(57)【要約】【課題】高精度でワークの両端面を含んだ全加工ができる自動旋盤を提供する。【解決手段】第１主軸２０と、Ｚ軸方向に沿って第１主軸に対向配置される第２主軸３０と、これらそれぞれをＺ軸方向に移動させるリニアモータと、第１主軸２０又は第２主軸３０に把持されたワークを加工する工具が取り付けられる刃物台４０，５０と、この刃物台をＺ軸方向と交わる方向であるＸ軸方向に移動させるリニアモータ４４，５４とを備える。第１主軸２０及び第２主軸３０はＺ軸方向のみに移動し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の双方に移動する場合のようにスライドの積み重ねによる位置決め誤差が重なり合うことがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸方向に軸心が向く第１の主軸と、
前記Ｚ軸方向に沿って前記第１の主軸に対向配置され、前記Ｚ軸方向に軸心が向く第２の主軸と、
前記第１の主軸又は前記第２の主軸に把持されたワークを加工する工具が取り付けられる刃物台と、
前記第１の主軸を前記Ｚ軸方向に移動させることにより、前記第１の主軸と前記刃物台との前記Ｚ軸方向についての相対的な位置を調整する第１の主軸移動手段と、
前記第２の主軸を前記Ｚ軸方向に移動させることにより、前記第２の主軸と前記刃物台との前記Ｚ軸方向についての相対的な位置を調整する第２の主軸移動手段と、
前記刃物台を前記Ｚ軸方向と交わる方向であるＸ軸方向に移動させることにより、前記第１の主軸及び前記第２の主軸と前記刃物台との前記Ｘ軸方向についての相対的な位置を調整する刃物台移動手段と、
を備える、ことを特徴とする主軸移動型自動旋盤。
【請求項２】
前記刃物台は、前記第１の主軸に把持されたワークを加工するための第１の刃物台と、前記第２の主軸に把持されたワークを加工するための第２の刃物台と、を備え、
前記刃物台移動手段は、前記第１の刃物台及び前記第２の刃物台それぞれを独立に移動させる第１の刃物台移動手段及び第２の刃物台移動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の主軸移動型自動旋盤。
【請求項３】
前記刃物台は、前記第１の主軸及び前記第２の主軸間で前記ワークの受け渡しをする際に、該第１の主軸及び該第２の主軸と干渉しない領域に移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の主軸移動型自動旋盤。
【請求項４】
前記第１の主軸移動手段及び前記第２の主軸移動手段並びに前記刃物台移動手段の少なくとも一つは、リニアモータを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の主軸移動型自動旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主軸移動型自動旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
素材を把持した主軸台が素材に回転駆動を与えると共にベッド上で加工軸方向に移動する主軸移動型自動旋盤が加工装置として広く用いられている。
【０００３】
主軸移動型自動旋盤のうちには、対向する２つの主軸を持ち、それぞれの主軸でワークをそれぞれ加工するための２つの刃物台を備えるものがある。例えば、特許文献１には、対向する２つの主軸がＸ軸（ワークの径方向）、Ｚ軸（ワーク長手方向）に動き、刃物台が固定の主軸移動型自動旋盤が開示されている。このような構成とすることにより、１台の自動旋盤で、ワークの正面（表面）と背面を１台で自動的に加工することができる。
【特許文献１】特開平７−１７１７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された主軸移動型自動旋盤では、ワークを一方の主軸で把持してその正面側を加工した後、ワークを他方の主軸に移載して、その背面側を加工することがある。