JP6043597B2 - 振止め装置を有する工作機械 - Google Patents

Description

この発明は、振止め装置を有する工作機械に関する。

研削盤や旋盤などの工作機械において、長尺のワークの両端を支持し、その加工面に対して砥石や刃具を押し付けると、ワークに撓みが生じて加工精度が得られない。そのためワークの撓みを押さえる振れ止め装置が設けられている、
この種の工作機械には、ワーク自体をテーブルに載せてワークの長さ方向に移動させるテーブルトラバースタイプと、砥石又は刃具等の工具自体をワークの長さ方向に動かす工具トラバースタイプがあり、いずれのタイプにおいても、振止め装置はワークを挟んで工具に対向する位置に配置されている。

特許文献１には、その図１においてワーク自体を動かすテーブルトラバースタイプが開示され、工具に対向する位置に振止め装置が設置され、工具及び振止め装置は移動させない。一方その図２において工具自体を動かす工具トラバースタイプが開示され、振止め装置も工具とともに移動させるようになっている。
また、特許文献２に開示された装置は、ワーク自体を動かすテーブルトラバースタイプであり、振止め装置は基台に設置されて移動しない。

特開平６−３４４２６０号公報 実開平２−４７１６４号公報

テーブルトラバースタイプ、工具トラバースタイプのいずれの工作機械においても、ワークを挟んで工具に対向する位置に振止め装置が配置されている。振止め装置は、ワークに当接して反対側から押し返すことにより、工具がワークに対して切り込む際の押力に対する反力を与えるものであるが、振止め装置がワークに当接した部分は傷として残る恐れがあるという問題点があった。
本願発明は、振止め装置によるワークへの当接痕が残ることを抑制すると共に、加工精度を向上させる工作機械を提供することを目的とする。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、砥石又は刃具等の工具とワークとの間でワークの径方向へ相対移動を行う工具台と、前記工具と前記ワークとの間でワークの長さ方向への相対移動を行うテーブルと、ワークと摺接して前記ワークを支持するレストシューを前記ワークの長さ方向へ移動させるサドルと、前記テーブルと前記サドルの相対移動を制御する数値制御装置とを備え、前記テーブルを移動させる案内面と前記サドルを移動させる案内面は上下の位置関係であって、前記サドルは前記テーブルに搭載されており、前記数値制御装置は、トラバース加工においては、前記工具が現時点において加工している場所から今後加工するワークの長さ方向の場所にズラされた状態が維持されてレストシューがワークに対して位置付くように、前記テーブルの移動方向と前記サドルの移動方向を逆にし、前記数値制御装置は、プランジ加工においては、前記レストシューが前記工具に対向するように、前記サドルの位置を制御することを特徴とする振止め装置を有する。

本発明は上記のような構成により、ワークの長さ方向に対するレストシューの位置が、工具に対して制御できるようになり、工具がワークを長さ方向に加工していく過程で、レストシューは常に、工具がその後に加工を行う予定の位置に対して摺接する。この状態が維持されて加工が行われるため、レストシューにより付けられた当接痕は、工具が削り落とすことができる。また、ワークの撓みを防止することで、加工精度の向上を図ることができる。

研削盤の平面図である。 研削盤の正面及び側面を示す図である。 砥石とワークとレストシューの位置関係を示す図である。 砥石とワークとレストシューの他モードでの位置関係を示す図である。

以下、本実施例を工作機械として研削盤を例に挙げて説明する。図１において、研削盤１は、テーブルトラバースタイプの研削盤である。ベッド２上には、テーブル３と砥石台４が設けられている。砥石台４は、回転駆動される砥石５を軸承し、砥石台送り用のパルスモータ６により案内面７上をワークＷの径方向（図中Ｘ方向）に切込む方向にベッド２上を移動する。旋盤においては、砥石台４は、刃具が固定される刃物台が相当する。本出願においては、砥石台と刃物台を総称して工具台と称することにする。

テーブル３には、主軸台８と芯押台９が搭載されている。主軸台８と芯押台９には、夫々ワークＷを支持するための機構として、主軸台８には主軸センタ１０が、芯押台９には、芯押センタ１１が設けられている。ワークＷは、主軸センタ１０と芯押センタ１１の間に挟まれて、主軸モータ１２により回転する。なお、主軸台８側に主軸センタ１０の代わりにチャックを設けても良い。

