特許 7221791 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-06

(45)【発行日】2023-02-14

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/12 20060101AFI20230207BHJP

   B23B 25/00 20060101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/12 E

B23B25/00 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019096461

(22)【出願日】2019-05-23

(65)【公開番号】P2020189382

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-02-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100125737

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 昭博

(72)【発明者】

【氏名】野々口 哲輝

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０５２１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３４４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８１９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１４００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５８０２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １１／００ － １１／１４

Ｂ２３Ｂ ２５／００

Ｂ２４Ｂ ４７／００ － ５５／００

Ｆ１６Ｎ ７／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持したワークを回転させる主軸装置と、
加工工具を移動させる加工軸が２以上である各加工軸のそれぞれに対応した駆動装置と、
オイルタンクの潤滑油をポンプによって上流側の前記駆動装置から下流側の前記駆動装置へと順次送る潤滑油供給装置と、
前記各装置の駆動を制御する制御装置と、
を有し、
前記潤滑油供給装置は、下流側の前記駆動装置に複数ある潤滑油の下流側供給箇所が、上流側の前記駆動装置に複数ある潤滑油の上流側供給箇所よりも数が多く、複数ある前記下流側供給箇所の一部には前記オイルタンクの潤滑油が直接供給される工作機械。

【請求項2】

前記駆動装置は、前記主軸装置の主軸と平行な水平方向にＺ軸スライドを移動させるＺ軸駆動装置と、前記Ｚ軸駆動装置を搭載したＸ軸スライドを鉛直方向に移動させるＸ軸駆動装置であり、上流側とした前記Ｚ軸駆動装置は、供給された潤滑油が排出される箇所にオイルパンが設けられ、下流側とした前記Ｘ軸駆動装置には、前記オイルパンによって回収された潤滑油が前記ポンプによって供給される請求項１に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、潤滑油の使用量を抑えた工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械は、ミクロン単位の加工を実行するため、工具台を加工軸方向へ移動させる駆動装置に高い精度が要求される。そして、その駆動装置には、スライド部材の安定した摺動が行われるように、摺動部には潤滑油が供給されるようになっている。例えばＺ軸とＸ軸の加工軸を有する２軸旋盤では、各軸方向に工具台を移動させるためのＺ軸スライドとＸ軸スライドがあり、各々スライドの摺動部に潤滑油を供給するための潤滑油供給装置が設けられている。ところで、下記特許文献１には、研削装置に関して同じような構成が開示されている。当該従来例は静圧兼冷却油であり、タンクに貯留されている静圧兼冷却油が静圧用ポンプによって第１及び第２のスライド部へと送られ、また、冷却用ポンプによってワークの加工部分や砥石スピンドルにも送られる。こうして供給された静圧兼冷却油は、ベッドを伝わって回収皿に回収され、そこからフィルタを通して濾過された後、ふたたびタンクに送られて繰り返し使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２８４７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１の従来例は、切削装置の冷却油に関する構成であるため、摺動部に供給される潤滑油とは厳密には異なる。つまり、摺動面へ潤滑油を供給するすべり案内の場合は、潤滑油が繰り返し使用されることなく使い捨てとなる。前述した２軸旋盤では、各軸の駆動装置へ供給された潤滑油は、スライド部材の摺動面から流れ出てベッドなどを伝い、クーラントやワークの切屑とともに貯留槽内に落ちる。貯留槽内のクーラントは、フィルタを通して濾過されて繰り返し使用されるが、そのクーラントに混ざった潤滑油は取り除かれて破棄されることとなる。そのため、これまでの工作機械は、ワークの加工にあたって潤滑油に対するコストが問題になっていた。

【0005】

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、潤滑油の使用量を抑えた工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る工作機械は、把持したワークを回転させる主軸装置と、加工工具を移動させる加工軸が２以上である各加工軸のそれぞれに対応した駆動装置と、オイルタンクの潤滑油をポンプによって上流側の前記駆動装置から下流側の前記駆動装置へと順次送る潤滑油供給装置と、前記各装置の駆動を制御する制御装置とを有し、前記潤滑油供給装置は、下流側の前記駆動装置に複数ある潤滑油の下流側供給箇所が、上流側の前記駆動装置に複数ある潤滑油の上流側供給箇所よりも数が多く、複数ある前記下流側供給箇所の一部には前記オイルタンクの潤滑油が直接供給される。

