特許 7579956 心押しユニットおよび工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-30

(45)【発行日】2024-11-08

(54)【発明の名称】心押しユニットおよび工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23B 23/04 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

B23B23/04

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023212994

(22)【出願日】2023-12-18

【審査請求日】2024-07-18

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】多田 収

【審査官】増山 慎也

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００８５６８１（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０７２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６９４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－００４２０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－１６０５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４９－０３２３７２（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２３／００－０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定軸を中心に延びるセンターピンを有し、工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニットと、
前記センターユニットと着脱可能に連結し、前記センターユニットとともに搬送される搬送体とを備え、
前記センターユニットおよび前記搬送体のいずれか一方には、溝部が設けられ、
前記センターユニットおよび前記搬送体のいずれか他方は、前記センターユニットおよび前記搬送体が連結された場合に、前記溝部に対して、前記所定軸の軸方向、かつ、前記所定軸の周方向における移動が規制されるように係合される凸部を有し、
前記溝部は、
前記所定軸の軸方向に延び、前記所定軸の軸方向における一方端で開口する第１区間部と、
前記所定軸の周方向に延び、前記第１区間部に接続される第２区間部と、
閉塞端部を有し、前記所定軸の軸方向に延び、前記閉塞端部が前記所定軸の軸方向における一方端で閉塞し、前記所定軸の軸方向における他方端で前記第２区間部に接続される第３区間部とを含み、
前記センターユニットおよび前記搬送体が連結された場合に、前記凸部は、前記閉塞端部に配置される、心押しユニット。

【請求項2】

前記センターピンは、前記所定軸の軸方向に進退可能に支持され、
前記センターユニットは、前記センターピンをワークに向けて押し付けるための弾性力を発生する弾性部材をさらに有し、
前記センターユニットおよび前記搬送体が連結された場合に、前記搬送体が、前記センターピンと当接し、前記センターピンを前記所定軸の軸方向に後退させることによって、前記弾性部材からの弾性力が前記センターピンを通じて前記搬送体に付与され、前記凸部が、前記所定軸の軸方向において前記閉塞端部の溝壁に押し付けられる、請求項１に記載の心押しユニット。

【請求項3】

前記センターユニットは、前記所定軸を中心とする外周面を含むセンターホルダをさらに有し、
前記搬送体は、基部と、前記所定軸から前記所定軸の半径方向外側に離れた位置に設けられ、前記基部から前記所定軸の軸方向に延出する延出部とを有し、
前記センターユニットおよび前記搬送体が連結された場合に、
前記センターピンは、前記所定軸の軸方向において前記センターホルダおよび前記基部の間であって、前記所定軸の外周から前記延出部に取り囲まれる位置に配置され、
前記センターホルダの外周上には、前記外周面と対向して前記延出部の先端部が配置され、
前記センターユニットには、前記外周面から凹む溝形状をなす前記溝部が設けられ、
前記搬送体は、前記延出部の先端部から前記外周面に向けた凸形状をなす前記凸部を有する、請求項１に記載の心押しユニット。

【請求項4】

請求項１に記載の心押しユニットと、
前記センターユニットを着脱可能に保持するセンターユニット保持部と、
前記搬送体を着脱可能に保持し、前記センターユニットとともに前記搬送体を搬送する搬送装置とを備える、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、心押しユニットおよび工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特開２０１８－６９４２３号公報（特許文献１）には、ワークを把持するためのチャックに着脱可能に取り付けられる回転センターと、ツールホルダに接続され、ツールホルダに対して回転センターを結合および分離可能なセンターチェンジャとを備えるセンター装置が開示されている。ツールホルダは、工具交換装置によって、回転センターとともにチャックおよびツールマガジンの間で搬送される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－６９４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の特許文献１に開示されるように、工作機械におけるワークの心押しに用いられる回転センター（センターユニット）が自動的に交換可能なセンター装置（心押しユニット）が知られている。しかしながら、特許文献１におけるセンター装置では、工具交換装置による回転センターの搬送時に、回転センターに対して過大な遠心力等の慣性力が作用したり、振動が加わったりする場合がある。この場合に、センターチェンジャによる回転センターの保持が十分でないと、回転センターが脱落する可能性がある。

【0005】

この発明の目的は、工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニットが、自動交換のための搬送時に脱落することを防ぐ心押しユニット、および、そのような心押しユニットを用いた工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に従った心押しユニットは、所定軸を中心に延びるセンターピンを有し、工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニットと、センターユニットと着脱可能に連結し、センターユニットとともに搬送される搬送体とを備える。センターユニットおよび搬送体のいずれか一方には、溝部が設けられる。センターユニットおよび搬送体のいずれか他方は、センターユニットおよび搬送体が連結された場合に、溝部に対して、所定軸の軸方向、かつ、所定軸の周方向における移動が規制されるように係合される凸部を有する。

