(57)【要約】【課題】  この発明は、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える複合工作機械を提供することを目的とする。【解決手段】  この発明は、ターンテーブル８に対して垂直方向に設けられた一対のコラム２と、コラム２に取り付けられたクロスレール１と、このクロスレール１に横道自在取り付けられたキャリア３と、このキャリア３に回動自在に取り付けられたサドル４と、このサドル４を回動させるギア機構６と、サドル４に移動自在に取り付けられたラム５と、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラム５の下方部に取り付けられる工具５８と、ギア機構を駆動する駆動手段６１とを備え、駆動手段６１により、サドル４を回動させ、ラム５を垂直から所定角度の範囲内でサドル４に対して平行に移動させ、ターンテーブル８に支持されたワークを加工する。【選択図】  図２３
2014034073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
コラムに取り付けられたクロスレールと、
このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
このサドルを回動させるギア機構と、
前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
このラムの下方部に取り付けられる工具と、
ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直から所定角度の範囲内でサドルに対して平行に移動させ、前記ターンテーブルに支持されたワークを加工することを特徴とする複合工作機械。
【請求項２】
前記サドルを回転させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾かせ、前記ラム駆動手段により、前記ラムをワークに向かって前進させ斜め穴加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の複合工作機械。
【請求項３】
前記ギア機構は、前記キャリアに固定された円弧状のラックギアと前記サドルに取り付けられ、前記ギアと係合する一対のピニオンギアとを含むことを特徴とする請求項１に記載の複合工作機械。
【請求項４】
前記サドルの中心部に支持シャフトが固定され、この支持シャフトが前記キャリアの中心部に取り付けられた軸受けに回転自在に支持され、前記キャリアの上部には円弧状の支持レールが取り付けられ，前記サドル上部には前記支持レールと係合する複数のスライダーが取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合工作機械。
【請求項５】
ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
コラムに取り付けられたクロスレールと、
このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
このサドルを回動させるギア機構と、
前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
このラムの下方部に取り付けられる工具と、
ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記ラムを垂直方向と平行になるように前記駆動手段により前記サドルを回動させ、サドル位置を設定した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを上下に移動させて旋削加工を行い、
旋削加工終了後、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持し、前記ラムを前進又は後進させてワークに斜め穴加工又はミーリング加工を行うことを特徴とする複合工作機の加工方法。
【請求項６】
ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
コラムに取り付けられたクロスレールと、
このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
このサドルを回動させるギア機構と、
前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
このラムの下方部に取り付けられる工具と、
ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを前進又は後進させてワークに旋削加工を行うことを特徴とする複合工作機の加工方法。
【請求項７】
ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、
