JP4234504B2 - 工具タレット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、割出軸を中心とする円周上に回転工具取付部と固定工具取付部とを備え、自動工具交換と割出軸回りの回転によって工具を選択する工作機械の工具タレットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在提供されている旋盤の多くはタレット旋盤であり、刃物台に搭載された工具タレットの割出軸回りの回転により、当該タレットに装着された複数の工具の１つを選んでワークの加工を行っている。現在では、回転工具駆動装置を内蔵した工具タレットも広く用いられており、ドリルやフライスなどの回転工具を装着して、旋盤の主軸に把持されたワークに孔加工、溝加工、平面加工などを行っている。
【０００３】
一般的なタレット旋盤は、自動工具交換装置を備えておらず、タレットに装着された工具の範囲内でワークの加工を行っている。タレットは工具交換速度が速いけれども、使用できる工具の数が比較的少ない数に制限される。この工具数の制限は、タレットへの自動工具交換装置を設けることによって解決することができる。
【０００４】
回転工具をタレットに装着するときは、回転工具をそれぞれのホルダに自由回転可能に軸支して、当該ホルダをタレットの工具取付部に装着するようにしている。従って、自動工具交換を行う場合は、回転工具をホルダと共に交換する。即ち、回転工具は、それぞれホルダに装着された状態で工具マガジンに収容され、工具タレットにホルダを着脱することによって、タレットへの回転工具の装脱が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常のタレット旋盤では、工具タレットの割出軸の方向が主軸方向（Ｚ軸方向）又は主軸と直交する工具の切込み送り方向（Ｘ軸方向）に固定されている。そのため、タレットに内蔵した工具主軸の方向がＸ軸方向又はＺ軸方向に限定され、ワークの周面と端面の加工が必要なときは、使用する工具が同じであっても、ストレートホルダに装着した工具とアングルホルダに装着した工具との２個の工具を使用する必要がある。更に各傾斜角に対応する角度のホルダを別途用意しなければ、ワークに斜めの孔加工や平面加工を行うことができない。
【０００６】
更に回転工具のホルダは、大きな加工反力が作用する工具を軸受を介して保持する構造のため、工具の支持剛性を高めるためには、剛性の大きな軸受を用いる必要があり、工具径に比べてホルダが大型になり、従ってタレットも大型になるという問題がある。タレットが大型になると、ワークや主軸とタレットとの干渉によって工具とワークとの接近性が低下し、凹凸の大きなワークを加工するとき、加工不能領域が生ずる問題がある。
【０００７】
この発明は、回転工具が装着可能な工具タレットにおいて、タレットハウジングやその工具取付部を小型にすることができ、ワークへの工具の接近性を良好にすると共に、ワークの周面の加工と端面の加工とを回転工具を交換しないで加工することが可能で、かつワークに対する斜めの孔や平面の加工も可能な、工具タレット及びそのような工具タレットを備えた旋盤を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、自動工具交換を行うことを前提として、タレット３には固定工具取付部５７と１個の回転工具取付部４８とを別個に設け、回転工具取付部４８には、コレットチャック４０を設けて工具自体を交換可能にすることにより、上記課題を解決している。回転工具の回転力は、割出軸６の軸線上に配置した伝達軸３０から傘歯車対３４、４７を介して工具主軸３７に伝達される。コレットチャックの爪４０ａは、工具主軸３７の中空孔に挿通されたプルロッド４１の先端に連結されており、工具主軸３７の反対側端部には、コレット爪４０ａの開閉シリンダ４３が配置されている。一般的な構造としては、コレット爪４０ａは、ばねで閉方向に付勢され、このばね力に抗するチャック開閉シリンダ４３の油圧力で開放される。
【０００９】
本願の請求項１の発明に係る工具タレットは、割出軸６回りに回転して、その外周部に装着された複数の工具４、５の１つを選択する工作機械の工具タレットにおいて、前記割出軸回りの位相を異にする位置に１個の固定工具取付部５７と１個の回転工具取付部４８とを備え、前記回転工具取付部は、開閉ピストン４２で開閉されるコレットチャック４０を備えている。
【００１０】
タレットハウジング３５は、工具主軸３７を軸支している直径方向のバー部（Ｔ字の横棒部）６１と、これと交差交する方向に延びるステム部（Ｔ字の縦棒部）４９とで正面視でＴ形に形成され、ステム部４９の端部が固定工具取付部５７となっている。タレットハウジング３５の上記Ｔ形は、上記ステム部４９がバー部６１に対して斜めになった斜体のＴ形であってもよい。
