(57)【要約】【課題】  各部品の高い加工精度や高い剛性を要することなく主軸の軸心とＺ軸ガイド機構の間の平行度を容易に確保することを可能とし、それによって、ワークの高い円筒度を確保することができる旋盤を提供すること。  【解決手段】  主軸を回転可能に備えた主軸台と、上記主軸台において上記主軸の軸心方向であるＺ軸方向に沿って設けられたＺ軸方向ガイド機構と、上記主軸台に上記Ｚ軸方向ガイド機構を介して移動可能に搭載され刃物台を備えたＺ軸テーブルと、を具備したもの。【選択図】  図１
2006305670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸を回転可能に備えた主軸台と、
上記主軸台において上記主軸の軸心方向であるＺ軸方向に沿って設けられたＺ軸ガイド機構と、
上記主軸台に上記Ｚ軸ガイド機構を介して移動可能に搭載され刃物台を備えたＺ軸テーブルと、
を具備したことを特徴とする旋盤。
【請求項２】
請求項１記載の旋盤において、
上記刃物台はＺ軸に直交すると共に相互に直交するＸ軸方向とＹ軸方向に夫々移動可能に設けられたＸ軸テーブルとＹ軸テーブルを介して上記Ｚ軸テーブルに搭載されていることを特徴とする旋盤。
【請求項３】
請求項１記載の旋盤において、
上記刃物台は上記主軸を挟んで左右両側に夫々配置された一対の刃物台であり、該一対の刃物台に搭載されている工具が左右方向から作用するものであることを特徴とする旋盤。  
【請求項４】
請求項１記載の旋盤において、
上記Ｚ軸ガイド機構は、上記主軸台を挟んで両側に配置され、且つ、主軸台の軸線と上記Ｚ軸ガイド機構とは同一平面上に配置されていることを特徴とする旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋盤に係り、特に、刃物台の取付構造を改良することにより主軸の軸心とＺ軸ガイド機構との間の平行度を得易くし、それによって、被加工物であるワークの円筒度及び同軸度を高い精度で確保することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の旋盤は、例えば、図５に示すような構成になっている。まず、脚部１０１があり、この脚部１０１上には主軸台１０３が設置されていて、複数本の固定ボルト１０４によって固定されている。この主軸台１０３は主軸１０５を回転可能に備えていて、該主軸台１０３に設けられた主軸１０５には図示しないワークが把持されることになる。上記主軸１０５は図示しない主軸回転駆動用モータによって回転駆動される。
【０００３】
又、上記脚部１０１上にはＺ軸ガイド機構１０７を介してＺ軸テーブル１０９が設置されている。上記Ｚ軸ガイド機構１０７は、脚部１０１の上面に設置された一対のＺ軸ガイドレール１１１、１１１と、上記Ｚ軸テーブル１０９側に取り付けられた左右２個ずつのＺ軸ガイド部材１１３、１１３とから構成されている（図５中左右１個ずつのみ示す）。
【０００４】
上記左右２個ずつのＺ軸ガイド部材１１３、１１３は上記Ｚ軸ガイドレール１１１、１１１に移動可能に係合している。そして、図示しないＺ軸駆動用モータを駆動することにより、図示しないボールネジを駆動して、上記Ｚ軸テーブル１０９を上記Ｚ軸ガイド機構１０７を介してＺ軸方向に移動させるものである。
【０００５】
又、上記Ｚ軸テーブル１０９には図示しない刃物台、例えば、多数の刃物を備えた櫛型刃物台が搭載されることになる。
【０００６】
上記構成において、主軸１０５に被加工対象物であるワークを保持させて回転させる。一方、櫛型刃物台に取り付けられている複数の工具の中から任意の工具を選択して、例えば、ワークの外径を所定量だけ切削するべく所定の切込位置にセットする。後は、その状態でＺ軸テーブル１０９をＺ軸方向に移動させていく。それによって、ワークの外径に対して軸方向に沿って所定量の切削が可能になる。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、高い加工精度、特に、ワークにおける高い円筒度及び同軸度を確保するためには、主軸１０５の軸心とＺ軸方向ガイド機構１０７との間の平行度を高い精度で確保する必要がある。この平行度が損なわれている場合には、主軸１０５に把持されているワークに対する工具による切削量が軸方向に沿って不均一になってしまい、結局、上記円筒度が損なわれてしまうことになると共に、例えば、段付形状に加工するような場合の同軸度も得られないという問題があった。
