JP4948943B2 - 潤滑構造を備えた回転工具タレット - Google Patents

Description

この発明は、工作機械の工具タレットに関するもので、特にフライスカッタやエンドミルなどの回転工具の駆動機構を備えた回転工具タレットに関するものである。

周知のように工具タレットは、タレットの外周部に装着した複数の工具をタレットの割出回転によって選択してワークの加工を行うものである。タレットに装着される工具には、バイトのような固定工具とドリルのような回転工具とがあり、回転工具を装着できるようにした工具タレット（この明細書で「回転工具タレット」という）は、内部に工具の駆動機構を備えている。

回転工具タレットには種々の構造のものが提案されているが、現在一般的に用いられているものは、加工位置に割出された回転工具のみがタレット内部の連結軸と連結されて回転するようになっており、バイトなどの固定工具は勿論のことであるが、加工位置に割出されていない回転工具は回転しない構造となっている。

図５は、この種の回転工具タレットの従来構造の一例を示した図で、本願の出願人が特許文献１で提案した構造である。図において、外周に所定間隔で工具取付孔１１を設けたタレットケース１は、刃物台本体２に軸支された中空の割出軸３の先端に固定されている。タレットケース１には、正面中央部に、タレットを組立てる際の必要から、開口１２が設けられており、この開口には、穴あき円盤状の軸受ハウジング１３が嵌着され、ベアリング押え蓋１４で閉鎖されている。

タレットケース１は、割出軸３の軸中間に固定した歯車３１を介して図示しない割出モータに連結されており、タレットケース１の外周に設けた工具取付孔１１の配置間隔に対応する角度単位で旋回割出される。所定位置に割出されたタレットケース１は、その背面と刃物台本体２との間に設けられているカップリング２３で最終的に位置決めされる。

タレットケース１内には、タレットケース１の径方向の軸孔を備えたガイドブロック５が、割出軸３の中空孔に挿通した中空の支持杆６の先端に固定して設けられている。このガイドブロック５には、先端側に支持杆６と軸心を一致させた中空の短い支持軸５６が一体に形成されており、この支持軸５６が軸受ハウジング１３に装着したアンギュラコンタクト軸受２０で軸支されている。

割出軸３から突出した支持杆６の基端部は、面直角方向（割出軸方向）の撓み弾性を有する撓み円板６１で刃物台本体２に連結されている。この連結により、ガイドブロック５は、割出軸３回りの方向が固定されて、その軸孔はタレットケース１の回転にかかわりなく常に工具の割出方向を向いている。

支持杆６の中空孔には、回転工具を駆動するための駆動軸８が、その基端を軸支する軸受６２と、その先端に固定された第１傘歯車８１を軸支する軸受６３とで、回転自在に軸支されている。この駆動軸の基端は、同期ベルト８４を介して図示しない工具モータに連結されている。ガイドブロック５の軸孔には、連結軸７がその先端の軸受５２と、その基端に固定した第２傘歯車７１を軸支する軸受５３とで、回転自在に軸支されている。この連結軸７に固定した第２傘歯車７１は、第１傘歯車８１に噛合している。

連結軸７の先端には、加工位置に割出された回転工具ホルダ９の工具軸９１の基端に設けた軸直角方向の嵌合突起９２と係合する嵌合溝７２が設けられている。

回転工具ホルダ９に装着された回転工具９３は、加工位置に割出されたとき、前記嵌合突起９２と嵌合溝７２が嵌合することによって連結軸７に連結され、工具モータが回転したときに、回転工具９３が回転する。なお、ガイドブロック５には、工具軸の嵌合突起９２の嵌合面をガイドするリング状のガイド５５が設けられている。このガイド５５は、嵌合突起９２の側面をガイドして、加工位置以外の位置にある回転工具の軸回りの方向を嵌合突起９２がガイドブロック５の円周方向を向くように保持している。
特開２００４‐２５４０４号公報

回転工具としてエンドミルやフライスカッタを用いることができる高トルクの工具モータを備えた旋盤は、複合旋盤とも呼ばれ、従来はマシニングセンタを用いて行われていたようなワーク周面の平面加工や溝加工を行う工作機械として利用されるようになってきている。

この発明は、そのような実情に鑑み、より大型の回転工具を使用可能にし、また回転工具をより高速で駆動することができるようにして、回転工具を用いる加工の能率及び加工精度を向上させた複合旋盤を得ることを課題としている。すなわち、この発明は、高トルクかつ高速で回転工具を駆動することができる回転工具タレットを得ることにより、より高機能の複合旋盤を提供可能にすることを課題としている。