【００１１】
本願の請求項１の発明に係る工具タレットは、前記正面視でＴ形のタレットハウジング３５を備え、前記バー部の両端に回転工具取付部４８とコレットチャック開閉シリンダ４３とを備え、前記ステム部の端部に固定工具取付部５７を備えている。
【００１２】
上記構造の工具タレット３は、自動工具交換装置を用いて回転工具取付部４８に回転工具４自体を、即ち、回転工具を軸支するホルダを介さないで着脱する。従来構造で用いられている回転工具のホルダは、軸受を内蔵するため、工具そのものに比べて大型になる。一方、固定工具５は、ホルダ５８と一体化できるため、ホルダを設けても寸法はそれほど大きくならない。
【００１３】
以上のことから、この出願の発明に係る工具タレットは、ホルダを介して回転工具を装着する従来の工具タレットに比べて、大幅な小型化が可能である。更にタレットハウジング３５が正面視でＴ形をしていて、回転工具取付部４８及び固定工具取付部５７の両側にハウジングが存在しない逃げ空間６０が形成されるため、ワークに対する工具４、５の接近性が良くなり、タレットハウジング３５の割出回転や移動に必要な空間も小さくすることができて、工作機械の小型化を図ることができる。
【００１４】
なお、本願の発明に係る工具タレットは、自動工具交換装置によって工具交換を行うため、タレットの割出回転による工具交換に比べて時間がかかるが、複数の刃物台を備えた工作機械においては、工具交換を行っている間に他の刃物台の工具で加工を行うという加工手順を採用することにより、この問題を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は本願発明の工具タレットを備えた旋盤の一例を示す側面図、図２は工具タレットと割出装置を示す断面側面図、図３は割出装置の部分拡大断面図、図４は工具タレットの正面図である。
【００１６】
図１において、旋盤のベッド５０には主軸５２と平行にＺ軸ガイドレール５１が設けられ、このＺ軸ガイドレールにＺ軸スライド５３が摺動自在に装着されている。Ｚ軸スライド５３には、Ｙ軸ガイドレール５４が設けられ、このＹ軸ガイドレールにＹ軸スライド５５が摺動自在に装着されている。Ｙ軸スライド５５の頂部には、Ｘ軸ガイドレール５６が設けられ、このＸ軸ガイドレールに刃物台１が摺動自在に装着されている。刃物台１には、工具タレット３を備えたタレット割出装置２がＹ軸回りに旋回自在に装着されている。従って工具タレット３の割出軸６は、Ｙ軸と直交する平面内で旋回する。ここでＺ軸は主軸方向、Ｘ軸はＺ軸と直交する工具の送り方向、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸と直交する方向である。
【００１７】
工具タレット３及びタレット割出装置２の断面を示す図２、３において、タレット割出装置２のハウジング（以下「割出ハウジング」という）１１の一方の端面には、リング状のクロスローラ軸受１２で円盤状のタレットベース１３が自由回転可能に支持されている。タレットベース１３には、リング状のホイールギヤ１４が固定されており、このホイールギヤに工具タレット３を回転駆動する割出モータ１５の出力軸に固定したピニオン７が噛合している。割出モータ１５は、割出ハウジング１１の外周部に設置されている。この構造により、工具の高い支持剛性を確保しつつ、割出装置２の軸方向長さを短くすることを可能にしている。
【００１８】
クロスローラ軸受１２の内径側には、工具タレット３の割出位置を固定するスリーピース型の面歯車継手１６が配置されている。この面歯車継手１６は、割出ハウジング１１に固定された固定歯車１７、タレットハウジング３５の下部に固定された回転歯車１８及びこれらの歯車と対向する嵌脱歯車１９を備えている。嵌脱歯車１９は、嵌脱ピストン２０の端面に形成されている。嵌脱ピストン２０は、タレットハウジング３５に固定されて割出ハウジング１１内に延びる円筒部材２１と割出ハウジング１１との間に形成されたリング状のシリンダ２２に嵌装されている。
【００１９】
工具タレット３を回転させるときは、シリンダ２２のロッド側室２３に油圧を供給してピストン２０を反タレット側に移動し、嵌脱歯車１９の噛合を解く。工具タレット３を割出し位置で固定するときは、シリンダ側室２４に油圧を供給してピストン２０をタレット側に移動し、嵌脱歯車１９を固定歯車１７と回転歯車１８とに同時に歯合させる。嵌脱歯車１９を噛合方向に付勢するシリンダ側室２４の受圧面は、タレットハウジングから延びる円筒部材２１の先端フランジ部２６と割出ハウジングに形成した段部２７とで形成され、両者の受圧面積が等しくなっている。従ってシリンダ側室２４に油圧が供給されると、嵌脱歯車１９が固定歯車１７と回転歯車１８とに等しい圧力で噛合されるようになっている。ピストン２０は、回り止めピン２８で割出軸回りの回転が阻止されている。
