JP7324848B2

JP7324848B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP7324848B2
Application number: JP2021536451A
Authority: JP
Inventors: 淳鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: JPWO2021019605A1; WO2021019605A1

Description

本発明は、主軸チャックの段替え作業を行い易くした工作機械に関する。

旋盤などの工作機械は、主軸チャックを備えた主軸装置があり、その主軸チャックによって把持したワークに回転が与えられ、工具台に取り付けられた工具を当てたワークに対する所定の加工が行われる。主軸装置は、対象となるワークに対応した複数の主軸チャックが用意され、加工するワークの変更に伴って主軸チャックの段替えが行われる。ところが、主軸チャックは回転自在な主軸に固定されているため、段替え作業中に主軸チャックが回転してしまったのでは取扱いが非常に不便である。そこで、従来は、主軸チャックにあけた穴に作業者が工具を差し込んで回り止めする方法や、機内に設けたブラケットと主軸チャックにピンを通して回り止めする構造などが用いられていた。

特開平８－１５５７１１号公報

しかし、作業者が工具を使用して回り止めしながら行う段替えは、機内に手を入れて行う作業であり、しかも主軸の回転を止める片方の手が使用できないため、作業性が良くなかった。一方、機内にブラケットを設けて行う回り止めは、段替え時に作業者の両手が使える点では好ましいが、加工室内に加えた構成であるため、ワークの加工中に発生する切屑が絡まってしまうことがある。また、加工室内に突き出したブラケットには切屑などが溜まるため、作業者は清掃作業が負担として増えることになる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、僅かな構造の変更によって主軸チャックの回り止めが可能な工作機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様における工作機械は、主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、前記主軸装置のワークに対して工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記主軸装置と前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を有し、前記主軸装置は、装置本体の内部に回転自在に支持された主軸側回転体に対して、前記装置本体の側面から突き出るように前記主軸チャックが取り付けられ、前記主軸チャックの外周部分に複数の切欠部が周方向に等間隔で形成され、前記装置本体側面における前記切欠部の回転軌道上に対向する部分にネジ穴が形成され、前記切欠部を通したボルトを前記ネジ穴に螺合する回り止め手段が設けられたものである。

前記構成によれば、装置本体側面に形成されたネジ穴に、主軸チャックの外周部分に形成された切欠部を通したボルトを螺合することにより、僅かに構造を変更した改良によって、主軸チャックの回転を止めた段替え作業が可能になる。

工作機械の一実施形態ついて内部構造を示した側面図である。主軸チャックの取付部分を一部断面で示した側面図である。主軸チャックの取付部分を一部断面で示した側面図である。主軸の回り止め構造を示した正面図である。主軸チャックの取付部分を一部断面で示した改良前の側面図である。

本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の工作機械について、その内部構造を示した側面図である。工作機械１は、車輪を備えた可動ベッド２の上に組み付けられ、ベース８の上面に敷設されたレール１９に沿って前後方向（Ｘ軸方向）の移動が可能である。工作機械１は旋盤であって、可動ベッド２の上には、ワークＷに回転を与える主軸装置３やワークＷを加工するための工具を移動させる駆動装置などが設けられている。

主軸装置３は、装置本体内に主軸が回転自在に軸支され、その主軸に対して主軸モータ１２の回転出力がタイミングベルトを介して伝達され、主軸に取り付けられた主軸チャック１１に回転が与えられるよう構成されている。また、工作機械１は、主軸装置３のワークＷに対して各種加工を行うため、複数の工具を備えたタレット装置４が設けられている。タレット装置４は、複数工具の着脱が可能な工具台１４が設けられ、旋回割出しによって所定の工具が選択できるようになっている。そして、可動ベッド２にはコラムが立設され、そこに組み付けられた駆動装置によって、タレット装置４が加工軸方向に移動するよう構成されている。

工作機械１は２軸旋盤であり、旋回割出しされた工具を、機体前後方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置５と、機体上下方向であるＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置６とが設けられている。Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６は、摺動可能なＺ軸スライド１５又はＸ軸スライド１６を有し、サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換するよう構成されている。また、工作機械１は、主軸装置３、タレット装置４、Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６などの各駆動部を制御するための制御装置７が搭載されている。

