WO2001036150A1

WO2001036150A1 - Dispositif pour machine-outil et dispositif d'alimentation en liquide de travail correspondant

Info

Publication number: WO2001036150A1
Application number: PCT/JP1999/006369
Authority: WO
Inventors: Kazuyuki Hiramoto; Keigo Tada
Original assignee: Makino Milling Machine Co., Ltd.
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-25
Also published as: EP1151823B1; EP1151823A1; US6585564B1; DE69935533T2; DE69935533D1; EP1151823A4; JP4036646B2

Description

明細書工作機械装置およびその加工液供給装置技術分野

本願発明は、工作機械装置およびその加工液供給装置に関し、特に、工具によってワークに機械加工を施す場合に、常に加工液を加ェ部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加ェ液による加工屑の除去および冷却作用を最適に達成する工作機械装置およびその加工液供給装置に関する。本願発明は、研削砥石、種々のフライス工具等の外周面に加工作用部を有した工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の径ゃ加工条件、並びに工具とワークとの位置関係の変化に応じて加工部に対して加工液を最適の供給状態で噴出することが可能な工作機械装置およびその加工液供給装置に関する。背景技術

工作機械装置の工具により特に金属ワークを加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必須となる。

従来から用いられる工作機械における加工液の供給装置としては例えば、第 1 の従来技術として実開昭 6 1 - 1 2 4 3 6 6号に開示の研削液供給装置がある。これは、砥石の接線方向に向いて配設された加工液ノズルを、当該接線方向に対して直交する方向に移動可能な支持方法で砥石フードに取着して、砥石径の変化にかかわらず、作業者が調整ハンドルを操作することによつて砥石の接線方向に沿つて加工液を供給するようにした言わば手操作型の加工液供給装置を開示している。然しながら、第 1 の従来技術による加工液供給装置では、砥石によるワークの研削加工の過程で、加工点が移動した場合にも加工液が移動後の加工点に対して接線方向に加工液を噴射することが可能なまでには構成されていないと言う点で未だ満足のゆく加工液供給装置とは言いがたい。

また、第 2 の従来技術として特開平 1 一 1 4 6 6 6 2号に開示の研削液噴射ノズルの位置制御方法がある。これは、加工輪郭に沿つて研削砥石による研削加工を遂行する過程で、研削砥石を保持する主軸の周囲に割出旋回が可能に研削液噴射ノズルを設け、砥石の研削工程における移動制御プログラムに基づいて、同研削液噴射ノズルを研削点に向けて位置決め制御する方法を開示している。然しながら、第 2 の従来技術による研削液噴射方法は、研削砥石によるヮ —クの加工点が変位した場合に、研削液噴射ノズルを、主軸の周囲に旋回移動させて研削液の噴射方向の調節を行うものであり、故に、砥石の中心に対して径方向には移動可能に設けられてないために、径が異なる砥石を主軸に保持して研削加工を行う場合には、研削液噴射ノズルによる研削液の噴射方向を適正な方向に調節する方法については開示がない。

更に、第 3 の従来技術として特開平 6 — 3 1 5 8 2号に開示のマシニングセンタ用注水装置がある。このマシニングセンタ用注水装置は、マシニングセンタの工具による加工点に対して注水ノズルを用いた注水が、水平方向および上下方向に変化自在に行われ、常に加工点に向かって注水ができるようにした構成を有している。この注水装置は、工具を保持した主軸の周囲にギアリングの回動に従つて注水ノズルが移動可能に設けられて加工点が水平方向に移動する場合にも移動角度に合わせて注水ノズルも移動し、加工点を狙って注水が行われるように構成され、また、加工点が高さ方向に変化する場合には、注水ノズルの根元部が回動してノズル先端が上下し、注水位置が加工点からずれないようにしている。

然しながら、第 3 の従来技術のマシニングセンタの注水装置は、主軸に装着された工具の中心に対して半径方向には移動可能に構成されていないために、工具径が変化した場合には、加工点に対して充分に正確に注水方向を調節し得なくなると言う難点を有している更に、第 4 の従来技術として米国特許第 4 , 6 1 9 , 0 7 8 号に開示の研削砥石用保護フードを備えた研削盤がある。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、このフードが加ェ液供給ノズルを担持し、この加工液供給ノズルがフ一ドと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成され、かつ、同加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成され、研削砥石とワークとの接触点に加工液を供給するものである。つまり、フードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動され、研削砥石の磨耗に応じた縮径に従って、ノズルをフードに対してモータ駆動により調整し、加ェ液供給方向の調整を図る構成又はフードを研削砥石の半径方向に移動する構成をとるものである。

