には、上下方向（鉛直方向）に延びる旋回軸部８５が筐体８１に固定されている。工具マガジン８３は、この旋回軸部８５により旋回可能に支持されている。具体的には、工具マガジン８３は、旋回軸部８５に対して軸受け８６を介して装着された円盤状の旋回盤８３ａと、工具を保持するための多数の工具支持部８３ｂとを備えている。

旋回盤８３ａは、筐体８１内において水平姿勢で配置されており、旋回軸部８５を中心として旋回可能である。この旋回盤８３ａの外縁部近傍の位置には、多数の工具支持部８３ｂが旋回盤８３ａの周方向に等間隔で設けられている。各工具支持部８３ｂは、旋回盤８３ａ上に立設されており、それぞれ１つずつ工具を支持可能である。各工具支持部８３ｂは、工具を水平方向に延び、かつ、その工具の刃先が旋回盤８３ａの径方向内側へ向かう姿勢で保持する。各工具支持部８３ｂは、工具を水平に保った状態で上下に挿脱できるように構成されている。

そして、この工具交換装置３では、工具ホルダ１８の水平工具装着部３４と工具の交換を行うときには、駆動モータ８２から駆動伝達部８４を介して工具マガジン８３へ駆動力が伝達されることにより、空きの工具支持部８３ｂ又は交換用の工具が支持された工具支持部８３ｂが自動交換用開口部８１ａに対応する位置に配置されるように工具マガジン８３が旋回させられる。

なお、工具マガジン８３は、多数の工具支持部８３ｂを備えているため、それらの工具支持部８３ｂに旋削の仕上げ精度の異なる各種工具や工具の刃先が損耗したときの交換用の工具を支持させておいて、それらの工具の交換を行うことも可能である。

次に、本実施形態によるワーク旋削装置においてワークの内周面と外周面を縦方向（上下方向）に旋削加工する際の動作について説明する。

まず、ワークは、テーブル４ｂ上に当該テーブル４ｂの回転軸と同軸となるようにセットされる。テーブル４ｂは、駆動部からの駆動力によって回転し、それによってワークがその軸心回りに回転する。この際、ワークは、上から見て左回りに回転させられる。

そして、ワークの外周面を旋削する際には、ホルダ連結装置２２によりラム１４に連結された工具ホルダ１８が内向旋回位置に配置され、その工具ホルダ１８に保持された外周面旋削用工具３１がその刃先３１ａが水平移動軸方向において工具交換装置３と反対向きのワークの径方向内側へ向かう姿勢で配置される。外周面旋削用工具３１は、第１鉛直移送装置８、水平移送装置１２及び第２鉛直移送装置によってクロスレール６、サドル１０及びラム１４が対応する各方向へ移送されることにより、ワークの外側の工具交換装置３側の位置に配置され、その後、第２鉛直移送装置によりラム１４が下方に移送されることによって外周面旋削用工具３１の刃先３１ａが回転するワークの外周面を上から下へ移動しながら旋削する。なお、この際、外周面旋削用工具３１は、回転するワークから立旋盤２の奥側（クロスレール６側）へ向かう応力を受ける。

次に、ワークの内周面を旋削する場合には、工具ホルダ１８に保持されている外周面旋削用工具３１を内周面旋削用工具に交換するプロセスが行われる。

具体的には、第１鉛直移送装置８、水平移送装置１２及び第２鉛直移送装置によってクロスレール６、サドル１０及びラム１４が移送されることにより工具ホルダ１８がワークから離れた所定位置に配置される。その後、ラム１４内においてホルダ固定用クランプ機構７２のコレット駆動部材７６が油圧駆動されて下方へ移動する。これにより、各固定用コレット７４が降下し、それに伴って、工具ホルダ１８が降下する。その結果、ラム側カービック６８のラム側歯部６８ａとホルダ側カービック７０のホルダ側歯部７０ａとの噛み合いが解除されるとともに、端板部４２の各ピン穴４２ｂに対応するピン５８がそれぞれ挿嵌される。

