JP2010253635A - 旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】主軸軸線の直下に配置した下刃物台のガイド構造に特徴がある旋盤に関し、主軸軸線の下方に配置される下刃物台や主軸台の下方部分及びそれらのガイド構造をコンパクトにする。
【解決手段】水平な主軸軸線は、ベッドの前縁より手前側の上方に位置する。ベッドは、略鉛直な前面を備え、下刃物台のＺ軸ガイドが、当該前面の上下に配置されている。下刃物台のＸ軸ガイドは、Ｚ軸ガイドに背面側を案内されて左右に移動するＺ軸移動台の前面に配置され、刃物台は、その背面側をＸ軸ガイドに移動位置決め自在に搭載されている。刃物台は、その反主軸台側に工具タレットを備えている。主軸台は、上方部の刃物台より高い位置に刃物台側に延びる張出部を備えた主軸台ベースの当該張出部の手前側に一体にまたは固定して設けられている。刃物台が主軸台側移動端に移動したとき、刃物台が、主軸台の下方に収納される。
【選択図】図６

Description

この発明は、主軸軸線の上下に刃物台を備えた複合旋盤に特に好適な旋盤の構造に関するもので、主軸台の固定構造及び主軸軸線の直下に配置した下刃物台のガイド構造に特徴がある旋盤に関するものである。

旋盤は、主軸に把持されたワークを主軸に対して主軸の軸線方向であるＺ軸方向及び切込み方向であるＸ軸方向に移動位置決めされる工具で切削加工する工作機械である。一般的には、主軸は、ベッドに固定した主軸台に水平に軸支されてオペレータから見て機械の左側に位置し、工具は、主軸軸線の手前側（オペレータ側）ないし手前側下方に配置した刃物台の工具タレットに装着されている。刃物台を２個以上備えた２主軸対向旋盤では、主軸軸線に沿って移動位置決めされる移動主軸を機械の右側に配置し、刃物台は主軸軸線を挟んで手前側下方と奥側上方に配置される。

フライスなどの比較的大型の回転工具を装着してワークの外周に平面加工や大径孔の加工を可能にした複合旋盤は、主軸軸線の上方に配置された上刃物台をＺ軸及びＸ軸と直交するＹ軸方向にも移動位置決め自在かつＹ軸回りに旋回位置決め自在とし、当該上刃物台に回転工具を着脱可能な工具軸を装着し、主軸の左右側後方に当該工具軸に装着する工具の工具マガジンを配置している（特許文献１参照）。

上刃物台に装着した回転工具で更なる重加工を実現したいときは、マシニングセンタのように、工具軸をワークの、従って主軸軸線の、直上に下向きに配置する。特許文献２には、オペレータから見て左右方向をＺ軸方向、上下方向をＸ軸方向、前後方向をＹ軸方向とし、主軸軸線の直上に位置する工具軸と、主軸軸線の直下に位置する工具タレットとを備え、工具軸は、Ｚ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動位置決め自在かつＹ軸回り（Ｂ軸）に旋回位置決め自在な上刃物台に搭載し、工具タレットは、Ｚ軸及びＸ軸方向に移動位置決め自在な下刃物台に搭載した、２主軸対向複合旋盤が提案されている。

この特許文献２に記載の２主軸対向複合旋盤では、ベッドの前側上面に左右の主軸台及び下刃物台が搭載され、ベッドの奥側上面に固定した枠状のコラムに上刃物台用のＺ軸移動台（上Ｚ軸移動台）が搭載され、この上Ｚ軸移動台の前面に上刃物台用のＸ軸移動台（上Ｘ軸移動台）が搭載され、この上Ｘ軸移動台に上刃物台がＹ軸方向に移動位置決め自在かつＹ軸回りに旋回位置決め自在に搭載されている。左主軸台は、ベッド前側の一段高くなった左端の上面に下面を固定して設けられている。下刃物台と右主軸台は、左端に対して一段低くなったベッドの前側上面に設けたＺ軸ガイド（下Ｚ軸ガイド）に沿って移動位置決め自在に装着されている。

