JPS5840204A - ツ−ルヘツド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的にヘラＶ装置にして、工作機械すなわち
マシニングセンタの主軸頭に装架することができ、かつ
切削工、貝に精密に制御された送り速度で横送りまたは
外方送りを行わせ得るようになったヘラｒ装置に関する
。さらに詳述すれば、本発明は前記の型の装置にして、
種々の工具を作動し得る機械主軸頭に取付けまたは該主
軸頭から取外し得るようになった装置に関する。本発明
は特に前記の型の装置にして、マシニングセンタの工具
貯蔵装置の中に貯蔵することができ、特に普通の自動工
具変換装置によって前記工具貯蔵装置と機械の主軸頭と
の間で一定の順序で転送され得るようになった装置に関
する。

主軸によって駆動され石ある型の切削工具を作動するた
めには、該工具が主軸によって回転せしめられる時に、
この工具の中に含まれる作動部材に往復運動を与える必
要がある。前記作動部材を動かせば工具の切削エレメン
トが主軸の軸線に対して横方向に動かされ（横送り）、
または主軸の軸線に沿って動かされる（外方送り）。前
記の如き態様で作動される工具の例としては溝削り工具
、横送り面削り工具および外方送り中ぐり工具があるＯ 前記の型の工具を作動するための技術および構造はもち
ろん技術的に周知である。ある種の技術においては、工
具を取付けた付属装置が主軸に装着されかつ該付属装置
内の機構が前記主軸によって駆動され、工具に送りを与
えるようになっている。他の技術においては引き欅が設
けられ、この引き棒は主軸と同軸的に延び、切削工具の
作動部材と係合しかつこれに往復運動を行わせるように
なっている。しかしながらこのような工具送り技術を使
用する場合にはある種の欠点または制限が生じる。たと
えば機械の主軸頭がある種の在来技術にしたがって送り
可能工具を駆動するようになっている時は、回転運動だ
けを必要とする１ニ具を駆動することはできない。送り
不能工具を作動するように機械を適応させるためにはｖ
Ｉ数の手作業を必要とし、したがって機械の融通性は著
しく低下する。

本発明は工作機械すなわちマシニングセンタに対して、
横送りおよび外方送り工具を共に制御自在に駆動し得る
送りヘッドを供するものである。

この送りヘッドは普通の自動工具変換装置によって駆動
主軸に対して容易に取付けおよび取外しを行うことがで
き、この時数駆動主軸は送り可能および送り不能工具の
双方を作動するように容易に適応させることができる。

送りヘッドが工具を送る速度は精密に制御することがで
き、しかも駆動主軸の回転速度と全く関係なく制御する
ことができる。

本発明は選択された切削工具を送り可能に駆動する装置
にして、機械の主軸頭の機械主軸に連結し得る軸装置を
有し、前記機械主軸から選択された工具に回転駆動運動
を伝達することができ、かつ前記軸装置が孔を有してい
る駆動装置を供するものである。前記孔の中には俸装置
が装架され選択された工具と係合し、かつ該工具に選択
的に送りを与え得るようになっており、さらにこの俸装
置に連結された装置が該棒装置を前記孔の中において制
御的に往復動せしめ得るようになっている。

機械の主軸頭に固定された装置が棒往復動装置を駆動し
、棒装置が選択された工具に特定速度の送りを与えるよ
うになっており、かつ軸装置および俸往復動装置を支持
する構造が指令にしたがって自動工具交換機を作動せし
め、前記軸装置を機械主軸に連結すると共に、俸往復動
装置および駆動装置が作動関係を有するようにする。

前記棒往復動装置はなるべくは軸装置と同軸関係を有す
るように該軸装置のまわりに位置決めされたスプールと
、該スプールおよび棒装置を不動関係を有するように装
着する装置にして、前記スプールおよび棒を軸装置と共
に回転し得るようにする装置と、前記スプールおよび棒
装置を前記軸装置と縦方向胸係を有するように制御的に
動かす作動装置とを有するものとされる。前記作動装置
はなるべくは第１および第２端部を有するレバー装置に
して、前記支持構造内に位置する２１ｅット点のまわり
を枢動し得るレバー装置と、該レバー装置を制御的に枢
動させる装置と、前記レバー装置の一端をスプールに連
結し、それによって該レバー装置がピボット点のまわり
において枢動した時に、前記レバー装置が前記スプール
および棒装置を軸装置と縦方向関係を有するように動か
すようになっている装置とを有するものとされる。

