JP4036646B2

JP4036646B2 - 工作機械装置

Info

Publication number: JP4036646B2
Application number: JP2001535354A
Authority: JP
Inventors: 一之平元; 圭吾多田
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: DE69935533T2; US6585564B1; WO2001036150A1; EP1151823A1; EP1151823A4; EP1151823B1; DE69935533D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、工作機械装置およびその加工液供給装置に関し、特に、工具によってワークに機械加工を施す場合に、常に加工液を加工部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去および冷却作用を最適に達成する工作機械装置に関する。本願発明は、研削砥石、種々のフライス工具等の外周面に加工作用部を有した工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の径や加工条件、並びに工具とワークとの位置関係の変化に応じて加工部に対して加工液を最適の供給状態で噴出することが可能な工作機械装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び解決しようとする課題】
工作機械装置の工具により特に金属ワークを加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必須となる。
【０００３】
従来から用いられる工作機械における加工液の供給装置としては例えば、第１の従来技術として実開昭６１−１２４３６６号に開示の研削液供給装置がある。これは、砥石の接線方向に向いて配設された加工液ノズルを、当該接線方向に対して直交する方向に移動可能な支持方法で砥石フードに取着して、砥石径の変化にかかわらず、作業者が調整ハンドルを操作することによって砥石の接線方向に沿って加工液を供給するようにした言わば手操作型の加工液供給装置を開示している。然しながら、第１の従来技術による加工液供給装置では、砥石によるワークの研削加工の過程で、加工点が移動した場合にも加工液が移動後の加工点に対して接線方向に加工液を噴射することが可能なまでには構成されていないと言う点で未だ満足のゆく加工液供給装置とは言いがたい。
【０００４】
また、第２の従来技術として特開平１−１４６６６２号に開示の研削液噴射ノズルの位置制御方法がある。これは、加工輪郭に沿って研削砥石による研削加工を遂行する過程で、研削砥石を保持する主軸の周囲に割出旋回が可能に研削液噴射ノズルを設け、砥石の研削工程における移動制御プログラムに基づいて、同研削液噴射ノズルを研削点に向けて位置決め制御する方法を開示している。然しながら、第２の従来技術による研削液噴射方法は、研削砥石によるワークの加工点が変位した場合に、研削液噴射ノズルを、主軸の周囲に旋回移動させて研削液の噴射方向の調節を行うものであり、故に、砥石の中心に対して径方向には移動可能に設けられてないために、径が異なる砥石を主軸に保持して研削加工を行う場合には、研削液噴射ノズルによる研削液の噴射方向を適正な方向に調節する方法については開示がない。
【０００５】
更に、第３の従来技術として特開平６−３１５８２号に開示のマシニングセンタ用注水装置がある。このマシニングセンタ用注水装置は、マシニングセンタの工具による加工点に対して注水ノズルを用いた注水が、水平方向および上下方向に変化自在に行われ、常に加工点に向かって注水ができるようにした構成を有している。この注水装置は、工具を保持した主軸の周囲にギアリングの回動に従って注水ノズルが移動可能に設けられて加工点が水平方向に移動する場合にも移動角度に合わせて注水ノズルも移動し、加工点を狙って注水が行われるように構成され、また、加工点が高さ方向に変化する場合には、注水ノズルの根元部が回動してノズル先端が上下し、注水位置が加工点からずれないようにしている。
【０００６】
然しながら、第３の従来技術のマシニングセンタの注水装置は、主軸に装着された工具の中心に対して半径方向には移動可能に構成されていないために、工具径が変化した場合には、加工点に対して充分に正確に注水方向を調節し得なくなると言う難点を有している。
【０００７】
更に、第４の従来技術として米国特許第４，６１９，０７８号に開示の研削砥石用保護フードを備えた研削盤がある。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、このフードが加工液供給ノズルを担持し、この加工液供給ノズルがフードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成され、かつ、同加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成され、研削砥石とワークとの接触点に加工液を供給するものである。つまり、フードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動され、研削砥石の磨耗に応じた縮径に従って、ノズルをフードに対してモータ駆動により調整し、加工液供給方向の調整を図る構成又はフードを研削砥石の半径方向に移動する構成をとるものである。
