(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回ヘッドに旋回軸が固定装着され、前記旋回軸によって前記旋回ヘッドが固定側部材に旋回可能に取り付けられた旋回ヘッド付き工作機械において、
前記固定側部材の、前記旋回ヘッドの背面が対向する前面であって前記旋回軸の周りに近接する部位に旋回中心側滑り面が形成され、
前記旋回軸を間に位置させて前記旋回軸から離れたところの前記旋回ヘッドの背面に前記旋回中心側滑り面に摺接する一対のジブ部材が固定装着され、
前記旋回軸は、前記旋回ヘッドをラジアル方向とアキシャル方向に支持する軸受部材によって前記固定側部材に回転可能に支持され、
前記旋回軸の端部にピストン部材が固定装着され、
前記ピストン部材と前記固定側部材との間にシリンダ室が画定され、
前記シリンダ室に圧力流体が供給されることにより、前記軸受部材のアキシャル方向の弾性変形の下に前記一対のジブ部材を前記旋回中心側滑り面に押し付けるように構成されている、
ことを特徴とする旋回ヘッド付き工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載の旋回ヘッド付き工作機械において、
前記旋回軸より径方向に離れた旋回外周位置において前記旋回ヘッドを前記固定側部材にクランプする外周側クランプ・ブレーキ手段を有する、
ことを特徴とする旋回ヘッド付き工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋回ヘッド付き工作機械に関し、特に、旋回ヘッドを任意の旋回角度位置にてクランプするクランプ機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械には、サドル等に、スイベルヘッドと呼ばれる旋回ヘッドが設けられている旋回ヘッド付き工作機械がある。
【０００３】
スイベルヘッドは、旋回中心部においてラジアル・アキシャル荷重を受け持つ軸受部材（ころがり軸受）によって、スイベルヘッドに対して固定側部材をなすサドルと結合されている。この旋回中心部より径方向に十分離れた位置に、アキシャル案内部と旋回駆動部とが設けられ、必要に応じて、ブレーキトルクを大きく取れるスイベル外周側にクランプ手段を設けるのが普通であり、スイベルヘッドの旋回中心部はころがり軸受のみによって固定部材に支持されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】実開平６−８０５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
旋回中心部に設けられるころがり軸受は、軸中心上のアキシャル荷重を受ける場合には、内蔵する転動体の全てが負荷を支持するが、旋回中心軸線と直交する方向の力（ラジアル方向の力）やモーメント力については全ての転動体が同時に作用しないため、剛性不足がおこりがちである。
【０００５】
このことに対して、旋回中心部の軸受部材の径を大きくすると、それに伴いスイベルヘッドが大型化する。スイベルヘッドをサイズアップせずに、軸受径を大きくすると、切削点と旋回中心点との離間距離が大きくなり、軸受に作用するモーメント力が大きくなると共に、スイベルヘッドを旋回駆動するためのセグメントギアの径が小さくなり、負荷能力が低下する。このため、軸受径のサイズアップには限界がある。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、旋回ヘッド付き工作機械において、旋回中心部の軸受径を大きくすることなく、剛性不足を解消し、切削性能の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による旋回ヘッド付き工作機械は、旋回ヘッドに旋回軸が固定装着され、前記旋回軸によって前記旋回ヘッドが固定側部材に旋回可能に取り付けられた旋回ヘッド付き工作機械において、前記固定側部材の、前記旋回ヘッドの背面が対向する前面であって前記旋回軸の周りに近接する部位に旋回中心側滑り面が形成され、前記旋回軸を間に位置させて前記旋回軸から離れたところの前記旋回ヘッドの背面に前記旋回中心側滑り面に摺接する一対のジブ部材が固定装着され、前記旋回軸は、前記旋回ヘッドをラジアル方向とアキシャル方向に支持する軸受部材によって前記固定側部材に回転可能に支持され、前記旋回軸の端部にピストン部材が固定装着され、前記ピストン部材と前記固定側部材との間にシリンダ室が画定され、前記シリンダ室に圧力流体が供給されることにより、前記軸受部材のアキシャル方向の弾性変形の下に前記一対のジブ部材を前記旋回中心側滑り面に押し付けるように構成されている。
【０００９】
この発明による旋回ヘッド付き工作機械は、好ましくは、更に、前記旋回軸より径方向に離れた旋回外周位置において前記旋回ヘッドを前記固定側部材にクランプする外周側クランプ・ブレーキ手段を有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による旋回ヘッド付き工作機械は、旋回軸の周りに近接する部位に旋回中心側滑り面が形成され、シリンダ室に圧力流体を供給することによって旋回ヘッドの背面を旋回中心側滑り面に押し付けるから、切削点に近い位置にて旋回ヘッドのクランプまたはブレーキが行われ、旋回中心部の軸受径を大きくすることなく、剛性が向上し、振動減衰作用が増すため、制振性改善と共に切削性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明による旋回ヘッド付き工作機械の一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１２】
