JP2016078172A - 工作機械のテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加及びコストの上昇の問題を招くことなく、簡単な構造で内輪の熱膨張による加工精度の悪化を防止できる工作機械のテーブル装置を提供する。
【解決手段】ワークが搭載される回転テーブル１０を軸受２０を介して固定ハウジング１１により回転可能に支持するようにした工作機械のテーブル装置において、前記軸受２０は、これの外輪２０ａが回転テーブル１０に固定され、内輪２０ｂが固定ハウジング１１に固定されており、該固定ハウジング１１に形成された冷却ジャケット１９ｆを介して内輪２０ｂに冷却液を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワークが搭載された回転テーブルを回転駆動しつつ、該ワークに所定の切削加工を施すようにした工作機械のテーブル装置に関する。

近年、マシニングセンターをベースにして、従来割り出しだけを行っていた回転テーブルを高速回転させて旋削加工を行う複合加工機が登場している。

この種の回転テーブルは、固定ハウジングにより軸受を介して回転可能に支持されているが、固定ハウジングに軸受の外輪を固定し、回転テーブルの回転軸に内輪を固定するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

ところで、前記内輪は、外輪に比べると径が小さい分、熱容量も小さいことから温度上昇しやすい。このため内輪が熱膨張することによって該内輪と外輪との隙間が小さくなり、場合によっては加工精度に悪影響を与えるおそれがある。

このような加工精度の悪化を防止するために、例えば、特許文献２では、主軸に固定された内輪に潤滑油導入部材を配置するとともに外輪側に固定し、該潤滑油導入部材に形成された給油路及びノズルから冷却用潤滑油を前記内輪に形成された円周溝に供給することにより、該内輪を冷却するようにした構造が開示されている。

特開２００４−３１４２０３号公報 特開２００８−２４０９４７号公報

ところで、前記従来装置のように、回転する内輪に外輪側に固定された潤滑油導入部材を介して冷却液を供給する構造とした場合には、内輪の冷却は可能であるものの、冷却構造が複雑化し、部品点数が増えるとともに、コストが上昇するという問題がある。

本発明は、前記従来の実情に鑑みてなされたもので、部品点数の増加及びコストの上昇の問題を招くことなく、簡単な構造で内輪の熱膨張による加工精度の悪化を防止できる工作機械のテーブル装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークが搭載される回転テーブルと、該回転テーブルを回転可能に支持する固定ハウジングと、該固定ハウジングと前記回転テーブルとの間に介設された軸受と、前記回転テーブルを回転駆動する駆動機構と、該駆動機構及び前記軸受を冷却する冷却機構とを備えた工作機械のテーブル装置において、
前記軸受は、これの外輪が前記回転テーブルに固定され、内輪が前記固定ハウジングに固定されており、
前記冷却機構は、前記固定ハウジングに形成された冷却ジャケットを介して前記内輪に冷却液を供給するように構成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械のテーブル装置において、
前記駆動機構は、前記回転テーブルに固定されたロータと、前記固定ハウジングに固定されたステータとを有し、
前記冷却機構は、前記回転テーブルのロータ内周部に設けられた冷却ジャケットを介して前記ロータに冷却液を供給するように構成されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の工作機械のテーブル装置において、
前記冷却機構は、1つの冷却タンクに貯留された低粘度耐磨耗性オイルからなる冷却液を前記内輪及びロータに供給するように構成されていることを特徴としている。

請求項4の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の工作機械のテーブル装置において、
前記駆動機構は、前記軸受を挟んだ回転テーブルの反対側に配置され、前記駆動機構と前記軸受との間には、前記回転テーブルに制動力を作用させるブレーキ機構が配設されていることを特徴としている。

請求項１の発明に係るテーブル装置によれば、軸受の外輪を回転テーブルに固定し、内輪を固定ハウジングに固定し、該固定ハウジングに形成された冷却ジャケットを介して前記内輪に冷却液を供給するようにしたので、内輪の熱膨張が抑えられることとなり、これにより外輪との隙間を所定値に保持することができ、ひいては加工精度の悪化を防止できる。

