(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターニングセンタを構成するＡＴＣ付タレット形刃物台であって、
ベッド（２）上のＺ軸方向に摺動自在に設けられたサドル（４）と、
前記サドル（４）上のＸ軸方向に摺動自在に設けられたクロススライド（５）と、
前記クロススライド（５）上のＹ軸方向に立設されたＹ軸コラム（６）と、
前記Ｙ軸コラム（６）が旋回自在に設けられたＢ軸と、
前記Ｙ軸コラム（６）のＹ軸方向に摺動自在に設けられた刃物台（７）と、
前記刃物台（７）に固定工具および回転工具を装着するタレット（８）と、
前記刃物台（７）の前記Ｙ軸に直交する上面にマガジン台（１１ｃ）をＺ軸方向へ前進、後退させる摺動自在のガイド（Ｚ２）と、
前記マガジン台（１１ｃ）にマガジン（１１）を上昇、下降させる空圧シリンダ（１１ｄ）が格納されたＡＴＣ装置（１０）を搭載したことを特徴とするＡＴＣ付タレット形刃物台（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載して自動工具交換をするＡＴＣ付タレット形刃物台に関する。【０００２】  従来、１台の機械で必要な工具を自動工具交換しながら工作物の表裏２面の複合加工を完成させ、仕掛品のゼロ化と、省スペース、省人化を達成することを目的として出願・公開されたＡＴＣ装置付複合加工機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１２に示すように、このＡＴＣ装置付複合加工機の構成は、第１刃物台２２１と第２刃物台２２９を有し、この２個の刃物台に対応可能なＡＴＣ装置２３４を備えた複合加工機である。左主軸台はベッドに固定、これと対向するＺ軸移動可能な右主軸台２０４と、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向に移動可能でかつ任意の旋回制御可能なＢ軸を有する第１刃物台２２１と、Ｘ・Ｚ方向に移動可能な第２刃物台２２９とを両主軸中心線を挟んで有する複合旋盤の右側床上に工具交換アームユニット２３８を備える工具マガジン装置２３５を設置し、第１タレット２２４のＡ位置に工具又は第２タレット２３３のＣ位置に割出された工具を主軸中心と同心かつＺ軸方向右端の工具交換位置にそれぞれ位置決めして、工具交換アーム２３９により工具マガジン装置２３５の工具交換位置に割り出された工具と交換する。【０００３】  しかしながら、図１２に示すように、工具マガジン装置２３５は右側床上に設けられたスタンド２４０の上に設置されている。つまり、工具マガジン装置２３５を含むＡＴＣ装置は刃物台の上面へ搭載されてはおらず、刃物台と共に移動する移動形ではなく固定形であるため、ＡＴＣ時間を短縮するには問題があった。【０００４】  また、工具交換アーム付刃物台を有する旋盤が知られている（例えば、特許文献２参照）
図１３に示すように、ベッド３０１には主軸台３０２が固定され、その隣にはＺ軸方向へ移動可能なサドル３０３と、サドル３０３上にはＸ軸方向へ移動可能なクロススライドが、またクロススライドの上面には刃物台３０４が配置されている。刃物台３０４に形成された円形状のタレット３４２には凹状の収納溝４ｃが設けられ、工具交換アーム３１２を格納する。さらに、この収納溝４ｃに直角に交差するように工具交換アーム３１２が回動し、固定工具ＴＡまたは回転工具ＴＢを工具交換する。
さらに、ベッド３０１の後側面に設けられた支え３０５を介して工具マガジン３０６が配置されている。工具マガジン３０６の旋回割出し円板（図示せず）には外周に９０°旋回可能な複数のポットアーム３０８が放射状に枢支されており、ポットアーム３０８にバイト等の固定工具ＴＡがＸ軸方向反本機側向きに貯蔵されている。そして次工具に指定された工具を有するポットアーム３０８が主軸台側の交換位置に割出されると、図示しない駆動手段により９０°旋回してサドルカバー３０９が開口した小窓（図示せず）から本機内に突出し、次工具がＺ軸方向の主軸側を向くようになっている。【０００５】  しかしながら、図１３に示すように、工具マガジン３０６はベッド３０１の後側面に設けられた支え３０５を介して固定されており、ＡＴＣ装置は刃物台３０４の上面には搭載されていない。そのため、工具マガジン３０６が刃物台３０４の動作を共有する移動をすることができない構成では、工具交換の度に指定位置に戻らなければならず、大きな非切削時間を生むことになる。
