JP2003205403A

JP2003205403A - 回転軸主軸台

Info

Publication number: JP2003205403A
Application number: JP2002002050A
Authority: JP
Inventors: Akira Makiuchi; 明牧内
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】主軸が軸動する回転軸主軸台では、工作物の
加工精度及び主軸の位置決め精度が低下したり、装置が
大型化したり、コストが高いなどの課題があった。【解決手段】回転軸主軸台の主軸台本体２１は工作機
械のテーブル上に固定されている。主軸台本体２１に
は、回転主軸２３の軸線方向に摺動するラム２４が備え
られている。ラム２４には、回転主軸２３が内蔵される
とともに、その後端に減速機３０及びモータ３２が一体
的に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削盤や旋盤など
において回転工作物を支持する回転軸主軸台に関し、特
に回転主軸を軸方向に摺動させる機能を備えた回転軸主
軸台に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作物支持装置において工作物を支持す
るために、工作物の一端もしくは両端に配置された主軸
を軸動させる技術は公知である。その中でも工具に対す
る工作物位置を微調整できるものとしては、例えば以下
の二つの従来技術がある。

【０００３】第一の従来技術は、主軸台本体を主軸の軸
線方向に移動させる形式のものである。この装置では、
テーブル上にパイロットバーを設け、このパイロットバ
ー上で、主軸の軸線方向に摺動可能に主軸台本体を取り
付けている。

【０００４】また、第二の従来技術は、主軸台本体に主
軸の軸線方向に移動可能なラムを取り付ける形式のもの
で、ラム内部に主軸と主軸を駆動するビルトインモータ
とを一体的に構成している。この装置では、ラムを主軸
台本体内で主軸の軸線方向に摺動させることにより、ラ
ム、ビルトインモータ及び主軸が一体的に摺動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来技術では、
装置の小型化の観点からパイロットバーの径をあまり大
きくできない。このため、主軸台本体は十分な剛性でテ
ーブルに支持されず、結果として工作物の加工精度が低
下してしまう。また、パイロットバーの案内面へ切粉等
が付着するため、工作物の加工精度は更に低下する。ま
た、主軸台本体自体を摺動させるため、そのための駆動
装置が大型となりコスト高になってしまう。

【０００６】第二の従来技術では、ビルトインモータは
減速機構を介在させず主軸を駆動する。従って、主軸に
十分なトルクを出すためには、大出力モータが必要にな
り、コスト高になる。また、高出力で発熱量の多いこの
モータが直接ラムについているため、モータの発熱によ
るラムの熱変位によって、ラムの位置決め精度、即ち、
ラムに一体的な主軸の位置決め精度が低下する。

【０００７】従って、本発明の目的は、工作物の加工精
度及び主軸の位置決め精度を高精度に維持し、かつ、低
コストの回転軸主軸台を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
回転軸主軸台は、工作機械のテーブル上に固定され、先
端で工作物を支持する回転主軸を備えた主軸台本体と、
この主軸台本体に前記回転主軸の回転軸線方向に摺動可
能に設けられたラムと、このラムを摺動させる駆動機構
と、を備えた回転軸主軸台において、前記ラムは前記回
転主軸を回転可能に内蔵し、前記回転主軸は後端で減速
機構を介してモータに接続され、これら減速機構及びモ
ータは前記ラムに一体的に取り付けられていることを特
徴とする。

【０００９】また、本発明の請求項２に係る回転軸主軸
台は、請求項１において、前記駆動機構は、前記ラムに
一体的に取り付けられたナットと、このナットに螺合し
た送りネジと、この送りネジを回転するサーボモータと
から構成されることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。

【００１１】図１は研削盤を示した構成図である。１０
は研削盤のベッドで、このベッド１０上には工作物テー
ブル１１がＺ軸方向に摺動可能に設置されている。ベッ
ド１０の後方には砥石台１２が配置され、この砥石台１
２はＺ軸に対して垂直な砥石台送り軸（Ｘ軸）に沿って
進退可能に案内されている。砥石台１２には、Ｚ軸に平
行な軸線まわりに回転可能な砥石１３が装着され、工作
物４０を加工可能としている。

【００１２】工作物テーブル１１上の左端には主軸台２
０が配設されている。主軸台２０には回転主軸（以下、
単に主軸という）２３が内蔵され、この主軸２３の軸線
は工作物テーブル１１の移動方向（Ｚ軸）と平行とされ
ている。主軸２３の先端には工作物保持のためのセンタ
２２が嵌着されている。

