JP6405780B2 - 工作機械 - Google Patents

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Description

本発明は、主軸中心線方向へ移動可能な主軸台を備えた工作機械に関する。
工作機械として、ワークを摺動可能に支持するガイドブッシュを主軸の前方に設けた主軸移動型旋盤が知られている。主軸を設けた主軸台を主軸中心線方向へ移動させる駆動手段は、例えば、主軸中心線に沿ったボールねじ(送り機構)、主軸台に取り付けられボールねじに螺合したナット、及び、ボールねじを回転駆動するサーボモータを備える。ボールねじの保護や、安全性を向上させるため、また、ワークの切粉がボールねじに付着するのを防ぐ等のため、例えば、ボールねじを覆うカバーが主軸台に設けられる。
また、特許文献1に示される主軸移動型旋盤は、ガイドブッシュを備えたガイドブッシュホルダーが支持台に対して取り外し可能とされている。ガイドブッシュを使用しない時には、主軸の先端部を挿入可能な保護穴を配したカバー部材がガイドブッシュホルダーの代わりに支持台に取り付けられる。このカバー部材は、ボールねじを覆う部材ではない。
特開平9−225703号公報
特許文献1に示される主軸移動型旋盤は、ガイドブッシュ不使用時のために保護穴を配したカバー部材が必要である。このカバー部材の配設位置に対応させて主軸台をガイドブッシュ使用時の位置よりも前側に配置する必要がある。ここで、ボールねじの保護や安全性の向上のため、ガイドブッシュ使用時にボールねじの前側を覆う前カバーとボールねじの後側を覆う後カバーとを主軸台に設け、ガイドブッシュ不使用時に前カバーを取り外して主軸台を前側に配置することを考えることにする。この場合、取り外した前カバーを紛失したり前カバーが破損したりしないように前カバーを機外で保管する必要がある。
上述した問題は、ボールねじを有する駆動手段を備える旋盤に限らず、リニアモータの固定子等といった送り機構を有する駆動手段を備える工作機械についても、同様に存在する。
本発明は、送り機構の一部を覆うカバーを取り外したときに機外で保管することが不要な工作機械を提供する目的を有している。
本発明の工作機械は、ワークを把持する主軸を設けた主軸台と、
主軸中心線に沿った送り機構を有し、前記主軸台を前記主軸中心線方向へ移動させる駆動手段と、
前記主軸の前方においてワークを摺動可能に支持するガイドブッシュが着脱可能に設けられる支持台と、
前記主軸台に設けられ、前記主軸中心線方向において前記送り機構の一部を覆う第一カバーと、
前記主軸台に対して取り付けられたときに前記第一カバーよりも前側において前記送り機構の一部を覆う第二カバーと、を備え、
前記主軸台は、ガイドブッシュ不使用時にガイドブッシュ使用時と比べて前記主軸が前側となる範囲内で前記主軸中心線方向へ移動するように前記駆動手段により駆動され、
ガイドブッシュ不使用時において前記第二カバーが前記主軸台から取り外されたときに前記第一カバーに対して着脱可能である、態様を有する。
請求項1に係る発明によれば、送り機構の一部を覆うカバーを取り外したときに機外で保管することが不要な工作機械を提供することができる。
請求項2に係る発明では、工作機械を小型化することができる。
請求項3に係る発明では、カバーの構造を簡素化することができる。
ガイドブッシュを取り付けた旋盤の要部を一部断面視して模式的に例示する図である。 ガイドブッシュを取り外した旋盤の要部を一部断面視して模式的に例示する図である。 主軸中心線方向から旋盤の要部を模式的に例示する図である。 後カバーに前カバーを取り付ける様子を模式的に例示する斜視図である。 変形例においてガイドブッシュを取り付けた旋盤の要部を一部断面視して模式的に示す図である。 変形例においてガイドブッシュを取り外した旋盤の要部を一部断面視して模式的に示す図である。 比較例においてガイドブッシュを取り付けた旋盤の要部を一部断面視して模式的に示す図である。 比較例においてガイドブッシュを取り外した旋盤の要部を一部断面視して模式的に示す図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
