JP2021154453A - 保持装置及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】切粉による不具合の発生を抑制することができるワークを保持する保持装置及び工作機械を提供する。【解決手段】保持装置５０は、第一軸回りに揺動可能且つ前記第一軸に直角な第二軸回りに回転可能な支持装置に支持したワークＷを保持する保持装置５０において、前記支持装置に対向し、ワークの回転中心を保持する保持部５８と、該保持部５８及び支持装置の対向方向にて前記保持部５８の移動を行う移動機構と、該移動機構を覆うカバー５１とを備える。【選択図】図６

Description

本技術は、回転するワークを保持する保持装置及び工作機械に関する。

従来、旋削加工を行う工作機械があり、工作機械は、回転するワークの回転中心を押さえる振れ止め装置を備える。振れ止め装置よって、回転中のワークが径方向に移動することを抑制し、加工精度の向上を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特許第６１４５３９６号公報

振れ止め装置は、ワークの回転中心に接近するか、又は回転中心から離れる移動機構を備える。ワークの加工時に切粉が発生する。切粉が移動機構の隙間に入り、移動機構に不具合が生じるおそれがある。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、切粉による不具合の発生を抑制することができるワークを保持する保持装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、第一軸回りに揺動可能且つ前記第一軸に直角な第二軸回りに回転可能な支持装置に支持したワークを保持する保持装置において、前記支持装置に対向し、ワークの回転中心を保持する保持部と、該保持部及び支持装置の対向方向にて前記保持部の移動を行う移動機構と、該移動機構を覆うカバーとを備える。

本開示においては、移動機構をカバーで覆い、切粉の侵入を防止する。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、前記移動機構は、前記カバーの内側に配置した軌道と、前記保持部に取り付けてあり、前記軌道上を摺動する摺動子と、前記保持部に連結した駆動源とを備える。

本開示においては、カバーの内側に軌道、摺動子及び駆動源を配置し、移動機構の隙間に切粉が侵入することを抑制する。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、前記保持部及び支持装置は水平方向に対向し、前記軌道は前記カバーの下部に配置してある。

本開示においては、カバーの下側に軌道を配置し、移動機構が上側に突出することを防止する。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、前記カバーと前記軌道との間に切粉を排出する排出口が形成してある。

本開示においては、排出口から、カバー内に侵入した切粉を排出する。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、前記カバーの上部における前記支持装置に対向する部分に、前記支持装置側に向かうに従って下降する傾斜面が設けてある。

本開示においては、傾斜面を設けることによって、カバーが主軸ヘッドに干渉することを防止する。

本開示の一実施形態に係る保持装置は、前記保持部及び支持装置は水平方向に対向し、前記軌道は前記カバーの上部に取り付けてあり、前記カバーの下面全体が開口する。

本開示においては、カバーの下面全体が開口するので、カバー内に切粉が溜まりにくい。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、ワークを支持し、第一軸回りに揺動可能且つ前記第一軸に直角な第二軸回りに回転可能な支持装置と、前述の保持装置とを備える。

本開示においては、移動機構をカバーで覆い、切粉の侵入を防止する。

本開示の一実施形態に係る保持装置及び工作機械にあっては、移動機構をカバーで覆い、切粉の侵入を防止し、移動機構の円滑な移動を確保することができる。

実施の形態１に係る工作機械を略示する斜視図である。 支持装置及び保持装置を略示する部分拡大斜視図である。 保持装置を取り外した場合における支持台の前面付近の構成を略示する部分拡大斜視図である。 保持装置の略示斜視図である。 保持装置付近の構成を略示する部分拡大右側面断面図である。 保持装置の略示部分拡大右側面断面図である。 カバーを除いた退避位置における保持装置の略示斜視図である。 カバーを除いた退避位置における保持装置の略示正面図である。 カバーを除いた退避位置における保持装置の略示右側面図である。 カバーを除いた退避位置における保持装置の略示背面図である。 移動板及び保持部の略示部分拡大右側面図である。 カバーを除いた保持位置における保持装置の略示右側面図である。 実施の形態２に係る保持装置の略示右側面断面図である。

