JPH0771762B2 - 固定・回転工具が交換可能な刃物台を装備した複合加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はNC旋盤に複合加工機能を付加するに適する刃物
台を装備する複合加工機に関する。

従来の技術 NC旋盤には複合化工機能が付加されて多用途に適応する
ように種種改良されており、例えばＹ軸制御が可能な刃
物台として特公昭59−16882号が知られている。このも
のはＸ軸と平行なタレット旋回軸を有しタレットに旋回
軸と平行で偏心した位置に回転工具主軸を有し旋回軸の
回転制御と刃物台のＺ軸制御によって回転工具主軸のＹ
軸制御を可能としさらに旋回軸と平行な固定工具とによ
って複合加工機能を有している。

発明が解決しようとする課題 上記のものは工具の自動クランプ，アンクランプ機構を
有しないため自動工具交換が不可能で各種工具に対応す
ることができない。またＹ軸制御時のドラムの微速旋回
の回転むらをさけることができないという問題点を有し
ている。

本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みな
されたもので、その目的とするところは各種工具に対応
して工具の自動交換が可能であり、滑らかなＹ軸制御を
可能とし低騒音，低振動の刃物台を装備した複合加工機
を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上述の目的を達成するために本発明は、主軸中心線と直
交する方向にNC制御の旋回軸を有し旋回軸と平行で離れ
た工具のクランプアンクランプ機構付の第１回転工具主
軸と旋回軸と直交する工具のクランプアンクランプ機構
付の第２回転工具主軸と旋回軸と直交する工具のクラン
プアンクランプ機構付の旋削工具取付部を有して加工位
置と工具交換位置に割出可能なタレットと、前記第１回
転工具主軸と第２回転工具主軸の回転駆動部材と、該タ
レットの割出し位置決め部材と、該割出し位置決め部材
によるタレットのクランプ，アンクランプ動作によって
前記第１回転工具主軸と第２回転主軸との動力伝達を切
り換える切換部材とを含むものである。

そしてタレット旋回時にブレーキを掛け、任意の角度で
タレットをクランプできる機構であって、さらに第１回
転工具主軸と第２回転工具主軸を使用しない側を停止さ
せる係止爪をシフタに連動して設けたものである。

作用 位置決め部材の油圧シリンダに圧油を送ってカップリン
グを外しモータでタレットを旋回させ、タレット外周の
固定工具取付部または第２回転工具主軸を工具交換位置
に割出しクランプし工具交換をしてクランプする。次に
カップリングを外し加工位置に割出しカップリングを噛
合わせてクランプし加工する。或いはカップリングを外
した状態で第１回転工具主軸を工具交換位置に割出しク
ランプ工具交換をしてクランプする。次にＹ軸方向に偏
心した加工位置に割出しカップリングを外す動作に連動
して第２回転工具主軸の動力伝達系路を遮断して第１回
転工具主軸に連結するとともに連結しない歯車に爪係止
させる。そして外したカップリング部材でタレットに強
いデイスクブレーキを掛けて固定する若しくはタレット
に弱いブレーキを掛けタレット旋回制御とＺ軸制御の合
成運動でＹ軸制御させ第１回転工具主軸をＹ軸方向に移
動させ加工する。

実施例 以下本実施例を第１図にもとづき説明する。

周知のNC旋盤のＺ軸方向にNCで位置制御され図示しない
サドル上にＸ軸方向にNCで位置制御される中台が載置さ
れ、その上にタレット刃物台１が軸受で回転可能に軸承
されたタレット２の旋回軸（CT軸）３をＸ軸方向にして
固設されている。タレット刃物台１は垂直軸の回りに旋
回割出し可能とすることもできる。タレット２の外周に
旋回軸３と直交する方向の少なくとも１カ所に回転工具
軸４が軸受によって回転可能に軸承されており、傘歯車
群５、中間歯車６を介して太陽歯車７と連結されてい
る。太陽歯車７は旋回軸３の中心に軸受によって回転可
能に軸承された回転軸８にスプライン嵌合されており軸
上を移動可能とされている。この回転軸８の後端にはプ
ーリ９と角度検出円板10とが取付けられている。角度検
出円板10に対向して回転工具軸の角度検出器11が設けら
れている。そして回転軸８は刃物台１に設けた工具軸回
転モータ12と歯車群13,プーリ14,ベルトを介して連結さ
れている。

またタレット２の外周の数個所には旋回軸３と直交する
方向で所定角度位置に旋削工具T3を装着するテーパ穴の
固定工具取付部が設けられている。

さらにタレット２の正面、旋回軸３と平行で軸心より離
れた位置の少なくとも１個所に回転工具主軸16が軸受で
回転可能に軸承されており、回転工具主軸16は歯車群1
7、中間歯車18を介してシフトされる太陽歯車７と連結
される。したがって太陽歯車７による回転動力は歯車６
或いは18とに選択的に連結される。