本発明の好適な実施例においては、前記駆動装置は第１
および第２シリンダ棒を選択的に往復動させる液圧シリ
ンダ装置を有し、前記第１および第２シリンダ棒はさら
に第１および第２作動棒を駆動し１前記レバー装置を枢
動させるようになっている０前記レバー装置はローフレ
バーを有し、該ローフレパーは端部を有する第１および
第２７オークを備え、前記スプールはこの端部の間に位
置決めされかつスプールの回転を妨害しない装置によっ
て前記端部に連結されている。

本発明の目的は工作機械すなわちマシニングセンタの主
軸を、該主軸によって工具が回転せしめられる時に、工
作物を横切りまたは工作物の中に送るべき切削工具を敏
速に駆動するようにする装置を供することである。

他の目的は送り可能切削工具が工作物を横切りまたは工
作物の中に送られる時の速度を精密に制御し得る装置を
供することである。

他の目的は自動工具交換装置を有し、かつ自動的制御を
受けて所定順序の機械加工作業を行うマシニングセンタ
の融通性または多用性を増加させることである。

なお他の目的は単−送りヘッドまたは類似の封緘装置に
して、自動工具変換機によって主軸に取付けまたは主軸
から取外すことができ、かつその上に装架された工具の
型にしたがって横送りまたは外方送りを与え得るように
なった送りヘラＰを供することである。

本発明の前述の、および他の重要な目的および特色は、
添付図面によって次に説明する好適な実施例によってさ
らに明らかとなる。

第１図は機械主軸頭１２、工具交換装置１４および工具
貯蔵マガジン１６を備えたマシニングセンタ１０を示し
、切削工具の配列体はマガジンの中に取外し自在に収納
されている。計算機２０の如き自動制御装置が設けられ
、マシニングセンタ１ｏの各構成部材にある時間にわた
って統制された活動を行わせ、工作物（第１図には示さ
れていない）に対し特定の順序で機械加工を施すように
なっている。

特定の作業を行うためには相次ぐ二つのサイクル、すな
わち工具交換サイクルと、これに続く切削サイクルとが
マシニングセンタ１０によって実施される。工具交換サ
イクルにおいては、前記装置１４が前凹の作業に使用さ
れた工具を、機械主軸１１１２内に軸持された機械主軸
２４のコレット２２から取外し、この取外された工具を
マガジン１６に入れる。この工具交換サイクルにおいて
は前記装置１４が特定の作業を行い得る工具１Ｂをマガ
ジン１６から選択し、この選択された工具のシャンクを
コレット２２に挿入する。マシニングセンタ１０は次に
制御装置２０によって指令されるようにコレットを締付
け、選択された工具が主軸２４内に錠止され、かつこの
主軸によって駆動されるようにする。選択された工具が
主軸２４に挿入されれば、マシニングセンタ１０の特定
の構成部材が制御装置２０から発出した信号に応答して
選択的に動かされ、選択された工具と、特定の加工を行
うべき工作物との間に所定の初期整合が得られるように
する。次に切削サイクルが開始され、この時機械主軸２
４が作動されて前記選択された工具に工作物に対する送
りが与えられるようになる。

さらに第１図に示される如く、本発明の原理にしたがっ
て構成された工具送りヘッド２６が設けられ、このヘッ
ドは種々の工具１８と共にマガジン１６の中に貯蔵し得
るようになっている。前記ヘッド２６はざらに工具交換
装置１４が該ヘッドをマガジン１６と主軸頭１２との間
において搬送し得るようにし、かつこのような作業はす
べて自動制御装置２０の指令にもとづいて行われる。第
１図はマガジン１６から主軸頭１２に搬送されつつある
ヘッド２６を示し、かつ該工具送りヘッド２６上に装架
された横送り切削工具２Ｂを示す。

