JP2015033754A

JP2015033754A - アタッチメント

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Publication number: JP2015033754A
Application number: JP2013166865A
Authority: JP
Inventors: 井雄介石; Yusuke Ishii; 津正人稲; Masato Inazu; 内一弘竹; Kazuhiro Takeuchi; 藤孝一加; Koichi Kato
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: KR101670122B1; CN104339178B; CN104339178A; KR20150018433A; JP6234733B2

Abstract

【課題】シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントを提供する。
【解決手段】シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントであって、門形マシニングセンタのラムに対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部と、前記アタッチメント本体部に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部と、前記回転部上に、径方向内側に向くように搭載された切削刃と、前記径方向における前記切削刃の位置を調整するＵ軸調整機構と、前記回転部に前記門形マシニングセンタの主軸の回転力を伝達する回転動力伝達系と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いてシャフト部を加工するためのアタッチメントに関する。

水力発電設備には、使用水量に応じて効率的な運転を行うことができるように、流量を調整するガイドベーンが備えられている。このようなガイドベーンは、翼形状（すなわち、両縁に近いほど厚みが薄い板形状）を有する本体部と、本体部の一端面及び他端面から延伸するように設けられたシャフト部と、を有している。

従来のガイドベーンの加工方法は、（１）旋盤を用いて、シャフト部端面を加工する工程と、（２）旋盤を用いて、シャフト部を荒加工すると共に本体部の端部を加工する工程と、（３）門形マシニングセンタを用いて、本体部を加工する工程と、（４）旋盤を用いて、シャフト部を仕上げ加工する（すなわち、本体部の一端面に対するシャフト部の延伸方向（角度、通常は直角）を出す）工程と、を備えている。門形マシニングセンタとは、例えば特開２００５−１０３６９４（特許文献１）に開示されているような、主軸を支える構造体が正面視において門形状を有する工作機械である。

従来のガイドベーンの加工方法では、加工工程が多いために、段取り時間等の非加工時間の割合が大きくなるという問題があった。また、シャフト部を加工する工程では、本体部のアンバランスを治具で補助する必要があるため、ワークの取付け作業に多くの工数が費やされるという問題もあった。

特開２００５−１０３６９４号公報

本件発明者は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いてシャフト部を加工するためのアタッチメントを利用することで、段取り回数を低減できると共に、シャフト部を加工する工程では本体部のアンバランスを治具で補助する必要がなくなることを知見した。

更に、本件発明者は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記アタッチメントに加えて、当該アタッチメントの位相割出を行うための自動アタッチメント割出機構を利用することで、本体部両側からそれぞれ延伸する一対のシャフト部の同軸度の精度向上に貢献できることを知見した。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントを提供することである。

本発明は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントであって、門形マシニングセンタのラムに対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部と、前記アタッチメント本体部に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部と、前記回転部上に、径方向内側に向くように搭載された切削刃と、前記径方向における前記切削刃の位置を調整するＵ軸調整機構と、前記回転部に前記門形マシニングセンタの主軸の回転力を伝達する回転動力伝達系と、を備えたことを特徴とするアタッチメントである。

本発明のアタッチメントは、通常は、門形マシニングセンタのラムに装着されて用いられる。回転動力伝達系により主軸の回転力が回転部に伝達されることにより、回転部はアタッチメント本体部上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部上に搭載された切削刃は当該回転軸線回りに旋回される。門形マシニングセンタのテーブル上にセットされたワークが旋回中の切削刃によって切削されることにより、回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部が当該ワークから加工され得る。これにより、ワークを旋盤にセットする必要がなく、ワークを門形マシニングセンタのテーブル上にセットしたままの状態でシャフト部と本体部とを切削加工できるため、段取り回数を低減できる。また、シャフト部を加工する工程で本体部のアンバランスを治具で補助する必要がなくなり、加工能率が顕著に向上され得る。

また、本発明は、シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントであって、門形マシニングセンタのラムに対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部と、前記アタッチメント本体部に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部と、前記回転部上に、径方向内側に向くように搭載された切削刃と、前記径方向における前記切削刃の位置を調整するＵ軸調整機構と、前記回転部に回転力を伝達する回転駆動モータ及び回転動力伝達系と、を備えたことを特徴とするアタッチメントである。

本発明のアタッチメントは、通常は、門形マシニングセンタのラムに装着されて用いられる。回転動力伝達系により回転駆動モータの回転力が回転部に伝達されることにより、回転部はアタッチメント本体部上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部上に搭載された切削刃は当該回転軸線回りに旋回される。門形マシニングセンタのテーブル上にセットされたワークが旋回中の切削刃によって切削されることにより、回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部が当該ワークから加工され得る。これにより、ワークを旋盤にセットする必要がなく、ワークを門形マシニングセンタのテーブル上にセットしたままの状態でシャフト部と本体部とを切削加工できるため、段取り回数を低減できる。また、シャフト部を加工する工程で本体部のアンバランスを治具で補助する必要がなくなり、加工能率が顕著に向上され得る。

