JP4092084B2

JP4092084B2 - Combined processing equipment

Info

Publication number: JP4092084B2
Application number: JP2001081046A
Authority: JP
Inventors: 亮高瀬; 久雄佐々木
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: JP2002283155A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主軸を中心に半径方向の位置を異にして複数の工具を備え、それらの工具を主軸の軸線方向に沿って移動可能に取り付けた複合加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の複合加工装置としては、例えば特開平７−１１２３０９号公報に開示されるような構成のものが知られている。この従来構成においては、主軸の先端部に工具ホルダが着脱可能に装着され、その工具ホルダには第１工具及び第２工具が主軸の軸線方向へ移動可能に取り付けられている。工具ホルダ側には、第１工具を移動させるための第１工具送り軸及び第２工具を移動させるための第２工具取付軸が配設されている。主軸側には第２工具取付軸に着脱可能に連結される第２工具送り軸が配設され、モータを含む駆動装置により主軸の軸線方向へ移動されるようになっている。第１工具送り軸と第２工具送り軸との間には、第２工具送り軸の軸線方向への移動途中の所定位置にて両送り軸を連動させるための連動機構が設けられている。
【０００３】
そして、ワークの加工時には、モータにより主軸が回転されながら、駆動装置により第２工具送り軸が主軸の軸線方向に移動されて、第１工具及び第２工具が主軸の先端側に前進移動される。これにより、まずバイト等よりなる第１工具にて、ワークに対し面削り等の加工が施される。この面削り等の加工が終了すると、連動機構による第１工具送り軸と第２工具送り軸との連動が解除され、その後は第２工具送り軸の移動に伴って第２工具のみが前進移動される。これにより、リーマ等よりなる第２工具にて、ワークに対し孔内周面の仕上げ等の加工が施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の複合加工装置においては、第１工具送り軸の内周面に対し第２工具送り軸が軸線方向の相対移動可能に挿入され、前記連動機構が係止ボールと係合凹部により構成されていた。前記係止ボールと係合凹部が係合又は離脱される構造のため、第１工具と第２工具の送り動作が不確実になるという問題があった。又、第１工具送り軸の軸線方向への移動を許容するためのスペースが必要となって、工具ホルダの小型化を図ることができないという問題もあった。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、第１工具と第２工具の送り動作を簡単な構成により確実に行うことができるとともに、第１工具送り軸の収容スペースを必要最小限にして工具ホルダの小型化を図ることができる複合加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１及び２に記載の発明は、主軸の先端部に同軸上で着脱可能に装着された工具ホルダと、その工具ホルダに主軸の軸線方向へ移動可能に取り付けられた第１工具と、前記工具ホルダに対し所定位置において往復回動可能に設けられ、かつ第１工具を主軸の軸線方向に進退移動させる第１工具送り軸と、前記主軸に設けられ、かつ主軸の軸線方向へ移動可能に配設された第２工具と、前記主軸に設けられ、第２工具を該主軸の軸線方向に移動させる第２工具送り軸と、前記第２工具送り軸の軸線方向への移動途中の所定ストローク範囲にて前記第１工具送り軸を主軸の軸線方向に対して位置固定して回動させる回動手段とを備えたことを要旨とする。
とくに、請求項１に記載の発明は、前記第１工具送り軸の軸孔には第２工具送り軸に連結された第２工具取付軸が挿入され、前記回動手段は、前記第２工具取付軸の外周面と前記第１工具送り軸の軸孔内周面に設けられたカム機構であることを要旨とする。
とくに、請求項２に記載の発明は、前記工具ホルダには、第１工具送り軸を回動範囲の基端部側の位置に保持するための保持手段が設けられ、該保持手段は、第１工具送り軸上に設けられた係合部と、第１工具送り軸が回動範囲の基端部側に位置したとき、係合部に押圧係合して第１工具送り軸をその位置に保持するように、工具ホルダに設けられた保持部材とよりなることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の複合加工装置において、前記第１工具送り軸と、第１工具を把持するスライダとの間には、該第１工具送り軸の回動運動を前記スライダに軸方向への進退運動として伝達するカム機構が設けられていることを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の複合加工装置において、前記第１工具送り軸の先端部外周には工具ホルダの所定位置にて回動可能に保持されるフランジ部が形成され、該フランジ部の外周縁にはテーパ面が形成され、このテーパ面にはカム溝が円周方向に、かつ半径方向の距離が変化するように傾斜して形成され、このカム溝にはスライダに取り付けたカム部材が挿入されていることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の複合加工機においては、円筒状の主軸１１が図示しない主軸ヘッド等の支持部材内に回転可能に支持され、図示しない回転用モータにより回転されるようになっている。主軸１１の先端部には工具ホルダ１２が同軸上で着脱可能に装着され、その先端の中心には挿通孔１３が形成されるとともに、外周面には環状の把持溝１４が形成されている。
【００１２】
前記主軸１１と工具ホルダ１２との間にはクランプ機構１５が配設されている。すなわち、主軸１１の先端部にはボール保持筒１６が取り付けられ、その周壁には複数のクランプボール１７が半径方向へ移動可能に保持されている。工具ホルダ１２の内周面には複数の係合孔１８が形成され、この係合孔１８にクランプボール１７が係合されることによって、工具ホルダ１２が主軸１１に対する装着状態にクランプされるようになっている。
【００１３】
前記主軸１１内にはクランプ軸１９が一体回転可能及び主軸１１の軸線方向へ相対移動可能に嵌挿支持され、その先端寄り外周面には複数の嵌合凹部２０が形成されている。そして、このクランプ軸１９が図示しない油圧シリンダ等の駆動装置により、主軸１１の先端部側に移動されたとき、嵌合凹部２０がクランプボール１７の内側に対向配置される。これにより、クランプボール１７が係合孔１８から嵌合凹部２０内に退避可能になって、主軸１１に対する工具ホルダ１２のクランプが解除されるようになっている。
【００１４】
図１に示すように、前記工具ホルダ１２の先端部には、スライダ２３が主軸１１の軸線方向及び半径方向へ移動可能に取り付けられている。スライダ２３の外面には、第１工具としてのバイト２４が主軸１１の軸線方向に沿って延びるように突設されている。スライダ２３の内面には、カム部材２５が主軸１１の軸線方向に対して所定角度傾斜した方向へ延びるように突設されている。
