JP5538012B2 - 工作機械 - Google Patents

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Description

本発明は、同一軸線を有し対向して配置される正面主軸および背面主軸と、被加工物を加工する工具を支持する刃物台を備え、被加工物に所望の加工を行う工作機械に関するものである。
従来から、一つのワークに多工程の加工を施す場合、同一軸線を有し対向して配置される正面主軸および背面主軸を備えた工作機械を使用し、主軸間でワークの授受を行いながらワークを正面側および背面側から順次加工することが行われている。
そして、各主軸にそれぞれ同一軸線を有するガイドブッシュを備え、主軸に保持されたワークの加工位置近傍をガイドブッシュで支持することで、振れや撓みを抑制して高精度に加工するようにした工作機械が公知である（特許文献１等参照。）。
また、ガイドブッシュと刃物台を一体的に主軸の軸線方向（Ｚ軸方向）に移動可能とし、刃物台をＺ軸方向に移動させながら加工位置近傍をガイドブッシュで支持することで、振れや撓みを抑制して高精度に加工するようにした工作機械が公知である（特許文献２等参照。）。
特開平２−１５２７０１号公報（全頁、全図） 特開２００８−２３８３７４号公報（全頁、全図）
しかしながら、前記特許文献１に記載されたような工作機械では、ガイドブッシュが正面主軸および背面主軸それぞれに対して必要となるため比較的大型となるという問題があり、また、前記特許文献２に記載されたような工作機械では、背面主軸を備えておらず、両主軸間でワークの授受を行いながらワークを正面側および背面側をガイドブッシュによってガイドしながら加工することができないという問題があった。
本請求項１に係る発明は、同一軸線を有し対向して配置される正面主軸および背面主軸と、前記軸線と同一軸線を有するガイドブッシュと、ワークを加工する工具を支持する刃物台を備えた工作機械において、前記ガイドブッシュが、正面主軸と背面主軸の間に配置され、該ガイドブッシュにおける前記正面主軸側の端部及び前記背面主軸側の端部でワークをガイドすることが可能であり、正面主軸と背面主軸のいずれに把持されたワークでも挿入可能であり、かつ、軸線方向に移動可能に構成され、前記ガイドブッシュを使用した状態で前記工具がワークを加工するとき、前記ガイドブッシュが、該ガイドブッシュに挿入されたワークを把持している主軸と前記工具との間に位置し、当該ガイドブッシュにおける前記挿入されたワークを把持している主軸の反対側の端部でワークをガイドすることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された工作機械の構成に加えて、前記刃物台が、前記正面主軸の軸線方向にガイドブッシュの移動に同期して移動可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された工作機械の構成に加えて、前記ガイドブッシュが、ワークを前記正面主軸および背面主軸から離脱させた状態で単独で保持可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された工作機械の構成に加えて、前記ガイドブッシュが、ガイドブッシュ支持台に保持されるとともに、該ガイドブッシュ支持台から取り外し可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項５に係る発明は、請求項４に記載された工作機械の構成に加えて、前記ガイドブッシュ支持台が、前記ガイドブッシュを取り外した状態で前記正面主軸あるいは背面主軸側に収納可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項１に係る発明の工作機械は、正面主軸あるいは背面主軸のいずれに把持したワークでも、その自由端側を１つのガイドブッシュによってガイドして加工することができ、簡単でコンパクトになり制御軸数の増加も抑制することができる。
本請求項２に係る発明の工作機械は、請求項１に係る発明の工作機械の奏する効果に加えて、正面主軸あるいは背面主軸のいずれの主軸に保持されているワークでも先端側を加工する際に加工位置近傍をガイドブッシュで支持することが可能となり、振れや撓みを抑制し高精度に加工することができる。
