JP6145396B2 - 工作機械の心押し振れ止め装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、長尺のワークを回転させつつ該ワークに工具を作用させることによりワークの外周面又は端面を機械加工するようにした工作機械において、前記ワークの心押し及び振れ止めを切り替えて行うことができるようにした心押し振れ止め装置に関する。

例えば旋盤において、ワークを回転させつつ該ワークに工具を作用させることにより該ワークに機械加工を施す場合、特にワークが長尺物である場合には、ワークが振れないように心押しでワークの端面を支え、又は振れ止めでワークの外周面を支えるようにしている。

また近年においては、ワークを回転させる機構を有する回転テーブルをワークテーブル上に搭載することにより、ワークの旋削加工を可能としたマシニングセンタが開発されている。この種のマシニングセンタには、前記旋盤と同様に心押しや振れ止めを備えたものがある。

例えば特許文献１には、ベッド２上に固定配置され、ワーク２０を旋回駆動する旋盤主軸１４と、前記ベッド２上にライダ５０により回転可能に配置されたサポート４４とを備え、該サポート４４の上面に３組の心押し又は振れ止めとなるホルダ５４，５６，５８を所定の角度間隔毎に配設したものが開示されている。この従来装置では、前記サポート４４を、前記何れかのホルダが前記主軸１４と同軸となるように回転させることにより、心押しと振れ止めとを切り替えることで棒状ワークの端面又は外周面を機械加工するようにしている。

特許第４３２３１３５号公報

ところで前記従来装置では、３組のホルダを支持する比較的大型の構造体であるサポート４４を１８０°程度回転させることにより、心押しと振れ止めとを切り替えるようにしており、サポート４４が大型であるため切換えに時間がかかり、従って前記従来装置は、高速加工には適していないという問題がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、短時間で振れ止めと心押しを切り替えることができ、高速加工を実現できる工作機械の心押し振れ止め装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークを回転駆動するワーク主軸と、工具を前記ワークに作用させて該ワークを機械加工する工具主軸とを備えた工作機械において、
前記ワークの端面を支持する心押し部と、前記ワークの外周面を支持する振れ止め部とを備えた心押し振れ止め装置であって、
前記ワーク主軸の回転軸線と平行な回動軸線回りに回動可能に、かつ該回動軸線方向に移動可能に配設された回動部材を備え、
前記心押し部及び振れ止め部は、前記回動軸線方向に見て、該回動軸線を中心として前記ワーク主軸の回転軸線を通る円弧上に位置するように前記回動部材に隣接配置されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
前記回動部材は、前記心押し部又は振れ止め部の中心線が前記ワーク主軸の回転軸線と同軸をなす使用時位置と、前記心押し部及び振れ止め部が前記ワーク主軸の回転軸線から所定角度以上離れる退避時位置との間で回動可能となっていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
前記回動部材に固定された回動軸を前記回動軸線方向に移動させる軸動機構と、前記回動軸を前記回動軸線回りに回動させる回動機構とを備えたことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
前記工作機械は、工具交換装置と、旋回機構を有するワークテーブルとを備え、該ワークテーブル上のワークを、前記工具主軸を回転させて機械加工するマシニングセンタであり、前記ワークテーブルに、ワークを回転させる回転テーブルが設けられ、前記心押し振れ止め装置は、前記ワークテーブルに搭載されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、回動軸線回りに回動可能に配設された回動部材に、該回動軸線を中心として前記ワーク主軸の回転軸線を通る円弧上に位置するように前記心押し部と振れ止め部を隣接配置したので、回動部材を僅かな角度だけ回動させることで心押しと振れ止めとを切り替えることができ、比較的大型のサポートを１８０°程度回転させる従来装置に比較して切換え時間を大きく短縮でき、高速加工を実現できる。

請求項２の発明によれば、回動部材を使用時位置と退避時位置との間で回動可能としたので、加工内容によっては回動部材及び心押し部，振れ止め部が工具主軸と干渉する等、加工の邪魔になる場合には、回動部材を心押し部及び振れ止め部と共に退避時位置に簡単かつ短時間で退避させることができ、前記加工をスムーズに実行できる。

