JP2014018957A - 旋盤 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、曲面加工の効率を向上できる旋盤を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る旋盤は、台座と、台座に装着されている作業台と、移動装置と、送り装置と、を備える。前記移動装置は台座に第一方向に沿ってスライド可能に装着され、且つ作業台の上方に位置し、送り装置は第一方向に対して直交する第二方向に沿ってスライド可能に移動装置に装着され、且つ送り駆動装置と、旋盤用バイトと、を備え、旋盤用バイトは移動装置の駆動によって第一方向と、第二方向に運動し、且つ送り駆動装置の駆動によって第一方向と第二方向とに対して直交する第三方向に沿って往復運動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋盤に関し、特に曲面加工を行う旋盤に関するものである。

従来の工作機械の加工技術において、旋盤のバイトは、送り装置との連動によってＸ／Ｙ／Ｚ軸方向に沿って作動し、且つ主軸によって高速回転して、ワークに対して曲面加工を行う。しかし、従来のバイトは、ワークのある位置の加工を終えた後、送り装置が、主軸との連動による上昇、次の加工位置への移動及び下降等の一連の動作を終えなければ、次の位置での加工を行わない。従って、時間を浪費し、且つ曲面加工の効率も低い。

以上の問題点に鑑みて、本発明は、曲面加工の効率を向上できる旋盤を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る旋盤は、台座と、台座に装着されている作業台と、移動装置と、送り装置と、を備える。前記移動装置は、第一方向に沿ってスライド可能に台座に装着され、且つ作業台の上方に位置し、送り装置は、第一方向に対して直交する第二方向に沿ってスライド可能に移動装置に装着され、送り駆動装置と、旋盤用バイトとを備え、旋盤用バイトは、移動装置の駆動によって第一方向と、第二方向とに運動し、且つ送り駆動装置の駆動によって第一方向と第二方向とに対して直交する第三方向に沿って往復運動する。

本発明に係る旋盤は、移動装置は送り装置を、第一方向と、第一方向に対して直交する第二方向とに移動させ、送り駆動装置は、旋盤用バイトを駆動して、第一方向と第二方向とに対して直交する第三方向に沿って往復運動させて、曲面加工が行われる。従って、前記送り装置は、ワークに対して曲面加工をする際、異なる３つの方向に沿って往復運動することができるため、曲面加工時間を短縮して、且つ曲面加工の効率を向上することができる。

本発明に係る旋盤の斜視図である。 図１に示した旋盤の分解図である。 図１に示した旋盤の送り装置及び作業台の斜視図である。 図３に示した旋盤の送り装置の分解図である。 図４に示した旋盤の送り装置を別の視点から見た分解図である。

以下、図面に基づいて、本発明に係る旋盤について詳細に説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明に係る旋盤１００は、ワークに対して曲面加工を行う。旋盤１００は、台座１０と、台座１０に装着され且つワークを固定させるための作業台２０と、台座１０に移動可能に装着され且つ作業台２０の上方に位置する移動装置３０と、移動装置３０にスライド可能に装着されている送り装置４０と、作業台２０、移動装置３０及び送り装置４０に電気接続されている制御装置（図示せず）と、を備える。移動装置３０は、この制御装置の命令に基づいて、送り装置４０と連動して互いに直交するＸ軸方向（第一方向）、Ｙ軸方向（第二方向）、Ｚ軸方向（第三方向）に沿って送り装置４０を移動させる。

台座１０は、基底部１１と、基底部１１上に間隔をあけて平行に設置されている２つの支持体１３と、を備える。各支持体１３の前記基底部１１から離れている端面には、平行に間隔をあけて２つの第一レール１３１が設置されている。本実施形態において、第一レール１３１は、Ｘ軸方向（第一方向）に沿って延伸している。各２つの第一レール１３１の間には、第一スライド凹部１３３が形成されている。

作業台２０は、略円柱形を呈し、且つ基底部１１に回転可能に装着される。なお、作業台２０は、２つの支持体１３の間に位置する。作業台２０は、駆動部材２１と、駆動部材２１の前記基底部１１から離れている端面に固定されている支持板２３と、を備える。駆動部材２１は、制御装置に電気接続されている。本実施形態において、駆動部材２１は、ダイレクトドライブモータ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｏｔｏｒ）である。