【００１５】
前記工具ホルダ１２内には、第１工具送り軸としてのフランジ部２６ａを有する円筒状のバイト送り軸２６が工具ホルダ１２内で相対回転可能に、かつ軸線方向への相対移動不能（位置固定）に配設されている。バイト送り軸２６のフランジ部２６ａにはテーパ面２６ｂが形成され、そのテーパ面２６ｂにはカム溝２８が図５に示すようにフランジ部２６ａの円周方向に傾斜状態で形成されている。このカム溝２８はバイト送り軸２６の軸線方向に対して所定角度傾斜した方向へ延びるように凹設され、その内部には前記カム部材２５が摺動可能に挿入されている。そして、バイト送り軸２６が主軸１１の軸線を中心として回動されることにより、カム溝２８及びカム部材２５を介してスライダ２３が傾斜方向に移動されて、バイト２４が図１に示す後退位置と図６，７に示す前進位置との間で位置切り換えされるようになっている。
【００１６】
図１に示すように、前記主軸１１内の中心には、第２工具としてのリーマ３１が第２工具取付軸としてのリーマ取付軸３２を介して一体回転可能及び軸線方向へ相対移動可能に配設され、工具ホルダ１２の前記挿通孔１３を通して出没されるようになっている。主軸１１内においてリーマ取付軸３２の基端部には第２工具送り軸としてのリーマ送り軸３３が連結され、図示しない移動用モータ等の駆動装置により、ボールネジ等を介して主軸１１の軸線方向へ移動されるようになっている。
【００１７】
そして、ワークの加工時には、リーマ送り軸３３が所定範囲内で軸線方向に移動され、リーマ３１がリーマ取付軸３２を介して、図１に実線で示すように挿通孔１３内に没入した通常加工時の後退位置と、同図に鎖線で示すように挿通孔１３から突出した前進位置との間で切り換えられるようになっている。又、主軸１１に対する工具ホルダ１２の脱着交換時には、リーマ送り軸３３が図１に示す状態から主軸１１の基端部側へさらに移動されて、図８に示すようにリーマ３１が工具ホルダ１２の挿通孔１３内よりもさらに主軸１１側に没入した位置に移動されるようになっている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、前記リーマ送り軸３３とバイト送り軸２６との間には回動手段としての回動機構３４が設けられている。この回動機構３４によって、リーマ送り軸３３の軸線方向への移動途中の所定ストローク範囲で、送り軸３３の直線運動がバイト送り軸２６に回動運動として伝達されるようになっている。すなわち、バイト送り軸２６の軸孔２６ｃの内周面には、二つのボールカム３５が半径方向へ移動不能に、かつ１８０度隔ててバイト送り軸２６に螺合したセットボルト３７により保持されている。各ボールカム３５と常時係合するようにリーマ取付軸３２の外周面３２ａには図５に示すようにカム溝３６が形成されている。このカム溝３６はリーマ取付軸３２の軸線方向と平行で周方向に位相を異ならせた第１及び第２の平行カム溝３６ａ，３６ｂと、両カム溝３６ａ，３６ｂを接続する傾斜カム溝３６ｃとにより構成されている。
【００１９】
そして、リーマ取付軸３２が後退されてリーマ３１が図１に実線で示すように挿通孔１３内に没入された状態では、ボールカム３５が第１の平行カム溝３６ａの端部に係合される。そして、リーマ取付軸３２が前進を開始されると、傾斜カム溝３６ｃとボールカム３５が対応して、バイト送り軸２６が回動され、バイト２４が前進位置に切り換えられる。さらに、リーマ取付軸３２が前進されると、第２の平行カム溝３６ｂとボールカム３５が対応して、バイト送り軸２６の回動が停止され、その後はリーマ３１の前進動作のみが行われる。
【００２０】
なお、主軸１１に対する工具ホルダ１２の脱着交換時に際して、送り軸３３がリーマ３１及びリーマ取付軸３２とともに後退移動されるときには、図８に示すように、リーマ取付軸３２の先端部がバイト送り軸２６の後端部から離脱され、リーマ送り軸３３とバイト送り軸２６との係合が解除される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、前記工具ホルダ１２には保持手段としての保持機構４３が設けられ、この保持機構４３によって、バイト送り軸２６が回動範囲の基端部側の位置に保持されるようになっている。この保持機構４３には、主軸１１に対する工具ホルダ１２の脱着交換時に、バイト送り軸２６が回動範囲の基端部側の位置に保持されているのを確認させる機能も付与されている。工具ホルダ１２には係合ボール４４が半径方向へ移動可能に保持されている。係合ボール４４と接触可能に対応するように、工具ホルダ１２には確認部材４５が半径方向へ移動可能に挿通支持され、バネ４６により前記係合ボール４４をバイト送り軸２６側へ押圧するように付勢されている。
【００２２】
前記係合ボール４４と係合可能に対応するように、バイト送り軸２６の外周面には円形状の係合凹部４７が形成されている。そして、図６，図７に示すように、バイト送り軸２６が回動範囲の基端部側に位置していないときには、係合ボール４４が係合凹部４７に係合することなく、バイト送り軸２６の外周面に当接し、確認部材４５が把持溝１４から突出された状態になる。そのため、この状態で、図１に示すように、工具交換装置の工具交換アーム４９により工具ホルダ１２の把持溝１４が把持されると、工具交換アーム４９の工具ホルダ把持部５０に設けられたセンサ４８が確認部材４５と非接触となり、オフ状態になる。このため、バイト送り軸２６が基端部側の位置に保持されていることが確認検出される。
【００２３】
これに対して、図６，図７に示すように、バイト送り軸２６が回動範囲の基端部側に位置していないときには、係合ボール４４が係合凹部４７から離脱して、確認部材４５が把持溝１４に突出された状態になる。そのため、この状態で工具交換装置の工具交換アーム４９により工具ホルダ１２の把持溝１４が把持されると、工具交換アーム４９上のセンサ４８が確認部材４５と接触状態となり、センサ４８がオン状態となるため、バイト送り軸２６が基端部側に位置していないことが確認検出される。
【００２４】
次に、前記のように構成された複合加工装置の動作を説明する。
さて、図１に示す状態では、バイト２４及びリーマ３１が通常加工時の後退限に配置されている。そして、この状態においては、回動機構３４のボールカム３５がカム溝３６の第１の平行カム溝３６ａに係合され、保持機構４３の係合ボール４４が係合凹部４７に係合されている。
【００２５】
この状態で、ワークの加工が開始されると、図示しない回転用モータにより主軸１１が所定速度で回転されて、バイト２４及びリーマ３１等が一体的に回転される。このとき、図示しない移動用モータ等の駆動装置により、ボールネジ等を介してリーマ送り軸３３が主軸１１の先端部側に前進移動され、リーマ３１の前進移動が開始される。そしてボールカム３５に傾斜カム溝３６ｃが対応して通過する間に、バイト送り軸２６が主軸１１の軸線の回りで所定角度だけ回動される。これにより、カム溝２８及びカム部材２５を介してスライダ２３が傾斜方向に移動され、バイト２４が図１に示す後退限から図６に示す前進限に向かって移動されて、そのバイト２４によりワークに対して面削り等の加工が施される。
【００２６】