コラムに取り付けられたクロスレールと、
このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、
このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、
このサドルを回動させるギア機構と、
前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、
前記ラムを移動させるラム駆動手段と、
このラムの下方部に取り付けられる工具と、
ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、
電源スイッチを投入した初期設定時には、前記サドル第１の方向に所定角度回転させ、その後第１の方向とは逆方向に前記サドルを回転させて軸中心位置に一致するように前記サドルを停止させることを特徴とする複合工作機の初期位置設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ターニング機能を有する立型の複合工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大径重量物を旋削加工する場合には、横型の旋盤は重量による主軸の撓みが大きくなる。そこで、主軸を立型としてコラムベッドに設け、この主軸に設ける旋削工具や回転工具を上下方向と水平方向に移動させる立型旋盤が用いられる。この立型旋盤では、ワークの重量は、主軸に曲げ応力として作用せず、軸方向の力をチャック面で受け止めることができるので、主軸の変形が起こらずに安定した加工が可能である。
【０００３】
しかし、このような立型旋盤では、重量物を加工する場合、あくまでも主軸の軸線方向又はこれと直交する方向の旋削加工となる。また、立型旋盤をベースとした従来の複合工作機械においてもワークに横穴、斜め穴さらに多面加工が入る多工程のものでは、工程毎の段取り替えが必要で有り、そのため本体のコストが高くなり、また工程毎に専用工具が必要で工具本数が増加し管理が面倒な上コスト高となる問題があった。
【０００４】
そこで、従来、複雑な曲面加工が高能率に加工でき、立、横、斜めの穴加工、ねじ切り、ミーリング加工の多工程をワンチャッキングで且つ標準工具で加工が可能であるターニング機能を有する立て型の複合工作機械が用いられている。
【０００５】
従来の複合５軸加工機は、コラムベッドに対してコラムをＹ軸方向（前後方向）に移動自在に設け、このコラムにクロスレールをＺ軸方向（上下方向）に移動自在に設け、このクロスレールに沿ってＸ軸方向（左右方向）に刃物台を移動自在に設け、この刃物台に主軸を設けたラムを設け、このラムに前後方向に傾斜自在傾斜自在（Ｂ軸割出し自在）に工具を設けると共に、工具下方に位置するワークをセットするターニングテーブルを回転方向（Ｃ軸割出し自在）に設け、工具をラムの工具取付部にワンチャッキングするだけで、前記５軸の移動制御により、多工程の加工ができるように構成している。
【０００６】
しかしながら、従来のこの複合５軸加工機は、Ｚ軸方向（上下方向）に工具を移動制御する際、クロスレール毎工具を上下動させるため、このクロスレールが邪魔となり深穴加工が行なえない。
【０００７】
即ち、Ｚ軸移動はクロスレールの上下動によるものであるため、例えば、内面に工具を傾けて当接し旋削する場合あるいはミーリング加工する場合には、クロスレールが干渉するために、Ｚ軸ストロークに大きな制限を生じ、深穴の内面加工ができないという問題がある。また、Ｂ軸移動量も制限される。
【０００８】
また、深穴加工でもクロスレールが邪魔とならないように、ラムの工具取付部に長い工具を取り付ければ良いとも考えられるが、工具自体が長すぎては強度が持たない。即ち、工具の長さにも制限があるため、従来の５軸複合工作機械では、深穴加工に十分対応できないという問題があった。また、クロスレールの干渉により工具のＢ軸割出し方向も移動量も制限を受ける。
【０００９】
そこで、横設したクロスレールに刃物台を横動自在に設け、この刃物台にラムを上下動自在に設け、このラムの下端部に傾動自在に工具を設け、このラムの上下動制御によって上下動することで、クロスレールとの干渉をなくした複合工作機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
ラムを上下動させることで、クロスレールへの干渉がなくなり、深穴加工が可能となり、またＢ軸移動量も制限を受けにくく、例えば、左右方向に１８０度あるいはそれ以上工具を首振り傾動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−６６４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１に記載の加工機においては、ワークに対する工具の上下動（Ｚ軸移動）は、従来機のように水平架設したクロスレールの上下動により行なわれるのではなく、クロスレールに沿って横動自在に設けた刃物台に対して、下端部に工具を設けたラムが上下動することにより行なわれる。
