JP4218889B2 - 工作機械の主軸装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の主軸装置に関し、さらに詳しくはラインバーを支持するフローティング機構を備えた主軸装置に関するものである。

一般に、工作機械において、例えばシリンダブロックのクランクシャフト用の複数のジャーナル部を同時に仕上げ加工する場合には、工作機械の主軸装置の主軸にフローティング機構を介して複数の工具を備えたラインバーを支持する。そして、前記ラインバーをシリンダブロックのクランクシャフト穴に挿入し、ラインバーに設けた工具によって複数のジャーナル部の仕上げ加工を同時に行うようになっている。加工内容により前記ラインバーの内部には複数の工具をラインバー本体内より軸線に対して直角方向に移動させて切削を行うための切削送り機構が設けられている。その場合、主軸装置の主軸の内部には前記工具の切削送り機構を作動するための作動ロッドが主軸の軸線方向の往復動可能に挿入され、この作動ロッドの内部には前記切削送り機構の摺動部に潤滑油を供給するための潤滑油供給経路を形成する必要がある。

又、前記潤滑油供給経路とは別に、シリンダブロックの加工作業中に加工部の冷却を行うための冷却用流体としてのクーラントを供給するクーラント供給経路も必要となる。ラインバー基端部よりフローティング機構を介して工具に複数の流体を供給するのは難しいため、前記ラインバーの先端に開口部を設けて、前記開口部よりクーラント供給ノズルの先端部が連結され、そこから前記クーラント供給ノズルにクーラントが供給されるようになっている。（特許文献１にはラインバーを用いた工作機械が開示されている。）
特開昭６２−４５０４号公報

ところが、上記従来のクーラント供給機構は、主軸装置と反対側のラインバーの先端部に継手を介してクーラント供給ノズルの先端部を接続する構成をとっている。このため、クーラント供給機構を構成する部品の点数が多くなって、その構成が複雑になり、製造作業が面倒でコストの低減を図ることができないばかりでなく、クーラント供給機構専用の広い設置スペースが必要になるという問題があった。又、ラインバーの先端開口部に例えば切粉等の付着物がある場合には、ラインバーとクーラント供給ノズルの接続部のシール性が低下するので、クーラントの供給作業中においてクーラントが漏出するという問題もあった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、冷却用流体あるいは潤滑油の供給機構の構成を簡素化してコストの低減を図ることができるとともに、設置スペースを低減することができ、さらに冷却用流体あるいは潤滑油の漏出を防止することができる工作機械の主軸装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持し、該主軸の先端部に対しラインバーを連結するためのフローティング機構を設け、前記主軸の中心穴に対しラインバーに設けた工具を主軸の軸線に対し直角方向に作動させるための作動ロッドを主軸の軸線方向の往復動可能に挿入した工作機械の主軸装置において、前記作動ロッド又は主軸とフローティング機構に対し、前記ラインバーに設けられた工具の切削送り機構に潤滑油を供給するための潤滑油供給経路を設け、前記主軸又は主軸とフローティング機構に対し、工具先端よりワークの加工部に冷却用流体を供給するための冷却用流体供給経路を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記主軸の前端面と前記フローティング機構を持つフローティングホルダの後端面との間には、潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路の一部を構成する変形可能な連通管が介在されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記フローティングホルダの前端面には、潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路の先端開口が露出され、この開口はラインバーの基端部に形成された潤滑油通路及び／又は冷却用流体通路の入口に連通されるようにしたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、作動ロッドには前記潤滑油供給経路が設けられ、主軸とフローティング機構には冷却用流体供給経路が設けられていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記主軸とフローティング機構には潤滑油供給経路及び冷却用流体供給経路が設けられていることを要旨とする。

請求項１〜４記載の発明によれば、前記作動ロッド又は主軸とフローティング機構に対し、前記ラインバー側の工具の切削送り機構の摺動部に潤滑油を供給するための潤滑油供給経路を設け、前記主軸又は主軸とフローティング機構に対し、工具によるワークの加工部にクーラント又はエア等の冷却用流体を供給するための冷却用流体供給経路を設けた。このため、ラインバーの基端部から潤滑油と冷却用流体の供給を行うことができ、冷却用流体供給機構の専用の部品点数を低減して、その構成を簡素化しコストの低減を図ることができる。又、冷却用流体供給機構の設置スペースを低減することができる。さらに、フローティング機構とラインバーの接続部のシール性を向上して、冷却用流体の漏出を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、主軸の前端面とフローティング機構のフローティングホルダの後端面との間における潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路の分断部を低コストの連通管によって連通することができる。

