JP4391920B2

JP4391920B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP4391920B2
Application number: JP2004314578A
Authority: JP
Inventors: 晃治武仲; 都喜生鎌田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-10-28
Also published as: JP2006129611A

Description

本発明は、主軸頭に旋回割出軸を備え、この旋回割出軸に取り付けたアタッチメントに装着した工具により加工する工作機械に関する。

従来の工作機械の特にマシニングセンタは、主軸頭に回転する主軸を配置し、その主軸に工具を取り付けていたが、このような構成では多面加工や５軸加工等の複雑な加工には不向きであった。そのため、複雑な形状の加工を可能とするため、工作機械本体に直接工具を取り付けるのではなく、アタッチメントを介して工具を工作機械本体の主軸に取り付ける構成が用いられるようになった。
この場合、主軸頭には、従来通り工具を直接取り付けて回転させる主軸（本機主軸）の代わりに、この本機主軸のスペースを利用して、アタッチメントに設けられた主軸（アタッチメント主軸）の回転駆動を行う駆動軸を設けるのが一般的であるが、他に主軸頭に設けられている従来通りの本機主軸を利用して、アタッチメント主軸の回転を行うようにした本機主軸と駆動軸とを兼務させたものがあった。

このような進化の中で、アタッチメント自身の内部にアタッチメント主軸を回転駆動するためのアタッチメント主軸駆動用モータを備えたものが普及してきている。これは、特に本機主軸からの駆動を単に伝達するだけでは回転数が足りない場合に、本機主軸とアタッチメント主軸との間に増速機構を持たせて高速化を図る構成に比べて、主軸頭の構成を複雑にすることなく工具の高速回転を可能とするため有効となっている。この場合、主軸頭はアタッチメントを割出する旋回割出軸を備えている。
一方で、低回転で高トルクを要する重切削等では、本機主軸を使用する方式が有効であるため、依然として本機主軸或いは駆動軸は利用されている。

一般的に、本機主軸或いは駆動軸の径は、求められる回転数や切削トルク等により決定されるが、高速回転を可能とする為には細くして軸受のＤｎ値を小さくしたい。しかし、主軸内部には工具を保持するための皿バネやドローバ等の工具クランプ機構が設けられるし、切削液供給機構を設けた場合は容易に細くできない。そのため、回転数は自ずと制限されることになる。

上述するように、本機主軸或いは駆動軸の径はできるだけ細くしたいために、従来のアタッチメントを使用する工作機械では、アタッチメントへの配線をするのに、本機主軸や駆動軸を使用するような事はなく、その周囲に配置していた。また、アタッチメントの冷却液、作動油、切削液等の各流体を供給する手段にしても、駆動軸の外から溝とパッキンを組み合わせた摺動可能な回転継ぎ手等を用いて供給していた。
しかし、このように構成した場合回転継ぎ手からの液漏れや隣接する各流体の混入が発生して動作不良となる場合があるため、回転継ぎ手を使わないものとして、本出願人は特開平１０−１４５９５４号（特許文献１）にて、図３に示すように引き上げ装置を用いて旋回割出軸とは別の構成を提案した。図３において、２１は主軸頭、２２は旋回割出軸、２３はアタッチメント、２４は配管、２５は配線、２６は引き上げ装置を示している。