すなわち、繰り返しになるが、Ｚ軸テーブル１０９に取り付けられた図示しない櫛型刃物台には工具が取り付けられていて、この工具のワークに対する切削量を設定した状態で、Ｚ軸テーブル１０９をＺ軸方向に移動させながらワークの外径を所定量だけ切削していく。その際、主軸１０５の軸心とＺ軸ガイド機構１０７との間の平行度が損なわれていると、主軸１０５に把持されているワークに対する工具による切削量が軸方向に沿って不均一になってしまい、結局、ワークの円筒度及び同軸度が損なわれてしまうことになる。
上記円筒度に関して説明を加えると、例えば、軸受部品を加工する場合には円筒度は極めて重要な要因となる。円筒度が確保されていない場合には、軸に嵌合する円筒と軸との間の隙間が不均一となり、それが原因して回転に伴う振れが発生してしまうものである。又、軸受の中でも円筒と軸との間に粘性の高い特殊な油を設けたいわゆる「流体軸受」において上記円筒度は大きな意味を持つ。この種の流体軸受において円筒度が低い場合には、円筒と軸との隙間で捩れが生じることがあり、又、円筒と軸とを仲介する油の厚みが不均一になって耐久性が低下してしまうことになるものである。
そして、上記主軸１０５の軸心とＺ軸ガイド機構１０７との間の平行度を高い精度で確保するためには、まず、主軸台１０３の脚部１０１に対する取付面と主軸１０５の軸心との間の平行度を確保する必要があり、同時に脚部１０１側においては、上記主軸台１０３の取付面と上記Ｚ軸ガイド機構１０７のＺ軸ガイドレール１１１、１１１の脚部１０１に対する取付面との間の平行度を確保する必要がある。そのため、各部品の加工に高い精度が要求されてしまうと共に高い組立精度が要求されてしまうという問題があった。
特に、比較的大型構造物である脚部１０１において高い加工精度を確保することは困難であった。これは構造物が大型であることによってその剛性が低下して自重によって撓むこと及びより大型の加工設備が必要となること等に起因するものである。又、切削時には脚部１０１に対しても大きな荷重が作用することになるので、脚部１０１に対してより高い剛性が要求されてしまうという問題があった。
すなわち、脚部１０１のような大型構造物の場合には自重による撓みが発生し易く、又、加工点とＺ軸ガイド機構１０７との距離（工具とＺ軸ガイド機構１０７までの距離とＺ軸ガイド機構１０７から主軸１０５までの距離）が大きくなるため、加工による作用／反作用のモーメントの影響が大きくなり、主軸台１０３及びＺ軸テーブル１０９において、加工点とＺ軸ガイド機構１０７との間で撓みが発生し易くなってしまうものである。これに対して、脚部１０１及び主軸台１０３とＺ軸テーブル１０９の剛性を高めることが考えられるが、剛性を高めようとすると、装置の大型化と大重量化を来たすことになり、又、高価になってしまうと共にその取扱も困難なものとなり、生産性を低下させてしまうという問題があった。
又、加工や主軸回転駆動モータにより発生した熱による熱膨張によって工具と被加工物との間の位置関係にずれが生じてしまうという問題があった。すなわち、熱により主軸台１０３は膨張してその主軸軸線は図５中上方向に移動する。一方、図示しない刃物台側についてみてみると、熱の伝達経路が主軸台１０３から脚部１０１、脚部１０１から刃物台といった経路になるため、主軸台１０３に比べると温度は上昇し難い状況にある。特に、脚部１０１は大型構造物であるために熱の放出が大きく脚部１０１での熱の伝達量は少ない。よって、刃物台も上記主軸台１０３と同様に熱膨張によって図５中上方向に移動することにはなるが、主軸台１０３と刃物台との間で上方向への移動量が異なってしまい、結果として工具と被加工物との位置関係にずれが発生してしまうことになるものである。    
【０００８】
尚、関連する先行出願として、例えば、特許文献１がある。
【０００９】
【特許文献１】実開平０２−７９３０号公報
