JP2009028869A

JP2009028869A - Ｎｃ旋盤

Info

Publication number: JP2009028869A
Application number: JP2007197314A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Takahashi; 政信高橋; Wataru Kaku; 渉賀来
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】長尺のワークを反転（段取り替え）することなくワークの全長に亘って旋削加工でき、ＮＣ制御により自動的にしかも安全に行う。
【解決手段】貫穿された貫通孔の両側に右自動チャック７及び左自動チャック５を設け、長尺ワーク３２を固定し旋回する主軸部分６と、主軸部分６の一方のベッド上に設けられ長尺ワーク３２の一端を回転自在に把持する左右心押台１，１４と、主軸部分６と左右心押台１，１４との間に移動自在に設けられた左右往復台４，８と、左右往復台４，８に設けられ長尺ワーク３２を載置するワーク懸架支え１１と、左右往復台４，８に設けられ長尺ワーク３２の一方を旋削加工する工具を設置する左右刃物台３，９と、長尺ワーク３２の移動及び旋削加工を数値情報に基づいて指令し制御する操作盤１２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒形状又は中実形状の長尺ワークを回転させて旋削加工を行うＮＣ旋盤に関する。

一般に、円筒形状又は中実形状の長尺ワークの両端及び外径を加工するときに、ＮＣ旋盤を用いて機械加工する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。主軸貫通孔のあるＮＣ旋盤を使用するときは、まず、手動操作で主軸貫通孔にワークを通し、右側を加工する。この右側を加工した後に、再度手動操作でワークを抜き取り、手動で反転（段取り替え）させ、再度主軸貫通孔にワークを通して反対側を加工し、しかる後に、手動でワークを抜き取っている。

また、主軸貫通孔が小さく、長尺のワークをこの主軸貫通孔に通せない旋盤を用いる場合には、このワークを２点で保持するために、振止め治具が必要になる。この振止め治具を芯出し後に、長尺のワークの右側を加工し、手動で反転（段取り替え）させて、再度振止め治具の芯出し調整を行って反対側を加工している。
特開２００１−２５９９６７号公報

上述した従来のＮＣ旋盤においては、長尺ワークの両端及び外径を加工するときには、手動操作で主軸貫通孔にワークを通し、右側を加工する。この右側を加工した後に、再度手動操作でワークを抜き取り、手動で反転（段取り替え）させ、再度主軸貫通孔にワークを通して反対側を加工している。

また、主軸貫通孔が小さく、長尺のワークをこの主軸貫通孔に通せない旋盤を用いる場合には、振止め治具を設定し芯出し後に、長尺のワークを手動で反転（段取り替え）して、長尺のワークの全長に亘って機械加工している。上述の長尺のワークを反転（段取り替え）するのに手動で行うために、多大な時間を要するという課題があった。

また、このワーク反転（段取り替え）作業及び振止め治具を解消するには、主軸貫通孔を大きくして長尺ワークを貫通孔に通し、ワークの両側を同時に加工できる旋盤を用いることが考えられる。しかし、この場合には、長尺ワークを貫通孔に通し、再度引き抜くには専用の治具が必要である。この治具の取付け、取外しや移動等の作業を手動で行うために、多くの時間がかかるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、長尺のワークを反転（段取り替え）することなくワークの全長に亘って旋削加工でき、ＮＣ制御により自動的にかつ能率よく、しかも高精度で安全に行うことができるＮＣ旋盤を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、長尺のワークの外径を把握しこのワークの両側を旋削加工するＮＣ旋盤において、貫穿された貫通孔の両側に第１の自動チャック及び第２の自動チャックを設けてこの貫通孔に挿入された前記ワークを固定し旋回する主軸部分と、この主軸部分の一方のベッド上に設けられ前記ワークの一端を回転自在に把持する第１の心押台と、前記主軸部分の一方と前記第１の心押台との間に移動自在に設けられた第１の往復台と、この第１の往復台に設けられ前記ワークを載置するワーク懸架用支えと、この第１の往復台に設けられ前記ワークの一方を旋削加工する工具を設置する第１の刃物台と、前記主軸部分の他方のベッド上に設けられ前記ワークの他端を回転自在に把持する第２の心押台と、前記主軸部分の他方とこの第２の心押台との間に移動自在に設けられた第２の往復台と、この第２の往復台に設けられ前記ワークの他方を旋削加工する工具を設置する第２の刃物台と、前記ワークの移動及び旋削加工を数値情報に基づいて指令し制御する操作盤と、を有することを特徴とするものである。

