转塔刀架以及具备有该转塔刀架的机床的制作方法

本发明涉及转塔刀架以及具备有该转塔刀架的机床。

背景技术：

以往，作为装备于自动车床的刀架，众所周知的有如下结构的转塔刀架，其具备以能够转动的方式支承于刀架本体的转塔(turret)，能够借助工具安装部来将车刀(bite)、端铣刀(end mill)等规定的工具以转动自如的方式安装于所述转塔。

在所述转塔刀架中，例如，能够将安装在所述工具安装部的旋转工具旋转驱动的同时，将旋转工具相对于转塔转动而对工件进行加工(参见专利文献1、专利文献2)。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本实用新型登录第3129696号公报

专利文献2：日本特开2013-226611号公报

技术实现要素：

(发明所要解决的问题)

在专利文献1中，用于转动驱动工具(工具安装部)的工具安装部转动机构构成为多个齿轮等复杂地连接的复杂结构；在专利文献2中，有必要在用于将转动驱动力传递给转塔的筒状的转塔转动驱动轴的内侧安装如下的驱动轴、即安装于工具安装部(工具单元)的旋转工具的旋转工具驱动轴、以及给工具单元传递用于改变所述工具的旋转轴的朝向的转动驱动力的转动驱动轴，因此转塔刀架的结构变为复杂。

于是，本发明的目的在于，提供一种结构简单且能够使支承在工具安装部的工具相对于转塔转动的转塔刀架以及具备有该转塔刀架的机床。

(用于解决问题的手段)

为了达成上述目的，本发明的实施方式的转塔刀架具备：转塔，其以能够转动的方式支承于刀架本体；转塔转动机构，其用于转动驱动所述转塔；工具安装部，其以转动自如的方式支承规定的工具并被安装于所述转塔；以及工具安装部转动机构，其转动驱动所述工具安装部而使所述工具转动。所述转塔刀架能够利用所述转塔的转动来选择所述工具，并借助所述工具安装部来使所述工具转动而对材料进行加工。其中，所述工具安装部转动机构和所述转塔转动机构分别独立设置，并以相互对向的方式配置。

本发明的实施方式的机床具备：上述的转塔刀架。

(发明的效果)

根据本发明，所述工具安装部转动机构以对向于所述转塔转动机构的方式配置，并相对于所述转塔转动机构独立设置，因此能够比较自由的保障设置空间，据此能够以简单结构设置工具安装部转动机构，并与转塔转动机构的结构无关。

附图说明

图1为示出作为具备有本发明的实施方式1的转塔刀架的机床的一例的、自动车床的主轴附近和转塔刀架的转塔附近的概略立体图。

图2为示出本发明的实施方式1的转塔刀架的内部结构的、沿X轴方向切断的概略剖视图。

图3为示出用于安装旋转工具的工具安装部附近的放大剖视图。

图4为示出本发明的实施方式2的转塔刀架的转塔附近的概略剖视图。

图5为示出本发明的实施方式3的转塔刀架的转塔附近的概略剖视图。

具体实施方式

以下，根据图示的实施方式对本发明进行说明。

(实施方式1)

图1为示出作为具备有本发明的实施方式1的转塔刀架的机床的一例的、自动车床的主轴附近的概略立体图；图2为示出实施方式1的转塔刀架的内部结构的概略剖视图。

在自动车床1中，主轴2以旋转驱动自如的方式支承在主轴台3。工件W借助主轴夹头(未图示)来以装卸自如的方式把持在主轴2的前端部。主轴2附近设置有转塔刀架10。另外，在本实施方式中，将沿着主轴轴线C的方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的水平方向设为X轴方向，将与Z轴方向及X轴方向正交的上下方向设为Y轴方向。

转塔刀架10具备：刀架本体11；以及能够以分度转动(indexing rotation)的方式支承在该刀架本体11的大致呈多角形状的转塔12。在转塔12的圆周面的多个转塔面13上以装卸自如的方式安装有各种加工用的工具14。各工具14是将转塔刀架10作为支承体来以转动移动自如的方式支承在转塔刀架10上，此转动移动自如是由转塔12来实现。

