JP3674252B2

JP3674252B2 - 一対のレスト装置を備えた工作機械

Info

Publication number: JP3674252B2
Application number: JP19985897A
Authority: JP
Inventors: 博太田; 勝晴井上; 則満加古; 久修小林
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: JPH1133892A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長手方向の両端部において一対の工作物支持装置により回転支持される棒状の工作物を加工する際に、加工抵抗による工作物の曲げを防止するレスト装置を備えた工作機械、好適には研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、棒状工作物の長手方向に離間した複数の加工箇所を研削する場合には、レスト装置のシューが砥石により研削される加工箇所に当接される。レスト装置は、工作物を支持するテーブルの長手方向の割出し動作に係わらず砥石との長手方向位置が不変に維持されるように、研削盤のベッド上に設置される。
【０００３】
特開平２−７６６５５は、研削盤のベッド上に設置される形式のレスト装置の一例を示す。このものにおいては、レストシューの当接位置を加工箇所に開口する穴位置から外すために、レスト装置をテーブルの移動を利用してテーブルの長手方向に若干移動可能にしている。
また、実開平４−１１５５６７および実開平−１１５５６８は、テーブル上に複数のレスト装置を設け、カムシャフト上の加工すべき複数のカムに隣接する全てのジャーナル部を研削加工中同時に支持するようにしている。実開平４−１１５５６７に開示される装置においては、テーブル上で長手方向に若干の距離移動可能な単一のスライド上に複数のレスト装置を載置固定し、主軸台上のチャック位置と第１ジャーナル位置とが若干異なる類似カムシャフトに対してスライドを若干の距離移動することにより対応可能としている。
【０００４】
一方、実開平−１１５５６８に開示される装置においては、テーブル上で長手方向に移動可能な２つのスライドを設け、この２つのスライドの若干の移動量に差を持たせることにより、レストシューが当接するジャーナルピッチの異なる類似のカムシャフトの加工に同一の装置を使用可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レスト装置をベッド上に設置する形式の装置は、レスト装置のベッド上への取付位置とレストシューのワーク支持位置がテーブルを跨いで大きく離間されることから、支持剛性の面で不利となる。
また、工作物の複数の加工箇所の各々に隣接する位置にレストシューを当接する形式の上述装置は、類似ワークには対応できるといった限定されたフレキシビリティを有するが、複数の加工箇所の長手方向における配置が大幅に異なる工作物には対応できない。
【０００６】
従って、本発明の主たる目的は、支持剛性が大きく、種々のワークに対応できるフレキシビリティに富んだレスト装置を持つ工作機械を提供することにある。
さらに、テーブル上にスライドを介してレスト装置を配置する上述した形式のものにおいては、スライドを移動させる駆動源が主軸台と心押台との間の加工領域に配置されるため、常に研削屑やクーラントにより汚染され、保守や点検整備上の作業性が悪いとの問題をも生じていた。
【０００７】
それ故、本発明の他の目的は、レスト装置を長手方向に位置決めする駆動源を加工領域外に設けて誤動作を減少させると共に、保守や点検整備を行い易くすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来装置に係わる課題および本発明の目的は、下記の手段により解決され達成される。