JP2007044792A - 長物加工用工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】接離方向に移動する一対の軸受台にワークが挿通可能なワークホルダを設け、該ワークホルダによりワークの両端部を嵌合保持してこれを回転させることにより、安価かつ小型化に適した長物加工用工作機械を得る。
【解決手段】フレーム（１）に左右方向に延びるＺ軸レール（３）を設け、該Ｚ軸レール（３）に一対の軸受台（１５）を互いに接離方向に移動可能に設け、各軸受台（１５）に長物のワーク（Ｗ）が挿通可能なワークホルダ（１８）を同軸にかつ回転自在に設け、前記軸受台（１５）を互いに接離方向に移動させるＺ軸移動装置（５）と、前記ワークホルダ（１８）を回転させる駆動装置（１４）、及び前記ワーク（Ｗ）を加工する刃物台（７）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプ、軸等の端部を加工する長物加工用工作機械に関するものである。

従来の技術として、特許文献１があった。即ち、ベッドに、左右一対の主軸台を接離方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設け、各主軸台に支持された主軸の対向側端部にワーク用チャック、端面バイト及びセンタードリルを設け、前記ベッドに前記主軸台と同方向に移動する刃物台を設けるとともに、該刃物台にタレットを設け、各主軸台の中間に移動チャックを左右及び上下方向に移動自在に設ける。

そして、黒皮のワークを移動チャックによりクランプして各主軸と同軸に位置させた後、各主軸を回転させ、前記端面バイト及びセンタードリルにより前記ワークの端面及び軸心部のセンター穴を加工する。次いで、主軸に設けたワーク用チャックで前記ワークをクランプするとともに、前記移動チャックによるワークのクランプを解除し、主軸でワークを回転させながら、刃物台に取り付けたバイトにより該ワークの外周を加工する。

前記特許文献１は、主軸台のワーク用チャックにワークを貫通させて支持するものでなかったため、ワークの端部を加工する際には、各主軸台の中間部に設けた専用の移動チャックでワークの中間部を支持する必要があった。また、主軸台の主軸は、軸方向両端部をベアリングで堅牢に支持するようにしていた。このため、高価になるとともに、大型になるものであった。
特開平３−１１７５０１号公報

本発明は、接離方向に移動する一対の軸受台にワークが挿通可能なワークホルダを設け、該ワークホルダによりワークの両端部を嵌合保持して該ワークを回転させることにより、安価かつ小型化に適した新規な長物加工用工作機械を得ることを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、フレームに左右方向に延びるＺ軸レールを設け、該Ｚ軸レールに一対の軸受台を互いに接離方向に移動可能に設け、各軸受台に長物のワークが挿通可能なワークホルダを同軸にかつ回転自在に設けるとともに、該ワークホルダにワークを挟持するチャックを設け、前記軸受台を互いに接離方向に移動させるＺ軸移動装置と、前記ワークホルダを回転させる駆動装置、及び前記ワークを加工する刃物台を設ける構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記Ｚ軸移動装置として、Ｚ軸レールに一対のＺ軸可動台を互いに接離方向に移動可能に設けるとともに、各Ｚ軸可動台を各軸受台の外側に配置し、前記Ｚ軸可動台に刃物台を設け、左右に隣接する刃物台と軸受台とを互いに係合・離脱させる係脱装置を設けるとともに、各軸受台をフレームに固定・解除するクランプ装置を設け、前記Ｚ軸可動台を左右方向に移動させるＺ軸モータと、前記刃物台をＺ軸可動台に対して直交方向に移動させるＸ軸モータとを設ける構成にしたものである。
請求項３に係る発明は、前記駆動装置として、Ｚ軸レールと平行する駆動軸を設け、該駆動軸に回転体を相対回転不能かつ左右摺動可能に設け、該回転体とワークホルダとにそれぞれ歯付きプーリ又はスプロケットを設け、該歯付きプーリ又はスプロケット間に歯付きベルト又はチェーンを懸回し、前記駆動軸に主軸モータを連結する構成にしたものである。

