(57)【要約】【課題】多種類の加工、多工程の加工、多様な形状の工作物の加工及び重切削が可能な工作機械を得る。また機械の配置換えや大幅な段取り替えを行うことなく、加工工程の変更に対応可能な加工ラインを得る。【解決手段】軸大径部９０ｄ、軸小径部９０ｆ、押しロッド９２、央ボール９２ａからなる央握り機構により、央プルスタッド１８の央頭部１８ｂを把捉する央把捉機構とし、把捉ロッド２５を含むロッド牽引部３０及びロッド取付部３４からなる周握り機構により、周プルスタッド１９の周頭部１９ｂを把捉する周把捉機構とする。央握り機構と周プルスタッド１９をスピンドル９１に取り付け、周握り機構と央プルスタッド１８をチャック４０やクランプ機構４６に取り付ける。また把捉ベース２０ａ〜２０ｄとチャック５０、クランプ機構５６、工具５５の組み合わせとする。【選択図】図１
2010089202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルと、前記スピンドルに対してチャック、クランプ機構、工具（以下単に「チャック等」という。）を取り付けるための央把捉機構及び複数の周把捉機構の組み合わせであって、
前記スピンドルは、スピンドルケースと、前記スピンドルケースに取り付けた軸受と、前記軸受により回転自由に保持した軸及び押しロッドを有するものとし、
前記軸の前側にはチャック等を取り付けるための取付面を設け、前記軸はその中心を貫通する軸空洞部を有するものとし、前記軸空洞部の前側の端部近傍又は端部から適宜離れた位置に軸大径部を設け、また前記軸大径部の後側に軸小径部を設け、
前記押しロッドの前側の端部を円筒形状とし、複数の穴を明けて央ボールを設け、前記央ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記央ボールの後側に央頭部空間を設け、さらに前記押しロッドを前記軸空洞部に挿入してなる前記スピンドルとし、
前記央把捉機構は、央握り機構と央プルスタッドとからなるものとし、また前記央握り機構は前記軸大径部、前記軸小径部、前記押しロッド及び前記央ボールとからなるものとし、さらに前記央プルスタッドは央頸部と央頭部を有するものとし、
前記押しロッドの前記央ボールを前記軸大径部の中に位置させ、前記央握り機構を開放状態にして、前記央プルスタッドを前記央握り機構に挿入すると、前記央頭部が前記押しロッドの前記央ボールを法線方向外側に押し、前記央ボールの間の隙間を広げて通過して前記央頭部空間の中まで入り、その後前記央頭部と前記央ボールが共に前記軸小径部の中に位置する状態に移動したときに、前記央ボールが法線方向内側に移動して前記央頭部をつかみ、前記央頭部を前記央握り機構で把捉した状態である、把捉状態になるように構成した前記央把捉機構とし、
前記周把捉機構は、周握り機構と周プルスタッドとからなるものとし、また前記周握り機構は把捉ロッドを有するロッド牽引部及び前記ロッド牽引部を取り付けるためのロッド取付部とからなるものとし、さらに前記周プルスタッドは周頸部と周頭部を有するものとし、
前記把捉ロッドの片側の端部を円筒形状として複数の穴を明けて周ボールを設け、前記周ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記周ボールの奥側に周頭部空間を設け、また前記ロッド取付部は周大径部と前記周大径部の奥に設けた周小径部を有するものとし、また前記ロッド牽引部は前記把捉ロッドを押し引きするか、又は、前記把捉ロッドを前記周大径部から前記周小径部に向かう方向に牽引する構成とし、
前記把捉ロッドの前記周ボールを前記周大径部の中に位置させ、前記周握り機構を開放状態にして、前記周プルスタッドを前記周握り機構に挿入すると、前記周頭部が前記把捉ロッドの前記周ボールを法線方向外側に押し、前記周ボールの間の隙間を広げて通過して前記周頭部空間の中まで入り、その後前記周頭部と前記周ボールが共に前記周小径部の中に位置する状態に移動したときに、前記周ボールが法線方向内側に移動して前記周頭部をつかみ、前記周頭部を前記周握り機構で把捉した状態である、把捉状態になるように構成した前記周把捉機構とする。
【請求項２】
請求項１に記載したスピンドルと央把捉機構及び複数の周把捉機構の組み合わせであって、前記スピンドルの軸の前側の端部近傍の軸空洞部をテーパー穴とし、前記テーパー穴の後側に軸大径部と軸小径部を設け、
押しロッドの央ボールを前記軸大径部の中に位置させ、央握り機構を開放状態にして、前記テーパー穴に工具のテーパーシャンクを挿入すると、前記工具の工頭部が押しロッドの前記央ボールを法線方向外側に押し、央ボールの間の隙間を広げて通過して前記央頭部空間の中まで入り、その後前記工具のテーパーシャンクの挿入を完了したときに、前記工頭部と前記央ボールが共に前記軸小径部の中に位置する状態に移動し、前記央ボールが法線方向内側に移動して前記工頭部をつかみ、前記工頭部を前記央握り機構で把捉した状態である、把捉状態になるように構成したことを特徴とする、前記スピンドルと前記央把捉機構と複数の前記周把捉機構の組み合わせ。
【請求項３】
スピンドルケースと、前記スピンドルケースに取り付けた軸受と、前記軸受により回転自由に保持した軸及び押しロッドを有するスピンドルであって、前記軸の前側にはチャック等を取り付けるための取付面を設け、
前記軸はその中心を貫通する軸空洞部を有するものとし、前側の端部近傍又は端部から適宜離れた位置に軸大径部を設け、前記軸大径部の後側に軸小径部を設け、また前記押しロッドの前側の端部を円筒形状とし、複数の穴を明けて央ボールを設け、前記央ボールを法線方向に移動可能に保持し、前記央ボールの後側に央頭部空間を設け、さらに前記軸空洞部に前記押しロッドを挿入し、
前記軸大径部、前記軸小径部、前記押しロッド及び前記央ボールとからなる央握り機構を構成すると共に、さらに周把捉機構の片方を構成する周プルスタッド、又は、前記周把捉機構の他方を構成する周握り機構のいずれかを複数、前記軸の前記取付面に取り付けたことを特徴とする前記スピンドル。
【請求項４】
請求項３に記載したスピンドルであって、軸の前側の端部近傍の軸空洞部をテーパー穴とし、前記テーパー穴の後側に軸大径部と軸小径部を設け、
押しロッドの央ボールを前記軸大径部の中に位置させ、央握り機構を開放状態にして、前記テーパー穴に工具のテーパーシャンクを挿入すると、前記工具の工頭部が押しロッドの前記央ボールを法線方向外側に押し、央ボールの間の隙間を広げて通過して前記央頭部空間の中まで入り、その後前記工具のテーパーシャンクの挿入を完了したときに、前記工頭部と前記央ボールが共に前記軸小径部の中に位置する状態に移動し、前記央ボールが法線方向内側に移動して前記工頭部をつかみ、前記工頭部を前記央握り機構で把捉した状態である、把捉状態になるように構成したことを特徴とする前記スピンドル。
【請求項５】
請求項３又は請求項４のいずれかに記載したスピンドルであって、周把捉機構の片方を構成する周プルスタッドを軸の取付面に取り付けたことを特徴とする前記スピンドル。
【請求項６】
請求項３〜請求項５のいずれかに記載したスピンドルと、前記スピンドルを取り付ける主軸筒と、前記スピンドルの軸を回転駆動するモータと、前記スピンドルの押しロッドを押し引きする回転シリンダを有する主軸ユニットであって、
前記回転シリンダで押したときに、前記押しロッドの央ボールがスピンドルの軸の軸大径部の中に位置して、央握り機構が開放状態となり、また前記回転シリンダで引いたときに、前記押しロッドの前記央ボールが軸小径部の中に位置して、前記央握り機構が把捉状態になるように構成したことを特徴とする主軸ユニット。
【請求項７】
請求項５に記載したスピンドルに着脱可能なチャックであって、前記スピンドルへの取付面側に周大径部を配置して複数のロッド取付部を設け、また前記ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、また前記ロッド牽引部はバネにより把捉ロッドを牽引する構成とし、
さらに前記チャックの前記スピンドルへの取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記プルシャフトを前記チャックのジョースライドに連結したことを特徴とする前記チャック。
【請求項８】
請求項７に記載したチャックと前記チャックを保持するための保持具の組み合わせであって、前記保持具は保持シリンダと、保持腕と、前記保持シリンダにより押し引きされる複数のロッド受部とからなるものとし、
前記ロッド受部により前記チャックに設けたロッド牽引部の把捉ロッドを支え、前記保持腕により前記チャックを押さえつつ、前記保持シリンダにより前記ロッド受部を押すことにより前記把捉ロッドを押して、前記把捉ロッドの周ボールがロッド取付部の周大径部の中に位置して、前記チャックの周握り機構が開放状態になるよう構成したことを特徴とする前記チャックと前記保持具の組み合わせ。
【請求項９】
請求項５に記載したスピンドルに取り付け可能なクランプ機構であって、前記スピンドルに取り付ける取付ベースと、工作物を把握するためのクランプアームを有するものとし、前記取付ベースの前記スピンドルへの取付面側に周大径部を配置して複数のロッド取付部を設け、また前記ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、また前記ロッド牽引部はバネにより把捉ロッドを牽引する構成とし、
さらに前記スピンドルへの取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記プルシャフトを前記クランプアームに連結したことを特徴とする前記クランプ機構。
【請求項１０】
請求項９に記載したクランプ機構と前記クランプ機構を保持するための保持具の組み合わせであって、前記保持具は保持シリンダと、保持腕と、前記保持シリンダにより押し引きされる複数のロッド受部とからなるものとし、
前記ロッド受部により前記クランプ機構に設けたロッド牽引部の把捉ロッドを支え、前記保持腕により前記クランプ機構の取付ベースを押さえつつ、前記保持シリンダにより前記ロッド受部を押すことにより前記把捉ロッドを押して、前記把捉ロッドの周ボールがロッド取付部の周大径部の中に位置して、前記クランプ機構の周握り機構が開放状態になるよう構成したことを特徴とする前記クランプ機構と前記保持具の組み合わせ。
【請求項１１】
請求項５に記載したスピンドルに取り付け可能な把捉ベースであって、前記把捉ベースはベース台を有するものとし、前記ベース台はスピンドルへの取付面であるＳ取付面と、前記Ｓ取付面側に周大径部を配置して設けた複数のロッド取付部と、前記Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面を有するものとし、
前記ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、さらに前記Ｗ取付面にチャック等を取り付け可能に構成したことを特徴とする前記把捉ベース。
【請求項１２】
請求項５に記載したスピンドルに取り付け可能な把捉ベースであって、前記把捉ベースはベース台を有するものとし、前記ベース台はスピンドルへの取付面であるＳ取付面と、前記Ｓ取付面側に周大径部を配置して設けた複数のロッド取付部と、前記Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面及び空洞部を有するものとし、
前記ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、また前記Ｓ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、さらに前記空洞部にピンと押しアームを取り付け、前記ピンを中心として前記押しアームが揺動するようにし、
前記プルシャフトの移動に伴い前記押しアームの片方の端部が押され、前記押しアームの他方の端部が前記ロッド牽引部の把捉ロッドを押し、前記把捉ロッドの周ボールが前記周大径部の中に移動して、前記周握り機構が開放状態になるよう構成し、
さらに前記Ｗ取付面にチャック等を取り付け可能に構成したことを特徴とする前記把捉ベース。
【請求項１３】
請求項１１に記載した把捉ベースのベース台に中央穴を設け、前記ベース台のＷ取付面にチャックを取り付け、前記ベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記チャックのジョースライドと前記プルシャフトとを、前記中央穴を通して連結したことを特徴とする、前記把捉ベースと前記チャックの組み合わせ。
【請求項１４】
請求項１２に記載した把捉ベースと、チャックの組み合わせであって、前記把捉ベースのベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記チャックのジョースライドと前記プルシャフトとを、前記ベース台の空洞部を通して連結したことを特徴とする、前記把捉ベースと前記チャックの組み合わせ。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４のいずれかに記載した把捉ベースとチャックの組み合わせに対して、さらにロック機構を加えた組み合わせであって、前記把捉ベースは位置決穴を設けたベース台を有するものとし、
前記ロック機構はロックシリンダと、ピストンを有するロックピンとからなるものとし、前記ロック機構をスピンドルの前カバ、スピンドルケース又は主軸筒など、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、
所定の位置に前記位置決穴付の前記ベース台を停止させ、前記ロックシリンダにより前記ロックピンを移動させ、前記位置決穴に前記ロックピンの先端部を挿入する構成としたことを特徴とする、前記把捉ベースと前記チャックと前記ロック機構の組み合わせ。
【請求項１６】
請求項１５に記載した把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせにおいて、前記ロック機構のロックピンに拡張リングを設け、前記ロックピンと共に前記拡張リングを位置決穴に挿入し、ロックシリンダの油圧を前記拡張リングの内側に送り、前記拡張リングを拡張させる構成としたことを特徴とする、前記把捉ベースと前記チャックと前記ロック機構の組み合わせ。
【請求項１７】
請求項１１に記載した把捉ベースのベース台に中央穴を設け、前記ベース台のＷ取付面にクランプ機構を取り付け、前記クランプ機構は前記Ｗ取付面に取り付ける取付ベースと、工作物を把握するためのクランプアームを有するものとし、
