JP6539577B2 - 旋盤 - Google Patents

Description

本発明は、心押装置を備えた旋盤に関し、特に、コンパクトな構造にすべく前記心押装置を主軸台の前端面に設けた旋盤に関する。

心押装置を主軸台の前端面に設けた構造の上記旋盤として、従来、特開２００１−８７９０４号公報（下記特許文献１）に開示される旋盤が知られている。この旋盤は、特許文献１に開示されるように、割り込み式のテールストック装置を備えており、このテールストック装置は、基端が主軸台の前端面に枢着されて、主軸の軸線に対して近接隔離する方向に揺動する進退部材と、この進退部材に主軸軸線方向に移動可能に装着された移動部材と、主軸軸線方向に付圧する装置を介して前記移動部材に装着されたテールストックと、進退部材を進退させる進退駆動装置と、移動部材を任意の、又は予め定めた複数の位置で進退部材に固定する固定具を備えている。

この従来の旋盤によれば、前記テールストックを使用する場合には、まず、主軸に装着されたチャックにワークを把持させた状態で、前記進退駆動装置により前記進退部材を前記主軸の軸線方向に揺動させて、移動部材に装着されたテールストックをその軸線が主軸軸線と同軸になるように配置する。次に、前記付圧装置により、移動部材又はテールストックを主軸側に移動させて、当該テールストックをワークの中心穴に押し付け、この状態で所定の加工を行う。

一方、前記テールストックを使用しない場合には、前記進退駆動装置により前記進退部材を前記主軸の軸線から遠ざかる方向に揺動させ、加工に支障が生じないように、前記進退部材，移動部材及びテールストック等を予め設定した退避位置に移動させる。

このように、この従来の旋盤によれば、進退部材を揺動させることによって、テールストックを使用位置と退避位置との間で移動させることができ、その構造をコンパクトにすることができる。また、このような構造の旋盤では、テールストックが設けられる側の主軸と対向するように、もう一つの主軸を配設することができ、このような構成とすることで、テールストックを用いた加工が必要なワークを効率的に加工することが可能となる。

特開２００１−８７９０４号公報

ところが、上記従来の旋盤は上述した利点を有するものの、その一方で、以下に説明するような問題があった。

即ち、上記従来のテールストック装置の進退部材は、その基端が主軸台の前端面に枢着されて、前記進退駆動装置によって揺動するように構成されているので、その構造的な剛性が低く、当該テールストックによってワークを安定して支持することができないという問題があった。このため、加工時に振動等を生じ易く、ワークの高精度な加工が阻害されていた。

また、前記進退部材は一つの湾曲又は屈曲したアーム状の部材から構成され、一端が主軸台の前端面に枢着されるとともに、他端にテールストックが配設された構造となっているので、当該湾曲又は屈曲したアーム状の進退部材は、テールストックをワークに押し当てた際に作用する反力（これに伴う曲げモーメント）によって弾性変形し易く、これによりテールストックが変位してその軸心が主軸軸線から芯ずれするという問題があった。そして、このようにテールストックが芯ずれすると、ワークの両端における芯がずれることになり、このような現象によってもワークの高精度な加工が阻害されていた。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、コンパクトな構造を有しながらも、従来に比べて、ワークの両端における芯をずれさせることなく、安定して支持することが可能な心押装置を備えた旋盤の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、主軸と、該主軸を軸中心に回転自在に保持する主軸台と、前記主軸の前端面に装着され、ワークを保持するチャックと、工具を保持する刃物台と、前記主軸台に設けた心押装置とを少なくとも備え、前記主軸と刃物台とが前記主軸の軸線と平行な方向及び前記主軸の軸線と直交する方向に相対移動するように構成された旋盤であって、
前記心押装置は、
第１心押軸と、
前記第１心押軸を、前記主軸の軸線と同軸、且つ前記チャックに対向するように保持する保持部と、
前記保持部を前記主軸の軸線方向に進退可能に保持するハウジングと、
前記保持部を前記主軸の軸線方向に進退させる駆動部と、
一端が前記主軸台にそれぞれ固設され、他端が前記ハウジングにそれぞれ接続される２本の支持アームとを備えて構成されるとともに、
前記２本の支持アームは、前記チャックを挟み、且つ該チャックの外側にそれぞれ位置するように前記主軸台に固設された旋盤に係る。