好ましくは、前記Ｕ軸調整機構は、前記アタッチメント本体部上に搭載されたＵ軸調整モータと、前記回転部の外側に前記回転部と同軸状に配置されて前記回転部に回転軸受を介して回転可能に支持された環状ギヤと、前記環状ギヤに前記Ｕ軸調整モータの回転力を伝達する第１Ｕ軸動力伝達系と、前記回転部上に前記径方向に延伸するように搭載されたボールネジ軸と、前記ボールネジ軸に前記環状ギヤの回転力を伝達する第２Ｕ軸動力伝達系と、前記切削刃を支持すると共に前記ボールネジ軸に当該ボールネジ軸用のボールを介して螺合されたナットと、を有する。このような態様によれば、Ｕ軸調整モータの回転力が第１Ｕ軸動力伝達系を介して環状ギヤに伝達され、環状ギヤは回転部と同軸状に回転される。環状ギヤの回転速度が回転部の回転速度と同じ場合には、環状ギヤの回転運動が回転部の回転運動によって相殺されることにより、環状ギヤの回転力が回転部上のボールネジ軸には伝達されず、切削刃を支持するナットはボールネジ軸上で静止される。一方、環状ギヤの回転速度が回転部の回転速度と異なる場合には、環状ギヤの回転力は第２Ｕ軸動力伝達系を介して回転部上のボールネジ軸に伝達され、切削刃を支持するナットはボールネジ軸上を直線移動される。これにより、回転部上に搭載された切削刃の径方向における位置を調整することができ、シャフト部を段付き、段付き部のＲ加工、段付き部の面取り加工、テーパ形状等の加工を可能とする。このような態様によれば、Ｕ軸調整モータを切削刃と共に回転軸線回りに旋回させない構成を実現することができるため、Ｕ軸駆動系の構成が簡易となる。また、環状ギヤに噛み合うように第２Ｕ軸動力伝達系を追加することでバランスカットも可能となる。

具体的には、前記Ｕ軸調整機構の非調整時において、前記回転部に対する前記環状ギヤの相対的な回転運動を相殺するように、前記回転部の回転と同期して前記Ｕ軸調整モータが回転駆動制御され得る。このような態様によれば、Ｕ軸調整モータを切削刃と共に回転軸線回りに旋回させることなく、環状ギヤの回転力によって回転部上のボールネジ軸が回転されることが正確に抑止され、ナットに支持された切削刃は径方向において所定の位置に維持され得る。

あるいは、前記Ｕ軸調整機構の非調整時において、前記回転部に対する前記環状ギヤの相対的な回転運動を相殺するように、前記回転部の回転及び所定の差動装置を利用して前記第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸が回転制御されてもよい。このような態様によっても、Ｕ軸調整モータを切削刃と共に回転軸線回りに旋回させることなく、環状ギヤの回転力によって回転部上のボールネジ軸が回転されることが正確に抑止され、ナットに支持された切削刃は径方向において所定の位置に維持され得る。

この場合、好ましくは、前記差動装置は、前記差動装置は、前記Ｕ軸調整モータの出力軸に接続された入力ギヤと、前記入力ギヤに噛合された第１遊星ギヤと、前記第１遊星ギヤに噛合された第２遊星ギヤと、を有し、前記第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸は、前記入力ギヤと同軸状に配置されて、一端部が前記第２遊星ギヤに噛合されると共に他端部が前記環状ギヤに噛合されており、前記第１遊星ギヤのキャリアと前記第２遊星ギヤのキャリアとは一体になっており、前記回転部の外周歯面に噛合された外歯を有している。このような態様によれば、Ｕ軸調整モータの出力軸の回転力は、入力ギヤと第１遊星ギヤとを順に介して、第２遊星ギヤに伝達される。一方、回転部の回転力（回転軸線周りの旋回力）は、キャリアを介して、第２遊星ギヤに伝達される。そして、第２遊星ギヤの回転力が、第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸を介して、環状ギヤに伝達される。このような態様を採用すれば、差動装置のギヤ比を予め好適に調整しておくことにより、Ｕ軸調整モータを切削刃と共に回転軸線回りに旋回させることなく、Ｕ軸調整モータの出力軸を回転させない状態で、環状ギヤの回転力によって回転部上のボールネジ軸が回転されることが正確に抑止され、ナットに支持された切削刃は径方向において所定の位置に維持され得る。

また、好ましくは、前記アタッチメント本体部及び前記回転部には、当該回転部の回転軸線と同軸状に貫通する貫通穴が開けられている。このような態様によれば、シャフト部を加工する際に、加工されるシャフト部は貫通穴を貫通していく。これにより、シャフト部とアタッチメントとの物理的な干渉が回避され得る。

