(57)【要約】【課題】  一つのアングルヘッドを工作機械の主軸に装着した状態でその回転工具の割り出し位置決めを自動で行うことができるようにする。【解決手段】  アングルヘッド１１は、回転軸線１７周りに回転可能な工作機械の主軸１５に装着されるヘッド本体２３と、回転軸線１７と異なる方向に延びる軸線１９周りに回転可能な回転工具２１とを備える。さらに、ヘッド本体２３に工具回転駆動装置２５が設けられており、ヘッド本体２３を回転軸線１７周りに回転させることにより、回転工具２１を回転軸線１７周りに回転割り出しすることができ、加工を行うときには、工具回転駆動装置２５により回転工具２１を回転させるようになっている。【選択図】      図１
2006068855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸回転軸線周りに回転割り出し可能な工作機械の主軸に装着されるヘッド本体と、該主軸回転軸線と異なる方向に延びる工具回転軸線周りに回転可能な回転工具とを備え、回転工具により加工を行う工作機械のアングルヘッドにおいて、
前記ヘッド本体に工具回転駆動装置をさらに設け、前記主軸を回転させて前記ヘッド本体を前記主軸回転軸線周りに回転させることにより、前記回転工具を前記主軸回転軸線周りに回転割り出しし、加工を行うときには、前記工具回転駆動装置により前記工具回転軸線周りに回転工具を回転させるように構成したことを特徴とする工作機械のアングルヘッド。
【請求項２】
前記工具回転駆動装置の動力は、前記主軸を通して前記ヘッド本体に供給される請求項１に記載の工作機械のアングルヘッド。
【請求項３】
前記工具回転駆動装置はエアモータであり、前記主軸を通して前記エアモータにエアを供給する請求項２に記載の工作機械用のアングルヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の主軸の回転軸線と異なる方向に延びる軸線周りに回転する工具を有し工作機械の主軸に装着されるアングルヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械のアングルヘッドは、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に装着されるものであり、その先端側（主軸と反対側）端部に支持された回転工具を主軸の回転軸線と異なる方向に延びる軸線周りに回転させ、ワークの内面加工や傾斜面加工等を行う。従来、このようなアングルヘッドでは、主軸を回転可能に支持する静止部である主軸頭にヘッド本体を回転しないように固定した上で、主軸の回転を傘歯車等を利用して主軸の回転軸線と異なる方向に延びる軸線周りの回転へと変換して、回転工具に回転駆動力を伝達していた。
【０００３】
このように、一般的なアングルヘッドでは、ヘッド本体に対する回転工具の向きが固定されており、アングルヘッドを主軸に装着した状態では、主軸の回転軸線周りに回転工具を自由に割り出し位置決めすることができない。このため、ワーク上の異なる向きの面を加工する場合には、ワークの向きを変更するか、加工する面の向きに合った回転工具を有した別のアングルヘッドに交換していた。
一方、アングルヘッドを主軸に装着した状態でその回転工具を割り出し位置決めできるように、回転工具を支持するヘッド本体の一部を手動で回転させることができるアングルヘッドも提案されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０３１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転工具の向きが固定されているタイプのアングルヘッドを使用する場合、ワークの複数の異なる向きの面を加工するためには、その面数分の種類のアングルヘッドを用意しなくてはならず、コスト的な負担が大きかった。また、アングルヘッドの交換を行うための時間が余分に必要になり、加工効率を低下させていた。
ヘッド本体に対する回転工具の向きを変更できるタイプのアングルヘッドを使用する場合でも、その変更は手動で行う必要があるので、同じく工具の設定準備に時間を要し、加工効率を低下させていた。
【０００６】
よって、本発明は、上記従来技術に存する問題を解消するために、一つのアングルヘッドを工作機械の主軸に装着した状態でその回転工具の割り出し位置決めを自動で行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、主軸回転軸線周りに回転割り出し可能な工作機械の主軸に装着されるヘッド本体と、該主軸回転軸線と異なる方向に延びる工具回転軸線周りに回転可能な回転工具とを備え、回転工具により加工を行う工作機械のアングルヘッドにおいて、前記ヘッド本体に工具回転駆動装置をさらに設け、前記主軸を回転させて前記ヘッド本体を前記主軸回転軸線周りに回転させることにより、前記回転工具を前記主軸回転軸線周りに回転割り出しし、加工を行うときには、前記工具回転駆動装置により前記工具回転軸線周りに回転工具を回転させるように構成した工作機械用のアングルヘッドが提供される。