この旋盤によれば、例えば、まず、前記チャックによりワークを保持し、この状態で前記駆動部により前記保持部を前記主軸側に進出させて、前記第１心押軸をワークの中心穴に押し付ける。そして、この状態で、前記チャックによる把持を一旦解除した後、当該チャックによってワークを再把持する。これによりワークは主軸軸線に対して芯出しされ、前記チャック及び前記第１心押軸によって支持される。

そして、この状態で前記主軸を回転させ、前記刃物台に装着された工具と、前記ワークとの相対的な移動により当該ワークが加工される。その際、前記工具は、前記２本の支持アーム間に形成される空間を通して前記ワークに接触し、これを加工する。

そして、この旋盤では、上述のように、前記保持部が保持されるハウジングは、前記チャックを挟み、且つ前記一端が前記チャックの外側に位置するように、前記主軸台の前端面にそれぞれ固設された２本の支持アームによって支持されているので、従来のような、湾曲又は屈曲した一つのアーム状の部材からなり、一端が主軸台の前端面に枢着された進退部材によって支持される構成に比べて、その構造的な剛性が高く、前記第１心押軸によってワークを安定して支持することができ、この結果、当該ワークの高精度な加工を実現することができる。

また、前記２本の支持アームは、上記のように、その前記一端が前記チャックを挟み、且つ前記チャックの外側に位置するように、前記主軸台の前端面に固設されているので、従来に比べて、前記第１心押軸をワークに押し当てた際の反力によって生じる曲げモーメントが小さく、このため、前記支持アームに生じる弾性変形が抑制され、これにより、前記第１心押軸の変位や、これによってその軸心が主軸軸線から芯ずれするという従来の問題が解消される。

尚、前記２本の支持アームは、その一端（固設端）を前記主軸軸線と直交する方向において可及的に主軸軸線に近づけることができ、このようにすることで、心押装置の構造的な剛性をより高めることができる。

斯くして、本発明に係る心押装置を備えた旋盤によれば、心押装置を主軸台の前端面に設けるというコンパクトな構造を採用しながら、当該心押装置が安定した高い剛性を備えているので、ワークを安定して支持することができ、この結果、当該ワークを高精度に加工することができる。

尚、本発明では、前記主軸の軸線と同軸、且つ前記第１心押軸に対向するように、前記チャックの前端面に固設された第２心押軸を備えていても良い。このような構成によれば、前記第２心押軸に前記ワークの中心穴の一方を押し当てた状態で、前記駆動部により前記保持部を前記主軸側に進出させて、前記第１心押軸を前記ワークの中心穴の他方に押し付け、これら第１及び第２心押軸によってワークを支持する。これにより、ワークは主軸軸線に対して芯出しされ、このように芯出しされたワークが前記チャックによって把持される。斯くして、この構成によれば、ワークを少ない動作でしかも正確に芯出して把持することができる。

また、本発明に係る旋盤において、前記主軸はその軸線が水平になるように前記主軸台に保持され、前記刃物台は前記主軸の軸線より下方に配設されるとともに、当該主軸と刃物台とは垂直方向に相対移動するように構成され、
前記支持アームは、それぞれ前記一端から予め設定された長さ部分が水平に設けられた水平部と、この水平部から前記他端に向けて斜め上方に傾斜した傾斜部とから構成され、
更に、前記支持アームの水平部は前記主軸の軸線より下方に位置するとともに、前記ハウジングの下端部は前記支持アームの下端部より上方に位置するように構成されていても良い。

この構成によれば、前記主軸の軸線と前記支持アームの水平部との間に空間を形成することができ、例えば、この空間を、ワークを着脱するローディング装置のハンドの動作領域とすることができ、このようにすることでワーク着脱の自動化を図ることができる。

一方、前記刃物台を前記主軸の軸線より下方に配設するとともに、前記主軸と刃物台とを垂直方向に相対移動可能に設けることで、前記刃物台に装着された工具を、前記２本の支持アーム間に形成される空間を通して前記ワークに接触させることができ、これにより当該ワークを加工することができる。

以上のように、本発明に係る旋盤によれば、前記保持部が保持されるハウジングが、前記チャックを挟み、且つ前記一端が前記チャックの外側に位置するように、前記主軸台の前端面にそれぞれ固設された２本の支持アームによって支持されているので、従来に比べて、その構造的な剛性が高く、前記第１心押軸によってワークを安定して支持することができ、この結果、当該ワークの高精度な加工を実現することができる。

