(57)【要約】【課題】本発明は、組み立てに便利で且つ曲面加工の効率を向上させることができる送給装置及び該送給装置を用いられた旋盤を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る送り装置は、バイトホルダ、送り駆動機構、バイト及び固定座を備える。固定座には、第一ガイドレールが設けられ、バイトホルダは、第一ガイドレールにスライド可能に装着され、送り駆動機構は、少なくとも１つの駆動モジュールを備え、各駆動モジュールは、可動子及び固定子を備え、少なくとも１つの可動子は、固定座に固定され、少なくとも１つの固定子は、バイトホルダに固定され、少なくとも１つの固定子が生成した磁場と少なくとも１つの可動子が生成した交互磁場との推進作用によって、バイトホルダは第一ガイドレールに沿って第一方向において高速で往復移動する。【選択図】図３
2014018952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイトホルダと、送り駆動機構と、前記バイトホルダに装着されているバイトと、を備える送り装置において、
前記送り装置は、固定座をさらに備え、前記固定座には、第一ガイドレールが設けられ、前記バイトホルダは、前記第一ガイドレールにスライド可能に装着され、前記送り駆動機構は、少なくとも１つの駆動モジュールを備え、各駆動モジュールは、可動子及び固定子を備え、少なくとも１つの前記可動子は、前記固定座に固定され、少なくとも１つの前記固定子は、前記バイトホルダに固定され、少なくとも１つの前記固定子が生成した磁場と少なくとも１つの前記可動子が生成した交互磁場との推進作用によって、前記バイトホルダは前記第一ガイドレールに沿って第一方向において高速で往復移動することを特徴とする送り装置。
【請求項２】
前記バイトホルダは、主体及び前記主体から突設されているスライド板を備え、前記スライド板の前記主体から離れている一端は、前記固定座内に挿入され、且つ前記第一ガイドレールにスライド可能に設置され、少なくとも１つの前記固定子は、前記スライド板に固定され、前記主体は、前記固定座の外部に位置し、前記バイトは、前記主体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
【請求項３】
前記固定座は、筐体及び前記筐体の両側に装着された２つの装着板を備え、前記第一ガイドレールは前記筐体内に設けられ、前記可動子は対応する装着板に装着され、且つ前記筐体内に収容され、前記固定子は、前記可動子と前記スライド板との間に設置されることを特徴とする請求項２に記載の送り装置。
【請求項４】
前記固定座の前記主体に向かう端面には第二ガイドレールが設けられ、前記主体にはスライダーが設けられ、前記第二ガイドレールは、前記スライダーにスライド可能に装着されることを特徴とする請求項２又は３に記載の送り装置。
【請求項５】
前記スライド板の主体から離れている端面にはガイド部が形成され、前記ガイド部は前記第一ガイドレールに移動可能に装着されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の送り装置。
【請求項６】
台座と、前記台座に装着されている作業台と、前記台座にスライド可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動機構と、請求項１から５のいずれか一項に記載の送り装置と、を備えることを特徴とする旋盤。
【請求項７】
前記送り装置は滑動部をさらに備え、前記固定座は、前記滑動部によって前記移動機構に移動可能に装着されることを特徴とする請求項６に記載の旋盤。
【請求項８】
前記移動機構は、横梁及び第一駆動アセンブリを備え、前記横梁は、前記台座にスライド可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置し、前記第一駆動アセンブリは、前記台座に装着され、前記横梁は、前記第一駆動アセンブリによって前記台座に対して第二方向に沿って移動することを特徴とする請求項６または７に記載の旋盤。
【請求項９】