本発明では、前記内輪が固定された固定ハウジングに該内輪を冷却する冷却ジャケットを形成する構造であるので、冷却ジャケットを形成するだけの簡単な構造で実現でき、従来の回転する内輪に外輪側に固定された潤滑油導入部材を介して冷却液を供給する場合に比べて構造を簡素化でき、部品点数を低減とともに、コストを低減できる。

請求項２の発明では、前記回転テーブルのロータ内周部に設けられた冷却ジャケットを介してロータに冷却液を供給するようにしたので、ロータの発熱が回転テーブルに伝わるのを抑制することができる。これにより回転テーブルの熱変位を防止することができ、ひいては駆動機構のトルクアップ，デューティ時間の改善が可能となる。即ち、従来では、ステータ側のみ冷却するのが一般的であることから、ロータの発熱が回転テーブルに伝わりやすくなっている。

請求項３の発明では、1つの冷却タンクに貯留された低粘度耐磨耗性オイルからなる冷却液を内輪及びロータに供給するようにしたので、冷却液の攪拌ロスを最小限に抑えることができるとともに、大量の冷却液を内輪及びロータに供給することができ、内輪及びロータの発熱をより確実に抑えることができ、これにより回転テーブルの高速化が可能となる。

また、１つの冷却タンクに貯留した冷却液を内輪とロータとに直接供給するので、冷却効率を高めることができると共に、冷却機構の小型化，低コスト化が可能となる。

請求項４の発明では、前記駆動機構を、前記軸受を挟んだ回転テーブルの反対側に配置し、該駆動機構と軸受との間にブレーキ機構を配設したので、ブレーキ機構を回転テーブルの近くに配置することができ、大型化，高コスト化を招くことなく、回転テーブルの制動力を高めることができる。

本発明の実施例１によるテーブル装置を備えた横型マシニングセンターの側面図である。 前記テーブル装置の断面図である。 前記テーブル装置の要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図３は、本発明の実施例１による工作機械のテーブル装置を説明するための図である。本実施例において、前，後，左，右とは、機械正面から見た状態での前，後，左，右を意味する。

図において、１は本実施例のテーブル装置２を備えた横型マシニングセンターを示している。この横型マシニングセンター１は、機械正面（図１の矢印ａ方向）から見て、ベッド３上に前後方向Ａに移動可能にコラム４を搭載し、該コラム４に主軸頭５を上下方向Ｂに移動可能に配設し、該主軸頭５に工具Ｔが装着された主軸６を配設した構造を有する。

前記テーブル装置２は、前記ベッド３の手前側端部に配設されており、ワークＷを把持するチャック９が搭載された回転テーブル１０と、該回転テーブル１０を回転可能に支持する固定ハウジング１１と、該固定ハウジング１１を支持する支持ベース１２とを備えている。

この支持ベース１２は、前記ベッド３に固定されており、前記回転テーブル１０をこれの回転中心Ｃが垂直方向をなす垂直位置と、水平方向をなす水平位置Ｃ′との間で回動可能に支持している。これにより旋盤機能を備えている。

前記回転テーブル１０は、その上面に前記チャック９が固定されたテーブル本体１４と、該テーブル本体１４の下面に配置された大略円筒状の回転部材１５と、該回転部材１５の外周面にボルト締め固定された回転側スリーブ１６とで構成されている。

前記回転部材１５は、前記テーブル本体１４の回転中心Ｃと同軸をなすよう配置され、該テーブル本体１４にボルト締め固定されている。

前記固定ハウジング１１は、前記回転部材１５の外周部を囲むように形成された大略円筒形状のハウジング本体１７と、該ハウジング本体１７の内周面にボルト締め固定された固定側スリーブ１８と、前記ハウジング本体１７の上端面にボルト締め固定された大略リング形状のブロック部材１９とで構成されている。

