フライス中ぐりタイプの工作機械
【解決手段】フライス中ぐりタイプの工作機械（１０）であって、同軸状に中ぐり棒（１３）を収容すると共に静圧軸受（１４）を用いて上記中ぐり棒（１３）が結合されたスピンドル（１２）のための支持体（１１）と、主機械加工軸線（Ｘ）の周りに上記スピンドル（１２）及び上記中ぐり棒（１３）を一体的に回転させるための手段と、上記スピンドル（１２）に対し、上記中ぐり棒（１３）を上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って並進運動させるための手段とを備える。上記静圧軸受（１４）に流体を供給する第１流路（１８）が上記スピンドル（１２）を通して設けられ、上記中ぐり棒（１３）は、上記支持体（１１）に実質的に固定された配給ユニット（２０）から、上記スピンドル（１２）と共に回転する上記第１流路（１８）へと上記流体を供給する供給手段（１９）を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライス中ぐりタイプの工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在知られているフライス中ぐりタイプの工作機械は、
同軸に配置された中ぐり棒を摺動可能に収容したスピンドルの支持体と、
上記スピンドル及び上記中ぐり棒を主作業軸線の周りに一体的に回転させる手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主作業軸線に沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【０００３】
このようなタイプの第１の形式の工作機械では、スピンドルがラジアル軸受を用いて支持体に結合されると共に、中ぐり棒が滑り軸受を介して摺動可能にスピンドルに収容されている。
【０００４】
このようなタイプの工作機械では、スピンドルと中ぐり棒とを一体的に回転させるためのモータと、スピンドル内で中ぐり棒を摺動させるためのモータとが設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機械加工の信頼性及び精度を確保するには、高い精度での中ぐり棒とスピンドルとの結合が求められ、このような結合は、中ぐり棒の自在な摺動のために技術的に必須となる結合時の遊びを最小限に減らすことで可能となる。
このため、滑り軸受を適合させる上で複雑且つ高コストの機械加工を行わなければならず、専門的な作業が必要となる。
【０００６】
また、このタイプの工作機械においては、滑り軸受の経時的な摩耗や腐食に起因した上記結合の精度低下により、このような工作機械を用いて行うことができる作業の質を大きく損なうという欠点がある。
【０００７】
このタイプの工作機械におけるもう１つの欠点は、中ぐり棒及びスピンドルからなる複合体の回転における動的バランスの実現性が、中ぐり棒とスピンドルとの相対的な摺動に必要な中ぐり棒と滑り軸受との間の遊びによって制限されるということである。
【０００８】
このようなタイプの工作機械の更なる欠点は、作業中に生じる温度変化により、中ぐり棒と滑り軸受との間の遊びが、共通の主作業軸線に対して変動し、スピンドル内における中ぐり棒の安定した心出しやバランスの安定性を大きく損なうと共に、滑り軸受におけるスピンドルの摺動性が損なわれることである。
【０００９】
これらの欠点の解消を目的とした近年の対策の１つは、一体構造の中ぐり棒・スピンドル部材を備えた構造の第２の形式の工作機械であり、この中ぐり棒・スピンドル部材は、支持体に収容されると共に、この支持体内において、静圧軸受上で回転運動と並進運動とを行うようになっている。
【００１０】
このように、この中ぐり棒・スピンドル部材は、支持体内で回転及び摺動するようになっており、このとき中ぐり棒・スピンドル部材は、静圧軸受内において両部材の間に注入された流体の膜により支持体から離間した状態にある。
【００１１】
このような解決策は、中ぐり棒・スピンドル部材と支持体との結合に極度の正確性を必要とするものではない点で価値が認められるものの、いくつかの欠点を有している。その１つは、軸受と中ぐり棒・スピンドル部材との間に介在し、その回転中に引きずられる油膜によって生じる流体抵抗に起因した大きな動力損失が発生することである。
【００１２】
また、径が数ｍに達する水力タービンの枠組みの中ぐりのようないくつかの機械加工については、同様の大きさの径を有すると共に、重量が数百ｋｇにもなりうる工具を使用する必要がある。
【００１３】
従って、このような工具を用いた機械加工は、高い剛性とねじり強さとを備えた部材に工具を固定することによってのみ、所望の精度及び信頼性を実現することが可能となる。
【００１４】
このため、上記第１の形式の工作機械、即ち、滑り軸受を用いてスピンドル内に支持された中ぐり棒を有する形式の工作機械では、このような機械加工の際に生じた応力が、信頼性のある機械加工を確保するような径及び支持体への結合強度を有したスピンドルに対し、工具を直接的に固着させることになる。
【００１５】
静圧軸受を用いて支持された中ぐり棒・スピンドル部材を有する上記第２の形式の工作機械では、中ぐり棒・スピンドル部材の径が、上述した第１の形式の加工機械に用いるスピンドルよりも小さくなる。
これは、静圧軸受において発生する流体損失を抑制するために行われるものであり、この流体損失は、相対移動する２つの部材の相対速度が上昇するほど増大し、従って、同一角速度においては両者の径が大きいほど増大することが知られている。
このため、現状の中ぐり棒・スピンドル部材は、非常に大きな工具を用いた機械加工に使用することができるほどの剛性を有していないことになる。
【００１６】
本発明の狙いは、製造が容易なスピンドル内への中ぐり棒の結合を可能として、スピンドルへの複雑で高コストの機械加工を不要とすることにより、これらの欠点を解消する工作機械を提供することにある。
【００１７】
このような狙いのもとで本発明の目的は、支持体へのスピンドルの結合が強固であると共に、かなりの大きさと重さを有した工具をスピンドルに直接的に固定して効果的に使用することが可能な径を有したスピンドルを設けることができる工作機械を提供することにある。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、スピンドル内に中ぐり棒を支持するための静圧軸受を用いることが可能であって、従来知られている工作機械に比べ、流体抵抗に起因した動力損失が小さくてすむ工作機械を提供することにある。
【００１９】
本発明のもう１つの目的は、製造が容易であると共に比較的低コストで生産可能な工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような狙い及び目的、並びに後に明らかとなる更なる目的を達成するべく、本発明のフライス中ぐりタイプの工作機械は、
同軸状に中ぐり棒を収容すると共に静圧軸受を用いて上記中ぐり棒が結合されたスピンドルのための支持体と、
主機械加工軸線の周りに上記スピンドル及び上記中ぐり棒を一体的に回転させるための手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主機械加工軸線に沿って並進運動させるための手段と、
上記スピンドルを通して設けられ、上記静圧軸受に流体を供給する第１流路とを備えた工具において、上記流体を配給ユニットから上記第１流路に供給するための供給手段を有し、上記供給手段は、上記中ぐり棒を通る第２流路を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】現在知られている工作機械の詳細を拡大して示す概略断面図である。
【図２】現在知られている工作機械の詳細を拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図４】様々な作動状態の、本発明に係る工作機械の詳細を示す拡大図である。
【図５】様々な作動状態の、本発明に係る工作機械の詳細を示す拡大図である。
【図６】本発明に係る工作機械の詳細を、部分的な断面により拡大して示す正面図である。
【図７】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す斜視図である。
【図８】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１０】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１１】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１２】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面に限定されない例として示された、本発明に係る以下の好ましいが限定されない工作機械の実施の形態に関する詳細な説明から明らかとなる。
なお、特許審査の過程において既に公知であることが判明した事柄については、いずれも特許の権利を主張するものではなく、権利放棄の対象となるものである。
【００２３】