【発明の効果】

【0007】

前記構成によれば、２以上の加工軸を有する工作機械において、各加工軸のそれぞれに対応した駆動装置が上流側及び下流側として設定され、オイルタンクの潤滑油がポンプによって上流側の駆動装置から下流側の駆動装置へと順次送られるので、従来の工作機械に比べて潤滑油が有効に利用され、全体の使用量を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】工作機械の一実施形態について、その内部構造を示した側面図である。

【図2】工作機械の駆動装置を示した側面図である。

【図3】潤滑油供給装置の構成をイメージした回路図である。

【図4】Ｚ軸駆動装置に取り付けられたオイルパンを示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の工作機械について、その内部構造を示した側面図である。工作機械１は、車輪を備えた可動ベッド２の上に組み付けられ、ベース１０の上面に敷設されたレール１０１に沿った前後方向の移動が可能になっている。移動可能な可動ベッド２は、主軸装置３が搭載され、ワークＷを把持する主軸チャック１１が回転可能な構造を有している。また、工作機械１は、複数の工具を備えた工具台１２を旋回割出しするタレット装置４を有し、可動ベッド２上にはタレット装置４を加工軸方向に移動させる駆動装置が組み付けられている。

【0010】

そうした工作機械１は、ワークＷに対して工具を機体前後方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置５と、機体上下方向であるＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置６とを有する２軸旋盤である。Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６は、摺動可能なＺ軸スライド１３又はＸ軸スライド１４を有し、サーボモータの回転出力をボールネジ機構によって直進運動に変換する構造となっている。そして、工作機械１は、主軸装置３、タレット装置４、Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６などの各駆動部を制御するための制御装置７が搭載されている。

【0011】

本実施形態の工作機械１は、可動ベッド２の移動によって簡単に他の工作機械などとの交換が可能であり、加工機械ラインを構成する工作機械１などは、共通の可動ベッド２上に組み付けられたモジュール構造となっている。モジュール化された工作機械１は、機体の幅方向であるＹ軸方向の寸法を抑えたコンパクトな構造であり、ワークＷの加工を行う加工室２０が機体前部に設けられ、その後方に駆動装置が組み付けられている。また、工作機械１の場合には、ベース１０内に貯留槽１５が設けられ、加工に使用されたクーラントや加工によって発生した切屑などが貯留槽１５内に溜められるようになっている。

【0012】

加工室２０の後方側に位置する駆動装置は、Ｚ軸とＸ軸との２方向を加工軸としてタレット装置４を移動させるＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６である。ここで、図２は、そうした工作機械１の駆動装置部分を示した側面図であり、後述する潤滑油の供給箇所が分かり易いように全体が細線の一点鎖線で示されている。この駆動装置は、可動ベッド２上の主軸装置３の横にコラム１６が立設し、そのコラム１６に対してＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６が組み付けられている。

【0013】

Ｘ軸駆動装置６は、コラム１６の鉛直なガイドレール１７に対してＸ軸スライド１４が摺動自在に組み付けられている。コラム１６の上部にはＸ軸用サーボモータ２１が固定され、その回転がタイミングベルト２２を介してボールネジ機構のネジ軸に伝達されるようになっている。ボールネジ機構は、鉛直方向に配置されたネジ軸が軸受によってコラム１６に回転支持され、Ｘ軸スライド１４に固定されたナットを貫通して螺合している。従って、Ｘ軸駆動装置６では、Ｘ軸用サーボモータ２１の出力によりネジ軸が回転し、その回転運動がナットの直線運動に変換され、Ｘ軸スライド１４がＸ軸方向に昇降する。

【0014】

一方、Ｚ軸駆動装置５は、Ｚ軸ガイド２５がＸ軸スライド１４に固定され、そのＺ軸ガイド２５に対してＺ軸スライド１３が摺動自在に嵌め込まれている。そして、Ｚ軸スライド１３の一端部にタレット装置４が固定されている。Ｚ軸ガイド２５には支持フレーム２６が固定され、そこにＺ軸用サーボモータ２７が取り付けられている。支持フレーム２６には水平方向に配置されたネジ軸が軸受によって回転支持され、Ｚ軸スライド１３に固定されたナットを貫通して螺合している。従って、Ｚ軸駆動装置５では、Ｚ軸用サーボモータ２７の回転がタイミングベルト２８を介してネジ軸に伝達され、その回転運動がナットの直線運動に変換され、Ｚ軸スライド１３がＺ軸方向に水平移動する。