しかしながら、第 4 の従来技術は、平面研削盤等の研削専用のェ作機械で、かつ研削砥石用保護フ一ドを有する構造を基礎的構成要件にしている。この結果、マシニングセンタのように自動工具交換によって主軸に工具を着脱自在に装着しょうとすると、フードがじやまになって自動工具交換は行えないという問題点があり、平面研削以外の種々の工作機械における加工部に適用可能とする多様性に欠ける欠点がある。またワークの回転送り軸を有さず、 X， Y , Z 軸の直動 3 軸送りしか有さない研削盤のために、ワークの形状によつてはワークとフードとの干渉がさけられなかったり、干渉をさけると加工液が適正に加工領域に供給できなくなるという問題点を有しており、かつフードやそれに付属した加工液供給ノズルをモータからの駆動力に応じて回転移動やラジアル方向移動させる構造や配置に関しては何らの具体的な開示がないため、実用の観点からは利用性に乏しい。

加えて、第 4 の従来技術には、研削砥石の径を測定する工具測定手段を具備しておらず、研削砥石の磨耗時やドレッシング、ツル一ィング後の径変化時に工具径の測定結果を得て自動的に加工液供給ノズルのラジアル方向位置を調節する技術についても開示されていない。また、加工液供給ノズルの研削砥石の周りの周方向位置を調節しようとすると、フードがじゃまになって研削砥石の周りの全周にわたる位置決めが行えないという問題点もある。発明の開示

依って、本願発明の主たる目的は、特殊な機種に限ることなく、各種の工作機械の主軸に着脱自在に装着される工具の径変化、加工点の変動に対応して工具とワークとの係合域に対して加工屑除去と冷却の観点から最も適切な位置に加工液供給装置の加工液ノズルを位置決めして加工液を供給しつつ加工が行える工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。

本願発明の他の目的は、工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを最適の加工液供給位置に位置決めするに当たって主軸周りに全く死角のない回転機構によって加工液供給装置を所望の加工液供給位置まで移動させ、更にラジアル方向へ加工液ノズルを直線移動させる直線移動機構または加工液ノズルを旋回移動させる旋回移動機構との協動により上記最適の加工液供給位置へ位置決めされうる工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。

本願発明の更に他の目的は、工具に修整処理を施した場合に、修整前後の工具径の変化に追随して加工液ノズルを自動的に再位置決めして加工を開始することが可能な工作機械装置およびその加工液供給装置を提供することにある。

すなわち、本願発明の第一のァスぺク卜によると、主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを X , Υ , Z軸の 3 蚰方向へ相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、

前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、

前記主軸頭を移動可能に支持するコラムと、

前記主軸に着脱自在に前記工具を装着する工具装着手段と、前記工具とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを有し、加工液供給源に配管、接続された加工液供給手段と、

前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、

前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記工具の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、

前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の加工液ノズルを前記工具の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段と、

を具備した工作機械装置が提供される。

好ましくは、前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加ェ液ノズルに設けられたラックと、前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられ前記ラックと嚙合するピニオンと、前記ピニオンと一体に前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホィ一ルと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する直線移動用モータとから構成される。

また、好ましくは、前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたピニオンと、前記ピニオンと嚙合するピニオンを有し前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する旋回移動用モ —夕とから構成される。

また、好ましくは、前記円周方向移動手段は、前記円筒支持手段と一体に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する回転移動用モータとから構成される。

更に、前記テーブルに少なくとも 1 つの回転送り軸をもつ回転テ

—ブルを設け、前記回転テーブルに取り付けた前記ワークに回転送りを与えるワーク回転手段を更に具備することが好ましい。

更に、前記主軸に装着される工具が研削砥石である場合に、前記工作機械装置は、同装置の構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着された研削砥石の砥石径または前記研削砥石の刃先位置を測定する工具測定手段を具備することが好ましい。

また、前記主軸に装着される工具が研削砥石である場合に、好ましくは前記コラムに設けられ、前記主軸に装着された前記研削砥石の外周部をツルーィングまたはドレツシングする工具修整手段を具備することが好ましい。また、本願発明の第二のァスぺク卜によると、主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとが係合する加工領域に加ェ液を供給する工作機械装置の加工液供給装置において、

前記加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを有し、加ェ液供給源に配管、接続された加ェ液供給手段と、

を具備した工作機械装置の加工液供給装置が提供される。

好ましくは、前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加ェ液ノズルに設けられたラックと、前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられ前記ラックと嚙合するピニオンと、前記ピニオンと一体に前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホィールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記工作機械装置の構造体の一部に固定され前記ウォームを回転駆動する直線移動用モータとから構成される。

