JP2016196074A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行う。
【解決手段】ワークＷが設置されるテーブル２２と、前記ワークＷを加工するための工具Ｔが着脱可能に装着される主軸１４と、前記テーブル２２を鉛直な第一の鉛直回転軸Ｃｔ軸回りに回動可能な第一の鉛直回動手段２０と、前記第一の鉛直回転軸Ｃｔ軸に対して前記ワークＷを水平面内で移動可能なワーク移動手段２１，２２と、前記第一の鉛直回転軸Ｃｔ軸に対して前記主軸１４を水平面内で移動可能な主軸移動手段１２とを備えて成る。
【選択図】図１

Description

本発明は、円弧形状部を加工可能な工作機械に関する。

工作機械においては、ワーク（被切削体）における円弧形状部を加工する際に、二つの直線軸の移動を同期させて工具を移動させる。例えば、水平面（Ｘ−Ｙ面）内におけるＸ軸およびＹ軸（二つの直線軸）の移動を同期することにより、テーブルに固定したワークに対して工具を円弧形状に移動し、ワークにおける水平面内の円弧形状部を加工することができる。

しかし、このように二つの直線軸の移動を同期させて行う円弧形状加工は、円弧形状の象限の切り替わる位置において、一方の直線軸の移動の反転がなされるため、象限突起が発生してしまう。このような象限突起は、成形された製品の表面に筋（筋状の加工残り等）として現れてしまうため、製品の加工後には、手作業によって当該製品の表面を磨いて筋を除去する（手仕上げ作業）等の手間の掛かる作業が必要である。

近年では、サーボ制御技術が発達し、当該サーボ制御によって象限突起を抑えることができるようになってきている。しかし、象限突起の量や出方は、機械の剛性、移動体の質量および摩擦、潤滑油等の粘性、加工速度等によって変化するため、この象限突起を抑えるためには、サーボ制御を個々に調整および設定することが必要となる。なお、このようにサーボ制御の調整および設定を個々に行ったとしても、象限突起を完全になくすことはできない。

特開２００１−３１５０１５号公報

そこで、象限突起を発生せずに円弧形状部を加工することができる技術としては、回転機を持つ工作機械がある（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような工作機械においては、ワークにおける円弧形状部の中心を工作機械における回転機の中心に合わせてワークを段取りしなければならない。つまり、一つのワークにおいて複数の円弧形状部を加工する場合には、各円弧形状部の中心をそれぞれ回転機の中心に合わせる、すなわち、円弧形状部を加工する度にワークを段取り替えしなければならない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係る工作機械は、ワークが設置されるテーブルと、前記ワークを加工するための工具が着脱可能に装着される主軸と、前記テーブルまたは前記主軸を鉛直な第一の鉛直回転軸回りに回動可能な第一の鉛直回動手段と、前記第一の鉛直回転軸に対して前記ワークを水平面内で移動可能なワーク移動手段と、前記第一の鉛直回転軸に対して前記主軸を水平面内で移動可能な第一の主軸移動手段とを備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る工作機械は、第一の発明に係る工作機械において、前記第一の鉛直回動手段が、前記テーブルを前記第一の鉛直回転軸回りに回動するものであり、前記ワーク移動手段が、前記ワークを異なる二軸方向に移動するものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係る工作機械は、第一の発明に係る工作機械において、前記第一の鉛直回動手段が、前記主軸を前記第一の鉛直回転軸回りに回動するものであり、更に、前記ワーク移動手段の移動軸と方向を異にする移動軸で前記主軸と前記第一の鉛直回転軸とを移動する第二の主軸移動手段を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第四の発明に係る工作機械は、第一または第二の発明に係る工作機械において、前記主軸を平行に保ちつつ、水平な水平回転軸回りに回動可能な水平回動手段を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第五の発明に係る工作機械は、第二の発明に係る工作機械において、前記主軸を鉛直な第二の鉛直回転軸回りに回動可能な第二の鉛直回動手段を備えたことを特徴とする。

