JP7678316B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工具主軸を垂直面内で旋回させる旋回テーブルを備えた工作機械に関する。

従来から、垂直面内で旋回する加工主軸を有するもののうち、さらに工具主軸とワーク軸の交差角を変更可能な工作機械が提案および提供されている。

特許文献１に記載の工作機械（５軸複合加工機）は、刃物台５に、工具７を設けた工具取付部６をＡ軸割出し方向に回動自在に設ける構成が提案されている（図４参照）。工具取付部６は、図４および図５に示されているように、回動ヘッド基体２２を軸支し、ヘッド割出し駆動源２４（モータおよびギヤ列）によって回動制御するものである。

特許文献１の構成では、ＹＺ軸方向に移動可能な刃物台５の中に、工具取付部６を回動させるための駆動源２４が備えられている。可動部である刃物台５が飛躍的に大きく、重くなってしまうため、刃物台５を移動させるための駆動装置も大きくなってしまうという問題がある。また工具取付部６の回動ヘッド基体２２は駆動源２４のギヤ列で位置決めしているだけであるため、工具主軸の剛性が低いという問題がある。

特許文献２に記載の工作機械（複合加工機）は、第１主軸（ワーク軸）の下方に第２主軸（工具主軸）を備え、旋回台５に第２主軸を支持した構成が開示されている（図１参照）。旋回台５は水平方向の旋回軸Ｂによってベッド２に旋回可能に支持されている。

特開２００７－７５９９５号公報 特開２０１０－２５３５９１号公報

特許文献２では旋回台（旋回テーブル）がベッドに直接配置されているため剛性を得やすいが、工具主軸は重量物であるため、旋回台とベッドの間に偏荷重を生じ、摺動面が偏摩耗してしまう。偏摩耗が生じると旋回台とベッドとの間に隙間が生じ、ガタつきを生じて剛性が低下してしまうという問題がある。また工具主軸とワーク軸の交差角を大きくするほど旋回台に大きな回転力が生じるため、切削負荷によって旋回台が旋回してしまう、すなわち旋回台の回転方向においても剛性が低下しているという問題がある。

そこで本発明は、旋回テーブルの摺動面の偏摩耗を抑制すると共に、旋回テーブルの回転方向における工具主軸の剛性の低下をも抑制することが可能な工作機械を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる工作機械の代表的な構成は、工具主軸と、工具主軸を垂直面内で旋回させる円形の旋回テーブルと、旋回テーブルの周囲かつ旋回テーブルの中心より上側に配置されたサポートローラを備え、サポートローラは、旋回テーブルの外周の工具主軸側に向いた面に当接して、工具主軸の重量によって旋回テーブルにかかる回転モーメントを支持することを特徴とする。

旋回テーブルの端面に形成されたＶ字溝と、Ｖ字溝にクランプ軸を圧接するテーブルクランプ装置とを備え、サポートローラは、Ｖ字溝の中の、工具主軸側に向いた面に当接することが好ましい。

旋回テーブルの周囲かつ旋回テーブルの中心より下側に配置された支持ローラを備え、支持ローラは、旋回テーブルの外周に当接して旋回テーブルの荷重を支持することが好ましい。

旋回テーブルの端面に形成されたＶ字溝と、Ｖ字溝にクランプ軸を圧接するテーブルクランプ装置とを備え、支持ローラは、Ｖ字溝の中に当接することが好ましい。

本発明によれば、サポートローラが旋回テーブルの偏荷重を相殺し、摺動面の偏摩耗を抑制した工作機械を提供することができる。またテーブルクランプ装置が旋回テーブルの旋回後の位置を強力に保持することができるため、切削負荷がかかっても旋回テーブルがずれることがなく、旋回テーブルの回転方向における工具主軸の剛性の低下をも抑制することができる。