前記移動機構は、第二駆動アセンブリをさらに備え、前記第二駆動アセンブリは、前記横梁に装着され、前記送り装置は、前記第二駆動アセンブリによって前記横梁に対して第三方向に沿って移動することを特徴とする請求項８に記載の旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送給装置に関し、特に曲面加工を行う送給装置及び該送給装置を用いた旋盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械の加工技術において、切削工具は、送給装置によって移動し、且つ主軸によって高速に回転して、ワークに対して曲面加工を行う。しかし、切削工具がワークのある位置に対して加工した後、切削工具の上昇、次の加工位置への移動、下降等の一連の動作を終えなければ、次の位置に対する加工を行わない。従って、時間を浪費し、且つ曲面加工の効率も低い。また、従来の送給装置に対して、比較的大きな駆動力を提供する駆動装置の体積は大きいため、現場の空間占有率が高く、且つ工作機械の組み立てにも不便である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、組み立てに便利で且つ曲面加工の効率を向上させることができる送給装置及び該送給装置を用いた旋盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明に係る送り装置は、バイトホルダと、送り駆動機構と、前記バイトホルダに装着されているバイトと、固定座と、を備える。前記固定座には、第一ガイドレールが設けられ、前記バイトホルダは、前記第一ガイドレールにスライド可能に装着され、前記送り駆動機構は、少なくとも１つの駆動モジュールを備え、各駆動モジュールは可動子及び固定子を備え、少なくとも１つの前記可動子は前記固定座に固定され、少なくとも１つの前記固定子は前記バイトホルダに固定され、少なくとも１つの前記固定子が生成した磁場と少なくとも１つの前記可動子が生成した交互磁場との推進作用によって、前記バイトホルダは前記第一ガイドレールに沿って第一方向において高速で往復移動する。
【０００５】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る旋盤は、台座と、前記台座に装着されている作業台と、前記台座にスライド可能に装着され、且つ前記作業台の上方に位置する移動機構と、前記送り装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る旋盤において、送り装置における交流電圧による可動子の交互磁場と固定子の交互磁場との相互作用によって、バイトホルダが旋盤用バイトを連動してＺ軸において第一ガイドレールに沿って高速の往復移動を行うことによって、３次元曲面を有する加工品を加工する。従って、送り装置がワークに対して曲面加工を行なう場合、自身の高速の往復移動によってワークに対して加工するので曲面加工時間が短縮され、且つ曲面加工の効率が向上される。また、複数の駆動モジュールを採用するため、各駆動モジュールの体積が小さくなり、組み立てに便利である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る旋盤の一部分を取り除いた状態の斜視図である。
【図２】図２に示した旋盤の分解図である。
【図３】図１に示した旋盤の高速駆動モジュール及び作業台の斜視図である。
【図４】図１に示した旋盤の高速駆動モジュールの分解図である。
【図５】図４に示した旋盤の高速駆動モジュールの別の視角から見た分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて、本発明に係る送給装置及び該送給装置を用いた旋盤について詳細に説明する。なお、本実施形態においては、Ｚ軸方向を第一方向、Ｘ軸方向を第二方向、Ｙ軸方向を第三方向とする。
【０００９】
図１及び図２を参照すると、本発明に係る旋盤１００は、ワーク２００に対して曲面加工を行う。旋盤１００は、台座１０と、作業台２０と、移動装置３０と、送り装置４０と、制御装置（図示せず）と、を備える。作業台２０は、台座１０に装着され、且つワークを支持する。移動装置３０は、台座１０に移動可能に装着され、且つ作業台２０の上方に位置する。送り装置４０は、移動装置３０にスライド可能に装着されている。制御装置は、作業台２０、移動装置３０及び送り装置４０に電気接続されている。移動装置３０は、制御装置の命令に基づいて送り装置４０を連動してＸ軸方向（第二方向）、Ｙ軸方向（第三方向）に沿って移動させる。第一方向、第二方向、第三方向は、互いに直交する。
【００１０】
台座１０は、基底部１１と、基底部１１上に間隔をあけて平行に設置されている２つの支持体１３と、を備える。各支持体１３の前記基底部１１から離れている端面には、間隔をあけて、且つ平行に２つの第一レール１３１が設置されている。本実施形態において、第一レール１３１は、Ｘ軸方向（即ち、第二方向）に沿って延伸している。２つの第一レール１３１の間には、第一スライド凹部１３３がそれぞれ形成されている。