【０００８】
しかしながら、第４の従来技術は、平面研削盤等の研削専用の工作機械で、かつ研削砥石用保護フードを有する構造を基礎的構成要件にしている。この結果、マシニングセンタのように自動工具交換によって主軸に工具を着脱自在に装着しようとすると、フードがじゃまになって自動工具交換は行えないという問題点があり、平面研削以外の種々の工作機械における加工部に適用可能とする多様性に欠ける欠点がある。またワークの回転送り軸を有さず、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の直動３軸送りしか有さない研削盤のために、ワークの形状によってはワークとフードとの干渉がさけられなかったり、干渉をさけると加工液が適正に加工領域に供給できなくなるという問題点を有しており、かつフードやそれに付属した加工液供給ノズルをモータからの駆動力に応じて回転移動やラジアル方向に移動させる構造や配置に関しては何らの具体的な開示がないため、実用の観点からは利用性に乏しい。
【０００９】
加えて、第４の従来技術には、研削砥石の径を測定する工具測定手段を具備しておらず、研削砥石の磨耗時やドレッシング、ツルーイング後の径変化時に工具径の測定結果を得て自動的に加工液供給ノズルのラジアル方向位置を調節する技術についても開示されていない。また、加工液供給ノズルの研削砥石の周りの周方向位置を調節しようとすると、フードがじゃまになって研削砥石の周りの全周にわたる位置決めが行えないという問題点もある。
【００１０】
依って、本願発明の主たる目的は、特殊な機種に限ることなく、各種の工作機械の主軸に着脱自在に装着される工具の径変化、加工点の変動に対応して工具とワークとの係合域に対して加工屑除去と冷却の観点から最も適切な位置に加工液供給装置の加工液ノズルを位置決めして加工液を供給しつつ加工が行える工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。
【００１１】
本願発明の他の目的は、工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを最適の加工液供給位置に位置決めするに当たって主軸周りに全く死角のない回転機構によって加工液供給装置を所望の加工液供給位置まで移動させ、更にラジアル方向へ加工液ノズルを直線移動させる直線移動機構または加工液ノズルを旋回移動させる旋回移動機構との協動により上記最適の加工液供給位置へ位置決めされうる工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。
【００１２】
本願発明の更に他の目的は、工具に修整処理を施した場合に、修整前後の工具径の変化に追随して加工液ノズルを自動的に再位置決めして加工を開始することが可能な工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本願発明の第一のアスペクトによると、主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、
前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、前記円筒部材に支持され、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、
前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段とを具備する工作機械装置が提供される。
【００１４】
本願発明の第二のアスペクトによると、主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、前記円筒部材に支持され、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段と、前記円周方向移動手段により前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させるとき前記加工液ノズル手段の開口部が前記工具の半径方向に移動しないように、前記第 1 の駆動モータと前記第２の駆動モータとを同期制御する制御手段とを具備する工作機械装置が提供される。
【００１５】
本願発明の第三のアスペクトによると、主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、前記円筒部材に設けられたガイドと、前記ガイドに直線移動可能に装着された直進棹とを有し、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、前記円筒部材の外周に設けられた第１のウォームホイールと、前記第１のウォームホイールと噛み合う第１のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第１のウォームを回転させる第１の駆動モータとで成り、前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させる円周方向移動手段と、前記加工液ノズル手段の前記直進棹に設けられたラックと、前記円筒部材の周りを円周方向に回転移動可能に設けられ前記ラックと噛み合うピニオンと、前記ピニオンと結合された第２のウォームホイールと、前記第２のウォームホイールと噛み合う第２のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第２のウォームを回転させる第２の駆動モータとで成り、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に直線移動させる半径方向移動手段とを具備する工作機械装置が提供される。
