JP2011240464A - ワーク加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、ワークの端部外径等を高精度に加工することができるワーク加工装置を提供する。
【解決手段】主軸台２１に回転可能に軸承された主軸２３と、主軸側に径方向に移動可能に設けられワークＷを加工する刃具６７、６９と、主軸を回転させる第１駆動手段（２４）と、回転部材（４９）を回転させる第２駆動手段（５５）とを備え、第２駆動手段の第１回転運動を第１直進運動に変換する第１運動変換手段と、第１直進運動を第２回転運動に変換する第２運動変換手段と、第２回転運動を刃具の径方向移動の直進運動に変換する第３運動変換手段とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの端部外径等を加工するワーク加工装置に関するものである。

シャフトワークにおいては、旋盤等の工作機械で本加工するに先立って、加工基準となるセンタ穴と端部外径と端面等を切削加工することが行われている。この種のセンタリングマシンとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載されたセンタリングマシンは、主軸台６に工具径調整主軸２２が回転可能に軸承され、この工具径調整主軸２２の中心にセンタドリル２８を取付けたドリル主軸２５が相対回転可能に軸承されている。そして、工具径調整主軸２２の前端には、フェースプレート２４が固着され、ドリル主軸２５の前端には、フェースプレート２７が固着され、これらフェースプレート２４、２７の相対回転によって、ピン４９と円弧溝カム５０からなるリード溝機構が作動され、工具５２が径方向に切り込まれるようになっている。

特開昭６２−２０３７０５号公報

特許文献１に記載のセンタリングマシンにおいては、工具径調整主軸２２とドリル主軸２５との相対回転によって、工具５２を径方向に切り込むように構成されているため、工具５２を所定の径方向位置に位置決めする場合は、モータ３６によって、フェースプレート２４、２７に位相差を生ずるように、工具径調整主軸２２およびドリル主軸２５を回転しなければならず、また、工具５２およびセンタドリル２８によってワークの端部外径およびセンタ穴を加工する場合は、モータ４６によって、フェースプレート２４、２７に位相差が生じないように、工具径調整主軸２２およびドリル主軸２５を一体に回転しなければならない。

このために、特許文献１に記載のものにおいては、第２図に示されているように、モータ４６によって回転される大型のギヤケーシング３８およびこれに内蔵された遊星歯車機構が必要となり、センタリングマシンの構成が複雑になるとともに、大型化する問題がある。

しかも、特許文献１に記載のものにおいては、センタドリル２８を取付けたドリル主軸２５が、工具５２を取付けた工具径調整主軸２２内に相対回転可能に支持されているため、工具５２によって加工される端部外径と、センタドリル２８によって加工されるセンタ穴との同心度を高精度に確保することが難しい問題がある。

本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成で、ワークの端部外径等を高精度に加工することができるワーク加工装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、主軸台に回転可能に軸承された主軸と、該主軸側に径方向に移動可能に設けられワークを加工する刃具と、前記主軸を回転させる第１駆動手段と、回転部材を回転させる第２駆動手段とを備え、前記第２駆動手段による前記回転部材の第１回転運動を第１直進運動に変換する第１運動変換手段と、前記第１直進運動を第２回転運動に変換する第２運動変換手段と、前記第２回転運動を前記刃具の主軸径方向の直進運動に変換する第３運動変換手段とを有することである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第１運動変換手段は、前記第２駆動手段による前記回転部材の回転運動を第１ねじ軸の直進運動に変換するものであり、前記第１ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有することである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１において、前記第２運動変換手段は、第２ねじ軸の直進運動を第２回転部材の回転運動に変換するものであり、前記第２ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有することである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項３において、前記第１ねじ軸は前記主軸台側に直進運動のみ可能に支持され、前記第２ねじ軸は前記主軸側に直進運動のみ可能に支持されていることである。

請求項５に係る発明の特徴は、請求項３または請求項４において、前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸は、継手で連結されており、前記継手は前記第１ねじ軸の直進運動は前記第２ねじ軸に伝え、前記第２ねじ軸の回転運動は前記第１ねじ軸に伝えないように構成されていることである。

