TWI761606B - 工作機械 - Google Patents

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TWI761606B
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安藤洋介
和田陽介
片岸渉
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日商西鐵城精機股份有限公司
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Abstract

本發明是一種工作機械（1），以軸線沿著支持面（37a）的姿勢支持於支持體（37）的支持面（37a）的主軸（32）可沿著支持面（37a）且於與該主軸（32）的軸線正交的上下方向上移動，所述工作機械（1）中，於支持體（37）中設有通風孔（80），該通風孔（80）於支持面（37a）與朝向和該支持面（37a）為相反側的面（37b）之間貫穿支持體（37），且朝向主軸（32）開口。

Description

工作機械
本發明例如是有關於一種車床（lathe）等工作機械。
先前，作為車床等工作機械，已知有以下構成：為了可對經保持於主軸的工件（work）進行多種加工，而將主軸設為不僅於軸方向（Z軸方向）上可移動而且於上下方向（Y軸方向）上亦可移動。
例如專利文獻1中記載有如下工作機械：設為可將於支持體的側面以使軸線朝向水平方向的姿勢經單側支持的主軸沿著支持體的側面而於上下方向上移動的構成，而可對經保持於主軸的工件的包含軸線的面以外的面亦進行各種加工。
另一方面，工作機械中通常設有將主軸等冷卻的結構或裝置。
例如專利文獻2中記載有如下工作機械：於將主軸以固定狀態支持於支持體的上表面的構成中，具備冷卻結構，該冷卻結構於支持體中設置通風孔，所述通風孔於側面與上表面之間貫穿支持體且朝向主軸開口，通過該通風孔自主軸的下方側向上方側送風而將主軸冷卻。
[現有技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利特開昭52-108588號公報 專利文獻2：日本專利第3293242號公報
[發明所欲解決之課題] 於將主軸設為不僅於軸方向上可移動而且於上下方向上亦可移動的現有的工作機械中，於主軸的周邊設有用以使主軸於上下方向上移動的移動機構，故而難以確保用來設置用以將主軸冷卻的結構或裝置的空間。因此，若欲設置用以將主軸冷卻的結構或裝置則存在工作機械大型化的問題。
本發明是鑒於所述課題而成，其目的在於提供一種不使工作機械大型化而具有可將主軸冷卻的冷卻結構的工作機械。
[解決課題之手段] 本發明的工作機械中，以軸線沿著支持面的姿勢支持於支持體的支持面的主軸可沿著所述支持面且於與該主軸的軸線正交的上下方向上移動，且所述工作機械中，於所述支持體中設有通風孔，該通風孔於所述支持面與朝向和該支持面為相反側的面之間貫穿所述支持體，且朝向所述主軸開口。
本發明的工作機械較佳為於所述構成中，使所述主軸相對於所述支持面於上下方向上可移動的移動機構設於所述支持體的所述支持面的一側。
本發明的工作機械較佳為於所述構成中，包括於所述通風孔中強制流動風的送風機。
[發明的效果] 根據本發明，可提供一種不使工作機械大型化而具有可將主軸冷卻的冷卻結構的工作機械。
如圖1所示，本發明的一實施方式的工作機械1構成為利用工具對旋轉的工件W進行切削加工（車削加工）的車床。工作機械1於基台2的上表面，具有正面主軸單元10、導向襯套（guide bush）20、背面主軸單元30及背面工具台40。
