JP2013244582A - Ｙ軸送り台及び旋削機械 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的小型でありかつ安価な装置によるスカイビング加工を実現する。
【解決手段】Ｙ軸送り台５１は、工作機械１のスカイビング加工に用いられるものであって、切削工具５３と、駆動装置５５とを備えている。駆動装置５５は、タレット１７Ａに装着され、切削工具５３をタレット１７Ａに対してＹ軸方向に駆動するための装置である。
【選択図】図７

Description

本発明は、スカイビング加工に用いられるＹ軸送り台及び旋削機械に関する。

従来の加工法よりも比較的良好な表面粗さが得られるため、、円筒形状工作物の大量生産には、スカイビング加工が適している。スカイビング加工とは、バイトを用いて工作物を削り加工する場合において、工作物の接線方向にバイトを送ることにより工作物を切削する加工方法をいう（例えば、特許文献１を参照。）

特許第３９８４０５２号

スカイビング加工を実現するためには、ＸＺ２軸の構成にＹ軸機構を設ける必要がある。しかし、Ｙ軸機構を設けることは、通常高価になり、装置のスペースも大きくなる。

特に、Ｙ軸機構を追加した場合において切削力に対する剛性をＸＺ２軸機構の機械の剛性と同等にするためには、各部位の剛性を高くする必要がある。また、スカイビング加工では、
切削背分力がシングルポイント切削より大きくなっているので、全体の剛性向上が必要になっている。
以上の剛性向上の仕様によって、Ｙ軸機構を有する機械は必然的に高価になっていた。

本発明の課題は、比較的小型でありかつ安価な装置によるスカイビング加工を実現することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係るＹ軸送り台は、旋削機械のスカイビング加工に用いられるものであって、切削工具と、駆動装置とを備えている。駆動装置は、タレットに装着され、切削工具をタレットに対してＹ軸方向に駆動するための装置である。
この装置では、Ｙ軸送り台が装着されるのがタレットなので、比較的小型でありかつ安価な装置によるスカイビング加工を実現できる。

駆動装置は、モータと、駆動構造とを有していてもよい。その場合、モータは、タレットを回転自在に支持する支持部に固定される。駆動構造は、タレットに固定され、切削工具を駆動するための構造である。
この装置では、モータが支持部に固定されており、駆動構造がタレットに固定されている。そして、タレットを支持部に対して、回転させてタレットの位置決めを行う。
このようにモータが固定されるのがタレットではなく支持部なので、省スペース化及び構造の簡素化を実現できる。また、タレットのステーションの空きが確保される。

駆動構造は、変換機構を含んでいてもよい。その場合、変換機構は、モータからの回転力を直線方向の力に変換して、直線方向の力を切削工具に伝達する。
このように比較的簡単な構造で力の向きを変換するので、限られたスペース内での力の伝達が可能になる。

駆動構造は、切削工具を支持して、変換機構からの力を受ける支持部材と、支持部材をＹ軸方向に案内する案内構造とを、さらに含んでいてもよい。
このように支持部材をＹ軸方向に移動させる際の案内に案内構造を用いているので、支持部材の移動が安定する。

案内構造は、タレットの一部との間で支持部材を挟み付ける固定部材と、固定部材を支持部材に対して付勢する弾性部材と、を含んでいてもよい。
このように、案内構造を構成するのにタレットの一部が用いられているので、支持部材に作用する荷重に対する剛性を確保できる。

本発明の他の見地に係る旋削機械は、Ｘ軸及びＺ軸に移動可能なタレットと、タレットを支持する支持部と、上記のＹ軸送り台と、を備えている。
この旋削機械では、上記のＹ軸送り台の効果を実現できる。