各工具14是通过转塔12的分度转动来进行转动移动，从而规定的工具14被选择性地配置于工件W的相应的加工位置。另外，利用未图示的转塔刀架移动机构来进行刀架本体11的沿X、Y、Z轴方向的移动控制。根据转塔刀架10的移动，能够利用由转塔12的分度转动而被选择的工具14来对工件W进行加工。

如图2所示，刀架本体11内沿着Z轴方向固定有中空状的固定轴22。中空状的工具旋转驱动轴21借助轴承24a、24b来以能够旋转的方式插入支承在固定轴22内。转塔转动轴23以旋转自如的方式套设在固定轴22上。工具旋转驱动轴21的内侧插入有管子(pipe)20。管子20固定在刀架本体11侧。

工具旋转驱动轴21的一端侧(图2的右侧)安装有滑轮26，工具旋转马达28的马达轴28a安装有滑轮29。滑轮26和滑轮29通过传动带27来相连接，工具旋转马达28的旋转驱动力经由滑轮29、传动带27以及滑轮26而传递至工具旋转驱动轴21侧。工具旋转驱动轴21的另一端侧(图2的左侧)安装有伞齿轮30。

转塔转动轴23的一端侧(图2的右侧)一体地安装有转塔转动齿轮31。驱动力从转塔转动马达(未图示)传动于转塔转动齿轮31。转塔转动轴23的另一端侧(图2的左侧)一体地固定有转塔12。转塔12通过转塔转动轴23来以能够转动的方式支承在刀架本体11。

滑动轴32借助轴承25a、25b来以沿着Z轴方向滑动自如的方式设置在转塔转动轴23的外侧。轴承25a、25b允许滑动轴32的沿着Z轴方向的滑动。滑动轴32的一端侧构成为插入于形成在刀架本体11的气缸室33的活塞34。滑动轴32的一端部一体地固定有用于构成3体式的耦合(coupling)机构的耦合元件35。刀架本体11侧和转塔转动轴23侧分别一体地固定有与所述耦合元件35相面对的耦合元件36、37。由耦合元件35、耦合元件36、耦合元件37构成所述3体式的耦合机构。

通过使活塞34动作而使滑动轴32向转塔头侧(图2的左侧)移动来啮合耦合元件35和耦合元件36、37。转塔转动轴23侧的耦合元件37借助耦合元件35来啮合于刀架本体11侧的耦合元件36，从而限制转塔转动轴23的转动。通过将滑动轴32滑动驱动而解除耦合元件35和耦合元件36、37之间的啮合来分离耦合元件36和耦合元件37，从而允许转塔转动轴23的转动。

通过允许转塔转动轴23的转动并且转动驱动转塔转动轴23来使转塔12转动，并通过在规定的转动角度位置处限制转塔转动轴23的转动来进行转塔12的分度转动。能够由转塔12的分度转动来将转塔12的规定的转塔面13选择固定，据此进行规定的工具14的选择。

固定轴22的前端一体地固定有位于转塔12的中空部12a内的支承部38。支承部38借助固定轴22来一体地固定于刀架本体11。支承部38上以旋转自如的方式轴支(pivotally support)有工具旋转传动轴39。工具旋转传动轴39的一端侧安装有伞齿轮40。伞齿轮30和伞齿轮40啮合在一起，从而驱动力从工具旋转驱动轴21传动至工具旋转传动轴39。

工具转动马达41借助托架42来固定在支承部38，并位于中空部12a内。另外，连接在工具转动马达41的电线等是经过中空的管子20内而被拉出至转塔刀架10侧并连接于控制装置(未图示)侧。

如图2、图3所示，转塔面13侧形成有呈中空的筒状的固定部13a，其用于安装作为工具14的钻头(drill)、端铣刀等旋转工具14a的旋转工具装置T，该旋转工具装置T借助由外侧支架(holder)15a和内侧支架15b所构成的工具安装部15来以装卸自如的方式固定于规定的固定部13a。工具安装部15是通过外侧支架15a以装卸自如的方式固定于固定部13a的内周面来安装于转塔面13。

