JP5361563B2

JP5361563B2 - 旋盤

Info

Publication number: JP5361563B2
Application number: JP2009147888A
Authority: JP
Inventors: 鉄男高橋; 貴史小坂
Original assignee: 株式会社ツガミ
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-06-22
Also published as: JP2011000693A

Description

本発明は、複数の回転工具を備える旋盤に関するものである。

一般的な旋盤の刃物装置には、ワークを回転させた状態で、工具をワークに送ることでワークの外径を加工する機能と、ワークを固定させた状態で、工具を回転させながらワークに送ることでワークの任意の部分を切削する機能とを有する。また、旋盤には、長手方向に対して略垂直方向に配置された刃物台の上に、固定された外径工具と、モータによって回転駆動する回転工具と、を櫛状に備えるものが広く用いられている。
例えば、特許文献１及び特許文献２には、主軸に取り付けられたワークを挟んで両側に、複数の回転工具及び外径工具等を櫛状に備える櫛歯刃物装置が開示されている。

特許文献１及び特許文献２に開示された旋盤の回転工具装置について、図１３及び図１４を参照して説明する。

回転工具装置６５は、複数の回転工具６１０，６２０，６３０、及びこれらを駆動するモータ５６を備える。
複数の回転工具６１０，６２０，６３０の回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１のモータ５６側端部のそれぞれには、歯車６１７，６２７，６３７が一体的に固定されている。詳細には、歯車押え６１８，６２８，６３８及び固定ボルト６１９，６２９，６３９によって、歯車６１７，６２７，６３７は一体的に固定され、歯車６１７は歯車６２７に噛合し、歯車６２７は歯車６３７に噛合するようにギヤケース５５内に配設されている。

これらの回転工具６１０，６２０，６３０を動作させるものとして、図１４に示すように、モータ５６及び中間回転軸６４０が備えられている。
モータ５６の駆動軸５４０の端部には、歯車５４７がナット５４９によって固定されている。中間回転軸６４０は、軸受６４ａ，６４ｂを介して回転可能にギヤケース５５に配設されている。中間回転軸６４０の端部には、歯車押え６４８及び固定ボルト６４９によって一体的に歯車６４７が固定されている。歯車６４７は歯車５４７と歯車６１７とに噛合する。

回転工具６１０，６２０，６３０は、このような構成によって、モータ５６が動作すると、駆動軸５４０を介して歯車５４７が回転し、歯車５４７が回転すると、これに噛合する中間回転軸６４０の歯車６４７が回転し、歯車６４７が回転すると、これに噛合する回転工具駆動軸６１１の歯車６１７が回転する。更に、歯車６１７が回転すると、歯車６２７、歯車６３７が回転し、回転工具６１０，６２０，６３０が回転する。つまり、全ての歯車は回転し、全ての回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１が回転することとなる。

切削作業において、作業者は、モータ５６が動作し、回転工具６１０，６２０，６３０が回転している状態で、Ｙ方向モータ（図示せず）を動作させ、回転工具装置６５を図中のＹ方向に移動させる。所望の回転工具がワークＷの水平面上に位置するときに、Ｘ方向モータ（図示せず）を動作させ、回転工具装置６５を図中のＸ方向に移動させ、ワークＷを切削する。