図１乃至図３を参照すると、移動装置３０は、２つの支持体１３上にスライド可能に装着されている。該移動装置３０は、その長手方向が２つの支持体１３の長手方向に直交するように、作業台２０の上方に位置する。移動装置３０は、横梁３１と、横梁３１の両端に形成され且つ２つの支持体１３にスライド可能にそれぞれ結合されるスライド台３３と、スライド台３３に装着されている第一駆動アセンブリ３５と、横梁３１に装着されている第二駆動アセンブリ３７と、を備える。横梁３１は、Ｙ軸方向（第二方向）に沿って延伸している。横梁３１には、互いに平行である２つの第二レール３１１が形成されている。各スライド台３３は、２つの第一スライド部３３１を備え、且つこの第一スライド部３３１を介して第一レール１３１にスライド可能に結合される。第一駆動アセンブリ３５は、第一スライド凹部１３３内に収容され、且つ横梁３１を駆動してＸ軸方向に沿って移動させる。具体的には、第一駆動アセンブリ３５は、第一可動子３５１及び第一固定子３５３を備え、第一可動子３５１は、スライド台３３に固定され、第一固定子３５３は、第一スライド凹部１３３内に固定される。第一可動子３５１と第一固定子３５３とが互いに作用して推進されることによって、スライド台３３は支持体１３に沿ってＸ軸方向に移動する。第二駆動アセンブリ３７は、横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定され、且つ送り装置４０を駆動してＹ軸方向に沿って移動させる。具体的には、第二駆動アセンブリ３７は、第二可動子３７１及び第二固定子３７３を備え、第二可動子３７１は、送り装置４０に固定され、第二固定子３７３は、横梁３１に固定される。第二可動子３７１と第二固定子３７３とが互いに作用して推進されることによって、送り装置４０は横梁３１に沿ってＹ軸方向に移動する。本実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、全て高性能のリニアモーターである。また、他の実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、他の駆動部材でもよく、且つ第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７の数は、実際の要求に応じて設定してもよい。

図５を併せて参照すると、送り装置４０は、滑動部４１、固定座４３、バイトホルダ４５、送り駆動装置４７及び旋盤用バイト４９を備える。滑動部４１は、２つの横梁３１にスライド可能に装着され、且つ第二駆動アセンブリ３７の駆動によって送り装置４０全体をＹ軸方向に移動する。固定座４３は、滑動部４１にスライド可能に装着され、且つＺ軸方向に移動する。送り駆動装置４７は、固定座４３内に収容して装着され、且つ制御装置に電気接続される。バイトホルダ４５は、固定座４３に装着され、且つ送り駆動装置４７の駆動によって該固定座４３に対してＺ軸方向に沿って往復移動する。本実施形態において、送り装置４０は、滑動部４１をさらに備える。滑動部４１には、２つの第二スライド部４１１が設置されており、且つ該第二スライド部４１１を介して第二レール３１１にスライド可能に装着される。固定座４３は、滑動部４１に固定される。バイトホルダ４５は、固定座４３にスライド可能に装着される。送り駆動装置４７は、固定座４３内に収容して装着され、且つ制御装置に電気接続されて、バイトホルダ４５の上下移動（Ｚ軸方向での移動）を制御する。旋盤用バイト４９は、バイトホルダ４５に固定される。バイト４９のバイトシャフト４９１は、バイトホルダ４５に固定される。

