CN108568535A - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业的机床。机床(1)具备：旋转部(U1)，包含主轴(52)，主轴(52)具有将工件(W1)可释放地固持的固持部(60)；支撑部(U2)，将主轴(52)支撑成能够以主轴中心线(AX1)为中心而旋转；以及流体供给零件(U3)，能够装卸地安装在支撑部(U2)，且用来经由主轴(52)内而向固持部(60)供给流体。流体供给零件(U3)具有相对于旋转部(U1)向主轴中心线方向插入的插入部(P1)。旋转部(U1)具有与所插入的插入部(P1)的外周面(P1o)对向的内周面(U1i)。在流体供给零件(U3)安装在支撑部(U2)的状态下，在插入部(P1)的外周面(P1o)与旋转部(U1)的内周面(U1i)之间形成有迷宫式间隙(C1)，迷宫式间隙(C1)允许旋转部(U1)旋转，且抑制旋转部(U1)旋转时流体从主轴(52)内漏出。

Description

机床

技术领域

本发明涉及一种具有经由主轴内而向工件的固持部供给流体的器件的机床。

背景技术

已知有对利用正面主轴台与刀架进行了正面加工的工件利用背面主轴台与刀架进行背面加工的车床。这样的车床是将油或气压供给至背面主轴内，目的是使通过由吸嘴固持的工件的背面加工而产生的切削屑不会从吸嘴的切槽进入至背面主轴内。在专利文献1中，示出了设置着吹送用空气供给机构或切削油供给机构等的背面主轴台。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2009-172725号公报(尤其是段落0035)

发明内容

[发明要解决的问题]

为了能够切换排出背面加工后的产品的方式，考虑根据排出方式更换零件。在将用来供给吹送用油或空气的流体供给零件能够装卸地安装在背面主轴的支撑部的情况下，必须考虑油等流体的密封。在从不旋转的流体供给零件对旋转的主轴供给流体的情况下，必须在流体供给零件与旋转部之间设置间隙。如果该间隙宽，那么存在油或空气的泄漏变多，无法对吸嘴供给充分的油或空气，而有可能导致切削屑的去除不充分。相反，如果间隙窄，那么有可能在背面主轴热膨胀时旋转部与流体供给零件发生干涉。因此，在将流体供给零件安装在支撑部时，必须将流体供给零件与旋转部之间的间隙调整为固定。然而，难以将该间隙调整为固定，且零件的更换作业花费时间，而且也有可能意外地将间隙设定得较宽而导致流体泄漏增加。

此外，如上所述的问题并不限于具有背面主轴台的车床，也存在于各种机床。

本发明揭示一种能够容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业机床。

[解决问题的技术手段]

本发明的机床具有如下态样，即，具备：

旋转部，包含主轴，所述主轴具有将工件可释放地固持的固持部；

支撑部，将所述主轴支撑成能够以主轴中心线为中心而旋转；以及

流体供给零件，能够装卸地安装在该支撑部，且用来经由所述主轴内向所述固持部供给流体；

该流体供给零件具有相对于所述旋转部向所述主轴中心线方向插入的插入部，

所述旋转部具有与所插入的所述插入部的外周面对向的内周面，

在所述流体供给零件安装在所述支撑部的状态下，在所述插入部的外周面与所述旋转部的内周面之间形成有迷宫式间隙，该迷宫式间隙允许所述旋转部旋转，且抑制所述旋转部旋转时流体从所述主轴内漏出。

[发明效果]

根据本发明，可提供一种能够容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业的机床。

附图说明

图1是示意性地表示机床的构成例的图。

图2是表示安装着流体供给零件的背面主轴台的示例的纵剖视图。

图3是将流体供给零件的插入部及其附近的示例夸张表示的纵剖视图。

图4是示意性地表示形成在流体供给零件的插入部的外周面与旋转部的内周面之间的迷宫式间隙的示例的横剖视图。

图5是表示安装着通过管的背面主轴台的示例的纵剖视图。

图6是表示卸除通过管后的背面主轴台的示例的纵剖视图。

图7是表示即将安装流体供给零件之前的背面主轴台的示例的纵剖视图。

图8是表示比较例中安装着流体供给零件的背面主轴台的主要部分的纵剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。当然，以下的实施方式只不过例示本发明，实施方式所示的所有特征并非全部为发明的解决手段所必需。

