特開 2025-1766 振れ止め装置及び工作装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025001766

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】振れ止め装置及び工作装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/76 20060101AFI20241226BHJP

   B23B 25/00 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/76 S

B23B25/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101419

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】田代 匡憲

(72)【発明者】

【氏名】須永 智也

【テーマコード（参考）】

3C045

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C045HA10

3C048EE06

(57)【要約】

【課題】簡単な構成でワークの振れを抑制可能な振れ止め装置を実現する。
【解決手段】本開示の一形態に係る振れ止め装置（３）は、振れ止め装置（３）を移動させる移動機構に固定されるアーム部（９）と、アーム部（９）の先端部に配置され、ワーク（Ｗ）の側及びワーク（Ｗ）の側に対して逆側にスライド可能なスライド機構（１０）と、スライド機構（１０）の先端部に配置され、ワーク（Ｗ）に接触する２本のローラと、振れ止め装置（３）が接触姿勢の状態で２本のローラをワーク（Ｗ）の側に付勢する付勢機構（１３）と、２本のローラの位置を固定する固定機構（１４）と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機のワーク主軸に支持されたワークを加工する際の前記ワークの振れを抑制するための振れ止め装置であって、
前記ワークを間にして当該ワークを加工するための工具が配置される側に対して逆側から前記振れ止め装置が前記ワークに接触する接触姿勢に前記振れ止め装置を移動させる移動機構に固定されるアーム部と、
前記アーム部の先端部に配置され、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記ワークの側及び当該ワークの側に対して逆側にスライド可能なスライド機構と、
前記スライド機構の先端部に配置され、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記ワークに接触する２本のローラと、
前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記２本のローラを前記ワークの側に付勢する付勢機構と、
前記２本のローラの位置を固定する固定機構と、
を備える、振れ止め装置。

【請求項2】

前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記２本のローラは夫々、前記ワークの中心軸と平行に配置される回転軸を中心に回転可能であり、
前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で、前記ワークの径方向から見て、前記２本のローラにおける一方のローラが前記ワークにおける当該ワークの中心軸を間にして一方の領域に接触し、他方のローラが前記ワークにおける当該ワークの中心軸を間にして他方の領域に接触する、請求項１に記載の振れ止め装置。

【請求項3】

前記工作機は、ターニングセンタを含む複合工作機であり、
前記移動機構は、前記工作機の旋回式の刃物台であり、
前記刃物台は、前記工作機が前記ワークを支持した状態で当該ワークの中心軸と平行な回転軸を中心に旋回可能である、請求項１又は２に記載の振れ止め装置。

【請求項4】

前記刃物台は、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記スライド機構がスライド可能な方向に、移動不能である、請求項３に記載の振れ止め装置。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の振れ止め装置と、
前記移動機構を有する工作機と、
を備える、工作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、振れ止め装置及び工作装置に関し、例えば、工作機のワーク主軸に支持されたワークを加工する際の当該ワークの振れを抑制するための振れ止め装置及び工作装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機に支持されたワークを加工する場合、ワークを加工するための工具によって当該ワークが押し込まれ、ワークに撓みが生じる。そのため、ワークの加工精度を確保するために、ワークを加工する際の当該ワークの振れを抑制することが好ましい。

【0003】

例えば、特許文献１の振れ止め装置は、第１の回転ローラを支持し、カム部材が通された第１の支持部材、第２のローラを支持し、カム部材に接触する受動ローラが設けられた第２の支持部材、第３のローラを支持し、カム部材に接触する受動ローラが設けられた第３の支持部材、及び第１の支持部材並びにカム部材を上下方向に移動させる駆動機構を備えている。

【0004】

このような特許文献１の振れ止め装置は、ワークの下端部に第１のローラが接触するように、油圧ポンプから加圧される作動油によって駆動機構を動作させ、第１の支持部材及びカム部材を上側に移動させると共に、カム部材を介して第２のローラ及び第３のローラがワークを把持するように動作させる構成である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１５９３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本出願人は、以下の課題を見出した。特許文献１の振れ止め装置は、油圧ポンプから加圧される作動油によって駆動機構が動作する構成であり、振れ止め装置の構成が複雑である課題を有する。

