JP3657734B2 - 工作機械の主軸アタッチメント取付装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸を回転支持する主軸頭に対して、主軸の軸線回りに回転、割出し可能な割出機構を備えた工作機械の主軸アタッチメント取付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主軸を回転支持する主軸頭に対し、主軸の軸線回りに回転、割出し可能な回転割出機構を利用して、例えば既存の主軸に着脱可能に装着された主軸アタッチメントを、回転、割出しする工作機械の主軸アタッチメント取付装置がある。
上記取付装置では、主軸頭の外周部に設けられて主軸アタッチメントが固定された環状部材を、主軸頭に対して主軸の軸線回りに回転可能に支持するために、主軸頭の外周部と環状部材の内周部との間に滑り軸受が所定の嵌め合い寸法で取り付けられ、主軸アタッチメントが固定された環状部材を主軸頭に対して回転、割出しする回転割出手段としてサーボモータが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
主軸アタッチメントが固定された環状部材を回転可能に支持する滑り軸受を、主軸頭の外周部と環状部材の内周部との間に所定の嵌め合い寸法で取り付けないと、主軸頭と環状部材との間にガタが発生してしまい、環状部材の高精度の回転、割出しができない。また、滑り軸受が摩耗したときにも同様に主軸頭と環状部材との間にガタが発生する。こうしたガタの発生時には滑り軸受の交換が必要になってしまう。
さらに、環状部材の回転、割出手段としてサーボモータが利用されていることから、環状部材の割出位置決め時に駆動系のロストモーションが加わり、繰り返し精度を得ることが困難である。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、主軸を回転支持する主軸頭に対して、主軸の軸線回りに回転、割出し可能な割出機構により、主軸アタッチメント等の高精度な割出位置決めが簡単に行える工作機械の主軸アタッチメント取付装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、大略、主軸頭と滑り軸受との間に設けた内周部がテーパ形状のリング部材、主軸頭の外周部に形成された、リング部材のテーパに適合したテーパ形状を備えたリング部材取付部、リング部材取付部に嵌着し、リング部材のテーパ薄肉側に隣接して設けた調整座金、リング部材を主軸軸線方向に移動させて調整座金側に圧着し、その外径を弾性的に拡大させて前記主軸頭に固定する調整ボルトからなり、詳しくは、次に述べるとおりの構成要件を具備する。
【０００６】
（１） 主軸頭に対して回転可能に支持され、主軸アタッチメントが着脱可能に装着される主軸を有する工作機械において、
前記主軸アタッチメントのハウジング部が固定され、前記主軸頭の外周部で前記主軸の軸線回りに回動可能に設けられた環状部材と、
前記主軸頭の外周部と前記環状部材の内周部との間に設けられた滑り軸受と、
前記主軸頭に対して前記環状部材を介して前記主軸アタッチメントを前記主軸の軸線回りに回動し、割出す割出手段と、
前記主軸頭と前記滑り軸受との間に設けられ、その内周部がテーパ状に形成されたリング部材と、
前記主軸頭の前記リング部材の取付部が前記リング部材のテーパと対応するテーパ状に形成されたリング部材取付部と、
前記リング部材のテーパ薄肉側に隣接し、前記リング部材取付部に嵌着する調整座金と、
前記リング部材を前記主軸の軸線方向に移動させて弾性的に外径拡大可能に固定する調整ボルトと、
を具備する工作機械の主軸アタッチメント取付装置。
【０００７】
（２） 前記環状部材は、その外周部の全周にわたって前記割出手段と噛み合う歯が形成され、前記環状部材の中心に向かって進退可能に設けられ、前記環状部材の歯と噛み合うようにして前記主軸頭に対する前記環状部材の割出、位置決めを行う割出位置決め手段をさらに具備する上記第（１）項に記載の工作機械の主軸アタッチメント取付装置。
【０００８】
【作用】