図１を参照すると、全般的に符号Ａは、現在公知である第１の形式の工作機械を示しており、この工作機械は、
同軸状に配置された中ぐり棒Ｄを摺動可能に収容したスピンドルＣの支持体Ｂと、
上記スピンドル及び上記中ぐり棒を主作業軸線Ｅの周りに一体的に回転させる手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主作業軸線Ｅに沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【００２４】
スピンドルＣは、ラジアル軸受Ｆを介して支持体Ｂに結合されると共に、中ぐり棒Ｄを収容しており、スピンドルＣ内において、中ぐり棒Ｄが滑り軸受Ｇ上を摺動可能となっている。
一点鎖線により概略的に示された固定手段Ｈは、大型工具Ｌを回転させるべく、この大型工具ＬをスピンドルＣに固定する。
【００２５】
図２において全般的に符号Ｍは、現在公知である第２の形式の工作機械を示しており、この工作機械は、
一体構造の中ぐり棒・スピンドル部材Ｏを、主作業軸線Ｒの周りに回転可能、且つ主作業軸線Ｒに沿って摺動可能に収容する支持体Ｎと、
支持体Ｎに対し、中ぐり棒・スピンドル部材Ｏを主作業軸線Ｒに沿って並進運動させる手段とを備えている。
また、中ぐり・スピンドル部材Ｏは、静圧軸受Ｓにより支持体Ｎに結合され支持されている。
【００２６】
このような構成により、作動中は、支持体Ｎと中ぐり棒・スピンドル部材Ｏとの間に注入された流体が静圧軸受Ｓにおいて形成する膜により、中ぐり棒・スピンドル部材Ｏが支持体Ｎ内において支持体Ｎから離間した状態で回転すると共に摺動する。このとき用いられる流体は、支持体Ｎを通って設けられた流路Ｔを介して供給されるようになっている。
【００２７】
図３乃至図１２を参照すると、全般的に符号１０は、フライス中ぐりタイプの工作機械を示しており、この工作機械は、
同軸状に中ぐり棒１３を収容すると共に静圧軸受１４を用いて中ぐり棒１３が結合されたスピンドル１２のための支持体１１と、
主機械加工軸線Ｘの周りにスピンドル１２及び中ぐり棒１３を一体的に回転させるための手段と、
スピンドル１２に対し、中ぐり棒１３を主機械加工軸線Ｘに沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【００２８】
このようなスピンドル１２と中ぐり棒１３とを一体的に回転させるための手段自体は公知のものであって、例えば、
支持体１１にスピンドル１２を結合する転がり軸受１５と、
中ぐり棒１３の周面を形成する母線に沿って形成され、スピンドル１２から内方に向けて突設された回転駆動用キー１７を摺動可能に係合させる長手方向溝１６とを備える。
【００２９】
スピンドル１２に対して中ぐり棒１３の並進運動を行うための手段は、図面には示していないものの、それ自体は公知のものであって、例えば、支持体１１に結合され、スピンドル１２に対する中ぐり棒１３の並進運動を生じさせるように構成されたアクチュエータを備えている。
また、中ぐり棒１３の静圧軸受１４に流体を供給するための第１流路１８が、スピンドル１２を通って設けられている。
【００３０】
本発明に係る工作機械１０の特徴は、支持体１１に実質的に固定された状態にある配給ユニット２０から、作動状態においてスピンドル１２と共に回転する第１流路１８に上記流体を供給するための供給手段１９を有することにある。
【００３１】
この供給手段１９は、中ぐり棒１３を通るように設けられて流体を供給する第２流路２１を備えており、更に、
第２流路２１を第１流路１８に連通させる第１連通手段２２ａと、
第２流路２１を配給ユニット２０に連通させる第２連通手段２２ｂとを備えているのが好ましい。
これら連通手段２２ａ及び２２ｂは、配給ユニット２０から静圧軸受１４に流体を供給するように構成されていることになる。
【００３２】
第２流路２１は、中ぐり棒１３において、工具を支持するために設けられている第２端部２４とは反対側にある第１端部を通過するように設けられている。
【００３３】
第１連通手段２２ａは、第２流路２１を第１流路１８に連通する少なくとも１つの管状部材２５を備えているのが好ましい。
この管状部材２５は、中ぐり棒１３の周囲に螺旋状に設けられて管状部材２５を弾性的に変形可能とする少なくとも１つの螺旋部２５ａを有すると都合がよい。
【００３４】
供給手段１９は、中ぐり棒１３の周囲に設けられた螺旋部２５ａの緩みを防止するための手段２６を備えており、この手段２６は、
中ぐり棒１３の周面に形成され、主機械加工軸線Ｘの周りに螺旋状に配置された少なくとも１つの溝２７と、
中ぐり棒１３を取り囲み、スピンドル１２に対して主機械加工軸線Ｘの周りに回転可能にスピンドル１２に連結された環状フランジ２８とを備えていると都合がよい。
【００３５】
この環状フランジ２８は、溝２７に係合する少なくとも１つのつめ２９を有している。
これにより、中ぐり棒１３がスピンドル１２内で摺動すると、つめ２９が溝２７内を摺動する。
【００３６】
スピンドル１２内における摺動の際、中ぐり棒１３は回転駆動用キー１７によって案内され、スピンドル１２と中ぐり棒１３との相対回転が防止される。
このため、溝２７が中ぐり棒１３の周面に螺旋状に設けられていることから、スピンドル１２内において中ぐり棒１３が摺動する際には、溝２７の螺旋の蔓巻き角に応じた回転が環状フランジ２８に与えられることになる。
【００３７】
螺旋部２５ａの一端３０が環状フランジ２８に結合されていることから、スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動により環状フランジ２８が回転すると、端部３０の位置が回転し、中ぐり棒１３の周囲における螺旋部２５ａの螺旋がより巻き込まれたり緩められたりする。
【００３８】
上述したような溝２７の螺旋の蔓巻き角は、スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動の際に、中ぐり棒１３の周囲における螺旋部２５ａの螺旋径が実質的に一定に保持されるように予め定められているのが好ましい。
【００３９】
中ぐり棒１３は軸対称であるので、中ぐり棒１３の周面に、溝２７に対して径方向の反対側となる位置に形成された相補溝２７ａを設けると有効である。
【００４０】
スピンドル１２には、第１流路１８が組み込まれ環状フランジ２８内に軸線方向に挿入されるオス型連結部材３１が一体的に設けられているのが好ましい。
【００４１】
環状フランジ２８の内周面には、第１流路１８のポート３３に対向して設けられ、少なくとも１つの径方向通路３４を介して管状部材２５の端部３０に連通することにより管状部材２５から流体を受け取る環状凹部３２が設けられているのが好ましい。
環状凹部３２の両脇には、オス型連結部材３１と環状フランジ２８との間で流体の漏出を防止するための側方ガスケット３５が配設されているのが好ましい。
【００４２】
第２連通手段２２ｂは、配給ユニット２０と協働する静止部材３７と、中ぐり棒１３と協働する回転部材３８とによって構成されるオス・メス連結組立体３６を備えている。
また、このオス・メス連結組立体３６を通ると共に、第２流路２１を配給ユニット２０に連通させる第３流路３９が設けられている。
このようにして静止部材３７と回転部材３８とを組み合わせると、回転配管として一般的に知られる仕組みが形成され、静圧軸受１４に用いるための流体が配給ユニット２０から中ぐり棒１３へと供給されるようになる。
【００４３】
中ぐり棒１３は軸線方向に空洞になっており、工具に潤滑用流体を供給するための管状ロッド４１が中ぐり棒１３を軸線方向に貫通し、中ぐり棒１３内に収容されていると都合がよい。
また、ロッド４１に結合され、主機械加工軸線Ｘに沿ってロッド４１を可逆的に押すことにより、中ぐり棒１３の第２端部２４から工具を取り外すように構成された押圧部材４２を設けることも可能である。
【００４４】
オス・メス連結組立体３６には、ロッド４１を通過させるための小室４３が設けられている。
【００４５】
中ぐり棒１３には付加部材４０が結合され、この付加部材４０が中ぐり棒１３の第１端部２３から突出しているのが好ましい。
【００４６】
付加部材４０には、ロッド４１のための摺動孔４４が軸線方向に形成されており、この付加部材４０は、回転部材３８を設けるための少なくとも１つの部位４５を有している。この回転部材３８は、静止部材３７の内側に位置する形式であるのが好ましく、静止部材３７は、回転部材３８を収容するための環状部４６を備えているのが好ましい。
【００４７】
このような構成の代替として、実質的に同等の手法により、上述の回転部材が静止部材の外側にあるような形式とすると共に、上述の付加部材の少なくとも一部が回転部材を形成するようにしてもよい。
【００４８】
第３流路３９は、少なくとも１つの径方向孔４７を備えており、この径方向孔４７は、回転部材３８を通るように形成され、環状部４６の内周面に形成された環状の流体配給凹部４８に対向して開口する。
【００４９】
また、流体を保持して、オス・メス連結組立体３６からの流体の漏出を抑制するガスケット４９を設けるのが好ましい。
このガスケット４９は、流体保持ガスケット５１と組み合わせて用いられるのが好ましい摺動ガスケット５０を備えていると有効である。
