(57)【要約】【課題】主軸頭に旋削工具装着ユニットを設けることにより、ターレット式工具交換装置に装着される加工工具の重量や加工工具本数が増加することを防止し、ワークを加工する加工領域が縮小することを防止することが可能な工作機械を提供する。【解決手段】旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、工具交換装置３により主軸７との間で工具交換を行う時に干渉が発生しない領域において主軸頭２に取り付けられる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６は主軸頭２に対して姿勢および位置が変化しないようにボルトなどの固定手段により取り付けられる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、旋削工具ホルダ１７をクランプおよびアンクランプすることができる。旋削工具ホルダ１７の先端には、旋削加工用の旋削工具が取付けられている。旋削工具ホルダ１７の先端に装着された旋削加工用の工具により、回転テーブル１５上に取り付けられたワーク６を旋削加工することが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸を回転自在に支持し上下動する主軸頭と、周上に複数のグリップが配設され各グリップにより、前記主軸に装着される工具を複数保持可能であると共に所定の回転軸の回りに回転自在に軸支されたターレット式工具交換装置と、を備えた工作機械において、
旋削用工具を保持した旋削工具ホルダと、
前記旋削工具ホルダを脱着可能に装着する旋削工具ホルダ装着ユニットと、
を備え、
前記旋削工具ホルダ装着ユニットを前記主軸頭に対して位置および姿勢を変えないように固定したことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具ホルダのクランプおよびアンクランプを行うためのそれぞれの油圧挿入口を有する請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具先端へのクーラントを供給するためのクーラント挿入口を有する請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具ホルダの密着確認を行う為のエア挿入口を有する請求項１〜３の何れか一つに記載の工作機械。
【請求項５】
前記旋削工具装着ユニットへ旋削工具ホルダを着脱は、ロボットまたはローダにより行うことが可能な請求項１〜４の何れか一つに記載の工作機械。
【請求項６】
前記旋削工具装着ユニットは、前記工具交換装置による工具交換時に干渉が発生しない領域に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は工作機械に関し、特に、旋削工具ホルダ装着ユニットを備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１はテーブル移動型のターレット式工作機械を示す図である。コラム１には直動ガイド９を介して主軸７の軸方向（Ｚ方向）へ移動可能に支持された主軸頭２が取り付けられている。該主軸頭２には主軸ユニット８が取り付けられ、該主軸ユニット８に設けられた主軸７には工具交換装置（ターレット）３によって交換可能な各種の工具４が装着されている。工具４は主軸７と共に様々な回転速度で回転して、主軸７の向きに直交し、かつ互いに直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）へ移動可能に支持されたテーブル５上に固定されるワーク６に対して、加工の種類に応じた様々な相対的移動を行って加工を行う（特許文献１を参照）。
【０００３】
ワーク６を切削中には、開閉扉１１は閉鎖され、切削液ポンプ１３により切削液ホース１２を介して切削液タンク１３ｂから供給された切削液は、図示しないノズルから、主軸７に装着された回転する工具４に向かって吐出され、工具４はワーク６を切削する。加工箇所から液状で流れ出した切削液はスプラッシュガード１０の内壁を伝って流下し、図示しない切削液タンクに回収される。細かいミスト状になった切削液は機械下部の開口部よりスプラッシュガード１０内へ吸入される空気と共に機械上部のダクト１４へ送り出される構成となっている。
【０００４】
ターレット式工作機械により旋削加工および研削加工を行う場合がある。この場合、ワーク６を回転させる回転装置をテーブル５上に取り付け、ターレット式工作機械の主軸７に旋削工具を装着して前記ワークの加工を行う方法が一般的であった。  
