JP2009006405A - 回転テーブルを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】回転テーブルが回転したときに生じる回転テーブルに接続されたケーブルのねじれを低減させる。
【解決手段】工作機械１１は、ベッド１３上で回転軸線Ｏ１周りに回転可能に設けられ、ワークＷを固定するためのワーククランプ装置２３を有した回転テーブル１７と、旋回軸線Ｐ周りに旋回可能にワーククランプ装置２３に取り付けられた中継器２７と、第１のアーム要素４１と第２のアーム要素４３と関節プレート４５とを含むアーム３９を備える。第１のアーム要素４１及び第２のアーム要素４３の各々が一対の平行リンクによって構成され、第１のアーム要素４１の一対の平行リンクの一端が工作機械１１の固定部に回転可能に接続され且つ他端が関節プレート４５に回転可能に接続されていると共に、第２のアーム要素４３の一対の平行リンクの一端が関節プレート４５に回転可能に接続され且つ他端が中継器２７に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転テーブルを備え、回転テーブルにケーブルが接続されている工作機械に関する。

工作機械では、主軸に対するワークの向きを変更するために、ベッド上に回転可能な回転テーブルを設け、回転テーブル上にワークを戴置することが一般的である。また、回転テーブル上には、段取り作業の容易化のためにワークを水平軸線周りに回転可能に保持するためのクランプ部として、ワーククランプ装置が設けられることも多い。

回転テーブル上にワーククランプ装置を設ける場合には、ワークを保持するためのチャックに作動油を供給するための配管やワークを回転させるモータに電力や信号を供給するための配線などを収容したケーブルを回転テーブルの外部から回転テーブル上のワーククランプ装置に接続しなければならない。しかしながら、回転テーブルは回転するため、ワーククランプ装置にケーブルを直接接続すると、ケーブルにねじれが生じて破損の原因となる。そこで、例えば、特許文献１に記載のように、ワーククランプ装置上に中継器としてロータリジョイントを設け、工作機械の所定の場所から延びるアームの先端をロータリジョイントを介してワーククランプ装置に旋回可能に接続し、アームに沿ってガイドしたケーブルをロータリジョイントを介して回転テーブルに接続していた。また、回転テーブルの回転軸線とロータリジョイントの旋回軸線がずれていると回転テーブルが回転したときにロータリジョイントに接続されるケーブルにねじれが生じるので、ロータリジョイントは、その旋回軸線が回転テーブルの回転軸線に一致するようにワーククランプ装置に取り付けられていた。

特許３６８２８９６号公報

上述したようにロータリジョイントのような中継器の旋回軸線とテーブルの回転軸線とが一致するように中継器がワーククランプ装置に取り付けられる場合、回転テーブルの周縁部に立設されたワーククランプ装置の上端から回転テーブルの中心に向かって延びる取付部をワーククランプ装置上に設け、この取付部に中継器を取り付ける必要がある。ところが、テーブル中心部の上方に設けられた取付部や中継器は、ワーククランプ装置に保持されたワークに主軸を接近させるときに、主軸と干渉して邪魔となり、加工の自由度を低下させる問題があった。

一方、ワーククランプ装置に保持されたワークに主軸を接近させるときに主軸と干渉しないように、中継器の旋回軸線がテーブルの回転軸線からオフセットした位置に配置されるように中継器を配置すると、テーブルの回転によって中継器の向きが変わり、中継器に接続されるケーブルにねじれが生じて、ケーブルの破損を招く。

本発明は前述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、回転テーブルが回転したときに生じる回転テーブルに接続されたケーブルのねじれを低減させることにある。

前述の目的を達成するため、コラム上に設けられた主軸装置と、ベッド上で回転軸線周りに回転可能に設けられ、ワークを固定するクランプ部を有した回転テーブルと、旋回軸線周りに旋回可能にクランプ部に取り付けられた中継器とを備え、クランプ部のためのケーブルが中継器を介して前記クランプ部に接続されている回転テーブルを備えた工作機械であって、第１のアーム要素と第２のアーム要素と関節プレートとを含むアームをさらに備え、前記第１のアーム要素及び前記第２のアーム要素の各々が一対の平行リンクによって構成され、前記第１のアーム要素の一対の平行リンクが、互いに対して平行を保つように、一端を前記工作機械の固定部に接続され且つ他端を関節プレートに接続されていると共に、前記第２のアーム要素の一対の平行リンクが、互いに対して平行を保つように、一端を関節プレートに接続され且つ他端を前記中継器に接続されている、回転テーブルを備えた工作機械が提供される。