左主軸台は、下刃物台側から見て下向きコの字形で、左主軸の直下の部分にトンネル部が形成されている。下刃物台は、その右端にタレットを備えており、タレットの左側となる下刃物台及びこれをＸ軸方向に移動可能に支持する下Ｚ軸移動台は、タレットを左移動端に移動したとき、左主軸直下の前記トンネル部に収容されるようになっている。

特開２００３‐２０５４３１号公報 特開２００６‐２９７５６１号公報

工具軸を主軸軸線の直上に下向きに配置し、主軸軸線の直下に工具タレットを備えた刃物台を配置した従来構造の複合旋盤は、上刃物台の支持剛性が大きく、かつ上刃物台がＹ軸回りに旋回可能であるため、大型の回転工具が装着可能であり、また、自動工具交換装置を設けることによって、広い平面や傾斜した孔の加工なども可能であるという特徴がある。しかし、これらの旋盤は、ベッドが大型になり、また、ワーク切削位置の下方のベッド上面に配置されている下刃物台及び右主軸台用のＺ軸ガイド（下Ｚ軸ガイド）及びその送りねじを落下してくる切粉や切削液から保護するカバーの構造が複雑になり、大型の旋盤では、主軸軸線の位置が高くなるという問題がある。

この発明は、このような従来構造の問題点を解決するためになされたもので、ベッドの構造が単純かつ小型で、加工位置から落下して来る切粉や切削液のはけがよく、主軸軸線の下方に配置される下刃物台や主軸台ないし主軸台ベースの下方部分及びそれらのガイド構造をコンパクトにすることができる新たな構造を提供することを課題としている。

この発明の旋盤は、水平な主軸軸線ａの直下に、工具タレット４を備えた下刃物台４１が配置されている。ベッド１１は、略鉛直な前面（オペレータ側を向く面）を備え、下刃物台４１のＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄが、当該前面の上下に配置されている。２主軸対向旋盤では、移動主軸３を軸支する移動主軸台３１が、このＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄに移動位置決め自在に搭載される。すなわち、下刃物台４１と移動主軸台３１とは、ベッドの略鉛直な前面の上下に設けた同一のＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄに案内されている。Ｚ軸はオペレータから見て左右の水平方向、Ｘ軸は上下方向、Ｙ軸は前後方向であり、オペレータ側を前方とする。

下刃物台４１のＸ軸ガイド４３は、前記Ｚ軸ガイド１２ｕ、１２ｄに背面側（反オペレータ側）を案内されて左右に移動するＺ軸移動台４２の前面に配置され、下刃物台４１は、その背面側をＸ軸ガイド４３に移動位置決め自在にしてＺ軸移動台４２に搭載されている。下刃物台４１は、その反主軸台側（２主軸対向旋盤では移動主軸台３１側）に工具取付部（一般的には工具タレット）４を備えている。

主軸台２１は、Ｚ軸ガイド１２ｕ、１２ｄを跨いでベッド１１の前面（Ｚ軸ガイドを装着した面と同一の面）の上端部と下端部とに背面側下方部を固定した主軸台ベース２２の上方部に手前側かつ刃物台側に張出した状態で一体に又は固定して装着されている。従って、主軸軸線ａは、ベッド１１の前縁より手前側（オペレータ側）の上方に位置する。従ってその下方部に切削液や切粉の回収タンク１３を配置することにより、ガイドや送りねじを配置した機構部に切削液や切粉が浸入するのを防止する構造を簡易化できる。

また、上記構造により、下刃物台４１が主軸台側移動端に移動したとき、当該下刃物台４１の、特に工具タレット４の割出軸を軸支している割出機構部が、主軸台の下方に収納される。前記主軸台ベース２２を、その上方部の下刃物台より高い位置に下刃物台４１側に延びる張出部２８を備えたものとし、主軸台２１をこの張出部２８の手前側に一体にまたは固定して設けることにより、下刃物台４１が主軸台側移動端に移動したときの、主軸台２１の下方への下刃物台４１の収容スペースを確保できる。