第一の発明に係る工作機械によれば、ワーク移動手段によってワークを第一の鉛直回転軸に対して水平面内で移動することにより、ワークにおける円弧形状部の中心が第一の鉛直回転軸と一致するように、ワークを移動することができる。また、第一の主軸移動手段によって主軸を第一の鉛直回転軸に対して水平面内で移動することにより、第一の鉛直回転軸と一致するように移動したワークにおける円弧形状部の中心に対して所定距離オフセットするように、主軸に装着された工具を移動することができる。そして、ワークが設置されたテーブルまたは工具が装着された主軸を第一の鉛直回転軸回りに回動することにより、工具は、ワークにおける円弧形状部の中心からオフセットされた所定距離の半径を有する円弧形状の軌跡を描いて移動するので、ワークにおける円弧形状部を加工することができる。
このとき、工作機械においては、ワークの設置されたテーブル、または、工具の装着された主軸が、第一の鉛直回転軸回りに回動するだけであり、軸移動等における反転動作がなされることはなく、象限突起は発生しない。
よって、工作機械における象限突起を補正するための調整や設定、および、加工後の象限突起部を落とすための手仕上げ作業等をなくすことができる。

第二の発明に係る工作機械によれば、第一の鉛直回動手段によってテーブルを第一の鉛直回転軸回りに回動し、ワーク移動手段によってワークを異なる二軸方向に移動することにより、簡易な構造でワークにおける円弧形状部の中心を第一の鉛直回転軸と一致させることができる。

第三の発明に係る工作機械によれば、第一の鉛直回動手段によって主軸を第一の鉛直回転軸回りに回動し、第二の主軸移動手段によって主軸をワーク移動手段の移動軸と方向を異にする移動軸で主軸と第一の鉛直回転軸とを移動することにより、簡易な構造でワークにおける円弧形状部の中心を第一の鉛直回転軸と一致させることができる。

第四の発明に係る工作機械によれば、水平回動手段によって主軸を平行に保ちつつ水平回転軸回りに回動することにより、鉛直成分を含む円弧形状部の加工を行うことができる。

第五の発明に係る工作機械によれば、ワークを第一の鉛直回転軸回りに回動すると共に、第二の鉛直回動手段によって主軸を第二の鉛直回転軸回りに回動することにより、楕円形状部の加工を行うことができる。

実施例１に係る工作機械の構造を示す説明図である。 実施例１に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。 複数の曲線（円弧）形状部を有するワークを示す平面図である。 複数の曲線（円弧）形状部を有するワークを示す側面図である。 実施例２に係る工作機械の構造を示す説明図である。 実施例２に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。 実施例３に係る工作機械の構造を示す説明図である。 実施例３に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。 実施例４に係る工作機械の構造を示す説明図である。 実施例４に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。 実施例４に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。 実施例４に係る工作機械の加工動作を示す説明図である。

以下に、本発明に係る工作機械の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る工作機械は、水平面内の円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことができるものである。

本実施例に係る工作機械の構造について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、工作機械１には、床面に水平に設置されるベッド１０と、ベッド１０を跨ぐように設置される門形のコラム１１と、コラム１１に設置され当該コラム１１に対してＸｈ軸方向（水平方向）に移動可能なヘッドサドル（第一の主軸移動手段）１２と、ヘッドサドル１２に設置され当該ヘッドサドル１２に対してＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能な主軸ヘッド１３と、主軸ヘッド１３に支持され当該主軸ヘッド１３に対してＣ軸（鉛直回転軸）回りに回動可能な主軸１４とが設けられており、主軸１４には、ワークＷに所定の加工を施すための工具Ｔが着脱可能に装着されるようになっている。

また、工作機械１には、ベッド１０上にＣｔ軸（第一の鉛直回転軸）回りに回動可能な回転テーブル（第一の鉛直回動手段）２０と、回転テーブル２０上に設置され当該回転テーブル２０に対してＹ軸方向（水平方向）に移動可能なテーブルサドル（ワーク移動手段）２１と、テーブルサドル２１上に設置され当該テーブルサドル２１に対してＸｔ軸方向（水平且つＹ軸と直交する方向）に移動可能なテーブル（ワーク移動手段）２２とが設けられており、テーブル２２には、被切削体であるワークＷが設置されるようになっている。

よって、工作機械１においては、主軸１４に装着されてＣ軸回りに回転駆動される工具Ｔを、ヘッドサドル１２と主軸ヘッド１３の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸）方向に移動すると共に、テーブル２２に設置されたワークＷを、回転テーブル２０の動作によってＣｔ軸回りに回動し、テーブルサドル２１とテーブル２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動することにより、ワークＷに所定の加工を施すことができる。