請求項３の発明によれば、前記回動部材を、前記回動軸線方向に移動させる軸動機構と、回動軸線回りに回動させる回動機構とを備えたので、心押しと振れ止めを容易確実に実行できるとともに、両者を容易確実に切り替えることができ、また退避位置への退避を容易確実に短時間で実行できる。

請求項４の発明によれば、マシニングセンタのワークテーブルにワークを回転させる回転テーブルを設けると共に、前記ワークテーブルに前記心押し振れ止め装置を搭載することにより、本装置をマシニングセンタに簡単に適用できる。

本発明の実施例１に係る心押し振れ止め装置を旋回テーブルに備えたマシニングセンタの正面図である。 前記旋回テーブルに装着された心押し振れ止め装置の正面斜視図である。 前記旋回テーブルに装着された心押し振れ止め装置の側面図である。 前記心押し振れ止め装置の回動部材部分の正面斜視図である。 前記心押し振れ止め装置の回動部材の平面図である。 前記心押し振れ止め装置の断面正面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図において、１は本発明の実施例に係る心押し振れ止め装置２を備えたマシニングセンタである。このマシニングセンタ１は、ベッド３と、該ベッド３の左，右側壁部３ａ，３ａ上に掛け渡して、かつＹ軸（前後）方向に移動可能に搭載された第１可動台４と、該第１可動台４上にＸ軸（左右）方向に移動可能に搭載された第２可動台５と、該第２可動台５上にＺ軸（上下）方向に移動可能に搭載された主軸頭６とを備えている。該主軸頭６内には工具主軸７が回転自在に配設され、該工具主軸７の下端部には工具Ｔが装着されている。なお、図示していないが、前記マシニングセンタ１は、前記工具Ｔを自動的に交換する工具交換装置を備えている。

また前記ベッド３の左，右側壁部３ａ，３ａ間には側面視でＬ字形状をなす旋回台８が配設されている。該旋回台８は、前記Ｌ字形状の縦辺を構成し、前記ベッド３の奥壁部３ｂに前記Ｙ軸と平行なＢ軸回りに旋回可能に支持されたベース部８ａと、前記Ｌ字形状の横辺を構成し、前記ベース部８ａに続いて手前側に水平に延びるように形成されたテーブル部８ｂとを有する。

前記旋回台８の前記テーブル部８ｂには回転テーブル９が搭載されている。該回転テーブル９は、前記Ｚ軸と平行なＣ軸回りに回転駆動されるワーク主軸を有し、該ワーク主軸の上端部にはチャック９ａが設けられており、該チャック９ａにより棒状のワークＷが把持されている。

前記心押し振れ止め装置２は、前記ワーク主軸の回転軸線Ｃと平行な回動軸線Ｃ′を有する回動軸１０の上端部に回動部材１１を固定し、該回動軸１０を、軸動機構１４で回動軸線Ｃ′方向に移動させ、また回動機構１５で回動軸線Ｃ′回りに回動させるように構成されている。

前記回動部材１１は、ワークＷの先端面Ｗａの軸心部を支持するセンタ１２ａを有する心押し部１２と、ワークＷの外周面Ｗｂを支持する支持リング１３ａを有する振れ止め部１３とを備えている。前記センタ１２ａ及び支持リング１３ａは前記回動部材１１に回転自在に支持されている。

前記心押し部１２及び振れ止め部１３は、図５に示すように、前記回動軸線Ｃ′方向に見て、該回動軸線Ｃ′を中心として前記ワーク主軸の回転軸線Ｃを通る円弧Ｒ上に位置するように前記回動部材１１に所定の角度間隔を開けて隣接配置されている。なお、この所定間隔とは、想定されるワークの径からみて互いに邪魔にならない程度の間隔、つまり心押し時に振れ止め部１３がワークに干渉したり、あるいは振れ止め時に心押し部１２がワークに干渉したりすることのない間隔を意味する。