【００１３】
従って、例えば深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を所定角度傾斜した状態で固定するラムを下降して工具を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレールが下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがないから、かなりの深穴でも加工が可能となる。そして、例えば、Ｘ軸、Ｚ軸を同時複合制御することで、斜め穴加工を行うことができる。
【００１４】
上記した加工機においては、Ｘ軸、Ｚ軸を同時複合制御することで、斜めに穴加工を行っているが、厳密に見れば、Ｘ軸とＺ軸とは階段状に移動して穴加工が行われる。このため、スムーズな斜め穴を加工するためには、Ｘ軸、Ｚ軸の制御を非常に緻密に行わなければならず、その制御が複雑になるとともに、加工精度も所定以上のものが得られないという難点があった。
【００１５】
この発明は、上記した従来の複合工作機械の問題点を解消するためになされたものにして、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える複合工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直から所定角度の範囲内でサドルに対して平行に移動させ、前記ターンテーブルに支持されたワークを加工することを特徴とする。
【００１７】
前記サドルを回転させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾かせ、前記ラム駆動手段により、前記ラムをワークに向かって前進させ斜め穴加工を行うように構成することができる。
【００１８】
また、前記ギア機構は、前記キャリアに固定された円弧状のギアと前記サドルに取り付けられ、前記ギアと係合する一対のピニオンギアとを含むように構成すればよい。
【００１９】
また、前記サドルの中心部に支持シャフトが固定され、この支持シャフトが前記キャリアの中心部に取り付けられた軸受けに回転自在に支持され、前記キャリアの上部には円弧状の支持レールが取り付けられ，前記サドル上部には前記支持レールと係合する複数のスライダーが取り付けられているように構成することができる。
【００２０】
また、この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記ラムを垂直方向と平行になるように前記駆動手段により前記サドルを回動させ、サドル位置を設定した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを上下に移動させて旋削加工を行い、旋削加工終了後、前記駆動手段により、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度に傾斜した状態に保持し、前記ラムを前進又は後進させてワークに斜め穴加工又はミーリング加工を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明の複合工作機の加工方法は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、前記ターンテーブルにワークを支持させ、前記サドルを回動させ、前記ラムを垂直方向から所定角度傾斜した状態に保持した後、前記ターンテーブルを回転させて、前記ラムを前進又は後進させてワークに旋削加工を行うことを特徴とする。
【００２２】
また、この発明は、ターンテーブルに対して垂直方向に設けられた一対のコラムと、コラムに取り付けられたクロスレールと、このクロスレールに横道自在取り付けられたキャリアと、このキャリアに回動自在に取り付けられたサドルと、このサドルを回動させるギア機構と、前記サドルに移動自在に取り付けられたラムと、前記ラムを移動させるラム駆動手段と、このラムの下方部に取り付けられる工具と、ギア機構を駆動する駆動手段と、を備え、電源スイッチを投入した初期設定時には、前記サドル第１の方向に所定角度回転させ、その後第１の方向とは逆方向に前記サドルを回転させて軸中心位置に一致するように前記サドルを停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、サドルを回動させてラムを所定角度に傾斜させることで、制御が容易にして且つ正確な斜め穴加工等が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の複合工作機械械を示す概略正面図である。
