JP2005262347A - 縦型マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の縦型マシニングセンタは、スピンドル主軸のスピンドルベアリングに油圧を与えてホルダを介して保持している工具を浮上させているが、停電などの異常が発生して油圧ポンプが停止すると、スピンドルベアリング内の油圧が低下し、スピンドル主軸が降下することによって工具が被削材に損傷を与えるという問題点を解消する為、油圧ポンプが停止時、スピンドル主軸の降下より早く、被削材支持装置を降下させ損傷防止をはかる装置を提供する。
【解決手段】 油圧ポンプに、スピンドルベアリングに給油する第１の配管と、被削材を保持する上下動テーブルを動作させる油圧ジャッキに給油を行う第２の配管を設け、第２の配管の給油路抵抗が第１の配管の給油路抵抗より小さい。
【選択図】 図１

Description

この発明は工作機械に関するものであって、特に、油圧を介して被加工物および工具を保持した縦型マシニングセンタに係るものである。

従来の工作機械で、例えば横軸型の研削盤において、回転砥石を保持するアームを静圧軸受で支持し、電源等の遮断が発生して油圧ポンプが停止することによって、静圧軸受のクリアランス分アームが下降し、回転砥石によるワーク損傷を防止するため、電源遮断時にアキュムレータからの油圧作用によって、アームをワークから退避させる構成が示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４５３８５号公報（図３）

しかしながら、前記特許文献１に示された構成は、平面研削盤のような回転軸が水平の場合に効果があるが、回転軸が縦方向のマシニングセンタやグライディングセンタなどには適用不可能な構成である。
通常、例えば縦型のマシニングセンタは、スピンドル主軸のスピンドルベアリングに油圧を与えて工具を保持しているが、停電などの異常、設備トラブルによる非常停止が発生すると、油圧ポンプが停止し前記スピンドルベアリング内の油圧が低下し、スピンドル主軸が降下することによって、工具が被削材に損傷を与える。
しかしながら従来、縦型マシニングセンタでは前記問題点を解消する対応等はとられていなかった。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであって、被削材を保持する上下動テーブルに設けた油圧ジャッキと、スピンドルベアリングとの油圧が連動して、停電時等、上下動テーブルの降下速度がスピンドルの降下速度より速く、スピンドルの降下する前に、上下動テーブルと工具との相対距離を広げることの可能な縦型マシニングセンタを提供する。

この発明に係る垂直方向に回転軸を有する縦型マシニングセンタは、給油ポンプと被削材支持装置とが備えられており、
給油ポンプには、回転軸のスピンドルベアリングの給油を行う第１の配管と、被削材支持装置に設けられ、被削材を保持する上下動テーブルを動作させる油圧ジャッキに給油を行う第２の配管とが接続されているとともに、
第２の配管の給油路抵抗が、第１の配管の給油路抵抗より小さいものである。

この発明の縦型マシニングセンタは、被削材を保持する上下動テーブルを動作させる油圧ジャッキの給油路抵抗が、スピンドルベアリング給油路抵抗より小さいので、停電等異常発生に伴う油圧ポンプの停止が発生したとしても上下動テーブルの降下速度がスピンドル降下速度より大のため、スピンドルに設けられた工具による被削材の損傷を防止できるという効果を奏する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。
図は縦型マシニングセンタ１００の部分概念図を示す。この縦型マシニングセンタ１００の主要部であるスピンドルは、スピンドルロータ１とスピンドルハウジング２とスピンドルベアリング３などによって構成されている。スピンドルロータ１は、工具４を保持するホルダ５を取り付けた状態で回転運動する。スピンドルベアリング３は、油圧ポンプ６に接続された第１の配管７を介して供給される油によって潤滑されている。前記スピンドルロータ１は、油圧が印加されない状態では装置によって異なるが微少距離、例えば１０〜３００μｍ程度、自重によって垂直下方向に位置しているが、潤滑油圧によって前記微少距離分を垂直方向に引き上げられて保持される。次に被削材支持装置２００を構成する各構成要素とその動作を説明する。油圧ポンプ６につながる第２の配管１４に直結された油圧ジャッキ８は取付台９によってベース１０に取り付けられている。このベース１０は縦型マシニングセンタ１００の図示省略したＸＹ軸方向可動テーブル上に設けられている。前記油圧ジャッキ８は油圧ポンプ６から給油されることで動作し、被削材１１を保持する上下動テーブル１２を上方向に移動させるとともに、油圧ポンプ６からの給油が停止すると上下動テーブル１２は降下する。
前記上下動テーブル１２の上方向移動高さはストッパ１３によって制限されている。前記ストッパ１３は前記上下動テーブル１２を囲んで前記ベース１０上に設置されている。

