CN111448022B - 车床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够延长移位器机构的寿命的车床。车床1具备主轴(32)、固持部件(60)、动力传递部(TR1)、移位器(10)、爪部件(20)及驱动部(DR1)。在包含主轴中心线(AX0)的纵剖面中，移位器(10)的外周面(11)与第一缘部(接触端(21))接触的范围(R1)中的移位器(10)的外周面(11)及第一缘部(21)的形状为如下形状，即，使得相对于移位器(10)以固定速度向主轴中心线方向(Z轴方向)移动时的移动距离(L)的第一缘部(21)的在径向(D4)上的加速度(a)在正的范围内连续且在负的范围内连续的形状。

Description

车床

技术领域

本发明涉及一种具有用以开闭工件的固持部件的移位器机构的车床。

背景技术

作为工作机械，已知有具有用以开闭工件的固持部件的移位器机构的车床。专利文献1所揭示的素材固持装置具备：作动部件，通过向筒状本体的轴线方向移动而使夹具的固持部进行开闭动作；线性马达，通过推力使作动部件向轴线方向移动；及推力传递装置，使线性马达的推力增大并传递到作动部件。所述推力传递装置具备：直动部件，通过线性马达的驱动向轴线方向移动；及杆部件，与直动部件的轴线方向移动连动而绕支轴回转，并且通过杠杆的作用将推力传递到作动部件。所述杆部件具有扣合到直动部件的第1端及扣合到作动部件的第2端。所述直动部件的扣合面依杆部件的第1端远离筒状本体的轴线的顺序，具有相对于直动部件的内周面成约25°角度的第4区域、相对于内周面成约10°角度的第3区域、相对于内周面成约5°角度的第2区域、及相对于内周面大致平行的第1区域。

[先前技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2002-337082号公报(尤其是段落0031)

发明内容

[发明所要解决的问题]

由于所述直动部件的扣合面的角度阶段性改变，所以在扣合面的角度改变的部位，杆部件的回转加速度骤变。如果着眼于与筒状本体的轴线正交的径向，那么在所述径向上，在扣合面的角度改变的部位，杆部件第1端的加速度骤变。尤其，在直动部件朝杆部件的第1端从轴线离开的方向移动的情况下，首先约25°角度的第4区域与杆部件的第1端接触。因此，在径向上，杆部件的第1端的加速度突然变大。当杆部件的第1端的加速度骤变时，相应地，固持工件时会产生较大冲击，而对直动部件与杆部件间施加较大的表面压力。所述表面压力较大的部分，杆部件及直动部件(移位器机构)磨耗或损耗，导致移位器机构的寿命变短。

另外，如上所述的问题存在于各种车床中。

本发明揭示一种能够延长移位器机构的寿命的车床。

[解决问题的技术手段]

本发明的车床具有如下形态，即，其包含：

主轴，能够以主轴中心线为中心旋转；

固持部件，安装在所述主轴，具有固持工件的关闭状态及释放所述工件的打开状态；

动力传递部，具有与所述固持部件接触的第一接触部、及在所述主轴中心线方向上与所述第一接触部为相反侧的第二接触部，通过向所述主轴中心线方向移动使所述固持部件开闭；

移位器，能够在所述主轴的外侧向所述主轴中心线方向移动；

爪部件，具有与所述移位器的外周面接触的第一缘部、及与所述第二接触部接触的第二缘部，能够朝使从所述主轴中心线到所述第一缘部的距离发生变化的方向倾动；及

驱动部，通过使所述移位器向所述主轴中心线方向移动，使所述爪部件倾动而使所述动力传递部向所述主轴中心线方向移动；且

将与所述主轴中心线正交的方向设为径向，

在包含所述主轴中心线的纵剖面中，所述移位器的外周面与所述第一缘部接触的范围中的所述移位器的外周面及所述第一缘部的形状为如下形状，即，使得相对于所述移位器以固定速度向所述主轴中心线方向移动时的移动距离的所述第一缘部的在所述径向上的加速度在正的范围内连续且在负的范围内连续的形状。

另外，本发明的车床具有如下形态，即其包含：

主轴，能够以主轴中心线为中心旋转；

固持部件，安装在所述主轴，具有固持工件的关闭状态与释放所述工件的打开状态；

动力传递部，具有与所述固持部件接触的第一接触部、及在所述主轴中心线方向上与所述第一接触部为相反侧的第二接触部，通过向所述主轴中心线方向移动使所述固持部件开闭；

移位器，能够在所述主轴的外侧向所述主轴中心线方向移动；

爪部件，具有与所述移位器的外周面接触的第一缘部、及与所述第二接触部接触的第二缘部，能够朝使从所述主轴中心线到所述第一缘部的距离发生变化的方向倾动；及

驱动部，通过使所述移位器向所述主轴中心线方向移动，使所述爪部件倾动而使所述动力传递部向所述主轴中心线方向移动；且

在包含所述主轴中心线的纵剖面中，在所述移位器的外周面与所述第一缘部接触的范围之中，所述移位器会在使所述第一缘部从所述主轴中心线离开的方向上向所述主轴中心线方向移动的前半部分中的所述移位器的外周面的形状，为从沿着所述主轴中心线的方向开始的曲线形状。

[发明的效果]

根据本发明，能够延长移位器机构的寿命。

附图说明

图1是示意性表示车床的构成例的图。

图2是表示主轴台的例子的纵剖视图。

图3A是将位于前进位置的移位器与爪部件抽出并示意性例示的立体图，图3B是将位于后退位置的移位器与爪部件抽出并示意性例示的立体图。

图4A是将位于前进位置的移位器与爪部件抽出并示意性例示的前视图，图4B是将位于后退位置的移位器与爪部件抽出并示意性例示的前视图。

图5A是示意性表示与移位器的移动距离相对的爪部件的第一缘部在径向上的位置的例子的图，图5B是示意性表示与移位器的移动距离相对的爪部件的第一缘部在径向上的速度的例子的图，图5C是示意性表示与移位器的移动距离相对的的爪部件的第一缘部在径向上的加速度的例子的图。