そして、図６に示すように、バイト送り軸２６が回動範囲の先端部側に回動されて、バイト２４が前進限に到達すると、そのバイト２４によるワークの加工が終了する。このとき、バイト送り軸２６の回動移動はボールカム３５が第２の平行カム溝３６ｂと係合することによって停止されるとともに、バイト２４は前進限に保持される。この状態で、回転用モータの速度切換により、主軸１１の回転速度が上昇される。
【００２７】
その後、リーマ送り軸３３がさらに前進移動されると、図７に示すように、リーマ３１のみが前進移動されて、工具ホルダ１２の挿通孔１３内の没入状態から前方に突出され、そのリーマ３１によりワークに対して孔内周面の仕上げ等の加工が施される。そして、リーマ３１が前進限に到達すると、そのリーマ３１によるワークの加工が終了する。
【００２８】
次いで、前記移動用モータ等の駆動装置の逆転により、リーマ送り軸３３が主軸１１の基端部側に後退移動されると、前述した前進移動時と逆順に、リーマ３１及びバイト２４が図７に示す前進限から図１に示す通常加工時の後退限に復帰移動される。すなわち、リーマ３１はリーマ送り軸３３の後退移動に伴って、図７に示す前進限から、図６に示す位置を経て、図１に示す通常加工時の後退限に復帰移動される。バイト２４は、リーマ送り軸３３が図６に示す位置まで後退移動されて、ボールカム３５と傾斜カム溝３６ｃとの係合により、バイト送り軸２６が逆方向に回動されて、図１に示す通常加工時の後退限に復帰移動される。そして、このバイト２４及びリーマ３１の進退動作が繰り返し行われることによって、複数のワークに対する加工が連続的に行われる。
【００２９】
ワークの加工作業が終了して、前記主軸１１に対する工具ホルダ１２の交換作業を行う場合には、図１に示すようにバイト２４及びリーマ３１が通常加工時の後退限に配置された状態から、工具交換アーム４９により、工具ホルダ１２を把持する。すると、確認部材４５は、把持溝１４より没入しているため、センサ４８がオフ状態になる。その後、移動用モータ等の駆動装置により、リーマ送り軸３３が主軸１１の基端部側へさらに後退移動されて、リーマ３１の後退移動が開始される。
【００３０】
リーマ送り軸３３がさらに後退移動されると、図８に示すようにリーマ取付軸３２がバイト送り軸２６から離脱される。このため、リーマ送り軸３３の移動に伴いリーマ３１のみが後退移動されて、工具ホルダ１２の挿通孔１３内よりもさらに主軸１１側へ没入した位置に移動配置される。
【００３１】
続いて、クランプ軸１９が図示しない油圧シリンダ等の駆動装置により、主軸１１の先端部側に移動されて、クランプ機構１５の嵌合凹部２０がクランプボール１７の内側に対向配置される。これにより、クランプボール１７が係合孔１８から嵌合凹部２０内に退避可能になって、図８に示すように主軸１１に対する工具ホルダ１２のクランプが解除される。前述したように、この時すでに確認部材４５は把持溝１４内の没入位置に移動されており、バイト送り軸２６が基端部側に位置していることが確認検出されている。
【００３２】
そして、交換アームにより工具ホルダ１２が主軸１１の先端部から抜き取られるとともに、種類の異なるバイト２４を備えた工具ホルダ１２が主軸１１に装着される。このため、リーマ３１を主軸１１側に残したままの状態で、バイト２４のみが工具ホルダ１２とともに工具交換される。
【００３３】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）スライダ２３及びバイト２４を位置切り換えするためのバイト送り軸２６を工具ホルダ１２内の所定位置で回動可能に収容している。このため、バイト送り軸２６を主軸の軸線方向へ移動する方式と比較して、バイト送り軸２６が主軸１１の軸線回りに回転するだけでスライダ２３が前後に移動するからバイト２４（第１工具）は確実に移動動作を行うことができる。しかもバイト送り軸２６の収容スペースを小さくでき、工具ホルダ１２の小型化を図ることができる。
【００３４】
（２）リーマ取付軸３２とバイト送り軸２６との間にリーマ取付軸３２の軸線方向への移動をバイト送り軸２６に回動運動として伝達するためのカム方式の回動機構３４を設けた。このため、一つの駆動源によって移動されるリーマ取付軸３２の軸線方向の移動運動を簡単なカム方式の回動機構３４によりバイト送り軸２６の回動運動に変換して伝達することができる。従って、係合ボールを係合凹部から係合・離脱する方式と比較してバイト２４の位置切り換え動作を確実かつ迅速に行うことができる。
【００３５】
（３）前記回動機構３４が、バイト送り軸２６の軸孔２６ｃ内周面の所定位置に設けられたボールカム３５と、そのボールカム３５と係合するようにリーマ送り軸３３に設けられた第１及び第２の平行カム溝３６ａ，３６ｂと、傾斜カム溝３６ｃとから構成されている。このため、回動機構３４の構造を簡素化して製造及び組み付け作業を容易に行いコストを低減することができる。
【００３６】
（４）保持機構４３を設けたので、工具ホルダ１２を主軸１１の先端部から取り外して工具交換を行う際に、バイト送り軸２６が無闇に回動されるのを抑制することができて、バイト２４を所定位置に確実に位置決め保持することができる。
【００３７】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態において、保持機構４３の係合ボール４４に代えて、確認部材４５の基端部に係合凹部４７と係合可能な球面状の係合凸部を突出形成する。バネ４６により確認部材４５を係合凹部４７と係合する方向、すなわち工具ホルダ１２の把持溝１４内から没入する方向へ移動付勢するように構成すること。この構成によれば、バイト送り軸２６が回動範囲の基端部側の位置に移動されたとき、確認部材４５の係合凸部が係合凹部４７に係合して、確認部材４５が把持溝１４から没入した位置に移動配置される。
【００３８】
・前記実施形態において、工具ホルダ１２上にバイト２４等の第１工具を複数設けること。
・前記実施形態において、第１工具及び第２工具として、バイト２４及びリーマ３１とは異なった工具を設けること。
【００３９】
このように構成した場合でも、前記実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
・前記実施形態において、リーマ送り軸３３とリーマ３１を分離可能に構成し、工具ホルダ１２の交換時にバイト２４とリーマ３１を同時に交換し得るようにすること。
【００４０】
【発明の効果】
従って、この請求項１〜４に記載の発明によれば、第１工具送り軸が主軸の軸線回りに回転するだけで第１工具の移動が可能であり、しかも、第１工具送り軸の収容スペースを必要最小限にして工具ホルダの小型化を図ることができる。とくに、請求項１記載の発明によれば、第１工具と第２工具の送り動作を簡単な構成により確実に行うことができる。とくに、請求項２記載の発明は、第１工具送り軸を回動範囲の基端部側の位置に保持する保持手段の構成を簡素化することができる。
【００４１】
請求項３又は４記載の発明は、前記第１工具送り軸と、第１工具を把持するスライダとの間には、該第１工具送り軸の回動運動を前記スライダに軸方向への往復運動として伝達するカム機構が設けられている。このため、第１工具の位置切り換えを簡単な構成により円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の複合加工装置の主軸部分においてバイト及びリーマが通常加工時の後退限に位置した状態を示す断面図。
【図２】図１の１−１線における一部省略断面図。
