(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの加工部位を有するワークの上記２つの加工部位の加工を行う工作機械であって、回転駆動される主軸と、この主軸の軸心と垂直な平面に沿って旋回動作が可能なように上記主軸に設置されたワーク取付治具と、この治具上のワークに対して加工を行う工具を支持する工具支持手段とを備え、上記ワーク取付治具の旋回中心を、この治具上のワークの一方の加工部位が主軸の回転軸心に位置する状態で、両加工部位から等距離の位置に設定し、上記ワーク取付治具に旋回操作手段係合部を設け、上記工具支持手段は、主軸の軸心と平行な方向、およびこの方向と直交する方向とに移動自在であり、上記旋回操作手段係合部に係合する旋回操作部を有するものとした工作機械。
【請求項２】
上記ワーク取付治具は、上記主軸に設けられた孔に嵌合する旋回支持ピンを有し、この旋回支持ピンの軸心が上記旋回中心となるものとした請求項１記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２つの加工部位を有する異形ワークの加工を行う旋盤等の工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋削加工を行う場合に、主軸チャックで把持されたワークの所望の加工部位が現在のチャック状態では加工できない場合がある。例えば、ワークに２つの加工部位があり、そのうちの１つの加工部位を主軸の回転軸心に位置させて、その加工部位を旋削加工している状態では、もう１つの加工部位は主軸の回転軸心から外れた位置となり、そのままでは加工することができない。このような異形ワークでは、一方の加工部位の加工が終了すると、主軸チャックによるワークの持ち替えを行って、他方の加工部位が主軸の回転軸心に位置するチャック状態にする必要がある。
【０００３】
このような２つの加工部位を有するワークの持ち替えを行って、両加工部位を加工できるようにした工作装置として、次の構成のものが提案されている（特開平１１−２２６８０８号公報）。これは、主軸上で、その軸心と垂直な平面に沿って直進移動可能なワーク取付治具を設け、このワーク取付治具に把持させたワークの２つの加工部位を、ワーク取付治具の直進移動によって主軸の回転軸心に択一的に位置させるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の工作機械では、ワークを直進移動によリシフトさせて加工部位を変更するので、２つの加工部位間のピッチが長い場合、シフト量をそれだけ大きく必要である。そのため、ワーク取付治具のスライド案内手段が大きくなり、このような案内手段の設置のために主軸チャックが大きくなる。また直進移動させるため、案内手段の機構が大型化して複雑になる。さらに、直進移動のため、シフトの精度を確保することが難しい。
【０００５】
この発明の目的は、ワークの互いに離れた２つの加工部位を主軸中心に入替えて支持可能とするのに、主軸のチャック部が小さく、かつ簡素な構成で済み、ワーク支持精度の安定性も得易い工作機械を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の工作機械は、２つの加工部位を有するワークの上記２つの加工部位の加工を行う工作機械であって、回転駆動される主軸と、この主軸の軸心と垂直な平面に沿って旋回動作が可能なように上記主軸に設置されたワーク取付治具と、この治具上のワークに対して加工を行う工具を支持する工具支持手段とを備え、上記ワーク取付治具の旋回中心を、この治具上のワークの一方の加工部位が主軸の回転軸心に位置する状態で、両加工部位から等距離の位置に設定したものである。詳しくは、ワーク取付治具の旋回中心は、この治具上のワークの一方の加工部位の中心が主軸の軸心に位置する状態で、両加工部位の中心から等距離の位置に設定したものである。
この構成によると、ワーク取付治具を上記旋回中心回りに旋回させることにより、ワークの２つの加工部位を択一的に主軸の回転軸心に位置させることができる。旋回により２つの加工部位の位置変更を行うので、両加工部位から等距離の位置に旋回中心があれば良く、例えばワークの加工部位間のピッチの略半分のところを旋回中心とすることができる。そのため、直線移動に比べてワークの移動距離が短くなる。また、ワーク取付治具は旋回中心で支持するば良く、その支持ないし案内の手段が簡素な構成で済む。これらのため、ワークの加工部位間の距離が長くても、主軸のチャック部が小さくできる。旋回のため、直線移動に比べて、２つの加工部位を入替えるときの位置決め精度の安定性確保も容易である。
