JP2013027973A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構造及び改善された機械強度を有する工作機械を提供する。
【解決手段】垂直な１つの前壁３とこれに対して直角に配設された２つの側壁２，２’とを有する支柱１を有する１つの機械フレームと、前壁３に配設された１つの工作物保持装置８と、工具１４，１４’を有する少なくとも１つの工具ホルダ１０とを有し、前壁３が、仮想平面Ｅ内に位置する、軸状の工作物７を加工するための工作機械において、垂直ガイド５と工作物保持装置８が、仮想平面Ｅの向かい合う両側に配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸状の工作物を加工するための工作機械に関する。

従来技術では、このような工作機械が公知である。

特許文献１は、軸状の工作物の両端部の加工をするための垂直加工機械を開示する。挟持された工作物を回転させるために２つの挟持装置が設けられている。少なくとも一方の挟持装置が、中央部挟持装置として形成されている。挟持装置も、工具回転台を有する２つのクロスキャリッジも、機械フレームの前方の垂直な壁に取り付けられている。これから、強制的に、垂直なキャリッジガイドから挟持装置に比較的大きい間隔が生じ、これにより、機械フレームが、比較的幅広になる。

独国実用新案第２０ ２００７ ０１２ ８８７号明細書

本発明の課題は、コンパクトな構造及び改善された機械強度を有する請求項１の上位概念による工作機械を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴によって解決される。

有利な形成は、従属請求項に記載されている。

以下で、実施例により本発明を詳細に説明する。

操作側から見た工具回転台を有する工作機械 万力を有する端部加工機械 相手スピンドルを有する工作機械 図３による工作機械での端部加工 図３による工作機械での端部加工 図３による工作機械での端部加工 Ｙ軸を有する工作機械 研磨機械 図４による研磨機械の平面図 同期研磨をするための４軸研磨機械

図１は、工作機械を概略図で示す。機械フレームは、正方形の横断面、垂直な側壁２，２’及び同様に垂直な前壁３を有する支柱１として形成されている。前壁３は、仮想平面Ｅ内に位置し、側壁２は、仮想平面Ｆ内に位置し、この仮想平面Ｆ内に、垂直キャリッジ４用の垂直ガイド５が、垂直方向（Ｚ軸）配設されている。駆動は、モータ６と図示されてないボールネジスピンドルを介して行なわれる。垂直キャリッジ４のところで、水平キャリッジ１５が、ガイドレール１６上を水平方向（Ｘ軸）に可動に案内されている。そこで、工具ホルダ１０が、水平な旋回軸１７を中心として回転可能に支承されている。工具ホルダ１０は、工具１４，１４’及びグリッパ１１を支持する。工作物保持装置８が、前壁３に配設されている。工作物保持装置８は、レール１９上を移動可能な工作物スピンドル９と心押台２２を有する。工作物スピンドル９は、モータ６’によって垂直方向に移動することができる。搬送装置２６は、未加工の工作物７をローディング位置２０に搬送し、加工後の工作物７をローディング位置から引き離す。ローディングのため、グリッパ１１は、工作物７をローディング位置２０から取り出し、工作物スピンドルに供給する。側壁２を有する仮想平面Ｆは、前壁３を有する仮想平面Ｅに対して直角に配設されている。

図２による工作機械は、端部加工機械を示す。この場合、工作物７は、万力２９に挟持される。工具ホルダ１０に対して点対称に、機械の右側に、第２の工具ホルダ１０’が設けられている。この第２の工具ホルダ１０’は、垂直キャリッジ４’を介して側壁２’に沿って垂直ガイド５’上を垂直方向に移動可能で、水平キャリッジ１５’を介して水平なＸ方向に移動可能である。点対称に配設することにより、工作物７は、両端面を同時に加工することができる。工作物７が端部加工機械において万力２９に不動に挟持されているのに対して、図３による工作機械では、回転駆動される工作物７が、その外周面とその端部を、２つの固定部内で加工することができる。このため、工作物スピンドル９に相手スピンドル１８が付設されている。有利なことに、両工具１４，１４’が、点対称に配設されている。これにより、これら工具は、工作物スピンドル９もしくは相手スピンドル１８に対して同軸に配設され、同様に工作物の両端部を同時に加工することができる。有利なことに、工具ホルダ１０に心押センタ２８が設けられている。従って、工作物７は、加工が相手スピンドル１８での挟持を許容しない場合に、支持することができる。端部の加工をするため、工作物７は、まず、工作物スピンドル９に挟持され、下に向かって突出する端部が、工具１４によって加工される（図３ａ）。次に、工作物スピンドル９が、下に向かって移動し（図３ｂ）、工作物７を相手スピンドル１８に引き渡す。工作物スピンドル９が、再び元の位置に達した後、工具ホルダ１０が、水平方向に旋回軸１７を中心として、工具１４が相手スピンドル１８に対して同軸に配設されるまで旋回する。次に、上に向かって相手スピンドル１８から突出する工作物７の端部を加工することができる（図３ｃ）。図３ｄからわかるように、側壁２，２’に沿って垂直に移動可能なキャリッジは、有利なことにＹ軸を備えることができる。このため、垂直キャリッジ４，４’がベッドキャリッジとして形成されている。垂直キャリッジ４，４’は、フレームとは反対側に、Ｙ軸キャリッジ３３用のＹ軸ガイド３２を支持する。Ｙ軸キャリッジ３３上で、水平キャリッジ１５が、ガイドレール１６上を水平方向（Ｘ軸）に可動に案内されている。水平キャリッジ１５に、工具ホルダ１０が、それぞれ垂直な旋回軸１７を中心として回転可能に支承されている。機械フレームが、平行な側壁２，２’を有する支柱１として形成されているので、Ｙ軸ガイドと工作物保持装置８は、前壁３が位置する仮想平面Ｅの向かい合う両側に配設することができる。この配設により、工作物に対する工具係合部と機械フレーム間の間隔が、決定的に短縮される。従って、力の流れを改善し、機械強度を明らかに向上させることができる。