【0007】

この発明に従った工作機械は、上記の心押しユニットと、センターユニットを着脱可能に保持するセンターユニット保持部と、搬送体を着脱可能に保持し、センターユニットとともに搬送体を搬送する搬送装置とを備える。

【発明の効果】

【0008】

この発明に従えば、工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニットが、自動交換のための搬送時に脱落することを防ぐ心押しユニット、および、そのような心押しユニットを用いた工作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の実施の形態における工作機械を示す正面図である。

【図2】この発明の実施の形態における心押しユニットを示す図である。

【図3】図２中のセンターユニットを示す図である。

【図4】図３中のセンターホルダを示す図である。

【図5】図４中の矢印Ｖに示される方向に見たセンターホルダを示す図である。

【図6】図４中のセンターユニットに設けられた溝部を示す図である。

【図7】図２中の搬送体を示す図である。

【図8】図７中の２点鎖線ＶＩＩＩで囲まれる範囲を拡大して示す図である。

【図9】図６中の溝部と、溝部に係合される凸部とを示す図である。

【図10】ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の第１工程を示す図である。

【図11】ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の第２工程を示す図である。

【図12】ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の第３工程を示す図である。

【図13】ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の第４工程を示す図である。

【図14】ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の第５工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0011】

図１は、この発明の実施の形態における工作機械を示す正面図である。図１中には、工作機械の外観をなすカバー体を透視することにより、工作機械の内部が示されている。

【0012】

図１を参照して、工作機械１００は、停止するワークに回転する工具を接触させることによって、ワーク加工を行なうミーリング機能と、回転するワークに工具を接触させることによって、ワーク加工を行なう旋削機能との両方が備わった複合加工機である。

【0013】

工作機械１００は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたＮＣ（Numerically Controlled）工作機械である。

【0014】

本明細書においては、工作機械１００の構成を説明する便宜上、ワークの回転軸に平行で、水平方向に延びる軸を「Ｚ軸」といい、Ｚ軸に直交し、水平方向に延びる軸を「Ｙ軸」といい、上下方向に延びる軸を「Ｘ軸」という。図１中における右方向を「＋Ｚ軸方向」といい、左方向を「－Ｚ軸方向」という。図１中における紙面の手前方向を「＋Ｙ軸方向」といい、奥方向を「－Ｙ軸方向」という。上方向を「＋Ｘ軸方向」といい、下方向を「－Ｘ軸方向」という。

【0015】

工作機械１００は、ベッド１６と、ワーク主軸２１と、対向ワーク主軸２６と、工具主軸４１と、刃物台３０とを有する。ワーク主軸２１、対向ワーク主軸２６、工具主軸４１および刃物台３０は、工作エリア２１０に配置されている。工作エリア２１０は、ワークの加工が行なわれる空間であり、ワーク加工に伴う切屑または切削油等の異物が工作エリア２１０の外側に漏出しないように図示しないカバー体により密閉されている。

【0016】

ベッド１６は、ワーク主軸２１、対向ワーク主軸２６、工具主軸４１および刃物台３０等を支持するためのベース部材であり、工場などの床面に設置されている。ベッド１６は、鋳物等の金属からなる。

【0017】

ワーク主軸２１および対向ワーク主軸２６は、ワークを保持可能である。ワーク主軸２１は、モータにより、Ｚ軸に平行な回転中心軸１１０を中心に回転駆動する（Ｃ軸回転）。ワーク主軸２１には、油圧等によって動作し、ワークを着脱可能に保持するためのチャック２２が設けられている。

【0018】

対向ワーク主軸２６は、Ｚ軸方向において、ワーク主軸２１と対向して配置されている。対向ワーク主軸２６は、モータにより、Ｚ軸に平行で、かつ、回転中心軸１１０と一直線に延びる回転中心軸１２０を中心に回転駆動する。対向ワーク主軸２６には、油圧等によって動作し、ワークを着脱可能に保持するためのチャック２７が設けられている。

【0019】

ワーク主軸２１は、ベッド１６に対して固定されている。対向ワーク主軸２６は、各種の送り機構、案内機構およびモータによって、Ｚ軸方向に移動可能である。

【0020】

工具主軸４１は、工具を保持可能である。工具主軸４１は、モータにより、後述する基準姿勢においてＸ軸に平行な回転中心軸１４０を中心に回転駆動する。工具主軸４１には、工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構（不図示）が内蔵されている。

【0021】

工具主軸４１は、さらに、Ｙ軸に平行な旋回中心軸１５０を中心に旋回可能である（Ｂ軸旋回）。旋回中心軸１５０は、回転中心軸１４０と交差する。工具主軸４１の旋回範囲は、たとえば、工具主軸４１の主軸端面４２が下方を向く基準姿勢（図１中に示される工具主軸４１の姿勢）を基準にして±１２０°の範囲である。

【0022】

工具主軸４１は、各種の送り機構、案内機構およびモータによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。なお、図１中には示されていないが、ワーク主軸２１の周辺には、工具主軸４１に保持される工具を自動的に交換するための自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）と、交換用の工具を収容するための工具マガジンとが設けられている。

