JP2009095899A - 回転センター - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＣ旋盤などによるワーク加工の無人稼動時において、ワークの端部を支持する回転センターとワークの密着が正常であるか否かを、回転センターの後部から導入する空気圧により自動監視できる回転センターを提供する。
【解決手段】長手方向に貫通孔８を穿設した主回転軸３がテーパーケース４に内挿され、ベアリング５，６，６を介して回転自在に支持される回転センター１である。主回転軸３に装着されたシール体９が空気圧を受けてテーパーケース４の内面に設けた垂直面１３に密着すると共に、主回転軸周りを遮蔽された空気が貫通孔８を通って吐出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＣ旋盤などで主に長い被加工材料（ワーク）を加工する時に、心押し台に装着する回転センターに関するものであり、さらに詳しくは、回転センターの後部から空気を導入し、空気漏れによってワークの未装着あるいはワーク密着不良を自動監視できる回転センターに関するものである。

近時、ＮＣ旋盤などによるワーク加工を行う時には、自動稼動化にあわせコストダウンの追及から無人化および省力化が進められており、連続の無人稼動において、ＮＣ旋盤にワークを装着するのはパーツフィーダと呼ばれるロボットで行われる場合が多い。この作業者以外のワークの着脱、特に装着時においては、ワークの端部に穿設したセンター穴に回転センターの円錐状のヘッド部がきちっと密着しているか否かが加工仕上がりの優劣に影響するばかりでなく、加工品質の維持あるいは作業の安全性などから重要な管理項目になっている。

一部の加工現場においては、ワークと回転センターとの密着確認を、図５に示すように、主回転軸２３をスラストベアリング２５と前後のラジアルベアリング２６，２７を介してテーパーケース２４内に回転自在に支持し、貫通孔３５を設けた後部キャップ３４から空気を導入し、導入された空気が漏出していないか、すなわち空気が遮断されていることを確認検出して、ワークへの心押し突き当て完了の確認を行っている。

上記回転センター２１の場合、スラストベアリング２５および前後のラジアルベアリング２６，２７の内部にはグリスが充填されていることから、初期の状態では空気を通さないため、一次的に空気を密封した状態を保持できる。しかし、長時間使用すると回転運動によりベアリング２５，２６，２７の温度上昇によってグリスが撹拌され、低粘度化して、空気を導入すると主回転軸２３とテーパーケース２４の隙間を矢印方向の経路に沿って空気漏れが生じ、ワーク装着完了を検出できないといった問題点があった。

また、防水構造をねらって図６，７に示すようなラバーシールを用いた回転センターも提案されているが、これらは切削時の切削クーラントの侵入を防ぐことを目的としている。すなわち、図６に示す回転センター３１は、荷重Ｗをヘッド３２で受けるために剛性が要求され、主回転軸３３の先端軸部３３ａはベアリング３５の寸法が許す限り太くするのが望ましいが、太くするほど一定回転数におけるシール３６の周速は高くなり、また同稼動時間での累積摺動距離も長くなり、シール３６の寿命が短くなると共に、製品寿命も短くなる。また、この防水シール３６は、その形状から外部からのクーラントの侵入には有効であっても、内部からの圧力がかかった場合には接触圧が低下して防水の目的を達成できないという問題点があった。

さらに、図７に示す回転センター４１は、二重構造シールタイプのセンターである。すなわち、シール体４６は前部シール片４６ａと後部シール片４６ｂから構成されており、現実には主回転軸４３の回転トルクが重すぎるため、後部シール片４６ｂには隙間４７を設けてある。また、主回転軸４３のフランジ４３ａの後側部とシール体４６の前側部が接触し、磨耗による溝部４８ができ、その溝部４８によって強度が低下し、主回転軸４３が折損することが起きている。

本発明は、上記のような問題を解決することを課題として研究開発されたもので、ＮＣ旋盤などによるワーク加工の無人稼動時において、ワークの端部を支持する回転センターとワークの密着が正常であるか否かを、回転センターの後部から導入する空気の漏れにより自動監視できる回転センターを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決し、その目的を達成する手段として、本発明は、長手方向に貫通孔を穿設した主回転軸がテーパーケースに内挿され、ベアリングを介して回転自在に支持される回転センターであって、主回転軸に装着されたシール体が空気圧を受けてテーパーケースの内面に設けた垂直面に密着すると共に、主回転軸周りを遮蔽された空気が貫通孔を通って吐出口から吐出するように構成したことを特徴とする回転センターを開発し、採用した。

また、本発明では、上記のように構成した回転センターにおいて、前記シール体は、主回転軸の最小径部に装着されていることを特徴とする回転センターおよび、前記シール体は、Ｖ字状の切込みを設けたリップ部を前方に備えていることを特徴とする回転センター、および前記シール体は、止め輪と調整用間座とにより位置決めされていることを特徴とする回転センターを開発し、採用した。

主回転軸に装着されたシール体が回転センター後方部から導入された空気圧を受けて、テーパーケースの内面に設けた垂直面に密着して主回転軸の周りを遮蔽し、導入された圧縮空気を密封して漏出することなく気密性を保持し、導入された空気の全量がそのまま貫通孔を通って吐出口から吐出され検知器で確認し、ワークと回転センターとの密着を自動監視できる。

主回転軸の最小径部の位置にシール体を設け導入空気を遮蔽するから、従来のシール体と比べて同一温度、稼働時間、速度条件で比較した場合、シール体の周速度・累積摺動距離、発熱量が最小限になり、製品寿命が長くなると共に、熱変位による寸法バラツキを抑えることができる。

シール体は、Ｖ字状の切込みを設けたリップ部を前方に備えていることから、空気圧を受けるとリップ部がテーパーケースの内面に設けた垂直面にピッタリと密着して気密性を確保できる。

