(57)【要約】      （修正有）【課題】精密ロール旋盤のサドルの転がり案内に生じる発熱を抑制し、ロールの長手方向の溝加工を高精度に行えるようにするサドル案内冷却装置を提供する。【解決手段】ベット１０の上面には、往復台のサドル２６をワーク長手方向（Ｚ軸）と平行に案内する多数のローラが配列された転がり案内を設け、ベッド１０の内部に転がり案内に沿って延びる冷却液用の冷却ジャケットを形成するとともに、サドル２６の内部にも転がり案内のコロ転動面に沿って延びる冷却ジャケットを形成する。【選択図】図１
2007301705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上に設置された主軸台で、ロール形状のワークを回転させながら周方向の溝を加工し、あるいはワークの円周方向の割出しを行いないがら軸方向の溝を加工するロール旋盤のサドルの案内冷却装置において、
前記ベットの上面には、往復台のサドルをワーク長手方向（Ｚ軸）と平行に案内する多数のローラが配列された転がり案内を設け、前記ベッドの内部に前記転がり案内に沿って延びる冷却液用の冷却ジャケットを形成するとともに、前記サドルの内部にも転がり案内のコロ転動面に沿って延びる冷却ジャケットを形成したことを特徴とする精密ロール旋盤のサドル案内冷却装置。
【請求項２】
前記サドル上には、ワークの長手方向と直角の方向（Ｘ軸）に移動可能にテーブルを設置し、前記テーブル上には、割出し軸（Ｂ軸）を有する刃物旋回台を設け、この刃物旋回台には、複数のバイトが取り付けられる刃物台と、前記フライカッターを回転させるカッタースピンドルを有し、前記刃物台に設置されたフライカッタスピンドル装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載の精密ロール旋盤のサドル案内冷却装置。
【請求項３】
Ｚ軸の転がり案内は、Ｖ形の案内面を有するガイドレールと、前記Ｖ形案内面を転動するＶ形の有限型転がり案内と、からなることを特徴とする請求項１に記載の精密ロール旋盤のサドル案内冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールの外周に周方向の溝や軸方向の溝を加工する精密ロール旋盤に係り、特に、サドルの案内冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロールを加工する工作機械には、ロール研削盤やロール旋盤がある。ロール研削盤は、主軸台、心押台、往復台を備えており、往復台には研削砥石が設けられている。
【０００３】
従来、ロール研削盤では、ロールの外周面を砥石で研削する加工の他、外周面に溝を加工することが行われる。特許文献１には、溝を切削する切削鋸刃を有する溝加工装置を往復台に設けたロール研削盤が記載されている。
【０００４】
ロール旋盤は、ダイヤモンドバイトを取り付けた刃物台を往復台に設置した旋盤である。主軸台でロールを回転させ、往復台を前後方向（Ｘ軸）に送りながら周方向の溝を加工するのが基本的な使い方である。軸方向に溝を加工する場合は、主軸台（Ｃ軸）でロールを割り出しながら、往復台を左右方向（Ｚ軸）に高速移動させることにより、軸方向に溝を創生することができる。
【０００５】
近年、機械制御技術の進歩によって、旋盤による超精密加工が実現されている。これにより、旋盤でも光学レンズを成形する金型を加工できるようになってきている。例えば、本出願人は、フレネルレンズ成形用の金型を加工する立旋盤を提案している（特許文献２）。この立旋盤では、フレネルレンズ成形金型のＶ形レンズ溝を高精度に加工することができる。
【０００６】
ところで、液晶表示装置の普及により、液晶パネルのバックライトに使用されるレンズシートの需要が増大している。この種のレンズシートには、前述したフレネルレンズの他、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、プリズムシートなどがある。
【０００７】
最近では、レンチキュラーレンズシート、クロスレンチキュラーレンズシート、プリズムシートをロール形状の金型を用いて、押出機で成形することが検討されている。
【特許文献１】特開２００３−９４２３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３５８６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらのレンズシート成形用の金型をロール旋盤で加工する場合、ロールの外周面には、周方向の溝（縦溝）と長手方向の溝（横溝）を精密に加工する必要があるが、次のような問題がある。