（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では、図中の上下前後左右を使用する。図１は工作機械を略示する斜視図である。尚、図１において、交換用の工具を収納する工具マガジンの図示を省略してある。

工作機械は前後に延びた矩形の基台１を備える。基台１上部の前側にワークを支持する支持装置３が設けてある。支持装置３は、台３ａ、Ａ軸モータ３ｂ、Ｃ軸モータ３ｃ、二つの支持板３ｄを備える。二つの支持板３ｄは、基台１の左右に配置してある。台３ａは二つの支持板３ｄの間に配置され、Ａ軸回りに回転可能に支持板３ｄに連結されている。Ａ軸は左右方向に延びる。Ａ軸モータ３ｂの駆動によって、台３ａはＡ軸回りに回転する。

台３ａはワークを支持する支持面３ｅを有し、該支持面３ｅの反対側にＣ軸モータ３ｃが設けてある。支持面３ｅはＡ軸に平行である。Ｃ軸は、支持面３ｅに直交する方向に延びる。Ｃ軸モータ３ｃの駆動によって、支持面３ｅはＣ軸回りに回転する。

基台１上部の後側に後述する立柱４を支持する為の支持台２が設けてある。支持台２上部に、前後方向に移動するＹ軸方向移動機構１０が設けてある。Ｙ軸方向移動機構１０は、前後に延びた二つの軌道１１と、Ｙ軸螺子軸１２と、Ｙ軸モータ１３と、軸受１４とを備える。

軌道１１は支持台２上部の左右夫々に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２は前後に延び、二つの軌道１１の間に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２の前端部及び中途部夫々に軸受１４が設けてある。なお中途部に設けた軸受の図示は省略する。Ｙ軸モータ１３はＹ軸螺子軸１２の後端部に連結している。

Ｙ軸螺子軸１２にナット（図示略）が螺合している。各軌道１１に複数の摺動子１５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子１５の上部に移動板１６が連結している。移動板１６は水平方向に延びる。Ｙ軸モータ１３の回転によってＹ軸螺子軸１２は回転し、ナットは前後方向に移動し、移動板１６は前後方向に移動する。

移動板１６上面に左右方向に移動するＸ軸方向移動機構２０が設けてある。移動板１６は支持部を構成する。Ｘ軸方向移動機構２０は、左右に延びた二つの軌道２１と、Ｘ軸螺子軸２２と、Ｘ軸モータ（図示略）とを備える。

軌道２１は移動板１６上面の前後夫々に設けてある。Ｘ軸螺子軸２２は左右に延び、二つの軌道２１の間に設けてある。Ｘ軸螺子軸２２の左端部及び中途部夫々を軸受２４が支持する。軸受２４は移動板１６に固定してある。

Ｘ軸螺子軸２２にナット（図示略）が連結している。各軌道２１に複数の摺動子２６が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子２６の上部に立柱４が連結している。立柱４は柱状をなす。Ｘ軸モータ２３の回転によってＸ軸螺子軸２２は回転し、ナットは左右方向に移動し、立柱４は左右方向に移動する。

立柱４の前面に上下方向に移動するＺ軸方向移動機構３０が設けてある。Ｚ軸方向移動機構３０は、上下に延びた二つの軌道３１と、Ｚ軸螺子軸３２と、Ｚ軸モータ３３と、軸受３４とを備える。

軌道３１は立柱４前面の左右夫々に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２は上下に延び、二つの軌道３１の間に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２の下端部及び中途部夫々に軸受３４が設けてある。なお中途部に設けた軸受の図示は省略する。Ｚ軸モータ３３はＺ軸螺子軸３２の上端部に連結している。