また、本発明は、前記したいずれかの特徴を有するアタッチメントが搭載されたことを特徴とする門形マシニングセンタである。

また、本発明は、前記特徴を有する門形マシニングセンタを用いて、ワークにシャフト部を加工する工程と、前記門形マシニングセンタから前記アタッチメントを取り外す工程と、前記アタッチメントが取り外された前記門形マシニングセンタを用いて、前記ワークに本体部を加工する工程と、を備えたことを特徴とする加工方法である。

本発明の一態様のアタッチメントは、通常は、門形マシニングセンタのラムに装着されて用いられる。回転動力伝達系により主軸の回転力が回転部に伝達されることにより、回転部はアタッチメント本体部上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部上に搭載された切削刃は当該回転軸線回りに旋回される。門形マシニングセンタのテーブル上にセットされたワークが旋回中の切削刃によって切削されることにより、回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部が当該ワークから加工され得る。これにより、ワークを旋盤にセットする必要がなく、ワークを門形マシニングセンタのテーブル上にセットしたままの状態でシャフト部と本体部と切削加工できるため、段取り回数を低減できる。また、シャフト部を加工する工程で本体部のアンバランスを治具で補助する必要がなくなり、加工能率が顕著に向上され得る。

本発明の別の態様のアタッチメントは、通常は、門形マシニングセンタのラムに装着されて用いられる。門形マシニングセンタのラムにアタッチメントが装着された状態で、回転動力伝達系により回転駆動モータの回転力が回転部に伝達されることにより、回転部はアタッチメント本体部上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部上に搭載された切削刃は当該回転軸線回りに旋回される。門形マシニングセンタのテーブル上にセットされたワークが旋回中の切削刃によって切削されることにより、回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部が当該ワークから加工され得る。これにより、ワークを旋盤にセットする必要がなく、ワークを門形マシニングセンタのテーブル上にセットしたままの状態でシャフト部と本体部とを切削加工できるため、段取り回数を低減できる。また、シャフト部を加工する工程で本体部のアンバランスを治具で補助する必要がなくなり、加工能率が顕著に向上され得る。

本発明の第１の実施の形態によるアタッチメントを示す概略側面図である。図１に示すアタッチメントの概略正面図である。図１に示すアタッチメントが搭載された門形マシニングセンタを示す概略正面図である。図３に示す門形マシニングセンタを利用して切削される切削対象物を示す概略斜視図である。図２に示すアタッチメントのＡ−Ａ線切断断面図である。図１に示すアタッチメントにおけるＵ軸調整機構を拡大して示す概略図である。図３に示す門形マシニングセンタにおいてアタッチメントの代わりに切削工具が取付けられた状態を示す概略正面図である。図１に示すアタッチメントにおけるＵ軸調整機構の別例を説明するための概略図である。本発明の第２の実施の形態によるアタッチメントを示す概略側面図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態によるアタッチメントを示す概略側面図であり、図２は、当該アタッチメントの概略正面図である。図３は、本実施の形態によるアタッチメントが搭載された門形マシニングセンタを示す概略正面図であり、図４は、当該門形マシニングセンタを利用して切削される切削対象物を示す概略斜視図である。

図４に示すように、切削対象物３０は、具体的には、水力発電設備に備えられるガイドベーンであり、シャフト部３２、３３と本体部３１とを有している。図４に示すように、本体部３１は、翼形状（すなわち、両縁に近いほど厚みが薄い板形状）を有しており、シャフト部３２、３３は、本体部３１の一端面及び他端面からそれぞれ延伸するように設けられている。

図３に示すように、本実施の形態の門形マシニングセンタ２０は、ベッド２３を備えている。ベッド２３上には、２本の直線状の案内面２４が水平かつ互いに平行に延びるように設けられており、案内面２４上には、ワークがセットされるテーブル２２が当該案内面２４に沿って摺動移動可能に取り付けられている。

また、図３に示すように、ベッド２３上には、正面視において門形状を有するコラム２５が、案内面２４及びテーブル２２の上方を跨ぐように設置されている。そして、コラム２５上に、正面視において左右方向に移動可能なサドル２７が取り付けられ、サドル２７には、上下方向に移動可能なラム２６が取り付けられている。ラム２６の下端部には、鉛直な回転軸線回りに回転可能な主軸２１が設けられている。

そして、このようなラム２６に、本発明の特徴であるアタッチメント１０が装着されている。本実施の形態によるアタッチメント１０は、前述のようなシャフト部３２と本体部３１とを有する切削対象物３０の加工において、本体部３１の加工に適した門形マシニングセンタ２０を用いてシャフト部３２を加工するためのアタッチメントである。

図１及び図２に示すように、本実施の形態によるアタッチメント１０は、門形マシニングセンタ２０のラム２６に対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部１１と、アタッチメント本体部１１に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部１２と、回転部１２上に、径方向１７内側に向くように搭載された切削刃１３と、径方向１７における切削刃１３の位置を調整するＵ軸調整機構１４と、回転部１２に門形マシニングセンタ２０の主軸２１の回転力を伝達する回転動力伝達系１５と、を備えている。本実施の形態では、図１及び図２に示すように、アタッチメント本体部１１及び回転部１２には、当該回転部１２の回転軸線と同軸状に貫通する貫通穴が開けられている。

