JP5914215B2

JP5914215B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP5914215B2
Application number: JP2012147659A
Authority: JP
Inventors: 尚哉玉田; 晃典中野; 峻家田
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: JP2014008580A

Description

本発明は、主軸の軸線方向でかつ主軸台側に向かう負担可能荷重を増大できるようにした工作機械に関する。

第１主軸台と、該第１主軸台に対向可能に配置された第２主軸台と、該第２主軸台側に配置され、扇形状のタレットを有する刃物台とを備えた対向主軸型工作機械が提案されている（例えば特許文献１参照）。この種の工作機械では、タレットの割り出し角度位置を選択することにより所望の機械加工を行うことができると共に第２主軸台との干渉を回避でき、機械全体をコンパクト化できる。

特開２００３−３４０６０１号公報

ところで、前記工作機械は、前記タレットに装着された工具により第１主軸台に把持されたワークに対して主軸軸線方向の切り込み力を加えつつ機械加工するものであるため、この切り込み力の反力が主軸軸線方向の荷重としてタレット及びその支持機構に作用することとなる。ところが前記工作機械では、タレットと第２主軸台との干渉を回避するための構造上、前記工具は、タレットの扇形状部分の外周縁、つまりタレットの旋回中心から大きくオーバーハングした部分に装着されている。従って、負担可能の前記荷重を大きくするにはタレット自体及びその支持機構の剛性を高める必要があり、そのため機械全体が大型化し、コストが増大するおそれがある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、前記タレット等の主軸軸線方向の荷重を受ける荷重受部材自体又はその支持部材の剛性を高める為の大型化、コスト増大を避けつつも、前記主軸軸線方向の負担可能荷重を増大できる工作機械を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ベッド上に配置され、主軸を回転可能に支持する主軸台と、
該主軸台又は前記ベッドに搭載された刃物台と、心押しを支持し、該心押しが前記主軸の軸線と一致する使用位置と該軸線から離反する待機位置との間で移動するよう前記刃物台に旋回割り出し可能に設けられたタレット本体とを有し、前記心押し及び前記タレット本体は、前記心押しが前記使用位置に位置するよう割り出されたとき前記軸線方向で、かつ前記主軸台側に向かう荷重が作用する荷重受部材として機能し、前記主軸の端面部と前記タレット本体の前記端面部側に位置する端面部側部分との少なくとも一方に、前記心押しに作用する軸線方向の荷重を前記タレット本体から前記主軸を介して前記主軸台に伝達する荷重伝達部材を設けたことを特徴とする工作機械である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械において、前記刃物台は、前記主軸台に設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の工作機械において、前記タレット本体は、前記心押しが待機位置にあるとき前記主軸の端面部を前記軸線方向において露出させる逃げ部を有することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項3の何れかに記載の工作機械において、前記主軸台に対向するように、かつ前記軸線方向に移動可能に配置され、第２の主軸を回転駆動可能に支持し、該第２の主軸の端面部にワーク把持機構を有する第２主軸台をさらに備え、前記ワーク把持機構で把持されたワークを介して前記荷重受部材に軸線方向の荷重が作用することを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項4の何れかに記載の工作機械において、前記荷重受部材が、前記使用位置に移動した後、前記軸線方向に移動する事によって前記荷重伝達部材、前記主軸の端面部及び前記荷重受部材の前記端面部側部分が荷重伝達可能な状態におかれることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、前記主軸の端面部と、前記主軸台側に向かう荷重が作用する荷重受部材の前記端面部側部分との少なくとも一方に、荷重伝達部材を設けたので、前記荷重受部材に作用する荷重を、該荷重受部材から荷重伝達部材及び主軸を介して前記主軸台に伝達することができ、前記荷重受部材自体の剛性をそれほど大きくすることなく、該荷重受部材による実質的に負担可能の荷重を大幅に増大できる。

また、刃物台により、荷重受部材であるタレット本体を前記使用位置と待機位置との間で移動可能としたので、心押しを使用位置に位置させた状態では、前記軸線方向の荷重を、心押し及びタレット本体で受けるとともに、荷重伝達部材を介して主軸台に伝達でき、負担可能の荷重を増大できる。また心押しまたはタレット本体を待機位置に位置させた状態では、主軸台を軸線方向において露出させることができ、ワークを把持して回転駆動することによりワークに加工を施すことができる。