(1)本発明に含まれる技術の概要:
まず、図面も参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。図1等では主軸移動型旋盤1を工作機械の例として示している。尚、図1〜8は模式的に示す図であり、各図は整合していないことがある。
本技術の工作機械(1)は、ワークW1を把持する主軸12を設けた主軸台10、駆動手段20、ガイドブッシュ32が着脱可能に設けられる支持台30、第一カバー(後カバー40)、第二カバー(前カバー50)、を備える。駆動手段20は、主軸中心線AX1に沿った送り機構22を有し、前記主軸台10を前記主軸中心線方向D1へ移動させる。ガイドブッシュ32は、前記主軸12の前方(前側S1)においてワークW1を摺動可能に支持する。第一カバー(40)は、前記主軸台10に設けられ、前記主軸中心線方向D1において前記送り機構22の一部を覆う。第二カバー(50)は、前記主軸台10に対して取り付けられたときに前記第一カバー(40)よりも前側(S1)において前記送り機構22の一部を覆う。
図7,8は、比較例において主軸移動型旋盤901の要部を一部断面視して模式的に示している。ボールねじ23を保護したり安全性を向上させたりするため、ボールねじ23の前側(S1)を覆う前カバー950とボールねじ23の後側(S2)を覆う後カバー940が主軸台10に取り付けられている。主軸中心線AX1における前カバー950の長さは、主軸台10が図7に示すように最も後退した位置でもボールねじ23の前側(S1)が覆われる長さとされている。図8に示すようにガイドブッシュ32を支持台30から取り外した時、支持台30との干渉を避けるために前カバー950が主軸台10から取り外される。この時、取り外した前カバー950を紛失したり前カバー950が破損したりしないように前カバー950を機外で保管する必要がある。
一方、図1〜6に例示される本技術は、例えば、ガイドブッシュ32を使用する時、第二カバー(50)を主軸台10に取り付けることにより第一カバー(40)よりも前側(S1)にある送り機構22が第二カバー(50)で覆われる。一方、ガイドブッシュ32を使用しない時、第二カバー(50)を主軸台10から取り外して第一カバー(40)に取り付けることができる。従って、本技術は、送り機構の一部を覆うカバーを取り外したときに機外で保管することが不要な工作機械を提供することができる。
ここで、主軸台にカバーが設けられることには、主軸台に設けられる金具といった部品にカバーが取り付けることが含まれる。また、第一カバーに第二カバーが取り付けられることには、第一カバーに設けられる金具といった部品に第二カバーが取り付けることが含まれる。
ところで、前記第二カバー(50)は、前記主軸台10から取り外されたとき、前記第一カバー(40)よりも後側(S2)において前記送り機構22の一部を覆うように前記第一カバー(40)に取り付け可能でもよい。図7,8に示す比較例の場合、主軸中心線AX1における後カバー940の長さL9は、主軸台10が図8に示すように最も前進した位置でもボールねじ23の後側(S2)が覆われるようにされる。一方、本技術は、例えば、ガイドブッシュ不使用時、第一カバー(40)よりも後側(S2)にある送り機構22が第二カバー(50)で覆われる。これにより、主軸中心線方向D1において第一カバー(40)を縮小化することができるので、本態様は、工作機械を小型化することができる。
図1〜4に例示するように、前記第二カバー(50)における前記第一カバー(40)への取り付け箇所が前記第二カバー(50)における前記主軸台10への取り付け箇所(挿通孔52)でもよい。この態様は、第一カバー(40)に取り付けるための構造を第二カバー(50)に別途設ける必要が無くなるので、カバーの構造を簡素化することができる。