ここで前記回動部材１１は、前記心押し部１２又は振れ止め部１３の中心線が前記ワーク主軸の回転軸線Ｃと同軸をなす使用時位置Ａと、前記心押し部１２及び振れ止め部１３が前記ワーク主軸の回転軸線Ｃから所定角度以上離れる退避時位置Ｂとの間で回動可能となっている。なお、退避時位置Ｂは、前記旋回台８を所望の角度位置に旋回位置決めしながらワークＷに加工を施す際に該工具主軸７と回動部材１１及び心押し部１２あるいは振れ止め部１３とが干渉しない位置を意味している。

前記軸動機構１４は、上下方向に向けて配置された横断面コ字形状のガイド部材１６内にボールねじ１７を上下方向に向けて、回転自在に、かつ軸方向移動不能に配置し、該ボールねじ１７にナット部材１９を螺装するとともに、該ボールねじ１７の上端部にサーボモータ２０を接続した概略構造を有する。

前記サーボモータ２０で前記ボールねじを回転駆動することにより前記ナット部材１９が昇降するようになっている。また、前記ガイド部材１６は前記旋回台８のテーブル部８ｂの手前側端部に固定されているベースプレート２２にボルト締め固定されている。

前記回動機構１５は、前記回動軸１０の下端部を下端部軸受２４ａにより軸方向に相対移動不能に支持し、その中途部を中途部軸受２４ｂにより軸方向に相対移動可能に、かつ回転力伝達可能に支持している。また前記中途部軸受２４ｂはブラケット２２ｂを介して前記ベースプレート２２に固定されており、また前記下端部軸受２４ａはブラケット２２ａを介して前記軸動機構１４のナット部材１９に結合されている。なお、前記ブラケット２２ａは図６では途中で破断されている。また、１０ａは前記回動軸１０を囲むように配設された蛇腹構造のカバーであり、軸方向に伸縮自在となっている。

また前記ベースプレート２２には、サーボモータ２３がその軸線を前記回動軸１０と平行に向けて配設されており、該サーボモータ２３の出力軸２３ａに連結された駆動軸２５ａには駆動プーリ２５が取り付けられており、該駆動プーリ２５と前記中途部軸受２４ｂの下端に固定された従動プーリ２６とは伝達ベルト２７で連結されている。

本実施例装置では、ワークＷを心押しした状態で旋削加工を行う場合は、ワーク主軸のチャック９ｂによりワークＷを上下方向に向けて把持し、心押し部１２のセンタ１２ａが回転軸線Ｃに一致するように回動部材１１を回動機構１５により割り出し位置決めし、続いて心押し部１２のセンタ１２ａの先端部がワークＷの端面Ｗａの軸心部に当接するように前記回動軸１０を軸動機構１４により下降させる。この状態でワーク主軸を回転駆動し、旋回台８を例えば９０°旋回させると共に、工具主軸７の回転を固定した状態で、前記工具ＴをワークＷの外周面Wｂに作用させることにより、旋削加工が行われる。

一方、ワークＷを振れ止めした状態で端面Wａあるいは外周面Wｂを加工する場合は、回動機構１５により振れ止め部１３の支持リング１３ａの軸線が回転軸線Ｃに一致するように回動部材１１を割り出し位置決めし、軸動機構１４により回動部材１１を、振れ止め部１３の支持リング１３ａがワークWの外周面Wａに摺接するように下降させる。この状態でワーク主軸を回転駆動し、工具主軸７の回転を固定した状態で工具ＴをワークWの端面Wａに作用させ、あるいは旋回台８を例えば９０°旋回させて前記工具ＴをワークWの外周面Wｂに作用させ、このようにして機械加工が実施される。

本実施例装置では、回動部材１１に前記心押し部１２と振れ止め部１３を、回動軸線Ｃ′を中心として前記ワーク主軸の回転軸線Ｃを通る円弧Ｒ上に位置するように隣接配置したので、回動部材１１を僅かな角度だけ回動させることで心押しと振れ止めとを切り替えることができ、比較的大型のサポートを１８０°程度回転させる従来装置に比較して切換え時間を大きく短縮でき、高速加工を実現できる。