本発明においては、請求項１に記載されるように、棒状の工作物を回転自在に支持する一対の工作物支持装置を載置するテーブルと工具台とを前記棒状工作物の長手方向に相対的に移動して工具の正面に前記工作物上の少なくとも１つの加工箇所を割出すと共に、前記長手方向を横切る方向に前記工具を進退送りして前記加工箇所を加工するようにした工作機械において、前記長手方向に延びるガイドウエイが形成されたガイド部材を前記テーブル上に設け、前記レスト装置は前記工作物の各加工箇所の前記長手方向の両端近辺で同時に前記工作物を支持できるようにするために前記ガイドウエイに沿って前記長手方向に個々に位置調整可能な一対のレスト装置により構成し、前記一対の工作物支持装置の少なくとも一方には工作物支持側からその反対の背面側へ前記長手方向に貫通するトンネルを形成し、さらに、前記一対のレスト装置を前記各加工箇所の前記長手方向の位置および幅に応じて前記長手方向に独立して位置決めする位置決め駆動装置を設け、この位置決め駆動装置を、前記長手方向に延びると共に一端側が前記一方の工作物支持装置の前記トンネルを挿通する一対の送りネジと、前記一対のレスト装置の各々に固着され前記一対の送りネジにそれぞれ螺合されたナットと、さらに前記送りネジを独立して回転するため前記テーブル上の前記一方の工作物支持装置の前記背面側で前記送りネジの前記一端側とそれぞれ結合された個別に制御可能な駆動モータとで構成したことを特徴とする一対のレスト装置を備えた工作機械。
【０００９】
この構成により、一対のレスト装置を個別に位置決めできるので、加工箇所の長手方向位置が異なる工作物、加工箇所の長手方向の幅が異なる工作物、さらには複数の加工箇所が長手方向に配列された工作物に対してもフレキシブルに対応可能となり、しかも、前記長手方向を横切る方向に離間して前記ガイド部材に形成した一対のガイドウエイ間に一対の送りネジを設け、これら送りネジを前記１対のレスト装置の各ナットに螺合すると共にそれらの一端側を一方の工作物支持装置に形成したトンネルを挿通してこの一方の工作物支持装置の背面側に延出し、これら送りネジを個々に回転駆動する駆動モータを前記一対の工作物支持装置間の加工領域の外部に配置する。これにより、駆動モータは加工屑やクーラントからの汚染から開放され、駆動モータの故障が減少し、保守や点検整備が容易となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明においては、前記ガイド部材の一部を前記トンネル内に挿通し、前記ガイド部材を覆う単板カバーを前記一対のレスト装置にそれぞれ固定しているので、工作物支持装置とレスト装置との間にある前記ガイドウエイをそれぞれ１枚のカバーで覆うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による工作機械の一例としてのカム研削盤の要部平面図を示す。図において、研削盤のベース１０は、後側上面において一対の案内面１１ａ，１１ｂに沿って砥石台１２を進退可能に案内し、前側上面において一対の案内面１３ａ，１３ｂに沿ってテーブル１４をその長手方向、つまり砥石台１２の進退方向と直交する方向に左右動可能に案内している。
【００１３】
テーブル１４は、図２に示されるように、その下面に固着されたナット１５が送りネジ１６と螺合されている。ベース１０の図１における左端に固着されたサーボモータ１７は、送りネジ１６を回転し、テーブル１４をその長手方向において移動し、砥石台１２に回転支持された砥石車Ｇに対して位置決めできる。
テーブル１４上に長手方向に離間して載置固定された主軸台２０および心押台２１は、後述する棒状工作物Ｗ（図２参照）の両端を支持する一対の工作物支持装置を構成する。主軸台２０は、心押台２１との間に定義される加工領域に面する側において前記テーブル１４の移動方向と平行な軸線の周りにチャック２２を回転自在に支持している。図略の駆動モータがチャック２２を回転駆動するために設けられている。チャック２２は、工作物Ｗの一端をセンター２３で支持すると共に、クランプでき、工作物Ｗを回転駆動する。
【００１４】
心押台２１は、心押ラム２５をテーブル１４の移動方向にのみ進退可能に支持している。この心押ラム２５の先端にはセンタホルダ２６が固着され、このホルダ２６は主軸台２０のセンタ２３と同心上にセンター２７を固定支持している。テーブル１４上には、その長手方向と直交する方向の略中央部において、テーブル１４の長手方向に延びるガイド部材３０が固設されている。ガイド部材３０は、図１における左端が主軸台２０の下面に形成されたトンネル３１内に延出しており、右端が心押台２１の下面に形成されたトンネル３２内に延出している。トンネル３１は主軸台２０を工作物支持側からその反対の背面側へ長手方向に貫通しており、トンネル３２は心押台２１を工作物支持側からその反対の背面側へ長手方向に貫通している。
【００１５】