また、前記した工具マガジン装置２３５はこれもまた移動形ではなく固定形である。これでは工具交換に要するＡＴＣ時間を短縮することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２３９３３号公報（図１２）
【特許文献２】特開平７−５１９６５号公報（図１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  ＮＣ旋盤にＡＴＣ装置を設けると、そのＮＣ旋盤の名称は複合加工機またはターニングセンタと呼ばれる。
従来の技術で述べた工作機械は複合加工機やターニングセンタが該当し、工具サイズは小形、中形、大形の３つに区分すると、中形工具に該当する。中形工具を格納したマガジンを有するＡＴＣ装置の質量は２００ｋｇ以上にもなるため、これまで別置形としてきた。このため、工具交換（ＡＴＣ）時間が長く、結果として非切削時間が長くなるという問題があった。
そこで、本発明は、従来の問題を解消するもので、工具のサイズを小形工具にすると共に、刃物台の制御軸にＸ、Ｙ、Ｚと回転軸のＢ軸を設け、刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載することにより、現状の非切削時間からＡＴＣ時間を取り去り、加工時間の比率を高め、工具交換の動作をダイレクトに、また工具交換の動作を単純化・簡素化して非切削時間の短縮を図ることができるＡＴＣ付タレット形刃物台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】
【０００８】  前記した課題を解決するため、請求項１に係るＡＴＣ付タレット形刃物台の発明は、ターニングセンタを構成するＡＴＣ付タレット形刃物台であって、ベッド（２）上のＺ軸方向に摺動自在に設けられたサドル（４）と、前記サドル（４）上のＸ軸方向に摺動自在に設けられたクロススライド（５）と、前記クロススライド（５）上のＹ軸方向に立設されたＹ軸コラム（６）と、前記Ｙ軸コラム（６）が旋回自在に設けられたＢ軸と、前記Ｙ軸コラム（６）のＹ軸方向に摺動自在に設けられた刃物台（７）と、前記刃物台（７）に固定工具および回転工具を装着するタレット（８）と、前記刃物台（７）の前記Ｙ軸に直交する上面にマガジン台（１１ｃ）をＺ軸方向へ前進、後退させる摺動自在のガイド（Ｚ２）と、前記マガジン台（１１ｃ）にマガジン（１１）を上昇、下降させる空圧シリンダ（１１ｄ）が格納されたＡＴＣ装置（１０）を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  請求項１に係る発明によれば、クロススライド上のＹ軸方向に摺動自在に設けられたＹ軸コラムと、さらにＢ軸方向に旋回自在に設けられたＹ軸コラムと、刃物台に固定工具および回転工具を装着するタレットと、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂの送り軸と回転軸を持つ刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載したことにより、加工中であってもＡＴＣができる。また、タレットの工具交換位置とマガジンの位置は変わらないため、どの場所にあってもＡＴＣができる。さらに、工具交換をダイレクトにし、また動作の単純化・簡素化ができるので、非切削時間（アイドルタイム）を削減するＡＴＣ付タレット形刃物台を提供することができる。また、刃物台のＹ軸に直交する上面にマガジン自からダイレクトに工具を着脱することができるＡＴＣ装置を搭載したことにより、Ｂ軸によりＹ軸コラムと刃物台が回動してもタレットの工具交換位置とマガジンとの位置関係は維持できるため、プログラムも容易にできる。【００１０】  さらに、刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載したことにより、工具交換アームが不要にできるため、工具交換は７動作でできる。７動作のうち、マガジン自身の動作は５動作（７１％）、タレット自身の動作は２動作（２９％）で工具交換作業を完了する。これにより、ＡＴＣ装置の構成を簡素化して無駄なパーツを排除したため、アイドルタイムを大幅に短縮することができる。【００１１】＜加工面の工具対応＞
例えば、加工に６本（▲１▼〜▲６▼）の工具を使用する場合、
（１）工具▲１▼が加工し、時計回りで１／４回転してインデックス
