JP4409988B2 - 棒状工作物のための工作物台座 - Google Patents

Description

本発明は、フライス加工および旋削によって棒状の工作物を機械加工するための工作物台座であって、長く延びたハウジングと、ハウジングの中に回転可能に支持された主軸と、主軸ケーシングに固定された回転子とハウジングの中に固定された固定子とを有する主軸用の電気直結駆動部と、棒状の工作物を固定クランプするために主軸の加工側端部に設けられたクランプ手段と、エネルギー供給のためにハウジングの後部に設けられた連結ユニットと、主軸をハウジングの中に解放可能に固定するための手段とを備えた、工作物台座に関する。

最近、穴あけ、フライス加工、ならびに旋削によってチャッキングの中で工作物の機械加工を可能にする様々な形式の工作機械が開発されている。したがって、作業に関する本質的な利点、例えば機械加工精度の向上、処理量の増加、および準備作業が不必要になることによる遊び時間の減少がもたらされる。基本的に、この種の機械として２つの形式が使用されている。すなわち大部分は旋削によって工作物を加工する第１形式の機械と、他方では、好ましくはフライス加工によって工作物を加工するためのフライス盤に近い形式の機械がある。

図１に斜視図で示す工作機械は、後者の形式に属するもので、比較的広い可動コラム１を底トラフ２に備え、このコラムの上側には水平すべり路３が取り付けられている。これらのすべり路の中を、すべり路３に対して横断方向に延在するレール５を有するスライド４が移動しており、縦主軸台６がモータによって第２水平座標軸内で移動可能である。

この主軸台６の前側には、主軸ヘッド７が、第２座標軸に平行な軸の周りに回転できるように支持されている。この主軸ヘッド７には工作主軸８が置かれ、これは従来の方式でモータによって駆動され、この中に、フライス加工工具、穴あけ工具、旋削工具が、手または工具交換装置のいずれかによって、クランプされる。

コラム１の前面壁では、縦型ベッド滑り面９においてコンソール１０が縦座標軸内で移動可能に案内され、コンソールはクランプ面１１の他に、作業空間から横方向に片寄った位置に棒状工作物のための工作物台座１２を担持している。

図１に示す形式の工作物台座は、棒状の工作物を維持するために周知であり使用されており、棒状の工作物は、例えばバー・ローダ（図示せず）によって後方開口部１３の中にほとんどは自動的に挿入され、適切なクランプ手段によって固定される。

工作物台座の基本的構造が図２に軸方向の断面として示されており、これを以下に説明する。寸法的に安定した負荷カバー・エレメント１５によって囲まれた中空円筒形の長いハウジング１６の中に、電気直結駆動部が同軸に配置され、この駆動部の固定子１７はハウジング１６の内壁に固定され、この駆動部の回転子１８は長い中空円筒形の主軸１９の周辺壁に固定されている。主軸１９の径方向に拡大された前部分２０は、ハウジングの前端部２２において前側ボール・ベアリング２１に支持されており、主軸１９の後端部はベアリング２３を介してハウジングの一部２４の中に支持されている。主軸の連続円筒形内部空間の中には、内部空間の中に挿入された棒状工作物用のクランプ手段の一部であるスリーブ構成２５が置かれている。図２の左側に示すクランプチャック２６は、このクランプ手段に属するもので、クランプ手段のクランプくさび２７は、軸方向の移動によって工作物の前端部を固定クランプするかまたは解放する。図２の右側には連結ユニット２７が示されており、これによって、直結駆動部用の駆動用電流ならびにクランプチャックの液圧作動用の作動油が供給される。

主軸の後端部に従来型の工作物台座がある場合には、例えば特定の穴あけおよびフライス加工作業を実施するために、ハウジングの中に主軸を配置するための固定手段が備えられる。この固定手段は、クランプディスクから成る構成を備え、クランプディスクは、これらが径方向に突出し、あるいは対応するハウジング凹部の中に固定されて、必要な場合には例えば液圧ピストンによって互いに強力に押圧できるように、主軸の上に固定されている。この周知の固定手段は構造的に複雑であり、ある一定の空間を必要とするので、工作物台座は全体として長くなる。この固定手段のもう１つの重大な技術的欠点はハウジング内において、主軸がその後端部においてのみ固定されていることにある。例えば１００ｍｍ以上といった比較的大きな直径を有する工作物の棒を比較的速い切削動作でフライス加工または穴あけしようとする場合には、主軸はある一定の限界内で弾性的にねじれる可能性がある。それは、加工によって生ずる力の流れが機械加工される工作物の突出端部から、クランプチャックを通じて主軸の中へ、および主軸の端部に配置された固定手段を通じてハウジングの中へ導かれるからである。主軸のこれらのねじれは、工作物を機械加工するときに工作物の位置決め誤差を引き起こす。

本発明の目的は、フライス加工および旋削によって棒状の工作物を機械加工するための工作物台座であって、比較的太い棒材および高い切削力の場合においても高い工作精度を保証し、長手方向の寸法の減少と簡単な構造とを可能にする工作物台座を提供することである。