タレット２の背面には円周等分に分割したクラッチ歯を
タレットの対面に刻設したドーナッツ形のカップリング
21が固設され、カップリング21の輪の中に同心でカップ
リング21と同数等分のクラッチ歯を有するドーナッツ形
のカップリング22が刃物台１に固設されている。そして
この両カップリング21,22に同時に係脱するクラッチ歯
を有するドーナッツ形カップリング23が刃物台１の小径
シリンダ19,中径シリンダ20の２段シリンダに嵌装され
た２段ピストン24,25のロッド端に取付けられている。
このピストン24,25のロッド端には太陽歯車７が噛合う
歯車を変更するシフタ26が連動するように設けられてい
る。シフタ26には太陽歯車７を歯車６に噛合わせたとき
歯車18に、また歯車18に噛合わせたとき歯車６に係合し
て遊び歯車が回らないようにする爪27,28が設けられて
いる。

刃物台１のシリンダ20に連なって大径のシリンダ29が設
けられていてドーナッツ形ピストン30が嵌装されてい
る。

さらにタレット２の背面中心部には中心側にブレーキ用
デイスク2aが突設されていて、デイスク2aの外端面がブ
レーキ面及びクランプ面となる当接面31とされている。
そしてピストン25のロッド端の当接面32が摺擦する。こ
の当接面31の内側には刃物台１の中心のフランジ1aが挿
入されていて係合し、タレット２の移動が制限されてい
る。

またタレット２の背面カップリング21の外側に歯車33が
取付けられており、タレット旋回モータ34の回転歯車群
35を介して伝達される。タレット旋回モータ34にはCT軸
角度検出器36が取付けられておりその出力はNC装置に送
られる。

工具自動交換可能の回転工具主軸４及び16及び固定工具
取付部は第２図に示す周知の工具クランプ，アンクラン
プ機構を用いる。すなわち工具若しくは工具ホルダＴは
自動工具交換装置、ロボットによる把持溝Taを有しテー
パシャンクTb端にプルスタッドTcを有する。工具装着側
の回転工具主軸は中心穴に皿ばね41で常時引かれるドロ
ーバ42の先のコレット43がプルスタッドTcを引いてテー
パ面をクランプさせる。アンクランプは同軸上に配した
プッシュアウトシリンダ44A,44B,44C、ピストン45A,45
B,45Cのピストンロッドにてドローバ42を皿ばねに抗し
て押し込み、コレット43を開かせるものである。

第３図の油圧回路において51,56,57,58,59,60は２位置
切換電磁弁である。52はカップリングのクランプ圧Prc
設定用減圧弁、53はブレーキ圧Pr_L低圧設定用減圧弁、5
4はブレーキ圧Pr_H高圧設定用減圧弁でPrc＞Pr_H＞Pr_Lに
調整されている。55は三位置切換電磁弁である。なお46
は主軸に嵌着されたチャック、Ｗは工作物である。また
旋削工具T1は取付位置はタレットの円周に複数個設けら
れ回転工具主軸4,16は本例ではそれぞれ１個で内蔵する
歯車の関係で第４図のように配列される。またタレット
旋回角度は他の部分と干渉のないようにNCで規制されオ
ーバラン防止の図示しないストッパも設けられている。