正面主軸單元10具有正面主軸台11及旋轉自如地支持於正面主軸台11的正面主軸12。正面主軸12是以軸線與基台2的上表面成平行（水平）的姿勢配置。
正面主軸12形成為可將自正面主軸台11的後端側插入的長條且棒狀的工件W沿著軸線送出的中空形狀，並且以藉由夾頭（chuck）可保持工件W的方式構成。正面主軸台11中，例如內裝有內置（built-in）型的電動馬達等驅動源，正面主軸12可藉由該驅動源進行驅動而使工件W旋轉。
於基台2的上表面，設有於與正面主軸12的軸線平行的方向上延伸的一對正面Z軸軌道13。正面主軸台11滑動自如地支持於這些正面Z軸軌道13。正面主軸台11例如可藉由具備滾珠螺桿機構等的驅動裝置進行驅動而沿著正面Z軸軌道13移動。藉由使正面主軸台11沿著正面Z軸軌道13移動，可使正面主軸12於沿著軸線的Z軸方向上移動。
導向襯套20支持於經固定於基台2的襯套支持台21，且以軸線與正面主軸12的軸線一致的方式配置。自正面主軸12的前端突出的工件W的前端側的部分貫穿導向襯套20，經導向襯套20支持並導向。
工作機械1亦可設為未設有導向襯套20的構成。
背面主軸單元30具有背面主軸台31及旋轉自如地支持於背面主軸台31的背面主軸32。背面主軸32以軸線與正面主軸12的軸線成平行（水平）的姿勢而與正面主軸12相向配置。
背面主軸32於使軸線與正面主軸12一致的狀態下自正面主軸12接受工件W，且以藉由夾頭而可保持該工件W的方式構成。於背面主軸台31中，例如內裝有內置型的電動馬達等驅動源，背面主軸32可藉由該驅動源進行驅動而使工件W旋轉。
於基台2的上表面，設有垂直於背面主軸32的軸線且於水平方向（X軸方向）上延伸的一對背面X軸軌道33。於背面X軸軌道33上，滑動自如地支持有X軸滑動平台34。X軸滑動平台34例如可藉由具備滾珠螺桿機構等的驅動裝置D1(參照圖2)進行驅動而沿著背面X軸軌道33移動。藉由使X軸滑動平台34沿著背面X軸軌道33移動，可使背面主軸32於X軸方向上移動。
於X軸滑動平台34的上表面，設有於與背面主軸32的軸線平行的Z軸方向上延伸的一對背面Z軸軌道35。於背面Z軸軌道35上，滑動自如地支持有Z軸滑動平台36。Z軸滑動平台36例如可藉由具備滾珠螺桿機構等的驅動裝置D2(參照圖2)進行驅動而沿著背面Z軸軌道35移動。藉由使Z軸滑動平台36沿著背面Z軸軌道35移動，可使背面主軸32於Z軸方向上移動。
於Z軸滑動平台36的上表面固定有支持體37。支持體37構成為沿著Z軸方向延伸的壁狀，朝向X軸方向的其中一個側面成為支持面37a。支持面37a平行於背面主軸32的軸線。
於支持面37a上設有於上下方向(Y軸方向)上延伸的一對背面Y軸軌道(移動機構)38。於背面Y軸軌道38上，滑動自如地支持有所述背面主軸台31。藉由將背面主軸台31支持於設於支持面37a上的背面Y軸軌道38，背面主軸32成為軸線沿著支持面37a的姿勢，經由背面主軸台31及背面Y軸軌道38而支持於支持體37的支持面37a。
背面主軸台31例如可藉由具備滾珠螺桿機構等的驅動裝置D3(參照圖2、圖3)進行驅動而沿著背面Y軸軌道38移動。藉由使背面主軸台31沿著背面Y軸軌道38移動，可使背面主軸32沿著支持面37a且於與該背面主軸32的軸線正交的上下方向即Y軸方向上移動。
如以上所述，背面主軸32除了於X軸方向、Z軸方向上可移動以外，於Y軸方向上亦可移動。
於背面主軸台31上固定有正面工具台31c，於正面工具台31c上設置有正面加工用工具39。正面加工用工具39向正面主軸12側突出，可用於經保持於正面主軸12的工件W的切削加工。正面加工用工具39可與背面主軸32一併於X軸方向、Y軸方向及Z軸方向此三方向上移動。