前記テーブル装置２は、前記固定ハウジング１１と前記回転テーブル１０との間に介設されたクロスローラベアリング２０と、前記回転テーブル１０を回転駆動するビルトインサーボモータ２１と、該ビルトインサーボモータ２１及び前記クロスローラベアリング２０を冷却する冷却ユニット２２とを備えている。

前記ビルトインサーボモータ２１は、前記回転テーブル１０の回転側スリーブ１６の外周面にボルト締め固定されたロータ２１ａと、前記固定ハウジング１１の固定側スリーブ１８の内周面に前記ロータ２１ａに対向するよう配置され、該固定側スリーブ１８にボルト締め固定されたステータ２１ｂとを有する。

前記テーブル本体１４の下面には、回転中心Ｃと同心円をなす外側凹部１４ａ及び内側凹部１４ｂが形成されている。この外側凹部１４ａ内には、前記ブロック部材１９の上外端面に固定された支持部材２５が挿入配置されている。また前記内側凹部１４ｂの内周端部には、前記ブロック部材１９の上内端面に一体に突出形成された突出部１９ａが挿入配置されている。
前記内側凹部１４ｂ内に前記クロスローラベアリング２０が配置されている。このクロスローラベアリング２０は、外輪２０ａと内輪２０ｂとの間に多数の転動体２０ｃを並列に配置した構造を有する。

そして前記クロスローラベアリング２０の外輪２０ａは、前記回転テーブル１０のテーブル本体１４に複数本の内側ボルト２３により締結固定されており、内輪２０ｂは、前記固定ハウジング１１のブロック部材１９に複数本の外側ボルト２４により締結固定されている。

前記ビルトインサーボモータ２１は、前記クロスローラベアリング２０を挟んだ回転テーブル１０の反対側に配置され、かつクロスローラベアリング２０に略軸方向に対向するよう配置されている。

前記ビルトインサーボモータ２１とクロスローラベアリング２０との間には、前記回転テーブル１０に制動力を作用させる複数のブレーキ機構２７が周方向に所定間隔をあけて配設されている。

前記各ブレーキ機構２７は、前記ブロック部材１９の支持部材２５と突出部１９との間に凹設された凹部１９ｃに所定間隔をあけてシリンダ孔１９ｂを貫通形成し、各シリンダ孔１９ｂ内にピストン２８を進退可能に挿入し、前記ピストン２８とシリンダ孔１９ｂとの間に油圧室１９ｄを形成した概略構造を有する。またシリンダ孔１９ｂの上端部には蓋部材２９がボルト締め固定されており、下端部には板ばね３２が固定されている。

前記回転部材１５の各ピストン２８に対向する部分には、押圧板３０がボルト締め固定されており、前記固定ハウジング１１の固定側スリーブ１８の前記押圧板３０に対向する部分には、挟持部材３１が固定されている。油圧によりピストン２８が下降し、該ピストン２８と挟持部材３１とで押圧板３０を挟持することにより前記回転テーブル１０に制動力が加わる。油圧を開放すると板ばね３２によりピストン２８が後退する。

前記冷却ユニット２２は、図３に示すように、前記固定ハウジング１１に設けられた冷却・潤滑経路を介して前記内輪２０ｂに冷却液を供給するとともに、前記回転テーブル１０に設けられた冷却経路を介して前記ロータ２１ａに冷却液を供給するように構成されている。

また前記冷却ユニット２２は、1つの冷却タンク３５に貯留された低粘度・高耐磨耗性オイルからなる冷却液を前記内輪２０ｂ及びロータ２１ａに供給するように構成されている。この低粘度・高耐磨耗性オイルは、冷却と潤滑の両方の機能を有している。