後述の如くヘッド２６を主軸頭１２に作動的に連結すれ
ば、主軸２４が前記ヘッド２６を駆動し、切削工ＪｊＬ
、２８の切削ニレメン）３０を主軸２４の軸線に対して
横方向に送るようになる。前記エレメント３０の送り速
度は主軸頭１２上に装架された制御装置３２によって調
整され、該制御装置３２はヘッド２６を主軸頭１２上に
載置した時に該ヘラＰ２６の作動部材と係合する。

本発明によって構成された工具送りヘッド２６および制
御装置３２は市販されている種々のマシニングセンタに
使用することができ、かつこのようなマシニングセンタ
の種々の型の構成部材と相互に作用するようになし得る
ことがわかる。実際にはこのマシニングセンタ１０はキ
アニーエンドトレツカ会社、によって製造販売されてい
るＭＯＤＵ−Ｉ＋ＩＮ］ｉ＋マシニングセンタであり、
このようなマシニングセンタに対して標準的な構成部材
である主軸頭１２．工具交換装置１４．マガジン１６お
よび制御装置２０を有している。Ｉ　ＭＯＤＵ−ＬＩＩ
ＩＴＥ　”はキアエーエンドトレツカ会社の所有する登
録商標であることに注意すべきである。

第２図には軸３４を有する工具送りヘッド２６が示され
ており、前記軸３４の後端は機械主軸２４のコレット２
２の中に受入れられるようになっている。送りヘッド２
６を機械主軸頭１２の上に配置するために、前記制御装
置２０は工具交換装置１４に信号を送り、ヘッド２６を
マガジン１６から引出し、その初期位置決めを行い、送
りヘッド２６のハウジング３８の触座面３６が主軸頭１
２の主軸端４０に対して密接して隔置されるようにし、
軸３４の後端はコレット２２内に部分的に挿入され、触
座面３６上の位置決めビン４２が主軸端４０に形成され
たビン受け４４と係合する。ざらに触座面３６のまわり
に隔置された４個の差込み錠止ビン４６が主軸端４０内
に形成された対応する差込み錠受け４８と整合せしめら
れる。

主軸２４と同軸をなし、かつその軸線に沿って延びる引
き俸５０が軸３４の後端と係合し、かつ該軸３４および
ハウジング３８を主軸頭の方に引き寄せる。続いて触座
面３６を主軸端４０に対し堅く衝当するようにし、各差
込み錠止ビン４６が受け４８内に挿入されてこの中に錠
止されるようにしＳ６）つ軸３４の後端がさらに完全に
コレット２２の中に挿入されるようにする。次にこのコ
レット２２を締付け、軸３４が主軸２４に対して堅く錠
止されるようにする。

さらに第２図に示される如く前記軸３４はハウジング３
８内に含まれる軸受５２の中に回転自在に支持されるよ
うになっている。軸３４の前端はスプライン５４を借え
、さらに軸３４の軸線に沿って心決めされた孔５６を有
している。前記スプライン５４は工具主軸５８と係合し
、該工具主軸は軸受６０によってハウジング３８内に回
転自在に支持され、かつリングナツト６１によって軸３
４に対して動かないように錠止される。この時工具主軸
５８は軸３４および主軸２４と共に回転するように拘束
される。軸３４がコレット２２の中に引入れられる時に
、軸受６０に対する負荷が増加しないようにナツト６１
と工具主軸５８との間にｆ　Ｑ　Ｉリング６２が配置さ
れ、該ＩＱ−リングは軸３４にほぼ０．５８ミリメート
ル（０，０１５インチ）程度の特定端部浮遊を与えるよ
うになっている。

工具主軸５８は工具２８の如き送り可能切削工具を受入
れかつこれを作動的に装架し、該工具２Ｂはマシンポル
ト６３または類似のものによって主軸５８に装着される
。工具２８は伶動部材６４を有し、この部材は工具を取
付けた主軸の軸線に沿って移動するように拘束されてい
る。ｆン６５＆は作動部材６４に装着され１かつビン６
８のまわりを枢動し得る構造物６７の溝６６ａの中に受
入れられている。したがって部材６４が主軸の軸線に沿
って移動すれば構造物６Ｔは枢動する。