图6A是示意性表示图2的A1位置处的主轴台的横剖面的例子的剖视图，图6B是示意性表示爪部件的外观例的立体图。

图7是示意性表示图2的A1位置处的主轴台的横剖面的另一例子的剖视图。

图8是示意性例示移位器的外周面及爪部件的第一缘部的要部的图。

图9是表示与移位器的移动距离相对的爪部件的第一缘部在径向上的加速度的另一例子的图。

图10是示意性例示比较例中移位器的外周面及爪部件的第一缘部的要部的图。

图11是示意性例示比较例中与移位器的移动距离相对的爪部件的第一缘部在径向上的加速度的图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施方式。当然，以下的实施方式仅为例示本发明，实施方式所示的所有特征并非必须为本发明的解决方法。

(1)本发明所含的技术概要：

首先，参照图1～11所示的例子，说明本发明所含的技术概要。另外，本案的图是示意性表示例子的图，有时所述图中所示的各方向的放大率有所不同，有时各图不一致。当然，本技术的各要素不限于符号所示的具体例。

另外，本案中，数值范围“Min～Max”意指最小值Min以上且最大值Max以下。

[形态1]

本技术的一形态的车床1具备主轴32、固持部件60、动力传递部TR1、移位器10、爪部件20及驱动部DR1。所述主轴32能够以主轴中心线AX0为中心旋转。所述固持部件60安装在所述主轴32，具有固持工件W0的关闭状态及释放所述工件W0的打开状态。所述动力传递部TR1具有与所述固持部件60接触的第一接触部(例如倒锥部63a)、及在所述主轴中心线方向(例如Z轴方向)上与所述第一接触部(63a)为相反侧的第二接触部(例如后端面65b)，通过向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动而使所述固持部件60开闭。所述移位器10能够在所述主轴32的外侧向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动。所述爪部件20具有与所述移位器10的外周面11接触的第一缘部(例如接触端21)、及与所述第二接触部(65b)接触的第二缘部(例如基部22)，能够朝从所述主轴中心线AX0到所述第一缘部(21)的距离(例如径向位置D)改变的方向倾动。所述驱动部DR1通过使所述移位器10向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动，而使所述爪部件20倾动，使得所述动力传递部TR1向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动。此处，将与所述主轴中心线AX0正交的方向设为径向D4。在包含所述主轴中心线AX0的纵剖面(例如图2所示的剖面)中，所述移位器10的外周面11与所述第一缘部(21)接触的范围(设为接触范围R1)内的所述移位器10的外周面11及所述第一缘部(21)的形状为如下形状，即，使得相对于所述移位器10以固定速度向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动时的移动距离(设为L)的所述第一缘部(21)的在所述径向D4上的加速度(设为a)在正的范围内连续，且在负的范围内连续的形状。

由于所述接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的第一缘部(21)具有如相对于移动距离L的加速度a在正的范围内连续且在负的范围内连续般的纵剖面形状，所以在移位器10向主轴中心线方向(Z轴方向)移动时，爪部件20的倾动成为连续且平滑的加减速。因抑制爪部件20的第一缘部(21)的急剧的加速度变化，所以抑制固持工件W0时的冲击，并且移位器10的外周面11与爪部件20的第一缘部(21)间的表面压力降低。由此，抑制移位器10及爪部件20(移位器机构)的磨耗或损耗。因此，本形态能够延长移位器机构的寿命。

此处，主轴不限于背面主轴，也可为正面主轴。

固持部件包含称为夹头或爪等的各种固持部件。

工件的概念也包含制品。

相对于移动距离L的加速度a能够根据表示纵剖面中处于接触范围内的移位器的外周面及爪部件的第一缘部的形状的形状数据求得。例如，如果根据所述形状数据求得相对于移位器的移动距离L的第一缘部在径向上的位置(设为D)，并将移动距离L的函数即位置D进行两次微分，那么能够获得相对于移动距离L的加速度a。

相对于移动距离L的加速度a在正的范围内连续，意指在L-a平面中在移动距离L增加时，加速度a从0以下变为正的最初点到加速度a从正变为0以下的最后点之间以连续的曲线连接。

相对于移动距离L的加速度a在负的范围内连续，意指在L-a平面中在移动距离L增加时，加速度a从0以上变为负的最初点到加速度a从负变为0以上的最后点之间以连续的曲线连接。

当然，所述接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的第一缘部(21)的形状也可为如下形状，即，相对于移位器10以固定速度向主轴中心线方向(Z轴方向)移动时的移动距离L的第1缘部(21)的向径向D4的加速度a在整个范围内连续。所述情况下，在移位器10向主轴中心线方向(Z轴方向)移动时，整个范围内爪部件20的倾动成为连续且平滑的加减速，所以移位器机构的寿命进一步延长。外周面11及第一缘部(21)的更优选形状为如变形正弦曲线或变形梯形曲线或变形等速度曲线等凸轮曲线般，实现连续的速度变化或加速度变化的形状。外周面11及第一缘部(21)的更优选形状为如变形正弦曲线般速度及加速度连续、且移动中的最大速度与最大加速度变小的凸轮曲线。

[形态2]