請求項６に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記第３運動変換手段は、回転運動する前記第２回転部材に連結されたリード溝付き回転面板の回転を、径方向に形成されたガイド溝に移動可能に案内された前記刃具の直進運動に変換するものであることである。

請求項７に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記第１駆動手段と前記第２駆動手段は、各々独立した運動が可能であることである。

請求項１に係る発明によれば、主軸台に回転可能に軸承された主軸と、主軸側に径方向に移動可能に設けられワークを加工する刃具と、主軸を回転させる第１駆動手段と、回転部材を回転させる第２駆動手段とを備え、第２駆動手段による回転部材の第１回転運動を第１直進運動に変換する第１運動変換手段と、第１直進運動を第２回転運動に変換する第２運動変換手段と、第２回転運動を刃具の主軸径方向の直進運動に変換する第３運動変換手段とを有するので、従来のような複雑な遊星歯車機構等を設けなくても、刃具を主軸の径方向に大きなストロークで移動することができ、簡単な構成によってワークの端部外径等を高精度に加工することができる。

請求項２に係る発明によれば、第１運動変換手段は、第２駆動手段による回転部材の回転運動を第１ねじ軸の直進運動に変換するものであり、前記第１ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有するので、第１ねじ軸にねじリード溝とスプライン溝を形成する簡単な構成で、第２駆動手段による回転部材の回転運動を第１ねじ軸の直進運動に変換することができる。

請求項３に係る発明によれば、第２運動変換手段は、第２ねじ軸の直進運動を第２回転部材の回転運動に変換するものであり、前記第２ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有するので、第２ねじ軸にねじリード溝とスプライン溝を形成する簡単な構成で、第２ねじ軸の直進運動を第２回転部材の回転運動に変換することができる。

請求項４に係る発明によれば、第１ねじ軸は主軸台側に直進運動のみ可能に支持され、第２ねじ軸は主軸側に直進運動のみ可能に支持されているので、主軸の回転運動に拘らず、回転部材を停止状態に保持することができ、第２駆動手段を構成するモータを主軸台に固定することができる。

請求項５に係る発明によれば、第１ねじ軸と第２ねじ軸は、継手で連結されており、継手は第１ねじ軸の直進運動は第２ねじ軸に伝え、第２ねじ軸の回転運動は第１ねじ軸に伝えないように構成されているので、主軸の回転運動に拘らず、ねじ軸の運動制御が可能となる。

請求項６に係る発明によれば、第３運動変換手段は、回転運動する第２回転部材に連結されたリード溝付き回転面板の回転を、径方向に形成されたガイド溝に移動可能に案内された刃具の直進運動に変換するものであるので、リード溝付き回転面板の回転によって刃具を主軸の径方向に大きなストロークで移動することができる。

請求項７に係る発明によれば、第１駆動手段と第２駆動手段は、各々独立した運動が可能であるので、主軸を停止した状態で第２駆動手段によって各ねじ軸を駆動できるとともに、第１ねじ軸を停止した状態で主軸を回転させることができる。

本発明の実施の形態を示すワーク加工装置の全体構成を示す平面図である。 主軸台の構成を示す図である。 主軸の先端部を示す断面図である。 図３の４−４線に沿って矢視したリード溝機構を示す図である。 図３の５−５線に沿って切断した断面図である。 図５の６−６線に沿って切断した断面図である。 図５の７−７線に沿って切断した断面図である。 ワークを固定するバイスを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１０は工作機械（ワーク加工装置）のスラント型のベッドを示し、ベッド１０上の右側には、スライドベース１１がベッド１０上に形成されたスライドレール１２に沿ってＺ軸方向に移動可能に載置されている。スライドベース１１には送りナット１３が取付けられ、この送りナット１３に送りねじ１４が螺合されている。送りねじ１４は、ベッド１０上にＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、ベッド１０上に設置したサーボモータ１５によって回転される。これにより、スライドベース１１は、サーボモータ１５の回転によってスライドレール１２に沿って移動され、その移動量はサーボモータ１５に連結したエンコーダ１６によって検出される。

