JP6208247B2

JP6208247B2 - 機械加工ヘッド

Info

Publication number: JP6208247B2
Application number: JP2015543594A
Authority: JP
Inventors: 惠史鈴山; 修長井
Original assignee: Fuji Machine Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: JPWO2015059756A1; WO2015059756A1; US20160250692A1; CN105658359A; US9815121B2; CN105658359B

Description

本発明は、機械加工を行うために回転工具を保持する機械加工ヘッドに関する。

旋盤に関する技術として、工具の一種であるバイトの他に、別の一種であるドリル等の回転工具を、タレットに取り付けてその回転工具によって加工を行う技術が、下記特許文献に記載されている。この技術では、その回転工具による加工の際のその回転工具の回転と、タレットの回転とが、１つのモータによって行われるようになっている。

特許３２５３９７４号公報

発明の解決しようとする課題

上記特許文献に記載の技術では、単一の回転工具をタレットに取り付けて加工を行う技術であるが、加工のバリエーションを豊富にするといった観点から、複数の回転工具をタレットに取り付けて、そのタレットを回転させることで使用する回転工具を選択しつつ、それら複数の回転工具のいずれによっても加工を行うことが望まれる。本願発明者は、その要望に応えることで、複数の回転工具を保持するタレットを備えた機械加工ヘッドの実用性を向上させることができるとの知見を得た。本発明は、その知見に基づくものであり、実用性の高い機械加工ヘッドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の機械加工ヘッドは、
基体と、
その基体に支持され、複数の回転工具が取り付けられるとともに、それら複数の回転工具のうちの加工を行うものを特定の位置に位置させるために、一軸線回りに回転するタレットと、
前記基体に支持された１つのモータと
を備えた機械加工ヘッドであって、
前記タレットが、自身の中心軸線が前記軸線と一致するように位置させられた円筒状の筒部を有し、
当該機械加工ヘッドが、
前記筒部にそれと同軸的に挿入された状態でその筒部に回転可能に保持され、前記１つのモータの回転軸であるモータ軸の回転によって回転する主軸と、
前記タレットに回転可能に保持され、前記複数の回転工具をそれぞれ保持する複数の工具保持軸と、
前記主軸の回転を、前記複数の工具保持軸の各々に、その各々の回転として伝達する工具回転伝達機構と、
前記モータ軸の回転を前記タレットにそれの回転として伝達するとともに、その伝達を解除可能とされた切換式タレット回転伝達機構と、
を備え、
その切換式タレット回転伝達機構が、
前記タレットの筒部に外嵌させられるとともに前記モータ軸の回転によって前記軸線の回りに回転する回転筒と、
その回転筒と前記タレットの筒部との一方を、他方に対して、前記軸線の延びる方向である軸線方向に、第１位置と第２位置との間で移動させる相対移動装置と、
その回転筒の内周部と前記タレットの筒部の外周部とにそれぞれ形成され、前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記第１位置に位置させられた状態において互いに噛合し、前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記第２位置に位置させられた状態において互いに噛合しないスプラインによって構成されたスプライン機構と
を有し、
前記１つのモータによって、前記複数の回転工具の各々の加工の際における回転と、前記タレットの回転との両方が行われるように構成される。

本発明の機械加工ヘッドは、加工の際におけるそれら複数の回転工具の各々の回転と、タレットの回転とを、１つのモータによって行うことができるため、実用性の高いものとなる。

実施例の機械加工ヘッドが使用される作業システムを示す外観図である。作業システムの外装パネルを取り外した状態を示す斜視図である。１つの作業機を示す斜視図である。実施例の機械加工ヘッドを示す正面図である。実施例の機械加工ヘッドを下から見た図である。実施例の機械加工ヘッドを正面からの視点において示す縦断面図である。実施例の機械加工ヘッドを図６とは別の断面において切断した縦断面図である。実施例の機械加工ヘッドにおいて、モータの回転を伝達する部分の斜視一部断面図である。回転工具に代えてバイトを保持した実施例の機械加工ヘッドを示す側面図である。回転工具に代えてバイトを保持した実施例の機械加工ヘッドを下から見た図である。

以下、本発明の代表的な実施形態を、実施例として、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

以下に、本発明の実施例である機械加工ヘッドに関し、その機械加工ヘッドが装備される作業システムの全体構成、その機械加工ヘッドの構成、その機械加工ヘッドの動作等を、順次、説明する。

［Ａ］作業システムの全体構成
図１に示す作業システムは、１つのシステムベース１０と、そのシステムベース１０上に並んで載置された４つの作業機１２とを含んで構成されている。図１は、外装パネルが張られた状態の作業システムを示している。図２は、その外装パネルを外した状態における作業システムを、図１とは異なる視点において示している。