前記ベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記クランプアームと前記プルシャフトとを、前記中央穴を通して連結したことを特徴とする、前記把捉ベースと前記クランプ機構の組み合わせ。
【請求項１８】
請求項１２に記載した把捉ベースと、クランプ機構の組み合わせであって、前記把捉ベースのベース台のＷ取付面にクランプ機構を取り付け、前記クランプ機構は前記Ｗ取付面に取り付ける取付ベースと、工作物を把握するためのクランプアームを有するものとし、
前記ベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、前記クランプアームと前記プルシャフトとを、前記ベース台の空洞部を通して連結したことを特徴とする、前記把捉ベースと前記クランプ機構の組み合わせ。
【請求項１９】
請求項１７又は請求項１８のいずれかに記載した把捉ベースとクランプ機構の組み合わせに対して、さらにロック機構を加えた組み合わせであって、前記把捉ベースは位置決穴を設けたベース台を有するものとし、
前記ロック機構はロックシリンダと、ピストンを有するロックピンとからなるものとし、前記ロック機構をスピンドルの前カバ、スピンドルケース又は主軸筒など、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、
所定の位置に前記位置決穴付の前記ベース台を停止させ、前記ロックシリンダにより前記ロックピンを移動させ、前記位置決穴に前記ロックピンの先端部を挿入する構成としたことを特徴とする、前記把捉ベースと前記クランプ機構と前記ロック機構の組み合わせ。
【請求項２０】
請求項１９に記載した把捉ベースとクランプ機構とロック機構の組み合わせにおいて、前記ロック機構のロックピンに拡張リングを設け、前記ロックピンと共に前記拡張リングを位置決穴に挿入し、ロックシリンダの油圧を前記拡張リングの内側に送り、前記拡張リングを拡張させる構成としたことを特徴とする、前記把捉ベースと前記チャックと前記ロック機構の組み合わせ。
【請求項２１】
請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載した把捉ベースと工具の組み合わせであって、前記把捉ベースのベース台のＷ取付面に工具を取り付け、前記ベース台のＳ取付面に央プルスタッドを有するプルシャフトを取り付けたことを特徴とする、前記把捉ベースと前記工具の組み合わせ。
【請求項２２】
請求項５に記載したスピンドルに取り付け可能な、周握り機構を持たない単純ベース台と工具の組み合わせであって、前記単純ベース台は前記スピンドルへの取付面であるＳ取付面と、前記Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面を有するものとし、
前記Ｗ取付面に工具を取り付け、前記単純ベース台のＳ取付面に央プルスタッドを有するテーパーシャフトを取り付け、さらに前記Ｓ取付面に複数の逃がし穴を設けたことを特徴とする、前記単純ベース台と前記工具の組み合わせ。            
【請求項２３】
請求項６に記載した主軸ユニットを有する工作機械であって、主軸軸線方向であるＺ軸方向に前記主軸ユニットを移動させるＺ軸移動機構を有し、かつ、前記Ｚ軸と直角方向であるＸ軸方向に前記主軸ユニットを移動させるＸ軸移動機構、若しくは、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸に対して直角方向であるＹ軸方向に前記主軸ユニットを移動させるＹ軸移動機構の内のいずれかを有するか、又は、前記Ｘ軸移動機構と前記Ｙ軸移動機構の両方を有するものとし、前記Ｚ軸移動機構、前記Ｘ軸移動機構、前記Ｙ軸移動機構の移動を数値制御したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【請求項２４】
請求項２３に記載したＣＮＣ工作機械であって、
プルシャフトと周握り機構を有するチャック、前記チャックと保持具の組み合わせ、把捉ベースとチャックの組み合わせ、
以上の内のいずれかを有するものとし、それぞれのチャックを主軸ユニットに対して着脱可能に配置したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【請求項２５】
請求項２３に記載したＣＮＣ工作機械であって、
プルシャフトと周握り機構を有するクランプ機構、前記クランプ機構と保持具の組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、
以上の内のいずれかを有するものとし、それぞれのクランプ機構を主軸ユニットに対して着脱可能に配置したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【請求項２６】
請求項２３に記載したＣＮＣ工作機械であって、把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせを有するものとし、
前記ロック機構を主軸ユニットの主軸筒、スピンドルの前カバ、スピンドルケースなど、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、
前記把捉ベースと前記チャックの組み合わせを適宜配置し、前記チャックを前記主軸ユニットに対して着脱可能に構成したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【請求項２７】
請求項２３に記載したＣＮＣ工作機械であって、把捉ベースとクランプ機構とロック機構の組み合わせを有するものとし、
前記ロック機構を主軸ユニットの主軸筒、スピンドルの前カバ、スピンドルケースなど、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、
前記把捉ベースと前記クランプ機構の組み合わせを適宜配置し、前記クランプ機構を前記主軸ユニットに対して着脱可能に構成したことを特徴とするＣＮＣ工作機械。
【請求項２８】
請求項２３に記載したＣＮＣ工作機械であって、
工具マガジン、把捉ベースと工具の組み合わせ又は単純ベース台と工具の組み合わせ、の内の少なくともいずれかを有するものとし、
前記工具マガジンで保管する工具、前記把捉ベースと工具の組み合わせ又は前記単純ベース台と工具の組み合わせを適宜配置し、主軸ユニットに対して着脱可能に構成したことを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項２９】
請求項２３〜請求項２８のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械において、前記ＣＮＣ工作機械の有するメインの主軸ユニットに対向させて、さらに第２の主軸ユニットを設けたことを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３０】
請求項２９に記載したＣＮＣ工作機械において、第２の主軸ユニットが請求項６に記載した主軸ユニットであることを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３１】
請求項２３〜請求項３０のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械において、主軸ユニットを移動させることにより前記主軸ユニットで把捉した工作物が移動する全範囲を加工空間とし、前記加工空間に切削工具、回転工具、回転砥石のいずれかを取り付けたことを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３２】
請求項２３〜請求項３１のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械において、複数の種類の工具を保持するタレットを設け、前記タレットが保持する前記工具の少なくとも一部を加工空間に配置するよう構成したことを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３３】
請求項２３〜請求項３２のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械において、複数の保管部を有するベース用マガジンを設け、
把捉ベースとチャックの組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、把捉ベースと工具の組み合わせ、単純ベース台と工具の組み合わせ、
以上の内のいずれか２つ以上の組み合わせを設け、前記把捉ベースのベース台や前記単純ベース台の外形の一部を共通の形状として、前記共通の形状の部分を前記保管部で保持することにより、前記２つ以上の組み合わせを前記ベース用マガジンに保管する構成にしたことを特徴とする前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３４】
請求項２３〜請求項３３のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械において、互いに向き合う２つの側面に開口を設け、前記開口を貫通してコンベアを取り付けたことを特徴とする
前記ＣＮＣ工作機械。
【請求項３５】
請求項３４に記載したＣＮＣ工作機械を複数台並べ、各コンベア上を乗り継いで工作物を搬送するように構成したことを特徴とする加工ライン。
【請求項３６】
請求項２３〜請求項３３のいずれかに記載したＣＮＣ工作機械であって、互いに向き合う２つの側面に開口を設けたＣＮＣ工作機械を複数台並べ、複数の前記ＣＮＣ工作機械を貫通するコンベアを取り付けたことを特徴とする加工ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械の主軸ユニットに使用するスピンドルと、スピンドルに対してチャック、クランプ機構、工具（以下単に「チャック等」という。）のいずれも取り付け可能に構成するための把捉機構に係わり、同一のスピンドルに対してチャック等のいずれも着脱可能に構成することにより、多種類かつ多工程の加工を単一の機械で行うことを可能とした工作機械に関するものである。また複数の工作機械を並べた加工ラインにおいて加工工程の変更を行う場合に、それぞれの機械が従来と異なる加工を行うための段取り替えを、容易に行うことを可能とした加工ラインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から工具用スピンドルに関する発明があった（例えば、特許文献１参照。）。しかしこれらの発明は工具ホルダのプルスタッドを保持することはできても、チャックやクランプ機構を取り付けることはできなかった。
またチャック用スピンドルに関する発明もあった（例えば、特許文献２参照。）。しかしこれらの発明はチャックを取り付けることはできても、工具ホルダのプルスタッドやクランプ機構を保持することはできなかった。
従来ではフライス盤など主軸に工具を取り付けて加工する工作機械と、旋盤や研削盤など主軸に工作物を取り付けて加工する工作機械は別の機械と考えられており、それぞれの使用目的と用途に合わせた主軸の構成にしていたからである。
しかし機械の使用目的や用途に応じて専用の主軸を設計製作する従来技術の場合、工作機械の設計と製造工程における作業の複雑化と部品の多様化による、作業負担とコスト負担が過大になる問題があった。
またそれぞれ異なる構成の複数の工作機械を設備して加工部品を生産する工場においては、異なる主軸毎に複数の予備品を用意する必要があるため管理負担が過大になる問題と、加工の種類や工程に応じて、任意の工作機械で加工した後の工作物を別の工作機械に取り付けて再度加工しなければならなかった。
【０００３】
また旋削加工、フライス加工、研削加工など複数の加工を行う場合、従来では旋盤、フライス盤、研削盤などを並べて加工ラインを構成して、順次それぞれの機械により加工する必要があった。そして工作物の加工工程の順序が変わった場合には、不必要にあちこち工作物を移動させるか又は機械の配置を変更しなければならなかった。
単一の工作機械で、旋削加工やフライス加工など多種類の加工が可能になり、さらに主軸にチャックを取り付けて工作物の片側を加工した後に、加工した工作物の片側を別置きのチャック又はクランプ機構で保持し、主軸に工具を取り付けて工作物の他側を加工するなど、主軸の構成を切り替えつつ多工程の加工が可能になれば、従来においては複数の工作機械で行っていた加工を、単一の工作機械で加工することが可能になる。
またチャックでは円形状の工作物しか掴むことはできないが、主軸にクランプ機構を取り付けることができれば、多角形や楕円を含む多様な形状を有する工作物を把捉することが可能になり、工作物の形状に制限されることなく加工が可能になる。
またチャックやクランプ機構により工作物を把捉して、スピンドルを回転させずに工作物を加工する場合に、高い精度で工作物を位置決めして把捉することができれば、高い精度の加工が可能になる。
さらに従来の工具用スピンドルでは軸にテーパー穴を設け、工具のテーパーシャンクを挿入して保持していたが、テーパー穴の大きさには限界があって重切削に耐えられない問題があった。
【特許文献１】特開２００５−２７９８７４号公報
【特許文献２】特許第３７２４２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためなされたものであって、その目的とするところは、工作機械の設計と製造段階における作業負担と、工作機械の使用段階における管理負担と作業負担を軽減することにある。
このため多種類の加工、多工程の加工及び多様な形状の工作物の加工が可能な工作機械を得ることにある。また工作物の加工工程が変わったときに、不必要にあちこち工作物を移動させることなく、かつ、機械の配置換えや大幅な段取り替えを行うことなく、新たな加工工程に応じた加工を行うことのできる加工ラインを得ることにある。
さらにチャックやクランプ機構により、高い精度で工作物を位置決めして把捉することを可能にすると共に、重切削を可能としたチャック等の把捉機構を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
スピンドルと央把捉機構と複数の周把捉機構の組み合わせとする。
スピンドルの軸の前側端部近傍又は端部から適宜離れた位置に軸大径部と軸小径部を設け、さらに央ボールと央頭部空間を有する押しロッドを軸空洞部に挿入して央握り機構を構成し、央ボールが軸大径部の中に位置する場合を開放状態とし、央ボールが軸小径部の中に位置する場合を把捉状態とする。