本発明のＮＣ旋盤によれば、長尺のワークを反転（段取り替え）することなくワークの全長に亘って加工でき、しかも、長尺ワークの旋削加工を自動的にかつ効率よくしかも高精度で行うことができる。

以下、本発明に係るＮＣ旋盤の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態のＮＣ旋盤の全体構成を示す正面図である。

まず、ＮＣ旋盤の全体構成について、図１を用いて説明する。

このＮＣ旋盤は、長尺のワークの外径を把持しこのワークの両側を旋削加工することを特徴としている。

主軸部分６の一方の右側のベッド上には、第１の心押台である右心押台１４が設けられている。この右心押台１４は、長尺ワーク３２を装荷するときには、ＮＣ制御により長尺ワーク３２の位置決めする機能を有している。

このＮＣ制御は、数値制御（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ）のことで、行う動作を数値情報に基づいて指令する制御方式のことをいい、NC工作機械等において用いられている。このＮＣ旋盤の場合は、操作盤１２を操作することにより数値制御を行っている。

この主軸部分６の右側と右心押台１４との間には、移動自在な第１の往復台である右往復台８が設置されている。この右往復台８には、長尺ワーク３２を装荷するときに、この長尺ワーク３２を載置するワーク懸架支え１１が設けられている。

上記主軸部分６の他方の左側のベッド上には、第２の心押台である左心押台１が設けられている。この左心押台１は、長尺ワーク３２を自動的に主軸部分６の貫通孔３３（図２も参照）に装荷する機能を有する。

主軸部分６の左側とこの左心押台１との間には、移動自在な第２の往復台である左往復台４が設けられている。また、この主軸部分６の両側のそれぞれには、第１の刃物台である右刃物台９及び第２の刃物台である左刃物台３が設けられている。かくして、長尺ワーク３２を反転（段取り替え）することなく長尺ワーク３２の全長に亘って加工できる。

次に、主軸部分６について図２を用いて説明する。

図２は、図１の主軸部分６の自動チャックを示す拡大断面図である。

本図に示すように、主軸部分６には、長尺ワーク３２を挿入し装荷する大きな貫通孔３３が貫穿されている。この挿入した長尺ワーク３２を固定する為に、貫通孔３３の両側には第１の自動チャックである右自動チャック７及び第２の自動チャックである左自動チャック５が設けられている。また、主軸部分６の外側面には２個のベアリングが設けられ、図示しないモータにより、ギアー１８を介して固定された長尺ワーク３２を円滑に旋回できるように構成している。上述のように、主軸部分６の貫通孔３３を大きくすることにより長尺ワーク３２を円滑に挿入することができる。

次に、第１の刃物台である右刃物台９について図３を用いて説明する。

図３は、図１の右刃物台９のＡＴＣ装置１０を示す構成図である。

本図に示すように、刃物台タレットの一種である右刃物台９には、ＡＴＣ装置（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｏｌＣｈａｎｇｅｒ：自動工具交換装置）１０が設けられている。このＡＴＣ装置１０は、工具を保持するグリッパ２０、このグリッパ２０を移動するＡＴＣアーム１９、トラバーサ２１、スライダ２２、工具交換用手動扉２３、クランパ２４、中継ボックス２５やマガジン２６を備えている。上述のように、右刃物台９にＡＴＣ装置１０を設けることにより、自動工具交換される機能を有し、小径の長尺ワーク３２の旋削にも対応できるようになっている。

次に、第１の計測センサである右計測センサ１６及び第２の計測センサでる左計測センサ１５について図４を用いて説明する。

図４は、図１の右計測センサ１６及び左計測センサ１５を説明する概略正面図である。

本図及び図１に示すように、左計測センサ１５は左刃物台３に設置されている。また、右計測センサ１６は右刃物台９に設置されている。長尺ワーク３２と接触することにより、左計測センサ１５及び右計測センサ１６のレバー３５が作動する。かくして、右往復台８上に載置された右刃物台９に取り付けられた右計測センサ１６及び左往復台４上に載置された左刃物台３に取り付けられた左計測センサ１５により、長尺ワーク３２の全長を自動計測することができる。