図２に示すように、アタッチメント本体部１１は、正面視環形状を有する回転部支持部１１ａと、回転部支持部１１ａの上端部から上向きに延伸されたラム取付部１１ｂと、を有している。ラム取付部１１ｂの先端部は、門形マシニングセンタ２０のラム２６に対して着脱可能に構成されている。

図１に示すように、回転部１２は、回転部支持部１１ａの内側に当該回転部支持部１１ａと同軸状に配置されて当該回転部支持部１１ａに回転軸受（不図示）を介して回転可能に支持された筒部１２ａと、当該筒部１２ａの一端部にフランジ状に設けられた切削刃支持部１２ｂと、を有している。

図５は、図２に示すアタッチメント１０のＡ−Ａ線切断断面図である。

図５に示すように、本実施の形態では、回転動力伝達系１５は、鉛直な第１回転動力伝達軸１５ａと、当該第１回転動力伝達軸１５ａの下方に回転部１２の回転軸線と平行に配置された第２回転動力伝達軸１５ｂと、当該第２回転動力伝達軸１５ｂの下方に回転部１２の回転軸線と平行に配置された第３回転動力伝達軸１５ｃと、を有している。第１〜第３回転動力伝達軸１５ａ〜１５ｃの各々は、アタッチメント本体部１１の内部において回転軸受を介して各々の回転軸線回りに回転可能に支持されている。

具体的には、図５に示すように、第１回転動力伝達軸１５ａの上端部は門形マシニングセンタ２０の主軸２１に嵌合可能に構成されており、下端部には第１傘歯車が設けられている。第２回転動力伝達軸１５ｂは、第１傘歯車に噛合された第２傘歯車と、第２傘歯車と同軸状に設けられた第２平歯車とを有している。第３回転動力伝達は１５ｃは、回転部１２の筒部１２ａの軸方向の少なくとも一部に設けられた外周歯面１２ｃと第２回転動力伝達軸１５ｂの第２平歯車とに噛合された第３平歯車を有している。

第１回転動力伝達軸１５ａの上端部が門形マシニングセンタ２０の主軸２１に嵌合された状態で、主軸２１の回転力が第１回転動力伝達軸１５ａに伝達されることにより、当該第１回転動力伝達軸１５ａが回転され、第１回転動力伝達軸１５ａの回転力が第２回転動力伝達軸１５ｂに伝達されて当該第２回転動力伝達軸１５ｂが回転され、第２回転動力伝達軸１５ｂの回転力が第３回転動力伝達軸１５ｃに伝達されて当該第３回転動力伝達軸１５ｃが回転され、第３回転動力伝達軸１５ｃの回転力が回転部１２の筒部１２ａに伝達されて当該回転部１２が回転されるようになっている。

切削刃１３は、回転部１２の切削刃支持部１２ｂ上に径方向１７内側に向くように搭載されている。回転部１２が回転軸線回りに回転されることにより、切削刃支持部１２ｂ上に搭載された切削刃１３は当該回転軸線回りに旋回されるようになっている。

図５に示すように、本実施の形態では、Ｕ軸調整機構１４は、アタッチメント本体部１１上に搭載されたＵ軸調整モータ４１と、回転部１２の外側に回転部１２と同軸状に配置されて回転部１２に回転軸受を介して回転可能に支持された環状ギヤ４２と、環状ギヤ４２にＵ軸調整モータ４１の回転力を伝達する第１Ｕ軸動力伝達系４３と、回転部１２上に径方向１７に延伸するように搭載されたボールネジ軸４４と、ボールネジ軸４４に環状ギヤ４２の回転力を伝達する第２Ｕ軸動力伝達系４５と、切削刃１３を支持すると共にボールネジ軸４４に当該ボールネジ軸用のボールを介して螺合されたナット４６と、を有している。

図６は、本実施の形態のアタッチメント１０におけるＵ軸調整機構１４を拡大して示す概略図である。

図６に示すように、Ｕ軸調整モータ４１は、出力軸４１ａが回転部１２の回転軸線と平行に向けられた状態で、アタッチメント本体部１１の下端部に固定されている。

本実施の形態では、第１Ｕ軸動力伝達系４３は、差動装置５０を有している。図６に示すように、差動装置５０は、具体的には、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａに接続された入力ギヤ５１と、入力ギヤ５１に噛合された第１遊星ギヤ５２と、第１遊星ギヤ５２に噛合された第２遊星ギヤ５４と、を有している。