そしてチャック等に央プルスタッド設け、央握り機構を開放状態にしたときに、央プルスタッドの央頭部が央ボールを押し広げて央頭部空間の中に入るよう構成し、央頭部と央ボールが軸小径部の中に位置するよう移動させて央握り機構を把捉状態にしたときに、央ボールにより央頭部を央頭部空間の中に把捉する構成の央把捉機構とする。
また周ボールと周頭部空間を有する把捉ロッド、把捉ロッドを押し引き又は牽引するロッド牽引部及び周大径部と周小径部を有するロッド取付部からなる周握り機構を構成し、把捉ロッドの周ボールが周大径部の中に位置する場合を開放状態とし、周ボールが周小径部の中に位置する場合を把捉状態とする。
そして周頭部を有する周プルスタッドを設け、周握り機構を開放状態にしたときに、周頭部が周ボールを押し広げて周頭部空間の中に入るよう構成し、周頭部と周ボールが周小径部の中に位置するよう移動させて周握り機構を把捉状態にしたときに、周ボールにより周頭部を周頭部空間の中に把捉する構成の周把捉機構とする。
【０００６】
また央把捉機構の片方を構成する央プルスタッド、及び、周把捉機構の片方を構成する周握り機構又は周把捉機構の他方を構成する周プルスタッドのいずれかを有するチャック等とする。
また周握り機構を有するチャック等と保持具の組み合わせとして、保持具によってチャック等の周握り機構の把捉ロッドを押し、周握り機構を開放状態にしてチャック等を保持する構成とする。
また周握り機構を有する把捉ベースを設け、把捉ベースのベース台のスピンドルへの取付面であるＳ取付面に央プルスタッドを取り付け、スピンドルへの反取付面であるＷ取付面にチャック等を取り付ける。
また把捉ベースとロック機構とチャック等の組み合わせであって、把捉ベースは位置決穴を設けたベース台を有するものとする。そしてロック機構を主軸ユニットと共に移動するが回転することのない部分に取り付け、スピンドルを所定の位置に停止させた状態でロック機構のピンを位置決穴に挿入する構成とする。さらにピンの先端部に拡張リングを取り付けたロック機構とする。
またスピンドルであって周把捉機構の片方を構成する周プルスタッド、又は、周把捉機構の他方を構成する周握り機構のいずれかを取り付けたスピンドルとする。さらにそのようなスピンドルを有する主軸ユニット、及び、そのような主軸ユニットを有する工作機械とする。
また工具マガジン、複数の工具を保持するタレット、又は、把捉ベースとチャックの組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、把捉ベースと工具の組み合わせを保管するベース用マガジンを設けた工作機械とする。
また以上の工作機械に個別にコンベアを取り付け、複数台並べてなる加工ラインとする。さらには以上の工作機械を複数台並べ、複数台の工作機械を貫通するコンベアを設けた加工ラインとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
スピンドルと、スピンドルに対してチャック等を取り付けるための央把捉機構及び複数の周把捉機構の組み合わせとする。そして周把捉機構は３〜８組取り付けることが好ましく４〜６組取り付けることが最も好ましい。
スピンドルはスピンドルケースと、スピンドルケースに取り付けた軸受と、軸受により回転自由に保持した軸及び押しロッドを有するものとし、軸の前側にはチャック等を取り付けるための取付面を設ける。
軸の前端部には軸インロー部を設けてチャック、クランプ機構、ベース台、単純ベース台などのインロー部と嵌め合わせる構成とすることが好ましい。そして軸インロー部の外側に環状の面を設けこれを取付面とすることが好ましい。
軸はその中心を貫通する軸空洞部を有するものとし、軸空洞部の前側の端部近傍又は端部から適宜離れた位置に軸大径部を設け、また軸大径部の後側に軸小径部を設ける。このとき軸大径部と軸小径部の間に軸面取部を設け、軸面取部に押されて央ボールがスムースに移動するよう、形状を滑らかに変形させることが好ましい。
また押しロッドの前側の端部を円筒形状とし、複数の穴を明けて央ボールを設け、央ボールを法線方向に移動可能に保持し、央ボールの後側に央頭部空間を設ける。そして軸空洞部に押しロッドを挿入して、主軸ユニットに取り付けた回転シリンダにより押しロッドを押し引きする。
央把捉機構は、央握り機構と央プルスタッドとからなるものとする。そして央握り機構は上記した軸大径部、軸小径部、押しロッド及び央ボールとからなるものとし、央握り機構によって央プルスタッドを把捉する構成とする。
央プルスタッドは央頸部と央頭部を有するものとし、央頭部の先端に傾斜面を設け、さらに央頭部と央頸部との間に央面取部を設けると、央頭部によって央ボールが押されて外側に移動したり、軸面取部に押されて央ボールが内側に移動するときに、央ボールがスムースに移動するため好ましい。
押しロッドの央ボールを軸大径部の中に位置させ、央握り機構を開放状態にして、央プルスタッドの央頭部を央握り機構に挿入すると、央頭部が押しロッドの央ボールを法線方向外側に押し、央ボールの間の隙間を広げて通過して央頭部空間の中まで入るように構成する。
その後央頭部と央ボールが共に軸小径部の中に位置する状態に移動したときに、軸面取部に押されて央ボールが法線方向内側に移動して央頭部をつかみ、央頭部を央握り機構で把捉する把捉状態になるように構成する。
【０００８】
周把捉機構は、周握り機構と周プルスタッドとからなるものとする。そして周握り機構は把捉ロッドを有するロッド牽引部及びロッド牽引部を取り付けるためのロッド取付部とからなるものとし、周握り機構によって周プルスタッドを把捉する構成とする。
周プルスタッドは周頸部と周頭部を有するものとし、周頭部の先端に傾斜面を設け、さらに周頭部と周頸部との間に周面取部を設けると、周頭部によって周ボールが押されて外側に移動したり、周面取部に押されて周ボールが内側に移動するときに、周ボールがスムースに移動するため好ましい。
また把捉ロッドの片側の端部を円筒形状として複数の穴を明けて周ボールを設け、周ボールを法線方向に移動可能に保持し、周ボールの奥側に周頭部空間を設ける。ロッド取付部は周大径部と周大径部の奥に設けた周小径部を有するものとする。このとき周大径部と周小径部の間に周面取部を設け、周面取部に押されて央ボールがスムースに移動するよう、形状を滑らかに変形させることが好ましい。
そしてロッド牽引部の構成としては、シリンダによりピストンに取り付けた把捉ロッドを押し引きする構成や、マグネットにより把捉ロッドを押し引きする構成や、バネにより把捉ロッドを周大径部から周小径部に向かう方向に牽引する構成、など考えられいずれも好ましい。
把捉ロッドの周ボールを周大径部の中に位置させ、周握り機構を開放状態にして、周プルスタッドを周握り機構に挿入すると、周頭部が把捉ロッドの周ボールを法線方向外側に押し、周ボールの間の隙間を広げて通過して周頭部空間の中まで入るよう構成する。
その後周頭部と周ボールが共に周小径部の中に位置する状態に移動したときに、周ボールが法線方向内側に移動して周頭部をつかみ、周頭部を周握り機構で把捉する把捉状態になるように構成する。
周把捉機構はスピンドルの中心から離れた位置で把捉する構成にしたので、周把捉機構により把捉されたチャック等はいずれも重切削に耐えることが可能である。
【０００９】
スピンドルと央把捉機構及び複数の周把捉機構の組み合わせであって、スピンドルの軸の前側の端部近傍の軸空洞部をテーパー穴とし、テーパー穴の後側に軸大径部と軸小径部を設ける。
軸の前側の端部には軸キー溝を設けて工具キーを取り付け、テーパー穴に工具のテーパーシャンクを挿入して取り付けたときに、工具のキー溝が工具キーに嵌り、軸の回転力を確実に工具に伝えるようにすることが好ましい。
押しロッドの央ボールを軸大径部の中に位置させ、央握り機構を開放状態にして、テーパー穴に工具のテーパーシャンクを挿入すると、工具の工頭部が押しロッドの央ボールを法線方向外側に押し、央ボールの間の隙間を広げて通過して央頭部空間の中まで入るよう構成する。
そして工具のテーパーシャンクの挿入を完了したときに、工頭部と央ボールが共に軸小径部の中に位置する状態に移動すると共に、央ボールが法線方向内側に移動して工頭部をつかみ、工頭部を央握り機構で把捉する把捉状態になるように構成する。
【００１０】
スピンドルであって央握り機構を有し、さらに周把捉機構の片方を構成する周プルスタッド、又は、周把捉機構の他方を構成する周握り機構の内のいずれかを複数、軸の取付面に取り付けたスピンドルとする。
特にスピンドルの軸の取付面に周把捉機構の片方を構成する周プルスタッドを取り付け、チャック等に周握り機構を取り付ける構成は装置の単純化の点で好ましい。
以上に記載したいずれかのスピンドルと、スピンドルを取り付ける主軸筒と、スピンドルの軸を回転駆動するモータと、スピンドルの押しロッドを押し引きする回転シリンダなどを有する主軸ユニットとする。
そして回転シリンダで押したときに、押しロッドの央ボールがスピンドルの軸の軸大径部の中に移動して、央握り機構が開放状態になるよう構成し、回転シリンダで引いたときに、押しロッドの央ボールが軸小径部の中に移動して、周握り機構が把捉状態になるよう構成する。
【００１１】
周プルスタッドを有するスピンドルに着脱可能なチャックであって、スピンドルへの取付面側に周大径部を配置して複数のロッド取付部を設け、ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、またロッド牽引部はバネにより把捉ロッドを周大径部から周小径部に向かう方向に牽引する構成とする。バネを使用することにより装置が単純な構成になり好ましいからである。
さらにチャックのスピンドルへの取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、プルシャフトをチャックのジョースライドに連結する。
またチャックとチャックを保持するための保持具の組み合わせであって、保持具は保持シリンダと、保持腕と、保持シリンダにより押し引きされる複数のロッド受部とからなるものとする。そしてロッド受部によりチャックに取り付けたロッド牽引部の把捉ロッドを支える。
そして保持腕によりチャックを押さえつつ、保持シリンダによりロッド受部を押すことによりロッド牽引部の把捉ロッドを押して、把捉ロッドの周ボールがロッド取付部の周大径部の中に位置して、チャックの周握り機構が開放状態になるよう構成する。
本保持具により保持したチャックを主軸ユニットのスピンドルに取り付けるときは、央握り機構を開放状態にしてチャックとスピンドルを接近させ、央プルスタッドの央頭部を押しロッドの央頭部空間に入れ、周プルスタッドの周頭部を把捉ロッドの周頭部空間に入れる。
さらにチャックとスピンドルを密着させながら押しロッドを引く、又は、主軸ユニットの押す力によって押しロッドが後退する構成としてチャックとスピンドルを密着させると、央頭部と央ボールが共に央小径部の中に移動して央把捉機構は把捉状態になる。
またチャックとスピンドルが密着するのに合わせて保持シリンダを引く、又は、主軸ユニットの押す力によってロッド受部が後退する構成として、チャックとスピンドルを密着させると、周頭部と周ボールが共に周小径部の中に移動して、周把捉機構は把捉状態になる。
その後保持シリンダを引くと把捉ロッドからロッド受部は離れるが、把捉ロッドはバネに牽引されているため把捉状態の位置に止まり、周握り機構は周プルスタッドを握り続けるため、チャックは周把捉機構によって把捉され続ける。周把捉機構により把捉されたチャックは央把捉機構が解除したとしてもスピンドルから離脱することはない。
またスピンドルからチャックを取り外すときには、保持腕にチャックを接触させて、保持シリンダによりロッド受部を押し、かつ、押しロッドを押しながら主軸ユニットをチャックから遠ざける。
【００１２】
周プルスタッドを有するスピンドルに取り付け可能なクランプ機構であって、スピンドルに取り付ける取付ベースと工作物を把握するためのクランプアームを有するものとする。また取付ベースのスピンドルへの取付面側に周大径部を配置して複数のロッド取付部を設け、ロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成する。
そしてロッド牽引部はバネにより把捉ロッドを周大径部から周小径部に向かう方向に牽引する構成とする。さらにスピンドルへの取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、プルシャフトをクランプ機構のクランプアームに連結する。
またクランプ機構とクランプ機構を保持するための保持具の組み合わせであって、保持具は保持シリンダと、保持腕と、保持シリンダにより押し引きされる複数のロッド受部とからなるものとする。
そしてロッド受け部によりクランプ機構に設けたロッド牽引部の把捉ロッドを支え、保持腕によりクランプ機構の取付ベースを押さえつつ、保持シリンダによりロッド受部を押すことにより、ロッド牽引部の把捉ロッドを押して、把捉ロッドの周ボールがロッド取付部の周大径部の中に位置して、周握り機構が開放状態になるよう構成する。
本保持具により保持したクランプ機構を主軸ユニットのスピンドルに取り付けるときは、央握り機構を開放状態にしてクランプ機構とスピンドルを接近させ、央プルスタッドの央頭部を押しロッドの央頭部空間に入れ、周プルスタッドの周頭部を把捉ロッドの周頭部空間に入れる。
さらにクランプ機構とスピンドルを密着させながら押しロッドを引く、又は、主軸ユニットの押す力によって押しロッドが後退する構成として、クランプ機構とスピンドルを密着させると、央頭部と央ボールが共に央小径部の中に移動して、央把捉機構は把捉状態になる。
またクランプ機構とスピンドルが密着するのに合わせて保持シリンダを引く、又は、主軸ユニットの押す力によってロッド受部が後退する構成として、クランプ機構とスピンドルを密着させると、周頭部と周ボールが共に周小径部の中に移動して、周把捉機構は把捉状態になる。
その後保持シリンダを引くと把捉ロッドからロッド受部は離れるが、把捉ロッドはバネに牽引されているため把捉状態の位置に止まり、周握り機構は周プルスタッドを握り続けるため、クランプ機構は周把捉機構によって把捉され続ける。周把捉機構により把捉されたクランプ機構は央把捉機構が解除したとしてもスピンドルから離脱することはない。
またスピンドルからクランプ機構を取り外すときには、保持腕にクランプ機構の取付ベースを接触させて、保持シリンダによりロッド受け部を押し、かつ、押しロッドを押しながらスピンドルをチャックから遠ざける。
【００１３】