請求項３の発明によれば、前記主軸台と一体的に形成された刃物台のタレットにより前記心押しを支持したので、容易かつ短時間で前記心押しを前記使用位置又は待機位置に位置させることができる。

そして前記心押しを使用位置に位置させた場合は、前記軸線方向の荷重を心押しにより受け、荷重伝達部材を介して主軸台に伝達でき、負担可能荷重を増大できる。

またタレットに、前記心押しが待機位置にあるとき前記主軸の端面部を前記軸線方向において露出させる逃げ部を設けたので、心押しを待機位置に位置させた場合には、主軸台によりワークを把持して回転駆動することによりワークに加工を施すことができる。

請求項４の発明によれば、前記主軸台に対向するように配置された第２主軸台の第２主軸の端面部に備えたワーク把持機構でワークを把持して回転駆動し、該ワークを介して前記荷重受部材に軸線方向の荷重を作用させるようにしたので、この場合も負担可能の軸線方向の荷重を増大でき、また例えば長尺のワークの先端部に容易確実に機械加工を施すことができる。

請求項５の発明によれば、前記荷重受部材が、前記使用位置に移動した後、前記軸線方向に移動する事によって前記荷重伝達部材、前記主軸の端面部及び前記荷重受部材の前記端面部側部分が荷重伝達可能な状態におかれるようにしたので、荷重伝達部材を、該荷重伝達部材と荷重受部材との干渉を回避しつつ使用位置に移動させることができ、かつ主軸台の移動または前記荷重による荷重受部材の変位等によって該荷重受部材と荷重伝達部材とを当接させることができ、その結果、前記荷重を主軸台側に伝達できる。

本発明の実施例１によるボールねじ加工旋盤の正面図である。前記加工旋盤の平面図である。前記加工旋盤の第１主軸台及び第１刃物台の斜視図である。前記第１刃物台の心押しセンタが待機位置にあるときの正面図である。前記心押しセンタが使用位置にあるときの正面図である。前記第１主軸台及び第１刃物台をベッド中央側から軸線方向に見た図である。前記加工旋盤の第２主軸台及び第２刃物台の斜視図である。前記第２刃物台の心押しセンタが待機位置にあるときの正面図である。前記第２主軸台及び第２刃物台をベッド中央側から軸線方向に見た図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の実施例１を説明するための図であり、各図において、符号１は本発明の実施例１に係るボールねじ加工旋盤である。該旋盤１は、ベッド２と、該ベッド２の正面から見て左端部に配置固定された第１主軸台３と、該第１主軸台３に対向するように前記ベッド２の右側に主軸軸線（Ｚ軸）ａ方向に移動可能に配設された第２主軸台４と、前記ベッド２上にＺ軸方向に移動可能に配置された移動台５ａ上に、Ｘ軸方向に移動可能に搭載されたボールねじ加工ユニット５と、該加工ユニット５に隣接するように前記移動台５ａ上に、Ｘ軸方向に移動可能に配置されたメイン刃物台６とを備えている。なお、７，８はボールねじ加工時の振れ止め機構である。

前記第１主軸台３は、前記ベッド２上に固定された主軸台本体３ａと、Ｚ軸方向に延び、前記主軸台本体３ａにより回転駆動可能に支持された第１主軸９とを備えている。該第１主軸９の先端部には第１チャック１０が装着されている。この第１チャック１０は、前記第１主軸９に固定されたチャック本体１０ａと、該チャック本体１０ａに放射方向に移動可能に支持され、ワークを把持する３組の把持爪１０ｂとを有する。

前記主軸台本体３ａには、第１刃物台１１が搭載されている。この第１刃物台１１は、前記主軸台本体３ａの上壁部に固定され、駆動機構を内蔵する刃物台本体１２と、該刃物台本体１２のベッド中央側に位置する前面に、所望の角度位置に割り出し可能に配設された第１タレット１３とを有する。該第１タレット１３は、前記刃物台本体１２により回転割り出し可能に支持された軸部１３ａと、該軸部１３ａに一体形成されたタレット本体１３ｂとを有する。このタレット本体１３ｂは、扇形状をなしており、その外周縁部に第１心押しセンタ１４ａ及び複数の工具１４ｂ，１４ｃを備えている。

ここで前記タレット本体１３ｂは、円盤状の部材から前記扇形状部分を残して他の部分を切除した形状をなしており、この切除した部分が、前記第１主軸９に装着された第１チャック１０をＺ軸方向において露出させる本発明における逃げ部１３ｃとなっている。

