JP2009072902A

JP2009072902A - 工作機械

Info

Publication number: JP2009072902A
Application number: JP2008117868A
Authority: JP
Inventors: Feng-Tien Chen; 豐田陳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】
工具を持って所定方向に移動し、前記工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台がもっと効率的に移動できる工作機械を提供しようとすることを目的とする。
【解決手段】
所定方向に工具送りをして送りの工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械において、前記工具送り台は、前記所定方向と垂直になる方向に逐一に重なった複数の送り台からなっている上、該複数の送り台のうち、一端側にある一つが前記所定方向に移動でき、他端側にある一つが工具を持って工作物を加工でき、また、いずれかの隣り合っている二つの前記他側に偏る一つが他の前記一側に偏る一つの前面に前記所定方向に移動できるように設置構成されている工作機械を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械に関し、特に、工具を持って所定方向に移動し、前記工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械に関する。

工作機械とは、旋盤、ボール盤、研削盤、のこ盤などを言う。このような工作機械においては、従来、工具を移してから加工物を加工する工具移動型もあり、工作物を移してから工具による加工を受けさせる工作物移動型もある。しかし、ＮＣまたはＣＮＣ化、特に多機能化につれて、工作機械の多くは、工具移動型になっている。

図２２の工具移動型工作機械を例として説明すると、この工作機械は、まず、前方にある底座部６１と、後方にある架台部６２とからなっている基台６を有する。底座部６１の上面に、工作台６３が工作物を下から受け持ちながら前後左右に移動できるように設置されている。架台部６２の前面に、工具送り台６４が工具６４１を持って鉛直方向に上／下動できるように設置されている。この工作機械によると、工作物を工作台６３の面上においてから工作台６３を前後左右に移して工作物の工具６４１に対する相対位置を正確に調整し、そして工具送り台６４を上／下動させて工具送りをし、工具６４１で工作物を加工することができる（特許文献１を参照）。

この工作機械で複雑な加工をするためにそれをＣＮＣ化が必要である。ＣＮＣ化にすると、前記工作台や工作物の位置調整、前記工具送り台の上／下動、工具送り、加工などを自動化させることができるが、ＣＮＣ化は通常多機能化と共に行う。例えば、工具送り台の工具交換をも自動化させること。その場合、工具送り台の移動を、最低の加工位置、中間の待機位置、及び最高の工具交換位置に分ける必要があるので、工具を交換する度に、最低の加工位置から長距離を渡って最高の工具交換位置に移動し、そして、工具が交換された後、再び最高の工具交換位置から最底の加工位置に戻り、非加工時間を多く費やしなければならない欠点がある。
台湾特許出願第９４２２０５１９号

前記欠点を解消するために、本発明は、その、工具を持って所定方向に移動し、前記工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台がもっと効率的に移動できる工作機械を提供しようとすることを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、まず、所定方向に工具送りをして送りの工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械において、前記工具送り台は、前記所定方向と垂直になる方向に逐一に重なった複数の送り台からなっている上、該複数の送り台のうち、一端側にある一つが前記所定方向に移動でき、他端側にある一つが工具を持って工作物を加工でき、また、いずれかの隣り合っている二つの前記他側に偏る一つが他の前記一側に偏る一つの前面に前記所定方向に移動できるように設置構成されている工作機械を提供する。

前記工作機械の実施形態例として、工具を持って鉛直方向に上／下動し、前記工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械において、前記工具送り台は、後から前へと重なった第１の送り台と第２の送り台とからなっている上、前記第１の送り台は前記鉛直方向に上／下動でき、また、前記第２の送り台は工具を持ちながら前記第１の送り台の前面に上／下動できるように配置構成されている工作機械が挙げられる。

また、前記工作機械の具体例としては、前方にあって前記工作台を下から受け持っている底座部と、後方にあって前記工具送り台をその前面で受け持っている架台部とからなっている基台を有し、且つ、前記架台部の前面と前記第２の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第１の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第１の案内手段と前記第１の送り台を駆動して前記第１の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている第１の駆動手段とが設置されており、前記第１の送り台の前面と前記第２の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第２の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第２の案内手段と前記第２の送り台を駆動して前記第２の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている第２の駆動手段とが設置されているものが挙げられる。