【００１０】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、各部品の高い加工精度や高い剛性を要することなく主軸の軸心とＺ軸ガイド機構の間の平行度を容易に確保することを可能とし、それによって、ワークの高い円筒度及び同軸度を確保することができる旋盤を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１による旋盤は、主軸を回転可能に備えた主軸台と、上記主軸台において上記主軸の軸心方向であるＺ軸方向に沿って設けられたＺ軸ガイド機構と、上記主軸台に上記Ｚ軸ガイド機構を介して移動可能に搭載され刃物台を備えたＺ軸テーブルと、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２による旋盤は、請求項１記載の旋盤において、上記刃物台はＺ軸に直交すると共に相互に直交するＸ軸方向とＹ軸方向に夫々移動可能に設けられたＸ軸テーブルとＹ軸テーブルを介して上記Ｚ軸テーブルに搭載されていることを特徴とするものである。
又、請求項３による旋盤は、請求項１記載の旋盤において、上記刃物台は上記主軸を挟んで左右両側に夫々配置された一対の刃物台であり、該一対の刃物台に搭載されている工具が左右方向から作用するものであることを特徴とするものである。  
又、請求項４による旋盤は、請求項１記載の旋盤において、上記Ｚ軸ガイド機構は、上記主軸台を挟んで両側に配置され、且つ、主軸台の軸線と上記Ｚ軸ガイド機構とは同一平面上には位置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように本願発明による旋盤は、主軸を回転可能に備えた主軸台と、上記主軸台において上記主軸の軸心方向であるＺ軸方向に沿って設けられたＺ軸ガイド機構と、上記主軸台に上記Ｚ軸ガイド機構を介して移動可能に搭載され刃物台を備えたＺ軸テーブルと、を具備した構成になっているので、主軸の軸心とＺ軸ガイド機構との間の平行度を確保することができ、それによって、主軸台のみを高精度に加工すれば、被加工対象物であるワークの円筒度及び同軸度を高い精度で確保することができるようになった。又、脚部において撓みが発生しても主軸と刃物台に搭載される工具との間の位置関係には影響せず、よって、脚部の剛性を高くする必要もなく、又、脚部を高い精度で製造する必要もないので、脚部の製造コストを低減させることができるようになった。又、主軸における加工点とＺ軸ガイド機構との間の距離を短くして加工によるモーメントの影響を抑制することが可能になる。又、脚部を介していないので主軸台と刃物台の熱による上方移動量の差が発生し難いという効果がある。  
又、上記刃物台をＺ軸に直交すると共に相互に直交するＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能なＸ軸テーブルとＹ軸テーブルを介して上記Ｚ軸テーブルに搭載されているものとして構成した場合には、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に移動可能な刃物台を備えた旋盤において所望の効果を得ることができる。
又上記刃物台を上記主軸を挟んで左右両側に夫々配置された一対の刃物台とし、該一対の刃物台に搭載されている工具が左右方向から作用するように構成した場合には、より高い円筒度を得ることができる。
尚、上記左右方向とは脚部から主軸台に向かう方向と直交する方向を意味する。  
又、上記Ｚ軸ガイド機構を上記主軸台を挟んで両側に配置し、且つ、主軸台の軸線と上記Ｚ軸ガイド機構とを同一平面上に配置した場合には、熱膨張による影響を軽減させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実施の形態を説明する。 まず、主軸台２があり、この主軸台２は複数本のボルト３によって脚部５上に設置・固定されている。この主軸台２には主軸７が回転可能な状態で設置されている。上記主軸７には図示しないワークが保持されることになる。又、上記主軸７は主軸台２に設けられた図示しない主軸回転駆動用モータによって回転駆動されるものである。
【００１４】
上記主軸台２上にはＺ軸ガイド機構９を介してＺ軸テーブル１１が設置されている。上記Ｚ軸ガイド機構９は、上記主軸台２に設置された一対のＺ軸ガイドレール１３、１３と、上記Ｚ軸テーブル１１側に左右に２個ずつ設けられたＺ軸ガイド部材１５、１５とから構成されている。これら左右２個ずつのＺ軸ガイド部材１５、１５は、既に述べたＺ軸ガイドレール１３、１３に移動可能な状態で係合している。そして、図示しないＺ軸駆動用モータを起動することによって、図示しないボールネジを駆動して、上記Ｚ軸テーブル１１をＺ軸ガイド機構９を介してＺ軸方向に移動させることができる。