また、好ましくは、前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたピニオンと、前記ピニオンと嚙合するピニオンを有し前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記工作機械装置の構造体の一部に固定され前記ウォームを回転駆動する旋回移動用モータとから構成される。また、好ましくは、前記円周方向移動手段は、前記円筒支持手段と一体に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイ一ルと嚙合するウォームと、前記工作機械装置の構造体の一部に固定され前記ウォームを回転駆動する回転移動用モータとから構成される。本願発明の作用は、主軸頭に回転可能に支持された主軸の外周域に、工具とワークとが係合する加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを有した加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段を配設し、円筒支持手段に設けられた半径方向移動手段により加工液供給手段の加工液ノズルを工具の半径方向へ直線または旋回移動させ、円周方向移動手段により加工液供給手段の加工液ノズルを工具の周りの全周方向へ回転移動させ、加工領域に向けて加工液を噴射できるように加工液ノズルの位置決めを行うようにした。

上述した構成及び作用により、本願発明による工作機械装置およびその加工液供給装置によれば、工作機械 M Tの研削砥石やフライス工具等の加工工具 Tによってワーク Wに研削加工や切削加工等の機械加工を遂行する過程で、予め加工液供給装置の加工液供給ノズルから工具 Tによる加工領域又は接触域 Pに対して最も適正な加工液供給位置、つまり、加工屑の排除、冷却効果を同工具 Tとワーク Wとの両者に付与するという 2 つの観点から最も適正な位置から加ェ液を供給、噴出することが可能となり、しかも加工液供給ノズルの開口端を最も適正な加工液供給位置に位置決めと姿勢とを設定する際に、主軸の回転軸心周りの全周にわたって加工液供給装置自体を回転移動させ得ることから、ワーク Wの形状や設置状況上の制限等の種々の条件変化に何らの困難なく位置決め、姿勢設定を遂行し得るのである。

なお、上述から理解できるように、本願発明は研削加工を遂行する研削加工機械に限ることなく、フライス工具を用いる切削加工機械からなる工作機械装置にもそのまま適用可能であることが理解できょう。

しかも本願発明によれば、工具交換手段を用いた工具 τ、例えば研削砥石 Τの交換を行うことにより、使用工具の工具径が変化した場合や、使用中の工具の工具径が摩耗によって径変化を来した場合にも、工具径を測定することによって、加工液供給装置の加工液供給ノズルの位置決め設定と姿勢設定とを適正に調整移動させることにより、常時、最適な位置から工具の加工領域に加工液の供給を行うことが可能となるのである。

このように、工作機械装置の工具の加工領域に常に加工液の供給を最適な冷却と加工屑排除機能位置に設定できることにより、ヮ一ク Wに対して工具 Τにより遂行される加工作用においても加工精度

、面粗度等の観点から著しい改善を望むことが可能となる。しかも、加工工具に対して常に適正な冷却効果を付与し、かつ加工屑を排除することから、工具自体の摩耗も減少して加工コストを低減させることが可能となる。

また、本願発明によれば、加工液供給装置における加工液供給ノズルの設定、位置決めは主軸の軸心に対してラジアル方向と周方向との 2方向において夫々、サーボモータを駆動源とした駆動モータを用いる回転、直線または旋回移動手段によって自動的に達成する構成を有するから、マシニングセンタ等の自動工作機械に適用することによって、自動的な加工液供給の最適化にも寄与することが可能となる。

本願発明と前述の 4 つの従来技術とを対比すると、第 1 の従来技術は、加工液供給ノズルが工具（砥石）の径方向、いわゆるラジアル方向にのみ位置調節が可能な構成であり、第 2及び第 3 の従来技術は、加工液供給ノズルが工具（砥石）の周方向、いわゆる接線方向にのみ位置調節が可能な構成であるのに対して、本願発明は工具の径方向及び周方向の両方向に加工液ノズルの位置調節が可能な構成であるので、工具径の変化や加工点の変化に応じて最も適切な位置から加工液の供給を行うことができる。第 4 の従来技術は、工具の径方向及び周方向の両方向に加工液ノズルの位置調節が可能な構成ではあるが、その周方向の調節位置には制限があるのに対して、本願発明は工具の周方向の加工液ノズルの調節位置には制限がなく、すなわち工具の全周にわたって位置調節が可能な構成であるので、死角のない適切な加工液の供給を行うことができる。図面の簡単な説明

本願発明の上述の目的およびその他の目的、特徴、利点を以下、添付図面を参照して本願発明の実施形態に基づいて更に説明する。同添付図面において、

図 1 は、本願発明の一実施形態として研削砥石による研削加工部に加工液を供給する加工液供給装置を備えた研削加工機械としての工作機械装置の要部の構成を示す斜視図である。

図 2 は、図 1 に示す研削加工機械の主軸の正面側から見た加工液供給装置の加工液ノズルと研削砥石によるワーク加工部との関係および同研削砥石とツルーィングまたはドレツシングを行う工具修整手段との配置関係を示した部分正面図である。