特開平１０−１４５９５４号公報

しかしながら、上記図３の構成では、引き上げ装置２６が動作不良を起こすと、配線２５を切断してしまう事があったし、引き上げ装置２６自体の駆動源が必要になるなど、構造が複雑でコスト高になる問題があった。また、アタッチメント２３は主軸頭端面から先に設けられるので、特に図４に示すようなアタッチメント主軸駆動用モータ２７を内蔵し、旋回割出軸と同軸上にアタッチメント主軸２８を配置したアタッチメント２３では、アタッチメント２３自身が長く形成されるため、主軸頭端面から大きく突出して工作機械の他の部分や工作物と干渉し易くなるので、こうしたアタッチメントを使用するためには工作機械そのものを大型化せざるを得なかった。また、主軸頭から大きく突出することにより、工作物と主軸頭との距離が大きくなるので、主軸頭の位置決め時の誤差が拡大される傾向にあった。このように、剛性を向上させ難いし精度上も不利となる問題点を有していた。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、アタッチメント主軸駆動用モータを内蔵したアタッチメントを装着して加工する工作機械において、アタッチメントへの配線や冷却液、作動油、切削液等の供給を簡易な構成で実施でき、更に装着したアタッチメントの突出量が小さい工作機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、アタッチメントを旋回割出する旋回割出軸を主軸頭に備え、前記旋回割出軸の一端に装着したアタッチメントに工具を取り付けて加工する工作機械であって、前記アタッチメントは、前記工具のツールシャンクを挿入する挿入孔と同軸のアタッチメント主軸と、当該アタッチメント主軸を回転駆動するアタッチメント主軸駆動用モータとを備えると共に、前記旋回割出軸を中空部を有する筒状に形成して、前記主軸頭の上部に支持され配線及び流体の配管の少なくとも一方の前記アタッチメントに接続する先端を、前記旋回割出軸の他端から挿入して前記旋回割出軸の前記中空部に配設し、旋回割出軸内においてアタッチメントに接続する一方、前記旋回割出軸とアタッチメント主軸とを同軸にし、前記アタッチメント駆動用モータは、前記旋回割出軸にアタッチメントが挿入接続された際、前記旋回割出軸内に収容されることを特徴とする。
旋回割出軸は高速に回転させる必要がないし、剛性が要求されないので筒状に形成しても良好に使用できる。その結果、旋回割出軸の内部空間を配線や配管に利用でき、アタッチメント取り付けと同時に配線や配管を接続させることが可能となる。また、接続部は、摺動するような事がないので回転継手等の複雑な連結手段を使用する必要がなく、アタッチメントへの配線や冷却液、作動油、切削液等の供給を簡易な構成で実施できる。

そして、旋回割出軸の中空部にアタッチメントの主要部を挿入することで、アタッチメントの旋回割出軸からの突き出し量、即ち主軸頭からの突き出し量を小さくできる。従って、剛性上有利となるし、加工範囲が広がる。また、アタッチメントの重心位置が主軸頭に近づく、或いは主軸頭内に配置されるので位置決め精度が向上する。

本発明によれば、旋回割出軸の内部空間を配線や配管に利用でき、アタッチメント取り付けと同時に配線や配管を接続させることが可能となる。また、接続部は、摺動するような事がないので回転継手等の複雑な連結手段を使用する必要がなく、アタッチメントへの配線や冷却液、作動油、切削液等の供給を簡易な構成で実施できる
また、旋回割出軸の空洞部にアタッチメントの主要部を挿入するため、旋回割出軸からの突き出し量、即ち主軸頭からの突き出し量を小さくでき、剛性上有利となるし、加工範囲が広がる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る工作機械の要部である主軸頭の説明図であり、１は主軸頭、２は旋回割出軸、３がアタッチメントであり、主軸頭１内に旋回割出軸２が配置され、その先端に工具を装着するためのアタッチメント３が装着されている。そして、４は旋回割出軸２を回転させる割出モータ、５はアタッチメント３に冷却液、作動油、切削液等の各流体を供給する配管、６はアタッチメント３に電力を供給する電力線、７はアタッチメント３を制御する信号線、９は配管５、電力線６、信号線７の中間部分を主軸頭１の上部で支持するブラケットである。

旋回割出軸２は筒状に形成され、内部に空洞部２ａを有している。また、開口形成された上部周囲には割出モータ４とのカップリングを備え、主軸頭１内で旋回可能となっている。そして、上部開口部からは、アタッチメント３に供給或いは接続する配管５、電力線６、信号線７等が挿入され、旋回割出軸２の下端に設けられた中継コネクタ８（８ａ，８ｂ，８ｃ）に夫々接続されている。この中継コネクタ８を介して、配管５及び配線６，７は主軸頭１の先端に挿入され、旋回割出軸２に連結されたアタッチメント３に夫々接続されている。
旋回割出軸２は工具を回転する主軸ではないため、回転数や剛性は主軸ほど要求されない。そのため、このように径を大きくでき、配管や配線を内部空洞部に挿通できる。また、例えば５面加工や５軸加工ではアタッチメント３の接続部に剛性が要求されるが、５面加工では別途カービック等でクランプすることで解決できるし、５軸加工でも、別途ブレーキ機構を設けたりすることで剛性を確保できる。