また、刃物台を正面主軸用と背面主軸用とで兼用できる。
本請求項３に係る発明の工作機械は、請求項１または請求項２に係る発明の工作機械の奏する効果に加えて、重量の大きな主軸を移動することなく、重量の小さなガイドブッシュの移動で正面主軸と背面主軸間でワークの授受を行うことができるため、移動速度を高くすることができ、ワークの加工全体の時間を短縮することができる。
本請求項４および請求項５に係る発明の工作機械は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の工作機械の奏する効果に加えて、軸線方向に短いワークの加工を行う際に、正面主軸あるいは背面主軸のいずれの主軸に保持されているワークでも、ガイドブッシュやガイドブッシュ支持台が邪魔になることなくワークの受け渡しや加工を行うことができる。
本発明の一実施例である工作機械の正面加工時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械のワークの授受時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械の背面加工時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械の正面、背面同時加工時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械のガイドブッシュ取り外し時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械のガイドブッシュ支持台収納状態でのワークの授受時の平面図。 本発明の一実施例である工作機械のガイドブッシュ支持台収納状態での正面、背面同時加工時の平面図。 ガイドブッシュ支持台およびガイドブッシュの断面図。 ガイドブッシュ支持台の主軸への収納の説明図。
本発明の一実施例である工作機械１００は、図１に示すように、基台１５０上に、正面主軸１１２、背面主軸１２２、加工用工具１３０を保持する第１刃物台１３１、加工用工具１４０を保持する第２刃物台１４１およびガイドブッシュ１６０を着脱自在に保持するガイドブッシュ支持台１６１を有している。
正面主軸１１２は先端側にワークＷを把持し、正面主軸台１１０に回転駆動自在に支持されている。正面主軸台１１０は、基台１５０に固定されている。
背面主軸１２２は回転駆動自在に背面主軸台１２０に支持され、正面主軸１１２と同一軸線で対向するように配置されている。背面主軸１２２は、正面主軸１１２同様に、先端側でワークＷを把持することができる。
背面主軸台１２０は、基台１５０に設けられた背面主軸Ｚ軸レール１５１上をスライド自在に支持された背面主軸台キャリア１２１に搭載され、図示しない駆動装置によって軸線方向（Ｚ軸方向）で位置制御可能に構成されている。
第１刃物台１３１、第２刃物台１４１はそれぞれ、正面主軸１１２の軸線の両側方に配置されている。
第１刃物台１３１は、第１刃物台支持テーブル１３２に設けられた第１刃物台Ｘ軸レール１３３上をスライド自在に支持され、図示しない駆動装置によって前記軸線と左右方向で直交するＸ軸方向で位置制御可能に構成されている。
第１刃物台支持テーブル１３２は、基台１５０に設けられた第１刃物台Ｚ軸レール１５２上をスライド自在に支持され、図示しない駆動装置によってＺ軸方向で位置制御可能に構成されている。
第２刃物台１４１は、第２刃物台支持テーブル１４２に設けられた第２刃物台Ｘ軸レール１４３上をスライド自在に支持され、図示しない駆動装置によって前記Ｘ軸方向で位置制御可能に構成されている。
第２刃物台支持テーブル１４２は、基台１５０に設けられた第２刃物台Ｚ軸レール１５３上をスライド自在に支持され、図示しない駆動装置によってＺ軸方向で位置制御可能に構成されている。
なお、加工用工具１３０、１４０は、第１刃物台１３１、第２刃物台１４１にそれぞれ工具交換機構を介して複数保持されて加工の種類に応じて適宜選択可能としても良い。
ガイドブッシュ１６０はガイドブッシュ支持台１６１に取り外し可能に保持され、該ガイドブッシュ支持台１６１は、基台１５０に設けられたガイドブッシュＺ軸レール１５４上をスライド自在に支持されたガイドブッシュキャリア１６２に搭載され、図示しない駆動装置によってＺ軸方向で位置制御可能に構成されている。