一方、特許文献２には、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の各モータの駆動を制御することで、主軸ヘッド（主軸頭）をベース上の任意の位置に移動させることができるコラム移動型のターレット式工作機械において、旋削工具を主軸に装着せずに、主軸と同期移動する主軸頭に旋削工具を固定し、旋削加工を行うことが可能な技術が開示されている。なお、特許文献２に開示される工作機械は、床面に設置されたベースと、該ベース上にＹ方向移動装置を介して設けられたキャリッジと、該キャリッジ上にＸ方向移動装置を介して設けられたコラムと、該コラムの前面にＺ方向移動装置を介して設けられた主軸ヘッドとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７４３３５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１０６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ターレット式工作機械での旋削加工は主軸に旋削工具を用いる加工方法が一般的であるが、最近では旋削工具の発達により、送り速度の高送り化が進んでいる。しかしながら、高速加工を行うには主軸に旋削工具を取り付けての加工は、軽切削のみの加工しかできない問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示されたターレット式工作機械では、旋削工具が主軸頭に固定手段により固定され、該固定手段が主軸頭に対して移動することで、旋削工具とワークとの干渉することや、ワークを加工する加工領域が縮小することを防止しているものの構成が複雑化する問題あり、さらに、旋削工具先端への切削液の供給が出来ない問題があった。また、特許文献２（段落「００４７」）には、旋削工具を着脱可能に保持する保持具を用いることが記載されているが、具体的な構成までは開示されておらず、旋削工具先端への切削液の供給が出来ない問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、主軸頭に旋削工具装着ユニットを設けることにより、ターレット式工具交換装置に装着される加工工具の重量や加工工具本数が増加することを防止し、ワークを加工する加工領域が縮小することを防止することが可能な工作機械を提供することである。
【０００９】
さらに、他の本発明の目的は、旋削工具の先端へクーラントを供給することが可能な工作機械を提供することである。  
さらに、他の本発明の目的は、旋削工具ホルダが旋削工具装着ユニットに密着しているか確認することが可能な工作機械を提供することである。  
さらに、他の本発明の目的は、旋削工具装着ユニットが油圧制御により旋削工具ホルダのクランプとアンクランプが可能な工作機械を提供することである。
【００１０】
さらに、他の本発明の目的は、ロボットにより旋削工具の交換作業が可能な工作機械を提供することである。  
さらに、他の本発明の目的は、旋削工具装着ユニットが、ターレット式工具交換装置による工具交換時に交換される工具と干渉しない工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の請求項１に係る発明は、主軸を回転自在に支持し上下動する主軸頭と、周上に複数のグリップが配設され各グリップにより、前記主軸に装着される工具を複数保持可能であると共に所定の回転軸の回りに回転自在に軸支されたターレット式工具交換装置と、を備えた工作機械において、旋削用工具を保持した旋削工具ホルダと、前記旋削工具ホルダを脱着可能に装着する旋削工具ホルダ装着ユニットと、を備え、前記旋削工具ホルダ装着ユニットを前記主軸頭に対して位置および姿勢を変えないように固定したことを特徴とする工作機械である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具ホルダのクランプおよびアンクランプを行うためのそれぞれの油圧挿入口を有する請求項１に記載の工作機械である。  
請求項３に係る発明は、前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具先端へのクーラントを供給するためのクーラント挿入口を有する請求項１または２に記載の工作機械である。  
請求項４に係る発明は、前記旋削工具装着ユニットは、前記旋削工具ホルダの密着確認を行う為のエア挿入口を有する請求項１〜３の何れか一つに記載の工作機械である。  
請求項５に係る発明は、前記旋削工具装着ユニットへ旋削工具ホルダを着脱は、ロボットまたはローダにより行うことが可能な請求項１〜４の何れか一つに記載の工作機械である。  
請求項６に係る発明は、前記旋削工具装着ユニットは、前記工具交換装置による工具交換時に干渉が発生しない領域に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の工作機械である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明により、ターレット式工具交換装置に装着される加工工具の重量や加工工具本数が増加することを防止し、ワークを加工する加工領域が縮小することを防止することが可能な工作機械を提供できる。  
請求項２に係る発明により、旋削工具の先端へクーラントを供給することが可能な工作機械を提供できる。  