【００１６】
好ましくは、前記加工液ノズル手段は、前記円筒部材に設けられたノズル支持部材を有し、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に構成され、前記半径方向移動手段は、前記加工液ノズル手段に取り付けられたピニオンと、前記円筒部材の周りを円周方向に回転移動可能に設けられ前記ピニオンと噛み合う歯車と、前記歯車と結合された第２のウォームホイールと、前記第２のウォームホイールと噛み合う第２のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第２のウォームを回転させる第２の駆動モータとで成り、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に旋回移動可能に構成される。
【００１７】
本願発明の第四のアスペクトによると、主軸に装着された研削砥石とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、前記主軸頭と相対移動する構成部材に設けられ、前記研削砥石の外周部をツルーイング又はドレッシングする砥石修整手段と、前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、前記円筒部材に支持され、前記研削砥石の外周部に向けて加工液を噴射する開口部を前記研削砥石の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段とを具備する工作機械装置が提供される。
【００１８】
本願発明の作用は、円周方向に回転移動可能に主軸頭に設けられた円筒部材で加工液ノズル手段を支持し、主軸頭に設けられた第１の駆動モータにより駆動される円周方向移動手段と、主軸頭に設けられた第２の駆動モータにより駆動される半径方向移動手段とが協動して加工液ノズル手段を工具の円周方向及び半径方向へ移動して、加工液ノズル手段の開口部を所望の位置へ位置決めし、加工液を噴射するようにした。
【００１９】
上述した構成及び作用により、本願発明による工作機械装置によれば、工作機械ＭＴの研削砥石やフライス工具等の加工工具ＴによってワークＷに研削加工や切削加工等の機械加工を遂行する過程で、予め加工液ノズル手段から工具Ｔによる加工領域又は接触域Ｐに対して最も適正な加工液供給位置、つまり、加工屑の排除、冷却効果を同工具ＴとワークＷとの両者に付与するという２つの観点から最も適正な位置から加工液を供給、噴出することが可能となり、しかも加工液ノズル手段の開口部を最も適正な加工液供給位置に位置決めして姿勢を設定する際に、主軸の回転軸心周りに第１の駆動モータ及び第２の駆動モータを除く円周方向移動手段及び半径方向移動手段、並びに円筒部材及び加工液ノズル手段で成る加工液供給装置部分だけを回転移動させ得ることから、ワークＷの形状や設置状況上の制限等の種々の条件変化に何らの困難なく位置決め、姿勢設定を遂行し得るのである。
【００２０】
なお、上述から理解できるように、本願発明は研削加工を遂行する研削加工機械に限ることなく、フライス工具を用いる切削加工機械からなる工作機械装置にもそのまま適用可能であることが理解できよう。
【００２１】
しかも本願発明によれば、工具交換手段を用いた工具Ｔ、例えば研削砥石Ｔの交換を行うことにより、使用工具の工具径が変化した場合や、使用中の工具の工具径が摩耗によって径変化を来した場合にも、工具径を測定することによって、加工液供給装置の加工液供給ノズルの位置決め設定と姿勢設定とを適正に調整移動させることにより、常時、最適な位置から工具の加工領域に加工液の供給を行うことが可能となるのである。
【００２２】
このように、工作機械装置の工具の加工領域に常に加工液の供給を最適な冷却と加工屑排除機能位置に設定できることにより、ワークＷに対して工具Ｔにより遂行される加工作用においても加工精度、面粗度等の観点から著しい改善を望むことが可能となる。しかも、加工工具に対して常に適正な冷却効果を付与し、かつ加工屑を排除することから、工具自体の摩耗も減少して加工コストを低減させることが可能となる。
【００２３】
また、本願発明によれば、加工液供給装置における加工液供給ノズルの設定、位置決めは主軸の軸心に対してラジアル方向と周方向との２方向において夫々、サーボモータを駆動源とした駆動モータを用いる回転、直線または旋回移動手段によって自動的に達成する構成を有するから、マシニングセンタ等の自動工作機械に適用することによって、自動的な加工液供給の最適化にも寄与することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