使用する回転工具が大型になると、切削反力が大きくなり、傘歯車８１、７１の歯面により大きな面圧が作用する。また、回転工具でワークを加工するとき、駆動軸８及び連結軸７を軸支している軸受６２、６３、５２、５３が発熱源となる。大型の工具を用いたり工具を高速回転させると、工具連結軸７や駆動軸８に作用する軸受負荷も増大してこれらの軸受の発熱量が増大し、それに伴う部材の熱変形が高トルク高回転での加工の制約となる。

上記課題を解決した本願請求項１の発明に係る潤滑構造を備えた回転工具タレットは、刃物台本体２に回転可能に軸支された中空の割出軸３と、この割出軸３の先端に固定されたタレットケース１と、このタレットケースにスラスト方向の位置決め機能を備えた軸受１５、１６で軸支されかつ前記割出軸３の中空孔に挿通された支持杆６を介して前記刃物台本体２に相対回転不能に連結されたガイドブロック５と、このガイドブロックに軸受５２、５３で軸支されたタレットケース１の直径方向の工具連結軸７と、ガイドブロック５側端部を前記支持杆６又は前記ガイドブロック５に軸受６３で軸支されて工具モータ８３で回転駆動される駆動軸８と、この駆動軸の回転を前記工具連結軸７に伝達する一対の傘歯車７１、８１とを備えた回転工具タレットにおいて、前記ガイドブロック５に穿孔されて前記傘歯車７１、８１の歯面に向けて開口するノズル孔３８ａ、３８ｂと、前記支持杆６に油滴を含む空気を供給する流体継手６９と、前記支持杆６及びガイドブロック５に穿孔されて前記ノズル孔３８ａ、３８ｂと前記流体継手６９とを連通する通孔３７とを備えていることを特徴とする回転工具タレットである。

また、本願の請求項２の発明は、上記構成を備えた回転工具タレットにおいて、前記工具連結軸７を軸支する軸受５２、５３及び前記駆動軸８のガイドブロック５側端部を軸支する軸受６３の外輪側を冷却するジャケット４１、４２、４４と、前記支持杆６に冷却液を供給する第２の流体継手６８と、前記支持杆６及びガイドブロック５に穿孔されて前記ジャケット４１、４２、４４と前記第２の流体継手６８とを連通する第２の通孔６４、６５、６６、６７とを備えていることを特徴とするものである。

この発明の回転工具タレットは、タレットケース１に装着したエンドミルやフライスカッタなどの回転工具を駆動する工具連結軸７に工具モータ８３の回転を伝達する傘歯車８１、７１の歯面が油滴潤滑され、高トルクないし高速の回転力の伝達効率が向上すると共に、傘歯車８１、７１の耐久性が向上する。また、ドレーン孔１７、２５を通って循環する油滴を含んだ空気によりガイドブロック５が内部から冷却され、重加工や高速加工を行う際の工具連結軸７を軸支している軸受５２、５３の負荷を軽減できる。

更に工具連結軸７を軸支している軸受５２、５３及び駆動軸８のガイドブロック側端部を軸支している軸受６３の外輪側をジャケット４１、４２、４４で冷却することにより、重加工や高速加工を行ったときにこれらの軸受から出る熱でガイドブロック５やタレットケース１が高温になるのを防止でき、これらの部材の熱変形及びそれに伴う工具連結軸７と駆動軸８及び工具連結軸７と工具軸９１との心ずれを小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。

この発明により、高トルクや高速の回転を円滑に回転工具に伝達することが可能で、熱変形による回転軸の心ずれが少ない回転工具タレットを提供することができ、工具モータとしてより高トルク高回転のモータを使用することが可能になり、回転工具による加工能力を従来の複合旋盤の１．５倍に向上させた耐久性の高い複合旋盤を得ることが可能になった。

図１は、この発明の回転工具タレットの一例を示した図である。外周に所定間隔で工具取付孔１１を設けたタレットケース１は、図５の従来構造と同様に、刃物台本体２に軸受２１、２２で回転自在に軸支された中空の割出軸３の先端に固定されている。タレットケース１の正面の開口１２は、軸受ハウジング１３とベアリング押え蓋１４で閉鎖されている。割出軸３は、その軸中間に固定した歯車３１に噛合する中間歯車３２を介して減速機付きの割出モータ３３に連結されている。

タレットケース１内には、タレットケース１の直径方向の軸孔を備えたガイドブロック５が、その軸孔の両側に近接した位置で、タレットケース１に嵌着した軸受ハウジング１３に嵌着した深溝軸受１５、及びタレットケース１の割出軸３との連結側の位置に嵌着した深溝軸受１６とで、軸支されている。ガイドブロック５には、支持杆６の先端が固定され、この支持杆６の基端は、撓み円板６１を介して刃物台本体２に連結されている。

