JP2008080491A - 多軸加工工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸加工の範囲を拡大できる多軸加工工作機械を提供する。
【解決手段】 図７〜図９に概念的に示すように、ワークテーブル１１上にセットされたワークＷを主軸に装着された工具Ｔで多軸加工する工作機械において、上記主軸の軸線と４５度未満をなす前下がりの旋回傾斜面９ｂに旋回テーブル１０を旋回可能に配置し、該旋回テーブル１０のテーブル支持部１０ｂ上にワークテーブル１１を上記主軸の軸線と略平行な軸線回りに旋回可能に配置した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ワークテーブル上に配置されたワークに対して複数の軸方向における加工を施すようにした多軸加工工作機械に関する。

従来の多軸加工工作機械として、コラムの正面側部分に凹所を一体的に形成し、該凹所の４５度前下がりに傾斜した支持面に旋回テーブルの一方の半部を嵌合させて旋回可能に支持し、該旋回テーブルの他方の半部上面にテーブルを旋回可能に搭載したものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平８−２４３８６４号公報

ところが上記特許文献１に記載されたものは、支持面が４５度前下りに傾斜しているため、旋回テーブルを１８０度旋回させてもワークテーブルの軸線は０度から９０度までしか変化せず、軸加工の範囲が狭いといった問題もある。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、軸加工の範囲を拡大できる多軸加工工作機械を提供することを課題としている。

本発明は、図７〜図９に概念的に示すように、ワークテーブル上にセットされたワークを主軸に装着された工具で多軸加工する工作機械において、上記主軸の軸線と４５度未満をなす前下がりの旋回傾斜面に旋回テーブルを旋回可能に配置し、該旋回テーブルのテーブル支持部上にワークテーブルを上記主軸の軸線と略平行な軸線回りに旋回可能に配置したことを特徴としている。

ここで本発明において、「主軸の軸線と４５度未満をなす前下がりの旋回傾斜面」としたのは、旋回テーブルを１８０度旋回させたときに、ワークテーブルの軸線、ひいてはワークの軸線と主軸軸線とのなす角度を、０度から９０度を越えた角度まで幅広く変化させるためであり、具体的には旋回傾斜面の主軸軸線に対する角度を例えば２５度から４５度未満程度とすることを意味している。

また、本発明において「基準加工位置」とは、ワークテーブル１１の軸線が主軸の軸線と平行となるように上記旋回テーブル１０の角度位置を設定した状態を意味している。

本発明によれば、主軸の軸線と４５度未満をなす前下がりの旋回傾斜面に旋回テーブルを旋回可能に配置したので、旋回テーブルを１８０度旋回させることにより、ワークテーブルの軸線、ひいてはワークの軸線が主軸軸線に対して０度から９０度を越える広い範囲において変化し、０度から９０度までしか変化しない従来装置に比較してより広い範囲の軸加工が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図６は、本発明の一実施形態による多軸加工工作機械（マシニングセンタ）を説明するための図であり、図１，図２，図３は斜視図，正面図，右側面図、図４はテーブルユニットを取り外した状態の斜視図、図５，図６はテーブルユニットの右側面図，斜視図である。なお、本実施形態でいう前後，左右，上下とは機械正面から見た場合の前後，左右，上下を意味する。

図１において、１は多軸加工工作機械であり、これは基礎上に設置される脚２と、該脚２上に搭載固定された門形ベッド３と、該門形ベッド３上にＸ軸（左右）方向に移動可能に搭載されたサドル４と、該サドル４の上面にＹ軸（前後）方向に移動可能に搭載されたコラム５と、該コラム５の正面にＺ軸（上下）方向に移動可能に搭載された主軸頭６と、上記脚２の上記門形ベッド３内部分に配設されたテーブルユニット７とを備えている。８はテーブルユニット７を着脱する際に使用される治具である。

上記脚２は平面視で大略矩形をなすブロック状のものである。また上記門形ベッド３は上記脚２の上面に固着されて鉛直上方に延びる左，右脚部３ａ，３ａと、該左，右脚部３ａ，３ａ上に架け渡されて両脚部同士を接続固定する梁部３ｂとを備え、前後方向に開放された門形状をなしている。

上記サドル４は平面視矩形の厚板状のものであり、上記梁部３ｂ上に配置された前，後一対のガイドレール３ｃ，３ｃ上を左右に移動可能となっている。また上記コラム５はブロック状の本体部５ａの左，右側部に脚部５ｂ，５ｂを有し、該脚部５ｂ，５ｂが上記サドル４上に配置された左，右一対のガイドレール４ａ，４ａ上に載置され、前後に移動可能となっている。さらにまた上記主軸頭６は角柱状のもので、内部に主軸６ａが鉛直方向に向けて挿入配置され、回転自在に支持されており、上記コラム５の本体部５ａの正面に配置されたガイドレールにより上下移動自在に支持されている。