本作業システムにおいて、各作業機１２は、システムベース１０に敷設されたレールを車輪１４が転動することで、前後方向に、システム１０から引き出せるようにされている。なお、図２では、左から３番目（右から２番目）の作業機１２が、ある距離だけ前方に引き出された状態が示されている。なお、図では明確には示されていないが、システムベース１０は、それぞれに２つの作業機１２が載置され、互いに固定されて左右に並ぶ２つのベースユニットによって構成されている。

４つの作業機１２の各々は、互いに構成を略同じとする工作機械、詳しくは、旋盤である。各作業機１２は、図３に示すように、概ね、車輪１４が設けられたベッド１６と、ベッド１６に立設された支柱１８と、支柱１８に回転可能に保持されたスピンドル２０と、スピンドル２０を回転させるモータ２２と、複数のバイト２４を保持するタレット型の加工ヘッド２６と、支柱１８に支持されて加工ヘッド２６を前後および上下に移動させるヘッド移動装置２８と、当該作業機１２の制御を司る制御盤３０とを含んで構成されている。作業対象物であるワークＷは、図に示すように、スピンドル２０の前端に取り付けられたチャック３２によって保持され、ワークＷを回転させつつ、加工ヘッド２６を移動させることで、そのワークＷに対して、加工ヘッド２６に保持された複数のバイト２４のうちの１つのものによる旋盤加工が行われる。

ワークＷのチャック３２への着脱は、ベッド１６から前方に延設されたワークローダ３４によって行われる。ワークローダ３４は、互いに背向する２つのチャックが設けられたワークホルダ３６と、そのワークホルダ３６を左右に延びる軸線回りに回転させるホルダ回転装置３８と、そのワークホルダ３６を前後に移動させるホルダ移動装置４０とを含んで構成されている。ワークホルダ３６は、前方側に設定された受渡位置において、後に説明する搬送装置によって搬送されたワークＷを上方から掴み、そのワークＷを、回転させて後方に移送し、チャック３２に保持させる。また、加工が終了したワークＷをチャック３２から受け取り、受け取ったワークＷを、受渡位置に移送して、回転させて搬送装置に渡す。なお、図に示すワークＷは、当該作業機１２が加工可能な最大のワークＷを示しており、図では省略しているが、そのワークＷのチャック３２への着脱を行う際は、ワークホルダ３６に比較的大きなチャック爪が取り付けられる。

ワークＷを、４つの作業機１２に渡って搬送する搬送装置５０は、図２に示すように、システムベース１０の前方の側面に配設されており、作業機１２の前方への引出しの際に、作業機１２と干渉しないようにされている。搬送装置５０は、左右に並ぶ２つの搬送装置ユニット５２Ｌ，５２Ｒ（以下、左側ユニット５２Ｌ，右側ユニット５２Ｒと言う場合がある）から構成されている。詳しく言えば、上述の２つのベースユニットの左側のものに、左側ユニット５２Ｌが、右側のものに、右側ユニット５２Ｒが、それぞれ付設されている。なお、本作業システムは、左側の作業機１２から順に、１つのワークＷに対して加工を行うようにされているため、搬送装置５０は、左から右に、順次、４つの作業機１２に亘って、１つのワークＷを搬送する機能を有している。つまり、搬送装置５０による被搬送物であるワークＷの搬送方向は、右方向とされている。

補足して説明すれば、左側ユニット５２Ｌには、それぞれがワークＷが載置されるテーブル５４を有する３つのワーク支持ユニット５８が、また、右側ユニットには、２つのワーク支持ユニット５８が設けられており、それら５つのワーク支持ユニット５８が、一斉に、左右に往復移動するようにされている。搬送装置５０は、そのような５つのワーク支持ユニット５８の動作により、ワークＷを搬送するようにされているのである。なお、テーブル５４は、上述のワークローダ３４とのワークＷの受け渡しの際に、上昇させられる。ちなみに、図２に示す大きなワークＷを搬送する際には、テーブル５４には、そのワークＷを載置可能とするために、補助テーブルが取り付けられる。

［Ｂ］機械加工ヘッドの構成
上記作業機１２は、旋盤であったが、上記作業機１２を、ボール盤，フライス盤若しくはそれらが複合された工作機械、または、ボール盤とフライス盤との少なくとも一方と旋盤とが複合された工作機械として機能させる場合に、実施例の機械加工ヘッドが、上記加工ヘッド２６に代えて用いられる。