【0023】

刃物台３０は、工具を保持可能である。図１中には、ワークの振れを防ぐための振れ止め装置３１が装着された刃物台３０が示されている。刃物台３０は、各種の送り機構、案内機構およびモータによって、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。

【0024】

工作機械１００は、センターユニット５１（５１Ａ，５１Ｂ）をさらに有する。センターユニット５１は、工作機械１００におけるワークの心押しに用いられる。センターユニット５１は、ワーク主軸２１または対向ワーク主軸２６により保持される。センターユニット５１は、回転中心軸１１０，１２０の軸上で延びるセンターピン７０（後出の図３を参照）を有しており、そのセンターピン７０によりワークの端面を支持する。

【0025】

図１中には、センターユニット５１を用いたワーク加工の一例として、センターユニット５１Ａと、センターユニット５１Ｂとを用いてワークＷの両端面を心押ししたワーク加工の様子が示されている。

【0026】

センターユニット５１Ａは、ワーク主軸２１により保持されている。センターユニット５１Ａは、ワークドライビングセンターまたはフェイスドライバーと呼ばれており、ワーク主軸２１からの回転をワークに伝達することが可能である。センターユニット５１Ａは、センターピン７０によって回転中心軸１１０の軸上でワークＷの端面を支持するとともに、ドライブキー６８（後出の図３を参照）によってワークＷの端面を把握している。

【0027】

センターユニット５１Ｂは、対向ワーク主軸２６により保持されている。センターユニット５１Ｂは、センターピン７０によって回転中心軸１２０の軸上でワークＷの端面を支持している。

【0028】

このような構成において、センターユニット５１Ａおよびセンターユニット５１ＢによりＺ軸方向における両端で心押しされたワークＷを、回転中心軸１１０，１２０を中心に回転させつつ、工具主軸４１に保持された工具ＴをワークＷに接触させることによって、ワークＷの旋削加工を行なう。

【0029】

工具マガジン（不図示）には、各種の工具とともに、交換用のセンターユニット５１が収容されている。センターユニット５１は、工具主軸４１がセンターユニット５１を搬送する搬送装置として用いられることによって、工具マガジンと、ワーク主軸２１または対向ワーク主軸２６との間で自動的に交換される。続いて、本実施の形態における心押しユニット５０の構造について説明する。

【0030】

図２は、この発明の実施の形態における心押しユニットを示す図である。図２中には、代表的に、工具主軸４１に保持されるセンターユニット５１Ａが示されている。

【0031】

図３は、図２中のセンターユニットを示す図である。図４は、図３中のセンターホルダを示す図である。図３中には、図４中のＩＩＩーＩＩＩ線上の矢視方向に見たセンターホルダ６１の断面が示されている。図５は、図４中の矢印Ｖに示される方向に見たセンターホルダを示す図である。

【0032】

図２から図５を参照して、本実施の形態における心押しユニット５０は、センターユニット５１と、搬送体５６とを有する。搬送体５６は、センターユニット５１と着脱可能に連結する。搬送体５６は、センターユニット５１とともに搬送される。工具主軸４１に保持されるセンターユニット５１の交換時、搬送体５６は、センターユニット５１と連結する。搬送体５６は、工具主軸４１により保持され、センターユニット５１とともに搬送される。

【0033】

図３および図４に示されるように、センターユニット５１は、センター６６と、センターホルダ６１とを有する。

【0034】

センター６６は、センターピン７０を有する。センターピン７０は、所定軸１６０を中心に延びている。所定軸１６０は、センターピン７０の中心軸をなす仮想上の直線である。センターピン７０は、所定軸１６０の軸上で延びるピン形状を有する。センターユニット５１（５１Ａ）がワーク主軸２１により保持された場合に、所定軸１６０は、Ｚ軸方向において、ワーク主軸２１の回転中心軸１１０と一直線に延びる。センターピン７０は、後出のセンター本体６７によって、所定軸１６０の軸方向に進退可能に支持されている。

【0035】

センター６６は、センター本体６７と、複数のドライブキー６８とをさらに有する。センター本体６７は、所定軸１６０を中心に延びている。センターピン７０は、所定軸１６０の軸方向において、センター本体６７から突出している。

【0036】

複数のドライブキー６８は、センター本体６７に取り付けられている。複数のドライブキー６８は、センターピン７０に対して、所定軸１６０の半径方向外側に配置されている。複数のドライブキー６８は、所定軸１６０の周方向において、互いに間隔を開けて設けられている。ドライブキー６８は、切れ刃形状を有しており、所定軸１６０（回転中心軸１１０）の軸方向においてワークの端面に当接されることによって、所定軸１６０（回転中心軸１１０）の周方向においてワークの端面を把握する。