(1)本发明所含技术的概要：

首先，参照图1～8所示的示例对本发明所含技术的概要进行说明。此外，本申请的图是示意性地例示的图，这些图所示的各方向的放大率有时不同，各图有时不匹配。当然，本技术的各要素并不限定于符号所示的具体例。

本技术的一态样的机床1具备旋转部U1、支撑部U2及流体供给零件U3。所述旋转部U1包含主轴(例如背面主轴52)，所述主轴具有将工件W1可释放地固持的固持部60。所述支撑部U2将所述主轴(52)支撑成能够以主轴中心线AX1为中心而旋转。所述流体供给零件U3是用来经由所述主轴(52)内向所述固持部60供给流体的零件，且能够装卸地安装在所述支撑部U2。所述流体供给零件U3具有相对于所述旋转部U1向所述主轴中心线方向(Z轴方向)插入的插入部P1。所述旋转部U1具有与所插入的所述插入部P1的外周面P1o对向的内周面U1i。在所述流体供给零件U3安装在所述支撑部U2的状态下，在所述插入部P1的外周面P1o与所述旋转部U1的内周面U1i之间形成有迷宫式间隙C1，该迷宫式间隙C1允许所述旋转部U1旋转，且抑制所述旋转部U1旋转时流体从所述主轴(52)内漏出。

详细情况将于下文叙述，如图8所示的比较例，将主轴中心线方向(Z轴方向)上的间隙C9设定在旋转部U1的凸缘部件F1的后端面与流体供给零件U9的外管92的前端面之间的作业无法利用视觉确认，所以花费时间。

在本技术的所述态样中，利用迷宫式间隙C1来抑制旋转部U1旋转时流体从主轴(52)内漏出，所述迷宫式间隙C1是在将流体供给零件U3安装在所述支撑部U2的状态下，允许旋转部U1相对于流体供给零件U3旋转，且设在流体供给零件U3的插入部P1的外周面P1o与旋转部U1的内周面U1i之间。因此，本态样可提供一种能够容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业的机床。

此处，主轴并不限定于背面主轴，也可为正面主轴。

固持部包含利用被称为吸嘴或爪等的各种固持器件固持工件的部件。

流体包含吹送用油等液体及吹送用空气等气体。

工件的概念也包含产品。

此外，迷宫式间隙是指通过旋转部的旋转而产生迷宫式现象的间隙，也就是指发挥密封效果的间隙。迷宫式间隙可设为依据ISO(International OrganizationforStandardization，国际标准化组织)286-2：2010及JIS(日本工业标准)B0401-2：2016「产品的几何特性规格(GPS)－长度相关的尺寸公差的ISO代码方式－第2部：孔及轴的允许差以及基本尺寸公差类型的表」的转动配合间隙。

(2)机床构成的具体例：

图1中作为机床1的示例而示意性地例示NC(Numerical Control，数字控制)车床的构成。图1所示的机床1具备NC装置80、设置在已被固定的基座40的正面主轴台41、设置在已被固定的基座50的背面主轴台51、以及设置在已被固定的基座45的刀架46等。NC装置80控制所述各部41、51、46等的动作。

正面主轴台41能够向沿着主轴中心线AX0的Z轴方向移动。NC装置80是经由正面主轴台41的驱动部(未图示)而控制正面主轴台41在Z轴方向上的位置。设置在正面主轴台41的正面主轴42是利用吸嘴(未图示)将向Z轴方向插入的圆柱状(棒状)的工件W0以能够释放的方式固持，且使工件W0以沿着工件W0的长度方向的主轴中心线AX0为中心而旋转。此外，本具体例的Z轴方向为水平方向，但Z轴方向并不限定于水平方向。