本発明に係るＹ軸送り台及び旋削機械は、比較的小型でありかつ安価な装置によるスカイビング加工を実現可能にする。

本発明の一実施形態に係る工作機械の破断側面図である。 工作機械の平面図である。 Ｙ軸送り台の正面図。 Ｙ軸送り台の下面図。 Ｙ軸送り台の側面図。 Ｙ軸送り台の斜視図。 Ｙ軸送り台の斜視図。 Ｙ軸送り台の断面図。 図５のＩＸ−ＩＸ断面図。 図９のＸ−Ｘ断面図。 図９のＸＩ−ＸＩ断面図。 Ｙ軸送り台の正面図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の下面図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の側面図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の斜視図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の斜視図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の断面図（第２実施形態）。 Ｙ軸送り台の斜視図（第３実施形態） 送り部材の斜視図（第３実施形態）。 図１８のＸＸ−ＸＸ断面図（第３実施形態）。 図１８のＸＸＩ−ＸＸＩ断面図（第３実施形態）。 図１８のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ断面図（第３実施形態）。 図１８のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面図（第３実施形態）。

（１）工作機械
図１及び図２を用いて、本発明の第１実施形態に係る工作機械１を説明する。
工作機械１は、長尺なワークの加工に適した旋盤である。工作機械１は、工作機械本体３と、工作機械本体３にワークＷを搬入出するワーク搬入出装置５と、工作機械本体３の背面に設置された制御盤７と、正面に設置された操作盤９とを備える。ワーク搬入出装置５は、工作機械本体３の前部に上下に並べて設けられた搬入側ワーク載置台装置５Ａ及び搬出側ワーク載置台装置５Ｂからなる。

工作機械本体３は、ベッド１１と、主軸台１３と、心押し台１５と、上下一対のタレット１７Ａ，１７Ｂを有している。主軸台１３は、ベッド１１の左右方向である長手方向一側部に配置されている。心押し台１５は、主軸台１３に左右方向に対向して配置されている。タレット１７Ａ，１７Ｂは、主軸台１３及び心押し台１５の上方と下方とにそれぞれ配置されている。

主軸台１３には、左右方向に延びる水平な主軸２１が回転自在に支持されている。そして、主軸２１の心押し台１５に対向する側の端部に、ワークＷの一端を把持することのできる主軸チャック２３が設けられている。主軸モータ２５の回転がベルト伝動機構２７を介して主軸２１に伝達されることで、主軸２１が回転する。

心押し台１５は、主軸２１に向かって突出し先端が円錐状に尖った心押し軸２９を有する。心押し台１５は、ベッド１１に設けた左右案内３１により左右に移動自在に支持され、進退機構（図示せず）により主軸２１に対して進退可能とされている。

タレット１７Ａ，１７Ｂは共に、それぞれのタレット支持体３３に対し主軸軸心Ｏ１と平行な旋回軸心Ｏ２回りに旋回可能な部材である。タレット１７Ａ，１７Ｂの周面には、ワークＷに対して切削加工を施すバイトや回転工具等の工具が複数取付け可能である。
タレット１７Ａ，１７Ｂを旋回させるタレット旋回機構（図示せず）は、タレット支持体３３に内蔵されている。

タレット１７Ａ，１７Ｂ及びタレット支持体３３は、タレット移動機構３５により、主軸軸心Ｏ１の方向（Ｚ軸方向）及び主軸軸心Ｏ１と直交する方向（Ｘ軸方向）への直線移動が可能である。タレット移動機構３５は、ベッド１１に設けた左右案内３７に沿って左右送り台３９をＺ軸方向に移動自在に支持し、左右送り台３９に設けた上下案内４１に沿ってタレット支持体３３をＸ軸方向に移動自在に支持している。タレット支持体３３に対して、上記のようにタレット１７Ａ，１７Ｂが旋回可能に支持されている。

（２）Ｙ軸送り台（第１実施形態）
図３〜図１１を用いて、Ｙ軸送り台５１を説明する。
Ｙ軸送り台５１は、スカイビング加工に用いられる装置である。スカイビング加工とは、バイトを用いて工作物を削り加工する場合において、工作物の接線方向にバイトを送ることにより工作物を切削する加工方法をいう。以下、Ｙ軸送り台５１は、タレット１７Ａに装着されているとして説明する。
Ｙ軸送り台５１は、切削工具５３と、駆動装置５５とを備えている。切削工具５３は、バイトホルダ５３ａと、バイトホルダ５３ａに固定されたチップ５３ｂとからなる。駆動装置５５は、タレット１７Ａに装着され、切削工具５３をタレット１７Ａに対してＹ軸方向に駆動するための装置である。
なお、Ｙ軸送り台５１は、ワークＷの切削に用いられる。そして、切り込み設定はＸ軸の駆動によって行われる。