図 3 は、研削加工機械の主軸頭内で回転可能な主軸の外周域に設けられ、直線移動手段と回転移動手段とにより円周方向とラジアル方向との二方向に、加工液供給ノズルを有した加工液供給装置を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。

図 4 は、加工液供給装置を円周方向およびラジアル方向に移動させる回転移動手段および直線移動手段を構成するウォームとウォームホイールの係合状態並びにラックとピニオンとの嚙合状態を示した要部断面斜視図である。

図 5 は、研削加工機械の主軸頭内で回転可能な主軸の外周域に設けられ、旋回移動手段と回転移動手段とにより円周方向とラジアル方向との二方向に、加工液ノズルを有した加工液供給装置を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。

図 6 は、本願発明の実施形態に係る研削加工機械が研削砥石を装着した主軸を有する主軸頭と、ワーク並びに工具測定手段を搭載した基台部とを具備した構成を示す正面図である。

図 7 は、図 6 の基台上に口一タリへッドベースを介して搭載されたワーク装着用のロータリへッドと工具測定手段の配置を示した側面図である。発明を実施するための最良の態様

まず、図 1 および図 2 を参照すると、研削加工機械を一実施形態とする工作機械 M Tが図示され、この工作機械 M Tは、主軸頭 1 0 を有し、この主軸頭 1 0 の内部に高速回転が可能に主軸 1 2が備えられ、この主軸 1 2 が有する工具装着部 1 2 a に工具 T としての研削砥石を装着するようになっている。そして、上記主軸頭 1 0 は、機械コラム 1 4 に搭載されて、同機械コラム 1 4 と共に図示されていない基台に対して、また機械コラム 1 4 に対して相対的に、図示のように直交する二軸（ X軸方向、 Y軸方向）に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭 1 0 および同主軸頭 1 0 が保持した主軸 1 2 の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器（図示なし）を介して検出される構成になっている。

また、本実施形態に係る研削加工機械としての工作機械 M Tは、主軸 1 2 に工具装着部 1 2 aを介して装着された研削砥石に対してツル一ィングゃドレツシング等の工具修整処理を研削加工途次に施すことができる工具修整装置 Dを有し、この工具修整装置 Dの最前部にドレッサ具 D Tを装着、具備している。

工作機械 M Tは更に、上記主軸頭 1 0 の外周域に後述する軸受装置を介して回転可能に設けられた円筒支持体 1 6 を備え、この円筒支持体 1 6 に加工液供給装置 1 8が担持され、円筒支持体 1 6 の回転に従って主軸頭 1 0 の中心軸周り、従って主軸 1 2 の回転軸心周りに回転可能に設けられている。

この加工液供給装置 1 8 は、加工液供給源（図示なし）に接続した加工液受承部 1 8 a と、配管部 1 8 b と、配管部 1 8 bの先端 1 8 c に適宜の回転形の接続具 1 8 d (図 2参照）を介して取付けられた加工液供給ノズル 2 0 を備えている。そして、この加工液供給ノズル 2 0 の開口端から工具 Tとワーク W (図 2参照）との加工部、つまり研削砥石 Tとワーク Wとの接触域 Pに向けて加工液を吐出、供給する構成がとられている。

次に、上記工作機械 M Tの加工液供給装置 1 8 における加工液供給ノズル 2 0 をワーク Wの研削加工作業の進涉時に常に上記接触域 Pに最適の供給条件、つまり研削加工の進展と研削砥石 Tの磨耗等に伴って研削砥石 Tとワーク Wとの接触域 Pは時々刻々と変位する、この変位に追従してノズル開口端をその接触域 Pに正しく指向させるように、上記円筒支持体 1 6 を介して加工液供給ノズル 2 0 を移動させ、位置決めと姿勢設定とを行う回転移動機構（回転移動手段）と直線移動機構（直線移動手段）とに就いて、図 1 、図 2 とともに図 3 および図 4 を参照して説明する。

さて、加工液供給装置 1 8 を担持する円筒支持体 1 6 は、既述のように主軸頭 1 0 および主軸 1 2 の軸心の周りに 3 6 0度、すなわち全周に渡って回転可能なように、周知のボールべァリング等からなる回転軸受 2 2 a、 2 2 b (図 4参照）を介して取付けられている。従って、円筒支持体 1 6 の回転に従って加工液供給装置 1 8 も主軸頭 1 0 および主軸 1 2 の軸心の周りに 3 6 0度の全周に渡って回転移動することが可能に構成されている。