前記タレット本体１３ｂは、前記軸部１３ａ回りに任意の角度位置に割り出し可能となっており、前記第１心押しセンタ１４ａ及び前記工具１４ｂ，１４ｃを、これらの軸線が前記第１主軸９の軸線ａに一致する使用位置（図５参照）と、該軸線ａから上方に大きく離反する待機位置（図４参照）との間で移動させるようになっている。前記第１心押しセンタ１４ａ又は前記工具１４ｂ，１４ｃの何れかが前記使用位置に割り出された状態では、タレット本体１３ｂが前記第１チャック１０を前方から覆うこととなる。一方、前記第１心押しセンタ１４ａ及び前記工具１４ｂ，１４ｃが前記待機位置に割り出された状態では、前記逃げ部１３ｃが第１チャック１０の前方に位置し、そのため第１チャック１０はＺ軸方向に露出し、該第１チャック１０によるワークの把持が可能となる。

そして前記第１チャック１０の先端面１０ｃには、荷重伝達部材として機能する３組の荷重伝達ピン１５が前記把持爪１０ｂより少し前方（ベッド中央側）に突出するように形成されている。さらに前記タレット本体１３ｂの、前記荷重伝達ピン１５側に位置する背面１３ｄには荷重伝達部材として機能する３組の荷重伝達凸部１６が後方に突出するように形成されている。前記第１心押しセンタ１４ａの軸線が前記主軸の軸線ａに一致している状態、つまり第１心押しセンタ１４ａが使用位置に割り出されている状態において、主軸軸線方向の荷重Ｆが第１心押しセンタ１４ａに作用すると、前記各荷重伝達凸部１６の後端面が前記各荷重伝達ピン１５の前端面に当接する。

ここでより詳細には、前記荷重伝達ピン１５と荷重伝達凸部１６との対向面間には、前記タレット本体１３ｂの回転割り出しに支障の無い程度の隙間（例えば数十ミクロン）が設けられているが、使用位置に位置する前記第１心押しセンタ１４ａに前記軸線方向の荷重が作用すると前記タレット本体１３ｂの弾性変形により前記荷重伝達凸部１６が僅かに移動して荷重伝達ピン１５に当接し、前記荷重が第１主軸台３側に伝達される。

なお、前記タレット本体１３ｂをＺ軸方向に僅かに移動させることにより前記荷重伝達凸部１６を荷重伝達ピン１５に当接させるようにしても良い。

前記第２主軸台４は、前述のようにベッド２上にＺ軸方向に移動可能に搭載されており、この点以外の構造については、前記第１主軸台３と略同様である。即ち、第２主軸台４の主軸台本体４ａは第２主軸１７を回転駆動可能に支持し、該第２主軸１７の先端部には第２チャック１８が装着されている。該第２チャック１８は、前記第２主軸１７に固定されたチャック本体１８ａと、該チャック本体１８ａに放射方向に移動可能に支持された３組の把持爪１８ｂとを有する。

また前記第２主軸台４の刃物台本体４ａ上には、第２刃物台１９が搭載されており、該第２刃物台１９の刃物台本体２０の前面（ベッド中央側の面）には、第２タレット２１が所望の角度位置に割り出し可能に配設されている。前記第２タレット２１の軸部２１ａには扇形状のタレット本体２１ｂが一体的に形成されており、該タレット本体２１ｂの外周縁部に第２心押しセンタ２２ａ及び複数の工具２２ｂ，２２ｃが装着されている。また、前記タレット本体２１ｂは、前記第２チャック１８をＺ軸方向に露出させる逃げ部２１ｃを有する。

前記タレット本体２１ｂを、前記第２心押しセンタ２２ａ又は工具２２ｂ，２２ｃの何れかが主軸軸線ａに一致する位置（使用位置）に割り出した状態では、タレット本体２１ｂが前記第２チャック１８を前方から覆い、一方、タレット本体２１ｂを、前記第２心押しセンタ２２ａ及び工具２２ｂ，２２ｃが主軸軸線ａから上方に大きく離反する位置（待機位置）に割り出した状態では、前記逃げ部２１ｃが第２チャック１８の前方に位置して該第２チャック１８をＺ軸方向に露出させ、該第２チャック１８によるワークの把持が可能となる。