この構造の場合は、主軸台２１の支持剛性を高くするために、張出部２８の背面側をベッド１１の前面の上端部に連結固定する支持板部２６を設けるのが好ましい。また、この構造においては、下刃物台４１が主軸台側移動端に移動したときに、Ｚ軸移動台４２の主軸台側に延ばした部分４６をこの支持板部２６の下方に位置させることができるので、Ｚ軸移動台４２の案内剛性を高くすることができる。

主軸２を駆動する主軸モータ２９を、主軸台ベース２２の前面下方部に装着すれば、主軸モータ２９の保守点検が容易になる。

ベッド１１に固定の主軸台２１の主軸台ベース２２を、その下端と高さ中間位置でその背後側に延びる脚部２５ｕ、２５ｄを介してベッド１１の前面に固定すれば、主軸台ベース２２の下方部背面とベッド１１の前面との間に、左右に貫通する空間２３を形成することができる。Ｚ軸ガイド１２ｕ、１２ｄ及び送りねじ４５は、この空間２３を貫通して設けることができ、更に、下刃物台４１をその左移動端に移動したときに、下刃物台４１の左右方向のガイド剛性を高めるために下Ｚ軸移動台４２に設ける延長部４６や、切削液や切粉から下Ｚ軸ガイド１２ｕ、１２ｄ及びその送りねじ４５を保護するカバーを、この空間２３を貫通させて左右移動自在な構造とすることができる。

更に、２主軸対向旋盤では、Ｚ軸移動台の延長部４６を固定主軸台２１側に設けることが可能になり、下刃物台用のＺ軸送りねじ４５と移動主軸台３１用のＺ軸送りねじ３５とを同一軸線上に配置しても下Ｚ軸移動台と移動主軸台３１との干渉を避けることができ、コンパクトな機器配置が可能になる。

主軸軸線ａの直上に工具軸５を設けて複合旋盤とするときは、ベッド１１を略水平な上面と略鉛直な前面とを備えたものとし、工具軸５を搭載する上刃物台５１は、ベッド１１の上面の前側と奥側に配置した上Ｚ軸ガイド１４、１４に案内される上Ｚ軸移動台５２と、この上Ｚ軸移動台の上面に配置されたＹ軸ガイド５３、５３に案内されるＹ軸移動台５４と、このＹ軸移動台の縦長の前面に配置した上Ｘ軸ガイド５６、５６に案内される下向き方向をワークに対する工具の切込み方向とする上Ｘ軸移動台５７とを介して、上Ｘ軸移動台５７にＹ軸回りに旋回位置決め自在に設けられる。この構造により、大型の回転工具を駆動する上刃物台５１の支持剛性を高くできると共に、工具マガジンや工具交換装置の合理的な配置を実現できる。

この発明により、工具の切り込み方向であるＸ軸を鉛直方向とし、かつ主軸軸線ａの下方に下刃物台４１を配置した旋盤において、下刃物台４１が主軸側（固定主軸側）移動端に移動したときの下刃物台４１と主軸台ベース２２との機械的な干渉を避けつつ、主軸台ベース２２並びに下刃物台４１及びこの下刃物台を支持しているＺ軸移動台４２をコンパクトに配置することができる。

また、この発明の構造を採用することにより、下刃物台４１を左右方向に案内する案内面（左右方向のガイド１２ｕ、１２ｄを設けた面）及び上下方向の案内面（上下方向のガイド４３、４３を設けた面）を主軸軸線ａの直下より奥側（ベッド側）の位置に略鉛直方向の面として形成できると共に、ベッド１１の前方の主軸軸線ａの直下の位置に回収タンクを配置することにより、切削位置からの切削液や切粉を容易に回収することができ、前記案内面等への切削液や切粉の浸入を防止するカバー構造も単純化できる。

この発明の構造を備えた２主軸対向複合旋盤の例を示す全体斜視図 図１の旋盤の右側面図 図１のＡ部における側面図 図１のＢ部における側面図 図１の旋盤の全体正面図 主軸台（固定主軸台）の斜視図 刃物台（下刃物台）の斜視図