この実施形態では、旋回ヘッド付き工作機械は門形機として構成され、図１に示されているように、ベット１と、ベット１上にＸ軸方向に移動可能に設けられたワークテーブル３と、ベッド１の左右に固定配置された左右のコラム５、７と、コラム５、７の上端部を互いに接続するトップビーム９と、コラム５、７間に掛け渡されて上下動（Ｗ軸方向の移動）可能なクロスレール１１と、クロスレール１１にＹ軸方向に移動可能に設けられたサドル１３と、旋回軸２１によってサドル１３に旋回軸２１の中心軸線（Ａ軸＝Ｘ軸と平行な軸）周りに旋回可能に設けられたスイベルヘッド（旋回ヘッド）１５と、スイベルヘッド１５にＺ軸方向に移動可能に設けられたラム１７を有し、ラム１７の下端部に工具を取り付ける主軸１９が設けられている。
【００１３】
スイベルヘッド１５の上部には旋回軸２１と同心の円弧状のセグメントギア２３が取り付けられている。サドル１３にはＡ軸サーボモータ２５が取り付けられている。Ａ軸サーボモータ２５を含むＡ軸駆動系の出力軸２７にはセグメントギア２３と噛合するピニオン２９が取り付けられている。これにより、スイベルヘッド１５はＡ軸サーボモータ２５によって旋回軸２１の中心軸線周りに旋回駆動される。
【００１４】
サドル１３の上部には、旋回軸２１と同心の円弧状で、図２に示されているように、表裏で、平らな上部外周滑り面３１、３３をなす滑り面部材３５が固定装着されている。セグメントギア２３は、上側から滑り面部材３５を跨ぐヨーク形状部３７を一体に有している。ヨーク形状部３７の一方の側には上部外周滑り面３１に摺接する上部ジブ部材３９が固定装着されている。
【００１５】
ヨーク形状部３７の他方の側には上部外周滑り面３３に対向するピストン部材４１が進退可能に設けられている。ピストン部材４１は、ヨーク形状部３７に形成されたシリンダ室４０に圧油を供給されることにより、先端面を上部外周滑り面３３に押し付けられ、また上部ジブ部材３９が上部外周滑り面３１に押し付けられる。
【００１６】
これにより、旋回軸２１より径方向外方に離れた旋回外周位置においてスイベルヘッド１５をサドル１３にクランプする外周側クランプ・ブレーキ手段が構成される。
【００１７】
つぎに、旋回軸部分の詳細を、図３、図４を参照して説明する。サドル１３がスイベルヘッド１５の背面と対向する前面には、旋回軸２１の周りに近接する部位（滑り面部材３５の取付位置より旋回軸２１の側）に、平らな旋回中心側滑り面５５が形成されている。スイベルヘッド１５の背面には旋回中心側滑り面５５に摺接するジブ部材６５が固定装着されている。
【００１８】
旋回軸２１はボルト４３によってスイベルヘッド１５の背面側に固定装着されている。スイベルヘッド１５は、インナレース４５を固定リング４７によって旋回軸２１に固定され、アウタレース４９を固定リング５１によってサドル１３に固定されたころがり軸受５３によってサドル１３に回転可能に支持されている。ころがり軸受５３は、スイベルヘッド１５のサドル１３よりのラジアル方向の支持を行う軸受とアキシャル方向の支持を行う軸受を兼ねている。
【００１９】
旋回軸２１の先端部にはボルト５７によってピストン部材５９が旋回軸２１と同心位置に固定装着されている。
【００２０】
サドル１３には旋回軸２１と同心位置にシリンダ部材６１が固定装着されている。ピストン部材５９は、シリンダ部材６１に嵌合し、シリンダ部材６１と協働してサドル１３との間にシリンダ室６３を画定している。ピストン部材５９は、シリンダ室６３に圧油を供給されることにより、スイベルヘッド１５をサドル１３の側に引き寄せ、サドル１３の前面、この実施形態では、ジブ部材６５を旋回中心側滑り面５５に押し付ける。
【００２１】
シリンダ室６３に圧油が供給されることによって、ころがり軸受５３のアキシャル方向の弾性変形の下に、旋回ヘッド１５の背面に配置されているジブ部材６５が旋回中心側滑り面５５に押し付けられる。これにより、ころがり軸受５３が軸方向に弾性変形し、ジブ部材６５と旋回中心側滑り面５５との間の押付力をコントロールすることで、制振作用も得られる。また、ピストン部材５９、シリンダ部材６１は、旋回軸２１と同心位置に配置されているから、このクランプ時に、スイベルヘッド１５を傾けるような偏荷重が生じることもない。
【００２２】
この場合、ラム１７の軸線周り（Ｚ軸周り）に作用する切削モーメントＭの反力は、旋回軸２１の中心とジブ部材６５との間の距離Ｌでアキシャル力として受ければよく、ころがり軸受５３の転動体すべてが同時に作用するので剛性が大幅に向上する。これにより、旋回中心部の軸受径を大きくすることなく、剛性不足が解消され、切削性能の大幅な向上を期待できる。
【００２３】
また、ジブ部材６５を旋回中心側滑り面５５に押し付けることによるクランプあるいはブレーキと、ジブ部材３９を上部外周滑り面３１に押し付けることによるクランプあるいはブレーキとを、使い分けしたり併用することにより、切削条件等によって、幅広い最適クランプ状態あるいはブレーキ状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明による旋回ヘッド付き工作機械の一つの実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ベット
３  ワークテーブルコラム
５、７  コラム
１１  クロスレール
１３  サドル
１５  スイベルヘッド
１７  ラム
１９  主軸
２１  旋回軸
２３  セグメントギア
２５  Ａ軸サーボモータ
２７  出力軸
２９  ピニオン
３１、３３  上部外周滑り面
３５  滑り面部材
３７  ヨーク形状部
３９  上部ジブ部材
４１  ピストン部材
４３  ボルト
４５  インナレース
４７  固定リング
４９  アウタレース
５１  固定リング
５３  ころがり軸受
５５  旋回中心側滑り面
５７  ボルト
５９  ピストン部材
６１  シリンダ部材
６３  シリンダ室
６５  ジブ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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