特開平８−３９３０３号公報特開２００５−８８１４２号公報

前記のような構造のため、モータの運転時において歯車間の接触や摩擦により回転トルクのロスが生じ、回転工具に伝わる動力が小さくなり、結果として、回転工具の回転スピードが遅くなってしまっていた。
また、回転工具の本数を増やすごとに、回転工具１本当たりの動力が小さくなるため、装置に搭載できる回転工具の本数、又は同時に使用可能な回転工具の本数に限度があった。このため加工時間が長くなり、生産性が悪かった。
更に、未作業状態の回転工具も、歯車列に接続されているのでモータの動作に応じて回転する。このため、複数の回転工具のそれぞれを回転可能に支持する軸受は、回転時間が長くなることによって、実加工での寿命が短かった。
更には、複数の歯車間の接触や摩擦によって騒音が発生していた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、旋盤の生産性を向上させ、長寿命にするとともに、作業時の騒音の発生を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る旋盤は、
工具支持部に並列して櫛状に配置され、且つ、回転可能に支持された複数の回転工具と、
第１のモータと、
前記第１のモータの駆動軸の端部に係合する位置に、前記回転工具の任意の１つを前記工具支持部から割り出す割出部と、を備える旋盤であって、
前記第１のモータは、前記割出部によって割り出された前記回転工具の１つを回転駆動し、
前記割出部は、第２のモータを備え、該第２のモータを動作させることで、前記回転工具の端部と前記第１のモータの前記駆動軸の端部とを結ぶ直線上に、前記工具支持部をスライドさせ、前記回転工具の任意の１つを前記第１のモータの前記駆動軸の端部に係合させ、
前記旋盤は、前記第１のモータの前記工具支持部に対向する面に、前記工具支持部に向かう方向に摺動可能に設けられた摺動部材と、前記工具支持部の前記第１のモータに対向する面に、前記摺動部材の摺動位置に応じて嵌合又は離間する複数の嵌合部材と、を更に備え、
前記複数の嵌合部材の夫々は、前記第１のモータの前記駆動軸の端部と前記複数の回転工具の端部の夫々とが係合する位置で、前記摺動部材に対向するように配設され、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが嵌合することによって、前記第１のモータの前記駆動軸と前記回転工具の軸とが接続された状態で一体的に移動可能となり、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが離間することによって、前記第１のモータの前記駆動軸に相対的に前記回転工具がスライドする、ことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る旋盤は、
工具支持部に並列して櫛状に配置され、且つ、回転可能に支持された複数の回転工具と、
第１のモータと、
前記第１のモータの駆動軸の端部に係合する位置に、前記回転工具の任意の１つを前記工具支持部から割り出す割出部と、を備える旋盤であって、
前記第１のモータは、前記割出部によって割り出された前記回転工具の１つを回転駆動し、
前記割出部は、第２のモータを備え、該第２のモータを動作させることで、前記回転工具の端部と前記第１のモータの前記駆動軸の端部とを結ぶ直線上に、前記工具支持部をスライドさせ、前記回転工具の任意の１つを前記第１のモータの前記駆動軸の端部に係合させ、
前記旋盤は、前記工具支持部の前記第１のモータに対向する面に、前記第１のモータに向かう方向に摺動可能に設けられた摺動部材と、前記第１のモータの前記工具支持部に対向する面に、前記摺動部材の摺動位置に応じて嵌合又は離間する複数の嵌合部材と、を更に備え、
前記複数の嵌合部材の夫々は、前記第１のモータの前記駆動軸の端部と前記複数の回転工具の端部の夫々とが係合する位置で、前記摺動部材に対向するように配設され、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが嵌合することによって、前記第１のモータの前記駆動軸と前記回転工具の軸とが接続された状態で一体的に移動可能となり、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが離間することによって、前記第１のモータの前記駆動軸に相対的に前記回転工具がスライドする、ことを特徴とする。

また、前記嵌合部材に向かう方向に開放された開孔を備えるシリンダと、
前記シリンダ内に圧縮流体を送り込む流体圧縮装置と、
を更に備え、
前記摺動部材は、一部を前記シリンダ内に配設され、他部を前記シリンダ内の前記開孔から突出して配設され、前記流体圧縮装置から送り込まれる前記圧縮流体によって摺動可能であり、摺動位置に応じて前記嵌合部材に嵌合又は離間するようにしてもよい。

また、前記割出部は、前記工具支持部に対向する方向に溝を有し、
複数の前記回転工具は、前記溝によって前記第１のモータの前記駆動軸の端部を通る直線上にガイドされるようにしてもよい。

前記第１のモータは、ビルトインモータであることが好ましい。

本発明によれば、旋盤の生産性を向上させ、長寿命にするとともに、作業時の騒音の発生を抑制することができる。

第１の実施形態に係る旋盤の上面を示す（一部を断面で示す）模式図である。旋盤の正面図である。旋盤の側面を示す図２におけるＬ−Ｌ断面矢視図である。第１の実施形態に係る回転工具装置の水平断面図である。回転工具装置の鉛直断面図である。（ａ）は、ガイドを示す図５のＭ−Ｍ断面矢視図である。（ｂ）は、ガイドと回転工具との摺動部の水平断面図である。第１の実施形態に係る回転工具装置の鉛直断面図である。第２の実施形態に係る回転工具装置の水平断面図である。（ａ）は、ピストンと凹部材との嵌合部を示す図８のＮ−Ｎ断面矢視図である。（ｂ）は、図８のＭ−Ｍ断面矢視図である。（ａ）は、ビルトインモータとＹ軸スライド台との離間状態を示す上面断面図であり、（ｂ）は、ビルトインモータとＹ軸スライド台との連結状態を示す上面断面図である。第２の実施形態に係る回転工具装置の鉛直断面図である。Ｙ方向に移動可能に構成された回転工具の加工状態を説明する模式的な正面図である。従来の回転工具装置の構造を部分的に断面で示す正面図である。従来の回転工具装置の構造を部分的に断面で示す上面図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る旋盤の全体構成を図１乃至図３を参照して説明する。旋盤は、ベッド１０と、ワークＷに切削回転運動を与える主軸２１と、種々の工具を備える工具台８０と、から主に構成される。