【図２】この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した左側面図である。
【図３】この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した右側面図である。
【図４】この発明の実施形態のキャリア部分を示す背面図である。
【図５】この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の正面図である。
【図６】この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の右側面図である。
【図７】この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の背面図である。
【図８】この発明の実施形態のサドル、ラムを含めたヘッド部分の左側面図である。
【図９】この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す一部を断面にした側面図である。
【図１０】この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す概略正面図である。
【図１１】この発明の実施形態のキャリアとサドルの取り付け態様を示す概略上面図である。
【図１２】この発明の実施形態のサドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図である。
【図１３】この発明の実施形態のサドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図である。
【図１４】この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す正面図である。
【図１５】この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す側面図である。
【図１６】この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を示す上面図である。
【図１７】この発明の実施形態において、キャリアに対してサドルがホームポジションの位置にあるときを示す正面図である。
【図１８】この発明の実施形態において、サドルが右方向に回転した状態を示す正面図である。
【図１９】この発明の実施形態において、キャリアとサドルとの回動状態を示す部分正面図である。
【図２０】この発明の実施形態において、初期動作における動作を示す概略正面図である。
【図２１】この発明の実施形態の制御装置を示すブロック図である。
【図２２】この発明の実施形態における旋削加工時の概略正面図である。
【図２３】この発明の実施形態における斜め穴加工時の概略正面図である。
【図２４】この発明の実施形態におけるテーパー加工時の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明の複合工作機械械を示す概略正面図であり、図１を参照して、この発明の複合工作機械械の全体構成につき説明する。図１に示すように、基台２０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に、一対のコラム２、２が設けられている。このコラム２、２にクロスレール１が取り付けられる。このクロスレール１はＸ軸方向に横設されている。クロスレール１は、クロスレール用サーボモータ１２、クロスレール用ギアボックス１３が取り付けられ、サーボモータ１２の駆動により、コラム２、２に対して上下に移動可能である。
【００２７】
クロスレール１にキャリア３が横動自在に設けられ、このキャリア３にサドル４が回動自在に取り付けられる。そして、このサドル４にラム５が上下動自在に設けられている。このラム５の下端部に工具５８が取り付けられる。キャリア３には、ボールねじナット１５を介してボールねじ（図示しない）が取り付けられ、このボールねじを図示しないサーボモータにより回転させることで、キャリア３がクロスレール１に対して左右（Ｘ軸方向）に移動する。
【００２８】
サドル４は、後述するようにキャリア３に回動可能に取り付けられ、サドル４に設けた傾斜用サーボモータ６１及び傾斜用ギアボックス６により、サドル４が回動することにより、ラム５がＺ軸方向から所定の角度、この実施形態では、図中右側方向に最大３０度傾斜する。すなわち、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行または、Ｚ軸から所定の角度傾斜した状態になる。ラム５は、後述するようにボールねじの回転に伴い、サドル４に対して移動する。すなわち、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行に位置する場合は、ラム５は、Ｚ軸に対して上下動し、ラム５を含めたヘッド５０部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム５が前進又は後退する。