また、前記２本の支持アームは、上記のように、その前記一端が前記チャックを挟み、且つ前記チャックの外側に位置するように、前記主軸台の前端面に固設されているので、従来に比べて、前記第１心押軸をワークに押し当てた際の反力によって生じる曲げモーメントが小さく、このため、前記支持アームに生じる弾性変形が抑制され、これにより、前記第１心押軸の変位や、これによってその軸心が主軸軸線から芯ずれするという従来の問題が解消される。

このように、本発明に係る心押装置を備えた旋盤によれば、心押装置を主軸台の前端面に設けるというコンパクトな構造を採用しながら、当該心押装置が安定した高い剛性を備えているので、ワークを安定して支持することができ、この結果、当該ワークを高精度に加工することができる。

本発明の一実施形態に係る旋盤の主要構成部分を示した斜視図である。 図１における矢視Ａ方向の側面図である。 図１における矢視Ｂ方向の平面図である。 図１における矢視Ｃ方向の正面図である。 図３における矢視Ｄ−Ｄ方向の断面図である。 本実施形態の旋盤における加工の態様を説明するため説明図である。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図６に示すように、本例の旋盤１は、中心軸（軸線）が水平になるように配設された主軸３と、この主軸３を、前記中心軸を中心に回転自在に保持する主軸台２と、主軸３の前端面に装着され、２つの把持爪５によってワークＷを把持するチャック４と、工具Ｔを保持する刃物台（タレット）６と、前記主軸台２の前端面に取り付けられた心押装置１０とを少なくとも備えている。

尚、本例のワークＷは、四角柱形状をした基部Ｗａと、この基部Ｗａの端面の中心部に該端面から外方に延出されるように形成された円筒部Ｗｂとから成り、更に、中心部には、基部Ｗａの反対側の端面及び円筒部Ｗｂの端面に開口するように中心穴Ｗｃが穿孔されており、この基部Ｗａの外周面が前記把持爪５によって把持される。

前記主軸台２、主軸３及び刃物台６は旋盤としての基本的な構成の一部であり、一般的には、この他にベッド等を備えている。尚、本例の旋盤１では、適宜送り装置によって、前記主軸台２が前記主軸３の軸線と直交するＸ軸方向、及び主軸３の軸線と平行なＺ軸方向に移動するように構成されており、前記刃物台６は軸移動しないようになっている。

前記心押装置１０は、ハウジング２３、第１支持アーム１１、第２支持アーム１５及び第１心押軸３３などから構成される。

前記第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５は、その一端が前記主軸台２の前端面（前記刃物台６側の端面）にそれぞれ固設され、他端が前記ハウジング２３にそれぞれ接続される部材で、前記一端は、前記主軸３の軸線より下方位置で、前記チャック４を挟み、且つこのチャック４の外側にそれぞれ位置するように前記主軸台２の前端面に固設されている。

また、この第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５は、それぞれ前記一端から予め設定される長さ部分が水平になった水平部１２，１６と、この水平部１２，１６から前記他端に向けて斜め上方に傾斜し且つ主軸３の軸線側に屈曲した傾斜部１３，１７とからなり、このような構成によって、前記第１支持アーム１１と第２支持アーム１５との間に適宜空間が形成されるとともに、前記把持爪５と前記第１心押軸３３との間に適宜空間が形成されている。

前記ハウジング２３は、図５に示すように、前記主軸３の軸線に沿い、且つ前記主軸３側が開口した収納穴２１を備えており、この収納穴２１内に、前記主軸３の軸線方向に移動可能に保持部材２２が挿入されており、その下端部は、前記第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５の下端より上方に位置している。

前記保持部材２２は、前記主軸３の軸線方向の略中心位置に形成される隔壁３０を挟んで、前記主軸３の軸線と同軸上に位置するようにそれぞれ形成された、前記主軸３側の保持穴３１及びその反対側のシリンダ穴２３を備えている。そして、前記保持穴３１には、第１心押軸３３が、その先端部が前側に突出し、且つ軸中心に回転自在となるようにベアリング３２を介して保持されている。

一方、前記シリンダ穴２３には、前記主軸３側が大径部２５、反対側が小径部２６となった段付き状のロッド２４が挿入されており、このシリンダ穴２３は、前記ロッド２４の小径部２６に外嵌されるリング状の蓋体２７によって封止されている。そして、ロッド２４の小径部２６側の端部は、前記ハウジング２０の収納穴２１の底面にボルトによって固定されている。

また、前記隔壁３０の前記ロッド２４側の端面には凹状の第１液圧室２８が形成され、また、前記小径部２６、シリンダ穴２３の内周面及び蓋体２７によって形成される空間は第２液圧室２９となっており、適宜供給路を介して、これら第１液圧室２８及び第２液圧室２９に選択的に圧油が供給されるようになっている。