【００５０】
技術的に同等の方法により、シール用のガスケット４９に空気静圧ガスケットを用いることも可能であり、このような空気静圧ガスケットの配設方法は当業者にとって明らかであるので、ここでは更なる説明を省略する。
【００５１】
また、流体保持用のガスケット５１には、流体回収流路５２を設けることにより、オス・メス連結組立体３６の外に流体が分散してしまうのを防止し、組立体３６の外側に存在する第２の流体の汚染を防止するのが好ましい。
【００５２】
図１０を参照すると、本発明に係る具体的な実施例である工作機械１０では、付加部材４０が細長い本体部５３を備えているのが好ましく、この本体部５３は、工作機械１０の補助構成要素５４を貫通するように構成され、これにより、例えば変速ユニットなどの補助構成要素５４が、オス・メス連結組立体３６と、中ぐり棒１３の第１端部２３との間に介装されるようになっている。
【００５３】
本実施例では、中ぐり棒１３の第１端部２３から細長い本体部５３が突出しており、この本体部５３のオス・メス連結組立体３６の位置には、回転部材３８を配設するように形成された部位４５を有している。
【００５４】
限定されない一例として図１１に具体的に示す第１の実施例では、第３流路３９が、付加部材４０中に形成された長手方向に延設される少なくとも１つのキャビティ５５を備えている。
【００５５】
限定されない一例として図１０及び図１２に具体的に示す第２の実施例では、第３流路３９が、付加部材４０の内周壁５７と、付加部材４０内に収容されたロッド４１の外周壁５８とによって範囲が規定される間隙５６を備えている。
【００５６】
図１０を参照すると、この具体的な実施例において、長手方向に間隙５６の範囲を規定する環状プラグ５９が設けられている。
更に、内周壁５７及び外周壁５８に対して径方向に当接した状態で、間隙５６に沿って配置された環状スペーサ６０が設けられている。
このような径方向のスペーサには、貫通孔が分散して設けられ、間隙５６に沿って流体の通過を許容するようになっている。
【００５７】
限定されない一例として図１１に具体的に示す第１の実施例では、付加部材４０が、中ぐり棒１３との連結のための管状栓６１を備えており、この管状栓６１は、第１端部２３において軸線方向に中ぐり棒１３に挿入され、中ぐり棒１３と一体化するようになっている。
図１１は、この管状栓６１中に、第１の実施例で述べたように長手方向に延設されたキャビティ５５が組み込まれていることを示しており、技術的に同等の方法により、第２の実施例においてもこのような管状栓６１を設けることが可能である。
【００５８】
限定されない一例として図１２に具体的に示す第２の実施例では、付加部材４０が、ネジ或いはその同等物などの固定手段を用いて中ぐり棒１３の第１端部２３に同軸状に固定される端部フランジ６２を備えている。
この第２の実施例において、第３流路３９は、端部フランジ６２を通って形成された少なくとも１つの径方向キャビティ６３を更に備えている。
【００５９】
添付の図には示していないが、第３の実施例では、上述したような付加部材が中ぐり棒と一体となっている。
【００６０】
第２連通手段２２ｂは、環状部４６を支持するための摺動部材６４を備えているのが好ましく、第３流路３９は、この摺動部材６４を通る少なくとも１つの接続流路６５を備えている。
また、支持体１１に組み付けられて摺動部材６４を支持することにより、主機械加工軸線Ｘに沿って中ぐり棒１３と一体的に摺動部材６４を摺動可能とするガイド６６が設けられていると都合がよい。
【００６１】
配給ユニット２０は、支持体１１に固定される第１部材と、この第１部材に接続されると共に、工作機械の作動中において摺動部材６４の位置に適応可能な第２部材とを備えているのが好ましい。
この第２部材は柔軟な配給ホース２０ａを備えており、配給ホース２０ａが接続された摺動部材６４に対する配給ホース２０ａの位置を調整するための、例えば案内チェーン（図示せず）によって、配給ホース２０ａが保持されている。
【００６２】
本発明に係る工作機械１０の作動について以下に説明する。
使用する状態にあるときには、スピンドル１２が中ぐり棒１３と一体的に回転し、中ぐり棒１３はスピンドル１２内で摺動することにより伸張可能となっている。このとき、中ぐり棒１３は、静圧軸受１４において、スピンドル１２と中ぐり棒１３との間に存在する流体が形成する膜によって支持されている。
【００６３】
このような流体は、中ぐり棒１３を介してスピンドル１２に供給されると共に、中ぐり棒１３から、静止部材３７の内側で回転する付加部材４０の部位４５に形成された回転部材３８を介して環状部４６により受け取られる。
【００６４】
回転部材３８は、スピンドル１２に比べて大幅に小さな径を有することにより、その周面の回転速度がスピンドル１２の周面の回転速度に対して大幅に低くなる。第３流路３９を介して回転部材３８の周面に浸入する流体の膜は、このときの周面の回転速度で回転部材３８によって引きずられる。
【００６５】
本発明に係る工作機械１０は、通常の機械加工において求められる工具の回転速度を得ることが可能であると同時に、摺動ガスケット５０及び流体保持ガスケット５１の使用に適合するような回転部材３８の周面回転速度を得ることができる。従って、摩擦や流体抵抗に起因した流体の漏洩がわずかなものとなる。
【００６６】
スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動の際には、回転部材３８及び付加部材４０への流体の供給を行う静止部材３７を支持している摺動部材６４が、中ぐり棒１３によって移動する。
【００６７】
図４及び図５を参照すると、支持体１１から外方に中ぐり棒１３を延長する際には、中ぐり棒１３の周囲に螺旋状に設けられた管状部材２５の螺旋間隔が、スピンドル１２と中ぐり棒１３の第１端部２３との間で密になる一方、中ぐり棒１３がスピンドル１２の内側に引き込まれる際には、中ぐり棒１３の第１端部２３とスピンドル１２との間の距離の変化に対応し、管状部材２５の螺旋間隔が中ぐり棒１３に沿って拡大する。このとき、中ぐり棒１３の周囲における管状部材２５の螺旋半径は、前述したような環状フランジ２８による螺旋の更なる巻き込みや緩めによって一定に維持される。
【００６８】
複雑で高コストとなるような機械加工を必要としないスピンドルの内部への中ぐり棒の組み付けを簡単な構造で行うことが可能な工作機械を提供することにより、本発明が所期の狙い及び目的を達成することが実際に明らかとなった。
【００６９】
更に、本発明に係る工作機械は、スピンドルの組み付けが多くの転がり軸受を用いて行われるので、大きな径を有するものであってもスピンドルの組み付けに高い剛性を確保することができる。
【００７０】
また、本発明に係る工作機械は、スピンドル内における中ぐり棒の支持に静圧軸受を使用することができるので、中ぐり棒とスピンドルとの間の遊びを、現在知られている滑り軸受を用いた工作機械より大きくすることができ、同様の機械加工を簡素化及び低コスト化することができるという大きな利点がある。
【００７１】
更に、静圧軸受を用いる場合の流体損失に起因した動力損失を、現在知られている工作機械で生じるものより大幅に低減した状態で、静圧軸受を用いることができる。
このような動力損失は、軸受に作動流体を供給するための回転配管を構成する部材間の相対速度に依存しており、この相対速度は、静止部材に対する回転部材の回転角速度が同じであれば、両者の結合部分の径に依存したものとなる。
【００７２】
更に、本発明に係る工作機械は、スピンドル内における中ぐり棒の並進運動に起因した流体損失が、固定された支持体内で回転運動と並進運動とを同時に行う中ぐり棒・スピンドル部材を採用した現在知られている工作機械よりも大幅に小さなものとなる。
【００７３】
以上のようにしてなされた本発明は、様々な改造や変更が可能であるが、これらはいずれも添付の特許請求の範囲に含まれるものであり、その構成は詳細にわたり別の技術的等価物と置換することが可能である。
特定されない形状や寸法に加え、使用される材料についても、必要に応じ、また技術水準に応じ、様々に適用可能である。
【００７４】
本出願が優先権を主張する基となるイタリア国特許出願ＰＤ２００８Ａ０００１４０に開示されるものは、参照によりここに編入される。
【００７５】
請求項に示される技術的特徴には参照符号が付記されているが、これらの参照符号は請求項の理解を深めることのみを目的とするものであって、これらの参照符号を用いた例に対応する各要素の解釈を制限するような影響を及ぼすものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライス中ぐりタイプの工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在知られているフライス中ぐりタイプの工作機械は、
同軸に配置された中ぐり棒を摺動可能に収容したスピンドルの支持体と、
上記スピンドル及び上記中ぐり棒を主作業軸線の周りに一体的に回転させる手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主作業軸線に沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【０００３】