この目的は、固定手段がコンパクトに設計されてハウジングの工作側端部に配置されている、本発明によって達成される。

固定手段のコンパクトな実施例によって、工作物台座を長くする必要がなく、ハウジングの工作側端部に固定手段を配置することが可能になる。棒状工作物のクランプ位置と固定手段との間に、短い軸方向の距離だけがあるので、棒の突出端部をフライス加工する場合に主軸に作用するトルクは、作動された固定手段を通じてハウジングの中へ短い距離にわたって導かれる。したがって、主軸の後端部に固定手段がある周知の配置において発生するような主軸におけるねじり現象は排除される。

前側主軸ベアリング上にかかる応力の軽減は、前側主軸ベアリング構成の前に固定手段を置くことによって達成することができる。

固定手段が、主軸の周囲表面に直接作用する、主軸を少なくとも部分的に取り囲む少なくとも１つの固定エレメントを適切に備えている。これによって、主軸本体に固定手段の部分を形成してクランプすることを必要とせず、単純な中空円筒形主軸を使用することが可能になる。固定エレメントはハウジングの中に配置されるべきであり、適切な駆動力によって主軸の周囲表面の方向に移動可能または変形可能でなければならない。

本発明の構造的に単純で費用効果の高いさらなる展開によれば、クランプエレメントは、ハウジングの一部の中に形成された環状の長い同軸の圧力室を含み、この圧力室の中に少なくとも１つの圧力油チャネルが終了し、圧力室は変形可能な壁によって径方向に内側に向かって限定されている。圧力室に圧力油が供給された場合には、この内壁は膨らんで主軸の周囲表面を堅く押圧する。変形可能な内壁をハウジングの一部の構成要素にすることもでき、またはいわゆる弾性スリーブとして設計することもできる。

次に、本発明の例示的な実施例を、図面の図２および図３に基づいて詳細に説明する。

図１による工作機械ならびに工作物台座の基本構造は、すでに上で説明した。図２および図３から見ることができるように、ハウジング１６の左端部２２には、端部リング３０がねじ３１によって固定されている。ハウジング１６の一部分を形成するこの端部リング３０は、細長くて狭い環状室３２を備え、この環状室は主軸の軸と同軸であり、径方向内側に薄い、したがって、弾性的に変形可能な壁３３によって画定されている。この圧力室３２はその端部側においてシール・リング３４によって封止され、チャネル３５を介して圧力油供給源に連結されている。圧力室３２を満たすことによって、薄い壁３３は径方向内側に弾性的に膨らみ、この方式で、主軸１９の外周表面との堅い接触状態を得る。こうして、主軸１９は主軸ハウジング１６の中に堅く確実に固定される。

本発明は、本明細書に示した例示的な実施例に限定されるものではない。例えば、圧力室３２を、端部リング３０の一部として設計された壁３３によるのではなく、弾性変形可能であり流体封止になるように圧力室の中に取り付けられた、いわゆる弾力性のスリーブによって限定することもできる。さらにまた、圧力室３２は、主軸の軸に同軸ではなく、ハウジングの一部と主軸の対応する表面との間で斜め方向または径方向に配置する可能性もある。

棒状工作物のための工作物台座を備えた工作機械を示す図である。 本発明による固定手段を有する工作物台座の概略軸方向断面図である。 図２の拡大断面図である。

Claims (5)

1. フライス加工および旋削によって棒状の工作物を機械加工するための工作物台座であって、
   長く延びたハウジング（１６）と、
   前記ハウジング（１６）の中に回転可能に支持された中空円筒形の主軸（１９）にして、棒状工作物を受け入れる主軸（１９）と、
   前記主軸（１９）上に固定された回転子（１８）と、前記ハウジング（１６）の中に固定された固定子（１７）とを有する主軸用の電気直結駆動部（１７、１８）と、
   棒状の工作物を前記主軸に固定するために前記主軸の加工側端部に設けられたクランプ手段と、
   圧力油供給及びエネルギー供給のために前記ハウジングの後部に設けられた連結ユニットと、
   前記主軸（１９）を前記ハウジング（１６）の中に固定するための固定手段にして、前側主軸ベアリング（２１）の前の前記ハウジングの加工側端部（２２）に配置され、変形可能な壁を備えた圧力室（３２）を有した固定手段とを備えた工作物台座において、
   前記圧力室（３２）が前記主軸と同軸に配置され、長く延びた環状の室として形成され、
   前記変形可能な壁（３３）が前記主軸（１９）を直接包囲する前記圧力室（３２）の半径方向内周壁を形成し、圧力油によって前記圧力室（３２）に圧力を付加した時、該内周壁が半径方向内側に膨らむことによって前記主軸（１９）の外周面と堅く係合することを特徴とする、工作物台座。
2. 前記圧力室（３２）の前記半径方向内周壁が前記ハウジング（１６）の端部リング（３０）の構成要素であることを特徴とする、請求項１に記載の工作物台座。
3. 前記圧力室（３２）の前記半径方向内周壁が弾性スリーブであることを特徴とする、請求項１に記載の工作物台座。
4. 前記主軸（１９）の加工側前部分（２０）が前記主軸の後部分に比較して拡大されていて、前記ハウジング（１６）の前記加工側端部（２２）においてボールベアリング（２１）によって支持されていることを特徴とする、請求項１に記載の工作物台座。
5. 前記端部リング（３０）が前記ハウジング（１６）の前記加工側端部（２２）に取り付けられ、前記主軸（１９）の前記拡大前部分（２０）を包囲し、前記圧力室（３２）及び圧力油を供給するためのチャネル（３５）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の工作物台座。

Images