Ｚ軸螺子軸３２にナット（図示略）が螺合している。各軌道３１に複数の摺動子３５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子３５の前部に主軸ヘッド５が連結している。Ｚ軸モータ３３の回転によってＺ軸螺子軸３２は回転し、ナットは上下方向に移動し、主軸ヘッド５は上下方向に移動する。

上下に延びた主軸５ａが主軸ヘッド５内に設けてある。主軸５ａは軸回りに回転する。主軸ヘッド５の上端部に主軸モータ６が設けてある。主軸５ａの下端部は工具を装着する。主軸モータ６の回転によって主軸５ａが回転し、工具が回転する。回転した工具は、支持装置３に支持したワークを加工する。

工作機械は工具を交換する工具交換装置（図示略）を備える。工具交換装置は工具マガジン（図示略）に収容した工具と主軸５ａに装着した工具を交換する。

図２は、支持装置３及び保持装置５０を略示する部分拡大斜視図である。図２において、支持装置３は支持面３ｅを後側に向けており、また後述するように保持装置５０の保持部５８は保持位置にある。支持面３ｅはワークＷを支持する。ワークＷは長尺であり、支持面３ｅに直角に配置してある。ワークＷの先端面に、漏斗状をなす凹部Ｗａが形成してある（図６参照）。ワークＷを保持する保持装置５０は、支持台２の前面２ａ（図３参照）に設けてある。保持装置５０は、前後方向にて支持面３ｅに対向する。

図３は、保持装置５０を取り外した場合における支持台２の前面２ａ付近の構成を略示する部分拡大斜視図である。支持台２は前面２ａを備え、該前面２ａ及び支持装置３は前後方向に離れている。前面２ａには後側に向けて窪んだ凹部２ｂが形成してある。凹部２ｂの上側及び前側は開放してあり、凹部２ｂは下面２ｃ、後面２ｄ、左面２ｅ及び右面を備える。後面２ｄに二つの取付部材２ｆが左右に間隔を空けて設けてある。各取付部材２ｆは板状をなし、上下に延びる。各取付部材２ｆの一面は前面を構成し、各取付部材２ｆの前面上端部に二つの雌ねじ２ｇが上下に並設してある。

図４は、保持装置５０の略示斜視図、図５は、保持装置５０付近の構成を略示する部分拡大右側面断面図、図６は、保持装置５０の略示部分拡大右側面断面図である。保持装置５０はカバー５１を備える。図４〜図６において、後述するように、保持部５８は保持位置にある。カバー５１は、下側及び後側を開放した箱状をなす。カバー５１は、前面５１ａ、右面５１ｃ及び左面５１ｈを備える。前面５１ａ、右面５１ｃ及び左面５１ｈは矩形状をなす。右面５１ｃ及び左面５１ｈは対向し、平行である。前面５１ａの右縁部及び左縁部は、右面５１ｃ及び左面５１ｈの前縁部に夫々直角に連なる。前面５１ａに前後に貫通した貫通孔５１ｂが形成してある。

前面５１ａの上縁部に、三角形状の前上面５１ｆが設けてある。前上面５１ｆの三辺は、下縁部、右縁部及び左縁部を夫々構成する。前上面５１ｆの下縁部は前面５１ａの上縁部に連なる。前上面５１ｆは後側に倒れるようにして傾斜する。即ち、前側に向かうに従って下降するように傾斜する。前上面５１ｆが傾斜しているので、主軸ヘッド５が前上面５１ｆに干渉することを防止することができる。前上面５１ｆは傾斜面を構成する。

右面５１ｃの上縁部に、台形状の右上面５１ｅが設けてある。右上面５１ｅは、上縁部、下縁部、前縁部及び後縁部を備える。上縁部及び下縁部は平行であり、上縁部は下縁部よりも短い。図５に示す如く、上縁部及び下縁部の後端の前後位置は同じである。右上面５１ｅの後縁部は、上縁部及び下縁部の右端に直角に連なる。右上面５１ｅの前縁部は上縁部及び下縁部の前端に連なる。右上面５１ｅの前縁部は、前側に向かうに従って下降するように傾斜し、前上面５１ｆの右縁部に連なる。右上面５１ｅは、左側に倒れるようにして傾斜する。即ち、右側に向かうに従って下降するように傾斜する。