ベッド１０には、図３に示すように、軸受１３，１４を備える支持部１１，１２が立設している。支持部１１，１２に備えられた軸受１３，１４に、ボールねじ１５が回転可能に支持されている。ナット１６はボールねじ１５にＺ方向に摺動可能に支持されている。このナット１６の上面に移動台２０が一体的に固定されている。更に、ボールねじ１５を回転駆動するＺ方向モータ１７が、支持部１１の側面に固定されている。移動台２０のＸ軸方向における両端の下面に、スライダ１９ａ，１９ｂがＺ方向に２個ずつ固定されている。更に、支持部１１，１２のＸ方向両端の上面にＺ方向を長手方向として、レール１８ａ，１８ｂが担持されている。スライダ１９ａ，１９ｂは、レール１８ａ，１８ｂにＺ方向に摺動可能に支持されている。
また、移動台２０上に、主軸台モータ２２が載置されている。主軸２１は、Ｚ方向に平行に向くように主軸台モータ２２に組み込まれ、回転駆動される。

Ｚ方向モータ１７を動作させることにより、ボールねじ１５が回転し、移動台２０が、ナット１６を介して、後述する工具台８０に近接／離間する方向（図中Ｚ方向）に移動する。即ち、Ｚ方向モータ１７、ボールねじ１５、ナット１６及び移動台２０は、ワークＷをＺ方向に移動させる主軸移動手段を構成する。

更に、支持フレーム３０が、ワークＷに対向してベッド１０上に立設されている。更に、工具台８０が、Ｘ軸スライド台５０を介してＸ軸方向に往復動可能に支持フレーム３０に支持されている。

支持フレーム３０のワークＷに対向する中央部に、フランジ３０ａが固定されており、フランジ３０ａの内面に、ワークＷを支持するガイドブッシュ３０ｂが取付けられている。

主軸２１の位置（図２で示されるガイドブッシュ３０ｂの位置）よりも図２に示される−Ｘ側の支持フレーム３０には、後述するＸ軸スライド台５０をガイドするガイドレール４０ａ，４０ｂが、Ｘ軸方向に延出し、＋Ｚ方向に突出して、上下に１本ずつ形成されている。更に主軸２１の位置よりも＋Ｘ側にも同様に、ガイドレール４０ｃ，４０ｄが、Ｘ軸方向に延出し、＋Ｚ方向に突出して、上下に１本ずつ形成されている。
支持フレーム３０には、後述するＸ軸スライド台５０をスライド動作させるためのボールねじ４３、軸受４１及びナット４７を備える。ボールねじ４３は、軸受４１に回転可能に支持され、長手方向をＸ軸方向に平行に支持フレーム３０に配設されている。ナット４７はボールねじ４３にＸ方向に摺動可能に支持されている。このナット４７にＸ軸スライド台５０が一体的に固定されている。また、ボールねじ４３を回転駆動するＸ方向モータ４５が支持フレーム３０の−Ｘ側（主軸２１の中心に対して左側）端部に固定されている。

Ｘ軸スライド台５０は、略箱状に形成され、開放側を主軸側に向けて配設されている。更に、Ｘ軸スライド台５０の中央部には、主軸２１との干渉を防ぐための開孔５０６が形成されている。図２及び図３に示すように、支持フレーム３０の上下のガイドレール４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄに対向する、Ｘ軸スライド台５０の面（−Ｚ側の面）には、Ｘ軸スライダ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが、上下に１個ずつ、ガイドブッシュ３０ｂを跨って左右に一組、計４個固定されている。Ｘ軸スライダ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、ガイドレール４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにＸ方向に摺動可能に支持されている。図１に示すように、後述するＹ軸スライド台３７に対向するＸ軸スライド台５０の面（＋Ｚ側の面）には、Ｙ軸スライド台３７をガイドする、開放側をＹ軸スライド台３７に向けた上面視コの字型のガイドレール５８が形成されている。ガイドレール５８は、Ｙ軸方向に延出し、＋Ｚ方向に突出して、Ｙ軸スライド台３７の側縁３７２に対向して２箇所形成されている。

