(57)【要約】      （修正有）【課題】回転工具を用いて、主軸を停止させて行う加工と低速回転させて行う螺旋溝などの加工との両方を可能にした旋盤の主軸制動装置に関し、大型の回転工具を使用して加工を行うことができる高いワーク支持剛性を備えた旋盤を得る。【解決手段】旋盤の主軸２を制動する主軸ブレーキとして、湿式ブレーキ２０ｗと乾式ブレーキ２０ｄとを設け、主軸２を停止して刃物台に装着した回転工具で加工するときは湿式ブレーキ及び乾式ブレーキのブレーキパッドを高圧側設定器で設定した油圧力でブレーキディスクに押圧して加工を行い、主軸２を低速回転させて刃物台に装着した回転工具で加工するときは、湿式ブレーキのブレーキパッドを低圧側設定器Ｌで設定した油圧力でブレーキディスクに押圧すると共に乾式ブレーキのブレーキパッドの押圧力を開放して加工を行う。【選択図】      図１
2008062316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸(2)に固定されたブレーキディスク(4w)と、油圧ピストン(6w)により当該ブレーキディスクに押圧されるブレーキパッド(5w)と、このブレーキディスクとブレーキパッドとの摺接面に潤滑油を供給する潤滑油供給手段(33)とを備えたいわゆる湿式ブレーキ(20w)を備え、主軸(2)を低速回転させて行うコンタリング加工時に当該湿式ブレーキで主軸に回転負荷を与える旋盤の主軸制動装置において、
主軸台(1)から突出した主軸の後端部に固定された第２のブレーキディスク(4d)と、この第２のブレーキディスクに第２の油圧ピストン(6d)で押圧される第２のブレーキパッド(5d)と、主軸を停止させてワークを加工するときに前記第２の油圧ピストンにブレーキディスクを押圧するための油圧力を供給しコンタリング加工時には前記第２の油圧ピストンの前記油圧力を開放する油圧回路を備えた乾式ブレーキ(20d)を備えていることを特徴とする、旋盤の主軸制動装置。
【請求項２】
旋盤の主軸(2)を制動する主軸ブレーキとして、ブレーキディスクとブレーキパッドとの押圧面に潤滑油を供給して制動を行う湿式ブレーキ(20w)とそのような潤滑油の供給を行わない乾式ブレーキ(20d)とを設け、主軸(2)を停止して刃物台に装着した回転工具でワークを加工するときは前記湿式ブレーキ及び乾式ブレーキのブレーキパッド(5w,5d)を高圧側設定器(H)で設定した油圧力でブレーキディスク(4w,4d)に押圧して加工を行い、主軸(2)を低速回転させて刃物台に装着した回転工具でワークを加工するときは、前記湿式ブレーキのブレーキパッド(5w)を低圧側設定器(L)で設定した油圧力でブレーキディスク(4w)に押圧すると共に乾式ブレーキのブレーキパッド(5d)の押圧力を開放して加工を行うことを特徴とする、旋盤におけるワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、刃物台に装着した回転工具でワークの端面ないし周面に平面加工や溝加工を行うことを可能にした旋盤の主軸制動装置に関するもので、回転工具を用いて、主軸を停止させて行う孔や平面などの加工と、主軸を低速回転させて行う螺旋溝などの加工との、両方を可能にした旋盤の上記装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
刃物台にドリルやフライスカッタなどの回転工具の駆動装置を備えた旋盤は、旋削加工の他に主軸回転を固定して回転工具によるワークの孔加工や平面加工が可能であり、更に主軸の低速駆動手段を設けた旋盤では、主軸を低速回転させてエンドミルで螺旋溝やカム溝を加工することができる。回転工具を用いて主軸を低速回転させて行う加工（以下、「コンタリング加工」と言う。）においては、主軸の回転速度によって加工形状が決定されるため、加工中に主軸の回転速度を変化させる必要があり、またその回転速度を高い精度で制御しなければならない。
【０００３】