背面主轴台51能够向沿着主轴中心线AX1的Z轴方向、及与该Z轴方向正交(交叉)的Y轴方向移动。NC装置80是经由背面主轴台51的驱动部(未图示)而控制背面主轴台51在Z轴方向及Y轴方向上的位置。设置在背面主轴台51的背面主轴52将向Z轴方向插入的正面加工后的工件W1以能够释放的方式固持，且使工件W1以主轴中心线AX1为中心而旋转。背面主轴52有时以与正面主轴对向的含义被称为对向主轴。本具体例的Y轴方向为水平方向，但Y轴方向并不限定于水平方向。

刀架46供用来对工件W0、W1进行加工的多个工具T1安装，且能够向与Z轴方向及Y轴方向正交(交叉)的X轴方向移动。NC装置80是经由刀架46的驱动部(未图示)而控制刀架46在X轴方向上的位置。本具体例的X轴方向为铅垂方向，但X轴方向并不限定于铅垂方向。刀架能够使用转塔刀架、梳状刀架等。也可在机床设置多种刀架。另外，各部41、51、46等的移动方向并不限定于图1所示的方向。

图2中例示本技术的一实施方式的包含成为主轴的背面主轴的背面主轴台的通过主轴中心线的纵截面。图3是例示流体供给零件的插入部及其附近的通过主轴中心线的纵截面。图2、3所示的背面主轴台51上设置着包含具有固持部60的背面主轴52的旋转部U1、支撑背面主轴52使之能够旋转的支撑部U2、产品排出部件70以及流体供给零件U3。排出部件70与流体供给零件U3的组合为更换零件，有时被变更为产品通过管U4等。

背面主轴52具有沿着主轴中心线AX1而贯通的孔，且以能够经由轴承B1而相对于支撑部U2的主体部21旋转的方式安装。在背面主轴52，可装卸地安装着排出部件用套筒螺母N1的夹盘套筒63及按压套筒65向Z轴方向(主轴中心线方向的例)插入。这些套筒螺母N1、夹盘套筒63及按压套筒65具有沿着主轴中心线AX1而贯通的孔，排出部件70向Z轴方向插入。背面主轴52绕排出部件70与夹盘套筒63及按压套筒65一起以主轴中心线AX1为中心旋转。在背面主轴52的外周安装有具有支撑部主体部21侧的定子56与背面主轴52侧的转子57的内建马达55。背面主轴52由马达55以按照NC装置80的控制的时序而旋转驱动。

固持部60具备吸嘴(固持件)61、盖部件62及吸嘴开闭机构(63～69)，且将插入至背面主轴52的工件W1固持并在背面加工后释放。

吸嘴61安装在背面主轴52的前端部，将从正面主轴台41供给的工件W1以能够释放的方式固持，且与背面主轴52一起旋转。在吸嘴61形成有越往后侧越细的锥部61a。在该锥部61a的多个部位(例如3个部位)形成有切槽。盖部件62安装在背面主轴52的前端部且保持吸嘴61。

吸嘴开闭机构具有夹盘套筒63、吸嘴打开用盘簧64、按压套筒65、爪部件66、移位器67、移位器杆68及吸嘴开闭用致动器69。夹盘套筒63接触于吸嘴的锥部61a，向Z轴方向滑动。弹簧64是前进方向D2侧的端部悬挂在吸嘴61，后退方向D3侧的端部悬挂在夹盘套筒63的内周面，从而对夹盘套筒63向后退方向D3施力。此处，前进方向D2是将工件W1沿着Z轴方向朝向背面主轴52的前方外部挤出的方向，后退方向D3是前进方向D2的相反方向。按压套筒65接触于夹盘套筒63的后端部，向Z轴方向滑动。爪部件66具有接触于移位器67的锥部67a的前端部66a、及接触于按压套筒65的后端部的基部66b，且能够以轴部66c为中心而倾动。爪部件66本身与背面主轴52一起旋转。移位器67具有越往后侧越细的锥部67a，且向Z轴方向滑动。移位器杆68是利用致动器69的驱动而使移位器67向Z轴方向滑动。致动器69是根据NC装置80的控制而驱动移位器杆68。