図４は、実施例の機械加工ヘッド１００を前方から見た図、つまり、実施例の機械加工ヘッド１００の正面図であり、この図に示すように、機械加工ヘッド１００は、大まかには、基体１０２と、基体１０２に回転可能に保持されたタレット１０４と、タレット１０４に装着された工具取付ユニット１０６とを含んで構成されている。図では、２種の工具取付ユニット１０６Ａ，１０６Ｂが装着されている。工具取付ユニット１０６Ａは、回転工具Ｔが、鉛直方向に延びる姿勢で取り付けるためのものであり、工具取付ユニット１０６Ｂは、回転工具Ｔを、水平方向に延びる姿勢で取り付けるためのものである。ちなみに、以下、それらを総称して工具取付ユニット１０６と呼ぶ場合があることとする。なお、基体１０２の上部は、カバー１０８によって覆われている。

タレット１０４には、それの周方向に、８つの装着ステージが設けられており、そのうちの４つの装着ステージに、４つの工具取付ユニット１０６を、９０°の角度ピッチで装着することが可能とされている。つまり、８つの装着ステージにおいて１つ置きに、工具取付ユニット１０６を取り付けることが可能とされている。また、８つの装着ステージの各々には、バイトホルダをも装着可能とされており、タレット１０４には、そのバイトホルダを介して、バイトを取り付けることも可能とされている。図５は、機械加工ヘッド１０を下方から見た図を示しており、この図では、２つの工具取付ユニット１０６Ａ、２つの工具取付ユニット１０６Ｂに加え、４つのバイトＢをそれぞれ保持する４つのバイトホルダ１１０が装着された状態が示されている。

図６は、カバー１０８を外した状態の機械加工ヘッド１００を正面からの視点において示す縦断面図であり、図７は、図６の切断面とは別の切断面で切断した機械加工ヘッド１００の一部分の断面図である。それら図６、および、図７から解るように、基体１０２は、それぞれが概して筒状ををなし互いに上下に締結された第１基体部材１１２および第２基体部材１１４によって構成されている。一方、タレット１０４は、外周が八角形をなすとともに中央に円形の窪みが設けられたタレット本体１１６と、下端部に形成されたフランジにおいてタレット本体１１６に締結されてタレット本体１１６から上方に延びる筒体１１８とを有している。この筒体１１８は、タレット１０４の筒部として機能する。

タレット１０４の筒体１１８は、保持筒１２０を介して、基体１０２に保持されている。保持筒１２０は、上部筒部材１２２と下部筒部材１２４とが締結されて構成されている。保持筒１２０は、基体１０２の内部において、上下方向の移動を許容されつつ、回り止めピン１２６によって回転が禁止される状態で、基体１０２に保持されている。一方、保持筒１２０は、自身にタレット１０４の筒体１１８を挿通させる状態で、その筒体１１８を上下方向に移動不能にかつ回転可能に保持している。このようにして、タレット１０４は、基体１０２に対して、上下方向に移動可能にかつ回転可能に保持されているのである。

一方、タレット１０４の筒体１１８は、自身を貫通させるようにして、当該機械加工ヘッド１００の主軸１３０を、回転可能かつ上下方向に移動不能に保持している。主軸１３０は、筒体１１８から下方に延び出しており、下端部には、平歯車であるメインギヤ１３２が、回転不能かつ上下方向に移動不能に嵌められている。このメインギヤ１３２は、タレット本体１１６の底壁と筒体１１８のフランジとの間に形成された空間に配置されている。また、主軸１３０は、筒体１１８から上方にも延び出しており、その延び出した部分は当該主軸１３０の延出部として機能する。

基体１０２の上部には、モータ１４０が固定されている。モータ１４０は、コイル１４２を保持するハウジング１４４と、外周部に磁石１４６が付設された中空のモータ軸１４８とを有している。主軸１３０の筒体１１８から上方に延び出た部分は、中空のモータ軸１４８をも貫通して、さらに上方に延び出ている。ちなみに、モータ１４０は、いわゆるダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）と呼ばれるモータである。

以上のような構造から、図から解るように、タレット１０４の中心軸線、タレット１０４の筒体１１８の中心軸線、主軸１３０の中心軸線、モータ軸１４８の中心軸線は、いずれも一致し、それらは、図に示す軸線Ｏとなる。つまり、タレット１０４，筒体１１８，主軸１３０，モータ軸１４８は、互いに同軸的に配設され、それらは、いずれも、その軸線Ｏを中心として、つまり、その軸線Ｏ回りに回転するのである。なお、以下、軸線Ｏの延びる方向を、軸線方向と言う場合があることとする。