主軸を低速回転するとき、切削負荷の変動やいわゆるスティックスリップによって、主軸角度に誤差が発生する。この誤差は主軸に制動装置を設けて、コンタリング加工時に主軸に一定の負荷を常時与えるようにすることによって回避することができる。この制動装置は、主軸を固定してワークの加工を行うときに、主軸の角度を強固に固定するためにも用いられる。すなわち、主軸を固定して孔加工等を行うときは、フルブレーキにして主軸を固定し、コンタリング加工のときはブレーキ力を弱くして（半ブレーキにして）主軸に回転負荷を与えるようにするのである。
【０００４】
この種の主軸制動装置として、一般に主軸に固定した円筒体や円板などのブレーキディスクにブレーキパッドを押し付けるいわゆるブロックブレーキやディスクブレーキが多く用いられている。ブレーキパッドは油圧シリンダでブレーキディスクに押し付けられる構造で、油圧力を高低２段または３段以上の圧力に切換可能にすることにより、フルブレーキと半ブレーキとの変換を行っている。
【０００５】
一方、下記特許文献１には、ワーク主軸の後端部に主軸ロック用ブレーキを設け、ワーク主軸の前端外周部にトルク付与装置を設けた主軸制動装置が示されており、トルク付与装置として摩擦ブレーキを用いることが示されている。更に、ブレーキディスクの回転空間に潤滑油を定期的に注入し、ブレーキディスクとブレーキパッドとの摩擦係数の変化を抑えることによって、スティックスリップ現象を防ぐことが示されている。
【０００６】
また、下記特許文献２には、主軸制動装置のブレーキパッドの片当りやブレーキピストンの傾きを生じさせることなく、ブレーキディスクを小径化して刃物台と主軸の干渉を避ける手段として、ブレーキディスクの両側に配置したブレーキパッドを進退させる両側のブレーキピストンを、主軸と平行なガイド軸で案内する構造が示されている。
【特許文献１】特開平６‐８０９４号公報
【特許文献２】特開２００５‐１４７１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回転工具としてエンドミルやフライスカッタを用いることができ、かつ回転工具駆動モータとして高トルクのモータを備えた旋盤は、複合旋盤とも呼ばれ、従来はマシニングセンタを用いて行われていたようなワーク周面の平面加工や溝加工を行う工作機械として利用されるようになってきている。
【０００８】
マシニングセンタでは、ワークは大きな質量と高い支持剛性を備えたテーブルに固定されている。従来マシニングセンタで行われていたような加工を複合旋盤で行うためには、高トルクで回転工具を駆動できる工具モータを備えると共に、ワークをより強固に固定できる主軸構造を備えた複合旋盤が必要である。
【０００９】
この発明は、そのような必要に鑑み、大型の回転工具を使用して加工を行うことができる高いワーク支持剛性を備えた複合旋盤を得ることを課題として為されたもので、大きな回転工具からワークに大きな加工負荷が作用したときにもワークの固定状態を確実に保持することができるようにして、回転工具を用いる加工の能率及び加工精度を向上させた複合旋盤を得ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決したこの出願の請求項１の発明に係る旋盤の主軸制動装置は、主軸２に固定されたブレーキディスク４ｗと、油圧ピストン６ｗにより当該ブレーキディスクに押圧されるブレーキパッド５ｗと、このブレーキディスクとブレーキパッドとの摺接面に潤滑油を供給する潤滑油供給手段３３とを備えたいわゆる湿式ブレーキ２０ｗを備え、主軸２を低速回転させて行うコンタリング加工時に当該湿式ブレーキで主軸に回転負荷を与える旋盤の主軸構造において、主軸台１から突出した主軸の後端部に固定された第２のブレーキディスク４ｄと、この第２のブレーキディスクに第２の油圧ピストン６ｄで押圧される第２のブレーキパッド５ｄと、主軸を停止させてワークを加工するときに前記第２の油圧ピストンにブレーキディスクを押圧するための油圧力を供給しコンタリング加工時には前記第２の油圧ピストンの前記油圧力を開放する油圧回路を備えた乾式ブレーキ２０ｄを備えていることを特徴とする主軸制動装置である。