如图6A、6B所例示，所述爪部件20的所述第一缘部(21)中与所述移位器10的外周面11接触的接触面21a，也可在与所述主轴中心线AX0正交的横剖面(例如图6A所示的剖面)中以所述主轴中心线AX0为中心，以所述移位器10的外周面11的曲率半径以上的曲率半径凹陷。所述形态中，由于与移位器10的外周面11接触的爪部件20的接触面21a的表面压力(称为赫兹的接触应力)下降，所以使用初期产生的磨料磨损减少，移位器机构的淬火硬化层剩余较多。因此，本形态能够使固持部件60的夹持力进一步稳定化，能够进一步延长移位器机构的寿命。

当然，爪部件20的接触面21a的曲率半径能够为与移位器10的外周面11相同的曲率半径，也可为大于外周面11的曲率半径的曲率半径。另外，虽未含在形态2中，但如图7所例示，接触面21a为平面的情况也包含在本技术中。

[形态3]

如图8等所例示，在包含所述主轴中心线AX0的纵剖面，在所述移位器10的外周面11与所述第一缘部(21)接触的范围(R1)之中，所述移位器10会在使所述第一缘部(21)从所述主轴中心线AX0离开的方向上向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动的前半部分R2中的所述移位器10的外周面11的形状，也可为从沿着所述主轴中心线AX0的方向开始的曲线形状。如果移位器10在第一缘部(21)从主轴中心线AX0离开的方向上向主轴中心线方向(Z轴方向)移动的前半部分R2的移位器10的外周面11为从沿着主轴中心线AX0的方向开始的曲线形状，那么移位器10向所述方向开始移动时，爪部件20的倾动成为连续且平滑的加减速。因此，进一步抑制固持工件W0时的冲击，并且移位器10的外周面11与爪部件20的第一缘部(21)间的表面压力进一步下降，由此，进一步抑制移位器机构的磨耗或损耗。因此，本形态能够进一步延长移位器机构的寿命。

[形态4]

此外，本技术的另一形态的车床1具备主轴32、固持部件60、动力传递部TR1、移位器10、爪部件20及驱动部DR1，在包含所述主轴中心线AX0的纵剖面中，在所述移位器10的外周面11与所述第一缘部(21)接触的范围(R1)之中，所述移位器10会在使所述第一缘部(21)从所述主轴中心线AX0离开的方向上向所述主轴中心线方向(Z轴方向)移动的前半部分R2中的所述移位器10的外周面11的形状为从沿着所述主轴中心线AX0的方向开始的曲线形状。

由于移位器10会在使第一缘部(21)从主轴中心线AX0离开的方向上向主轴中心线方向(Z轴方向)移动的前半部分R2中的移位器10的外周面11为从沿着主轴中心线AX0的方向开始的曲线形状，所以移位器10向所述方向开始移动时，爪部件20的倾动成为连续且平滑的加减速。在移位器10向所述方向移动的前半期间中，抑制爪部件20的第一缘部(21)的急剧的加速度变化，所以抑制固持工件W0时的冲击，并且移位器10的外周面11与爪部件20的第一缘部(21)间的表面压力下降。由此，抑制移位器机构的磨耗或损耗。因此，本形态能够延长移位器机构的寿命。

(2)车床的构成的具体例：

图1是作为车床示意性例示主轴移动型的NC(数值控制)车床1的构成的例子。图1所示的车床1具备如下等，即：NC装置80；正面主轴台41，设置在经固定的基座40；背面主轴台51，设置在经固定的基座50；及刀具台46，设置在经固定的基座45。此处，将正面主轴台41与背面主轴台51总称为主轴台31。NC装置80控制所述各部41、51、46等的动作。

正面主轴台41能够向沿主轴中心线AX1的Z轴方向移动。NC装置80经由正面主轴台41的驱动部(未图示)控制正面主轴台41在Z轴方向的位置。设置在正面主轴台41的正面主轴42以夹头(未图示)能够释放地固持向Z轴方向插入的圆柱状(杆状)的工件W1，以沿工件W1的长度方向的主轴中心线AX1为中心，使工件W1旋转。另外，本具体例的Z轴方向为水平方向，但Z轴方向不限于水平方向。

背面主轴台51能够向沿主轴中心线AX2的Z轴方向、及与所述Z轴方向正交(交叉)的Y轴方向移动。NC装置80经由背面主轴台51的驱动部(未图示)控制背面主轴台51在Z轴方向及Y轴方向的位置。设置在背面主轴台51的背面主轴52能够释放地固持向Z轴方向插入的正面加工后的工件W2，以主轴中心线AX2为中心使工件W2旋转。背面主轴52有在与正面主轴对向的含义上称为对向主轴之情况。本具体例的Y轴方向为水平方向，但Y轴方向不限于水平方向。

另外，将正面主轴42与背面主轴52总称为主轴32，将正面主轴42的主轴中心线AX1与背面主轴52的主轴中心线AX2总称为主轴中心线AX0，将正面加工前的工件W1与正面加工后的工件W2总称为工件W0。

刀具台46安装着用以加工工件W0的多个工具T1，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经由刀具台46的驱动部(未图示)控制刀具台46在X轴方向的位置。本具体例的X轴方向为垂直方向，但X轴方向不限于垂直方向。刀具台能够使用六角刀具台、梳型刀具台等。也可在车床设置多种刀具台。另外，各部41、51、46等的移动方向不限于图1所示的方向。

以下，作为主轴台31的例子，说明背面主轴台51的详情。

图2是例示通过背面主轴台51的主轴中心线AX2的纵剖面。在沿图2所示的背面主轴52的主轴中心线AX2贯通的孔内配置有制品排出部件70。有时将所述排出部件70替换为使制品通过的管子等。

