JP4358560B2 - 刃物台の工具旋回装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、工作機械の刃物台に装着される工具旋回装置に関するもので、刃物台に搭載された工具の方向を変換する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば旋盤において、一般的な刃物台に搭載された旋削工具や回転工具は、ワークに対する方向を変換することができず、そのためワークに任意の角度の斜面や斜め孔の加工を行うことができない。そこで刃物台に工具の方向を変換するための旋回装置を設けて、従来であればマシニングセンタで行われていた加工を旋盤上で行うことができるようにした複合旋盤が提供されている。
【０００３】
工作機械においては、高精度の重切削加工を可能にするため、工具の支持剛性を高くする必要がある。所定角度毎の割出回転位置での高精度かつ高剛性の固定を実現する機械要素として、工作機械においては、スリーピース型の面歯車継手が広く利用されている。スリーピース型の面歯車継手は、旋回台に固定した旋回歯車と、固定台に固定した固定歯車とを旋回軸と直行する同一面内に同方向を向けて配置し、その両歯車に対向させた嵌脱歯車を進退させることにより、退避時には旋回歯車、従ってこれを固定した旋回台及び工具台を介して、当該旋回台に装着された工具が自由に旋回できるようにすると共に、固定歯車と旋回歯車との歯筋が一致した割出位置において、嵌脱歯車を進出させて固定及び旋回歯車と噛合させることにより、旋回歯車、従って工具の旋回位置を固定歯車を基準として高精度で固定できるようにしたものである。
【０００４】
上記のスリーピース型の面歯車継手で、工具の割出位置の固定を行う工具旋回装置では、ツーピース型の面歯車継手のように、旋回台を軸方向に移動させる必要がないため、旋回台を旋回軸受でスラスト及びラジアル方向に軸支することができ、かつ旋回台を回転させる回転力伝達機構として高い剛性と自己保持機能を備えたウォーム歯車を用いている。
【０００５】
上記面歯車継手を用いた工具の固定は、面歯車継手の歯のピッチ角を単位とする割出位置、即ち飛び飛びの位置での固定である。大部分の加工は、割出位置で工具を固定した状態で行うことが可能であるが、その中間の位置で工具を固定した状態での加工や、工具を旋回しながらの加工が要求される場合もある。そこでそのような加工を実現するために、上記のような割出位置での固定手段に加えて、旋回台を自由位置で固定するための摩擦力を利用した付圧部材を設けた工具旋回装置も提供されている（例えば特許文献１）。自由位置固定用の付圧部材は、通常油圧力で旋回台やブレーキディスクなどに押し付けられるようになっており、工具を旋回しながら加工を行うときは、減圧した油圧を作用させて、旋回台に回転負荷を与え、工具の動的な支持剛性を高くした状態で加工を行うことができるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−５２４４１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述したような工具旋回装置の改良に関するもので、自由位置で工具を固定する際における工具の位置制度の向上と、工具を旋回しながら行う加工の円滑化を図ると共に、コンパクトで静的及び動的な工具支持剛性を高くすることが可能な刃物台の工具旋回装置を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本願請求項１の発明に係る刃物台の工具旋回装置は、固定台１１及び旋回台１４にそれぞれ固定して歯の配置面を前記旋回台の旋回軸と直交する同一平面上に同一方向を向けて配置した固定歯車１８及び旋回歯車２０と、一体の嵌脱ピストン２４に作用する油圧力で前記固定歯車及び旋回歯車に同時に嵌脱する嵌脱歯車２３とを備えた面歯車継手１７で旋回台１４の割出位置を固定する刃物台の工具旋回装置において、前記旋回台１４を軸支するクロスローラ軸受１３と、前記嵌脱ピストン２４に対向する付圧ピストン３５を一体に備えた付圧部材３６とを備え、この付圧部材は、旋回台１４を前記嵌脱歯車２３の離脱方向に付圧して、嵌脱歯車２３が嵌合する割出位置及び嵌脱歯車２３が離脱した自由位置で旋回台１４を固定することを特徴とするものである。