工具安装部15内设置有：将转动驱动力传递给内侧支架15b的转动驱动力传递机构50、以及将旋转驱动力传递给旋转工具14a的旋转驱动力传递机构52。连接于工具转动马达41的马达轴43的前端侧而被安装的安装部转动传动轴90和转动驱动力传递机构50之间设置有只有在通过转塔12的分度转动来选择了旋转工具14a的情况下才使两者连接的第一离合器装置51。安装部转动传动轴90能够通过由螺纹所致的抱紧、压入等方式来固定于马达轴43。

工具旋转传动轴39的另一端侧(与伞齿轮40相反侧)和旋转驱动力传递机构52之间设置有只有在通过转塔12的分度转动来选择了旋转工具14a的情况下才使两者连接的第二离合器装置53。

旋转驱动力传递机构52具有借助轴承60a、60b来以能够旋转的方式插入于内侧支架15b而被支承的旋转驱动力传递轴61。内侧支架15b借助轴承85e、85f来以能够旋转的方式支承在外侧支架15a。旋转驱动力传递轴61的端部设置有伞齿轮64a。

第二离合器装置53具有：形成在工具旋转传动轴39的前端的槽70、以及形成在旋转驱动力传递轴61的前端的榫头状突起71。当转塔12转动而选择了旋转工具14a时，榫头状突起71卡合(嵌入)于槽70。

若榫头状突起71卡合在槽70内的话，第二离合器装置53则成为接合状态，从而能够将传至工具旋转传动轴39的旋转驱动力传递给旋转驱动力传递轴61。

转动驱动力传递机构50具有：安装有齿轮80a的第一转动驱动力传递轴81、一体地形成有齿轮80b的第二转动驱动力传递轴82、安装在第二转动驱动力传递轴82的齿轮80c、以及形成有齿轮80d的筒状轴83。齿轮80a和齿轮80b啮合在一起，齿轮80c和齿轮80d啮合在一起。

第一转动驱动力传递轴81借助轴承85a、85b来以能够旋转的方式支承在外侧支架15a。第二转动驱动力传递轴82借助轴承85c、85d来以能够旋转的方式支承在外侧支架15a。筒状轴83借助连接部件86来一体地固定在内侧支架15b。另外，轴承60a、60b设置在旋转驱动力传递轴61的外周面和内侧支架15b的内周面之间。旋转工具装置T的工具装置本体15c借助螺栓等来以装卸自如的方式一体地固定在内侧支架15b的前端侧。

旋转工具装置T具有：借助轴承60c、60d来以能够旋转的方式支承在工具装置本体15c的第一旋转驱动力传递轴62、以及借助轴承60e、60f来以能够旋转的方式支承在工具装置本体15c的第二旋转驱动力传递轴63。旋转工具14a借助夹头机构66来以装卸自如的方式安装于第二旋转驱动力传递轴63。

第一旋转驱动力传递轴62和第二旋转驱动力传递轴63借助由其他的齿轮(未图示)等而相啮合的齿轮65a、65b来相连接。第一旋转驱动力传递轴62的端部设置有伞齿轮64b。若将工具装置本体15c固定于内侧支架15b的话，伞齿轮64a和伞齿轮64b则相互啮合，从而旋转驱动力传递轴61和第一旋转驱动力传递轴62相连接。若旋转驱动力从工具旋转传动轴39经由第二离合器装置53而传动至旋转驱动力传递轴61的话，该旋转驱动力则从旋转驱动力传递轴61经由伞齿轮64a、64b、第一旋转驱动力传递轴62、齿轮65a、65b及第二旋转驱动力传递轴63而传递至旋转工具14a。

第一离合器装置51具有：形成在设置于转塔刀架10的刀架本体11侧的安装部转动传动轴90的前端的凹状的槽91、以及形成在成为旋转工具14a侧的安装在转塔12(转塔面13)的工具安装部15内的转动驱动力传递机构50的第一转动驱动力传递轴81的前端的凸状的榫头状突起92。当由转塔12的转动来旋转工具14a转动移动而所被选择时，榫头状突起92卡合(嵌入)于槽91。安装部转动传动轴90和工具旋转传动轴39大致平行地设置。