(2)工作機械の構成の具体例:
図1は、ガイドブッシュ使用時に主軸台10が最も後退した状態の主軸移動型旋盤(工作機械)1の要部を一部断面視して模式的に例示している。図1では、第一カバー(後カバー40)を二点鎖線で示して駆動手段20を示している。図2は、ガイドブッシュ不使用時に主軸台10が最も前進した状態の旋盤1の要部を一部断面視して模式的に例示している。図3は、主軸中心線方向D1から旋盤1の要部を模式的に例示している。ここで、図3の上側はガイドブッシュ使用時に支持台30を省略して旋盤1を前側S1から見た様子を示し、図3の下側はガイドブッシュ不使用時にカバー40,50を後側S2から見た様子を示している。図4は、第一カバー(後カバー40)に第二カバー(前カバー50)を取り付ける様子を模式的に例示している。以下、ガイドブッシュ使用時のカバーの位置関係に基づいて、第一カバーを後カバー40と呼び、第二カバーを前カバー50と呼ぶことにする。ガイドブッシュ不使用時には、後カバー40の後に前カバー50が取り付けられることになる。
図1〜4に示す旋盤1は、基台2、制御部8、主軸台10、駆動手段20、支持台30、カバー40,50、刃物台60、等を備えている。基台2は、ベッド又はテーブル等とも呼ばれ、前述の各部10,20,30等を支持する土台部分を構成する。制御部8は、各部10,20,30,60等の動作を制御する。
主軸台10に設けられた主軸12は、主軸中心線方向D1へ挿入された円柱状(棒状)のワークW1を解放可能に把持し、ワークW1の長手方向に沿う主軸中心線AX1を中心としてワークW1を回転させる。主軸12を設けた主軸台10は、主軸中心線方向D1へ移動可能とされている。主軸台10の前面部には、前カバー50を取り付けるための略L字状の金具14がねじSC1により取り付けられている。金具14の鉛直部14aにはねじSC1の挿通孔が形成され、金具14の水平部14bにはねじSC2用のねじ孔が形成されている。尚、金具14に相当する部位を鋳物一体等により主軸台10に設けてもよい。
駆動手段20は、数値制御可能なサーボモータ21、及び、主軸中心線AX1に沿った送り機構22を有し、主軸台10を前記主軸中心線方向D1へ移動させる。送り機構22は、主軸中心線AX1に沿ったボールねじ23、及び、このボールねじ23に螺合しているナット24を有している。ボールねじ23は、主軸中心線AX1に沿った回転軸を中心としてモータ21により回転駆動される。ナット24は、主軸台10に固定され、ボールねじ23の回転に応じて主軸中心線方向D1へ移動する。また、図3に示すように、長手方向を主軸中心線方向D1へ向けたレール26,26が基台2に取り付けられ、長手方向を主軸中心線方向D1へ向けたガイド部材25,25が主軸台10に取り付けられている。各ガイド部材25は、レール26に沿って摺動する。ガイド部材25とレール26の組合せは、主軸中心線方向D1に直交する水平方向であるX軸方向においてボールねじ23を挟む位置に設けられている。尚、ガイド部材とレールは、入れ替え可能である。
支持台30に取り付けられたガイドブッシュ32は、主軸12の前方に配置され、主軸12を貫通した長手状のワークW1を主軸中心線方向D1へ摺動可能に支持し、主軸12と同期して主軸中心線AX1を中心として回転駆動される。ガイドブッシュ32は、支持台30に対して着脱可能に設けられる。ガイドブッシュがあることにより、細長いワークの撓みが抑制されて高精度の加工が行われる。図1に示すようにガイドブッシュ32が支持台30に取り付けられている場合、主軸12がガイドブッシュ32よりも後側S2の範囲内で主軸中心線方向D1へ移動するように主軸台10が駆動される。一方、ガイドブッシュを使用すると、主軸からガイドブッシュまでの材料を加工することができないため、残材が長くなることになる。また、ガイドブッシュはワークの外周を支持するため、一旦加工したワークをガイドブッシュ内に後退させ再び前進させて加工することができない。そこで、図2に示すように、支持台30からガイドブッシュ32を取り外すことができるようにしている。この場合、主軸12から刃物台60までの距離を短くするため、ガイドブッシュ使用時と比べて主軸12が前側S1となる範囲内で主軸中心線方向D1へ移動するように主軸台10が駆動される。
