JPH0217286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、多軸スピンドルヘツドを備えたタ
レツト形の切削加工ユニツトに関する。

従来の技術とその課題 多軸スピンドルヘツド（以下、ギヤングヘツド
と称する）を備えた立形または横置形（水平形）
のタレツト形切削加工ユニツトにおいては、所定
のスライド案内面に沿つて切削加工ユニツト全体
をスライドさせるスライド機構のほか、タレツト
ヘツドの割り出しを行う割り出し機構と、ギヤン
グヘツドのスピンドルを回転駆動するための回転
駆動機構との少なくとも二つの駆動系が必要とさ
れる。

そして、これら各機構のレイアウトにあたり、
例えば横置形の切削加工ユニツトの場合には、所
定のスライド案内面に沿つてスライドするスライ
ドテーブルの上にケーシングを設置し、このケー
シング内に前記割り出し機構と回転駆動機構とを
収納するとともに、該ケーシングの上に割り出し
回転可能なタレツトヘツドを搭載するのが一般的
である。

つまり、従来の構造では、スライド案内面とタ
レツトヘツドとの中間に上記各機構を構成するモ
ータや変速歯車列を配置する構造であるため、、
切削加工ユニツト全体が大型化するばかりでな
く、スライド案内面からギヤングヘツドのスピン
ドルまでの距離が大きくなる。その結果、切削送
り推力に伴う負荷すなわち切削抵抗に対する剛性
が十分でなく加工精度が低下するおそれがあるこ
とから重切削には不向きであつた。これらのこと
は、立形の切削加工ユニツトについても同様に言
い得ることである。

また、駆動モータを含む前記の割り出し機構と
回転駆動機構とをケーシング内に配置した場合、
モータの放熱効果が十分でないために熱がケーシ
ング内にこもつてしまい、機械本体部の温度上昇
によつてスライド案内面等の精度の低下が危惧さ
れる。

本発明は、切削加工ユニツトの小型化を図ると
同時に、スライド案内面からギヤングヘツドまで
の距離を可及的に小さくして切削剛性の向上を図
ることで、重切削にも十分に対応し得るタレツト
形切削加工ユニツト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 本発明においては、上記のようにスライド案内
面からギヤングヘツドまでの距離を可及的に小さ
くするため、切削加工ユニツトを構成する各機構
のレイアウトにあたつて、スライドテーブルに近
い位置にタレツトヘツドを配置したことをその特
徴としている。

すなわち本発明においては、スライド案内面に
沿つてスライドするスライドテーブルに固定され
たコラムと、コラムの外周に、前記スライドテー
ブルに垂直なコラム中心線を回転中心として割り
出し回転可能に配設され、外周面に複数の多軸ス
ピンドルヘツドを備えたタレツトヘツドと、タレ
ツトヘツド内のコラムに前記スライドテーブルと
平行に設けられ、加工位置に割り出された多軸ス
ピンドルヘツドのスピンドルを回転駆動するため
のドライブ軸と、タレツトヘツドを挟んで前記ス
ライドテーブルと反対側のコラムの端部に固定さ
れ、ドライブ軸と平行なモータ出力軸を有するス
ピンドル駆動用のモータとを備えた構成としてい
る。

以下、本発明のより具体的な実施例を横置形の
タレツト形切削加工装置を例にとつて図面に基づ
き説明する。

第１実施例 第１図および第２図は本発明の切削加工ユニツ
トを含む切削加工装置の全体構成を示す図で、１
はベツド、２はベース３上をそのスライド案内面
に沿つてスライド可能なスライドテーブル、４は
スライドテーブル２上に搭載された６タレツトタ
イプの切削加工ユニツト、５はワーク位置決め用
の治具、６は操作盤である。