請求項３記載の発明は、フローティングホルダの前端面にラインバーの基端部を連結する作業によりラインバー側の潤滑油通路及び／又は冷却用流体通路がフローティングホルダ側の潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路と連通されるので、連通作業専用の作業を省略することができる。

請求項４記載の発明は、作動ロッドには潤滑油供給経路が設けられ、主軸とフローティング機構には冷却用流体供給経路が設けられているので、既存の潤滑油供給経路の設計変更をすることなく、冷却用流体供給経路を形成することができる。

請求項５記載の発明は、主軸とフローティング機構に潤滑油供給経路及び冷却用流体供給経路が設けられているので、作動ロッドと、ラインバー側に設けた工具の切削送り機構に対し潤滑油供給経路及びその接続機構を設けなくてもよい。このため、潤滑油供給機構の構成を簡素化することができる。

以下、本発明を具体化した工作機械の主軸装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、主軸装置のハウジング１２には主軸１３が複数のベアリング１４を介して所定位置において回転可能に支持されている。前記主軸１３の前端面（図１の右端面）には後述するフローティング機構２１を介してラインバー２２が取り外し可能に連結されるようになっている。このラインバー２２は図８に示すようにラインバーサポート機構を構成する一対のラインバー支持体２３, ２４によって支持され、ラインバー支持体２３，２４の間に介在された例えばシリンダブロック等のワークＷの複数カ所の穴仕上げ加工作業を行うようようになっている。

前記ラインバー２２は横円筒状のラインバー本体２５と、ラインバー本体２５の外表面に対して例えばバイト等の複数の工具２６ａ及び特殊な部位の加工を目的とし、出没可能に装着された工具２６ｂと、前記工具２６ｂをラインバー本体２５の外周面から出没可能に動作させるための工具の切削送り機構（図示略）を作動する操作ロッド２７と、この操作ロッド２７の基端部に連結された継手２８とによって構成されている。

前記継手２８及び操作ロッド２７の中心部には、ラインバー本体２５の内部に操作ロッド２７及び切削送り機構（図示略）に潤滑油を供給するための潤滑油通路２８ａ，２７ａが形成されている。又、前記ラインバー本体２５の基端部には、前記主軸１３の前端面に連結されるフランジ部２５ａが一体に形成されている。ラインバー本体２５にはフランジ部２５ａから前記工具２６ａ，２６ｂに対してワークＷの加工作業中に冷却用流体としてのクーラントを供給するための冷却用流体通路としてのクーラント通路２５ｂ，２５ｃが二カ所に形成されている。

前記ラインバー２２は図示しない前後方向の移動機構によって、前記ラインバー支持体２３，２４から離隔された退避位置と、ラインバー支持体２３，２４に支持された作動位置に切り換えられるようになっている。

次に、前記主軸１３の前端面に装着され、かつ前記ラインバー２２を連結するようにしたフローティング機構２１の構成を図１〜図７に基づいて詳述する。
図１及び図３に示すように、前記主軸１３の前端面には、中心穴３１ａを有する取付台座３１がボルト３２によって締め付け固定されている。前記取付台座３１の前面にはハウジング３３がボルト（図示略）によって締め付け固定されている。このハウジング３３の内部には中心穴３４ａを有するフローティングホルダ３４が収容されている。前記ハウジング３３の前端面にはボルト３６によって位置規制リング３７が締め付け固定されている。フローティングホルダ３４の外周面に一体形成されたフランジ部３４ｂと、前記ハウジング３３の内周面に形成された段差部３３ａ及び位置規制リング３７との間には、前後一対のスラストベアリング３５が介在されている。前記取付台座３１の前面とフローティングホルダ３４の後面との間には中心穴３８ａを有する案内リング３８が介在されている。

