JPH012801A - 自動工具交換が可能な旋削機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は旋削機械に関するものであり、特に、工具の自
動交換に関するものである。

従来の技術 旋削機械において、ワークは一軸線まわりに回転させら
れて加工が施される。そのため、旋削機械は、フレーム
と、そのフレームに支持され、ワークを保持して回転す
る主軸と、刃物台を支持して主軸の軸線に平行な方向と
その主軸軸線と交差する方向とに移動するスライドとを
含むように構　−成され、刃物台に取り付けられた切削
工具（以下、単に工具と言う）によってワークが切削さ
れる。

このような旋削機械においては１種類のワークにつき複
数種類の切削が行われるのが普通であり、複数の工具を
保持するためにタレットあるいは櫛歯形刃物台が用いら
れている。タレットは、スライドに一軸線まわりに回転
可能に取り付けられるとともに、複数の工具が一定角度
間隔で取り付けられ、一定角度ずつ回転させられること
により必要な工具が順次加工に供されるようになってい
る。

また、櫛歯形刃物台は複数の刃物台が基台上に並ベられ
て成るものであり、スライドの移動によって基台が直線
状に移動させられることにより所定の工具が加工に供さ
れるようになっている。

しかしながら、これらタレット、櫛歯形刃動台にはそれ
ぞれ長所および短所がある。タレットにおいては、工具
が摩耗した場合には自動的に工具を交換することが行わ
れており、迅速に工具を交換することができる。しかし
、加工に使用する工具をタレットに搭載された別の工具
に交替させる場合、タレットの回転による工具の割り出
しに時間を要するため時間を要し、加工能率の向上を妨
げる問題がある。

一方、櫛歯形刃動台は、工具の交替にはタレットはど時
間がかからず、加工能率の向上には適しているのである
が、工具の交換が作業者によって行われており、作業能
率が悪（、また、加工ラインの自動化を妨げる問題があ
る。

これに対して、タレットおよび櫛歯形刃動台のそれぞれ
の長所を備えた旋削機械が提案されている。スライド上
にタレットを設けるとともに、そのタレットに複数の櫛
歯形刃動台を取り付け、そのうちの一つを加工に供し、
工具が摩耗した場合にはタレットを回転させ、工具を櫛
歯形刃動台ごと交換するのである。

発明が解決しようとする問題点 このようにすれば、工具の交替に要する時間が少なくて
済むとともに工具の交換を迅速にかつ自動的に行うこと
ができるのであるが、櫛歯形刃動台が複数数せられるた
めスライドの重量が太き（なり、負荷が太き（なって高
速かつ正確な移動が妨げられ、加工精度が低下するとと
もにスライドの寿命が短くなる問題があった。

問題点を解決するための手段 この問題を解決するために、本発明は、前記フレームと
、主軸と、スライドとを備えた旋削機械において、スラ
イドに刃物台保持部を設けるとともに、フレームに支持
され、複数の刃物台保持部を備え、各刃物台保持部によ
って、複数の刃物台が基台上に並べられて成る櫛歯形刃
動台を保持した刃物台保持装置と、その刃物台保持装置
とスライドとの間で櫛歯形刃動台を移載する移載装置と
を設けたものである。

刃物台保持装置としてはタレットを用いることが望まし
いが、タレットに限らず、櫛歯形刃動台を複数保持し得
るものであればよい。

作用 以上のように構成された旋削機械においては、スライド
は刃物台保持部によって櫛歯形刃動台を一つ保持し、そ
の櫛歯形刃動台に保持された工具により加工が行われる
。そして、工具が摩耗した場合には、その櫛歯形刃動台
が移載装置によって刃物台保持装置に戻されるとともに
、刃物台保持装置に保持された新たな櫛歯形刃動台がス
ライドに供給される。

発明の効果 このように本発明に係る旋削機械によれば、スライドが
保持する櫛歯形刃動台は一つでよく、重量の増大が回避
され、高速かつ正確な移動が可能となり、加工精度なら
びにスライドの寿命の低下を招来することなく、迅速な
工具交替および工具交換に基づく加工能率の向上ならび
に加工ラインの自動化の効果を享受することができる。