【０００９】
縦溝の加工では、上述したように、主軸台でロールを高速に回転させながら、ダイヤモンドバイトを半径方向に送って溝を旋削するので、ロールの高速回転により必要十分な切削速度の下で良好な加工面を得ることができる。
【００１０】
ところが、横溝の加工となると、主軸台でロールを割り出してから、往復台を長手方向に送りながら加工するが、十分な切削速度で加工するには、送り速度を速くしなければならない。
【００１１】
しかし、往復台の送り速度を速くすると、往復台の載っているサドルを案内する転がり案内が発熱する。このため、ベッドやサドルに熱変形が生じ、加工精度が低下するという問題があり、超精密の加工面を得ることができなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、サドルの案内に生じる発熱を抑制し、ロールの長手方向の溝加工を高精度に行えるようにする精密ロール旋盤のサドル案内冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明は、ベッド上に設置された主軸台で、ロール形状のワークを回転させながら周方向の溝を加工し、あるいはワークの円周方向の割出しを行いないがら軸方向の溝を加工するロール旋盤において、前記ベットの上面には、往復台のサドルをワーク長手方向（Ｚ軸）と平行に案内する多数のローラが配列された転がり案内を設け、前記ベッドの内部に前記転がり案内に沿って延びる冷却液用の冷却ジャケットを形成するとともに、前記サドルの内部にも転がり案内のコロ転動面に沿って延びる冷却ジャケットを形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、サドルの転がり案内面での発熱は抑制でき、これにより、転がり案内による運動性能を活用しつつベッドやサドルの熱変形による加工精度の低下を防止でき、ロール形状のワークに対して縦溝（周方向の溝）を切削できるのはもちろん、横溝（軸方向の溝）についても高精度の加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による精密ロール旋盤のサドル案内冷却装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、本発明が適用される精密ロール旋盤の側面図で、図２は同精密ロール旋盤の平面図である。  
図１および図２において、参照番号１０は、ベッドを示す。このベッド１０の上には、主軸台１２、心押台１４、往復台１６が配置されている。工作物はロール形状のワークＷであり、主軸台１２と心押台１４とで回転自在に支持されている。  
主軸台１２は、ベッド１０の長手方向の一端部に配置されている。この主軸台１２は、本体部１７と、主軸１８と、この主軸１８の先端に取り付けられたチャック１９と、主軸１８を駆動するサーボモータ２０を含む。主軸１８は本体部１７に内蔵されている図示しない油静圧軸受により支持されている。チャック１９は、ワークＷの軸を把持し、主軸１９の回転をワークに伝達する。この主軸台１２では、サーボモータ２０は、ワークＷを高速で回転させるために主軸１８を駆動する。これに加えて、エンコーダ２２によりサーボモータ２０の回転量を検出し、サーボモータ２０の回転量を制御することにより、主軸台１２にはワークＷの円周方向の割出しを行う割出し軸（Ｃ軸）としての機能が付加されている。なお、主軸台１２の軸受には、油静圧軸受の他、空気軸受、ベアリング軸受であってもよい。
【００１６】
次に、心押台１４は、主軸台１２に対向してベッド１０上に配置されている。ベッド１０の上面には図示しない案内面が設けられ、心押台１４は移動可能に設置されている。心押台１４は、従来一般の心押軸の代わりに主軸２３を備えており、この主軸２３に取り付けたチャック２５でワークＷの軸を回転自在に支持する。このような心押台１４は、サーボモータを持たない点を除いて基本的な構成は主軸台１２と同様のものである。
【００１７】
次に、往復台１６について説明する。  
往復台１６は、ワークＷの軸方向に移動可能にベッド１０上に設置されているサドル２６を含む。このサドル２６の上には、ワークＷの軸方向と直角の方向に移動可能にテーブル２８が設置されている。本実施形態の精密ロール旋盤では、サドル２６を送る軸がＺ軸で、サドル２６上でテーブル２８を送る軸がＸ軸である。そして、この精密ロール旋盤では、Ｘ軸、Ｚ軸の他、主軸台１２にはＣ軸、テーブル２８に設けられた刃物旋回台３０にはＢ軸が設けられており、合計４軸制御の工作機械である。