ガイドブッシュ１６０は、正面主軸１１２および背面主軸１２２と同一軸心で配置され、正面主軸１１２側および背面主軸１２２側のいずれの端部からもワークＷを挿通することができ、挿入端の反対側の端部においてワークＷを支持（ガイド）することができる構造を備えている。
本実施形態においては、正面主軸１１２側及び背面主軸１２２側の両方に各々コレットチャックを備えた開閉型ガイドブッシュからなる。このためガイドブッシュ１６０は、少なくとも一方のコレットチャックが閉じる閉状態で挿通されたワークＷを把持し、両コレットチャックが材料のサイズに応じた開度に調節された開状態で挿通されたワークＷを軸心方向の移動を許容しながらガイドすることができる。
本実施形態におけるガイドブッシュ１６０は、図８に示すように、チャックスリーブ１６３、正面側コレットチャック１６４、背面側コレットチャック１６６、正面側キャップナット１６５、背面側キャップナット１６７およびスライドスリーブ１６８を備えている。
チャックスリーブ１６３の両端には、正面側コレットチャック１６４と背面側コレットチャック１６６が挿入され、それぞれ正面側キャップナット１６５、背面側キャップナット１６７を回転させることで、チャックスリーブ１６３又はスライドスリーブ１６８のテーパ面によって内径を調整可能に構成されている。
チャックスリーブ１６８は、ガイドブッシュ支持台１６１に挿入され、固定ネジ１６９によって固定される。
また前記スライドスリーブ１６８は、流体圧によりスライド可能に、チャックスリーブ１６３に内装されている。
スライドスリーブ１６８は、チャックスリーブ１６３に固定的に内装されたリング１７３を介して摺動する。
また、スライドスリーブ１６８はチャックスリーブ１６３と直接摺動する突起部１７６を有しており、該突起部１７６の突出側側面とリング１７３、チャックスリーブ１６３とで囲まれた緩め側流体室１７４、および、突起部１７６の反対側側面とチャックスリーブ１６３とで囲まれた締め側流体室１７５を形成している。
スライドスリーブ１６８は、ガイドブッシュ支持台１６１に設けられた締め側流体圧ポート１７１、緩め側流体圧ポート１７２を介してそれぞれの流体室に流体圧を導入することでスライドして、背面側コレットチャック１６７を開閉作動させることができる。
ワークＷを正面加工、背面加工時に支持する際には、それぞれ背面側キャップナット１６７、正面側キャップナット１６５を回転させてワークＷの径に対応する最適な内径に調整する。
ワークＷを把持する際には、締め側流体圧ポート１７１に流体圧を導入してスライドスリーブ１６８をスライドさせ背面側コレットチャック１６７によってワークＷを把持する。
上記構成により、図１に示されるように、正面主軸１１２に把持されたワークＷをガイドブッシュ１６０に挿通し、ガイドブッシュ１６０から突出した先端部を、加工用工具１３０あるいは１４０によって加工することができる。
加工用工具１３０あるいは１４０をＺ軸方向に移動させて加工する場合、ガイドブッシュ１６０も同期してＺ軸方向に移動させることで、常に加工位置近傍をガイドブッシュ１６０でガイドしながら加工することが可能となり、振れや撓みを抑制し高精度に加工することができる。
また、第１刃物台１３１、第２刃物台１４１はそれぞれ、正面加工、背面加工のいずれにも兼用できる。
次に、ワークＷを正面主軸１１２から背面主軸１２２に受け渡す動作について説明する。
図１に示す状態での加工が完了すると、ガイドブッシュ１６０がワークＷの適宜の位置に移動し、ガイドブッシュ１６０の閉状態で、正面主軸１１２によるワークＷの把持を開放する。
そして図２に示すように、ガイドブッシュ１６０がワークＷを保持したまま、図３に示すように、ワークＷの先に加工された側の端部が背面主軸１２２によって把持される位置までＺ軸方向に背面主軸１２２側に移動し、ガイドブッシュ１６０の開状態でワークＷが背面主軸１２２によって把持されることで、ワークＷが背面主軸１２２に受け渡される。
これによりワークＷの反対側のガイドブッシュ１６０から突出した位置を加工することができる。