背面主轴52经由轴承BE1相对于位于背面主轴台51的不旋转的支持部53能够旋转地安装。在背面主轴52，能够装卸地安装有排出部件用的套筒螺母N1的夹具套筒63、及按压套筒65向Z轴方向(主轴中心线方向的例子)插入。这些套筒螺母N1、夹具套筒63及按压套筒65具有沿主轴中心线AX2贯通的孔，并向Z轴方向插入排出部件70。背面主轴52绕排出部件70而与夹具套筒63及按压套筒65一起以主轴中心线AX2为中心旋转。在背面主轴52的外周，安装有具有支持部53侧的定子56与背面主轴52侧的转子57的机内马达55。背面主轴52在依据NC装置80的控制的时刻，通过马达55旋转驱动。

固持部件60具备夹头1及盖部件62，且具有固持插入于背面主轴52的工件W2的关闭状态、及释放所固持的制品(背面加工后的工件W2)的打开状态。图2是表示虽未将工件W2固持于固持部件60，但固持部件60为打开状态时的背面主轴台51的情况。

夹头61安装在背面主轴52的前端部，能够释放地固持从正面主轴台41供给的工件W2，且与背面主轴52一起旋转。在夹头61的外周面，形成有越往后侧越细的锥部61a。在所述锥部61a的多个部位(例如3处)形成有割槽。如果通过后述的夹具套筒63紧固锥部61a，那么固持工件W2(关闭状态)，如果锥部61a松动，那么因自身的弹性力展开而释放工件W2(打开状态)。盖部件62安装在背面主轴52的前端部而保持夹头61，且与背面主轴52一起旋转。

背面主轴台51具有通过向Z轴方向移动而使固持部件60开闭的动力传递部TR1。图2所示的动力传递部TR1具有安装有套筒螺母N1的夹具套筒63、夹头打开用螺旋弹簧64、及按压套筒65。套筒部件(N1、63、65)及弹簧64在与主轴中心线AX2正交的径向D4上配置在背面主轴52的内侧。套筒部件(N1、63、65)及弹簧64在背面主轴52的内侧，与背面主轴52同心地配置。在夹具套筒63的前端部的内周部形成有倒锥部63a，所述倒锥部63a配合于夹头61的锥部61a，越往前侧距主轴中心线AX2越远。所述倒锥部63a为与固持部件60接触的第一接触部的例子。夹具套筒63能够向Z轴方向滑动，如果向前进方向D2移动，那么通过倒锥部63a将夹头61的锥部61a向主轴中心线AX2紧固(关闭状态)，如果向后退方向D3移动，那么夹头61的锥部61a的紧固松开(打开状态)。此处，前进方向D2为将工件W2沿Z轴方向向背面主轴52的前方外部推出的方向，后退方向D3为前进方向D2的相反方向。弹簧64将前进方向D2侧的端部卡止在夹头61，将后退方向D3侧的端部卡止在夹具套筒63的内周面，并对夹具套筒63施加朝后退方向D3的力。按压套筒65的前端面与夹具套筒63的后端面接触。按压套筒65的后端面65b与后述的爪部件20的基部22(第二缘部的例子)接触。后端面65b是Z轴方向上与第一接触部为相反侧的第二接触部的例子。按压套筒65能够向Z轴方向滑动，被爪部件20的基部22按压而向前进方向D2移动，通过来自弹簧64的力，被夹具套筒63的后端面按压而向后退方向D3移动。

径向D4上，在背面主轴52的后端部的外侧，配置有能够与后述的驱动部DR1的移位杆68一起向Z轴方向移动的移位器10。移位器10具有沿主轴中心线AX2贯通的孔，并向Z轴方向插入背面主轴52。移位器10的内周面相对于背面主轴52的外周面能够滑动地接触。即，移位器10为与背面主轴52同心地配置的筒状体。在移位器10的外周部中未与爪部件20接触的前侧部分，形成有将移位杆68向径向内侧插入的槽12。移位器10具有拥有后述特征的外周面11，且在特定的移动范围内，例如图4A等所示的前进位置P1与图4B等所示的后退位置P2间，能够向Z轴方向滑动。

在移位器10的后退方向D3侧，配置有与外周面11接触的多个爪部件20。图2是表示以主轴中心线AX2为中心，配置于彼此相反侧的2处爪部件20。配置于背面主轴台51的爪部件20的数量能够如图2所示为2个，也可为3个，还能够为4个以上。多个爪部件20例如以主轴中心线AX2为中心，沿外周面11等间隔配置。也如图6B等所例示，各爪部件20具有与移位器10的外周面11接触的接触端21(第一缘部的例子)、及与按压套筒65的后端面65b接触的基部22(第二缘部的例子)，能够以轴部23为中心，朝使从主轴中心线AX2到接触端21的距离发生变化的方向倾动。轴部23的中心轴位于从主轴中心线AX2离开的位置，轴部23的中心轴方向从Z轴方向偏离90°。爪部件20本身与背面主轴52一起旋转。从轴部23到接触端21的距离比从轴部23到基部22的距离更长。由此，以轴部23为支点，通过杠杆作用，能够使从爪部件20施加到动力传递部TR1的力比从移位器10施加到爪部件20的力更强。接触端21具有拥有后述特征的形状。

使移位器10向Z轴方向移动的驱动部DR1具有移位杆68、及夹头开闭用致动器69。插入到移位器10的槽12的移位杆68通过致动器69的驱动，使移位器10在特定的移动范围内向Z轴方向滑动。致动器69根据NC装置80的控制，使移位杆68在特定的移动范围内向Z轴方向移动。致动器69能够使用包含线性马达的伺服马达、气缸、油压缸等。致动器69也可包含滚珠螺杆机构等减速机构等。驱动部DR1通过使移位器10在特定的范围内向Z轴方向移动，而以轴部23为中心使爪部件20倾动，使动力传递部TR1向Z轴方向移动。

