(57)【要約】【課題】工具の交換専用のモータを追加する必要が無く、よりシンプルな構造の工具自動交換装置を備えた複合工作機械を提供する。【解決手段】ワークＷに切り込むスライド方向のＹ軸と、Ｙ軸に直交する２軸であって互いに直交するスライド方向のＸ軸及びＺ軸と、Ｙ軸に平行な旋回軸であるＢ軸（ＺＢ）と、Ｘ軸に平行な旋回軸であるＡ軸（ＺＡ）と、の５軸を動作させる制御手段８０と、複数の工具Ｔ１〜Ｔ３と、複数の工具がＡ軸に直交する面に沿って放射状に配置されてＡ軸回りに旋回可能な工具ホルダ５０と、工具ホルダをＡ軸回りに旋回させてワークを加工する工具を選択的に変更する工具交換用旋回手段５０Ｍと、を有し、Ａ軸回りに任意の角度で工具ホルダを旋回させてワークに対する工具の角度を変更する加工軸であるＡ軸回りの旋回手段５０Ｍと、加工に用いる工具を選択的に変更する工具交換用旋回手段５０Ｍと、が兼用されている、複合工作機械１。【選択図】図１
2011240432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して切り込むスライド方向の軸であるＹ軸と、前記Ｙ軸に直交する２軸であって互いに直交するスライド方向の軸であるＸ軸及びＺ軸と、前記Ｙ軸に平行な旋回軸であるＢ軸と、前記Ｘ軸に平行な旋回軸であるＡ軸と、の５軸を動作させてワークに対する工具の相対的な位置及び相対的な角度を制御する制御手段と、
複数の工具と、
複数の前記工具が前記Ａ軸に直交する面に沿って放射状に配置されて前記Ａ軸回りに旋回可能な工具ホルダと、
前記工具ホルダを前記Ａ軸回りに旋回させて、ワークを加工する工具を選択的に変更する工具交換用旋回手段と、を有し、
前記Ａ軸回りに任意の角度で工具ホルダを旋回させてワークに対する工具の角度を変更する加工軸である前記Ａ軸回りの旋回手段と、加工に用いる工具を選択的に変更する前記工具交換用旋回手段と、が兼用されている、
複合工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の工具を備え、工具を自動的に交換することが可能な複合工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ワークに対する工具の相対位置を、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に移動させるだけでなく、工具やワークを所定の軸の回りに旋回させたり、複数の工具を自動的に交換したりすることが可能な、種々の工作機械が存在している。
例えばモータで回転する工具マガジンに複数の工具を収容しておき、工具マガジンのモータを回転させて所定位置に来た工具を、主軸に取り付けられている工具と交換する、工具自動交換装置を備えた種々の工作機械が存在している。
また、例えば特許文献１に記載された従来技術には、図４（Ａ）に示すように、水平方向のＺ軸方向に進退するとともに水平方向のＡ軸回りに旋回し、鉛直方向のＢ軸回りに旋回する主軸ヘッド装置１５０を、ベース１１０に設けた貫通空間ＫＡ内にて水平方向のＸ軸方向に移動する縦桁部１４０の内部で垂直方向に昇降する昇降台１３０に設け、ワーク台１２０に載置したワークＷを主軸ヘッド装置１５０の工具Ｔにて加工する工作機械が開示されている。
また、特許文献２に記載された従来技術には、図４（Ｂ）に示すように、Ｘ軸回りに回転する加工ヘッドＴを備えた主軸ヘッド装置１５０が、ベース１１０に対してＡ軸回りに旋回可能であるとともに、主軸ヘッド装置１５０の中心軸であるＢ軸回りに旋回可能な、加工ヘッド駆動機構が開示されている。
また、特許文献３に記載された従来技術には、図４（Ｃ）に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向にスライド可能な主軸ヘッド装置１５０と、Ｘ軸方向に平行なＡ軸回りにワークＷを旋回（揺動）させる揺動盤１７０と、揺動盤１７０の底面に直交するＢ軸回りにワークＷを旋回させる回転テーブル１６０とを備えた数値制御工作機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１７９４９３号公報
