JP2016043420A - 工作機械のテーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークをテーブルに固定して加工する場合、チャック又はスピンドルがテーブル外周に接しないようにした工作機械のテーブルの提供。
【解決手段】 テーブルはメインテーブル１と該メインテーブル１の外周部にワーク２２を固定することができる惑星テーブル２を取付けて構成し、上記メインテーブル１はその中心後方へ主軸５を延ばして軸支すると共に回転駆動手段を備え、そして上記惑星テーブル２はその中心後方へ惑星テーブル軸１１を延ばして軸支すると共に回転駆動手段を備え、惑星テーブル２を回転する回転駆動手段には係脱手段を設けている。
【選択図】 図２

Description

本発明は複数軸を有す工作機械を対象とし、該工作機械（例えばマシニングセンター）のテーブルに関するものである。

今日、金属材料を加工する装置としてマシニングセンターが多用されている。マシニングセンターは自動工具交換機能をもち、目的に合わせてフライス削り、中ぐり、穴あけ、ねじ立てなどの各種加工を1台で行うことが出来る数値制御工作機械である。そこで、工具マガジンには多数の切削工具を格納し、コンピュータ数値制御 (ＣＮＣ)の指令によって工具マガジンから必要な切削工具を選択使用し、自動的に加工を行うことが出来る。

マシニングセンターにも色々な型式があり、横形マシニングセンターは主軸が水平になっているマシニングセンターで、４面割出し可能なテーブルと自動パレット交換装置を備えている。制御軸数は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有し、そしてパレットを割り出す回転１軸の合計４軸が一般的である。
また、立形マシニングセンターは主軸が垂直になっているもので、直交３軸を制御でき、自動工具交換装置を備えている。

５軸制御マシニングセンターは直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の他に、２軸の旋回軸をもつマシニングセンターで、これら５軸を同時に制御することが出来る。工作テーブル側に旋回２軸をもつテーブル旋回形、主軸側に旋回２軸をもつ主軸頭旋回形、それに回転テーブルをもち、旋回する主軸頭（１軸）をもつ主軸頭テーブル旋回形（混合形）とがある。そして、主軸が水平のもの、垂直のもの、門形のものなど色々な型式がある。

ところで、上記テーブルには被加工物と成るワークが取付けられ、回転する工具によって上記ワークは所定の形状に加工される。しかし、上記ワークが取付けられる位置はテーブルの中心であり、その為に工具を取着しているチャック又はスピンドルがテーブル外周に接触する場合が発生する。勿論、テーブル外周に接触しないように工具を長くすることも出来るが、長い工具とするならば芯がズレ、しかも剛性が低下して切削精度が低下する。

図４は従来のテーブル（イ）に取付けたワーク（ロ）を加工する場合を示している。該ワーク（ロ）はテーブル（イ）の中心に金具（図示なし）などを用いて固定され、上方から降下する工具（ハ）にて所定の形状に切削加工される。ここで、工具（ハ）はチャック（ニ）に固定され、該チャック（ニ）はスピンドル（ホ）に嵌って取着されている。該スピンドル（ホ）の回転と共に工具（ハ）が回転しながら降下するならば、スピンドル（ホ）の下端がテーブル外周に衝突する。

工作機械によっては、該スピンドル（ホ）やチャック（ニ）がテーブル（イ）に接触しないように安全装置を備えたものも知られているが、該ワーク（ロ）を加工する為には、スピンドル（ホ）がテーブル外周に衝突しないように取付ける必要がある。すなわち、ワーク（ロ）をテーブル面（ヘ）に直接取付けることなく、何らかの治具を介してテーブル面（ヘ）から離した状態で取付ける必要がある。

しかし、ワーク（ロ）が治具を介してテーブル面（ヘ）に取付けられる場合、段取りに時間を要し、またワーク（ロ）の加工精度は必然的に低下する。すなわち、治具の精度並びに治具の取付け精度がワークの加工精度に影響し、またテーブル面（ヘ）から離れるにしたがって切削加工に伴う切削力にてワーク（ロ）や治具に撓みを生じ、加工精度の低下を招くといった問題が起きる。

このように、従来のマシニングセンターのワークを取付けるテーブルには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、特別な治具を用いることなくワークを取付けて簡単に加工することが出来る工作機械のテーブルを提供する。

本発明に係るテーブルはワークを取付ける位置をメインテーブル中心の他に外周部とし、その為に外周部には惑星テーブルを設けている。すなわち、メインテーブルの外周部に設けた惑星テーブルにもワークを取付けて切削加工をすることが出来るように構成している。ただし、本発明では上記惑星テーブルの個数は限定しないことにする。
そこで、メインテーブルは従来のテーブル同様に主軸を中心として回転することが出来るように回転駆動手段を備え、また上記惑星テーブルも惑星テーブル軸を中心として回転出来るように回転駆動手段を備えている。