また、加工と並行して刃物台保持装置に残された櫛歯形
刃動台を別の種類の櫛歯形刃動台と交換することや、摩
耗した工具の交換を行うことができ、スライドに連続し
て櫛歯形刃動台を供給し得るとともに、ワークの種類の
変化に伴う刃物台交換に要する時間が短くて済む。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図および第２図は本発明の一実施例である旋削機械
の外観を示す図であり、図において１０はフレームであ
る。このフレーム１０は主軸台１２を含んでおり、主軸
台１２には主軸（図示省略）が回転可能に支持されてい
る。主軸の一端にはワークを保持するチャック１４が取
り付けられる一方、他端にはプーリ１６が固定されてお
り、ブー１Ｊ１６とフレーム１０上に載置されたサーボ
モータ１８の出力軸に固定されたプーリ２０とにべルト
２２が巻き掛けられることにより主軸が回転させられ、
チャック１４によって保持されたワークが回転させられ
るようになっている。

また、フレームｌＯには、主軸の軸線に平行なＺ軸方向
に移動するＺ軸スライド２６が取り付けられている。ス
ライド２６はその内部に設けられたナンドにおいてねじ
軸２８に螺合されており、このねじ軸２８がモータ３０
によって回転させられることにより、フレームｌＯに設
けられた一対のガイドレール３４に沿って移動させられ
る。このＺ軸スライド２６上には、Ｚ軸方向と直交する
上下方向に移動するＸ軸スライド３６が取り付けられて
いる。Ｘ軸スライド３６は、その内部に固定のナツトに
螺合されたねじ軸３８（第５図参照）がモータ４０によ
って回転させられることにより、Ｚ軸スライド２６に設
けられた一対のガイドレール４２に案内されて移動させ
られる。

フレーム１０には、刃物台保持装置たる刃物台保持タレ
ット４６がスライド２６．３６を挟んで主軸台１２とは
反対側において取り付けられている。タレット４６には
第２図に示されるように複数の櫛歯形刃動台４８が取り
付けられており、そのうちの一つが移載装置５０によっ
て、タレット４６とＸ軸スライド３６との間で移載され
る。これらタレット４６．Ｘ軸スライド３６にはそれぞ
れ第３図および第５図に示されるように刃物台保持部５
２．５４が設けられており、それら保持部５２．５４に
よって櫛歯形刃動台４８が保持される。以下、刃物台保
持タレット４６．櫛歯形刃物台４８．移載装置５０．刃
物台保持部５２．５４について説明する。

櫛歯形刃動台４８は、第３図および第５図に示されるよ
うに基台５６に複数（本実施例においては２個）の刃物
台５８が並べられて成る。基台５６は長手形状を成し、
２個の刃物台５８は、基台５６の一方の面の長手方向に
間隔を隔てた位置においてそれぞれキー６０（第５図参
照）により位置決めされ、ボルト６２により固定されて
いる。

これら刃物台５８には工具５９が取り付けられる。

また、この櫛歯形刃動台４°８は、その長手方向が上下
となる姿勢で加工に用いられるのであり、基台５６の加
工時に上側となる端部にはＴ字形の係合突部６４が設け
られる一方、下端部にはあり溝と係合する係合突部６６
が設けられている。係合突部６４には更に、上面に開口
するＶ溝６７が設けられている。

また、基台５６の刃物台５８が取り付けられる側とは反
対側の裏面の上部には、長手方向に直角な方向に延びる
係合溝６８が設けられている。この係合溝６８は、その
上側の側面が上記裏面から遠ざかるに従って上方に傾斜
させられたあり溝を成すものである。基台５６の裏面に
はまた、第５図に示されるように、長手方向に延び、基
台５６の裏面および下面に開口するＴ溝７０および■溝
７２が形成されている。

刃物台保持タレット４６は第３図に示されるように正六
面体状を成し、前記フレーム１０に主軸軸線に平行な中
心線まわりに回転可能に取り付けられ、ゼネバ機構７３
により６０度ずつ間欠回転させられるようにされている
。タレット４６は内部が空洞の容器状を成し、その周壁
７４の６つに区切られた各外面はタレット４６の回転に
より６つの異なる位置に移動させられるのであるが、そ
のうち、外面が上下方向に延び、後述するＸ軸スライド
３６の刃物台取付面と同一平面上に位置する位置が刃物
台供給位置である。

上記周壁７４の各外面にはそれぞれ、前記基台５６に設
けられた係合溝６８に対応する形状を有し、係合溝６８
に嵌合される係合突起７６がプレート７７を介して取り
付けられるとともに、保持部材７８が周壁７４を貫通し
、タレント回転中心線に直角な方向に摺動可能かつ回転
不能に嵌合されている。保持部材７８は段付状を成し、
周壁７４に固定の段付状のガイド部材８０に嵌合され、
キー８１によってガイド部材８０に対する回転が阻止さ
れている。