【０００９】
また本願請求項２の発明は、上記請求項１記載の工具旋回装置において、前記旋回台１４に装着された放射配列ローラ群４０と、刃物台ベース９に軸支されて当該ローラ群中のローラを対向する方向のカム面で挟持するねじカム４１とを備えているものである。
【００１０】
【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は回転工具台を備えた刃物台の一例を示す側面図、図２は工具旋回装置の一実施例を示す断面図である。
【００１１】
図１において、５０は旋盤のベッド、５１はベッド５０に主軸５２と平行にして設けられたＺ軸ガイドレール、５３はＺ軸ガイドレール５１に装着されたＺ軸スライド、５４はＺ軸スライドに設けられたＹ軸ガイドレール、５５はＹ軸ガイドレール５４に装着されたＹ軸スライド、５６はＹ軸スライドに設けられたＸ軸（工具切込方向）ガイドレール、１はＸ軸ガイドレール５６に装着された刃物台である。２はタレット割出機構及び回転工具駆動機構を備えた工具台、３は工具台２に装着されたタレット、４はタレット３に装着された工具であり、工具台２は工具旋回装置８を介して刃物台１に搭載されている。
【００１２】
工具旋回装置８の断面を示す図２において、９は円筒状の凹所１０を備えた刃物台ベース、１１は受座１２を介して凹所１０の中央に固定して立設された固定台、１３は凹所１０の内周面に装着されたクロスローラ軸受、１４はクロスローラ軸受１３で軸支された円筒状の旋回台であり、この旋回台１４の上端に図１に示した工具台２が固定されている。
【００１３】
固定台１１の外周及び旋回台１４の内周には、上向き段部１５、１６が形成され、固定台１１の上向き段部１５には、面歯車継手１７の固定歯車１８がボルト１９で固定され、旋回台１４の上向き段部１６には、旋回歯車２０がスペーサ２１を介してボルト２２で固定されている。スペーサ２１は固定歯車１８と旋回歯車２０の歯の配置面を同一高さに調整するために介装されたものである。
【００１４】
固定歯車１８及び旋回歯車２０に対向して、その両者に同時に嵌合する嵌脱歯車２３が固定台１１に軸方向移動自在に嵌挿されている。嵌脱歯車２３は、その内周面に嵌脱ピストン２４を一体に備えている。この嵌脱ピストン２４は、固定台１１の上部に形成された第２の上向き段部２５と、当該固定台１１の頂部に図示しないボルトで固定されたヘッド部材２６との間に挿入されており、その上下に嵌合側油室２７と離脱側油室２８とが形成されている。２９、３０及び３１、３２は、液封用のシールである。
【００１５】
固定台１１の下部には、２段の下向き段部３３、３４が形成され、この２段の段部に嵌まり込むように、付圧ピストン３５を一体に備えたリング状の付圧部材が嵌合されている。付圧ピストン３５の上下には、退避側油室３７と付勢側油室３８とが形成されている。付圧部材３６の外周には、上向き段部３９が形成され、上動したときにこの段部が旋回台１４の底面に押接されるようになっている。付圧ピストン３５は、嵌脱ピストン２４の略２分の１の受圧面積を備えている。
【００１６】
旋回台１４の下部外周には、その円周を等分する間隔で複数のカムローラ４０が放射状に配置されている。一方、刃物台ベース９には、旋回軸と直角に交差するねじカム４１が軸支されており、このねじカム４１の図の紙面直角方向に対向する方向の２つのカム面が隣接する、または一つおいて隣接する２つのカムローラに同時に当接している。従って、旋回台１４は、その旋回方向にねじカム４１の対向する２つのカム面で位置決めされた状態になっており、旋回台１４の旋回角が高い精度で規定され、ねじカム４１が回転することにより、旋回台１４は高精度の旋回動作を行う。
【００１７】
なお、図２の刃物台１の下面に形成されている２個の下向きの凹所４２は、刃物台１をＸ軸方向に案内する前記Ｘ軸ガイドレール５６の嵌合部であり、円形の凹所４３は、刃物台１の送りねじと螺合するボールナットの嵌合部である。
