JP2000218404A - 主軸ブレーキ装置を備えた旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋盤の構造に関し、主軸を低速回転して加工
するときにスティックスリップ現象が生じて加工形状や
加工面精度が低下するのを防止する。 【解決手段】 主軸を低速回転駆動するサーボ制御可能
な低速駆動手段と主軸の回転を固定するブレーキ装置２
７とを備え、ブレーキ装置は主軸に固定された回転部材
７に押接されるブレーキシュー９を備えている旋盤にお
いて、ブレーキシュー９の摺接面１０に装着された摺動
面材２５と、この摺動面材の摺接面への潤滑油供給手段
２８とを備えている。摺動面材として摺接面に貼着する
シート状のものを使用すれば、安価で製造が容易であ
る。ブレーキシュー９及びこれに摺接する回転部材７
は、密閉した空間内に配置して潤滑油が外部に飛散しな
いようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は旋盤に関するもの
で、主軸を高速回転して行う旋削加工の他に、主軸を停
止または低速回転させた状態で刃物台に装着された回転
工具により、ワークの端面ないし周面に孔加工や溝加工
を行うことを可能にした旋盤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドリルやミーリングカッタなどの回転工
具を装着可能なタレット刃物台を備えた旋盤は、旋削加
工のみでなく、主軸回転を固定した状態でのワークへの
孔明け加工や溝加工が可能であり、さらに主軸の低速駆
動手段を設けた旋盤においては、主軸を低速回転させた
状態でのフライス加工（たとえば螺旋溝やカム溝の加
工）が可能になる。このようなフライス加工において
は、主軸の回転速度によってワークの加工形状が決定さ
れるため、加工中に主軸の回転速度を変化させる必要が
あり、またその回転速度を高い精度で制御しなければな
らない。

【０００３】この主軸の低速駆動は、旋削時の高速駆動
と同一の電動機で行う構造と、旋削用電動機とは別個に
設けた低速駆動用の電動機で行う構造とがあり、後者の
場合には、低速駆動用電動機の回転を歯車で減速して主
軸に伝達している。また前者の構造のものにおいても、
主軸を電動機の回転軸に直結した構造と、電動機の回転
をＶベルトなどによって主軸に伝達する構造とがある。

【０００４】このような構造において、フライス加工な
どの際に主軸を低速回転するとき、切削負荷の変動によ
って歯車のバックラッシュや回転伝達系の弾性変形に起
因する主軸角度の誤差が発生する。この誤差は主軸にブ
レーキ装置を設けて、低速回転加工時に主軸に一定の負
荷を常時与えるようにすることによって回避することが
できる。このブレーキ装置はまた主軸を固定してワーク
の加工を行うときに、主軸の位相を強固に固定するため
にも用いられる。すなわち主軸を固定して孔明け加工等
を行うときは、フルブレーキにして主軸を固定し、低速
回転加工のときはブレーキ力を弱くして（半ブレーキに
して）主軸に回転負荷を与えるようにするのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のブレーキ装置
として、一般に主軸に固定したディスクやカラーなどの
回転部材にブレーキシューを押し付けるいわゆるブロッ
クブレーキやディスクブレーキが多く用いられている。
ブレーキシューは油圧シリンダで回転部材に押し付けら
れる構造で、油圧力を高低２段または３段以上の圧力に
切換可能にすることにより、フルブレーキと半ブレーキ
との変換を行っている。

【０００６】この種の構造のブレーキは、ブレーキシュ
ーの摺接面と回転部材との摩擦力により制動力を発生す
るものである。主軸を低速回転する場合であってもその
回転数がある程度大きいときは、ブレーキ装置を半ブレ
ーキにした状態で主軸の回転角や回転速度を高い精度で
制御できる。しかし主軸の回転数が非常に遅くなったと
きに、主軸の回転に脈動が生ずるいわゆるスティックス
リップ現象が起こる。このスティックスリップ現象は、
静摩擦係数が動摩擦係数より大きいこと及び回転伝達系
の弾性変形に起因して起こる。すなわち主軸の低速回転
中に主軸が瞬間的に停止すると、主軸に大きな静摩擦が
作用し、この静摩擦に打ち勝つまで主軸の回転駆動系に
歪エネルギーが蓄積され、そのエネルギーで主軸が回転
を開始したときに、摩擦力が低い動摩擦力になって歪エ
ネルギーが解放されるため、主軸が微小角度だけ急激に
動いて停止するという動作を繰り返すことになるのであ
る。