【００１３】また、工作物テーブル１１上の右端には心
押台１５が配設されている。心押台１５には主軸２３と
同心的に心押軸１６が内蔵され、この心押軸１６の先端
にはセンタ１７が嵌着されている。

【００１４】両センタ１７、２２は、工作物４０の両端
面に開口されたセンタ穴４１に嵌合し、工作物４０を挟
持する。なお、センタ２２に代えて、主軸２３の先端に
工作物４０の一端を把持するチャックを取付けてもよ
い。

【００１５】図２乃至図４に基づき主軸台２０について
説明する。なお、図２は図１のＡ矢視図、図３は図２の
Ｂ−Ｂ断面矢視図、図４は図３のＣ−Ｃ断面矢視図であ
る。

【００１６】図３に示すように、主軸台本体２１は、工
作物テーブル１１の上に固定され、この主軸台本体２１
には主軸２３と同心の丸穴が形成されている。主軸台本
体２１の丸穴には中空円筒状のラム２４が嵌合し、工作
物テーブル１１の移動方向Ｚと平行に摺動できるよう案
内支持されている。なお、ラム２４と主軸台本体２１と
の間には、スクレーパ２６が主軸台本体２１の両端付近
に取付けられ、切粉などの進入や潤滑油の流出を防ぐと
ともに、その対向面には、図略の油溝が両端に設けられ
たスクレーパ２６の間で複数設けられ、ラム２４及び主
軸台本体２１を潤滑している。

【００１７】ラム２４内部には、軸受２５を介して主軸
２３が回転可能に支持されている。ここでも塵埃の進入
と潤滑油の流出を防ぐためラム２４の端面付近で図略の
シールがされ、内部には油溝が複数設けられている。こ
のように支持された主軸２３の先端には工作物４０を保
持するためのセンタ２２が嵌着されている。また、主軸
２３の先端には、動力を効率よく工作物４０に伝えるた
めのケレー回し（図略）を固定した面板２７がネジ止め
されている。

【００１８】図２及び図３に示すように、ラム２４のＺ
軸方向後端には減速機３０が一体的に取付けられてい
る。ここで、減速機３０と主軸台本体２１の後端面との
間には十分な距離（ラム２４の前進端において減速機３
０と主軸台本体２１とが干渉しない程度）が確保されて
いる。減速機３０内では、主軸２３に固定した被動歯車
３１ａが、小径及び大径の中間歯車３１ｂ、３１ｃを介
して駆動歯車３１ｄと連結され、減速機構を構成してい
る。中間歯車３１ｂ、３１ｃは図では略されているが、
バックラッシを低減させるため歯車３１ａ、３１ｄそれ
ぞれに対して歯車２枚で噛み合っている。

【００１９】図３に示すように、減速機３０には主軸２
３の動力源であるモータ３２が一体的に取付けられてい
る。モータ３２から入力された動力は、図略のカップリ
ングを介して駆動歯車３１ｄを回転させる。駆動歯車３
１ｄの回転運動は、中間歯車３１ｃ、３１ｂを介して減
速され、被動歯車３１ａと結合している主軸２３を回転
させる。

【００２０】図４に基づき、主軸台２０における主軸２
３の送り機構を説明する。アーム３８は、ラム２４より
Ｘ軸方向手前に伸びるよう、ラム２４と一体的に取付け
られている。このアーム３８にはボールネジナット３５
が一体的に取付けられ、またアーム３８の先端には回り
止め３９が取付けられている。ボールネジ３６は工作物
テーブル１１の移動方向Ｚと平行に図略の軸受を介して
回転可能に取付けられ、ボールネジナット３５と螺合し
ている。またボールネジ３６にはサーボモータ３７が取
付けられている。

【００２１】ここで、サーボモータ３７を駆動するとラ
ム２４が主軸２３の軸線方向に摺動する。サーボモータ
３７の回転角度を制御することにより、ボールネジナッ
ト３５及びボールネジナット３５と一体的に取付けられ
ているアーム３８、ラム２４、主軸２３を介して、セン
タ２２の位置決めを正確に行うことができる。このと
き、減速機３０及びモータ３２は、ラム２４とともに主
軸２３の軸線方向に移動する。