【0015】

Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６は、Ｚ軸スライド１３やＸ軸スライド１４の摺動部に潤滑油を供給するすべり案内が設けられ、工作機械１は、そのＺ軸スライド１３やＸ軸スライド１４へ潤滑油を供給する潤滑油供給装置が構成されている。特に、本実施形態の潤滑油供給装置は、従来に比べて潤滑油の節約が可能な構成となっている。具体的には、Ｚ軸駆動装置５を上流側とし、Ｘ軸駆動装置６を下流側として設定し、潤滑油が上流から下流に向けて複数の装置を通って供給されるようになっている。

【0016】

図３は、潤滑油供給装置の構成をイメージした回路図である。この潤滑油供給装置８は、ベース１０内に設置されたオイルタンク３１に潤滑油が収納され、その潤滑油がパイプを通して各装置へと送られるようになっている。オイルタンク３１には第１ポンプ３２が接続され、フィルタ３３を介して第１分配器３４が接続されている。そして、その第１分配器３４がＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６に接続されている。Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６は、潤滑油の供給箇所として、図２に示す複数の供給ポート４１，４２が形成され、第１分配器３４から延びる複数のパイプがそれぞれに接続されている。

【0017】

潤滑油は、Ｚ軸スライド１３やＸ軸スライド１４の摺動部やボールネジ機構の軸受部など複数の個所に供給される。Ｚ軸駆動装置５は、黒塗りにして示した第１供給ポート４１が８箇所形成され、Ｘ軸駆動装置６には白抜きで示した第２供給ポート４２が１１箇所形成されている。第１分配器３４は、Ｚ軸駆動装置５の８箇所全ての第１供給ポート４１と、Ｘ軸駆動装置６の６箇所の第２供給ポート４２へ潤滑油が供給されるように、合計１４本のパイプがそれぞれのポートに接続されている。

【0018】

Ｚ軸駆動装置５は、オイルタンク３１の潤滑油が直接供給されるが、Ｘ軸駆動装置６には、一部の第２供給ポート４２にしか潤滑油が供給されない。Ｘ軸駆動装置６の残りの第２供給ポート４２は、Ｚ軸駆動装置５で使用された潤滑油が供給されるようになっているからである。そのため、Ｚ軸駆動装置５は、潤滑油を回収するオイルパン３５が設けられ、そのオイルパン３５は、第２ポンプ３６やフィルタ３７を介して第２分配器３８が接続されている。そして、Ｘ軸駆動装置６の残りの第２供給ポート４２には、第２分配器３８から延びた５本のパイプが接続されている。

【0019】

上流側のＺ軸駆動装置５を通り、下流側のＸ軸駆動装置６へ供給される潤滑油の量は、最初にＺ軸駆動装置５へ供給された量よりも少なくなってしまう。そこで、潤滑油供給装置８は、第２分配器３８に接続される第２供給ポート４２の数を第１供給ポート４１の数より少なく設定し、それ以外の第２供給ポート４２には第１分配器３４が接続されるよう構成されている。

【0020】

ここで、図４は、Ｚ軸駆動装置５に取り付けられたオイルパン３５（３５Ａ，３５Ｂ）を示した斜視図である。オイルパン３５Ａ，３５Ｂは、下流側のＸ軸駆動装置６へ供給する潤滑油をＺ軸駆動装置５から回収するためのものである。Ｚ軸駆動装置５では、Ｚ軸スライド１３の摺動部などに供給された潤滑油が、そこから流れて垂れ落ちる。オイルパン３５は、そうした潤滑油の排出箇所に対応するようにして設けられている。具体的には、Ｚ軸スライド１３が摺動するＺ軸ガイド２５の両端部であって、一方のオイルパン３５Ａは、潤滑油が伝って流れる支持フレーム２６の下側にも延びている。

【0021】

オイルパン３５（３５Ａ，３５Ｂ）は、極力コンパクトな構成になるように２分割構造となっている。また、オイルパン３５は、飛び散るクーラントなどが潤滑油に混入しないように側壁を高くした比較的深底な形状であり、Ｚ軸ガイド２５や支持フレーム２６の下に閉じられた空間を作るようにして取り付けられる。更に、オイルパン３５は、潤滑油の回収率が高まるように、排出口３５１に向けて底面が傾斜している。