この場合、特許文献１に開示されたシステムでは、両主軸のスライドが重ね合わせになり、それぞれのスライドでヨーイングやピッチングがあり、それが重なり合って増幅されるので、精度誤差が大きくなってしまう、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされた発明であり、第１の主軸、第２の主軸及び刃物台をそれぞれ独立に移動させることにより、高精度でワークの両端を加工できる自動旋盤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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る主軸移動型自動旋盤は、Ｚ軸方向に軸心が向く第１の主軸と、前記Ｚ軸方向に沿って前記第１の主軸に対向配置され、前記Ｚ軸方向に軸心が向く第２の主軸と、前記第１の主軸又は前記第２の主軸に把持されたワークを加工する工具が取り付けられる刃物台と、前記第１の主軸を前記Ｚ軸方向に移動させることにより、前記第１の主軸と前記刃物台との前記Ｚ軸方向についての相対的な位置を調整する第１の主軸移動手段と、前記第２の主軸を前記Ｚ軸方向に移動させることにより、前記第２の主軸と前記刃物台との前記Ｚ軸方向についての相対的な位置を調整する第２の主軸移動手段と、前記刃物台を前記Ｚ軸方向と交わる方向であるＸ軸方向に移動させることにより、前記第１の主軸及び前記第２の主軸と前記刃物台との前記Ｘ軸方向についての相対的な位置を調整する刃物台移動手段と、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る主軸移動型自動旋盤では、前記刃物台は、前記第１の主軸に把持されたワークを加工するための第１の刃物台と、前記第２の主軸に把持されたワークを加工するための第２の刃物台と、を備え、前記刃物台移動手段は、前記第１の刃物台及び前記第２の刃物台それぞれを独立に移動させる第１の刃物台移動手段及び第２の刃物台移動手段を備えるように構成してもよい。
【０００８】
また、本発明に係る主軸移動型自動旋盤では、前記刃物台は、前記第１の主軸及び前記第２の主軸間で前記ワークの受け渡しをする際に、該第１の主軸及び該第２の主軸と干渉しない領域に移動可能であるように構成してもよい。
【０００９】
また、本発明に係る主軸移動型自動旋盤では、前記第１の主軸移動手段及び前記第２の主軸移動手段並びに前記刃物台移動手段の少なくとも一つは、リニアモータを備えるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、刃物台がＸ軸方向に移動し、第１の主軸及び第２の主軸それぞれがＺ軸方向に移動する。従って、これら第１の主軸及び第２の主軸は、スライドの積み重ねによるＸ軸及びＺ軸の２つの移動を行う必要がない。そのため、第１の主軸、第２の主軸及び刃物台の移動は互いに影響を与えず、位置決め誤差を重ね合わせることなく、単独に良好な移動をして、より精度の高いワークの位置決めを行うことができる。よって、高精度でワークの両端面を含んだ全加工をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態の主軸移動型自動旋盤は、ベッド１０の上に、２つの第１主軸２０及び第２主軸３０と、２つの刃物台４０，５０と、制御部７０を備えている。
制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによる処理の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ユーザによる適当な数値入力等を受けて実行されるプログラム及び必要な情報を記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。制御部７０は、後述するワーク回転モータ２３，３３、あるいはリニアモータ４４，５４に駆動信号を送信して駆動制御を行う等その他本実施形態の主軸移動型自動旋盤の全般について制御する。
【００１２】
刃物台４０，５０は、ベース１０の上に設置されたスライドベース６０の上に設置されている。スライドベース６０の上には、リニアガイド４２，５２がそれぞれＸ１軸方向及びＸ２軸方向に伸びるように設けられている。刃物台４０の図２中下面にはガイド係合部４３が設けられ、このガイド係合部４３は、前記リニアガイド４２に摺動可能に係合されている。一方、刃物台５０の図２中下面にはガイド係合部５３が設けられ、このガイド係合部５３は、前記リニアガイド５２に摺動可能に係合されている。
【００１３】
刃物台４０，５０の駆動のために２つのリニアモータ４４，５４が備えられている。リニアモータ４４，５４は、スライドベース６０に取り付けられた固定子と、刃物台４０，５０に取り付けられた可動子から構成される。リニアモータ４４，５４としては、導体に発生する渦電流に作用するローレンツ力を利用するリニア誘導モータ、磁極同士の吸引・反発力を利用するリニア同期モータ、さらにはリニアパルスモータ、リニア直流モータ等の各種のリニアモータを採用することができる。このリニアモータ４４，５４により、刃物台４０，５０は、それぞれ、Ｘ１軸方向及びＸ２軸方向に移動するための駆動力を得る。なお、以下では、Ｘ１軸及びＸ２軸をまとめて「Ｘ軸」ということがある。