切削加工ユニツト４は、第３図に示すように、
スライドテーブル２上に固定されたコラム１０
と、コラム１０の外周に配設されて、該コラム１
０の鉛直中心を回転中心として割り出し回転可能
なタレツトヘツド１１と、タレツトヘツド１１の
外周に固定された複数の多軸スピンドルヘツド
（以下、ギヤングヘツドと称する）１２のほか、
コラム１０の上面に固定されてコラム１０の一部
を構成する補助コラム１３と、補助コラム１３の
側面部に、そのモータ出力軸１４ａがスライドテ
ーブル２と平行となるように固定された駆動源と
しての駆動用モータ１４とを備える。この駆動用
モータ１４は、後述するようにタレツトヘツド１
１の割り出し回転駆動系とギヤングヘツド１２の
スピンドル回転駆動系とに共用している。

モータ出力軸１４ａにはギヤ１５が固定されて
おり、このギヤ１５は補助コラム１３内に設けた
第１の中間軸１６上のギヤ１７と噛み合つてお
り、これらの歯車列により駆動用モータ１４の回
転出力がコラム１０側に伝達される。なお、１８
はモータ出力軸１４ａによつて直接駆動される同
期軸、１９は同期軸１８と同一軸線上に設けられ
た潤滑油供給用のポンプである。

２０はコラム１０に設けられて、第１の中間軸
１６と平行な第２の中間軸、２１は第２の中間軸
２０と平行に設けられて、後述するギヤングヘツ
ド１２側のスピンドル５８を回転駆動するための
ドライブ軸、２２はドライブ軸２１と同一軸線上
に設けられて、タレツトヘツド１１を割り出し回
転させるための割り出しドライブ軸である。そし
て、第２の中間軸２０には第１の中間軸１６側の
ギヤ１７に噛み合うギヤ２３が設けられている一
方、ドライブ軸２１にはギヤ２３に噛み合うギヤ
２４のほかドライブギヤ２５が設けられており、
４枚のギヤ１５，１７，２３，２４から構成され
る一連の歯車列によりドライブ軸２１が回転駆動
される。

ドライブ軸２１は、その一端に突起部２６を備
えるとともに、軸方向にスライド可能なスリーブ
２７にベアリング２８を介して回転可能に支持さ
れており、スリーブ２７をスライドさせることで
ドライブ軸２１もその軸方向にスライドする。つ
まり、このドライブ軸２１のスライド動作により
ドライブギヤ２５とギヤングヘツド１２側のドリ
ブンギヤ５９とを噛み合わせたり、あるいはその
噛み合いを解除できる構成となつている。なお、
ドライブ軸２１とギヤ２４とは、両者の軸方向の
相対移動を許容しつつその相対回転を阻止するた
めキー結合されている。また、２９はベアリング
ホルダーである。

前記のスリーブ２７には第４図に示すようにラ
ツク３０が形成されており、このラツク３０に対
してシヤフト３１に設けたピニオン３２が噛み合
つている。そして、シヤフト３１はリンク３３，
３４および補助ロツド３５を介してシリンダ３６
のピストンロツド３６ａに連結されており、シリ
ンダ３６のはたらきによりシヤフト３１が回転す
ることでスリーブ２７ひいてはドライブ軸２１が
スライドする構成となつている。

割り出しドライブ軸２２の一端には前記突起部
２６に係合可能なすり割り溝３７が形成されてい
るほか、この割り出しドライブ軸２２の回りには
歯車減速機構（市販商品名：ハーモニツクドライ
ブ）３８が設けられており、この歯車減速機構３
８の被動側ホイール３９には駆動側のベベルギヤ
４０が固定されている。歯車減速機構３８は概略
的には、割り出しドライブ軸２２に固定された楕
円形の駆動側ホイール４１と、駆動側ホイール４
１の外周に相対回転可能に設けられた薄肉状のリ
ングギヤ４４と、これに噛み合う固定側および可
動側の２つの内歯ギヤ４２，４３との組み合わせ
からなり、リングギヤ４４の歯数が内歯ギヤ４
２，４３の歯数より２枚少ないことから、本実施
例の場合にはベベルギヤ４０側には割り出しドラ
イブ軸２２に対して1/78程度の減速比が得られる
ものである。なお、４５は皿ばね４６にによりベ
アリング４７に予圧を付与するためのプツシヤー
である。