若榫头状突起92卡合在槽91内的话，第一离合器装置51则成为接合状态，从而从马达轴43传至安装部转动传动轴90的转动驱动力能够经由第一离合器装置51而传动至第一转动驱动力传递轴81，并经由第一转动驱动力传递轴81、齿轮80a、80b、第二转动驱动力传递轴82、齿轮80c、80d、筒状轴83而传递至内侧支架15b。内侧支架15b在所述转动驱动力的作用下进行转动。通过使内侧支架15b转动的工具安装部15的转动驱动来能够使旋转工具装置T与内侧支架15b一体转动，并使旋转工具14a与旋转工具装置T一体转动。

如此，由设置在转塔12内的中空部12a的工具转动马达41和作为驱动力传动部的安装部转动传动轴90等构成工具安装部转动机构，并且该工具安装部转动机构转动驱动所述工具安装部15；由借助转塔转动齿轮31来输入驱动力的转塔转动轴23、滑动轴32、耦合机构(耦合元件35、36,、37)等构成转塔转动机构。所述工具安装部转动机构是以沿着Z轴方向对向于所述转塔转动机构的方式配置。

还有，旋转工具14a的旋转驱动机构由工具旋转驱动轴21、伞齿轮30、伞齿轮40、工具旋转传动轴39等构成，工具旋转马达28的旋转驱动力经由滑轮26、滑轮29、传动带27而传动，工具旋转驱动轴21是通过贯穿转塔转动轴23的内侧来配置在所述转塔转动机构侧。

本实施方式的转塔刀架10是如上所述那样构成，若转动至分度位置来选择了借助旋转工具装置T而支承在工具安装部15的旋转工具14a的话，第二离合器装置53则成为接合状态，从而由于工具旋转马达28的旋转驱动所产生的旋转驱动力是从所述旋转驱动机构经由旋转驱动力传递机构52而传动至旋转工具14a。旋转工具14a是通过所传来的旋转驱动力而被旋转驱动，从而能够对工件W进行规定的切削加工等。

此时，由于第一离合器装置51处于接合状态，因此将工具转动马达41旋转驱动并通过转动驱动力传递机构50来将旋转工具14a在转塔面13上与旋转工具装置T一体转动，从而能够以任意角度倾斜的状态对工件W的外周、端面进行加工。

如此，在本实施方式中，由于工具安装部转动机构以与设置在刀架本体11侧的转塔转动机构对向的方式设在转塔12内的中空部12a，因此不在刀架本体11侧设置工具安装部15的转动用轴、驱动力的传动部等就可完成，并且能够将工具安装部转动机构靠近工具安裝部15而配置，所以能够使工具安裝部转动机构的结构变为简单。

另外，还可将具安装部15A和旋转工具装置T一体地构成为工具安装部。

(实施方式2)

图4为示出本发明的实施方式2的转塔刀架的转塔附近的概略剖视图。本实施方式的转塔刀架10a是除了工具转动马达100和驱动力传动部101的结构以外，与实施方式1大致相同，故重复的说明以及工具安装部15、旋转工具装置T等的一部分的详细图示则予以省略。

在本实施方式中，转塔12的端面12b上配置有工具转动马达100。工具转动马达100固定在圆形状的固定板102，该固定板102是以从形成在端面12b的孔部12c突出的方式所设置。固定板102借助托架42来固定在支承部38。固定板102与孔部12c大致接触并允许转塔12的转动，并防止切屑等向中空部12a内的侵入。

驱动力传动部101具备有：安装在工具转动马达100的马达轴103的伞齿轮104、与该伞齿轮104相啮合的伞齿轮105、以及安装有该伞齿轮105的安装部转动传动轴106。安装部转动传动轴106借助轴承107来以旋转自如的方式轴支于一体设置在支承部38的支承体44，并与工具旋转传动轴39大致平行地设置。如此，驱动力传动部101借助伞齿轮104、105来与工具转动马达100的马达轴103连接。安装部转动传动轴106的前端侧形成有槽91。由槽91和如实施方式1那样形成在转动驱动力传递机构50的第一转动驱动力传递轴81的前端的榫头状突起92构成第一离合器装置51，第一离合器装置51通过槽91和榫头状突起92的卡合来成为接合状态。