【0037】

センター６６は、弾性部材７２をさらに有する。弾性部材７２は、センター本体６７に内蔵されている。弾性部材７２は、たとえば、所定軸１６０を中心に延びるコイルバネからなる。弾性部材７２は、センターピン７０をワークに向けて押し付けるための弾性力を発生する。弾性部材７２は、センターピン７０に対して、所定軸１６０の軸方向における弾性力を作用させている。

【0038】

センターユニット５１の単体では、センター本体６７からのセンターピン７０の突出長さがＨａである。ワークには、ワーク端面から凹み、センターピン７０を受け入れ可能なピン挿入孔が設けられている。センターユニット５１によるワークの心押し時、センターピン７０がそのピン挿入孔に挿入される。センターピン７０は、ワークにより弾性部材７２の弾性力に抗しながらセンター本体６７の内部に後退される。このとき、センター本体６７からのセンターピン７０の突出長さは、Ｈａよりも小さい値となる。

【0039】

センター本体６７は、軸部６９を有する。軸部６９は、所定軸１６０を中心に軸状に延びている。軸部６９は、軸部６９の直径が、所定軸１６０の軸方向においてセンターピン７０から遠ざかるに従って小さくなるテーパ形状を有する。

【0040】

図３から図５に示されるように、センターホルダ６１は、全体として、所定軸１６０を中心とする円筒形状を有する。センターホルダ６１には、軸挿入孔７６が設けられている。軸挿入孔７６は、所定軸１６０を中心に延びる貫通孔からなる。軸挿入孔７６は、軸部６９を受け入れ可能なテーパ形状を有する。軸部６９が軸挿入孔７６に挿入されることによって、センター６６がセンターホルダ６１に組み付けられている。

【0041】

センターホルダ６１は、シャンク部６２と、ホルダ本体６３とを有する。シャンク部６２およびホルダ本体６３は、所定軸１６０の軸方向に連なって設けられている。シャンク部６２は、ワーク主軸２１によるセンターユニット５１の保持時、チャック２２により把持される部分である。ホルダ本体６３は、所定軸１６０の軸方向において、センターピン７０およびシャンク部６２の間に配置されている。

【0042】

センターホルダ６１（ホルダ本体６３）は、外周面６４と、第１ホルダ端面６５と、第２ホルダ端面７７とを有する。

【0043】

外周面６４は、所定軸１６０を中心に一定の直径を有しながら、所定軸１６０の軸方向に延びている。第１ホルダ端面６５および第２ホルダ端面７７の各端面は、所定軸１６０に直交する平面からなる。第１ホルダ端面６５および第２ホルダ端面７７は、それぞれ、所定軸１６０の軸方向における一方端部および他方端部で、ホルダ本体６３の端面を構成している。第１ホルダ端面６５の外周縁は、外周面６４と角部をなして交わっている。センター本体６７は、第１ホルダ端面６５から所定軸１６０の軸方向に突出している。第２ホルダ端面７７の内周縁は、シャンク部６２の外周面と隅部をなして交わっている。

【0044】

図６は、図４中のセンターユニットに設けられた溝部を示す図である。図６中では、センターホルダ６１の外周面６４が、図６を示す紙面の縦方向に展開されている。

【0045】

図３から図６に示されるように、センターユニット５１には、溝部８０が設けられている。溝部８０は、センターホルダ６１（ホルダ本体６３）に設けられている。溝部８０は、外周面６４から凹む溝形状をなしている。

【0046】

センターユニット５１には、複数の溝部８０が設けられている。複数の溝部８０は、所定軸１６０の周方向において、互いに間隔を開けて設けられている。複数の溝部８０は、所定軸１６０の周方向において、等間隔に設けられている。

【0047】

溝部８０は、第１区間部８１と、第２区間部８２と、第３区間部８３とを含む。第１区間部８１、第２区間部８２および第３区間部８３は、連なって延びている。第２区間部８２は、第１区間部８１および第３区間部８３の間に配置されている。溝部８０の溝幅Ｂおよび溝深さＤの各々は、第１区間部８１、第２区間部８２および第３区間部８３の間に渡って一定である。溝部８０は、後出の凸部９０を挿入可能な溝幅Ｂおよび溝深さＤを有して構成されている。

【0048】

第１区間部８１は、所定軸１６０の軸方向に延びている。第１区間部８１は、所定軸１６０の軸方向における一方端で開口している。第１区間部８１は、第１ホルダ端面６５で開口している。

【0049】

第２区間部８２は、所定軸１６０の周方向に延びている。第２区間部８２は、第１ホルダ端面６５から所定軸１６０の軸方向に離れた位置で、所定軸１６０の周方向に延びている。第２区間部８２は、第１区間部８１に接続されている。第２区間部８２は、所定軸１６０の周方向における一方端で第１区間部８１に接続されている。第２区間部８２は、第３区間部８３に接続されている。第２区間部８２は、所定軸１６０の周方向における他方端で第３区間部８３に接続されている。