また、保持部材７８の周壁７４から外側に突出した端部
は大径部８２とされており、その大径部８２には、保合
突起７６側に開口し、前記基台５６に設けられた係合突
部６６に対応する形状を有するとともに、係合突部６６
に僅かな隙間を残して嵌合される係合溝８４が設けられ
ている。この保持部材７８は、その大径部８２が設けら
れた側とは反対側の端部に設けられたフランジ部８６と
ガイド部材８０との間に配設された圧縮コイルスプリン
グ８８によってタレント内側に移動する向きに付勢され
ている。この付勢は、大径部８２がガイド部材８０に設
けられた肩面９０に当接することにより規制され、保持
部材７８は大径部８２の係合溝８４が設けられた部分が
ガイド部材８０から突出した状態に保たれる。

また、タレット４６の内部には、シリンダ９２によって
軸方向に移動させられる押出ロッド９４が配設されてい
る。押出ロッド９４はシリンダ９２のピストンロッド９
６に連結されており、周壁７４の刃物台供給位置に位置
決めされた部分に取り付けられた保持部材７８と同心と
なる位置に設けられている。そして、ピストンロッド９
６が伸長させられ、押出ロッド９４が保持部材７８を押
すことにより、保持部材７８はスプリング８８の付勢力
に抗してタレット４６から突出する向きに移動させられ
る。保持部材７８は、前記基台５６の係合突部６６が係
合溝８４にちょうど係合し得る位置まで移動させられる
のであり、この位置を突出位置とする。また、押屈ロッ
ド９４が保持部材７８から離間する向きに移動させられ
れば、保持部材７８はスプリング８８によってタレット
４６内に引き込まれる。

櫛歯形刃動台４８は、保持部材７８が突出位置にあると
き、係合突部６６、係合溝６８がそれぞれ保持部材７８
の係合溝８４．係合突起７６と嵌合され、その状態にお
いて保持部材７８がタレット４６内に引き込まれること
により、上記突部６６、溝６８と溝８４．突起７６が係
合し、精度良く位置決めされた状態でタレット４６に固
定される。係合突起７６、保持部材７８．圧縮コイルス
プリング８８等が刃物台保持部５２を構成しているので
あり、図示は省略するが周壁７４の６つに区切られた部
分の各々に同様の刃物台保持部５２が設けられ、櫛歯形
刃動台４８が固定されている。

第１図に示されるように、移載装置５０は、シリンダ１
００によって主軸軸線に・平行な方向に移動させられる
キャリッジ１０２を備えている。前記フレーム１０には
、主軸軸線に平行な方向に延びる梁材１０４が設けられ
るとともに、その梁材１０４には、第４図に示されるよ
うに、上記方向に延びるリニアガイド１０６およびガイ
ド溝１０８がタレット４６とＸ軸スライド３６とにわた
って設けられている。また、キャリッジ１０２は、シリ
ンダ１００に連結される被駆動部１１０と、その被駆動
部１１０の下側に設けられた刃物台保持部１１２とを備
えており、被駆動部１１０に設けられた係合溝１１４．
ガイドローラ１１６において上記リニアガイド１０６．
ガイド溝１０Ｂにそれぞれ係合させられている。それに
よりキャリッジ１０２はシリンダ１００によって駆動さ
れるとき、Ｘ軸スライド３６との間で櫛歯形刃動台４８
の受渡しを行うスライド側受渡位置と、タレット４６と
の間で櫛歯形刃動台４８の受渡しを行うタレット側受渡
位置との間で移動させられる。なお、これら二つの受渡
位置は、それぞれ図示しないストッパによって規定され
るようになっている。

また、刃物台保持部１１２には、第４図に示されるよう
に、その下端部に前記Ｘ軸方向に平行な方向に延びるＴ
溝１２０が設けられるとともに、その内部にはピストン
１２２が液密かつ上下方向に摺動可能に嵌合されている
。ピストン１２２の上下両端面からはそれぞれピストン
ロッド１２４゜１２６が延び出させられており、下側の
ピストンロッド１２６の下端部は前記Ｖ溝６７に係合す
る傾斜面を有する係合部１２８とされている。

櫛歯形刃動台４８は、ピストンロッド１２６が保持部１
１２内に引き込まれた状態で係合突部６４がＴ溝１２０
に嵌合させられる。キャリッジ１０２によるＸ軸スライ
ド３６との間における刃物台４８の受渡しは、Ｘ軸スラ
イド３６が最も上昇した上昇端位置において行われるの
であり、キャリッジ１０２は、Ｔ溝１２０が上昇端位置
にあるＸ軸スライド３６に保持された刃物台４Ｂの係合
突部６４と嵌合し得る高さに設けられている。そして、
これらが嵌合した状態からピストンロッド１２６が下降
させられ、保合部１２ＢがＶ溝６７に係合させられると
ともに、突部６４の大径部がＴ溝１２０の肩面に押し付
けられることにより、櫛歯形刃動台４８はその厚さ方向
において位置決めされた状態でキャリッジ１０２に保持
されることとなる。