若工具安装部15被安装在规定的转塔面13并且选择了借助旋转工具装置T而被安装在工具安装部15的旋转工具14a的话，第二离合器装置53的榫头状突起71与槽70卡合而第二离合器装置53成为接合状态，从而工具旋转传动轴39和旋转驱动力传递机构52的旋转驱动力传递轴61相连接。进而，榫头状突起92与槽91卡合而第一离合器装置51成为接合状态，从而第一转动驱动力传递轴81和安装部转动传动轴106相连接。

另外，转动驱动力传递机构50和旋转驱动力传递机构52的详细结构与图2、图3所示的实施方式1大致相同，故在图4所示的实施方式中省略其详细结构。

如此，由设置在转塔12内的中空部12a及端面12b侧的工具转动马达100和驱动力传动部101等构成工具安装部转动机构；由借助转塔转动齿轮31来输入驱动力的转塔转动轴23、滑动轴32、耦合机构(耦合元件35、36,、37)等(参见图2)构成转塔转动机构。所述工具安装部转动机构是以沿着Z轴方向对向于所述转塔转动机构的方式配置。

本实施方式的转塔刀架10a是如上所述那样构成，若转动至分度位置而选择了借助旋转工具装置T而支承在工具安装部15的旋转工具14a的话，则与实施方式1相同地，旋转驱动力F1从工具旋转传动轴39经由第二离合器装置53、旋转驱动力传递机构52而传动至旋转工具14a。旋转工具14a是通过所传来的旋转驱动力而被旋转驱动，从而能够对工件W进行规定的切削加工等。

此时，旋转驱动工具转动马达100而产生的转动驱动力F2经由马达轴103、伞齿轮104、伞齿轮105、安装部转动传动轴106、第一离合器装置51、以及转动驱动力传递机构50而将工具安装部15转动驱动，从而旋转工具14a在转塔面13上与旋转工具装置T一体转动而能够以任意角度倾斜的状态对工件W的外周、端面进行加工。

如此，在本实施方式中，由于工具安装部转动机构以与设置在刀架本体11侧的转塔转动机构对向的方式设在转塔12内的中空部12a及端面12b侧，因此不在刀架本体11侧设置工具安装部15的转动用轴、驱动力的传动部等就可完成，并且能够将工具安装部转动机构靠近工具安裝部15而配置，所以能够使工具安裝部转动机构的结构变为简单。

(实施方式3)

图5为示出本发明的实施方式3的转塔刀架的转塔附近的概略剖视图。本实施方式的转塔刀架10b是除了工具转动马达110和驱动力传动部111的结构以外，与实施方式1、2大致相同，故重复的说明以及工具安装部15、旋转工具装置T等的一部分的详细图示则予以省略。

在本实施方式中，转塔12的端面12b的外侧配置有工具转动马达110。支承固定部件121的前端侧连接在安装有工具转动马达110的中空的盖部件120，该支承固定部件121的基端侧被固定在刀架本体11的外表面，工具转动马达110(盖部件120)借助支承固定部件121来支承固定在刀架本体11侧。

盖部件120的前端侧(端面12b侧)固定于圆形状的固定板122，该固定板122是以从形成在端面12b的孔部12c突出的方式所设置。固定板122借助托架42来固定在支承部38。固定板122与孔部12c大致接触并允许转塔12的转动，并防止切屑等向中空部12a内的侵入。

驱动力传动部111具备有：与工具转动马达110的马达轴130连接的安装部转动驱动轴131、安装在安装部转动驱动轴131的齿轮132、安装在旋转轴134并与齿轮132啮合的齿轮133、安装在旋转轴134的齿轮135、与齿轮135啮合的齿轮136、以及安装有齿轮136的安装部转动传动轴106。