駆動装置５５は、モータ５７と、駆動構造５９と、カップリング６１とを有している。モータ５７は、タレット１７Ａを支持するタレット支持体３３に装着される。駆動構造５９は、タレット１７Ａに装着され、切削工具５３を駆動するための構造である。カップリング６１は、モータ５７と駆動構造５９を連結するための構造である。

駆動構造５９は、モータ５７からの回転力の向きを変換する第１変換機構６５と、第１変換機構６５から回転力を直線方向の力に変換して、直線方向の力を切削工具５３に伝達する第２変換機構６７と、を含んでいる。モータ５７の軸５７ａは、Ｚ軸に沿って延びている。第１変換機構６５は、Ｚ軸を中心とする回転力をＹ軸を中心とする回転力に変換するための機構である。第１変換機構６５は、ウォームギアからなる。第１変換機構６５は、Ｚ軸方向に延び、一端にカップリングが設けられ、他端にウォームが設けられている第１シャフト７７（図１０及び図１１を参照）を有している。第２変換機構６７は、Ｙ軸を中心とする回転力をＹ軸方向の直線方向の力に変換するための機構である。具体的には、第２変換機構６７は、送りネジ機構を含んでいる。第２変換機構６７は、一端にウォームホイールが設けられ、他端に支持部材６９に設けられたネジ孔に螺合するネジ部を有する第２シャフト７９（図９を参照）を有している。
このように比較的簡単な構造で力の向きを変換するので、限られたスペース内での力の伝達が可能になる。

なお、第１シャフト７７及び第２シャフト７９をそれぞれ回転自在に支持する第１部材８１及び第２部材８３は、タレット１７Ａに固定されている。

駆動構造５９は、切削工具５３を支持して第２変換機構６７からの力を受ける支持部材６９と、支持部材６９をＹ軸方向に案内する案内構造７１とを、さらに含んでいる。支持部材６９は、ブロック状の部材である。支持部材６９は、案内構造７１によって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向には移動不能に支持されている。

案内構造７１は、タレット１７Ａの一部との間で支持部材６９を挟み付ける固定部材７３と、固定部材７３を支持部材６９に対し付勢する弾性部材７５と、を含んでいる。より具体的には、案内構造７１は、アリ溝ガイドであり、タレット１７Ａの溝と固定部材７３とで構成されたアリ溝に、固定部材７３の上部がスライド可能に係合している。弾性部材７５は、例えば皿バネであり、固定部材７３に対して予圧を与えている。それにより、支持部材６９のスライド時の部材間の隙間がなくなっている。
このように支持部材６９をＹ軸方向に移動させる際の案内に案内構造７１を用いているので、支持部材６９の移動が安定する。また、案内構造７１を構成するのにタレット１７Ａの一部が用いられているので、支持部材６９に作用する荷重に対する剛性を確保できる。

モータ５７と駆動装置５５との連結は、タレット割り出し後にカップリング６１でモータ軸５７ａ（図１０及び図１１を参照）と駆動装置５５の第１シャフト７７（図１０及び図１１を参照）を連結することで行う。
この装置では、Ｙ軸送り台５１が装着されるのがタレット１７Ａなので、比較的小型でありかつ安価な装置によるスカイビング加工を実現できる。
また、モータ５７が固定されるのがタレット１７Ａではなくタレット支持体３３なので、省スペース化及び構造の簡素化を実現できる。また、タレット１７Ａのステーションの空きが確保される。

（３）Ｙ軸送り台（第２実施形態）
Ｙ軸送り台の他の実施例として、図１２〜図１７を用いてＹ軸送り台１５１を示す。
本実施形態に係るＹ軸送り台１５１の基本構造は前記実施形態と同じであるので、基本構造の説明は省略する。なお、第１実施形態と同じ部材に対しては、第１実施形態の符号に対して数字の百を足した符号としている。