モータ軸１４８の下端部には、回転筒１５０が締結されている。この回転筒１５０は、モータ軸１４８の回転によって軸線Ｏの回りに回転させられ、モータ軸１４８の回転を、主軸１３０およびタレット１０４の筒体１１８に伝達するための部材として機能する。その回転伝達が行われる部分の斜視図が、図８であり、この図をも参照して説明すれば、筒体１１８には、外周部にスプライン１５２が形成されたスプライン筒１５４が、筒体１１８に対して回転不能かつ軸線方向に移動不能に外嵌しており、スプライン筒１５４は、筒体１１８の外周部として機能するものとされている。端的に言えば、筒体１１８は、外周部に、スプライン１５２が形成されたものとなっている。一方で、回転筒１５０の内周部にも、スプライン１５６が形成されており、スプライン筒１５４を介することで、筒体１１８に外嵌する回転筒１５０は、筒体１１８とスプライン嵌合させられている。つまり、筒体１１８の外周部に形成されたスプライン１５２と、回転筒１５０の内周部に形成されたスプライン１５６、詳しく言えば、そのスプライン１５６の下方側の部分とによって、スプライン機構１５８（以下、「第１スプライン機構１５８」と言う場合がある）が構成されているのである。

また、主軸１３０の筒体１１８から上方に延び出す部分を延出部と呼べば、その延出部には、外周部にスプライン１６０が形成されたスプライン環１６２が、回転不能かつ軸線方向に移動不能に外嵌させられている。スプライン環１６２は、主軸１３０の延出部の外周部として機能するものとされており、端的に言えば、主軸１３０の延出部は、外周部にスプライン１６０が形成されたものとなっている。このスプライン１６０も、回転筒１５０の内周部に形成されたスプライン１５６と噛み合うようにされている。つまり、回転筒１５０は、主軸１３０ともスプライン嵌合させられているのである。さらに言い換えれば、上記延出部と向かい合う回転筒１５０内周部の部分を対向部と呼べば、延出部においてスプライン環１６２に形成されたスプライン１６０と、回転筒１５０の対向部に形成されたスプライン１５６の上方側の部分とによって、もう１つのスプライン機構１６４（以下、「第２スプライン機構１６４」と言う場合がある）が構成されているのである。

本機械加工ヘッド１００の構造上の特徴点を説明すれば、上述の第１スプライン機構１５８は、単純なスプライン機構とはされていない。スプライン筒１５４に形成されているスプライン１５２は、全周に亘って歯の存在しない複数の欠歯部１６６と全周に亘って歯が存在する複数の有歯部１６８とが軸線方向において等しいピッチＰで交互に並ぶような形状とされ、同様に、回転筒１５０の内周部に形成されているスプライン１５６の下方側の部分も、全周に亘って歯の存在しない複数の欠歯部１７０と全周に亘って歯が存在する複数の有歯部１７２とが軸線方向において等しいピッチＰで交互に並ぶような形状とされている。スプライン１５２に形成されている複数の有歯部１６８の各々の軸線方向の長さは互いに等しく、かつ、複数の欠歯部１６６の各々の軸線方向の長さは互いに等しくされており、複数の有歯部１６８の各々の軸線方向の長さは、複数の欠歯部１６６の各々の軸線方向の長さより若干小さくされている。同様に、スプライン１５６の下方側の部分に形成されている複数の有歯部１７２の各々の軸線方向の長さは互いに等しく、複数の欠歯部１７０の各々の軸線方向の長さも互いに等しくされており、複数の有歯部１７２の各々の軸線方向の長さは、複数の欠歯部１７０の各々の軸線方向の長さより若干小さくされている。

図６，図８に示す状態では、スプライン１５２の複数の有歯部１６８と、スプライン１５６の複数の欠歯部１７０とが、軸線方向において互いに合致する位置に位置し、かつ、スプライン１５２の複数の欠歯部１６６と、スプライン１５６の複数の有歯部１７２とが、軸線方向において互いに合致する位置に位置する状態となっている。その状態から、タレット１０４が、回転筒１５０に対して、上記ピッチＰの半分の距離だけ下方に移動した場合、スプライン１５２の複数の有歯部１６８と、スプライン１５６の複数の有歯部１７２とが、軸線方向において互いに合致する位置に位置する状態となる。その状態におけるタレット１０４の回転筒１５０に対する軸線方向の位置を、第１位置と呼び、先の状態、つまり、図に示す状態におけるタレット１０４の回転筒１５０に対する軸線方向の位置を、第２位置と呼べば、タレット１０４が第１位置に位置させられた状態では、スプライン１５２とスプライン１５６とは互いに噛合するものの、タレット１０４が第２位置に位置させられた状態では、スプライン１５２とスプライン１５６とは噛合しない。第１スプライン機構158は、そのような構造のスプライン機構とされているのである。ちなみに、基体１０２に対してタレット１０４が第１位置，第２位置に位置させられた状態は、それぞれ、回転筒１５０に対してタレット１０４の筒体１１８が第１位置，第２位置に位置させられた状態と、同義である。