（２）工具▲２▼が加工し、時計回りで１／４回転してインデックス
（３）工具▲３▼が加工し、時計回りで１／４回転してインデックス
（４）工具▲４▼が加工中、工具▲１▼が新工具▲５▼にＡＴＣして、インデックス
（５）新工具▲５▼が加工中、工具▲２▼が新工具▲６▼にＡＴＣして、インデックス
（６）新工具▲６▼が加工中、順次ＡＴＣされる。
＜工具交換手順＞
本発明のＡＴＣ付タレット形刃物台（１）による工具交換手順は１〜７による。
（図７に記載の１〜７の動作を参照）
（１）タレット８の旧工具を工具交換位置まで時計回りに１／４回転する。
（２）マガジン１１が１００ｍｍ前進してクランパの旧工具を把持する。
（３）マガジン１１が３０ｍｍ上昇してクランパから旧工具を引き抜く。
（４）マガジン１１が旋回し、新工具を呼び出す。
（５）マガジン１１が３０ｍｍ下降し、クランパに新工具をセットする。
（６）マガジン１１が１００ｍｍ後退し、退避する。
（７）タレット８の新工具を加工位置まで時計回りに１／４回転する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  本発明のＡＴＣ付タレット形刃物台を搭載した複合加工機の右側面図である。
【図２】  スラントベッドの傾斜角４５°を０°にした場合の右側面図である。
【図３】  図２に示すＡＴＣ付タレット形刃物台の右側面の断面図である。
【図４】  図３に示すＡＴＣ付タレット形刃物台のＡ−Ａ線の平面断面図である。
【図５】  本発明のＡＴＣ付タレット形刃物台のマガジンを示す平面図である。
【図６】  図５に示すＡＴＣ付タレット形刃物台のＢ−Ｂ線の縦断面図である。（マガジンの断面）
【図７】  タレットの正面を示す左側面の半断面図でマガジンによる工具交換の動作順（１〜７）も示す。
【図８】  タレット先端部のクランパに回転工具を装着した断面図である。
【図９】  タレット先端部のクランパに固定工具を装着した断面図である。
【図１０】  Ｂ軸の活用方法を説明する模式図である。
【図１１】  本発明のターニングセンタを示し、図１０のＣ矢視図である。
【図１２】  従来のＡＴＣ装置をベッド正面のスタンド上に設置した正面図である。
【図１３】  従来のＡＴＣ装置をベッドの背面の支えに設置した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】＜ＡＴＣ付タレット形刃物台＞
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態であるＡＴＣ付タレット形刃物台を説明する。
図１は、本発明のＡＴＣ付タレット形刃物台を刃物台のＹ軸に直交する上面に搭載した複合加工機の右側面図である。
図１に示すように、ベッド２は切粉はけを考慮して４５°スラントにしている。主軸台３はベッド２に固定されたベース３ｃに載置されている。主軸台３の主軸３ａには主に三ツ爪チャック３ｂが装着され、ワークを三ツ爪で把持する。また、主軸台３の下のベース３ｃは別体としているが、主軸台３と一体にしても構わない。
この主軸台３に隣設して配置したのが、本発明のＡＴＣ付タレット形刃物台１である。
【００１４】  図２は、説明をより容易にし、理解し易くするためにスラントベッドの傾斜角４５°を０°にした場合の右側面図である。以下の図面も同様に傾斜角を０°にしてＡＴＣ付タレット形刃物台１を説明する。
図２に示すように、ベッド２の上面には２本のＺ軸ガイドが設けられ、図示しないＺ軸用サーボモータと、Ｚ軸用ボールねじが配置されている。リニアモータにしてもよい。
２本のＺ軸ガイド上にはサドル４が載置され、直行するクロススライド５には２本の図示しないＸ軸ガイドが設けられ、図示しないＸ軸用サーボモータと、Ｘ軸用ボールねじが配置されている。これらもリニアモータに代えても構わない。
２本のＸ軸ガイド上にはクロススライド５が載置され、直立するＹ軸方向へは２本のＹ軸ガイド６ｐが設けられ、Ｙ軸用サーボモータ６ｍ（図４参照）と、Ｙ軸用ボールねじ６ｑが配置されている。さらに、２本のＹ軸ガイド上には刃物台７のボデー７ａが装着され、刃物台７のＹ軸に直交する上面にはマガジン１１を有するＡＴＣ装置１０が搭載されている（図３参照）。
【００１５】  図３、図４に示すように、Ｙ軸コラム６はＵ字状に形成され、中央に大きな開口部を確保し、左右に１本ずつクロススライド５の上面に対して垂直方向にＹ軸ガイド６ｐが配置され、このＹ軸ガイド６ｐに刃物台７のボデー７ａが装着されている。