安装部转动驱动轴131和旋转轴134借助轴承138a、138b、138c、138d来以旋转自如的方式轴支在盖部件120的内部。安装部转动传动轴106借助轴承107来以旋转自如的方式轴支在一体设置于支承部38侧的支承体44，并与工具旋转传动轴39大致平行地设置。驱动力传动部111设置在转塔12内的中空部12a及中空的盖部件120内，并与工具转动马达110的马达轴130连接。安装部转动传动轴106的前端侧形成有槽91。由槽91和如实施方式1那样形成在转动驱动力传递机构50的第一转动驱动力传递轴81的前端的榫头状突起92构成第一离合器装置51，第一离合器装置51通过槽91和榫头状突起92的卡合来成为接合状态。

若工具安装部15被安装在规定的转塔面13并且选择了借助旋转工具装置T而被安装在工具安装部15的旋转工具14a的话，第二离合器装置53的榫头状突起71与槽70卡合而第二离合器装置53成为接合状态，从而旋转驱动力传递机构52的旋转驱动力传递轴61和工具旋转传动轴39相连接。进而，榫头状突起92与槽91卡合而第一离合器装置51成为接合状态，从而第一转动驱动力传递轴81和安装部转动传动轴106相连接。

另外，转动驱动力传递机构50和旋转驱动力传递机构52的详细结构与图2、图3所示的实施方式1大致相同，故在图5所示的实施方式中省略其详细结构。

如此，由设置在转塔12内的中空部12a及端面12b侧的工具转动马达110和驱动力传动部111等构成工具安装部转动机构；由借助转塔转动齿轮31来输入驱动力的转塔转动轴23、滑动轴32、耦合机构(耦合元件35、36,、37)等(参见图2)构成转塔转动机构。所述工具安装部转动机构是以沿着Z轴方向对向于所述转塔转动机构的方式配置。

本实施方式的转塔刀架10b是如上所述那样构成，若转动至分度位置而选择了借助旋转工具装置T而支承在工具安装部15的旋转工具14a的话，则与实施方式1、2相同地，旋转驱动力F1从工具旋转传动轴39经由第二离合器装置53、旋转驱动力传递机构52而传动至旋转工具14a。旋转工具14a是通过所传来的旋转驱动力而旋转驱动，从而能够对工件W进行规定的切削加工等。

此时，旋转驱动工具转动马达110而产生的转动驱动力F2经由马达轴130、安装部转动驱动轴131、齿轮132、133、旋转轴134、齿轮135、136、安装部转动传动轴106、第一离合器装置51、以及转动驱动力传递机构50而将工具安装部15转动驱动，从而旋转工具14a在转塔面13上与旋转工具装置T一体转动而能够以任意角度倾斜的状态对工件W的外周、端面进行加工。

如此，在本实施方式中，由于工具安装部转动机构以与设置在刀架本体11侧的转塔转动机构对向的方式设在转塔12内的中空部12a及端面12b的外侧，因此不在刀架本体11侧设置工具安装部15的转动用轴、驱动力的传动部等就可完成，并且能够将工具安装部转动机构靠近工具安裝部15而配置，所以能够使工具安裝部转动机构的结构变为简单。

(相关申请的相互参照)

本发明基于2014年3月31日向日本特许厅申请的日本特愿2014-073261主张优先权，其公开内容全部通过引用而并入本说明书。

(附图标记的说明)

1：自动车床(机床)；2：主轴；3：主轴台；10、10a、10b：转塔刀架；

11：刀架本体；12：转塔；13：转塔面；14a：旋转工具；15：工具安装部；

15a：外侧支架；15b：内侧支架；15c：工具装置本体；21：工具旋转驱动轴；

23：转塔转动轴；28：工具旋转马达；39：工具旋转传动轴；

41、100、110：工具转动马达；50：转动驱动力传递机构；51：第一离合器装置；

52：旋转驱动力传递机构；53：第二离合器装置；61：旋转驱动力传递轴；

62：第一旋转驱动力传递轴；63：第二旋转驱动力传递轴；

101、111：驱动力传动部；90、106：安装部转动传动轴；120：盖部件；

121：支承固定部件；T：旋转工具装置；W：工件；C：主轴轴线；

F1：旋转驱动力；F2：转动驱动力。