スライドベース１１上には、スライドレール１２と平行にスライドレール２２が形成され、このスライドレール２２に右主軸台２１が、Ｚ軸方向に移動可能に載置されている。右主軸台２１には、右主軸２３がＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、右主軸台２１に設置された主軸駆動モータ２４によって回転駆動されるようになっている。主軸駆動モータ２４は請求項における第１駆動手段を構成している。右主軸台２１には送りナット２５が取付けられ、この送りナット２５に送りねじ２６が螺合されている。送りねじ２６は、スライドベース１１上にＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、スライドベース１１上に設置したサーボモータ２７によって回転される。これにより、右主軸台２１は、サーボモータ２７の回転によってスライドレール２２に沿って移動され、その移動量はサーボモータ２７に連結したエンコーダ２８によって検出される。

ベッド１０上の左側には、左主軸台３１がベッド１０上に形成されたスライドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動可能に載置されている。左主軸台３１には、左主軸３３が右主軸２３と同一の軸線の回りに回転可能に軸承され、左主軸台３１に設置された主軸駆動モータ３４によって回転駆動されるようになっている。左主軸台３１には送りナット３５が取付けられ、この送りナット３５に送りねじ３６が螺合されている。送りねじ３６は、ベッド１０上にＺ軸と平行な軸線の回りに回転可能に軸承され、ベッド１０上に設置したサーボモータ３７によって回転される。これにより、左主軸台３１は、サーボモータ３７の回転によってスライドレール３２に沿って移動され、その移動量はサーボモータ３７に連結したエンコーダ３８によって検出される。

図２において、右主軸台２１に回転可能に軸承された右主軸２３の前端には、第２ボールナット４１が回転のみ可能に支持され、右主軸２３の後端には、第２ボールスプライン４２が固定されている。第２ボールスプライン４２には、右主軸２３の回転軸線上に配置された第２ボールねじ軸４３に形成されたスプライン溝が転動ボール４４を介して図２の左右方向にのみ摺動可能に嵌合されている。第２ボールねじ軸４３には、スプライン溝とボールねじリード溝が加工されており、この第２ボールねじ軸４３のボールねじリード溝に第２ボールナット４１が転動ボール４５を介して螺合されている。第２ボールねじ軸４３の先端は、第２ボールナット４１の前端より前方に突出され、後端は、第２ボールスプライン４２の後方に延在されている。第２ボールナット４１の先端には、後述する構成の回転面板４６が固定されている。

右主軸台２１の後方には、駆動ユニット４７が固定され、この駆動ユニット４７の前端部に第１ボールスプライン４８が固定され、後端部に第１ボールナット４９が回転のみ可能に支持されている。第１ボールスプライン４８には、第２ボールねじ軸４３と同一の軸線上に配置された第１ボールねじ軸５０に形成されたスプライン溝が転動ボール５１を介して図２の左右方向にのみ摺動可能に嵌合されている。第１ボールねじ軸５０には、スプライン溝とボールねじリード溝が加工されており、この第１ボールねじ軸５０のボールねじリード溝に第１ボールナット４９が転動ボール５２を介して螺合されている。第１ボールねじ軸５０の先端部は、スラスト伝達用継手５３を介して第２ボールねじ軸４３に連結されている。スラスト伝達用継手５３は、第１および第２ボールねじ軸５０、４３を、相対回転は許容し、相対軸方向移動（直進運動）は拘束して連結するものである。すなわち、スラスト伝達用継手５３は、第１ボールねじ軸５０の直進運動は第２ボールねじ軸４３に伝え、第２ボールねじ軸４３の回転運動は第１ボールねじ軸５０に伝えないようにしている。

第１ボールナット４９には歯付従動プーリ５４が取付けられ、この歯付従動プーリ５４は、右主軸台２１に設置されたサーボモータ５５のモータ軸５５ａに取付けられた歯付駆動プーリ５７にタイミングベルト５８を介して連結されている。サーボモータ５５の回転量はサーボモータ５５に連結したエンコーダ５６によって検出される。これら歯付駆動プーリ５７、歯付従動プーリ５４およびタイミングベルト５８によって、ベルト伝動機構５９を構成している。なお、サーボモータ５５は請求項における第２駆動手段を構成しており、第１および第２ボールナット４９、４１はサーボモータ５５によって回転される回転部材を構成している。