また、図３のＹ軸コラム６の下部にはＹ軸の回転軸であるＢ軸の機構が格納されている。
さらに、図３の上部にＡＴＣ装置１０のマガジン１１の断面図を示す。
【００１６】  Ｙ軸についてはＪＩＳＢ６３１０に規定されている。Ｙ軸はＺ軸とＸ軸に直行する軸であり、回転軸Ｂは、直線軸のＹ軸回りの回転軸である。
機械本体の４（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｂ）軸の軸移動機構は、図示しないサーボモータに連結されたボールねじと摺動自在のガイド等の軸移動機構により行われる。ここでは、Ｙ軸、Ｂ軸の移動機構を説明し、Ｘ、Ｚその他の軸移動機構についての詳細な説明は省略する。
【００１７】  ＜Ｙ軸移動機構＞
図３のＹ軸コラム６に左右の裏側に縦方向に破線で示すのが、Ｙ軸用ガイド６ｐである。図４は図３に示すＡ−Ａ線の断面図である。図４に示すように、Ｙ軸移動機構（以下、Ｙ軸）は、連結し一体化した刃物台７とタレット８を上下（Ｙ軸）方向へ移動させる。Ｙ軸は、Ｙ軸用ボールねじ６ｑに平行にＹ軸用サーボモータ６ｍが設けられ、Ｙ軸用ボールねじ６ｑとＹ軸用サーボモータ６ｍは、それぞれの軸端に固定されたプーリと、タイミングベルトによって連結されている。したがって、Ｙ軸用サーボモータ６ｍの回転がＹ軸用ボールねじ６ｑによって変換されて刃物台７を上下方向へ移動する。
【００１８】＜Ｂ軸＞
Ｂ軸とは、直線軸のＹ軸回りの回転軸をいう。Ｂ軸は、例えば、エンドミルのような回転工具を使って加工を行なう場合、Ｘ、Ｚ軸だけでは加工できないケースがある。例えば、ワークの軸心に対して傾きのある穴加工の場合は、Ｂ軸で例えば、１５°、３０°、４５°等の工具の傾きができる。（図１０参照）
Ｂ軸の機構は、図３の下部に示すように、クロススライド５（固定側）とＹ軸コラム６（旋回体）にＤＤモータ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｏｔｏｒ）が配置され、ＤＤモータのロータ６ｒとステータ６ｓにより、Ｙ軸コラム６全体を旋回させる。
【００１９】＜Ｂ軸の機構＞
図３の下部に示すように、旋回側ロータリーバルブ６ｂはシャフト状に上方に延びている。シャフト状の外周の中央にはＤＤモータのロータ６ｒが嵌着され、ロータ６ｒの外周をステータ６ｓが覆うようにしてクロススライド５から上方に伸びた固定の内側シリンダ６ｕに嵌入されている。さらに、この内側シリンダ６ｕと外側シリンダ６ｖにより形成されたシリンダのスペースにはピストン６ｆが挿入され、クランプシリンダ６ｇとアンクランプシリンダ６ｈが形成されている。また、ピストン６ｆに連結・解除用カップリング６ｅが固定されている。
３ピースカップリングは３個のカップリングから構成されている。ピストン６ｆの下端に固定されている連結・解除用カップリング６ｅと、Ｙ軸コラム６に固定されているのが旋回側用カップリング６ｃと、クロススライド５に固定された固定側カップリング６ｄから成る。
【００２０】＜Ｂ軸の動作＞
アンクランプシリンダ６ｈに油圧が入るとピストン６ｆに一体の連結・解除用カップリング６ｅが上昇し、旋回用カップリング６ｃと固定側カップリング６ｄとの噛み合いを解除する。その後、ＤＤモータに回転指令が入ると、ロータ６ｒが回転し、Ｙ軸コラム６が指令の角度だけ回転する。その結果はセンサ６ｔとリング６ｎは瞬時に測定してフィードバックをする。一方、この反対にクランプシリンダ６ｇに油圧が入ると、ピストン６ｆは下降して連結・解除用カップリング６ｅが旋回用カップリング６ｃと固定側カップリング６ｄとの歯の谷に歯を噛み合わせて連結する。Ｂ軸の旋回（回転）経路は、ＤＤモータ、ロータリーバルブ６ａの中央軸６ｂ、キャップ６ｏ、カップリング６ｃ、Ｙ軸コラム６の順に回転力が伝達される。
【００２１】＜ロータリーバルブ＞
図３の下部に示すように、ロータリーバルブは、クロススライド５に設けられた大穴に埋設された固定軸６ａと、旋回する中央軸６ｂから構成され、図示しない複数本の油圧回路、クーラント供給回路が形成されている。
ロータリーバルブの固定軸６ａと中央軸６ｂの機能は、固定側（クロススライド）から旋回体（Ｙ軸コラム）へ油圧（クーラント液を含む）を供給するためのバルブである。中央軸６ｂの上方にはキャップ６ｏが載置されている。刃物台７への液体の供給は、このキャップ６ｏから油圧ホースに引き継がれ、必要な箇所へ供給される。