そして、ホルダ旋回装置２４のサーボモータ６４が駆動され、その駆動力が減速機６６により減速されて筒体４５へ入力される。これにより、筒体４５は、その軸回り（工具旋回軸回り）に被クランプ部４４とともに一体的に旋回する。ここで、被クランプ部４４は、各ピン５８を介して工具ホルダ１８と繋がっているため、工具ホルダ１８は、筒体４５及び被クランプ部４４とともに工具旋回軸回りに一体的に旋回する。そして、サーボモータ６４は、工具ホルダ１８を内向旋回位置から１８０度旋回させて外向旋回位置に至るまで作動して停止する。その後、コレット駆動部材７６が油圧駆動されて上方へ移動する。これにより、各固定用コレット７４が上昇し、それに伴って、工具ホルダ１８が引き上げられてラム側カービック６８のラム側歯部６８ａとホルダ側カービック７０のホルダ側歯部７０ａとが噛み合わされ、その状態でラム１４に対して工具ホルダ１８が固定される。

一方、工具交換装置３では、自動開閉蓋部８１ｃが開けられ、駆動モータ８２により工具マガジン８３が旋回させられて自動交換用開口部８１ａに対応する位置に空きの工具支持部８３ｂが配置される。そして、工具ホルダ１８は、保持している外周面旋削用工具３１が空きの工具支持部８３ｂに上から差し込まれるように移送され、その後、工具固定用クランプ機構が作動して外周面旋削用工具３１のクランプを解除する。この後、工具ホルダ１８は、水平移送装置１２によるサドル１０の移送によって水平移動軸方向においてワーク回転装置４側へ退避し、外周面旋削用工具３１が水平工具装着部３４の挿嵌口３４ａから抜き出されて工具交換装置３の工具支持部８３ｂに残置される。

次に、工具交換装置３の駆動モータ８２により、内周面旋削用工具がセットされた工具支持部８３ｂが自動交換用開口部８１ａに対応する位置に配置されるように工具マガジン８３が旋回させられる。その後、水平移送装置１２によりサドル１０が水平移動軸方向において工具交換装置３側へ移送されて、工具ホルダ１８の水平工具装着部３４が自動交換用開口部８１ａ内に差し込まれ、内周面旋削用工具の基端部が水平工具装着部３４の挿嵌口３４ａに挿嵌される。この後、工具固定用クランプ機構が作動して内周面旋削用工具の基端部をクランプする。そして、その後、第２鉛直移送装置によりラム１４が上方へ移送されることにより、工具ホルダ１８が上昇して内周面旋削用工具を工具支持部８３ｂから外す。このようにして、工具ホルダ１８に保持されている工具が外周面旋削用工具３１から内周面旋削用工具に交換される。

そして、工具ホルダ１８は、内周面旋削用工具をその刃先が水平移動軸方向において工具交換装置３側を向く姿勢で保持した状態で、水平移送装置１２、第１鉛直移送装置８及び第２鉛直移送装置によるサドル１０、クロスレール６及びラム１４の移送によってワークの内周面を旋削するための位置（ワークの径方向内側の位置）まで移送される。その後、第２鉛直移送装置によりラム１４が下方に移送されることによって回転するワークの内側に工具ホルダ１８及びラム１４が挿入されるとともに、内周面旋削用工具の刃先が下方へ移動しながらワークの内周面を上から下へ旋削する。なお、この際、内周面旋削用工具は、回転するワークから立旋盤２の奥側（クロスレール６側）へ向かう応力を受ける。

以上のようにして、本実施形態のワーク旋削装置によるワークの外周面及び内周面の旋削が行われる。

なお、ここでは、工具を縦方向（上下方向）に動かしてワークの外周面及び内周面を旋削する例を示したが、前記外周面旋削用工具３１を保持した工具ホルダ１８を内向旋回位置に配置し、その外周面旋削用工具３１の刃先３１ａをワークの上端面にそのワークの外周面側から当てて当該ワークの上端面を径方向内側へ向かって旋削することも可能であり、また、前記内周面旋削用工具を保持した工具ホルダ１８を外向旋回位置に配置し、その内周面旋削用工具の刃先をワークの上端面にそのワークの内周面側から当てて当該ワークの上端面を径方向外側へ向かって旋削することも可能である。