他方、円筒支持体 1 6 の前縁側の一部にはラジアル方向の外向きに L字状に突出、形成された直線案内部 1 6 aが形成され、この直線案内部 1 6 aの案内ブロック 1 6 bに形成された直線案内溝 1 6 c に直線摺動が可能に嵌着された直進棹 1 7 に加工液供給装置 1 8 がー体に結合されることによって、加工液供給装置 1 8 も直線移動が可能に構成され、この加工液供給装置 1 8 の直線移動は、加工液供給ノズル 2 0 を主軸 1 2 の軸心に対してラジアル方向に遠近移動させるように予め設計、設定されている。この結果、図 1 において加工液供給ノズル 2 0 の開口端は主軸 1 2 に装着された研削砥石 T の回転軸心に対してラジアル方向に遠近移動可能に構成されているものである。

ここで、円筒支持体 1 6 は、直線案内部 1 6 aを有した前縁側とは軸方向に隔たる後縁側に回転移動機構 3 0 を構成する第 1 のゥォームホイール 3 2が適宜の固定手段を介して固着されており、この第 1 ウォームホイール 3 2 に第 1 ウォーム 3 4 が嚙合されている。そして、この第 1 ウォーム 3 4 が回転駆動されることにより、第 1 ウォームホイール 3 2 に回転力が付与され、この結果、円筒支持体 1 6が回転軸受 2 2 a、 2 2 bを介して主軸頭 1 0 および主軸 1 2 の軸心の周りに 3 6 0度の回転が可能となる構成が設けられている。このとき、第 1 ウォーム 3 4 は、図 3 に明示するように主軸頭 1 0 に取り付けられたブラケット 3 8 に設けられた 1 対の回転保持部 3 8 a、 3 8 bの間に軸 3 6 が適宜の回転軸受を介して回動可能に保持されており、また、同第 1 ウォーム 3 4 の軸 3 6 の一端にはプ — リ 3 6 aが装着されている。他方、上記ブラケット 3 8 にはサーボモータ等から成る駆動モータ 4 0 が保持されており、その出力軸 4 0 aの先端にはプーリ 4 2 aが装着され、この駆動モータ 4 0 側のプーリ 4 2 a と上記第 1 ウォーム 3 4 側のプーリ 3 6 a とが周知のタイミングベルト 4 4 によって接続されることにより、第 1 ゥォーム 3 4 は駆動モータ 4 0 の回転駆動力を受けて回動する構成を有している。

つまり、加工液供給装置 1 8 の加工液供給ノズル 2 0 を円筒支持体 1 6 を介して回転移動させる回転移動機構 3 0 は、駆動モータ 4 0 、タイミングベル卜 4 4 、プーリ 3 6 a 、 4 2 a を有したベルト ' プーリ機構、第 1 ウォーム 3 4 、第 1 ウォームホイール 3 2 等を含んで構成されている。すなわち、駆動モータ 4 0 と駆動モータ 5 0 との回転駆動を同期制御することにより、円筒支持体 1 6 の主軸軸心周りの全周にわたる回転移動量を制御して所望の周方向位置に位置決め、設定することが可能になっているのである。

一方、円筒支持体 1 6 において、その前後端の中間部位には円筒形状をした歯車担持体 5 0 がボールべァリング 5 2 a 、 5 2 bを介して主軸頭 1 0 および主軸 1 2 の軸心周りに回転可能に設けられている。そして、この歯車担持体 5 0 の外周には上記の第 1 ウォームホイール 3 2 と並列配置で第 2 ウォームホイール 5 4 が固着されている。つまり、第 2 ウォームホイール 5 4 は歯車担持体 5 0 と一体に回転可能に取付けられているものである。また、歯車担持体 5 0 には第 2 ウォームホイール 5 と並列にピニオン 5 6 が固着されており、このピニオン 5 6 に図 4 に明示のようにラック 6 0 の内面に形成されたラック歯 5 8 が嚙合し、かつ同ラック 6 0 は既述した直進棹 1 7 とボルト等の適宜固定手段を用いて結合され、故に加工液供給装置 1 8 と一体化されている。このため、歯車担持体 5 0 が回転すると、ピニオン 5 6 とラック 6 0 の嚙合により後者のラック 6 0 はその長尺方向に直線移動を行う。この結果、直進棹 1 7 を介してラック 6 0 と一体化された加工液供給装置 1 8 が直線移動され、故に加ェ液供給ノズル 2 0が主軸頭 1 0 、主軸 1 2 の軸心に対してラジアル方向に直線移動を行うものである。ここで、上述した第 2 ウォームホイール 5 4 には図 3 に明示のごとく、第 2 ウォーム 6 6 が嚙合されており、この第 2 ウォーム 6 6 は、軸 6 8 を有し、主軸頭 1 0 に取付けられたブラケット 7 0 に設けられた一対の回転保持部 7 2 a、 7 2 bに回転軸受（図示略）を介して回転可能に取付けられている。そして、第 2 ウォーム 6 6 の軸 6 8 の一端にはプーリ 7 4 が固着され、他方、ブラケッ卜 7 0 に保持されたサーボモータからなる駆動モータ 7 6 の出力軸 7 6 aの先端にはプーリ 7 8 a力く取着され、このプーリ 7 8 a と第 2 ウォーム 6 6 のプーリ 7 4 との間にタィミングベルト 7 8 bが張設されている。このため、駆動モ —夕 7 6 の回転駆動を制御することにより、タイミングベルト 7 8 b、プーリ 7 4 、 7 8 aから成るベル卜 · プーリ機構、第 2 ウォーム 6 6 、第 2 ウォームホイール 5 4 、ピニオン 5 6 、ラック 6 0 等から成る直線移動機構 8 0 によつて加工液供給装置 1 8 の加工液ノズル 2 0が既述のように、主軸頭 1 0 、主軸 1 2 の軸心に対してラジアル方向に移動するものである。このときには、駆動モータ 4 0 を停止させて第 1 ウォームホイール 3 2が回転しないようにして、円筒支持体 1 6 を固定しておく必要がある。この際に第 2 ウォームホイール 5 4 、ピニオン 5 6 の回転方向を正逆変更することによつて加工液ノズル 2 0 はラジアル方向において軸心側へ接近する移動と遠ざかる移動を行いえることは言うまでもない。