左面５１ｈの上縁部に、台形状の左上面５１ｇが設けてある。左上面５１ｇは、上縁部、下縁部、前縁部及び後縁部を備える。上縁部及び下縁部は平行であり、上縁部は下縁部よりも短い。図６に示す如く、上縁部及び下縁部の後端の前後位置は同じである。左上面５１ｇの後縁部は、上縁部及び下縁部の右端に直角に連なる。左上面５１ｇの前縁部は上縁部及び下縁部の前端に連なる。左上面５１ｇの前縁部は、前側に向かうに従って下降するように傾斜し、前上面５１ｆの左縁部に連なる。左上面５１ｇは、右側に倒れるようにして傾斜する。即ち、左側に向かうに従って下降するように傾斜する。右上面５１ｅ及び左上面５１ｇが傾斜しているので、右上面５１ｅ及び左上面５１ｇに積もった切粉を滑り落とすことができる。

図７は、カバー５１を除いた退避位置における保持装置５０の略示斜視図、図８は、カバー５１を除いた退避位置における保持装置５０の略示正面図、図９は、カバー５１を除いた退避位置における保持装置５０の略示右側面図、図１０は、カバー５１を除いた退避位置における保持装置５０の略示背面図、図１１は、移動板５７及び保持部５８の略示部分拡大右側面図である。

保持装置５０は、平面視矩形をなす底板５２備える。底板５２は前後方向に延びている。底板５２の左右方向中央に前後方向に延びる軌道５３が設けてある。軌道５３の上側に移動板５７が位置し、移動板５７は摺動子５４を介して軌道５３に連結する。摺動子５４及び移動板５７は軌道５３に沿って前後方向に移動する。

移動板５７は側面視Ｌ形をなし、正面視矩形の前板５７ａと、平面視矩形の下板５７ｂとを備える。下板５７ｂの前縁部から前板５７ａが上側に直角に突出する。下板５７ｂの下面は摺動子５４に連結する。

図７〜９、図１１に示す如く、前板５７ａの正面に、ワークＷの先端面を保持する保持部５８が固定してある。保持部５８は、円柱部５８ａ、円錐部５８ｂ及びフランジ５８ｃを備える。円柱部５８ａの一端面に円錐部５８ｂが同軸的に設けてある。円錐部５８ｂの先端は、軸方向において、円柱部５８ａの反対側を向く。円柱部５８ａの他端面の周囲に、円環形のフランジ５８ｃが形成してある。

図１１に示す如く、フランジ５８ｃには、前後に貫通した四つの貫通孔５８ｄが形成してある。四つの貫通孔５８ｄは、周方向に等しい間隔を開けて配置してある。前板５７ａには四つのねじ孔５７ｃが形成してある。四つのねじ孔５７ｃの位置は、四つの貫通孔５８ｄの位置に対応する。各貫通孔５８ｄが各ねじ孔５７ｃの前側に位置するように、フランジ５８ｃは前板５７ａの前面に取付けてある。四つのボルト５８ｅが、各貫通孔５８ｄに前から挿入してあり、各ねじ孔５７ｃに連結する。貫通孔５８ｄの直径は、ボルト５８ｅの軸の直径よりも大きく、ボルト５８ｅの頭部の直径よりも小さい。

底板５２の後縁部に、底板５２に直角な後板５５が設けてある。後板５５は、背面視矩形をなし、上下方向に延びる。後板５５の下縁部は底板５２の後縁部に連結する。図７、図８、図１０に示す如く、前後方向に貫通した二つの挿入孔５５ａが、後板５５の上部右側に形成してあり、上下に並ぶ。前後方向に貫通した二つの挿入孔５５ａが、後板５５の上部左側に形成してあり、上下に並ぶ。四つの挿入孔５５ａの位置は、前記四つの雌ねじ２ｇの位置に対応する。