このように構成された本実施の形態における長尺ワーク３２の加工手順について、図５乃至図９を用いて説明する。

図５は、長尺ワーク３２の搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワーク３２の乗せ替え位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図であり、図６は、長尺ワーク３２の左側端部加工時のワークの位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図であり、図７は、長尺ワーク３２の左側外径加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図であり、図８は、長尺ワーク３２の右側端部加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図であり、図９は、長尺ワーク３２の右側外径加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図である。

長尺ワーク３２の加工手順は、左側端部の全加工、左側外径の加工、右側端部の全加工、右側外径の加工の順とする。

まず、長尺ワーク３２の乗せ替え位置について図５を用いて説明する。

図５に示すように、クレーン等で長尺ワーク３２を吊り上げ、この長尺ワーク３２の略中央部を右往復台８上のワーク懸架用支え１１に載置する。この長尺ワーク３２の右端部を右心押台１４の回転可能な右ワーク保持具１３にセットし、この長尺ワーク３２を保持する。この位置を、長尺ワーク３２の乗せ替え位置としている。

次に、長尺ワーク３２の左側端部の加工について図６を用いて説明する。ＮＣ制御により、ワーク懸架支え１１と右ワーク保持具１３に保持された長尺ワーク３２は、図２に示す主軸部分６の貫通孔３３に自動的に挿入され、指定された位置において停止する。この長尺ワーク３２は、主軸部分６の左自動チャック５より突き出した位置で停止する。長尺ワーク３２は、主軸部分６の左自動チャック５及び右自動チャック７で把持される。ＮＣ制御により、ワーク懸架支え１１は、自動的に下降し、積載された長尺ワーク３２を加工する際に干渉しない位置に後退する。

また、ＮＣ制御により、左刃物台３に設置された左計測センサ１５及び右刃物台９に設置された右計測センサ１６を用いて長尺ワーク３２の全長が自動計測され、長尺ワーク３２の端部の加工代が決定され、加工の準備が完了する。この自動計測により、長尺ワーク３２の左側端部の全加工が可能になる。

次に、長尺ワーク３２の左側の外径加工について図７を用いて説明する。上記長尺ワーク３２の左側の端部加工が完了した後に、長尺ワーク３２の左側の外径加工の準備を行う。ＮＣ制御により、左心押台１の回転可能な左ワーク保持具２が、予め指定された主軸部分６の左側のワーク左端部を保持する位置まで移動し、長尺ワーク３２の左側端部を左ワーク保持具２により自動的に把持する。

次に、ＮＣ制御により、主軸部分６の２個の左自動チャック５及び右自動チャック７の把握が解除される。この後、上記左ワーク保持具２及び右ワーク保持具１３で保持された長尺ワーク３２をＮＣ制御により主軸部分６の左側の予め指定された位置まで移動する。また、ＮＣ制御により、主軸部分６の２個の左自動チャック５及び右自動チャック７により長尺ワーク３２を把持する。

また、ＮＣ制御により、左刃物台３に設置された左計測センサ１５及び右刃物台９に設置された右計測センサ１６を用いて、長尺ワーク３２の端部の位置が自動計測され、加工の準備が完了する。この自動計測により、長尺ワーク３２の左側外径の加工が可能になる。

次に、長尺ワーク３２の右側端部加工について図８を用いて説明する。長尺ワーク３２の左側外径の加工が完了した後に、長尺ワーク３２の右側端部の加工の準備を行う。また、ＮＣ制御により、主軸部分６の２個の左自動チャック５及び右自動チャック７の把握が解除される。

また、左心押台１の左ワーク保持具２及び右心押台１４の右ワーク保持具１３で保持された長尺ワーク３２を、ＮＣ制御により、主軸部分６の右側の予め指定された位置まで移動する。

次に、ＮＣ制御により、主軸部分６の２個の左自動チャック５及び右自動チャック７により長尺ワーク３２を把握する。ＮＣ制御により、右心押台１４の右ワーク保持具１３が自動脱着し、加工する際に干渉しない位置まで後退する。