図４による研磨機械の場合も、端部加工をするための工作機械の場合のように、それぞれ２つの垂直キャリッジ４，４’と水平キャリッジ１５，１５’が、支柱１の側壁２，２’に沿って垂直方向に垂直ガイド５，５’上を移動可能である。研磨ディスク２５を有する研磨スピンドル台２４は、水平キャリッジ１５’でガイドレール１６上を水平方向に工作物７に対して送り調整可能である。工作物７の向かい合う側で、研磨スピンドル台２４に多機能ユニット２３が付設されている。この多機能ユニット２３は、水平キャリッジ１５に、垂直な旋回軸１７を中心として回転可能に支承されている。多機能ユニット２３には、色々なユニットが配設されている。工作物７の支持及びインプロセス測定をするため、１つの自己調心式の固定振れ止め２１と２つのセンサ１２が設けられている。センサ１２は、固定振れ止め２１に対して同軸に配設されているので、研磨中に工作物直径を走査することができ、同時に固定振れ止め２１による支持が行なわれる。加えて、研磨ディスク２５は、ドレッシングユニット１３によってドレッシングすることができる。図１でのように、グリッパ１１によるローディング及びアンローディングが行なわれる。

図５は、研磨機械を平面図で示す。支柱１の側壁２，２’に沿って、垂直キャリッジ４，４’が、ガイドシュー２７内で、垂直ガイド５，５’上を垂直方向に制御移動可能である。前壁３に、工作物保持装置８が心押台２２と共に配設されている。良好な見通しのために、工作物スピンドル９とセンサ１２は、ここでは図示されていない。支柱１の両側壁２，２’への垂直キャリッジ４，４’の配設と、前壁３への工作物保持装置の配設は、特に高剛性の機械構造を生じさせる。それにもかかわらず、研磨機械は、最もコンパクトで、僅かな設置スペースしか要求しない。加えて、この研磨機械は、色々な工具１４を有する多機能ユニット２３と固定振れ止め２１によって複雑な加工ステップを実施することができるので、柔軟に使用可能である。グリッパ１１、センサ１２及びドレッシングユニット１３が、共に、２軸方向に移動可能な多機能ユニット２３に配設されているので、全部で４つの直線制御軸しか必要ない。ローディング及びアンローディングのため、グリッパ１１は、工作物７をローディング位置２０から取り出し、工作物スピンドル９に供給する。この場合、水平キャリッジは、ガイドレール１６に沿って移動し、工具ホルダ１０は、旋回軸１６を中心として旋回する。

図６は、同期研磨をするための４軸の研磨機械に関する。この場合、２つの研磨スピンドル台２４，２４’が鏡面対称に配設されており、それぞれ垂直キャリッジ４，４’及び水平キャリッジ１５，１５’上をＸ方向及びＺ方向に移動可能である。この配設により、例えばクランクシャフトの主軸受３０を研磨することができる。同様に、中央に挟持されたクランクシャフトのクランクピン３１も、揺動ストローク法により加工することができる。