そして、第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａは、入力ギヤ５１と同軸状に配置されて、一端部が第２遊星ギヤ５４に噛合されると共に他端部が環状ギヤ４２に噛合されている。また、第１遊星ギヤ５２のキャリアと第２遊星ギヤのキャリアとは一体になっており（以後、当該キャリアに符号５５を付して示す）、当該キャリア５５は、回転部１２の外周歯面１２ｃに噛合された外歯を有している。

図６に示すように、Ｕ軸調整モータ４１の回転力が入力ギヤ５１に伝達されることにより、当該入力ギヤ５１が回転され、入力ギヤ５１の回転力が第１遊星ギヤ５２に伝達されて当該第１遊星ギヤ５２が回転され、第１遊星ギヤ５２の回転力が第２遊星ギヤ５４に伝達される。一方、回転部１２の回転力がキャリア５５に伝達されることにより、当該キャリア５５が回転され、キャリア５５の回転力も第２遊星ギヤ５４に伝達される。そして、第１遊星ギヤ５２の回転力とキャリア５５の回転力との合力により第２遊星ギヤ５４が回転され、第２遊星ギヤ５４の回転力が第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａに伝達されて当該出力軸４３ａが回転され、第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａの回転力が環状ギヤ４２に伝達されて当該環状ギヤ４２が回転されるようになっている。

本実施の形態では、差動装置５０のギヤ比が予め好適に調整されていることにより、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａを回転させない状態で、回転部１２に対する環状ギヤ４２の相対的な回転運動が正確に相殺されるようになっている。

図６に示すように、第２Ｕ軸動力伝達系４５は、ボールネジ軸４４と平行に隣接して配置された第２動力伝達軸４５ｂと、第２動力伝達軸４５ｂに対して直角に配置された第１動力伝達軸４５ａと、を有している。第１、第２動力伝達軸４５ａ、４５ｂの各々は、回転部１２の内部において回転軸受を介して各々の回転軸線回りに回転可能に支持されている。

具体的には、図６に示すように、第１動力伝達軸４５ａの一端部は環状ギヤ４２に噛合されており、他端部には傘歯車が設けられている。第２動力伝達軸４５ｂは、第１動力伝達軸４５ａの傘歯車に噛合された傘歯車と、当該傘歯車と同軸状に設けられた平歯車とを有している。そして、ボールネジ軸４４の端部に設けられた平歯車が、第２動力伝達軸４５ｂの平歯車に噛合されている。

これにより、環状ギヤ４２の回転速度が回転部１２の回転速度とは異なる場合には、環状ギヤ４２の回転力が第１動力伝達軸４５ａに伝達されて当該第１動力伝達軸４５ａが回転され、第１動力伝達軸４５ａの回転力は第２動力伝達軸４５ｂに伝達されて当該第２動力伝達軸４５ｂが回転され、第２動力伝達軸４５ｂの回転力がボールネジ軸４４に伝達されて当該ボールネジ軸４４が回転されるようになっている。一方、環状ギヤ４２の回転速度が回転部１２の回転速度と同じ場合には、環状ギヤ４２の回転運動が回転部１２の回転運動によって相殺される（すなわち、環状ギヤ４２は回転部１２に対して相対的に静止される）ことにより、環状ギヤ４２の回転力が回転部１２上のボールネジ軸４４には伝達されないようになっている。

図６に示すように、切削刃１３は、ボールネジ軸４４にボールを介して螺合されたナット４６に刃物台４６ａを介して支持されている。ボールネジ軸４４が回転されることにより、切削刃１３を支持するナット４６は、ボールネジ軸４４に沿って径方向１７に直線移動されるようになっている。

図３に戻って、本実施の形態のラム２６には、主軸２１の回転方向に関してアタッチメント１０の向き（位相）を制御する不図示の割出機構（自動アタッチメント割出機構）が設けられている。

次に、以上のような本実施の形態の作用について説明する。

まず、第１シャフト部加工工程として、図３に示すように、本実施の形態によるアタッチメント１０が門形マシニングセンタ２０のラム２６に装着され、不図示の割出機構により、アタッチメント１０の回転部１２の回転軸線が案内面２４と平行に向けられる。この状態で、回転動力伝達系１５によって主軸２１の回転力が回転部１２に伝達されることにより、回転部１２はアタッチメント本体部１１上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部１２上に搭載された切削刃１３は当該回転軸線回りに旋回される。

また、Ｕ軸調整機構１４のＵ軸調整モータ４１が動作されて、環状ギヤ４２の回転速度が回転部１２の回転速度に対して増加または減少されることにより、旋回中の切削刃１３の径方向１７における位置が調整される。切削刃１３が径方向１７において所定位置に位置決めされた後、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａの回転が停止される。本実施の形態では、回転部１２の回転及び所定の差動装置５０を利用して第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａが回転制御されることにより、回転部１２に対する環状ギヤ４２の相対的な回転運動が相殺され、旋回中の切削刃１３は径方向１７において所定位置に維持される。