図２Ａを参照し、テーブル３は、テーブル送り用のパルスモータ１３によりベッド２上に図中Ｚ方向に敷設された案内面１４に沿って往復移動される。テーブル３上であって主軸モータ１２の下側には、サドルの送り用のパルスモータ１５が設けられており、当該パルスモータ１５からはボールネジ１６が主軸台８の中を貫通して砥石５の正面側に伸びている。主軸台８と芯押台９の間のテーブル３上には案内面２２が設けられ、その上にサドル１７がテーブル３上を摺動可能に搭載されている。パルスモータ１５はボールネジ１６を駆動し、案内面２２に載置されたサドル１７を案内面２２に沿ってＺ方向に往復移動する。サドル１７には、ワークＷを挟んで砥石５の反対側に振止め装置１８が設けられている。案内面２２の案内方向は案内面１４の案内方向と平行であって、同一方向の案内面１４、２２が上下に重なった配置になっている。これは、互いに平行な２つの案内面１４、２２を水平に平行に並べると、ワークＷに対して研削盤１の手前側からの距離が遠くなり、作業者によるアクセス性が悪くなるからである。２つの案内面１４、２２を上下の位置関係にしておけば、研削盤１の手前側からワークＷにアクセスする距離が短くなる。

振止め装置１８は、ワークＷを支えるレストシュー１９が設けられており、ワークＷの径に応じて振止め装置１８に対してＸ方向（砥石の切込み方向）に進退移動可能である。レストシュー１９は、図２Ｂに示す例では、ワークＷを３方から支持する爪２０を３本有しているが、爪の数は１又は任意である。

以下、上記の構成においての長尺のワークWの加工（研削）を行う時の作動を説明する。研削盤１は、次の３つの制御モードを実行することができる。

砥石台４、テーブル３及びサドル１７の移動は、砥石台４、テーブル３、サドル１７を駆動する夫々のパルスモータ６、１３、１５に対して、数値制御装置２１（図１）から与えられる指令パルスにより制御されている。研削盤１の使用に際しては、数値制御装置２１に組み込まれたコンピュータに自動的な研削を実行させるためのプログラムを記憶させる。そして、主軸台８と芯押台９との間にワークＷを位置させて主軸センタや芯押しセンタを用いて把握させる。レストシュー１９は、ワークＷに摺接して、砥石５により押されることに対する反力をワークＷに与える。

モード１：振止め装置１８のレストシュー１９を砥石５よりもやや送り側（トラバースする方向）にずらして先行して送るモード
モード２：ワークＷの両端の支持機構としてチャックを用いるか芯押センタを用いるかに基づいて加工中の砥石５位置におけるワークＷの最大撓み位置を演算し、この最大たわみ位置に振止め装置１８のレストシュー１９を移動制御するモード
モード３：粗加工工程では、モード１又はモード２により研削盤１を制御し、仕上げ工程のときには振止め装置１８のレストシュー１９を退避位置に後退させて、ワークWと当接しないようにする。

上記のモードについて、夫々説明する。
モード１において、まず、テーブル３を図１の左方向にトラバースさせることによってワークＷの右端部を砥石５に位置させ、一方サドル１７はテーブル３上を右に移動させて、振止め装置１８のレストシュー１９が砥石５に対向する位置に位置させる。次に、レストシュー１９をワークＷに当接させるために前進させる。その後、砥石５を有する砥石台４を前進させて僅かにプランジ研削を行う。この間、レストシューをワークＷに前進させ、ワークＷへの当接を維持するため、ワークＷが研削された分の調整が行われる（図３Ａ）。

その後、トラバース研削を開始する以前にサドル１７を左に移動をさせる。サドル１７上のレストシュー１９は砥石５が研削する直前のワークＷに当接して支持する（図３Ｂ）。その後テーブル３は右方向に、サドル１７は左方向にトラバースし、レストシュー１９は砥石５が研削する位置に対してトラバースする方向にずれた位置（ズレ量Ｓ）の状態を維持された状態で、ワークＷに当接して支持し続ける（図３Ｃ）。レストシュー１９と砥石５との相対的な位置関係は、常に砥石５で研削する直前の位置にレストシュー１９が当接するように、レストシュー１９側が砥石５に先行する位置にある状態である。ワークＷの右端にレストシュー１９が達したら、サドル１７は左方向へのトラバースを停止し（図３Ｄ）、砥石が対向する位置にくるまでレストシュー１９のＺ方向の位置を維持する（図３Ｅ）。