【００１１】
作業台２０は略円柱形であり、且つ基底部１１に回転可能に装着される。なお、作業台２０は、２つの支持体１３の間に位置する。作業台２０は、回転駆動部材２１及び該回転駆動部材２１の基底部１１から離れている端面に固定されているワーク支持台２３を備える。作業台２０は、回転駆動部材２１の回転によってワーク支持台２３に支持されているワーク（図示せず）を回転させる。回転駆動部材２１は制御装置に電気接続されている。本実施形態において、回転駆動部材２１は、ダイレクトドライブモータ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｍｏｔｏｒ）である。
【００１２】
移動装置３０は、２つの支持体１３上にスライド可能に装着されている。また、該移動装置３０は、その長手方向が２つの支持体１３の長手方向に垂直となるように作業台２０の上方に位置する。移動装置３０は、横梁３１と、横梁３１の両端に形成されているスライド台３３と、各スライド台３３に装着されている第一駆動アセンブリ３５と、横梁３１に装着されている第二駆動アセンブリ３７と、を備える。横梁３１は、Ｙ軸方向（第三方向）に沿って延伸している。横梁３１には、互いに平行である２つの第二レール３１１が形成されている。各スライド台３３は、支持体１３の第一レール１３１にスライド可能に設置される。各第一駆動アセンブリ３５は、対応する第一スライド凹部１３３内に収容され、且つ横梁３１をＸ軸方向に沿って移動させる。第二駆動アセンブリ３７は、横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定され、且つ送り装置４０をＹ軸方向に沿って移動させる。第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、制御装置に電気接続されている。本実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、全て高性能のリニアモーター（ｌｉｎｅａｒ  ｍｏｔｏｒ）である。他の実施形態において、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７は、他の駆動部材でも良く、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７の数は、実際の要求によって設定してもよい。
【００１３】
図３乃至図５を併せて参照すると、送り装置４０は、固定座４３、バイトホルダ４５、送り駆動機構４７及び旋盤用バイト４９を備える。バイトホルダ４５は、固定座４３にスライド可能に装着される。送り駆動機構４７は、固定座４３内に収容して装着され且つ前記制御装置に電気接続されてバイトホルダ４５の上下移動（即ち、Ｚ軸方向に沿う移動）を制御する。旋盤用バイト４９は、バイトホルダ４５に固定される。
【００１４】
本実施形態において、送り装置４０は滑動部４１をさらに備える。滑動部４１には、２つの第二スライド部４１１が、横梁３１の一側に対向し、且つ互いに間隔をあけて平行に設置されており、滑動部４１は、この第二スライド部４１１を介して第二レール３１１にスライド可能に装着される。これにより、滑動部４１は横梁３１に対してスライドすることができる。
【００１５】
固定座４３は、筐体４３１及び該筐体４３１の両側に装着された２つの装着板４３３を備える。筐体４３１は、底壁４３１１と、該底壁４３１１の両端から垂直に延伸し、且つ互いに平行である第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５と、該第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５の前記底壁４３１１から離れている一端を連結する頂壁４３１６と、を備える。その中で、底壁４３１１は第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５よりも基底部１１に近い。底壁４３１１、頂壁４３１６、第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５は共に囲んで収容空間４３１０を形成する。第一側壁４３１３における前記収容空間４３１０側の表面（つまり、筐体４３１の内側面）には、Ｚ軸方向に沿って２つの第一ガイドレール４３１７が間隔をあけて突設されている。第二側壁４３１５には、第一ガイドレール４３１７と対応する位置に、ガイド凹部４３１８が設けられている。ガイド凹部４３１８は、第二側壁４３１５を貫通するように設けられている。