以上説明したように、本実施形態では、工具ホルダ１８に保持されている工具の交換時には、工具ホルダ１８の水平工具装着部３４が保持していた工具を放すとともに、その水平工具装着部３４と工具交換装置３との間で工具の受け渡しが自動的に行われるため、ワークの内周面旋削用の工具と外周面旋削用の工具との相互間の自動交換を実施できる。

そして、この工具の自動交換の際には、工具の刃先が水平移動軸方向において工具交換装置３側へ向かう姿勢で工具が工具交換装置３と水平工具装着部３４との間で受け渡されるが、本実施形態では、工具の刃先がワークの径方向外側へ向かうような外向旋回位置とその刃先がワークの径方向内側へ向かうような内向旋回位置との間で工具ホルダ１８を旋回させてその各旋回位置で工具ホルダ１８をラム１４に対して位置固定できるので、交換された工具の刃先がその工具によるワークの旋削に対応した向きに向いていなくても、その工具の向きを変えて刃先を適切な向きに向かせることができる。すなわち、工具ホルダ１８の共通の工具装着部３４に内周面旋削用工具と外周面旋削用工具３１のいずれが装着されたとしても、内周面旋削用工具はその刃先がワークの径方向外側へ向かうような姿勢で配置することができるとともに、外周面旋削用工具３１はその刃先がワークの径方向内側へ向かうような姿勢で配置することができる。その結果、ワークの周方向における共通の位置でその径方向の内側と外側からそれぞれ対応する工具でワークの内周面の旋削と外周面の旋削とを行うことができる。従って、本実施形態では、内周面旋削用工具と外周面旋削用工具３１を工具ホルダ１８の共通の工具装着部３４に装着可能としつつ、ワークの内周面の旋削と外周面の旋削をワークの周方向における共通の位置でそれぞれ対応した工具で行えるようにすることができる。

また、本実施形態では、工具ホルダ１８が前記各旋回位置に配置された時にラム側カービック６８の複数のラム側歯部６８ａとホルダ側カービック７０の複数のホルダ側歯部７０ａが噛み合った状態でホルダ固定用クランプ機構７２によりラム１４に対して工具ホルダ１８が固定されるので、ワークの旋削時に工具がワークから工具旋回軸回りの応力を受けたとしてもその応力に十分に対抗して工具を工具旋回軸回りに変位しないように確実に保持することができる。

また、本実施形態では、工具ホルダ１８は、下から見てラム１４と重なる領域内に配設されているため、ラム１４及び工具ホルダ１８を下から見たそれらの設置領域が、従来の立旋盤のようにラムの側面に工具ホルダが取り付けられた構成に比べて小さくなる。このため、ワークの内側に工具ホルダ１８及びラム１４を挿入してそのワークの内周面を旋削加工する場合により内径の小さいワークの加工を行うことができる。

また、本実施形態では、ラム１４に対して工具ホルダ１８を着脱可能に連結するホルダ連結装置２２を備えるため、工具の取付姿勢がそれぞれ異なる複数の工具ホルダ１８や、種類の異なる工具、例えば旋削の仕上げ精度の異なる工具がそれぞれ取り付けられた複数の工具ホルダ１８を用意しておけば、それらの工具に工具ホルダ１８ごと容易に交換することが可能であり、工具の交換のバリエーションの幅を広げることができる。

例えば、上記のような内周面旋削用工具又は外周面旋削用工具３１を水平姿勢で保持する工具ホルダ１８以外に、図１０に示すような工具ホルダ１８をホルダ連結装置２２によりラム１４に対して連結することが可能である。