【0050】

第３区間部８３は、所定軸１６０の軸方向に延びている。第３区間部８３は、閉塞端部８６を有する。閉塞端部８６は、所定軸１６０の軸方向における一方端で閉塞している。閉塞端部８６は、所定軸１６０の軸方向における第３区間部８３の一方端に配置される溝壁８６ａと、所定軸１６０の周方向において互いに対向する溝壁８６ｂおよび溝壁８６ｃとに囲まれた位置に設けられている。溝壁８６ａは、後出の凸部９０の形状に対応して、円弧状に延びている。溝壁８６ｂは、円弧状に延びる溝壁８６ａの一方端から所定軸１６０の軸方向に延びている。溝壁８６ｃは、円弧状に延びる溝壁８６ａの他方端から所定軸１６０の軸方向に延びている。第３区間部８３は、所定軸１６０の軸方向における他方端で第２区間部８２に接続されている。

【0051】

所定軸１６０の軸方向における第３区間部８３の長さは、所定軸１６０の軸方向における第１区間部８１の長さよりも小さい。第１区間部８１の溝中心と、第３区間部８３の溝中心との間の、所定軸１６０を中心とする角度θは、たとえば、４５°である。

【0052】

図７は、図２中の搬送体を示す図である。図２および図７中では、搬送体５６のうちの基部９３および延出部９６が断面形状により示されている。図８は、図７中の２点鎖線ＶＩＩＩで囲まれる範囲を拡大して示す図である。

【0053】

図２、図７および図８を参照して、搬送体５６は、シャンク部９１と、基部９３と、延出部９６とを有する。搬送体５６は、センターユニット５１と連結した状態において、所定軸１６０を中心に延びている。

【0054】

図７に示されるように、シャンク部９１は、工具主軸４１による搬送体５６の保持時、工具主軸４１のクランプ機構により把持される部分である。シャンク部９１の仕様は、特に限定されず、たとえば、ＣＡＰＴＯであってもよいし、ＢＴであってもよいし、ＨＳＫであってもよい。

【0055】

基部９３は、シャンク部９１に接続されている。基部９３は、ボルト等を用いて、シャンク部９１に締結されている。基部９３は、所定軸１６０を中心とし、所定軸１６０の軸方向が厚み方向となる円盤形状を有する。基部９３は、端面９４を有する。端面９４は、所定軸１６０に直交する平面からなる。

【0056】

基部９３には、ピン挿入孔９５が設けられている。ピン挿入孔９５は、端面９４から凹み、センターピン７０を受け入れ可能な凹形状をなしている。ピン挿入孔９５は、所定軸１６０の軸上に設けられている。

【0057】

延出部９６は、基部９３から所定軸１６０の軸方向に延出している。延出部９６は、基部９３から、所定軸１６０の軸方向においてシャンク部９１から遠ざかる方向に延出している。延出部９６は、所定軸１６０から、所定軸１６０の半径方向外側に離れた位置に設けられている。延出部９６は、所定軸１６０を中心とする円筒形状を有する。延出部９６は、所定軸１６０の一方端において、端面９４の外周縁に接続されている。延出部９６は、先端部９６ｐを有する。先端部９６ｐは、基部９３から所定軸１６０の軸方向に離れた位置に配置されている。

【0058】

図７および図８に示されるように、搬送体５６は、凸部９０をさらに有する。凸部９０は、延出部９６の内周面９７から、所定軸１６０の半径方向内側に向けて突出する凸形状を有する。凸部９０は、中心軸１７０を中心に円柱状に延びるピン形状を有する。中心軸１７０は、所定軸１６０の半径方向に平行である。凸部９０には、Ｏリング溝９８が設けられている。Ｏリング溝９８は、凸部９０の外周面から凹み、中心軸１７０を中心に周回する溝形状をなしている。Ｏリング溝９８には、Ｏリング９２が嵌装されている。

【0059】

搬送体５６は、複数の凸部９０を有する。複数の凸部９０は、所定軸１６０の周方向において、互いに間隔を開けて設けられている。複数の凸部９０は、所定軸１６０に周方向において、等間隔に設けられている。複数の凸部９０は、所定軸１６０の周方向において、複数の溝部８０に対応する角度位置にそれぞれ設けられている。

【0060】

なお、複数の延出部９６が所定軸１６０の周方向において互いに間隔を開けて設けられ、各延出部９６が、各凸部９０が設けられる角度位置において、基部９３から所定軸１６０の軸方向にアーム状に延びる構成であってもよい。

【0061】

図９は、図６中の溝部と、溝部に係合される凸部とを示す図である。図２および図９を参照して、互いに連結されたセンターユニット５１および搬送体５６の形態について説明する。

【0062】

センター本体６７および基部９３が、所定軸１６０の軸方向において、互いに対向している。センターホルダ６１（ホルダ本体６３）の外周上には、延出部９６の先端部９６ｐが配置されている。先端部９６ｐは、ホルダ本体６３の外周面６４と対向している。