【特許文献２】実開平５−６７４４１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術（図４（Ａ）参照）では、工具Ｔを、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向へのスライドと、Ａ軸回りの旋回、及びＢ軸回りの旋回、の５軸を５個のモータで制御している。しかし、工具の自動交換機能を有しておらず、作業効率をより向上させるために自動交換装置を追加すると非常に複雑な構造になる可能性があるとともに、工具の交換専用のモータ（工具マガジン用のモータ等）が必要となる。
また特許文献２に記載された従来技術（図４（Ｂ）参照）では、Ａ軸回りの旋回とＢ軸回りの旋回にて工具Ｔの方向を制御しているが、工具の自動交換機能を有しておらず、作業効率をより向上させるために工具の自動交換装置を追加すると、工具の周囲の構造が複雑になる可能性があるとともに、工具の交換専用のモータが必要となる。
また特許文献３に記載された従来技術（図４（Ｃ）参照）では、主軸ヘッド装置１５０を、互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に制御し、ワークＷをＡ軸回り及びＢ軸回りに旋回させ、合計５軸の制御をしており、５個のモータで５軸を制御している。しかし、工具の自動交換機能を有しておらず、作業効率をより向上させるために自動交換装置を追加すると工具の周囲の構造が複雑になる可能性があるとともに、工具の交換専用のモータが必要となる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、工具の交換専用のモータを追加する必要が無く、よりシンプルな構造の工具自動交換装置を備えた複合工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係る複合工作機械は次の手段をとる。
本発明の第１の発明は、ワークに対して切り込むスライド方向の軸であるＹ軸と、前記Ｙ軸に直交する２軸であって互いに直交するスライド方向の軸であるＸ軸及びＺ軸と、前記Ｙ軸に平行な旋回軸であるＢ軸と、前記Ｘ軸に平行な旋回軸であるＡ軸と、の５軸を動作させてワークに対する工具の相対的な位置及び相対的な角度を制御する制御手段。
複数の工具。
複数の前記工具が前記Ａ軸に直交する面に沿って放射状に配置されて前記Ａ軸回りに旋回可能な工具ホルダ。
前記工具ホルダを前記Ａ軸回りに旋回させて、ワークを加工する工具を選択的に変更する工具交換用旋回手段、とを有する。
そして、前記Ａ軸回りに任意の角度で工具ホルダを旋回させてワークに対する工具の角度を変更する加工軸である前記Ａ軸回りの旋回手段と、加工に用いる工具を選択的に変更する前記工具交換用旋回手段と、が兼用されている、複合工作機械である。
【０００６】
この第１の発明によれば、工具のＡ軸（加工用の軸のひとつ）回りの旋回手段と、工具交換用旋回手段とを兼用することができる。
これにより、工具の交換専用のモータを追加する必要が無く、よりシンプルな構造の工具自動交換装置を備えた複合工作機械を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の複合工作機械１の一実施の形態を示す斜視図（Ａ）、及び側面図（Ｂ）である。
【図２】複合工作機械１における工具ホルダ５０の周囲の構造を説明する図である。
【図３】工具旋回軸ＺＡ回りに工具ホルダ５０を旋回させ、垂直方向に対して工具Ｔ１が傾斜角θＴ１にて傾斜している場合における加工の例を説明する図である。
【図４】従来の工作機械の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の複合工作機械１の一実施の形態における斜視図の例を示しており、図１（Ｂ）は複合工作機械１の側面図の例を示している。なお、図１〜図３において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸方向は鉛直上向きを示しており、Ｘ軸方向とＺ軸方向は水平方向を示している。
【０００９】
●［複合工作機械１の全体構成（図１）］
まず、図１（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、本発明の複合工作機械１の全体構成について説明する。