【００２２】＜タレットの形状＞
図４は、図３に示すＡ−Ａ線の断面図である。図４に示すように、タレット８は、ボデー８ａとボデー用カバー８ｗ、そして４個のクランパ８ｂが接続されている。
図７は、タレットの正面を示す左側面図である。マガジン１１による工具交換の動作順（１〜７）も示す説明図である。タレット８は、十字形状のタレットを形成している。この十字形（４角）の他に、その他の角数のタレットであっても構わない。
【００２３】＜クランパの構成＞
図８に示すように、クランパ８ｂにはスピンドル８ｓが配置され、ベアリングで両端支持されている。スピンドル８ｓと工具ホルダとの連結部は二面拘束仕様のショートテーパに形成され、ボールの係合によりクランプするためのドローシャフト８ｖが設けられている。
【００２４】＜回転工具の回転機構＞
図４の中央に示すように、刃物台７のボデー７ａにはブラケット７ｐが設けられ、回転工具用モータ７ｍが接続されている。回転工具用モータ７ｍとスピンドル７ｓとは連結リング７ｎで一体に締結され、スピンドル７ｓはベアリングで両端支持されている。
回転工具用モータ７ｍの駆動により、回転工具を回転させる。
＜工具の種類＞
工具には回転工具（図８参照）と固定工具（図９参照）の２つがある。回転工具はエンドミルやドリル等に代表される刃具を回転させてワークを加工する工具をいう。もう一方の固定工具はバイトやボーリングバーのように回転するワークに固定した刃具を切り込んで加工する工具をいう。
【００２５】  ＜クランプ状態の解除＞
図７に示すように、工具交換位置はタレットを時計に見立てると、１２時の場所のみで可能である。
固定工具、回転工具も同様に、タレット８のボデー８ａとクランパ８ｂの接続部においてドローシャフト８ｖの下端には１〜２ミリの隙間を設け、図７に示すように、プッシャ８ｑが構えている。一度油圧が駆動するとシリンダ８ｏのピストン８ｐが勢いよく作動し、先端部のプッシャ８ｑがドローシャフト８ｖの下端を加圧して、ドローシャフト８ｖを約７ｍｍ上昇させてクランプ状態を解除する。
図９は、固定工具である。固定工具用にはキー８ｋが設けられており、このキー８ｋにより位置決めおよび回り止めをする。
【００２６】＜回転工具の回転＞
図８に示すように、タレット８の取付部に回転工具（例えば、エンドミル）が挿着された場合の回転は、回転工具用モータ７ｍに例えば毎分２０００回転の回転指令が入ると、回転工具用モータ７ｍは２０００回転で起動し、タレット８の本体８ａとカバー８ｗの中に装着した例えば、傘歯車により方向を９０°変換され、スピンドル８ｓを回転することによりエンドミルが回転する。
【００２７】＜２つの機能＞
図４に示すように、歯車付旋回側カップリング８ｃの歯車は、二つの機能を持っている。一つ目の機能は小歯車８ｎの回転を伝え、タレット８の位置を割り出す割出しの機能である。タレット８は十字形のため、割出し角度は９０°の倍数となる。
歯車付旋回側カップリング８ｃの二つ目の機能は、３ピースカップリングの機能である。図４に示すように、タレット８の首根っ子には、３個のカップリングからなる３ピースカップリングが配置されている。その一つ、連結・解除側カップリング８ｅは、ピストン８ｆに固定されている。クランプシリンダ８ｈに油圧が入ると、ピストン８ｆの下降に伴い、連結・解除側カップリング８ｅも下降するため、歯車付旋回側カップリング８ｃとタレット８のボデー８ａに固定された固定側カップリング８ｄの両カップリングの歯に噛み合い、連結状態になる。
一方、アンランプシリンダ８ｇに油圧が入ると、ピストン８ｆと同様に連結・解除側カップリング８ｅが上昇するため、アンクランプ状態になり、連結状態が解除される。
【００２８】＜タレットの旋回＞
図４に示すように、タレット８の首根っ子には３ピースカップリングが配置されている。３ピースカップリングは、歯車付旋回側カップリング８ｃと、ボデー７ａに固定された固定側カップリング８ｄと、ピストン８ｆに固定され、両者に噛み合い上下方向へ移動する連結・解除側カップリング８ｅである。
歯車付旋回側カップリング８ｃの歯車は、外周側に形成された大歯車であり、図４の左端に図示された小歯車８ｎと噛み合い状態で取付けられる。つまり、小歯車８ｎは、タレット割出し用のサーボモータ８ｍのモータシャフトに固定されており、サーボモータ８ｍは減速機付となっている。