上記した構成により、主軸２３が回転した場合には、第２ボールねじ軸４３が第２ボールスプライン４２を介して主軸２３と一体的に回転されるが、第１ボールねじ軸５０は第１ボールスプライン４８によって停止状態に保持され、第２ボールねじ軸４３と第１ボールねじ軸５０の相対回転がスラスト伝達用継手５３によって許容される。これによって、サーボモータ５５を主軸台２１もしくはこの主軸台２１と一体の部材に固定することができる。

また、主軸２３が停止されている状態で、サーボモータ５５が回転駆動された場合には、ベルト伝動機構５９を介して第１ボールナット４９が回転されるが、第１ボールねじ軸５０の回転が第１ボールスプライン４８によって停止状態に拘束されているため、第１ボールねじ軸５０は第１ボールナット４９との螺合関係により、サーボモータ５５の回転量に応じて軸方向に移動される。

第１ボールねじ軸５０の軸方向移動は、スラスト伝達用継手５３を介して第２ボールねじ軸４３に伝達され、第２ボールスプライン４２によって回転を拘束された第２ボールねじ軸４３が、第１ボールねじ軸５０と一体的に軸方向移動される。第２ボールねじ軸４３の軸方向移動により、第２ボールねじ軸４３と螺合関係にある第２ボールナット４１が回転され、第２ボールナット４１と一体的に回転面板４６が主軸２３内で回転される。これにより、主軸２３の回転運動に拘らず、各ボールねじ軸４３、５０および回転面板４６の回転運動の制御が可能となる。

この場合、第１ボールねじ軸５０と第２ボールねじ軸４３とのリードが同じであり、かつ歯付従動プーリ５４と歯付駆動プーリ５７が同径であれば、回転面板４６はサーボモータ５５と同じ回転量だけ回転されることになる。

主軸２３の先端には、図３および図５に示すように、主軸面板６１が固定されている。主軸面板６１には、回転面板４６の中心部前面を横切るように矩形状の案内溝穴６２が主軸２３の回転軸線と交差する径方向に形成され、この案内溝穴６２にスライダ６３が主軸２３の径方向に移動可能に案内されている。

スライダ６３に対面する回転面板４６の前面には、図３および図４に示すように、リード溝６４が形成され、回転面板４６に対面するスライダ６３の後面には、リード溝６４に係合するカムフォロア６５が設けられている。これらリード溝６４とカムフォロア６５とによって、回転面板４６の正逆回転をスライダ６３の径方向の往復運動に変換するリード溝機構６６を構成している。かかるリード溝機構６６は、スライダ６３側にリード溝６４を形成し、回転面板４６側にカムフォロア６５を設けて構成してもよい。

上記した第１ボールスプライン４８、第１ボールナット４９および第１ボールねじ軸５０によって、サーボモータ５５による第１ボールナット４９の回転運動（第１回転運動）を、第１ボールねじ軸５０の直進運動（第１直進運動）に変換する第１運動変換手段を構成しており、第２ボールナット４１、第２ボールスプライン４２および第２ボールねじ軸４３によって、第１ボールねじ軸５０より伝達された第２ボールねじ軸４３の直進運動（第２直進運動）を、第２ボールナット４１の回転運動（第２回転運動）に変換する第２運動変換手段を構成している。また、上記した回転面板４６およびリード溝機構６６によって、回転面板４６の回転運動を刃具６７、６９の主軸径方向の直進運動に変換する第３運動変換手段を構成している。

なお、図３中、６３ｂはスライダ６３の移動方向の両端部に形成した重量軽減用の穴である。

主軸面板６１の先端面には、図７に示すように、スライダ６３の前面が突出する開口部６１ａが径方向に形成されている。開口部６１ａより突出するスライダ６３の前面には、図３および図５に示すように、主軸２３の回転中心を挟んで両側に、荒加工用の刃具６７を保持した刃具ホルダ６８と、仕上げ加工用の刃具６９を保持した刃具ホルダ７０がそれぞれ固定されている。これら荒加工用刃具６７および仕上げ加工用刃具６９は、回転面板４６の一方向の回転（正回転）によるスライダ６３の径方向移動により、いずれか一方が主軸２３の回転中心に向かって移動され、回転面板４６の他方向の回転（逆回転）により、他方が主軸２３の回転中心に向かって移動されるようになっている。