背面主軸１２２に受け渡されたワークＷは、ガイドブッシュ１６０に挿通されているため、正面加工時と同様に、刃物台１３１あるいは１４１とガイドブッシュ１６０を同期してＺ軸方向に移動させることや、ガイドブッシュ１６０の位置を位置決め固定し、背面主軸１２２をＺ軸方向に移動させることで、常に加工位置近傍をガイドブッシュ１６０でガイドしながら加工することが可能となり、背面加工時も振れや撓みを抑制し高精度に加工することができる。
この場合、刃物台１３１あるいは１４１は、ガイドブッシュ１６０を挟んだ背面主軸１２２の対向位置に移動させる。
なお、ガイドブッシュ１６０を開状態としたまま背面主軸１２２のＺ軸方向の移動によって、ワークＷのガイドブッシュからの突出端部を背面主軸１２２によって把持して、正面主軸１１２と背面主軸１２２との間でのワークＷの授受を行うこともできる。
この場合も、ガイドブッシュ１６０によるワークＷのガイド状態を維持又は背面主軸１２２に把持されたワークＷをガイドブッシュ１６０に挿通させるように必要に応じてガイドブッシュ１６０をＺ軸方向に移動させることによって、前記同様背面主軸１２２側においてワークＷをガイドブッシュ１６０によってガイドしながら加工を行うことができる。
ガイドブッシュ１６０を搬送手段として使用しない場合は、必ずしもガイドブッシュ１６０を開閉型とする必要はなく、例えば加工されるワークに応じたサイズの貫通孔を備えたガイドブッシュ等を使用することもできる。
このように、ガイドブッシュ１６０をＺ軸線方向に移動可能とすることで、一つのガイドブッシュ１６０で正面加工、背面加工に対応することができる。また、本実施形態のようにガイドブッシュ１６０を開閉型ガイドブッシュとすることによって、ガイドブッシュ１６０を搬送手段として正面主軸１１２と背面主軸１２２間でワークＷの授受を行うことができ、構成部品を少なくすることができ、制御軸数の増加も抑制することができる。
また、図４に示すように、背面主軸１２２に把持されたワークＷ１をガイドブッシュ１６０がガイドしながら第２刃物台１４１に保持された加工用工具１４０で加工すると同時に、別のワークＷ２を正面主軸１１２が把持して第１刃物台１３１に保持された加工用工具１３０で加工することも可能である。
ただし、この場合正面主軸１１２側では、ワークＷ２をガイドブッシュで支持することなく加工（ノンガイドブッシュ加工）する。
このことで、複数のワークを加工する際の全体の加工時間が短縮される。
なお両主軸１１２、１２２においてノンガイドブッシュ加工を行う等の際に、図５に示すように、ガイドブッシュ１６０をガイドブッシュ支持台１６１から取り外して使用することができる。
具体的には、ガイドブッシュ支持台１６１の固定ネジ１６９を緩め、正面側キャップナット１６５あるいは背面側キャップナット１６７を外すことで、図９（Ａ）に示すように、ガイドブッシュ１６０をガイドブッシュ支持台１６１から取り外すことができる。
ガイドブッシュ１６０が取り外されたガイドブッシュ支持台１６１は、ガイドブッシュ１６０が取り外され空間に背面主軸１２２が挿入されるように形成することによって、図９（Ｂ）に示すように、加工の障害にならないように背面主軸１２２側に収納することができる。
ガイドブッシュ１６０を使用しない状態での加工動作について説明する。
図５に示す正面加工が完了すると、図６に示すように、第１刃物台１３１および第２刃物台１４１の加工用工具１３０、１４０が退避する。
そして、背面主軸１２２がガイドブッシュ支持台１６１を収納した状態を維持するように背面主軸１２２とガイドブッシュ支持台１６１とを同期させて正面主軸１１２側に移動して、正面主軸１１２に保持されているワークＷ３を背面主軸１２２が反対側から保持できる位置まで接近し、ワークＷ３を正面主軸１１２が開放し、背面主軸１２２が把持することでワークＷ３の受け渡しを行うことができる。
そして、図７に示すように、背面主軸１２２がガイドブッシュ支持台１６１を収納した状態を維持するように、背面主軸１２２とガイドブッシュ支持台１６１とを同期して移動させることによって、ワークＷ３を第２刃物台１４１の加工用工具１４０によって背面加工することができる。
このとき、正面主軸１１２に次のワークＷ４を供給し、ワークＷ３の背面加工と同時にワークＷ４を第１刃物台１３１の加工用工具１３０によって正面加工することで、全体の加工時間を短縮することができる。