したがって、タレット１０４が第１位置に位置させられている場合には、回転筒１５０の回転、つまり、モータ軸１４８の回転は、第１スプライン機構を介して、筒体１１８に伝達され、タレット１０４は、モータ１４０によって回転させられる。その一方で、タレット１０４が第２位置に位置させられている場合、モータ軸１４８の回転は筒体１１８には伝達されず、モータ軸１４８が回転してもタレット１０４は回転しない。

先に説明したように、主軸１３０は筒体１１８に軸線方向に移動不能に保持されているため、タレット１０４が軸線方向に移動させられた場合、主軸１３０もタレット１０４とともに移動する。回転筒１５０から筒体１１８への回転伝達とは異なり、タレット１０４が第１位置，第２位置のいずれに位置させられている場合でも、第２スプライン機構１６４を介して、回転筒１５０の回転、つまり、モータ軸１４８の回転は、主軸１３０に伝達され、主軸１３０はモータ１４０によって回転させられる。ただし、タレット１０４が第１位置に位置させられている状態では、先に説明したように、モータ軸１４８の回転によって、タレット１０４も回転するため、主軸１３０は、タレット１０４に対して回転しない状態となる。

先に説明したように、筒体１１８は、保持筒１２０に、軸線方向に移動不能に保持されている。保持筒１２０には、一円周上に配置されてそれぞれが下方に開口する複数のばね保持穴１８０が設けられており、それら複数のばね保持穴１８０の各々には、圧縮コイルスプリング１８２が配設されている。このスプリング１８２の弾性反力によって、保持筒１２０は上方に付勢されている。その一方で、保持筒１２０は、軸線方向の中間部にフランジ１８４を有しており、図６に示すように、そのフランジ１８４の周端の上面が基体１０２に設けられた係止面１８６によって係止されることで、保持筒１２０がそれの軸線方向の移動範囲における上端位置に位置させられる。保持筒１２０が上端位置に位置することで、タレット１０４が上述の第２位置に位置させられる。

一方、当該機械加工ヘッド１００の内部には、フランジ１８４の上面と基体１０２の一部とによって区画された環状の油圧室１８８が設けられている。この油圧室１８８には、作動油ポート１９０を介して、高圧の作動油が供給される。作動油が供給されることで、油圧室１８８内の作動油の圧力に依存する力が圧縮コイルスプリング１８２の付勢力に打ち勝って、保持筒１２０が下方に移動させられる。その移動は、保持筒１２０の下部が、基体１０２に設けられたもう１つの係止面１９２によって係止されることで、止められ、その状態において、保持筒１２０がそれの軸線方向の移動範囲における下端位置に位置させられて、タレット１０４が上述の第１位置に位置させられる。上記高圧の作動油の供給を止めれば、圧縮コイルスプリング１８２の弾性反力によって、保持筒１２０は上方に移動させられ、タレット１０４は、上記第２位置に戻される。

以上のような構造から、本機械加工ヘッド１００は、油圧室１８８，ポート１９０，係止面１８６，係止面１９２等を含んで構成されてタレット１０４を上記第１位置と上記第２位置との間で移動させる相対移動装置１９４を備えるものされているのである。また、上記のような構成を参酌しつつ本機械加工ヘッド１００におけるタレット１０４への回転伝達に言及すれば、本機械加工ヘッド１００は、回転筒１５０，第１スプライン機構１５８，相対移動装置１９４を含んで構成される機構、すなわち、モータ軸１４８の回転をタレット１０４にそれの回転として伝達するとともに、その伝達を解除可能とされた切換式タレット回転伝達機構を有しているのである。