本願発明は、一対の軸受台をＺ軸移動装置で接離方向に移動させることにより、各ワークホルダをパイプあるいは軸等のワークの長さに適した間隔に設定することができる。これにより、各ワークホルダでワーク両端を支持することができ、軸受台に対するワークホルダの軸受構造が簡素であっても、ワークを高精度にかつ堅固に支持し、該ワークの両端部を高精度に加工することができる。
また、前記各ワークホルダの間隔は、ワークを加工する刃物台の移動によって行うようにしたので、構造が簡素になるとともに、各ワークホルダの間隔が高精度に行えることになる。
また、前記ワークホルダの回転は、Ｚ軸レールと平行する駆動軸を回転させ、該駆動軸の回転を歯付きプーリ又はスプロケット、と両者間に懸回した歯付きベルト又はチェーンとにより行うようにしたので、ワークを支持するワークホルダの軸長を短くすることができ、短いワークの端部加工が容易に行えることになる。

以下本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明の実施の形態を示す要部断面正面図、図２は図１の説明用左側面図、図３は軸受台部の要部断面図、図４はワークホルダ部の断面図である。

図１、図２において、１はフレーム（ベッド）であり、このフレーム１の正面側に側面視三角形状の支持台２を固定する。この支持台２の正面側に、図１において左右方向に延びるＺ軸レール３を設け、該Ｚ軸レール３に左右一対のＺ軸可動台４を左右摺動可能に取り付ける。各Ｚ軸可動台４は支持台２の左右両側に設けたサーボモータからなるＺ軸モータ（Ｚ軸移動装置）５により、Ｚ軸レール３に沿って個々に左右方向に移動される。

前記各Ｚ軸可動台４に刃物台７を、図１において上下摺動可能に取付け、これら刃物台７は各Ｚ軸可動台４の上部に取り付けたＸ軸モータ（サーボモータ）８によって個々に上下動される。前記各刃物台７にタレット９を左右に対面させて取付け、該タレット９は旋回モータ（サーボモータ）１０によって左右の軸心を中心として旋回される。前記各タレット９の外周にはバイト、センタードリル等、各種の刃物１１が取付けられている。

前述した支持台２の上部に、ボールスプラインからなる駆動軸１３を前記Ｚ軸レール３と平行に配置し、その左右両端部をベアリングを介して支持台２に回転自在に取付ける。該駆動軸１３は歯付きプーリ２３を介して支持台２に取り付けた主軸モータ（駆動装置）１４に連結される。

前記各Ｚ軸可動台４の左右中間部に左右一対の軸受台１５を配置し、取付けベース１５ａ（図２）を介して前記Ｚ軸レール３に左右摺動可能に取付け、該軸受台１５の上端部に回転体１６を回転自在に取り付け、また、該軸受台１５の下端部にワークホルダ１８を回転自在に取り付ける。前記回転体１６とワークホルダ１８とは、図３に示すように、歯付きプーリ２３，２４及び歯付きベルト２５を介して互いに連結される。

前記回転体１６は、図３に示すように、駆動軸１３に摺動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合させたスライダー１６ａに保持環１６ｂを嵌合固定し、該保持環１６ｂを、上部軸受１７を介して軸受台１５の上端部に回転自在に支持する。また、前記保持環１６ｂの一側に歯付きプーリ２３を固定する。

前記ワークホルダ１８は、図３、図４に示すようになっている。即ち、パイプ、あるいは軸等の長物のワークＷが嵌合する嵌合筒１９を支持環２０内に摺動可能にスプライン嵌合させ、この支持環２０を介して下部軸受２６により前記軸受台１５の下端部に回転自在に支持する。前記嵌合筒１９はコレットチャックからなり、図４において左部に切り割れされた挟持爪１９ａを有し、作動ばね２１により常時右方（クランプ方向）に移動付勢され、支持環２０の左端内周に形成したテーパー面２０ａにより前記挟持爪１９ａを軸心方向に弾性変形させる。