この構造物６７に、工具２８の切削エレメント３０に装
着されたビン６５１Ｑを受入れるための第２の溝６６１
）を設けることにより、作動幅材６４が運動すれば、こ
れに対応して切削エレメント３０は主軸の軸線に対して
横方向に移動する。しタカッて切削エレメント３０は、
作動部材６４を制御自在に動かすことにより、主軸５８
によって一つの軌道に沿って回転し、それによって工作
物を横切って制御自在に動かされ、すなわち送りが与え
られる。

第２図は複式切削工具ｙｏａ、ｒｏｂを装架した特定の
形の切削エレメント３０を示すものであるが、如何なる
改造をも必要とすることなく、第２図に示されたような
工具送りヘラＦ２６を使用し、複数の他の型の横送り切
削工具および外方送り切削工具を制御自在に駆動するよ
うになすことができるＯしたがってヘッド２６を駆動主
軸と弁型の作業においては前述の如く工具交換装置１４
は、送りヘラ１’２Ｂを機械の主軸頭１２に装架した後
に、該ヘッド２６に送り可能工具を取付ける場合に使用
することができる。他の型の作業においてはそれぞれ異
なる送り可能工具を装架したいくつかのヘラＦ２６をマ
ガジン１６内に収納し、それによって工具交換作業を最
少限にとどめるようになすことができる。

工作物を横切りまたは工作物の中に切削エレメント３０
を送る時の速度を正確に制御するために、軸３４の孔５
６の中に、軸受７４によって作動棒７２が装架されてい
る。この場合棒７２は軸３４の軸線に沿って前記孔５６
に対して内方および外方に向って往復運動を行うように
配置される。俸７２の前端にはがルトまたは他の装置７
６が設けられ、該俸７２が工具２Ｂの作動部材６４と屋
く係合するようになっている。したが１て工具２Ｂの送
り速度は棒７２の往復運動をｓｉｘするＬとによって制
御することができる。

再び第２図に示される如く、前記軸３４のまわりに、こ
の軸と同軸関係を有するようにスプール７Ｂが設けられ
、該スプールＴ８は軸３４に沿って、すなわち該軸の縦
方向に前後運動を行うように配置されている。Ｉｋｌ１
３４を通ってせまい溝孔８０が延び、この溝孔はビン８
２が通るような寸法を有し、ピンは該溝孔の長さに沿っ
て容易に運動するが、前記溝孔の横方向の運動は阻止さ
れるようになっている。前記溝孔は軸３４に対して、ピ
ン８２が前記軸の縦方向に移動し得るように位置決めさ
れ、このビン８２は俸７２およびスプール７８を動かな
いように結合するために使用される。さらに俸７２＼ス
ゾール７８およびピン８２はすべて軸３４と共に回転す
るように拘束されている。同時に前記部材はすべで軸の
縦方向に、溝孔８０の長さによって決定される範匪にわ
たって移動し得るようになっている。以上のことから作
動棒７２の往復運動、したがって工具２８の送り速度が
、軸３４に対するスプール７Ｂの縦方向運動を調整する
ことによって制御し得ることがわかる。

第２図および第３図によって明らかな如く、溝８８はス
プール７８を囲繞し、この溝には１対の軸受９０が嵌合
している。各軸受９０はヨークレバー９４０分絃９２の
一つの端部に枢着され、前記ヨークレバーはハウジング
３８内に装架されたピン９６のまわりを枢動し得るよう
になってしＡる。

この軸受９０はスプール７８の回転を阻害しなしλ。

これら軸受はスプールをヨークレバー９４に連結し、該
レバーが枢動した時にスプール７８および俸７２が軸３
４に対して縦方向に移動するようになっている。レバー
９４を制御された態様で枢動させるために、その下端は
作動棒１００内に設けられた溝孔９８の中に嵌合してい
る。