主軸頭の外周部の環状部材に主軸アタッチメントのハウジング部を着脱可能に固定するとともに、主軸頭の外周部と環状部材の内周部との間にテーパリング部材を介して滑り軸受を設け、環状部材を主軸頭に対して主軸の軸線回りに回転可能に支持する。よって、滑り軸受の取付け時または滑り軸受の摩耗時に、主軸頭と環状部材との間にガタが発生したときは、調整座金の厚さと調整ボルトで内周部がテーパ状に形成された前記リング部材の主軸の軸線方向に対する取付け位置を調節、再固定することにより、前記リング部材の外径を弾性的に拡大して、主軸頭と環状部材との間の滑り軸受のガタを吸収する事ができる。また、割出手段で環状部材を主軸の軸線回り回転させ、主軸アタッチメントを割出位置決めするときには、サーボモータによる環状部材の割出し後に、割出し位置決め手段を突出させ環状部材の外周部に形成した歯に噛み合わせ固定するすることから、環状部材の割出し位置決めの繰り返し精度を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態について説明するが、本発明の構成要件のうちには、本発明の出願当時の当業界の技術水準の範囲内で、適宜に変更可能な部材を含むから、本実施形態のみに基づいて、発明の要旨を減縮して解することは許されない。
【００１０】
図１は、本発明工作機械の主軸アタッチメント取付装置の一実施形態、すなわち、工作機械の主軸に、主軸アタッチメントを装着した状態を示す要部側断面図で、図中、Ａ−Ａ線を境にして、右側が工作機械の主軸頭及びハウジング、左側が主軸アタッチメントである。
まず、工作機械の主軸頭３周辺部の構成について説明すると、主軸アタッチメント取付装置の割出機構の要部拡大図である図２も参照して、
工作機械の主軸１は、主軸頭３に対しベアリング５，７を介して回転自在に軸支されており、前記主軸１の中心孔にはドローバー９が嵌挿され、その先端部に設けたコレットチャック（図示せず）により、主軸１の先端の工具装着穴11に嵌着するテーパシャンクを備えた歯車軸13の後端のプルスタッド（図示せず）を把持し、図１で右方向に牽引し、前記歯車軸13を主軸１に固着している。
【００１１】
前記ドローバー９は、その後端部に設けられたばね押え15と、主軸１との間に直列に挿着した複数枚の皿ばね17の弾性力によって常時、右方向に牽引され、前記ばね押え15と主軸１後端部との間の空隙に圧力流体を注入した時だけ左方向に付勢されて、前記コレットチャックをプルスタッドから開放するように設けてある。
主軸１は、その後端をカップリング18を介して主軸モータ19の出力軸に連結し、高速駆動される。
なお、前記主軸頭３には、主軸１を軸支するベアリング５，７を支承するためカラー21、ベアリング押え23，25を設けている。
【００１２】
本実施形態では、主軸頭３と同心で、その外周面を囲み、滑り軸受27を介して環状部材31、ハウジング33よりなる旋回台を取付けている。
図２を参照して、前記滑り軸受27は、それぞれ、プレーンベアリング、同ベアリングと滑動するテーパリング35及び調整座金37より構成されている。
なお、テーパリング35は、主軸頭３と嵌合する内周面が互いにテーパ状に形成されて、それぞれ主軸頭３のリング取付部に嵌着し、その固定部材として調整ボルト38が設けてある。前記調整座金37は、スペーサであって、その厚みを変えてから調整ボルト38を締めれば、テーパリング35は軸方向にテーパ面上を滑動して、その外径面が膨張または収縮する。そのため、プレーンベアリングの内径面との隙間を調整することができる。
【００１３】
前記ハウジング33の前端面は、主軸頭３のベアリング押え23の前面とほぼ、同一面位置まで延び、同端面に対し後述する傾斜主軸頭のハウジング部を着脱可能に取り付けるよう構成されている。
さらに、環状部材31の後端外周部に設けた外歯歯車39は、主軸頭３と一体的に形成したハウジング41に取付けてある割出モータ（サーボモータ）43の出力軸の歯車45と噛合い、前記割出モータ43の駆動により、歯車伝導機構39，45を介して、環状部材31及びハウジング33、ひいては傾斜主軸頭を主軸１の中心軸線の回りに回転させることができる。
前記外歯歯車39は全周にわたって、後述する主軸アタッチメントの回転角の割出し位置固定手段と係合することができ、工具位置の割出及び割出し位置の精度維持に貢献する。
