JP4662523B2 - 回転対称構造部品の周りを回転する工具ホルダの送り運動を行う方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、回転対称構造部品の周りを回転する少なくとも１つの工具ホルダの送り運動を行う方法と装置に関する。
【０００２】
大形の機械軸、例えばタービン軸や発電機軸の加工には、大きな機械室を備える特殊な旋盤が必要である。現場で、例えば軸上の軸受座を、旋盤、研削又は研摩によって加工・修理する際、固定軸上にはめ込んだ非定置形機械により加工できると望ましい。こうすれば、大がかりで経費のかかる分解作業と搬送作業を回避できる。また、軸を使用場所に搬送し、続いてこれを組み立てる際、軸を損傷することがあり、そのためしばしば、軸の再加工が必要になる。
【０００３】
小形の軸に使用するため、軸上にはめ込まれ、軸の周りを回転する旋盤は公知である。この種工作機械の場合、工具を、軸に対し長手および横方向に送る必要が生ずる。この送り運動を行うため、旋盤と連動回転する別個の駆動装置を利用せねばならない。この装置は、そのようにして移動し支持しなければならない質量が大きく、振動を引き起こし、加工精度を悪くする。大きな質量を度外視しても、その装置には別の欠点がある。駆動装置で要するエネルギは、スリップリングで回転駆動装置に供給せねばならない。従って、この工作機械は非分割構造とせざるを得ない。さもないとスリップリングも分割構造にせねばならず、分割構造のスリップリングを介しての給電は、技術的に非常な困難を伴う。
【０００４】
それに対し、工作機械を大形の軸にはめ込むために分割可能とし、加工過程のためその軸上で組み合わせ、それにも係らず、分割構造のスリップリングによる給電を不要にすることが望まれる。また、回転質量はできるだけ小さくせねばならない。かくして、工作機械は軸の随所にはめ込むことができ、従って軸の段部も問題とならず、複雑な軸形状も加工できる。しかし従来、分割可能な回転工作機械は知られていない。
【０００５】
本発明の課題は、工作機械を分割構造にでき、回転工具ホルダ付きの工作機械に対する送り運動を行う方法と装置を提供することにある。その加工（旋盤加工、フライス加工、軌道研削加工）は、回転工作機械によってＮＣ（数値制御）技術で行える。
【０００６】
この課題は、本発明に基づき、特許請求の範囲請求項１に記載の方法および請求項３に記載の装置により解決される。本発明の有利な実施態様は、従属請求項に記載してある。
【０００７】
工具に対する送り運動は、本発明に基づき、工具ホルダの案内スピンドルを駆動する伝動装置を設け、この伝動装置自体を、全体として回転する工作機械と異なった速度で駆動し、そして伝動装置と工作機械とに生じた相対速度差により送りを行う。相対速度が零なら、送り運動は行わない。
【０００８】
駆動電動機と工作機械との間の伝動装置として、複数の大形歯輪を設けるとよい。１つの歯輪は、工作機械全体を回転するために設け、従ってこの歯輪は、軸方向への工具の切削速度も決定する。他の１つ又は複数の歯輪は、工具の送り運動のために使う。
【０００９】
全歯輪が同じ速度で回転すると、工具ホルダの縦横の送り運動は生じない。縦横の送り運動用の工具ホルダに対する歯輪が、工作機械を駆動する歯輪よりも速い又は遅い速度で回転する場合のみ歯輪間に相対運動が生じ、この相対運動に基づき案内スピンドルが回転し、これに伴い工作機械に対し工具ホルダが送られる。即ち、送り運動を引起こそうとするとき、個々の歯輪に作用する工具ホルダ用電動機を、工作機械用の歯輪よりも速く又は遅く駆動する必要がある。
【００１０】
工作機械用の歯輪と工具ホルダ用の歯輪は、好適には、同数の外歯を持つ。それら歯輪を駆動する歯車は、同一直径を有していなければならない。案内スピンドル駆動用の歯輪に内歯を設け、回転工作機械に回転可能に支持した歯車を介して、工具ホルダの案内スピンドルを駆動する。
【００１１】
回転工作機械の歯輪と案内スピンドルの歯輪を駆動するため、各々駆動電動機を設ける。送り運動を行う必要がない運転過程時、全歯輪を主電動機と同期して駆動するため、本発明に基づき、主電動機を、例えば歯付きベルトにより工具ホルダ用電動機と機械的に連結する。この機械的継手により、工具ホルダ用電動機のハウジングは主電動機と連動し、詳しくはこの場合、同じ回転数で回転する。この運転過程で、それ自体駆動されない工具ホルダ用電動機の軸も同じ回転数で駆動され、案内スピンドル運動用の歯輪を駆動する。これに伴い、その歯輪と、工作機械全体の回転運動を生じさせる歯輪との相対運動は生じない。この過程では、工作機械の内力の作用を排除すべく、各工具ホルダ用電動機を制動する。