【0007】

本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でワークの振れを抑制可能な振れ止め装置及び工作装置を実現する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様に係る振れ止め装置は、工作機のワーク主軸に支持されたワークを加工する際の前記ワークの振れを抑制するための振れ止め装置であって、
前記ワークを間にして当該ワークを加工するための工具が配置される側に対して逆側から前記振れ止め装置が前記ワークに接触する接触姿勢に前記振れ止め装置を移動させる移動機構に固定されるアーム部と、
前記アーム部の先端部に配置され、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記ワークの側及び当該ワークの側に対して逆側にスライド可能なスライド機構と、
前記スライド機構の先端部に配置され、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記ワークに接触する２本のローラと、
前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記２本のローラを前記ワークの側に付勢する付勢機構と、
前記２本のローラの位置を固定する固定機構と、
を備える。

【0009】

上述の振れ止め装置において、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記２本のローラは夫々、前記ワークの中心軸と平行に配置される回転軸を中心に回転可能であり、
前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で、前記ワークの径方向から見て、前記２本のローラにおける一方のローラが前記ワークにおける当該ワークの中心軸を間にして一方の領域に接触し、他方のローラが前記ワークにおける当該ワークの中心軸を間にして他方の領域に接触することが好ましい。

【0010】

上述の振れ止め装置において、前記工作機は、ターニングセンタを含む複合工作機であり、
前記移動機構は、前記工作機の旋回式の刃物台であり、
前記刃物台は、前記工作機が前記ワークを支持した状態で当該ワークの中心軸と平行な回転軸を中心に旋回可能であることが好ましい。

【0011】

上述の振れ止め装置において、前記刃物台は、前記振れ止め装置が前記接触姿勢の状態で前記スライド機構がスライド可能な方向に、移動不能であることが好ましい。

【0012】

本開示の一態様に係る工作装置は、
上述の振れ止め装置と、
前記移動機構を有する工作機と、
を備える。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、簡単な構成でワークの振れを抑制可能な振れ止め装置及び工作装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態の工作装置の構成の代表例を説明するための図である。

【図2】実施の形態の振れ止め装置をＹ軸－側から見た図である。

【図3】実施の形態の振れ止め装置のスライド機構、付勢機構及び固定機構の構成を説明するための部分断面図である。

【図4】実施の形態の工作装置を用いてワークを加工する際に、ワークの振れを抑制するためにワークに振れ止め装置を接触させる流れを説明するための図である。

【図5】実施の形態の工作装置を用いてワークを加工する際に、ワークの振れを抑制するためにワークに振れ止め装置を接触させる流れを説明するための図である。

【図6】実施の形態の工作装置を用いてワークを加工する際に、ワークの振れを抑制するためにワークに振れ止め装置を接触させる流れを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

【0016】

先ず、本実施の形態の工作装置の構成の代表例を説明する。図１は、本実施の形態の工作装置の構成の代表例を説明するための図である。ここで、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する場合がある。

【0017】

なお、Ｘ軸＋側が工作装置の前側であり、Ｘ軸－側が工作装置の後側である。Ｙ軸＋側が工作装置の左側であり、Ｙ軸－側が工作装置の右側である。Ｚ軸＋側が工作装置の上側であり、Ｚ軸－側が工作装置の下側である。

【0018】

工作装置１は、図１に示すように、工作機２及び振れ止め装置３を備えている。工作機２は、例えば、ターニングセンタなどを含む複合工作機で構成することができ、工具主軸４、第１のワーク主軸５、第２のワーク主軸６、及び刃物台７を備えている。

【0019】

工具主軸４、第１のワーク主軸５、第２のワーク主軸６、及び刃物台７は夫々、例えば、制御装置によって制御される各々の駆動機構の駆動力によって、一般的な複合工作機と略同様の動作を行う構成とされている。

【0020】

工具主軸４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。工具主軸４は、工具やプローブなどを支持可能である。なお、図１の図示例では、工具主軸４が工具８を支持している。工具８は、例えば、後述するようにＸ軸－側からワークＷに接触して当該ワークＷを加工するための工具であり、図１では簡略化して示している。

【0021】

第１のワーク主軸５は、Ｙ軸回りに回転可能である。第１のワーク主軸５は、例えば、図１に示すように、チャック５ａによってＹ軸方向に延在するワークＷのＹ軸＋側の端部を支持可能である。ここで、ワークＷは、ギヤ部などが形成されていない円柱部を少なくとも一部に有する形状とされている。

【0022】

第２のワーク主軸６は、図１に示すように、第１のワーク主軸５とＹ軸方向で対向するように配置されている。第２のワーク主軸６は、Ｙ軸回りに回転可能である。第２のワーク主軸６は、例えば、チャック６ａによってワークＷのＹ軸－側の端部を支持可能である。