通过以上的构成，如果致动器69经由移位器杆68而使移位器67向后退方向D3滑动，那么移位器67使爪部件66向爪部件前端部66a远离主轴中心线AX1的方向旋转动作。于是，爪部件66的基部66b经由按压套筒65而使夹盘套筒63向前进方向D2滑动，吸嘴61被紧固，利用吸嘴61而固持工件W1。另一方面，如果致动器69经由移位器杆68而使移位器67向前进方向D2滑动，那么利用吸嘴打开用弹簧64的作用力而夹盘套筒63及按压套筒65后退。由此，爪部件66向爪部件前端部66a接近主轴中心线AX1的方向旋转动作，并且松开吸嘴61，将背面加工后的产品(工件W1)从吸嘴61释放。

排出部件70插入至夹盘套筒63及按压套筒65的内侧，且能够向Z轴方向移动。排出部件70具有大致圆筒状的产品排出轴72及排出销74，所述产品排出轴72具有向Z轴方向贯通的孔72c，所述排出销74可装卸地安装在该排出轴72的前端部。在排出轴72的外侧，嵌有用来排出产品(工件W1)的弹簧76。该产品排出用弹簧76在被向Z轴方向压缩的状态下，前端部悬挂在排出轴72的扩径部72b，后端部悬挂在旋转部U1的凸缘部件F1。正面加工后的工件W1插入至松开状态的吸嘴61并由吸嘴61固持。如果在背面加工后松开吸嘴61，那么利用弹簧76的弹力将产品(工件W1)向前进方向D2排出。

凸缘部件F1具有供流体供给零件U3的插入部P1进入的凹部F1a，且在支撑部U2的凸缘部件F2的内侧由螺钉S1安装在背面主轴52的后端部。支撑部U2的凸缘部件F2由螺钉S2安装在支撑部主体部21的后端部。

可装卸地安装在支撑部U2的后端部的流体供给零件U3具有供作为流体的吹送用油及空气通过的配管31、以及供该配管31通过的外管32。配管31及外管32沿着主轴中心线AX1而配置。配管31的前端部31a插入至排出轴72的后端部。配管31的后端部31b将油供给部36与气压供给部37连接，而选择性地供给吹送用油与吹送用空气。来自油供给部36的吹送用油通过配管31及排出轴72的贯通孔72c被供给至吸嘴61。由此去除切削屑。另外，来自气压供给部37的吹送用空气通过配管31及排出轴72的贯通孔72c被供给至吸嘴61。由此去除切削屑。在外管32的外周，安装着接触于凸缘部件F2的后端面的止动环32s。外管32插入至支撑部U2的凸缘部件F2，且利用螺钉S3安装在凸缘部件F2。已被固定的外管32的前端部32a插入至旋转部U1的凸缘部件F1的凹部F1a。因此，外管32的前端部32a为相对于旋转部U1向Z轴方向插入的插入部P1的示例。在外管32的前端部32a的外周面P1o与凸缘部件F1的凹部F1a的内周面U1i之间形成有迷宫式间隙C1，该迷宫式间隙C1允许旋转部U1旋转，且抑制旋转部U1旋转时流体从背面主轴52内漏出。

图4放大显示流体供给零件U3的插入部P1及处于旋转部U1的凸缘部件F1的横截面。此外，省略了其它部位的图示。插入部P1的外周面P1o的横截面及凸缘部件F1的内周面U1i的横截面形成为圆形。外周面P1o与内周面U1i之间的间隙设定为依据ISO286-2：2010、及JIS B0401-2：2016的转动配合间隙。由此，在外周面P1o与内周面U1i之间形成迷宫式间隙C1。例如，在考虑大于直径30mm且未达直径50mm的配合公差的情况下，将外周面P1o的直径设定为基准值－142μm以上且基准值－80μm以下，将内周面U1i的直径设定为基准值+80μm以上且基准值+142μm以下。当然，该例只不过为一例，迷宫式间隙C1只要能够允许旋转部U1旋转且抑制旋转部U1旋转时流体从背面主轴52内漏出，那么能够进行各种设定。