周プルスタッドを取り付けたスピンドルに取り付け可能な把捉ベースであって、ベース台を有する把捉ベースとする。そしてベース台はスピンドルへの取付面であるＳ取付面と、Ｓ取付面側に周大径部を配置して設けた複数のロッド取付部と、Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面を有するものとする。
さらにロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、ベース台のＷ取付面にチャック等を取り付け可能に構成する。このときチャック等以外に測定機器や検査機器などを取り付け可能に構成することが好ましい。
本発明は把捉ベースを介してチャック等、測定機器、検査機器などを主軸に取り付けることを可能に構成したものである。
本発明の把捉ベースの外形状又は外形状の一部を揃えて、揃えた形状の部分を保持するベース用マガジンを設けると、チャック等、測定機器、検査機器などのすべてを整理して保管することが可能になる。さらにチャック等、工具、測定機器、検査機器などを自動的に取り替え、必要に応じて主軸ユニットに取り付けて使用することが可能な機械を得ることができる。
【００１４】
周プルスタッドを取り付けたスピンドルに取り付け可能な把捉ベースであって、ベース台を有する把捉ベースとする。そしてベース台はスピンドルへの取付面であるＳ取付面と、Ｓ取付面側に周大径部を配置して設けた複数のロッド取付部と、Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面及び空洞部を有するものとする。
さらにロッド取付部にロッド牽引部を取り付けて周握り機構を構成し、またＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、さらに空洞部にピンと押しアームを取り付け、ピンを中心として押しアームが揺動するように構成する。
そしてプルシャフトの移動に伴い押しアームの片方の端部が押され、押しアームの他方の端部がロッド牽引部の把捉ロッドを押し、把捉ロッドの周ボールが周大径部の中に移動して、周握り機構が開放状態になるよう構成する。
さらにＷ取付面にチャック等のいずれかを取り付け可能に構成したことを特徴とする把捉ベースとする。また上記と同様測定機器、検査機器などを取り付け可能に構成するとさらに好ましい。
スピンドルの押しロッドを押し引きすることによりプルシャフトが移動する力を、ピンと押しアームにより把捉ロッドを押す力として利用したものである。本発明によれば保持具を設けることなくチャック等をスピンドルに着脱することができる。
本発明の把捉ベースをスピンドルに取り付けるときは、Ｓ取付面にスピンドルの取付面を近づけつつ、スピンドルの押しロッドを開放状態よりさらに前方に押し出すと、央プルスタッドが央頭部空間に入り押しロッドは央プルスタッドを押し返す。
央プルスタッドが押されると、プルシャフトが移動して押しアームの片方の端部を押し、押しアームの他方の端部がロッド牽引部の把捉ロッドをＳ取付面側に向かって押すため、周ボールが周大径部の中に移動して周握り機構が開放状態になり、その後周プルスタッドの周頭部が把捉ロッドの周頭部空間の中に入る。
続いて押しロッドを引きながらＳ取付面にスピンドルを近づけて密着させると、央頭部と央ボールが共に軸小径部の中に移動し、央握り機構は央プルスタッドの央頭部をつかみ、央把捉機構は把捉状態になる。同時に周プルスタッドは把捉ロッドを押して、周頭部と周ボールが共に周小径部の中に移動し、周握り機構は周プルスタッドの周頭部をつかみ、周把捉機構は把捉状態になる。把捉ロッドはバネにより牽引されているので、周握り機構は周頭部を握りしめた状態を続け、周把捉機構は把捉状態を維持する。
本発明の把捉ベースを取り外すときは、押しロッドを前方に押すと央握り機構は開放状態になり、さらに前方に押しロッドを押すとプルシャフトの移動に伴い押しアームの片方の端部が押され、押しアームの他方の端部がロッド牽引部の把捉ロッドをＳ取付面側に向かって押すため、周ボールが周大径部の中に移動して周握り機構も開放状態になる。その後スピンドルをＳ取付面から遠ざける。
【００１５】
空洞部の無いベース台を有する把捉ベースのベース台に中央穴を設け、ベース台のＷ取付面にチャックを取り付け、ベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、チャックのジョースライドとプルシャフトとを、ベース台の中央穴を通して連結した把捉ベースとチャックの組み合わせとする。
空洞部を設けたベース台を有する把捉ベースとチャックの組み合わせであって、把捉ベースのベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、チャックのジョースライドとプルシャフトとを、ベース台の空洞部を通して連結した把捉ベースとチャックの組み合わせとする。
いずれもプルシャフトを央把捉機構により把捉して、スピンドルの押しロッドを押し引きすることによりチャックの爪を開閉駆動することを可能にしたものである  
前記いずれかの把捉ベースとチャックの組み合わせに対して、さらにロック機構を加えた組み合わせであって、把捉ベースは位置決穴を設けたベース台を有するものとする。またロック機構はロックシリンダと、ピストンを有するロックピンとからなるものとし、ロック機構をスピンドルの前カバ、スピンドルケース又は主軸筒など、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付ける。
そして所定の位置に位置決穴付のベース台を停止させ、ロックシリンダによりロックピンを移動させ、位置決穴にロックピンの先端部を挿入する構成とした、把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせとする。
スピンドルの軸の回転を数値制御することにより、軸を精度正しく停止させたとしても僅かな位置ずれは生じる。この位置ずれをベース台に設けた位置決穴とロック機構の組み合わせにより解消しようとするものである。
上記した把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせにおいて、ロック機構のロックピンに拡張リングを設け、ロックシリンダによりロックピンと共に拡張リングを位置決穴に挿入し、ロックシリンダの油圧を拡張リングの内側に送り、拡張リングを拡張させる構成とした把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせとする。
拡張リングを位置決穴の中で拡張させることにより、ロックピンの外径と位置決穴の内径との間に存在するほんの僅かな隙間による位置ずれを解消し、さらに精度の高い位置決め停止を可能にするためである。
【００１６】
空洞穴の無いベース台を有する把捉ベースのベース台に中央穴を設け、ベース台のＷ取付面にクランプ機構を取り付け、クランプ機構はＷ取付面に取り付ける取付ベースと工作物を把握するためのクランプアームを有するものとする。
またベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、クランプ機構のクランプアームとプルシャフトとを中央穴を通して連結した、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせとする。
空洞部を設けたベース台を有する把捉ベースとクランプ機構の組み合わせであって、把捉ベースのベース台のＷ取付面にクランプ機構を取り付け、クランプ機構はＷ取付面に取り付ける取り付けベースと、工作物を把握するためのクランプアームを有するものとする。さらにベース台のＳ取付面側に央プルスタッドを有するプルシャフトを設け、クランプ機構のクランプアームとプルシャフトとを空洞部を通して連結した、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせとする。
いずれもプルシャフトを央把捉機構により把捉して、スピンドルの押しロッドを押し引きすることにより、クランプアームを開閉駆動することを可能にしたものである。
前記したいずれかの把捉ベースとクランプ機構の組み合わせに対して、さらにロック機構を加えた組み合わせであって、把捉ベースは位置決穴を設けたベース台を有するものとする。またロック機構はロックシリンダと、ピストンを有するロックピンとからなるものとし、ロック機構をスピンドルの前カバ、スピンドルケース又は主軸筒など、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付ける。
そして所定の位置に位置決穴付のベース台を停止させ、ロックシリンダによりロックピンを移動させ、位置決穴にロックピンの先端部を挿入する構成とした把捉ベースとクランプ機構とロック機構の組み合わせとする。
スピンドルの軸の回転を数値制御することにより精度正しく停止させたとしても僅かな位置ずれは生じる。この位置ずれをベース台に設けた位置決穴とロック機構の組み合わせにより解消しようとするものである。
把捉ベースとクランプ機構とロック機構の組み合わせにおいて、ロック機構のロックピンに拡張リングを設け、ロックシリンダによりロックピンと共に拡張リングを位置決穴に挿入し、ロックシリンダの油圧を拡張リングの内側に送り、拡張リングを拡張させる構成とした、把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせとする。
拡張リングを位置決穴の中で拡張させることにより、ロックピンの外径と位置決穴の内径との間に存在するほんの僅かな隙間による位置ずれを解消し、さらに精度の高い位置決め停止を可能にするためである。
【００１７】
把捉ベースと工具の組み合わせであって、把捉ベースのベース台のＷ取付面に工具を取り付け、またベース台のＳ取付面に央プルスタッドを有するプルシャフトを取り付けた、把捉ベースと工具の組み合わせとする。この場合ベース台に中央穴を設ける必要はないが、中央穴を有するベース台を使用することにより、他の構成と部品の共通化を図ることも好ましい。
通常の工具は、スピンドルのテーパー穴と工具のテーパーシャンクとの面接触により、工具は位置決めされてスピンドルに把捉される。本発明によれば、スピンドルの回転中心より遠く離れた位置においてスピンドルの取付面とＳ取付面とが面接触し、かつ、中心から離れた位置で周把捉機構によって把捉されるため、極めて高い重切削を行っても工具に振れが発生しない。従って本発明の工具を主軸ユニットに取り付ければ、極めて高い重切を行うことが可能である。
また周把捉機構を持たない単純ベース台と工具の組み合わせであって、単純ベース台はスピンドルへの取付面であるＳ取付面と、Ｓ取付面の反対側の面であるＷ取付面を有するものとし、Ｗ取付面に工具を取り付け、単純ベース台のＳ取付面に央プルスタッドを有するテーパーシャフトを取り付け、さらにスピンドルに取り付けた周プルスタッドとの干渉を避けるために、Ｓ取付面に複数の逃し穴を設けてなる単純ベース台と工具の組み合わせとする。
通常の工具は、スピンドルのテーパー穴と工具のテーパーシャンクとの面接触により、工具は位置決めされてスピンドルに把捉される。本発明によれば、スピンドルの回転中心より遠く離れた位置においてスピンドルの取付面とＳ取付面とが面接触して、位置決めされてスピンドルに把捉されるため、本発明の工具は従来と比べ重切削に耐えることが可能である。
【００１８】
上記した主軸ユニットを有する工作機械であって、主軸軸線方向であるＺ軸方向に主軸ユニットを移動させるＺ軸移動機構を有し、かつ、Ｚ軸と直角方向であるＸ軸方向に主軸ユニットを移動させるＸ軸移動機構、若しくは、Ｚ軸及びＸ軸に対して直角方向であるＹ軸方向に主軸ユニットを移動させるＹ軸移動機構の内のいずれかを有するか、又は、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構の両方を有するものとし、Ｚ軸移動機構、Ｘ軸移動機構、Ｙ軸移動機構の移動を数値制御したＣＮＣ工作機械とする。
主軸ユニットを各方向に移動可能に構成し数値制御することにより、多種類の加工及び多工程の加工が自動的に可能になるからである。またＺ軸移動機構に加えてＸ軸移動機構又はＹ軸移動機構のいずれかを設けることにより、一定の機能を有するＣＮＣ工作機械とすることができるが、Ｚ軸移動機構、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構の３軸を設けるとさらに機能性が高いＣＮＣ工作機械とすることができる。
ＣＮＣ工作機械であって、プルシャフトと周握り機構を有するチャック、チャックと保持具の組み合わせ、把捉ベースとチャックの組み合わせ、の内の少なくともいずれか１つを有するものとし、それぞれのチャックを主軸ユニットに対して着脱可能に配置したＣＮＣ工作機械とする。
このように構成したＣＮＣ工作機械では、スピンドルに取り付けたチャックにより円形の工作物を把捉して、工作物を回転させながら工具に押しつけて加工することができる。また工作物の回転を停止して回転駆動した工具に押しつけ、主軸を移動させて加工するなど多様な加工が可能になる。
ＣＮＣ工作機械であってクランプ機構、クランプ機構と保持具の組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、の内の少なくともいずれか１つを有するものとし、それぞれのクランプ機構を主軸ユニットに対して着脱可能に配置したＣＮＣ工作機械とする。
このように構成したＣＮＣ工作機械では、スピンドルに取り付けたクランプ機構により非円形の工作物を把捉して、工作物を回転させながら工具に押しつけて加工することができる。また工作物の回転を停止して回転駆動した工具に押しつけ、主軸を移動させて加工するなど多様な加工が可能になる。
【００１９】
把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせを有するＣＮＣ工作機械とする。そしてロック機構を主軸ユニットの主軸筒、スピンドルの前カバ、スピンドルケースなど、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、また把捉ベースとチャックの組み合わせを適宜配置し、チャックを主軸ユニットに対して着脱可能に構成したＣＮＣ工作機械とする。
また、把捉ベースとクランプ機構とロック機構の組み合わせを有するＣＮＣ工作機械とする。そしてロック機構を主軸ユニットのスピンドルの前カバ、スピンドルケースなど、回転することはないが主軸ユニットの移動と共に移動する部分のいずれかに取り付け、また把捉ベースとクランプ機構の組み合わせを適宜配置し、クランプ機構を主軸ユニットに対して着脱可能に構成したＣＮＣ工作機械とする。