また、ＮＣ制御により、右刃物台９の右計測センサ１６により長尺ワーク３２の端部の位置を自動計測し、旋削加工の準備が完了する。この自動計測により、長尺ワーク３２の右側端部の全加工が可能となる。この後、長尺ワーク３２の右側端部の加工を完了した後に、長尺ワーク３２の右側の外径加工の準備に取り掛かる。

次に、長尺ワーク３２の右側の外径加工について図９を用いて説明する。ＮＣ制御により、右心押台１４の右ワーク保持具１３が予め指定された位置まで移動し、長尺ワーク３２の右端部を保持する。この後、ＮＣ制御により、主軸部分６の２個の左自動チャック５及び右自動チャック７の把持状態が解除される。また、上記左ワーク保持具２及び右ワーク保持具１３で把持された長尺ワーク３２を、ＮＣ制御により、予め指定された位置、すなわち長尺ワーク３２の右端部が主軸部分６の右自動チャック７より突き出る位置まで移動する。

次に、ＮＣ制御により、ワーク懸架支え１１が自動的に予め指定された位置まで移動し、自動上昇し、長尺ワーク３２を把持する。このときは、長尺ワーク３２は左ワーク保持具２、ワーク懸架支え１１及び右ワーク保持具１３の３箇所で保持される。また、ＮＣ制御により、左心押台１の左ワーク保持具２は自動的に脱着し、加工する際に干渉しない位置まで後退する。

次に、ワーク懸架支え１１及び右心押台１４の右ワーク保持具１３で把持された長尺ワーク３２を、ＮＣ制御により、主軸部分６の右側の予め指定された位置まで移動する。次に、ＮＣ制御により、主軸部分６の右自動チャック７で長尺ワーク３２を把握する。この後、ＮＣ制御により、ワーク懸架支え１１は自動的に下降し、加工する際に干渉しない位置まで後退する。

次に、ＮＣ制御により、右刃物台９の右計測センサ１６により、長尺ワーク３２の右端部の位置を自動計測し、加工の準備が完了する。この自動計測により、長尺ワーク３２の右側の外径加工が可能となる。

長尺ワーク３２の右側の外径の加工完了後に、長尺ワーク３２の乗せ替えの準備に取り掛かる。次に、ＮＣ制御により、ワーク懸架支え１１が予め指定された位置まで移動し、自動的に上昇し、長尺ワーク３２を保持する。

次に、ＮＣ制御により、主軸部分６の右自動チャック７の把握状態が解除され、右ワーク保持具１３とワーク懸架支え１１に保持された長尺ワーク３２を、図５に示した指定されたワーク乗せ替え位置まで移動する。この後、このワーク乗せ替え位置において、長尺ワーク３２の乗せ替えを行う。

本実施の形態によれば、長尺のワークを反転（段取り替え）することなく長尺ワーク３２の全長に亘って加工でき、しかも、長尺ワーク３２の加工を自動的にかつ効率よくしかも高精度で行うことができる。

次に、右ワーク保持具１３及び左ワーク保持具２について図１０、図１１を用いて説明する。

図１０は、図１の第１の心押台である右心押台１４の右ワーク保持具１３を示す構成図であり、図１１は、図１の第２の心押台である左心押台１の左ワーク保持具２を示す構成図である。

図１０、図１１に示すように、長尺ワーク３２の右端は回転自在なチャックである右ワーク保持具１３により保持され、長尺ワーク３２の左端は回転自在なチャックである左ワーク保持具２により保持されている。この左ワーク保持具２にはクッション機構を有する緩衝材２７が内蔵されている。

本実施の形態によれば、右心押台１４の右ワーク保持具１３及び左心押台１の左ワーク保持具２の少なくとも一方に緩衝材２７を設けることにより、長尺ワーク３２を左右方向に自動移動するときに、右心押台１４及び左心押台１の微細な非同期動作が発生してもこれを回避することができる。

ワーク懸架支え１１及び小径ワーク懸架支え３４について図１２、図１３を用いて説明する。

図１２は、図１の右往復台８上のワーク懸架支え１１を示す構成図であり、図１３は、図１の右刃物台９の側面に設けられた小径ワーク懸架支え３４を示す構成図である。

図１２、図１３に示すように、右往復台８上には、右刃物台９とは独立してワーク懸架支え１１が設けられ、また、右刃物台９の側面には小径ワーク懸架支え３４が設けられている。