後カバー(第一カバー)40は、主軸台10に固定され、主軸中心線方向D1においてナット24から後側S2の部分のボールねじ23を覆っている。図3,4に示すように、後カバー40は、略水平に配置される基部40b、及び、X軸方向において基部40bの両端部からそれぞれ下方へ延出した延出部40c,40dを有している。これにより、後カバー40には、下側が開口した溝40aが長手方向を主軸中心線方向D1へ向けて形成されている。主軸中心線方向D1において基部40bの後端部近傍には、ねじ孔42が形成されている。ねじ孔42の数は、図4に示すように2個でもよいし、1個でもよいし、3個以上でもよい。
前カバー(第二カバー)50は、主軸台10に対して取り外し可能に取り付けられ、ガイドブッシュ使用時に主軸中心線方向D1においてナット24よりも前側S1の部分のボールねじ23を覆っている。図3,4に示すように、前カバー50は、略水平に配置される基部50b、及び、X軸方向において基部50bの両端部からそれぞれ下方へ延出した延出部50c,50dを有している。これにより、前カバー50には、下側が開口した溝50aが長手方向を主軸中心線方向D1へ向けて形成されている。溝50aは、後カバー40が挿入される大きさとされている。主軸中心線方向D1において基部50bの端部近傍には、ねじSC2を通すための挿通孔52が形成されている。挿通孔52は、ガイドブッシュ使用時には図1に示すように前カバー50の後端部近傍にあり、ガイドブッシュ不使用時には図2に示すように前カバー50の前端部近傍にある。むろん、挿通孔52の数は、図4に示すように2個でもよいし、1個でもよいし、3個以上でもよい。
主軸中心線AX1における前カバー50の長さは、ガイドブッシュ使用時において図1に示すように主軸台10が最も後退してもボールねじ23の前端部まで覆われる長さとされている。一方、主軸中心線AX1における後カバー40の長さL1は、ガイドブッシュ使用時において主軸台10が最も前進してもボールねじ23の後端部まで覆われる長さとされ、且つ、ガイドブッシュ不使用時において図2に示すように主軸台10が最も前進した時に前カバー50と合わせてボールねじ23の後端部まで覆われる長さとされている。すなわち、ガイドブッシュ不使用時において主軸台10が最も前進した時、ボールねじ23の後端部近傍は後カバー40で覆われずに前カバー50で覆われる。
刃物台60は、支持台30にて支持されており、この刃物台60には複数の工具T1が取り付けられ、X軸方向、並びに、主軸中心線方向D1及びX軸方向に直交するY軸方向へ移動可能とされている。工具T1には、回転不能に固定されたバイト等の固定工具、及び、回転ドリルのように回転する回転工具の両方が含まれる。
尚、主軸中心線方向D1へ挿入された正面加工後のワークW1を解放可能に把持する背面主軸(対向主軸)を設けた背面主軸台(対向主軸台)が基台2に支持されてもよい。
上述した各部2,10〜60等の主要部は、例えば金属で形成することができる。
次に、ガイドブッシュを使用するか使用しないかを切り替える方法について、説明する。
ガイドブッシュ32を使用する時、作業者は、図1に示すように支持台30にガイドブッシュ32を取り付ける作業を行う。また、作業者は、図1,3に示すように挿通孔52側の端部を後側S2に向けた前カバー50の溝50aに金具14の水平部14bが挿入されるようにし金具水平部14bのねじ孔に挿通孔52を合わせてねじSC2により前カバー50を金具14に取り付ける。これにより、金具14を介して前カバー50が主軸台10の前面部に固定される。ガイドブッシュ32に支持されたワークW1を加工する時、後カバー40がボールねじ23の後端部まで覆う範囲内で主軸台10が主軸中心線方向D1へ駆動され、ボールねじ23の前端部近傍が前カバー50で覆われる。