まず、図１および図２を参照すると、研削加工機械を一実施形態とする工作機械ＭＴが図示され、この工作機械ＭＴは、主軸頭１０を有し、この主軸頭１０の内部に高速回転が可能に主軸１２が備えられ、この主軸１２が有する工具装着部１２ａに工具Ｔとしての研削砥石を装着するようになっている。そして、上記主軸頭１０は、機械コラム１４に搭載されて、同機械コラム１４と共に図示されていない基台に対して、また機械コラム１４に対して相対的に、図示のように直交する二軸（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭１０および同主軸頭１０が保持した主軸１２の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器（図示なし）を介して検出される構成になっている。
【００２５】
また、本実施形態に係る研削加工機械としての工作機械ＭＴは、主軸１２に工具装着部１２ａを介して装着された研削砥石に対してツルーイングやドレッシング等の工具修整処理を研削加工途次に施すことができる工具修整装置Ｄを有し、この工具修整装置Ｄの最前部にドレッサ具ＤＴを装着、具備している。
【００２６】
工作機械ＭＴは更に、上記主軸頭１０の外周域に後述する軸受装置を介して回転可能に設けられた円筒支持体１６（円筒部材）を備え、この円筒支持体１６に加工液供給装置１８が担持され、円筒支持体１６の回転に従って主軸頭１０の中心軸周り、従って主軸１２の回転軸心周りに回転可能に設けられている。
この加工液供給装置１８は、加工液供給源（図示なし）に接続した加工液受承部１８ａと、配管部１８ｂと、配管部１８ｂの先端１８ｃに適宜の回転形の接続具１８ｄ（図２参照）を介して取付けられた加工液供給ノズル２０を備えている。そして、この加工液供給ノズル２０の開口端から工具ＴとワークＷ（図２参照）との加工部、つまり研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに向けて加工液を吐出、供給する構成がとられている。
【００２７】
次に、上記工作機械ＭＴの加工液供給装置１８における加工液供給ノズル２０をワークＷの研削加工作業の進捗時に常に上記接触域Ｐに最適の供給条件、つまり研削加工の進展と研削砥石Ｔの磨耗等に伴って研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐは時々刻々と変位するが、この変位に追従してノズル開口端をその接触域Ｐに正しく指向させるように、上記円筒支持体１６を介して加工液供給ノズル２０を移動させ、位置決めと姿勢設定とを行う回転移動機構（回転移動手段）と直線移動機構（直線移動手段）とに就いて、図１、図２とともに図３および図４を参照して説明する。
【００２８】
さて、加工液供給装置１８を担持する円筒支持体１６は、既述のように主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度、すなわち全周に渡って回転可能なように、周知のボールベアリング等からなる回転軸受２２ａ、２２ｂ（図４参照）を介して取付けられている。従って、円筒支持体１６の回転に従って加工液供給装置１８も主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度の全周に渡って回転移動することが可能に構成されている。
【００２９】
他方、円筒支持体１６の前縁側の一部にはラジアル方向の外向きにＬ字状に突出、形成された直線案内部１６ａ（ガイド）が形成され、この直線案内部１６ａの案内ブロック１６ｂに形成された直線案内溝１６ｃに直線摺動が可能に嵌着された直進棹１７に加工液供給装置１８が一体に結合されることによって、加工液供給装置１８も直線移動が可能に構成され、この加工液供給装置１８の直線移動は、加工液供給ノズル２０を主軸１２の軸心に対してラジアル方向に遠近移動させるように予め設計、設定されている。この結果、図１において加工液供給ノズル２０の開口端は主軸１２に装着された研削砥石Ｔの回転軸心に対してラジアル方向に遠近移動可能に構成されているものである。
【００３０】
ここで、円筒支持体１６は、直線案内部１６ａを有した前縁側とは軸方向に隔たる後縁側に回転移動機構３０を構成する第１のウォームホイール３２が適宜の固定手段を介して固着されており、この第１ウォームホイール３２に第１ウォーム３４が噛合されている。そして、この第１ウォーム３４が回転駆動されることにより、第１ウォームホイール３２に回転力が付与され、この結果、円筒支持体１６が回転軸受２２ａ、２２ｂを介して主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度の回転が可能となる構成が設けられている。このとき、第１ウォーム３４は、図３に明示するように主軸頭１０に取り付けられたブラケット３８に設けられた１対の回転保持部３８ａ、３８ｂの間に軸３６が適宜の回転軸受を介して回動可能に保持されており、また、同第１ウォーム３４の軸３６の一端にはプーリ３６ａが装着されている。他方、上記ブラケット３８にはサーボモータ等から成る第１の駆動モータとしての駆動モータ４０が保持されており、その出力軸４０ａの先端にはプーリ４２ａが装着され、この駆動モータ４０側のプーリ４２ａと上記第１ウォーム３４側のプーリ３６ａとが周知のタイミングベルト４４によって接続されることにより、第１ウォーム３４は駆動モータ４０の回転駆動力を受けて回動する構成を有している。
【００３１】