斯くして、前記第２液圧室２９に圧油が供給されると、保持部材２２及びこれに支持される第１心押軸３３が主軸３側に進出し、一方、前記第１液圧室２８に圧油が供給されると、保持部材２２及び第１心押軸３３は後方に後退する。尚、符号３４は、保持部材２２の前記主軸３側の端面に連結される位置検出ロッドであり、この位置検出ロッド３４の位置を適宜センサによって検出することで、第１心押軸３３の進退位置を検出することができるようになっている。

また、前記２つの把持爪５間の、前記チャック４の前端面には、前記主軸３の軸線と同軸となり、且つ前記第１心押軸３３に対向するように、第２心押軸３５が固設されている。

以上の構成を備えた本例の旋盤１によれば、例えば、まず、ワークＷの円筒部Ｗｂを図示しない適宜ローディング装置のハンドにより把持して、図５において紙面と垂直な方向に搬送し、当該ワークＷを、前記２つの把持爪５の間に位置し、且つ第１心押軸３３と第２心押軸３５との間に位置するとともに、その中心穴Ｗｃが主軸３の軸線と同軸となるように位置決めする。

次に、前記ハンドを前記主軸３側に移動させて、ワークＷの中心穴Ｗｃの前記主軸３側の開口部を前記第２心押軸３５の先端部に押し当てる。そして、この状態で、前記第２液圧室２９に圧油を供給して前記第１心押軸３３を主軸３側に進出させ、その先端部を前記ワークＷの中心穴Ｗｃの前記主軸３とは反対側の開口部に押圧させる。これにより、第１心押軸３３及び第２心押軸３５によってワークＷが芯出しされ、これらによって支持される。

次に、前記２つの把持爪５を閉じ、当該把持爪５によって前記ワークＷの基部Ｗａを把持した後、前記ハンドによる把持を解除し、当該ハンドを適宜退避させる。以上の動作により、ワークＷの第１心押軸３３及び第２心押軸３５による支持、及び把持爪５による把持が完了する。

ついで、前記主軸３を適宜回転させ、当該主軸３を適宜Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動させることで、前記刃物台６に装着された工具ＴによってワークＷが加工される。その際、図６に示すように、前記工具Ｔは、前記第１支持アーム１１と第２支持アーム１５との間に形成される空間を通して前記ワークＷに接触し、これを加工する。

そして、上記加工を終了すると、前記ローディング装置のハンドを移動させて、当該ハンドにより前記ワークＷの円筒部Ｗｂを把持した後、前記２つの把持爪５を開くとともに、前記第１液圧室２８に圧油を供給して前記第１心押軸３３を後退させ、これにより、ワークＷの第１心押軸３３及び第２心押軸３５による支持、及び前記把持爪５による把持を解除する。

次に、前記ハンドを図５において紙面と垂直な方向に搬送することで、ワークＷを排出する。そして、以後、以上と同様の動作を繰り返すことにより、複数のワークＷを連続的に加工することができる。

斯くして、本例の旋盤１では、上述したように、第１心押軸３３を保持するハウジング２０が、前記チャック４を挟み、且つ前記一端が前記チャック４の外側に位置するように、前記主軸台２の前端面にそれぞれ固設された第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５によって支持されているので、上述した従来の心押装置の構成に比べて、その構造的な剛性が高く、このため前記第１心押軸３３によりワークＷを安定して支持することができ、この結果、当該ワークＷの高精度な加工を実現することができる。

また、本例の第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５の構成によれば、上述した従来の心押装置の構成に比べて、前記第１心押軸３３をワークＷに押し当てた際に生じる曲げモーメントが小さく、このため、前記第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５に生じる弾性変形が抑制され、これにより、前記第１の心押軸の変位や、これによってその軸心が主軸軸線から芯ずれするという従来の問題が解消される。

また、本例の旋盤１では、前記チャック４の前端面に、前記第１心押軸３３に対向する第２心押軸３５を設け、ワークＷをこれら第１心押軸３３及び第２心押軸３５によって芯出しするようにしているので、ワークＷを正確に芯出しすることができ、ワークＷの高精度な加工を実現することができる。