【図３】図１の２−２線における縮小断面図。
【図４】図１の複合加工装置を工具ホルダ側からみた正面図。
【図５】バイト送り軸とリーマ取付軸の分解斜視図。
【図６】図１の状態からバイト及びリーマが加工のために前進されて、バイトが前進限に位置した状態を示す断面図。
【図７】図６の状態からリーマが加工のために前進されて、前進限に位置した状態を示す断面図。
【図８】図１の状態からリーマが工具交換のために後退限に位置し、工具ホルダのクランプが解放された状態を示す断面図。
【符号の説明】
１１…主軸、１２…工具ホルダ、２３…スライダ、２４…第１工具としてのバイト、２５…カム機構を構成するカム部材、２６…第１工具送り軸としてのバイト送り軸、２６ａ…フランジ部、２６ｂ…テーパ面、２８…カム機構を構成するカム溝、３１…第２工具としてのリーマ、３２…第２工具取付軸としてのリーマ取付軸、３３…第２工具送り軸としてのリーマ送り軸、３４…回動手段としての回動機構、４３…保持手段としての保持機構、４４…保持部材としての係合ボール、４６…保持部材としてのバネ４６、４７…係合部としての係合凹部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combined machining apparatus including a plurality of tools having different positions in the radial direction around a main shaft, and mounting these tools so as to be movable along the axial direction of the main shaft.
[0002]
[Prior art]
As such a conventional complex processing apparatus, for example, one having a configuration as disclosed in JP-A-7-112309 is known. In this conventional configuration, a tool holder is detachably attached to the tip of the main shaft, and a first tool and a second tool are attached to the tool holder so as to be movable in the axial direction of the main shaft. On the tool holder side, a first tool feed shaft for moving the first tool and a second tool attachment shaft for moving the second tool are arranged. A second tool feed shaft that is detachably connected to the second tool mounting shaft is disposed on the main shaft side, and is moved in the axial direction of the main shaft by a driving device including a motor. Between the first tool feed axis and the second tool feed axis, an interlocking mechanism is provided for interlocking the two feed axes at a predetermined position during the movement of the second tool feed axis in the axial direction.
[0003]
When machining the workpiece, the second tool feed shaft is moved in the axial direction of the main shaft by the driving device while the main shaft is rotated by the motor, and the first tool and the second tool are moved forward to the tip side of the main shaft. . As a result, the workpiece is first subjected to machining such as chamfering with a first tool made of a tool or the like. When machining such as chamfering is completed, the linkage between the first tool feed shaft and the second tool feed shaft by the linkage mechanism is released, and thereafter only the second tool moves forward with the movement of the second tool feed shaft. Is done. Thus, the work such as finishing of the inner peripheral surface of the hole is performed on the workpiece with the second tool made of reamer or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this conventional combined machining apparatus, the second tool feed shaft is inserted into the inner peripheral surface of the first tool feed shaft so as to be relatively movable in the axial direction. Was composed. Due to the structure in which the locking ball and the engaging recess are engaged or disengaged, there is a problem that the feeding operation of the first tool and the second tool becomes uncertain. In addition, there is a problem that a space for allowing the first tool feed shaft to move in the axial direction is required, and the tool holder cannot be downsized.