一方、タレツトヘツド１１の内周には前記ベベ
ルギヤ４０に噛み合う被動側のベベルギヤ４８が
ベアリング４９を介して配設されており、このベ
ベルギヤ４８は補助プレート５０を介してタレツ
トヘツド１１に一体的に固定されている。したが
つて、前記割り出しドライブ軸２２の駆動により
タレツトヘツド１１がベアリング４９を介してコ
ラム１０の回りを割り出し回転することになる。

ここで、前記突出部２６とすり割り溝３７とは
ドライブ軸２１のスライド動作により係合離脱可
能であり、第３図に示すように突起部２６とすり
割り溝３７とが係合しているときにはドライブギ
ヤ２５とドリブンギヤ５９との噛み合いが解除さ
れ、駆動用モータ１４の回転出力が割り出しドラ
イブ軸２２に伝達されることでタレツトヘツド１
１の割り出し回転が可能となる。一方、ドライブ
軸２１を第３図の左方向にスライドさせたときに
は、ドライブギヤ２５とドリブンギヤ５９とが噛
み合うと同時に突起部２６とすり割り溝３７との
係合が解除されて、ギヤングヘツド１２側のスピ
ンドル５８の回転駆動が可能となる。このよう
に、シリンダ３６、ピニオン３２、ラツク３０お
よびドライブ軸２１等により、ドライブギヤ２５
とドリブンギヤ５９との噛み合いと、ドライブ軸
２１と割り出しドライブ軸２２との噛み合いを選
択的に切り換える切換手段を構成している。

また、タレツトヘツド１１の上部内周にはハウ
ジング５１とヘツドプレート５２とが一体的に固
定されている一方、それらの内部にはコラム１０
と一体のピストン５３が配設されて室R₁，R₂に
画成しており、これによつて油圧シリンダ５４を
構成している。したがつて、この油圧シリンダ５
４のはたらきによりハウジング５１およびヘツド
プレート５２と一体のタレツトヘツド１１が上下
動するものである。

５５はコラム１０とタレツトヘツド１１下面と
の間に介装された割り出し位置決め手段としての
大径のカツプリングで、このカツプリング５５
は、コラム１０側に固定されたフエースギヤ状の
固定リング５５ａと、タレツトヘツド１１側に固
定された同じくフエースギヤ状の可動リング５５
ｂとから構成されており、これら固定リング５５
ａと可動リング５５ｂとの噛み合いによりタレツ
トヘツド１１が所定の割り出し位置に位置決めさ
れる。

ギヤングヘツド１２は第５図に示すように、ヘ
ツド本体５６と、このヘツド本体５６内に回転自
在に支持されて、先端に例えばドリル５７を備え
た複数のスピンドル５８と、一端にドリブンギヤ
５９を備えた主軸６０と、主軸６０の回転を各ス
ピンドル５８に伝達する変速歯車列６１，６２，
６３等からなり、第３図に示すようにドリブンギ
ヤ５９がタレツトヘツド１１内に進入してドライ
ブ軸２１側のドライブギヤ２５と噛み合うように
なつている。

次に、以上のように構成されたタレツト形切削
加工装置の作用について説明する。

先ず、タレツトヘツド１１の割り出しにあたつ
ては、シリンダ３６のはたらきによりドライブ軸
２１が第３図の右方向にスライドして、突起部２
６とすり割り溝３７とが係合すると同時に、ドラ
イブギヤ２５とドリブンギヤ５９との噛み合いが
解除される。

次に、油圧シリンダ５４の室R₁に作動油が供
給され、タレツトヘツド１１全体が上昇すること
でカツプリング５５によるタレツトヘツド１１の
割り出し位置決めが解除される。そして、割り出
し回転指令が駆動用モータ１４に与えられると、
駆動用モータ１４の回転出力は歯車列１５，１
７，２３，２４からドライブ軸２１、割り出しド
ライブ軸２２、歯車減速機構４７、ベベルギヤ４
０，４８の順に伝達されてタレツトヘツド１１が
所定の割り出し回転角度だけ回転する。