【００１５】
図１乃至図３に示すように、上記Ｚ軸テーブル１１の前面には、Ｘ軸テーブル１７がＸ軸方向に沿って移動可能な状態で設置されている。すなわち、Ｚ軸テーブル１３の前面には、Ｘ軸ガイド機構１９が設置されている。このＸ軸ガイド機構１９は、上記Ｚ軸テーブル１１側に設置された一対のＸ軸ガイドレール２１、２１と、上記Ｘ軸テーブル１７側に設置された左右２個ずつのＸ軸ガイド部材２３、２３とから構成されている。これら左右２個ずつのＸ軸ガイド部材２３、２３は上記Ｘ軸ガイドレール２１、２１に対して移動可能な状態で係合している。そして、図示しないＸ軸駆動用モータを起動することによって、図示しないボールネジを駆動して、上記Ｘ軸テーブル１７をＸ軸方向に移動させることができる。
【００１６】
上記Ｘ軸テーブル１７の前面にはＹ軸テーブル２５がＹ軸方向に沿って移動可能な状態で設置されている。すなわち、Ｘ軸テーブル１７の前面には、Ｙ軸ガイド機構２７が設置されている。このＹ軸ガイド機構２７は、上記Ｙ軸テーブル２５側に取り付けられた一対のＹ軸ガイドレール２９、２９と、上記Ｘ軸テーブル１７側に左右に２個ずつ設けられたＹ軸ガイド部材３１、３１とから構成されている。これら左右２個ずつのＹ軸ガイド部材３１、３１は上記一対のＹ軸ガイドレール２９、２９に対して移動可能に係合している。そして、図示しないＹ軸駆動用モータを起動することによって、図示しないボールネジを駆動して、上記Ｙ軸テーブル２５をＹ軸方向に移動させることができる。
【００１７】
上記Ｙ軸テーブル２５の前面には、図４にも示すように、刃物台４１が設置されている。この刃物台４１は左右に対称に設置された一対の櫛型刃物台４３、４３とから構成されている。これら一対の櫛型刃物台４３、４５は、図４に示すように、脚部５から主軸台２に向かう方向に直交する左右方向に対称に配置されているものである。上記櫛型刃物台４３、４３には複数本の工具４５が搭載されている。
【００１８】
又、主軸台１に対向するように背面主軸台５１が設置されていて、この背面主軸台５１は背面主軸５３を回転可能に備えている。
【００１９】
以上の構成を基にその作用を説明する。まず、主軸７に図示しないワークを保持させる。その状態で主軸７を回転させる。一方、刃物台４１が搭載されているＹ軸テーブル２５をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に適宜移動させながら、上記ワークに対して所望の加工を施す。
具体的には、まず、Ｙ軸テーブル２５をＹ軸方向に適宜移動させることにより任意の工具４５を選択する。次に、Ｘ軸テーブル１７をＸ軸方向に適当量移動させることにより、ワークの外径に対する切込量（切削量）を設定する。そして、その状態でＺ軸テーブル１１をＺ軸方向に移動させることにより、ワークの外径を軸方向に沿って所定量だけ切削することができる。
尚、加工の種類は様々であり、上記した内容の加工に限定されるものではない。
【００２０】
主軸７に保持されたワークに対する所定の前側加工が終了したら、背面主軸台５１を主軸台２方向に移動させることにより、ワークを背面主軸台５１の背面主軸５３側に受け渡す。そして、背面主軸５３によって把持されたワークの背面に対して所定の背面加工を施すものである。そして、一連の前側加工と背面加工が終了したらワークを背面主軸５３から取り外して排出することになる。
【００２１】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、主軸７の軸心とＺ軸ガイド機構９との間の平行度が確保し易くなった。これは、Ｚ軸テーブル１１を従来のように脚部５に取り付けるのではなく、主軸台２に対して直接取り付けるようにしたからである。つまり、従来は脚部５との関係で夫々平行度を確保する必要があったが、この実施の形態の場合には脚部１０５との関係は不要となり、専ら、主軸台２のみを高い精度で製作すればよくなったからである。そして、主軸７の軸心とＺ軸ガイド機構９との間の平行度が確保し易くなったことにより、被加工対象物であるワークにおける高い円筒度及び同軸度も確保し易くなり、結果として、ワークの品質の向上を図ることが可能になった。