本実施例に係る工作機械における水平面（Ｘ−Ｙ面）内の円弧形状加工の動作について、図１および図２を参照して説明する。なお、以下に示す説明においては、図３Ａおよび図３Ｂに示すワークＷを加工対象としており、このワークＷは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、矩形部Ｗａの上面（図３Ａにおける紙面手前側、図３Ｂにおける上方側）に複数（四つ）の円柱形の円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄を有するものである。

まず、図１および図２に示すように、加工対象であるワークＷをテーブル２２上における任意の位置に固定し、ワークＷにおける一つの円弧形状部Ｗｂ₁の中心が回転テーブル２０の回転中心（Ｃｔ軸）と一致するように、ワークＷをテーブルサドル２１とテーブル２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動する。なお、図２は、テーブル２２上に設置されたワークＷを加工する加工動作を示すものであり、テーブル２２上のワークＷを平面視したものを表している。

次に、主軸１４に装着された工具Ｔを主軸１４の動作によってＣ軸回りに回転駆動し、工具ＴがワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₁の周面に接するように、工具Ｔをヘッドサドル１２と主軸ヘッド１３の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸）方向に移動する。つまり、ヘッドサドル１２を、回転テーブル２０に対して円弧形状部Ｗｂ₁の半径Ｒｗと工具Ｔの半径Ｒｔとを合わせた距離（Ｒｗ＋Ｒｔ）だけオフセットさせた状態とする。

そして、工具Ｔが円弧形状部Ｗｂ₁の周面に接した状態で、回転テーブル２０をＣｔ軸回りに回動することにより、工具Ｔは、円弧形状部Ｗｂ₁の中心からオフセットされた所定距離（Ｒｗ＋Ｒｔ）の半径を有する円弧形状の軌跡を描いて移動し、円弧形状部Ｗｂ₁の加工がなされる。この円弧形状部Ｗｂ₁の加工中には、回転テーブル２０がＣｔ軸回りに回動されるだけであり、軸移動等における反転動作がなされることはなく、象限突起は発生しない。

また、続けてワークＷにおける二つ目の円弧形状部Ｗｂ₂の加工を行う場合には、テーブル２２上の任意の位置に固定されたワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₂の中心が回転テーブル２０の回転中心（Ｃｔ軸）と一致するように、ワークＷをテーブルサドル２１とテーブル２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動する。

そして、上述の円弧形状部Ｗｂ₁の加工と同様に、工具Ｔが円弧形状部Ｗｂ₂の周面に接するように、工具Ｔをヘッドサドル１２と主軸ヘッド１３の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸）方向に移動し、ワークＷを回転テーブル２０の動作によってＣｔ軸回りに回動することにより、ワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₂の加工がなされる。同様にして、ワークＷにおける他の円弧形状部Ｗｂ₃、Ｗｂ₄の加工を行うことができる。

以上のように、工作機械１によれば、象限突起を発生させることなく、円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の加工、すなわち、複数の水平面内の円弧形状加工を行うことができる。よって、工作機械１においては、象限突起を補正するための調整や設定、および、加工後の象限突起部を落とすための手仕上げ作業等が不要となる。

また、工作機械１によれば、ワークＷを、Ｃｔ軸回りに回転駆動する回転テーブル２０上において、テーブルサドル２１とテーブル２２の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸）方向へ移動することができるので、テーブル２２上に固定したワークＷを回転中心（Ｃｔ軸）に対して自由に位置決めすることができる。つまり、ワークＷとその回転中心（Ｃｔ軸）との相対位置、すなわち、ワークＷと当該ワークＷが固定されるテーブル２２（回転テーブル２０）の回転中心（Ｃｔ軸）との相対位置が固定されない。

よって、ワークＷを段取り替えすることなく、ワークＷを回転テーブル２０上で回転中心（Ｃｔ軸）に対して移動させ、ワークＷにおける複数の円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の中心をそれぞれ回転中心（Ｃｔ軸）に一致させることができ、当該水平面内の円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の加工、すなわち、複数の水平面内の円弧形状加工を行うことができる。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る工作機械は、水平面内の円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことができるものである。