以上のように構成したＣＮＣ工作機械では、チャックやクランプ機構を回転させずに工作物を加工するときに、チャックやクランプ機構に発生する停止位置の位置ずれをなくし精度の高い加工を行うことができる。
上記に加えてロック機構のロックピンに拡張リングを設け、位置決穴の中で拡張リングを拡張させる構成のＣＮＣ工作機械にすれば、さらに精度の高い位置決め停止を可能にすることができる。
ＣＮＣ工作機械であって工具マガジン、把捉ベースと工具の組み合わせ、単純ベース台と工具の組み合わせの内のいずれかを有するものとし、工具マガジンで保管する工具、把捉ベースに取り付けた工具又は単純ベース台に取り付けた工具を適宜配置し、主軸ユニットに対して着脱可能に構成したＣＮＣ工作機械とする。
このように構成したＣＮＣ工作機械では、工具をスピンドルに取り付けて回転させながら主軸ユニットを移動させ、ドリルによる穴明け加工、フライスによる平面加工、砥石による研磨加工など多種類の加工を行うことができる。
【００２０】
ＣＮＣ工作機械の有するメインの主軸ユニットに対向させて、さらに第２の主軸ユニットを設けたＣＮＣ工作機械とする。また第２の主軸ユニットが上記した主軸ユニットであるＣＮＣ工作機械とする。
このように構成したＣＮＣ工作機械では、メインの主軸ユニットに取り付けたチャックやクランプ機構に把捉させた工作物の片方の部分を加工した後に、加工した部分を第２の主軸ユニットに取り付けたチャックに把捉させ、メインの主軸ユニットには工具を取り付けて工作物の他方の部分を加工する、など１台のＣＮＣ工作機械により多工程の加工が可能になる。
さらに第２の主軸ユニットを上記したチャック等を自動的に取り替えて把捉可能な主軸ユニットとすれば、片方の主軸ユニットにチャック又はクランプ機構を取り付けて工作物を把捉させ、他方の主軸ユニットに工具を取り付けて工作物を加工する工程を、互いに組み替えて何度も繰り返すことが可能になる。
主軸ユニットを移動させることにより主軸ユニットで把捉した工作物が移動する全範囲を加工空間とし、加工空間に切削工具、回転工具、回転砥石のいずれかを取り付けたＣＮＣ工作機械とする。
このように構成したＣＮＣ工作機械では、主軸ユニットにチャック又はクランプ機構を取り付けて工作物を把捉させ、加工空間のいずれかに取り付けた工具に対して工作物を押しつけながら、主軸ユニットを移動させることによりドリルによる穴明け加工、フライスによる平面加工、砥石による研磨加工などを行うことができる。
【００２１】
ＣＮＣ工作機械であって、複数の種類の工具を保持するタレットを設け、そしてタレットで保持する工具の内の少なくとも一部を加工空間に配置するよう構成したＣＮＣ工作機械とする。
工具をタレットに非回転の状態に取り付ける構成と、工具を回転駆動する構成と、非回転の工具と回転駆動する工具の両方をタレットに取り付ける構成が考えられる。
ＣＮＣ工作機械であって、複数の保管部を有するベース用マガジンを設け、さらに把捉ベースとチャックの組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、把捉ベースと工具の組み合わせ及び単純ベース台と工具の組み合わせ、の内のいずれか２つ以上の組み合わせを設ける。
そしてベース台の外形の一部に同一の突起や溝を設けるなど共通の形状として、共通の形状の部分を保管部で保持することにより、それぞれの組み合わせをベース用マガジンに保管する構成にする。
把捉ベースとチャックの組み合わせ、把捉ベースとクランプ機構の組み合わせ、把捉ベースと工具の組み合わせ、単純ベース台と工具の組み合わせなどを、ベース用マガジンを設けて保管する構成にすれば、加工空間を整理して有効に利用することが可能になるからである。
ＣＮＣ工作機械であって、互いに向き合う２つの側面に開口を設け、開口を貫通してコンベアを取り付けたＣＮＣ工作機械とする。このようにすればコンベアによって工作物の搬入と搬出を自動化することができるからである。
また上記したＣＮＣ工作機械を複数台並べ、各コンベア上を乗り継いで工作物を搬送するように構成した加工ラインとする。さらに上記したＣＮＣ工作機械であって、互いに向き合う２つの側面に開口を設けたＣＮＣ工作機械を複数台並べ、複数のＣＮＣ工作機械を貫通するコンベアを取り付けた加工ラインとする。
複数のＣＮＣ工作機械を並べて加工ラインを構成したものであるが、各機械の主軸ユニットのいずれにもチャック、クランプ機構、工具を取り付けることが可能であるため、加工工程の順序が変わった場合に機械の配置を変えることなく、例えば、主軸ユニットにチャックを取り付けた機械から、クランプ機構又は工具を取り付けた機械への組み替えなど容易に対応することが可能である。
【実施例１】
【００２２】
以下スピンドルの実施例１を図１に示し説明する。スピンドル９１のスピンドルケース９３は前側の端面にフランジ部を設け、フランジ部以外は概略円筒形状を有するものとした。また前側にはカラーを挟んで２個の軸受９３ａを取り付け、後側には１個の軸受９３ｂを取り付けた。
また軸受９３ａ、９３ｂにより回転自由に軸９０を取り付け、スピンドルケース９３の前面には前カバ９３ｃを後面には後カバをそれぞれ取り付け、軸９０は前カバ９３ｃ及び後カバを貫通して外に突出させた。
軸９０の前側先端部にテーパー形状を有する軸インロー部９０ｂと平面形状を有する取付面９０ａを設け、取付面９０ａに６本の周プルスタッド１９を取り付けた。周プルスタッド１９は周頸部１９ａと周頭部１９ｂを有するものとし、周頸部１９ａと周頭部１９ｂの間に周面取部１９ｃを設け、周頭部１９ｂの先端に傾斜面を設けた。
さらに軸インロー部９０ｂの先端には位置決溝９０ｈを設け、位置決溝９０ｈの底にネジ穴を明け、工具キー９５ｄをボルト締めにより取り付けた。
軸９０の中心を貫通する軸空洞部９０ｇを設け、前側の先端部近傍をテーパー穴９０ｃとし、テーパー穴９０ｃの角度を工具９５のテーパーシャンク９５ａの角度と一致させた。テーパー穴９０ｃの後側に軸大径部９０ｄと軸小径部９０ｆを設け、軸大径部９０ｄと軸小径部９０ｆの間の段差を軸面取部９０ｅとして滑らかに形状変更するようにした。
また工具９５を挿入してテーパーシャンク９５ａとテーパー穴９０ｃを一致させたときに、工具９５の工頸部９５ｂが軸大径部９０ｄから軸小径部９０ｆの前側の範囲に位置するよう構成した。
また工具９５のキー溝が工具キー９５ｄに嵌ようにして、軸９０の回転力を確実に工具９５に伝える構成にした。
軸空洞部９０ｇには押しロッド９２を挿入した。押しロッド９２は中心を貫通する穴９２ｃを有するものとし、前側端部を円筒形状として、複数の穴を明け央ボール９２ａを取り付け、央ボール９２ａを法線方向に移動可能に保持し、央ボール９２ａの後側に央頭部空間９２ｂを設けた。
【００２３】
そして軸大径部９０ｄ、軸小径部９０ｆ、軸面取部９０ｅ、押しロッド９２及び央ボール９２ａとにより央握り機構を構成し、央ボール９２ａが軸大径部９０ｄの中に位置する場合を開放状態とし、央ボール９２ａが軸小径部９０ｆの中に位置する場合を把捉状態とした。
央握り機構を開放状態にして工具９５を挿入したときに、工頭部９５ｃの先端の傾斜面が央ボール９２ａを法線方向外側に押し、央ボール９２ａの間の隙間を押し広げて工頭部９５ｃが通過して央頭部空間９２ｂに入り、さらに工具９５を挿入しつつ押しロッド９２を引くと、工頭部９５ｃと央ボール９２ａが共に軸小径部９０ｆの中に入る。
央ボール９２ａは軸面取部９０ｅを通過するときに法線方向内側に移動して工頭部９５ｃをつかむ。このようにして央握り機構は工頭部９５ｃを把捉する構成とした。
そして押しロッド９２の後側の端部近傍に挿入部９２ｄと雄ネジ９２ｅを設け、主軸ユニット７に設けた連結ドローバ８４を取り付け可能にし、さらに主軸ユニット７に設けた回転シリンダ８３によって連結ドローバ８４を前後方向に押し引きする構成とした。
そして軸受９３ａと軸受９３ｂとの間及び軸受９３ｂと連結リング７６との間にカラーをそれぞれ取り付け、軸９０の後側端部近傍に設けたネジ部にナット７７をねじ込むことにより軸９０とスピンドルケース９３との軸方向の固定を行った。また連結リング７６と軸９０との間にキーを取り付け、連結リング７６の端面に連結シャフトＢ７４を取り付けるためのネジ穴を設けた。
実施例１のスピンドル９１は主軸ユニット７に取り付けたビルトインモータ７２により駆動することに適した構成としたが、軸９０にプーリを取り付けたスピンドルとすることも好ましい。ビルトインモータ７２ではなく主軸ユニット３９に別置きの主軸モータ３９ａとプーリを取り付け、軸９０に取り付けたプーリと別置きの主軸モータ３９ａに取り付けたプーリの間をＶベルト３９ｂで駆動する方法も可能だからである。
央握り機構は工具９５だけでなく以下に記載する央プルスタッド１８を把捉する央握り機構を構成し、さらに央プルスタッド１８と共に央把捉機構を構成している。
【実施例２】
【００２４】
スピンドル９１に取り付け可能なチャック４０と保持具４５の組み合わせの実施例２を図２に示して説明する。
チャック４０にはインロー部４０ｄを設けてスピンドルの軸インロー部９０ｂと嵌め合わせた。またキー逃穴を設けてスピンドルの工具キー９５ｄとの干渉を避けた。さらにボルト４０ａにより央プルスタッド１８を有するプルシャフト４０ｃをチャック４０のジョースライドに取り付けた。そして央プルスタッド１８は央頸部１８ａと央頭部１８ｂを有するものとし、央頸部１８ａと央頭部１８ｂの間に央面取部１８ｃを設け、央頭部１８ｂの先端に傾斜面を設けた。
チャック４０のスピンドル９１への取付面側には、周プルスタッド１９に位置を合わせてロッド取付部３４を６カ所設けた。ロッド取付部３４はスピンドルへ９１への取付面側に周大径部３４ａを設け、周大径部の３４ａの奥に周小径部３４ｃを設けた。そして周大径部３４ａと周小径部３４ｃの間を周面取部３４ｂとして滑らかに形状変更するようにし、チャック４０のスピンドル９１への取付面の反対側に収容部３４ｄを設けた。
ロッド取付部３４にはそれぞれロッド牽引部３０を取り付けた。ロッド牽引部３０は把捉ロッド２５、収容部３４ｄに取り付けた座金３０ｄ、複数の皿バネ３０ａ、カラー３０ｂ及びロックナット３０ｃとからなり、予めロックナット３０ｃをねじ込むことにより、把捉ロッド２５は周大径部３４ａから周小径部３４ｃに向かう方向に牽引されている。
把捉ロッド２５はスピンドル９１への取付面側を円筒形状として複数の穴を明けて周ボール２５ａを取り付け、周ボール２５ａを法線方向に移動可能に保持し、周ボール２５ａの奥側に周頭部空間２５ｂを設けた。
そしてロッド牽引部３０とロッド取付部３４により周握り機構を構成し、またスピンドル９１の周プルスタッド１９と周握り機構によって周把捉機構を構成した。そして周ボール２５ａが周大径部３４ａの中に位置する場合を開放状態とし、周央ボール２５ａが周小径部３４ｃの中に位置する場合を把捉状態とした。
保持具４５は保持腕４５ｃと、保持腕４５ｃに取り付けた保持シリンダ４５ａと、保持シリンダ４５ａのピストンロッドに取り付けたロッド受部４５ｂとからなるものとし、保持腕４５ｃによりチャック４０を押さえつつ、ロッド受部４５ｂにより把捉ロッド２５を受ける構成とした。
さらに保持シリンダ４５ａによりロッド受部４５ｂを押して、ロッド牽引部３０の皿バネ３０ａを圧縮して撓ませ、把捉ロッド２５の周ボール２５ａを周大径部３４ａの中に位置させて、周握り機構を開放状態にしてチャック４０を保持する構成とした。
【００２５】
スピンドル９１にチャック４０を取り付けるときは、予めスピンドル９１の央握り機構を開放状態にして、スピンドル９１の央握り機構に央プルスタッド１８を、チャック４０の周握り機構に周プルスタッド１９を挿入しつつ、チャック４０にスピンドル９１を接近させる。
すると央プルスタッド１８の央頭部１８ｂの先端の傾斜面が央ボール９２ａを法線方向外側に押し、央ボール９２ａの間の隙間を押し広げて通過し、央頭部１８ｂが央頭部空間９２ｂに入る。また周プルタッド１９の周頭部１９ｂの先端の傾斜面が周ボール２５ａを法線方向外側に押し、周ボール２５ａの間の隙間を押し広げて通過し、周頭部１９ｂが周頭部空間２５ｂに入る。
さらにチャック４０にスピンドル９１を密着させつつ押しロッド９２を引くと、央頭部１８ｂと央ボール９２ａが共に軸小径部９０ｆの中に入る。央ボール９２ａは軸面取部９０ｅを通過するときに法線方向内側に移動して央頭部１８ｂをつかむ。このようにして央握り機構により央プルスタッド１８を把捉する。
主軸ユニットの押す力は保持シリンダ４５ａの力より強いため、スピンドル９１とチャック４０を密着させるに従い、周プルスタッド１９は把捉ロッド２５と共にロッド受部４５ｂを押して、周頭部１９ｂと周ボール２５ａが共に周小径部３４ｃの中に入る。周ボール２５ａは周面取部３４ｂを通過するときに法線方向内側に移動して周頭部１９ｂをつかむ。このようにして周握り機構により周プルスタッド１９を把捉する。
このときチャック４０は央把捉機構によって把捉され、ロッド受部４５ｂを下げて把捉ロッド２５から離れた後は、皿バネ３０ａが把捉ロッド２５ａを牽引するので、周把捉機構による把捉状態が維持される。従って保持具４５の保持シリンダ４５ａのピストンロッドを引き下げ、ロッド受部４５ｂを収容部３４ｄから抜き出して、チャック４０を保持具４５から切り離すことが可能である。
またスピンドル９１からチャック４０を取り外すときは、チャック４０を保持具４５に取り付け、保持シリンダ４５ａによってロッド受部４５ｂを押し、把捉ロッド２５を押すことにより周握り機構を開放状態にする。そして押しロッド９２を前側に移動させて央握り機構を開放状態にして、スピンドル９１をチャック４０から離す。
一端スピンドル９１にチャック４０を取り付けた後は、央把捉機構が開放状態になっても常に皿バネ３０ａが把捉ロッド２５ａを牽引しているので、周把捉機構による把捉状態は維持される。
また押しロッド９２を押し引きすることにより、央プルスタッド１８を有するプルシャフト４０ｃは押しロッド９２と共に移動し、さらにプルシャフト４０ｃはチャック４０のジョースライドに取り付けてあるので、押しロッド９２を押し引きすることにより、チャック４０の爪４０ｂをスライドさせて工作物を把握することができる。
【実施例３】
【００２６】
スピンドル９１に取り付け可能なクランプ機構４６の実施例３を図３に示して説明する。
クランプ機構４６は取付ベース４６ｄとクランプアーム４６ｂを有するものとする。取り付けベース４６ｄにはインロー部４６ｆを設けてスピンドルの軸インロー部９０ｂと嵌め合わせた。またキー逃穴を設けてスピンドルの工具キー９５ｄとの干渉を避けた。またボルト４６ａにより央プルスタッド１８を有するプルシャフト４６ｃをクランプアーム４６ｂに取り付けた。