タレツトヘツド１１の回転が停止すると、油圧
シリンダ５４の室R₂に作動油が供給されてタレ
ツトヘツド１１全体が下降し、カツプリング５５
の固定リング５５ａと可動リング５５ｂとが再び
噛み合うことでタレツトヘツド１１が所定の割り
出し位置に位置決めされる。同時に油圧シリンダ
５４の出力圧力をタレツトヘツド１１に作用させ
たままとすることで可動リング５５ｂが固定リン
グ５５ａに押し付けられ、タレツトヘツド１１が
所定の割り出し位置にクランプされる。

こうしてタレツトヘツド１１の割り出しが完了
すると、シリンダ３６のはたらきによりドライブ
軸２１が第３図の左方向にスライドし、突起部２
６とすり割り溝３７との係合が解除されるのと同
時にドライブギヤ２５がドリブンギヤ５９と噛み
合う。次いで、駆動用モータ１４に回転指令が与
えられることで駆動用モータ１４の回転出力は歯
車列１５，１７，２３，２４からドライブ軸２１
へと伝達されて、ドライブギヤ２５とドリブンギ
ヤ５９との噛み合いにより第５図に示したギヤン
グヘツド１２の各スピンドル５８が回転駆動され
る。そして、第２図に示したスライドテーブル２
に切削送りが与えられることでドリル５７により
所定の切削加工が行われる。

第２実施例 第６図は本発明の第２の実施例を示すもので、
第１実施例では１つのモータを割り出し駆動系と
スピンドル駆動系とに共用化したのに対し、本実
施例においては両駆動系のモータをそれぞれ別個
独立させたものである。

本実施例においては、切削加工ユニツト１０４
は第６図に示すように、スライドテーブル２に固
定されたコラム１０７と、コラム１０７の外周に
配設されて、該コラム１０７の鉛直中心を回転中
心として割り出し回転可能なタレツトヘツド１０
８と、タレツトヘツド１０８の外周に固定された
複数の多軸スピンドルヘツド（以下、ギヤングヘ
ツドと称する）１２（第５図）のほか、コラム１
０７の上面に固定された補助コラム１１０と、補
助コラム１１０の側面部に、そのモータ出力軸１
１１ａがスライドテーブル２と平行となるように
固定されたスピンドル駆動用モータ１１１と、コ
ラム１１０のスライドテーブル２寄りの一部に、
前記スピンドル駆動用モータ１１１と平行に取り
付けられた割り出し駆動用モータ１１２とを備え
る。

モータ出力軸１１１ａにはギヤ１１３が固定さ
れており、このギヤ１１３は補助コラム１１０内
に設けた第１の中間軸１１４上のギヤ１１５と噛
み合つており、これらの歯車列によりモータ１１
１の回転出力がコラム１０７側に伝達される。な
お、１１６はモータ出力軸１１１ａによつて直接
駆動される同期軸、１１７は同期軸１１６と同一
軸線上に設けられた潤滑油供給用のポンプ、１１
８は第１の中間軸１１４の回転によつてモータ１
１１の回転量を検出する回転角検出器である。

１１９はコラム１０７に設けられて、第１の中
間軸１１４と平行な第２の中間軸、１２０は第２
の中間軸１１９と平行に設けられて、ギヤングヘ
ツド１２側のスピンドル５８（第５図）を回転駆
動するためのドライブ軸である。そして、第２の
中間軸１１９には第１の中間軸１１４側のギヤ１
１５に噛み合うギヤ１２１が設けられている一
方、ドライブ軸１２０にはギヤ１２１に噛み合う
ギヤ１２２が形成されているほかドライブギヤ１
２３が設けられており、４枚のギヤ１１３，１１
５，１２１，１２２から構成される一連の歯車列
によりドライブ軸１２０が回転駆動される。