ガイド部材３０は、その長手方向と直交する方向に離間した一対のガイドウエイ３０ａ，３０ｂをその全長に亘って立設し、またガイドウエイ３０ａ，３０ｂ間に収容スペースとしてのチャンネル３０ｃ（図２参照）を形成している。一対のスライド３３，３４は、前記ガイドウエイ３０ａ，３０ｂに沿って長手方向に摺動可能に案内されている。チャンネル３０ｃ内には、前記トンネル３１、３２を挿通する一対の送りネジ３６ａ，３６ｂが平行に収容され、これら送りネジ３６ａ，３６ｂはガイド部材３０の両端に固着した軸受部材３７，３８に回転自在に支持されている。
【００１６】
送りネジ３６ａは、主軸台２０側にあるスライド３３の下面に固着されたナット３９ａと螺合し、これに対し、送りネジ３６ｂは心押台２１側にあるスライド３４の下面に固着されたナット３９ｂと螺合している。送りネジ３６ａ，３６ｂの右端は、軸受部材３８を貫通して心押台２１の前記加工領域側と反対の背面側に延出し、テーブル１４の右端側上面に固着されたギヤーボックス４５内に進出している。ギヤーボックス４５は、一対のサーボモータ４６ａ，４６ｂをその右端面に固設しており、これらサーボモータ４６ａ，４６ｂの出力軸をその内部で送りネジ３６ａ，３６ｂとそれぞれギヤー連結している。
【００１７】
スライド３３，３４は、その上面においてそれぞれレスト装置５１，５２を載置固定している。これらレスト装置５１，５２は同一に構成され、各々が前面側に３つのレスト腕５３ａ，５３ｂ，５３ｃ（図２参照）を後面に固定されたサーボモータ５４により駆動する形式の公知のものである。
より具体的には、図２に示すように、水平腕５３ａは研削抵抗により工作物Ｗが砥石Ｇから離間する方向の曲げ応力に対抗し、上下腕５３ｂ，５３ｃは研削抵抗により工作物Ｗに作用する上下方向の曲げ応力に対抗する。これら３つの腕５３ａ〜５３ｂの先端は前記一対のセンタ２３，２７を結ぶ理想回転中心線に対し互いに他のものと同一距離を維持するように前記サーボモータ５４により駆動される。これにより、研削動作の間中は、工作物Ｗは前記理想回転中心線上で回転するように保持される。
【００１８】
また、スライド３３，３４の各々は、アクチエータ５６ａにより駆動されて対応するスライドを砥石Ｇから遠ざかる方向に引き寄せる公知のガタ抜き機構（図示省略）を内蔵すると共に、アクチエータ５６ｂにより駆動されて対応するスライドをガイド部材３０上に押しつける公知のクランプ機構（図示省略）を内蔵している。これらガタ抜き機構およびクランプ機構は、対応するスライドが目標位置に位置決めされた直後に順次作動され、このスライド上のレスト装置をガイド部材３０上に強固に固定することができる。なお、アクチエータ５６ａ，５６ｂは、例えば油圧シリンダにより構成される。
【００１９】
さらに、スライド３３，３４は、図２に示されるように、それらの隣接部においてそれぞれテレスコピックに重合するカバー５９，６０を相手側のスライドに向かって張り出しており、レスト装置５０、５１間の所定量の相対距離変化に対応するようになっている。スライド３３は主軸台２０側でのガイド部材３０の露出を防止する単板カバー６２を固着しており、この単板カバー６２の左側部は、主軸台２０のトンネル３１内を貫通している。一方、スライド３４は心押台２１側でのガイド部材３０の露出を防止する単板カバー６３を固着し、このカバー６３の右端部は心押台２１のトンネル３２内を貫通できるようになっている。
【００２０】
図３は上記した実施形態の研削盤が前記棒状工作物Ｗの代表例として４気頭１６バルブエンジン用のカムシャフトを研削する場合の説明図で、図４はこのカムシャフトを研削するための図略のＣＮＣ装置が実行する制御プログラムを示すフローチャートである。この制御プログラムの実行により、ＣＮＣ装置はサーボモータ１７，４６ａ，４６ｂ，５４および図略の砥石台送り用サーボモータを制御すると共にアクチエータ５６ａ，５６ｂ用の図略の切替バルブを制御する。以下、図３および図４を参照して実施形態の動作を説明する。
【００２１】
センター２３，２７へのカムシャフトＷの支持が完了すると、ＣＮＣ装置が図４の制御プログラムを実行する。先ず、ステップＳ１において、カム指定カンウタＮが初期値”１”にセットされ、ステップＳ２においてチャック２２がカムシャフトＷの左端をクランプする。ステップ３において、カム指定カウンタＮが全てのカムＣ１〜Ｃ８の加工を完了したか否か判定される。この場合、ステップＳ４が実行されてサーボモータ１７が駆動され、テーブル１４が図略の原位置から移動して第１カムＣ１を砥石Ｇの前面に割り出す。