經由正面工具台31c而設置於背面主軸台31的正面加工用工具39例如於X軸方向或Y軸方向上排列設有多根，或於Y軸方向上排列設置成多段等，其根數及配置可進行各種變更。
背面工具台40相對於正面主軸單元10而於X軸方向上鄰接並固定於基台2的上表面。於背面工具台40的朝向背面主軸單元30的一側的面上，設置有多個背面加工用工具41。圖1中為方便起見，僅對上段的一根背面加工用工具41及下段的一根背面加工用工具41標註符號。各背面加工用工具41分別向背面主軸32側突出，可用於經保持於背面主軸32的工件W的切削加工。這些背面加工用工具41例如亦可構成為藉由內裝於背面工具台40中的驅動源進行旋轉驅動的旋轉工具。
設置於背面工具台40的背面加工用工具41的根數及配置可進行各種變更。亦可於基台2的上表面進而設置其他背面工具台。
工作機械1具有先前公知的數值控制(Numerical Control，NC)控制裝置般的控制部，其綜合控制使正面主軸12旋轉驅動的驅動源、使背面主軸32旋轉驅動的驅動源、使正面主軸12向X軸方向移動的驅動裝置、分別使背面主軸32於X軸方向、Y軸方向、Z軸方向上移動的三個驅動裝置D1~D3、工件W的進給裝置等，可進行正面主軸12的旋轉、背面主軸32的旋轉、正面主軸12的位置控制、背面主軸32的位置控制等。藉由利用控制部綜合控制所述各裝置等，可對工件W進行多種切削加工。
例如，可藉由使背面主軸台31移動而將任一正面加工用工具39配置成與經保持於正面主軸12的工件W為同軸，並藉由使正面主軸12一面以既定的轉速旋轉一面於Z軸方向上移動，而對該工件W的正面側進行切削加工。另外，可藉由使背面主軸台31移動而將經保持於背面主軸32的工件W配置成與設置於背面工具台40的任一背面加工用工具41為同軸，並藉由使背面主軸32一面以既定的轉速旋轉一面於Z軸方向上移動，而對該工件W的背面側進行切削加工。
如圖2、圖3所示，將支持於背面主軸台31的背面主軸32於上下方向上驅動的驅動裝置D3具有電動馬達50、滾珠螺桿機構(移動機構)60及滑輪(pulley)機構70。
電動馬達50支持於經固定於支持體37的上端的框架51，且以使輸出軸50a朝向上方的姿勢，空開間隔而與支持體37的與支持面37a為相反側的相反面37b相向配置。
滾珠螺桿機構60具有固定於背面主軸台31的上表面且與Y軸方向平行地豎起的外螺紋部61、及藉由一對軸承62旋轉自如地支持於支持體37並且經由多數個滾珠63螺合於外螺紋部61的螺母部64。螺母部64支持於支持體37，上下方向上的移動受到限制。
滑輪機構70具有固定於電動馬達50的輸出軸50a且與輸出軸50a一併旋轉的輸出側滑輪71、固定於螺母部64且與螺母部64一併旋轉的輸入側滑輪72以及架設於輸出側滑輪71與輸入側滑輪72之間的皮帶73，可將輸出軸50a的旋轉傳遞至螺母部64。
若電動馬達50動作，則輸出軸50a的旋轉經由滑輪機構70而傳遞至螺母部64，藉由螺母部64的旋轉而外螺紋部61於上下方向上移動。藉此，利用驅動裝置D3將背面主軸台31即背面主軸32於上下方向上驅動。背面主軸台31或背面主軸32的移動方向是藉由切換電動馬達50的旋轉的正反而變更。
本實施方式中，設於支持體37的支持面37a側的背面Y軸軌道38及滾珠螺桿機構60構成使背面主軸32可相對於支持體37的支持面37a於上下方向上移動的移動機構。
支持體37中設有通風孔80。通風孔80於支持面37a與相反面37b之間沿著大致水平方向而貫穿支持體37。通風孔80於支持面37a側於一對背面Y軸軌道38之間開口，該開口朝向背面主軸32側。