主軸２３に固定された主軸面板６１の先端には、センタドリル７１を主軸中心線上に保持したドリルホルダ７２が、主軸面板６１の開口部６１ａを跨いで固定されている。センタドリル７１は、荒加工用および仕上げ加工用刃具６７、６９よりも所定量後方位置に設けられ、荒加工用および仕上げ加工用刃具６７、６９によってシャフトワークＷの端部外径および端面を加工する際に、シャフトワークＷの軸端に干渉しないようになっている。

また、主軸面板６１には、図５および図６に示すように、案内溝穴６２を挟んで両側に一対のガイド溝７３が案内溝穴６２と平行に形成され、これらガイド溝７３に一対のバランスウエイト７４が、スライダ６３の移動方向と平行な方向にそれぞれ移動可能に案内されている。スライダ６３の移動方向の中央部両側には、係合凹部６３ａが形成され、これら係合凹部６３ａに対向してバランスウエイト７４に係合凹部７４ａがそれぞれ形成されている。主軸面板６１には、一端にスライダ６３の係合凹部６３ａに係合する係合部７５ａを有し、他端にバランスウエイト７４の係合凹部７４ａに係合する係合部７５ｂを有する一対の伝達レバー７５が、中央付近を支軸７６によって主軸軸線と平行な軸線の回りに回動可能に支持されている。

この場合、伝達レバー７５は、支軸７６と係合部７５ａまでの距離よりも支軸７６と係合部７５ｂまでの距離を大きくしたレバー比を有しており、このレバー比によってスライダ６３の移動を拡大してバランスウエイト７４に伝達できるようになっている。これにより、スライダ６３および刃具ホルダ６８、７０の質量に対して、バランスウエイト７４の質量を大きくとれない場合であっても、バランスウエイト７４の移動量を拡大することで、スライダ６３の移動に伴うアンバランスを効果的に抑制できるようにしており、これによって、主軸２３の高速回転を可能にしている。

上記においては、右主軸台２１側の構成について説明したが、左主軸台３１側も同様に構成されているので、説明を省略する。なお、図１において、右主軸台２１と同一の構成部品には、左主軸台３１にも同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。

図１において、右主軸台２１の前方のスライドベース１１上には、シャフトワークＷの一端を把持する把持径調整可能なバイス８１が設けられている。また、左主軸台３１の前方のベッド１０上には、シャフトワークＷの他端を把持する把持径調整可能なバイス８２が設けられている。

これら一対のバイス８１、８２は、図８に示すように、スライドベース１１あるいはベッド１０上に設置された固定ベース８３を備え、この固定ベース８３上にシャフトワークＷを径方向に挟んで相対向する一対のワーク受台８５、８６が、シャフトワークＷの径方向にそれぞれ摺動可能に支持されている。ワーク受台８５、８６の相対向する先端には、シャフトワークＷを把持するＶ字状の把持面８７ａ、８８ａを形成した把持部８７、８８が取付けられている。

固定ベース８３には、送りねじ軸８９がワーク受台８５，８６の摺動方向と平行な軸線の回りに回転可能に支持され、この送りねじ軸８９は固定ベース８３に設置したトルクモータ９０によって回転されるようになっている。送りねじ軸８９には、同一ピッチの右ねじ部８９ａと左ねじ部８９ｂが形成され、右ねじ部８９ａは一方のワーク受台８５に取付けられた送りナット９１に螺合され、左ねじ部８９ｂは他方のワーク受台８６に取付けられた送りナット９２に螺合されている。これにより、トルクモータ９０によって送りねじ軸８９が回転されると、右ねじ部８９ａと左ねじ部８９ｂの作用によって、一対のワーク受台８５、８６が同量ずつ逆方向に進退され、両把持部８７、８８の間でシャフトワークＷをその軸心が両主軸２３，３３の軸心に一致するように把持するようになっている。

次に、上記した実施の形態における動作について説明する。右主軸台２１および左主軸台３１がそれぞれ原位置（後退端位置）に位置されている状態において、シャフトワークＷの軸方向長さに応じてサーボモータ１５がＮＣ制御され、これにより、スライドベース１１がＺ軸方向に移動されて、左右主軸２３、３３の間隔がシャフトワークＷの軸方向長さに応じて位置調整される。