本実施形態にかかる工作機械１００の全体斜視図である。 旋回テーブルおよびその周辺を説明する図である。 テーブルクランプ装置について説明する図である。 サポートローラについて説明する図である。 支持ローラについて説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる工作機械１００の全体斜視図である。図１に示すように、本実施形態にかかる工作機械１００では、ベッド１０２の上にコラム１０３が設置されていて、コラム１０３にＸ軸テーブル１０４が取り付けられている。Ｘ軸テーブル１０４はレール１０３ａによってＸ軸方向（左右方向）に走行可能に備えられており、Ｘ軸テーブル１０４においてＺ軸テーブル１０５がレール１０４ａによってＺ軸方向（上下方向）に移動可能に備えられている。Ｚ軸テーブル１０５に旋回テーブル１０６が回転可能に備えられている。旋回テーブル１０６には工具主軸１１２が取り付けられていて、旋回テーブル１０６が回転することによって工具主軸１１２の角度（軸交差角）を設定することができる。工具主軸１１２には主軸工具１１０が交換可能に取り付けられる。工具主軸１１２はモーターを内蔵していて、主軸工具１１０を回転させて切削などの加工を行うことができる。

ワーク主軸１２２はベッド１０２に形成されたレール１０２ａによってＹ軸方向（前後方向）に移動可能である。ワーク主軸１２２はモーターを内蔵していて、交換可能に取り付けたワーク１２０を回転させることができる。

図２は旋回テーブル１０６およびその周辺を説明する図であって、図２（ａ）は旋回テーブル１０６の部分断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

旋回テーブル１０６（Ｂ軸テーブルまたは工具旋回テーブルともいう）は円形の部材であって、工具主軸１１２を垂直面内で旋回させる。旋回テーブル１０６の周囲には、テーブルクランプ装置１４０、サポートローラ１５０、支持ローラ１６０が備えられている。

旋回テーブル１０６の端面には、Ｖ字形のＶ字溝１３０が形成されている。Ｖ字溝１３０は、中央に底面１３２があり、Ｘ軸テーブル１０４側に後壁１３４があり、工具主軸１１２側に前壁１３６がある。ここで、後壁１３４が工具主軸側に向いた面である。

図３はテーブルクランプ装置１４０について説明する図である。テーブルクランプ装置１４０は旋回テーブル１０６の周囲に複数（本実施形態では４つ）備えられている。テーブルクランプ装置１４０は旋回テーブル１０６の中心に対して対称に配置されていることが好ましい。すなわち４つのテーブルクランプ装置１４０は、２対のテーブルクランプ装置１４０と考えることができる。

テーブルクランプ装置１４０はＸ軸テーブル１０４に取り付けられている。テーブルクランプ装置１４０はシリンダを内蔵していて、クランプ軸１４４をＶ字溝１３０に向かって進退させる。図３（ａ）に示すようにクランプ軸１４４を突出させて後壁１３４に圧接すると、旋回テーブル１０６の回動を抑制することができる。また図３（ｂ）に示すようにクランプ軸１４４を後退させると、旋回テーブル１０６を自由に回動させることができる。

図４はサポートローラ１５０について説明する図である。サポートローラ１５０は旋回テーブル１０６の周囲に、かつ旋回テーブル１０６の中心より上側に複数（本実施形態では４つ）備えられている。サポートローラ１５０のベース１５２はＺ軸テーブル１０５に取り付けられている。

サポートローラ１５０は、旋回テーブル１０６の外周のＶ字溝１３０の中の後壁１３４（工具主軸側に向いた面）に当接している。サポートローラ１５０は後壁１３４に常に当接していて、旋回テーブル１０６の回転に従動する。これにより、サポートローラ１５０は工具主軸１１２の重量によって旋回テーブル１０６にかかる回転モーメントの一部を支持している。

なお本実施形態ではサポートローラ１５０はＶ字溝１３０の後壁１３４に当接させているが、旋回テーブル１０６の外周の前面（前面の縁）に当接させてもよい。すなわちサポートローラ１５０は、旋回テーブル１０６が倒れる方向の力を受けるように配置すればよい。