複合工作機械１は、基台１０、Ｚ軸テーブル２０、Ｙ軸テーブル３０、Ｘ軸テーブル４０、工具ホルダ５０、工具Ｔ１〜Ｔ３、ワーク旋回テーブル６０、制御装置８０（制御手段に相当）等を備えている。制御装置８０には、数値制御装置、操作盤、表示装置等が収容されている。
【００１０】
Ｚ軸テーブル２０は、Ｚ軸方向に沿って基台１０に設けられたＺ軸ガイド２０Ｇに案内されてＺ軸方向にスライド移動可能である。制御装置８０は、位置検出手段２０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号に基づいてＺ軸駆動手段２０Ｍ（モータ等）に駆動信号を出力し、Ｚ軸テーブル２０のＺ軸方向の位置を制御することができる。
Ｚ軸テーブル２０にはワーク旋回テーブル６０が載置されており、ワーク旋回テーブル６０にはワークＷが固定されている。制御装置８０は、角度検出手段６０Ｅからの検出信号に基づいてワーク旋回手段６０Ｍ（モータ等）に駆動信号を出力し、Ｙ軸に平行なワーク旋回軸ＺＢ（Ｂ軸に相当）回りにワークＷを任意の旋回角度に旋回させることができる。
【００１１】
Ｙ軸テーブル３０は、Ｙ軸方向に沿って基台１０に設けられたＹ軸ガイド３０Ｇに案内されてＹ軸方向にスライド移動可能である。制御装置８０は、位置検出手段３０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号に基づいてＹ軸駆動手段３０Ｍ（モータ等）に駆動信号を出力し、Ｙ軸テーブル３０のＹ軸方向の位置を制御することができる。
Ｘ軸テーブル４０は、Ｘ軸方向に沿ってＹ軸テーブル３０に設けられたＸ軸ガイド４０Ｇに案内されてＸ軸方向にスライド移動可能である。制御装置８０は、位置検出手段４０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号に基づいてＸ軸駆動手段４０Ｍ（モータ等）に駆動信号を出力し、Ｘ軸テーブル４０のＸ軸方向の位置を制御することができる。
【００１２】
工具ホルダ５０は、Ｘ軸テーブル４０に取り付けられたアーム４０Ａに設けられている。アーム４０Ａの一方端はＸ軸テーブル４０に固定されており、他方端には工具ホルダ５０が、工具旋回軸ＺＡ回りに旋回可能となるように設けられている。制御装置８０は、角度検出手段５０Ｅ（エンコーダ等）からの検出信号に基づいて工具旋回手段５０Ｍ（モータ等であり、工具交換用旋回手段と兼用されている）に駆動信号を出力し、Ｘ軸に平行な工具旋回軸ＺＡ（Ａ軸に相当）回りに工具ホルダ５０を任意の旋回角度に旋回させることができる。
そして工具ホルダ５０には、工具旋回軸ＺＡに直交する面に沿って、且つ工具旋回軸ＺＡを中心として放射状に複数の工具Ｔ１〜Ｔ３が配置されている。なお、本実施の形態の説明では３個の工具を備えた例を説明するが、３個に限定されるものではなく、２個以上の工具を備えていればよい。
【００１３】
なお、本実施の形態の説明では、工具Ｔ１〜Ｔ３の例としてエンドミルを用いたが、エンドミルに限定されず、種々の工具を用いることができる。
そして制御装置８０は、工具駆動手段ＴＭ（モータ等）に駆動信号を出力し、工具Ｔ１〜Ｔ３を回転させることができる。
また、工具Ｔ１〜Ｔ３のそれぞれの近傍には、冷却エアーまたはオイルミストを吐出するノズルＮ１〜Ｎ３が、工具ホルダ５０に取り付けられている。
【００１４】
●［工具ホルダ５０の周囲の構造（図２）］
次に図２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて工具ホルダ５０の周囲の構造について説明する。図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す複合工作機械１の側面図から工具ホルダ５０の周囲を抜き出した図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）をＢ方向から見た図である。なお、図２（Ｂ）ではノズルＮ１〜Ｎ３、工具Ｔ３の記載を省略している。
また図２（Ｂ）に示すように、工具駆動手段ＴＭはギヤＴＧを回転させ、工具Ｔ１〜Ｔ３の端部に設けられたギヤＴＡ、ＴＢ、ＴＣ（ギヤＴＣは図示省略）を回転させ、回転軸ＺＴ１回りに工具Ｔ１を回転させ、回転軸ＺＴ２回りに工具Ｔ２を回転させ、回転軸ＺＴ３回りに工具Ｔ３を回転させる。なお工具Ｔ１〜Ｔ３を回転させる構成は、この構成に限定されるものではない。