【００１４】
再び、図１に戻って、Ａ−Ａ線を境にして左側が主軸アタッチメントである。
主軸アタッチメントの構成は、概略、主軸１の回転軸線に対し、任意の角度傾いた傾斜主軸47をベアリング49，51を介して支持する傾斜主軸頭53、傾斜主軸47の前端部に取り付けた工具ホルダ55及び工具57、傾斜主軸47の後端部に設けた傘歯車59等の組み合せよりなり、その傾斜主軸頭53の後端面が、前述主軸頭３のハウジング33の前端面に着脱可能に固定されたとき、歯車軸13に設けた傘歯車と傾斜主軸47の後端部に設けた傘歯車59とが相互に噛み合うように構成されている。
なお、傾斜主軸47、工具ホルダ55の着脱機構及び作用は、さきに説明したような、主軸頭３に支持された主軸１の構造、作用と、ほぼ、同一であるから詳細な説明は省略する。
【００１５】
以上の通りで、主軸モータ19を作動させると、主軸１、歯車軸13、傘歯車59、傾斜主軸47及び工具ホルダ55を介して、主軸アタッチメントの工具57を回転、駆動させ、ワークに対し所望の切削加工を施すことができる。
その際、歯車軸13の傘歯車と傘歯車59の噛合い面には強制潤滑が施されて、高速で動力伝達が行われても、噛合い面の潤滑油膜が破れるおそれはない。
これにより、主軸頭１の先端部の工具装着穴11に工具を取り付けた場合には、ワークを加工することが困難であるか、または不可能な加工条件のときでも、主軸アタッチメント先端の工具57を利用することにより、容易に加工することが可能となる。
【００１６】
しかしながら、ワークに対する加工条件によっては工具57の位置または方向を変更したい場合が生じ、それに備えて、主軸アタッチメントは、ハウジング33に取り付けた傾斜主軸頭53を介して、主軸１の回転軸線の周りに回転可能に構成してある。
すなわち、割出モータ43を作動させると、歯車45、外歯歯車39、環状部材31及びハウジング33を介して傾斜主軸頭53が、主軸頭３の中心軸線に対し首振り回動する。しかし、歯車軸13の傘歯車と傘歯車59との噛み合いが外れることはない。
傾斜主軸頭53が首振り回動するので、その先端部に取り付けられた工具57の割出し位置は、主軸１の回転軸線に直交する円の円周に沿って移動する。
この操作が、すなわち、工具位置の割出しで、上記の一連の構造部材、操作などを総称して、割出手段と名付けた。
【００１７】
ところで、傾斜主軸頭５３を首振り回動させる機会が多くなり、また、それが度重なると、高負荷を受けている滑り軸受２７の摩耗が生じて、工具５７の割り出し位置に誤差が生じるおそれがある。
そのときは、図２を参照して、滑り軸受２７を支持しているテーパリング３５に隣接する調節座金３７、すなわち、スペーサの厚みを適宜、選択して取り替え、調整ボルト３８を締め付ければ、テーパリング３５がスペーサの厚みに応じて軸方向に微動し、テーパ面の滑動によりリング３５が直径方向に膨張するので、滑り軸受２７の回動に基づく摩耗量
を、これにより補正することができる。
【００１８】
したがって、滑り軸受27の環状部材31に対する中心軸保持精度が向上し、工具位置の割出しにおいて、工具57の位置に誤差が生じることを防止できる。
次に、図３は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿う要部拡大断面図で、一部表示を省略しているが、主軸１の周囲に主軸頭３が形成され、その周りに図示してない滑り軸受を介して環状部材31を配置し、その端部にピッチの細かい外歯（割出）歯車39が設けてある。図中、ハウジング41の適所に、前記歯車39に噛み合い可能に、歯車39の中心軸方向に往復動する、先端部に歯61を突設したピストン63、シリンダ65よりなる割出位置決め手段を配置し、シリンダ65に囲まれたピストン63の底部空隙に圧力流体を出し入れすることにより、前記歯車39に歯61を係合し、または離脱させるよう構成する。
【００１９】