取付ベース４６ｄのスピンドル９１への取付面側には周プルスタッド１９に位置を合わせてロッド取付部３４を６カ所設け、ロッド取付部３４にはそれぞれロッド牽引部３０を取り付けた。
周大径部３４ａ、周小径部３４ｃ、周面取部３４ｂ及び収容部３４ｄによりロッド取付部３４を構成し、把捉ロッド２５及び周ボール２５ａを含むロッド牽引部３０とロッド取付部３４により周握り機構を構成し、さらにスピンドル９１に取り付けた周プルスタッド１９と周握り機構によって周把捉機構を構成した点は実施例２と同様である。
また実施例３のクランプ機構４６は実施例２に記載した保持具４５と同様の保持具に取り付けてスピンドルへ９１の脱着を行うことが可能である。重複した記載を避け保持具の構成及びクランプ機構４６をスピンドル９１に着脱する方法についての記載は省略する。
スピンドル９１にクランプ機構４６を取り付けた後は、押しロッド９２を押し引きすることにより、央プルスタッド１８を有するプルシャフト４６ｃは押しロッド９２と共に移動し、プルシャフト４６ｃはクランプ機構４６のクランプアーム４６ｂに取り付けてあるので、押しロッド９２を押し引きすることにより、クランプアーム４６ｂは移動して工作物９６を取付ベース４６ｄに押しつけて把捉する。取付ベース４６ｄには位置決ピン４６ｅが設けてあり工作物９６を精度正しく把捉することができる。
【実施例４】
【００２７】
スピンドル９１に取り付け可能な把捉ベース２０ａとチャック５０の組み合わせの実施例４を図４〜図６に示し説明する。
把捉ベース２０ａはベース台４８とロッド取付部３４とロッド牽引部３０とカラー４８ｃを有するものとする。ベース台４８にはインロー部４８ｄを設けてスピンドルの軸インロー部９０ｂと嵌め合わせた。またキー逃穴を設けてスピンドルの工具キー９５ｄとの干渉を避けた。
またベース台４８のスピンドル９１への取付面であるＳ取付面４８ａ側には周プルスタッド１９に位置を合わせてロッド取付部３４を６カ所設け、ロッド取付部３４にはそれぞれロッド牽引部３０を取り付けた。またベース台４８の中央に中央穴４８ｅを明けてカラー４８ｃを貫通させた。
チャック５０はベース台４８のＷ取付面４８ｂにボルト締めにより取り付け、Ｓ取付面４８ａ側に央プルスタッド１８を有するプルシャフト５０ｃを設けて、カラー４８ｃを介してチャック５０のジョースライド５０ｂとプルシャフト５０ｃを連結した。
把捉ベース２０ａとチャック５０の組み合わせは、実施例２の保持具４５と同様の保持具に取り付け、実施例２と同様の方法によりスピンドル９１に取り付け及び取り外すことができる。
スピンドル９１に把捉ベース２０ａとチャック５０の組み合わせを取り付けた後は、央把捉機構が開放状態になっても皿バネ３０ａが把捉ロッド２５ａを牽引しているので、周把捉機構による把捉状態は維持される。
把捉ベース２０ａとチャック５０の組み合わせをスピンドル９１に取り付けた後は、押しロッド９２を押し引きすることにより、央プルスタッド１８を有するプルシャフト５０ｃは押しロッド９２と共に移動し、プルシャフト５０ｃはチャック５０のジョースライド５０ｂに取り付けてあるので、押しロッド９２を押し引きすることにより、チャック５０の爪５０ａをスライドさせて工作物を把握することができる。
【実施例５】
【００２８】
スピンドル９１に取り付け可能な把捉ベース２０ｂとチャック５０の組み合わせの実施例５を図７に示し説明する。
把捉ベース２０ｂはベース台５７とロッド取付部３４とロッド牽引部３０を有するものとする。またベース台５７には空洞部５７ａを設けてピン５７ｃと押しアーム５７ｄを取り付けた。さらにベース台５７の中央には凹凸カラー５７ｂを取り付けた。
そしてスピンドルへの取付面側に央プルスタッド１８を有するプルシャフト５０ｃを設けて、凹凸カラー５７ｂを介してチャック５０のジョースライド５０ｂとプルシャフト５０ｃを連結した。そして押しアーム５７ｄの片方の端部を凹凸カラー５７ｂの凹凸部に挿入し、押しアーム５７ｄの他方の端部を把捉ロッドの段付部に対向させた。
把捉ベース２０ｂとチャック５０の組み合わせをスピンドル９１に取り付けるときは、予め押しロッド９２を実施例２よりさらに前側に位置させて央握り機構を開放状態にして、スピンドル９１の央握り機構に央プルスタッド１８を、把捉ベース２０ｂの周握り機構に周プルスタッド１９をそれぞれ挿入する。まず先に央プルスタッド１８が央頭部空間９２ｂに入り、押しロッド９２はプルシャフト５０ｃを押し返す。そして押しロッド９２に押されてプルシャフト５０ｃと凹凸カラー５７ｂとジョースライド５０ｂは前方に移動する。
また凹凸カラー５７ｂの移動に伴い押しアーム５７ｄの片側も前方に移動し、ピン５７ｃを中心として押しアーム５７ｄが回転して、押しアーム５７ｄの他方の端部が後方に移動して、把捉ロッド２５をスピンドルに向かって押し周握り機構は開放状態になる。その後周プルスタッド１９の周頭部１９ｂが周頭部空間２５ｂに入る。
続いて押しロッド９２を引きながら、把捉ベース２０ｂにスピンドル９１を密着させると、央頭部１８ｂと央ボール９２ａが共に軸小径部９０ｆの中に入り、央握り機構によって央プルスタッド１８の央頭部１８ｂを把捉する。同時に周プルスタッド１９の周頭部１９ｂと把捉ロッド２５の周ボール２５ａが周小径部３４ｃの中に入り、周握り機構によって周プルスタッド１９の周頭部１９ｂを把捉する。
把捉ベース２０ｂとチャック５０の組み合わせをスピンドル９１に取り付けた後は、押しロッド９２を押し引きすることにより、央プルスタッド１８を有するプルシャフト５０ｃは押しロッド９２と共に移動する。プルシャフト５０ｃはチャック５０のジョースライド５０ｂに取り付けてあるので、押しロッド９２を押し引きすることにより、チャック５０の爪５０ａをスライドさせて工作物を把握することができる。
【実施例６】
【００２９】
実施例５に対してさらにロック機構５８を加えた実施例６を図８に示して説明する。把捉ベース２０ｃは位置決穴５９ａを有するベース台５９と、ロッド取付部３４及びロッド牽引部３０とからなるものとした。ベース台５９に空洞部５９ｂを設け、ピン５７ｃと押しアーム５７ｄと凹凸カラー５７ｂを取り付け、凹凸カラー５７ｂの移動に伴い押しアーム５７ｄの片方の端部を移動させ、把握ロッド２５を押しアーム５７ｄの他方の端部で押し、周握り機構を開放状態にする構成は実施例５と同じである。
さらにスピンドルケース９３の前カバ９３ｃにロック機構５８を取り付けた。ロック機構５８はロックシリンダ６６とピストン６０ａを有するロックピン６０とからなるものとし、位置決穴５９ａとロックピン６０の中心は一致するよう構成した。またロックシリンダ６６はＡポート６６ａとＢポート６６ｂを有するものとし、ロックピン６０の先端部６０ｄに拡張リング６０ｂを取り付け、Ａポート６６ａに供給した油圧が油道６０ｃを通って拡張リング６０ｂの内側に流れるように構成した。
把捉ベース２０ｃとチャック５０の組み合わせは、実施例５と同様にしてスピンドル９１に着脱することが可能である。そしてスピンドル９１の軸９０の回転を数値制御することにより所望の位置に停止させた後に、ロックシリンダ６６のＡポート６６ａに油圧を導入する。
するとロックピン６０はベース台５９に向かって進み、ロックピン６０の先端部６０ｄは位置決穴５９ａの中に入る。さらに油圧は拡張リング６０ｂの内側に流れ、拡張リング６０ｂは外側に拡張して、ロックピン６０の外径と位置決穴５９ａの内径との間のほんの僅かな隙間を埋め、チャックの停止角度の精度を極めて高くすることが可能になる。
【実施例７】
【００３０】
スピンドル９１に取り付け可能な把捉ベース２０ａとクランプ機構５６の組み合わせの実施例７を図９に示し説明する。
実施例４の構成が把捉ベース２０ａとチャック５０の組み合わせであったが、実施例７ではチャック５０ではなくクランプ機構５６を取り付けた点で異なる。重複した記載を避け実施例４と異なる構成について記載する。
実施例７のクランプ機構５６は取付ベース５６ｄ、クランプアーム５６ｂ、アームスライド５６ｅ及び受け台５６ａとからなるものとし、把捉ベース２０ａのＷ取付面４８ｂに取付ベース５６ｄを取り付け、把捉ベース２０ａのＳ取付面４８ａ側に央プルスタッド１８を有するプルシャフト５６ｃを設けて、アームスライド５６ｅによりカラー４８ｃを介してクランプアーム５６ｂとプルシャフト５６ｃを連結した。
把捉ベース２０ａとクランプ機構５６の組み合わせは、実施例２の保持具４５と同様の保持具に取り付け、実施例２と同様の方法によりスピンドル９１に脱着することが可能である。
スピンドル９１に取り付けた後は、押しロッド９２を押し引きすることにより、央プルスタッド１８を有するプルシャフト５６ｃは押しロッド９２と共に移動する。さらにプルシャフト５６ｃはクランプアーム５６ｂに取り付けてあるので、押しロッド９２を押し引きすることにより、クランプアーム５６ｂは移動して工作物９６を受け台５６ａに押しつけて把捉することが可能である。
また把捉ベース２０ｂにクランプ機構５６を取り付けて、把捉ベース２０ｂとクランプ機構５６の組み合わせとすることも可能である。さらに把捉ベース２０ｃとクランプ機構５６とロック機構５８の組み合わせとすることも可能である。
【実施例８】
【００３１】
スピンドル９１に取り付け可能な把捉ベース２０ｄと工具５５の組み合わせの実施例８を図１０に示し説明する。
把捉ベース２０ｄのベース台４９のＷ取付面４９ｂに工具台６９ａを取り付け、工具台６９ａにフライスカッタ５５ｂとドリル５５ｃの組み合わせからなる工具５５を取り付けた。さらにベース台４９のＳ取付面４９ａ側にインロー部４９ｄを設け、央プルスタッド１８を有するプルシャフト５５ｄを取り付けた。
実施例８では押しロッド９２を央把捉機構としてのみ使用するので、台ベース４９に中央穴を設けることなくプルシャフト５５ｄをベース台４９に直接取り付けた。
把捉ベース２０ｄと工具５５の組み合わせは、実施例２の保持具４５と同様の保持具に取り付け、実施例２と同様の方法によりスピンドル９１に着脱することが可能である。
【実施例９】
【００３２】
スピンドル９１に取り付け可能な単純ベース台６７と工具５５の組み合わせの実施例９を図１１に示し説明する。
単純ベース台６７のＷ取付面６７ｂに工具台６９ｂを取り付け、工具台６９ｂにフライスカッタ５５ｂとドリル５５ｃの組み合わせからなる工具５５を取り付けた。また単純ベース台６７のＳ取付面６７ａ側に央プルスタッド１８を有するテーパーシャフト６７ｅを取り付け、スピンドル９１の軸９０のテーパー穴９０ｃと一致させた。
さらにＳ取付面６７ａにインロー部６７ｄと、スピンドル９１の有する周プルスタッド１９との干渉を避けるための逃がし穴６７ｃを設けた。押しロッド９２を央把捉機構としてのみ使用するので、単純ベース台６７に中央穴を設けることなくテーパーシャフト６７ｅを単純ベース台６７に直接取り付けた。
実施例９の単純ベース台６７と工具５５の組み合わせは周把捉機構を使用せず、央把捉機構だけで把捉する構成である。本実施例では軸９０の取付面９０ａと単純ベース台６７のＳ取付面６７ａとの間で面接触し、スピンドル９１の軸９０の中心から遠く離れた位置において広い面接触が得られるため、工具５５の振れが生じることなく、従来と比べて重切削に耐えることが可能である。
【実施例１０】
【００３３】
実施例１のスピンドルを有する主軸ユニット７及び主軸ユニット７を有する工作機械の基本的な構成について図１２及び図１３に示して説明する。
切屑回収部８ａを有するベッド８と、ベッド８の上に設けた支柱１０ａと支持壁１０ｂとからなる支持壁等１０によって固定ベース９を支持し、向き合う２つの支持壁１０ｂに大きな開口１０ｃを設けてこれを工作物搬入出用の開口とした。
そして固定ベース９は互いに平行な２枚のＹ保持部９ａと、２枚のＹ保持部９ａを連結するＹ連結部９ｃと、Ｙ軸駆動機構２を保持するＹ駆保持部９ｄからなるものとし、２枚のＹ保持部９ａの間を第１開口９ｂとした。
固定ベース９上にＹ軸レール１１、Ｙリニア軸受１２、Ｘ軸ベース１４、Ｙ軸駆動機構２などで構成するＹ軸移動機構１を取り付ける。２枚のＹ保持部９ａの上にそれぞれＹ軸レール１１をＹ軸に平行にして取り付け、Ｙ駆保持部９ｄの上にＹ駆動機構２のＹ固定サポート２４とＹサーボモータ２１を取り付け、さらにＹ連結部９ｃの上にＹ支持サポート２３を取り付け、予めＹボールネジ２２にＹナット（図示しない）を取り付けた状態にして、Ｙ固定サポート２４とＹ支持サポート２３によりＹボールネジ２２を保持させた。
Ｘ軸ベース１４は互いに平行な２枚のＸ保持部１４ａと、２枚のＸ保持部１４ａを連結する２枚のＸ連結部１４ｃと、Ｘ軸駆動機構４を保持するＸ駆保持部１４ｄとＸ支保持部１４ｅさらにＹナット保持部１４ｆからなるものとし、２枚のＸ保持部１４ａの間を第２開口１４ｂとした。そしてＸ軸ベース１４の４角の下面にＹ軸レール１１に組み付けた４個のＹリニア軸受１２を取り付け、Ｙナット保持部１４ｆの下面にＹナットを固定して取り付けた。
【００３４】
Ｘ軸ベース１４上にＸ軸レール３１、Ｘリニア軸受３２、Ｚ軸ベース３３、Ｘ軸駆動機構４などで構成するＸ軸移動機構３を取り付ける。まずＸ軸ベース１４の２枚のＸ保持部１４ａの上にそれぞれＸ軸レール３１をＸ軸に平行にして取り付け、Ｘ駆保持部１４ｄにＸ軸駆動機構４のＸ固定サポート４４とＸサーボモータ４１を取り付け、Ｘ支保持部１４ｅにＸ支持サポート４３を取り付け、予めＸボールネジ４２にＸナット４２ａを取り付けた状態にして、Ｘ固定サポート４４とＸ支持サポート４３によりＸボールネジ４２を保持させた。
Ｚ軸ベース３３は上フレーム３３ａと下フレーム３３ｂと上下連結部３３ｃとＺレール受部３３ｄからなるものとし、下フレーム３３ｂの下面にＸ軸レール３１に組み付けた４個のＸリニア軸受３２を取り付け、上下連結部３３ｃにＸナット４２ａを取り付けた。
さらにＺ軸ベース３３にＺ軸レール５１、Ｚリニア軸受５２、上静圧ガイド５３、下静圧ガイド５４、Ｚ軸駆動機構６などで構成するＺ軸移動機構５を取り付ける。上フレーム３３ａに上静圧ガイド５３を下フレーム３３ｂに下静圧ガイド５４をそれぞれ取り付け、主軸ユニット７をＺ軸方向に昇降可能にガイドする。
上静圧ガイド５３も下静圧ガイド５４も共に、堰部５３ｃ、５４ｃを設けることにより平面視において均等に分割された３室からなる軸受部５３ａ、５４ａを有するものとし、軸受部５３ａ、５４ａの上下両側に堰部５３ｃ、５４ｃと回収溝５３ｂ、５４ｂとＯリング５３ｄ、５４ｄを有しており、油圧供給装置により圧力２メガパスカルの潤滑油を絞り回路を介してそれぞれ３室からなる軸受部５３ａ、５４ａに供給し、堰部５３ｃ、５４ｃを通過し圧力の低下した潤滑油を回収溝５３ｂ、５４ｂから排出させ、軸受部５３ａ、５４ａと主軸筒７１の外面との間を滑り面として、平面視において主軸ユニット７の全周の大部分をガイドする構成とした。