本実施例に係る工作機械の構造について、図４を参照して説明する。

図４に示すように、工作機械１０１には、床面に水平に設置されるベッド１１０と、ベッド１１０を跨ぐように設置される門形のコラム１１１と、コラム１１１に設置され当該コラム１１１に対してＸｈ軸方向（水平方向）に移動可能なヘッドサドル（第二の主軸移動手段）１１２と、ヘッドサドル１１２に設置され当該ヘッドサドル１１２に対してＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能なヘッドベース１１３と、ヘッドベース１１３に設置され当該ヘッドベース１１３に対してＣｓ軸（第一の鉛直回転軸）回りに回動可能な回転ヘッド（第一の鉛直回動手段）１１４と、回転ヘッド１１４に設置され当該回転ヘッド１１４に対してＸｓ軸方向（水平且つＸｈ軸と平行な方向）に移動可能な主軸ヘッド（第一の主軸移動手段）１１５と、主軸ヘッド１１５に支持され当該主軸ヘッド１１５に対してＣ軸（鉛直回転軸）回りに回動可能な主軸１１６とが設けられており、主軸１１６には、ワークＷに所定の加工を施すための工具Ｔが着脱可能に装着されるようになっている。

また、工作機械１０１には、ベッド１１０上に設置され当該ベッド１１０に対してＹ軸方向（水平且つＸｈ軸と直交する方向）に移動可能なテーブル（ワーク移動手段）１２０が設けられており、テーブル１２０には、被切削体であるワークＷが設置されるようになっている。

よって、工作機械１０１においては、主軸１１６に装着されてＣ軸回りに回転駆動される工具Ｔを、ヘッドサドル１１２とヘッドベース１１３と主軸ヘッド１１５の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸、Ｘｓ軸）方向に移動し、回転ヘッド１１４の動作によってＣｓ軸回りに回動すると共に、テーブル１２０に設置されたワークＷを、テーブル１２０の動作によってＹ軸方向に移動することにより、ワークＷに所定の加工を施すことができる。

本実施例に係る工作機械における水平面（Ｘ−Ｙ面）内の円弧形状加工の動作について、図４および図５を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施例１と同様に、図３Ａおよび図３Ｂに示すワークＷを加工対象としている。

まず、図４および図５に示すように、加工対象であるワークＷをテーブル１２０上における任意の位置に固定し、ワークＷにおける一つの円弧形状部Ｗｂ₁の中心が回転ヘッド１１４の回転中心（Ｃｓ軸）と一致するように、ワークＷをテーブル１２０の動作によってＹ軸方向に移動すると共に、回転ヘッド１１４をヘッドサドル１１２の動作によってＸｈ軸方向に移動する。なお、図５は、テーブル１２０上に設置されたワークＷを加工する加工動作を示すものであり、テーブル１２０上のワークＷを正面視したものを表している。

次に、主軸１１６に装着された工具Ｔを主軸１１６の動作によってＣ軸回りに回転駆動し、工具ＴがワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₁の周面に接するように、工具Ｔをサドルベース１１３と主軸ヘッド１１５の動作によって各軸（Ｚ軸、Ｘｓ軸）方向に移動する。つまり、主軸ヘッド１１５を、回転ヘッド１１４に対して円弧形状部Ｗｂ₁の半径Ｒｗと工具Ｔの半径Ｒｔとを合わせた距離（Ｒｗ＋Ｒｔ）だけオフセットさせた状態とする。

そして、工具Ｔが円弧形状部Ｗｂ₁の周面に接した状態で、回転ヘッド１１４をＣｓ軸回りに回動することにより、工具Ｔは、円弧形状部Ｗｂ₁の中心からオフセットされた所定距離（Ｒｗ＋Ｒｔ）の半径を有する円弧形状の軌跡を描いて移動し、円弧形状部Ｗｂ₁の加工がなされる。この円弧形状部Ｗｂ₁の加工中には、回転ヘッド１１４がＣｓ軸回りに回動されるだけであり、軸移動等における反転動作がなされることはなく、象限突起は発生しない。

また、続けてワークＷにおける二つ目の円弧形状部Ｗｂ₂の加工を行う場合には、テーブル１２０上の任意の位置に固定されたワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₂の中心が回転ヘッド１１４の回転中心（Ｃｓ軸）と一致するように、ワークＷをテーブル１２０の動作によってＹ軸方向に移動すると共に、回転ヘッド１１４をヘッドサドル１１２の動作によってＸｈ軸方向に移動する。