上述の工作機械において、前記中継器は、旋回軸線が前記回転テーブルの回転軸線に対して前記主軸装置から離れる方向にオフセットさせて前記クランプ部に取り付けられることができる。

本発明の回転テーブルを備えた工作機械では、工作機械の固定部と回転テーブルのワーククランプ装置に旋回可能に取り付けられた中継器とがアームによって接続されている。このアームを構成する第１のアーム要素の一対の平行リンクは平行を保つように工作機械の固定部及び関節プレートに旋回可能に接続されており、関節プレートが工作機械の固定部に対して平行移動するので、第１のアーム要素が工作機械の固定部に対して旋回しても関節プレートの向き又は姿勢は変化しない。また、第２のアーム要素の一対の平行リンクも平行を保つように関節プレート及び中継器に旋回可能に接続されており、関節プレートに対して中継器が平行移動するので、第２のアーム要素が関節プレートに対して旋回しても関節プレートに対する中継器の向き又は姿勢は変化しない。したがって、回転テーブルの回転によってワーククランプ装置が回転テーブルの回転軸線周りに移動（回転）し、ワーククランプ装置の移動にアームが追従してアームの第１のアーム要素が工作機械の固定部に対して旋回すると共に第２のアーム要素が関節プレートに対して旋回しても、中継器の向き又は姿勢は変化しない。よって、中継器の旋回軸線と回転テーブルの回転軸線とが一致していなくても回転テーブルの回転により中継器の姿勢が変化することがなく中継器に接続されるケーブルにねじれは発生しない。また、中継器の向き又は姿勢が変化しないので、中継器に接続されるケーブルの挙動も安定する。

前記ケーブルは、水平方向にのみ湾曲可能なケーブルガイドによって前記工作機械の固定部から前記中継器まで案内されていることが好ましい。このようなケーブルガイドによってケーブルが案内されていれば、ケーブルをアームに沿って延ばす必要がなくなり、アームの旋回がケーブルの挙動に影響を与えなくなる。

本発明の回転テーブルを備える工作機械によれば、中継器の旋回軸線と回転テーブルの回転軸線とが一致していなくても回転テーブルの回転により中継器の姿勢が変化することがなく中継器に接続されるケーブルにねじれが発生しないので、中継器の旋回軸線が回転テーブルの回転軸線に対して主軸装置から離れる方向にオフセットした位置に中継器を配置することができる。したがって、回転テーブルのためのケーブルを回転テーブルに接続するための中継器と工作機械の主軸との干渉を少なくする位置に中継器を配置して、主軸とワークとを接近させることができ、加工の自由度を高めることが可能になる。また、テーブルが旋回しても中継器の向きが変わらないので、ケーブルの挙動が安定し、ケーブルの破損を防止することが可能になる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

最初に、図１及び図２を参照して、本発明の回転テーブル１７を備える工作機械１１の全体構成を説明する。工作機械１１は、ベッド１３、コラム１９、コラム１９上に設けられた主軸装置１５及びベッド１３上に設けられ回転軸線Ｏ１周りに回転可能な回転テーブル１７を備える。主軸装置１５は、コラム１９上にＹ軸方向（図１中の上下方向）に移動可能に設けられ、工具Ｔを装着した状態で回転する主軸２１とから構成される。回転テーブル１７上には、垂直面上にワークＷを保持するためのクランプ部として、ワーククランプ装置２３が設けられており、ワーク回転テーブル２５によって略水平方向に延びるワーク回転軸線Ｏ２周りにワークＷを回転させることができるようになっている。また、ワーク回転テーブル２５上には、ワークＷを着脱可能に固定するための油圧チャック機構（図示せず）が設けられている。

ワーククランプ装置２３の上面には、回転テーブル１７の回転中心からワーククランプ装置２３の側に偏移した位置に中継器２７が取り付けられており、中継器２７はワーククランプ装置２３に対して旋回軸線Ｐ周りに旋回可能になっている。すなわち、中継器２７の旋回軸線Ｐは回転テーブル１７の回転軸線Ｏ１と一致しておらず、回転テーブル１７の回転軸線Ｏ１からオフセットされている。このように、本発明の工作機械１１では、中継器２７が回転テーブル１７の回転中心からワーククランプ装置２３の側に偏移した位置、すなわち主軸装置１５から離れる方向にオフセットさせた位置に配置されているので、ワーククランプ装置２３に保持されるワークＷと主軸装置１５の主軸２１とを接近させるときに、中継器２７と主軸２１とが干渉し難くすることができる。