なお、前記工作機械の他の具体例としては、前方にあって前記工作台を下から受け持っている底座部と、後方にあって前記工具送り台をその前面で受け持っている架台部とからなっている基台を有し、且つ、前記架台部の前面と前記第１の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第１の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第１の案内手段と前記第１の送り台を駆動して前記第１の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている駆動手段とが設置されており、前記第１の送り台の前面と前記第２の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第２の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第２の案内手段と前記駆動手段の動力を前記第２の送り台に伝えて該第２の送り台を前記第２の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている伝動手段とが設置されているものが挙げられる。

前記案内手段とは、案内レールと該案内レールに乗っていて該案内レールの案内に移動するスライドとからなるものを言う。第２の案内手段を例として言えば、その案内レールが第１の送り台の前面にも該第１の送り台の前面の相対側にある第２の送り台の後面にも敷設されることができ、第１の送り台の前面に敷設される場合、そのスライドが第２の送り台の後面に設置され、第２の送り台の後面に敷設される場合、そのスライドが第１の送り台の前面に設置されることができる。ただ、前記案内手段の構成は従来の技術であるので、以下の説明においては、その詳細を省き、ただ案内レールだけを言及する。

前記構成による工作機械は、その工具送り台が、工具送りの方向と垂直になる方向に逐一に重なった複数の送り台からなっている上、該複数の送り台のうち、一端側にある一つが前記所定方向に移動でき、他端側にある一つが工具を持って工作物を加工でき、また、いずれかの隣り合っている二つの前記他端側に偏る一つが他の前記一端側に偏る一つの前面に前記所定方向に移動できるように設置構成されているため、前記工具送り台は、複数の互いに重なっている送り台を同一の方向に沿って同時に移し、工具送りを相加速度にして効率化させることができるので、工具送りの時間を多く短縮させ、ＣＮＣ化及び機能化に適うことができ、また、前記工具送り台は、複数の送り台を互いに重なっている複数の軌跡にそれぞれ移すので、基台の架台部乃至工作機械全体の高さを減らしたり構成材料を節約したりすることができる。

以下、本発明に関する工作機械の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図中、似ている部分には、同一の参照符号を付する。
まず、図１〜図６を参照しながら本発明の工作機械の第１の実施形態例を説明する。

図１に示すのは、本発明の第１の実施形態例のＣＮＣ工作機械であるが、図示においては、ただその、本発明の特徴にかかる部分、即ち工具送り台１と、第１の案内レール２１と、第２の案内レール２２と、第１の駆動手段３１と、第２の駆動手段３２とを中心に示している。

まず、図２の部分分解図と合わせてみると、この工作機械は、前方にあって工作台５を下から受け持っている底座部４１と、後方にあって工具送り台１をその前面４２１で受け持っている架台部４２とからなっている基台４を有する。底座部４１の上面に、工作台５が工作物を下から受け持ちながら前後（図示のＹ方向）左右（図示のＸ方向）に移動できるように設置されている。架台部４２の前面４２１に受け持たれている工具送り台１は、後から前へと重なった第１の送り台１１と第２の送り台１２とからなっている。

図示をもっと詳しくみると、第１の送り台１１は架台部４２の前面４２１に上下伸びるように敷設されている第１の案内レール２１に受け持たれており、第２の送り台１２はその後面１２１に上下伸びるように敷設されている第２の案内レール２２が第１の送り台１１の前面１１１に上下案内されるように受け持たれている。即ち、第１の送り台１１は、第１の案内レール２１に沿って図示のＺ方向に上／下動でき、また、第２の送り台１２は第２の案内レール２２を持ちながら該第２の案内レール２２の指向方向（即ち図示のＺ方向）に沿って上／下動できるように配置構成されている。

そして、架台部４２の前面４２１に、第１の駆動手段３１が、第１の送り台１１を駆動して第１の案内レール２１に沿って上／下動させることができるように設置構成されており、第１の送り台１１の前面１１１に、第２の駆動手段３２が第２の送り台１２を駆動して第２の案内レール２２に沿って上／下動させることができるように設置構成されている。

因みに、第１の駆動手段３１及び第２の駆動手段３２は、それぞれサーボモーターを中心として構成されている。

そして、工作台５は、底座部４１の上に、前後（Ｙ方向）移動できるように設置されている第１のスライド台５１と、第１のスライド台５１の上面に、左右（Ｘ方向）移動できるように設置されている第２のスライド台５２とからなっている。