なお、本実施形態のＹ軸送り台１５１は、切り込み設定用に用いられる。したがって、切削工具１５３は前記実施形態の切削工具５３と同じであるが、支持部１６９が前記実施形態の支持部６９と形状が異なる。
切り込み設定時には、カップリング１６１の結合後に、ギア駆動によって切削工具１５３の切り込み位置決め精度を実現する。この際に、位置検出用装置１８７が用いられる。位置検出用装置１８７は、例えば位置検出用デジタルゲージからなる。

そして、その後に、Ｘ軸方向にタレット１１７Ａが移動させられ、ワークＷの切削が行われる。

（４）Ｙ軸送り台（第３実施形態）
Ｙ軸送り台の他の実施例として、図１８〜図２３を用いてＹ軸送り台２５１を説明する。
Ｙ軸送り台２５１は、スカイビング加工に用いられる装置である。以下、Ｙ軸送り台２５１は、タレット２１７Ａに装着されているとして説明する。
Ｙ軸送り台２５１は、切削工具２５３と、駆動装置２５５とを備えている。切削工具２５３は、バイトホルダ２５３ａと、バイトホルダ２５３ａに固定されたチップ２５３ｂとからなる。駆動装置２５５は、タレット２１７Ａに装着され、切削工具２５３をタレット２１７Ａに対してＹ軸方向に駆動するための装置である。

駆動装置２５５は、モータ２０１と、駆動構造２０２とを有している。モータ２０１は、タレット２１７Ａを支持するタレット支持体２３３に装着される。モータ２０１は、タレット支持体２３３においてタレット２１７Ａと反対側に配置されている。駆動構造２０２は、タレット支持体２３３に装着され、切削工具２５３を駆動するための構造である。駆動構造２０２は、ウォームギア２０３と、第１シャフト２０５と、第２シャフト２０７と、ベベルギアセット２０９と、第３シャフト２１１と、ラックピニオン機構２１３とを有している。

モータ２０１は、Ｙ軸方向に伸びるモータ軸２０１ａを有している。ウォームギア２０３は、第１シャフト２０５の第１端に固定され、モータ軸２０１ａに連結している。ウォームギア２０３によって、減速が行われる。第１シャフト２０５は、スライド送り用駆動軸であり、タレット支持体２３３内をＺ軸方向に伸びている。第１シャフト２０５の第２端は、タレット２１７Ａの中心部近傍まで延びている。第２シャフト２０７は、第１シャフト２０５の第２端近傍に配置され、Ｘ軸方向に伸びている。第２シャフト２０７は、タレット２１７Ａによって回転自在に支持されている。第２シャフト２０７は、ベベルギアセット２０９によって、第１シャフト２０５に連結されている。ベベルギアセット２０９は、第１ベベルギア２２２と第２ベベルギア２２３とから構成されている。第３シャフト２１１は、第２シャフト２０７に対して同心に固定されており、Ｘ軸方向に延びている。第３シャフト２１１は、タレット支持体２３３に回転自在に支持されている。第３シャフト２１１の一端には、ラックピニオン機構２１３（後述）が設けられている。

駆動構造２０２は、切削工具２５３を支持してラックピニオン機構２１３からの力を受ける支持部材２６９と、支持部材２６９をＹ軸方向に案内する案内構造２７１とを、さらに含んでいる。

支持部材２６９は、図１９に示すように、本体２６９ａと、ラック２６９ｂと、被ガイド部２６９ｃとを有している。本体２６９ａはＹ軸方向に長く延びるブロック状部材である。本体２６９ａの下面に、切削工具２５３が固定されている。ラック２６９ｂは、本体２６９ａの上面に設けられ、Ｙ軸方向に延びている。被ガイド部２６９ｃは、後述するガイド部に係合するアリ溝形状に対応する形状を有している。支持部材２６９は、案内構造２７１によって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向には移動不能に支持されている。
なお、切削工具２５３と支持部材２６９によって、送り部材２５２が構成されている。