上記構成によれば、回転工具の回転駆動はヘッド本体内に設けられた工具回転駆動装置により行われるので、主軸の回転を他の用途に用いることが可能となる。この結果、主軸の回転割り出し機能を用いてヘッド本体を回転割り出しすることにより、手動によることなく自動的に、回転工具を主軸の回転軸線周りに割り出し位置決めすることが可能となる。
【０００８】
前記工具回転駆動装置の動力は、スルースピンドル方式で、前記主軸を通して前記ヘッド本体に供給されることが好ましい。この場合、前記工具回転駆動装置はエアモータであり、前記主軸を通して前記エアモータにエアを供給することがさらに好ましい。このような方式をとれば、工具回転駆動装置の動力源をヘッド本体に搭載させることなく、工具回転駆動装置を作動させることができ、アングルヘッドを軽量且つ安価に製造することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヘッド本体に対する工具回転軸線周りの回転工具の回転を工具回転駆動装置で行うので、主軸回転軸線周りのアングルヘッドすなわち回転工具の回転割り出しのために主軸の回転割り出し機能を使用することができる。したがって、アングルヘッドの交換や手動によるヘッド本体に対する回転工具の向きの変更を行うことなく、自動で主軸回転軸線周りの回転工具の割り出し位置決めを行うことが可能となり、複数の種類のアングルヘッドを準備する必要がなくなると共に、加工効率を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の工作機械のアングルヘッド１１の実施形態について説明する。図１は本発明の工作機械用のアングルヘッド１１の実施形態を示す断面図、図２は図１のアングルヘッド１１の先端部の拡大断面図である。
本発明のアングルヘッド１１は、マシニングセンタなどの工作機械の主軸頭１３に対して回転可能に支持された主軸１５に装着され、主軸１５の回転軸線１７と異なる方向に延びる軸線１９周りに回転工具２１を回転させることによりワークの加工を行う。主軸１５は、アングルヘッド１１の代わりに通常の工具を装着して、高速で回転可能で、かつ回転割り出しも可能で任意角度位置に位置決めされる。
【００１１】
図１を参照すると、工作機械のアングルヘッド１１は、ヘッド本体２３と、ヘッド本体２３に設けられている工具回転駆動装置２５とを備える。
ヘッド本体２３の基端側にはテーパ状のシャンク部２３ａが形成されており、このシャンク部２３ａが工作機械の主軸１５の端面に形成されたテーパ穴１５ａに挿入、把持されて、アングルヘッド１１が主軸１５に装着される。このとき、ヘッド本体２３は、主軸１５の回転割り出しに伴って回転できるように、主軸頭１３に対しては固定されないことに留意されたい。ヘッド本体２３におけるシャンク部２３ａと反対側の端部には、回転軸線１７方向に延び且つ主軸側に向かって内径が大きくなったテーパ状の内周プロファイルを有した略筒状のチャック部２３ｂが形成されている。チャック部２３ｂの外周にはねじ部が形成されている。工具回転駆動装置２５は、このチャック部２３ｂの中央に挿入され、チャック部２３ｂの内周面と相補形状のテーパ状外周プロファイルを有したコレット２６を介在させ、ナット２７でチャック部２３ｂの外側を締め付けることによりヘッド本体２３に固定されている。工具回転駆動装置２５は、他の方法によりヘッド本体２３に固定されることも可能であることはもちろんである。
【００１２】
図１に示されている実施形態では、工具回転駆動装置２５は、エアの供給を受けて回転力を発生させるエアモータ２９と、エアモータ２９の回転力を減速器３１等を介して伝達され主軸１５の回転軸線１７と平行な軸線周りに回転する駆動シャフト（図示せず）と、駆動シャフトの回転を主軸１５の回転軸線１７と異なる方向に延びる軸線１９周りの回転に変換して回転工具２１を回転させるアングルユニット３５とを備える。なお、減速器３１は必須のものではなく、省略することも可能である。
【００１３】
ヘッド本体２３の内部にはエア供給路３７が形成されており、このエア供給路３７が工具回転駆動装置２５のエアモータ２９の後端部に形成された給気ポート３９に接続されている。そして、スルースピンドル方式で主軸１５からヘッド本体２３のエア供給路３７を通して給気ポート３９にエアを供給することにより、エアモータ２９が作動させられ、回転力を発生させる。エアモータ２９で回転力を発生させるために使用されたエアは、その後、エアモータ２９の後端部に形成された排気ポート４１からヘッド本体２３の内部に形成されたチャンバ４３内に排出され、チャンバ４３から排気通路４５を通して外部に排出される。エアの排出時の騒音を小さくするために、排気通路４５の出口には消音器４７が取り付けられることが好ましい。
【００１４】