つまり、加工液供給装置１８の加工液供給ノズル２０を円筒支持体１６を介して回転移動させる回転移動機構３０は、駆動モータ４０、タイミングベルト４４、プーリ３６ａ、４２ａを有したベルト・プーリ機構、第１ウォーム３４、第１ウォームホイール３２等を含んで構成されている。すなわち、駆動モータ４０と駆動モータ７６との回転駆動を同期制御することにより、円筒支持体１６の主軸軸心周りの全周にわたる回転移動量を制御して所望の周方向位置に位置決め、設定することが可能になっているのである。
【００３２】
一方、円筒支持体１６において、その前後端の中間部位には円筒形状をした歯車担持体５０がボールベアリング５２ａ、５２ｂを介して主軸頭１０および主軸１２の軸心周りに回転可能に設けられている。そして、この歯車担持体５０の外周には上記の第１ウォームホイ−ル３２と並列配置で第２ウォームホイール５４が固着されている。つまり、第２ウォームホイール５４は歯車担持体５０と一体に回転可能に取付けられているものである。また、歯車担持体５０には第２ウォームホイール５４と並列にピニオン５６が固着されており、このピニオン５６に図４に明示のようにラック６０の内面に形成されたラック歯５８が噛合し、かつ同ラック６０は既述した直進棹１７とボルト等の適宜固定手段を用いて結合され、故に加工液供給装置１８と一体化されている。歯車担持体５０、第２ウォームホイール５４、及びピニオン５６が請求項に記載の半径方向移動手段の環状部材である。このため、歯車担持体５０が回転すると、ピニオン５６とラック６０の噛合により後者のラック６０はその長尺方向に直線移動を行う。この結果、直進棹１７を介してラック６０と一体化された加工液供給装置１８が直線移動され、故に加工液供給ノズル２０が主軸頭１０、主軸１２の軸心に対してラジアル方向に直線移動を行うものである。ここで、上述した第２ウォームホイール５４には図３に明示のごとく、第２ウォーム６６が噛合されており、この第２ウォーム６６は、軸６８を有し、主軸頭１０に取付けられたブラケット７０に設けられた一対の回転保持部７２ａ、７２ｂに回転軸受（図示略）を介して回転可能に取付けられている。そして、第２ウォーム６６の軸６８の一端にはプーリ７４が固着され、他方、ブラケット７０に保持されたサーボモータからなる第２の駆動モータとしての駆動モータ７６の出力軸７６ａの先端にはプーリ７８ａが取着され、このプーリ７８ａと第２ウォーム６６のプーリ７４との間にタイミングベルト７８ｂが張設されている。このため、駆動モータ７６の回転駆動を制御することにより、タイミングベルト７８ｂ、プーリ７４、７８ａから成るベルト・プーリ機構、第２ウォーム６６、第２ウォームホイール５４、ピニオン５６、ラック６０等から成る直線移動機構８０によって加工液供給装置１８の加工液ノズル２０が既述のように、主軸頭１０、主軸１２の軸心に対してラジアル方向に移動するものである。このときには、駆動モータ４０を停止させて第１ウォームホイール３２が回転しないようにして、円筒支持体１６を固定しておく必要がある。この際に第２ウォームホイール５４、ピニオン５６の回転方向を正逆変更することによって加工液ノズル２０はラジアル方向において軸心側へ接近する移動と遠ざかる移動を行いえることは言うまでもない。
【００３３】
なお、加工液供給ノズル２０を主軸１２等の軸心に対して遠近直線移動させる場合に、使用される研削砥石Ｔの径の最大値に応じて必要とされる最大直線移動量や最小直線移動単位量等に従ってラック６０の長さ、ラック歯５８及びピニオン５６の歯の大きさ、歯数等を適宜、選定設計すればよく、所要に応じてピニオン５６は部分歯を有した歯車として形成しても良い。
【００３４】
上述した加工液供給装置１８の加工液供給ノズル２０を回転移動させる回転移動機構３０、直線移動させるための直線移動機構８０は、いずれも円筒支持体１６を回転可能に装着した主軸頭１０の周辺の外側領域に設けられたブラケット３８、７０によって駆動モータ４０、７６を担持し、かつ比較的小さな第１、第２のウォーム３４、６６を介して円筒支持体１６とそれに取り付けた第１、第２のウォームホイール４２、５４とを回転駆動する構成としたことから、円筒支持体１６の回転に対して機械的な干渉を与える部材や機械部品がなく、この結果、加工液供給装置１８および加工液供給ノズル２０が主軸１２の軸心周りに全周に渡って３６０度の回転が可能となり、ラジアル方向の直線移動と組み合わせて加工液供給ノズル２０の開口端を研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに対して最適の加工液供給位置と姿勢に位置決め、設定することができるのである。
【００３５】
上述した実施形態とは別の実施形態を図５を参照して説明する。なお、上述した図１から図４に示した実施形態と同様の参照番号はその説明を省略する。
図５に示す実施形態と図１から図４に示した実施形態との相違点は、直線移動機構８０に代わり旋回移動機構１２０が設けられていることである。旋回移動機構１２０は、円筒支持体１６を回転可能に装着した主軸頭１０の周辺の外側領域に設けられたブラケット７０によって第２の駆動モータとしての駆動モータ１２２を担持し、第３ウォーム１２４を介して円筒支持体１６に取り付けた第３ウォームホイール１２５を回転駆動する構成となっている。駆動モータ１２２の駆動力を第３ウォーム１２４に伝達するのは、直線移動機構８０と同様に、ベルト・プーリ機構である。第３ウォームホイール１２５と一体的にピニオン１２６（歯車）が設けられ、ピニオン１２６にピニオン１２８が噛合しており、ピニオン１２８と一体的に加工液供給ノズル２０を先端部に有する軸部１３０が設けられ、軸部１３０は加工液供給装置１８（ノズル支持手段）の内部で周知のベアリング等により回転可能に支持されている。すなわち駆動モータ１２２を駆動することにより、第３ウォーム１２４、第３ウォームホイール１２５、ピニオン１２６、ピニオン１２８を介して加工液供給ノズル１２０を有した軸部１３０がその軸線回りに旋回可能になっている。