このワーク懸架支え１１は、右往復台８上にベース３１を介して設置されている。ワーク懸架支え１１は、長尺ワーク３２を受ける受け台２８、この受け台２８を昇降自在に支持するシャフト２９、このシャフト２９を円滑に回転するローラーベアリング３０を備えている。このワーク懸架支え１１は、長尺ワーク３２を装荷した後に取り外され又は自動降下され、長尺ワーク３２の旋削加工に支障を来たさないように対策が講じられている。

一方、右刃物台９の側面には、小径の長尺ワーク３２にも対応できるように小径ワーク懸架支え３４が設置されている。

本実施の形態によれば、右往復台８上にワーク懸架支え１１を設けることにより、長尺ワーク３２をＮＣ旋盤に自動装荷でき、また、右刃物台９の側面に小径ワーク懸架支え３４を設けることにより、小径の長尺ワーク３２についても自動装荷の対応をとることができる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の実施の形態のＮＣ旋盤の全体構成を示す正面図。図１の主軸部分の自動チャックを示す拡大断面図。図１の右刃物台のＡＴＣ装置を示す構成図。図１の左計測センサ及び右計測センサを説明する概略正面図。長尺ワークの搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワークの乗せ替え位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図。長尺ワークの搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワークの左側端部加工時のワークの位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図。長尺ワークの搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワークの左側外径加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図。長尺ワークの搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワークの右側端部加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図。長尺ワークの搬送の流れを説明する説明図で、長尺ワークの右側外径加工時のワークに位置を示すＮＣ旋盤（刃物台を省略）の概略正面図。図１の右心押台の右ワーク保持具を示す構成図。図１の左心押台の左ワーク保持具を示す構成図。図１の右往復台上のワーク懸架支えを示す構成図。図１の右刃物台の側面に設けられた小径ワーク懸架支えを示す構成図。

符号の説明

１…左心押台、２…左ワーク保持具、３…左刃物台、４…左往復台、５…左自動チャック、６…主軸部分、７…右自動チャック、８…右往復台、９…右刃物台、１０…ＡＴＣ装置、１１…ワーク懸架支え、１２…操作盤、１３…右ワーク保持具、１４…右心押台、１５…左計測センサ、１６…右計測センサ、１７…ベアリング、１８…ギアー、１９…ＡＴＣアーム、２０…グリッパ、２１…トラバーサ、２２…スライダ、２３…工具交換用手動扉、２４…クランパ、２５…中継ボックス、２６…マガジン、２７…緩衝材、２８…受け台、２９…シャフト、３０…ローラーベアリング、３１…ベース、３２…長尺ワーク、３３…貫通孔、３４…小径ワーク懸架支え、３５…レバー。

Claims

長尺のワークの外径を把握しこのワークの両側を旋削加工するＮＣ旋盤において、
貫穿された貫通孔の両側に第１の自動チャック及び第２の自動チャックを設けてこの貫通孔に挿入された前記ワークを固定し旋回する主軸部分と、
この主軸部分の一方のベッド上に設けられ前記ワークの一端を回転自在に把持する第１の心押台と、
前記主軸部分の一方と前記第１の心押台との間に移動自在に設けられた第１の往復台と、
この第１の往復台に設けられ前記ワークを載置するワーク懸架用支えと、
この第１の往復台に設けられ前記ワークの一方を旋削加工する工具を設置する第１の刃物台と、
前記主軸部分の他方のベッド上に設けられ前記ワークの他端を回転自在に把持する第２の心押台と、
前記主軸部分の他方とこの第２の心押台との間に移動自在に設けられた第２の往復台と、
この第２の往復台に設けられ前記ワークの他方を旋削加工する工具を設置する第２の刃物台と、
前記ワークの移動及び旋削加工を数値情報に基づいて指令し制御する操作盤と、
を有することを特徴とするＮＣ旋盤。
前記第１の心押台及び第２の心押台は、前記ワークの外径を回転自在に把持するチャックをそれぞれ具備することを特徴とする請求項１記載のＮＣ旋盤。
前記第１の心押台及び第２の心押台のチャックの少なくとも一方にクッション機構を内蔵してなることを特徴とする請求項１又は２記載のＮＣ旋盤。
前記ワーク懸架用支えは、前記第１の刃物台の側面にも取り付けられてなることを特徴とする請求項１記載のＮＣ旋盤。