この図１０に示す工具ホルダ１８は、図略の工具をワークの回転軸に平行な鉛直方向に延びる姿勢で保持するためのものである。

この図１０に示す工具ホルダ１８には、例えば、ワークの内周面に径方向内側から刃先を当てるとともに水平移動軸方向においてワークの径方向外側へ移動してワークの内周面に凹部（溝部）を形成したり、ワークの上端面をそのワークの内周面側から径方向外側へ向かって旋削するための内周面旋削用工具や、ワークの外周面に径方向外側から刃先を当てるとともに水平移動軸方向においてワークの径方向内側へ移動してワークの外周面に凹部（溝部）を形成したり、ワークの上端面をそのワークの外周面側から径方向内側へ向かって旋削するための外周面旋削用工具が保持される。また、この内周面旋削用工具と外周面旋削用工具は、上記実施形態で説明した内周面旋削用工具の刃先と外周面旋削用工具３１の刃先３１ａとの関係と同様の関係で互いに逆向きに設けられた刃先をそれぞれ有している。

そして、図１０の工具ホルダ１８は、工具をワークの回転軸に平行な鉛直方向に延び、かつ、それらの先端部が下向きとなる姿勢で保持する。この工具ホルダ１８は、上記旋削用工具を水平姿勢で保持する工具ホルダ１８のホルダ本体部３２と同様に構成されたホルダ本体部３２と、鉛直工具装着部８８とを有する。

鉛直工具装着部８８は、ホルダ本体部３２の下面に取り付けられている。この鉛直工具装着部８８は、前記水平工具装着部３４と同様、工具を掴んで保持する状態とその工具を放す状態とに切り換え可能に構成されている。鉛直工具装着部８８は、鉛直方向において下向きに開口し、工具が基端部から挿嵌されてその工具を鉛直方向に延びる姿勢で保持する挿嵌口８８ａを有する。そして、鉛直工具装着部８８内には、挿嵌口８８ａに挿嵌された工具の基端部を掴んで保持する前記水平工具装着部３４の工具クランプ機構と同様の工具クランプ機構が内蔵されている。

この工具を鉛直姿勢で保持するための工具ホルダ１８に係る上記以外の構成は、上記工具を水平姿勢で保持するための工具ホルダ１８に係る構成と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、工具交換装置は、上記のように多数の工具を交換可能な工具マガジンを備えたものでなくてもよい。すなわち、工具マガジンは、少なくとも２つの工具支持部を備えていて、工具ホルダに保持されている工具を外周面旋削用工具と内周面旋削用工具に相互に交換するためだけのものであってもよい。

また、工具交換装置は、図１０に示した工具を鉛直姿勢で保持するための工具ホルダとの間で工具の交換を行う場合には、工具が鉛直方向に延び、その工具の基端部が上向きとなるような姿勢で支持する工具支持部を備えた工具マガジンを採用すればよい。

また、工具交換装置は、上記したような構造のものに限定されず、工具ホルダの工具装着部と工具の自動交換を行えるものであればどのような構造のものであってもよい。

また、ホルダ固定装置は、工具ホルダが外向旋回位置又は内向旋回位置に配置された時に工具ホルダをラムに対して位置固定可能なものであれば、上記構成のものに限定されない。

２ 立旋盤
３ 工具交換装置
４ ワーク回転装置
６ クロスレール
１０ サドル
１２ 水平移送装置（第１移送装置）
１４ ラム
１８ 工具ホルダ
２２ ホルダ連結装置
２４ ホルダ旋回装置
２６ ホルダ固定装置
３４ 水平工具装着部（工具装着部）
３４ａ 挿嵌口
６８ ラム側カービック（第１噛合部材）
６８ａ ラム側歯部（第１歯部）
７０ ホルダ側カービック（第２噛合部材）
７０ａ ホルダ側歯部（第２歯部）
７２ ホルダ固定用クランプ機構
８８ 鉛直工具装着部（工具装着部）
８８ａ 挿嵌口

Claims (5)