テーブル２２が案内面２４に沿ってアタッチメント１０側に直線移動され、テーブル２２上にセットされたワークの一端面が旋回中の切削刃１３によって切削されることにより、回転部１２の回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部３２が当該ワークから加工される。切削刃１３の旋回中にＵ軸調整機構１４によって径方向１７における切削刃１３の位置が調整される場合には、シャフト部３２にテーパやＲ部が加工され得る。加工されるシャフト部３２は、テーブル２２の直線移動に従って、回転部１２及びアタッチメント本体部１１に開けられた貫通穴を貫通していく。

シャフト部３２が切削加工された後、テーブル２２が案内面２４に沿って移動され、テーブル２２上にセットされたワークが旋回中の切削刃１３から退避される。主軸２１の回転が停止され、ラム２６からアタッチメント１０が取り外される。

次に、第２シャフト部加工工程として、テーブル２２上にワークがセットされたまま、当該テーブル２２が案内面２４に沿って移動され、主軸２１の下方を通過され、第１シャフト部加工工程の場合とは反対側の位置に移動される。ラム２６にアタッチメント１０が装着され、不図示の割出機構により、アタッチメント１０の回転部１２の回転軸線が、案内面２４と平行かつ第１シャフト部加工工程の場合とは１８０°反対の向きに向けられる。この状態で、回転動力伝達系１５によって主軸２１の回転力が回転部１２に伝達されることにより、回転部１２はアタッチメント本体部１１上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部１２上に搭載された切削刃１３は当該回転軸線回りに旋回される。

次いで、第１シャフト部加工工程の場合と同様の作用により、テーブル２２上にセットされたワークの他端面が旋回中の切削刃１３によって切削され、回転部１２の回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部３３が当該ワークから加工される。加工されるシャフト部３３は、テーブル２２の直線移動に従って、回転部１２及びアタッチメント本体部１１に開けられた貫通穴を貫通していく。

本実施の形態では、一方のシャフト部３２がワークから加工された後、テーブル２２上に当該ワークがセットされたまま、アタッチメント１０の向き（位相）が１８０°反転され、この状態で、他方のシャフト部３３がワークから加工されるため、当該他方のシャフト部３３は一方のシャフト部３２と同軸に形成され得る。これにより、他方のシャフト部３３を加工する際に、ワークの芯出しをする作業が不要となる。

シャフト部３３が切削加工された後、テーブル２２が案内面２４に沿って移動され、テーブル２２上にセットされたワークが旋回中の切削刃１３から退避される。主軸２１の回転が停止され、ラム２６からアタッチメント１０が取り外される。

次に、本体部加工工程として、図７に示すように、門形マシニングセンタ２０の主軸２１に切削工具２９が装着され、主軸２１の回転力により切削工具２９が鉛直な回転軸線回りに回転される。サドル２７及びラム２６によって切削工具２９の刃先位置が調整されると共に、テーブル２２が案内面２４に沿って直線移動されることにより、非軸対称な形状（例えば、翼形状）を有する本体部３１が当該ワークから切削加工される。

以上のような本実施の形態によれば、門形マシニングセンタ２０のラム２６にアタッチメント１０が装着された状態では、回転動力伝達系１５により主軸２１の回転力が回転部１２に伝達されることにより、回転部１２はアタッチメント本体部１１上で回転軸線回りに回転されると共に、回転部１２上に搭載された切削刃１３は回転軸線回りに旋回される。門形マシニングセンタ２０のテーブル２２上にセットされたワークが旋回中の切削刃１３によって切削されることにより、回転軸線に対して軸対称な形状のシャフト部３２が当該ワークから加工され得る。これにより、ワークを旋盤にセットする必要がなく、ワークを門形マシニングセンタ２０のテーブル２２上にセットしたままの状態でシャフト部３２、３３と本体部３１とを切削加工できるため、段取り回数を低減できる。また、シャフト部３２、３３を加工する工程で本体部３１のアンバランスを治具で補助する必要がなくなり、加工能率が顕著に向上され得る。

また、本実施の形態によれば、Ｕ軸調整モータ４１の回転力が第１Ｕ軸動力伝達系４３を介して環状ギヤ４２に伝達され、環状ギヤ４２は回転部１２と同軸状に回転される。環状ギヤ４２の回転速度が回転部１２の回転速度と同じ場合には、環状ギヤ４２の回転運動が回転部１２の回転運動によって相殺されることにより、環状ギヤ４２の回転力が回転部１２上のボールネジ軸４４には伝達されず、切削刃１３を支持するナット４６はボールネジ軸４４上で静止される。一方、環状ギヤ４２の回転速度が回転部１２の回転速度と異なる場合には、環状ギヤ４２の回転力は第２Ｕ軸動力伝達系４５を介して回転部１２上のボールネジ軸４４に伝達され、切削刃１３を支持するナット４６はボールネジ軸４４上を直線移動される。これにより、回転部１２上に搭載された切削刃１３の径方向１７における位置を調整することができ、シャフト部３２、３３を段付き、段付き部のＲ加工、段付き部の面取り加工、テーパ形状等の加工を可能とする。このような態様によれば、Ｕ軸調整モータ４１を切削刃１３と共に回転軸線回りに旋回させない構成を実現することができるため、Ｕ軸駆動系の構成が簡易となる。また、環状ギヤ４２に噛み合うように第２Ｕ軸動力伝達系４５を追加することでバランスカットも可能となる。