主回転軸に装着されるシール体が止め輪と調整用間座により位置決めされ、ベアリング組み立てによって主回転軸の後端位置が決まることから、テーパーケースに対するシール体の位置は精度を持って管理できる。

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明すれば、図１は本発明の回転センターの縦断面図、図２はその要部の断面図、図３，４は使用状態図である。１は回転センターで、旋盤や研削盤の心押し台に装着されるものであり、円錐状に形成されたワーク支持用ヘッド２を先端部とした主回転軸３がテーパーケース４にスラストベアリング５および前後のラジアルベアリング６，７を介して回転自在に挿入されている。

この主回転軸３は、その中心部に長手方向に沿って全長に亘って貫通孔８を穿設してあると共に、後端部の最小径部近傍にニトリルゴムやシリコンゴムなどからなるシール体９が取り付けられている。このシール体９は、図２に示すように、前方にＶ字状の切り込みを形成してリップ部９ａが上部から下部に向かって傾斜し、上部が薄く下部の方が厚く形成されている。

１０は主回転軸３の長手方向の位置決め手段としての止め輪、１１は同じく調整用間座であり、シール体９の後面部に当接している。主回転軸３の後端部に装着するシール体９の位置は、ベアリングの組み立てによって決まることから、テーパーケース４に対するシール体９の位置は精度を持って管理できるようになっている。そして、シール体９、止め輪１０、調整用間座１１のそれぞれの外周面はテーパーケース４の内周面４ａとの間に小隙間１２をあけて取り付けてある。

上記の主回転軸３を内挿するテーパーケース４は、モールステーパーの後方部の内面に段差を設けて垂直面１３を形成してある。この垂直面１３に前述の主回転軸３に取り付けたシール体９が当接するようになっていて、シーリングは主回転軸５の中心軸に対して、垂直面のリップ部９ａが当接するようになっている。１４はテーパーケース４の後端部に螺着する後部キャップで、中心部に貫通孔１５を穿設してある。

このように構成した回転センター１の実施形態の使用状態を作用、効果と共に説明すれば、図３に示すように、従来の回転センターと同様にＮＣ旋盤などの心押し台１６のテーパー孔１７に回転センター１のテーパーシャンクを嵌装し、ワーク１８の一端部を支持して使用するものである。この時に、後部キャップ１４の貫通孔１５にニップル（図示せず）を連結し管を繋いで空気供給源から２〜３ｋｇ／ｃｍ²位の低圧で圧縮空気を導入する。

導入された圧縮空気は、図２に示すように、後部キャップ１４の貫通孔１５を通過し、その前方にある主回転軸３の貫通孔８に導入されるが、一部の圧縮空気は主回転軸３とテーパーケース４との間にある空間部１９に入り、主回転軸３に軸着された止め輪１０、調整用間座１１、シール体９の外周面とテーパーケース４の内周面との小隙間１２を通って前方に進入する。その時、主回転軸３は矢印Ａの方向に荷重を受けるが、リップ部９ａは導入された空気圧を受けてテーパーケース４の垂直面１３に押し付けられ密着当接し回転主軸３の周りを完全に遮蔽密封して空気漏出をなくし気密性が確保され、導入された圧縮空気の全量が主回転軸３に穿設した貫通孔８を通って吐出口２０から吐出され、その空気圧を検知器で確認し、ワーク１８と回転センター１との密着を自動監視できる。

この時、シール体９は主回転軸３の最小径部に設けて遮蔽してあるから、従来のシール体と比べて同一温度、稼働時間、速度条件で比較した場合、シール体の周速度・累積摺動距離が最小限となる。つまり、シール体の寿命が長くなって最大限有利であり、また、発熱量も最小限となり、製品寿命が長く熱変位による寸法バラツキを抑えることができる。

さらに、主回転軸３に軸着されるシール体９は、止め輪１０と調整用間座１１により位置決めされ、ベアリング組み立てによって主回転軸３の後端位置が決まることから、テーパーケースに対するシールの位置は精度を持って管理できる。

また、シール体９、止め輪１０、調整用間座１１の外周面とテーパーケース４の内面との間に小隙間１２を設けて取付けてあるから、摩擦抵抗が少なくシール体などの摩耗もなく長き使用に耐え得る。

以上、本発明の主要な実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成でき、かつ発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更が可能であることは言うまでもない。

本発明は、ＮＣ旋盤などの無人稼動におけるワークの未装着あるいはワーク密着不良を自動監視できる回転センターとして有効に利用することができる。

本発明の回転センターの縦断面図である。 要部の拡大断面図である。 使用状態を示す簡略側面図である。 使用状態を示す簡略断面図である。 従来の回転センターの縦断面図である。 従来の別な回転センターの縦断面図である。 従来のさらに別な回転センターの縦断面図である。

符号の説明

１ 回転センター
３ 主回転軸
４ テーパーケース
５ スラストベアリング
６ ラジアルベアリング
９ シール体
１０ 止め輪
１１ 調整用間座
１３ 垂直面

Claims (4)

1. 長手方向に貫通孔を穿設した主回転軸がテーパーケースに内挿され、ベアリングを介して回転自在に支持される回転センターであって、主回転軸に装着されたシール体が空気圧を受けてテーパーケースの内面に設けた垂直面に密着すると共に、主回転軸周りを遮蔽された空気が貫通孔を通って吐出口から吐出するように構成したことを特徴とする回転センター。
2. 前記シール体は、主回転軸の最小径部に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の回転センター。
3. 前記シール体は、Ｖ字状の切込みを設けたリップ部を前方に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転センター。
4. 前記シール体は、止め輪と調整用間座とにより位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転センター。