そして前記第２チャック１８の先端面１８ｃには、３組の荷重伝達ピン２３が前記把持爪１８ｂより少し前方（ベッド中央側）に突出するように形成されている。さらに前記タレット本体２１ｂの前記荷重伝達ピン２３側に位置する背面２１ｄには３組の荷重伝達凸部２４が形成されており、前記第２心押しセンタ２２ａが使用位置に割り出された状態で、前記軸線方向の荷重が作用すると各荷重伝達凸部２４と前記各荷重伝達ピン２３とが当接する。前記荷重伝達凸部２４と荷重伝達ピン２３との詳細な隙間関係は、前記第１主軸台３側と同様である。

本実施例１に係るボールねじ加工旋盤１では、先ず、ボールねじ素材（以下、ワークと記す）Ｗの前記右端部を第２主軸台４の第２チャック１８で把持する（図８参照）。そして、第１刃物台１３のタレット本体１３ｂを、第１心押しセンタ１４ａが使用位置に位置するよう割り出し、該第１心押しセンタ１４ａによりワークＷの図示左端面を支持する（図５参照）。この状態で第２主軸１７がワークＷを回転駆動しつつ、ねじ加工ユニット５によりワークＷの左，右のジャーナル部を除く部分にボールねじ加工が施される。

続いて、前記左，右のジャーナル部にジャーナル加工が施される。左のジャーナル部を加工する場合、ボールねじ加工と同様の把持形態にて該ワークＷに前記メイン刃物台６の工具を作用させることで左のジャーナル部にジャーナル加工が行われる。

前記加工時には、前記第１心押しセンタ１４ａに、前記第２主軸台４側から軸線ａ方向で、かつ第１主軸台３側に向かう荷重Ｆが前記ワークＷを介して作用する。この荷重Ｆの作用の初期において、前記タレット本体１３ｂの裏面の荷重伝達凸部１６が第１チャック１０の荷重伝達ピン１５と当接し、その後には、前記荷重Ｆは、前記荷重伝達凸部１６，ピン１５を介して第１主軸９から第１主軸台３の主軸台本体３ａに伝達され、該主軸台本体３ａにより受け止められる。

なお、前記ワークＷの図示右端部にジャーナル加工を施す場合には、前記第２刃物台１９のタレット本体２１ｂの裏面の荷重伝達凸部２４が第２チャック１８の荷重伝達ピン２３と当接し、前記軸線ａ方向の荷重は、前記凸部２４，ピン２３を介して第２主軸１７から第２主軸台４の主軸台本体４ａに伝達され、該主軸台本体４ａにより受け止められる。

上述のように本実施例の第１心押しセンタ１４ａは、タレット本体１３ｂの軸部１３ａからオーバーハングしており、軸線ａ方向の荷重Ｆを受けるには不利な構造となっているが、本実施例では、前記第１心押しセンタ１４ａを支持するタレット本体１３ｂの剛性をそれほど高くすることなく、負担可能荷重を増大できる。即ち、前記荷重Ｆは、タレット本体１３ｂに形成された荷重伝達凸部１６から第１チャック１０に形成された荷重伝達ピン１５を介して第１主軸９ひいては元々高剛性に構成されている主軸台本体３ａに伝達され、該主軸台本体３ａにより負担されるので、タレット本体１３ｂ自体の剛性を高めることなく前記負担可能荷重を増大できる。

なお、第２主軸台４側においても前記と同様に、タレット本体２１ｂの剛性を高めることなく前記負担可能荷重を増大できる。

また、第１刃物台１１により、荷重受部材である第１心押しセンタ１４ａを前記使用位置と待機位置との間で移動可能としたので、心押しセンタ１４ａを使用位置に位置させた状態では、前記軸線ａ方向の荷重Ｆを、心押しセンタ１４ａで受けるとともに、荷重伝達凸部１６，荷重伝達ピン１５を介して第１主軸台３に伝達でき、負担可能の荷重を増大できる。また第１心押しセンタ１４ａを待機位置に位置させた状態では、第１チャック１０を軸線方向に露出させることができ、該第１チャック１０でワークを把持して回転駆動することによりワークに加工を施すことができる。

また第１主軸台３に一体的に形成された第１刃物台１１のタレット本体１３ｂにより第１心押しセンタ１４ａを支持し、該心押しセンタ１４ａを所望角度位置に割り出すようにしたので、容易かつ短時間で前記第１心押しセンタ１４ａを前記使用位置又は待機位置に位置させることができる。