【００１１】
また、上記課題を解決したこの出願の請求項２の発明に係る旋盤におけるワークの加工方法は、旋盤の主軸２を制動する主軸ブレーキとして、ブレーキディスクとブレーキパッドとの押圧面に潤滑油を供給して制動を行う湿式ブレーキ２０ｗとそのような潤滑油の供給を行わない乾式ブレーキ２０ｄとを設け、主軸２を停止して刃物台に装着した回転工具でワークを加工するときは前記湿式ブレーキ及び乾式ブレーキのブレーキパッド５ｗ、５ｄを高圧側設定器Ｈで設定した油圧力でブレーキディスク４ｗ、４ｄに押圧して加工を行い、主軸２を低速回転させて刃物台に装着した回転工具でワークを加工するときは、前記湿式ブレーキのブレーキパッド５ｗを低圧側設定器Ｌで設定した油圧力でブレーキディスク４ｗに押圧すると共に乾式ブレーキのブレーキパッド５ｄの押圧力を開放して加工を行うことを特徴とする加工方法である。
【００１２】
湿式ブレーキ２０ｗのブレーキパッド５ｗ及びこれに摺接するブレーキディスク４ｗは、密閉した空間１９内に配置して潤滑油が外部に飛散しないようにする。一方、乾式ブレーキ２０ｄのブレーキディスク４ｄは、少なくとも一部が開放された空間に配置して空気冷却される構造とするのが好ましい。
【００１３】
湿式ブレーキ２０ｗ及び乾式ブレーキ２０ｄに制動用の油圧を供給する油圧回路には、高圧側回路と減圧弁ないし圧力設定弁Ｌを設けた低圧側回路とを設け、コンタリング加工を行うときは、湿式ブレーキの油圧ピストン６ｗに低圧側回路の油圧を供給すると共に乾式ブレーキの油圧ピストン６ｄの制動方向の油圧を開放する。また主軸を停止して加工を行うときは、湿式ブレーキ２０ｗと乾式ブレーキ２０ｄの両方に高圧側回路の油圧を供給する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明により、主軸を停止させて刃物台に装着した回転工具でワークの加工を行うときは、主軸２が湿式ブレーキ２０ｗと乾式ブレーキ２０ｄとの複数のブレーキにより割出位置を固定された状態で加工が行われる。従って、大型の回転工具からワークに強大な切削力が作用したり変動の大きな切削力が作用したときでも、その切削力に負けて主軸角度が変化したり振動が生じたりすることがなくなり、能率の良い加工を行うことができる。
【００１５】
コンタリング加工のときは、主軸２に湿式ブレーキ２０ｗによるブレーキ力のみが作用し、滑らかでスティックスリップなどの生じない主軸の低速回転が可能であり、螺旋溝などの加工を正確かつ円滑に行うことができる。
【００１６】
この発明により、大型の回転工具を用いて主軸を停止させて行う加工や、回転工具による切込みの大きな加工が可能になり、複雑な形状のワークを能率良く加工することができる複合旋盤を提供することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１ないし図４はこの発明の実施例を示した図で、ディスクブレーキを用いた構造の一例を示したものである。図において、１は主軸台、２は主軸台１に軸受２１、２２で軸支された主軸、２３は主軸の先端に固定されたチャック、２４は主軸の後端に装着されたチャック開閉シリンダ、２５は主軸モータ、２６は主軸モータ２５の回転を主軸２に伝えるＶベルト、総体的に示す２０ｗは軸受２１、２２間の主軸台内部に設けた湿式ブレーキ、２０ｄはＶベルト２６とチャック開閉シリンダ２４との間に設けた乾式ブレーキである。主軸モータ２５は高速回転モードと低速回転モードとを備えており、１個の主軸モータ２５で主軸２の高速駆動と低速駆動とを行う。
【００１８】