そして、上述の円弧形状部Ｗｂ₁の加工と同様に、工具Ｔが円弧形状部Ｗｂ₂の周面に接するように、工具Ｔをサドルベース１１３と主軸ヘッド１１５の動作によって各軸（Ｚ軸、Ｘｓ軸）方向に移動し、当該工具Ｔを回転ヘッド１１４の動作によってＣｓ軸回りに回動することにより、ワークＷにおける円弧形状部Ｗｂ₂の加工がなされる。同様にして、ワークＷにおける他の円弧形状部Ｗｂ₃、Ｗｂ₄の加工を行うことができる。

以上のように、工作機械１０１によれば、象限突起を発生させることなく、円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の加工、すなわち、複数の水平面内の円弧形状加工を行うことができる。よって、工作機械１０１においては、象限突起を補正するための調整や設定、および、加工後の象限突起部を落とすための手仕上げ作業等が不要となる。

また、工作機械１０１によれば、ワークＷを、Ｃｓ軸回りに回転駆動する工具Ｔ（回転ヘッド１１４）と独立して、テーブル１２０の動作によってＹ軸方向へ移動することができると共に、工具Ｔを、Ｃｓ軸回りに回転駆動する回転ヘッド１１４上において、主軸ヘッド１１５の動作によってＹ軸と異なるＸｈ軸方向へ移動することができるので、テーブル１２０上に固定したワークＷを回転中心（Ｃｓ軸）に対して自由に位置決めすることができる。つまり、ワークＷと工具Ｔの回転中心（Ｃｓ軸）との相対位置、すなわち、ワークＷと工具Ｔが装着される主軸１１６および主軸ヘッド１１５（回転ヘッド１１４）の回転中心（Ｃｓ軸）との相対位置が固定されない。

よって、ワークＷを段取り替えすることなく、ワークＷおよび工具Ｔを回転中心（Ｃｓ軸）に対して移動させ、ワークＷにおける複数の円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の中心をそれぞれ回転中心（Ｃｓ軸）に一致させることができ、当該円弧形状部Ｗｂ₁，Ｗｂ₂，Ｗｂ₃，Ｗｂ₄の加工、すなわち、複数の水平面内の円弧形状加工を行うことができる。

［実施例３］
本発明の実施例３に係る工作機械は、水平面内の円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことができると共に、鉛直面内の円弧形状部を有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことができるものである。

本実施例に係る工作機械の構造について、図６を参照して説明する。

図６に示すように、工作機械２０１には、床面に水平に設置されるベッド２１０と、ベッド２１０を跨ぐように設置される門形のコラム２１１と、コラム２１１に設置され当該コラム２１１に対してＸｈ軸方向（水平方向）に移動可能なヘッドサドル（第一の主軸移動手段）２１２と、ヘッドサドル２１２に設置され当該ヘッドサドル２１２に対してＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能なヘッドベース２１３と、ヘッドベース２１３に支持され当該ヘッドベース２１３に対してＢ₁軸（水平回転軸）回りに回動可能な第一の回転ヘッド（水平回動手段）２１４と、第一の回転ヘッド２１４に支持され当該第一の回転ヘッド２１４に対してＢ₂軸（Ｂ₁軸と異なる水平回転軸）回りに回動可能な第二の回転ヘッド（水平回動手段）２１５と、第二の回転ヘッド２１５に支持される主軸ヘッド２１６と、主軸ヘッド２１６に支持され当該主軸ヘッド２１６に対してＣ軸（鉛直回転軸）回りに回動可能な主軸２１７とが設けられており、主軸２１７には、ワークＷに所定の加工を施すための工具Ｔが着脱可能に装着されるようになっている。

また、工作機械２０１には、ベッド２１０上にＣｔ軸（第一の鉛直回転軸）回りに回動可能な回転テーブル（第一の鉛直回動手段）２２０と、回転テーブル２２０上に設置され当該回転テーブル２２０に対してＹ軸方向（水平方向）に移動可能なテーブルサドル（ワーク移動手段）２２１と、テーブルサドル２２１上に設置され当該テーブルサドル２２１に対してＸｔ軸方向（水平且つＹ軸と直交する方向）に移動可能なテーブル（ワーク移動手段）２２２とが設けられており、テーブル２２２には、被切削体であるワークＷが設置されるようになっている。