【0023】

刃物台７は、例えば、一般的なタレットであるとよく、刃物台７の周面に複数の工具や振れ止め装置３を支持可能な構成とされている。刃物台７は、Ｙ軸回りに回転（旋回）可能であると共に、例えば、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。

【0024】

このとき、第１のワーク主軸５及び第２のワーク主軸６にワークＷが支持された状態で、刃物台７がワークＷに対してＺ軸－側に配置され、Ｚ軸方向から見て、刃物台７の回転軸ＡＸ１は、ワークＷの中心軸ＡＸ２と略重なるように配置される（図４を参照）。つまり、Ｚ軸方向から見て、刃物台７の回転軸ＡＸ１は、第１のワーク主軸５及び第２のワーク主軸６の回転軸と略重なるように配置されている。

【0025】

振れ止め装置３は、ワークＷを工具８で加工する際に当該ワークＷの振れを抑制する。図２は、本実施の形態の振れ止め装置をＹ軸－側から見た図である。図３は、本実施の形態の振れ止め装置のスライド機構、付勢機構及び固定機構の構成を説明するための部分断面図である。

【0026】

ここで、図２及び図３では、後述するように、振れ止め装置３が第１のワーク主軸５及び第２のワーク主軸６に支持されたワークＷにＸ軸＋側から接触する接触姿勢での状態を示している。そして、以下の振れ止め装置３の構成の説明は、図２及び図３の状態を前提として説明する。

【0027】

振れ止め装置３は、図２及び図３に示すように、アーム部９、スライド機構１０、第１のローラ１１、第２のローラ１２、付勢機構１３及び固定機構１４を備えている。アーム部９は、Ｙ軸方向から見て、アーム部９のＸ軸＋側の部分がＺ軸＋側に折れ曲がった屈曲形状である。

【0028】

アーム部９は、例えば、図２及び図３に示すように、Ｙ軸方向から見て、略Ｘ軸方向に延在する第１の部分９ａ、第１の部分９ａのＸ軸＋側の端部からＸ軸＋側に向かうのに従ってＺ軸＋側に向かって傾斜する第２の部分９ｂ、及び第２の部分９ｂのＸ軸＋側の端部からＸ軸＋側に延在する第３の部分９ｃを備えており、ＸＹ断面形状が略矩形状である。

【0029】

スライド機構１０は、図２及び図３に示すように、スライド部１０ａ及びガイド部１０ｂを備えている。スライド部１０ａは、ローラ支持部１０ｃ及びスライドアーム部１０ｄを備えている。ローラ支持部１０ｃは、例えば、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸－側が開放された略Ｃ字形状であり、Ｚ軸方向に延在している。

【0030】

スライドアーム部１０ｄは、例えば、図３に示すように、略矩形柱形状であり、Ｘ軸方向に延在している。スライドアーム部１０ｄのＸ軸－側の端部は、ローラ支持部１０ｃのＸ軸＋側の端部に固定されている。そして、スライドアーム部１０ｄには、スライドアーム部１０ｄのＸ軸＋側の端部からＸ軸－側に延在するガイド穴１０ｅが形成されている。

【0031】

ガイド部１０ｂは、図２及び図３に示すように、略矩形柱形状であり、Ｘ軸方向に延在している。そして、ガイド部１０ｂは、アーム部９の第３の部分９ｃのＺ軸＋側の面に固定されている。ガイド部１０ｂのＺ軸－側の面には、ガイド部１０ｂのＸ軸－側の端部からＸ軸＋側に延在するガイド溝１０ｆが形成されている。

【0032】

ガイド部１０ｂのガイド溝１０ｆとアーム部９の第３の部分９ｃとで形成される空間には、図３に示すように、スライド機構１０におけるスライド部１０ａのスライドアーム部１０ｄがＸ軸方向にスライド可能に挿入されている。これにより、スライド部１０ａは、ガイド部１０ｂに対してＸ軸方向にスライド可能である。

【0033】

ガイド部１０ｂのＸ軸＋側の側壁部には、図３に示すように、当該側壁部をＸ軸方向に貫通する貫通孔１０ｇが形成されている。貫通孔１０ｇは、スライド機構１０におけるスライド部１０ａのガイド穴１０ｅとＸ軸方向で略連続するように形成されている。

【0034】

第１のローラ１１は、図２及び図３に示すように、Ｙ軸方向に延在する略円柱形状であり、スライド部１０ａのローラ支持部１０ｃの開放部内に配置された状態で、Ｙ軸回りに回転可能に当該ローラ支持部１０ｃに支持されている。