主軸２を軸支している軸受２１、２２の中間部に、湿式ブレーキのディスク（以下、「湿式ディスク」と言う。）４ｗが主軸２に固定して設けられている。一方、主軸台１の上部には、図２に示すように、湿式ブレーキのハウジング（以下、「湿式ハウジング」と言う。）３ｗが嵌装されて図示しないボルトで固定されている。湿式ハウジング３ｗには、主軸と平行な方向の２個のシリンダ孔（以下、「湿式シリンダ」と言う。）１２ｗが設けられている。この湿式シリンダの軸方向中央には、湿式ハウジング３ｗの下面に開口する円弧状の凹所１３ｗが形成されている。湿式ハウジング３ｗは主軸台１の上部に嵌装されており、円弧状の凹所１３ｗは、密閉された主軸台内部の空間１９に開口している。この凹所１３ｗには、湿式ディスク４ｗの上部とその両側に配置されるブレーキパッド（以下、「湿式パッド」と言う。）５ｗが挿入されている。
【００１９】
各湿式シリンダ１２ｗの軸心には、ガイド軸７ｗがその両端を湿式ハウジング３ｗに支持された状態で装架されている。各湿式シリンダ１２ｗには、軸心をガイド軸７ｗに挿通した２個のピストン（以下、「湿式ピストン」と言う。）６ｗが、前記凹所１３ｗに挿入された湿式ディスク４ｗの両側に位置するように嵌挿されている。湿式ピストン６ｗは、ガイド軸７ｗによって軸方向にガイドされて、軸心から偏倚した押圧力が加わることによる湿式ディスク４ｗと湿式パッド５ｗとの片当りが防止されている。湿式ピストン６ｗの前面（湿式ディスク４ｗを向く面）には、図示しないボルトで湿式パッド５ｗが固定されている。即ち、湿式ディスク４ｗの上部両側の湿式パッド５ｗは、それぞれ当該側の２個の湿式ピストン６ｗで支持されており、主軸の軸方向に移動自在かつ回動不能である。
【００２０】
湿式ハウジング３ｗには、湿式シリンダ１２ｗに作動油を供給するための油孔１０ｗ、１１ｗが設けられている。湿式ピストン６ｗの背面には、湿式シリンダ１２ｗとの間に押圧側の油圧室１６ｗが形成されており、油孔１０ｗを通してこの油圧室１６ｗに油圧を供給することにより、湿式パッド５ｗが湿式ディスク４ｗに両側から押し付けられて制動力を発生する。一方、ガイド軸７ｗの両端には段部が形成され、この段部に対応する段部を形成した湿式ピストン６ｗの軸孔との間に戻り側の油圧室１７ｗが形成されている。ガイド軸７ｗには、この油圧室１７ｗに連通する油孔１８ｗが形成され、この油孔１８ｗが湿式ハウジングの油孔１１ｗに連通している。すなわち、湿式ハウジングの油孔１１ｗに油圧を供給することにより、湿式ピストン６ｗが後退して、湿式パッド５ｗを湿式ディスク４ｗから離隔させる。
【００２１】
主軸２の後端のＶベルト２６を巻回するプーリとチャック開閉シリンダ２４との間に、乾式ブレーキのディスク（以下、「乾式ディスク」と言う。）４ｄが主軸２に固定して設けられている。一方、主軸台１の上部に固定したブラケット２７を介して、乾式ディスク４ｄの上部を覆うように乾式ブレーキのハウジング（以下、「乾式ハウジング」と言う。）３ｄが設けられている。乾式ハウジング３ｄには、主軸と平行な方向の２個のシリンダ孔（以下、「乾式シリンダ」と言う。）１２ｄが設けられている。この乾式シリンダの軸方向中央には、乾式ハウジング３ｄの下面に開口する円弧状の凹所１３ｄが形成されている。乾式ハウジング３ｄの円弧状の凹所１３ｄは、大気開放されており、乾式ディスク４ｄの下半部は、自由空間に露出している。
【００２２】
前述した湿式ブレーキ２０ｗと同様に、各乾式シリンダ１２ｄの軸心には、ガイド軸７ｄがその両端を乾式ハウジング３ｄに支持された状態で装架されている。各乾式シリンダ１２ｄには、軸心をガイド軸７ｄに挿通した２個のピストン（以下、「乾式ピストン」と言う。）６ｄが、前記凹所１３ｄに挿入された乾式ディスク４ｄの両側に位置するように嵌挿されている。乾式ピストン６ｄは、ガイド軸７ｄによって軸方向にガイドされて、軸心から偏倚した押圧力が加わることによる乾式ディスク４ｄと乾式パッド５ｄとの片当りが防止されている。乾式ピストン６ｄの前面（乾式ディスク４ｄを向く面）には、図示しないボルトで乾式パッド５ｄが固定されている。
【００２３】