【００２９】
また、基台２０にワークをセットするターニングテーブル８がＣ軸割出し方向に回転自在に設けられている。更に、自動工具交換装置７が設けられおり、この自動工具交換装置７の位置まで、キャリア４を移動させ、ラム５を下方に移動させ、所望する工具５８がラム５の下方に取り付けられる。更に、各制御用ケーブル等はケーブルベア（登録商標）９により所定の位置まで案内されている。また、クロスレール１にはテレスコピックカバー１１が、コラム２にはテレスコピックカバー２１がそれぞれ取り付けられている。
【００３０】
上記した複合工作機械において、ラム５の下方に取り付けた工具５８を上下方向たるＺ軸方向に移動する場合には、クロスレール１を所定の位置まで下降させた後、クロスレール１に横動自在に設けたキャリア３に回動自在に設けられたサドル４に対してラム５がワークに対して上下動し、下方部に取り付けた工具５８によりワークに旋削加工を行う。また、斜め穴などの加工を行う場合には、サドル４を所定角度回転させ、サドル４からラム５を前進させて、下方部に取り付けられた工具５８により斜め穴加工等を行う。
【００３１】
ワークに対する工具の上下動（Ｚ軸移動）または斜め方向の移動は、クロスレール１に沿って横動自在に設けたキャリア３のサドル４に対して、下端部に工具５８を設けたラム５が上下動又は前後進することにより行なわれる。
【００３２】
従って、例えば、深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を固定するラム５を下降して工具５８を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレール１がそのまま下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがなくなり、かなりの深穴でも加工が可能となる。
【００３３】
また、斜め穴加工などの場合には、サドル４を所望の角度を回転させ、ラム５を前進させることで、ラム５の下方部に取り付けられた工具５８が斜めに進み、高精度な斜め穴加工などが行える。
【００３４】
本実施例は、基台２０に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に、一対のコラム２、２が固定されているが、基台２０に対して前後方向のＹ軸方向に移動自在にコラム２、２を設けてもよい。そして、このコラム２にクロスレール１を左右方向のＸ軸方向に横設し、このクロスレール１にキャリア３がＸ軸方向に横動自在に設けられる。このキャリア３にサドル４が揺動自在に、すなわち、Ｂ軸方向に回動自在に取り付けられる。そして、このサドル４にラム５が上下動自在に設けられている。このラム５の下端部に工具５８が取り付けられる。
【００３５】
このラム５には回転自在な主軸が設けられ、この主軸に設けた工具取付部に回転工具５８をチャッキングすることでミーリング加工や穴あけ加工が行なえ、主軸を固定してターニングテーブル８を回転することで旋削加工が行なえるように構成している。
【００３６】
更に、キャリア、サドル部分を中心に更に説明する。図２は、この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した左側面図、図３は、この発明の実施形態のキャリアとサドル部分を中心に拡大した右側面図、図４は、この発明の実施形態のキャリア部分を示す背面図である。
【００３７】
コラム２に取り付けられたクロスレール１にキャリア３が押さえ板３１を用いてＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。キャリア３には、ボールねじナット１５が固定され、このボールねじナット１５にボールねじ１５Ｓが係合し、このボールねじ１５Ｓを図示しないサーボモータにより回動させることにより、キャリア３がクロスレール１に沿って移動する。
【００３８】
キャリア３には、サドル４が回動自在に取り付けられる。このサドル４にラム５が摺動自在に取り付けられている。そして、サドル４には、傾斜用サーボモータ６１及び傾斜用ギアボックス６が取り付けられている。後述するように、キャリア３に円弧状のラックギアが設けられ、ギアボックス６にはこのギアに係合するピニオンギアが設けられ、傾斜用サーボモータ６１の駆動により、ピニオンギアが駆動され、ギアとピニオンギアにより、サドル４がキャリア３に対して回動する。サドル４がキャリア３に対して回動することにより、ラム５がＺ軸方向から所定の角度、この実施形態では、図中右側方向に最大３０度傾斜する。すなわち、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行または、Ｚ軸から所定の角度傾斜した状態に設定することができる。