図１に示すように、前記取付台座３１の本体３１ｂの片側（前面）にはボス部３１ｃが一体に形成され、このボス部３１ｃの前面には図７に示すように二カ所に案内溝３１ｄ，３１ｅが半径方向に形成されている。前記案内リング３８のリング本体３８ｂの片面（後面）には、前記案内溝３１ｄ，３１ｅに沿って案内される一対の案内突条３８ｃ，３８ｄが半径方向に一体に形成されている。前記リング本体３８ｂの他面（前面）には、前記フローティングホルダ３４の後端面に形成された一対の案内溝３４ｃ，３４ｄに沿って案内される案内突条３８ｅ，３８ｆが図６に示すように半径方向に一体に形成されている。前記案内リング３８のリング本体３８ｂには挿通孔３８ｇが形成され、この挿通孔３８ｇにボルト３９の軸部が緩く挿通され、先端に形成された小径の雄ネジ部３９ａが前記取付台座３１の案内溝３１ｅの底部に形成されたネジ孔３１ｊに螺合されている。このボルト３９によって取付台座３１と案内リング３８が分離しないようになっている。

図１，３，４に示すように、前記フローティングホルダ３４の前端面には前記ラインバー２２のラインバー本体２５のフランジ部２５ａが複数のボルト４０によって連結されるようになっている。

従って、前記主軸１３の中心軸線とラインバー２２の中心軸線とが偏心していても、それに追従してフローティングホルダ３４が前記案内リング３８の案内作用によって主軸１３の中心軸線と直交する方向に変位され、ラインバー支持体２３，２４に対するラインバー２２の支持が適正に行われる。

次に、主軸装置側に設けられ、かつ前記ラインバー２２の操作ロッド２７を操作して工具２６ｂの切削送り機構を動作させるための作動機構について説明する。
図１に示すように前記主軸１３の中心穴には、作動ロッド４１が該主軸１３と一体回転可能に、かつ軸方向への往復動可能に挿入されている。該作動ロッド４１の先端部はフローティング機構２１の取付台座３１の中心穴３１ａ及び案内リング３８の中心穴３８ａを貫通してフローティングホルダ３４の中心穴３４ａに挿入され、前記ラインバー２２側の前記継手２８に連結されるようになっている。そして、作動ロッド４１が後退されると、操作ロッド２７が後方に押動され、工具２６ｂがラインバー本体２５より突出する方向に動作を行う。反対に、作動ロッド４１が前進されると、工具２６ｂが没入する方向に動作を行う。

次に、前記継手２８の潤滑油通路２８ａ及びラインバー本体２５のクーラント通路２５ｂ，２５ｃに、潤滑油とクーラントをそれぞれ供給するための潤滑油供給機構及び冷却用流体供給機構としてのクーラント供給機構について説明する。

前記作動ロッド４１に設けた潤滑油供給経路Ｃ１を構成する潤滑油通路４１ａの先端は、前記継手２８に形成された潤滑油通路２８ａに連通されるようになっている。
図１に示すように、前記フローティング機構２１の取付台座３１には、前記主軸１３のクーラント通路１３ｂ，１３ｃに連通されるクーラント通路３１ｆ，３１ｇが形成されている。又、前記フローティングホルダ３４には前記クーラント通路３１ｆ，３１ｇと対応するように２つのクーラント通路３４ｅ，３４ｆが図１，２，４に示すように前記作動ロッド４１の軸線と平行に形成されている。このクーラント通路３４ｅ，３４ｆの前端開口部は、前記ラインバー本体２５のフランジ部２５ａに形成されたクーラント通路２５ｂ，２５ｃに連通されるようになっている。

前記取付台座３１とフローティングホルダ３４の間には、図４に示すようにクーラント通路３１ｆ，３１ｇと対応して弾性変形可能な横円筒状をなすクーラント通路６５ａを有する連通管６５がそれぞれ介在されている。これらの連通管６５の一端部は前記取付台座３１に前記クーラント通路３１ｆ，３１ｇと対応して形成された係合孔３１ｈ，３１ｉの内周面にシールリング６６をもって嵌入されている。前記連通管６５の他端部は前記フローティングホルダ３４のクーラント通路３４ｅ，３４ｆの後端側の開口部と対応して形成された係合穴３４ｇ，３４ｈの内周面にシールリング６６をもって嵌入されている。なお、前記リング本体３８ｂには前記連通管６５を緩く挿通するための挿通孔３８ｈ，３８ｉが形成されている。