Ｘ方向モータ４５を動作させると、ボールねじ４３が回転し、ナット４７を介して、Ｘ軸スライド台５０が、ガイドブッシュ３０ｂに支持されるワークＷに近接／離間する方向（図中Ｘ方向）にガイドレール４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄに沿って移動する。即ち、Ｘ方向モータ４５、ボールねじ４３、ナット４７及びＸ軸スライド台５０は、後述する回転工具６１０，６２０，６３０及び外径工具６６を備えるＹ軸スライド台（割出部）３７をＸ方向に移動させる移動手段を構成する。

図２及び図３に示すように、Ｘ軸スライド台５０の上部には、回転工具６１０，６２０，６３０及び外径工具６６をＹ方向に摺動可能とする工具台８０が固定されている。
工具台８０は、筐体状のフレーム３６と、フレーム３６の上部に固定されたＹ方向モータ（第２のモータ）３５と、ボールねじ３３と、Ｙ軸スライド台３７とから主に構成される。
フレーム３６の内部に、垂直方向で上下に軸受３１ａ，３１ｂが嵌装されている。ボールねじ３３は、軸受３１ａ，３１ｂに回転可能に支持され、長手方向をＹ軸方向に平行にフレーム３６に配設されている。ナット３４はボールねじ３３にＹ方向に摺動可能に支持されている。このナット３４にＹ軸スライド台３７が一体的に固定されている。また、フレーム３６の上面に、ボールねじ３３を回転駆動するＹ方向モータ３５が固定されている。
Ｙ軸スライド台３７は、板状に形成され、図１に示すように、Ｘ軸スライド台５０に対向する側が開放された上面視コの字型である。更に、Ｙ軸スライド台３７の中央部には、主軸２１との干渉を防ぐための開孔３７６が形成されている。コの字型の突出部にあたる側縁３７２は、Ｘ軸スライド台５０に形成されたガイドレール５８に摺動可能に支持されている。

Ｙ方向モータ３５を動作させることにより、ボールねじ３３が回転し、ナット３４を介して、Ｙ軸スライド台３７がＹ方向に移動する。即ち、Ｙ方向モータ３５、ボールねじ３３、ナット３４及びＹ軸スライド台３７は、後述する回転工具６１０，６２０，６３０及び外径工具６６をＹ方向に移動させる移動手段を構成する。

次に、図４乃至図６を参照して回転工具６１０，６２０，６３０の構成を説明する。Ｙ軸スライド台３７の＋Ｚ側の面には、回転工具６１０，６２０，６３０を備える回転工具台（工具支持部）６４、及びその回転工具台６４の下方に外径工具６６が固定されている。
回転工具台６４には、回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１が長手方向をＸ方向に向けて、Ｙ方向に櫛状に列設されている。回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１のそれぞれの両端は、軸受６１ａ，６１ｂ、軸受６２ａ，６２ｂ、軸受６３ａ，６３ｂを介して回転工具台６４に回転可能に支持されている。回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１の後述するビルトインモータ（第１のモータ）５４に対向する端部６１２，６２２，６３２の夫々は、相互に平行な面が形成されるように外周がカットされ、この相互に平行な面が、所定の二面幅を有するように形成されている。回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１の他方の端部に回転工具６１０，６２０，６３０が固定されている。回転工具６１０，６２０，６３０は、ドリル、タップ、フライス等の自身が回転することでワークＷを加工する工具である。

また、Ｘ軸スライド台５０の＋Ｚ側の面には、回転工具６１０，６２０，６３０を駆動するビルトインモータ５４が延出部５４３を介して固定されている。
ビルトインモータ５４は、ハウジング５４２と、ハウジング５４２内に固定された軸受５４４，５４５とを備え、軸受５４４，５４５に支持された駆動軸５４０が中央に貫装されている。回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１に対向するビルトインモータ５４の駆動軸５４０の端面は、図６（ａ）に示すように、すりわり状の嵌合溝５４６が形成されている。また、ビルトインモータ５４は、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０の延長線上にワークＷの加工位置が位置するように、Ｘ軸スライド台５０に固定されている。