[0005]
The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The purpose is to reliably perform the feeding operation of the first tool and the second tool with a simple configuration, and to reduce the size of the tool holder by minimizing the accommodation space of the first tool feeding shaft. An object of the present invention is to provide a composite processing apparatus that can be used.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claims 1 and 2 is characterized in that a tool holder that is coaxially detachably attached to the tip of the main shaft, and that the tool holder can move in the axial direction of the main shaft. A first tool that is attached, a first tool feed shaft that is reciprocally rotatable at a predetermined position with respect to the tool holder, and that moves the first tool forward and backward in the axial direction of the main shaft; and provided on the main shaft, And a second tool arranged to be movable in the axial direction of the main shaft, a second tool feed shaft provided on the main shaft for moving the second tool in the axial direction of the main shaft, and a second tool feed shaft. The gist of the invention is that the first tool feed shaft is rotated and fixed with respect to the axial direction of the main shaft in a predetermined stroke range in the middle of movement in the axial direction.
In particular, according to the first aspect of the present invention, a second tool attachment shaft connected to the second tool feed shaft is inserted into the shaft hole of the first tool feed shaft, and the rotating means includes the second tool feed shaft. The gist is that the cam mechanism is provided on the outer peripheral surface of the mounting shaft and the inner peripheral surface of the shaft hole of the first tool feed shaft.
In particular, in the invention described in claim 2, the tool holder is provided with a holding means for holding the first tool feed shaft at a position on the base end side of the rotation range. When the engaging portion provided on the one tool feed shaft and the first tool feed shaft are positioned on the proximal end side of the rotation range, the first tool feed shaft is moved to the position by pressing and engaging the engaging portion. The gist of the present invention is that it comprises a holding member provided on the tool holder so as to be held.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the combined machining apparatus according to the first or second aspect , between the first tool feed shaft and a slider that grips the first tool, the first tool feed shaft is provided. Luke arm mechanism to transmit the rotation motion to the slider as forward and backward movement in the axial direction is summarized in that is provided.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the combined machining apparatus according to the third aspect , a flange portion that is rotatably held at a predetermined position of the tool holder is formed on the outer periphery of the tip end portion of the first tool feed shaft. A tapered surface is formed on the outer peripheral edge of the flange portion, and a cam groove is formed on the tapered surface so as to be inclined in a circumferential direction and a radial distance is changed. The gist is that a cam member attached to the slider is inserted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, in the multi-tasking machine of this embodiment, a cylindrical main shaft 11 is rotatably supported in a support member such as a main shaft head (not shown) and is rotated by a rotation motor (not shown). It has become. A tool holder 12 is coaxially and detachably mounted on the tip of the main shaft 11, and an insertion hole 13 is formed at the center of the tip, and an annular gripping groove 14 is formed on the outer peripheral surface.
[0012]
A clamp mechanism 15 is disposed between the main shaft 11 and the tool holder 12. That is, a ball holding cylinder 16 is attached to the tip of the main shaft 11, and a plurality of clamp balls 17 are held on the peripheral wall so as to be movable in the radial direction. A plurality of engagement holes 18 are formed in the inner peripheral surface of the tool holder 12, and the clamp ball 17 is engaged with the engagement holes 18, so that the tool holder 12 is clamped in a mounting state with respect to the main shaft 11. It has become.
[0013]
A clamp shaft 19 is fitted and supported in the main shaft 11 so as to be integrally rotatable and relatively movable in the axial direction of the main shaft 11, and a plurality of fitting recesses 20 are formed on the outer peripheral surface near the tip. When the clamp shaft 19 is moved to the tip end side of the main shaft 11 by a drive device such as a hydraulic cylinder (not shown), the fitting recess 20 is disposed opposite to the inside of the clamp ball 17. As a result, the clamp ball 17 can be retracted from the engagement hole 18 into the fitting recess 20, and the clamp of the tool holder 12 with respect to the main shaft 11 is released.
[0014]
As shown in FIG. 1, a slider 23 is attached to the tip of the tool holder 12 so as to be movable in the axial direction and the radial direction of the main shaft 11. On the outer surface of the slider 23, a cutting tool 24 as a first tool is provided so as to extend along the axial direction of the main shaft 11. A cam member 25 projects from the inner surface of the slider 23 so as to extend in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the main shaft 11.
[0015]
In the tool holder 12, a cylindrical tool feed shaft 26 having a flange portion 26a as a first tool feed shaft is relatively rotatable in the tool holder 12 and is not relatively movable in the axial direction (fixed position). It is arranged. A tapered surface 26b is formed on the flange portion 26a of the bite feed shaft 26, and a cam groove 28 is formed on the tapered surface 26b in an inclined state in the circumferential direction of the flange portion 26a as shown in FIG. The cam groove 28 is recessed so as to extend in a direction inclined by a predetermined angle with respect to the axial direction of the bite feed shaft 26, and the cam member 25 is slidably inserted therein. Then, when the cutting tool feed shaft 26 is rotated about the axis of the main shaft 11, the slider 23 is moved in the inclined direction via the cam groove 28 and the cam member 25, and the cutting tool 24 is moved to the retracted position shown in FIG. 1. And the forward position shown in FIGS.
[0016]
As shown in FIG. 1, a reamer 31 as a second tool is disposed at the center of the main shaft 11 so as to be integrally rotatable and relatively movable in the axial direction via a reamer mounting shaft 32 as a second tool mounting shaft. The tool holder 12 is projected and retracted through the insertion hole 13. A reamer feed shaft 33 as a second tool feed shaft is connected to the proximal end portion of the reamer mounting shaft 32 in the main shaft 11, and an axial direction of the main shaft 11 is connected via a ball screw or the like by a driving device such as a moving motor (not shown). Has been moved to.