しかる状態で、ロボット等によってシャフトワークＷを、左右主軸２３、３３の各センタドリル７１間の中央に位置するように搬送する。次いで、一対のバイス８１、８２の各トルクモータ９０が起動され、送りねじ軸８９が回転駆動される。送りねじ軸８９の回転により、右ねじ部８９ａと左ねじ部８９ｂの作用によって、一対のワーク受台８５、８６が同一の速度で互いに接近する方向に前進され、両把持部８７、８８の間でシャフトワークＷの両端部よりやや中央寄りの部位が左右主軸２３、３３の軸心に一致するように把持される。

以下、シャフトワークＷの両端部外径加工および両端面加工ならびに両センタ穴加工について順に説明する

１．両端部外径加工
シャフトワークＷの両端部近傍が一対のバイス８１、８２によって把持されると、左右主軸台２１、３３に設置されたサーボモータ５５が一方向（例えば、正転方向）に起動され、ベルト伝動機構５９を介して第１ボールナット４９が回転駆動される。第１ボールナット４９の回転により、第１ボールスプライン４８に摺動のみ可能に嵌合された第１ボールねじ軸５０が直進運動される。第２ボールねじ軸５０が直進運動されると、第２ボールスプライン４２に摺動のみ可能に嵌合された第２ボールねじ軸４３が、スラスト伝達用継手５３を介して軸方向に移動される。これにより、第２ボールナット４１とともに回転面板４６が一方向に回転される。同時に、左右主軸２３、３３が主軸駆動モータ２４、３４によって回転駆動される。

回転面板４６が一方向に回転されると、リード溝６３とカムフォロア６４からなるリード溝機構６６により、スライダ６３が主軸２３、３３に対して図３の矢印方向で示す径方向に移動され、荒加工用刃具６７がシャフトワークＷの中心に向かって接近され、両端部外径に対して所定量切込まれる。続いて、サーボモータ２７、３７によって左右主軸台２１、３１が所定の送り速度で所定量前進され、荒加工用刃具６７によってシャフトワークＷの両端部外径を荒加工する。

左右主軸台２１、３１が所定量前進されると、サーボモータ５５が他方向（逆転方向）に駆動されることにより、回転面板４６が他方向に回転され、リード溝機構６６によってスライダ６３が主軸２３、３３に対して前記と逆の径方向（図３の反矢印方向）に移動され、荒加工用刃具６７がシャフトワークＷの両端部外径より離間され、その後、サーボモータ２７、３７によって左右主軸台２１、３１が後退され、左右主軸台２１、３１が原位置まで後退される。

ところで、スライダ６３が主軸２３、３３の径方向に移動されると、伝達レバー７５を介して一対のバランスウエイト７４がスライダ６３の移動方向と反対方向に移動され、回転バランスがとられる。この際、実施の形態に示すように、支軸７６と係合部７５ａまでの距離よりも支軸７６と係合部７５ｂまでの距離を大きくしてあるので、このレバー比によってスライダ６３の移動を拡大してバランスウエイト７４に伝達することができる。これにより、バランスウエイト７４の質量を大きくとれない場合であっても、バランスウエイト７４の移動量を拡大することで回転アンバランスを効果的に抑制することができ、主軸２３を高速回転しても加工精度が低下することがない。

続いて、左右主軸台２１、３１に設置されたサーボモータ５５が他方向（逆転方向）に駆動され、回転面板４６が他方向に回転される。これにより、リード溝機構６６により、スライダ６３が主軸２３、３３に対して図３の反矢印方向の径方向に移動され、仕上げ加工用刃具６９がシャフトワークＷの中心に向かって接近され、荒加工された両端部外径に対して所定量切込まれる。次いで、前記と同様にして、サーボモータ２７、３７によって左右主軸台２１、３１が所定の送り速度で所定量前進され、仕上げ加工用刃具６９によってシャフトワークＷの両端部外径を仕上げ加工する。