図１に示す第１の配管７と第２の配管１４とは、同一内径のものが設けられているが、図１から判るように第１の配管７に比較して第２の配管１４の長さが短い。このように内径が同一であっても長さが異なると、第１の配管７の給油路抵抗が第２の配管１４の給油路抵抗より大きい。
従って、例えば油圧ポンプ６が動作中に停電等何らかのトラブルが発生して油圧ポンプ６が停止した場合、第２の配管１４につながる油圧ジャッキ８の給油内圧が、第１の配管７につながるスピンドルベアリング３に加わる給油内圧より早く減圧する。

このような被削材支持装置２００を備えた構成の縦型マシニングセンタ１００は、被削材を加工する際、上下動テーブル１２上に被削材１１を保持固定し、油圧ポンプ６を動作させる。この油圧ポンプ６が動作することにより、第２の配管１４につながる油圧ジャッキ８が動作して上下動テーブル１２を上昇させ、ストッパ１３の位置で固定される。
一方、第１の配管７につながるスピンドルベアリング３にも給油圧が印加され、前述した微少距離分工具４を上方向に移動させ保持する。その後図示省略の機構によりスピンドルが下降して被削材１１に工具４が接して加工が行われる。

この状態で加工中、停電等の異常、設備トラブルによる非常停止が発生した場合、油圧ポンプ６の電源が停止して油圧ジャッキ６の内圧およびスピンドルベアリング３内の油圧が低下し、上下動テーブル１２が降下すると共に、スピンドルロータ１と一体で動く工具４も重力によって前述の微少距離分降下し、被削材１１に食い込もうとするが、しかしながら、前述の如く第２の配管の給油路抵抗が第１の配管のそれに比較して小さいので、被削材１１が工具４の降下より速く降下し、被削材１１と工具４との相対距離を広げることができるため、工具４の食い込みによる被削材１１の損傷を防止することができる。
このように、この被削材支持装置２００を備えた構成を採用した縦型マシニングセンタ１００では、油圧ポンプ電源停電等によるトラブル発生時に、工具の食い込みを防止可能であるので、被削材がガラスやセラミック等の壊れ易いものや、金型等精度を必要とされる場合において、特に優れた効果を奏する。またストッパ１３を設けているので、上下動テーブル１２が安定した位置で停止し、Ｚ座標原点が狂わず高精度な位置決めが可能となり、加工精度が向上する。

実施の形態２．
次に実施の形態２を図２に基づいて説明する。
前述した実施の形態１の第１、第２の配管７、１４は同一内径のものを長さを変えることによって給油路抵抗を調整した構成を示したが、この実施の形態２では、給油路抵抗を可変とする手段の１例として、図２に示すように、バルブ１５を設けている。図２ではバルブ１５を第１、第２の配管７、１４の双方に設けた例を示しているが、第１、第２の配管７、１４のいずれか片方にのみ設けてもよい。またバルブ１５に代替して、油圧ポンプ６の出入口または第１、第２の配管７、１４の途中に、図示省略した仕切板（スリット）を設けて給油路抵抗可変手段としてもよい。
またさらには、第１の配管７の内径を第２の配管１４に比較して小径とし、第１の配管の給油路抵抗を第２の配管より大としてもよい。
このように給油路抵抗可変手段を設けることにより、油圧ポンプ６の停止後の油圧ジャッキ８内の内圧およびスピンドルベアリング３内の油圧の降下速度を調整可能となり、被削材１１に工具４の食い込みを防止できる。