[0017]
When machining the workpiece, the reamer feed shaft 33 is moved in the axial direction within a predetermined range, and the reamer 31 is inserted into the insertion hole 13 through the reamer mounting shaft 32 as shown by the solid line in FIG. The position is switched between the retracted position at the time and the advanced position protruding from the insertion hole 13 as indicated by a chain line in FIG. When the tool holder 12 is attached to or detached from the main shaft 11, the reamer feed shaft 33 is further moved from the state shown in FIG. 1 to the base end side of the main shaft 11, and the reamer 31 is attached to the tool holder 12 as shown in FIG. It is moved to a position that is further immersed in the main shaft 11 than in the insertion hole 13.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, a rotating mechanism 34 as a rotating means is provided between the reamer feed shaft 33 and the bite feed shaft 26. By this turning mechanism 34, the linear motion of the feed shaft 33 is transmitted to the bite feed shaft 26 as a turning motion within a predetermined stroke range during the movement of the reamer feed shaft 33 in the axial direction. That is, two ball cams 35 are held on the inner peripheral surface of the shaft hole 26c of the bite feed shaft 26 by a set bolt 37 that is immovable in the radial direction and screwed to the bite feed shaft 26 with a 180 degree separation. . A cam groove 36 is formed on the outer peripheral surface 32a of the reamer mounting shaft 32 as shown in FIG. The cam groove 36 includes first and second parallel cam grooves 36a and 36b that are parallel to the axial direction of the reamer mounting shaft 32 and have different phases in the circumferential direction, and an inclined cam groove 36c that connects the cam grooves 36a and 36b. It is comprised by.
[0019]
When the reamer mounting shaft 32 is retracted and the reamer 31 is immersed in the insertion hole 13 as shown by a solid line in FIG. 1, the ball cam 35 is engaged with the end portion of the first parallel cam groove 36a. . When the reamer mounting shaft 32 starts to move forward, the inclined cam groove 36c and the ball cam 35 correspond to rotate the cutting tool feed shaft 26, and the cutting tool 24 is switched to the advanced position. Further, when the reamer mounting shaft 32 is advanced, the second parallel cam groove 36b and the ball cam 35 correspond to each other to stop the rotation of the bite feed shaft 26, and thereafter, only the advance operation of the reamer 31 is performed.
[0020]
When the feed shaft 33 is moved backward together with the reamer 31 and the reamer mounting shaft 32 when the tool holder 12 is attached to or detached from the main shaft 11, as shown in FIG. 8, the tip of the reamer mounting shaft 32 is moved to the bite feed shaft. 26, the engagement between the reamer feed shaft 33 and the bite feed shaft 26 is released.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tool holder 12 is provided with a holding mechanism 43 as a holding means, and the holding mechanism 43 holds the tool feed shaft 26 at a position on the proximal end side of the rotation range. It has come to be. The holding mechanism 43 is also provided with a function of confirming that the tool feed shaft 26 is held at a position on the proximal end side of the rotation range when the tool holder 12 is attached to and detached from the main shaft 11. An engagement ball 44 is held on the tool holder 12 so as to be movable in the radial direction. A check member 45 is inserted into and supported by the tool holder 12 so as to be movable in the radial direction so as to be able to come into contact with the engagement ball 44, and presses the engagement ball 44 toward the bite feed shaft 26 by a spring 46. Is being energized.
[0022]
A circular engaging recess 47 is formed on the outer peripheral surface of the bite feed shaft 26 so as to be able to engage with the engaging ball 44. As shown in FIGS. 6 and 7, when the bite feed shaft 26 is not positioned on the base end side of the rotation range, the engagement ball 44 is not engaged with the engagement recess 47 and the bite feed The confirmation member 45 comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft 26 and protrudes from the gripping groove 14. Therefore, in this state, as shown in FIG. 1, when the grip groove 14 of the tool holder 12 is gripped by the tool change arm 49 of the tool changer, a sensor provided in the tool holder grip 50 of the tool change arm 49. 48 is not in contact with the confirmation member 45 and is turned off. For this reason, it is confirmed and detected that the tool feed shaft 26 is held at the position on the base end side.
[0023]
On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, when the bite feed shaft 26 is not located on the proximal end side of the rotation range, the engagement ball 44 is detached from the engagement recess 47 and checked. The member 45 is protruded into the gripping groove 14. Therefore, when the grip groove 14 of the tool holder 12 is gripped by the tool change arm 49 of the tool changer in this state, the sensor 48 on the tool change arm 49 comes into contact with the confirmation member 45 and the sensor 48 is turned on. Therefore, it is confirmed and detected that the bite feed shaft 26 is not located on the base end side.
[0024]
Next, the operation of the combined machining apparatus configured as described above will be described.
Now, in the state shown in FIG. 1, the cutting tool 24 and the reamer 31 are arranged at the retreat limit during normal machining. In this state, the ball cam 35 of the rotation mechanism 34 is engaged with the first parallel cam groove 36 a of the cam groove 36, and the engagement ball 44 of the holding mechanism 43 is engaged with the engagement recess 47. .
[0025]
In this state, when the machining of the workpiece is started, the spindle 11 is rotated at a predetermined speed by a rotation motor (not shown), and the tool 24, the reamer 31, and the like are integrally rotated. At this time, the reamer feed shaft 33 is moved forward to the distal end side of the main shaft 11 via a ball screw or the like by a driving device such as a moving motor (not shown), and the forward movement of the reamer 31 is started. Then, while the inclined cam groove 36 c passes through the ball cam 35 correspondingly, the cutting tool feed shaft 26 is rotated by a predetermined angle around the axis of the main shaft 11. As a result, the slider 23 is moved in the tilt direction via the cam groove 28 and the cam member 25, and the cutting tool 24 is moved from the retreat limit shown in FIG. 1 toward the advance limit shown in FIG. The surface is subjected to machining such as chamfering.