また、回動部材１１を使用時位置Ａと退避時位置Ｂとの間で回動可能としたので、加工内容によって回動部材１１及び心押し部１２，振れ止め部１３が工具主軸７と干渉する等、加工の邪魔になる場合には、回動部材１１を心押し部１２及び振れ止め部１３と共に退避時位置Ｂに退避させることにより、前記加工をスムーズに実行できる。

さらにまた、前記回動部材１１を、前記回動軸線Ｃ′方向に移動させる軸動機構１４と、回動軸線Ｃ′回りに回動させる回動機構１５とを備えたので、心押しと振れ止めを容易確実に実行できるとともに両者を切り替えることができ、また退避位置Ｂへの退避を容易確実に実行できる。

また、本実施例では、心押し振れ止め装置２を、旋回台８のテーブル部８ｂ上に回転テーブル９を備えたマシニングセンタ１に適用することとしたので、本実施例装置２を、前記旋回台８のテーブル部８ｂに固定するだけでマシニングセンタ１に簡単に適用できる。

なお、前記実施例では、ワークＷを回転駆動しつつ工具Ｔを作用させる旋削加工について説明したが、本発明に係る心押し振れ止め装置１は、ワークＷを固定して工具主軸７を回転駆動しつつ工具ＴをワークＷに作用させる穴あけ加工等においても有益である。この場合、心押し振れ止め装置１をビビリが発生しないようにワークＷを単に押さえる押さえ部材として用いることとなる。

また、本発明に係る心押し振れ止め装置の適用範囲は、勿論前記マシニングセンタに限られるものではなく、要は、比較的長尺のワークを回転させて機械加工を行う工作機械であって、心押しと振れ止めを必要とする工作機械であれば何れにも適用可能である。

１ マシニングセンタ（工作機械）
２ 心押し振れ止め装置
７ 工具主軸
８ｂ テーブル部（ワークテーブル）
９ 回転テーブル
９ａ ワーク主軸
１０ 回動軸
１１ 回動部材
１２ 心押し部
１３ 振れ止め部
１４ 軸動機構
１５ 回動機構
Ａ 使用時位置
Ｂ 退避時位置
Ｃ 回転軸線
Ｃ′ 回動軸線
Ｒ 円弧
Ｔ 工具
Ｗ ワーク
Ｗａ ワークの端面
Ｗｂ ワークの外周面

Claims (4)

1. ワークを回転駆動するワーク主軸と、工具を前記ワークに作用させて該ワークを機械加工する工具主軸とを備えた工作機械において、
   前記ワークの端面を支持する心押し部と、前記ワークの外周面を支持する振れ止め部とを備えた心押し振れ止め装置であって、
   前記ワーク主軸の回転軸線と平行な回動軸線回りに回動可能に、かつ該回動軸線方向に移動可能に配設された回動部材を備え、
   前記心押し部及び振れ止め部は、前記回動軸線方向に見て、該回動軸線を中心として前記ワーク主軸の回転軸線を通る円弧上に位置するように前記回動部材に隣接配置されている
   ことを特徴とする工作機械の心押し振れ止め装置。
2. 請求項１に記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
   前記回動部材は、前記心押し部又は振れ止め部の中心線が前記ワーク主軸の回転軸線と同軸をなす使用時位置と、前記心押し部及び振れ止め部が前記ワーク主軸の回転軸線から所定角度以上離れる退避時位置との間で回動可能となっている
   ことを特徴とする心押し振れ止め装置。
3. 請求項２に記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
   前記回動部材に固定された回動軸を前記回動軸線方向に移動させる軸動機構と、前記回動軸を前記回動軸線回りに回動させる回動機構とを備えた
   ことを特徴とする心押し振れ止め装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の工作機械の心押し振れ止め装置において、
   前記工作機械は、工具交換装置と、旋回機構を有するワークテーブルとを備え、
   該ワークテーブル上のワークを、工具主軸を回転させて機械加工するマシニングセンタであり、
   前記ワークテーブルに、ワークを回転させる回転テーブルが設けられ、
   前記心押し振れ止め装置は、前記ワークテーブルに搭載されている
   ことを特徴とする工作機械の心押し振れ止め装置。

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