【００１８】
図３は、刃物旋回台３０を示す。本実施形態による刃物旋回台３０は、旋回台本体３１と、天板３２とを含む。天板３２の上には、複数のバイトが取り付けられた刃物台３３と、フライカッタースピンドル装置３４が取り付けられている。
【００１９】
旋回台本体３１の内部には、刃物台３３の任意のバイトまたはフライカッタスピンドル装置３４のフライカッタを割り出すためのＢ軸を構成するビルトイン型のサーボモータが組み込まれている。天板３２を支持する軸はこのサーボモータに駆動され、天板３２は旋回することができる。
【００２０】
この天板３２の片側には、刃物台３３が取り付けられ、他方の片側に寄った位置にフライカッタスピンドル装置３４が配置されている。この場合、フライカッタスピンドル装置３４は、刃物台３３に固定されたブラケット４５によって支持されている。刃物台３３は略半円柱の刃物台で、周方向に所定の間隔でダイヤモンドバイト３６が配列されている。この実施形態では、ダイヤモンドバイト３６が３本、天板３２といっしょに刃物台３３を９０度ごとに旋回させることで割り出せるようになっているが、ダイヤモンドバイトを４本にして旋回６０度毎に割り出すようにするなど、種々の形態がある。刃物台３３の上面には、フライカッタースピンドル装置３４の重量とバランスさせるためのカウンタウェイト３７が設置されている。
【００２１】
次に、フライカッタースピンドル装置３４について説明する。このフライカッタースピンドル装置３４は、本体部３４ａと、サーボモータ３５と、フライカッター３９が取り付けられたカッターホルダ３８を含む。本体部３４ａの内部では、図示されないカッタースピンドルが空気軸受により支持されており、このカッタースピンドルはサーボモータ３５により直接駆動され、高速で回転する。カッタスピンドルの先端に取り付けられているカッターホルダ３８は、周速を大きくするため円板状のカッタホルダである。このカッターホルダ３８の外周部にはダイヤモンドバイトからなるフライカッター３９が１個保持されている。この場合、カッタスピンドル装置３４は、カッタースピンドルをＸ軸方向とＺ軸方向に共に直角な姿勢で支持し、フライカッター３９をＸ−Ｚ平面内で高速に回転させる。刃物台３３に取り付けられているダイヤモンドバイト３６の刃先は、フライカッター３９の回転するＸ−Ｚ平面と同じ平面内にある。
【００２２】
図３において、サドル２６の上面には、逆Ｖ形に案内面が形成されたＸ軸ガイドレール４０が延びており、このＸ軸ガイドレール４０には、リテーナにより保持された多数のコロが配列された有限型の転がり案内４１が設けられている。同様に、ベッド１０の上面には、逆Ｖ形に案内面が形成されたＺ軸ガイドレール４２が延び、このＺ軸ガイドレール４２には、有限型の転がり案内４３がもうけられている。
【００２３】
本実施形態のロール旋盤では、テーブル２８に較べると、サドル２６ははるかに高速で送られる。このため、サドル２６を案内するＺ軸ガイドレール４２上の有限型転がり案内４３が発熱するおそれがある。このため、図４に示すような冷却ジャケット４４、４６がベッド１０とサドル２６に形成されている。
【００２４】
図４に示すように、ベッド１０の内部には、Ｘ軸ガイドレール４２に沿って延びる冷却ジャケット４４が形成されている。他方、サドル２６の底面には、有限転がり案内４３が転動するコロ転動面を形成するＶ溝４９が形成されている。そして、サドル２６の内部には、Ｖ溝４９のコロ転動面に沿って延びる冷却ジャケット４６が形成されている。これら冷却ジャケット４４、４６には、図示しない冷却供給管から冷却水が導入され、冷却水排出から導出されるようになっている。ベッド１０はねずみ鋳鉄を材料とする鋳造製品である。
【００２５】
なお、サドル２６を送るＺ軸送り駆動装置と、刃物旋回台３０を搭載したテーブル２８を送るＸ軸送り駆動装置はともに、リニアモータから構成されている。図３において、参照番号４７は、Ｘ軸送り機構のリニアモータを構成する永久磁石列を示し、４８は、Ｚ軸ガイドレール４２と平行に延びる永久磁石列を示す。  
本実施形態による精密ロール旋盤は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。  
まず、本実施形態の精密ロール旋盤の往復台１６に搭載された刃物旋回台３０の機能について説明する。
【００２６】
刃物旋回台３０に設置してある刃物台３３とフライカッタスピンドル装置３４を以下のように使い分けることにより、ワークＷに対して縦溝（周方向の溝）を切削できるのはもちろん、横溝（軸方向の溝）についても高精度の加工を行うことができる。
