JP2010076027A - 据えぐり加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工具の送り軸と、工具をワークに切り込ませる切込軸と、前記送り軸と切込軸にそれぞれ動力を伝動する平行伝動軸と、を有するアタッチメント20を用い、アタッチメントが取り付けられる主軸24の主軸台には、主軸24を駆動するサーボモータを有する主軸回転駆動機構と、アタッチメントの切込軸駆動用サーボモータを有する切込軸駆動機構と、前記アタッチメントの送り軸駆動用サーボモータを有する送り軸駆動機構と、を設け、主軸24には、内側伝動軸42と、中空伝動軸44とからなる二重伝動軸を設け、この二重伝動軸とアタッチメント間でクラッチを介して伝動接続をする。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1では、大型構造物の内部を旋削加工する加工装置が提案されている。この加工装置は、旋回コラムと、旋回駆動部を大型構造物の内部に設置し、この旋回コラムに加工ヘッドを取り付けたものある。この加工ヘッドは、旋回コラムを昇降する移動機構と、内径部の半径方向に移動する移動機構を備えている。
図1は、本発明一実施形態による据えぐり加工装置を示す断面図である。図2は、図1の据えぐり加工装置を上から見た平面図である。図1、図2において、参照番号10は、加工対象であるワークを示す。この実施形態では、大型構造物のワーク10として、大型船舶用のプロペラを例に挙げて、プロペラのボス部12の内周面とボス部12の端面を加工する。
本実施形態による据えぐり加工装置は、ピット14に収容されている加工装置本体18と、アタッチメント20とに大きく分けられる。
ベッド21は、ピット14の底面にレベリングブロック26を介して固定されている。ベッド21上面の左右両側には、サドル22を案内するガイドレール27が取り付けられている。サドル22を移動させる送り軸機構を駆動するのが、図2に示されるように、X軸サーボモータ28である。主軸台23は、サドル22に設けられたガイドレール29に案内される。この主軸台23を移動する送り軸機構は、Y軸サーボモータ30によって駆動される。この実施形態の据えぐり加工装置では、主軸台23は、X軸およびY軸の同時2軸数値制御により、水平面上の任意位置を正確に位置決めすることができるようになっている。
次に、図3には、アタッチメント20に伝動する2系統の駆動伝動機構が示されている。
図5、図6において、参照番号80は、アタッチメント20の本体を示す。このアタッチメント本体80は長円筒体で、主軸24に取り付けた状態では、図1に示されるように、ワーク10のボス部12を下から貫通して、さらに上に突き出るだけの高さを有しているので、ボス部12の全域および端面を加工することができる。また、アタッチメント本体80の外径は、ボス部の穴12aの内径よりも小さくなっている。
まず、図6において、切込軸による工具82の移動方向は、アタッチメント本体80の半径方向である。移動ブロック84において、工具82は半径方向に向くように工具ホルダ100によって保持されている。工具84は、止めねじ101を用いて工具ホルダ100に固定されている。工具ホルダ100は、移動ブロック84において半径方向に延びる穴102に挿入されている。工具ホルダ100にはキー103が係合していて、このキー103によって回転が規制されているので、工具ホルダ100は回転はできないが、穴102を案内にして出入りする進退運動は許容されている。この工具ホルダ100を出入りさせるのは、次のようなウォーム歯車と、工具ホルダ100に形成したねじを組み合わせた機構である。
他方、アタッチメント本体80の下部には、取付部材116を介して次のような同軸の二重中継ぎ軸が取り付けられている。すなわち、この二重中継ぎ軸は、内側中継ぎ軸118と中空の外側中継ぎ軸120とからなる。このうち、内側中継ぎ軸118は、中空の外側中継ぎ軸120に固定されたベアリング121によって回転自在に支持されている。外側中継ぎ軸120は、支持部材116に固定されたベアリング122によって回転自在に支持されている。
内側中継ぎ軸118の下端には、上述した爪115に係合して噛み合いクラッチの要素をなす溝123が形成され、内側中継ぎ軸118の上端部には平歯車124が内側中継ぎ軸118と一体に形成されている。