以下、図面を参照してこの発明の具体例を説明する。図はこの発明の構造を備えた２主軸対向複合旋盤で、同一軸線ａ上で対向する２個の主軸２、３と、主軸軸線の直上に配置された工具軸５と、主軸軸線の直下に配置された工具タレット４とを備えている。主軸軸線ａの方向がオペレータから見て左右方向、工具軸５及び工具タレット４の工具切込み方向が鉛直方向、これらに直交する方向が前後方向であり、左右が旋盤のＺ軸、上下がＸ軸、前後がＹ軸で、オペレータ側が前方である。

オペレータから見て左側の主軸台２１は、ベッド１１に固定されており、右側の主軸台３１は、左右方向に移動位置決め自在である。工具軸５を搭載している上刃物台５１は、左右、上下及び前後方向に移動位置決め自在であり、かつ前後方向軸回りに旋回位置決め自在である。工具軸５の左右の主軸台２１、３１の上方の位置に工具軸５に装着する工具を収容した工具マガジン７、７が配置されている。工具タレット４を装着した下刃物台４１は、工具タレット４の左側に位置しており、左右及び上下方向に移動位置決め自在である。

ベッド１１は、ベース１の前方が低くなる方向に緩く傾斜した上面に固定ないし一体である。ベッド１１は、平面が略矩形で、前縁部が一段高くなった水平な上面と、下縁部が一段前方に突出した鉛直な前面とを備えている。ベース１の上面を前方が低くなる傾斜面としたのは、ベッドを通って落下して来る潤滑油などをベース１の前方に着脱自在に配置される回収タンク１３に導くためである。

ベッド１１の前面の上下に当該前面のほぼ左右方向全長に亘って左右方向のガイド１２ｕ、１２ｄが配置されている。ここで下側のガイド１２ｄは、ベッド前面下縁部の突出した部分に配置されている。また、上側と下側のガイド１２ｕ、１２ｄの略中間の位置に下刃物台４１を左右方向に移動させるための送りねじ４５と、右主軸台３１を左右方向に移動させるための送りねじ３５とが、前者をベッド前面の左側に位置させ後者をベッド前面の右側に位置させて配置され、これらを回転駆動する送りモータ４８、３８がベッド前面の左右の端部となる位置に配置されている。

オペレータから見て左側の左主軸台２１は、主軸台ベース２２を介してベッド１１の前面に固定されている。主軸台ベース２２は、主軸台の一部となるものであるが、ここでは説明の都合上、左主軸２を軸支している部分を左主軸台２１とし、この左主軸台とベッド１１との間に介在している部分を主軸台ベース２２として説明する。

主軸台ベース２２は、図６に示すように、前方から見て縦長の略矩形形状の上部に右主軸台３１側に向けて延びる矩形部分を備えた正面視で幅広い逆Ｌ字形のブロック状の主要構造部を備えており、その上方の前記延びる部分の前面に左主軸台２１が一体に、又はボルト等で固定して装着されている。主軸台ベース２２の背面（後側の面）の下縁部と高さ中間位置に後方に延びる脚部２５ｕ、２５ｄが一体に設けられており、上側の脚部２５ｕをベッド１１の前面左端の上側ガイド１２ｕの上方の位置でベッド１１に固定し、下側の脚部２５ｄを同下側のガイド１２ｄの下方の位置でベッド１１に固定して、装着されている。主軸台ベース２２の背面側の右主軸台３１側へ突出する部分（左主軸台２１が装着されている部分）の下方には、当該突出させた部分と、右主軸台３１側へ延在させた上側脚部２５ｕとを連結一体化する支持板部２６が一体に設けられている。左主軸２を回転駆動する左主軸モータ２９は、主軸台ベース２２に固定され、ベルト２７駆動により、左主軸２を回転駆動している。