前記内輪２０ｂの冷却・潤滑経路は、前記固定ハウジング１１のブロック部材１９に形成された冷却液供給通路１９ｅと、該ブロック部材１９の突出部１９ａに内輪２０ｂと対向するよう形成され、前記冷却液供給通路１９ｅに連通する冷却ジャケット１９ｆと、前記内輪２０ｂに形成され、該内輪２０ｂの各転動体２０ｃと前記冷却ジャケット１９ｆとを連通する一対の連通孔２０ｄ，２０ｄとを有し、さらに前記ブロック部材１９の凹部１９ｃに続いて形成され、前記内輪２０ｂに供給された冷却液を前記冷却タンク３５に戻す回収通路１９ｇを有する。

また前記ブロック部材１９の凹部１９ｃ内の各シリンダ孔１９ｂの間には、前記回収通路１９ｇに冷却液を導く傾斜部１９ｈが形成されている。

前記ロータ２１ａの冷却経路は、前記固定ハウジング１１のハウジング本体１７に形成された冷却液供給通路１７ａと、前記固定側スリーブ１８に前記ステータ２１ｂと対向するよう形成され、前記冷却液供給通路１７ａに連通するステータ冷却ジャケット１８ａと、前記回転側スリーブ１６にロータ２１ａと対向するよう形成されたロータ冷却ジャケット１６ａと、該ロータ冷却ジャケット１６ａと前記ステータ冷却ジャケット１８ａとを連通接続するロータリージョイント（不図示）とを有し、さらに前記ハウジング本体１７に形成され、前記ロータ冷却ジャケット１６ａ及びステータ冷却ジャケット１８ａに供給された冷却液を冷却タンク３５に戻す回収通路１７ｂを有する。

前記冷却タンク３５に戻された冷却液は、該冷却タンク３５内で冷却された後、フィルタ３５ａでろ過されてポンプ３５ｂにより加圧され、各冷却液供給通路１７ａ，１９ｅに供給される。

内輪側の冷却液供給通路１９ｅに供給された冷却液は、冷却ジャケット１９ｆから各連通路２０ｄを通って各転動体２０ｃに供給され、各転動体２０ｃ及び内輪２０ｂを冷却・潤滑しつつ、外輪２０ａを冷却・潤滑し、該外輪２０ａと内輪２０ｂとの隙間から凹部１９ｃ内に流れる。この凹部１９ｃ内に流れた冷却液は、傾斜部１９ｈを下って回収通路１９ｇに流れ、ここから冷却タンク３５に戻される。

一方、ロータ側の冷却液供給通路１７ａに供給された冷却液は、ステータ冷却ジャケット１８ａを通った後、ロータ冷却ジャケット１６ａに流れ、ロータ２１ａ及びステータ２１ｂを冷却しつつ、回収通路１７ｂを介して冷却タンク３５に戻される。このようにして冷却液を、冷却タンク３５と内輪２０ｂ及びロータ２１との間で循環させるように構成されている。

本実施例によれば、クロスローラベアリング２０の外輪２０ａを回転テーブル１０側に固定し、内輪２０ｂを固定ハウジング１１側に固定し、該固定ハウジング１１に形成された冷却液供給通路１９ｅ，冷却ジャケット１９ｆを介して前記内輪２０ｂに冷却液を供給するようにしたので、内輪２０ｂの内部圧力の上昇による熱膨張を抑えることができる。これにより外輪２０ａと内輪２０ｂとの隙間を小さくすることなく所定値に保持することができ、ひいては加工精度の悪化を防止できる。この場合、内輪２０ｂを冷却することにより、外輪２０ａが熱膨張して隙間が拡がることが懸念されるが加工精度への影響はほとんどない
本実施例では、前記内輪２０ｂを固定ハウジング１１側に固定し、該固定ハウジング１１のブロック部材１９に形成された冷却ジャケット１９ｆを介して該内輪２０ｂを冷却するので、冷却液供給通路１９ｅ，冷却ジャケット１９ｆ及び内輪２０ｂに連通路２０ｄを形成するだけの簡単な構造で実現でき、従来の回転する内輪に外輪側に固定された潤滑油導入部材を介して冷却液を供給する場合に比べて構造を簡素化でき、部品点数を低減とともに、コストを低減できる。