1. 円筒状の内周面及び外周面をもつワークを上下に延びる姿勢でその軸回りに回転させながらその内周面と外周面をそれぞれ旋削加工可能なワーク旋削装置であって、
   ワークの内周面を内周面旋削用の工具により旋削する一方、そのワークの外周面を前記内周面旋削用の工具と刃先が逆向きに設けられた外周面旋削用の工具により旋削する立旋盤と、
   前記立旋盤がワークの旋削に使用する前記内周面旋削用の工具と前記外周面旋削用の工具を相互に自動交換することが可能な工具交換装置とを備え、
   前記立旋盤は、ワークをその軸方向が上下に延びる姿勢で支持しながら当該ワークの軸回りに回転させるワーク回転装置と、そのワーク回転装置の上方において当該ワーク回転装置によるワークの回転軸に垂直な第１移動軸方向に延びるクロスレールと、前記クロスレールに沿って前記第１移動軸方向に移動可能となるように当該クロスレールに支持されるサドルと、前記サドルを前記クロスレールに沿って前記第１移動軸方向に移送する第１移送装置と、前記ワークの回転軸と平行な第２移動軸方向に移動可能となるように前記サドルに支持されるラムと、前記ラムを前記第２移動軸方向に移送する第２移送装置と、前記ラムの下端に前記ワークの回転軸と平行な工具旋回軸回りに旋回可能に取り付けられ、前記工具をその刃先が前記工具旋回軸から見て外側へ向かうような姿勢で保持する工具ホルダと、前記工具ホルダに保持された前記工具の刃先が前記第１移動軸方向においてワークの径方向外側へ向かうような第１旋回位置とその工具の刃先が前記第１移動軸方向においてワークの径方向内側へ向かうような第２旋回位置との間で前記工具ホルダを前記工具旋回軸回りに旋回させるためのホルダ旋回装置と、前記工具ホルダが前記第１旋回位置と前記第２旋回位置にそれぞれ配置された時にその工具ホルダを前記ラムに対して位置固定するためのホルダ固定装置とを含み、
   前記工具ホルダは、前記工具を掴んで保持する状態とその工具を放す状態とに切り換え可能な工具装着部を有し、
   前記工具交換装置は、前記第１移動軸方向において前記工具の刃先が特定の側へ向かう姿勢で前記工具を前記工具装着部に対して受け渡す、ワーク旋削装置。
2. 前記ホルダ固定装置は、前記ラムの下端部に固定された第１噛合部材と、前記工具ホルダの上端部に前記第１噛合部材と対向するように固定された第２噛合部材と、前記工具ホルダが前記第１旋回位置又は前記第２旋回位置に配置された時に前記ラムに対して当該工具ホルダを固定するホルダ固定用クランプ機構とを有し、
   前記第１噛合部材は、前記工具旋回軸の周りに所定間隔で配設され、その工具旋回軸から見て前記ラムの外側へ向かって延びるとともに下向きに突出する複数の第１歯部を有し、
   前記第２噛合部材は、前記工具旋回軸の周りに前記第１歯部と同じ間隔で配設され、前記工具旋回軸から見て前記工具ホルダの外側へ向かって延びるとともに上向きに突出する複数の第２歯部を有し、
   前記ホルダ固定用クランプ機構は、前記工具ホルダが前記第１旋回位置又は前記第２旋回位置に配置された時に前記第１噛合部材の前記第１歯部に前記第２噛合部材の前記第２歯部が噛み合うように前記ラムと前記工具ホルダを結合させる、請求項１に記載のワーク旋削装置。
3. 前記工具装着部は、前記工具が基端部から挿嵌される挿嵌口と、前記挿嵌口に工具が挿嵌されたときにはその工具を当該挿嵌口から脱離しないように掴んで保持する一方、前記挿嵌口に挿嵌されている工具を前記工具交換装置へ渡すときにはその工具を放す工具クランプ機構とを有する、請求項１又は２に記載のワーク旋削装置。
4. 前記工具ホルダは、下から見て前記ラムと重なる領域内に配設されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク旋削装置。
5. 前記ラムに対して前記工具ホルダを着脱可能に連結するホルダ連結装置をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のワーク旋削装置。

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