次いでキー幅補正を要するキー溝加工を示す第５図にも
とづき作用を説明する。

タレット側面に設けた回転工具主軸16を先ず図示しない
所定の工具交換位置に割出す。すなわちNC装置の工具交
換指令で電磁弁57のSOL6をオンとし電磁弁55のSOL2をオ
ンとしてシリンダ29の左室に圧油が送られて右室を排油
しピストン30を右行端とし電磁弁56をオンとしてシリン
ダ20の右室に圧油が送られピストン25が左行してピスト
ン30に当接位置決めしてカップリング23の噛合いを外
す。この状態ではデイスク2aの当接面31とピストンロッ
ド当接面32とは接触されない。次ぎにタレット旋回モー
タ34が駆動され歯車群35,33によりタレット２が旋回さ
れ所定の工具交換位置に割出される。電磁弁55のSOL1が
オンとし、電磁弁51のSOL3がオフでシリンダ20の左室に
クランプ圧Prcの圧油が送られピストン25を右行させ
て、カップリング23を21,22と噛合わせタレット２を固
定する。回転工具駆動モータ12を合わせ角度検出器11で
検出しながら回転工具軸のキー溝を所定角度に割出す。
図示しないロボットまたは工具交換装置が図示しないマ
ガジンからエンドミルT2を取付けた工具ホルダＴを取出
し電磁弁58のSOL5がオンしていてコレット43が開かれて
いる回転工具主軸16のテーパ穴に装入し、電磁弁58のSO
L5をオフとしてピストン45Aを後退させ皿ばね41で引か
れるドローバ42を介してコレット43がプルスタッドTcを
把持してテーパ穴にテーパシャンクTbをクランプする。
クランプしたあとロボットは退避する。キー溝幅がエン
ドミルT2の径より広い場合例えば１倍以上２倍以下のと
きはキー溝幅の1/2からエンドミルT2の半径分を差引い
た主軸中心線より上位置に回転工具主軸16を位置決めす
る。すなわち電磁弁57のSOL6はオフで、電磁弁55のSOL2
をオンとし、右室に送油してピストン24,25を左行させ
てカップリング23の噛合いを外し、タレット旋回モータ
34を駆動して割出す。割出し完了で電磁弁56のSOL4をオ
ン、電磁弁51のSOL3をオフでシリンダ20右室に送油、シ
リンダ19の右室にブレーキ高圧Pr_H圧油を送りピストン2
4,25に高圧をかけてピストンロッド当接面32がタレット
２のデイスク2aの当接面31に圧接させてタレット２が固
定される。ピストン25の左行でシフタ26は太陽歯車７を
移動させ歯車18に噛合わせるとともに爪28を歯車６に係
合させる。次いでチャック46に工作物Ｗを固定した主軸
を割出し固定し、回転工具駆動モータ12を駆動して歯車
13,14,回転軸８より歯車7,18,17を介して回転工具軸16
が回転される。刃物台をＸ軸送りして所定深さに切込
み、Ｚ軸−方向送りして所定のキー溝長さ迄切削する。
次いでキー溝の下半分を切削するために、電磁弁56のSO
L4をオフとし、電磁弁51のSOL3をオンとしてシリンダ19
の右室をブレーキ圧低圧Pr_Lとし当接面31,32圧接圧をブ
レーキ低圧Pr_Lをかけタレット旋回モータ34を駆動して
回転工具主軸16をキー溝幅の1/2からエンドミルT2の半
径を差引いた主軸中心線より下位置に位置決めする。電
磁弁56のSOL4をオン，電磁弁51のSOL3をオフとしてシリ
ンダ20の右室に送油、シリンダ19の右室をブレーキ圧高
圧Pr_Hにしてピストン25の作用圧をクランプ圧してタレ
ット２を固定する。その後刃物台１をＺ軸＋方向に制御
してキー溝下半分を切削し往復切削でキー溝幅を切り終
わる。

次いで工作物Ｗ側面の切欠加工を示す第６図にもとづい
て説明する。同様にして回転工具軸16を工具交換位置に
割出し電磁弁58のSOL5をオンとしシリンダ44Aの右室に
圧油を送ってピストン45Aを左行させプルスタッド42を
皿ばね41の力に抗して押しコレットを開きロボットでエ
ンドミルT2に換えてフルバックカッタT3と交換し、電磁
弁58のSOL5をオフとしてピストン45Aを右行させ皿ばね4
1の力でコレット43が工具ホルダのプルスタッドTcを引
込み嵌着させる。同様にしてタレット２のカップリング
の噛合いを外し回転工具主軸16の中心を工作物Ｗの半径
分主軸中心線より上位置にタレット旋回モータ34を駆動
して位置決めする。電磁弁57のSOL6はオフのままで電磁
弁56のSOL4オフ，電磁弁51のSOL3オンとし電磁弁55のSO
L2はオンでシリンダ19の右室にブレーキ圧低圧Pr_Lの圧
油を送りピストン24,25を左行させて当接面31,32を圧接
しタレット２にブレーキ低圧をかける。回転工具駆動モ
ータ12によりフルバックカッタT3を回転する。刃物台１
をＸ軸,Z軸制御して工作物Ｗの切欠位置に対面させ、Ｘ
軸制御で切込みを与える。タレット旋回モータ34でCT軸
制御で図で反時計方向に旋回させるとともに刃物台１を
Ｚ軸＋方向移動させる合成運動により切削面が垂直とな
るようにフルバックカッタT3を移動させて切欠を削設す
る。