【００２２】以上のような構成の研削盤における工作物
の搬入、加工、搬出の一連の動作を、主軸台の動作を中
心に説明する。まず搬入時は、工作物４０が図略の搬入
搬出装置により両センタ２２、１７の間に位置決めされ
（または図略のテーブル１１上の仮受台にセットされ）
ると、主軸台２０のラム２４と図略の心押台１５のラム
が互いに接近し、工作物４０を挟持する。その際、図略
のＣＮＣ装置の制御指令により、サーボモータ３７が回
転し、これと共に図略のカップリングを介してボールネ
ジ３６が回転される。ボールネジ３６の回転により、主
軸台本体２１内でボールネジナット３５、アーム３８お
よびラム２４が主軸２３の軸線方向に移動（前進）す
る。主軸台２０のセンタ２２が所定の基準位置まで移動
すると、ラム２４は停止する。続いて、ＣＮＣ装置の指
令により、図略の心押台１５のラムが、両センタ２２，
１７が工作物４０のセンタ穴４１に嵌合するまで移動
（前進）する。両センタに工作物４０が把持されると、
搬入搬出装置は後退する。

【００２３】加工時は、ＣＮＣ装置の指令によりモータ
３２が回転し、その回転動力が歯車３１ａ〜３１ｄを介
して主軸２３を駆動させる。この時、主軸２３の先端に
固着された面板２７が回転され、この面板２７に設けら
れた図略のケレー回しを介して主軸２３の回転が工作物
４０に伝達される。そして、ＣＮＣ装置は、砥石１３を
回転制御するとともに、工作物テーブル１１および砥石
台１２の送りを同期制御することによって、両センタ２
２，１７に挟持された工作物４０の各加工箇所をコンタ
リング研削する。この時、段つき工作物４０の段部の端
面研削も行われる。

【００２４】研削加工が完了すると、図略のＣＮＣ装置
は、砥石台１２および工作物テーブル１１を原位置に復
帰させ、その後モータ３２を停止させて工作物４０の回
転を停止させる。そして、図略の搬入搬出装置が工作物
４０を把持し、図略の心押台１５のラムと主軸台２０の
ラム２４をそれぞれ離反する。この時、ＣＮＣ装置の指
令によりサーボモータ３７が回転し、ボールネジナット
３５を移動（後退）させ、センタ２２を工作物４０のセ
ンタ穴４１から外す。主軸２３および心押軸１６が共に
原位置に復帰した後、工作物搬入搬出装置は工作物４０
を機外に搬出する。

【００２５】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明では、
主軸台本体は工作物テーブルに固定されるので、その支
持剛性が高い。従って、工作物の加工精度が低下するこ
とはない。

【００２６】また、請求項１の発明では、モータと主軸
とを減速機構を介して接続した。従って、モータを安く
て小さいものにすることが可能となる。

【００２７】また、請求項１の発明では、主軸とともに
移動するラムは、主軸の動力源であるモータと離れた位
置にある。従って、モータの発熱によるラムの熱変位は
なく、ラムの位置決め、すなわち主軸の位置決めが高精
度に行われる。

【００２８】請求項２の発明では、ラムの送り機構とし
てサーボモータ及びボールネジを用いている。従って、
ラムの高精度な位置決めができ、例えば工作物の段部端
面の加工精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係わる研削盤の概略平
面図である。

【図２】図１における主軸台のＡ矢視図図である。

【図３】図３のＢ−Ｂ断面矢視図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ断面矢視図である。

【符号の説明】

１０ベッド１１工作物テーブル１２砥石台１３砥石１５心押台１６心押軸１７センタ２０主軸台２１主軸台本体２２センタ２３回転主軸（主軸）２４ラム２５軸受２６スクレーパ２７面板３０減速機３１歯車３２モータ３５ボールネジナット３６ボールネジ３７サーボモータ３８アーム３９回り止め４０工作物４１センタ穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械のテーブル上に固定され、先端で
工作物を支持する回転主軸を備えた主軸台本体と、この主軸台本体に前記回転主軸の回転軸線方向に摺動可
能に設けられたラムと、このラムを摺動させる駆動機構と、を備えた回転軸主軸
台において、前記ラムは前記回転主軸を回転可能に内蔵し、前記回転主軸は後端で減速機構を介してモータに接続さ
れ、これら減速機構及びモータは前記ラムに一体的に取り付
けられていることを特徴とする回転軸主軸台。
【請求項２】前記駆動機構は、前記ラムに一体的に取り
付けられたナットと、このナットに螺合した送りネジ
と、この送りネジを回転するサーボモータとから構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の回転軸主軸台。