【００３５】
また上フレームの３３ａの上側にＺ固定サポート６３とＺサーボモータ６１を取り付け、下フレーム３３ｂに軸受を取り付けてこれをＺ支持サポート６４とし、予めＺボールネジ６２にＺナット６２ａを取り付けた状態にして、Ｚ固定サポート６３とＺ支持サポート６４によりＺボールネジ６２を保持させた。
そしてＺレール受部３３ｄにＺ軸レール５１をＺ軸に平行にして取り付け、Ｚ軸レール５１にＺリニア軸受５２を取り付けて、Ｚリニア軸受５２とＺナット６２ａを連結部６２ｂにより連結した。また主軸ユニット７の主軸筒７１とＺナット６２ａを主軸連結部６５により連結した。Ｚ軸レール５１を取り付けたのはＺサーボモータ６１により加えられる水平方向の力が主軸ユニット７に及ばないようにするためである。
実施例１０ではＺサーボモータ６１によりＺボールネジ６２が回転駆動され、Ｚナット６２ａがＺ軸の往復方向に移動するため、主軸ユニット７はＺナット６２ａの移動に伴い上静圧ガイド５３と下静圧ガイド５４にガイドされて上下昇降する。
Ｘサーボモータ４１によりＸボールネジ４２が回転駆動され、Ｘナット４２ａがＸ軸の往復方向に移動するため、Ｚ軸移動機構５と主軸ユニット７はＸナット４２ａの移動に伴いＸ軸レール３１上を走行し、第１開口９ｂ及び第２開口１４ｂの隅から隅までＸ軸方向に移動する。
Ｙサーボモータ２１によりＹボールネジ２２が回転駆動され、ＹナットがＹ軸の往復方向に移動するため、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５及び主軸ユニット７はＹナットの移動に伴いＹレール１１上を走行し、第１開口９ｂの隅から隅までＹ軸方向に移動する。
Ｙサーボモータ２１、Ｘサーボモータ４１及びＺサーボモータ６１を数値制御し、２台の任意のサーボモータを同時駆動したり３台のサーボモータを同時駆動することにより、主軸ユニット７を２次元又は３次元に自由に移動させることが可能である。
【００３６】
本実施例では主軸ユニット７を上静圧ガイド５３と下静圧ガイド５４により平面視においてほぼ全周方向からガイドし、主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を２本のＸ軸レール３１によって両側からガイドし、主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５及びＸ軸移動機構３の大部分を２本のＹ軸レール１１により両側からガイドした。
また平面視において４個のＸリニア軸受３２の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を設け、平面視において４個のＹリニア軸受１２の外側を結んでできる長方形の中に主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５、２本のＸ軸レール３１を含むＸ軸移動機構３の大部分を設けた。
また主軸ユニット７及びＺ軸移動機構５の大部分を、２箇所のＸ保持部１４ａによって挟まれた平面内に設け、主軸ユニット７、Ｚ軸移動機構５及びＸ軸移動機構３の大部分を、２箇所のＹ保持部９ａによって挟まれた平面内に設けた。
以上のように各機構の自重や切削抵抗や研削抵抗による反力等の負荷をできる限り均等に受け持つ構成にしたので、各部材における歪みの発生を防止して精度の高い加工を可能にすることができた。また使用する部材の軽量化を図り可動部の慣性を小さくすることが可能になり、主軸を移動させる場合の移動速度の高速化、起動時の加速時間の短縮化、停止時の減速時間の短縮化、その結果として加工時間の短縮可を実現することができた。
【００３７】
主軸ユニット７は概円筒形状を有する主軸筒７１と、主軸筒７１の上方内部に取り付けたビルトインモータ７２と、連結シャフトＡ７３と、連結シャフトＢ７４と、主軸筒７１の下方に取り付けたスピンドル９１と、主軸筒７１の上方外部に取り付けた回転シリンダ８３及び回転検知ユニット８０などで構成した。
中空部を有する連結シャフトＡ７３を軸受７２ａと軸受７２ｂとで回転自由に保持し、ビルトインモータ７２のロータの内側に連結シャフトＡ７３を取り付け、ビルトインモータ７２により連結シャフトＡ７３を回転駆動する構成とした。また連結シャフトＡ７３に回転検知ユニット８０とシリンダ台８２を取り付けた。
連結ドローバ８４の挿入穴８４ａにＯ−リング９２ｆと押しロッドの挿入部９２ｄを挿入し、押ロッド９２の雄ネジ９２ｅに連結ドローバ８４の雌ネジ８４ｂをねじ込んで取り付けた後に、連結ドローバ８４を連結シャフトＢ７４の中空穴に挿入し、ボルト７４ｄを使用して連結リング７６に連結シャフトＢ７４の下端部を取り付けた。連結シャフトＢ７４は下側凹部７４ｂを有するものとし、軸９０の端部とナット７７が下側凹部７４ｂの中に収まるようにした。
また連結シャフトＢ７４の上側の凹部の中にメカロック７５を入れた後に、連結ドローバ８４を連結シャフトＡ７３の中空部に貫通させつつ、スピンドル９１を下側から主軸筒７１の中に挿入し、ボルト締めにより主軸筒７１の下端に取り付けた。
連結シャフトＢ７４の上側の凹部の中にあるメカロック７５の中に連結シャフトＡ７３の下端部を挿入した状態にして、主軸筒７１の作業穴７１ａから手を入れてメカロック７５のボルトを締め、連結シャフトＡ７３の下端部と連結シャフトＢの上側の凹部とを連結した。
さらに連結ドローバ８４の上端のネジ部を回転シリンダ８３のネジ穴にねじ込んで固定し、回転シリンダ８３をシリンダ台８２に取り付け、さらに回転シリンダ８３に回転継手８１を取り付けて圧縮空気の配管を行った。
主軸ユニット７はビルトインモータ７２の回転力が、連結シャフトＡ７３、メカロック７５、連結シャフトＢ７４及び連結リング７６を介してスピンドル９１の軸９０を回転させ、回転シリンダ８３の押引力が連結ドローバ８４を介してスピンドル９１の押しロッド９２を押し引きする。回転継手８１に供給した圧縮空気は連結ドローバの穴８４ｄを通って押しロッド９２に供給され、押しロッドの穴９２ｃを通って軸９０のテーパー穴９０ｃに噴出し、テーパー穴９０ｃの中に切り子などのゴミが入ることを防止する。
【実施例１１】
【００３８】
続いて主軸ユニット７を有する工作機械の基本的な構成についての他の実施例１１を図１４に示し説明する。実施例１１はベッドが無く、支持壁等２６によって固定ベース９を支持した点で実施例１０と異なるものである。重複した記載を避け実施例１０と異なる部分についてのみ以下に記載する。
実施例１１で使用する支持壁等２６は支柱２６ａと、支持壁２６ｂ及び下部に設けた切屑回収部２６ｄとからなるものとし、向き合う２つの支持壁２６ｂに大きな開口２６ｃを設けたものである。
実施例１０ではベッド８と支持壁等１０を分割した構造にしたが、実施例１１ではベットを持たない支持壁等２６とすることにより、製造工数の低減と構造の単純化を図ることができた。
【実施例１２】
【００３９】
実施例１０の工作機械の基本的な構成を使用した旋盤１６の実施例１２を図１５〜図１７に示して説明する。旋盤１６はＹ軸移動機構１、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５、ベッド８、固定ベース９、支持壁等１０などからなるものとし、また主軸ユニット７に取り付けたチャック４０（又は５０）により把捉した工作物９６が、移動する全範囲である加工空間に切削工具９５ｅを取り付け、さらにクランプ機構４６（又は５６）と工具５５を主軸ユニット７に取り付け可能な位置に配置したものである。
さらに開口１０ｃを貫通させてベッド８の上を２列のチェンが往復とも通過するコンベア９７を設けた。またコンベア９７の途中には工作物９６のストッパ９８と保持装置９９を取り付けた。そしてストッパ９８によって工作物９６が止まる位置をＡステーション９７ａとし、Ａステーション９７ａの搬送方向前方にＢステーション９７ｂを設けた。
工作物９６はコンベア９７上を走行し、ストッパ９８により位置決めされＡステーション９７ａで停止する。その後チャック４０によって工作物９６を把捉し、スピンドル９１の軸９０を回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、切削工具９５ｅに対して工作物９６に送り運動と切込運動を与えて旋盤加工を行うことができる。
チャック４０（又は５０）に把捉されていない部分である工作物９６の下側を加工した後に、加工後の工作物９６の下側の部分を保持装置９９で保持し、チャック４０（又は５０）に替えて主軸ユニット７に工具５５を取り付け、工作物９６の上側をフライスカッタ５５ｂ等により多角形や非円形などの多種形状に加工することができる。
さらに工具５５に替えて主軸ユニット７にクランプ機構４６（又は５６）を取り付け、多角形や非円形などに加工した工作物９６の部分をクランプ機構４６（又は５６）で把捉し、スピンドル９１の軸９０を回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、切削工具９５ｅに対して工作物９６に送り運動と切込運動を与えて加工することができる。加工後の工作物９６はＢステーション９７ｂに置かれ、コンベア９７によって搬出され次の工程に運ばれる。
旋盤１６の加工空間には多種類の切削工具９５ｅを取り付けてあるので、旋盤１６では多種類の切削工具９５ｅを使用した加工が可能である。さらにチャック４０（又は５０）、保持装置９９、クランプ機構４６（又は５６）などと、順次工作物９６を持ち替えつつ旋盤１６は多工程の加工を行うことができる。
【実施例１３】
【００４０】
実施例１３のロボット加工機１７を図１８〜図２０に示して説明する。実施例１２の旋盤１６が主軸ユニット７にチャック４０を取り付けたのに対して、ロボット加工機１７は主軸ユニット７に把捉ベース２０ｃとクランプ機構５６の組み合わせを取り付け、さらにスピンドル９１の前カバ９３ｃにロック機構５８を取り付けた点で異なる、重複した記載を避け実施例１２と異なる特徴について記載する。
ロボット加工機１７では、主軸ユニット７に取り付けたクランプ機構５６で把捉した工作物９６が移動する全範囲である加工空間に、回転工具９５ｆと回転砥石９５ｇを取り付けた。クランプ機構５６により工作物９６を把捉して、回転工具９５ｆや回転砥石９５ｇに対して工作物９６に送り運動と切込運動を与えて多種類の加工を行うためである。
チャック４０が円形の内径・外径を有する工作物９６を把捉するのに適しているのに対して、クランプ機構５６は工作物９６の形状に合わせた構成にすることが可能であり、非円形の素材や非円形に加工した後の工作物を把捉することに適している。
またロック機構５８を取り付けたので、スピンドル９１の軸９０を停止させて工作物９６を加工する場合に、工作物９６の角度位置を実施例１２と比べて極めて高精度に停止させて加工することが可能である。
【実施例１４】
【００４１】
実施例１４のマシニングセンタ１５を図２１〜図２３に示して説明する。実施例１２の旋盤１６が主軸ユニット７にチャック４０（又は５０）を取り付けたのに対して、マシニングセンタ１５では主軸ユニット７に工具９５を取り付け、さらに多種類の工具を保管する工具用マガジン７９を設けた点で異なる、重複した記載を避け実施例１２と異なる特徴について記載する。
工作物９６はコンベア９７上を走行し、ストッパ９８によりＡステーション９７ａに停止する。続いて保持装置９９により工作物９６を保持し、主軸ユニット７に取り付けた工具９５を回転させながら、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、工作物９６に対して工具９５に送り運動と切込運動を与えてフライス加工などを行うことができる。
複数の工具を使用して加工する場合は、主軸ユニット７を移動させ工具交換位置７９ａにおいて、工具用マガジン７９の空いた保管部に使用済みの工具９５を入れ、工具用マガジン７９に保管していた他の工具９５を主軸ユニット７に取り付け、さらに他の工具９５による加工を行うことができる。
実施例１４では工具用マガジン７９に多種類の工具を保管させているので、多種類の工具９５を使用した加工が可能である。
【実施例１５】
【００４２】
実施例１１の工作機械の基本的な構成を使用した複合加工機３７の実施例１５を図２４〜図２６に示して説明する。複合加工機３７はＹ軸移動機構１、Ｘ軸移動機構３、Ｚ軸移動機構５、固定ベース９、支持壁等２６などからなるものとした。
またメインの主軸ユニット７に対向させて第２の主軸ユニット３９を設け、さらに工具用マガジン７９とタレット３８とベース用マガジン７０を取り付けた。また支持壁等２６の開口２６ｃを貫通させて２列のチェンからなるコンベア９７を設けた。
第２の主軸ユニット３９は主軸ユニット７に対して、スピンドル９１の軸９０に取り付けた連結リング７６に代えてプーリを取り付け、主軸モータ３９ａに取り付けたプーリとの間をＶベルト３９ｂによりベルト駆動した点で異なる。これに伴い主軸筒を短くすると共に、ビルトインモータ７２、連結シャフトＡ７３、連結シャフトＢ７４、連結ドローバ８４などを不要とし、押しロッドを直接回転シリンダ３９ｃに取り付ける構成とした。
タレット３８はドリル３８ａやフライスカッタ３８ｂや砥石など多種類の工具を保持しこれらを回転駆動すると共に、反転することにより加工空間に位置する工具と加工空間の外に位置する工具とを切り替える構成とした。
ベース用マガジン７０は把捉ベース２０ｂ、２０ｃのベース台５７、５９の外周に同一の溝５７ｅ、５９ｃを設けて、溝５７ｅ、５９ｃをフォーク状の保管部に差し込むことにより、把捉ベース２０ｂ（又は２０ｃ）とチャック５０の組み合わせ、把捉ベース２０ｂ（又は２０ｃ）とクランプ機構５６の組み合わせ、把捉ベース２０ｂ（又は２０ｃ）と工具５５の組み合わせなどを保管し、ベース交換位置７０ａに順次提供する構成とした。
【００４３】
実施例１５の複合加工機３７では例えば以下のような多種類。多工程の加工が可能である。第１工程として、主軸ユニット７に取り付けたチャック５０によって工作物９６を把捉し、主軸ユニット７のスピンドル９１の軸９０を回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、タレット３８に取り付けたドリル３８ａやフライスカッタ３８ｂや砥石など対して、工作物９６に送り運動と切り込み運動を与え、順次工具を切り替えて多種類の加工を行うことができる。