上記テーブルユニット７は、上記脚２上に固定されたテーブルべース９と、該テーブルベース９により旋回自在に支持された旋回テーブル１０と、該旋回テーブル１０上に旋回自在に支持された円盤状のワークテーブル１１とを備えている。

上記テーブルベース９は、底部を水平面をなすように形成してなる取付面９ａと、該取付面９ａに対して前下がりの４５度より大なる傾斜角度θ、具体的には例えば５５度をなす旋回傾斜面９ｂを備えたブロック状のものである。従ってこの旋回傾斜面９ｂは主軸６ａの軸線Ｃに対して４５度未満の角度、具体的に３５度をなしている。

また上記テーブルベース９は、上記脚２の上面の門形ベッド３の左，右脚部３ａ，３ａ間部分に設けられた支持台３ｄ，３ｄの載置面３ｆ，３ｆ上に上記取付面９ａを架け渡して載置し、ボルト９ｃをテーブルベース９のフランジ部に上方から挿入し、上記載置面３ｆのねじ孔３ｅにねじ込むことにより固定されている。

上記旋回テーブル１０は、円盤状に形成された旋回支持部１０ａと、円盤状に形成されたテーブル支持部１０ｂとを、側面視（図５参照）で、上記傾斜角度θに対応する角度、具体的には、例えば１２５度（＝１８０−θ）をなすＶ字形状に一体化したものである。

上記旋回テーブル１０の旋回支持部１０ａは上記旋回傾斜面９ｂ上に、該傾斜面と直交する回転軸Ａ回りに旋回自在に支持されている。また上記ワークテーブル１１は、上記テーブル支持部１０ｂにより上記主軸６ａの軸線Ｃと平行の軸線Ｂ回りに旋回自在に支持されている。

また上記テーブルユニット７の外周部と上記門形ベッド３の内周部との間の隙間はカバープレート（図示せず）により覆われている。このカバープレートは上記旋回傾斜面９ｂの周縁面に沿うように配置されており、切削時の切粉はカバープレート及び旋回傾斜面９ｂに沿って機械正面側に滑り落ちるように排出される。また上記カバープレートにより切粉がテーブルユニット７と門形ベッド３との隙間を通って機械内部に進入するのが防止されている。

上記治具８は、角棒からなる一対の支持部材８ａ，８ａに支持脚８ｂ，８ｃを取り付け、該支持脚８ｂ，８ｃの下端に高さ調整用ジャッキ８ｄを設けてなり、上記支持部材８ａ，８ａは上記支持脚８ｃから上記テーブルユニット７の奥行きより少し長くオーバーハングした形状となっている。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の多軸加工工作機械１では、主軸頭６をＸＹＺ軸方向に移動させることにより主軸６ａに装着された工具Ｔによりワークテーブル１１上に搭載されたワークＷに対して多種の軸方向における加工、例えば孔明け加工が施される。

旋回テーブル１０を、例えば図５に実線で示す基準加工位置に位置させた場合には、ワークテーブル１１上のワークＷはその軸線Ｗａが上記主軸６ａの軸線Ｃと平行になる。即ち、上記ワークＷに対して、上記工具Ｔにより、上記ワークＷの軸線Ｗａと平行な軸を持つ孔の加工がなされる。

一方、上記旋回テーブル１０を上記回転軸Ａ回りに旋回させるにつれてワークテーブル１１ひいてはワークＷの向きが、上記主軸軸線Ｃに対して０度〜θ２（例えば１１０度）をなす範囲で変化していく。従って旋回テーブル１０の旋回角度を適宜制御することにより、ワークＷの軸線Ｗａに対して多種の角度をなす方向の孔明け加工が可能となる。旋回テーブル１０を上記実線で示す基準加工位置から上記回転軸Ａ回りに例えば１８０度旋回させると、上記ワークテーブル１１及びワークＷは図５に二点鎖線で記載した向きとなり、工具Ｔによりワーク軸線Ｗａに対して９０度より小さい角度θ１をなす孔明け加工が可能となる。

このように本実施形態では、テーブルベース９の旋回傾斜面９ｂの主軸軸線Ｃとなす角度を４５度より小さい角度（具体的には３５度）とし、旋回テーブル１０を基準加工位置に対して±１８０度旋回可能としたので、ワークテーブル１１の軸線Ｂが主軸６ａの軸線Ｃとなす角度θ２は±１１０度と幅広い範囲で変化し、より多種の軸方向の加工をなすことができる。

例えば、かまぼこ形状の１８０度円弧部分の外周を円弧方向に加工する場合、従来の構成では、加工エリアを９０度ずつ２つに分けて加工しなければならなかったので、エリアの継目に段差ができ易いという問題があったが、本発明の構成ではエリアを分けなくてよいので加工継目がない。