【0035】

第２のローラ１２は、図２及び図３に示すように、Ｙ軸方向に延在する略円柱形状であり、第１のローラ１１に対してＺ軸－側に配置されている。第２のローラ１２は、スライド部１０ａのローラ支持部１０ｃの開放部内に配置された状態で、Ｙ軸回りに回転可能に当該ローラ支持部１０ｃに支持されている。

【0036】

付勢機構１３は、スライド部１０ａをＸ軸－側に付勢する。付勢機構１３は、図３に示すように、コイルバネなどの弾性体を備えており、スライド機構１０におけるガイド部１０ｂの貫通孔１０ｇを介して、当該貫通孔１０ｇ及びスライド部１０ａのガイド穴１０ｅに挿入されている。

【0037】

そして、図３に示すように、スライド機構１０におけるガイド部１０ｂの貫通孔１０ｇがＸ軸＋側から蓋部材１５で塞がれており、付勢機構１３は、蓋部材１５とスライド機構１０におけるスライド部１０ａのガイド穴１０ｅのＸ軸－側の端部との間で、収縮した状態で配置されている。

【0038】

固定機構１４は、第１のローラ１１及び第２のローラ１２のＸ軸方向の位置を固定する。固定機構１４は、図３に示すように、ボルトを備えており、スライド機構１０におけるガイド部１０ｂのＺ軸＋側の天井部をＺ軸方向に貫通する雌ねじ部１０ｈにねじ込まれている。

【0039】

このとき、雌ねじ部１０ｈのＺ軸－側の端部は、スライド機構１０におけるガイド部１０ｂのガイド溝１０ｆに到達している。これにより、固定機構１４をスライド機構１０におけるガイド部１０ｂの雌ねじ部１０ｈにねじ込むと、固定機構１４のＺ軸－側の端部がスライド機構１０におけるスライド部１０ａのスライドアーム部１０ｄに接触して当該スライド部１０ａのＸ軸方向への移動が拘束される。

【0040】

一方、固定機構１４をスライド機構１０におけるガイド部１０ｂの雌ねじ部１０ｈで緩めると、固定機構１４のＺ軸－側の端部がスライド機構１０におけるスライド部１０ａのスライドアーム部１０ｄと非接触状態となり、スライド部１０ａのＸ軸方向への移動が許容される。

【0041】

このような振れ止め装置３は、アーム部９の第１の部分９ａが刃物台７に固定されることで、Ｙ軸回りに回転可能であると共に、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。

【0042】

次に、本実施の形態の工作装置１を用いてワークＷを加工する際に、ワークＷの振れを抑制するためにワークＷに振れ止め装置３を接触させる流れを説明する。図４から図６は、本実施の形態の工作装置を用いてワークを加工する際に、ワークの振れを抑制するためにワークに振れ止め装置を接触させる流れを説明するための図である。

【0043】

ここで、振れ止め装置３は、工作装置１の第１のワーク主軸５及び第２のワーク主軸６に支持されたワークＷに対してＸ軸＋側に配置された状態とされている。そして、振れ止め装置３の固定機構１４は緩められた状態とされている。つまり、振れ止め装置３のスライド機構１０のスライド部１０ａは、ガイド部１０ｂに対してスライド可能な状態である。

【0044】

また、後述するように、工作装置１の刃物台７がＹ軸回りに回転して振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２がワークＷの円柱部に接触するように、刃物台７がＹ軸方向に移動した状態とされている。

【0045】

このような状態で、先ず、図４に示すように、刃物台７をＺ軸＋側に移動させ、工作装置１の刃物台７がＹ軸回りに回転した際に、振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２がワークＷに接触するＺ軸方向の高さ位置に刃物台７を配置する。

【0046】

次に、図５に示すように、Ｙ軸－側から見て、工作装置１の刃物台７を反時計回りに回転させる。そして、図６に示すように、Ｘ軸＋側からワークＷに第１のローラ１１及び第２のローラ１２を接触させる。つまり、工作装置１の刃物台７は、Ｘ軸＋側から振れ止め装置３がワークＷに接触する接触姿勢に当該振れ止め装置３を移動させる移動機構として機能する。

【0047】

このとき、図６に示すように、Ｘ軸＋側から見て、第１のローラ１１は、ワークＷの中心軸ＡＸ２に対してＺ軸＋側の領域に接触し、第２のローラ１２は、ワークＷの中心軸ＡＸ２に対してＺ軸－側の領域に接触するとよい。