【０００７】この発明は、主軸を低速回転させてワーク
の加工を行うときに、スティックスリップ現象が生じ
て、加工形状や加工面精度を低下させるのを防止するこ
とを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の主軸ブレーキ
装置を備えた旋盤は、設定された回転数で主軸を回転駆
動するサーボ制御可能な低速駆動手段及び高速駆動手段
と、主軸の回転を固定するためのブレーキ装置２７とを
備え、当該ブレーキ装置は主軸に固定された回転部材
７、２１に押接されるブレーキシュー９、３１を備え、
主軸の低速駆動時に当該ブレーキ装置で主軸に回転負荷
を与える旋盤において、ブレーキシュー９、３１の摺接
面１０、２４に装着された摺動面材２５と、この摺動面
材の摺接面への潤滑油供給手段２８とを備えたものであ
る。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記摺動面材２５
がブレーキシュー９、３１の摺接面１０、２４に貼着さ
れたシート状の摺動面材であることを特徴とするもので
ある。

【００１０】摺動面材としてブレーキシューの摺接面に
貼着するシート状のものを使用すれば、安価でブレーキ
シューの製造が容易である。この種の摺動面材は、ライ
ナーベアリング材とも呼ばれており、「ターカイトＢ−
ＨＰ」（商品名、株式会社キャプテンインダストリー）
が特に装着の容易さ及び作動の確実さの点で好適であ
る。

【００１１】ブレーキシュー９、３１及びこれに摺接す
る回転部材７、２１は、密閉した空間内に配置して潤滑
油が外部に飛散しないようにする。この潤滑油は、刃物
台の摺動面などに供給される潤滑油と同一の油を同一の
潤滑油配管から分岐して供給する構造が簡単かつ安価で
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１ないし図３はこの発明の第１
実施例を示した図で、ディスクブレーキを用いた構造の
一例を示したものである。図１は旋盤の主軸台部分を模
式的に示した平面図で、１は主軸台、２は主軸台に軸支
された主軸、３は主軸の先端に固定されたチャック、４
はチャック開閉シリンダ、５は主軸駆動電動機、６は主
軸駆動電動機５の回転を主軸２に伝えるＶベルトであ
る。主軸駆動電動機５は高速回転モードと低速回転モー
ドとを備えており、１個の電動機で主軸の高速駆動と低
速駆動とを行う。

【００１３】主軸２を軸支しているチャック３側とチャ
ック開閉シリンダ４側との二組の軸受１８、１９の中間
部に、ブレーキディスク７が主軸に固定して設けられて
いる。主軸台１の一側面には、ブレーキ装置のハウジン
グ８が突出した形で設けられており、このハウジング内
にブレーキディスク７を挟む２個のブレーキシュー９が
配置されている（図２参照）。ブレーキシュー９のブレ
ーキディスク７との摺接面１０には、シート状の摺動面
材２５（ターカイトＢ−ＨＰ）が貼着されている。

【００１４】２個のブレーキシューの摺接面相互は、ブ
レーキシューと実質一体の油圧ピストン１１によって相
互に接近する方向（ブレーキディスク７を挟む方向）に
付勢される。ブレーキ用油圧シリンダへの作動油の供給
路２９には、高低２段の圧力設定弁３０が設けられてお
り、電動機５に低速駆動信号が与えられたときに、低圧
側の設定弁に設定した圧力がブレーキ用油圧シリンダに
供給される。ブレーキ解除のときは切替弁３２で復帰用
作動油供給路３３から油圧シリンダに油圧が供給され
る。

【００１５】ハウジング８には、旋盤の図示しない刃物
台の摺接面に潤滑油を供給している潤滑油ポンプ１２か
ら分岐した潤滑油配管１３により、潤滑油が供給される
ようになっている。この潤滑油は、１個の供給口から供
給されるようにしてもよいが、図１及び３に示すよう
に、ブレーキディスク７の両面にそれぞれ対応する２個
のノズル孔１４、１５を設けたノズル１６をブレーキシ
ュー９に近接して設け、１本の潤滑油配管１３で導かれ
た潤滑油を２個のノズル孔に分岐してブレーキディスク
７の両面にそれぞれ供給されるようにする構造がより好
ましい。