そこで、工作機械１がワークを加工する場合には、主軸装置３において主軸モータ１２が駆動し、その回転出力が主軸に伝達されて主軸チャック１１が回転することにより、加工室１０の内部では主軸チャック１１に把持されたワークＷに回転が与えられる。一方、タレット装置４は、旋回割出しによって加工内容に応じた所定の工具が選択され、その工具がＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６の駆動により、加工軸方向であるＺ軸およびＸ軸に移動し、回転するワークＷに当てられて所定の加工が行われる。

こうした工作機械１は、様々なワークＷに対する加工が行われるため、ワークＷによって主軸チャック１１の段替えが必要になる。主軸チャック１１は、主軸に対してボルトによって固定されるが、その締め付け方向が主軸の回転軸Ｏと平行であるため、そのままでは主軸チャック１１を着脱する際に回転自在な主軸が回ってしまい、作業者の力がボルトに伝わらない。そこで、主軸チャック１１の着脱時には主軸の回転を止める必要があるが、前述したように、工具を使用して作業者が直接行う回り止めは、片方の手が使えなくなってしまい作業性が悪く、そのほか機内にブラケットを設けるような改良は、加工室１０内に余分な構造物が付加されることにより切屑が絡まるなどの不具合が生じる。

本実施形態の工作機械１では、こうした点に鑑みて、従来の工作機械に一部改良が加えられたものであり、特に、狭い加工室１０内に新たな部材を付加することのないように構成されたものである。ここで、図２及び図３は、主軸チャック１１の取付部分を一部断面で示した側面図であり、図４は、主軸の回り止め構造を示した正面図である。また、図５は、主軸チャック１１の取付部分を一部断面で示した改良前の側面図である。

主軸装置３は、装置本体１８の内部に主軸２１が回転自在に支持され、その主軸２１に対して同軸上に取り付けられた主軸チャック１１が、装置本体１８の壁面１８１から加工室１０内に突き出るようにして設けられている。なお、図面上の主軸２１は省略して表現されている。そして、主軸チャック１１は、主軸２１の先端面にアダプタ２２を介してチャック装置２３が固定される。すなわち、主軸２１には連結ボルト３１によって円形のアダプタ２２が固定され、そのアダプタ２２に対して連結ボルト３２によってチャック装置２３が固定される。

アダプタ２２は、従来例に比べて直径が大きく形成されている。図５に示すように、従来のアダプタ１０１は、チャック装置２３とほぼ同じ寸法の外径で形成され、主軸２１との間には異物進入防止カバー１０２が径方向に張り出すようにして設けられている。異物進入防止カバー１０２は、加工室１０内で発生した切粉や、加工時に使用されたクーラントなどの侵入を防止するものである。その異物進入防止カバー１０２は、所定の厚みがあり径方向に幅を持ったリング形状であり、装置本体１８に面する内側には円周状に溝１１１が形成されている。

異物進入防止カバー１０２は、主軸２１の先端部分に形成された段差部分に嵌め合わされ、主軸２１に固定されたアダプタ１０１によって挟み込まれるようにして取り付けられる。こうした組み付け時の異物進入防止カバー１０２は、装置本体１８のうち加工室１０に面する鉛直な壁面１８１に対して僅かな隙間を空けて配置され、溝１１１の空間には装置本体１８に形成されたエア流路１８３から圧縮エアが送り込まれるようになっている。

一方、本実施形態の工作機械１は、従来のアダプタ１０１よりも外径寸法を大きくしたアダプタ２２が設けられている。アダプタ２２は、外径寸法を大きくすることにより外周部分２２１が形成され、その部分が軸方向に見て装置本体１８の壁面１８１と重なるようになっている。そして、外周部分２２１には装置本体１８側に面する内側に周方向に溝２２２が形成され、異物進入防止カバー１０２の機能を果たすよう構成されている。また、本実施形態のアダプタ２２には、外周部分２２１に３つの切欠部２２３が周方向に等間隔で形成されている。