【００２２】
次のステップＳ５において、サーボモータ４６ａ，４６ｂが駆動され、レスト装置５１，５２が第１および第２ジャーナルＪ１，Ｊ２の正面でかつ第１カムＣ１の近傍に割出される。この割出し完了において、ステップＳ６が実行され、アクチエータ５６ａ，５６ｂにより図略のガタ抜き機構およびクランプ機構が順次作動され、これによりレスト装置５１，５２を一体的に載置するスライド３３，３４がガイド部材３０上に強固に固定される。
【００２３】
ステップＳ７において、各レスト装置５１，５２はサーボモータ５４の動作により３つのレスト腕５３ａ〜５３ｃを釈放位置から図２に示す拘束位置へ前進し、これら腕により対応するジャーナルＪ１，Ｊ２を３点支持する。これらジャーナル上の支持位置は、加工すべきカムＣ１，Ｃ２に近接した両側となるようにＮＣプログラム上で指定される。なお、各ジャーナルＪ１〜Ｊ５は、予め加工されてレスト腕５３ａ〜５３ｃの当接による支持のために準備されている。
【００２４】
この後、ステップＳ８において、チャック２２と共にカムシャフトＷが回転駆動され、同時に砥石台１２が図略のサーボモータの動作により前進されて砥石Ｇを第１カムＣ１に係合し、このカムを研削する。このカムの研削中においては、周知のように、チャック２２の回転位置に応じて砥石台１２のカム創成のための進退運動がカムに対する砥石台１２の切り込み前進運動に重合される。この場合、第１カムＣ１はその両側のジャーナルＪ１，Ｊ２が第１カムＣ１に近接した位置でレスト腕５３ａ〜５３ｃにより強固に３点支持された状態で研削されるので、カムシャフトＷが全体として剛性が低いものであるにも係わらず、高精度なカム研削が実現される。
【００２５】
第１カムＣ１の加工完了により、ステップＳ９において、チャック２２およびカムシャフトＷは、次に加工する第２カムＣ２のベース円部を砥石Ｇに向けた角度位置で停止され、同時に砥石台１２が後退される。次のステップＳ１０では、前記カム指定カウンタＮに”１”が加算され、次に加工するカムが第２カムＣ２として指定される。ステップＳ１１は、カム指定カウンタＮの内容が偶数であるか否か判定され、この判定の結果としてステップＳ１２が実行される。これにより、テーブル１４が第２カムＣ２を砥石Ｇの正面に位置決めするように図３において左方にシフトされる。
【００２６】
このテーブルシフトが完了すると、ステップＳ８〜Ｓ１１が順次実行され、この結果、第２カムＣ２が第１カムＣ１と同様に研削される。ステップ１１では、この場合、カム指定カンウタＮが奇数番目のカムを指定していると判定されるので、ステップＳ１３においてレスト腕５３ａ〜５３ｃが釈放位置に後退され、またスライド３３，３４のガタ抜き機構およびクランプ機構が共にアンクランプ動作されて、レスト装置５１，５２の割出し動作に準備する。
【００２７】
続いて、ステップＳ３〜Ｓ１２が順次実行され、砥石Ｇの正面に第３カムＣ３を位置決めするテーブル１４の割出し動作、第２，第３ジャーナルＪ２，Ｊ３正面へのレスト装置５１，５２の割出し動作、ガイド部材３０に対するスライド３３，３４のクランプ動作、拘束位置へのレスト腕５３ａ〜５３ｃの前進動作、第３カムＣ３の研削動作が順次実行される。
【００２８】
このようにして第１カムＣ１〜第８カムＣ８の各々が両側のジャーナルをレスト腕５３ａ〜５３ｃにより支持された状態で順次加工され、第８カムＣ８の加工完了においては、ステップＳ３の判定がＹｅｓとなり、ステップＳ１５においてテーブル１４およびレスト装置５１，５２がテーブル１４の長手方向の原位置に復帰され、カムシャフトＷの加工が終了する。
【００２９】
上記した実施の態様においては、複数の加工すべきカムＣ１〜Ｃ８を長手方向に有するカムシャフトＷを加工する例について説明したが、本発明による工作機械は各々が単一の加工部（例えば、Ｃ１）を同一または異なる長手方向位置に有する複数の工作物を順次搬入・搬出して加工する場合にも使用できる。この場合、各工作物上の単一の加工部は、その両側にある加工済の軸部が一対のレスト装置５１，５２により支持された状態で加工される。
【００３０】
また、上記した実施の態様としては、研削盤が例示されたが、円板状工具の円周に複数の刃具を設けたミーリングカッタにより断面が真円または非真円の加工部を切削加工する工作機械にも本発明は適用できる。