【００２７】
縦溝の加工は、通常のロール旋盤と同様である。すなわち、刃物台３３のダイヤモンドバイト３６のうち使用するバイトをＢ軸で割出す。また、主軸台１２のサーボモータ２０でワークＷを回転させる。そして、テーブル２８をＸ軸方向に送り、ダイヤモンドバイト３６でワークＷに切込み、縦溝を旋削することができる。
【００２８】
これに対して、横溝を加工する場合には、フライカッタースピンドル装置３４をＢ軸で割出す。そして、主軸台１２のＣ軸でワークＷの横溝を加工すべき周方向の位置を割り出す。
【００２９】
フライカッタースピンドル装置３４のサーボモータ３５を起動し、図５に示すように、カッターホルダ３８を高速で回転させ、フライカッタ３９をＸ軸方向に切り込ませる。そして、フライカッター３９をＺ軸で送りながら横溝５２を切削する。これにより、フライカッター３７は、断続的にワークＷを切削し、横溝５２を創成していく。フライカッタースピンドル装置３４のカッタホルダ３８は高速で回転しているので、フライカッター３７には理想の切削速度（約３００ｍ／分）を与えることができる。
【００３０】
また、本実施形態の精密ロール旋盤では、フライカッタースピンドル装置３４を使わずに、従来方式のプレーナ加工も可能である。すなわち、刃物台３３のダイヤモンドバイト３６を割り出し、往復台１６を高速でＺ軸送りしながらワークＷに横溝を切削することもできる。
【００３１】
以上の説明からわかるように、ワークＷに横溝を加工する時には、往復台１６のサドル２６が頻繁にしかも高速で移動するため、Ｚ軸ガイドレール４２および有限型転がり案内４３には発熱が生じる。  
この発熱に対しては、ベッド１０内部の冷却ジャケット４４およびサドル２６内部の冷却ジャケット４６に冷却水が流れているので、熱変形を効果的に抑制することができる。すなわち、Ｚ軸ガイドレール４２のコロ転動面と、転がり案内４３のコロとの間に熱交換が行われ、熱は、冷却ジャケット４４を流れる冷却水に吸収される。同様に、サドル２６では、底面のＶ溝４９のコロ転動面と、転がり案内４３のコロとの間に熱交換が行われ、冷却ジャケット４６を流れる冷却水に吸収される。そして、Ｚ軸ガイドレール４２、Ｖ溝４９ともに、Ｖ形のコロ転動面をもつため、体積あたりの接触面積が増大する一方で、冷却ジャケット４４、４６はＶ形の案内面にそって延びているので、熱伝導する範囲が拡散せずに冷却水との熱交換効率を高められる構造になっている。しかも、本実施形態のように、有限型の転がり案内４３の場合、サドル２６の移動といっしょに転がり案内４３も動くので、常に、転がり案内４３は上下の冷却ジャケット４４、４６の冷却水により冷却されることになる。
【００３２】
なお、本実施形態のロール旋盤によれば、フライカッタースピンドル装置３４を使って横溝を加工する場合には、往復台１６のＺ軸送りは比較的低速で済ませることができる。このため、サドル２６の送り速度を限界近くまで高速にした従来のロール旋盤に較べて、Ｚ軸のころがり案内面での発熱はもともと少ないので、それだけ確実に転がり案内の発熱を抑制することができる。
【００３３】
以上のようにして、本実施形態の精密ロール旋盤によれば、横溝の高精度な加工はもちろん、縦溝についても転がり案内の発熱を効果的に抑制しながら高精度の加工ができるので、同じロールに縦溝と横溝を縦横に加工するといったロール加工も可能となる。例えば、クロスレンチキュラーレンズシート成形用の金型や、プリズムシート成形用の金型等、種々のレンズシート成形用の金型加工を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による精密ロール旋盤の側面図。
【図２】同精密ロール旋盤の平面図。
【図３】同刃物旋回台の斜視図。
【図４】同精密ロール旋盤のサドル及びベッドに設けられた冷却ジャケットを示す一部断面正面図。
【図５】本発明の精密ロール旋盤によるロールへの横溝加工の説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ベッド
１２  主軸台
１４  心押台
１６  往復台
１９  チャック
２０  サーボモータ
２６  サドル
２８  テーブル
３０  刃物旋回台
３３  刃物台
３４  フライカッタースピンドル装置
４４  冷却ジャケット
４６  冷却ジャケット
【図１】
2007301705.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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