後板５５の前面にシリンダ５６が設けてある。シリンダ５６は、前後方向にて、後板５５及び前板５７ａの間に配置してある。シリンダ５６の軸方向は前後方向であり、シリンダ５６内部のシリンダ室にピストン５６ｂ（図６参照）が設けてある。ピストン５６ｂはシリンダ室を前後に分割する。分割した一方の室に圧縮空気を供給し、他方の室から排気し、ピストン５６ｂは前後に移動する。

ピストン５６ｂからロッド５６ａが前方に突出する。ロッド５６ａはシリンダ５６よりも前方に突出する。ロッド５６ａの先端部は、前板５７ａに連結する。シリンダ５６の駆動によって、ピストン５６ｂ及びロッド５６ａは前後動し、移動板５７及び保持部５８も前後動する。シリンダ５６、ロッド５６ａ及びピストン５６ｂは駆動源を構成する。尚、シリンダ５６、ロッド５６ａ及びピストン５６ｂに代えて、ボールねじ機構、リニアモータ駆動機構等を駆動源として使用してもよい。

図１２は、カバー５１を除いた保持位置における保持装置５０の略示右側面図である。保持部５８は後側の退避位置と前側の保持位置との間を移動する。図９に示す如く、ワークＷが短寸である場合又はＣ軸回りの回転が不要な場合等、保持部５８によるワークＷの保持が不要な場合には、保持部５８は退避位置にある。一方、図２、図４〜図６、図１２に示す如く、ワークＷが長尺且つ支持装置３がＣ軸回りに回転する場合には、保持部５８は退避位置から保持位置に移動し、ワークＷの先端を保持する。

カバー５１は、底板５２、軌道５３、摺動子５４、後板５５、シリンダ５６、ロッド５６ａ、移動板５７及び保持部５８等を覆う。尚、軌道５３、摺動子５４、シリンダ５６、ロッド５６ａ、移動板５７は移動機構を構成し、底板５２及び後板５５は、移動機構を覆うカバーとしても機能する。図６に示す如く、前後方向において、底板５２ａの前縁部及び前面５１ａの間に隙間が形成してある。この隙間は排出口５９を形成する。換言すれば、軌道５３と前面５１ａの間に排出口５９が形成してある。

図２、図４、図５に示す如く、保持部５８は前面５１ａの貫通孔５１ｂに挿入する。シリンダ５６の駆動によって、保持部５８は貫通孔５１ｂを通って前後動する。図６に示す如く、前側に移動した場合、保持部５８の円錐部５８ｂはワークＷの凹部Ｗａに挿入され、ワークＷを押さえる。切粉がカバー５１内に侵入した場合、排出口５９から切粉を排出する。排出口５９は、軌道５３の前側に配置してあるので、移動板５７が前方に移動した場合に、軌道５３の周囲に貯まった切粉は、排出口５９から排出されやすい。

保持装置５０の支持台２への取り付けは以下のように行う。各雌ねじ２ｇの前に、各挿入孔５５ａが位置するように、後板５５を下面２ｃに載せ、ボルトを挿入孔５５ａに挿入し、雌ねじ２ｇに連結する。ボルトの雌ねじ２ｇへの連結によって、保持装置５０を支持台２に取り付ける。

ワークＷに対する保持部５８の位置決めは、以下のように行う。尚、ワークＷはテスト用のワークである。ワークＷの凹部Ｗａに、円錐部５８ｂの先端が挿入されるように、保持部５８を位置決めする。位置決め後、ボルト５８ｅを貫通孔５８ｄに挿入し、ねじ孔５７ｃに連結する。前述したように、貫通孔５８ｄの直径は、ボルト５８ｅの軸の直径よりも大きいので、両直径の差の範囲内にて、上下方向又は左右方向に、保持部５８の位置を調整することができる。