このようなタイプの第１の形式の工作機械では、スピンドルがラジアル軸受を用いて支持体に結合されると共に、中ぐり棒が滑り軸受を介して摺動可能にスピンドルに収容されている。
【０００４】
このようなタイプの工作機械では、スピンドルと中ぐり棒とを一体的に回転させるためのモータと、スピンドル内で中ぐり棒を摺動させるためのモータとが設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機械加工の信頼性及び精度を確保するには、高い精度での中ぐり棒とスピンドルとの結合が求められ、このような結合は、中ぐり棒の自在な摺動のために技術的に必須となる結合時の遊びを最小限に減らすことで可能となる。
このため、滑り軸受を適合させる上で複雑且つ高コストの機械加工を行わなければならず、専門的な作業が必要となる。
【０００６】
また、このタイプの工作機械においては、滑り軸受の経時的な摩耗や腐食に起因した上記結合の精度低下により、このような工作機械を用いて行うことができる作業の質を大きく損なうという欠点がある。
【０００７】
このタイプの工作機械におけるもう１つの欠点は、中ぐり棒及びスピンドルからなる複合体の回転における動的バランスの実現性が、中ぐり棒とスピンドルとの相対的な摺動に必要な中ぐり棒と滑り軸受との間の遊びによって制限されるということである。
【０００８】
このようなタイプの工作機械の更なる欠点は、作業中に生じる温度変化により、中ぐり棒と滑り軸受との間の遊びが、共通の主作業軸線に対して変動し、スピンドル内における中ぐり棒の安定した心出しやバランスの安定性を大きく損なうと共に、滑り軸受におけるスピンドルの摺動性が損なわれることである。
【０００９】
これらの欠点の解消を目的とした近年の対策の１つは、一体構造の中ぐり棒・スピンドル部材を備えた構造の第２の形式の工作機械であり、この中ぐり棒・スピンドル部材は、支持体に収容されると共に、この支持体内において、静圧軸受上で回転運動と並進運動とを行うようになっている。
【００１０】
このように、この中ぐり棒・スピンドル部材は、支持体内で回転及び摺動するようになっており、このとき中ぐり棒・スピンドル部材は、静圧軸受内において両部材の間に注入された流体の膜により支持体から離間した状態にある。
【００１１】
このような解決策は、中ぐり棒・スピンドル部材と支持体との結合に極度の正確性を必要とするものではない点で価値が認められるものの、いくつかの欠点を有している。その１つは、軸受と中ぐり棒・スピンドル部材との間に介在し、その回転中に引きずられる油膜によって生じる流体抵抗に起因した大きな動力損失が発生することである。
【００１２】
また、径が数ｍに達する水力タービンの枠組みの中ぐりのようないくつかの機械加工については、同様の大きさの径を有すると共に、重量が数百ｋｇにもなりうる工具を使用する必要がある。
【００１３】
従って、このような工具を用いた機械加工は、高い剛性とねじり強さとを備えた部材に工具を固定することによってのみ、所望の精度及び信頼性を実現することが可能となる。
【００１４】
このため、上記第１の形式の工作機械、即ち、滑り軸受を用いてスピンドル内に支持された中ぐり棒を有する形式の工作機械では、このような機械加工の際に生じた応力が、信頼性のある機械加工を確保するような径及び支持体への結合強度を有したスピンドルに対し、工具を直接的に固着させることになる。
【００１５】
静圧軸受を用いて支持された中ぐり棒・スピンドル部材を有する上記第２の形式の工作機械では、中ぐり棒・スピンドル部材の径が、上述した第１の形式の加工機械に用いるスピンドルよりも小さくなる。
これは、静圧軸受において発生する流体損失を抑制するために行われるものであり、この流体損失は、相対移動する２つの部材の相対速度が上昇するほど増大し、従って、同一角速度においては両者の径が大きいほど増大することが知られている。
このため、現状の中ぐり棒・スピンドル部材は、非常に大きな工具を用いた機械加工に使用することができるほどの剛性を有していないことになる。
【００１６】
本発明の狙いは、製造が容易なスピンドル内への中ぐり棒の結合を可能として、スピンドルへの複雑で高コストの機械加工を不要とすることにより、これらの欠点を解消する工作機械を提供することにある。
【００１７】
このような狙いのもとで本発明の目的は、支持体へのスピンドルの結合が強固であると共に、かなりの大きさと重さを有した工具をスピンドルに直接的に固定して効果的に使用することが可能な径を有したスピンドルを設けることができる工作機械を提供することにある。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、スピンドル内に中ぐり棒を支持するための静圧軸受を用いることが可能であって、従来知られている工作機械に比べ、流体抵抗に起因した動力損失が小さくてすむ工作機械を提供することにある。
【００１９】
本発明のもう１つの目的は、製造が容易であると共に比較的低コストで生産可能な工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような狙い及び目的、並びに後に明らかとなる更なる目的を達成するべく、本発明のフライス中ぐりタイプの工作機械は、
同軸状に中ぐり棒を収容すると共に静圧軸受を用いて上記中ぐり棒が結合されたスピンドルのための支持体と、
主機械加工軸線の周りに上記スピンドル及び上記中ぐり棒を一体的に回転させるための手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主機械加工軸線に沿って並進運動させるための手段と、
上記スピンドルを通して設けられ、上記静圧軸受に流体を供給する第１流路とを備えた工具において、上記流体を配給ユニットから上記第１流路に供給するための供給手段を有し、上記供給手段は、上記中ぐり棒を通る第２流路を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】現在知られている工作機械の詳細を拡大して示す概略断面図である。
【図２】現在知られている工作機械の詳細を拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図４】様々な作動状態の、本発明に係る工作機械の詳細を示す拡大図である。
【図５】様々な作動状態の、本発明に係る工作機械の詳細を示す拡大図である。
【図６】本発明に係る工作機械の詳細を、部分的な断面により拡大して示す正面図である。
【図７】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す斜視図である。
【図８】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１０】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１１】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【図１２】本発明の様々な実施例の１つに係る工作機械の詳細を拡大して示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面に限定されない例として示された、本発明に係る以下の好ましいが限定されない工作機械の実施の形態に関する詳細な説明から明らかとなる。
なお、特許審査の過程において既に公知であることが判明した事柄については、いずれも特許の権利を主張するものではなく、権利放棄の対象となるものである。
【００２３】
図１を参照すると、全般的に符号Ａは、現在公知である第１の形式の工作機械を示しており、この工作機械は、
同軸状に配置された中ぐり棒Ｄを摺動可能に収容したスピンドルＣの支持体Ｂと、
上記スピンドル及び上記中ぐり棒を主作業軸線Ｅの周りに一体的に回転させる手段と、
上記スピンドルに対し、上記中ぐり棒を上記主作業軸線Ｅに沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【００２４】
スピンドルＣは、ラジアル軸受Ｆを介して支持体Ｂに結合されると共に、中ぐり棒Ｄを収容しており、スピンドルＣ内において、中ぐり棒Ｄが滑り軸受Ｇ上を摺動可能となっている。
一点鎖線により概略的に示された固定手段Ｈは、大型工具Ｌを回転させるべく、この大型工具ＬをスピンドルＣに固定する。
【００２５】
図２において全般的に符号Ｍは、現在公知である第２の形式の工作機械を示しており、この工作機械は、
一体構造の中ぐり棒・スピンドル部材Ｏを、主作業軸線Ｒの周りに回転可能、且つ主作業軸線Ｒに沿って摺動可能に収容する支持体Ｎと、
支持体Ｎに対し、中ぐり棒・スピンドル部材Ｏを主作業軸線Ｒに沿って並進運動させる手段とを備えている。
また、中ぐり・スピンドル部材Ｏは、静圧軸受Ｓにより支持体Ｎに結合され支持されている。
【００２６】
このような構成により、作動中は、支持体Ｎと中ぐり棒・スピンドル部材Ｏとの間に注入された流体が静圧軸受Ｓにおいて形成する膜により、中ぐり棒・スピンドル部材Ｏが支持体Ｎ内において支持体Ｎから離間した状態で回転すると共に摺動する。このとき用いられる流体は、支持体Ｎを通って設けられた流路Ｔを介して供給されるようになっている。