外側中継ぎ軸120の下端には、中空伝動軸44の上端に形成されている歯とともに、噛み合いクラッチ117の要素をなす歯が形成され、外側中継ぎ軸120の上端部には内側中継ぎ軸118を遊嵌して平歯車135が内側中継ぎ軸118と一体に形成されている。
そこで、図7に、本実施形態によるアタッチメントクランプ装置38の構成を示す。この図7において、アタッチメントクランプ装置38は、ノーズナット152と、回り止め装置154とから構成されている。ノーズナット152は、主軸24に螺合するようになっていて、ねじ機構を利用することで、主軸24の回転をノーズナット152の上下動に転換してクランプ、アンクランプの動作を行う。回り止め装置154は、ノーズナット152を上下動させるために、その回転を規制するための装置である。
主軸台本体32の上端部には、主軸支持部33が設けられており、主軸24と主軸支持部33の内周面との間には、ノーズナット152が上下に移動しうるスペースが設けられている。
図9、図10において、参照番号201は、アタッチメント本体を示す。このアタッチメント本体201の上端には、水平に第1アーム202、第2アーム204が取り付けられており、フェーシングアタッチメント200は全体としてT形の形状をなすアタッチメントである。アタッチメント本体201の下部には、フランジ部174が形成される。このフランジ部174の構成は、上述したボーリングアタッチメント20と同様であるので説明は省略する。
まず、図12において、フェーシングアタッチメント200の場合、切込軸による工具206の移動方向は、矢印で示す上下方向である。
まず、ワーク加工手順の概要について説明する。
ワークの加工は、ワークの設置等の段取り、アタッチメントの取り付け、加工という順序になる。この実施形態のように、プロペラのボス部12を加工する場合は、ボス部12の端面加工、ボス部12の内周面の旋削加工の順に進行することになる。
まず、図1並びに図2において、ワーク10は、その軸心が定盤15に対して垂直になるように固定される。ワーク10を設置した後、主軸台23をワーク10の真下に移動させる。この主軸台23の移動は、X軸サーボモータ28とY軸サーボモータ30を起動し、サドル22、主軸台23を送り、ワーク10の中心に主軸台23の主軸24の中心が一致するように主軸台23を概略位置決めする。
アタッチメント20は、クレーンで吊ってワーク10の真上からボス部12の穴12aを通して降下される。
その後、図7において、回り止め装置154のシリンダ162では、ピン164が後退して、ピン164の頭はノーズナット152の長溝163から離脱する。以後、アタッチメント本体80はノーズナット152によってクランプされたまま主軸24と一体で回転することができる状態になる。
アタッチメント本体80をアンクランプする動作は、上記のクランプ動作と逆になる。
次いで、主軸24が逆転方向に旋回すると、ノーズナット152のクランプ部158は上降し、やがてアタッチメント本体80のフランジ部174のクランプを解除する。本実施形態では、主軸24が45°旋回すると、図8(a)において、隣合う溝178と突き出し部176の位相が一致する。
図1、図5において、ボス部12の端面12bの加工では、図示されているボーリングアタッチメント20の替わりに、図9、図10に示したフェーシングアタッチメント200が主軸24に取り付けられる。
この据えぐり加工装置では、上述したように、ボーリングアタッチメント20やフェーシングアタッチメント200を主軸24にクランプ、アンクランプする機構には、主軸24の回転をノーズナット152の上下動に転換する機構が採用されている。このため、主軸24の旋回動作を制御することにより、クランプ、アンクランプの動作を容易に実現できるので、ボーリングアタッチメント20とフェーシングアタッチメント200のクランプ、アンクランプの操作を自動化することができる。
12 ボス部
15 定盤
20 ボーリングアタッチメント
22 サドル
23 主軸台
24 主軸
28 X軸サーボモータ
30 Y軸サーボモータ
38 アタッチメントクランプ装置
42 内側伝動軸
44 中空伝動軸