又、従来は比較的大型構造物である脚部５において高い加工精度を確保する必要がありそれに困難を要していたが、本実施の形態の場合にはそのようなことは不要となったものであり、それによって、脚部５の製造コストを低減させることができるようになった。
又、脚部５において撓みが発生しても主軸７と櫛型刃物台４３、４３に搭載される工具４５との間の位置関係には影響せず、よって、脚部５の剛性を高くする必要もない。
又、従来は加工時に脚部５に対しても大きな荷重が作用することになるので、脚部５に対して高い剛性が要求されていたが、本実施の形態の場合にはそのようなことはないので、脚部５に対して高い剛性が要求されることはない。それによって、装置の小型化が可能になると共に製造コストの低減を図ることができる。
又、Ｚ軸テーブル１１を脚部５よりも小型の主軸台２に設置するようにしているので、加工や組立においても高い精度を得易くなっているものである。
又、主軸７における加工点とＺ軸ガイド機構９との間の距離を短くして加工によるモーメントの影響を抑制することが可能になる。
又、脚部５を介していないので熱膨張による主軸台２と櫛型刃物台４３、４３との上方移動量の差が発生し難いという効果がある。  
又、主軸７を挟んで左右両側に一対の櫛型刃物台４３、４３を配置していて、且つ、そこに搭載されている工具４５が左右方向からワークに対して作用するように構成しているので、左右方向の熱バランスが同一となり、且つ、例え上方向へ熱膨張したとしても、切削方向は膨張方向と直交する方向になるので、その影響を受け難くすることが可能となりより高い円筒度を得ることができる。  
又、Ｚ軸ガイド機構９を主軸台２を挟んで両側に配置し（一対のＺ軸ガイドレール１３、１３、左右２個ずつのＺ軸ガイド部材）、且つ、主軸台２の軸線と上記Ｚ軸ガイド機構９とを同一平面上に配置しているので、主軸７とＺ軸ガイド機構９とが略同一量熱膨張による影響を受けて上方に移動し、結果として、主軸７と櫛型刃物台４３、４３との相対位置を同一にさせることが可能になる。
【００２２】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、旋盤の構成としては図示したものに限定されず、例えば、背面主軸台が設置されていない旋盤等、様々な構成の旋盤に適用可能である。
又、刃物台についても櫛型刃物台に限定されるものではない。
又、Ｘ軸ガイド機構、Ｙ軸ガイド機構、Ｚ軸ガイド機構において、夫々２本のガイドレールと４個のガイド部材を使用して構成した例を示したが、それに限定されるものではなく、ガイドレールの個数、ガイド部材の個数に関しては様々な構成が想定される。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は旋盤に係り、特に、刃物台の取付構造を改良することにより主軸の軸心とＺ軸ガイド機構との間の平行度を得易くし、それによって、被加工物であるワークの円筒度及び同軸度を高い精度で確保することができるように工夫したものに関し、例えば、櫛型刃物台をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動可能に備えた主軸固定型の旋盤に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、旋盤の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である。
【図５】従来例を示す図で、旋盤の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  主軸台
５  脚部
７  主軸
９  Ｚ軸ガイド機構
１１  Ｚ軸テーブル
１３  Ｚ軸ガイドレール
１５  Ｚ軸ガイド部材
１７  Ｘ軸テーブル
１９  Ｘ軸ガイド機構
２１  Ｘ軸ガイドレール
２３  Ｘ軸ガイド部材
２５  Ｙ軸テーブル
２７  Ｙ軸ガイド機構
２９  Ｙ軸ガイドレール
３１  Ｙ軸ガイド部材
４１  刃物台
４３  櫛型刃物台
４５  刃物
５１  背面主軸台
５３  背面主軸
【図１】
2006305670.tif 000003
【図２】
2006305670.tif 000004
【図３】
2006305670.tif 000005
【図４】
2006305670.tif 000006
【図５】
2006305670.tif 000007