更に、ビルトインモータ５４のハウジング５４２のＹ軸スライド台３７に対向する面にガイド（割出部）５９がボルト５９２によって固定されている。ガイド５９は、水平断面において＋Ｘ方向に開放する凹状の溝５９０が形成され、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０の端面を跨ぐようにＹ方向に延出して形成されている。ガイド５９は、回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１の端部６１２，６２２，６３２をビルトインモータ５４の駆動軸５４０の嵌合溝５４６に導くものである。回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１の端部６１２，６２２，６３２の１つが嵌合溝５４６に嵌合することで、回転工具駆動軸６１１，６２１，６３１の任意の１本がビルトインモータ５４によって回転駆動されることとなる。

次に、回転工具装置６１の動作について、図７を参照して説明する。図７において、二点鎖線で図示されているものは、Ｙ軸スライド台３７のＹ方向における移動範囲を示す輪郭線である。Ｙ方向モータ３５を動作させ、Ｙ軸スライド台３７をナット３４を介して上下方向に動作させると、ワークＷの水平面上に位置する工具が切り替わる。回転工具６１０，６２０，６３０及び外径工具６６のうち、所望の工具をワークＷの水平面上に位置させて、Ｙ方向モータ３５を停止させ、ワークＷを加工する工具を確定する。

外径工具６６によって、ワークＷの外周面を加工するときは、主軸台モータ２２を動作させ、主軸２１を回転駆動した状態で、Ｙ方向モータ３５を動作させ、ワークＷの水平面上に外径工具６６が位置するようにＹ軸スライド台３７を移動させる。次に、Ｘ方向モータ４５を動作させ、Ｘ軸スライド台５０をワークＷに向けて移動させる。Ｙ軸スライド台３７を介してＸ軸スライド台５０に固定された外径工具６６が、ワークＷに当接するように近づき、ワークＷの外径を加工する。

次に、回転工具６１０，６２０，６３０を用いたワークＷの加工について説明する。

まず、回転工具６１０，６２０，６３０を切り替える際は、ビルトインモータ５４を動作させ、ビルトインモータ５４の回転の位相を制御する。このようにして、駆動軸５４０の端部に設けられたすりわり状の嵌合溝５４６が、Ｙ軸に平行になる状態（つまり図６（ａ）に示す状態）にする。このようにすることで、外周に所定の二面幅の面を有するように形成された回転工具６１０，６２０，６３０の端部６１２，６２２，６３２が、嵌合溝５４６に入り込み通過可能となる。

次に、Ｙ方向モータ３５を動作させ、Ｙ軸スライド台３７を移動させ、回転工具６１０，６２０，６３０を切り替える。ここで、図７は、回転工具６１０，６２０，６３０のうち回転工具６２０を選択した状態を示している。ワークＷの水平面上に回転工具６２０が位置するときに、Ｙ方向モータ３５を停止する。このとき、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０は、ワークＷの水平面上に位置するように配置されているため、回転工具６２０は、駆動軸５４０とも同軸上に位置することとなる。駆動軸５４０の端部に形成された嵌合溝５４６に回転工具６２０の端部６２２が嵌合し、ビルトインモータ５４の回転動力が回転工具６２０に伝わる。次に、主軸台モータ２２の回転の位相を制御し、主軸２１が所望の回転角度で固定された状態で、Ｘ方向モータ４５を動作させ、Ｘ軸スライド台５０をワークＷに向けて移動させる。Ｘ軸スライド台５０が移動することにより、これに固定された工具台８０と、工具台８０に支持されたＹ軸スライド台３７とを介して、回転工具６２０が、ワークＷに当接させるように近づき、ワークＷを直線的に加工する。
上記のように、本実施形態に係る旋盤は、複数の回転工具６１０，６２０，６３０のうち所望の１本のみを回転駆動することができるため、未作業状態の回転工具を回転駆動することがなく、歯車間の接触や摩擦による回転トルク及び回転速度のロスを防ぐことができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る旋盤は、ワークＷのＹ方向における任意の位置を、回転工具で加工可能とするものである。

図８及び図９に示すように、Ｙ軸スライド台３７のビルトインモータ５４に対向する側の面に、凹部材（嵌合部材)９４１，９４２，９４３が、Ｙ方向に列を成し、−Ｘ方向に突出して設けられている。凹部材９４１，９４２，９４３は、ビルトインモータ５４に対向する側の面の中央に凹溝が形成されている。
また、ビルトインモータ５４の延出部５４３のＹ軸スライド台３７に対向する側の面に、略円筒状のシリンダ９０が、＋Ｘ方向に突出して設けられている。シリンダ９０の端面には、中心に開孔を有する円板状のシリンダ蓋９２が固定されている。ピストン（摺動部材）９３は、円柱状の小径部９３２と小径部９３２の長手方向中央に形成された円板状の大径部９３０とからなる。ピストン９３の大径部９３０は、シリンダ９０とシリンダ蓋９２との間に、摺動可能に位置し、シリンダ蓋９２の開孔を介して小径部９３２の一方が、シリンダ９０の外方に突出している。