Ｘ軸スライド３６に設けられた刃物台保持部５４を第５
図に示す。刃物台保持部５４は、Ｘ軸スライド３６に固
定のブロック状の本体１３４を備えており、この本体１
３４のＸ軸スライド３６に固定される側とは反対側の面
は、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面に平行、かつ、前記タレ
ット４６の刃物台供給位置にある外周面（正確にはプレ
ート７７およびガイド部材８０の表面を含む面）と同一
平面内に位置する刃物台取付面１３６とされている。刃
物台取付面１３６には、上下方向に延び、前記基台５６
に設けられたＶ溝７２が嵌合される三角形状の係合突部
１３８が設けられており、本体１３４内にはピストン１
４０が液密がっ取付面１３６に直角な方向に摺動可能に
嵌合されている。

このピストン１４０には、大径の保合部１４２を有し、
基台５６のＴ溝７０と嵌合する丁字形のロッド１４４が
固定されている。保合部１４２は取付面１３６から突出
させられており、ピストン１４０の移動に伴って取付面
１３６に対して接近・離間させられる。

櫛歯形刃動台４８は、係合部１４２が取付面１３６から
離間した位置にある状態で基台５６の溝７０．７２が突
部１３８．ロッド１４４と嵌合され、その状態からロッ
ド１４４が本体１３４内に引き込まれることにより係合
部１４２がＴ溝７０の肩面に係合してＸ軸スライド３６
に固定されることとなる。

以上のように構成された旋削機械において加工は、Ｘ軸
スライド３６に刃物台保持部５４によって固定された櫛
歯形刃動台４８により行われる。

このとき、キャリッジ１０２はＸ軸スライド３６とタレ
ット４６との中間の退避位置に移動させられており、ま
た、タレット４６は、６つに区切られた外面のうち、加
工に使用されている櫛歯形刃動台４８が取り付けられる
面が刃物台供給位置に位置させられている。刃物台４８
が取り付けられていない空の面が刃物台供給位置にあっ
て、その面に設けられた保持部材７８は突出位置にある
のである。以下、工具が摩耗した場合の工具交換につい
て説明する。

工具交換時には、まずＸ軸スライド３６が上昇端位置に
移動させられる。次いで、キャリッジ１０２がスライド
側受渡位置に移動させられることにより、係合突部６４
がＴ溝１２０に嵌合される。

その状態においてピストン１４０が移動させられ、刃物
台保持部５４による櫛歯形刃動台４８の保持が解かれた
後、キャリッジ１０２のピストンロッド１２６が下降さ
せられて係合部１２８がＶ溝６７に係合させられ、櫛歯
形刃動台４８はキャリッジ１０２に保持される。そして
、Ｘ軸スライド３６が下降させられることにより、係合
突部１３８゜ロッド１４４が■溝７２．Ｔｌ７０から離
脱させられ、刃物台４８が移動し得る状態となる。

続いてキャリッジ１０２はタレット側受渡位置に向かっ
て移動させられる。この際、刃物台取付面１３６とタレ
ット４６の外周の刃物台取付面とは同一平面上にあるた
め、櫛歯形刃動台４８がタレット４６と干渉することは
なく、係合突部６６゜係合溝６８が係合溝８４．係合突
起７６に嵌合される。この状態においてキャリッジ１０
２のピストンロッド１２６が保持部１１２内に引き込ま
れることにより、キャリッジ１０２による刃物台４８の
保持が解かれ、次いで押出ロッド９４が保持部材７８か
ら離間する向きに移動させられることにより、保持部材
７８がスプリング８８の付勢力を受けてタレット４６内
に引き込まれ、櫛歯形刃動台４８はタレット４６に保持
される。

続いて、キャリッジ１０２が退避位置に移動させられた
後、タレット４６が６０度回転させられ、次に使用され
る櫛歯形刃動台４８が刃物台供給位置に移動させられる
。そして、キャリッジ１０２がタレット側受渡位置に移
動させられ、Ｔ溝１２０が新たな櫛歯形刃動台４８の係
合突部６４に嵌合された後、押出ロッド９４が保持部材
７８に向かって移動させられ、保持部材７８による刃物
台４８の保持が解除されるのであり、次いでキャリッジ
１０２のピストンロッド１２６が下降させられて係合部
１２８がＶ溝６７に係合させられ、刃物台４８はキャリ
ッジ１０２に保持される。