【００１２】
全駆動電動機は固定的に、例えば固定軸又は軸近傍のブロック上に直接配置される。各案内スピンドルで制御される各工具は、それらの工具ホルダ用電動機の回転数が主電動機の回転数に対して変化しない限り、軸に沿い又は軸に対し垂直に相対移動することなく、工作機械と共に回転する。各工具ホルダ用電動機が投入されて駆動運動するため、その案内スピンドルが工作機械よりも速い又は遅い速度で加工すべき軸の周りを回転するときに初めて、その工具と加工すべき軸との相対運動が生ずる。工具ホルダ用電動機はそのハウジングが固定されているが、主電動機と同じ回転数で回転する。この工具ホルダ用電動機への給電は、スリップリングを介して行う。スリップリングを介して供給される電圧が、その工具ホルダ用電動機の回転数を決定し、従って送り速度を決定する。
【００１３】
軸表面を加工するため、バイトに代えて、例えば研削ディスク、フライスカッター又は研摩装置のような別の工具も使用できる。
【００１４】
上述のように、全歯輪とこれらを駆動する歯車とが同一の直径と歯数を有し、主電動機および工具ホルダ用電動機のハウジングが同じ回転数を持つことを前提としている。これが最も確実な解決策である。しかし、歯車が異なる直径を持ちおよび／又は電動機の回転数が同じでないとき、異なる直径の歯輪も利用可能である。ただ重要なことは、送り運動を行わない運転状態では、全ての歯輪を同じ回転数で駆動することである。
【００１５】
本発明に基づく解決策は、工作機械を分割構造に形成できる利点を持つ。全駆動電動機を固定的に配置し、工具ホルダ用電動機は機械全体と連動回転させず、ただそれのみで回転させる。これにより、回転質量も小さくなる。工具ホルダ用電動機への給電は、非分割構造のスリップリングで実現できる。始動・停止時並びに構造部品の曲面加工中も、工具ホルダを単純且つ精確に制御し、平面、径および曲面が、通常の工作機械のように、ＮＣ（数値制御）技術によりプログラム制御下で加工できる。
【００１６】
以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図示の実施例は、図を見易くするため、２つの歯輪を備える装置に限定している。その一方の歯輪は、工作機械の駆動用であり、他方の歯輪は工具ホルダを長手方向に送るための案内スピンドルの駆動用である。実際の構造では、工具のもう１つの送り運動を実現するために第３の歯輪が設けられる。
【００１８】
工作機械は加工すべき軸１上にはめ込まれ、軸受２でこの軸１上に回転可能に支持される。工作機械は支持枠３を持ち、この枠３に工具ホルダ４が支持されている。ホルダ４は、案内スピンドル５を介して軸１の長手方向に送られる。支持枠３は、駆動側が外歯形歯輪６として形成されている。主電動機８の軸上にある歯車７を介し、歯輪６、従って工具ホルダ４も駆動される。これに伴い、工具ホルダ４は、工具９、例えばバイトと共に軸１の周りを回転する。主電動機８は、サポート１０を介して軸１に取り付けられている。
【００１９】
案内スピンドル５は、支持枠３内で歯車１１を介して回転し、工具ホルダ４をウォーム歯車装置により前後に移動させる。歯車１１自体は、支持枠３に回転可能に支持された内外歯形歯輪１２で駆動される。歯輪６と１２とが相対運動をしない限り、工具ホルダ４はその位置に固定され、送りは行われない。そのためには、歯車１７と７の歯数が同じで、歯輪６と１２の歯数が同じなことが前提であり、歯車１７が歯車７と同じ回転数で駆動されねばならない。これは、工具ホルダ用電動機１３のハウジングが回転可能に支持され、主電動機８ならびに歯車７と同じ回転数で回転し、歯車１７がこの回転数で歯車１１を回転させることで実現する。工具ホルダ用電動機１３の電動機軸に歯車１７が配置されている。回転を生じさせ、両駆動運動を完全に同期させるため、主電動機８は工具ホルダ用電動機１３のハウジングに、歯付きベルト１４を介して機械的に連結されている。
【００２０】
送り運動のない運転過程で、歯車１７が工具ホルダ用電動機１３のハウジングと異なる回転数で回転しないよう、工具ホルダ用電動機１３を制動し、これにより、工具ホルダ用電動機１３のハウジングと電動機軸とを連結する。それとは別に、工具ホルダ４の送り運動に対しブレーキを解除し、工具ホルダ用電動機１３を追加的にそれ自体駆動してもよい。これは、工具ホルダ用電動機１３のスリップリング１５への給電を介して行う。工具ホルダ用電動機１３の運転開始により、歯車１７、従って歯輪１２が、工具ホルダ用電動機１３のハウジングで仲介される回転により、一方向において追加的に駆動され、他方向において制動される。かくして、歯輪６と歯輪１２とが相対運動し、この相対運動は案内スピンドル５を回転させ、これに伴い工具ホルダ４の送りを生じさせる。