図５は支持ローラ１６０について説明する図である。支持ローラ１６０は旋回テーブル１０６の周囲に、かつ旋回テーブル１０６の中心より下側に複数（本実施形態では２つ）備えられている。支持ローラ１６０のベース１６２はＺ軸テーブル１０５に取り付けられている。

支持ローラ１６０は、旋回テーブル１０６の外周に当接して旋回テーブル１０６の荷重を支持する。本実施形態では、支持ローラ１６０はＶ字溝の底面１３２に当接する。支持ローラ１６０は旋回テーブル１０６に常に当接していて、旋回テーブル１０６の回転に従動する。これにより、支持ローラ１６０は工具主軸１１２の重量によって旋回テーブル１０６にかかる回転モーメントの一部を支持している。

なお本実施形態では支持ローラ１６０はＶ字溝１３０の底面１３２に当接させているが、旋回テーブル１０６の外周端面に当接させてもよい。ただし支持ローラ１６０がＶ字溝１３０の中に当接することにより、支持ローラ１６０の走行を安定させることができる。

上記説明したように、サポートローラ１５０は工具主軸１１２の重量によって旋回テーブル１０６にかかる回転モーメントの一部を支持する。支持ローラ１６０も同様に、工具主軸１１２の重量によって旋回テーブル１０６にかかる回転モーメントの一部を支持する。これにより旋回テーブル１０６とＺ軸テーブル１０５の摺動面の偏摩耗を抑制することが可能である。

また、テーブルクランプ装置１４０によって旋回テーブル１０６の回転を固定することにより、切削負荷によって旋回テーブル１０６が旋回してしまうことを防止することができる。したがって、旋回テーブル１０６の回転方向における工具主軸１１２の剛性の低下をも抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、工具主軸を垂直面内で旋回させる旋回テーブルを備えた工作機械として利用することができる。

１００…工作機械、１０２…ベッド、１０２ａ…レール、１０３…コラム、１０３ａ…レール、１０４…Ｘ軸テーブル、１０４ａ…レール、１０５…Ｚ軸テーブル、１０６…旋回テーブル、１１０…主軸工具、１１２…工具主軸、１２０…ワーク、１２２…ワーク主軸、１３０…Ｖ字溝、１３２…底面、１３４…後壁、１３６…前壁、１４０…テーブルクランプ装置、１４４…クランプ軸、１５０…サポートローラ、１５２…サポートローラのベース、１６０…支持ローラ、１６２…支持ローラのベース

Claims (4)

1. 工具主軸と、
   前記工具主軸を垂直面内で旋回させる円形の旋回テーブルと、
   前記旋回テーブルの周囲かつ該旋回テーブルの中心より上側に配置されたサポートローラを備え、
   前記サポートローラは、前記旋回テーブルの外周の前記工具主軸側に向いた面に当接して、前記工具主軸の重量によって前記旋回テーブルにかかる回転モーメントを支持することを特徴とする工作機械。
2. 前記旋回テーブルの端面に形成されたＶ字溝と、
   前記Ｖ字溝にクランプ軸を圧接するテーブルクランプ装置とを備え、
   前記サポートローラは、前記Ｖ字溝の中の、前記工具主軸側に向いた面に当接することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記旋回テーブルの周囲かつ該旋回テーブルの中心より下側に配置された支持ローラを備え、
   前記支持ローラは、該旋回テーブルの外周に当接して該旋回テーブルの荷重を支持することを特徴とする請求項１または請求項２に工作機械。
4. 前記旋回テーブルの端面に形成されたＶ字溝と、
   前記Ｖ字溝にクランプ軸を圧接するテーブルクランプ装置とを備え、
   前記支持ローラは、前記Ｖ字溝の中に当接することを特徴とする請求項３に記載の工作機械。

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