案内構造２７１は、タレット２１７Ａの一部との間で支持部材２６９を挟み付ける固定部材２７３と、固定部材２７３を支持部材２６９に対し付勢する弾性部材（図示せず）と、を含んでいる。より具体的には、案内構造２７１はアリ溝ガイドであり、タレット２１７Ａの溝と固定部材２７３とで構成されたアリ溝に、被ガイド部２６９ｃがスライド可能に係合している。弾性部材（図示せず）は、例えば皿バネであり、固定部材２７３に対して予圧を与えている。それにより、支持部材２６９のスライド時の部材間の隙間がなくなっている。

ラックピニオン機構２１３は、第３シャフト２１１の一端に固定されたピニオン２２５と、前述のラック２６９ｂとから構成されている。ピニオン２２５すなわち第３シャフト２１１が回転すると、ラック２６９ｂすなわち支持部材２６９及び切削工具２５３がＹ軸方向に移動する。

この実施形態では、駆動軸である第１シャフト２０５をタレット支持体２３３内でＺ軸方向に延びるように設置したので、モータ２０１をタレット２１７Ａと反対側（タレット後方）に設置できている。したがって、駆動構造２０２の他の部分及び送り部材２５２をタレット２１７Ａの１つのステーションに配置することができる。その結果、図１８及び図２２に示すように、隣接するステーションにツール２２１を取り付けることができる。

なお、第３実施形態の変形例として、図２１及び図２２のＡ部分（すなわち、タレット２１７Ａの中央開口部分）に、低速・高トルクのサーボモータを配置して、ピニオン軸を直接駆動するようにしてもよい。

（５）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

工作機械の種類及び具体的な構造は、前記実施形態に限定されない。

本発明は、スカイビング加工に用いられるＹ軸送り台及び旋削機械に広く適用できる。

１ 工作機械
３ 工作機械本体
５ ワーク搬入出装置
５Ａ 搬入側ワーク載置台装置
５Ｂ 搬出側ワーク載置台装置
７ 制御盤
９ 操作盤
１１ ベッド
１３ 主軸台
１５ 心押し台
１７Ａ タレット
１７Ｂ タレット
２１ 主軸
２３ 主軸チャック
２５ 主軸モータ
２７ ベルト伝動機構
２９ 心押し軸
３１ 左右案内
３３ タレット支持体
３５ タレット移動機構
３７ 左右案内
３９ 左右送り台
４１ 上下案内
５１ Ｙ軸送り台
５３ 切削工具
５５ 駆動装置
５７ モータ
５９ 駆動構造

Claims (6)

1. 旋削機械によるスカイビング加工に用いられるＹ軸送り台であって、
   切削工具と、
   前記タレットに装着され、前記切削工具を前記タレットに対してＹ軸方向に駆動するための駆動装置と、
   を備えたＹ軸送り台。
2. 前記駆動装置は、
   前記タレットを回転自在に支持する支持部に固定されるモータと、
   前記タレットに固定され、前記切削工具を駆動するための駆動構造と、を有している、請求項１に記載のＹ軸送り台。
3. 前記駆動構造は、
   前記モータからの回転力を直線方向の力に変換して、前記直線方向の力を前記切削工具に伝達する変換機構と、を含んでいる、請求項２に記載のＹ軸送り台。
4. 前記駆動構造は、
   前記切削工具を支持して、前記変換機構からの力を受ける支持部材と、
   前記支持部材をＹ軸方向に案内する案内構造とを、さらに含んでいる、請求項３に記載のＹ軸送り台。
5. 前記案内構造は、
   前記タレットの一部との間で前記支持部材を挟み付ける固定部材と、
   前記固定部材を前記支持部材に対して付勢する弾性部材と、を含んでいる、請求項４に記載のＹ軸送り台。
6. Ｘ軸及びＺ軸に移動可能なタレットと、
   前記タレットを支持する支持部と、
   請求項１〜５のいずれかに記載のＹ軸送り台と、
   を備えた旋削機械。

Images