【０００７】
この発明において、上記ワーク取付治具に旋回操作手段係合部を設け、上記工具支持手段は、主軸の軸心と平行な方向、およびこの方向と直交する方向とに移動自在であり、上記旋回操作手段係合部に係合する旋回操作部が設けられるものとする。旋回操作部は、例えば工具支持手段に設けられる複数の工具ステーションの一つに、工具に代えて取付けられる。
この構成の場合、工具支持手段にワーク加工のために備えられている移動機能を、ワーク取付治具の旋回操作の駆動に利用できる。そのため、ワーク取付治具を旋回動作させる専用の駆動機構を設けることが不要で、その制御のための制御軸の増加も不要となる。
また、この発明において、上記ワーク取付治具は、上記主軸に設けられた孔に嵌合する旋回支持ピンを有し、この旋回支持ピンの軸心が上記旋回中心となるものとしても良い。この構成の場合、ラフな旋回制御によりワーク加工部位を主軸の回転軸心に精度良く位置させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、この実施形態にかかる工作機械の正面図および平面図を示す。この実施形態は、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを有するワークＷの上記２つの加工部位の加工を行う工作機械であって、旋盤、詳しくはタレット旋盤に適用した例を示す。この工作機械１は、回転駆動される主軸２と、この主軸２に設置されたワーク取付治具３と、このワーク取付治具３上のワークＷに対して加工を行う工具４を支持する工具支持手段５とを備える。
【０００９】
主軸２は、ベッド等のフレーム６上に固定した主軸台７に回転自在に設置され、モータ８で回転駆動される。主軸２の主軸チャック２Ａは、ワーク取付治具３を有しており、ワークＷとして、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを有するものを、両加工部位２１Ａ，２１Ｂを主軸軸心Ｏに入替え可能に支持するものとされている。ワーク取付治具３は後に説明する。
工具支持手段５は刃物台であって、タレット型のものが用いられ、外周に複数の工具ステーションＳを有する。各工具ステーションＳに、旋削加工を行うバイト等の固定の工具４や、ドリル，ミリングヘッド等の回転型の工具（図示せず）が取付けられている。このタレット型の工具支持手段５は、工具送り台１０を介して、フレーム６上に、主軸２の軸心Ｏに平行な前後方向（Ｚ軸方向）とこれに直交する左右方向（Ｘ軸方向）との直交２軸方向の移動と、タレット軸心回りの旋回とが自在に設置されている。工具支持手段５の旋回軸心は、主軸２と平行な方向（Ｚ軸方向）である。工具送り台１０は、フレーム６上に案内１１を介して左右（Ｘ方向）移動可能に設置された送り台ベース１０ａと、この送り台ベース１０ａ上に前後（Ｚ方向）移動可能に設置された上側送り台１０ｂとからなる。送り台ベース１０ａの進退は、Ｘ軸のサーボモータ１３および送りねじ１４で進退駆動され、上側送り台１０ｂは、Ｚ軸のサーボモータ１５および送りねじ１６で進退駆動される。タレット型の工具支持手段５の旋回は、モータ１７により行われる。
【００１０】
ワーク取付治具３は、図２および図３に正面図および平面図で示すように、主軸２の軸心Ｏと垂直な平面に沿って旋回動作が可能なように、主軸２の主軸チャック２Ａの前面２ａに設置されている。すなわち、ワーク取付治具３は、その裏面の所定位置に旋回支持ピン１８が突設され、この旋回支持ピン１８が、主軸２の前面２ａの軸心Ｏから離間した位置に設けられた孔１９に嵌合することで、旋回支持ピン１８の軸心を旋回中心Ｏ１として旋回自在となるように主軸２に設置されている。
【００１１】
ワークＷの具体例を、図４に示す。このワークＷは、円弧状のワーク本体２０と、このワーク本体２０の上面両端から上面に対して垂直に突設された円柱状のボス部である加工部位２１Ａ，２１Ｂと、これらの各加工部位２１Ａ，２１Ｂから、それらの軸心に対して垂直方向に延びるアーム２２Ａ，２２Ｂとを有する。この実施形態では、各加工部位２１Ａ，２１Ｂへの加工として、それらの周面に対する溝加工が行われる。
【００１２】