第２工程として、第２の主軸３９に取り付けたチャック３９ｄによって工作物９６を把捉し、ベース交換位置７０ａにおいて主軸ユニット７からチャック５０を外してベース用マガジン７０の空いた保管部にチャック５０を入れる。
その後重切削の場合は他の保管部に保管していた把捉ベース２０ｂ（又は２０ｃ）と工具５５の組み合わせを主軸ユニット７に取り付け、軽切削の場合は工具交換位置７９ａにおいて工具用マガジン７９に保管していた工具９５を主軸ユニット７に取り付ける。
そして第２の主軸ユニット３９で把捉した工作物９６に対して、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、主軸ユニット７の工具５５（又は９５）に送り運動と切り込み運動を与えて加工する。さらに主軸ユニット７に取り付ける工具５５（又は９５）を順次切り替えて多種類の加工を行うことができる。
第３工程として、主軸ユニット７から工具５５（又は９５）を外し、ベース交換位置７０ａにおいてベース用マガジン７０の保管部に保管していたクランプ機構５６を主軸ユニット７に取り付け、クランプ機構５６により工作物９６を把捉する。
そして主軸ユニット７のスピンドル９１の軸９０を回転させながら又は回転させないで、主軸ユニット７をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることにより、タレット３８に取り付けたドリル３８ａやフライスカッタ３８ｂや砥石などに対して、クランプ機構５６で把捉した工作物９６に送り運動と切り込み運動を与えて加工する。さらにタレット３８を反転させることにより、順次工具を切り替えて多種類の加工を行うことが可能である。
【実施例１６】
【００４４】
以上に記載した旋盤１６、ロボット加工機１７、マシニングセンタ１５を並べた加工ラインとし、各機械のコンベア９７を乗り継いで工作物９６を搬送する構成とする。又は個別にコンベア９７を設けることなく全ての機械を貫通する１本のコンベアを設けた加工ラインとする。
本加工ラインでは、例えば旋盤１６、ロボット加工機１７、マシニングセンタ１５の順で加工していたラインを、ロボット加工機１７、マシニングセンタ１５、旋盤１６の順に加工工程が変わったときには以下の手順により容易に組み替えることが可能である。
旋盤１６の主軸ユニット７に取り付けたチャック４０を取り外して、クランプ機構５６を主軸ユニット７に取り付けることにより旋盤１６からロボット加工機１７に組み替えることが可能である。
マシニングセンタ１５の工具用マガジン７９をロボット加工機１７に移設し、ロボット加工機１７の主軸ユニット７に取り付けたクランプ機構５６を取り外すことにより、ロボット加工機１７からマシニングセンタ１５に組み替えることが可能である。
さらにマシニングセンタ１５の主軸ユニット７に取り付けた工具９５を取り外して、チャック４０を主軸ユニット７に取り付けることにより、マシニングセンタ１５から旋盤１６に組み替えることが可能である。
各機械はそれぞれチャック４０、５０クランプ機構４６、５６工具５５、９５などを有しているので、主軸ユニット７への脱着を自動的に行うことが可能である。以上のように実施例１６の加工ラインでは、機械の配置替えを行うことなく加工工程の変更に対応することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は工作機械を製造販売する産業や機械加工品を製造する産業だけでなく、機械加工プラントをエンジニアリングする産業においても利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】スピンドルの断面図である。
【図２】チャックをスピンドルに取り付ける途中の状態の、一部を断面としたチャックと保持具の組み合わせの正面図である。
【図３】スピンドルに取り付けた状態の、一部を断面としたクランプ機構の正面図である。
【図４】把捉ベースの断面図である。
【図５】把捉ベースとチャックの組み合わせの正面視の断面図である。
【図６】スピンドルに取り付けた状態の、把捉ベースとチャックの組み合わせの正面視の断面図である。
【図７】スピンドルに取り付けた状態の、把捉ベースとチャックの組み合わせの正面視の断面図である。
【図８】スピンドルに取り付けた状態の、把捉ベースとチャックとロック機構の組み合わせの正面視の断面図である。
【図９】把捉ベースとクランプ機構の組み合わせの正面視の断面図である。
【図１０】把捉ベースと工具の組み合わせの正面視の断面図である。
【図１１】単純ベース台と工具の組み合わせの正面図である。
【図１２】工作機械の基本構成を表した斜視図である。
【図１３】主軸ユニットの断面図である。
【図１４】工作機械の他の基本構成を表した斜視図である。
【図１５】旋盤の正面図である。
【図１６】旋盤の側面図である。
【図１７】図１６のＫ−Ｋ矢視断面図である。
【図１８】ロボット加工機の正面図である。
【図１９】ロボット加工機の側面図である。
【図２０】図１９のＮ−Ｎ矢視断面図である。
【図２１】マシニングセンタの正面図である。
【図２２】マシニングセンタの側面図である。
【図２３】図２２のＪ−Ｊ視断面図である。
【図２４】複合加工機の正面図である。
【図２５】複合加工機の側面図である。
【図２６】図２５のＭ−Ｍ視断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ：Ｙ軸移動機構          ２  ：Ｙ軸駆動機構          ３  ：Ｘ軸移動機構
４  ：Ｘ軸駆動機構          ５  ：Ｚ軸移動機構          ６  ：Ｚ軸駆動機構
７  ：主軸ユニット          ８  ：ベッド                ８ａ：切屑回収部
９  ：固定ベース            ９ａ：Ｙ保持部              ９ｂ：第１開口
９ｃ：Ｙ連結部              ９ｄ：Ｙ駆保持部          １０  ：支持壁等
１０ａ：支柱                １０ｂ：支持壁              １０ｃ：開口
１１  ：Ｙ軸レール          １２  ：Ｙリニア軸受        １４  ：Ｘ軸ベース
１４ａ：Ｘ保持部            １４ｂ：第２開口            １４ｃ：Ｘ連結部
１４ｄ：Ｘ駆保持部          １４ｅ：Ｘ支保持部          １４ｆ：Ｙナット保持部
１５  ：マシニングセンタ    １６  ：旋盤                １７  ：ロボット加工機
１８  ：央プルスタッド      １８ａ：央頸部              １８ｂ：央頭部
１８ｃ：央面取部            １９  ：周プルスタッド      １９ａ：周頸部
１９ｂ：周頭部              １９ｃ：周面取部            ２０ａ：把捉ベース
２０ｂ：把捉ベース          ２０ｃ：把捉ベース          ２０ｄ：把捉ベース
２１  ：Ｙサーボモータ      ２２  ：Ｙボールネジ        ２３  ：Ｙ支持サポート
２４  ：Ｙ固定サポート      ２５  ：把捉ロッド          ２５ａ：周ボール
２５ｂ：周頭部空間          ２６  ：支持壁等            ２６ａ：支柱
２６ｂ：支持壁              ２６ｃ：開口                ２６ｄ：切屑回収部
３０  ：ロッド牽引部        ３０ａ：皿バネ              ３０ｂ：カラー
３０ｃ：ロックナット        ３０ｄ：座金                ３１  ：Ｘ軸レール
３２  ：Ｘリニア軸受        ３３  ：Ｚ軸ベース          ３３ａ：上フレーム
３３ｂ：下フレーム          ３３ｃ：上下連結部          ３３ｄ：Ｚレール受部
３４  ：ロッド取付部        ３４ａ：周大径部            ３４ｂ：周面取部
３４ｃ：周小径部            ３４ｄ：収容部              ３７  ：複合加工機
３８  ：タレット            ３８ａ：ドリル              ３８ｂ：フライスカッタ
３９  ：主軸ユニット        ３９ａ：主軸モータ          ３９ｂ：Ｖベルト
３９ｃ：回転シリンダ        ３９ｄ：チャック            ４０  ：チャック
４０ａ：ボルト              ４０ｂ：爪                  ４０ｃ：プルシャフト
４０ｄ：インロー部          ４１  ：Ｘサーボモータ      ４２  ：Ｘボールネジ
４２ａ：Ｘナット            ４３  ：Ｘ支持サポート      ４４  ：Ｘ固定サポート
４５  ：保持具              ４５ａ：保持シリンダ        ４５ｂ：ロッド受部
４５ｃ：保持腕              ４６  ：クランプ機構        ４６ａ：ボルト
４６ｂ：クランプアーム      ４６ｃ：プルシャフト        ４６ｄ：取付ベース
４６ｅ：位置決ピン          ４６ｆ：インロー部          ４８  ：ベース台
４８ａ：Ｓ取付面            ４８ｂ：Ｗ取付面            ４８ｃ：カラー
４８ｄ：インロー部          ４８ｅ：中央穴              ４９  ：ベース台
４９ａ：Ｓ取付面            ４９ｂ：Ｗ取付面            ４９ｄ：インロー面
５０  ：チャック            ５０ａ：爪                  ５０ｂ：ジョースライド
５０ｃ：プルシャフト        ５１  ：Ｚ軸レール          ５２  ：Ｚリニア軸受
５３  ：上静圧ガイド        ５３ａ：軸受部              ５３ｂ：回収溝
５３ｃ：堰部                ５３ｄ：Ｏリング            ５４  ：下静圧ガイド
５４ａ：軸受部              ５４ｂ：回収溝              ５４ｃ：堰部
５４ｄ：Ｏリング            ５５  ：工具                ５５ｂ：フライスカッタ
５５ｃ：ドリル              ５５ｄ：プルシャフト        ５６  ：クランプ機構
５６ａ：受け台              ５６ｂ：クランプアーム      ５６ｃ：プルシャフト
５６ｄ：取付ベース          ５６ｅ：アームスライド      ５７  ：ベース台
５７ａ：空洞部              ５７ｂ：凹凸カラー          ５７ｃ：ピン
５７ｄ：押しアーム          ５７ｅ：溝                  ５８  ：ロック機構
５９  ：ベース台            ５９ａ：位置決穴            ５９ｂ：空洞部
５９ｃ：溝                  ６０  ：ロックピン          ６０ａ：ピストン
６０ｂ：拡張リング          ６０ｃ：油道                ６０ｄ：先端部
６１  ：Ｚサーボモータ      ６２  ：Ｚボールネジ        ６２ａ：Ｚナット
６２ｂ：連結部              ６３  ：Ｚ固定サポート      ６４  ：Ｚ支持サポート
６５  ：主軸連結部          ６６  ：ロックシリンダ      ６６ａ：Ａポート
６６ｂ：Ｂポート            ６７  ：単純ベース台        ６７ａ：Ｓ取付面
６７ｂ：Ｗ取付面            ６７ｃ：逃がし穴            ６７ｄ：インロー部
６７ｅ：テーパーシャフト    ６９ａ：工具台              ６９ｂ：工具台
７０  ：ベース用マガジン    ７０ａ：ベース交換位置      ７１  ：主軸筒
７１ａ：作業穴              ７２  ：ビルトインモータ    ７２ａ：軸受
７２ｂ：軸受                ７３  ：連結シャフトＡ      ７４  ：連結シャフトＢ
７４ｂ：下側凹部            ７４ｄ：ボルト              ７５  ：メカロック
７６  ：連結リング          ７７  ：ナット              ７９  ：工具用マガジン
７９ａ：工具交換位置        ８０  ：回転検知ユニット    ８１  ：回転継手
８２  ：シリンダ台          ８３  ：回転シリンダ        ８４  ：連結ドローバ
８４ａ：挿入穴              ８４ｂ：雌ネジ              ８４ｄ：穴
９０  ：軸                  ９０ａ：取付面              ９０ｂ：軸インロー部
９０ｃ：テーパー穴          ９０ｄ：軸大径部            ９０ｅ：軸面取部
９０ｆ：軸小径部            ９０ｇ：軸空洞部            ９０ｈ：位置決溝
９１  ：スピンドル          ９２  ：押しロッド          ９２ａ：央ボール
９２ｂ：央頭部空間          ９２ｃ：穴                  ９２ｄ：挿入部
９２ｅ：雄ネジ              ９２ｆ：Ｏ−リング          ９３  ：スピンドルケース
９３ａ：軸受                ９３ｂ：軸受                ９３ｃ：前カバ
９５  ：工具                ９５ａ：テーパーシャンク    ９５ｂ：工頸部
９５ｃ：工頭部              ９５ｄ：工具キー            ９５ｅ：切削工具
９５ｆ：回転工具            ９５ｇ：回転砥石            ９６  ：工作物
９７  ：コンベア            ９７ａ：Ａステーション      ９７ｂ：Ｂステーション
９８  ：ストッパ            ９９  ：保持装置
【図１】
2010089202.tif 000003
【図２】
2010089202.tif 000004
【図３】
2010089202.tif 000005
【図４】
2010089202.tif 000006
【図５】
2010089202.tif 000007
【図６】
2010089202.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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