ガイドブッシュ32を使用しない時、作業者は、図2に示すように支持台30からガイドブッシュ32を取り外す作業を行う。また、作業者は、まず、金具14からねじSC2を取り外して前カバー50を取り外す。次に、作業者は、図2〜4に示すように前後を逆にした前カバー50の溝50aに後カバー40が挿入されるようにし挿通孔52をねじ孔42に合わせてねじSC2により前カバー50を後カバー40に取り付ける。これにより、ボールねじ23を覆う範囲を後側S2へ広げるように前カバー50が後カバー40に固定される。主軸12に把持されたワークW1を加工する時、後カバー40から延長された前カバー50がボールねじ23の後端部まで覆う範囲内で主軸台10が主軸中心線方向D1へ駆動される。
以上説明したように、前カバー50を主軸台10から取り外して後カバー40に取り付けることができるので、前カバー50を取り外したときに機外で保管することが不要となる。
また、主軸台10から取り外された前カバー50が後カバー40よりも後側S2の部分のボールねじ23を覆うので、主軸中心線AX1における後カバー40の長さL1(図1参照)は、図2に示すように、前カバー50と合わせてボールねじ23の後端部まで覆われる長さで足りる。図7,8で示した比較例では、ガイドブッシュ使用時に最も後退した後カバー940と干渉しないように外装3を後側S2に設ける必要がある。図1,2に示す具体例では、後カバー40の長さL1が短くて済むので、比較例と比べて外装3を前側S1にしてもガイドブッシュ使用時に最も後退した後カバー40と干渉しないようになる。従って、本具体例は、工作機械を小型化可能である。
さらに、前カバー50における後カバー40への取り付け箇所(挿通孔52)が前カバー50における主軸台10への取り付け箇所でもあるので、後カバー40に取り付けるための挿通孔(構造)を前カバー50に別途設ける必要が無い。従って、カバーの構造が簡素で済み、主軸台前面部の金具に取り付けるためのねじと後カバーに取り付けるためのねじとを共通化することができる。尚、ねじと挿通孔を共通化することができる場合、例えば抜け止め用のワッシャを有する取り外し不能のねじを挿通孔に通した前カバーを用意してもよい。
(3)変形例:
本技術は、種々の変形例が考えられる。
例えば、カバーで覆われる送り機構は、ナットに螺合したボールねじ以外にも、リニアモータの固定子、ピニオンに噛み合ったラックギヤ、等でもよい。
前カバー50は、後カバー40の溝40aに挿入されるように後カバー40に取り付けられてもよい。また、工作機械を小型化する効果は得られないものの、図7,8で示した長さL9の後カバーから後側(S2)に延長することなく長さL9の範囲内において前カバーが後カバーに取り付けられてもよい。
後カバー及び前カバーは、蛇腹式等、主軸中心線方向における長さが変わる伸縮可能なカバーでもよい。
後カバー40に延出部40c,40dの一方又は両方が無くても、本技術に含まれる。前カバー50に延出部50c,50dの一方又は両方が無くても、本技術に含まれる。
本技術は、旋盤以外の工作機械にも適用可能である。
さらに、図5,6に示すように、主軸台10に取り付けるためのねじの挿通孔と後カバー40に取り付けるためのねじの挿通孔とが異なる前カバー50を使用することも、本技術に含まれる。図5は、変形例においてガイドブッシュ使用時の旋盤1の要部を一部断面視して模式的に示している。図5では、後カバー40を二点鎖線で示して駆動手段20を示している。図6は、変形例においてガイドブッシュ不使用時の旋盤1の要部を一部断面視して模式的に示している。尚、折曲部54を除いた部分の前カバー50、及び、後カバー40は、図3,4で示したカバー40,50と同様であるので、図3,4を参照して説明する。また、上記具体例と同様の箇所には同じ符号を付して説明を省略する。