【００１６】図４ないし６はこの発明の第２実施例を示
したもので、ブロックブレーキを用いた構造の一例を示
したものである。図４は主軸台部分を模式的に示す斜視
図で、１は主軸台、２は主軸、３はチャック、４はチャ
ック開閉シリンダ、８ａはブレーキ装置のハウジングで
ある。この実施例のものでは、主軸２の高速駆動用の旋
削電動機５ａと低速駆動用の割出電動機５ｂとが別個に
設けられており、旋削電動機５ａの回転はベルト６で主
軸に伝達され、割出電動機５ｂの回転はギヤケーシング
１７に内蔵された減速歯車列を介して主軸に伝達され
る。

【００１７】主軸２を軸支しているチャック側とチャッ
ク開閉シリンダ側の二組の軸受１８、１９の中間部に、
外周面にＶ溝２０を有するスリーブ２１が固定されてい
る。ブレーキ装置のハウジング８ａ内には主軸の軸心に
向かう方向の油圧シリンダ２２が内蔵されており、この
油圧シリンダのピストンロッド２３の先端に、スリーブ
のＶ溝２０に嵌合する楔状の摺接面２４を有するブレー
キシュー３１が連結されている。ブレーキシュー３１の
楔状の摺接面２４には、それぞれ摺動面材２５が貼着さ
れている。ブレーキシュー３１は図６に示すように、ピ
ン２６まわりに若干首振り可能に連結されており、楔状
の摺接面とスリーブのＶ溝の側面との片当たりを防止す
る。この場合の潤滑油は図６のような１個のノズル孔を
有する潤滑油供給装置により、ブレーキシュー３１の近
傍のＶ溝２０へと供給される。

【００１８】以上説明した構造により、主軸２に固定し
たブレーキディスク７やスリーブ２１などの回転部材に
潤滑油を供給しながら、摺接面に摺動面材２５を貼付し
たブレーキシューを押接して主軸２を低速回転すると、
静摩擦係数と動摩擦係数の差を小さくすることができ、
主軸２をごく低速で回転させたときの主軸２のスティッ
クスリップ現象を効果的に回避できる。なお上記実施例
に示した各構造のブレーキ装置において、ブレーキシュ
ーの摺接面に摺動面材を貼付しないで潤滑油のみを供給
して主軸の低速回転加工を行った場合には、主軸２のご
く低速回転時におけるスティックスリップ現象を防止す
ることはできなかった。またブレーキシューに貼付する
摺動面材として、旋盤の刃物台の摺接面に装着する摺動
面材と同一のものを用いてやれば、それらの複数の摺接
面に対する潤滑油の供給を同一の潤滑油を用いて一系統
の潤滑装置で行うことができるので、機械コスト及び保
守の点で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の主軸台部分を模式的に
示した平面図

【図２】図１の主軸ブレーキ装置の詳細断面図

【図３】図１の潤滑油ノズル孔の説明図

【図４】第２実施例の主軸台部分を模式的に示した斜視
図

【図５】図４の主軸ブレーキ装置の詳細断面図

【図６】図４の主軸ブレーキ装置の他の詳細断面図

【符号の説明】

７ ブレーキディスク ９ ブレーキシュー 10 ブレーキシューの摺接面 21 スリーブ 24 楔状摺接面 25 摺動面材 27 ブレーキ装置 28 潤滑油供給手段 31 ブレーキシュー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定された回転数で主軸を回転駆動する
   サーボ制御可能な低速駆動手段及び高速駆動手段と、主
   軸の回転を固定するためのブレーキ装置(27)とを備え、
   当該ブレーキ装置は主軸に固定された回転部材(7,21)に
   押接されるブレーキシュー(9,31)を備え、主軸の低速駆
   動時に当該ブレーキ装置で主軸に回転負荷を与える旋盤
   において、ブレーキシュー(9,31)の摺接面(10,24)に装
   着された摺動面材(25)と、この摺動面材の摺接面への潤
   滑油供給手段(28)とを備えた、主軸ブレーキ装置を備え
   た旋盤。
2. 【請求項２】 摺動面材(25)がブレーキシュー(9,31)の
   摺接面(10,24)に貼着されたシート状の摺動面材である
   ことを特徴とする、請求項１記載の主軸ブレーキ装置を
   備えた旋盤。