さらに、本機械加工ヘッド１００では、基体１０２の下面と、タレット１０４の筒体１１８のフランジの上面とには、それぞれ、放射上に形成された複数の歯を有するカップリング環２００，２０２が、それらに形成された複数の歯が互いに向かい合うようにして、固定されている。タレット１０４に固定されているカップリング環２０２は、タレット１０４とともに、軸線方向、すなわち、上下方向に移動する。図６に示すように、タレット１０４が上述の第２位置に位置させられている場合には、カップリング環２００，２０２は、互いに噛合する。その噛合によって、基体１０２に対してのタレット１０４の回転が禁止される。それに対して、タレット１０４が上述の第１位置に位置する場合には、カップリング環２００，２０２は、上下方向に離間して互いに噛合しない状態とされ、タレット１０４の基体１０２に対する回転が許容される。以上のような構造から解るように、当該機械加工ヘッド１００は、カップリング環２００，２０２を含んで構成された機構、すなわち、タレット１０４が第１位置に位置する状態においてタレット１０４の基体１０２に対する回転を許容するとともに、タレット１０４が第２位置に位置する状態においてタレット１０４の基体１０２に対する回転を禁止する切換式連結機構２０４を備えているのである。

工具取付ユニット１０６Ａは、ケーシング２１０と、軸線方向に延びる姿勢でケーシング２１０に回転可能に保持された中間軸２１２と、軸線方向に延びる姿勢でケーシング２１０に回転可能に保持されるとともに回転工具Ｔを保持する工具保持軸２１４とを含んで構成されている。ちなみに、工具保持軸２１４の先端には、コレットが設けられており、回転工具Ｔは、そのコレットによって、工具保持軸２１４に固定的に保持される。中間軸２１２の上端部には、小径の平歯車であるピニオン２１６が固定的に外嵌させられている。工具取付ユニット１０６Ａがタレット１０４に装着された状態において、ピニオン２１６は、上述のメインギヤ１３２と噛合する。また、中間軸２１２の軸線方向の中間部には、平歯車である中間ギヤ２１８が、工具保持軸２１４の軸線方向の中間部には、平歯車であるエンドギヤ２２０が、それぞれ、回転不能に外嵌させられている。中間ギヤ２１８と、エンドギヤ２２０とは、互いに噛合している。したがって、主軸１３０の回転によってメインギヤ１３２が回転すると、その回転は、ピニオン２１６，中間軸２１２，中間ギヤ２１８，エンドギヤ２２０を介して、工具保持軸２１４に伝達され、回転工具Ｔが回転させられる。本機械加工ヘッド１００は、そのような回転伝達機構、つまり、主軸１３０の回転を工具保持軸２１４に、その工具保持軸２１４の回転として伝達する第１工具回転伝達機構２２２を有しているのである。

同様に、工具取付ユニット１０６Ｂは、ケーシング２３０と、軸線方向に延びる姿勢でケーシング２３０に回転可能に保持された中間軸２３２と、水平方向に延びる姿勢でケーシング２３０に回転可能に保持されるとともに回転工具Ｔを保持する工具保持軸２３４とを含んで構成されている。ちなみに、工具保持軸２３４の先端にも、同様に、コレットが設けられており、回転工具Ｔは、そのコレットによって、工具保持軸２３４に固定的に保持される。工具取付ユニット１０６Ａと同様に、中間軸２３２の上端部には、小径の平歯車であるピニオン２３６が固定的に外嵌させられている。工具取付ユニット１０６Ｂがタレット１０４に装着された状態において、ピニオン２３６は、同様に、メインギヤ１３２と噛合する。一方、工具取付ユニットＢでは、中間軸２３２の下端部には、傘歯車である中間ギヤ２３８が、工具保持軸２３４のそれの軸線方向の中間部には、傘歯車であるエンドギヤ２４０が、それぞれ、回転不能に外嵌させられている。中間ギヤ２３８と、エンドギヤ２４０とは、互いに噛合している。したがって、工具取付ユニット１０６Ａと同様に、主軸１３０の回転によってメインギヤ１３２が回転すると、その回転は、ピニオン２３６，中間軸２３２，中間ギヤ２３８，エンドギヤ２４０を介して、工具保持軸２３４に伝達され、回転工具Ｔが回転させられる。本機械加工ヘッド１００は、そのような回転伝達機構、つまり、主軸１３０の回転を工具保持軸２３４に、その工具保持軸２３４の回転として伝達する第２工具回転伝達機構２４２を有しているのである。

上述の第１工具回転伝達機構２２２および第２工具回転伝達機構２４２の機能に鑑みれば、本機械加工ヘッド１００は、第１工具回転伝達機構２２２および第２工具回転伝達機構２４２によって、主軸１３０の回転を、複数の工具保持軸２１４，２３４の各々に、その各々の回転として伝達する単一の工具回転伝達機構が構成されていると考えることもできる。なお、工具取付ユニット１０６Ａ，１０６Ｂ以外の工具取付ユニットが装着される場合には、その工具取付ユニットには、工具取付ユニット１０６Ａ，１０６Ｂが有する第１工具回転伝達機構２２２，第２工具回転伝達機構２４２と同様の工具回転伝達機構を設ければよい。