【００３６】
本実施形態では、旋回移動機構１２０による旋回移動、回転移動機構３０による回転移動の２つの移動の組み合わせにより、研削工具ＴとワークＷとの接触域Ｐに対する加工液供給ノズル２０の位置決めを行うものである。上述の実施形態との相違点は、旋回移動機構１２０により加工液供給ノズル２０の研削工具Ｔのラジアル方向への位置決めを行うことである。すなわち、回転移動機構３０と旋回移動機構１２０とを同期動作させる等によって、研削工具ＴとワークＷとの接触域Ｐに対する加工液供給ノズル２０の位置決めを行うことができる。
【００３７】
ここで、回転移動機構３０の回転動作による加工液供給ノズル２０の研削工具Ｔの周方向への位置決めと旋回移動機構１２０の旋回動作による加工液供給ノズル２０の研削工具Ｔのラジアル方向への位置決めとを別々に行うこともできる。また、このときの各動作の順序については特に制限はない。旋回移動機構１２０を設けたとしても、加工液供給ノズル２０が何らの干渉を発生せずに主軸１２の軸心周りに全周にわたって３６０度の回転が可能であることは、上述した実施形態と変わりない。
【００３８】
さて、ここで、工作機械（研削加工機械）ＭＴに具備された上述の加工液供給装置１８から加工液の供給を受けてワークＷを研削加工する場合に、主軸頭１０がコラム１４に対して直交二軸方向に移動可能であることはもちろん、ワークＷを平面内で上記直交二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向と直交した他の一軸、すなわちＺ軸方向に移動するワークテーブル（図示なし）を設け、このワークテーブル上に設置したワークＷに研削砥石Ｔを用いて研削加工を施す構成とすれば、主としてワークＷに最適な加工液の供給下で平面研削を遂行可能となる。
【００３９】
他方、ワークＷをＺ軸方向の一軸方向にのみ送り移動させ得るワークテーブルに代えて、ワークＷを搭載、設置して平面内でＺ軸に送り移動するとともに例えば水平軸線周りにワークＷに対して回転送りをも付与できるロータリテーブルを設け、このロータリテーブルにワークＷを装着して工具格納手段に予め収納した種々径が異なる研削砥石Ｔを選択的に主軸１２に交換、装着しながら所望の研削加工を遂行する構成とした工作機械ＭＴの実施例が図６、図７に図示されている。この実施例において、図１〜図５に示した工作機械ＭＴの構造要素と同じ構造要素は同じ参照番号で示してある。
【００４０】
図６、図７を参照すると、工作機械ＭＴは、例えば周知の工具マガジン等からなる後述の工具格納装置９０を備え、この工具格納装置９０に格納された工具（研削砥石）Ｔおよび後述のワークＷの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置Ｍ_R を周知の工具交換アーム等の工具交換手段（図示なし）を用いて主軸頭１０の主軸１２に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図６の上段側に実線で示す場合には、工具格納装置９０から工具交換手段によって主軸１２に工具Ｔの一例として研削砥石Ｔが装着された様子を示し、また、下段に破線で示す場合は、主軸１２にワーク測定装置Ｍ_R が装着された様子を示している。
【００４１】
他方、上記の主軸頭１０と対向した位置には基台９２上において上述の二軸方向と直交した他の一軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能にテーブル９４が搭載されている。このテーブル９４の上方にはロータリヘッド９８がロータリヘッドベース９６を介して搭載されており、このロータリヘッド９８の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具１００に被加工対象としてのワークＷが取着されるようになっている。なお、ワーク把持具１００はロータリヘッド９８の内部に収納されたサーボモータからなる駆動モータ（図示なし）によって割り出し回転自在に設けられている。
【００４２】
また、工作機械ＭＴには機械制御装置１０２が接続されており、この機械制御装置１０２からの指令に応じて既述した加工液供給装置１８の位置決め、姿勢設定を始めとする機械の全ての可動部の動作制御が遂行される構成となっている。
【００４３】