乾式ハウジング３ｄには、乾式シリンダ１２ｄに作動油を供給するための油孔１０ｄ、１１ｄが設けられている。乾式ピストン６ｄの背面には、乾式シリンダ１２ｄとの間に押圧側の油圧室１６ｄが形成されており、油孔１０ｄを通してこの油圧室１６ｄに油圧を供給することにより、乾式パッド５ｄが乾式ディスク４ｄに両側から押し付けられて制動力を発生する。一方、ガイド軸７ｄの両端には段部が形成され、この段部に対応する段部を形成した乾式ピストン６ｄの軸孔との間に戻り側の油圧室１７ｄが形成されている。ガイド軸７ｄには、この油圧室１７ｄに連通する油孔１８ｄが形成され、この油孔１８ｄが乾式ハウジングの油孔１１ｄに連通している。すなわち、乾式ハウジングの油孔１１ｄに油圧を供給することにより、乾式ピストン６ｄが後退して、乾式パッド５ｄを乾式ディスク４ｄから離隔させる。
【００２４】
図３に示すように、湿式ハウジング３ｗには、刃物台の摺接面などに潤滑油を供給している潤滑油配管３１（図１参照）から分岐した分岐管３２により、潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油は、１個のノズル３３から供給するようにしてもよいが、湿式ディスク４ｗの両面にそれぞれ対応する２個のノズルを湿式パッド５ｗに近接して設け、１本の分岐管３２で導かれた潤滑油を湿式ディスク４ｗの両面にそれぞれ供給するようにする構造がより好ましい。乾式ブレーキ２０ｄには、このような潤滑油配管は設けられていない。
【００２５】
図５は湿式ブレーキ２０ｗ及び乾式ブレーキ２０ｄのブレーキピストン６ｗ、６ｄへの作動油の供給回路を示す図である。図中、Ｐは作動油ポンプ、Ｔは作動油タンク、Ｈは高圧設定弁、Ｍは主切換弁、Ｃは圧力切換弁、Ｌは低圧設定弁、Ｒは送り側と戻り側を逆にする補助切換弁である。図の主切換弁Ｍ、圧力切換弁Ｃ及び補助切換弁Ｒは、ばね復帰形の電磁切換弁である。切換信号ａ、ｂが出力されていないときには、ポンプライン３４が湿式及び乾式ブレーキ２０ｗ、２０ｄの戻り側の油孔１１ｗ、１１ｄに連通されて、湿式及び乾式パッド５ｗ、５ｄはブレーキディスク４ｗ、４ｄを開放しており、旋削加工は、この状態で行われる。
【００２６】
主軸停止加工が行われるときは、切換信号ａのみが出力され、主切換弁Ｍが切換えられて湿式及び乾式ブレーキ２０ｗ、２０ｄの押圧側の油孔１０ｗ、１０ｄに高圧設定弁Ｈに設定された圧油を供給する。この状態で、湿式及び乾式パッド５ｗ、５ｄがブレーキディスク４ｗ、４ｄに強固に押圧され、主軸２が強固に固定される。コンタリング加工を行うときは、切換信号ａ、ｂの両方が出力される。信号ｂにより、圧力切換弁Ｃが低圧側に切換えられて、湿式ブレーキ２０ｗの押圧側の油孔１０ｗに低圧設定弁Ｌに設定された圧力が供給される。一方、乾式ブレーキ２０ｄ側の回路は、補助切換弁Ｒで送り側と戻り側とが逆にされて、戻り側の油孔１１ｄに高圧設定弁Ｈで設定された圧力が供給されて、乾式パッド５ｄは乾式ディスク４ｄから離隔する。従って主軸２には、湿式ブレーキ２０ｗから低圧側の制動力のみが与えられることになり、主軸モータ２５を低速回転させることにより、主軸２は負荷がかかった状態で低速回転する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施例の主軸台部分を模式的に示した側面図
【図２】図１の主軸台における主軸制動装置の図３のＡ部断面図
【図３】湿式ブレーキの横断面図
【図４】乾式ブレーキの横断面図
【図５】油圧回路の一例を示した図
【符号の説明】
【００２８】
１  主軸台
２  主軸
4d  乾式ディスク
4w  湿式ディスク
5d  乾式パッド
5w  湿式パッド
6d  乾式ピストン
6w  湿式ピストン
20d  乾式ブレーキ
20w  湿式ブレーキ
33  潤滑油ノズル
【図１】
2008062316.tif 000003
【図２】
2008062316.tif 000004
【図３】
2008062316.tif 000005
【図４】
2008062316.tif 000006
【図５】
2008062316.tif 000007