【００２７】
図３乃至図１２を参照すると、全般的に符号１０は、フライス中ぐりタイプの工作機械を示しており、この工作機械は、
同軸状に中ぐり棒１３を収容すると共に静圧軸受１４を用いて中ぐり棒１３が結合されたスピンドル１２のための支持体１１と、
主機械加工軸線Ｘの周りにスピンドル１２及び中ぐり棒１３を一体的に回転させるための手段と、
スピンドル１２に対し、中ぐり棒１３を主機械加工軸線Ｘに沿って並進運動させるための手段とを備えている。
【００２８】
このようなスピンドル１２と中ぐり棒１３とを一体的に回転させるための手段自体は公知のものであって、例えば、
支持体１１にスピンドル１２を結合する転がり軸受１５と、
中ぐり棒１３の周面を形成する母線に沿って形成され、スピンドル１２から内方に向けて突設された回転駆動用キー１７を摺動可能に係合させる長手方向溝１６とを備える。
【００２９】
スピンドル１２に対して中ぐり棒１３の並進運動を行うための手段は、図面には示していないものの、それ自体は公知のものであって、例えば、支持体１１に結合され、スピンドル１２に対する中ぐり棒１３の並進運動を生じさせるように構成されたアクチュエータを備えている。
また、中ぐり棒１３の静圧軸受１４に流体を供給するための第１流路１８が、スピンドル１２を通って設けられている。
【００３０】
本発明に係る工作機械１０の特徴は、支持体１１に実質的に固定された状態にある配給ユニット２０から、作動状態においてスピンドル１２と共に回転する第１流路１８に上記流体を供給するための供給手段１９を有することにある。
【００３１】
この供給手段１９は、中ぐり棒１３を通るように設けられて流体を供給する第２流路２１を備えており、更に、
第２流路２１を第１流路１８に連通させる第１連通手段２２ａと、
第２流路２１を配給ユニット２０に連通させる第２連通手段２２ｂとを備えているのが好ましい。
これら連通手段２２ａ及び２２ｂは、配給ユニット２０から静圧軸受１４に流体を供給するように構成されていることになる。
【００３２】
第２流路２１は、中ぐり棒１３において、工具を支持するために設けられている第２端部２４とは反対側にある第１端部を通過するように設けられている。
【００３３】
第１連通手段２２ａは、第２流路２１を第１流路１８に連通する少なくとも１つの管状部材２５を備えているのが好ましい。
この管状部材２５は、中ぐり棒１３の周囲に螺旋状に設けられて管状部材２５を弾性的に変形可能とする少なくとも１つの螺旋部２５ａを有すると都合がよい。
【００３４】
供給手段１９は、中ぐり棒１３の周囲に設けられた螺旋部２５ａの緩みを防止するための手段２６を備えており、この手段２６は、
中ぐり棒１３の周面に形成され、主機械加工軸線Ｘの周りに螺旋状に配置された少なくとも１つの溝２７と、
中ぐり棒１３を取り囲み、スピンドル１２に対して主機械加工軸線Ｘの周りに回転可能にスピンドル１２に連結された環状フランジ２８とを備えていると都合がよい。
【００３５】
この環状フランジ２８は、溝２７に係合する少なくとも１つのつめ２９を有している。
これにより、中ぐり棒１３がスピンドル１２内で摺動すると、つめ２９が溝２７内を摺動する。
【００３６】
スピンドル１２内における摺動の際、中ぐり棒１３は回転駆動用キー１７によって案内され、スピンドル１２と中ぐり棒１３との相対回転が防止される。
このため、溝２７が中ぐり棒１３の周面に螺旋状に設けられていることから、スピンドル１２内において中ぐり棒１３が摺動する際には、溝２７の螺旋の蔓巻き角に応じた回転が環状フランジ２８に与えられることになる。
【００３７】
螺旋部２５ａの一端３０が環状フランジ２８に結合されていることから、スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動により環状フランジ２８が回転すると、端部３０の位置が回転し、中ぐり棒１３の周囲における螺旋部２５ａの螺旋がより巻き込まれたり緩められたりする。
【００３８】
上述したような溝２７の螺旋の蔓巻き角は、スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動の際に、中ぐり棒１３の周囲における螺旋部２５ａの螺旋径が実質的に一定に保持されるように予め定められているのが好ましい。
【００３９】
中ぐり棒１３は軸対称であるので、中ぐり棒１３の周面に、溝２７に対して径方向の反対側となる位置に形成された相補溝２７ａを設けると有効である。
【００４０】
スピンドル１２には、第１流路１８が組み込まれ環状フランジ２８内に軸線方向に挿入されるオス型連結部材３１が一体的に設けられているのが好ましい。
【００４１】
環状フランジ２８の内周面には、第１流路１８のポート３３に対向して設けられ、少なくとも１つの径方向通路３４を介して管状部材２５の端部３０に連通することにより管状部材２５から流体を受け取る環状凹部３２が設けられているのが好ましい。
環状凹部３２の両脇には、オス型連結部材３１と環状フランジ２８との間で流体の漏出を防止するための側方ガスケット３５が配設されているのが好ましい。
【００４２】
第２連通手段２２ｂは、配給ユニット２０と協働する静止部材３７と、中ぐり棒１３と協働する回転部材３８とによって構成されるオス・メス連結組立体３６を備えている。
また、このオス・メス連結組立体３６を通ると共に、第２流路２１を配給ユニット２０に連通させる第３流路３９が設けられている。
このようにして静止部材３７と回転部材３８とを組み合わせると、回転配管として一般的に知られる仕組みが形成され、静圧軸受１４に用いるための流体が配給ユニット２０から中ぐり棒１３へと供給されるようになる。
【００４３】
中ぐり棒１３は軸線方向に空洞になっており、工具に潤滑用流体を供給するための管状ロッド４１が中ぐり棒１３を軸線方向に貫通し、中ぐり棒１３内に収容されていると都合がよい。
また、ロッド４１に結合され、主機械加工軸線Ｘに沿ってロッド４１を可逆的に押すことにより、中ぐり棒１３の第２端部２４から工具を取り外すように構成された押圧部材４２を設けることも可能である。
【００４４】
オス・メス連結組立体３６には、ロッド４１を通過させるための小室４３が設けられている。
【００４５】
中ぐり棒１３には付加部材４０が結合され、この付加部材４０が中ぐり棒１３の第１端部２３から突出しているのが好ましい。
【００４６】
付加部材４０には、ロッド４１のための摺動孔４４が軸線方向に形成されており、この付加部材４０は、回転部材３８を設けるための少なくとも１つの部位４５を有している。この回転部材３８は、静止部材３７の内側に位置する形式であるのが好ましく、静止部材３７は、回転部材３８を収容するための環状部４６を備えているのが好ましい。
【００４７】
このような構成の代替として、実質的に同等の手法により、上述の回転部材が静止部材の外側にあるような形式とすると共に、上述の付加部材の少なくとも一部が回転部材を形成するようにしてもよい。
【００４８】
第３流路３９は、少なくとも１つの径方向孔４７を備えており、この径方向孔４７は、回転部材３８を通るように形成され、環状部４６の内周面に形成された環状の流体配給凹部４８に対向して開口する。
【００４９】
また、流体を保持して、オス・メス連結組立体３６からの流体の漏出を抑制するガスケット４９を設けるのが好ましい。
このガスケット４９は、流体保持ガスケット５１と組み合わせて用いられるのが好ましい摺動ガスケット５０を備えていると有効である。
【００５０】
技術的に同等の方法により、シール用のガスケット４９に空気静圧ガスケットを用いることも可能であり、このような空気静圧ガスケットの配設方法は当業者にとって明らかであるので、ここでは更なる説明を省略する。
【００５１】
また、流体保持用のガスケット５１には、流体回収流路５２を設けることにより、オス・メス連結組立体３６の外に流体が分散してしまうのを防止し、組立体３６の外側に存在する第２の流体の汚染を防止するのが好ましい。
【００５２】
図１０を参照すると、本発明に係る具体的な実施例である工作機械１０では、付加部材４０が細長い本体部５３を備えているのが好ましく、この本体部５３は、工作機械１０の補助構成要素５４を貫通するように構成され、これにより、例えば変速ユニットなどの補助構成要素５４が、オス・メス連結組立体３６と、中ぐり棒１３の第１端部２３との間に介装されるようになっている。
【００５３】
本実施例では、中ぐり棒１３の第１端部２３から細長い本体部５３が突出しており、この本体部５３のオス・メス連結組立体３６の位置には、回転部材３８を配設するように形成された部位４５を有している。
【００５４】
限定されない一例として図１１に具体的に示す第１の実施例では、第３流路３９が、付加部材４０中に形成された長手方向に延設される少なくとも１つのキャビティ５５を備えている。
【００５５】
限定されない一例として図１０及び図１２に具体的に示す第２の実施例では、第３流路３９が、付加部材４０の内周壁５７と、付加部材４０内に収容されたロッド４１の外周壁５８とによって範囲が規定される間隙５６を備えている。
【００５６】
図１０を参照すると、この具体的な実施例において、長手方向に間隙５６の範囲を規定する環状プラグ５９が設けられている。