減速機付のタレット割出し用サーボモータ８ｍに回転指令が出ると、ピストン８ｆのアンクランプシリンダ８ｇに油圧が入り、連結・解除側カップリング８ｅが上昇し、両カップリング８ｃ、８ｄとは連結状態が解除する（アンクランプ状態）。
また、減速機付タレット割出し用サーボモータ８ｍの回転指令により、小歯車８ｎが回転し、これと噛み合う歯車付旋回側カップリング８ｃが回転する。
タレットの旋回が終わると、ピストン８ｆのクランプシリンダ８ｈに油圧が入り、連結・解除側カップリング８ｅが下降すると両カップリング８ｃ、８ｄに係合し連結状態になる（クランプ状態）。
【００２９】＜タレットの工具交換位置＞
図７に示すように、タレット８は十字状を形成した４角タレットである。タレット８を時計に見立てると、３時、６時、９時、１２時の４位置であり、工具交換位置は、その中の、１２時の所になる。
ワークの切削位置は、主軸台の中心と一致する３時と９時の２箇所となる。したがって、旧工具を新工具に交換する場合は、例えば９時の位置にある旧工具をタレット１／４回転して１２時の位置に移動して交換する。
【００３０】＜マガジンの構成＞
図３の上部は、マガジン１１の断面を示す。また、図５はマガジンの平面図、図６は図５に示すＢ−Ｂ断面図である。図５に示すように、刃物台７のボデー７ａの上面には略羽子板形状のベース１１ａが設けられ、その上面に空圧シリンダ（前進・後退）１１ｂが配置されている。また、図６に示すように、そのベース１１ａの上面にはＺ２方向へ摺動自在の２本のガイドが左右両側に設けられ、２本のガイドにはマガジン台１１ｃが載置され、さらに、マガジン台１１ｃにはマガジン１１が載置されている。
この結果、マガジン１１を含むＡＴＣ装置１０は刃物台の上方に搭載されている。
したがって、空圧シリンダ１１ｂの駆動により、マガジン台１１ｃとマガジン１１を前進・後退方向へ移動する。この移動距離は、例えば、１００ｍｍが好適である。
図５に示すように、マガジン１１の工具本数は例えば、２０本が好適である。
【００３１】＜マガジンへのツール格納＞
図６に示すように、マガジン１１は山高帽のような形状をしており、つば部１１ｈの幅を狭く形成し、このつば部１１ｈの下面に２０組のグリッパ１１ｇを配置している。
グリッパ（ワーク把持機構）１１ｇは、図５に示すように、左右２個で構成する。グリッパ１１ｇの中心には回動する支点ピン１１ｐが装着され、さらに、ばね１１ｓが装着され、ばね１１ｓの弾性力により常時締付勝手に付勢されている。グリッパ１１ｇのＶ字状凸部が工具１１ｋに設けられたＶ溝に係合し、工具１１ｋを把持する。
マガジン１１へのツール格納段取り作業は、マガジン１１を割り出し、ポットＮＯを確認しながら固定工具や回転工具をグリッパ１１ｇに手動で押し込む。
【００３２】＜マガジンの旋回＞
図６に示すように、マガジン台１１ｃの中央には空圧シリンダ（上昇・下降）１１ｄが格納され、マガジン台１１ｃの上に載置されたマガジン１１をＹ軸方向へ上昇、下降させる。山高帽形状のマガジン１１の中央部の下面にはマガジン旋回用の大歯車１１ｅが装着され、この大歯車１１ｅと噛み合う小歯車１１ｆが配置されている。小歯車１１ｆはマガジン割出用の減速機付サーボモータ１１ｍのモータシャフトに装着されている。また、減速機付サーボモータ１１ｍは、マガジン台１１ｃから延びた架台１１ｔに固定されている。したがって、この小歯車１１ｆは、マガジン１１の上昇・下降時は移動しない。小歯車１１ｆは、移動しなくても大歯車１１ｅとの噛み合わせが外れないように歯幅を広くして確保されている。
そこで、図６の右上に示すように、一度空圧シリンダ１１ｄが駆動すると、マガジン１１は例えば３０ｍｍ上昇する。タレット８の１２時のクランパ８ｂの位置を２点鎖線で示す。この時、クランパ８ｂの上面と工具との隙間ｓは１０ｍｍであり、干渉はない。
マガジン１１の旋回は、減速機付きサーボモータ１１ｍのモータシャフトに装着された小歯車１１ｆが回転すると、大歯車１１ｅが減速回転し、マガジン１１が旋回する。ただし、２０本仕様の場合、１ポットは１８°相当になるため、旋回はこの倍数となる。
【００３３】  ＜回転工具の回転＞
図４に示すように、タレット８と刃物台７の断面図において中心部から回転を伝えるスピンドル７ｓがベアリングによって両端支持され、刃物台７のボデー７ａの下面にブラケット７ｐが接続され、回転工具用モータ７ｍが連結リング７ｎによって連結されている。