図示をもっと詳しくみると、第１のスライド台５１は底座部４１の上面に前後伸びるように敷設されている第１の案内レール５１１に受け持たれており、第２のスライド台５２は第１のスライド台５１の上面に左右伸びるように敷設されている第２の案内レール５２１に受け持たれている。
即ち、第１のスライド台５１は、第１の案内レール５１１に沿って図示のＹ方向に前後移動でき、第２のスライド台５２は、第２の案内レール５２１に沿って図示のＸ方向に左右移動できる。

言い換えれば、工作台５は、第１のスライド台５１の前後移動と第２のスライド台５２の左右移動とにより、工作物の位置を水平的に調整することができる。

この工作機械は、まず、図３に示すように、工具１２２で最低の加工位置Ａにおいて工作台５に載せられた工作物を加工することができる。

前記加工が終わると、第１の送り台１１と第２の送り台１２との協力により工具１２２を必要に応じる中間の待機位置Ｂまたは最高の工具交換位置Ｃに運ぶことができる。図４に示すように、待機位置Ｂとは、ある加工を終えてから、同じ工具で工作物の他の箇所に次の加工をするために、工作台５による工作物の位置変更を待つ位置であり、工具交換位置Ｃとは、ある加工を終えてから、異なる工具で次の加工をするために、工具を交換する位置である。なお、工具を交換する度に、工具１２２を最低の加工位置Ａ（図３参照）から最高の工具交換位置Ｃ（図５参照）に移し、そして、最高の工具交換位置Ｃにおいて図４に示す工具交換装置６によって工具１２２を交換した後、再び最高の工具交換位置Ｃから最低の加工位置Ａに戻さなければならない。

その場合、この工作機械は、その工具送り台１が、前記のように、工具送りの上下方向と垂直になる前後方向に重なった第１の送り台１１と第２の送り台１２とからなっている上、第１の送り台１１は上下方向に移動でき、第２の送り台１２は工具を持ちながら上下方向に移動できるので、互いに重なっている第１の送り台１１と第２の送り台１２とを同一の方向に沿って同時に移し、工具送りを相加速度にして効率化させ、工具送りの時間を多く短縮させることができる。

また、この工作機械は、前記のように、第１の送り台１１と第２の送り台１２とを互いに重なっている二の軌跡（即ち第１の案内レール２１と第２の案内レール２２）にそれぞれ移すので、案内レール、特に第１の案内レール２１を短くさせて基台４の架台部４２乃至工作機械全体の高さを減らしたり構成材料を節約したりすることができる。

なお、図６に示すのは、第１の実施形態例の変形例である。該変形例の構成と作用は、第１の実施形態例とほぼ同じであるが、その第２の案内レール２２は、第１の送り台１１の前面１１１に敷設されている。
次に、図７及び図８を参照しながら本発明の工作機械の第２の実施形態例を説明する。

この工作機械は、底座部４１の上面に、工作台５が工作物を下から受け持ちながら前後（図７のＹ方向）左右（図８のＸ方向）に移動できるように設置されている。工作台５は、底座部４１の上に、前後（Ｙ方向）移動できるように設置されている第１のスライド台５１と、第１のスライド台５１の上面に、左右（Ｘ方向）移動できるように設置されている第２のスライド台５２Ａと、第２のスライド台５２Ａの上面に、左右（Ｘ方向）移動できるように設置されている第３のスライド台５２Ｂとからなっている点で第１の実施形態例と異なる外、他の構成は第１の実施形態例とまったく同じである。

前記異なる点について図示をもっと詳しくみると、第１のスライド台５１は底座部４１の上面に前後伸びるように敷設されている第１の案内レール５１１に受け持たれており、第２のスライド台５２Ａは第１のスライド台５１の上面に左右伸びるように敷設されている第２の案内レール５２１Ａに受け持たれており、第３のスライド台５２Ｂは第２のスライド台５２Ａの上面に左右伸びるように敷設されている第３の案内レール５２１Ｂに受け持たれている。即ち、第１のスライド台５１は、第１の案内レール５１１に沿って図７のＹ方向に前後移動でき、第２のスライド台５２Ａは、第２の案内レール５２１Ａに沿って図８のＸ方向に左右移動でき、第３のスライド台５２Ｂは工作物を載せながら第３の案内レール５２１Ｂに沿って図８のＸ方向に左右移動できるように配置構成されている。即ち、工作台５は、その左右のＸ方向において上下互いに重なった第２のスライド台５２Ａと第３のスライド台５２Ｂとにより移動を行うので、前記第１の実施形態例より、工作物の左右移動を相加速度にして効率化させ、移動の時間を短縮させる利点を有する。