［Ｃ］機械加工ヘッドの動作等
複数の回転工具Ｔのいずれかによって、切削加工が行われる場合には、図６に示すようにタレット１０４が上記第２位置に位置する状態とされる。その状態では、先に説明したように、第１スプライン機構１５８によるモータ軸１４８からタレット１０４への回転伝達が行われないのに加え、切換式連結機構２０４によってタレット１０４の基体１０２に対する回転が禁止される。したがって、モータ軸１４８が回転しても、タレット１０４が回転しない。一方、その状態においてモータ１４０を作動させれば、主軸１３０，第２スプライン機構１６４，第１工具回転伝達機構２２２，第２工具回転伝達機構２４２によって、モータ軸１４８の回転は工具保持軸２１４，２３４に伝達されて、回転工具Ｔは回転する。回転工具Ｔを回転させた状態で、当該機械加工ヘッド１００を移動させることで、複数の回転工具ＴのいずれかによるワークＷに対する穴あけ加工やフライス加工を行うことができる。

一方、加工することが予定されている１つの回転工具Ｔを特定の位置に位置させる際には、図６において一部が２点鎖線で示されているように、上述の相対移動装置１９４によって、タレット１０４が、上記ピッチＰの半分の距離だけ下降させられる。その状態において、モータ１４０を作動させれば、モータ軸１４８の回転が第１スプライン機構１５８によってタレット１０４の筒体１１８に伝達され、タレット１０４が回転する。なお、そのときには、先に説明したように、第２スプライン機構１６４によってモータ軸１４８の回転が主軸１３０に伝達される状態となるが、タレット１０４と主軸１３０とが一体的に回転するため、いずれの回転工具Ｔも回転しない。

本機械加工ヘッド１００では、先に説明したように、回転筒１５０，第１スプライン機構１５８，相対移動装置１９４を含んで構成される切換式タレット回転伝達機構により、モータ軸１４８からタレット１０４への回転伝達、および、その伝達の解除が選択的に行われる。その選択のために、上記相対移動装置１９４は、タレット１０４を軸線方向に上記ピッチＰの半分しか移動させない。第１スプライン機構１５８は、それを構成するスプライン１５２，スプライン１５６の各々が、複数の欠歯部１６６，１７０と複数の有歯部１６８，１７２が等ピッチで交互に並ぶように構成されているため、モータ軸１４８からタレット１０４への充分に大きな回転トルクの伝達を担保しつつ、そのような小さな距離タレット１０４を移動させるだけで、モータ軸１４８からタレット１０４への回転の伝達を解除できるのである。

また、本機械加工ヘッド１００では、モータ軸１４８と、主軸１３０と、タレット１０４の筒体１１８と、上記回転筒１５０とが互いに同軸的に配設されているため、コンパクトなものとなっている。言い換えれば、例えば、モータ１４０が、軸線方向と交差する方向に偏って配置されるといったことが回避されているために、コンパクトな機械加工ヘッドが構成されることになるのである。

本機械加工ヘッド１００では、相対移動装置１９４が、回転筒１５０に対して、タレット１０４、つまり、タレット１０４の筒体１１８を移動させることで、モータ軸１４８からその筒体１１８への回転伝達を解除するようにされている。そのような構成に代えて、例えば、タレット１０４の筒体１１８に対して回転筒１５０を移動させるような相対移動装置を採用し、回転筒１５０を移動させることで、モータ軸１４８から筒体１１８への回転伝達を解除するよう構成してもよい。

本機械加工ヘッド１００は、工具取付ユニット１０６に代えて、図９，図１０に示すように、先に説明したバイトホルダ１１０とは別の形式のバイトホルダ２５０を装着して、水平方向に延びる姿勢で、バイトＢを保持させることも可能である。なお、図１０は、４つの工具保持ユニット１０６のすべてに代えて、４つのバイトホルダ２５０が装着された状態を示している。

１００：機械加工ヘッド１０２：基体１０４：タレット１０６（１０６Ａ，１０６Ｂ）：工具取付ユニット１１８：筒体〔筒部〕１３０：主軸１３２：メインギヤ１４０：モータ１４８：モータ軸１５０：回転筒〔切換式タレット回転伝達機構〕１５２：スプライン１５４：スプライン筒１５６：スプライン１５８：第１スプライン機構〔切換式タレット回転伝達機構〕１６０：スプライン１６２：スプライン環１６４：第２スプライン機構１６６：欠歯部１６８：有歯部１７０：欠歯部１７２：有歯部１９４：相対移動装置〔切換式タレット回転伝達機構〕２００：カップリング環２０２：カップリング環２０４：切換式連結機構２２２：第１工具回転伝達機構２４２：第２工具回転伝達機構Ｔ：回転工具Ｏ：軸線Ｐ：ピッチ