図８に示すように、クランパ８ｂに装着された回転工具８ｘは、例えば、高速回転を与える場合、回転指令が入ると、回転起動する。この回転はスピンドル７ｓに伝達され、タレット８の中央部で、図示しない例えば傘歯車で９０度変換され、タレット８のクランパ８ｂに装着されたスピンドル８ｓに伝達され回転工具のエンドミルを回転する。
【００３４】  ＜工具交換の手順＞
刃物台７の上方にＡＴＣ装置１０を搭載したＡＴＣ付タレット形刃物台１による工具交換の手順を詳細に説明する（図７に記載の１〜７の動作順を参照）。
図７に示すように、十字状のタレット７のボディー７ａから伸びた４つのクランパ８ｂを時計に見立てれば、３、６、９、１２時の４つ。その中のマガジン１１が一番接近できる１２時の場所が工具交換位置となる。
（１）タレット割出用サーボモータ８ｍが駆動し、交換する旧工具を交換位置（１２時）まで移動。旧工具が９時の位置であれば、９時から１２時まで時計回りで１／４回転する。
（２）空圧シリンダ１１ｂが駆動し、マガジン１１がタレット側へ１００ｍｍ前進して空のグリッパ１１ｇが旧工具を把持する（図５参照）。
（３）空圧シリンダ１１ｄが駆動してマガジン１１が３０ｍｍ上昇、グリッパ１１ｇが旧工具をクランパ８ｂから上方へ引き抜く（図６参照）。
（４）マガジン割出用減速機付サーボモータ１１ｍが駆動してマガジン１１が旋回し、新工具を割り出す。
（５）空圧シリンダ１１ｄが駆動してマガジン１１が３０ｍｍ下降、グリッパ１１ｇが新工具をクランパ８ｂにセットする（図６参照）。
（６）空圧シリンダ１１ｂが駆動し、マガジン１１が１００ｍｍ後退して待機する（図５参照）。
（７）タレット割出用サーボモータ８ｍが駆動し、交換した新工具を加工位置まで移動。例えば、１２時の位置から３時まで時計回りで１／４回転する。
このＡＴＣ（工具交換）の手順によれば、（２）〜（６）のＡＴＣの動作は加工中であっても支障なく並行にできるので、現状の非切削時間からＡＴＣ時間を取り去り、加工時間の比率を高めることができる。
【００３５】＜Ｂ軸の活用＞
図１０に示すように、このターニングセンタ１５は、左側には主軸台３が固定、右側には対向する２主軸台１６が設けられた対向形主軸台である。主軸台の向こう側にはＡＴＣ付タレット形刃物台１が搭載されており、実線で図示している。
例えば、Ｂ軸を利用してエンドミルで斜め穴を加工する場合、タレット８に装着したエンドミルの中心線と主軸３ａの端面との傾きを０°とすると、このタレット８の傾き０（ゼロ）をａポジションとすれば、ｂポジションは１５°の傾き、さらに、ｃポジションはタレットの反対側のエンドミルと交代して工具を４５°の傾き、また、ｄポジションはさらに４５°傾けて９０°の傾きが可能であり、０°〜９０°の任意角度で斜め穴を加工することができる。
ちなみに、図示したａ′はタレット形刃物台ａが回動するＢ軸中心点を示し、図示したｂ′はタレット形刃物台ｂが回動するＢ軸中心点、図示したｃ′はタレット形刃物台ｃが回動するＢ軸中心点を示す。
さらに、第２主軸台のワークを加工する場合はＡＴＣ付タレット形刃物台１のＢ軸を１８０°回転すれば、タレット形刃物台ｅになる。このように、干渉なく向きを変えることができる。
【００３６】  図１１は図１０に示すＣ矢視図である。ここでのＡＴＣ付タレット形刃物台１の説明は、重複するので割愛する。
図１１に示すように、ＡＴＣ付タレット形刃物台１の採用は、２主軸、２刃物台のターニングセンタにも好適である。
＜ターニングセンタ＞
ターニングセンタ１５は、ベッド２の上面に第２ベース１８が設けられ、その上面に摺動自在のＷ軸ガイドが配置されており、このＷ軸ガイドの上面にベース１７を介して第２主軸台１６が載置され、主軸台３と第２主軸台１６とは対向主軸台を構成している。
【００３７】＜第２刃物台＞
図１１に示すように、ベッド２の上面に設けられた第２ベース１８の上面に摺動自在のＺ３軸ガイドが配置されている。さらに、このＺ３軸ガイドの上面には第２サドル１９が設けられ、また、第２サドル１９の上面にはＸ２軸ガイドが配置され、摺動自在の第２クロススライド２０が配置されている。さらに、第２クロススライド２０の上面には第２刃物台が搭載されている。第２刃物台には、例えば１２角タレットが搭載されており、対向主軸台の主軸台３または第２主軸台１６の切削加工を支援する。尚、Ｚ３、Ｘ２軸等の軸移動機構については、サーボモータとボールねじを使用した従来の技術であるため、図示せず、説明も省略する。
【００３８】＜コンセプト＞
このＡＴＣ付タレット形刃物台１の開発に先立つコンセプトを示す。