図5,6に示す主軸台10には図1等で示した金具14が取り付けられておらず、代わりとなる折曲部54が前カバー50の主軸中心線方向D1における縁部に形成されている。折曲部54には、主軸台10の前面部のねじ孔に螺合するねじSC1のための挿通孔が形成されている。前カバー50において折曲部54近傍の基部50bには、後カバー40の基部40bのねじ孔42に螺合するねじSC2のための挿通孔52が形成されている。
ガイドブッシュ32を使用する時、作業者は、図5に示すように挿通孔52側の端部を後側S2に向けた前カバー50の折曲部54の挿通孔を主軸台10の前面部のねじ孔に合わせてねじSC1により前カバー50を主軸台10に取り付ける作業を行う。一方、ガイドブッシュ32を使用しない時、作業者は、まず、主軸台10からねじSC1を外して前カバー50を取り外す作業を行う。次に、作業者は、図6に示すように前後を逆にした前カバー50の溝50aに後カバー40が挿入されるようにし挿通孔52をねじ孔42に合わせてねじSC2により前カバー50を後カバー40に取り付ける。これにより、ボールねじ23を覆う範囲を後側S2へ広げるように前カバー50が後カバー40に固定される。尚、ねじSC1,SC2には、同じねじを用いてもよい。
本変形例も、前カバー50を主軸台10から取り外して後カバー40に取り付けることができるので、前カバー50を取り外したときに機外で保管することが不要となる。また、主軸台10から取り外された前カバー50が後カバー40よりも後側S2の部分のボールねじ23を覆うので、主軸中心線方向D1において後カバー40の長さL1が短くて済み、本変形例は、工作機械を小型化可能である。
(4)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、送り機構の一部を覆うカバーを取り外したときに機外で保管することが不要な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
1…旋盤(工作機械)、2…基台、3…外装、
10…主軸台、12…主軸、14…金具、
20…駆動手段、21…モータ、
22…送り機構、23…ボールねじ、24…ナット、25…ガイド部材、26…レール、
30…支持台、32…ガイドブッシュ、
40…後カバー(第一カバー)、40a…溝、42…ねじ孔、
50…前カバー(第二カバー)、50a…溝、52…挿通孔、54…折曲部、
AX1…主軸中心線、D1…主軸中心線方向、W1…ワーク。

Claims (3)

  1. ワークを把持する主軸を設けた主軸台と、
    主軸中心線に沿った送り機構を有し、前記主軸台を前記主軸中心線方向へ移動させる駆動手段と、
    前記主軸の前方においてワークを摺動可能に支持するガイドブッシュが着脱可能に設けられる支持台と、
    前記主軸台に設けられ、前記主軸中心線方向において前記送り機構の一部を覆う第一カバーと、
    前記主軸台に対して取り付けられたときに前記第一カバーよりも前側において前記送り機構の一部を覆う第二カバーと、を備え、
    前記主軸台は、ガイドブッシュ不使用時にガイドブッシュ使用時と比べて前記主軸が前側となる範囲内で前記主軸中心線方向へ移動するように前記駆動手段により駆動され、
    ガイドブッシュ不使用時において前記第二カバーが前記主軸台から取り外されたときに前記第一カバーに対して着脱可能である、工作機械。
  2. 前記第二カバーは、ガイドブッシュ不使用時において前記主軸台から取り外されたとき、前記第一カバーよりも後側において前記送り機構の一部を覆うように前記第一カバーに取り付け可能である、請求項1に記載の工作機械。
  3. 前記第二カバーにおける前記第一カバーへの取り付け箇所が前記第二カバーにおける前記主軸台への取り付け箇所である、請求項1又は請求項2に記載の工作機械。
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