【００２１】
工具ホルダ用電動機１３をスリップリングと共に固定的に配置したので、支持枠３を分割構造とし、従って支持枠３を軸の随所で、この軸上にはめ込める。
【００２２】
軸１に対し半径方向の別の送り運動は、容易に理解できるように、第２工具ホルダ用電動機と、第３歯輪と、工具ホルダの通常の転向装置とで達成される。更になお別の工具ホルダ駆動装置が必要なとき、これも同様にして実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づく工作機械の概略側面図。
【図２】 図１における工作機械の駆動側の一部平面図。
【符号の説明】
１ 構造部品（加工すべき軸）
３ 支持枠
４ 工具ホルダ
５ 案内スピンドル
６、１２ 歯輪
７、１７ 歯車
８ 主電動機
１０ 支持装置
１３ 工具ホルダ用電動機
１４ 歯付きベルト

Claims (13)

1. 少なくとも１つの工具ホルダが回転対称構造部品に案内スピンドルを介して送り可能に支持され、前記工具ホルダが、工具ホルダ用の支持枠に支持された主伝動装置を介して、固定支持された主電動機により全体として回転駆動される回転対称構造部品の周りを回転する前記工具ホルダの送り運動を行う方法であって、各案内スピンドルの送り運動が、主伝動装置と、案内スピンドルと共働する電動駆動式の副伝道装置との相対運動により引き起こされ、この相対運動が、副伝道装置を駆動する、固定支持された工具ホルダ用電動機の駆動により発生される工具ホルダの送り運動を行う方法において、
   前記工具ホルダ用電動機のハウジングが回転可能に支持され、かつ主電動機に機械的に連結されて主電動機と同期して回転駆動されることを特徴とする方法。
2. 送りを零にする際、各工具ホルダ用電動機を制動することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 固定支持された主電動機（８）と、回転対称構造部品（１）の回りを回転し且つ少なくとも１つの案内スピンドル（５）に付設可能な少なくとも１つの工具ホルダ（４）に前記主電動機（８）の駆動運動を伝達するための主伝動装置とを備え、前記工具ホルダ（４）が１つの工具ホルダ用支持枠（３）で前記回転対称構造部品（１）に支持され、各案内スピンドル（５）が副伝動装置（１２）によって駆動され、この副伝動装置（１２）が、固定支持された工具ホルダ用電動機（１３）により駆動可能である回転対称構造部品の表面を加工するための工作機械の送り装置において、
   前記工具ホルダ用電動機（１３）のハウジングが回転可能に支持され、かつ前記主電動機（８）に機械的に連結されて主電動機（８）と同期して回転駆動されることを特徴とする回転対称構造部品の表面を加工するための工作機械の送り装置。
4. 主伝動装置が、主電動機（８）の軸上に置かれた歯車（７）で駆動される外歯形歯輪（６）であることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 主伝動装置が、主電動機の軸で歯付きベルトを介して駆動される外歯形歯輪であることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 副伝道装置が、工具ホルダ用電動機（１３）の軸上に置かれた歯車（１７）で駆動される内外歯形歯輪（１２）であることを特徴とする請求項３から５の１つに記載の装置。
7. 副伝道装置が、工具ホルダ用電動機の軸で歯付きベルトを介して駆動される内外歯形歯輪であることを特徴とする請求項６記載の装置。
8. 各工具ホルダ用電動機（１３）が、その巻線に給電するために、スリップリング（１５）を備えることを特徴とする請求項３から７の１つに記載の装置。
9. 副伝道装置が、主電動機（８）のサポート（１０）に回転可能に支持されたことを特徴とする請求項３から８の１つに記載の装置。
10. 副伝道装置が、工具ホルダ（４）の支持枠（３）に回転可能に支持されたことを特徴とする請求項３から８の１つに記載の装置。
11. 主電動機（８）に、工具ホルダ用電動機（１３）のハウジングが、歯付きベルト（１４）を介して機械的に連結されたことを特徴とする請求項３から１０の１つに記載の装置。
12. 主電動機（８）に、工具ホルダ用電動機（１３）のハウジングが、歯車伝動装置を介して機械的に連結されたことを特徴とする請求項３から１０の１つに記載の装置。
13. 工具ホルダ用電動機（１３）が制動電動機であることを特徴とする請求項３から１２の１つに記載の装置。

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