この実施形態では、主軸１３のクーラント通路１３ｂ，１３ｃ、取付台座３１のクーラント通路３１ｆ，３１ｇ、連通管６５のクーラント通路６５ａ及びフローティングホルダ３４のクーラント通路３４ｅ，３４ｆ等によって、図示しない主軸後部のクーラント供給源からクーラントをラインバー本体２５のクーラント通路２５ｂ，２５ｃに供給するための冷却用流体供給経路としてのクーラント供給経路Ｃ２が形成されている。

次に、前記のように構成した工作機械の主軸装置の動作について説明する。
図１は、フローティング機構２１のフローティングホルダ３４の前端面に対しラインバー２２のラインバー本体２５のフランジ部２５ａが連結され、作動ロッド４１の先端部がラインバー２２側の継手２８に連結された状態を示す。又、図８に示すようにラインバー２２がワークＷの複数の下穴を貫通した状態でラインバー支持体２３，２４に支持され、工具２６ｂは鎖線で示す突出位置から没入した位置に保持されている。

この状態で、図示しない主軸回転機構が作動されて、前記主軸１３及び作動ロッド４１が回転されると、フローティング機構２１を介してラインバー２２が回転される。このため工具２６ａによって、クランクシャフトの複数のジャーナルを支持するためのワークＷの下穴Ｗｈが仕上げ加工される。前記ベッド１１が主軸１３の軸線方向に移動されることにより、下穴Ｗｈ全体が仕上げ加工される。又、図８の位置において主軸回転時に作動ロッド４１に連結された図示しない前後進機構により作動ロッド４１が後方（図１の左方）に移動されると、操作ロッド２７が後方へ移動され、工具２６ｂが没入位置から突出動作することにより下穴Ｗｈ近傍の垂直面Ｗｖの仕上げ加工が行われる。

上記のワークＷの加工動作中においては、図示しない潤滑油供給源から供給される潤滑油は、前記潤滑油供給経路Ｃ１を通して前記ラインバー２２側の継手２８の潤滑油通路２８ａへ供給され、操作ロッド２７の潤滑油通路２７ａからラインバー本体２５の内部に供給される。このため、工具２６ｂの切削送り機構（図示略）の潤滑が行われる。又、図示しないクーラント源から供給されるクーラントは、前記クーラント供給経路Ｃ２を通して前記ラインバー本体２５のクーラント通路２５ｂ，２５ｃに供給され、ワークＷの工具２６ａ及び工具２６ｂによる加工部の冷却と潤滑が行われる。

上記実施形態の工作機械の主軸装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、主軸装置の主軸１３とフローティング機構２１のフローティングホルダ３４に対してクーラントを供給するためのクーラント供給経路Ｃ２を設け、このクーラント供給経路Ｃ２によって、ラインバー本体２５のクーラント通路２５ｂ，２５ｃにクーラントを供給するようにした。このため、ラインバー本体２５の先端部側にクーラントを供給するための複雑なクーラント供給機構を設ける必要がないので、部品点数を低減して製造を容易に行いコストの低減を図ることができる。又、クーラント供給機構の設置スペースを小さくでき、装置の小型化を図ることができる。さらに、ラインバー本体２５の先端部に対してクーラント供給機構のノズルをドッキングする必要もないので、接続部のシール面に切粉などが噛み込まれて高圧のクーラントの漏出を未然に防止することができる。

（２）上記実施形態では、フローティング機構２１の取付台座３１に設けたクーラント通路３１ｆ，３１ｇと、フローティングホルダ３４に設けたクーラント通路３４ｅ，３５ｆとの間に弾性変形可能な連通管６５を介在した。又、連通管６５の両端外周部をシールリング６６を介して係合孔３１ｈ，３１ｉと、係合穴３４ｇ，３４ｈとに嵌入するようにした。このため、フローティングホルダが若干揺動してもクーラント通路３１ｆ，３１ｇとクーラント通路３４ｅ，３４ｆとの連通状態を高いシール性をもって保持することができる。