第２図および第４図に示される如く、作動棒１００は作
動棒１０２に対して平行に密接して隔置され、これら二
つの作動棒は適当な装置によって、ハウジング３８内を
前後に運動するようにすなわち主軸端４０から離れまた
はこれに近ずくように拘束されている。６棒１００．１
０２の前端の間にはビニオン１０４が軸持され、かっ６
俸はその相対する側にビニオン１０４と噛合するラック
の歯１０６を有している。したがって作動棒の一つの前
方移動には他の作動棒の同じ大きさの後方運動が伴う。

第５図はマシニングセンタ１ｏの切削サイクルが開始さ
れる前に、工作物１０Ｂと初期関係を有するように整合
せしめられた工具２８の切削エレメント３０を示す。こ
の整合状態は前述の如く、制御装置２０によって！シニ
ングセンタ１ｏのある構成部材を選択的に移動せしめる
ことによって行われる。この初期整合状態において切削
エレメント３０が工作物１°０８の孔１１０を通して挿
入される。切削サイクルが開始される時に、切削品レメ
ント３０は、軸３８および工具主軸５８を通して工具２
８に連結された駆動主軸２４の回転運動によって回転せ
しめられる。同時に工具２８の切削エレメント３０は作
動棒７２の動作に応答して軸＄１１１２、機械主軸２４
の軸線、軸３４および工具主軸５Ｂの横方向に動かされ
る。このような横方向運動によって切削ピッ）７Ｑａは
工作物１０８の面１１４と切削関係を有するようになり
、かつこのピッ）７９ａが前記面を横切って移動する時
にこの面を切削し得るようにする。

面１１４に対する所要の切削作業が終了すれば、作動棒
Ｔ２が相対する方向に移動し、かつ切削エレメント３０
は初期整合状態に復帰せしめられる。

続いて次のＷＮサイクルが行われる時に前記ニレメン）
３０は所要の如く横方向すなわち外方に送られ、切削ピ
ッ）７Ｑａが工作物１０Ｂの面を切削し、かつピッ）７
Ｑｔが工作物の面１１８゜１２０を切削し得るようにす
る。

さらに第２図および＄４図に示される如く、それぞれ作
動棒１００．１．０２と係合するシリンダ欅１２２．１
２４が設けられ、この棒はそれぞれ液圧シリンダ１２６
　、１２８の中で往復運動を行うように配置されている
。制御装置２０の指令によって作動し得る流体制御装置
１３０は同期的にシリンダ１２６．１２８に液圧流体を
出入せしめ、該流体がポンプによって他のシリンダに入
れられる時に一つのシリンダから流出するようにされて
いる。したがって作動棒７２を孔５６から出すためには
、流体をポンプによってシリンダ１２８に送給し、欅１
２４が作動棒１０２を駆動するようにする。前述の如く
ビニオン１０４によって起こされる棒１００の対応する
後方運動は俸１２２をシリンダ１２６の中に押し込み、
このシリンダからは同時に流体かり［出される。棒１０
０が後方に移動すれば、該棒１００はレバー９４を反時
計方向に回転せしめ、作動棒７２を前方に動かす。俸７
２を反対方向に動かすためには、シリンダ１２６に流体
を送給し、同時にシリンダ１２８から流体を引出す。流
量制御装置１３０の動作を制御装置２０からの指令に正
確に応答するようになすことにより、この制御装置２０
は切削ビット７０＆または７０ｂが工作物に送られる時
の速度を正確に調整し得るようになることは明らかであ
る。シリンダ１２６　、１２８、棒１２２．１２４およ
び流量制御装置１３Ｇは制御装置３２を構成し、該制御
装置は主軸頭１２上に堅く装架される。

さらに第４図に示される如く、流量制御装置１３０に接
続された近接スイッチ１３２．１３４はそれぞれ作動棒
７２の全進入位置および全後退位置を表わす。

第６図は液圧シリンダ１２６　、１２８と、主軸頭１２
に竪く連結された流量制御装置１３０とを示す。シリン
ダ１２６．１２８は主軸頭１２上において１ヘツド２６
が作動関係を有するように主軸端４０に装架された時に
、作動棒１００．１０ｔ２がそれぞれシリンダ俸１２２
，１２４と係合するように位置決めされている。