前記挟持爪１９ａによるワークＷの挟持は、ワークＷを取り外す際に、チャック解除装置２２によって解除させる。即ち、図４に示すように、軸受台１５の下端部に解除アーム２２ａを揺動可能にピン支持し、その一端部を図４において前記嵌合筒１９の右端面に当接させ、その他端部を軸受台１５に取り付けた解除シリンダ２２ｂのピストンロッド２２ｃに連結する。そして、前記ピストンロッド２２ｃにより解除アーム２２ａの他端部を外側方に押圧することにより、嵌合筒１９を図４において左方に移動させ、前記挟持爪１９ａを半径方向外方に弾性復帰させてワークＷの挟持を解除する。

前記支持環２０の一側に歯付きプーリ２４を固定し、該歯付きプーリ２４と前述した駆動軸１３側の歯付きプーリ２３と間に歯付きベルト２５を懸回し、駆動軸１３の回転が嵌合筒１９に伝達されるようにする。なお、前記歯付きプーリ２３，２４はスプロケットに、前記歯付きベルト２５はチェーンに換えてもよい。

前述した刃物台７及び軸受台１５のうち、左右に隣接する刃物台７と軸受台１５とを互いに係合・離脱させる係脱装置２７を設けるとともに、各軸受台１５をフレームに固定・解除するクランプ装置３０を設ける。

前記係脱装置２７は、図１に示すように、刃物台７の、軸受台１５と対面する側部に係合環２７ａを側方に向けて突出固定し、前記軸受台１５の、刃物台７と対面する側部に前記係合環２７ａが嵌合係止する係合ピン２７ｂを下方に向けて突出固定する。これにより、刃物台７を軸受台１５方向に移動させて前記係合環２７ａを係合ピン２７ｂの下方に位置させた後、該刃物台７を上方に移動させ、係合環２７ａを係合ピン２７ｂに係合させて刃物台７を軸受台１５に連結する。また、上記状態から刃物台７を下方に移動させることにより、係合環２７ａを係合ピン２７ｂから離脱させ、刃物台７と軸受台１５との連結を解除する。

前記クランプ装置３０は、図２に示すようになっている。即ち、各軸受台１５の取付けベース１５ａの上部にクランプシリンダ３０ａを取付け、該クランプシリンダ３０ａにより、下部のクランプ爪３０ｂを開閉させ、該クランプ爪３０ｂによってＺ軸レール３の固定ベース３ａを挟持又は解除する。これにより、各軸受台１５がＺ軸方向に移動されて両者の間隔が所定値に設定された際に、前記クランプシリンダ３０ａをロック方向に作動させて各軸受台１５を固定ベース３ａ、従ってフレーム１に固定する。

ここで、前述したＺ軸可動台４、刃物台７、Ｚ軸モータ５、及び係脱装置２７は、本願発明のＺ軸移動装置をなす。また、前述した駆動軸１３、主軸モータ１４、回転体１６、歯付きプーリ２３，２４、歯付きベルト２５は、本願発明の駆動装置をなす。なお、前記回転体１６、歯付きプーリ２３，２４、及び歯付きベルト２５は、左右の軸受台１５のうち、一方の軸受台１５に設けた回転体１６、歯付きプーリ２３，２４、及び歯付きベルト２５のみとしてもよい。また、歯付きベルト２５は平ベルトあるいはＶベルトに、前記歯付きプーリ２３，２４は平プーリあるいはＶプーリにしてもよい。

次に前記実施例の作動態様について説明する。まず、係脱装置２７を係合作動させて刃物台７と軸受台１５とを互いに係合させる。即ち、Ｚ軸モータ５を前進方向に起動させて刃物台７を軸受台１５方向に移動（前進）させ、係合環２７ａを係合ピン２７ｂの下方に位置させた後、Ｘ軸モータ８を上昇方向に起動させて前記刃物台７を上方に移動させ、係合環２７ａを係合ピン２７ｂに係合させ、刃物台７を軸受台１５に連結する。

次いで前記Ｚ軸モータ５を行進方向に起動させてＺ軸可動台を後進させ、各軸受台１５の間隔をワークＷの長さに適した間隔に設定する。次いで、クランプ装置３０をロック作動させて前記軸受台１５をフレーム１に固定し、ワークホルダ１８にワークＷを嵌合させる。次いでＸ軸モータ８を下降方向に起動させて前記刃物台７を下方に移動させ、係合環２７ａを係合ピン２７ｂから離脱させて刃物台７と軸受台１５との連結を解除する。