本実施例では、前記回転テーブル１０の回転側スリーブ１６に設けられたロータ冷却ジャケット１６ａを介してロータ２１ａに冷却液を供給するようにしたので、該ロータ２１ａの発熱が回転テーブル１０に伝わるのを抑制することができる。これにより回転テーブル１０の熱変位を防止することができ、ひいてはビルトインサーボモータ２１のトルクアップ，デューティ時間の改善が可能となる。即ち、従来では、ステータ側のみ冷却するのが一般的であることから、ロータの発熱が回転テーブルに伝わりやすくなっている。

本実施例では、1つの冷却タンク３５に貯留された低粘度・高耐磨耗性オイルからなる冷却液を内輪２０ｂ及びロータ２１ａに供給するようにしたので、オイルの攪拌ロスを最小限に抑えることができるとともに、大量の冷却液を内輪２０ｂ及びロータ２１ａに供給することができ、該内輪２０ｂ及びロータ２１ａの発熱をより確実に抑えることができる。これにより回転テーブル１０の高速化によるワーク加工時間の短縮，あるいは大径化による大型ワークの加工が可能となる。

また前記冷却タンク３５内の冷却液を内輪２０ｂとロータ２１ａとに直接供給するので、冷却効率を高めることができると共に、冷却ユニット２２の小型化，低コスト化が可能となる。

本実施例では、前記ビルトインサーボモータ２１を、前記クロスローラベアリング２０を挟んだ回転テーブル１０の反対側に配置し、該ビルトインサーボモータ２１とクロスローラベアリング２０との間にブレーキ機構２７を配設したので、ブレーキ機構２７を回転テーブル１０の近傍に配置することができ、大型化，高コスト化を招くことなく、回転テーブル１０の制動力を高めることができる。

なお、前記実施例では、横型マシニングセンター１のテーブル装置２に適用した場合を説明したが、本発明は、縦型マシニングセンターや複合加工機のテーブル装置にも適用可能である。

１ 横型マシニングセンター（工作機械）
２ テーブル装置
１０ 回転テーブル
１１ 固定ハウジング
２０ クロスローラベアリング（軸受）
２０ａ 外輪
２０ｂ 内輪
２１ ビルトインサーボモータ（駆動機構）
２１ａ ロータ
２１ｂ ステータ
２２ 冷却ユニット（冷却機構）
２７ ブレーキ機構
３５ 冷却タンク
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ワークが搭載される回転テーブルと、
   該回転テーブルを回転可能に支持する固定ハウジングと、
   該固定ハウジングと前記回転テーブルとの間に介設された軸受と、
   前記回転テーブルを回転駆動する駆動機構と、
   該駆動機構及び前記軸受を冷却する冷却機構と
   を備えた工作機械のテーブル装置において、
   前記軸受は、これの外輪が前記回転テーブルに固定され、内輪が前記固定ハウジングに固定されており、
   前記冷却機構は、前記固定ハウジングに形成された冷却ジャケットを介して前記内輪に冷却液を供給するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械のテーブル装置。
2. 請求項１に記載の工作機械のテーブル装置において、
   前記駆動機構は、前記回転テーブルに固定されたロータと、前記固定ハウジングに固定されたステータとを有し、
   前記冷却機構は、前記回転テーブルのロータ内周部に設けられた冷却ジャケットを介して前記ロータに冷却液を供給するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械のテーブル装置。
3. 請求項１又は２に記載の工作機械のテーブル装置において、
   前記冷却機構は、1つの冷却タンクに貯留された低粘度耐磨耗性オイルからなる冷却液を前記内輪及びロータに供給するように構成されている
   ことを特徴とする工作機械のテーブル装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の工作機械のテーブル装置において、
   前記駆動機構は、前記軸受を挟んだ回転テーブルの反対側に配置され、
   前記駆動機構と前記軸受との間には、前記回転テーブルに制動力を作用させるブレーキ機構が配設されている
   ことを特徴とする工作機械のテーブル装置。

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