また、本実施の形態によれば、Ｕ軸調整機構１４の非調整時において、回転部１２の回転及び所定の差動装置５０を利用して第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａが回転制御されて、回転部１２に対する環状ギヤ４２の相対的な回転運動が相殺されることにより、Ｕ軸調整モータ４１を切削刃１３と共に回転軸線回りに旋回させることなく、環状ギヤ４２の回転力によって回転部１２上のボールネジ軸４４が回転することが正確に抑止され、ナット４６に支持された切削刃１３は径方向１７において所定の位置に維持され得る。

また、本実施の形態によれば、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａの回転力は、入力ギヤ５１と第１遊星ギヤ５２とを順に介して、第２遊星ギヤ５４に伝達される。一方、回転部１２の回転力は、キャリア５５を介して、第２遊星ギヤ５４に伝達される。そして、第２遊星ギヤ５４の回転力が、第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａを介して、環状ギヤ４２に伝達される。この場合、差動装置５０のギヤ比を予め好適に調整しておくことにより、Ｕ軸調整モータ４１を切削刃１３と共に回転軸線回りに旋回させることなく、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａを回転させない状態で、環状ギヤ４２の回転力によって回転部１２上のボールネジ軸４４が回転することが正確に抑止され、ナット４６に支持された切削刃１３は径方向１７において所定の位置に維持され得る。

また、本実施の形態によれば、アタッチメント本体部１１及び回転部１２には、当該回転部１２の回転軸線と同軸状に貫通する貫通穴が開けられているため、シャフト部３２、３３を加工する際に、加工されるシャフト部３２、３３は貫通穴を貫通していく。これにより、シャフト部３２、３３とアタッチメント１０との物理的な干渉が回避され得る。

なお、本実施の形態では、図６に示すように、Ｕ軸調整機構１４の非調整時において、回転部１２に対する環状ギヤ４２の相対的な回転運動を相殺するように、回転部１２の回転及び所定の差動装置５０を利用して第１Ｕ軸動力伝達系４３の出力軸４３ａが回転制御されているが、これに限定されず、図８に示すように、例えば、Ｕ軸調整モータ４１の出力軸４１ａが第１Ｕ軸動力伝達系４３’の出力軸４３ａに連結されており、Ｕ軸調整機構１４’の非調整時において、回転部１２に対する環状ギヤ４２の相対的な回転運動を相殺するように、回転部１２の回転と同期してＵ軸調整モータ４１が回転駆動制御されてもよい。

また、本実施の形態では、図１及び図２に示すように、回転部１２の切削刃支持部１２ｂ上に切削刃１３が１つ搭載されていたが、これに限定されず、回転部１２の切削刃支持部１２ｂ上に切削刃１３が２つ以上搭載されていてもよい。この場合、例えば、２つの切削刃１３が回転軸線に対して互いに逆側に対向して搭載されることにより、いわゆるカウンターカット（バランスカット）によってシャフト部３２を加工することが可能となる。あるいは、例えば、２つの切削刃１３が回転軸線方向に対して異なる位置に搭載されることにより、一方の切削刃１３を利用してシャフト部３２の荒削りを行うと共に、他方の切削刃１３を利用してシャフト部３２の仕上げ削りを行うことが可能となる。

次に、図９を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態によるアタッチメントを示す概略側面図である。

図９に示すように、第２の実施の形態によるアタッチメント１０’は、第１の実施の形態における回転動力伝達系１５の代わりに、回転部１２に回転力を伝達する回転駆動モータ１６及び回転動力伝達系１５’を備えている。

その他の構成は図１及び図２に示す第１の実施の形態と略同僚である。図９において、図１及び図２に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図９に示すように、本実施の形態の回転駆動モータ１６は、出力軸が回転部１２の回転軸線と平行に向けられた状態で、回転部支持部１１ａの上端部に固定されている。回転動力伝達系１５’は、例えば、回転駆動モータ１６の出力軸に連結された回転動力伝達軸（不図示）を有しており、当該回転動力伝達軸に同軸状に設けられた平歯車が、回転部１２の筒部１２ａの外周歯面１２ｃに噛合されている。これにより、回転駆動モータ１６の回転力が回転動力伝達軸を介して回転部１２の筒部１２ａに伝達され、回転部１２がアタッチメント本体部１１上で回転軸線回りに回転されるようになっている。