１ 支柱
２，２’ 側壁
３ 前壁
４，４’ 垂直キャリッジ
５，５’ 垂直ガイド
６，６’ モータ
７ 工作物
８ 工作物保持装置
９ 工作物スピンドル
１０，１０’ 工具ホルダ
１１ グリッパ
１２ センサ
１３ ドレッシングユニット
１４，１４’ 工具
１５，１５’ 水平キャリッジ
１６ ガイドレール
１７ 旋回軸
１８ 相手スピンドル
１９ レール
２０ ローディング位置
２１ 固定振れ止め
２２ 心押台
２３ 多機能ユニット
２４，２４’ 研磨スピンドル台
２５，２５’ 研磨ディスク
２６ 搬送装置
２７ ガイドシュー
２８ 心押センタ
２９ 万力
３０ 主軸受
３１ クランクピン
３２ Ｙ軸ガイド
３３ Ｙ軸キャリッジ

Claims (10)

1. 垂直な１つの前壁（３）とこれに対して直角に配設された２つの側壁（２，２’）とを有する支柱（１）を有する１つの機械フレームと、前壁（３）に配設された１つの工作物保持装置（８）と、工具（１４，１４’）を有する少なくとも１つの工具ホルダ（１０）とを有し、少なくとも１つの工具ホルダ（１０）が、機械フレームに対して相対的に垂直方向（Ｚ軸）及び水平方向（Ｘ軸）に移動可能であり、工作物（７）への工具（１４，１４’）への係合が、前壁（３）の前でのみ行なわれ、工具ホルダ（１０）が、垂直キャリッジ（４）と共に、側壁（２）の垂直ガイド（５）に沿って制御されつつ可動に案内され、垂直キャリッジ（４）の水平キャリッジ（１５）上の水平ガイドレール（１６）上をＸ方向に前壁（３）に対して平行に案内され、前壁（３）が、仮想平面（Ｅ）内に位置する、軸状の工作物（７）を加工するための工作機械において、
   垂直ガイド（５）と工作物保持装置（８）が、仮想平面（Ｅ）の向かい合う両側に配設されていることを特徴とする工作機械。
2. 端部の加工をするために、工作物保持装置（８）として万力（２９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 回転駆動される工作物（７）を加工するために、工作物保持装置（８）として心押台（２２）を有する工作物スピンドル（９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
4. 回転駆動される工作物（７）を加工するために、工作物保持装置（８）として相手スピンドル（１８）を有する工作物スピンドル（９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
5. 工具ホルダ（１０）が、水平な旋回軸（１７）を中心として回転可能に水平キャリッジ（１５）に支承されていること、工具（１４’）が、相手スピンドル（１８）に対して同軸に駆動可能であることを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
6. 回転駆動される工作物（７）を研磨するために、前壁（３）に配設された工作物スピンドル（９）及び心押台（２２）と、第２の垂直キャリッジ（４’）及び第２の水平キャリッジ（１５’）と、研磨ディスク（２５）を有する研磨スピンドル台（２４）とを有し、研磨スピンドル台（２４）が、垂直キャリッジ（４’）と共に側壁（２’）の垂直ガイド（５’）に沿って移動可能であり、垂直キャリッジ（４’）の水平キャリッジ（１５’）上の水平ガイドレール（１６）上をＸ方向に前壁（３）に対して平行に案内され、工具ホルダ（１０）として、グリッパ（１１）と固定振れ止め（２１）とを有する多機能ユニット（２３）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
7. 固定振れ止め（２１）に、少なくとも１つのセンサ（１２）が付設されていることを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
8. 研磨ディスク（２５）のドレッシングをするために、多機能ユニット（２３）にドレッシングユニット（１３）が設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の工作機械。
9. 回転駆動される工作物（７）を研磨するために、前壁（３）に配設された工作物スピンドル（９）及び心押台（２２）と、第２の垂直キャリッジ（４’）及び第２の水平キャリッジ（１５’）と、２つの研磨ディスク（２５，２５’）を有する２つの研磨スピンドル台（２４，２４’）とを有し、研磨スピンドル台（２４，２４’）が、機械フレームに対して相対的に垂直方向（Ｚ軸）及び水平方向（Ｘ軸）に移動可能であり、一方の研磨スピンドル台（２４）が、垂直キャリッジ（４’）と共に一方の側壁（２’）の垂直ガイド（５’）に沿って移動可能で、他方の研磨スピンドル台（２４’）が、垂直キャリッジ（２４）と共に他方の側壁（２）の垂直ガイド（５）に沿って移動可能であり、両研磨スピンドル台（２４，２４’）が、水平キャリッジ（１５，１５’）上の水平レール（１６）上をＸ方向に前壁（３）に対して平行に案内されていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
10. Ｙ軸を有し、垂直キャリッジ（４，４’）が、ベッドキャリッジとしてＹ方向キャリッジ（３３）用のＹ方向ガイド（３２）として形成され、水平キャリッジ（１５）が、Ｙ軸の方向に可動に案内され、Ｙ方向ガイド（３２）と工作物保持装置（８）が、仮想平面（Ｅ）の向かい合う両側に配設されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の工作機械。

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