ガイド凹部４３１８の両側には、２つの第二ガイドレール４３１９が設置され、該２つの第二ガイドレール４３１９は、第二側壁４３１５における収容空間４３１０の背面側（つまり、筐体４３１の外側面）に位置する。また、２つの第二ガイドレール４３１９は、ガイド凹部４３１８と平行に設けられる。第二ガイドレール４３１９は、略ストリップ形である。また、頂壁４３１６は、第一側壁４３１３及び第二側壁４３１５に対して垂直に設置される。本実施形態において、底壁４３１１と、第一側壁４３１３と、第二側壁４３１５と、頂壁４３１６と、は、一体的に製造されて筐体４３１を形成する。２つの装着板４３３は、収容空間４３１０を封止するように筐体４３１の両側に固定され、固定座４３は、２つの装着板４３３が滑動部４１に固定されることで、滑動部４１と接続される。
【００１６】
バイトホルダ４５は、ほぼ「Ｔ」字形を呈し、且つ固定座４３にスライド可能に装着される。バイトホルダ４５は、主体４５１及び該主体４５１の長手方向に沿って且つ短手方向の略中央部から突設しているスライド板４５３を備える。主体４５１は、略シャトル形（すなわち、主体４５１の幅が、Ｚ軸方向（第一方向）に向けて狭くなるテーパ状である）を呈し、且つ主体４５１におけるスライド板４５３から離れている面には、２つの固定部４５１１が間隔をあけて設置されている。主体４５１のスライド板４５３が位置する面には、４つのスライダー４５１３が設置されている。この４つのスライダー４５１３は、スライド板４５３の長手方向両側にそれぞれ２つずつ設置され、且つ第二側壁４３１５の第二ガイドレール４３１９にスライド可能に設置される。スライド板４５３は、ガイド凹部４３１８から収容空間４３１０内に挿入されて、収容空間４３１０を二つの空間に分割する。スライド板４５３の主体４５１から離れている端面には、ガイド部４５３１が形成されている。ガイド部４５３１は、第一側壁４３１３の第一ガイドレール４３１７にスライド可能に設置される。これにより、バイトホルダ４５は、Ｚ軸方向に沿って往復運動することができる。本実施形態において、スライダー４５１３は、スライダーブロックであり、ガイド部４５３１は、スライダーレールである。
【００１７】
送り駆動機構４７は、２つの駆動モジュール４７１を備える。２つの駆動モジュール４７１は、収容空間４３１０のスライド板４５３によって分割された２つの空間にそれぞれ収容される。本実施形態において、駆動モジュール４７１は高性能のリニアモーターである。各駆動モジュール４７１は、可動子４７１１及び固定子４７１３を備える。可動子４７１１は、装着板４３３の収容空間４３１０に向かう面に固定され、且つ通電によって交互磁場(alternating magnetic fields)を生成する。２つの固定子４７１３は、スライド板４５３の両側面にそれぞれ固定される。各固定子４７１３は、可動子４７１１とスライド板４５３との間に設置される。２つの固定子４７１３が生成した磁場と２つの可動子４７１１が生成した交互磁場との推進作用によって、バイトホルダ４５は第一ガイドレール４３１７に沿ってＺ軸方向に高速で往復移動する。また、駆動モジュール４７１の数は２つに限定されず、必要に応じて選択できる。例えば、駆動モジュール４７１は、１つの駆動モジュール４７１或いは３つの駆動モジュール４７１を採用することもできる。これにより、十分な駆動力を得る一方、複数の駆動モジュール４７１を採用することによって、各駆動モジュール４７１の体積が小さくなるので、組み立てに便利である。
【００１８】
旋盤用バイト４９は、２つの固定部４５１１の間に固定され、この旋盤用バイト４９によって、ワーク２００に対して曲面加工を行う。旋盤用バイト４９は、バイトシャフト４９１と、バイトシャフト４９１に接続されているバイト体４９３と、を備える。バイトシャフト４９１は、２つの固定部４５１１の間に固定される。また、バイト体４９３は、バイトシャフト４９１よりも基底部１１に近い。
【００１９】
単一のワーク２００を加工する場合、固定座４３を滑動部４１上に固定して、旋盤用バイト４９のＺ軸方向に関する最初の位置を決める。従って、固定座４３をＺ軸方向にスライドさせる必要はない。他の実施形態において、送り装置４０に、制御装置に電気接続される駆動機構を採用することによって、固定座４３を滑動部４１に対してＺ軸方向にスライド可能に設置する。また、滑動部４１は省略することもできる。この時、固定座４３は、横梁３１に直接スライド可能に設置される。また、可動子４７１１は、筐体４３１に直接的に固定することもできる。
【００２０】