２．端面加工
シャフトワークＷの両端部外径が荒加工および仕上げ加工されると、両主軸台２１、３１がサーボモータ２７、３７によって原位置より所定量前進され、荒加工用バイト６７がシャフトワークＷの端面に対して所定量切り込まれた位置に位置決めされる。その状態で、左右主軸台２１、３１のサーボモータ５５が一方向（例えば、正転方向）に回転され、上記したと同様に、第２ボールナット４１が回転されるとともに、回転面板４６が一方向に回転される。同時に、左右主軸２３、３３が主軸駆動モータ２４、３４によって回転駆動される。

これにより、リード溝機構６６により、スライダ６３が主軸２３、３３に対して図３の矢印方向で示す径方向に移動され、荒加工用バイト６７がシャフトワークＷの中心に向かって所定量移動され、荒加工用バイト６７によってシャフトワークＷの端面が荒加工される。シャフトワークＷの端面が荒加工されると、サーボモータ５５が他方向（逆転方向）に回転され、スライダ６３が主軸２３、３３に対して前記と逆の径方向（図３の反矢印方向）に移動され、原位置に復帰される。

続いて、サーボモータ２７、３７によって主軸台２１、３１が所定量前進され、仕上げ加工用バイト６９がシャフトワークＷの端面に対して所定量切り込まれる。その後、サーボモータ５５の他方向（例えば、逆転方向）の回転により、スライダ６３が主軸２３、３３に対して図３の反矢印方向の径方向に移動され、仕上げ加工用バイト６９がシャフトワークＷの中心に向かって所定量移動されることにより、仕上げ加工用バイト６９によってシャフトワークＷの端面が仕上げ加工される。

３．センタ穴加工
主軸２３、３３が主軸駆動モータ２４、３４によって、センタ穴加工に適した回転速度で回転駆動されるとともに、左右主軸台２１、３１がサーボモータ１５、３７によって所定の送り速度で所定量前進される。これにより、主軸２３、３３の先端に固定されたセンタドリル７１によって、シャフトワークＷの端面に所定深さのセンタ穴が加工される。その後、左右主軸台２１、３１はサーボモータ１５、３７によって原位置まで後退される。

このようにセンタ穴加工が、外径加工と同じ主軸２３、３３の回転によって加工されるため、センタ穴を、主軸の回転によって加工される端部外径と同一基準で加工することができ、センタ穴と端部外径との同心度を高めることができる。

上記した実施の形態によれば、サーボモータ（第２駆動手段）５５の回転を、第１ボールスプライン４８と第１ボールナット４９と第１ボールねじ軸５０とによって構成される第１運動変換手段により、第１ボールねじ軸５０の直進運動に変換し、さらにこの第１ボールねじ軸５０の直進運動を、第２ボールスプライン４２と第２ボールナット４１と第２ボールねじ軸４３によって構成される第２運動変換手段により、第２ボールナット４１の回転運動に変換して、回転面板４６を回転し、この回転面板４６の回転を、リード溝機構６６と回転面板４６とによって構成される第３運動変換手段により、スライダ６３に取付けた荒加工用刃具６７および仕上げ加工用刃具６９の主軸径方向の直進運動に変換するようになっている。

これにより、従来のような複雑な遊星歯車機構を設けなくても、簡単な構成により、主軸台２１に固定したサーボモータ５５により、荒加工用刃具６７および仕上げ加工用刃具６９を主軸２３の径方向に大きなストロークで移動することができ、ワークＷの端部外径および端面を加工することができる。しかも、ワークＷの端部外径、端面およびセンタ穴をそれぞれ個別に加工するようになっているので、ワークＷに与える負荷を軽減することができ、端部外径、端面およびセンタ穴を高精度に加工することができる。

また、上記した実施の形態によれば、荒加工用刃具６７と仕上げ加工用刃具６９が主軸２３、３３の中心を挟んでスライダ６３に取付けられ、このスライダ６３を跨いでセンタドリル７１を保持したドリルホルダ７２が主軸面板６１の先端に固定されているので、スライダ６３の径方向の移動によって、シャフトワークＷの端部外径および端面を、荒加工用刃具６７および仕上げ加工用刃具６９によって、荒加工および仕上げ加工することができ、しかも、センタドリル７１を主軸２３に固定した状態で、主軸２３の回転によってセンタ穴を加工することができるので、センタ穴を、主軸２３の回転によって加工される端部外径と同一基準で加工することができ、センタ穴と端部外径との同心度を高めることができる。