また、テーブル９４上において、所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置１１０が設けられている。すなわち、テーブル９４においてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置１１０が設けられ、その位置データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の座標値）は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図７に示すように、同自動工具測定装置１１０はテーブル９４の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋１１２で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置１１０は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端１１０ａを有し、主軸頭１０および機械コラム１４のＸ，Ｙ軸の二軸方向の移動とテーブル９４のＺ軸方向の移動とによって主軸１２に装着された工具（研削砥石）Ｔを同自動工具測定装置１１０の測定先端１１０ａに当接させることにより、研削砥石Ｔの外径寸法が測定可能になっている。つまり、自動工具測定装置１１０における測定先端１１０ａの基台９２に対するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置１０２に予め記憶されていることから、研削砥石Ｔと測定先端１１０ａとの接触時における機械側の位置検出器から入力されるＸ，Ｙ，Ｚ軸における位置データを機械制御装置１０２に入力することにより、研削砥石Ｔの外径寸法の実測値を演算により求めることが可能になっている。
【００４４】
なお、既述したワーク測定装置Ｍ_R が主軸１２に装着された場合にも、主軸１２の中心位置は既知データとして機械制御装置１０２に予め記憶されており、主軸１２およびテーブル９４が既述の三軸方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）に相対的に接近送り動作されることによって、ワーク把持具１００に取着したワークＷの外形部位にワーク測定装置Ｍ_R の測定先端が接触したとき、送り動作量の測定値と主軸１２の位置に関する既知データとから機械制御装置１０２においてワークＷの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置１１０は、ワークＷと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
さて、本実施形態に係る工作機械においては、主軸１２を有した主軸頭１０の外周域に加工液供給装置１８とツルーイングまたはドレッシング処理用の工具修整装置Ｄとが常設されており、この加工液供給装置１８は、加工液供給ノズル２０の開口端を有し、また図６および図７には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有していることは先の実施形態に関連して記載したとおりである。上記の加工液供給ノズル２０は、研削砥石ＴによってワークＷの加工作用が行われる際に、最先端の開口端から加工液を研削砥石ＴとワークＷとが係合して加工を進捗させる接触領域Ｐに加工液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を研削砥石ＴとワークＷとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進捗させるように設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態として研削砥石による研削加工部に加工液を供給する加工液供給装置を備えた研削加工機械としての工作機械装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す研削加工機械の主軸の正面側から見た加工液供給装置の加工液ノズルと研削砥石によるワーク加工部との関係および同研削砥石とツルーイングまたはドレッシングを行う工具修整手段との配置関係を示した部分正面図である。
【図３】研削加工機械の主軸頭内で回転可能な主軸の外周域に設けられ、直線移動手段と回転移動手段とにより円周方向とラジアル方向との二方向に、加工液供給ノズルを有した加工液供給装置を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
【図４】加工液供給装置を円周方向およびラジアル方向に移動させる回転移動手段および直線移動手段を構成するウォームとウォームホイールの係合状態並びにラックとピニオンとの噛合状態を示した要部断面斜視図である。
【図５】研削加工機械の主軸頭内で回転可能な主軸の外周域に設けられ、旋回移動手段と回転移動手段とにより円周方向とラジアル方向との二方向に、加工液ノズルを有した加工液供給装置を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
【図６】本願発明の実施形態に係る研削加工機械が研削砥石を装着した主軸を有する主軸頭と、ワーク並びに工具測定手段を搭載した基台部とを具備した構成を示す正面図である。
【図７】図６の基台上にロータリヘッドベースを介して搭載されたワーク装着用のロータリヘッドと工具測定手段の配置を示した側面図である。

Claims

主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、
前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、
前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、