更に、内周壁５７及び外周壁５８に対して径方向に当接した状態で、間隙５６に沿って配置された環状スペーサ６０が設けられている。
このような径方向のスペーサには、貫通孔が分散して設けられ、間隙５６に沿って流体の通過を許容するようになっている。
【００５７】
限定されない一例として図１１に具体的に示す第１の実施例では、付加部材４０が、中ぐり棒１３との連結のための管状栓６１を備えており、この管状栓６１は、第１端部２３において軸線方向に中ぐり棒１３に挿入され、中ぐり棒１３と一体化するようになっている。
図１１は、この管状栓６１中に、第１の実施例で述べたように長手方向に延設されたキャビティ５５が組み込まれていることを示しており、技術的に同等の方法により、第２の実施例においてもこのような管状栓６１を設けることが可能である。
【００５８】
限定されない一例として図１２に具体的に示す第２の実施例では、付加部材４０が、ネジ或いはその同等物などの固定手段を用いて中ぐり棒１３の第１端部２３に同軸状に固定される端部フランジ６２を備えている。
この第２の実施例において、第３流路３９は、端部フランジ６２を通って形成された少なくとも１つの径方向キャビティ６３を更に備えている。
【００５９】
添付の図には示していないが、第３の実施例では、上述したような付加部材が中ぐり棒と一体となっている。
【００６０】
第２連通手段２２ｂは、環状部４６を支持するための摺動部材６４を備えているのが好ましく、第３流路３９は、この摺動部材６４を通る少なくとも１つの接続流路６５を備えている。
また、支持体１１に組み付けられて摺動部材６４を支持することにより、主機械加工軸線Ｘに沿って中ぐり棒１３と一体的に摺動部材６４を摺動可能とするガイド６６が設けられていると都合がよい。
【００６１】
配給ユニット２０は、支持体１１に固定される第１部材と、この第１部材に接続されると共に、工作機械の作動中において摺動部材６４の位置に適応可能な第２部材とを備えているのが好ましい。
この第２部材は柔軟な配給ホース２０ａを備えており、配給ホース２０ａが接続された摺動部材６４に対する配給ホース２０ａの位置を調整するための、例えば案内チェーン（図示せず）によって、配給ホース２０ａが保持されている。
【００６２】
本発明に係る工作機械１０の作動について以下に説明する。
使用する状態にあるときには、スピンドル１２が中ぐり棒１３と一体的に回転し、中ぐり棒１３はスピンドル１２内で摺動することにより伸張可能となっている。このとき、中ぐり棒１３は、静圧軸受１４において、スピンドル１２と中ぐり棒１３との間に存在する流体が形成する膜によって支持されている。
【００６３】
このような流体は、中ぐり棒１３を介してスピンドル１２に供給されると共に、中ぐり棒１３から、静止部材３７の内側で回転する付加部材４０の部位４５に形成された回転部材３８を介して環状部４６により受け取られる。
【００６４】
回転部材３８は、スピンドル１２に比べて大幅に小さな径を有することにより、その周面の回転速度がスピンドル１２の周面の回転速度に対して大幅に低くなる。第３流路３９を介して回転部材３８の周面に浸入する流体の膜は、このときの周面の回転速度で回転部材３８によって引きずられる。
【００６５】
本発明に係る工作機械１０は、通常の機械加工において求められる工具の回転速度を得ることが可能であると同時に、摺動ガスケット５０及び流体保持ガスケット５１の使用に適合するような回転部材３８の周面回転速度を得ることができる。従って、摩擦や流体抵抗に起因した流体の漏洩がわずかなものとなる。
【００６６】
スピンドル１２内における中ぐり棒１３の摺動の際には、回転部材３８及び付加部材４０への流体の供給を行う静止部材３７を支持している摺動部材６４が、中ぐり棒１３によって移動する。
【００６７】
図４及び図５を参照すると、支持体１１から外方に中ぐり棒１３を延長する際には、中ぐり棒１３の周囲に螺旋状に設けられた管状部材２５の螺旋間隔が、スピンドル１２と中ぐり棒１３の第１端部２３との間で密になる一方、中ぐり棒１３がスピンドル１２の内側に引き込まれる際には、中ぐり棒１３の第１端部２３とスピンドル１２との間の距離の変化に対応し、管状部材２５の螺旋間隔が中ぐり棒１３に沿って拡大する。このとき、中ぐり棒１３の周囲における管状部材２５の螺旋半径は、前述したような環状フランジ２８による螺旋の更なる巻き込みや緩めによって一定に維持される。
【００６８】
複雑で高コストとなるような機械加工を必要としないスピンドルの内部への中ぐり棒の組み付けを簡単な構造で行うことが可能な工作機械を提供することにより、本発明が所期の狙い及び目的を達成することが実際に明らかとなった。
【００６９】
更に、本発明に係る工作機械は、スピンドルの組み付けが多くの転がり軸受を用いて行われるので、大きな径を有するものであってもスピンドルの組み付けに高い剛性を確保することができる。
【００７０】
また、本発明に係る工作機械は、スピンドル内における中ぐり棒の支持に静圧軸受を使用することができるので、中ぐり棒とスピンドルとの間の遊びを、現在知られている滑り軸受を用いた工作機械より大きくすることができ、同様の機械加工を簡素化及び低コスト化することができるという大きな利点がある。
【００７１】
更に、静圧軸受を用いる場合の流体損失に起因した動力損失を、現在知られている工作機械で生じるものより大幅に低減した状態で、静圧軸受を用いることができる。
このような動力損失は、軸受に作動流体を供給するための回転配管を構成する部材間の相対速度に依存しており、この相対速度は、静止部材に対する回転部材の回転角速度が同じであれば、両者の結合部分の径に依存したものとなる。
【００７２】
更に、本発明に係る工作機械は、スピンドル内における中ぐり棒の並進運動に起因した流体損失が、固定された支持体内で回転運動と並進運動とを同時に行う中ぐり棒・スピンドル部材を採用した現在知られている工作機械よりも大幅に小さなものとなる。
【００７３】
以上のようにしてなされた本発明は、様々な改造や変更が可能であるが、これらはいずれも添付の特許請求の範囲に含まれるものであり、その構成は詳細にわたり別の技術的等価物と置換することが可能である。
特定されない形状や寸法に加え、使用される材料についても、必要に応じ、また技術水準に応じ、様々に適用可能である。
【００７４】
本出願が優先権を主張する基となるイタリア国特許出願ＰＤ２００８Ａ０００１４０に開示されるものは、参照によりここに編入される。
【００７５】
請求項に示される技術的特徴には参照符号が付記されているが、これらの参照符号は請求項の理解を深めることのみを目的とするものであって、これらの参照符号を用いた例に対応する各要素の解釈を制限するような影響を及ぼすものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライス中ぐりタイプの工作機械（１０）であって、
同軸状に中ぐり棒（１３）を収容すると共に静圧軸受（１４）を用いて上記中ぐり棒（１３）が結合されたスピンドル（１２）のための支持体（１１）と、
主機械加工軸線（Ｘ）の周りに上記スピンドル（１２）及び上記中ぐり棒（１３）を一体的に回転させるための手段と、
上記スピンドル（１２）に対し、上記中ぐり棒（１３）を上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って並進運動させるための手段と、
上記スピンドル（１２）を通して設けられ、上記静圧軸受（１４）に流体を供給する第１流路（１８）とを備えた工作機械において、
上記流体を配給ユニット（２０）から上記第１流路（１８）に供給するための供給手段（１９）を有し、上記供給手段（１９）は、上記中ぐり棒（１３）を通る第２流路（２１）を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
上記供給手段（１９）は、上記配給ユニット（２０）から上記静圧軸受（１４）に上記流体を供給するために、
上記第２流路（２１）を上記第１流路（１８）に連通させるための第１連通手段（２２ａ）と、
上記第２流路（２１）を上記配給ユニット（２０）に連通させるための第２連通手段（２２ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
上記第２流路（２１）は、工具を支持するために設けられる上記中ぐり棒（１３）の第２端部（２４）とは反対側となる上記中ぐり棒（１３）の第１端部（２３）を通って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
上記第１連通手段（２２ａ）は、上記第２流路（２１）を上記第１流路（１８）に連通する少なくとも１つの管状部材（２５）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項５】
上記少なくとも１つの管状部材（２５）は、上記中ぐり棒（１３）の周囲に螺旋状に設けられて弾性的に変形可能な少なくとも１つの螺旋部（２５ａ）を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の工作機械。
【請求項６】