そして、図９〜図１１を参照しながら本発明の工作機械の第３の実施形態例を説明する。

図９及び図１０に示すように、この工作機械は、第２の駆動手段３３としてリニアモーターを使用している点で第１の実施形態例と異なる外、他の構成は第１の実施形態例とまったく同じである。即ち、この工作機械における第２の駆動手段３３は、図１１に示すように、その間に反発力が存在している磁極同士３３１、３３２を磁界中に置いたままその磁極の一つ３３１に交流電流を流してローレンツ力を生じさせて第２の送り台１２を駆動するものである。それは、リニアモーターは、前記のように、軸受けがないので、サーボモーターより軽くてコンパクトであり、第１の送り台１１の前面１１１に設置されやすいからである。

また、図１２〜図１８を参照しながら本発明の工作機械の第４の実施形態例を説明する。

図１２の部分分解図と合わせてみると、この工作機械は、前方にあって工作台５を下から受け持っている底座部４１と、後方にあって工具送り台１をその前面４２１で受け持っている架台部４２とからなっている基台４を有する。底座部４１の上面に、工作台５が工作物を下から受け持ちながら前後（図示のＹ方向）左右（図示のＸ方向）に移動できるように設置されている。架台部４２の前面４２１に受け持たれている工具送り台１は、後から前へと重なった第１の送り台１１と第２の送り台１２とからなっている。

図１３および図１４をも参照すると、第１の送り台１１は架台部４２の前面４２１に上下伸びるように敷設されている第１の案内レール２１に受け持たれており、第２の送り台１２はその後面１２１に上下伸びるように敷設されている第２の案内レール２２が第１の送り台１１の前面１１１に上下案内されるように受け持たれている。即ち、第１の送り台１１は、第１の案内レール２１に沿って図示（図１２）のＺ方向に上／下動でき、また、第２の送り台１２は第２の案内レール２２を持ちながら該第２の案内レール２２の指向方向（即ち図示のＺ方向）に沿って上／下動できるように配置構成されている。

そして、架台部４２の前面４２１に、駆動手段３１が、第１の送り台１１を駆動して第１の案内レール２１に沿って上／下動させることができるように設置構成されており、第１の送り台１１の前面１１１に、伝動手段３４が駆動手段３１の動力を第２の送り台１２に伝えて該第２の送り台１２を第２の案内レール２２に沿って上／下動させることができるように設置構成されている。
因みに、駆動手段３１は前記実施形態例と同じであるサーボモーターを中心として構成されているが、伝動手段３４は第１３４１と第２３４２との一対のギアから構成されている（図１５〜１７をも参照する）。

さらに、図１９〜図２１を参照しながら本発明の工作機械の第５の実施形態例を説明する。

図１９に示すように、この工作機械は、伝動手段３５としてベルト伝動装置を使用している点で第４の実施形態例と異なる外、他の構成は第４の実施形態例とまったく同じである。即ち、この工作機械における伝動手段３５は、図２０および図２１に示すように、第１のベルト車３５１と、第２のベルト車３５２と、前記２のベルト車３５１に掛け渡されているベルト３５３とから構成されている。駆動手段３１の動力は該伝動手段３５を介して第２の送り台１２に伝わる。

以上説明した実施形態例は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲でいろいろと変更して実施できるものである。

前記のように、前記構成による工作機械における工具送り台は、複数の互いに重なっている送り台を同一の方向に沿って同時に移し、工具送りを相加速度にして効率化させることができるので、工具送りの時間を多く短縮させ、ＣＮＣ化及び機能化に適うことができ、また、前記工具送り台は、複数の送り台を互いに重なっている複数の軌跡にそれぞれ移すので、基台の架台部乃至工作機械全体の高さを減らしたり構成材料を節約したりすることができる。