さらに偏心穴加工を示す第７図にもとづき説明する。同
様にして回転工具主軸16を交換位置に割出しロボットで
フルバックカッタT3をドリルT4と交換する。回転工具主
軸16の芯を偏心穴加工高さに割出し、電磁弁56のSOL4を
オンとしてシリンダ20の右室、電磁弁51のSOL3をオフと
してブレーキ圧高圧Pr_Hをシリンダ９の右室に送りピス
トン24,25にクランプ圧力をかけて当接面32でタレット
２のデイスク2aの当接面31をクランプする。回転工具主
軸16を工具駆動モータ12で回転させ、刃物台１をＸ軸,Z
軸制御して加工位置前に位置決めし、Ｘ軸切込みで穴あ
けを行う。同様にして各穴位置にタレット２及び回転工
具主軸16を位置決めして穿穴するものである。

タレット外周に設けた回転工具主軸４で工作物Ｗの端面
中心に穴あけするには、タレット２を同様にして工具交
換位置に割出固定してロボットでドリルを装着する。タ
レット２を旋回して回転工具主軸４を加工位置に割出し
て、刃物台１をＸ軸,Z軸制御して穴あけを行う。

また工作物端面の中心より偏心した位置に穴あけ，タッ
パ等の加工をしたい場合は刃物台１は垂直軸の回りで旋
回位置決め可能なものとし、前述のようにCT軸の制御で
側面の回転工具主軸16を加工位置に割出して加工するも
のである。

なお、この場合は刃物台１のＸ軸移動量を少なくし干渉
をさけるため側面の回転工具主軸16を第５図の位置に対
してタレット旋回軸の反対位置を加工位置とすることが
好ましい。

更に旋削工具T1を用いる場合も複数の工具の内から選択
割出して前述に準じて行うことができる。

効果 上述のように構成したから本発明は以下の効果を奏す
る。

請求項１の複合加工機は工具交換が可能であり無人化に
対応できるとともにＹ軸制御機能を有するためオフセン
タ加工も可能で広く数種の工作物に対応できる。また側
面と外周に工具を装着したので工具の選択により干渉す
る部位をさけることができ工具干渉範囲を極力小さくす
ることができる。また加工に関与しない側面の回転工具
主軸の回転が停止されるため低騒音，低振動が実現でき
る。

請求項２の複合加工機はタレットのアンクランプピスト
ン２の推力を利用してブレーキがかけられるので特別な
アクチュエータが不要であって、Ｙ軸制御において滑ら
かな制御が可能である。

請求項３の複合加工機は使用されない側の回転工具主軸
の歯車が爪で係止されるので装着工具の旋回による干
渉，危険を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の複合加工機の刃物台の説明のためのス
ケルトン図、第２図は回転工具主軸の工具クランプ，ア
ンクランプ機構を示す説明図、第３図はカップリング及
びブレーキ作動の油圧回路図、第４図はタレットの正面
図で旋削工具，回転工具の旋回範囲を示す図、第５図は
側面の回転工具主軸によりキー溝幅を補正するキー溝加
工説明図、第６図は同じく切欠加工説明図、第７図は偏
心穴加工の説明図である。 １……刃物台、２……タレット、３……タレット旋回
軸、12……回転工具駆動モータ、4,16……回転工具主
軸、７……太陽歯車、21,22,23……カップリング、19,2
0,29……シリンダ、26……シフタ、27,28……爪、24,2
5,30……ピストン、34……タレット旋回モータ、11,36
……角検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 博 愛知県名古屋市北区辻町１丁目32番地 株 式会社大隈鐵工所内 (56)参考文献 特開 昭59−205206（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−271106（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−501130（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸中心線と直交する方向にNC制御の旋回
   軸を有し旋回軸と平行で離れた工具のクランプアンクラ
   ンプ機構付の第１回転工具主軸と旋回軸と直交する工具
   のクランプアンクランプ機構付の第２回転工具主軸と旋
   回軸を有して加工位置と工具交換位置に割出可能なタレ
   ットと、前記第１回転工具主軸と第２回転工具主軸の回
   転駆動部材と、該タレットの割出し位置決め部材と、該
   割出し位置決め部材によるタレットのクランプ，アンク
   ランプ動作によって前記第１回転工具主軸と第２回転主
   軸との動力伝達を切り換える切換部材とを含んでなる固
   定・回転工具が交換可能な刃物台を装備した複合加工
   機。
2. 【請求項２】前記割出し位置決め部材がアンクランプ状
   態で前記タレットの旋回にブレーキを掛けるか若しくは
   旋回を阻止するストローク切換部材及び作動圧変更機構
   を有するものである請求項１に記載の固定・回転工具が
   交換可能な刃物台を装備した複合加工機。
3. 【請求項３】切換部材で動力伝達を切り換えたとき連結
   されなくなった歯車に係合する回り止め爪が切換部材に
   設けられている請求項１または２に記載の固定・回転工
   具が交換可能な刃物台を装備した複合加工機。