【0048】

また、ワークＷが撓んでいても、回転するワークＷが第１のローラ１１及び第２のローラ１２に接触した状態を維持することができるように、ワークＷの撓みがＸ軸－側に向かって凸状に配置されるように、ワークＷを回転させた状態で、第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに接触させるとよい。

【0049】

そして、スライド機構１０のスライド部１０ａは、付勢機構１３によってＸ軸－側に付勢されているので、第１のローラ１１及び第２のローラ１２は、ワークＷに押し付けられるように接触する。

【0050】

この状態で固定機構１４を締め込んで、スライド機構１０のスライド部１０ａのＸ軸方向への移動を拘束する。これにより、第１のローラ１１及び第２のローラ１２がワークＷに接触した状態に固定することができる。

【0051】

その後、ワークＷを回転させつつ、Ｘ軸－側から工具８をワークＷに接触させて当該ワークＷが加工されるように、工具主軸４、第１のワーク主軸５及び第２のワーク主軸６を動作させる。これにより、ワークＷを加工することができる。

【0052】

このように本実施の形態の工作装置１及び振れ止め装置３は、工具８によってワークＷを加工する際に、ワークＷを間にして工具８が配置されるＸ軸－側に対して逆側のＸ軸＋側から振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに接触させることができる。そのため、工具８によってワークＷを加工する際の当該ワークＷの振れを抑制することができる。

【0053】

このとき、本実施の形態の工作装置１及び振れ止め装置３は、振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに接触させる際に、付勢機構１３の付勢力によってスライド機構１０のスライド部１０ａをＸ軸－側に押し込んで、第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに接触させることができる。そのため、本実施の形態の工作装置１及び振れ止め装置３は、特許文献１の振れ止め装置に比べて、簡単な構成でワークＷの振れを抑制することができる。

【0054】

また、例えば、本実施の形態の工作装置１のような刃物台７がＸ軸方向に移動不可能な構成とされていても、振れ止め装置３の付勢機構１３の付勢力によってスライド機構１０を介して第１のローラ１１及び第２のローラ１２をＸ軸－側に移動させることができる。そのため、工作装置１が刃物台７をＸ軸方向に移動させる機構を備えていなくても、振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに良好に接触させることができる。

【0055】

また、振れ止め装置３の第１のローラ１１及び第２のローラ１２がワークＷに接触した際に、Ｘ軸方向から見て、第１のローラ１１をワークＷの中心軸ＡＸ２に対してＺ軸＋側の領域に接触させ、第２のローラ１２をワークＷの中心軸ＡＸ２に対してＺ軸－側の領域に接触させる場合、加工中のワークＷを安定させることができる。

【0056】

なお、本実施の形態の振れ止め装置３は、工作装置１の刃物台７に支持されているが、Ｘ軸＋側から振れ止め装置３がワークＷに接触する接触姿勢に当該振れ止め装置３を移動させることができればよく、工作機２に限らずに他の移動機構に支持されていてもよい。

【0057】

また、本実施の形態の振れ止め装置３のスライド機構１０の構成は、代表例であり、第１のローラ１１及び第２のローラ１２をワークＷに対して近接及び離間する方向に移動させることができる構成であればよい。

【0058】

また、本実施の形態の振れ止め装置３の固定機構１４の構成も、代表例であり、第１のローラ１１及び第２のローラ１２の位置を固定することができる構成であればよい。

【0059】

また、本実施の形態の工作装置１の構成も、代表例であり、例えば、刃物台７がＸ軸方向に移動可能な構成とされていてもよい。

【0060】

本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0061】

１ 工作装置
２ 工作機
３ 振れ止め装置
４ 工具主軸
５ 第１のワーク主軸、５ａ チャック
６ 第２のワーク主軸、６ａ チャック
７ 刃物台
８ 工具
９ アーム部、９ａ 第１の部分、９ｂ 第２の部分、９ｃ 第３の部分
１０ スライド機構、１０ａ スライド部、１０ｂ ガイド部、１０ｃ ローラ支持部、１０ｄ スライドアーム部、１０ｅ ガイド穴、１０ｆ ガイド溝、１０ｇ 貫通孔、１０ｈ 雌ねじ部
１１ 第１のローラ
１２ 第２のローラ
１３ 付勢機構
１４ 固定機構
１５ 蓋部材
ＡＸ１ 刃物台の回転軸
ＡＸ２ ワークの中心軸
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】