すなわち、ガイドブロック５は、軸孔を挟んで短い間隔で略対称な位置に配置されたスラスト方向の位置決め機能を備えた軸受１５、１６で支持され、割出軸回りの方向のみが、支持杆６の基端の撓み円板６１によって規制される。この構造により、ガイドブロック５の高い支持剛性が得られ、かつ部材に熱変形が生じたときでも、軸孔に軸支された工具連結軸７の軸心とこれに連結される回転工具９３の軸心との位置関係が、高い精度で保持される。

支持杆６の中空孔に挿通された駆動軸８は、その基端を軸支する軸受６２と、その先端に固定された第１傘歯車８１を軸支する軸受６３とで回転自在に軸支され、その基端は軸継手８２を介して工具モータ８３に連結されている。ガイドブロック５の軸孔には、連結軸７がその先端に固定した第２傘歯車７１を軸支する軸受５３と、反対側の端部を軸支する軸受５２とで回転自在に軸支されている。

連結軸７の先端には、回転工具ホルダの工具軸に嵌合する嵌合溝７２が設けられており、ガイドブロック５の外周には、この嵌合溝の両端に連通する縁周方向のガイド溝５４が設けられている。このガイド溝５４は、図５の構造のガイド５５と同様に加工位置以外の位置にある回転工具の方向を規定するものである。工具モータ８３は、嵌合溝７２がガイドブロック５の円周方向を向く位置で、すなわち嵌合溝７２の両端がガイド溝５４と連通する位置で停止するように、停止位置制御されている。

なお、タレットケース１の割出位置は、従来装置と同様のスリーピース形の面歯車継手からなるカップリング２３で固定され、タレットケース１の割出角度、軸方向位置及び軸心の位置が、このカップリング２３によって正確に規定される。

工具連結軸７を軸支している軸受５２、５３の外輪は、軸受スリーブ５７、５８を介してガイドブロック５に嵌挿されており、それらの軸受スリーブ５７、５８とガイドブロック５との嵌合部に第１ジャケット４１及び第２ジャケット４２が形成されている。

また、ガイドブロック先端の支持軸５６の内径には、先端スリーブ５９が嵌挿され、この先端スリーブとガイドブロック５との嵌合面に第３ジャケット４３が形成されている。更に第１傘歯車８１を軸支している軸受６３の外輪の軸方向位置を規定しているスペーサ筒８５と支持杆６との間に第４ジャケット４４が形成されている。これらのジャケットは、スリーブないしスペーサの外周面あるいはこれらが嵌合する内周面に円周溝を設けることによって形成されており、その軸方向両側に配置したＯリングによって液封されている。

割出軸３を軸支している軸受２１、２２の間の部分には、割出軸３の外周と内周とに３組の円周溝３５（３５ａ〜３５ｃ）と３４（３４ａ〜３４ｃ）が形成され、対応する外周溝３５と内周溝３４とが放射方向の通孔３６（３６ａ〜３６ｃ）で連通されることにより、刃物台本体２側から支持杆６へ冷却液を供給するための回転流体継手６８と油滴を含んだ空気を供給するための回転流体継手６９とが形成されている。

流体継手６８の２個の外周溝３５ｂ、３５ｃは、刃物台本体２に設けた通孔２４ｂ、２４ｃを通って図示しない冷却液供給ポンプとその戻りタンクとに連通されている。流体継手６９の外周溝３５ａは、刃物台本体２の通孔２４ａを通って図示しないオイルミスト供給装置に連通されている。

流体継手６８の冷却液ポンプ及びその戻りタンクに連通された外周溝に対応する内周溝３４ｂ、３４ｃの部分には、支持杆６に軸方向に設けた送り孔６４及び戻り孔６５が開口している。この送り孔６４及び戻り孔６５は、第４ジャケット４４部分に開口し、更に支持杆６とガイドブロック５との連接端を経由して、送り孔が第１ジャケット４１に開口し、戻り孔６５が第２ジャケット４２に開口している。更にガイドブロック５には、第１ジャケット４１と第３ジャケット４３とを繋ぐ繋ぎ孔６６及び第２ジャケット４２と第３ジャケット４３とを繋ぐ繋ぎ孔６７が穿孔されている。

冷却液ポンプから送り出された冷却液は、流体継手６８及び送り孔６４を通って一部が第４ジャケット４４を通過して戻り孔６５に流れ、他の一部は第１ジャケット４１、繋ぎ孔６６、第３ジャケット４３、反対側の繋ぎ孔６７及び第２ジャケット４２を通って戻り孔６５に流れて、流体継手６８を経て戻りタンクに戻る。