図４を併せて参照すると、固定座４３は、筐体４３１と、該筐体４３１の両側に装着された２つの装着板４３３と、を備える。筐体４３１は、底壁４３１１と、互いに平行に設置された第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５と、頂壁４３１６と、を備える。第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５は、底壁４３１１の両側から垂直方向に延伸している。底壁４３１１は、第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５よりも基底部１１に近い。第一側壁４３１３と第二側壁４３１５との間には、収容空間４３１０が形成されている。第一側壁４３１３における収容空間４３１０側の表面（つまり、筐体４３１の内側面）には、第一ガイドレール４３１７が設置されている。第二側壁４３１５には、第一ガイドレール４３１７と対応する位置に、ガイド凹部４３１８が設けられている。ガイド凹部４３１８は、第二側壁４３１５を貫通するように設けられている。ガイド凹部４３１８の両側には、２つの第二ガイドレール４３１９が設置され、該２つの第二ガイドレール４３１９は、第二側壁４３１５における収容空間４３１０の背面側（つまり、筐体４３１の外側面）に位置する。また、２つの第二ガイドレール４３１９は、ガイド凹部４３１８と平行に設けられる。第二ガイドレール４３１９は、略ストリップ形である。また、頂壁４３１６は、第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５に対して垂直に設置される。本実施形態において、底壁４３１１と、第一側壁４３１３と、第二側壁４３１５と、頂壁４３１６と、は、一体的に製造されて筐体４３１を形成する。２つの装着板４３３は、収容空間４３１０を封止するように筐体４３１の両側に固定され、固定座４３は、２つの装着板４３３が滑動部４１に固定される。

バイトホルダ４５は、略「Ｔ」字形を呈し、且つ主体４５１と、該主体４５１の長手方向に沿って且つ短手方向の略中央部から主体４５１に対して直交する方向に突設されたスライド板４５３と、を備える。主体４５１は、略シャトル形（すなわち、主体４５１の幅が、Ｚ軸方向（第三方向）に向かって狭くなるテーパ状である）を呈し、且つ該主体４５１のスライド板４５３から離れている面には、２つの固定部４５１１が間隔をあけて設置されている。主体４５１のスライド板４５３が位置する面には、４つのスライダー４５１３が設置されている。この４つのスライダー４５１３は、スライド板４５３の長手方向両側にそれぞれ２つずつ設置され、且つ第二側壁４３１５の第二ガイドレール４３１９にスライド可能に設置される。スライド板４５３は、ガイド凹部４３１８から収容空間４３１０内に挿入されて、収容空間４３１０を２つの空間に分割する。スライド板４５３の主体４５１から離れている端面には、ガイド部４５３１が形成されており、このガイド部４５３１は、第一側壁４３１３の第一ガイドレール４３１７にスライド可能に設置される。これにより、バイトホルダ４５は、Ｚ軸方向に沿って往復運動することができる。本実施形態において、スライダー４５１３は、スライダーブロックであり、ガイド部４５３１は、スライダーレールである。

送り駆動装置４７は、固定座４３内に装着され、且つ２つの駆動モジュール４７１を備える。本実施形態において、駆動モジュール４７１は、高性能のリニアモーターである。２つの駆動モジュール４７１は、収容空間４３１０のスライド板４５３によって分割された２つの空間にそれぞれ収容される。各駆動モジュール４７１は、可動子４７１１及び固定子４７１３を備える。可動子４７１１は、装着板４３３の収容空間４３１０に向かう面に固定され、且つ通電によって交番磁界(alternating magnetic fields)を生成する。２つの固定子４７１３は、スライド板４５３の両側面にそれぞれ固定される。各固定子４７１３は、可動子４７１１とスライド板４５３との間に設置される。２つの固定子４７１３が生成した磁界と２つの可動子４７１１が生成した交番磁界との推進作用によって、バイトホルダ４５は第一ガイドレール４３１７に沿ってＺ軸方向に高速で往復移動する。また、駆動モジュール４７１の数は２つに限定されず、必要に応じて選択できる。例えば、送り駆動装置４７１は、１つの駆動モジュール４７１或いは３つの駆動モジュール４７１を採用することもできる。これにより、十分な駆動力を得る一方、複数の駆動モジュール４７１を採用することによって、各駆動モジュール４７１の体積が小さくなるので、組み立てが便利になる。

旋盤用バイト４９は、２つの固定部４５１１の間に固定され、この旋盤用バイト４９によって、ワーク２００に対して曲面加工を行う。旋盤用バイト４９は、バイトシャフト４９１と、バイトシャフト４９１に接続されているバイト体４９３と、を備える。バイトシャフト４９１は、２つの固定部４５１１の間に固定される。また、バイト体４９３は、バイトシャフト４９１よりも基底部１１に近い。