その切欠部２２３は、図４に示すように、アダプタ２２の外周面側から回転軸Ｏに向けて凹むように形成され、外周部分２２１の厚さ方向（回転軸Ｏ方向）には貫通している。そして、装置本体１８の壁面１８１には、主軸チャック１１の回転によって移動する切欠部２２３の回転軌道上に一つのネジ穴１８５が形成されている。ネジ穴１８５は１箇所だけであり、本実施形態では回転軸Ｏの真上に形成されている。ただし、ネジ穴１８５の位置は特に限定されるものではない。また、切欠部２２３は、回転するアダプタ２２つまりチャック装置２３のバランスをとるため周方向に複数個所に形成されるが、３箇所に限らず等間隔であれば２箇所あるいはそれ以上であってもよい。

ネジ穴１８５は、切欠部２２３の一つを通したストッパボルト２５を螺合させるためのものである。ネジ穴１８５に締め込まれたストッパボルト２５は、図３に示すように、壁面１８１に対して直交する回転軸Ｏ方向に突き立てられる。よって、ストッパボルト２５が切欠部２２３を通して装置本体１８に取り付けられることにより、アダプタ２２の回転を拘束する回り止め手段となる。

工作機械１の主軸装置３は、前述したように主軸２１とアダプタ２２とが連結ボルト３１によって締結され、アダプタ２２とチャック装置２３とが連結ボルト３２によって締結される。段替えでは、この連結ボルト３１，３２を緩めたり締め付けたりする作業が行われる。そして、段替え作業中は、工作機械１の電源が切られて主軸２１の回転が自由になっている。そこで、アダプタ２２は、一つの切欠部２２３がネジ穴１８５に重なるように位置合わせが行われ、その切欠部２２３を通したストッパボルト２５がネジ穴１８５に締め込まれる。これによりアダプタ２２は、ストッパボルト２５を介して装置本体１８に拘束される。すなわち、アダプタ２２は、主軸２１とともに回転が制限される。

よって、段替え作業において、主軸２１との連結ボルト３１を緩めたり締め付けたりする場合、アダプタ２２が回り止めされていることにより、作業者は安定した状態で作業を行うことができる。このことは、作業者がチャック装置２３をアダプタ２２にボルト締めし、或いは取り外す場合でも同じである。そして、段替え終了後はストッパボルト２５が取り外され、加工室１０内には余分な部材が何も残らない。また、ワークＷの加工中はネジ穴１８５の前をアダプタ２２が高速回転して塞ぎ、溝１１１には圧縮エアが送り込まれている。そのため、ネジ穴１８５や切欠部２２３に対し、ワークＷの加工によって発生する切粉や切屑などの侵入が防止され、詰まるようなこともない。

本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、異物進入防止カバー部の溝２２２がアダプタ２２の外周部分２２１に形成されているが、溝２２２に対応する構成を装置本体１８の壁面１８１に形成してもよい。
また、前記実施形態では、ストッパボルト２５を通す切欠部２２３がアダプタ２２の外周面側から回転軸Ｏに向けて凹んだ形状であるが、回転軸Ｏ方向にあけられた貫通孔であってもよい。

１…工作機械３…主軸装置４…タレット装置５…Ｚ軸駆動装置６…Ｘ軸駆動装置７…制御装置１０…加工室１１…主軸チャック１８…装置本体２１…主軸２２…アダプタ２５…ストッパボルト３１，３２…連結ボルト１８５…ネジ穴２２３…切欠部

Claims

主軸チャックによって把持したワークを回転させる主軸装置と、前記主軸装置のワークに対して工具を加工軸方向に移動させる駆動装置と、前記主軸装置と前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を有し、
前記主軸装置は、装置本体の内部に回転自在に支持された主軸側回転体に対して、前記装置本体の側面から突き出るように前記主軸チャックが取り付けられ、前記主軸チャックの外周部分に複数の切欠部が周方向に等間隔で形成され、前記装置本体側面における前記切欠部の回転軌道上に対向する部分にネジ穴が形成され、前記切欠部を通したボルトを前記ネジ穴に螺合する回り止め手段が設けられた工作機械。
前記主軸装置は、前記装置本体側面に接近して配置され、装置本体内の主軸側回転体と前記主軸チャックとを連結させるアダプタの円周部分に前記複数の切欠部が形成され、前記アダプタの外周部分には異物進入防止カバー部が形成されたものである請求項１に記載の工作機械。