【0063】

センターピン７０は、所定軸１６０の軸方向においてセンターホルダ６１および基部９３の間であって、所定軸１６０の外周から延出部９６に取り囲まれる位置に配置されている。ホルダ本体６３、基部９３および延出部９６に囲まれた位置には、空間２２０が形成されている。センターピン７０は、空間２２０に配置されている。

【0064】

搬送体５６（基部９３）は、所定軸１６０の軸方向においてセンターピン７０と当接している。センターピン７０は、ピン挿入孔９５に挿入されている。センターピン７０は、搬送体５６（基部９３）によって、弾性部材７２の弾性力に抗しながらセンター本体６７の内部に後退させられている。このとき、センター本体６７からのセンターピン７０の突出長さは、Ｈａよりも小さいＨｂとなる（Ｈｂ＜Ｈａ）。

【0065】

凸部９０は、溝部８０に係合されている。凸部９０は、延出部９６の先端部９６ｐからホルダ本体６３の外周面６４に向けた凸形状をなしている。凸部９０は、溝部８０に対して、所定軸１６０の軸方向、かつ、所定軸１６０の周方向における移動が規制されるように係合されている。

【0066】

より具体的には、凸部９０は、第３区間部８３における閉塞端部８６に配置されている（図９中の第１位置Ｐａに配置される凸部９０）。凸部９０は、所定軸１６０の軸方向および周方向において、円弧状の溝壁８６ａと当接している。センターピン７０が、搬送体５６によりセンター本体６７の内部に後退させられることによって、弾性部材７２からの弾性力が、センターピン７０を通じて搬送体５６に付与されている。これにより、凸部９０が、所定軸１６０の軸方向において閉塞端部８６の溝壁８６ａに押し付けられている。

【0067】

なお、溝壁８６ａは、所定軸１６０に直交する平面から構成されてもよい。この場合、凸部９０は、所定軸１６０の軸方向において溝壁８６ａと当接し、所定軸１６０の周方向において溝壁８６ｂおよび溝壁８６ｃと当接する。

【0068】

図１０から図１４は、ワーク主軸に対するセンターユニットの装着時の工程を示す図である。

【0069】

図９および図１０を参照して、工具マガジン（不図示）には、センターユニット５１が搬送体５６と連結した状態で収容されている。凸部９０は、第３区間部８３における閉塞端部８６に配置されている（図９中の第１位置Ｐａに配置される凸部９０）。工具マガジンに収容されたセンターユニット５１を工作エリア２１０に搬入し、工具主軸４１に装着する。より具体的には、自動工具交換装置（不図示）により搬送体５６を把持しつつ、搬送体５６のシャンク部９１を工具主軸４１に挿入する。工具主軸４１に内蔵されるクランプ機構によりシャンク部９１を把持することによって、工具主軸４１が搬送体５６を保持する。

【0070】

工具主軸４１を、旋回中心軸１５０を中心に旋回させるとともに（Ｂ軸旋回）、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に適宜、移動させることによって、センターユニット５１を、Ｚ軸方向においてワーク主軸２１と対向させる。このとき、ワーク主軸２１の回転中心軸１１０、センターユニット５１の所定軸１６０および工具主軸４１の回転中心軸１４０が、Ｚ軸方向において一直線に延びる。

【0071】

図１１を参照して、工具主軸４１を、第２ホルダ端面７７がチャック２２の端面に当接する位置まで、切削送りにより－Ｚ軸方向に移動させる。センターユニット５１のシャンク部６２をチャック２２の内側に挿入する。

【0072】

図９および図１２を参照して、工具主軸４１を、さらに－Ｚ軸方向に移動させる。凸部９０は、第３区間部８３を通って、第１位置Ｐａから、第３区間部８３および第２区間部８２が角部をなす第２位置Ｐｂまで移動する（図９中の第２位置Ｐｂに配置される凸部９０）。このとき、センター本体６７からのセンターピン７０の突出長さは、Ｈｂよりも小さいＨｃとなる（Ｈｃ＜Ｈｂ）。チャック２２によりセンターホルダ６１のシャンク部６２を把持する。

【0073】

図９および図１３を参照して、ワーク主軸２１を回転中心軸１１０を中心に回転させる（Ｃ軸回転）。凸部９０は、第２区間部８２を通って、第２位置Ｐｂから、第２区間部８２および第１区間部８１が角部をなす第３位置Ｐｃまで移動する（図９中の第３位置Ｐｃに配置される凸部９０）。このとき、ワーク主軸２１のＣ軸回転に替わって、工具主軸４１を回転中心軸１４０を中心に回転させてもよい。

【0074】

図９および図１４を参照して、ワーク主軸２１を＋Ｚ軸方向に移動させる。凸部９０は、第１区間部８１を通って、第３位置Ｐｃから、溝部８０の外側の第４位置Ｐｄまで移動する（図９中の第４位置Ｐｄに配置される凸部９０）。これにより、搬送体５６およびセンターユニット５１の連結を解除する。そのあと、工具主軸４１をＡＴＣ位置まで退避させ、自動工具交換装置によって、搬送体５６を工具マガジンに戻す。