前記円筒部材に支持され、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、
前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、
前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段と、
を具備することを特徴とした工作機械装置。
主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、
前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、
前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、
前記円筒部材に支持され、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、
前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、
前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段と、
前記円周方向移動手段により前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させるとき前記加工液ノズル手段の開口部が前記工具の半径方向に移動しないように、前記第 1 の駆動モータと前記第２の駆動モータとを同期制御する制御手段と、
を具備することを特徴とした工作機械装置。
主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、
前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、
前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、
前記円筒部材に設けられたガイドと、前記ガイドに直線移動可能に装着された直進棹とを有し、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、
前記円筒部材の外周に設けられた第１のウォームホイールと、前記第１のウォームホイールと噛み合う第１のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第１のウォームを回転させる第１の駆動モータとで成り、前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させる円周方向移動手段と、
前記加工液ノズル手段の前記直進棹に設けられたラックと、前記円筒部材の周りを円周方向に回転移動可能に設けられ前記ラックと噛み合うピニオンと、前記ピニオンと結合された第２のウォームホイールと、前記第２のウォームホイールと噛み合う第２のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第２のウォームを回転させる第２の駆動モータとで成り、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に直線移動させる半径方向移動手段と、
を具備することを特徴とした工作機械装置。
前記加工液ノズル手段は、前記円筒部材に設けられたノズル支持部材を有し、加工液を噴射する開口部を前記工具の円周方向及び半径方向に移動可能に構成され、前記半径方向移動手段は、前記加工液ノズル手段に取り付けられたピニオンと、前記円筒部材の周りを円周方向に回転移動可能に設けられ前記ピニオンと噛み合う歯車と、前記歯車と結合された第２のウォームホイールと、前記第２のウォームホイールと噛み合う第２のウォームと、前記主軸頭に設けられ前記第２のウォームを回転させる第２の駆動モータとで成り、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に旋回移動可能に構成された請求項３に記載の工作機械装置。
主軸に装着された研削砥石とテーブルに取り付けられたワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、
前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、
前記主軸頭と相対移動する構成部材に設けられ、前記研削砥石の外周部をツルーイング又はドレッシングする砥石修整手段と、
前記主軸の軸線周りの円周方向に回転移動可能に前記主軸頭に設けられた円筒部材と、
前記円筒部材に支持され、前記研削砥石の外周部に向けて加工液を噴射する開口部を前記研削砥石の円周方向及び半径方向に移動可能に設けられた加工液ノズル手段と、
前記主軸頭に設けられた第１の駆動モータを有し、前記第１の駆動モータの駆動力を前記円筒部材に伝達して前記円筒部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の円周方向に移動させる円周方向移動手段と、
前記主軸頭に設けられた第２の駆動モータと、前記円筒部材に対して円周方向に回転移動可能に設けられた環状部材とを有し、前記第２の駆動モータの駆動力を前記環状部材に伝達して前記環状部材を前記円周方向に回転移動させ、前記加工液ノズル手段の開口部を前記工具の半径方向に移動させる半径方向移動手段と、
を具備することを特徴とした工作機械装置。