アタッチメント３は、上部に旋回割出軸挿入部１０を有し、下部に工具のツールシャンクを挿入して装着するためのツールシャンク挿入孔１１を有している。そして、ハウジング１２内には、ツールシャンク挿入孔１１と同軸上に、即ちアタッチメント主軸１３上に主軸駆動用モータ１４が設けられている。旋回割出軸挿入部１０の上面には、旋回割出軸２側の中継コネクタ８の夫々に対応した中継コネクタ１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が設けられ、アタッチメント３取付時に双方の中継コネクタ８，１５も連結され、アタッチメント３に冷却液、作動油、切削液等が供給されるし、主軸駆動用モータ１４へ配線６，７が接続される。

このように、旋回割出軸の内部空間を利用して配線や配管を挿通することで、アタッチメント取り付けと同時に配線や配管を接続させることが可能となる。このとき、配線や配管は旋回割出軸の内部にあるため、旋回割出軸が旋回しても、それによって要求される配線・配管の長さの変化は小さいので、旋回割出軸内の部分のみでこれを吸収することができる。また、接続部は、摺動するような事がないので回転継手等の複雑な連結手段を使用する必要がなく、アタッチメントへの配線や冷却液、作動油、切削液等の供給を簡易な構成で実施できる。

図２はアタッチメント３の他の例を示している。図２では、主軸駆動用モータ１４は、遊星減速機１７を介してアタッチメント主軸１３に連結され、また旋回割出軸２と同軸上にアタッチメント主軸１３が配置され、アタッチメント全体は円柱状に形成されている。そして、１８は旋回割出軸２の下端に係合する係合部であり、シャンク挿入口１１と遊星減速機１７の間のハウジング１２周囲に設けられ、アタッチメントの旋回割出軸挿入部１０を大きく形成し、主軸回転用モータ１４、及び遊星減速機１７を旋回割出軸２に収容する構成となっている。

このようにアタッチメントを円柱状に形成することで、旋回割出軸は筒状に形成できるので、比較的大口径に形成すれば、アタッチメントの殆どを収容することが可能となる。そのため、図２に示すように旋回割出軸との係合部をハウジング下方に設けて主軸駆動用モータ、更には減速機や主軸の一部をも旋回割出軸内部に収容するよう構成することができる。
その結果、アタッチメントの旋回割出軸からの突き出し量、即ち主軸頭からの突き出し量を小さくでき、剛性上有利に構成できるし、加工範囲が広がる。また、アタッチメントの重心位置が主軸頭に近づく、或いは主軸頭内に配置されるので位置決め精度が向上する。

尚、上記実施形態では、配管５及び電力線６や信号線７の配線の全てを旋回割出軸２内を挿通してアタッチメント３に接続しているが、全ての配線や配管をこのように配設しなくても良く、例えば配線のみ旋回割出軸２内を挿通して、潤滑油等の配管は外部から供給しても良い。

本発明に係る工作機械の実施形態の一例を示し、要部であるアタッチメントを装着した主軸頭の説明図である。アタッチメントの他の例を示す断面図である。従来の主軸頭の説明図である。従来のアタッチメントの断面図である。

符号の説明

１・・主軸頭、２・・旋回割出軸、３・・アタッチメント、５・・配管、６・・電力線、７・・信号線、８ａ，８ｂ，８ｃ・・中継コネクタ、１４・・主軸駆動用モータ、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・中継コネクタ。

Claims

アタッチメントを旋回割出する旋回割出軸を主軸頭に備え、前記旋回割出軸の一端に装着したアタッチメントに工具を取り付けて加工する工作機械であって、
前記アタッチメントは、前記工具のツールシャンクを挿入する挿入孔と同軸のアタッチメント主軸と、当該アタッチメント主軸を回転駆動するアタッチメント主軸駆動用モータとを備えると共に、前記旋回割出軸を中空部を有する筒状に形成して、前記主軸頭の上部に支持され配線及び流体の配管の少なくとも一方の前記アタッチメントに接続する先端を、前記旋回割出軸の他端から挿入して前記旋回割出軸の前記中空部に配設し、旋回割出軸内においてアタッチメントに接続する一方、前記旋回割出軸とアタッチメント主軸とを同軸にし、前記アタッチメント駆動用モータは、前記旋回割出軸にアタッチメントが挿入接続された際、前記旋回割出軸内に収容されることを特徴とする工作機械。