よって、工作機械２０１においては、主軸２１７に装着されてＣ軸回りに回転駆動される工具Ｔを、ヘッドサドル２１２とヘッドベース２１３の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸）方向に移動し、第一の回転ヘッド２１４と第二の回転ヘッド２１５の動作によって各軸（Ｂ₁軸、Ｂ₂軸）回りに回動すると共に、テーブル２２２に設置されたワークＷを、回転テーブル２２０の動作によってＣｔ軸回りに回動し、テーブルサドル２２１とテーブル２２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動することにより、ワークＷに所定の加工を施すことができる。

本実施例に係る工作機械における水平面（Ｘ−Ｙ面）内の円弧形状加工の動作については、実施例１に係る工作機械と同様の動作であるため、説明を省略する。

本実施例に係る工作機械における鉛直面（Ｘ−Ｚ面およびＹ−Ｚ面等）内の円弧形状加工の動作について、図６および図７を参照して説明する。

まず、図６および図７に示すように、加工対象であるワークＷをテーブル２２２上における任意の位置に固定し、ワークＷにおける円弧形状凸部Ｗｃの中心（頂点）が第一の回転ヘッド２１４の回転中心（Ｂ₁軸）の直下となるように、ワークＷをテーブルサドル２２１とテーブル２２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動すると共に、第一の回転ヘッド２１４をヘッドサドル２１２の動作によってＸｈ軸方向に移動する。なお、図７は、テーブル２２２上に設置されたワークＷを加工する加工動作を示すものであり、テーブル２２２上のワークＷを正面視したものを表している。

次に、主軸２１７に装着された工具Ｔを主軸２１７の動作によってＣ軸回りに回転駆動し、工具ＴがワークＷにおける円弧形状凸部Ｗｃの周面（側部）に接するように、第一の回転ヘッド２１４と第二の回転ヘッド２１５の動作によって各軸（Ｂ₁軸、Ｂ₂軸）回りに回動すると共に、工具Ｔをヘッドベース２１３の動作によってＺ軸方向に移動する。つまり、主軸ヘッド２１７を、第一の回転ヘッド２１４に対して円弧形状凸部Ｗｃの半径Ｒｗと工具Ｔの半径Ｒｔとを合わせた距離（Ｒｗ＋Ｒｔ）だけオフセットさせた状態とする。

図７においては、上述のように工具Ｔを円弧形状凸部Ｗｃの周面に接するように移動した状態（このときの第一の回転ヘッド２１４の回転位相を０°とする）を実線で示し、その後に第一の回転ヘッド２１４を１８０°回動（図７においては右回転）し、工具Ｔを円弧形状凸部Ｗｃに沿って移動した後の状態（このときの第一の回転ヘッド２１４の回転位相を１８０°とする）を二点鎖線で示している。

つまり、第一の回転ヘッド２１４は、工具Ｔを円弧形状凸部Ｗｃに沿って動作することにより、鉛直面内の円弧形状部を加工するためのものであり、第二の回転ヘッド２１５は、第一の回転ヘッド２１４に対して回転動作することにより、工具Ｔの向きを一定方向（図７においては、下方向）に保持するためのものである。

このように、工具Ｔが円弧形状凸部Ｗｃの周面（側部）に接した状態で、第一の回転ヘッド２１４をＢ₁軸回りに回動（図７においては、右回転）すると共に第二の回転ヘッド２１５をＢ₂軸回りに回動することにより、円弧形状凸部Ｗｃの加工がなされる。この円弧形状凸部Ｗｃの加工中には、第一の回転ヘッド２１４および第二の回転ヘッド２１５がそれぞれＢ₁軸回りおよびＢ₂軸回りに回動されるだけであり、軸移動等における反転動作がなされることはなく、象限突起は発生しない。

また、続けてワークＷにおける他の円弧形状凸部（図示せず）の加工を行う場合には、テーブル２２２上の任意の位置に固定されたワークＷにおける他の円弧形状凸部の中心（頂点）が第一の回転ヘッド２１４の回転中心（Ｂ₁軸）の直下となるように、ワークＷをテーブルサドル２２１とテーブル２２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動すると共に、第一の回転ヘッド２１４をヘッドサドル２１２の動作によってＸｈ軸方向に移動し、上述の円弧形状凸部Ｗｃの加工と同様の加工動作を行う。