刃物台４８を保持したキャリッジｔ０２はスライド側受
渡位置に移動させられるのであるが、このときＸ軸スラ
イド３６は下降位置にあり、キャリッジ１０２が受渡位
置に到達し、キャリッジ１０２による刃物台４８の保持
が解かれた後、上昇させられることにより突部１３８．
ロッド１４４が■溝７２．Ｔ溝７０にそれぞれ嵌合され
、刃物台４８はＺ軸方向において位置決めされる。この
状態においてロッド１４４が本体１３４内に引き込まれ
ることにより櫛歯形刃動台４８はＸ軸スライド３６に固
定されるのであり、その後、キャリッジ１０２は退避位
置に移動させられ、加工が開始される。

このように本実施例の旋削機械において、加工は櫛歯形
刃動台４８に保持された工具５９により行われるのであ
るが、Ｘ軸スライド３６には刃物台４８は一つ載せられ
るのみであるため、スライド３６に掛かる負荷が小さく
て済み、スライド２６．３６を高速かつ正確に移動させ
ることができ、加工精度ならびにスライド２６．３６の
寿命が向上する効果が得られる。

また、本実施例の旋削機械においては、タレット４６の
刃物台４８が取り付けられる面と、Ｘ軸スライド３６に
設けられた刃物台保持部５４の刃物台取付面１３６とが
同一平面内に位置するようにされており、キャリッジ１
０２をタレット４６とＸ軸スライド３８との間で主軸軸
線に平行な一直線状に往復移動させることにより刃物台
４８を移載することができるため、交換に要する時間が
短くて済む。

さらに、タレット４６は主軸軸線に平行な軸線まわりに
回転可能とされているため、水平方向の配設スペースが
小さくて済み、旋削機械をコンパクトに構成することが
できる。

しかし、タレット４６は、垂直軸線まわりに回転させる
ようにすることもできる。この場合、刃物台４８は基台
５６の側面においてタレットの複数に区切られた外面に
それぞれ取り付け、外面の各々が位置させられる複数の
位置のうち、外面が主軸軸線に直角となり、かつ、Ｘ軸
スライド３６に近い状態となる位置を刃物台供給位置と
することとなる。

また、タレットは主軸軸線に平行な軸線あるいは垂直軸
線に限らず、旋削機械の設計の都合等により他の軸線ま
わりに回転するように設けるようにしてもよく、刃物台
４８の搬送経路は、タレットとＸ軸スライドとの間を一
直線状に往復移動するものに限らず、適宜に設定すれば
よい。

さらに、上記実施例においてタレット４６は正六面体と
されていたが、その他の正多面体あるいは多面体として
もよい。

また、刃物台保持装置は、タレットに限らず、複数の刃
物台保持部を備えて櫛歯形刃動台を複数保持し得るもの
であれば採用が可能である。

さらにまた、刃物台保持部は、花弁形の係合部材を有す
るものとしてもよい。櫛歯形刃動台、の基台に花弁形部
材に対応する形状の係合凹部を設け、両者をその位相が
一致する状態で嵌合させた後、花弁形部材を一定角度回
転させるとともに移動させて基台に係合させるのである
。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である旋削機械の外観を示す
正面図であり、第２図は側面図である。 第３図は上記旋削機械の刃物台保持タレットを示す正面
図（一部所面）である。第４図は上記旋削機械の移載装
置を示す正面図（一部所面）であり、第５図はＸ軸スラ
イドに設けられた刃物台保持部を示す平面図（一部所面
）である。 ｌＯｚフレーム　　　　１２：主軸台 ２６：Ｚ軸スライド　　３６：Ｘ軸スライド４６：刃物
台保持タレット　４８：櫛歯形刃物台５０：移載装置 ５２．５４７刃物台保持部 ５６：基台　　　　　　５８：刃物台

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フレームと、 そのフレームに支持され、ワークを保持して回転する主
   軸と、 刃物台保持部を備え、前記主軸の軸線に平行な方向とそ
   の主軸軸線と交差する方向とに移動するスライドと、 前記フレームに支持され、複数の刃物台保持部を備え、
   各刃物台保持部によって、複数の刃物台が基台上に並べ
   られて成る櫛歯形刃物台を保持した刃物台保持装置と、 その刃物台保持装置と前記スライドとの間で前記櫛歯形
   刃物台を移載する移載装置と を備えたことを特徴とする自動工具交換が可能な旋削機
   械。