またタレット本体１３ｂに、前記第１心押しセンタ１４ａが待機位置にあるとき前記第１チャック１０を前記軸線方向に露出させる逃げ部１３ｃを設けたので、第１心押しセンタ１４ａを待機位置に位置させた場合には、第１主軸台３によりワークを把持して回転駆動することにより該ワークに加工を施すことができる。

前記第１主軸台３に対向するように配置された第２主軸台４の第２チャック１８でワークＷを把持し、該ワークＷの先端部を第１心押しセンタ１４ａで支持するようにしたので、ボールねじのような長尺のワークの両端部にジャーナル加工を施すことができる。

また、前記第１心押しセンタ１４ａを使用位置にて軸線方向に弾性変形等で移動させることにより荷重伝達凸部１６と荷重伝達ピン１５とが当接するようにしたので、つまり荷重Ｆが作用していない状態では前記荷重伝達凸部１６と荷重伝達ピン１５との対向面に僅かに隙間が生じるように構成したので、第１心押しセンタ１４ａを、前記荷重伝達凸部１６と荷重伝達ピン１５との干渉を回避しつつ使用位置に移動させることができ、かつ荷重Ｆの作用初期において前記荷重伝達凸部１６と荷重伝達ピン１５とを当接させることができ、その結果、前記荷重Ｆを第１主軸台３側に伝達できる。なお、前記第２主軸台４側においても上述と同様の作用効果が得られる。

ここで前記実施例１では、荷重伝達部材を荷重受部材側と主軸側との両方に設けたが、荷重伝達部材は何れか一方に設けてもよい。また凸部やピン等の特別な形状の荷重伝達部材を設けることなく、例えばチャックの一部とタレット本体の一部とを当接させるように構成してもよい。

また前記実施例では、第１刃物台１１を第１主軸台３上に一体的に設けたが、本発明の刃物台は主軸台とは別個独立に設けても勿論構わない。

１ボールねじ加工旋盤（工作機械）
２ベッド
３，４第１，第２主軸台
９，１７第１，第２主軸
１０，１８第１，第２チャック（主軸の端面部，ワーク把持機構）
１１，１９第１，第２刃物台
１３，２１第１，第２タレット
１３ｃ，２１ｃ逃げ部
１４ａ，２２ａ第１，第２心押しセンタ（荷重受部材）
１５，１６荷重伝達ピン，凸部（荷重伝達部材）
２３，２４荷重伝達ピン，凸部（荷重伝達部材）
ａ軸線
Ｆ荷重

Claims

ベッド上に配置され、主軸を回転可能に支持する主軸台と、
該主軸台又は前記ベッドに搭載された刃物台と、
心押しを支持し、該心押しが前記主軸の軸線と一致する使用位置と該軸線から離反する待機位置との間で移動するよう前記刃物台に旋回割り出し可能に設けられたタレット本体とを有し、
前記心押し及び前記タレット本体は、前記心押しが前記使用位置に位置するよう割り出されたとき前記軸線方向で、かつ前記主軸台側に向かう荷重が作用する荷重受部材として機能し、
前記主軸の端面部と前記タレット本体の前記端面部側に位置する端面部側部分との少なくとも一方に、前記心押しに作用する軸線方向の荷重を前記タレット本体から前記主軸を介して前記主軸台に伝達する荷重伝達部材を設けた
ことを特徴とする工作機械。
請求項１に記載の工作機械において、
前記刃物台は、前記主軸台に設けられている
ことを特徴とする工作機械。
請求項２に記載の工作機械において、
前記タレット本体は、前記心押しが待機位置にあるとき前記主軸の端面部を前記軸線方向において露出させる逃げ部を有する
ことを特徴とする工作機械。
請求項１ないし請求項3の何れかに記載の工作機械において、
前記主軸台に対向するように、かつ前記軸線方向に移動可能に配置され、第２主軸を回転駆動可能に支持し、該第２主軸の端面部にワーク把持機構を有する第２主軸台をさらに備え、
前記ワーク把持機構で把持されたワークを介して前記心押しに軸線方向の荷重が作用する
ことを特徴とする工作機械。
請求項１ないし請求項4の何れかに記載の工作機械において、
前記荷重受部材が、前記使用位置に移動した後、前記軸線方向に移動する事によって前記荷重伝達部材、前記主軸の端面部及び前記荷重受部材の前記端面部側部分が荷重伝達可能な状態におかれる
ことを特徴とする工作機械。