通过以上的构成，如果致动器69经由移位杆68使移位器10从前进位置P1向后退方向D3滑动到后退位置P2，那么移位器10在爪部件20的接触端21从主轴中心线AX2离开的方向上使爪部件20旋转动作。如此一来，爪部件20的基部22经由按压套筒65使夹具套筒63向前进方向D2滑动而紧固夹头61，通过夹头61固持工件W2。移位器10移动的期间，维持接触端21对外周面11的接触状态。另一方面，如果致动器69经由移位杆68使移位器10从后退位置P2向前进方向D2滑动到前进位置P1，那么通过夹头打开用弹簧64的按压力，夹具套筒63及按压套筒65后退。由此，在爪部件20的接触端21接近主轴中心线AX2的方向上，爪部件20旋转动作，同时夹头61松开，而将背面加工后的制品(工件W2)从夹头61释放。移位器10移动的期间，维持接触端21对外周面11的接触状态。

排出部件70插入到夹具套筒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：大致圆筒状的制品排出轴72，具有向Z轴方向贯通的孔72c；及排出销74，相对于所述排出轴72的前端部能够装卸地安装。在排出轴72的外侧，嵌入用以排出制品(工件W2)的螺旋弹簧76。所述制品排出用弹簧76在向Z轴方向压缩的状态下，前端部卡止在排出轴72的扩径部72b，后端部卡止在凸缘部件F1。正面加工后的工件W2插入到打开状态的夹头61，并被固持于切换成关闭状态的夹头61。如果背面加工后松开夹头61，那么通过弹簧76的弹性力，将制品(工件W2)向前进方向D2排出。在排出轴72的后端部，插入有供吹淋用的油及空气通过的配管78。

图3A、3B是将移位器机构(移位器10及爪部件20)抽出并示意性例示的立体图。图4A、4B是将移位器机构抽出并示意性例示的前视图。此处，图3A、4A是表示移位器10位于前进位置P1时的移位器机构，图3B、4B是表示移位器10位于后退位置P2时的移位器机构。另外，图3A、3B、4A、4B也描绘出用以表示移位器10及爪部件20的曲面形状的线。

在图4A、4B例示在移位器10的移动范围(前进位置P1与后退位置P2间)内，移位器10的外周面11与爪部件20的接触端21接触的接触范围R1。移位器10的外周面11的接触范围R1为：移位器10位于前进位置P1时与接触端21接触的最后退方向D3侧的位置和移位器10位于后退位置P2时与接触端21接触的最前进方向D2侧的位置之间。接触端21中与外周面11接触的位置根据移位器10在Z轴方向的位置而改变。因此，爪部件20的接触端21的接触范围为位于前进位置P1的移位器10移动到后退位置P2时，接触端21与外周面11接触的范围。

接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21的形状，以成为凸轮曲线形状等连续的加减速形状的方式创制。凸轮曲线从降低移位器10与爪部件20间的表面压力的点考虑，优选为如变形正弦曲线般速度及加速度连续且移动中的最大速度及最大加速度变小的凸轮曲线，但也可为变形梯形曲线或变形等速度曲线等，还能够为组合多条已知曲线的原创曲线等。首先，参照图5A～5C，说明接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21的形状为变形正弦曲线的例子。

图5A是例示在包含如图2所示的主轴中心线AX2的纵剖面中，与移位器10的移动距离L相对的爪部件20的接触端21在径向D4上的位置D。图5B是例示在包含主轴中心线AX2的纵剖面中，与移位器10以固定速度向Z轴方向移动时的移位器10的移动距离L相对的爪部件20的接触端21在径向D4上的速度v。图5C是例示在包含主轴中心线AX2的纵剖面中，与移位器10以固定速度向Z轴方向移动时的移位器10的移动距离L相对的爪部件20的接触端21在径向D4上的加速度a。图5C所示的L-a平面状曲线为凸轮曲线的一种即变形正弦曲线，遍及移动距离L全体，通过曲线连接加速度a。实现此种凸轮曲线的形状为凸轮曲线形状。

移位器10的移动距离L是将如图3A、4A所示移位器10位于前进位置P1时设为0，将如图3B、4B所示移位器10位于后退位置P2时设为1的相对值。接触端21的径向位置D是将如图3A、4A所示移位器10位于前进位置P1、且接触端21最接近主轴中心线AX2时设为0，将如图3B、4B所示移位器10位于后退位置P2，且接触端21最远离主轴中心线AX2时设为1的相对值。径向位置D以将移动距离L设为独立变量的函数表示。所述函数通过使用移位器10的外周面11的形状数据与爪部件20的接触端21的形状数据，对移动距离L的每个微小间隔求出径向位置D而获得。

移位器10以固定速度向Z轴方向移动的情况下，接触端21的速度v通过将径向位置D以移动距离L进行微分而获得。速度v以将移动距离L设为独立变量的函数表示。例如，如果将位置D相对于移动距离L的微小变化(设为△L。-1＜△L＜0或0＜△L＜1)的微小变化设为△D，那么能够对应于移动距离L，根据v＝△D/△L，算出速度v。

移位器10以固定速度向Z轴方向移动的情况下，接触端21的加速度a通过将速度v以移动距离L进行微分而获得。加速度a以将移动距离L设为独立变量的函数表示。例如，如果将速度v相对于移动距离L的微小变化△L的微小变化设为△v，那么能够对应于移动距离L，根据a＝△v/△L，算出加速度a。

如图5C所示，相对于移位器10的移动距离L的接触端21的加速度a遍及移动距离L的全域连续。当然，在加速度a为a＞0的正的范围内，相对于移动距离L的加速度a连续，在加速度a为a＜0的负的范围内，相对于移动距离L的加速度a也连续。因此，在包含主轴中心线AX2的纵剖面，接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21的形状为如下形状，即，使得相对于移位器10以固定速度向Z轴方向移动时的移动距离L的接触端21的在径向D4上的加速度a在正的范围内连续且在负的范围内连续的形状。由于所述形状抑制接触端21的急剧的加速度变化，所以抑制固持工件W2时的冲击，移位器10的外周面11与爪部件20的接触端21间的表面压力下降。通过所述表面压力的下降，抑制移位器机构的磨耗或损耗，移位器机构的寿命延长。