第７図はレバー９４を示し、該レバーは作動棒７２が孔
５６内の全後退位置にくるように枢動している。

第８１ｉＵは機械主軸１ｆ１２の上に装架されたヘラ１
’２６を示し、工具２８はヘッド２６から取外されてい
る。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は特許請求の範
囲を離れることなく櫨々の変型を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１１ｉ！ｆｆはマシニングセンタに使用された本発明
の１実施例を示す立面図；第２図は第１図の実施例の断
面図で、第１図のマシニングセンタの機械主軸頭に載置
された実施例を示す図；第３図は第２図の線３−３に沿
って取られた断面図；第４図は第１図の実施例の、その
一部を切除した底面図；第５図は第１図の実施例に使用
し得る送り可能切削工具の一部分を、該工具によって加
工すべき工作物の１部分と共に示した断面図；第６図は
第１図のマシニングセンタの主軸頭に対する制御装置の
装着状態を示すＮｕ！７１ｉ１は第１図の実施例の主構
成部材を示す断面図；第８図は第１図の実施例の正面図
である。 １２・・・主軸頭ｆ２２”・フレット、２４・・・主軸
、２８・・・切削工具、３２・−制御装置、３４・・・
軸、４６・・・錠止ピン、６４・・・作動部材、７２・
・・作動棒、７８・・・スプール、９４・・・ミーフレ
バー、１００．１０２・・・作動棒１１２６．１２Ｂ・
・・液圧シリンダ。 代理人　浅　村　　　皓 外４名 ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ツールヘッド装置にして、回転主軸を有する
   工作機械上に取外し自在に装架されるようになったツー
   ルヘラＦと、前記ツールベッドによって支持された切削
   工具（２８）と、前記ツールヘッドを所定の角度位置に
   おいて工作機械に錠止する装置（４６，４Ｂ）と、前記
   主軸頭を工作機械に装架した時に、前記切削工具を工作
   機械主軸に連結し、前記切削工具を主軸と共に回転させ
   るようになった装置（２２，３４）と、前記ツールヘラ
   Ｆによって担持され、送り運動が行われる詩に前記切削
   工具を、該工具が回転する状態で前記ツールヘッドに対
   して移動せしめ、工作物に機械加工を施すようになった
   送り装置（７２、９４、１００）とを有するツールヘッ
   ド装置において、前記ツールヘッドが工作機械上の作動
   位置に位置決めされた時に、前記送り装置と係合すべき
   位置において工作機械によって支持され、付勢された時
   に前記送り装置を作動するようになった動力装置（１２
   ６゜１２８）と、前記動力装置の動作を調整するように
   接続され、切削工具支持ヘラＰに対する工具の送り運動
   を制御するようになった制御装置（３２）とを有するこ
   とを特徴とするツールヘッド装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載のツールヘッド装置に
   おいて、前記ツールヘッド上に位置し、工具交換機構と
   係合し、工具貯蔵マガジンと工作機械の主軸との間を動
   かされるようになった装置を有するツールヘッド装置。 （３）特許請求の範囲第２項記載のツールヘッド装置に
   おいて１前記工具変換機構がツールヘッドを工作機械上
   の作動位置に動かす時に、前記錠止装置、前記連結装置
   および前記動力装置がすべて係合するようになっている
   ツールヘッド装置。 （４）特許請求の範囲第１項または第２項記載のツール
   ヘッド装置において、主軸（３４）を有し、該主軸が前
   記切削工具と共に回転するように連結され、かつ工作機
   械主軸に連結されて該主軸の回転を切削工具に伝達する
   ようになっており、前記送り装置が前記切削工具をその
   回転軸線に対して横方向に送るように配置されているツ
   ールヘッド装置。 （５）特許請求の範囲第４項記載のツールヘッド装置に
   おいて、前記ツールヘッド主軸が作動棒（Ｔ２）を摺動
   自在に受入れるための軸線方向孔と、前記作動棒の滑り
   運動を切削工具に伝達し、該工具に送りを与えるように
   なった装置（６４，７６）と前記動力装置を前記作動棒
   に連結し、該作動棒を何れかの方向に摺動させるように
   なった装ｆｌ（９４゜１００．１２２）とを有している
   ツールヘッド装置。