旋盤１００を組み立てる際、先ず、駆動部材２１を２つの支持体１３の間に装着した後、支持板２３を駆動部材２１に固定させる（すなわち、作業台２０を基底部１１上に装着する）。次に、横梁３１をスライド台３３を介して２つの支持体１３にスライド可能に設置する。続いて、第一駆動アセンブリ３５の第一可動子３５１を移動装置３０のスライド台３３に固定し、第一駆動アセンブリ３５の第一固定子３５３を支持体１３の第一スライド凹部１３３内に固定し、第二駆動アセンブリ３７の第二可動子３７１を送り装置４０の滑動部４１に固定し、第二駆動アセンブリ３７の第二固定子３７３を、移動装置３０の横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定させた後、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７をそれぞれ制御装置に電気接続させる。次に、バイトホルダ４５を固定座４３に装着し、２つの駆動モジュール４７１を、収容空間４３１０の分割された２つの空間にそれぞれ収容して、バイトホルダ４５の両側面に固定し、２つの装着板４３３を固定座４３に装着して収容空間４３１０を封止する。次いで、滑動部４１を固定座４３に装着した後、旋盤用バイト４９をバイトホルダ４５に固定する。最後に、第二スライド部４１１と第二レール３１１とを係合させて、送り装置４０を移動装置３０にスライド可能に装着する。

旋盤１００を使用する際、ワーク２００を作業台２０に設置し、送り装置４０をワーク２００の上方に位置するようにＹ軸方向に沿って移動させる。ワーク２００は、作業台２０の回転に連動して回転する。旋盤用バイト４９は、送り装置４０の駆動及び制御の下、切削量に基づいて、ワーク２００に対して第一方向（Ｘ軸方向）及び第二方向（Ｙ軸方向）への移動速度よりも高速度で往復運動して加工を行う。この往復運動によって、第三方向（Ｚ軸方向）におけるワーク２００の円周方向に沿った切削量は異なるようになる。この際、移動装置３０は、同時に、制御装置の命令に基づいて送り装置４０を連動してＸ軸方向へ移動して、ワーク２００全体に対して旋削加工を行うことができる。これにより、３次元曲面を有する加工品を加工することができる。

本発明に係る旋盤１００は、可動子４７１１と固定子４７１３とが互いに作用して推進されることによって、バイトホルダ４５は第一ガイドレール４３１７に対してＺ軸方向に高速で往復運動をすることができる。従って、送り装置４０全体の上昇及び下降動作を省略することができるため、曲面加工時間を短縮して、且つ曲面加工の効率を向上することができる。また、高速の往復運動によって、３次元曲面を有する加工品を加工することができる。つまり、一度の加工で良好な平滑度を有する３次元曲面を得ることができる。また、作業台２０が、駆動部材２１の駆動によって直接回転されるので、旋盤１００の切削量が比較的大きい場合は、更にその動力を発揮することができる。

単一のワーク２００を加工する場合、固定座４３を滑動部４１上に固定して、旋盤用バイト４９のＺ軸方向に対する最初の位置を決める。従って、固定座４３をＺ軸方向にスライドさせる必要はない。他の実施形態において、送り装置４０に、制御装置に電気接続される駆動機構を採用することによって、固定座４３を滑動部４１に対してＺ軸方向にスライド可能に設置する。また、滑動部４１は省略することもできる。この時、２つの第二スライド部４１１は、筐体４３１の第一側壁４３１３における収容空間４３１０の背面側に直接形成され、２つの第二スライド部４１１は、２つの第二レール３１１にそれぞれスライド可能に設置される。また、送り装置４０は、滑動部４１、固定座４３、及びバイトホルダ４５を省略することができる。この時、送り駆動装置４７が直接に旋盤用バイト４９を駆動して、Ｚ軸方向に往復運動する。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