此处，如图4A、4B所示，着眼于接触范围R1内移位器10从后退位置P2移动到前进位置P1时的前半部分R2。移位器10从后退位置P2向前进位置P1的移动为移位器10在接触端21从主轴中心线AX2离开的方向上，向Z轴方向的移动。所述情况下的前半部分R2成为在Z轴方向上从接触范围R1的后退方向D3侧的边界即开始位置B1到接触范围R1的中间位置B2为止的范围。也如图8所示，在从开始位置B1朝中间位置B2的方向上，开始位置B1的外周面11的纵剖面形状为沿主轴中心线AX2的方向。因此，在包含主轴中心线AX2的纵剖面上，前半部分R2的移位器10的外周面11的形状为从沿着主轴中心线AX2的方向开始的曲线形状。移位器10向前进方向D2移动的前半期间中，由于能够抑制接触端21的急剧的加速度变化，所以抑制固持工件W2时的冲击，移位器10的外周面11与爪部件20的接触端21间的表面压力下降。通过所述表面压力的下降，抑制移位器机构的磨耗或损耗，移位器机构的寿命延长。

另外，如图6A、6B所示，着眼于与主轴中心线AX2正交的横剖面中的爪部件20的接触端21的形状。图6A是示意性例示图2的A1位置处的背面主轴台51的横剖面。图6A中，省略位于背面主轴52内侧的排出部件70的图示。在图6A的右侧，将外周面11与接触面21a抽出并放大表示。图6A所示的爪部件20的接触端21位于移位器10在后退位置P2且最远离主轴中心线AX2的位置。图6B示意性例示爪部件20的外观。

爪部件20的接触端21中的与移位器10的外周面11接触的接触面21a为所谓之R形状，在与主轴中心线AX2正交的横剖面中，以主轴中心线AX2为中心以外周面11的曲率半径以上的曲率半径凹陷。图6A是表示接触范围R1的外周面11中，接触面21a的曲率半径与最大曲率半径一致。如果移位器10从后退位置P2移动到前进位置P1，那么外周面11中与接触面21a接触的部分的曲率半径小于接触面21a的曲率半径。通过使凹陷的接触面21a的曲率半径为外周面11的曲率半径以上，与外周面11接触的接触面21a的表面压力下降，所以使用初期产生的磨料磨损减少，结果移位器机构的淬火硬化层剩余较多。因此，固持部件60的夹持力进一步稳定，移位器机构的寿命进一步延长。

另外，即便接触面21a的曲率半径在接触范围R1的外周面11大于最大曲率半径的情况下，如图7所例示，与接触面21a为平面的情况相比，表面压力也降低，所以也可获得所述效果。

但是，如图7所示，即使接触面21a为平面，只要在包含主轴中心线AX2的纵剖面中，接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21具有所述形状，那么能够抑制移位器机构的磨耗或损耗而获得延长移位器机构的寿命的效果。

(3)接触范围内的移位器的外周面及爪部件的接触端的形状的设计方法：

接着，参照图5A～5C等，说明接触范围R1内的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21的设计方法。

首先，如图5C所例示，设计在包含主轴中心线AX0的纵剖面中，相对于移位器10以固定速度从前进位置P1向后退方向D3移动到后退位置P2时的移动距离L的爪部件20的接触端21的向径向D4的加速度a。所述设计的必要条件为：在L-a平面内，相对于移动距离L的加速度a在正的范围内即a＞0时连续，且在负的范围内即a＜0时连续。图5C的例中，由于a＞0的移动距离L为0＜L＜0.5，a＜0的移动距离L为0.5＜L＜1，所以只要在0＜L＜0.5的范围内将移动距离L设为独立变量的加速度a连续，在0.5＜L＜1的范围内将移动距离L设为独立变量的加速度a连续即能够。优选条件为，在L-a平面内，将移动距离L设为独立变量的加速度a在整个范围内连续。其他优选条件为，L＝0时a＝0，L＝1时a＝0。

又一优选条件为，将正阈值设为TH1，将负阈值设为TH2，a≧TH1时将移动距离L设为独立变量的加速度a不弯曲地连接，a≦TH2时将移动距离L设为独立变量的加速度a不弯曲地连接。但是，阈值TH1为比加速度a的最大值小的值(优选为所述最大值的1/2以下，更优选为所述最大值的1/4以下)，阈值TH2为比加速度a的最小值大的值(优选为所述最小值的1/2以上，更优选为所述最小值的1/4以上)。负阈值TH2的绝对值能够为与正阈值TH1相同的值，也可为不同的值。

又一优选条件为，a≧TH1时相对于移动距离L的加速度a以曲线表示，a≦TH2时相对于移动距离L的加速度a以曲线表示。

相对于移动距离L的加速度a以变形正弦曲线表示的情况下，满足所述各种条件。

另外，也可设计在包含主轴中心线AX0的纵剖面中，相对于移位器10以固定速度从后退位置P2向前进方向D2移动到前进位置P1时的移动距离L的爪部件20的接触端21的向径向D4的加速度a。

如果将移动距离L设为独立变量的加速度a已定，那么如图5B所例示，能够确定将移动距离L设为独立变量的速度v。速度v是将加速度a以移动距离L进行积分的值。例如，能够通过对移动距离L的每个微小间隔△L(0＜△L＜1)求出加速度a(L)，计算a(L)×△L的总合而算出速度v。