（１）加工中であってもＡＴＣ（自動工具交換）ができる。
（２）どの場所にあっても干渉がなく、ＡＴＣができる。
（３）コンパクト（例えば、ＨＳＫ４０Ａのホルダの採用）で、加工時間を短縮する。
（４）低価格で提供する。
これらのコンセプトを実現するため、刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載したことにより、現状の非切削時間からＡＴＣ時間を取り去り、加工時間の比率を高めることができる。また、マガジンの移動距離を最小にしてダイレクトで工具交換を可能とする。
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、ＡＴＣ付タレット形刃物台１は、ターニングセンタ用の刃物台として説明したが、専用機に採用してもよい。刃物台の送り軸に同期するＡＴＣ装置、つまり、刃物台のＹ軸に直交する上面にＡＴＣ装置を搭載した構成のＡＴＣ付タレット形刃物台ならば本願に抵触する。
【符号の説明】
【００３９】１  ＡＴＣ付タレット形刃物台
２  ベッド（４５度スラント）
３  主軸台
３ａ  主軸
３ｂ  三ツ爪チャック
３ｃ  ベース
４  サドル
５  クロススライド
６  Ｙ軸コラム
６ａ  外周軸（ロータリーバルブ）
６ｂ  中央軸（ロータリーバルブ）
６ｃ  旋回側カップリング
６ｄ  固定側カップリング
６ｅ  連結・解除側カップリング
６ｆ  ピストン
６ｇ  クランプシリンダ
６ｈ  アンクランプシリンダ
６ｋ  ベアリング（クロスローラ）
６ｍ  Ｙ軸用サーボモータ
６ｎ  リング
６ｏ  キャップ
６ｐ  Ｙ軸ガイド
６ｑ  Ｙ軸用ボールねじ
６ｒ  ロータ（ＤＤモータの旋回側）
６ｓ  ステータ（ＤＤモータの固定側）
６ｔ  センサ
６ｕ  内側シリンダ
６ｖ  外側シリンダ
７  刃物台
７ａ  ボデー
７ｂ  ベース
７ｄ  大歯車（旋回側カップリング８ｃの外周に歯を切ったもの）
７ｅ  小歯車
７ｆ  カバー
７ｍ  回転工具用モータ
７ｎ  連結リング
７ｐ  ブラケット
７ｓ  スピンドル
８  タレット
８ａ  本体
８ｂ  クランパ
８ｃ  歯車付旋回側カップリング（大歯車）
８ｄ  固定側カップリング
８ｅ  連結・解除側カップリング
８ｆ  ピストン
８ｇ  アンランプシリンダ
８ｈ  クランプシリンダ
８ｊ  キー
８ｋ  キー
８ｍ  タレット割出用サーボモータ
８ｎ  小歯車
８ｏ  シリンダ
８ｐ  ピストン
８ｑ  プッシャ
８ｓ  スピンドル
８ｖ  ドローシャフト
８ｗ  カバー
８ｘ  回転工具
８ｙ  固定工具
１０  ＡＴＣ装置
１１  マガジン
１１ａ  ベース
１１ｂ  空圧シリンダ（前進・後退）
１１ｃ  マガジン台
１１ｄ  空圧シリンダ（上昇・下降）
１１ｅ  大歯車
１１ｆ  小歯車
１１ｇ  グリッパ
１１ｈ  つば部
１１ｍ  マガジン割出用減速機付サーボモータ
１１ｋ  工具
１１ｐ  回動の支点ピン
１１ｓ  ばね
１１ｔ  架台
１５  ターニングセンタ
１６  第２主軸台
１７  ベース
１８  第２ベース
１９  第２サドル
２０  第２クロススライド
２１  第２刃物台
２２  第２タレット
【要約】
【課題】刃物台の上方にＡＴＣ装置を搭載することにより、加工中であってもＡＴＣができて、どの場所にあってもＡＴＣができるようにすることにより、現状の非切削時間からＡＴＣ時間を取り去ると共に、工具交換の動作をダイレクトに、単純化・簡素化して非切削時間の短縮を図ることができるＡＴＣ付タレット形刃物台を提供する。
【解決手段】複合加工機、ターニングセンタ等の工作機械を構成するＡＴＣ付タレット形刃物台１であって、ベッド２上のＺ軸方向に摺動自在に設けられたサドル４と、サドル４上のＸ軸方向に摺動自在に設けられたクロススライド５と、クロススライド５上のＹ軸方向に立設されたＹ軸コラム６と、Ｙ軸コラム６が旋回自在に設けられたＢ軸と、Ｙ軸コラム６のＹ軸方向に摺動自在に設けられた刃物台７と、刃物台７に固定工具および回転工具を装着するタレット８と、刃物台７の上方にＡＴＣ装置１０を搭載したことを特徴とするＡＴＣ付タレット形刃物台１である。
【選択図】図１【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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