図９（ａ）において、回転工具６１０，６２０，６３０及び駆動軸５４０は、＋Ｚ方向に位置するため、本来この断面上に見えないものであるが、他の部材との距離関係を明確にするため、これらをＸ−Ｙ平面に投影して二点鎖線で示してある。回転工具６１０が、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０と同軸上に位置するときに、凹部材９４１は、ピストン９３に対向するようにＹ軸スライド台３７に固定されている。更に、回転工具６１０と回転工具６２０との中心間距離Ｓ１と、凹部材９４１と凹部材９４２との中心間距離Ｓ３が等しく、回転工具６２０と回転工具６３０との中心間距離Ｓ２と、凹部材９４２と凹部材９４３との中心間距離Ｓ４が等しくなるように、凹部材９４２，９４３は配設されている。

また、シリンダ９０の内部は、ピストン９３の大径部９３０によって、凹部材９４１側の第１室９２０と、ビルトインモータ５４側の第２室９２２とに区切られている。図９（ｂ）に示すように、第１室９２０及び第２室９２２は夫々、第１チューブ９１０及び第２チューブ９１２に接続され、バルブ９８を介してコンプレッサ（流体圧縮装置）９６に接続されている。

また、図８及び図９（ｂ）に示すように、Ｘ軸スライド台５０のガイドレール５８のビルトインモータ５４に対向する側面上に、長手方向がＹ方向に平行に延出してガイドレール７２が固定されている。また、ビルトインモータ５４の延出部５４３のガイドレール７２に対向する面に、水平断面において＋Ｘ方向に開放された凹状のガイド７０ｂが、ボルト７００によって固定されている。ピストン９３と凹部材９４１，９４２，９４３のいずれか１つとが嵌合することによって、ビルトインモータ５４とＹ軸スライド台３７とが一体的にＹ方向に動作しているときであっても、ガイド７０ｂがガイドレール７２に支持されることによってＸ方向及びＺ方向への負荷は吸収され、ビルトインモータ５４は安定した姿勢に保たれる。

次に、ピストン９３と凹部材９４１との嵌合動作について図１０を参照して説明する。コンプレッサ９６からバルブ９８及び第１チューブ９１０を介し、第１室９２０に圧縮空気を送り込むと、ピストン９３は、圧縮空気に押圧されることでビルトインモータ５４側に移動し、図１０（ａ）に示されるように凹部材９４１に嵌合していない状態となる。この状態のとき、ビルトインモータ５４とＹ軸スライド３７及びＹ軸スライド３７に固定された回転工具台６４とは相対的に動作可能となり、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０と回転工具６１０，６２０，６３０の１つとの接続が変更可能となる。つまりは、図７に示す動作と同一の動作をすることとなる。

また、図１１に示すように、＋Ｚ方向に突出するように板状のステー５００がＸ軸スライド台５０（図２参照）に固定されている。ステー５００には雌ねじがＹ方向に形成されており、ストッパボルト５０２が螺合している。更にＹ方向への突出量をナット５０４によって調整されており、ストッパボルト５０２が、ビルトインモータ５４のハウジング５４２の下面に当接する。このように、ビルトインモータ５４がストッパボルト５０２に当接する位置が、図９（ａ）に示すピストン９３と凹部材９４１，９４２，９４３との離間／嵌合動作を切り替える位置を規定する。つまり、凹部材９４１，９４２，９４３とピストン９３との離間／嵌合動作は、ビルトインモータ５４が安定状態に保たれるハウジング５４２の下面がストッパボルト５０２に当接する位置で行われる。

一方、コンプレッサ９６からバルブ９８及び第２チューブ９１２を介し、第２室９２２に圧縮空気を送り込むと、ピストン９３は、圧縮空気に押圧されることで凹部材９４１側に移動し、図１０（ｂ）に示されるように凹部材９４１に嵌合した状態となる。この状態のとき、ビルトインモータ５４とＹ軸スライド台３７及びＹ軸スライド台３７に固定された回転工具台６４は一体的に動作可能となり、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０に回転工具６１０が接続された状態に維持される。