【００３９】
サドル４にはボールねじナット５１ｎが設けられ、このボールねじナット５１ｎにボールねじ５１Ｓが係合している。さらに、サドル４には、油圧シリンダ５２が設けられている。ラム５は、ボールねじ５１Ｓの回転に伴い、サドル４に対して移動する。このとき、油圧シリンダ５２もボールねじ５１Ｓ回転に伴い伸縮し、ラム５がスムーズにサドル４に対して移動するように構成されている。そして、ボールねじ５１Ｓがサーボモータ５１により回動すると、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行に位置する場合は、Ｚ軸に対して上下動し、ラム５を含めたヘッド５０部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム５が前進又は後退する。
【００４０】
図５ないし図８に従い、サドル、ラムを含めたヘッド部分につき更に説明する。図５は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の正面図。図６は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の右側面図、図７は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の背面図、図８は、サドル、ラムを含めたヘッド部分の左側面図である。
【００４１】
ヘッド５０は、サドル４とサドル４に対して上下移動に設けられたラム５を有し、このラム５には回転自在な主軸（図示しない）が設けられている。ラム５の上端部には主軸を回転させるためのスピンドルモータ５５、スピンドルモータ５５からの回転速度を調整するギアボックス５５ａが備えられている。このギアボックス５５ａ内のギアは油圧シリンダ５５ｂにより変速され、所望の回転力が得られるように構成されている。スピンドルモータ５５、ギアボックス５５ａにより、ラム５内の主軸が回転され、この主軸に設けた工具取付部にチャッキングされた回転工具を回転させ、ミーリング加工や穴あけ加工が行なわれる。また、主軸を固定してターニングテーブル８を回転することで旋削加工が行なわれる。
【００４２】
サドル４にはボールねじナット５１ｎが設けられ、このボールねじナット５１ｎにボールねじ５１Ｓが係合している。さらに、サドル４には、油圧シリンダ５２が設けられている。ラム５は、ボールねじ５１Ｓの回転に伴い、サドル４に対して移動する。このとき、エアシリンダ５２もボールねじ５１Ｓ回転に伴い伸縮し、ラム５がスムーズにサドル４に対して移動するように構成されている。そして、ボールねじ５１Ｓがサーボモータ５１により、ラム５を下方に移動させるように回転すると、図５及び図６の状態からラム５が下降し、図７及び図８に示すようにラム５を下方に移動する。また、サーボモータ５１を逆に回転させると、ラム５が上昇し、図７及び図８の状態から図５及び図６に示す状態に戻る。
【００４３】
次に、キャリアとサドルの取り付け態様につき図９ないし図１１を参照して更に説明する。図９は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す一部を断面にした側面図、図１０は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す概略正面図、図１１は、キャリアとサドルの取り付け態様を示す概略上面図である。
【００４４】
図に示すように、サドル４の中心部には、支持シャフト４１が固定され、この支持シャフト４１がキャリア３の中心部に取り付けた軸受け３２に回転自在に支持されている。キャリア４の上部には、円弧状の支持レール３３が取り付けられており、この支持レール３３に、サドル４上部に設けた複数のスライダー４４が係合されている。この実施形態では４個のスライダー４４が所定の間隔でサドル４に取り付けられ、サドル４がキャリア３から離間することを防いでいる。また、サドル４の下方部は、摺接面４ａが設けられ、キャリア３に設けた摺接面３ａとの間に滑り接触状態を保たれている。サドル４が後述するように、ピニオンギアの駆動により、軸受け３２に支持された支持シャフト４１を中心としてサドル４が回転する。この回転の際、上部に設けた支持レール３３には、スライダー４４が係合されているので、サドル４はキャリア４から離間することが抑制され、スムーズにキャリア３に対して回転する。
【００４５】
キャリア３には、中心部にリミットセンサ３６が設けられ、中心軸の位置にサドル４が位置したことを検出する。また、サドル４には、回転限度位置を示すセンサ片４６が設けられ、センサ片４６は回転に伴い円弧状に移動し、リミットセンサ３６まで送られる。センサ片４６をリミットセンサ３６が検出すると、回転限度を検知し、サドル４のそれ以上の回転を停止するように制御され、ラックギアからピニオンギアが脱落することを防止している。