ドライブ軸１２０は、軸方向にスライド可能な
スリーブ１２４にベアリング１２５を介して回転
可能に支持されている一方、ドライブ軸１２０と
同一軸線上には切換手段としての油圧シリンダ１
２６が設けられている。すなわち、ハウジング１
２７と、サイドプレート１２８ａ，１２８ｂと、
ピストン１２９と一体のピストンロツド１３０と
で油圧シリンダ１２６を構成しており、この油圧
シリンダ１２６のピストンロツド１３０が前記ド
ライブ軸１２０に連結されている。つまり、油圧
シリンダ１２６のはたらきによりドライブ軸１２
０がスリーブ１２４とともにスライドし、それに
よつてドライブギヤ１２３とギヤングヘツド１２
側のドリブンギヤ５９とを噛み合わせたり、ある
いはその噛み合いを解除できる構成となつてい
る。

１３１はコラム１０７の下部に、タレツトヘツ
ド１０８の回転中心と平行に設けられた割り出し
ドライブ軸で、この割り出しドライブ軸１３１に
は割り出しドライブギヤ１３２と被動側のベベル
ギヤ１３３とが設けられている。そして、割り出
しドライブギヤ１３２はタレツトヘツド１０８の
下部内周に固定した内歯歯車状の割り出しドリブ
ンギヤ１３４に噛み合つている。

一方、モータ１１２に隣接させて配置した歯車
減速機構（市販商品名：ハーモニツクドライブ）
１３５の出力軸１３６には駆動側のベベルギヤ１
３７が固定されており、このベベルギヤ１３７が
被動側のベベルギヤ１３３に噛み合つている。し
たがつて、モータ１１２の起動によりタレツトヘ
ツド１０８がコラム１０７の回りを割り出し回転
することになる。なお、歯車減速機構１３５の具
体的構成については第３図に示したものと同一で
あるので、ここでの説明は省略する。

１４２はタレツトヘツド１０８の上部内周に設
けられたハウジング、１４３は該ハウジング１４
２に一体的に固定されたヘツドプレートで、これ
らの内部にはコラム１０７と一体のピストン１４
４が配設されて室R₁，R₂に画成しており、これ
によつて油圧シリンダ１４５を構成している。し
たがつて、この油圧シリンダ１４５のはたらきに
より、ハウジング１４２、ヘツドプレート１４３
およびベアリング１４６とともにタレツトヘツド
１０８が上下動する。

１４７はコラム１０７とタレツトヘツド１０８
下面との間に介装された割り出し位置決め手段と
しての大径のカツプリングで、このカツプリング
１４７は、コラム１０７側に固定されたフエース
ギヤ状の固定リング１４７ａと、タレツトヘツド
１０８側に固定された同じくフエースギヤ状の可
動リング１４７ｂとから構成されており、これら
固定リング１４７ａと可動リング１４７ｂとの噛
み合いによりタレツトヘツド１０８が所定の割り
出し位置に位置決めされる。

本実施例の場合、タレツトヘツド１０８の割り
出しにあたつては、油圧シリンダ１２６のはたら
きによりドライブ軸１２０が第６図の右方向にス
ライドして、ドライブギヤ１２３とドリブンギヤ
１５３との噛み合いが解除される。

次に、油圧シリンダ１４５の室R₁に作動油供
給され、タレツトヘツド１０８全体が上昇するこ
とでカツプリング１４７によるタレツトヘツド１
０８の割り出し位置決めが解除される。そして、
割り出し回転指令が割り出し駆動用モータ１１２
に与えられると、モータ１１２の回転出力はベベ
ルギヤ１３７，１３３および割り出しドライブギ
ヤ１３２を介して割り出しドリブンギヤ１３４に
伝達され、タレツトヘツド１０８が所定の割り出
し回転角度だけ回転する。

タレツトヘツド１０８の回転が停止すると、油
圧シリンダ１４５の室R₂に作動油が供給されて
タレツトヘツド１０８全体が降下し、カツプリン
グ１４７の固定リング１４７ａと可動リング１４
７ｂとが再び噛み合うことでタレツトヘツド１０
８が所定の割り出し位置に位置決めされる。同時
に油圧シリンダ１４５の出力圧力をタレツトヘツ
ド１０８に作用させたままとすることで可動リン
グ１４７ｂが固定リング１４７ａに押し付けら
れ、タレツトヘツド１０８が所定の割り出し位置
にクランプされる。