実施の形態１に係る保持装置５０及び工作機械にあっては、移動機構をカバー５１で覆い、切粉の侵入を防止する。カバー５１の内側に軌道５３、摺動子５４、シリンダ５６、ロッド５６ａ及びピストン５６ｂを配置し、移動機構の隙間に切粉が侵入することを抑制する。

カバー５１の下側に軌道５３を配置しているので、移動機構が上側に突出することを防止する。故に、主軸ヘッド５への干渉を防止しやすくなる。また排出口５９を設けることによって、カバー５１内に侵入した切粉を排出することができる。また前上面５１ｆが傾斜しているので、カバー５１が主軸ヘッド５に干渉することを防止することができる。

（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については、同じ付合を付し、その詳細な説明を省略する。図１３は、保持装置５０Ａの略示右側面断面図である。

保持装置５０Ａは上板５２Ａ及び移動板５７Ａを備える。上板５２Ａに軌道５３が設けてある。移動板５７Ａは上板５７Ｂを備え、上板５７Ｂの前縁部から下方に前板５７ａが延びる。前板５７ａの前面に保持部５８が設けてある。

保持装置５０Ａはカバー５１Ａを備える。カバー５１Ａは平面視Ｕ形をなし、前面、左面及び右面を備える。カバー５１Ａは、上板５２Ａ、軌道５３、摺動子５４、後板５５、シリンダ５６、ロッド５６ａ、移動板５７Ａ及び保持部５８の前側、左側及び右側を覆う。カバー５１Ａの下面全体は開口している。尚、上板５２Ａ及び後板５５は、軌道５３、摺動子５４、シリンダ５６、ロッド５６ａ及び移動板５７Ａ、即ち移動機構を覆うカバーとしても機能する。

実施の形態２にあっては、上板５２Ａに軌道５３が設けてあるので、軌道５３の周囲に切粉が積もらない。またカバー５１Ａの下面全体が開口するので、カバー５１Ａ内に切粉が侵入しても落下するので、カバー５１Ａ内に溜まりにくい。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

３ 支持装置
５０ 保持装置
５１ カバー
５１ｆ 前上面（傾斜面）
５３ 軌道
５４ 摺動子
５６ シリンダ（駆動源）
５６ｂ ピストン（駆動源）
５６ａ ロッド（駆動源）
５８ 保持部
５９ 排出口
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. 第一軸回りに揺動可能且つ前記第一軸に直角な第二軸回りに回転可能な支持装置に支持したワークを保持する保持装置において、
   前記支持装置に対向し、ワークの回転中心を保持する保持部と、
   該保持部及び支持装置の対向方向にて前記保持部の移動を行う移動機構と、
   該移動機構を覆うカバーと
   を備える保持装置。
2. 前記移動機構は、
   前記カバーの内側に配置した軌道と、
   前記保持部に取り付けてあり、前記軌道上を摺動する摺動子と、
   前記保持部に連結した駆動源と
   を備える請求項１に記載の保持装置。
3. 前記保持部及び支持装置は水平方向に対向し、
   前記軌道は前記カバーの下部に配置してある
   請求項２に記載の保持装置。
4. 前記カバーと前記軌道との間に切粉を排出する排出口が形成してある
   請求項３に記載の保持装置。
5. 前記カバーの上部における前記支持装置に対向する部分に、前記支持装置側に向かうに従って下降する傾斜面が設けてある
   請求項３又は４に記載の保持装置。
6. 前記保持部及び支持装置は水平方向に対向し、
   前記軌道は前記カバーの上部に取り付けてあり、
   前記カバーの下面全体が開口する
   請求項２に記載の保持装置。
7. ワークを支持し、第一軸回りに揺動可能且つ前記第一軸に直角な第二軸回りに回転可能な支持装置と、
   請求項１から６のいずれか一つに記載の保持装置と
   を備える工作機械。

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