また、中継器２７の側面には、工作機械１１の固定部、例えば加工室の天井２９から垂下するケーブル保護筒３１の一端の側面から延びるケーブルガイド３３が取り付けられており、加工室の天井２９からケーブル保護筒３１を通って延びるケーブル３５がケーブルガイド３３の中を通り中継器２７に接続されている。ケーブルガイド３３は、例えば複数の略長方形断面の筒状セグメントを互いに対して水平方向にのみ旋回できるように接続することによって、水平方向にのみ湾曲又は屈曲でき垂直方向には湾曲又は屈曲できないようにしたものである。このようなタイプのケーブルガイド３３は周知のものであるので、ここでは詳しく説明しない。

ケーブル３５には、ワークＷを把持するための油圧チャック機構を作動させる作動油を供給するための作動油供給ラインや、ワーク回転テーブル２５を回転させるためのモータ（図示せず）を作動させる電力を外部からワーククランプ装置２３に供給するための電力供給ラインなどが含まれ、これらが中継器２７を通してワーククランプ装置２３に接続されている。

上述したように水平方向にのみ湾曲又は屈曲でき垂直方向には湾曲又は屈曲できないケーブルガイド３３を使用すると、ワーククランプ装置２３及びそれに取り付けられた中継器２７が回転テーブル１７の回転によって移動したときにケーブル３５の水平方向への湾曲を許容してケーブル３５を中継器２７の移動に追従させることができる一方、ケーブルガイド３３に支持を与えなくてもケーブルガイド３３が垂れ下がることがないので、従来のようなケーブルガイド支持用のアームを工作機械１１の固定部と中継器２７との間に設ける必要がなくなる。

さらに、中継器２７の上面には、工作機械１１の固定部、例えば加工室の壁面３７から延びるアーム３９が中継器２７に対して旋回可能に接続されている。アーム３９は、第１のアーム要素４１及び第２のアーム要素４３と、第１のアーム要素４１と第２のアーム要素４３との間に配置された関節プレート４５とを含み、第１のアーム要素４１及び第２のアーム要素４３の各々は、互いに平行で且つ略同じ長さの一対の平行リンクによって構成されている。第１のアーム要素４１の一対の平行リンクは、間隔を開けて互いに平行を保つように、その一端が加工室の壁面３７のような工作機械１１の固定部に固定されたブラケット４７に旋回可能に接続され且つ他端が関節プレート４５に旋回可能に接続されている。一方、第２のアーム要素４３の一対の平行リンクは、間隔を開けて互いに平行を保つように、その一端が関節プレート４５に旋回可能に接続され且つ他端が中継器２７の上面に旋回可能に接続されている。

次に、図３を参照して、図１及び図２に示されている工作機械１１において、回転テーブル１７を回転させたときの中継器２７、ケーブル３５及びアーム３９の挙動を説明する。図３（ａ）は、図１に示されているようにワーククランプ装置２３に保持されたワークＷが主軸装置１５の主軸２１に対向する向きに配置された状態を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）の状態から回転テーブル１７及びワーククランプ装置２３を時計回りに９０°回転させた状態を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）の状態から回転テーブル１７及びワーククランプ装置２３を反時計回りに９０°回転させた状態を示し、図３（ｄ）は図３（ａ）の状態から回転テーブル１７及びワーククランプ装置２３を時計回り又は反時計回りに１８０°回転させた状態を示す。なお、図３（ａ）〜（ｄ）では、簡単化のために、中継器２７、ケーブル３５（一部省略されている）、アーム３９及びワークＷのみが模式的に示されており、その他の構成要素については省略されていることに留意されたい。

図３（ａ）に示されている状態から回転テーブル１７を回転軸線Ｏ１周りに時計回り方向に９０°回転させると、回転テーブル１７上に配置されたワーククランプ装置２３の位置及び向きも回転軸線Ｏ１周りに時計回り方向に９０°回転する。これに伴ってワーククランプ装置２３の上面に旋回可能に接続された中継器２７の位置も回転軸線Ｏ１周りに時計回り方向に９０°回転移動する。このように中継器２７が移動すると、中継器２７の上面に旋回可能に接続されたアーム３９がその移動に追従して関節動作し、工作機械１１の固定部（実施の形態では、加工室の壁面３７に固定されたブラケット４７）及び関節プレート４５に接続された第１のアーム要素４１が当該固定部及び関節プレート４５に対して旋回すると共に、関節プレート４５及び中継器２７に接続された第２のアーム要素４３が当該関節プレート４５及び中継器２７に対して旋回する。