請求項３に係る発明により、旋削工具ホルダが旋削工具装着ユニットに密着しているか確認することが可能な工作機械を提供できる。  
請求項４に係る発明により、旋削工具装着ユニットが油圧制御により旋削工具ホルダのクランプとアンクランプが可能な工作機械を提供できる。  
請求項５に係る発明により、ロボットにより旋削工具の交換作業が可能な工作機械を提供できる。  
請求項６に係る発明により、旋削工具装着ユニットが、ターレット式工具交換装置による工具交換時に交換される工具と干渉しない工作機械を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ターレット式工作機械を示す図である。
【図２】旋削工具ホルダ装着ユニットを主軸頭に固定した状態を示す図である。
【図３】旋削工具ホルダ装着ユニットを主軸頭に固定した状態を工作機械の側面から見た図である。
【図４】旋削工具装着ユニットと外部機器とを接続する配管を示す図である。
【図５】旋削工具装着ユニットのクランプ動作とアンクランプ動作を説明する図である。
【図６】ロボットを用いて旋削工具ホルダを交換することを説明する図である。
【図７】旋削工具ホルダ交換用ハンドによる旋削工具ホルダの把持方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
ターレット式工作機械は背景技術で説明したように、例えば特許文献１に記載のテーブル移動型のターレット式工作機械と、例えば特許文献２に記載のコラム移動型のターレット式工作機械がある。本発明に係る旋削工具装着ユニットを備えた工作機械は、特許文献１に開示されるテーブル移動型のターレット式工作機械、および、特許文献２に開示されるコラム移動型のターレット式工作機械として構成することができる。ここでは図１に示されるテーブル移動型のターレット式工作機械を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。
【００１６】
図２は主軸頭に固定した旋削工具装着ユニットを示す図である。また、図３は旋削工具ホルダ装着ユニットを主軸頭に固定した状態を工作機械の側面から見た図である。回転テーブル１５がテーブル５上に載置される。テーブル５は主軸７の軸方向に対して直交する方向で相互に直交するＸ，Ｙ方向に移動可能である。主軸頭２は主軸７の軸方向であるＺ方向に移動可能である。ターレット式工作機械において、図１に示されるように、コラム１には直動ガイド９を介して主軸７の軸方向（Ｚ方向）へ上下に移動可能に支持された主軸頭２が取り付けられていることから、主軸７と主軸頭２とは同期移動する。
【００１７】
本発明の実施形態では主軸２と同期移動する主軸頭２に旋削工具ホルダ装着ユニット１６が取り付けられる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、工具交換装置（ターレット）３により主軸７との間で工具交換を行う時に干渉が発生しない領域において主軸頭２に取り付けられる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６は主軸頭２に対して姿勢および位置が変化しないようにボルトなどの固定手段により取り付けられる。図２や図３に示されるように、旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、工具交換装置３による工具交換時に干渉が発生しない領域は、主軸７とコラム１の前面との間であって主軸頭２の下方の領域に固定される。
【００１８】
旋削工具ホルダ装着ユニット１６に旋削工具ホルダ１７を装着し、ワーク６の旋削加工を行う場合には、主軸７に工具４を装着しない。他方、主軸７に工具４を装着してワーク６の加工を行う場合には、旋削工具ホルダ装着ユニット１６に旋削工具ホルダ１７を装着しない。
【００１９】
旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、旋削工具ホルダ１７をクランプおよびアンクランプすることができる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６によるクランプおよびアンクランプの動作は、油圧制御によって行うことができる。旋削工具ホルダ装着ユニット１６の構造については図５を用いて説明する。旋削工具ホルダ１７の先端には、旋削加工用の工具（旋削工具）が取付けられている。旋削工具ホルダ１７の先端に装着された旋削加工用の工具により、回転テーブル１５上に取り付けられたワーク６を旋削加工することが出来る。
【００２０】
図４は旋削工具ホルダ装着ユニットと外部機器とを接続する配管を示す図である。旋削工具ホルダ装着ユニット１６に設けられたアンクランプ用油圧挿入口１８とクランプ用油圧挿入口１９より油圧装置（図示せず）からの油圧を供給する事で、旋削工具ホルダ１７のクランプおよびアンクランプをすることができる。
【００２１】