如果将移动距离L设为独立变量的速度v已定，那么如图5A所例示，能够确定将移动距离L设为独立变量的径向位置D。位置D是将速度v以移动距离L进行积分所得的值。例如，能够通过对移动距离L的每个微小间隔△L(0＜△L＜1)求出速度v(L)，计算v(L)×△L的总合而算出径向位置D。

最后，如果以成为与移动距离L对应的径向位置D的方式，确定接触范围R1内的移位器10的外周面11的纵剖面形状与爪部件20的接触端21的纵剖面形状，那么外周面11的纵剖面形状的设计与接触端21的纵剖面形状的设计结束。然后，只要以成为所设计的纵剖面形状的方式，制造移位器10与爪部件20即能够。

(4)具体例的车床的作用及效果：

图10是示意性例示比较例中位于前进位置P1的移位器910的外周面911及爪部件920的接触端921的要部。另外，至于Z轴方向、前进方向D2、后退方向D3、径向D4、前进位置P1、接触位置R1、前半部分R2及开始位置B1，标注与所述具体例相同的符号，省略详细说明。图10是表示接触面921a与开始位置B1处的外周面911接触的状态。

在包含主轴中心线的纵剖面中，在前半部分R2的外周面911，形成有在从开始位置B1朝向中间位置(未图示)的中途从主轴中心线的斜率从0°骤变成3°的曲折点TP1，及从主轴中心线的斜率从30°骤变成15°的曲折点TP2。即，在包含主轴中心线的纵剖面中，前半部分R2的外周面911在曲折点TP1、TP2处曲折。

移位器910从前进位置P1向后退方向D3移动时，爪部件920的接触端921先在曲折点TP1的附近与斜率30°的外周面911接触，向径向D4的外侧(图10中上方)急加速。由此，固持工件时产生相对较大的冲击，在移位器910的外周面911与爪部件920的接触端921间产生相对较高的表面压力。接着，在超出从斜率30°骤变成15°的曲折点TP2的瞬间，在径向D4上急减速。由此，固持工件时产生相对较大的冲击。

当然，移位器910从后退位置向前进方向D2移动时，在曲折点TP2、TP1，固持工件时也产生相对较大的冲击，在曲折点TP1，因接触端921的急减速而在外周面911与接触端921间产生相对较高的表面压力。

图11是通过粗线示意性例示比较例中相对于移位器910的移动距离L的爪部件920的接触端921的径向D4的加速度a。另外，图11所示的加速度a并非为与图10所示的移位器910和爪部件920的组合一致的加速度，而仅为相对于移动距离L而不连续的加速度的例子。

例如，移动距离L为0.1的瞬间，加速度a急剧变大。即，移动距离L约为0.1的瞬间的加速度a不连续。在所述瞬间，固持工件时产生相对较大的冲击，在移位器910的外周面911与爪部件920的接触端921间产生相对较高的表面压力。移位器910从后退位置向前进方向D2移动时也同样。

通过在外周面911与接触端921间产生相对较高的表面压力，而容易产生移位器机构的磨耗或损耗，相应地，移位器机构的寿命变短。

图8是示意性例示位于前进位置P1的移位器10的外周面11及爪部件20的接触端21的要部。在包含主轴中心线的纵剖面中，接触范围R1内的外周面911无弯曲的部位，其通过曲线与直线的组合而连接。

移位器10从前进位置P1向后退方向D3移动时，爪部件20的接触端21被从沿着主轴中心线AX2的方向开始的曲线形状的外周面11引导，而向径向D4的外侧(图8中的上方)缓慢加速。另外，由于被如相对于移位器10的移动距离L的接触端21的加速度a在正的范围内连续且在负的范围内连续般的纵剖面形状的外周面11引导，所以抑制径向D4上的接触端21的急剧的加速度变化。由此，固持工件W2时的冲击相对较小即能够，移位器10的外周面11与爪部件20的接触端21间的表面压力相对较小即能够。

移位器10从后退位置向前进方向D2移动时也同样。

本具体例中，通过外周面11与接触端21间的表面压力相对较低，而抑制移位器机构的磨耗或损耗，延长移位器机构的寿命。当然，如图6A、6B所示，如果爪部件20的接触面21a在横剖面中以主轴中心线AX0为中心以外周面11的曲率半径以上的曲率半径凹陷，那么进一步抑制移位器机构的磨耗或损耗，移位器机构的寿命进一步变长。

(5)变化例：

本发明考虑各种变化例。

例如，能够应用本技术的车床不限于主轴移动型车床，也可为主轴固定型车床、凸轮式自动车床等。

能够应用本技术的主轴台不限于背面主轴台，也可为正面主轴台。图1所示的正面主轴台41的情况下，在包含主轴中心线AX1的纵剖面中，接触范围内的移位器的外周面及爪部件的第一缘部的形状也可为如下形状，即，使得相对于移位器Z以固定速度向Z轴方向移动时的移动距离L的第一缘部的在径向的加速度a上在正的范围内连续且在负的范围内连续的形状。另外，在包含主轴中心线AX0的纵剖面中，接触范围之中，移位器会在使第一缘部从主轴中心轴AX1离开的方向上向Z轴方向移动的前半部分中的移位器的外周面的形状，也可为从沿着主轴中心线AX1的方向开始的曲线形状。

表示相对于移位器10的移动距离L的接触端21的加速度a的凸轮曲线，不限于如变形正弦曲线般在遍及移动距离L全体通过曲线连接加速度a的曲线。例如，所述凸轮曲线也可为如变形梯形曲线或变形等速度曲线般，遍及移动距离L全体通过曲线与直线的组合连接加速度a的曲线。此处，变形梯形曲线为将直线状的最大加速度及直线状的最小加速度以不弯曲的方式以曲线连接的凸轮曲线。变形等速度曲线为以曲线连接中途的加速度0的直线的凸轮曲线。另外，即使在加速度相对较小的区域不连续，也抑制固持工件时的冲击而发挥使移位器的外周面与爪部件的第一缘部间的表面压力下降的作用。