１００ 旋盤
１０ 台座
１１ 基底部
１３ 支持体
１３１ 第一レール
１３３ 第一スライド凹部
２０ 作業台
２１ 駆動部材
２３ 支持板
２００ ワーク
３０ 移動装置
３１ 横梁
３１１ 第二レール
３３ スライド台
３３１ 第一スライド部
３５ 第一駆動アセンブリ
３５１ 第一可動子
３５３ 第一固定子
３７ 第二駆動アセンブリ
３７１ 第二可動子
３７３ 第二固定子
４０ 送り装置
４１ 滑動部
４１１ 第二スライド部
４３ 固定座
４３１ 筐体
４３３ 装着板
４３１１ 底壁
４３１３ 第一側壁
４３１５ 第二側壁
４３１０ 収容空間
４３１６ 頂壁
４３１７ 第一ガイドレール
４３１８ ガイド凹部
４３１９ 第二ガイドレール
４５ バイトホルダ
４５１ 主体
４５１１ 固定部
４５１３ スライダー
４５３ スライド板
４５３１ ガイド部
４７ 送り駆動装置
４７１ 駆動モジュール
４７１１ 可動子
４７１３ 固定子
４９ 旋盤用バイト
４９１ バイトシャフト
４９３ バイト体

Claims (9)

1. 台座と、前記台座に装着されている作業台と、移動装置と、送り装置と、を備え、前記移動装置は、第一方向に沿ってスライド可能に前記台座に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する旋盤において、
   前記送り装置は、前記第一方向に対して直交する第二方向に沿ってスライド可能に前記移動装置に装着され、且つ送り駆動装置と、旋盤用バイトと、を備え、前記旋盤用バイトは、前記移動装置の駆動によって前記第一方向と、前記第二方向と、に運動し、且つ前記送り駆動装置の駆動によって前記第一方向と前記第二方向とに対して直交する第三方向に沿って往復運動することを特徴とする旋盤。
2. 前記送り装置は滑動部及び固定座をさらに備え、前記滑動部は前記第一方向にスライド可能に前記移動装置に装着され、前記固定座は前記第三方向にスライド可能に前記滑動部に装着され、前記送り駆動装置と、前記旋盤用バイトと、はそれぞれ前記固定座に装着されることを特徴とする請求項１に記載の旋盤。
3. 前記送り装置はバイトホルダをさらに備え、前記固定座は前記第三方向にガイド部が設けられ、前記ガイド部は前記バイトホルダとスライド可能に接続されるので、前記旋盤用バイトは前記バイトホルダを介して、前記固定座に装着されることを特徴とする請求項２に記載の旋盤。
4. 前記バイトホルダは、主体と、前記主体から突設されているスライド板と、を備え、前記スライド板の前記主体から離れている一端は、前記固定座内に挿入され、且つ前記第一ガイドレールにスライド可能に設置され、前記主体は前記固定座の外部に位置し、前記バイトは前記主体に固定されることを特徴とする請求項３に記載の旋盤。
5. 前記送り駆動装置は少なくとも１つの駆動モジュールを備え、各駆動モジュールは可動子及び固定子を備え、前記可動子は前記固定座に装着され、前記固定子は前記スライド板に装着されることを特徴とする請求項４に記載の旋盤。
6. 前記固定座の前記主体に向かう端面には第二ガイドレールが設けられ、前記主体にはスライダーが設けられ、前記第二ガイドレールは前記スライダーにスライド可能に装着されていることを特徴とする請求項４に記載の旋盤。
7. 前記スライド板の主体から離れている端面にはガイド部が形成され、前記ガイド部は前記第一ガイドレールに移動可能に装着されていることを特徴とする請求項４に記載の旋盤。
8. 前記移動装置は横梁及び第一駆動アセンブリを備え、前記横梁は前記台座にスライド可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置し、前記第一駆動アセンブリは前記台座に装着され、前記横梁は前記第一駆動アセンブリによって前記台座に対して移動することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の旋盤。
9. 前記移動装置は第二駆動アセンブリをさらに備え、前記第二駆動アセンブリは前記横梁に装着され、前記送り装置は前記第二駆動アセンブリによって前記横梁に対して移動することを特徴とする請求項８に記載の旋盤。