【００１８】
上記構成において、旋回台１４を旋回するときは、離脱側油室２８及び退避側油室３７に油圧を供給して、嵌脱歯車２３を上方に離脱させると共に、付圧部材３６を下方に移動させて、旋回台１４に対する付圧力を開放する。この状態で旋回台１４は、クロスローラ軸受１３で軸支された自由回転状態となるので、ねじカム４１を図１で示すサーボモータ４４で回転させることにより、旋回台１４を所望の角度に旋回する。
【００１９】
固定する位置が割出位置であれば、旋回台１４を当該位置まで旋回した後、嵌合側油室２７及び付勢側油室３８に油圧を供給して、嵌脱歯車２３を固定歯車１８及び旋回歯車２０に噛合させると共に、付圧部材の上向き段部３９で旋回台１４を付勢して、嵌脱歯車２３の嵌合力で旋回台１４が下方に僅かに偏移するのを防止する。付圧ピストン３５の受圧面積が嵌脱ピストン２４の受圧面積の略２分の１であることから、嵌脱歯車２３の嵌合力は、固定歯車１８と旋回歯車２０とに等分に分配される。
【００２０】
旋回台１４の所望の旋回位置が割出位置と異なるときは、離脱側油室２８に油圧を供給したままの状態で、即ち嵌脱歯車２３を離脱させた状態で、付勢側油室３８に油圧を供給する。この状態で旋回台１４は、クロスローラ軸受１３と付圧部材３６との間で挟持されて、その旋回位置が固定される。旋回台１４は、ねじカム４１とカムローラ４０との当接により、正確な旋回位置に位置決めされているので、上記固定により、旋回台１４は所望の角度位置に正確に保持される。このときの付圧部材３６の軸方向力に耐えるため、軸方向の高い負荷強度を備えたクロスローラ軸受で旋回台１４を軸支している。
【００２１】
工具を旋回しながら加工を行うときは、付勢側油室３８に減圧した油圧を供給してねじカム４１を回転させる。この状態で旋回台１４には、クロスローラ軸受１３と付圧部材３６とで挟持されることによる回転負荷が作用し、ねじカム４１の回転による正確な角度での旋回運動が維持されるため、高剛性での正確な工具旋回加工を行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したこの発明により、工作機械の刃物台に搭載される工具旋回装置において、面歯車継手による正確で高剛性の割出位置に工具を位置決めすることが可能であると共に、割出位置以外の自由位置に高い精度で工具を固定することが可能で、かつ工具を旋回しながらの円滑で正確な加工も可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具旋回装置を備えた刃物台の例を示す側面図
【図２】工具旋回装置の実施例を示す断面図
【符号の説明】
９ 刃物台ベース
11 固定台
13 クロスローラ軸受
14 旋回台
17 面歯車継手
18 固定歯車
20 旋回歯車
24 係脱ピストン
25 第２上向き段部
35 付圧ピストン
36 付圧部材
40 カムローラ
41 ねじカム

Claims (2)

1. 固定台(11)及び旋回台(14)にそれぞれ固定して歯の配置面を前記旋回台の旋回軸と直交する同一平面上に同一方向を向けて配置した固定歯車(18)及び旋回歯車(20)と、一体の嵌脱ピストン(24)に作用する油圧力で前記固定歯車及び旋回歯車に同時に嵌脱する嵌脱歯車(23)とを備えた面歯車継手(17)で旋回台(14)の割出位置を固定する刃物台の工具旋回装置において、前記旋回台(14)を軸支するクロスローラ軸受(13)と、前記嵌脱ピストン(24)に対向する付圧ピストン(35)を一体に備えた付圧部材(36)とを備え、この付圧部材は、旋回台(14)を前記嵌脱歯車(23)の離脱方向に付圧して、嵌脱歯車(23)が嵌合する割出位置及び嵌脱歯車(23)が離脱した自由位置で旋回台(14)を固定することを特徴とする、刃物台の工具旋回装置。
2. 前記旋回台(14)に装着された放射配列ローラ群(40)と、刃物台ベース(9)に軸支されて当該ローラ群中のローラを対向する方向のカム面で挟持するねじカム(41)とを備えた、請求項１記載の工具旋回装置。

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