图9是例示在包含主轴中心线AX2的纵剖面中，相对于移位器10以固定速度向Z轴方向移动时的移位器10的移动距离L的爪部件20的接触端21在径向D4上的加速度a的另一例。图9所示的曲线的加速度a仅在移动距离L＝0.5时不连续。此处，将正阈值设为TH1，将负阈值设为TH2，a≧TH1时，将移动距离L设为独立变量的加速度不弯曲地连接，a≦TH2时，将移动距离L设为独立变量的加速度a不弯曲地连接。但是，阈值TH1为比加速度a的最大值小的值(优选为所述最大值的1/2以下，更优选为所述最大值的1/4以下)，阈值TH2为比加速度a的最小值大的值(优选为所述最小值的1/2以上，更优选为所述最小值的1/4以上)。只要加速度a不连续的区域为如满足TH2＜a＜TH1的相对较小的区域，那么固持工件W2时的冲击相对较小即能够，移位器10的外周面11与爪部件20的接触端21间的表面压力相对较低即能够。通过外周面11与接触端21间的表面压力比较低，而抑制移位器机构的磨耗或损耗，使移位器机构的寿命延长。

(6)总结：

如上所说明，根据本发明，能够通过各种形态，提供一种能够延长移位器机构的寿命的技术等。当然，即便是仅包含权利要求项的构成要件的技术，也可获得所述基本作用、效果。

另外，也可实施将所述例中所揭示的各构成互相置换或变更组合而成的构成、将众所周知技术及所述例中揭示的各构成互相置换或变更组合而成的构成等。本发明也包含所述构成等。

[符号的说明]

1 车床

10 移位器

11 外周面

12 槽

20 爪部件

21 接触端(第一缘部的例子)

21a 接触面

22 基部(第二缘部的例子)

23 轴部

31 主轴台

32 主轴

41 正面主轴台

42 正面主轴

51 背面主轴台

52 背面主轴

60 固持部件

61 夹头

61a 锥部

62 盖部件

63 夹具套筒

63a 倒锥部(第一接触部的例子)

64 弹簧

65 按压套筒

65b 后端面(第二接触部的例子)

68 移位杆

69 致动器

80 NC装置

AX0、AX1、AX2 主轴中心线

B1 开始位置

B2 中间位置

D2 前进方向

D3 后退方向

D4 径向

DR1 驱动部

N1 套筒螺母

P1 前进位置

P2 后退位置

R1 接触范围

R2 前半部分

TR1 动力传递部

W0、W1、W2 工件

Claims (4)

1.一种车床，其具备：

主轴，能够以主轴中心线为中心旋转；

固持部件，安装在所述主轴，具有固持工件的关闭状态及释放所述工件的打开状态；

动力传递部，具有与所述固持部件接触的第一接触部、及在所述主轴中心线方向上与所述第一接触部为相反侧的第二接触部，且通过沿着所述主轴中心线方向移动而使所述固持部件开闭；

移位器，能够在所述主轴的外侧沿着所述主轴中心线方向移动；

爪部件，具有与所述移位器的外周面接触的第一缘部、及与所述第二接触部接触的第二缘部，能够朝使从所述主轴中心线到所述第一缘部的距离发生变化的方向倾动；及

驱动部，通过使所述移位器沿着所述主轴中心线方向移动，使所述爪部件倾动而使所述动力传递部沿着所述主轴中心线方向移动；且

将与所述主轴中心线正交的方向设为径向，

在包含所述主轴中心线的纵剖面中，所述移位器的外周面与所述第一缘部接触的范围内的所述移位器的外周面及所述第一缘部的形状为如下形状，即，使得相对于所述移位器以固定速度沿着所述主轴中心线方向移动时的移动距离的所述第一缘部的在所述径向上的加速度在正的范围内连续且在负的范围内连续的形状。

2.根据权利要求1所述的车床，其中所述爪部件的所述第一缘部中的与所述移位器的外周面接触的接触面在与所述主轴中心线正交的横剖面中，以所述主轴中心线为中心以所述移位器的外周面的曲率半径以上的曲率半径凹陷。

3.根据权利要求1或2所述的车床，其中在包含所述主轴中心线的纵剖面中，在所述移位器的外周面与所述第一缘部接触的范围之中，所述移位器会在使所述第一缘部从所述主轴中心线离开的方向上沿着所述主轴中心线方向移动的前半部分中的所述移位器的外周面形状，为从沿着所述主轴中心线的方向开始的曲线形状。

4.一种车床，其具备：

主轴，能够以主轴中心线为中心旋转；

固持部件，安装在所述主轴，具有固持工件的关闭状态与释放所述工件的打开状态；

动力传递部，具有与所述固持部件接触的第一接触部、及在所述主轴中心线方向上与所述第一接触部为相反侧的第二接触部，且通过沿着所述主轴中心线方向移动而使所述固持部件开闭；

移位器，能够在所述主轴的外侧沿着所述主轴中心线方向移动；

爪部件，具有与所述移位器的外周面接触的第一缘部、及与所述第二接触部接触的第二缘部，能够朝使从所述主轴中心线到所述第一缘部的距离发生变化的方向倾动；及

驱动部，通过使所述移位器沿着所述主轴中心线方向移动，使所述爪部件倾动而使所述动力传递部沿着所述主轴中心线方向移动；且

在包含所述主轴中心线的纵剖面中，在所述移位器的外周面与所述第一缘部接触的范围之中，所述移位器会在使所述第一缘部从所述主轴中心线离开的方向上沿着所述主轴中心线方向移动的前半部分中的所述移位器的外周面形状，为从沿着所述主轴中心线的方向开始的曲线形状。