【００２０】
割出ハウジング１１の中心部には、内ハウジング２９が一体的に嵌合固定されており、この内ハウジング２９に中空の伝達軸３０が軸支されていいる。この伝達軸３０の基端には、内ハウジング２９の基端側に設けた工具駆動モータ３１の出力軸３２が連結され、先端には、タレットハウジング３５に軸支された歯車軸３３が連結され、この歯車軸の先端に駆動側傘歯車３４が形成されている。
【００２１】
タレットベース１３には、正面視でＴ形（図４参照）をしたタレットハウジング３５がインロー３６で軸心を一致させて固定されている。タレットハウジング３５には、割出軸６と直交する方向に工具主軸３７が軸受３８、３９で軸支されている。工具主軸３７は中空軸で、その中空孔にコレット爪４０ａと、当該コレット爪に連結されたプルロッド４１と、コレット爪を閉方向に付勢する多層の皿ばね８とが収納されている。
【００２２】
プルロッド４１の後端は、工具主軸３７の後端から突出しており、この突出部分に開閉ピストン４２が遊嵌されている。開閉ピストン４２は、タレットハウジング３５と実質上一体の開閉シリンダ４３に嵌挿されている。開閉シリンダ４３の背後側の油圧室４４に油圧が供給されると、開閉ピストン４２の前端がプルロッド４１に形成した段部６２に当接し、更にこれを押動してコレット爪４０ａを開く。一方、開閉シリンダの前方の油圧室４５に油圧が供給されると、開閉ピストン４２は後退し、その前端が段部６２から離れて、コレット爪４０ａは前記皿ばね８のばね力によって閉じて工具４を把持し、プルロッド４１は工具主軸３７と共に回転可能な状態になる。プルロッド４１は中空軸で、その後端には工具に切削液を供給する回転ユニオン４６が連結されている。
【００２３】
工具主軸３７の中間部には、従動側傘歯車４７が装着されて、駆動側傘歯車３４と噛合している。工具主軸３７の先端は、フライスやドリルなどの回転工具４を装着する回転工具取付部４８となっている。一方、タレットハウジングのステム部４９の端部は固定工具取付部５７とされ、ホルダ５８と一体のバイトなどの固定工具５が装着されるようになっている（図４参照）。
【００２４】
回転工具取付部４８及び固定工具取付部５７には、図１の紙面の手前側に配置された自動工具交換装置によってワークの加工に必要な工具が装着される。固定工具５は、テーパシャンク５９で固定され、回転工具４は、コレット爪４０ａで把持して固定される。工具交換を行うときは、交換しようとする回転工具４又は固定工具５を自動工具交換装置側に向けて刃物台１をホームポジションに復帰させ、当該位置で所望の工具に交換する。
【００２５】
ワークの加工を行うときは、工具４又は５をワークに接近させる必要があるが、このとき、タレットハウジング３５が正面視でＴ形をしている関係上、回転工具取付部４８及び固定工具取付部５７の両側にワークとの干渉を避ける逃げ空間６０が形成されているため、ワークと干渉させることなく工具４、５をワークに接近させることが可能で、かつ工具タレット３自体を小型にできるため、工具タレット３の移動空間も小さくすることができ、凹凸の大きなワークの加工が可能になると共に、工作機械の小型化を図ることができる。また、２主軸対向旋盤の両主軸の中間に配置される工具タレットとしてこの発明の工具タレットを用いたときは、加工中の両主軸の間隔や、両主軸に個別に把持されたワークの間隔を狭くした状態でも加工が可能になるので、加工サイクルの短縮や、より寸法の大きなワークの加工が可能になるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の工具タレットを装着した旋盤の一例を示す模式的な側面図
【図２】工具タレットとその割出装置の例を示す断面側面図
【図３】図２の割出装置の部分拡大断面図
【図４】工具タレットの正面図
【符号の説明】
４ 回転工具
５ 固定工具
６ 割出軸
35 タレットハウジング
40 コレットチャック
42 開閉ピストン
43 開閉シリンダ
48 回転工具取付部
49 ステム部
57 固定工具取付部
61 バー部

Claims (1)

1. 割出軸(6)回りに回転して、その外周部に装着された複数の工具(4,5)の１つを選択する工作機械の工具タレットにおいて、前記割出軸と直交する直径方向のバー部 (61) と半径方向のステム部 (49) とを一体に備えた正面視でＴ形のタレットハウジング (35) を備え、前記ステム部の端部に固定工具取付部(57)を備え、前記バー部の両端に回転工具取付部 (48) と開閉シリンダ (43) とを備え、前記回転工具取付部は、前記開閉シリンダのピストン(42)で開閉されるコレットチャック(40)を備えている、工具タレット。

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