於支持體37中，為了於通風孔80中強制流動風而安裝有送風機90。送風機90構成為送風風扇，具有大致圓筒狀的護罩（shroud）91以及配置於護罩91的內部的風扇92。風扇92是由配置於軸心的電動馬達等驅動源旋轉驅動。送風機90藉由螺栓等而固定於設於支持體37的相反面37b的凸緣部分93，由此配置於通風孔80的相反面37b側的開口。護罩91的一部分插入至通風孔80的內部。
若送風機90動作，則可自支持體37的相反面37b側向支持面37a側於通風孔80中強制產生風的流動，冷卻風自支持體37的相反面37b側通過通風孔80向背面主軸台31的內部的背面主軸32流動，將背面主軸32冷卻。
於背面主軸台31設有覆蓋背面主軸32的外周的圓筒狀部分31a，於圓筒狀部分31a的外周面一體地設有多個鰭狀的散熱片（散熱板）31b。
自通風孔80向背面主軸台31的內部流動的冷卻風接觸圓筒狀部分31a或散熱片31b，由此經由該圓筒狀部分31a或散熱片31b而將背面主軸台31或背面主軸32冷卻。藉由將背面主軸台31或背面主軸32冷卻，而防止背面主軸32側的熱所致的不良狀況，此外抑制來自背面主軸台31或背面主軸32的熱所致的工作機械的熱位移，防止經保持於背面主軸32的工件W的加工精度降低。
背面主軸台31或背面主軸32的Y軸方向上的移動行程及通風孔80的大小是以如下方式設定：無論背面主軸台31或背面主軸32在Y軸方向的移動行程的範圍內位於哪一位置，冷卻風均一直向背面主軸台31的內部流動。
如以上所述，本實施方式的工作機械1中，於經支持於支持體37的支持面37a的背面主軸32可沿著支持面37a於上下方向上移動的構成的支持體37中設置通風孔80，所述通風孔80於支持面37a與相反面37b之間貫穿支持體37且朝向背面主軸32開口，藉由在該通風孔80中流動的冷卻風將背面主軸32冷卻，故而無需設置冷卻水夾套等冷卻裝置或大型的冷卻結構等而可將背面主軸32冷卻。因此，可提供一種不使工作機械1大型化而可將背面主軸32冷卻的小型的工作機械1。
本實施方式的工作機械1中，可藉由自通風孔80向背面主軸台31的內部流動的冷卻風，不僅將背面主軸台31或背面主軸32冷卻，而且亦將配置於支持體37的支持面37a側的移動機構即背面Y軸軌道38及滾珠螺桿機構60冷卻。即，可藉由來自通風孔80的冷卻風將背面主軸32與移動機構兩者冷卻。
例如，可將通風孔80設為可藉由冷卻風將背面Y軸軌道38及滾珠螺桿機構60直接或間接地冷卻的構成，或以經由經來自通風孔80的冷卻風冷卻的支持體37或背面主軸台31將背面Y軸軌道38及滾珠螺桿機構60間接地冷卻的方式配置等。
藉由利用來自通風孔80的冷卻風將背面Y軸軌道38及滾珠螺桿機構60冷卻，而抑制背面Y軸軌道38或滾珠螺桿機構60的熱位移，防止背面主軸台31或背面主軸32的位置控制產生誤差。因此，防止經保持於背面主軸32的工件W的加工精度降低。
本發明不限定於所述實施方式，可於不偏離其主旨的範圍內進行各種變更。
所述實施方式中，表示了於在上下方向上可移動地支持背面主軸32的支持體37中設置通風孔80而將背面主軸32冷卻的情形，亦可將正面主軸12設為藉由支持體而於上下方向上可移動的構成，且設為於該支持體中設置通風孔而將正面主軸12冷卻的構成。
所述實施方式中，工作機械1是設為具有正面主軸12及背面主軸32的構成，但亦可設為僅具有一個主軸的構成。於該情形時，設為以下構成：藉由支持體而於上下方向上可移動地支持該一個主軸，藉由設於該支持體中的通風孔將主軸冷卻。