図２，図３に示すように、ワーク取付治具３の表面には、ワークＷを位置決めする一対のロケータ２４が設けられている。これらロケータ２４に設けられたピン２４ａをワークＷの両アーム２２Ａ，２２Ｂに設けられた各孔２３に係合させることにより、ワーク取付治具３の表面の所定位置にワークＷが装着される。ワーク取付治具３における旋回中心Ｏ１の位置は、上記のようにワーク取付治具３に装着されたワークＷの両加工部位２１Ａ，２１Ｂの中心から等距離となる位置に設定されている。この旋回中心Ｏ１の位置は、ワーク取付け治具３の旋回によりワークＷの両加工部位２１Ａ，２１Ｂの中心が主軸２の回転軸心Ｏを通る位置とされている。なお、旋回中心Ｏ１は、両加工部位２１Ａ，２１Ｂの中心位置を結ぶ直線の線分上であっても、この線分から離れた位置であっても良く、図示の例では上記線分から離れた位置としてある。
【００１３】
また、主軸２の前面２ａには、ワーク取付治具３に装着されたワークＷを押圧保持する押圧保持手段２５が設けられている。押圧保持手段２５は、一対のフィンガー爪２５Ａ，２５Ｂで構成される。これらフィンガー爪２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ旋回軸２６を中心に回動自在となるように設けられている。これらフィンガー爪２５Ａ，２５Ｂは、ワークＷの一対のアーム２２Ａ，２２Ｂに押し当てられる一対の爪片２５ａ，２５ａを有する。両フィンガー爪２５Ａ，２５Ｂのうち、一方のフィンガー爪２５Ａは、ワークＷの一方の加工部位２１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置するワーク取付治具３の旋回位置でワークＷを押圧保持するのに使用される。また、他方のフィンガー爪２５Ｂは、ワークＷの他方の加工部位２１Ｂが主軸２の回転軸心Ｏに位置するワーク取付治具３の旋回位置でワークＷを押圧保持するのに使用される。フィンガー爪２５Ａ，２５Ｂの旋回およびワーク押圧動作は図示しない駆動系により行われる。
【００１４】
ワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１から離間した所定位置には、例えばワークＷの片方の加工部位２１Ａに近いワーク取付治具３の隅部には、主軸２の軸心Ｏと平行な方向に向けて旋回操作手段係合部である係合孔２７が設けられている。一方、タレット型の工具支持手段５の一つの工具ステーションＳには、ワーク取付治具３の係合孔２７に係合する旋回操作部２８が設けられている。
【００１５】
上記構成の動作を説明する。図２および図３に示すように、ワーク取付治具３の一対のピン２４ａにワークＷの孔２３が嵌合するように、ワークＷをワーク取付治具３に装着する。この装着されたワークＷの一方の加工部位２１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置するようにワーク取付治具３の旋回位置を設定して、ワークＷを一方のフィンガー爪２５Ａで押圧保持する。このようなワーク保持状態で、主軸２を回転駆動し、工具支持手段５の工具４によりワークＷの加工部位２１Ａを旋削加工する。
【００１６】
加工部位２１Ａの加工が完了すると、フィンガー爪２５ＡによるワークＷの押圧保持を解除してフィンガー爪２５Ａを図６に実線で示す位置まで旋回退避させる。次に、タレット型の工具支持手段５を割出旋回させて旋回操作部２８を割り出し、この旋回操作部２８のピン２８ａを図５のようにワーク取付治具３の係合孔２７に係合させる。ついで、旋回操作部２８のピン２８ａが、ワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１を中心とする図６に一点鎖線で示すような円弧状の軌跡Ｒを描くように、工具支持手段５を駆動させる。この工具支持手段５の駆動は、工具支持手段５のＸ方向への移動と旋回動作とを複合させた動作で行える。このような工具支持手段５の駆動は、例えば、その制御系に備えられている極座標補間機能により行える。
【００１７】
これによりワーク取付治具３は、主軸２の前面２ａにおいて、ワークＷの他方の加工部位２１Ｂが主軸２の回転軸心Ｏに位置するところまで旋回する。このようにワーク取付治具３の旋回位置を変更してから、図６に実線で示すようにワークＷを他方のフィンガー爪２５Ｂで押圧保持し、ワーク取付治具３の係合孔２７から旋回操作部２８を係合解除する。このようなワーク保持状態で、主軸２を回転駆動し、工具支持手段５の工具４によりワークＷの加工部位２１Ｂを旋削加工する。
【００１８】