以上のような第二の実施の形態によっても、第一の実施の形態と同様の作用効果が得られる。

１０アタッチメント
１１アタッチメント本体部
１１ａ回転部支持部
１１ｂ主軸取付部
１２回転部
１２ａ筒部
１２ｂ切削刃支持部
１２ｃ回転部の外周歯面
１３切削刃
１４Ｕ軸調整機構
１４’ Ｕ軸調整機構
１５回転動力伝達系
１５ａ第１回転動力伝達軸
１５ｂ第２回転動力伝達軸
１５ｃ第３回転動力伝達軸
１５’ 回転動力伝達系
１６回転駆動モータ
１７径方向
２０門形マシニングセンタ
２１主軸
２２テーブル
２３ベッド
２４案内面
２５コラム
２６ラム
２７サドル
２９切削工具
３０切削対象物
３１本体部
３２シャフト部
３３シャフト部
４１Ｕ軸調整モータ
４１ａＵ軸調整モータの出力軸
４２環状ギヤ
４３第１Ｕ軸動力伝達系
４３’ 第１Ｕ軸動力伝達系
４３ａ第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸
４４ボールネジ軸
４５第２Ｕ軸動力伝達系
４５ａ第１動力伝達軸
４５ｂ第２動力伝達軸
４６ナット
４６ａ刃物台
５０差動装置
５１入力ギヤ
５２第１遊星ギヤ
５４第２遊星ギヤ
５５キャリア

Claims

シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントであって、
門形マシニングセンタのラムに対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部と、
前記アタッチメント本体部に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部と、
前記回転部上に、径方向内側に向くように搭載された切削刃と、
前記径方向における前記切削刃の位置を調整するＵ軸調整機構と、
前記回転部に前記門形マシニングセンタの主軸の回転力を伝達する回転動力伝達系と、
を備えたことを特徴とするアタッチメント。
シャフト部と本体部とを有する切削対象物の加工において、前記本体部の加工に適した門形マシニングセンタを用いて前記シャフト部を加工するためのアタッチメントであって、
門形マシニングセンタのラムに対して着脱可能に構成されたアタッチメント本体部と、
前記アタッチメント本体部に対して軸受を介して回転可能に支持された回転部と、
前記回転部上に、径方向内側に向くように搭載された切削刃と、
前記径方向における前記切削刃の位置を調整するＵ軸調整機構と、
前記回転部に回転力を伝達する回転駆動モータ及び回転動力伝達系と、
を備えたことを特徴とするアタッチメント。
前記Ｕ軸調整機構は、
前記アタッチメント本体部上に搭載されたＵ軸調整モータと、
前記回転部の外側に前記回転部と同軸状に配置されて前記回転部に回転軸受を介して回転可能に支持された環状ギヤと、
前記環状ギヤに前記Ｕ軸調整モータの回転力を伝達する第１Ｕ軸動力伝達系と、
前記回転部上に前記径方向に延伸するように搭載されたボールネジ軸と、
前記ボールネジ軸に前記環状ギヤの回転力を伝達する第２Ｕ軸動力伝達系と、
前記切削刃を支持すると共に前記ボールネジ軸に当該ボールネジ軸用のボールを介して螺合されたナットと、
を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアタッチメント。
前記Ｕ軸調整機構の非調整時において、前記回転部に対する前記環状ギヤの相対的な回転運動を相殺するように、前記回転部の回転と同期して前記Ｕ軸調整モータが回転駆動制御される
ことを特徴とする請求項３に記載のアタッチメント。
前記Ｕ軸調整機構の非調整時において、前記回転部に対する前記環状ギヤの相対的な回転運動を相殺するように、前記回転部の回転及び所定の差動装置を利用して前記第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸が回転制御される
ことを特徴とする請求項３に記載のアタッチメント。
前記差動装置は、
前記Ｕ軸調整モータの出力軸に接続された入力ギヤと、
前記入力ギヤに噛合された第１遊星ギヤと、
前記第１遊星ギヤに噛合された第２遊星ギヤと、
を有し、
前記第１Ｕ軸動力伝達系の出力軸は、前記入力ギヤと同軸状に配置されて、一端部が前記第２遊星ギヤに噛合されると共に他端部が前記環状ギヤに噛合されており、
前記第１遊星ギヤのキャリアと前記第２遊星ギヤのキャリアとは一体になっており、前記回転部の外周歯面に噛合された外歯を有している
ことを特徴とする請求項５に記載のアタッチメント。
前記アタッチメント本体部及び前記回転部には、当該回転部の回転軸線と同軸状に貫通する貫通穴が開けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のアタッチメント。
請求項１乃至７のいずれかに記載のアタッチメントが搭載された
ことを特徴とする門形マシニングセンタ。
請求項８に記載の門形マシニングセンタを用いて、ワークにシャフト部を加工する工程と、
前記門形マシニングセンタから前記アタッチメントを取り外す工程と、
前記アタッチメントが取り外された前記門形マシニングセンタを用いて、前記ワークに本体部を加工する工程と、
を備えたことを特徴とする加工方法。