主軸台ベース２２の上記形状は、工具タレット４が左移動端に移動したとき、当該工具タレットの左側に位置する下刃物台４１が左主軸台２１及び主軸台ベースの上部張出部２８の下方に位置することを考慮したものである。すなわち、工具タレット４が左移動端に移動したとき、下刃物台４１は、左主軸台２１及び当該左主軸台を支持している主軸台ベースの上方の張出部２８の下方で上下方向に移動位置決めされる。支持板部２６は、工具タレット４が左移動端に移動したときの下刃物台４１及びこれを上下方向に移動位置決め自在に支持しているＸ軸移動台（後述）との間のデッドスペースを利用して、左主軸２の支持剛性をより高めるために設けたものである。

主軸台ベース２２とベッド１１の前面との間で、かつ上側と下側の脚部２５ｕ、２５ｄの間には、左右方向に貫通する空間２３が形成され、ベッド前面のＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄ及び工具タレット４用の左右送りねじ４５の基端は、この空間を貫通している。また、ワーク加工時にＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄや左右送りねじ４５を上方から落下して来る切削液や切粉から保護するための遮蔽カバー（図示せず）がＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄに案内されている下刃物台用のＺ軸移動台に固定して設けられており、当該遮蔽カバーもまたこの空間２３を通して左右移動可能となっている。

工具タレット４を主軸軸線ａと平行な割出し軸回りに支持している下刃物台４１は、略直方体形状で、ベッド前面のＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄに案内されかつ左右送りねじ４５で移動位置決めされるＺ軸移動台４２の前面に設けたＸ軸ガイド４３、４３に案内され、かつこれらのガイドの略中間位置に配置した上下送りねじ４７に螺合して、上下方向に移動位置決めされる。上下送りねじ４７を回転駆動する送りモータ４９は、下刃物台４１の下方の位置でＺ軸移動台４２の下端部に固定されており、下方を向いた出力軸と上下送りねじ４７の下端とを連結する回転伝達機構を介して上下送りねじ４７を回転駆動している。

なお、ベッド１１の形状において、ベッド上面前縁に一段高くなった部分を設け、前面下縁部に一段前方に突出した部分を設けたのは、下刃物台４１（後述する右主軸台も同様）の重量や加工反力により生ずるモーメントを力学的により剛性の高い態様で受けることができるようにするためである。

右主軸台３１は、右主軸３を軸支している軸支部３２の背面側から下方に延びる支持構造部３３を備え、この支持構造部の背面側下方部が下刃物台４１と共通のＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄで案内され、下刃物台４１の左右送りねじ４５と同軸上でその右側に配置した送りねじ３５に螺合して左右方向に移動位置決め自在である。すなわち、右主軸台の軸支部３２は、背面下方部をＺ軸ガイド１２ｕ、１２ｄと送りねじ３５によりベッド１１の略鉛直な前面に移動位置決め自在に案内された支持構造部３３の上端に手前側に突出するようにして配置されている。右主軸３を駆動する右主軸モータ３９は、右主軸台の支持構造部３３の手前側に固定され、ベルト３７駆動により、右主軸３を回転駆動している。

以上のように、図に示した２主軸対向複合旋盤では、左主軸台２１がベッド１１に固定して定位置に、右主軸台３１が左右方向に移動位置決め自在に、工具タレット４を装着した下刃物台４１が左右及び上下移動自在に装着されているが、これらはベッド１１の略鉛直な前面に固定して、又はこの前面に固定したガイド１２ｕ、１２ｄと送りねじ３５又は４５により、左右方向に移動位置決め自在に装着されている。そして、左主軸２と右主軸３との間のワーク加工位置の下方の下刃物台４１の更に下方に、ワーク加工時にその加工位置から落下する切削液や切粉を受ける左右に細長い形状の回収タンク１３が着脱自在に設置されている。

ベッド１１の手前両側に左右の支柱１５が立設され、この左右の支柱の上端を繋ぐ上桁１６が設けられている。ベッド１１の上部には、上Ｚ軸ガイド１４と上側左右送りねじ５５とが配置され、上Ｚ軸移動台５２が上Ｚ軸ガイド１４に案内されかつ上側左右送りねじ５５に螺合して、上側左右送りねじ５５を回転駆動する送りモータ５８により、左右方向に移動位置決め自在に搭載されている。上Ｚ軸ガイド１４の手前側のものは、ベッド前縁部の一段高くなった部分に配置されている。