振止め装置が砥石に対して先行するズレ量Ｓは、砥石５が研削する範囲（砥石の幅）を外れていれば良い。このようにテーブル３の移動方向とサドル１７の移動方向を逆にすることで、レストシュー１９による当接痕を抑制することができる。また、レストシュー１９が砥石５に対して先行した位置にずれてトラバースしている限りにおいては、レストシュー１９が当接している箇所のワークＷの径は変化しないことから、制御が簡素化される。

モード２においては、ワークＷに対して砥石５を押し当てたときのワークＷの最大撓み位置が数値制御装置２１により演算される。この演算は、両端固定梁や単純梁に用いられる構造計算である。ワークＷの支持機構としてチャックを用いた場合は、固定梁端とみなし、センタを用いた場合は単純梁として演算する。

ワークＷの中央位置に対して砥石５を押し当てたときの最大撓み位置は同じワークＷの中央位置であるが、砥石による押力が与えられる位置がワークＷの中央で無い場合には、最大撓み位置はワークＷの中央位置ではない。例えば、単純梁においては、最大撓みは撓み角θ＝０の位置に生じるので、モールの定理により、砥石がワークＷの端に位置しているときは、最大撓み位置はワークＷの中央位置と砥石５の位置の間である。例を示すと、図４を参照し、全長ＬのワークＷに対して０．７Ｌの位置を砥石５が押すと、０．５５１Ｌの位置が最大撓み位置になる。数値制御装置２１によりレストシュー１９の位置を、最大撓み位置に置いて研削を進める。ワークＷの端から砥石５により研削を始めると、レストシュー１９と砥石５の相対的な位置関係は、レストシュー１９が常に砥石５よりもワークＷの中央の位置に先行して存在する位置であり、砥石５がワークＷの中央に達したときにレストシュー１９と砥石５は対向する。レストシュー１９を砥石５に先行して移動させる間においては、レストシュー１９が当接痕を残す恐れは無い。

モード３においては、モード１又はモード２と同じであり、仕上げ工程のときのみレストシューを後退させるだけである。

以上、テーブル３の移動によってワークＷを研削していく研削盤１を、本発明による工作機の実施例として説明した。本実施例によれば、ワークの長さ方向に対するレストシューの位置が、工具に対して制御できるようになり、工具がワークを長さ方向に加工していく過程で、レストシューは常に、工具がその後に加工を行う予定の位置に対して摺接する。この状態が維持されて加工が行われるため、レストシューにより付けられた当接痕は、工具が削り落とすことができる。また、ワークの撓みを防止することで、加工精度の向上を図ることができる。

１ 研削盤
２ ベッド
３ テーブル
４ 砥石台
５ 砥石
８ 主軸台
９ 芯押し台
１７ サドル
１８ 振れ止め装置
１９ レストシュー
２１ 数値制御装置
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 砥石又は刃具等の工具とワークとの間でワークの径方向へ相対移動を行う工具台と、前記工具と前記ワークとの間でワークの長さ方向への相対移動を行うテーブルと、ワークと摺接して前記ワークを支持するレストシューを前記ワークの長さ方向へ移動させるサドルと、前記テーブルと前記サドルの相対移動を制御する数値制御装置とを備え、
   前記テーブルを移動させる案内面と前記サドルを移動させる案内面は上下の位置関係であって、前記サドルは前記テーブルに搭載されており、
   前記数値制御装置は、トラバース加工においては、前記工具が現時点において加工している場所から今後加工するワークの長さ方向の場所にズラされた状態が維持されてレストシューがワークに対して位置付くように、前記テーブルの移動方向と前記サドルの移動方向を逆にし、
   前記数値制御装置は、プランジ加工においては、前記レストシューが前記工具に対向するように、前記サドルの位置を制御することを特徴とする振止め装置を有する工作機械。
   
2. 前記数値制御装置は、加工中の前記工具位置におけるワークの最大撓み位置を演算し、前記工具位置に先行して、前記サドルは前記レストシューを最大撓み位置に置いて、前記工具による研削を始めることを特徴とする請求項１の振止め装置を有する工作機械。
   
3. 前記レストシューを待避位置に待避させてワークと当接しないようにして、仕上げ工程を行うことを特徴とする請求項１若しくは請求項２のいずれかの振止め装置を有する工作機械。