如图2、3所示，在通过主轴中心线AX1的纵截面中，插入部P1的外周面P1o及凸缘部件F1的内周面U1i与主轴中心线AX1平行，沿着主轴中心线AX1而形成迷宫式间隙C1。因此，在将流体供给零件U3安装在支撑部U2时，仅通过将插入部P1向Z轴方向插入至凸缘部件F1的凹部F1a即形成迷宫式间隙C1，不需要调整间隙的作业。

在旋转部U1不旋转的情况下，处于排出轴72的贯通孔72c的吹送用油有时会逐渐向后退方向D3通过配管31的外侧，向前进方向D2通过排出轴72的外侧与外管32的内侧之间，通过凸缘部件F1与外管前端部32a之间(包含迷宫式间隙C1)漏出。关于吹送用空气也相同。如果旋转部U1旋转，那么迷宫式间隙C1产生迷宫式现象，迷宫式间隙C1发挥密封效果。由此，抑制吹送用油或吹送用空气从背面主轴52内漏出。

(3)零件更换作业的具体例：

接下来，参照图2～7，说明从背面主轴台51卸除通过管U4并安装排出部件70及流体供给零件U3的作业的具体例。

图5例示安装着通过管U4的背面主轴台的纵截面。图5所示的通过管U4是经由对开管U40而固定在凸缘部件F2。通过管U4具有供背面加工后的产品(工件W1)向Z轴方向通过的贯通孔U4c，且将该产品从未图示的后端部排出。以主轴中心线AX1为中心处于通过管U4外侧的对开管U40具有切槽，当被凸缘部件F2的螺钉S3紧固时将通过管U4固定。在配置在背面主轴52的前端侧的夹盘套筒63上可装卸地安装着通过管用套筒螺母N2。

首先，说明将通过管U4从背面主轴台51卸除的顺序。

最先，在背面主轴52的后端侧，松开凸缘部件F2的螺钉S3并从对开管U40释放通过管U4向后退方向D3取出。接着，卸除螺钉S2而与对开管U40一起将凸缘部件F2从支撑部主体部21卸除，从凸缘部件F2卸除对开管U40。将该状态示于图6。

然后，从背面主轴52的前端部卸除盖部件62，进而，从背面主轴52的沿着主轴中心线AX1的贯通孔取出吸嘴61、吸嘴打开用弹簧64及包含套筒螺母N2的夹盘套筒63。接着，从该夹盘套筒63卸除套筒螺母N2，取而代之将排出部件用的套筒螺母N1安装在夹盘套筒63。接着，将排出部件用的凸缘部件F1利用螺钉S1安装在背面主轴52的后端部。接着，将产品排出用弹簧76及按压套筒65插入至背面主轴52及凸缘部件F1的沿着主轴中心线AX1的贯通孔。接着，将吸嘴61、吸嘴打开用弹簧64及包含套筒螺母N1的夹盘套筒63插入至背面主轴52的沿着主轴中心线AX1的贯通孔，将盖部件62安装在背面主轴52的前端部。接着，将凸缘部件F2利用螺钉S2安装在支撑部U2的主体部21。将该状态示于图7。

最后，如图2、3所示，将安装着配管31的外管32相对于凸缘部件F2向前进方向D2插入直至止动环32s碰触于凸缘部件F2为止，利用螺钉S3将外管32固定在凸缘部件F2。此时，配管31的前端部插入至排出轴72的贯通孔72c，外管32的插入部P1插入至旋转部U1的凸缘部件F1的凹部F1a，在插入部P1的外周面P1o与凸缘部件F1的内周面U1i之间形成迷宫式间隙C1。

此处，参照图8，说明将流体供给零件安装在支撑部的比较例。图8表示在比较例中安装着流体供给零件U9的背面主轴台51的纵截面。

在凸缘部件F2安装在支撑部U2的主体部21的状态下，首先，将安装着配管91的外管92相对于凸缘部件F2向前进方向D2插入直至碰触于旋转部U1的凸缘部件F1为止。此时，配管91的前端部插入至排出轴72的贯通孔72c，具有配管91及外管92的流体供给零件U9安装在不旋转的凸缘部件F2，所以必须在外管92的前端面与凸缘部件F1的后端面之间设置间隙C9。如果该间隙C9宽，那么有可能导致吹送用油或吹送用空气的泄漏增加，无法对吸嘴供给充分的油或空气，切削屑的去除不充分。相反，如果间隙C9窄，那么有可能在背面主轴热膨胀时旋转部U1的凸缘部件F1与不旋转的外管92发生干涉。进而，该间隙C9处于背面主轴台51的内部，所以无法使用测定器具以视觉确认。因此，进行以下作业。