実施の形態３．
次に実施の形態３を図３に基づいて説明する。
この実施の形態３は図３に示すように、被削材支持装置２００の上下動テーブル１２とストッパ１３の下面との間に、スペーサ１６を設けたものである。このスペーサ１６を設けることにより、上下動テーブル１２のストロークが調整できるとともに、被削材１１を保持、固定する上下動テーブル１２の平面度が、スペーサ１６の厚さや枚数を調整することにより、より精度よく得ることが可能となり、加工される被削材の加工精度がより向上するという効果がある。

実施の形態４．
前述した実施の形態1〜３では、油圧ポンプ６が１台の例を示したが、図４に示すようにスピンドルベアリング３に給油する油圧ポンプ１７と、油圧ジャッキ８に給油する油圧ポンプ１８を設けてもよい。このような構成によれば、スピンドルベアリング３用潤滑油と、油圧ジャッキ８用潤滑油を目的に応じた油質に変えることが可能となり、マシニングセンタ１００の信頼性が向上する。

実施の形態５．
この実施の形態５では、スピンドルベアリング３が空気軸受で、かつ油圧ジャッキ８が空気圧ジャッキの場合であっても、前記配管７、１４の送気抵抗を可変とする構成を採用することで、同様の効果を達成できる。また、スピンドルベアリング３が油圧でジャッキが空気圧、またはスピンドルベアリング３が空気圧でジャッキが油圧の場合でも、それぞれに対応したポンプを設け、かつ配管路抵抗を可変とする構成を採用することで同様の効果を奏する。

実施の形態６．
次に実施の形態６を図５に基づいて説明する。
図に示すように、この実施の形態６による被削材支持装置２００は、上下動テーブル１２ａの上に摺動ガイド２０を有したマシニングテーブル１９が設けられて、前記マシニングテーブル１９上に被削材１１が固定、保持された構成であり、これ以外は、図１に示した構成と同様であり、また動作も同一であるので説明を省略する。
なお前記マシニングテーブル１９は、Ｘ軸、Ｙ軸方向の双方あるいはその一方向に移動可能なよう摺動ガイド２０を有している。
なおこの実施の形態６でも、上下動テーブル１２ａとストッパ１３との間にスペーサ１６を設けてもよい。
このような被削材支持装置２００は、従来から工場内に設置されている縦型マシニングセンタをより高精度な加工機能を具備する為の改造や、停電時の対策を施す改造工事に適用可能であり、コンパクト化された装置でもって安価に、かつ従来の機械が大きな改造工事を施すことなく高性能化された機械に改造できるという優れた効果を奏する。

実施の形態７．
次に実施の形態７を図６に基づいて説明する。
図に示すように、この実施の形態７による被削材支持装置２００は、ベース内配管２５が設けられたベース１０ａとこのベース１０ａ上に設けられた上下動テーブル１２ｂと、上下動テーブル１２ｂを囲んで設けられたストッパ１３と、前記実施の形態６と同様に上下動テーブル１２ｂ上に摺動ガイド２０を有したマシニングテーブル１９が設けられ、このマシニングテーブル１９上に被削材１１が固定、保持された構成である。
前記ベース１０ａは図に示すように、その両側面部で前記上下動テーブル１２ｂの上下動案内面とするとともに、中央部に凸部が設けられている。前記上下動テーブル１２ｂの下面には、前記ベース１０ａに設けられた凸部と組み合うような凹部が設けられており、前記凸部と凹部との間にポケット２６が形成される構造を有している。なお前記ベース内配管２５は前記ポケット２６につながっており、このポケット２６に油圧ポンプ６から第２の配管７を介して給油され、その油圧により上下動テーブル１２ｂが上昇し、ストッパ１３で固定される。
なお、ストッパ１３と上下動テーブル１２ｂの間には、スペーサ１６が設けてもよい。このような構成の被削材支持装置２００を備えた縦型マシニングセンタ１００は、前記実施の形態６と同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態1〜７は、垂直方向に回転軸を有する工作機械に利用可能である。

この発明の実施の形態１の縦型マシニングセンタの部分概略図である。 この発明の実施の形態２の縦型マシニングセンタの部分概略図である。 この発明の実施の形態３の縦型マシニングセンタの部分概略図である。 この発明の実施の形態４の縦型マシニングセンタの部分概略図である。 この発明の実施の形態６の縦型マシニングセンタの部分概略図である。 この発明の実施の形態７の被削材支持装置を示す図である。