アングルユニット３５は、ユニットハウジング４９と、主軸１５の回転軸線１７と平行に延びる軸線周りに回転可能に軸受５１を介してユニットハウジング４９に支持される伝達シャフト５３と、主軸１５の回転軸線１７と異なる方向に、例えば主軸１５の回転軸線１７と９０°の角度をなして延びる軸線１９周りに回転可能に軸受５５を介してユニットハウジング４９に支持されたアングルシャフト５７とを含んでいる。伝達シャフト５３は、駆動シャフトの回転を継手や歯車を介して伝達されるように構成されている。また、駆動シャフトと反対側の伝達シャフト５３の端部には傘歯車５９が取り付けられており、これをアングルシャフト５７に取り付けられた傘歯車６１に歯合させることにより、主軸１５の回転軸線１７と平行な軸線周りの伝達シャフト５３の回転が主軸１５の回転軸線１７と異なる方向に延びる軸線１９周りのアングルシャフト５７の回転に変換されるようになっている。アングルシャフト５７の一端はユニットハウジング４９から外部に突出しており、この端部に回転工具２１が取り付けられる。回転工具２１としては、例えば、ドリルやリーマが使用される。
【００１５】
このように、回転工具２１は、工具回転駆動装置２５を介してヘッド本体２３に支持されている。そして、工具回転駆動装置２５の駆動シャフトの回転力が伝達シャフト５３及び傘歯車５９，６１を介してアングルシャフト５７に伝達され、アングルシャフト５７に取り付けられた回転工具２１を回転させる。
【００１６】
次に、図１に示されているアングルヘッド１１の使用方法について説明する。
最初に、アングルヘッド１１のヘッド本体２３のテーパ状のシャンク部２３ａを工作機械の主軸１５に形成されたテーパ穴１５ａに挿入し、コレットなどでこれをテーパ穴１５ａ内に把持する。アングルヘッド１１が主軸１５に装着されると、主軸１５の内部に形成されテーパ穴１５の底部に開口する主供給路６３とヘッド本体２３に形成されたエア供給路３７とが連通するようになり、エアモータ２９にスルースピンドル方式でエアを供給できるようになる。
【００１７】
アングルヘッド１１に支持される回転工具２１の割り出し位置決めを行うときには、主軸１５を回転割り出しして主軸１５の回転軸線１７周りにヘッド本体２３を回転させることにより、工具回転駆動装置２５と共に回転工具２１を主軸１５の回転軸線１７周りに回転させ、所望の回転位置への割り出しを行う。
【００１８】
一方、ワークの加工を行うときには、スルースピンドル方式による主軸１５からアングルヘッド１１へのエアの供給を開始する。エアがヘッド本体２３のエア供給路３７及び給気ポート３９を介してエアモータ２９に供給されると、エアモータ２９が回転させられる。エアモータ２９の回転力は減速器３１等を介して駆動シャフトに伝達された後、伝達シャフト５３及び二つの傘歯車５９，６１を介してアングルシャフト５７に伝達され、アングルシャフト５７に取り付けられた回転工具２１を回転させる。そして、回転する回転工具２１によりワークの加工が行われる。
【００１９】
なお、ワークを加工するときには、主軸１５の回転をロックしておくことが好ましい。これにより、加工時に主軸１５の回転軸線１７周りの回転モーメントが回転工具２１を介してアングルヘッド１１に作用しても、アングルヘッド１１が主軸１５の回転軸線１７周りに回転して回転工具２１の割り出し位置が狂うことが防止される。
【実施例】
【００２０】
図１に示されている実施形態では、工具回転駆動装置２５として、エアモータ２９が使用されているが、工具回転駆動装置２５として電気モータを使用することもできる。この場合、電気の供給のために主軸頭１３とアングルヘッド１１を固定すると主軸頭１３に対してアングルヘッド１１を回転させることができなくなる。そこで、例えば、アングルヘッド１１のヘッド本体２３の主軸側端部にブラシを設け、固定の主軸頭１３の前端面（主軸を支持する側の端面）に設けられた環状電極にブラシを接触させることにより、主軸頭１３から電気モータに電流を供給するようにすればよい。また、誘導電流を利用してもよい。このように、回転工具２１の回転に電気モータを用いれば、回転工具２１の回転について細かい制御を行うことが可能となる。
また主軸１５の回転割り出しは、ＮＣによるＣ軸制御の可能なサーボモータで駆動することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の工作機械のアングルヘッドの実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のアングルヘッドの先端部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１    アングルヘッド
１５    主軸
１７    回転軸線
１９    軸線
２１    回転工具
２３    ヘッド本体
２５    工具回転駆動装置
２９    エアモータ
【図１】
2006068855.tif 000003
【図２】
2006068855.tif 000004