46 第1サーボモータ
48 第2サーボモータ
60 ウォームホイール
80 アタッチメント本体
82 工具
85 スプライン軸
86 ボールねじ軸
93 ボールナット
118 内側中継ぎ軸
120 外側中継ぎ軸
152 ノーズナット
154 回り止め装置
200 フェーシングアタッチメント
201 アタッチメント本体
206 工具
208 刃物台
214 外側中継ぎ軸
216 内側中継ぎ軸
210 ボールねじ軸
212 スプライン軸
Claims (8)
- 大型構造物をワークとして定盤に固定した前記ワークに穴加工および端面加工を行う据えぐり加工装置であって、
工具の送り軸と、工具をワークに切り込ませる切込軸と、前記送り軸と切込軸にそれぞれ動力を伝動する平行伝動軸と、を有するアタッチメントと、
前記アタッチメントが取り付けられる主軸を有する主軸台と、
前記主軸台に配置され、前記主軸を駆動するサーボモータを有する主軸回転駆動機構と、
前記主軸台に配置され、前記アタッチメントの切込軸駆動用サーボモータを有する切込軸駆動機構と、
前記主軸台に配置され、前記アタッチメントの送り軸駆動用サーボモータを有する送り軸駆動機構と、
前記主軸の中心部に回転自在に支持される内側伝動軸と、前記内側伝動軸を同軸に回転自在に収容する中空伝動軸とからなる、前記切込軸駆動機構および前記送り軸駆動機構に接続される二重伝動軸と、
前記二重伝動軸と前記アタッチメント間で伝動接続をするクラッチと、
前記アタッチメントに設けられ、前記二重伝動軸の同軸2軸伝動から平行2軸伝動に伝動形式を変換して前記送り軸、切込軸にそれぞれ伝動する伝動連結機構と、
を備えたことを特徴とする据えぐり加工装置。 - 前記アタッチメントは、前記ワークの内径部の旋削加工を行うためのボーリングアタッチメントであり、前記伝動連結機構は、前記二重伝動軸とクラッチを介して断続する二重中継ぎ軸と、前記工具をアタッチメントの軸方向に移動させる送り軸、前記工具をアタッチメントの半径方向に移動させる切込軸に伝動する平行な伝動軸に前記二重中継ぎ軸を接続する自在継手と、からなることを特徴とする請求項1に記載の据えぐり加工装置。
- 前記アタッチメントは、アタッチメント本体の上端部から直角に延びるアーム部を有し、前記ワークの端面旋削加工を行うためのフェーシングアタッチメントであり、
前記伝動連結機構は、前記二重伝動軸とクラッチを介して断続し前記アタッチメント本体内に延びる二重中継ぎ軸と、前記アーム部内部に設けられ前記工具の送り軸、切込軸に伝動する平行な伝動軸に前記二重中継ぎ軸を接続する歯車伝動機構と、からなることを特徴とする請求項1に記載の据えぐり加工装置。 - 前記クラッチは、前記二重伝動軸と前記二重中継ぎ軸とを軸方向の移動により歯の噛み合いを断続させる噛み合いクラッチからなることを特徴とする請求項2または3に記載の据えぐり加工装置。
- 前記平行伝動軸は、一方が送り軸に伝動するボールねじ軸、他方が切込軸に伝動するスプライン軸からなることを特徴とする請求項2または3に記載の据えぐり加工装置。
- 前記切込軸は、スプライン軸の回転を減速するウォーム機構と、ウォームホイールの回転を工具の切込量に転換するねじ機構と、を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の据えぐり加工装置。
- 前記主軸の外周面に形成されたねじ部に螺合する雌ねじ部を有し、前記主軸の回転を上下動に転換して前記アタッチメント本体を前記主軸に着脱可能に固定するノーズナットと、
前記ノーズナットを回転可能または回転不能に選択的に切り換える回り止め装置と、
からなるアタッチメントクランプ手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の据えぐり加工装置。 - 前記定盤の下方に設置されるベッドと、
前記ベッド上に一方向(X軸)に移動自在に設けられたサドルと、をさらに備え、
前記主軸台は、サドル上に該サドルの移動方向と直角の方向(Y軸)に移動自在に設けられ、前記主軸台を平面上で直交する2方向に移動させる制御軸を2軸有することを特徴とする請求項1に記載の据えぐり加工装置。
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