[0026]
Then, as shown in FIG. 6, when the cutting tool feed shaft 26 is rotated to the tip end side of the rotation range and the cutting tool 24 reaches the forward limit, the machining of the workpiece by the cutting tool 24 is finished. At this time, the rotational movement of the bite feed shaft 26 is stopped when the ball cam 35 is engaged with the second parallel cam groove 36b, and the bite 24 is held at the forward limit. In this state, the rotational speed of the main shaft 11 is increased by switching the speed of the motor for rotation.
[0027]
Thereafter, when the reamer feed shaft 33 is further moved forward, only the reamer 31 is moved forward as shown in FIG. 7 and protrudes forward from the immersion state in the insertion hole 13 of the tool holder 12. Thus, the work such as finishing of the inner peripheral surface of the hole is applied to the workpiece. When the reamer 31 reaches the forward limit, the machining of the workpiece by the reamer 31 ends.
[0028]
Next, when the reamer feed shaft 33 is moved backward to the base end side of the main shaft 11 by reverse rotation of the driving device such as the moving motor, the reamer 31 and the bite 24 are reversely arranged in the reverse order of the forward movement described above. Is returned from the forward limit shown in FIG. 1 to the reverse limit during normal machining shown in FIG. That is, as the reamer feed shaft 33 moves backward, the reamer 31 returns from the forward limit shown in FIG. 7 to the backward limit during normal machining shown in FIG. 1 through the position shown in FIG. In the cutting tool 24, the reamer feed shaft 33 is moved backward to the position shown in FIG. 6, and the bite feed shaft 26 is rotated in the reverse direction by the engagement between the ball cam 35 and the inclined cam groove 36c. Returned to the retreat limit during normal machining. Then, the advancing and retreating operations of the cutting tool 24 and the reamer 31 are repeatedly performed, so that a plurality of workpieces are continuously processed.
[0029]
When the work processing of the workpiece is completed and the tool holder 12 is exchanged with respect to the spindle 11, the tool 24 and the reamer 31 are placed in the retreat limit during normal processing as shown in FIG. The tool holder 12 is gripped by the tool change arm 49. Then, since the confirmation member 45 is immersed from the grip groove 14, the sensor 48 is turned off. Thereafter, the reamer feed shaft 33 is further moved backward toward the base end side of the main shaft 11 by a driving device such as a moving motor, and the reamer 31 starts to move backward.
[0030]
When the reamer feed shaft 33 is further moved backward, the reamer mounting shaft 32 is detached from the bite feed shaft 26 as shown in FIG. For this reason, only the reamer 31 is moved backward along with the movement of the reamer feed shaft 33, and is moved and arranged at a position where it is further immersed in the main shaft 11 side than in the insertion hole 13 of the tool holder 12.
[0031]
Subsequently, the clamp shaft 19 is moved to the tip end side of the main shaft 11 by a drive device such as a hydraulic cylinder (not shown), and the fitting recess 20 of the clamp mechanism 15 is disposed opposite to the inside of the clamp ball 17. Thereby, the clamp ball 17 can be retracted from the engagement hole 18 into the fitting recess 20, and the clamp of the tool holder 12 with respect to the main shaft 11 is released as shown in FIG. As described above, the confirmation member 45 has already been moved to the immersion position in the gripping groove 14 at this time, and it has been confirmed that the bite feed shaft 26 is located on the proximal end side.
[0032]
Then, the tool holder 12 is pulled out from the tip end portion of the main shaft 11 by the replacement arm, and the tool holder 12 having different types of cutting tools 24 is attached to the main shaft 11. For this reason, only the cutting tool 24 is replaced with the tool holder 12 while the reamer 31 is left on the spindle 11 side.
[0033]
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A tool feed shaft 26 for switching the position of the slider 23 and tool 24 is accommodated in a predetermined position in the tool holder 12 so as to be rotatable. For this reason, compared to the method of moving the tool feed shaft 26 in the axial direction of the main shaft, the slider 23 moves back and forth simply by rotating the tool feed shaft 26 around the axis of the main shaft 11. ) Can move reliably. In addition, the space for accommodating the bite feed shaft 26 can be reduced, and the tool holder 12 can be downsized.
[0034]
(2) A cam-type rotation mechanism 34 is provided between the reamer mounting shaft 32 and the bite feed shaft 26 to transmit the movement of the reamer mounting shaft 32 in the axial direction to the bite feed shaft 26 as a rotary motion. . For this reason, the movement movement in the axial direction of the reamer mounting shaft 32 moved by one drive source can be converted into the rotation movement of the bite feed shaft 26 by the simple cam type rotation mechanism 34 and transmitted. Therefore, it is possible to perform the position switching operation of the byte 24 in comparison with the method of engagement and disengagement of the engagement ball from Kakarigo凹unit reliably and quickly.
[0035]
(3) The rotation mechanism 34 includes a ball cam 35 provided at a predetermined position on the inner peripheral surface of the shaft hole 26 c of the bite feed shaft 26, and a first provided on the reamer feed shaft 33 so as to engage with the ball cam 35. The first and second parallel cam grooves 36a and 36b and the inclined cam groove 36c are configured. For this reason, the structure of the rotation mechanism 34 can be simplified, manufacturing and assembling work can be easily performed, and cost can be reduced.
[0036]
(4) Since the holding mechanism 43 is provided , when the tool holder 12 is removed from the tip end portion of the main shaft 11 and the tool is changed, it is possible to suppress the bite feed shaft 26 from being turned indefinitely. The cutting tool 24 can be reliably positioned and held at a predetermined position.
[0037]
(Example of change)
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
In the above-described embodiment, instead of the engagement ball 44 of the holding mechanism 43, a spherical engagement protrusion that can engage with the engagement recess 47 is formed at the proximal end portion of the confirmation member 45. The spring 46 is configured to move and urge the confirmation member 45 in a direction in which the confirmation member 45 is engaged with the engagement recess 47, that is, a direction in which the confirmation member 45 is retracted from the grip groove 14 of the tool holder 12. According to this configuration, when the bite feed shaft 26 is moved to the position on the base end side of the rotation range, the engagement convex portion of the confirmation member 45 is engaged with the engagement concave portion 47, and the confirmation member 45 is It is moved and arranged at a position immersed from the gripping groove 14.