次いで、主軸モータ１４を起動させ、駆動軸１３、回転体１６、歯付きプーリ２３，２４、歯付きベルト２５、ワークホルダ１８を介してワークＷを回転させる。また、これと並行してＺ軸モータ５、Ｘ軸モータ８、及び旋回モータ１０を予め設定したプログラムに従って起動させる。さすれば、刃物台７に取り付けた刃物１１が選択されるとともに、該刃物１１がＺ軸可動台４、刃物台７を介してＸ軸及びＺ軸方向に移動され、前記ワークＷの端部を加工することになる。

本発明の実施の形態を示す正面図である。 図１の説明用左側面図である。 軸受台部の要部断面図である。 ワークホルダ部の断面図である。

符号の説明

１ フレーム
２ 支持台
３ Ｚ軸レール
３ａ 固定ベース
４ Ｚ軸可動台
５ Ｚ軸モータ（Ｚ軸移動装置）
７ 刃物台
８ Ｘ軸モータ
９ タレット
１０ 旋回モータ
１１ 刃物
１３ 駆動軸
１４ 主軸モータ（駆動装置）
１５ 軸受台
１５ａ 取付けベース
１６ 回転体
１６ａ スライダー
１６ｂ 保持環
１７ 上部軸受
１８ ワークホルダ
１９ 嵌合筒
１９ａ 挟持爪
２０ 支持環
２１ 作動ばね
２２ チャック解除装置
２２ａ 解除アーム
２２ｂ 解除シリンダ
２２ｃ ピストンロッド
２３，２４ 歯付きプーリ（スプロケット）
２５ 歯付きベルト（チェーン）
２６ 下部軸受
２７ 係脱装置
２７ａ 係合環
２７ｂ 係合ピン
３０ クランプ装置
３０ａ クランプシリンダ
３０ｂ 爪

Claims (3)

1. フレーム（１）に左右方向に延びるＺ軸レール（３）を設け、該Ｚ軸レール（３）に一対の軸受台（１５）を互いに接離方向に移動可能に設け、各軸受台（１５）に長物のワーク（Ｗ）が挿通可能なワークホルダ（１８）を同軸にかつ回転自在に設け、前記軸受台（１５）を互いに接離方向に移動させるＺ軸移動装置（５）と、前記ワークホルダ（１８）を回転させる駆動装置（１４）、及び前記ワーク（Ｗ）を加工する刃物台（７）を設けたことを特徴とする長物加工用工作機械。
2. Ｚ軸移動装置は、Ｚ軸レール（３）に一対のＺ軸可動台（４）を互いに接離方向に移動可能に設けるとともに、各Ｚ軸可動台（４）を各軸受台（１５）の外側に配置し、前記Ｚ軸可動台（４）に刃物台（７）を設け、左右に隣接する刃物台（７）と軸受台（１５）とを互いに係合・離脱させる係脱装置（２７）を設けるとともに、各軸受台（１５）をフレーム（１）に固定・解除するクランプ装置（３０）を設け、前記Ｚ軸可動台（４）を左右方向に移動させるＺ軸モータ（５）と、前記刃物台（７）をＺ軸可動台（４）に対して直交方向に移動させるＸ軸モータ（８）とを設けたことを特徴とする請求項１記載の長物加工用工作機械。
3. 駆動装置（１４）は、Ｚ軸レール（３）と平行する駆動軸（１３）を設け、該駆動軸（１３）に回転体（１６）を相対回転不能かつ左右摺動可能に設け、該回転体（１６）とワークホルダ（１８）とにそれぞれ歯付きプーリ又はスプロケット（２３，２４）を設け、該歯付きプーリ又はスプロケット（２３，２４）間に歯付きベルト又はチェーン（２５）を懸回し、前記駆動軸（１３）に主軸モータ（１４）を連結したことを特徴とする請求項１又は２記載の長物加工用工作機械。

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