また、本例の旋盤１では、前記第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５をそれぞれ水平部１２，１６と傾斜部１３，１７とから構成し、水平部１２，１６を主軸３の軸線より下方に位置させるとともに、前記ハウジングの下端部を第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５の下端部より上方に位置させた構成としているので、主軸３の軸線と第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５との間に空間を形成することができ、上述したように、この空間を、ワークＷを着脱するローディング装置のハンドの動作領域とすることができ、このようにすることでワーク着脱の自動化を図ることができる。

また、刃物台６を主軸３の軸線より下方に配設するとともに、主軸３を垂直方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けているので、刃物台６に装着された工具Ｔを、第１支持アーム１１と第２支持アーム１５との間に形成された空間を通して前記ワークＷに接触させることができ、これにより当該ワークＷを加工することができる。

以上、本発明の一具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は何らこれに限定されるものではない。

例えば、前記チャック４及び第１心押軸３３によって十分にワークＷの芯出しができるのであれば、前記第２心押軸３５は特にこれを設ける必要はない。また、チャック４の態様も上述した２つの把持爪５（所謂、２方爪）を備えたものに限られるものではなく、３つ爪や４つ爪を備えたチャックであっても良い。

また、主軸台２及び刃物台６は、これらが相対的に前記主軸３の軸線に沿った方向及びこの軸線と直交する方向に移動できるように構成されていれば良く、ワークＷの長さに応じて、心押装置１０が主軸軸線方向に移動可能となっていても良い。

また、上例では、保持部材２２のシリンダ穴２３に形成した前記第１液圧室２８及び第２液圧室２９に圧油を供給することによって、第１心押軸３３を進退させるようにしたが、当然のことながら、他の機構によって第１心押軸３３を進退させるようにしても良い。

また、上述したローディング装置を用いない場合には、そのハンドの動作領域を考慮する必要がなく、この場合には、第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５の前記一端（固設端）を、前記主軸３の軸線と直交する方向において、可及的に主軸３の軸線に近づけることができる。このようにすることで、従来に比べて、心押装置１０の構造的な剛性をより高めることができる。そして、このように剛性を高めることで、前記第１心押軸３３をワークＷに押し当てた際の曲げモーメントによる、第１支持アーム１１及び第２支持アーム１５の弾性変形をより効果的に抑制することができ、これにより、前記第１心押軸３３の変位や、これによってその軸心が主軸３の軸線から芯ずれするという従来の問題をより効果的に解消することができる。

１ 旋盤
２ 主軸台
３ 主軸
４ チャック
５ 把持爪
６ 刃物台
１０ 心押装置
１１ 第１支持アーム
１２ 水平部
１３ 傾斜部
１５ 第２支持アーム
１６ 水平部
１７ 傾斜部
２０ ハウジング
２２ 保持部材
２４ ロッド
２８ 第１液圧室
２９ 第２液圧室
３３ 第１心押軸
３５ 第２心押軸
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 主軸と、該主軸を軸中心に回転自在に保持する主軸台と、前記主軸の前端面に装着され、ワークを保持するチャックと、工具を保持する刃物台と、前記主軸台に設けた心押装置とを少なくとも備え、前記主軸と刃物台とが前記主軸の軸線と平行な方向及び前記主軸の軸線と直交する方向に相対移動するように構成された旋盤であって、
   前記心押装置は、
   第１心押軸と、
   前記第１心押軸を、前記主軸の軸線と同軸、且つ前記チャックに対向するように保持する保持部と、
   前記保持部を前記主軸の軸線方向に進退可能に保持するハウジングと、
   前記保持部を前記主軸の軸線方向に進退させる駆動部と、
   一端が前記主軸台にそれぞれ固設され、他端が前記ハウジングにそれぞれ接続される２本の支持アームとを備えて構成され、
   前記主軸はその軸線が水平になるように前記主軸台に保持され、前記刃物台は前記主軸の軸線より下方に配設されるとともに、該主軸と刃物台とは垂直方向に相対移動するように構成され、
   前記２本の支持アームは、前記チャックを挟み、且つ該チャックの外側にそれぞれ位置するように前記主軸台に固設されるとともに、それぞれ前記一端から予め設定された長さ部分が水平に設けられた水平部と、この水平部から前記他端に向けて斜め上方に傾斜した傾斜部とから構成され、更に、該支持アームの水平部は前記主軸の軸線より下方に位置し、前記ハウジングの下端部は前記支持アームの下端部より上方に位置していることを特徴とする旋盤。
2. 前記主軸の軸線と同軸、且つ前記第１心押軸に対向するように、前記チャックの前端面に固設された第２心押軸を備えていることを特徴とする請求項１記載の旋盤。
   

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