さらに、上記した実施の形態によれば、主軸面板６１には、バランスウエイト７４がスライダ６３の移動方向と平行な方向に移動可能に取付けられ、バランスウエイト７４とスライダ６３とが伝達レバー７５によって互いに反対方向に移動されるとともに、伝達レバー７５は、スライダ６３の移動をバランスウエイト７４に拡大して伝達するレバー比を有しているので、バランスウエイト７４の質量を大きくとれない場合であっても、バランスウエイト７４の移動量の拡大によって主軸２３の回転アンバランスを効果的に抑制することができ、主軸２３を高速で回転しても、ワークＷの端部外径を高精度に加工することができる。

なお、上記した実施の形態においては、伝達レバー７５にレバー比を持たせて、スライダ６３の移動量をバランスウエイト７４に拡大して伝達するようにした例について述べたが、バランスウエイト７４の移動量を拡大しなくても、スライダ６３の移動に伴う回転アンバランスを抑制することができ、効果的である。

また、上記した実施の形態においては、サーボモータ５５を直接主軸台２１に設置した例について述べたが、直接主軸台２１に取付けなくとも、主軸台２１と一体の部材に取付けてもよく、サーボモータ５５を主軸台２１に設置するとはこれらを包含するものであることは勿論である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明に係るワーク加工装置は、次工程において加工基準となるワークの端部外径、端面およびセンタ穴等を加工するものに用いるのに適している。

１０…ベッド、１１…スライドベース、１５…サーボモータ、２１、３１…主軸台、２３、３３…主軸、２４…第１駆動手段、２７、３７…サーボモータ、４１…第２ボールナット、４２…第２ボールスプライン、４３…第２ねじ軸、４６…回転面板、４８…第１ボールスプライン、４９…第１ボールナット、５０…第１ねじ軸、５３…継手、５５…第２駆動手段、６３…スライダ、６４…リード溝、６５…カムフォロア、６６…リード溝機構、６７、６９…刃具、７１…センタドリル、７４…バランスウエイト、７５…伝達レバー、７６…支軸、８１、８２…バイス、Ｗ…ワーク。

Claims (7)

1. 主軸台に回転可能に軸承された主軸と、該主軸側に径方向に移動可能に設けられワークを加工する刃具と、前記主軸を回転させる第１駆動手段と、回転部材を回転させる第２駆動手段とを備え、
   前記第２駆動手段による前記回転部材の第１回転運動を第１直進運動に変換する第１運動変換手段と、前記第１直進運動を第２回転運動に変換する第２運動変換手段と、前記第２回転運動を前記刃具の主軸径方向の直進運動に変換する第３運動変換手段とを有する、
   ことを特徴とするワーク加工装置。
2. 請求項１において、前記第１運動変換手段は、前記第２駆動手段による前記回転部材の回転運動を第１ねじ軸の直進運動に変換するものであり、前記第１ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有することを特徴とするワーク加工装置。
3. 請求項１において、前記第２運動変換手段は、第２ねじ軸の直進運動を第２回転部材の回転運動に変換するものであり、前記第２ねじ軸はねじリード溝とスプライン溝を有することを特徴とするワーク加工装置。
4. 請求項３において、前記第１ねじ軸は前記主軸台側に直進運動のみ可能に支持され、前記第２ねじ軸は前記主軸側に直進運動のみ可能に支持されていることを特徴とするワーク加工装置。
5. 請求項３または請求項４において、前記第１ねじ軸と前記第２ねじ軸は、継手で連結されており、前記継手は前記第１ねじ軸の直進運動は前記第２ねじ軸に伝え、前記第２ねじ軸の回転運動は前記第１ねじ軸に伝えないように構成されていることを特徴とするワーク加工装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記第３運動変換手段は、回転運動する前記第２回転部材に連結されたリード溝付き回転面板の回転を、径方向に形成されたガイド溝に移動可能に案内された前記刃具の直進運動に変換するものであることを特徴とするワーク加工装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記第１駆動手段と前記第２駆動手段は、各々独立した運動が可能であることを特徴とするワーク加工装置。

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