所述實施方式中，使用具有大致圓筒狀的護罩91以及配置於護罩91的內部的風扇92的送風風扇作為送風機90，但只要可於通風孔80中強制流動風，則亦可使用其他構成的送風機。
所述實施方式中，將送風機90配置於通風孔80的相反面37b側的開口，但例如配置於通風孔80的內部等，只要可於通風孔80中強制流動風，則其配置場所可進行各種變更。
所述實施方式中，於通風孔80中自相反面37b側向支持面37a側流動風，但亦可於通風孔80中自支持面37a側向相反面37b側流動風。於該情形時，藉由通風孔80中產生的負壓，自背面主軸32側於通風孔80中流動風而將背面主軸32冷卻。
亦可不設置送風機90而設為以下構成：藉由背面主軸32周圍的空氣被背面主軸32的熱所加熱而產生的對流，於通風孔80中流動風。
使背面主軸32於上下方向上移動的移動機構或驅動裝置D3的構成、其他驅動裝置D1、D2的構成等亦可進行各種變更。
1:工作機械
2:基台
10:正面主軸單元
11:正面主軸台
12:正面主軸
13:正面Z軸軌道
20:導向襯套
21:襯套支持台
30:背面主軸單元
31:背面主軸台
31a:圓筒狀部分
31b:散熱片
31c:正面工具台
32:背面主軸
33:背面X軸軌道
34:X軸滑動平台
35:背面Z軸軌道
36:Z軸滑動平台
37:支持體
37a:支持面
37b:相反面
38:背面Y軸軌道（移動機構）
39:正面加工用工具
40:背面工具台
41:背面加工用工具
50:電動馬達
50a:輸出軸
51:框架
60:滾珠螺桿機構（移動機構）
61:外螺紋部
62:軸承
63:滾珠
64:螺母部
70:滑輪機構
71:輸出側滑輪
72:輸入側滑輪
73:皮帶
80:通風孔
90:送風機
91:護罩
92:風扇
93:凸緣部分
D1~D3:驅動裝置
W:工件
X、Y、Z:軸
圖1為示意性地表示本發明的一實施方式的工作機械的立體圖。 圖2為表示圖1所示的背面主軸單元的詳細結構的立體圖。 圖3為圖2所示的背面主軸單元的縱剖面圖。
30‧‧‧背面主軸單元
31‧‧‧背面主軸台
31a‧‧‧圓筒狀部分
31b‧‧‧散熱片
32‧‧‧背面主軸
35‧‧‧背面Z軸軌道
36‧‧‧Z軸滑動平台
37‧‧‧支持體
37a‧‧‧支持面
37b‧‧‧相反面
38‧‧‧背面Y軸軌道(移動機構)
50‧‧‧電動馬達
50a‧‧‧輸出軸
51‧‧‧框架
60‧‧‧滾珠螺桿機構(移動機構)
61‧‧‧外螺紋部
62‧‧‧軸承
63‧‧‧滾珠
64‧‧‧螺母部
70‧‧‧滑輪機構
71‧‧‧輸出側滑輪
72‧‧‧輸入側滑輪
73‧‧‧皮帶
80‧‧‧通風孔
90‧‧‧送風機
91‧‧‧護罩
92‧‧‧風扇
93‧‧‧凸緣部分
D3‧‧‧驅動裝置

Claims (2)

  1. 一種工作機械，以軸線沿著支持體的支持面的姿勢支持於所述支持面的主軸能夠沿著所述支持面並且於與所述主軸的軸線正交的上下方向上移動，且所述工作機械的特徵在於：於所述支持體中設有通風孔，所述通風孔於所述支持面與朝向和所述支持面為相反側的相反面之間貫穿所述支持體，且朝向所述主軸開口，所述工作機械包括：送風機，設置在所述通風孔的所述相反面的一側的開口中，並且於所述通風孔中從所述相反面的一側向所述支持面的一側強制流動風。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的工作機械，其中使所述主軸相對於所述支持面於上下方向上能夠移動的移動機構設於所述支持體的所述支持面的一側。
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