したがって、本発明のテーブルにはメインテーブルの中心にワークを取付けることは可能であるが、外周部に設けた惑星テーブルにもワークを取付けて加工することが出来る。 そこで、メインテーブルが主軸を中心として回転することで、惑星テーブルに取付けているワークの位置を変えることが出来、該ワークを加工する場合には工具に最も近い所定の位置でメインテーブルは回転しないように固定される。そして、惑星テーブルも惑星テーブル軸を中心として回転することで、ワークの向きを適当に変えることが出来るようにしている。

本発明に係る工作機械のメインテーブルはその外周部に惑星テーブルを有している。したがって、ワークは上記惑星テーブルに取付けることが出来、惑星テーブルに取付けたワークはメインテーブルが回転するならば、その位置を変えることが出来る。そして、工具と最も近い位置になるように回転し、所定の位置でロックされる。また、ワークの向きは惑星テーブルを回転することで調整することが出来る。

したがって、ワークはメインテーブルの外周部に配置されることで、切削加工する際に工具が取付けられるチャックやスピンドルがメインテーブルの外周に当たることはない。 また、長い工具を使用する必要はなく、従来のような特別な治具を介してテーブル面に取付ける必要がないことから、ワークの安定性は高く、その為に、加工精度は高くなる。

本発明に係る工作機械のテーブルを示す正面図。 本発明に係る工作機械のテーブル断面図。 惑星テーブルに固定したワークを加工する場合。 従来のテーブルに固定したワークを加工する場合。

図１、図２は本発明に係る工作機械のテーブルを示す実施例であり、正面図と断面図をそれぞれ表している。同図の１はメインテーブル、２，２・・は惑星テーブルを表し、大きな円盤をしたメインテーブル１の外周部に上記惑星テーブル２，２，２が取付けられている。そして惑星テーブル２，２，２の間には細長いＴ型溝３，３，３を有し、該Ｔ型溝３，３，３はメインテーブル１の外周４から切り込まれて中心に向いて延びている。

上記メインテーブル１はその中心に主軸５を設け、該主軸５は後方へ延びており、所定の間隔をおいて配置したベアリング６ａ，６ｂにて支持されている。そして、主軸５の先端部の形成したネジ部７にはナット８が螺合して締付け、したがって、主軸５は上記ベアリング６ａ，６ｂとナット８にてセンタリングされると共に軸方向への位置決めも成されている。同時に主軸５と同心を成すメインテーブル１も正確に位置決めされている。

主軸５にはウォームギヤ９が取着され、該ウォームギヤ９にはウォーム１０が噛み合い、ウォーム１０が回転することでウォームギヤ９は回転し、同時にメインテーブル１が回転する。ここで、ウォーム１０と噛合って回転するウォームギヤ９はゆっくり回転し、メインテーブル１の回転角度を正確に位置決めすることが出来る。

そして、該メインテーブル１の外周部に取付けられている惑星テーブル２は、その中心には惑星テーブル軸１１を設け、該惑星テーブル軸１１は後方へ延び、メインテーブル１に設けたベアリング１２ａ，１２ｂによって支持されている。
また、惑星テーブル軸１１の先端部にはネジ部１３を形成し、このネジ部１３にはナット１４が螺合して締付けられている。したがって、惑星テーブル２は惑星テーブル軸１１と共にセンタリングされ、軸方向の位置決めも成されている。

そして、惑星テーブル２はメインテーブル１とは独立して回転することが出来るように成っている。メインテーブル１を支持しているフレーム１５にはスプライン軸受け１６が所定の間隔をおいて配置したベアリング１７ａ，１７ｂにて支持され、スプライン軸受け１６の先端部に形成したネジ部にはナットが螺合して締付けられている。そして、該スプライン軸受け１６の外周にはウォームギヤ１８が取着され、このウォームギヤ１８にはウォーム１９が噛み合っている。したがって、該ウォーム１９が回転するならば、ウォームギヤ１８が回転し、同時にスプライン軸受け１６も回転する。

該スプライン軸受け１６は惑星テーブル軸１１とは切り離され、必要に応じて連結するように成っている。すなわち、スプライン軸受け１６の後方には油圧シリンダー２０が取付けられ、該油圧シリンダー２０が作動するならば、ピストンに連結したスプライン軸２１が伸び（前進し）、該スプライン軸２１は惑星テーブル軸１１の中心軸に設けたスプライン穴に嵌合することが出来る。