（３）上記実施形態では、フローティングホルダ３４の前端面に対しラインバー本体２５の基端フランジ部２５ａを連結する際にフローティングホルダ３４のクーラント通路３４ｅ，３４ｆと、ラインバー本体２５側のクーラント通路２５ｂ，２５ｃとが容易に連通される。このためラインバー２２の取付作業と同時にクーラント通路３４ｅ，３４ｆとクーラント通路２５ｂ，２５ｃの接続を確実かつ容易に行うことができる。

（４）上記実施形態では、作動ロッド４１には潤滑油通路４１ａが設けられ、主軸１３とフローティング機構２１にはクーラント供給経路Ｃ２が設けられている。このため、主軸１３とフローティング機構２１の設計変更のみによって、クーラント供給経路Ｃ２を容易に形成することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 前述した実施形態ではクーラント供給経路Ｃ２を２系統に設けたが、これを１系統にしてもよい。

○ 前記主軸１３とフローティング機構２１に対して潤滑油供給経路Ｃ１及びクーラント供給経路Ｃ２を設けてもよい。この場合には、主軸１３とフローティング機構２１の設計変更を行うのみで、両方の供給経路Ｃ１，Ｃ２の形成を容易に行うことができる。

○ 図示しないが、作動ロッド４１側に潤滑油供給経路Ｃ１及びクーラント供給経路Ｃ２を設けるようにしてもよい。この場合には、作動ロッド４１の先端とラインバー２２に設けた工具２６ｂの切削送り機構の操作ロッド２７とに潤滑油供給経路及びその接続機構を設けなくてもよい。このため、潤滑油供給機構の構成を簡素化することができる。

○ クーラントに代えて、エア等の冷却用流体を用いてもよい。

この発明を具体化した一実施形態を示す主軸装置のフローティング機構の縦断面図。 フローティング機構の軸線方向から見た正面図。 フローティング機構の縦断面図。 フローティング機構の縦断面図。 図１のＡ−Ａ線相当の断面図。 図１のＢ−Ｂ線相当の断面図。 図１のＣ−Ｃ線相当の断面図。 ラインバーの使用状態を示す平断面図。

符号の説明

Ｗ…ワーク、Ｃ１…潤滑油供給経路、Ｃ２…冷却用流体供給経路としてのクーラント供給経路、１３…主軸、１３ｂ，１３ｃ，３１ｆ，３１ｇ，３４ｅ，３４ｆ，３５ｆ，６５ａ…冷却用流体供給経路を構成するクーラント通路、２５ｂ，２５ｃ…冷却用流体通路としてのクーラント通路、２１…フローティング機構、２２…ラインバー、２６ａ，２６ｂ…工具、２７ａ，２８ａ，４１ａ…潤滑油通路、３１ａ，３４ａ，３８ａ…中心穴、３４…フローティングホルダ、４１…作動ロッド、６５…連通管。

Claims (5)

1. ハウジングの内部に主軸を回転可能に支持し、該主軸の先端部に対しラインバーを連結するためのフローティング機構を設け、前記主軸の中心穴に対しラインバーに設けた工具を主軸の軸線に対し直角方向に作動させるための作動ロッドを主軸の軸線方向の往復動可能に挿入した工作機械の主軸装置において、
   前記作動ロッド又は主軸とフローティング機構に対し、前記ラインバーに設けられた工具の切削送り機構に潤滑油を供給するための潤滑油供給経路を設け、前記主軸又は主軸とフローティング機構に対し、工具先端よりワークの加工部に冷却用流体を供給するための冷却用流体供給経路を設けたことを特徴とする工作機械の主軸装置。
2. 請求項１において、前記主軸の前端面と前記フローティング機構を持つフローティングホルダの後端面との間には、潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路の一部を構成する変形可能な連通管が介在されていることを特徴とする工作機械の主軸装置。
3. 請求項２において、前記フローティングホルダの前端面には、潤滑油供給経路及び／又は冷却用流体供給経路の先端開口が露出され、この開口はラインバーの基端部に形成された潤滑油通路及び／又は冷却用流体通路の入口に連通されるようにしたことを特徴とする工作機械の主軸装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、作動ロッドには前記潤滑油供給経路が設けられ、主軸とフローティング機構には冷却用流体供給経路が設けられていることを特徴とする工作機械の主軸装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記主軸とフローティング機構には潤滑油供給経路及び冷却用流体供給経路が設けられていることを特徴とする工作機械の主軸装置。

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