上記供給手段（１９）は、上記中ぐり棒（１３）の周囲における上記螺旋部（２５ａ）の緩みを防止する手段（２６）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項７】
上記螺旋部（２５ａ）の緩みを防止する上記手段（２６）は、
上記中ぐり棒（１３）の周面に形成され、上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに螺旋状に配置された少なくとも１つの溝（２７）と、
上記中ぐり棒（１３）を取り囲み、上記中ぐり棒（１３）に対して上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに回転可能に上記スピンドル（１２）に結合された環状フランジ（２８）とを備え、
上記環状フランジ（２８）は、上記少なくとも１つの溝（２７）に沿って摺動可能に上記少なくとも１つの溝（２７）に係合する少なくとも１つのつめ（２９）を有することにより、上記中ぐり棒（１３）が上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って上記スピンドル（１２）内を摺動する際に、上記中ぐり棒（１３）によって上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに回転し、
更に、上記環状フランジ（２８）は、上記螺旋部（２５ａ）の一端に接続されることにより、上記環状フランジ（２８）が上記中ぐり棒（１３）によって回転するときに、上記螺旋部（２５ａ）の上記一端を回転させ、上記螺旋部（２５ａ）の螺旋をより巻き込んだり緩めたりして上記螺旋部（２５ａ）の螺旋半径を実質的に一定に保持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項８】
上記第２連通手段（２２ｂ）は、上記配給ユニット（２０）と協働する静止部材（３７）、及び上記中ぐり棒（１３）と協働し上記静止部材（３７）に対して回転可能な回転部材（３８）によって構成されるオス・メス連結組立体（３６）を備え、上記第２流路（２１）を上記配給ユニット（２０）に連通させる第３流路（３９）が、上記オス・メス連結組立体（３６）を通って設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の工作機械。
【請求項９】
上記中ぐり棒（１３）は、軸線方向に空洞であって、管状ロッド（４１）を収容するように構成されており、上記管状ロッド（４１）は、工具に潤滑剤を供給し、及び／または上記中ぐり棒（１３）内において上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って摺動することにより上記工具を上記第２端部（２４）から離脱させるものであって、上記オス・メス連結組立体（３６）には上記管状ロッド（４１）を通過させるための小室（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１０】
上記中ぐり棒（１３）に結合されると共に上記第１端部（２３）から突出する付加部材（４０）を備え、上記付加部材（４０）には、上記管状ロッド（４１）のための摺動孔（４４）が軸線方向に設けられており、上記回転部材（３８）は、上記静止部材（３７）の内側にあって、上記付加部材（４０）の少なくとも一部の部位（４５）が上記回転部材（３８）を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１１】
上記中ぐり棒（１３）に結合されると共に上記第１端部（２３）から突出する付加部材（４０）を備え、上記付加部材（４０）には、上記管状ロッド（４１）のための摺動孔（４４）が軸線方向に設けられており、上記回転部材（３８）は、上記静止部材（３７）の外側にあって、上記付加部材（４０）の少なくとも一部の部位（４５）が上記回転部材（３８）を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１２】
上記静止部材（３７）は、上記回転部材（３８）を収容する環状部（４６）を備え、上記第３流路（３９）は、上記回転部材（３８）に形成された少なくとも１つの径方向孔（４７）を備え、上記径方向孔（４７）は、上記環状部（４６）の内側に形成されて上記流体を配送する環状溝（４８）に対向して開口しており、上記流体を保持するためのガスケット（４９）が上記オス・メス連結組立体（３６）からの上記流体の漏出を抑制することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１３】
上記付加部材（４０）は、上記工具の補助構成要素を貫通する細長い本体部を備え、上記本体部は、上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）から突出すると共に、その自由端の近傍に上記回転部材（３８）を構成する部位（４５）を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１４】
上記第３流路（３９）は、上記付加部材（４０）中に形成された、長手方向に延設される少なくとも１つのキャビティ（５５）を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１５】
上記第３流路（３９）は、上記付加部材（４０）の内周壁（５７）と、上記付加部材（４０）内に収容された上記ロッド（４１）の外周壁（５８）とによって範囲が規定される間隙（５６）を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１６】
上記付加部材（４０）は、上記中ぐり棒（１３）に連結するための管状栓（６１）を備え、上記管状栓（６１）は、上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）内に軸線方向に挿入されて上記中ぐり棒（１３）と一体となることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１７】
上記付加部材（４０）は、固定手段を用いて上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）に同軸状に固定される端部フランジ（６２）を備え、上記第３流路（３９）は、上記端部フランジ（６２）を通して形成された少なくとも１つの径方向キャビティ（６３）を備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１８】
上記付加部材（４０）は、上記中ぐり棒（１３）と一体であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１９】
上記第２連通手段（２２ｂ）は、上記環状部（４６）を支持する摺動部材（６４）を備え、上記第３流路（３９）は、上記摺動部材（６４）を通る少なくとも１つの接続流路（６５）を備え、上記摺動部材（６４）が上記中ぐり棒（１３）と一体的に上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って摺動可能となるように、上記支持体（１１）と協働して上記摺動部材（６４）を支持するガイド（６６）を設けたことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１】
フライス中ぐりタイプの工作機械（１０）であって、
同軸状に中ぐり棒（１３）を収容すると共に静圧軸受（１４）を用いて上記中ぐり棒（１３）が結合されたスピンドル（１２）のための支持体（１１）と、
主機械加工軸線（Ｘ）の周りに上記スピンドル（１２）及び上記中ぐり棒（１３）を一体的に回転させるための手段と、
上記スピンドル（１２）に対し、上記中ぐり棒（１３）を上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って並進運動させるための手段と、
上記スピンドル（１２）を通して設けられ、上記静圧軸受（１４）に流体を供給する第１流路（１８）とを備えた工作機械において、
上記流体を配給ユニット（２０）から上記第１流路（１８）に供給するための供給手段（１９）を有し、上記供給手段（１９）は、上記中ぐり棒（１３）を通る第２流路（２１）を備えることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
上記供給手段（１９）は、上記配給ユニット（２０）から上記静圧軸受（１４）に上記流体を供給するために、
上記第２流路（２１）を上記第１流路（１８）に連通させるための第１連通手段（２２ａ）と、
上記第２流路（２１）を上記配給ユニット（２０）に連通させるための第２連通手段（２２ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
上記第２流路（２１）は、工具を支持するために設けられる上記中ぐり棒（１３）の第２端部（２４）とは反対側となる上記中ぐり棒（１３）の第１端部（２３）を通って設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