こうしてタレツトヘツド１０８の割り出しが完
了すると、油圧シリンダ１２６のはたらきにより
ドライブ軸１２０が第６図の左方向にスライド
し、ドライブギヤ１２０がドリブンギヤ５９と噛
み合う。次いで、モータ１１１に回転指令が与え
られることでモータ１１１の回転出力は歯車列１
１３，１１５，１２１，１２２からドライブ軸１
２０へと伝達されて、ドライブギヤ１２３とドリ
ブンギヤ５９との噛み合いにより第５図に示した
ギヤングヘツド１２の各スピンドル５８が回転駆
動される。そして、第２図に示したスライドテー
ブル２に切削送りが与えられることでドリル５７
により所定の切削加工が行われる。

なお、前記各実施例においては、６タレツトタ
イプの横置形切削加工装置を例にとつて説明した
が、本発明では割り出しタレツト数は実施例のも
のに限られることなくその増減が可能であり、ま
た横置形以外の立形や、あるいはタレツト旋回軸
が45度程度の傾斜角をもつ傾斜タイプのものにも
同様に適用できる。

発明の効果 以上のようにこの発明によれば、タレツトヘツ
ドを挟んでスライドテーブルと反対側のコラムの
端部にドライブ軸と平行なモータ出力軸を有する
スピンドル駆動用のモータを配設した構成とした
ことにより、切削加工ユニツト全体を大幅に小形
化できるほか、切削加工ユニツトのスライド案内
面から多軸スピンドルヘツドのスピンドルまでの
距離を小さくすることができる。その結果、従来
よりも切削剛性が高いものとなり、従来では困難
とされていた多軸スピンドルヘツドによる重切削
にも十分に対応することができる。

また、スピンドル駆動用のモータはコラムの端
部において外部に露出することになるので、放熱
効果がよく、従来のような装置全体の温度上昇を
防止できるほか、ドライブ軸とモータ出力軸とが
平行であるために両者の間に特殊な回転伝達機構
を必要とせず、タレツトタイプでありながらその
回転伝達系の構造を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の切削加工ユニツトを含む切削
加工装置の平面図、第２図は第１図の正面図、第
３図は本発明の切削加工ユニツトの第１の実施例
を示す断面図、第４図は第３図の−線に沿う
断面図、第５図は多軸スピンドルヘツドの詳細を
示す断面図、第６図は本発明の切削加工ユニツト
の第２の実施例を示す断面図である。 ２…スライドテーブル、４…切削加工ユニツ
ト、１０…コラム、１１…タレツトヘツド、１２
…多軸スピンドルヘツド（ギヤングヘツド）、１
３…補助コラム、１４…駆動用モータ、１４ａ…
モータ出力軸、２１…ドライブ軸、２２…割り出
しドライブ軸、２５…ドライブギヤ、５５…カツ
プリング、５８…スピンドル、５９…ドリブンギ
ヤ、１０４…切削加工ユニツト、１０７…コラ
ム、１０８…タレツトヘツド、、１１０…補助コ
ラム、１１１…スピンドル駆動用モータ、１１１
ａ…モータ出力軸、１１２…割り出し駆動用モー
タ、１２０…ドライブ軸、１２３…ドライブギ
ヤ、１３１…割り出しドライブ軸、１３２…割り
出しドライブギヤ、１３３…割り出しドリブンギ
ヤ、１４７…カツプリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スライド案内面に沿つてスライドするスライ
   ドテーブルに固定されたコラムと、 コラムの外周に、前記スライドテーブルに垂直
   なコラム中心線を回転中心として割り出し回転可
   能に配設され、外周面に複数の多軸スピンドルヘ
   ツドを備えたタレツトヘツドと、 タレツトヘツド内のコラムに前記スライドテー
   ブルと平行に設けられ、加工位置に割り出された
   多軸スピンドルヘツドのスピンドルを回転駆動す
   るためのドライブ軸と、 タレツトヘツドを挟んで前記スライドテーブル
   と反対側のコラムの端部に固定され、ドライブ軸
   と平行なモータ出力軸を有するスピンドル駆動用
   のモータ、 とを備えたことを特徴とするタレツト形切削加工
   ユニツト。