旋盤１００を組み立てる際、先ず、回転駆動部材２１を２つの支持体１３の間に装着した後、ワーク支持台２３を回転駆動部材２１に固定する（すなわち、作業台２０を基底部１１上に装着する）。次に、横梁３１をスライド台３３を介して２つの支持体１３にスライド可能に設置する。続いて、第一駆動アセンブリ３５を移動装置３０のスライド台３３に固定し、第二駆動アセンブリ３７を移動装置３０の横梁３１の２つの第二レール３１１の間に固定した後、第一駆動アセンブリ３５及び第二駆動アセンブリ３７をそれぞれ制御装置に電気接続させる。次に、バイトホルダ４５を固定座４３に装着し、２つの駆動モジュール４７１を、収容空間４３１０の分割された２つの空間にそれぞれ収容して、バイトホルダ４５の両側面に固定し、２つの装着板４３３を固定座４３に装着して収容空間４３１０を封止する。次いで、滑動部４１を固定座４３に装着した後、旋盤用バイト４９をバイトホルダ４５に固定する。最後に、第二スライド部４１１と第二レール３１１とを係合させて、送り装置４０を移動装置３０にスライド可能に装着する。
【００２１】
旋盤１００を使用する際、ワーク２００を作業台２０に固定し、旋盤用バイト４９がワークの上方の所定位置に達するように制御装置を制御して、送り装置４０をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に沿って移動させる。ワーク２００は、作業台２０の回転に連動して回転する。旋盤用バイト４９は、送り装置４０の駆動及び制御の下、切削量に基づいて、ワーク２００に対して第二方向（Ｘ軸方向）及び第三方向（Ｙ軸方向）への移動速度よりも高速でＺ軸方向に往復移動して加工を行う。この往復運動によって、Ｚ軸方向におけるワーク２００の円周方向に沿った切削量は異なるようになる。この際、移動装置３０は、同時に、制御装置の命令に基づいて送り装置４０を連動してＸ軸方向へ移動して、ワーク２００全体に対して旋削加工を行う。これにより、３次元曲面を有する加工品を加工する。旋盤用バイト４９の平面での移動軌跡はほぼ螺旋状を呈する。加工終了後、送り装置４０及び作業台２０の作動は停止し、且つ移動装置３０は初期位置に戻る。この時、作業台２０から加工が終了したワーク２００を取り外す。
【００２２】
本発明に係る旋盤１００において、送り装置４０における交流電圧による、可動子４７１１の交互磁場と固定子４７１３の交互磁場との相互作用によって、バイトホルダ４５が旋盤用バイト４９を連動してＺ軸方向に、且つ第一ガイドレール４３１７に沿って高速の往復移動を行うことによって、３次元曲面を有する加工品を加工する。従って、送り装置４０がワーク２００に対して曲面加工を行なう場合、自身の高速の往復移動によってワーク２００に対して加工するので曲面加工時間が短縮され、且つ曲面加工の効率が向上される。また、従来のフライス加工においては、隣り合う切削刃が順に切削されて、加工表面に不連続な切削痕が形成されるため、研磨してより良好な平滑度を得る必要があるが、本発明は、送り装置４０の旋盤用バイト４９の連続的な旋削加工によって、平滑度に優れた加工品を直接得ることができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００２４】
１００    旋盤
１０      台座
１１      基底部
１３      支持体
１３１    第一レール
１３３    第一スライド凹部
２０      作業台
２１      回転駆動部材
２３      ワーク支持台
３０      移動装置
３１      横梁
３１１    第二レール
３３      スライド台
３５      第一駆動アセンブリ
３７      第二駆動アセンブリ
４０      送り装置
４１      滑動部
４１１    第二スライド部
４３      固定座
４３１    筐体
４３１０  収容空間
４３１１  底壁
４３１３  第一側壁
４３１５  第二側壁
４３１６  頂壁
４３１７  第一ガイドレール
４３１８  ガイド凹部
４３１９  第二ガイドレール
４３３    装着板
４５      バイトホルダ
４５１    主体
４５１１  固定部
４５１３  スライダー
４５３    スライド板
４５３１  ガイド部
４７      送り駆動機構
４７１    駆動モジュール
４７１１  可動子
４７１３  固定子
４９      旋盤用バイト
４９１    バイトシャフト
４９３    バイト体
【図１】
2014018952.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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