首先，旋转与外管92的外周螺合的螺母N9直至碰触于凸缘部件F2为止。接着，一边将螺母N9压抵于凸缘部件F2一边将外管92向逆时针方向旋转例如相当于0.25mm的间隙的1/4周而将螺母N9固定。最后，将外管92利用螺钉S9固定在凸缘部件F2。如此一来，在Z轴方向上，在已被固定的外管92与旋转部U1的凸缘部件F1之间形成间隙C9(例如0.25mm)。

然而，无法使用测定器具以视觉确认间隙C9，而且有时也会由不熟悉间隙C9调整作业的终端用户来调整间隙C9，而难以进行将间隙C9调整为固定的作业。因此，也可能存在如下情况：零件的更换作业的步骤数增加，零件的更换作业花费时间，而且流体的泄漏量会根据作业者而变化，例如意外地将间隙C9设定得较宽而导致吹送用油或吹送用空气的泄漏变多等。

在图2～7所示的本具体例中，在将流体供给零件U3安装在支撑部U2时，仅通过将插入部P1向Z轴方向插入至凸缘部件F1的凹部F1a即形成迷宫式间隙C1，所以不需要所述的间隙调整作业。因此，本具体例中，容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业。另外，零件的更换作业的步骤数削减，无间隙调整作业，由此任何用户实施更换作业时均能使吹送用油或吹送用空气的泄漏量稳定。

(4)变化例：

本发明考虑各种变化例。

例如，将流体供给零件可装卸地安装在正面主轴台的情况下也能够应用本技术。

(5)结尾：

如以上所说明，根据本发明，通过各种态样可提供一种能够容易地进行对将主轴可旋转地支撑的支撑部安装流体供给零件的作业的机床等技术。当然，在仅由独立权利要求的构成要件所构成的技术中，也可获得所述基本作用、效果。

另外，将所述例之中所揭示的各构成相互置换或变更组合而成的构成、将公知技术及所述例之中所揭示的各构成相互置换或变更组合而成的构成等也能够实施。本发明也包含这些构成等。

[符号的说明]

1 机床

21 主体部

31 配管

32 外管

32a 前端部

32s 止动环

36 油供给部

37 气压供给部

41 正面主轴台

42 正面主轴

51 背面主轴台

52 背面主轴

60 固持部

61 吸嘴

62 盖部件

63 夹盘套筒

64 弹簧

65 按压套筒

70 排出部件

72 排出轴

72c 孔

74 排出销

76 弹簧

AX0、AX1 主轴中心线

C1 迷宫式间隙

D2 前进方向

D3 后退方向

F1、F2 凸缘部件

F1a 凹部

P1 插入部

P1o 外周面

U1 旋转部

U1i 内周面

U2 支撑部

U3 流体供给零件

U4 通过管

U4c 孔

U40 对开管

W0、W1 工件

Claims (1)

1.一种机床，具备：

旋转部，包含主轴，所述主轴具有将工件可释放地固持的固持部；

支撑部，将所述主轴支撑成能够以主轴中心线为中心而旋转；以及

流体供给零件，能够装卸地安装在该支撑部，且用来经由所述主轴内向所述固持部供给流体；

该流体供给零件具有相对于所述旋转部向所述主轴中心线方向插入的插入部，

所述旋转部具有与所插入的所述插入部的外周面对向的内周面，

在所述流体供给零件安装在所述支撑部的状态下，在所述插入部的外周面与所述旋转部的内周面之间形成有迷宫式间隙，该迷宫式间隙允许所述旋转部旋转，且抑制所述旋转部旋转时流体从所述主轴内漏出。