また、旋削工具ホルダ装着ユニット１６には、超高圧クーラント挿入口２０を設け、旋削工具ホルダ装着ユニット１６を経由して、旋削工具ホルダ１７の先端に装着されている旋削工具に、高圧クーラント液を供給することができる。このように旋削工具ホルダ装着ユニット１６に高圧クーラントの配管を配設することで、旋削工具ホルダ１７の先端の旋削工具への切削液（高圧クーラント）供給が自在に実施することが可能となる。
【００２２】
更に、旋削工具ホルダ装着ユニット１６には旋削工具ホルダ１７を正常にクランプできたか否かを検査するために、工具ホルダ密着確認用エア挿入口２１が設けられ、圧力センサー（図示せず）からの検出信号により密着確認を行うことができる。
【００２３】
図５は旋削工具装着ユニットのクランプ動作（左半図）とアンクランプ動作（右半図）を説明する図である。図５に示すように旋削工具ホルダ装着ユニット１６は、アンクランプ用油圧挿入口１８より油圧を掛け、ピストン２２を降下させる事により、ドローバー２３を開かせ（アンクランプ動作２４）、旋削工具ホルダ１７を取り外す事が可能となり、旋削工具ホルダ１７を交換後はクランプ用油圧挿入口１９より油圧をかける事によりピストン２２が上昇し、クランプ動作２５が開始される。
【００２４】
旋削工具ホルダ１７の旋削工具ホルダ装着ユニット１６への固定方法は、上記油圧装置以外にも空圧でのクランプ方法や手動での固定方法など既知方法であれば何でもよい。旋削工具ホルダ装着ユニット１６には、旋削工具での加工終了後に切粉進入防止用の専用キャップ（ダミーツール）の装着を行う事で、旋削工具ホルダ装着ユニット１６内への切粉進入を遮断することが出来、且つターレット式工作機械本体の主軸７を使用した、切削加工時の工具干渉や加工エリヤ干渉を無くす事が出来る。
【００２５】
図６は、ロボットを用いて旋削工具を交換することを説明する図である。旋削工具ホルダ１７は旋削工具ホルダ交換用ハンド２７が取り付けられたロボット２６、またはローダ（図示せず）を用いて自動工具交換を行うことができる。ロボット２６あるいはローダは工作機械の機内あるいは機外に設置される。
【００２６】
図７は、加工工具交換用ハンドによる旋削工具の把持方法を示す図である。ロボット２６に取り付けられた旋削工具交換用ハンド２７の先端には可動式ハンド爪２８が取り付けられ、旋削工具ホルダ１７を把持することが可能である。即ち、外部ストッカー（図示せず）に格納されている旋削工具ホルダ１７は、ロボット２６の旋削工具ホルダ交換用ハンド２７またはローダによって、旋削工具ホルダ装着ユニット１６に取り付けることが可能となる。取り付けされた旋削工具ホルダ１７は、加工終了後にロボット２６またはローダによって、外部ストッカーにもどされ、次の旋削用工具を選択して、同動作を繰り返し行う事ができる。
【００２７】
本ターレット式工作機械による旋削加工装置では、主軸頭２に専用の旋削工具ホルダ装着ユニット１６を設けることにより、工具交換装置３に装着される加工工具の重量や加工工具本数および、旋削工具ホルダ１７を脱着可能な構成とすることで、加工エリヤの制限が緩和される。
【００２８】
また、旋削工具ホルダ装着ユニット１６を主軸頭２に固定することで、旋削工具ホルダ１７の保持力を増大させることができることで高速重切削加工が可能である。また、旋削工具先端への高圧クーラントの供給により、加工工具（旋削工具）の発熱を抑え且つ切粉の排出が容易となる。更にはロボット２６またはローダでの自動工具交換方式を用いることにより、完全無人化が可能となる。
【００２９】
結果として、工具寿命の長寿命化や加工精度の向上が可能となり、更には工作機械用切削工具コストの削減（資源削減）にも繋がる。従来の工作機械のように、複数の機械での工程分割加工方法では、加工精度の維持に関しても、複数の機械を使用する事により、安定加工が出来ないのが現状であり、全加工をワンマシンで行う事により、加工時間の短縮や機械設備費の削減および人件費の大幅な削減が可能になる事も含め環境問題にもやさしい工作機械である。
【符号の説明】
【００３０】
１  コラム
２  主軸頭
３  工具交換装置
４  工具
５  テーブル
６  ワーク
７  主軸
８  主軸ユニット
９  直動ガイド
１０  スプラッシュガード
１１  開閉扉
１２  切削液ホース
１３  切削液ポンプ
１３ｂ  切削液タンク
１４  ダクト
１５  回転テーブル
１６  旋削工具ホルダ装着ユニット
１７  旋削工具ホルダ
１８  アンクランプ用油圧挿入口
１９  クランプ用油圧挿入口
２０  超高圧クーラント挿入口
２１  旋削工具ホルダ密着確認用エア挿入口
２２  ピストン
２３  ドローバー
２４  アンクランプ動作
２５  クランプ動作
２６  ロボット
２７  旋削工具ホルダ交換用ハンド
２８  可動式ハンド爪
【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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