このように、ガイドブッシュ１６０がガイドブッシュ支持台１６１から取り外し可能で、ガイドブッシュ支持台１６１が背面主軸１２２に収納可能に構成されていることにより、ガイドブッシュを必要としないワークＷ３、Ｗ４の加工を行う際に、ガイドブッシュ１６０やガイドブッシュ支持台１６１が邪魔になることなく、正面主軸１１２と背面主軸１２２とのワークの受け渡しや、正面加工、背面加工を容易に行うことができる。
ガイドブッシュ支持台１６１を正面主軸１１２側に収納するように構成することもできる。この場合加工等に際してガイドブッシュ支持台１６１を背面主軸１２２と同期して移動させる必要がなく、移動の制御は容易となる。
なお、本願に添付した図は、配置関係や動作を解りやすく説明するために簡略化されたものであり、個々の構成部材の実際の具体的形状や寸法は、図示のものに限定されるものではない。
また、図示されていないが、他の所望の構成部材、例えば他の加工工具、ワークのハンドリング機構、加工液供給機構、加工屑排出機構等、工作機械に一般的に用いられる構成を適宜備えるものであっても良い。
１００ ・・・工作機械
１１０ ・・・正面主軸台
１１２ ・・・正面主軸
１２０ ・・・背面主軸台
１２１ ・・・背面主軸台キャリア
１２２ ・・・背面主軸
１３０ ・・・加工用工具
１３１ ・・・第１刃物台
１３２ ・・・第１刃物台支持テーブル
１３３ ・・・第１刃物台Ｘ軸レール
１４０ ・・・加工用工具
１４１ ・・・第２刃物台
１４２ ・・・第２刃物台支持テーブル
１４３ ・・・第２刃物台Ｘ軸レール
１５０ ・・・基台
１５１ ・・・背面主軸Ｚ軸レール
１５２ ・・・第１刃物台Ｚ軸レール
１５３ ・・・第２刃物台Ｚ軸レール
１５４ ・・・ガイドブッシュＺ軸レール
１６０ ・・・ガイドブッシュ
１６１ ・・・ガイドブッシュ支持台
１６２ ・・・ガイドブッシュキャリア
１６３ ・・・チャックスリーブ
１６４ ・・・正面側コレットチェック
１６５ ・・・正面側キャップナット
１６６ ・・・背面側コレットチャック
１６７ ・・・背面側キャップナット
１６８ ・・・スライドスリーブ
１６９ ・・・固定ネジ
１７１ ・・・締め側流体圧ポート
１７２ ・・・緩め側流体圧ポート
１７３ ・・・リング
１７４ ・・・緩め側流体室
１７５ ・・・締め側流体室
１７６ ・・・突起部
Ｗ ・・・ワーク

Claims (5)

  1. 同一軸線を有し対向して配置される正面主軸および背面主軸と、前記軸線と同一軸線を有するガイドブッシュと、ワークを加工する工具を支持する刃物台を備えた工作機械において、
    前記ガイドブッシュが、正面主軸と背面主軸の間に配置され、該ガイドブッシュにおける前記正面主軸側の端部及び前記背面主軸側の端部でワークをガイドすることが可能であり、正面主軸と背面主軸のいずれに把持されたワークでも挿入可能であり、かつ、軸線方向に移動可能に構成され、
    前記ガイドブッシュを使用した状態で前記工具がワークを加工するとき、前記ガイドブッシュが、該ガイドブッシュに挿入されたワークを把持している主軸と前記工具との間に位置し、当該ガイドブッシュにおける前記挿入されたワークを把持している主軸の反対側の端部でワークをガイドすることを特徴とする工作機械。
  2. 前記刃物台が、前記正面主軸の軸線方向にガイドブッシュの移動に同期して移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
  3. 前記ガイドブッシュが、ワークを前記正面主軸および背面主軸から離脱させた状態で単独で保持可能に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
  4. 前記ガイドブッシュが、ガイドブッシュ支持台に保持されるとともに、該ガイドブッシュ支持台から取り外し可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工作機械。
  5. 前記ガイドブッシュ支持台が、前記ガイドブッシュを取り外した状態で前記正面主軸あるいは背面主軸側に収納可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
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