なお、加工液供給ノズル 2 0 を主軸 1 2等の軸心に対して遠近直線移動させる場合に、使用される研削砥石 Tの径の最大値に応じて必要とされる最大直線移動量や最小直線移動単位量等に従ってラック 6 0 の長さ、ラック歯 5 8 及びピニオン 5 6 の歯の大きさ、歯数等を適宜、選定設計すればよく、所要に応じてピニオン 5 6 は部分歯を有した歯車として形成しても良い。

上述した加工液供給装置 1 8 の加工液供給ノズル 2 0 を回転移動させる回転移動機構 3 0 、直線移動させるための直線移動機構 8 0 は、いずれも円筒支持体 1 6 を回転可能に装着した主軸頭 1 0 の周辺の外側領域に設けられたブラケッ卜 3 8 、 7 0 によって駆動モ一夕 4 0 、 7 6 を担持し、かつ比較的小さな第 1 、第 2 のウォーム 3 4 、 6 6 を介して円筒支持体 1 6 とそれに取り付けた第 1 、第 2 のウォームホイール 4 2 、 5 4 とを回転駆動する構成としたことから、円筒支持体 1 6 の回転に対して機械的な干渉を与える部材ゃ機械部品がなく、この結果、加工液供給装置 1 8 および加工液供給ノズル 2 0 が主軸 1 2 の軸心周りに全周に渡って 3 6 0度の回転が可能となり、ラジアル方向の直線移動と組み合わせて加工液供給ノズル 2 0 の開口端を研削砥石 Tとワーク Wとの接触域 Pに対して最適の加工液供給位置と姿勢に位置決め、設定することができるのである上述した実施形態とは別の実施形態を図 5 を参照して説明する。なお、上述した図 1 から図 4 に示した実施形態と同様の参照番号はその説明を省略する。

図 5 に示す実施形態と図 1 から図 4 に示した実施形態との相違点は、直線移動機構 8 0 に代わり旋回移動機構 1 2 0が設けられていることである。旋回移動機構 1 2 0 は、円筒支持体 1 6 を回転可能に装着した主軸頭 1 0 の周辺の外側領域に設けられたブラケッ卜 7 0 によって駆動モータ 1 1 2 を担持し、第 3 ウォーム 1 2 4 を介して円筒支持体 1 6 に取り付けた第 3 ウォームホイール 1 2 6 を回転駆動する構成となっている。駆動モ一夕 1 2 2 の駆動力を第 3 ゥォ —ム 1 2 4 に伝達するのは、直線移動機構 8 0 と同様に、ベルト · プーリ機構である。第 3 ウォームホイール 1 2 5 と一体的にピニォン 1 2 6 が設けられ、ピニオン 1 2 6 にピニオン 1 2 8 が嚙合しており、ピニオン 1 2 8 と一体的に加工液供給ノズル 2 0 を先端部に有する軸部 1 3 0 が設けられ、軸部 1 3 0 は加工液供給装置 1 8 の内部で周知のベアリング等により回転可能に支持されている。すなわち駆動モータ 1 2 2 を駆動することにより、第 3 ウォーム 1 2 4 、第 3 ウォームホイ一ノレ 1 2 5 、ピニオン 1 2 6 、ピニオン 1 2 8 を介して加工液供給ノズル 1 2 0 を有した軸部 1 3 0 がその軸線回りに旋回可能になっている。