【００１４】
刃物台４０，５０それぞれの上には、工具ホルダー４１，５１が設けられている。この工具ホルダー４１，５１には工具４１Ａ，５１Ａ（図４参照）が取り付けられている。工具４１Ａ，５１Ａとしては、ワーク外形切削工具（バイト）、ドリル、エンドミル、ホブ等々様々な種類の工具が該当しうる。
【００１５】
以上の構成により、刃物台４０に取り付けられた工具４１ＡはＸ１軸方向に移動可能となっており、刃物台５０に取り付けられた工具５１ＡはＸ２軸方向に移動可能となっている。これら工具４１Ａ，５１Ａ、ないしは刃物台４０，５０の移動は、図１及び図２に示すように、あるいは上述の説明からも明らかなとおり相互に独立に行われる。
【００１６】
また、本実施形態では、前記のスライドベース６０、リニアガイド４２，５２及びリニアモータ４４，５４は、刃物台４０，５０が、第１主軸２０及び第２主軸３０間でワークＷの受け渡しをする際に、刃物台４０，５０が、これら第１の主軸２０及び第２の主軸３０と干渉しない領域に待避可能となるように設けられている。より具体的には、スライドベース６０、リニアガイド４２，５２及びリニアモータ４４，５４の固定子は、Ｘ軸方向において十分な長さを持っており、更にはこれらを搭載するために、ベッド１０の広さも十分に大きいものが用いられる。
【００１７】
第１主軸２０は第１主軸台２２に支持されており、第１主軸台２２は、ベッド１０上に設けられたＺ１軸方向に伸びるリニアガイド２４の上に設置されている。第１主軸台２２はスライド２５に固定するよう載せられており、このスライド２５の図２中下面にはガイド係合部２６，２７が設けられている。これらガイド係合部２６，２７は、Ｚ１軸方向に摺動可能に前記のリニアガイド２４に係合している。
【００１８】
第１主軸２０には、前述の刃物台４０，５０と同様にして、リニアモータが備えられている。これにより、第１主軸２０は、Ｚ１軸方向に移動するための駆動力を得る。なお、この第１主軸２０用のリニアモータは図１及び図２には図示されていないが、第２主軸３０用のリニアモータ３９は図３の第２主軸３０の背面図に示されている。第１主軸２０用のリニアモータも、この第２主軸３０用のリニアモータ３９と全く同様にして備えられている。
【００１９】
第１主軸２０はワーク（図１から図３において不図示）を把持する把持部２１を有している。第１主軸台２２にはワーク回転モータ２３が内蔵されており、これにより、把持部２１によって把持されたワークは第１主軸上で回転させられる。
【００２０】
一方、第２主軸３０は、前述の第１主軸２０と対向配置されている。第２主軸３０に関する構成は、前述の第１主軸２０に関する構成と全くパラレルである。すなわち、第２主軸３０は第２主軸台３２に支持され、該第２主軸台３２は、ベッド１０上に設けられたＺ２軸方向に伸びるリニアガイド３４の上に設置されている。第２主軸台３２はスライド３５に固定するように載せられており、このスライド３５の図２中下面にはガイド係合部３６，３７が設けられている。これらガイド係合部３６，３７は、Ｚ２軸方向に摺動可能に前記のリニアガイド３４に係合している。
【００２１】
そして、第２主軸３０にも、前述の第１主軸２０と同様にして、リニアモータ３９が備えられており（図３参照）、これにより、第２主軸３０は、Ｚ２軸方向に移動するための駆動力を得る。
【００２２】
また、第２主軸３０はワークを把持する把持部３１を有している。第２主軸台３２にはワーク回転モータ３３が内蔵されており、これにより、把持部３１によって把持されたワークは第２主軸上で回転させられる。
【００２３】
なお、本実施形態においては特に、この第２主軸３０に関するＺ２軸方向と前記の第１主軸２０に関するＺ１軸方向とは同じ方向である。以下、Ｚ１軸及びＺ２軸をまとめて「Ｚ軸」ということがある。本実施形態の第１主軸２０及び第２主軸３０は、このＺ軸方向に沿って相互に対向するように配置されているということができる。なお、前記の「Ｘ軸」と、いま述べた「Ｚ軸」の双方によって張られる観念的な平面を、以下において「ＸＺ平面」ということがある（このＸＺ平面は、図１の面と同じ面である。）。
【００２４】
次に、上述した構成の旋盤の動作を説明する。ここでは、ワークＷの両方の先端面に穿孔加工を行う例について、図４及び図５を参照しながら説明する。この場合、刃物台４０，５０に取り付けられている工具４１Ａ，５１Ａはドリルである。