Claims

基体と、
その基体に支持され、複数の回転工具が取り付けられるとともに、それら複数の回転工具のうちの加工を行うものを特定の位置に位置させるために、一軸線回りに回転するタレットと、
前記基体に支持された１つのモータと
を備えた機械加工ヘッドであって、
前記タレットが、自身の中心軸線が前記軸線と一致するように位置させられた円筒状の筒部を有し、
当該機械加工ヘッドが、
前記筒部にそれと同軸的に挿入された状態でその筒部に回転可能に保持され、前記１つのモータの回転軸であるモータ軸の回転によって回転する主軸と、
前記タレットに回転可能に保持され、前記複数の回転工具をそれぞれ保持する複数の工具保持軸と、
前記主軸の回転を、前記複数の工具保持軸の各々に、その各々の回転として伝達する工具回転伝達機構と、
前記モータ軸の回転を前記タレットにそれの回転として伝達するとともに、その伝達を解除可能とされた切換式タレット回転伝達機構と、
を備え、
その切換式タレット回転伝達機構が、
前記タレットの筒部に外嵌させられるとともに前記モータ軸の回転によって前記軸線の回りに回転する回転筒と、
その回転筒と前記タレットの筒部との一方を、他方に対して、前記軸線の延びる方向である軸線方向に、第１位置と第２位置との間で移動させる相対移動装置と、
その回転筒の内周部と前記タレットの筒部の外周部とにそれぞれ形成され、前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記第１位置に位置させられた状態において互いに噛合し、前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記第２位置に位置させられた状態において互いに噛合しないスプラインによって構成されたスプライン機構と
を有し、
前記１つのモータによって、前記複数の回転工具の各々の加工の際における回転と、前記タレットの回転との両方が行われるように構成された機械加工ヘッド。
前記回転筒の内周部に形成されたスプラインと、前記タレットの筒部の外周部に形成されたスプラインとの各々が、全周に亘って歯の存在しない複数の欠歯部と全周に亘って歯が存在する複数の有歯部とが前記軸線方向において等ピッチで交互に並ぶような形状とされ、
前記スプライン機構が、
前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記相対移動装置によって前記第１位置に位置させられた状態において、前記回転筒の内周部に形成されたスプラインの前記複数の有歯部と前記タレットの筒部の外周部に形成されたスプラインの前記複数の有歯部とが、前記軸線方向において互いに合致する位置に位置し、かつ、前記回転筒と前記タレットの前記筒部との一方が前記相対移動装置によって前記第２位置に位置させられた状態において、前記回転筒の内周部に形成されたスプラインと前記タレットの筒部の外周部に形成されたスプラインとの一方の前記複数の有歯部が、他方の前記複数の欠歯部と前記軸線方向において合致する位置に位置するとともに、一方の前記複数の欠歯部が、他方の前記有歯部と前記軸線方向において合致する位置に位置するように構成された請求項１に記載の機械加工ヘッド。
前記主軸が、前記タレットの筒部から前記軸線方向に延び出す延出部を有するとともに、前記回転筒が内周部において前記延出部の外周部と向かい合う対向部を有し、それら延出部と回転筒の対向部とが、もう１つのスプライン機構を介して嵌め合わされていることで、前記主軸が前記モータによって回転するように構成された請求項１または請求項２に記載の機械加工ヘッド。
前記モータ軸と、前記主軸と、前記タレットの筒部と、前記回転筒とが、互いに同軸的に配設された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の機械加工ヘッド。
前記タレットが、前記基体に対して前記軸線方向に移動可能に支持されるとともに、前記回転筒が、前記モータ軸に対して前記軸線方向に相対移動不能とされており、
前記相対移動装置が、前記タレットを前記軸線方向に移動させることで、前記タレットの筒部を、前記回転筒に対して、前記軸線方向に、前記第１位置と前記第２位置との間で移動させるように構成された請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の機械加工ヘッド。
当該機械加工ヘッドが、
前記タレットと前記基体との間に、前記タレットの筒部が前記第１位置に位置する状態において前記タレットの前記基体に対する回転を許容するとともに、前記タレットの筒部が前記第２位置に位置する状態において前記タレットの前記基体に対する回転を禁止する切換式連結機構を備えた請求項５に記載の機械加工ヘッド。