スプライン軸２１が伸びて惑星テーブル軸１１のスプライン穴に嵌合することでスプライン軸受け１６と惑星テーブル軸１１は互いに連結し、その為にウォーム１９の回転にてウォームギヤ１８が回転するならば、惑星テーブル軸１１はスプライン軸受け１６と共に回転し、惑星テーブル２が回転する。メインテーブル１が回転する場合にはスプライン軸２１は後退して惑星テーブル軸１１と分離し、メインテーブル１の回転が停止して惑星テーブル２を回転する際にスプライン軸２１が伸びて惑星テーブル軸１１と連結する。

そして、スプライン軸２１が惑星テーブル軸１１のスプライン穴に嵌ることで、メインテーブル１の回転角の位置決めとしても機能する。
メインテーブル１が回転して惑星テーブル２が所定の位置に配置されたところで油圧シリンダー２０が作動してスプライン軸２１が伸びて惑星テーブル軸１１のスプライン穴に嵌ってスプライン軸受け１６と該惑星テーブル軸１１が互いに連結する。

そして、ウォーム１９が回転してウォームギヤ１８が回転するならばスプライン軸２１を介して惑星テーブル軸１１が回転することで、惑星テーブル２に取付けているワーク２２が回転して所定の向きになる。そこで、工具によって該ワーク２２を切削加工することが出来る。

図３は惑星テーブル２に取付けたワーク２２を工具２３にて加工する場合を示している。工具２３はワーク２２を切削加工する為にスピンドル２４は降下するが、チャック２４がメインテーブル１の外周４に当接することはない。すなわち、惑星テーブル２に取付けたワーク２２はメインテーブル１の外周部に配置され、その為にスピンドル２４を大きく降下する必要がない。

メインテーブル１に設けた他の惑星テーブル２，２・・・にもワーク２２，２２・・・を取付けることが出来る。そして、該メインテーブル１を回転してそれぞれのワーク２２，２２・・・を工具２３に近い位置に順次位置決めし、また惑星テーブル２，２・・・を回転してワーク２２，２２・・・の向きを定めてから順次加工することが出来る。

ところで、図２に示した実施例では、惑星テーブル２を回転する駆動手段として互いに噛み合うウォームとウォームギヤ機構を用いているが、ＮＣモータを採用することも可能である。そして、惑星テーブル軸１１とスプライン軸受け１６を連結する手段として油圧シリンダー２０にて作動するスプライン軸２１を用いた構造としているが、電磁クラッチを採用することも可能である。

すなわち、メインテーブル１が回転して惑星テーブル２が所定の位置に来た時に、該惑星テーブル２に取付けたワーク２２の向きを定める為に、ＮＣモータの軸と惑星テーブル軸１１とが連結するように電磁クワッチが作動するように構成することも可能である。

１ メインテーブル
２ 惑星テーブル
３ Ｔ型溝
４ 外周
５ 主軸
６ ベアリング
７ ネジ部
８ ナット
９ ウォームギヤ
10 ウォーム
11 惑星テーブル軸
12 ベアリング
13 ネジ部
14 ナット
15 フレーム
16 スプライン軸受け
17 ベアリング
18 ウォームギヤ
19 ウォーム
20 油圧シリンダー
21 スプライン軸
22 ワーク
23 工具
24 スピンドル
25 チャック

Claims (3)

1. ワークを取付けて加工する為の工作機械のテーブルにおいて、該テーブルはメインテーブルと該メインテーブルの外周部にワークを固定することができる惑星テーブルを取付けて構成し、上記メインテーブルはその中心後方へ主軸を延ばして軸支すると共に回転駆動手段を備え、そして上記惑星テーブルはその中心後方へ惑星テーブル軸を延ばして軸支すると共に回転駆動手段を備え、惑星テーブルを回転する駆動手段はメインテーブルが回転する場合には惑星テーブル軸から切り離され、メインテーブルが回転して惑星テーブルが所定の位置に回転した際に係合することが出来る係脱手段を設けたことを特徴とする工作機械のテーブル。
2. 上記回転駆動手段として、互いに噛み合うウォームとウォームギヤ機構を採用した請求項１記載の工作機械のテーブル。
3. 上記係脱手段として油圧シリンダーの作動で伸縮するスプライン軸を用い、回転駆動手段と連結したスプライン軸受けに上記スプライン軸を嵌め、スプライン軸が伸びた時に惑星テーブル軸のスプライン穴に嵌るようにした請求項１、又は請求項２記載の工作機械のテーブル。
   
   
   
   
   
   
   
   

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