なお、以下の動作は、制御部７０が数値制御プログラムを実行して、各部を制御することにより実行される。
【００２５】
まず、制御部７０は、刃物台４０のリニアモータ４４を駆動して工具４１Ａの先端が、第１主軸２０で把持するワークＷの先端に対向するようにする。同時に、ワーク回転モータ２３を駆動してワークＷを回転させる。次に、第１主軸２０用のリニアモータを駆動し、工具４１Ａの先端を第１主軸２０の方に徐々に近づけさせる。これにより、工具４１Ａが第１主軸２０の把持するワークＷの先端に当接して、ワークＷが穿孔される。
【００２６】
以上の工程の際、本実施形態においては、工具４１ＡとワークＷとのＸＺ平面内における相対的な位置関係は、第１主軸２０のＺ１軸方向の移動と、刃物台４０のＸ１軸方向の移動とが各々独立に行われることによって定まり、例えば第１主軸２０がＺ軸にもＸ軸にも移動することによって定まるようにはなっていない。つまり、本実施形態では、第１主軸２０は、スライドの積み重ねによるＸ軸及びＺ軸の２つの移動を行う必要がない。第１主軸２０及び刃物台４０は、各々独立に移動させるようになっている。そのため、第１主軸２０及び刃物台４０の移動は、互いに影響を与えず、位置決め誤差を重ね合わせることなく、単独に良好な移動をすることができるので、工具４１ＡによるワークＷの加工を、より高精度に行うことができる。
【００２７】
次に、第１主軸２０に把持されたワークＷの加工が終了した後、図５に示すように、第１主軸２０用のリニアモータ及びリニアモータ４４を駆動して刃物台４０を退避させる。続いて、第１主軸２０用のリニアモータを駆動して該第１主軸２０を図５中右方に、第２主軸３０用のリニアモータを駆動して該第２主軸３０を図５中左方にそれぞれ移動する。そして、第１主軸２０及び第２主軸３０の双方を十分に近づけた後、第１主軸２０に把持されたワークＷを第２主軸３０に受け渡す。すなわち第２主軸３０の把持部３１を開いて、ワークＷの既に加工済みの一方の端を迎え入れてこれを把持した後、第１主軸２０の把持部２１を開いて当該ワークＷの他方の端を解放する。
なお、ワークの受け渡しの際、第１主軸２０及び第２主軸３０は、回転して行ってもよいし、回転しないで行ってもよい。
【００２８】
後は、第１主軸２０及び第２主軸３０を適当な場所に配置した後、前述と同様にしてワークＷの先端に対する穿孔を行う。すなわち、刃物台５０のリニアモータ５４を駆動して工具５１Ａの先端が、図４の右方に示すように、第２主軸３０で把持するワークＷの先端に対向するようにする。同時に、ワーク回転モータ３３を駆動してワークＷを回転させる。次に、第２主軸３０用のリニアモータを駆動し、工具５１Ａの先端を第２主軸３０の方に徐々に近づけさせる。これにより、工具５１Ａが第２主軸３０の把持するワークＷの先端に当接して、ワークＷが穿孔される。
【００２９】
なお、以上の工程の際においても、前述の工具４１ＡとワークＷとの位置関係と同様、工具５１ＡとワークＷとのＸＺ平面内における相対的な位置関係は、第２主軸３０のＺ２軸方向の移動と、刃物台５０のＸ２軸方向の移動とが各々独立に行われることによって定まり、例えば第２主軸３０がＺ軸にもＸ軸にも移動することによって定まるようにはなっていない。したがって、前記と同様の理由から、工具５１ＡによるワークＷの加工をより高精度に行うことができる。
【００３０】
なお、上述においては、第１主軸２０から第２主軸３０へのワークＷの受け渡しは、第１主軸２０及び第２主軸３０の双方の移動を伴って行われているが、第１主軸２０のみが移動して当該受け渡しを行ってもよいし、第２主軸３０のみが移動して当該受け渡しを行ってもよい。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の主軸移動型自動旋盤によれば、刃物台４０，５０がＸ軸方向に移動し、第１主軸２０及び第２主軸３０それぞれがＺ軸方向に移動する。従って、これら第１主軸２０及び第２主軸３０は、スライドの積み重ねによるＸ軸及びＺ軸の２つの移動を行う必要がない。そのため、第１の主軸、第２の主軸及び刃物台の移動は互いに影響を与えず、位置決め誤差を重ね合わせることなく、単独に良好な移動をして、より精度の高いワークの位置決めを行うことができる。よって、高精度でワークの両端面を含んだ全加工をすることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、第１主軸２０及び刃物台４０と、第２主軸３０及び刃物台５０とは、ベッド１０上で対称に配置されているから（図１及び図２参照）、熱変形の影響を受けるおそれが少ない。このことは、上述にもまして、高精度にワークを加工することを可能にする。