本実施形態では、旋回移動機構 1 2 0 による旋回移動、回転移動機構 3 0 による回転移動の 2 つの移動の組み合わせにより、研削ェ具 Tとワーク Wとの接触域 Pに対する加工液供給ノズル 2 0 の位置決めを行うものである。上述の実施形態との相違点は、旋回移動機構 1 2 0 により加工液供給ノズル 2 0 の研削工具 Tのラジアル方向への位置決めを行うことである。すなわち、回転移動機構 3 0 と旋回移動機構 1 2 0 とを同期動作させる等によって、研削工具 Tとヮ —ク Wとの接触域 Pに対する加工液供給ノズル 2 0 の位置決めを行うことができる。

ここで、回転移動機構 3 0 の回転動作による加工液供給ノズル 2 0 の研削工具 Tの周方向への位置決めと旋回移動機構 1 2 0 の旋回動作による加工液供給ノズル 2 0 の研削工具 Tのラジアル方向への位置決めとを別々に行うこともできる。また、このときの各動作の順序については特に制限はない。旋回移動機構 1 2 0 を設けたとしても、加工液供給ノズル 2 0 が何らの干渉を発生せずに主軸 1 2 の軸心周りに全周にわたって 3 6 0度の回転が可能であることは、上述した実施形態と変わりない。

さて、ここで、工作機械（研削加工機械） M Tに具備された上述の加工液供給装置 1 8 から加工液の供給を受けてワーク Wを研削加ェする場合に、主軸頭 1 0 がコラム 1 4 に対して直交二軸方向に移動可能であることはもちろん、ワーク Wを平面内で上記直交二軸（ X軸、 Y軸）方向と直交した他の一軸、すなわち Z軸方向に移動するワークテーブル（図示なし）を設け、このワークテーブル上に設置したヮーク Wに研削砥石 Tを用いて研削加工を施す構成とすれば、主としてワーク Wに最適な加工液の供給下で平面研削を遂行可能となる。

他方、ワーク Wを Z軸方向の一軸方向にのみ送り移動させ得るヮ —クテ一ブルに代えて、ワーク Wを搭載、設置して平面内で Z軸に送り移動するとともに例えば水平軸線周りにワーク Wに対して回転送りをも付与できる口一夕リテーブルを設け、このロータリテープルにワーク Wを装着して工具格納手段に予め収納した種々径が異なる研削砥石 Tを選択的に主軸 1 2 に交換、装着しながら所望の研削加工を遂行する構成とした工作機械 M Tの実施例が図 6 、図 7 に図示されている。この実施例において、図 1 〜図 5 に示した工作機械 M Tの構造要素と同じ構造要素は同じ参照番号で示してある。

図 6 、図 7 を参照すると、工作機械 M Tは、例えば周知の工具マガジン等からなる後述の工具格納装置 9 0 を備え、この工具格納装置 9 0 に格納された工具（研削砥石） Tおよび後述のワーク Wの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置 M _R を周知の工具交換アーム等の工具交換手段（図示なし）を用いて主軸頭 1 0 の主軸 1 2 に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図 6 の上段側に実線で示す場合には、工具格納装置 9 0 から工具交換手段によって主軸 1 2 に工具 Tの一例として研削砥石 Tが装着された様子を示し、また、下段に破線で示す場合は、主軸 1 2 にワーク測定装置 M _R が装着された様子を示している。

他方、上記の主軸頭 1 0 と対向した位置には基台 9 2上において上述の二軸方向と直交した他の一軸方向（ Z軸方向）に移動可能にテーブル 9 4 が搭載されている。このテーブル 9 4 の上方には口一タリへッド 9 8力くロータリへッドベース 9 6 を介して搭載されており、このロータリへッド 9 8 の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具 1 0 0 に被加工対象としてのワーク Wが取着されるようになつている。なお、ワーク把持具 1 0 0 は口一タリへッド 9 8 の内部に収納されたサ一ボモータからなる駆動モータ（図示なし）によって割り出し回転自在に設けられている。

また、工作機械 M Tには機械制御装置 1 0 2 が接続されており、この機械制御装置 1 0 2 からの指令に応じて既述した加工液供給装置 1 8 の位置決め、姿勢設定を始めとする機械の全ての可動部の動作制御が遂行される構成となっている。

また、テーブル 9 4 上において、所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置 1 1 0 が設けられている。すなわち、テーブル 9 4 において X， Υ , Z軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置 1 1 0が設けられ、その位置データ（ X， Y , Z軸方向の座標値）は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図 7 に示すように、同自動工具測定装置 1 1 0 はテーブル 9 4 の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋 1 1 2 で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置 1 1 0 は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端 1 1 0 aを有し、主軸頭 1 0 および機械コラム 1 4 の X， Y軸の二軸方向の移動とテーブル 9 4 の Z軸方向の移動とによって主軸 1 2 に装着された工具（研削砥石） Tを同自動工具測定装置 1 1 0 の測定先端 1 1 0 a に当接させることにより、研削砥石 Tの外径寸法が測定可能になっている。つまり、自動工具測定装置 1 1 0 における測定先端 1 1 0 aの基台 9 2 に対する X， Y , Z軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置 1 0 2 に予め記億されていることから、研削砥石 T と測定先端 1 1 0 a との接触時における機械側の位置検出器から入力される X， Υ , Z軸における位置データを機械制御装置 1 0 2 に入力することにより、研削砥石 Tの外径寸法の実測値を演算により求めることが可能になっている。