ここで本実施形態のテーブルユニット７は、予め本工作機械１の外方において、テーブルベース９の旋回傾斜面９ｂ上の所定位置に上記旋回テーブル１０を搭載し、位置調整することによりユニット化される。そしてこのユニット化されたテーブルユニット７が上記脚２上に搭載される。

上記テーブルユニット７の搭載に当たっては、先ず、上述の治具８が機械正面にセットされ、該治具８の左，右一対の支持部材８ａ，８ａが脚２上の支持台３ｄ，３ｄ間に挿入され、該支持部材８ａ，８ａの先端部は、上記左，右の支持台３ｄ，３ｄの先端部間に架設された支持梁８ｅの下面にボルト８ｆにより固定される。

このとき上記支持部材８ａ，８ａの上面は、該支持部材８ａ，８ａの昇降機構を構成する支持脚８ｂ，８ｃのジャッキ８ｄ，及び支持部材８ａの先端部の支持梁８ｅへのボルト締め量を調節することにより支持台３ｄ，３ｄの載置面３ｆ，３ｆより僅かに高くなっている。この状態で、上記テーブルユニット７が上記支持部材８ａ，８ａの門形ベッド３外方部分上に載置され、機械内部にスライドされる。テーブルユニット７が定位置に来たところで、上記支持部材８ａ，８ａは、上記ジャッキ８ｄ等の調節により該支持部材８ａの上面が上記載置面３ｆより僅かに低くなるように降下され、テーブルユニット７は支持台３ｄ，３ｄの載置面３ｆ上に移載される。この後、上記治具８が取り除かれ、またテーブルユニット７は、各軸方向位置，高さが微調整され、ボルト９ｃにより支持台３ｄ上に固定される。

なおテーブルユニット７をメンテナンス等のために設置位置から取り外す場合には、上述の取り付けと逆の作業が行なわれる。即ち、上記治具８の支持部材８ａを脚２とテーブルユニット７の取付面９ａ間に挿入し、支持部材８ａを上昇させてテーブルユニット７を該支持部材８ａ上に移載し、機械外方にスライドさせる。

このように本実施形態では、テーブルユニット７を脚２の門形ベッド３の左，右脚部３ａ，３ａ間部分に着脱可能にボルト締め固定し、テーブルベース９と旋回テーブル１０とを機械外部で組み立ててユニット化した後、該テーブルユニット７の水平面をなす取付面９ａにより脚２上に取り付けるようにしたので、組立精度を容易に高めることができ、またこの精度を容易確実に維持することができる。

またテーブルユニット７の着脱については、専用の治具８を準備し、該治具８の支持部材８ａでテーブルユニット７をこれの取付面９ａを支持して昇降させ、該支持部材８ａ上をスライドさせる方式を採用したので、着脱作業が容易であり、大掛かりなクレーン作業を削減できる。

またテーブルユニット７の外周と門形ベッド３の内周との隙間をカバープレートにより塞いだので、切削中に切粉はテーブルユニット７の旋回傾斜面９ｂに沿って機械正面に排出され易く、該切粉がテーブルユニット７と門形ベッド３との間に堆積するのを回避でき、切粉排出作業工数を削減できる。

なお、上記実施形態では、門形ベッド３が前後方向に開放された門形状である場合を説明したが、本発明の門形ベッドは、後部が閉じた形状のものであっても良いし、上半分のみが開放された形状であっても良い。

本発明の一実施形態による多軸加工工作機械の正面側からみた斜視図である。 上記工作機械の正面図である。 上記工作機械の右側面図である。 上記工作機械のテーブルユニットを取り外した状態を正面側から見た斜視図である。 上記工作機械のテーブルユニットの右側面図である。 上記工作機械のテーブルユニットを治具上に搭載した状態を正面側から見た斜視図である。 本発明に係る工作機械の門形ベッドとテーブルユニットとの位置関係を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る工作機械のテーブルユニットを取り出す時の状態を模式的に示す斜視図である。 本発明に係る工作機械のテーブルユニットと門形ベッドとの隙間を覆った状態を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１ 多軸加工工作機械
６ａ 主軸
９ｂ旋回傾斜面
１０ｂ テーブル支持部
１１ワークテーブル
Ｂ 主軸軸線と平行な軸線
Ｃ 主軸軸線
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. ワークテーブル上にセットされたワークを主軸に装着された工具で多軸加工する工作機械において、上記主軸の軸線と４５度未満をなす前下がりの旋回傾斜面に旋回テーブルを旋回可能に配置し、基準加工位置で見たとき該旋回テーブルのテーブル支持部上にワークテーブルを上記主軸の軸線と略平行な軸線回りに旋回可能に配置したことを特徴とする多軸加工工作機械。

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