上記第１連通手段（２２ａ）は、上記第２流路（２１）を上記第１流路（１８）に連通する少なくとも１つの管状部材（２５）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項５】
上記少なくとも１つの管状部材（２５）は、上記中ぐり棒（１３）の周囲に螺旋状に設けられて弾性的に変形可能な少なくとも１つの螺旋部（２５ａ）を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の工作機械。
【請求項６】
上記供給手段（１９）は、上記中ぐり棒（１３）の周囲における上記螺旋部（２５ａ）の緩みを防止する手段（２６）を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項７】
上記螺旋部（２５ａ）の緩みを防止する上記手段（２６）は、
上記中ぐり棒（１３）の周面に形成され、上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに螺旋状に配置された少なくとも１つの溝（２７）と、
上記中ぐり棒（１３）を取り囲み、上記中ぐり棒（１３）に対して上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに回転可能に上記スピンドル（１２）に結合された環状フランジ（２８）とを備え、
上記環状フランジ（２８）は、上記少なくとも１つの溝（２７）に沿って摺動可能に上記少なくとも１つの溝（２７）に係合する少なくとも１つのつめ（２９）を有することにより、上記中ぐり棒（１３）が上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って上記スピンドル（１２）内を摺動する際に、上記中ぐり棒（１３）によって上記主機械加工軸線（Ｘ）の周りに回転し、
更に、上記環状フランジ（２８）は、上記螺旋部（２５ａ）の一端に接続されることにより、上記環状フランジ（２８）が上記中ぐり棒（１３）によって回転するときに、上記螺旋部（２５ａ）の上記一端を回転させ、上記螺旋部（２５ａ）の螺旋をより巻き込んだり緩めたりして上記螺旋部（２５ａ）の螺旋半径を実質的に一定に保持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の工作機械。
【請求項８】
上記第２連通手段（２２ｂ）は、上記配給ユニット（２０）と協働する静止部材（３７）、及び上記中ぐり棒（１３）と協働し上記静止部材（３７）に対して回転可能な回転部材（３８）によって構成されるオス・メス連結組立体（３６）を備え、上記第２流路（２１）を上記配給ユニット（２０）に連通させる第３流路（３９）が、上記オス・メス連結組立体（３６）を通って設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の工作機械。
【請求項９】
上記中ぐり棒（１３）は、軸線方向に空洞であって、管状ロッド（４１）を収容するように構成されており、上記管状ロッド（４１）は、工具に潤滑剤を供給し、及び／または上記中ぐり棒（１３）内において上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って摺動することにより上記工具を上記第２端部（２４）から離脱させるものであって、上記オス・メス連結組立体（３６）には上記管状ロッド（４１）を通過させるための小室（４３）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１０】
上記中ぐり棒（１３）に結合されると共に上記第１端部（２３）から突出する付加部材（４０）を備え、上記付加部材（４０）には、上記管状ロッド（４１）のための摺動孔（４４）が軸線方向に設けられており、上記回転部材（３８）は、上記静止部材（３７）の内側にあって、上記付加部材（４０）の少なくとも一部の部位（４５）が上記回転部材（３８）を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１１】
上記中ぐり棒（１３）に結合されると共に上記第１端部（２３）から突出する付加部材（４０）を備え、上記付加部材（４０）には、上記管状ロッド（４１）のための摺動孔（４４）が軸線方向に設けられており、上記回転部材（３８）は、上記静止部材（３７）の外側にあって、上記付加部材（４０）の少なくとも一部の部位（４５）が上記回転部材（３８）を形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１２】
上記静止部材（３７）は、上記回転部材（３８）を収容する環状部（４６）を備え、上記第３流路（３９）は、上記回転部材（３８）に形成された少なくとも１つの径方向孔（４７）を備え、上記径方向孔（４７）は、上記環状部（４６）の内側に形成されて上記流体を配送する環状溝（４８）に対向して開口しており、上記流体を保持するためのガスケット（４９）が上記オス・メス連結組立体（３６）からの上記流体の漏出を抑制することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１３】
上記付加部材（４０）は、上記工具の補助構成要素を貫通する細長い本体部を備え、上記本体部は、上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）から突出すると共に、その自由端の近傍に上記回転部材（３８）を構成する部位（４５）を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１４】
上記第３流路（３９）は、上記付加部材（４０）中に形成された、長手方向に延設される少なくとも１つのキャビティ（５５）を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１５】
上記第３流路（３９）は、上記付加部材（４０）の内周壁（５７）と、上記付加部材（４０）内に収容された上記ロッド（４１）の外周壁（５８）とによって範囲が規定される間隙（５６）を備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１６】
上記付加部材（４０）は、上記中ぐり棒（１３）に連結するための管状栓（６１）を備え、上記管状栓（６１）は、上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）内に軸線方向に挿入されて上記中ぐり棒（１３）と一体となることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１７】
上記付加部材（４０）は、固定手段を用いて上記中ぐり棒（１３）の上記第１端部（２３）に同軸状に固定される端部フランジ（６２）を備え、上記第３流路（３９）は、上記端部フランジ（６２）を通して形成された少なくとも１つの径方向キャビティ（６３）を備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１８】
上記付加部材（４０）は、上記中ぐり棒（１３）と一体であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の工作機械。
【請求項１９】
上記第２連通手段（２２ｂ）は、上記環状部（４６）を支持する摺動部材（６４）を備え、上記第３流路（３９）は、上記摺動部材（６４）を通る少なくとも１つの接続流路（６５）を備え、上記摺動部材（６４）が上記中ぐり棒（１３）と一体的に上記主機械加工軸線（Ｘ）に沿って摺動可能となるように、上記支持体（１１）と協働して上記摺動部材（６４）を支持するガイド（６６）を設けたことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の工作機械。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１１−５１９７３９（Ｐ２０１１−５１９７３９Ａ）
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０７８６３（Ｐ２０１１−５０７８６３）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５４８４１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３５７６３
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０６３３４１３７）エイチピーティー シナジー エス．アール．エル． (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５４８４１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３５７６３
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５０６３３４１３７）エイチピーティー シナジー エス．アール．エル． (2)
【Ｆターム（参考）】
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