【００３３】
また、本実施形態によれば特に、刃物台４０，５０が互いに独立に移動するようになっているから、これらそれぞれに加工に必要な工具をセッティングしておけば、第１主軸２０に把持されたワークと第２主軸に把持されたワークに対して、必要となる加工を並行して行うことができる。つまり、同時に加工が可能である。
【００３４】
また、本実施形態では、第１主軸２０，第２主軸３０及び刃物台４０，５０の移動を行うために、リニアモータが利用されているから、従来のサーボモータ及びボールねじを用いた位置決めに比べて、より高速・高精度な位置決めを行うことができる。これは、力の伝達機構がより簡素になるためで、各種伝達要素（例えば、ベアリング、ボールねじ及び被移動体間の連結部材等）が不要となることによる。また、同じ理由から、部品点数が少なくなり旋盤全体を安価に構成することができ、また部品形状を単純化することができるから部品加工の工数を少なくすることができる。
その他、リニアモータを用いることにより、高加速、高減速が可能となるから、刃物台４０，５０、第１主軸２０及び第２主軸３０の早送り速度がより速くなるという効果も得られる。
【００３５】
さらに、本実施形態では、刃物台４０，５０は、第１主軸２０及び第２主軸３０間でワークＷの受け渡しをする際、これらと干渉しない領域に移動可能となっているから、上述したように、第１主軸２０及び第２主軸３０間のワークＷの受け渡しをスムースに行うことができる。この効果は特に、従来知られている、２台の旋盤とこれらの旋盤間でワークを搬送するローダとを備える構成に比べて、以下の点で極めて有利である。なぜなら、従来構成では２台の旋盤が必要であるのに、本実施形態では１台で済んでいるのでコストダウン・装置全体の小型化が可能となる。また、ローダが不要のため安価である。そして、従来構成ではワークの受け渡しはローダを介さなければならないのに、本実施形態では同一のベッド１０上で当該受け渡しを行うことができるから、その作業の確実性、信頼性、効率性が高まる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態にかかわらず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００３７】
（１）上記の実施形態では、刃物台４０，５０、第１主軸２０及び第２主軸３０のいずれについてもリニアモータによって駆動する構成となっているが、これらの全部又は一部をモータ及びボールねじを含む移動手段で構成してもよい。これによれば、リニアモータを利用する場合に比べて、従来から広く行われている手法であることからくる高信頼性の効果を享受することが可能である。
【００３８】
（２）上記実施形態では、刃物台４０，５０には、それぞれ１個ずつの工具４１Ａ，５１Ａのみが搭載されているが、複数の工具を搭載するようにしてもよい。この場合、複数の工具を取り付けることの可能な一つの工具ホルダーを刃物台４０，５０に搭載するようにしてもよいし、場合によっては一つの工具を取り付けることの可能な工具ホルダーを刃物台４０，５０に複数搭載するようにしてもよい。
【００３９】
（３）上記実施形態では、Ｘ１，Ｘ２軸方向と、Ｚ１，Ｚ２軸方向とは、互いに垂直であるものとしているが、方向が異なれば垂直になっている必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る主軸移動型自動旋盤の平面図である。
【図２】主軸移動型自動旋盤の正面図である。
【図３】第２主軸の背面図である。
【図４】加工例の説明図である。
【図５】第１主軸及び第２主軸間でのワークの受け渡しを説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ベッド
２０  第１主軸
３０  第２主軸
２３，３３  ワーク回転モータ
２５，３５  スライド
２４，３４，４２，５２  リニアガイド
４０，５０  刃物台
４１Ａ，５１Ａ  工具
４４，５４  リニアモータ
７０  制御部
Ｗ  ワーク
【図１】
2008087144.tif 000003
【図２】
2008087144.tif 000004
【図３】
2008087144.tif 000005
【図４】
2008087144.tif 000006
【図５】
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