【００１５】
工具ホルダ５０は、工具旋回軸ＺＡ回りに回転可能に支持されたプーリ５０Ｃに連結されている。そして工具旋回手段５０Ｍは、プーリ５０Ａ、ベルト５０Ｂを介してプーリ５０Ｃを回転させることができる。
制御装置８０は、工具旋回手段５０Ｍを制御して工具ホルダ５０を任意の旋回角度に旋回させることが可能であり、任意の工具をワークＷに対向させて加工に使用することができる。
このように、制御装置８０が工具旋回手段５０Ｍを用いて工具ホルダ５０を工具旋回軸ＺＡ回りに旋回させる構成が、工具自動交換装置となる。
【００１６】
また、制御装置８０は、工具ホルダ５０の旋回角度を任意の角度に制御できる。
例えば図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように工具Ｔ１を鉛直下向きに向けた場合、ワークＷの上面を鉛直方向に加工することができる。
また図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように工具Ｔ１を水平方向に向けた場合、ワークＷの側面を水平方向に加工することができる。
また図３に示すように、鉛直方向に対して工具Ｔ１を傾斜角θＴ１となるように傾斜させた場合、ワークＷの上面または側面を、傾斜角θＴ１方向に加工することができる。
このように、制御装置８０が工具旋回手段５０Ｍを用いて工具ホルダ５０を工具旋回軸ＺＡ回りに任意の旋回角度で旋回させる構成が、工具旋回軸ＺＡを加工用の軸のひとつとして制御装置８０にて制御できることになる。
【００１７】
以上に説明したように、制御装置８０が工具旋回手段５０Ｍを用いて工具ホルダ５０を工具旋回軸ＺＡ回りに任意の旋回角度で旋回させる構成が、ワークＷを加工する工具を選択的に変更する工具交換用旋回手段と、ワークＷに対する工具の角度を任意に変更できる加工軸である工具旋回軸ＺＡ回りの旋回手段と、を兼用することができる。
これにより、工具の交換専用のモータを追加する必要が無く、よりシンプルな構造の工具自動交換装置を備えた複合工作機械を実現することができる。
【００１８】
●［工具交換用旋回手段を、工具の加工用旋回手段として用いた場合の例（図３）］
なお、図３に示すように、鉛直方向に対して工具Ｔ１を傾斜角θＴ１となるように傾斜させた場合、ベクトルＦＴ１方向に工具Ｔ１を切り込ませるには、ベクトルＦＴ１のＺ軸方向の成分であるベクトルＦｚと、Ｙ軸方向の成分であるベクトルＦｙに分解する。
そしてＺ軸テーブル２０をベクトルＦｚに相当する方向と速度で移動させるとともに、Ｙ軸テーブル３０をベクトルＦｙに相当する方向と速度で移動させることで、ワークＷの上面または側面に、工具Ｔ１をベクトルＦＴ１方向（傾斜角θＴ１方向）に切り込ませることができる。
【００１９】
本発明の複合工作機械１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態の説明では、工具旋回手段５０Ｍからプーリ５０Ａ、ベルト５０Ｂ、プーリ５０Ｃを介して工具ホルダ５０を旋回させたが、これらに限定されるものではなく、複数のギヤ等を用いて工具ホルダ５０を旋回させてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１        複合工作機械
１０      基台
２０      Ｚ軸テーブル
２０Ｍ    Ｚ軸駆動手段
３０      Ｙ軸テーブル
３０Ｍ    Ｙ軸駆動手段
４０      Ｘ軸テーブル
４０Ｍ    Ｘ軸駆動手段
５０      工具ホルダ
５０Ｍ    工具旋回手段（工具交換用旋回手段）
６０      ワーク旋回テーブル
６０Ｍ    ワーク旋回手段
８０      制御装置
Ｔ１〜Ｔ３    工具
Ｗ        ワーク
ＺＡ      工具旋回軸
ＺＢ      ワーク旋回軸
【図１】
2011240432.tif 000003
【図２】
2011240432.tif 000004
【図３】
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【図４】
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