このとき、第１のアーム要素４１の一対の平行リンクは、一端を工作機械１１の固定部に接続されており且つ互いに平行を保った状態で工作機械１１の固定部に対して旋回するので、他端に接続された関節プレート４５は、工作機械１１の固定部に対して平行移動することになり、その位置は図３（ａ）に示されている状態から変化するがその向き又は姿勢は変化しない。また、第２のアーム要素４３の一対の平行リンクは、一端を関節プレート４５に接続されており且つ互いに平行を保った状態で関節プレート４５に対して旋回するので、他端に接続された中継器２７は、関節プレート４５に対して平行移動することになり、その位置は図３（ａ）に示されている状態から変化するがその向き又は姿勢は変化しない。したがって、中継器２７は、工作機械１１の固定部に対して平行移動し、その向き又は姿勢は図３（ａ）に示されている状態から変化しない。このように、アーム３９は中継器２７の向き又は姿勢を同じ状態に拘束する機能を果たし、中継器２７はアーム３９によってその向き又は姿勢を拘束され同じ向き又は姿勢を保ったまま移動することになる。なお、第１のアーム要素４１及び第２のアーム要素４３の旋回角度は工作機械１１の固定部と中継器２７との距離に応じて自動的に定まる。

同様に、図３（ａ）の状態から回転テーブル１７及びワーククランプ装置２３を回転軸線Ｏ１周りに反時計回り方向に９０°回転させたり（図３（ｃ）を参照）、図３（ａ）の状態から回転テーブル１７及びワーククランプ装置２３を回転軸線Ｏ１周りに反時計回り方向又は時計回り方向に１８０°回転させても、中継器２７は、アーム３９によってその向き又は姿勢を拘束され同じ向き又は姿勢を保ったまま移動する。

このように、本発明によれば、中継器２７がアーム３９によって拘束され常に同じ向き又は姿勢を保ったまま移動するので、中継器２７が回転テーブル１７の回転中心から偏移した位置に配置され、中継器２７の旋回軸線Ｐと回転テーブル１７の回転軸線Ｏ１が一致していなくても、中継器２７に接続されているケーブルガイド３３及びケーブル３５の挙動の変化は最小限に抑制され、また、中継器２７を通ってワーククランプ装置２３内へ延びるケーブル３５がねじれることもない。よって、中継器２７の旋回軸線Ｐと回転テーブル１７の回転軸線Ｏ１が一致していなくても、ケーブル３５の挙動を安定させることができ、また、ねじれによるケーブル３５の破損を防止することができる。

以上、図示されている実施の形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明は図示される実施の形態に限定されるものではない。例えば、図示される実施の形態では、中継器２７の側面にケーブルガイド３３及びケーブル３５が接続されているが、ケーブルガイド３３及びケーブル３５は中継器２７の上面に接続されていてもよい。中継器２７は常に同じ向き又は姿勢に保たれているので、この場合でも回転テーブル１７の回転によってケーブル３５がねじれることはない。

本発明の回転テーブルを備えた工作機械の側面図である。 図１に示されている工作機械の回転テーブル、ワーククランプ装置及び中継器の斜視図である。 図１に示される工作機械の中継器の挙動を示す線図である。

符号の説明

１１ 工作機械
２１ 主軸
２３ ワーククランプ装置
２７ 中継器
２９ 天井
３３ ケーブルガイド
３５ ケーブル
３７ 壁面
３９ アーム
４１ 第１のアーム要素
４３ 第２のアーム要素
４５ 関節プレート

Claims (3)

1. コラム上に設けられた主軸装置と、ベッド上で回転軸線周りに回転可能に設けられ、ワークを固定するクランプ部を有した回転テーブルと、旋回軸線周りに旋回可能にクランプ部に取り付けられた中継器とを備え、クランプ部のためのケーブルが中継器を介して前記クランプ部に接続されている回転テーブルを備えた工作機械であって、
   第１のアーム要素と第２のアーム要素と関節プレートとを含むアームをさらに備え、前記第１のアーム要素及び前記第２のアーム要素の各々が一対の平行リンクによって構成され、前記第１のアーム要素の一対の平行リンクが、互いに対して平行を保つように、一端を前記工作機械の固定部に接続され且つ他端を関節プレートに接続されていると共に、前記第２のアーム要素の一対の平行リンクが、互いに対して平行を保つように、一端を関節プレートに接続され且つ他端を前記中継器に接続されていることを特徴とした工作機械。
2. 前記中継器は、旋回軸線が前記回転テーブルの回転軸線に対して前記主軸装置から離れる方向にオフセットさせて前記クランプ部に取り付けられた請求項１に記載の工作機械。
3. 前記ケーブルは、水平方向にのみ湾曲可能なケーブルガイドによって前記工作機械の固定部から前記中継器まで案内されている請求項１又は２に記載の工作機械。

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