このように、この工作機械によると、主軸２の前面２ａに旋回可能に設置されるワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１を、このワーク取付治具３上のワークＷの一方の加工部位２１Ａが主軸２の回転軸心Ｏに位置する状態で、両加工部位２１Ａ，２１Ｂから等距離となる位置に設定しているので、ワーク取付治具３を上記旋回中心Ｏ１回りに旋回させることにより、ワークＷの２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを択一的に主軸２の回転軸心Ｏに位置させることができる。旋回により２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂの位置変更を行うので、両加工部位から等距離の位置に旋回中心Ｏ１があれば良く、ワークＷの加工部位２１Ａ，２１Ｂ間のピッチの略半分のところを旋回中心Ｏ１とすることができる。そのため、直線移動に比べてワークＷの移動距離が短くなる。また、ワーク取付治具３は旋回中心Ｏ１で支持するば良く、その支持ないし案内の手段が簡素な構成で済む。これらのため、ワークＷの加工部位２１Ａ，２１Ｂ間の距離が長くても、主軸２のチャック部が小さくできる。旋回のため、直線移動に比べて、２つの加工部位２１Ａ，２１Ｂを入替えるときの位置決め精度の安定性確保も容易である。
【００１９】
また、ワーク取付治具３には旋回操作手段係合部である係合孔２７を設け、タレット型の工具支持手段５に上記係合孔２７に係合する旋回操作部２８を設けているので、ワークＷを旋回させて加工部位２１Ａ，２１Ｂを主軸２の回転軸心Ｏに切り替え設置するための特別な機構や制御系も不要である。
また、ワーク取付治具３は、主軸２の前面２ａに設けられた孔１９に嵌合する旋回支持ピン１８を有し、この旋回支持ピン１８の軸心がワーク取付治具３の旋回中心Ｏ１となるものとしているので、ラフな旋回制御によりワークＷの加工部位２１Ａ，２１Ｂを主軸２の回転軸心Ｏに精度良く位置させることができる。
【００２０】
なお、上記実施形態では、工具支持手段５を旋回させながらワーク取付治具３を旋回させるようにしたが、例えば旋回操作部２８をＺ軸心回りに揺動可能に設けることなどで、旋回操作手段係合部（係合孔２７）のＸ軸方向への移動に伴う上下方向への移動を吸収可能としておくと、工具支持手段５の旋回動作を利用せず、工具支持手段５のＸ軸方向の移動でワーク取付治具３の旋回を行わせるようにすることもできる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の工作機械は、２つの加工部位を有するワークの上記２つの加工部位の加工を行う工作機械であって、回転駆動される主軸と、この主軸の軸心と垂直な平面に沿って旋回動作が可能なように上記主軸に設置されたワーク取付治具と、この治具上のワークに対して加工を行う工具を支持する工具支持手段とを備え、上記ワーク取付治具の旋回中心を、この治具上のワークの一方の加工部位が主軸の回転軸心に位置する状態で、両加工部位から等距離の位置に設定したため、ワークの互いに離れた２つの加工部位を主軸中心に入替えて支持可能とするのに、主軸のチャック部が小さく、かつ簡素な構成で済む。また、ワーク支持精度の安定性も得易い。
上記ワーク取付治具に旋回操作手段係合部を設け、上記工具支持手段は、主軸の軸心と平行な方向、およびこの方向と直交する方向とに移動自在であり、上記旋回操作手段係合部に係合する旋回操作部が設けられるものとしたため、ワーク取付治具を旋回動作させる専用の駆動機構を設けることが不要で、その制御のための制御軸の増加も不要となる。
上記ワーク取付治具が、上記主軸に設けられた孔に嵌合する旋回支持ピンを有し、この旋回支持ピンの軸心が上記旋回中心となるものとした場合は、ラフな旋回制御によりワーク加工部位を主軸の回転軸心に精度良く位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる工作機械を示す正面図、（Ｂ）は同工作機械の平面図である。
【図２】同工作機械の主軸の正面図である。
【図３】同工作機械の主軸前部の部分破断平面図である。
【図４】同工作機械により加工されるワークの一例を示す斜視図である。
【図５】同工作機械におけるワーク取付治具への旋回操作部の係合動作説明図である。
【図６】同工作機械によるワーク旋回移動の説明図である。
【符号の説明】
１…工作機械
２…主軸
３…ワーク取付治具
４…工具
５…工具支持手段
１８…旋回支持ピン
１９…孔
２１Ａ，２１Ｂ…加工部位
２７…係合孔（旋回操作手段係合部）
２８…旋回操作部
Ｗ…ワーク
Ｏ…主軸の軸心
Ｏ１…ワーク取付治具の旋回中心
【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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