なお、既述したワーク測定装置 M _κ が主軸 1 2 に装着された場合にも、主軸 1 2 の中心位置は既知データとして機械制御装置 1 0 2 に予め記憶されており、主軸 1 2 およびテーブル 9 4 が既述の三軸方向（ X , Υ , Ζ軸方向）に相対的に接近送り動作されることによつて、ワーク把持具 1 0 0 に取着したワーク Wの外形部位にワーク測定装置 Μ _κ の測定先端が接触したとき、送り動作量の測定値と主軸 1 2 の位置に関する既知データとから機械制御装置 1 0 2 においてワーク Wの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置 1 1 0 は、ワーク Wと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。

さて、本実施形態に係る工作機械においては、主軸 1 2 を有した主軸頭 1 0 の外周域に加工液供給装置 1 8 とツル一イングまたはドレツシング処理用の工具修整装置 Dとが常設されており、この加工液供給装置 1 8 は、加工液供給ノズル 2 0 の開口端を有し、また図 6 および図 7 には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有していることは先の実施形態に関連して記載したとおりである。上記の加工液供給ノズル 2 0 は、研削砥石 Tによってワーク Wの加工作用が行われる際に、最先端の開口端から加工液を研削砥石 Tとワーク Wとが係合して加工を進涉させる接触領域 Pに加工液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を研削砥石 Tとワーク Wとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進埗させるように設けられている。

Claims

請求の範囲

1 . 主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとを X， Υ , Z軸の 3軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工する工作機械装置において、

前記主軸を回転可能に支持する主軸頭と、

前記主軸頭を移動可能に支持するコラムと、

を具備したことを特徴とする工作機械装置。

2 . 前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたラックと、前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられ前記ラックと嚙合するピニオンと、前記ピニオンと一体に前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する直線移動用モータとから構成された請求項 1 に記載の工作機械装置。

3 . 前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたピニオンと、前記ピニオンと嚙合するピニオンを有し前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイ一ノレと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する旋回移動用モータとから構成された請求項 1 に記載の工作機械装置。

4 . 前記円周方向移動手段は、前記円筒支持手段と一体に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する回転移動用モータとから構成された請求項 1 に記載の工作機械装置。

5 . 前記テーブルに少なくとも 1 つの回転送り軸をもつ回転テーブルを設け、前記回転テーブルに取り付けた前記ワークに回転送りを与えるワーク回転手段を更に具備した請求項 1 に記載の工作機械装置。

6 . 前記主軸に装着される前記工具は研削砥石で成る請求項 1 に記載の工作機械装置。

7 . 前記工作機械装置の構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着された前記研削砥石の砥石径または前記研削砥石の刃先位置を測定する工具測定手段を更に具備した請求項 6 に記載の工作機械装置

8 . 前記コラムに設けられ、前記主軸に装着された前記研削砥石の外周部をツル一ィングまたはドレツシングする工具修正手段を更に具備した請求項 6 に記載の工作機械装置。

9 . 主軸に装着された工具とテーブルに取り付けられたワークとが係合する加工領域に加工液を供給する工作機械装置の加工液供給装置において、

前記加工領域に向けて加工液を噴射する加工液ノズルを有し、加ェ液供給源に配管、接続された加工液供給手段と、前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、

前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の加工液ノズルを直線動作または旋回動作させ前記工具の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、

を具備したことを特徴とする工作機械装置の加工液供給装置。

1 0 . 前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたラックと、前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられ前記ラックと嚙合するピニオンと、前記ピニオンと一体に前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記コラムに固定され前記ゥォ一ムを回転駆動する直線移動用モータとから構成された請求項 9 に記載の工作機械装置の加工液供給装置。

1 1 . 前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の加工液ノズルに設けられたピニオンと、前記ピニオンと嚙合するピニオンを有し前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するウォームと、前記工作機械装置の構造体の一部に固定され前記ウォームを回転駆動する旋回移動用モータとから構成された請求項 9 に記載の工作機械装置の加ェ液供給装置。

1 2 . 前記円周方向移動手段は、前記円筒支持手段と一体に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと嚙合するゥォームと、前記工作機械の構造体の一部に固定され前記ウォームを回転駆動する回転移動用モ一タとから構成された請求項 9 に記載のェ作機械装置の加工液供給装置。