[0038]
In the embodiment, a plurality of first tools such as the cutting tool 24 are provided on the tool holder 12.
In the embodiment, a tool different from the cutting tool 24 and the reamer 31 is provided as the first tool and the second tool.
[0039]
Even when configured in this manner, substantially the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
In the above embodiment, the reamer feed shaft 33 and the reamer 31 are configured to be separable so that the tool 24 and the reamer 31 can be replaced at the same time when the tool holder 12 is replaced.
[0040]
【The invention's effect】
Therefore, according to the first to fourth aspects of the invention, the first tool can be moved only by rotating the first tool feed shaft around the axis of the main shaft, and the first tool feed shaft can be accommodated. The tool holder can be reduced in size by minimizing the space. In particular, according to the first aspect of the present invention, the feeding operation of the first tool and the second tool can be reliably performed with a simple configuration. In particular, the invention according to claim 2 can simplify the configuration of the holding means for holding the first tool feed shaft at the position on the base end side of the rotation range.
[0041]
According to a third or fourth aspect of the present invention, between the first tool feed shaft and the slider that grips the first tool, the rotary motion of the first tool feed shaft is reciprocated in the axial direction with respect to the slider. Luke arm mechanism be transmitted as the motion is provided. For this reason, the position switching of the first tool can be smoothly performed with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which a cutting tool and a reamer are positioned at a retreat limit during normal machining in a main spindle portion of a combined machining apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a partially omitted cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG.
FIG. 3 is a reduced cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
4 is a front view of the combined machining apparatus of FIG. 1 as viewed from the tool holder side.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a bite feed shaft and a reamer mounting shaft.
6 is a cross-sectional view showing a state in which the cutting tool and the reamer are advanced for processing from the state of FIG. 1 and the cutting tool is positioned at a forward limit. FIG.
7 is a cross-sectional view showing a state in which the reamer is advanced for processing from the state of FIG. 6 and is positioned at the forward limit.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the reamer is positioned at the retreat limit for tool change from the state of FIG. 1 and the tool holder clamp is released.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Main axis | shaft, 12 ... Tool holder, 23 ... Slider, 24 ... Tool bit as 1st tool, 25 ... Cam member which comprises cam mechanism, 26 ... Tool bit feed shaft as 1st tool feed shaft, 26a ... Flange part, 26b ... taper surface, 28 ... cam groove constituting cam mechanism, 31 ... reamer as second tool, 32 ... reamer attachment shaft as second tool attachment shaft, 33 ... reamer feed shaft as second tool feed shaft, 34... A rotation mechanism as a rotation means, 43... A holding mechanism as a holding means, 44... An engagement ball as a holding member, 46... A spring 46 as a holding member, 47.

Claims

A tool holder (12) coaxially and detachably attached to the tip of the main shaft (11);
A first tool (24) attached to the tool holder (12) so as to be movable in the axial direction of the main shaft (11);
A first tool feed shaft (26) provided so as to be reciprocally rotatable at a predetermined position with respect to the tool holder (12) and moving the first tool (24) in the axial direction of the main shaft;
A second tool (31) provided on the main shaft (11) and arranged to be movable in the axial direction of the main shaft (11);
A second tool feed shaft (33) provided on the main shaft (11) and moving the second tool (31) in the axial direction of the main shaft;
The first tool feed shaft (26) is rotated while the position of the first tool feed shaft (26) is fixed with respect to the axial direction of the main shaft (11) within a predetermined stroke range during the movement of the second tool feed shaft (33) in the axial direction. And a second tool mounting shaft (32) connected to the second tool feed shaft (33) is inserted into the shaft hole of the first tool feed shaft (26), and the rotation is performed. The means (34) includes cam mechanisms (35, 36, 36a, 36b, 36c) provided on the outer peripheral surface of the second tool mounting shaft (32) and the inner peripheral surface of the shaft hole of the first tool feed shaft (26). ) Is a combined processing apparatus.

A tool holder (12) coaxially and detachably attached to the tip of the main shaft (11);
A first tool (24) attached to the tool holder (12) so as to be movable in the axial direction of the main shaft (11);
A first tool feed shaft (26) provided so as to be reciprocally rotatable at a predetermined position with respect to the tool holder (12) and moving the first tool (24) in the axial direction of the main shaft;
A second tool (31) provided on the main shaft (11) and arranged to be movable in the axial direction of the main shaft (11);
A second tool feed shaft (33) provided on the main shaft (11) and moving the second tool (31) in the axial direction of the main shaft;
The first tool feed shaft (26) is rotated while the position of the first tool feed shaft (26) is fixed with respect to the axial direction of the main shaft (11) within a predetermined stroke range during the movement of the second tool feed shaft (33) in the axial direction. Moving means (34) and
The tool holder (12) is provided with holding means (43, 44, 46, 47) for holding the first tool feed shaft (26) at a position on the base end side of the rotation range. The holding means (43, 44, 46, 47) includes an engaging portion (47) provided on the first tool feed shaft (26) and a base of the rotation range of the first tool feed shaft (26). When positioned on the end side, the holding member (44) provided in the tool holder (12) so as to press-engage with the engaging portion (47) and hold the first tool feed shaft (26) in that position. , 46) .

Between the first tool feed shaft (26) and the slider (23) gripping the first tool (24), the rotational movement of the first tool feed shaft (26) is axially applied to the slider. the combined machining apparatus according to claim 1 or 2 cam mechanism (25, 28) is provided for transmitting a forward and backward movement.

A flange portion (26a) that is rotatably held at a predetermined position of the tool holder (12) is formed on the outer periphery of the tip portion of the first tool feed shaft (26), and the outer peripheral edge of the flange portion (26a) Has a tapered surface (26b), and a cam groove (28) is formed on the tapered surface so as to be inclined in the circumferential direction and the radial distance is changed. The combined machining apparatus according to claim 3 , wherein a cam member (25) attached to the slider (23) is inserted .