符号の説明

３ スピンドルベアリング、６ 油圧ポンプ、７ 第１の配管、８ 油圧ジャッキ、
１０，１０ａ ベース、１１ 被削材、１２，１２ａ，１２ｂ 上下動テーブル、
１３ ストッパ、１４ 第２の配管、１５ バルブ、１６ スペーサ、
２５ ベース内配管、２６ ポケット、１００ 縦型マシニングセンタ、
２００ 被削材支持装置。

Claims (7)

1. 垂直方向に回転軸を有する縦型マシニングセンタであって、前記縦型マシニングセンタには、油圧ポンプと被削材支持装置とが備えられており、
   前記油圧ポンプには、前記回転軸のスピンドルベアリングの給油を行う第１の配管と、前記被削材支持装置に設けられ、被削材を保持する上下動テーブルを動作させる油圧ジャッキに給油を行う第２の配管とが接続されているとともに、
   前記第２の配管の給油路抵抗が、前記第１の配管の給油路抵抗より小さいことを特徴とする縦型マシニングセンタ。
2. 垂直方向に回転軸を有する縦型マシニングセンタであって、前記縦型マシニングセンタには、油圧ポンプと被削材支持装置とが備えられており、
   前記被削材支持装置には、前記縦型マシニングセンタの可動テーブル上に設けられたベースと、前記ベース上に設けられた油圧ジャッキと、前記油圧ジャッキ上に設けられ被削材を保持する上下動テーブルと、前記上下動テーブルを囲んで設けられたストッパとが備えられており、
   前記油圧ポンプには、前記回転軸のスピンドルベアリングに給油を行う第１の配管と、前記油圧ジャッキに給油を行う第２の配管とが接続されているとともに、
   前記第２の配管の給油路抵抗が、前記第１の配管の給油路抵抗より小さいことを特徴とする縦型マシニングセンタ。
3. 垂直方向に回転軸を有する縦型マシニングセンタであって、前記縦型マシニングセンタには、油圧ポンプと被削材支持装置とが備えられており、
   前記被削材支持装置には、ベースと、前記ベース上に設けられた油圧ジャッキと、前記油圧ジャッキ上に設けられ被削材を保持する上下動テーブルと、前記上下動テーブルを囲んで設けられたストッパと、前記上下動テーブル上に摺動ガイドを介して設けられ被削材を保持するマシニングテーブルとが備えられており、
   前記油圧ポンプには、前記回転軸のスピンドルベアリングに給油を行う第１の配管と、前記油圧ジャッキに給油を行う第２の配管とが接続されているとともに、
   前記第２の配管の給油路抵抗が、前記第１の配管の給油路抵抗より小さいことを特徴とする縦型マシニングセンタ。
4. 垂直方向に回転軸を有する縦型マシニングセンタであって、前記縦型マシニングセンタには、油圧ポンプと被削材支持装置とが備えられており、
   前記被削材支持装置には、ベースと、前記ベース上に設けられた上下動テーブルと、前記上下動テーブルを囲んで設けられたストッパと、前記上下動テーブル上に摺動ガイドを介して設けられ被削材を保持するマシニングテーブルとが備えられているとともに、
   前記ベースにはベース内配管が設けられているとともに、前記上下動テーブルの下面との間に形成されたポケットに前記ベース内配管がつながっており、
   前記油圧ポンプには、前記回転軸のスピンドルベアリングに給油を行う第１の配管と、前記ベース内配管に給油を行う第２の配管とが接続されているとともに、
   前記第２の配管の給油路抵抗が、前記第１の配管の給油路抵抗より小さいことを特徴とする縦型マシニングセンタ。
5. 前記第１、第２の配管のいずれか一方または双方に、給油路抵抗可変手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の縦型マシニングセンタ。
6. 前記上下動テーブルとストッパとの間に、スペーサが設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の縦型マシニングセンタ。
7. 前記第１の配管には第１の油圧ポンプが、前記第２の配管には第２の油圧ポンプが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の縦型マシニングセンタ。

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