ここで、図１０では、理解を容易にするため、凹部材９４１について説明したが、他の凹部材９４２，９４３についても同様に動作させることで、回転工具６２０，６３０についても同様に接続状態を維持させた状態でＹ方向に移動させることができる。

次に、凹部材９４１にピストン９３が嵌合した状態における回転工具装置６１の動作について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１において、二点鎖線で図示されているものは、Ｙ軸スライド台３７及びビルトインモータ５４のＹ方向における移動範囲を示す輪郭線である。

Ｙ方向モータ３５を動作させ、Ｙ軸スライド台３７をナット３４を介して上下方向に動作させると、ビルトインモータ５４もＹ軸スライド台３７に一体的に上下方向に動作する。図１２において要部を拡大して示すように、回転工具６１０は、ビルトインモータ５４の駆動軸５４０に接続された状態を維持されているので、ワークＷに対してＹ方向の任意の位置で加工することができる。例えば、穴あけを施したり、Ｄ型に切削したり等、主軸２１の中心線上とは異なる位置でワークＷを加工することができる。

上記実施形態に係る旋盤は、主に、ＮＣ自動旋盤に用いられる。上記の動作は、ＮＣ装置によって数値制御され、使用者が入力した指示に応じて加工ブログラムが機能し、自動的に行われる。

上記実施形態に係る旋盤は、所望の回転工具のみを回転させるため、ビルトインモータの動力を有効に使える。このため、加工時間が短くなり生産性が良くなる。

また、回転工具を駆動するモータの必要電力は、回転工具の本数に依存しない。このため、より多くの回転工具を装置に備えさせることができる。

複数の回転工具を動作させるための歯車列を用いないため、静粛な運転が可能となり、更に、それぞれの回転工具を高速回転ができる。また、このため、加工時間が短くなり生産性が良くなる。

加工するために必要な回転工具だけを選択的に回転させ、他の回転工具の無用な回転を防ぐことができるため、他の回転工具を支持する軸受の寿命が長くなる。結果として回転工具全体の軸受の寿命が長くなる。

また、回転工具を駆動するモータをビルトインモータにすることにより、簡単な構造でコンパクトにすることができる。

また、回転工具には、図示したドリル、タップ及びフライスに限らずエンドミル等の種々の工具を取り付けるようにしてもよい。

また、コンプレッサからの圧縮空気によって、ピストンと凹部材との嵌合及び嵌合の解除、即ち、ビルトインモータと回転工具とを一体的に動かす状態と、回転工具を変更する状態とに切り替えることができるため、操作性が良い。

また、第２の実施形態において、凹部材の個数を３つとして説明したが、回転工具の本数に対応した個数だけ設けるようにすればよく、更に複数設けるようにしても良い。
たとえ、回転工具を更に複数設けるようにしたとしても、ビルトインモータによって駆動される回転工具は一本のみのため、動力のロスは無く、静音性を保って動作させることができる。

また、凹部材に形成された溝の形状は図に示されたものに限定されるものではなく、テーパー状や円弧状でもよい。また、凹部材に形成された溝とそれに対応する突起は、凹凸を逆にしてもよい。

また、上記実施形態においてＸ方向モータを主軸中心に対して左側に取り付けているが、これに限定せず、右側に取り付けるようにしてもよい。

支持フレーム３０に取り付ける工具等を含む部品全体は、主軸中心に対して任意の角度の取り付けてもよい。例えば、回転工具を主軸中心に対して任意の角度に往復動するように取り付けてもよい。このようにすることで、ワークを任意の角度で加工可能となる。

Ｘ軸スライド台とＹ軸スライド台が、主軸中心の左右に複数設けられ、夫々が独立して動作する旋盤でもよい。

上記実施形態においては、Ｙ軸スライド台に凹部材が設置され、ビルトインモータにシリンダ及びピストンがされているものとして説明したが、Ｙ軸スライド台にシリンダ及びピストンが設置され、ビルトインモータに凹部材が設置されているようにしてもよい。

上記実施形態においては、回転工具を駆動する第１のモータをビルトインモータとしたが、これに限定されるものではない。

第２の実施形態においては、コンプレッサからの圧縮空気の圧力によって、ピストンを摺動させるとして説明したが、ポンプからの油の圧力によって、ピストンを摺動させるように構成してもよい。