工具57の割出し位置を変更しようとするときは、ハウジング41に配置した前記割出位置決め手段のピストン63を引込めて、外歯歯車39と歯61との係合を解除した後、割出モータ43を作動させて外歯歯車39、すなわち、傾斜主軸頭53を回動させ、工具57が所定位置を占めたこと確かめてから、シリンダ65の底部空隙に圧力流体を流入して、ピストン63を突出させ外歯歯車39とピストン63の歯61とを噛合わせて外歯歯車39の回転角を固定する。すなわち、工具57の割出及び割出し位置を固定する。したがって、工具57の割出及び割出し位置は、外歯歯車39の歯数だけ存在することになる。
【００２０】
外歯歯車39の歯のピッチを、後述のロストモーションを考慮して適宜選択し、ピストン63の歯61との噛合わせを密にすれば、割出モータ43、動力伝達系にロストモーションがあっても、歯車39の割出し角度の精度が向上するから、滑り軸受27の嵌合精度と相俟って、傾斜主軸頭53の割出及び割出し位置を正確にすることができる。
さらに、傾斜主軸頭53の割出しを複数回、行う場合にも、常に所定角度位置を占め、反復して精度を維持する、つまり、反復再現性が高い。
【００２１】
【発明の効果】
滑り軸受の取付時または滑り軸受の摩耗時で主軸頭と環状部材との間にガタが発生したときには、位置調節手段で滑り軸受を構成するリング部材の主軸軸線方向に対する取付け位置を調節、固定することにより、リング部材の外径を弾性的に拡大して、主軸頭と環状部材との間の滑り軸受のガタを吸収するようにしたので、環状部材の高精度の割出しを簡単に実現することができる。
また、主軸アタッチメントを取り付けた環状部材の割出し後に、割出位置決め手段で環状部材を外周部から固定するようにしたので、駆動系のロストモーションに影響されることなく環状部材の割出位置決めの繰り返し精度を得ることができる。
等々、従来、この種装置には期待することができない、格別の作用、効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明工作機械の主軸アタッチメント取付装置の一実施形態の要部側断面図である。
【図２】本発明工作機械の主軸アタッチメント取付装置の割出し部の一実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明工作機械の主軸アタッチメント取付け装置の割出位置決め部の一実施形態を示す図１のＢ−Ｂ線における要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 主軸 47 傾斜主軸
３ 主軸頭 49，51 ベアリング
５，７ ベアリング 53 傾斜主軸頭
13 歯車軸 59 傘歯車
27 滑り軸受 61 歯
31 環状部材 63 ピストン
33 ハウジング 65 シリンダ
35 テーパリング
37 調整座金
38 調整ボルト
39 外歯歯車
41 ハウジング
43 割出モータ
45 歯車

Claims (2)

1. 主軸頭に対して回転可能に支持され、主軸アタッチメントが着脱可能に装着される主軸を有する工作機械において、
   前記主軸アタッチメントのハウジング部が固定され、前記主軸頭の外周部で前記主軸の軸線回りに回動可能に設けられた環状部材と、
   前記主軸頭の外周部と前記環状部材の内周部との間に設けられた滑り軸受と、
   前記主軸頭に対して前記環状部材を介して前記主軸アタッチメントを前記主軸の軸線回りに回動し、割出す割出手段と、
   前記主軸頭と前記滑り軸受との間に設けられ、その内周部がテーパ状に形成されたリング部材と、
   前記主軸頭の前記リング部材の取付部が前記リング部材のテーパと対応するテーパ状に形成されたリング部材取付部と、
   前記リング部材のテーパ薄肉側に隣接し、前記リング部材取付部に嵌着する調整座金と、
   前記リング部材を前記主軸の軸線方向に移動させて弾性的に外径拡大可能に固定する調整ボルトと、
   を具備することを特徴とした工作機械の主軸アタッチメント取付装置。
2. 前記環状部材は、その外周部の全周にわたって前記割出手段と噛み合う歯が形成され、前記環状部材の中心に向かって進退可能に設けられ、前記環状部材の歯と噛み合うようにして前記主軸頭に対する前記環状部材の割出、位置決めを行う割出位置決め手段をさらに具備した請求項１に記載の工作機械の主軸アタッチメント取付装置。

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