【0022】

上下動するオイルパン３５Ａ，３５Ｂは、それぞれの排出口３５１にフレキシブルホース４３が接続され、回収された潤滑油が合流してＸ軸駆動装置６へと供給されるようになっている。しかし、その供給量はＺ軸駆動装置５に供給された量よりも減少してしまうので、前述したように、Ｚ軸駆動装置５が第１分配器３４に対して８箇所の第１供給ポート４１が接続され、Ｘ軸駆動装置６では、第２分配器３８に対してより少ない６箇所の第２供給ポート４２が接続されている。

【0023】

続いて、工作機械１の作用効果について説明する。工作機械１は、不図示のワーク自動搬送機によって加工室２０内にワークＷが搬送され、主軸チャック１１との間でワークＷの受渡しが行われる。主軸装置３では、主軸チャック１１で把持したワークＷに回転が与えられ、タレット装置４では、旋回割出しによって工具が選定され、Ｚ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６によって工具がＺ軸方向とＸ軸方向に移動する。そのため、回転するワークＷに工具が当てられ、ミクロン単位での加工などが行われる。

【0024】

その際、潤滑油供給装置８では、Ｚ軸駆動装置５やＸ軸駆動装置６に対する潤滑油の供給が行われ、加工における反力を受けながらも滑らかな動きを確保している。潤滑油の供給は、オイルタンク３１から第１ポンプ３２によって汲み上げられ、その潤滑油が第１分配器３４から所定量ずつＺ軸駆動装置５およびＸ軸駆動装置６へと送られる。Ｚ軸駆動装置５は、Ｚ軸スライド１３の移動が繰り返されることにより、摺動部などからは潤滑油が流れ出て、オイルパン３５Ａ，３５Ｂによって回収される。

【0025】

オイルパン３５Ａ，３５Ｂでは、潤滑油が傾斜した底面を流れて排出口３５１からフレキシブルホース４３へと入り込む。そうした潤滑油は、次に第２ポンプ３６によって第２分配器３８へと汲み上げられ、その第２分配器３８からＸ軸駆動装置６へ所定量ずつ供給される。Ｘ軸駆動装置６では、１１箇所ある第２供給ポート４２に対して第１分配器３４と第２分配器３８とから潤滑油が供給される。そして、そのＸ軸駆動装置６では、Ｘ軸スライド１４の摺動が繰り返えされることにより、摺動部などから潤滑油が流れ出て可動ベッド２などを伝い、貯留槽１５内へと垂れて落ちる。

【0026】

よって、本実施形態によれば、Ｚ軸駆動装置５を上流側とし、Ｘ軸駆動装置６を下流側とすることにより、一部の潤滑油が両方の装置に使用されるため、従来に比べて潤滑油が有効に利用され、全体の使用量を減らすことができる。また、下流側としたＸ軸駆動装置６は、その一部にオイルタンク３１から潤滑油が直接送られ、Ｚ軸駆動装置５の回収では足りない分が補われている。工作機械１は、オイルパン３５Ａ，３５ＢによってＺ軸駆動装置５で使用された潤滑油を効率よく回収することができる。そして、潤滑油供給装置８は、従来の工作機械に対してオイルパン３５Ａ，３５Ｂの取付けなど比較的簡単な改良によって追加することができる。

【0027】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、２軸旋盤の工作機械１を例に挙げて説明したが、Ｙ軸方向の加工が可能な３軸旋盤や、５軸の加工軸をもったマシニングセンタであってもよい。その場合、全ての駆動装置に対して上流と下流の関係にする必要はなく、一部の駆動装置について上流側と下流側とを設定した潤滑油供給装置を構成するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１…工作機械 ３…主軸装置 ４…タレット装置 ５…Ｚ軸駆動装置 ６…Ｘ軸駆動装置 ７…制御装置 ８…潤滑油供給装置 １３…Ｚ軸スライド １４…Ｘ軸スライド １５…貯留槽 ２１…Ｘ軸用サーボモータ ２７…Ｚ軸用サーボモータ ３１…オイルタンク ３２…第１ポンプ ３４…第１分配器 ３５（３５Ａ，３５Ｂ）…オイルパン ３６…第２ポンプ ３８…第２分配器 ４１…第１供給ポート ４２…第２供給ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】