１０：ベッド
２１：主軸
３０：支持フレーム
３５：Ｙ方向モータ（第２のモータ）
３７：Ｙ軸スライド台（割出部）
４５：Ｘ方向モータ
５０：Ｘ軸スライド台
５４：ビルトインモータ（第１のモータ）
５４０：駆動軸
５９：ガイド（割出部）
６１：回転工具装置
６１０，６２０，６３０：回転工具
６１１，６２１，６３１：回転工具駆動軸
６４：回転工具台（工具支持部）
８０：工具台
９０：シリンダ
９１０：第１チューブ
９１２：第２チューブ
９２０：第１室
９２２：第２室
９３：ピストン（摺動部材）
９４１，９４２，９４３：凹部材（嵌合部材）
９６：コンプレッサ（流体圧縮装置）
Ｗ：ワーク

Claims

工具支持部に並列して櫛状に配置され、且つ、回転可能に支持された複数の回転工具と、
第１のモータと、
前記第１のモータの駆動軸の端部に係合する位置に、前記回転工具の任意の１つを前記工具支持部から割り出す割出部と、を備える旋盤であって、
前記第１のモータは、前記割出部によって割り出された前記回転工具の１つを回転駆動し、
前記割出部は、第２のモータを備え、該第２のモータを動作させることで、前記回転工具の端部と前記第１のモータの前記駆動軸の端部とを結ぶ直線上に、前記工具支持部をスライドさせ、前記回転工具の任意の１つを前記第１のモータの前記駆動軸の端部に係合させ、
前記旋盤は、前記第１のモータの前記工具支持部に対向する面に、前記工具支持部に向かう方向に摺動可能に設けられた摺動部材と、前記工具支持部の前記第１のモータに対向する面に、前記摺動部材の摺動位置に応じて嵌合又は離間する複数の嵌合部材と、を更に備え、
前記複数の嵌合部材の夫々は、前記第１のモータの前記駆動軸の端部と前記複数の回転工具の端部の夫々とが係合する位置で、前記摺動部材に対向するように配設され、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが嵌合することによって、前記第１のモータの前記駆動軸と前記回転工具の軸とが接続された状態で一体的に移動可能となり、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが離間することによって、前記第１のモータの前記駆動軸に相対的に前記回転工具がスライドする、
ことを特徴とする旋盤。
工具支持部に並列して櫛状に配置され、且つ、回転可能に支持された複数の回転工具と、
第１のモータと、
前記第１のモータの駆動軸の端部に係合する位置に、前記回転工具の任意の１つを前記工具支持部から割り出す割出部と、を備える旋盤であって、
前記第１のモータは、前記割出部によって割り出された前記回転工具の１つを回転駆動し、
前記割出部は、第２のモータを備え、該第２のモータを動作させることで、前記回転工具の端部と前記第１のモータの前記駆動軸の端部とを結ぶ直線上に、前記工具支持部をスライドさせ、前記回転工具の任意の１つを前記第１のモータの前記駆動軸の端部に係合させ、
前記旋盤は、前記工具支持部の前記第１のモータに対向する面に、前記第１のモータに向かう方向に摺動可能に設けられた摺動部材と、前記第１のモータの前記工具支持部に対向する面に、前記摺動部材の摺動位置に応じて嵌合又は離間する複数の嵌合部材と、を更に備え、
前記複数の嵌合部材の夫々は、前記第１のモータの前記駆動軸の端部と前記複数の回転工具の端部の夫々とが係合する位置で、前記摺動部材に対向するように配設され、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが嵌合することによって、前記第１のモータの前記駆動軸と前記回転工具の軸とが接続された状態で一体的に移動可能となり、
前記摺動部材と、前記嵌合部材とが離間することによって、前記第１のモータの前記駆動軸に相対的に前記回転工具がスライドする、
ことを特徴とする旋盤。
前記嵌合部材に向かう方向に開放された開孔を備えるシリンダと、
前記シリンダ内に圧縮流体を送り込む流体圧縮装置と、を更に備え、
前記摺動部材は、一部を前記シリンダ内に配設され、他部を前記シリンダ内の前記開孔から突出して配設され、前記流体圧縮装置から送り込まれる前記圧縮流体によって摺動可能であり、摺動位置に応じて前記嵌合部材に嵌合又は離間する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の旋盤。
前記割出部は、前記工具支持部に対向する方向に溝を有し、
複数の前記回転工具は、前記溝によって前記第１のモータの前記駆動軸の端部を通る直線上にガイドされる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の旋盤。
前記第１のモータは、ビルトインモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の旋盤。