【0075】

なお、ワーク主軸２１からのセンターユニット５１の取り外し工程は、上記のワーク主軸２１に対するセンターユニット５１の装着工程を逆の順番で実行すればよい。チャック２２によるセンターホルダ６１の把持の解除は、ワーク主軸２１のＣ軸回転により、凸部９０が第３位置Ｐｃから第２位置Ｐｂに移動した後に実行すればよい。

【0076】

以上に説明した、この発明の実施の形態における心押しユニット５０および工作機械１００の構成をまとめると、本実施の形態における心押しユニット５０は、所定軸１６０を中心に延びるセンターピン７０を有し、工作機械１００におけるワークの心押しに用いられるセンターユニット５１と、センターユニット５１と着脱可能に連結し、センターユニット５１とともに搬送される搬送体５６とを備える。センターユニット５１には、溝部８０が設けられる。搬送体５６は、センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、溝部８０に対して、所定軸１６０の軸方向、かつ、所定軸１６０の周方向における移動が規制されるように係合される凸部９０を有する。

【0077】

また、本実施の形態における工作機械１００は、心押しユニット５０と、センターユニット５１を着脱可能に保持するセンターユニット保持部としてのワーク主軸２１（対向ワーク主軸２６）と、搬送体５６を着脱可能に保持し、センターユニット５１とともに搬送体５６を搬送する搬送装置としての工具主軸４１とを備える。

【0078】

このように構成された心押しユニット５０および工作機械１００によれば、凸部９０が、溝部８０に対して、所定軸１６０の軸方向、かつ、所定軸１６０の周方向における移動が規制されるように係合される。これにより、センターユニット５１とともに搬送体５６が搬送される時に、センターユニット５１に対して、過大な慣性力が作用したり、過大な振動が加わることがあっても、センターユニット５１が搬送体５６から脱落することをより確実に防止できる。

【0079】

特に本実施の形態では、工具主軸４１がＢ軸旋回する時に、センターユニット５１に対して、旋回中心軸１５０の半径方向外側に向けた遠心力が作用したり、旋回中心軸１５０の周方向における慣性力が作用したりする。この場合であっても、上記の凸部９０および溝部８０の係合構造によって、センターユニット５１が搬送体５６から脱落することを防止できる。

【0080】

また、溝部８０は、所定軸１６０の軸方向に延び、所定軸１６０の軸方向における一方端で開口する第１区間部８１と、所定軸１６０の周方向に延び、第１区間部８１に接続される第２区間部８２と、閉塞端部８６を有し、所定軸１６０の軸方向に延び、閉塞端部８６が所定軸１６０の軸方向における一方端で閉塞し、所定軸１６０の軸方向における他方端で第２区間部８２に接続される第３区間部８３とを含む。センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、凸部９０は、閉塞端部８６に配置される。

【0081】

このような構成によれば、センターユニット５１および搬送体５６がされた場合に、凸部９０が閉塞端部８６に配置されるため、凸部９０が、所定軸１６０の軸方向に延びる第３区間部８３と、所定軸１６０の周方向に延びる第２区間部８２と、所定軸１６０の軸方向に延びる第１区間部８１とを順に移動しなければ、溝部８０から抜け出さない。これにより、凸部９０および溝部８０の係合状態をより確実に維持することができる。

【0082】

特に本実施の形態では、センターユニット５１が、所定軸１６０と一直線に延びる回転中心軸１１０を中心に回転可能なワーク主軸２１により保持され、搬送体５６が、所定軸１６０と平行なＺ軸方向に移動可能な工具主軸４１により保持されている。このような構成により、センターユニット５１および搬送体５６の連結、および、その連結の解除時、ワーク主軸２１のＣ軸回転と、Ｚ軸方向における工具主軸４１の移動とによって、凸部９０を溝部８０（第１区間部８１、第２区間部８２および第３区間部８３）に沿って移動させることができる。

【0083】

また、センターピン７０は、所定軸１６０の軸方向に進退可能に支持されている。センターユニット５１は、センターピン７０をワークに向けて押し付けるための弾性力を発生する弾性部材７２をさらに有する。センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、搬送体５６が、センターピン７０と当接し、センターピン７０を所定軸１６０の軸方向に後退させることによって、弾性部材７２からの弾性力がセンターピン７０を通じて搬送体５６に付与され、凸部９０が、所定軸１６０の軸方向において閉塞端部８６の溝壁８６ａに押し付けられる。