【００４６】
次に、キャリアに対してサドルを回転させる機構につき、図１２ないし図１６を参照して説明する。図１２及び図１３は、サドルを回転させるためのギアボックスを示す概略断面図、図１４は、キャリアとサドル部分を示す正面図、図１５は、キャリアとサドル部分を示す側面図、図１６は、キャリアとサドル部分を示す上面図である。
【００４７】
サドル４には、キャリア３に固定された円弧状のギア３５と係合するダブルのピニオンギア６２、６３を有するギアボックス６が取り付けられている。このギアボックス６にサーボモータ６１からの駆動力が与えられる。この実施形態では、ダブルピニオンギア６２、６３で構成し、ギア３５との間でバックラッシュが発生するのを抑制している。
【００４８】
サーボモータ６１の駆動シャフト６１０は、ギアボックス６に固定された軸受け６１０ａに回転自在に支持されている。この駆動シャフト６１０に取り付けられたギア６１２によりサーボモータ６１の回転力が与えられる。ギア６１２は、軸受け６１３で支持されたシャフト６１４に取り付けられたギア６１３と係合する。シャフト６１４には、ギア６１５が取り付けられ、このギア６１５とシャフト６２０に取り付けられたギア６２４と係合する。シャフト６２０は、軸受け６２１、６２２、６３０、６３１、６３２によりギアボックス６に回転自在に支持されている。シャフト６２０には、ギア６２６、６２７がそれぞれ固定されている。このギア６２６、６２７はナット６４０、６４１によりシャフト６２０に対して移動可能に取り付けられている。ギア６２６はシャフト６５１に取り付けられたピニオンギア６３と係合し、ギア６２７は、シャフト６５２に取り付けられたピニオンギア６２と係合する。ギア６２６はナット６４０を調整することにより、ピニオンギア６３との間の噛み合わせが調整できる。また、ギア６２７は、ナット６４１を調整することにより、ピニオンギア６２との噛み合わせが調整できる。この噛み合わせを調整することで、（ラック）ギア３５とのバックラッシュが調整される。
【００４９】
シャフト６５１（６５２）は、軸受け６５０、６５３により回転自在に支持されている。サーボモータ６１の回転は、各ギアを介して、それぞれピニオンギア６２、６３に伝達され、ギア３５に沿ってピニオンギア６２、６３が移動し、キャリア３に対してサドル４が回動する。
【００５０】
図１４ないし図１６に示すように、サドル４は軸４１を中心としてキャリア３に回動自在に取り付けられ、ギアボックス６のダブルのピニオンギア６２、６３とキャリア３に取り付けた円弧状のギア３５により、サーボモータ６１の回転を制御することにより、サドル４が図中矢印方向に回転する。そして、ラム５がＺ軸に沿っての移動から所定角度斜めになった移動が加工に応じて選択される。
【００５１】
次に、図１７ないし図１９に従い、加工状態に応じたサドルの位置につき説明する。図１７は、キャリアに対してサドルがホームポジションの位置にあるときの正面図、図１８は、サドルが右方向に回転した状態を示す正面図、図１９は、キャリアとサドルとの回動状態を示す部分正面図である。
【００５２】
クロスレール１にキャリア３が横動自在に設けられ、このキャリア３が加工するワークに対して所定位置に移動する。キャリア３には、前述したように、サドル４が揺動自在に取り付けられる。そして、このサドル４にラム５が上下動自在に設けられている。このラム５の下端部に工具取り付けられる。
【００５３】
サドル４に設けた傾斜用サーボモータ６１及び傾斜用ギアボックス６により、サドル４を所定の回転位置に合わせる。図１７に示す初期状態では、サドル４に支持されたラム５はＺ軸方向に上下動する。サドル４を図１７に示す状態に保ち、ラム５内の主軸を固定してターニングテーブル８を回転させ、ラム５を下方に移動させて旋削加工が行なわれる。そして、旋削加工を施した後、引き続き、斜め穴可能やミーリング加工を行う場合には、自動工具交換装置まで、キャリア３を移動させ、ラム５の下方部に回転工具に交換する。そして、図１８及び図１９に示すように、斜めの角度に応じて、傾斜用サーボモータ６１及び傾斜用ギアボックス６により、サドル４を所定の回転位置に合わせる。その後、ラム５内の主軸が回転され、この主軸に設けた工具取付部にチャッキングされた回転工具を回転させ、ラム５を前進させてミーリング加工や穴あけ加工が行なわれる。
【００５４】
この実施形態では、図中右側方向に最大３０度傾斜する。すなわち、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行または、Ｚ軸から所定の角度傾斜した状態になる。ラム５は、ボールねじ５１Ｓの回転に伴い、サドル４に対して移動する。すなわち、ラム５を含めたヘッド５０部分がＺ軸と平行に位置する場合は、ラム５は、Ｚ軸に対して上下動し、ラム５を含めたヘッド５０部分が所定の角度傾斜した場合には、その傾斜方向に沿ってラム５が前進又は後退する。このようにして、旋削加工が終了したワークをターンテーブル８に載せたまま、引き続いて、斜め穴加工やミーリング加工を行うことができる。