本発明の第１の実施形態例の工作機械の斜視図本発明の第１の実施形態例の工作機械の部分分解斜視図本発明の第１の実施形態例が工具を加工位置に置く時の側視図本発明の第１の実施形態例が工具を工具交換位置に置く時の側視図（工具交換装置をも示している）本発明の第１の実施形態例が工具を工具交換位置に置く時の側視図（工具交換装置をも示していない）本発明の第１の実施形態例の変形例の斜視図本発明の第２の実施形態例の側視図本発明の第２の実施形態例の前視図本発明の第３の実施形態例の工作機械の部分分解斜視図本発明の第３の実施形態例の側視図図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う拡大断面図本発明の第４の実施形態例の工作機械の部分分解斜視図本発明の第４の実施形態例の工作機械の局部拡大斜視図本発明の第４の実施形態例の工作機械の局部拡大斜視図本発明の第４の実施形態例の側視図図１５の局部拡大側視図本発明の第４の実施形態例の工作機械における伝動手段の拡大図本発明の第４の実施形態例が工具を加工位置に置く時の側視図本発明の第５の実施形態例の側視図図１９の局部拡大側視図本発明の第５の実施形態例の工作機械における伝動手段の拡大図従来例の工作機械の斜視図

符号の説明

１工具送り台
１１第１の送り台
１１１第１の送り台１１の前面
１２第２の送り台
１２１第２の送り台１２の後面
１２２工具
２１第１の案内レール
２２第２の案内レール
３１第１の駆動手段、駆動手段
３２第２の駆動手段
３３第２の駆動手段
３３１、３３２導体
３４伝動手段
３４１第１のギア
３４２第２のギア
３５伝動手段（ベルト伝動装置）
３５１第１のベルト車
３５２第２のベルト車
３５３ベルト
４基台
４１底座部
４２架台部
４２１架台部の前面
５工作台
５１第１のスライド台
５１１第１の案内レール
５２第２のスライド台
５２１第２の案内レール
５２１Ａ第２の案内レール
５２１Ｂ第３の案内レール
５２Ａ第２のスライド台
５２Ｂ第３のスライド台
Ａ加工位置
Ｂ待機位置
Ｃ工具交換位置

Claims

所定方向に工具送りをして送りの工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械において、
前記工具送り台は、前記所定方向と垂直になる方向に逐一に重なった複数の送り台からなっている上、該複数の送り台のうち、一端側にある一つが前記所定方向に移動でき、他端側にある一つが工具を持って工作物を加工でき、また、いずれかの隣り合っている二つの前記他端側に偏る一つが他の前記一端側に偏る一つの前面に前記所定方向に移動できるように設置構成されていることを特徴とする工作機械。
工具を持って鉛直方向に上／下動し、前記工具で工作台に載せられた工作物を加工する工具送り台を有する工作機械において、
前記工具送り台は、後から前へと重なった第１の送り台と第２の送り台とからなっている上、前記第１の送り台は前記鉛直方向に上／下動でき、また、前記第２の送り台は工具を持ちながら前記第１の送り台の前面に上／下動できるように配置構成されていることができることを特徴とする工作機械。
前方にあって前記工作台を下から受け持っている底座部と、後方にあって前記工具送り台をその前面で受け持っている架台部とからなっている基台を有し、
前記架台部の前面と前記第１の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第１の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第１の案内手段と前記第１の送り台を駆動して前記第１の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている第１の駆動手段とが設置されており、
前記第１の送り台の前面と前記第２の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第２の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第２の案内手段と前記第２の送り台を駆動して前記第２の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている第２の駆動手段とが設置されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
前方にあって前記工作台を下から受け持っている底座部と、後方にあって前記工具送り台をその前面で受け持っている架台部とからなっている基台を有し、
前記架台部の前面と前記第１の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第１の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第１の案内手段と前記第１の送り台を駆動して前記第１の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている駆動手段とが設置されており、
前記第１の送り台の前面と前記第２の送り台の後面との間に、上下伸びながら前記第２の送り台を受け持っていてそれに案内することができる第２の案内手段と前記駆動手段の動力を前記第２の送り台に伝えて該第２の送り台を前記第２の案内手段に沿って上／下動させることができるように構成されている伝動手段とが設置されていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
前記工作台は、前記底座部の上に、水平的に移動できるように設置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の工作機械。
前記工作台は、
前記底座部の上に、前後移動できるように設置されている第１のスライド台と、
前記第１のスライド台の上面に、左右移動できるように設置されている第２のスライド台とからなっていることを特徴とする請求項５に記載の工作機械。