【0084】

このような構成によれば、弾性部材７２で発生する弾性力を利用することで、凸部９０をより確実に閉塞端部８６に留めることができる。

【0085】

また、センターユニット５１は、所定軸１６０を中心とする外周面６４を含むセンターホルダ６１をさらに有する。搬送体５６は、基部９３と、所定軸１６０から所定軸１６０の半径方向外側に離れた位置に設けられ、基部９３から所定軸１６０の軸方向に延出する延出部９６とを有する。センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、センターピン７０は、所定軸１６０の軸方向においてセンターホルダ６１および基部９３の間であって、所定軸１６０の外周から延出部９６に取り囲まれる位置に配置される。センターホルダ６１の外周上には、外周面６４と対向して延出部９６の先端部９６ｐが配置される。センターユニット５１には、外周面６４から凹む溝形状をなす溝部８０が設けられる。搬送体５６は、延出部９６の先端部９６ｐから外周面６４に向けた凸形状をなす凸部９０を有する。

【0086】

このような構成によれば、センターピン７０が、所定軸１６０の軸方向においてセンターホルダ６１および基部９３の間であって、所定軸１６０の外周から延出部９６に取り囲まれる位置に配置されるため、搬送時のセンターピン７０に異物が付着し難くなる。また、センターユニット５１および搬送体５６の間で対向配置の関係となるセンターホルダ６１の外周面６４および延出部９６の先端部９６ｐを利用して、溝部８０および凸部９０の係合構造を設けることができる。

【0087】

また、センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、溝部８０および凸部９０が対となった係合構造が、複数組、所定軸１６０の周方向に互いに間隔を開けて設けられている。複数組の係合構造と、搬送体５６（基部９３）に対するセンターピン７０の当接部とは、所定軸１６０の軸方向に離れている。このような構成によれば、センターユニット５１が、搬送体５６によって、所定軸１６０の軸上の一地点と、その一地点から所定軸１６０の軸方向に離れた位置の、所定軸１６０を中心とする円周上の複数地点とで支持されるため、センターユニット５１が搬送体５６から脱落することをさらに確実に防止できる。

【0088】

なお、本実施の形態では、センターユニット５１に溝部８０が設けられ、搬送体５６が凸部９０を有する構成について説明したが、本発明は、凹部が搬送体に設けられ、センターユニットが凸部を有する構成であってもよい。また、本発明において、センターユニットを着脱可能に保持可能なセンターユニット保持部は、ワーク主軸に限られず、たとえば、心押し台または刃物台であってもよい。また、本発明において、搬送体を搬送する搬送装置は、工具主軸に限られず、たとえば、ＩＭＲ（Industrial Mobile Robot）またはＡＭＲ（Autonomous Mobile Robot）等の移動ロボットであってもよいし、刃物台に装着される工具を自動的に交換するための刃物台ＡＴＣ装置であってもよい。

【0089】

また、本実施の形態では、センターピン７０をワークに向けて押し付けるための弾性部材７２を用いて、凸部９０を溝部８０の溝壁に押し付ける構成を実現したが、本発明は、これに限られない。たとえば、センターピンが所定軸の軸方向に進退移動不能に固定された心押しユニットにおいて、凸部を溝部の溝壁に向けて付勢するための弾性部材等の付勢手段が、搬送体に設けられてもよいし、センターユニットおよび搬送体とは別に設けられてもよい。

【0090】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0091】

１６ ベッド、２１ ワーク主軸、２２，２７ チャック、２６ 対向ワーク主軸、３０ 刃物台、３１ 振れ止め装置、４１ 工具主軸、４２ 主軸端面、５０ 心押しユニット、５１，５１Ａ，５１Ｂ センターユニット、５６ 搬送体、６１ センターホルダ、６２，９１ シャンク部、６３ ホルダ本体、６４ 外周面、６５ 第１ホルダ端面、６６ センター、６７ センター本体、６８ ドライブキー、６９ 軸部、７０ センターピン、７２ 弾性部材、７６ 軸挿入孔、７７ 第２ホルダ端面、８０ 溝部、８１ 第１区間部、８２ 第２区間部、８３ 第３区間部、８６ 閉塞端部、８６ａ，８６ｂ，８６ｃ 溝壁、９０ 凸部、９２ Ｏリング、９３ 基部、９４ 端面、９５ ピン挿入孔、９６ 延出部、９６ｐ 先端部、９７ 内周面、９８ Ｏリング溝、１００ 工作機械、１１０，１２０，１４０ 回転中心軸、１５０ 旋回中心軸、１６０ 所定軸、１７０ 中心軸、２１０ 工作エリア、２２０ 空間。

【要約】

【課題】工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニットが、自動交換のための搬送時に脱落することを防ぐ心押しユニット、および、そのような心押しユニットを用いた工作機械、を提供する。
【解決手段】心押しユニット５０は、所定軸１６０を中心に延びるセンターピン７０を有し、工作機械におけるワークの心押しに用いられるセンターユニット５１と、センターユニット５１と着脱可能に連結し、センターユニット５１とともに搬送される搬送体５６とを備える。センターユニット５１には、溝部８０が設けられる。搬送体５６は、センターユニット５１および搬送体５６が連結された場合に、溝部８０に対して、所定軸１６０の軸方向、かつ、所定軸１６０の周方向における移動が規制されるように係合される凸部９０を有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】