【００５５】
上記した複合工作機械において、ラム５の下方に取り付けた工具５８を上下方向たるＺ軸方向に移動する場合には、クロスレール１を所定の位置まで下降させた後、クロスレール１に横動自在に設けたキャリア３に回動自在に設けられたサドル４に対してラム５がワークに対して上下動し、下方部に取り付けた工具５８によりワークに旋削加工を行う。また、斜め穴などの加工を行う場合には、サドル４を所定角度回転させ、サドル４からラム５を前進させて、下方部に取り付けられた工具５８により斜め穴加工等を行う。
【００５６】
ワークに対する工具の上下動（Ｚ軸移動）または斜め方向の移動は、クロスレール１に沿って横動自在に設けたキャリア３のサドル４に対して、下端部に工具５８を設けたラム５が上下動又は前後進することにより行なわれる。
【００５７】
従って、例えば、深穴の内面を加工する場合でも、内面に当接すべく工具を固定するラム５を下降して工具５８を深穴内へ配設し加工を行なうに際し、クロスレール１がそのまま下降しないため、ワークや他の部材に干渉することがなくなり、かなりの深穴でも加工が可能となる。
【００５８】
また、斜め穴加工などの場合には、サドル４を所望の角度を回転させ、ラム５を前進させることで、ラム５の下方部に取り付けられた工具５８が斜めに進み、高精度な斜め穴加工などが行える。
【００５９】
図２２に示すように、ワーク８の深穴内面のミーリング加工あるいは旋削加工においても、深穴内にラム５が昇降し、クロスレールなどが全く干渉することなく加工が行なえ、又、図２３に示すように、サドル4を回転させて斜め方向の孔あけなどの加工も高能率に行なえる。
【００６０】
また、図２４に示すように、サドル４を所定角度回転させ、ターニングテーブル８を回転させて旋削加工を行うことで、正確なテーパー状の縁加工を行うことができる。
【００６１】
次に、この発明の複合工作機械において、電源スイッチを入れたときの初期動作につき図２０及び図２１を参照にして説明する。図２０は、初期動作における動作を示す概略正面図、図２１は、制御装置を示すブロック図である。
【００６２】
電源スイッチを投入すると、サドル４をＺ軸に対して平行、すなわち、ラム５がＺ軸方向に上下動する位置に設定される。このとき、リミットセンサ３６の出力により、制御装置２００は、初期位置を検出するように動作する。このとき、例えば、図２０の（Ａ）に示すように、中央の軸線より左側にサドル４が少し回転した位置にある場合、電源スイッチ２０１を投入すると、制御装置２００は、リミットセンサ３６の出力により初期位置にサドル４が位置していないことが分かる。この時、制御装置２００は、右側にサドル４が回転した状態で停止しているのか、左側に回転した状態で停止しているのかリミットセンサ３６の出力だけでは分からない。
【００６３】
図２０の（Ａ）の状態から直ちに図中左側へサドル４を回転させるようにサーボモータ６１を制御装置２００が制御すると、ピニオンギア６２、６３がギア３５から外れたり、サドル４が他の部材に衝突する虞がある。そこで、この実施形態では、電源スイッチ２０１を投入した初期設定時には、まず、サドル４を図中右方向に所定角度、例えば１０度回転させるだけの駆動量をサーボモータ６１に与え、図２０の（Ｂ）の状態になるように制御する。例えば、（Ａ）の状態のように、中央の軸線より、右側に位置する場合には、リミットセンサ３６の出力を得てから所定角度経過してからサドル４が停止する。また、逆に、サドル４が左側に位置していた場合には、リミットセンサ３６からの出力を検知する前にサーボモータ６１への出力が停止される。その後、サドル４を右側へ回転させ、エンコーダ４３の出力並びにリミットセンサ３６の出力により、軸心の中央に一致するようにサーボモータ６１を制御して、図２０の（Ｃ）の状態に初期設定する。
【００６４】
このように、動作することで、ギア３５とピニオンギア６２、６３の脱落や、サドル４が他の部材に衝突することなく、サドル４を初期位置にセットすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
この発明は、立旋盤、ターニング・センター、マシニングセンターなどの回転テーブルを有する工作機械に用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  クロスレール
２  コラム
３  キャリア
４  サドル
５  ラム
５０  ヘッド
６  傾斜用ギアボックス
６１  傾斜用サーボモータ
３５  ギア
６２、６３  ピニオンギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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