第１ジャケット４１及び第２ジャケット４２を通過する冷却液は、軸受５２及び５３の外輪を冷却し、これらの軸受が高温になるのを防止すると共に、これらの軸受からの熱がガイドブロック５に伝達されるのを抑えて、ガイドブロック５の熱変形を抑制している。第３ジャケット４３は、軸受１５の発熱が軸受１５を通してタレットケース１に伝達されるのを防止している。また、第４ジャケット４４は、軸受６３の温度上昇を抑えると共に、当該軸受からの熱が支持杆６に伝達されて、支持杆６が熱変形するのを抑止している。

一方、オイルミスト装置に連結された外周溝に対応する内周溝３４ａの部分には、支持杆６の軸方向に穿孔したミスト孔３７が開口している（図４参照。なお、図４のミスト孔３７は、駆動軸８上に点線として描かれているが、支持杆６の図で駆動軸８の奥側となる部分を通っている。）。当該ミスト孔は、ガイドブロック５との連結端部を通ってガイドブロック５内で分岐され、ガイドブロック５の軸受５２、５３の間の内壁面に２個のノズル孔３８ａ、３８ｂとなって開口している。このノズル孔の一方は、第１傘歯車８１の歯面（ピッチ円錐面）の幅中央に直角に向けて、また他方は、第２傘歯車７１の歯面の幅中央に直角に向けて開口されている。一方、タレットケース１の各工具取付孔１１の根元部分には、水平方向のミスト排出孔１７が設けられ、この水平方向のミスト排出孔は、刃物台本体２に下向きに設けた垂直方向のミスト排出孔２５に連通している。

ミスト供給装置から供給された油滴を含んだ空気は、流体継手６９及びミスト孔３７を通って第１傘歯車８１及び第２傘歯車７１の歯面に噴霧され、これらの歯面を潤滑する。余分の油滴や歯面から離脱した油滴は、タレットケースの複数のミスト排出孔１７の内の下方に位置する孔から流出して、垂直方向のミスト排出孔２５を経て排出される。

このようにこの発明の回転工具タレットは、回転工具に切削トルクを伝達する傘歯車８１、７１の歯面を循環するオイルミストで強制的に油滴潤滑すると共に、この傘歯車の回転接線力を受ける軸受６３、５２及び５３を冷却することにより、回転工具に高トルクかつ高速の回転力を伝達することを可能にしている。従って、この発明の回転工具タレットを用いることにより、工具駆動モータとして従来より高トルク、かつ高速のものを用いることが可能になり、従来用いることができなかった大型の回転工具を用いて高速でワークを加工することが可能な複合旋盤を提供することが可能になる。

回転工具タレットの一実施例を示す断面図 ガイドブロックの斜視図 冷却液の流路を模式的に示す図 油滴を含む空気の流路を模式的に示す図 従来構造の回転工具タレットの一例を示す断面図

符号の説明

１ タレットケース
２ 刃物台本体
３ 割出軸
５ ガイドブロック
６ 支持軸
７ 工具駆動軸
８ 駆動軸
37 通孔
38a,38b ノズル孔
41,42,44 冷却液ジャケット
52,53,63 軸受
64,65,66,67 通孔
68,69 流体継手
71,81 傘歯車
83 工具モータ

Claims (2)

1. 刃物台本体(2)に回転可能に軸支された中空の割出軸(3)と、この割出軸の先端に固定されたタレットケース(1)と、このタレットケースにスラスト方向の位置決め機能を備えた軸受(15,16)で軸支されかつ前記割出軸の中空孔に挿通された支持杆(6)を介して前記刃物台本体に相対回転不能に連結されたガイドブロック(5)と、このガイドブロックに軸受(52,53)で軸支されたタレットケース(1)の直径方向の工具連結軸(7)と、ガイドブロック(5)側端部を前記支持杆(6)又は前記ガイドブロック(5)に軸受(63)で軸支されて工具モータ(83)で回転駆動される駆動軸(8)と、この駆動軸の回転を前記工具連結軸に伝達する一対の傘歯車(71,81)とを備えた回転工具タレットにおいて、
   前記ガイドブロックに穿孔されて前記傘歯車(71,81)の歯面に向けて開口するノズル孔(38a,38b)と、前記支持杆(6)に油滴を含む空気を供給する流体継手(69)と、前記支持杆及びガイドブロックに穿孔されて前記ノズル孔(38a,38b)と前記流体継手(69)とを連通する通孔(37)とを備えていることを特徴とする、潤滑構造を備えた回転工具タレット。
2. 前記工具連結軸(7)を軸支する軸受(52,53)及び前記駆動軸のガイドブロック(5)側端部を軸支する軸受(63)の外輪側を冷却するジャケット(41,42,44)と、前記支持杆(6)に冷却液を供給する第２の流体継手(68)と、前記支持杆及びガイドブロックに穿孔されて前記ジャケット(41,42,44)と前記第２の流体継手(68)とを連通する第２の通孔(64,65,66,67)とを備えていることを特徴とする、請求項１記載の回転工具タレット。

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