上Ｚ軸移動台５２の上部には、Ｙ軸ガイド５３と前後送りねじ（図示されていない）とが配置され、機械正面から見て背の高い矩形の前面を備えたＹ軸移動台５４がＹ軸ガイド５３に案内され、かつ送りモータ５９で回転駆動される前後送りねじに螺合して、前後方向に移動位置決め自在に搭載されている。

Ｙ軸移動台５４の前面には、上Ｘ軸ガイド５６と上側上下送りねじ（図示されていない）とが配置され、上Ｘ軸移動台５７が上Ｘ軸ガイド５６に案内され、かつ送りモータ６０で回転駆動される上側上下送りねじに螺合して、上下方向に移動位置決め自在に装着されている。

上Ｘ軸移動台５７には、角筒状の支持筒６１が前方に突出した構造で設けられている。この支持筒６１の前面には、上刃物台５１が前後方向の軸回りに旋回自在に搭載されている。上刃物台５１の旋回支持機構及び旋回用送りモータは、支持筒６１内に設けられている。上刃物台５１には、工具軸５がその工具把持端を下方に向けて軸支されている。工具軸５の回転駆動機構は、上刃物台５１内に設けられている。

ベッド１１の左右に立設した支柱１５の前面には、工具マガジンの支持部材７１が固定されている。この支持部材７１は、支柱１５の手前側で左右方向内側に延び、その内側端から前方に延びて、この手前に延びた部分に、工具マガジン７、７と工具交換装置７２、７２とが装着されている。図の工具マガジン７、７は、左右方向の軸回りに回転して工具を選択する円板構造のもので、支持円板７３の外側面（反工具軸側の面）の円周上に工具を左右方向にして保持する多数の工具保持部７４を備えている。各工具保持部７４は、最下端に回動した位置で保持した工具の方向を下方に向ける方向変換機構を備えている。工具交換装置７２、７２は、下向きの工具軸５に装着した工具と工具マガジン７、７の最下端に割出された工具との間で工具交換を行う。

２ 固定主軸
３ 移動主軸
４ 工具タレット
５ 回転工具軸
11 ベッド
12u,12d Ｚ軸ガイド
21 固定主軸台
31 移動主軸台
41 下刃物台
43 Ｘ軸ガイド
51 上刃物台
ａ 主軸軸線

Claims (4)

1. 主軸軸線の直下に位置する刃物台のＺ軸ガイドがベッドの略鉛直な前面（オペレータ側を向く面）の上下に配置され、
   前記刃物台のＸ軸ガイドが前記Ｚ軸ガイドに背面側を案内されて移動するＺ軸移動台の前面に配置され、
   当該刃物台がその反主軸台側に刃物取付部を備え、
   主軸台は前記Ｚ軸ガイドを跨いでベッドの前記前面の上端部と下端部とに背面側下方部を固定された主軸台ベースの上方部手前側に一体に又は固定して設けられ、
   刃物台が主軸台側移動端に移動したときに当該刃物台が主軸台の下方に位置することを特徴とする、旋盤。
2. 前記主軸台ベースがその上部の刃物台より高い位置で刃物台側に延びる張出部を備え、主軸台がこの張出部の手前側に固定され、この張出部の背面側をベッド前面の上端部に連結固定する支持板部を備え、
   刃物台が主軸台側移動端に移動したときに前記Ｚ軸移動台の主軸台側の部分がこの支持板部の下方に位置することを特徴とする、請求項１記載の複合旋盤。
3. 主軸モータが前記主軸台ベースの前面下方部に装着されている、請求項１又は２記載の複合旋盤。
4. 前記主軸台に軸支された主軸と対向する移動主軸を備え、当該移動主軸が、前記Ｚ軸ガイドに背面下方部を案内された移動主軸台の上方部からオペレータ側に突出する部分に軸支されている、請求項１、２又は３記載の複合旋盤。

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