さらに、本発明は、長手方向が比較的長い円筒状の加工部を、その円筒部上の両端部を一対のレスト装置５１，５２により支持して研削または切削加工する場合にも適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、テーブル上に一対のレスト装置を工作物の長手方向に独立して個々に位置調整可能に設けたので、一対のレスト装置により種々の棒状工作物に対応できるなどのレスト装置の汎用性が高められ、しかも、一対のレスト装置のための位置決め駆動装置を構成する一対の送りネジを、工作物の両端を支持する一対の工作物支持装置の少なくとも一方に形成したトンネルを挿通してその一方の工作物支持装置の背面側まで延出させ、これにより加工領域に対しその一方の工作物支持装置により隔絶された前記背面側に前記送りネジを個々に駆動するモータを配置するようにしたので、これらモータが加工領域内に発生する加工屑やクーラントにより汚染されることが回避され、この結果レスト装置システムの動作上の信頼性を向上できるのみならず、同システムの保守や点検作業が容易となる。
【００３３】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、トンネル内に一部を挿通したガイド部材を覆う単板カバーを一対のレスト装置にそれぞれ固定しているので、工作物支持装置とレスト装置との間にある前記ガイドウエイをそれぞれ１枚のカバーで覆うことができる実用上の効果も奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一対のレスト装置を備えた工作機械の実施の態様であるカムシャフト研削盤の要部平面図。
【図２】図１においてＩＩ−ＩＩ断面に沿って破断した断面図。
【図３】図１のカムシャフト研削盤において研削すべきカムシャフトの支持系を示す説明図。
【図４】図３に例示するカムシャフトを加工するために図略のＣＮＣ装置が実行する制御プログラムのフローチャート。
【符号の説明】
１０・・・ベース
１２・・・砥石台
Ｇ・・・砥石
Ｗ・・・カムシャフト
１４・・・テーブル
１６・・・テーブル送りネジ
１７・・・サーボモータ
２０・・・主軸台
２１・・・心押台
５１，５２・・・レスト装置
３０・・・ガイド部材
３９ａ，３９ｂ・・・ナット
３１，３２・・・トンネル
３３，３４・・・スライド
３６ａ，３６ｂ・・・スライド送りネジ
４６ａ，４６ｂ・・・サーボモータ
６２，６３・・・カバー

Claims

ベースと、このベース上に設けられたテーブルと、このテーブル上に離間して固定され棒状の工作物を長手方向に延びる１つの軸線の廻りに回転自在に支持する一対の工作物支持装置と、工具を支持し前記長手方向を横切る方向に進退送りされる工具台と、前記工作物上の少なくとも一つの加工箇所を選択的に前記工具の正面に割出すため前記テーブルと前記工具台とを相対的に前記長手方向に位置決めする送り装置と、前記少なくとも一つの加工箇所が前記工具により加工される間前記工作物を加工抵抗に抗して支持するレスト装置とからなる工作機械において、前記長手方向に延びるガイドウエイが形成されたガイド部材を前記テーブル上に設け、前記レスト装置は前記工作物の各加工箇所の前記長手方向の両端近辺で同時に前記工作物を支持できるようにするために前記ガイドウエイに沿って前記長手方向に個々に位置調整可能な一対のレスト装置により構成し、前記一対の工作物支持装置の少なくとも一方には工作物支持側からその反対の背面側へ前記長手方向に貫通するトンネルを形成し、さらに、前記一対のレスト装置を前記各加工箇所の前記長手方向の位置および幅に応じて前記長手方向に独立して位置決めする位置決め駆動装置を設け、この位置決め駆動装置を、前記長手方向に延びると共に一端側が前記一方の工作物支持装置の前記トンネルを挿通する一対の送りネジと、前記一対のレスト装置の各々に固着され前記一対の送りネジにそれぞれ螺合されたナットと、さらに前記送りネジを独立して回転するため前記テーブル上の前記一方の工作物支持装置の前記背面側で前記送りネジの前記一端側とそれぞれ結合された個別に制御可能な駆動モータとで構成したことを特徴とする一対のレスト装置を備えた工作機械。
請求項１に記載の工作機械において、前記ガイド部材の一部を前記トンネル内に挿通し、前記ガイド部材を覆う単板カバーを前記一対のレスト装置にそれぞれ固定したことを特徴とする一対のレスト装置を備えた工作機械。