上述した円弧形状凸部Ｗｃを加工する加工動作は、図７に示すように、ワークＷにおける円弧形状凸部Ｗｃが、第一の回転ヘッド２１４の回動による工具Ｔの回転軌跡と同一の形状（大きさ）である場合のものであり、これよりも大きい円弧形状凸部（図示せず）、または、これよりも小さい円弧形状凸部（図示せず）を加工する場合には、上述した円弧形状凸部Ｗｃを加工する加工動作に、ヘッドサドル２１２の動作を加えて行う。

つまり、テーブル２２２上における任意の位置に固定されたワークＷを、大きい（または小さい）円弧形状凸部（図示せず）の中心（頂点）が第一の回転ヘッド２１４の回転中心（Ｂ₁軸）の直下となるように移動した後、工具Ｔを第一の回転ヘッド２１４と第二の回転ヘッド２１５の動作によって各軸（Ｂ₁軸、Ｂ₂軸）回りに回動すると共に、ヘッドサドル２１２とヘッドベース２１３の動作によってＺ軸およびＸｈ軸方向に移動する。

そして、工具Ｔが円弧形状凸部の周面（側部）に接した状態で、第一の回転ヘッド２１４をＢ₁軸回りに回動すると共に第二の回転ヘッド２１５をＢ₂軸回りに回動しつつ、ヘッドサドル２１２をＸｈ軸方向に移動することにより、大きい（または小さい）円弧形状凸部の加工を行うことができる。

以上のように、工作機械２０１によれば、実施例１に係る工作機械と同様の作用および効果を奏すると共に、象限突起を発生させることなく、鉛直面内の円弧形状部（円弧形状凸部および円弧形状凹部）の加工を行うことができる。

［実施例４］
本発明の実施例４に係る工作機械は、水平面内の円弧形状部を複数有するワークに対し、象限突起を発生させることなく円弧形状加工を行うことができると共に、水平面内の楕円形状部を有するワークに対し、象限突起を発生させることなく楕円形状加工を行うことができるものである。

本実施例に係る工作機械の構造について、図８を参照して説明する。

図８に示すように、工作機械３０１には、床面に水平に設置されるベッド３１０と、ベッド３１０を跨ぐように設置される門形のコラム３１１と、コラム３１１に設置され当該コラム３１１に対してＸｈ軸方向（水平方向）に移動可能なヘッドサドル（第一の主軸移動手段）３１２と、ヘッドサドル３１２に設置され当該ヘッドサドル３１２に対してＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能なヘッドベース３１３と、ヘッドベース３１３に設置され当該ヘッドベース３１３に対してＣｓ軸（第二の鉛直回転軸）回りに回動可能な回転ヘッド（第二の鉛直回動手段）３１４と、回転ヘッド３１４に設置され当該回転ヘッド３１４に対してＸｓ軸方向（水平且つＸｈ軸と平行な方向）に移動可能な主軸ヘッド（第一の主軸移動手段）３１５と、主軸ヘッド３１５に支持され当該主軸ヘッド３１５に対してＣ軸（鉛直回転軸）回りに回動可能な主軸３１６とが設けられており、主軸３１６には、ワークＷに所定の加工を施すための工具Ｔが着脱可能に装着されるようになっている。

また、工作機械３０１には、ベッド３１０上にＣｔ軸（第一の鉛直回転軸）回りに回動可能な回転テーブル（第一の鉛直回動手段）３２０と、回転テーブル３２０上に設置され当該回転テーブル３２０に対してＹ軸方向（水平方向）に移動可能なテーブルサドル（ワーク移動手段）３２１と、テーブルサドル３２１上に設置され当該テーブルサドル３２１に対してＸｔ軸方向（水平且つＹ軸と直交する方向）に移動可能なテーブル（ワーク移動手段）３２２とが設けられており、テーブル３２２には、被切削体であるワークＷが設置されるようになっている。

よって、工作機械３０１においては、主軸３１６に装着されてＣ軸回りに回転駆動される工具Ｔを、ヘッドサドル３１２とヘッドベース３１３と主軸ヘッド３１５の動作によって各軸（Ｘｈ軸、Ｚ軸、Ｘｓ軸）方向に移動し、回転ヘッド３１４の動作によってＣｓ軸回りに回動すると共に、テーブル３２２に設置されたワークＷを、回転テーブル３２０の動作によってＣｔ軸回りに回動し、テーブルサドル３２１とテーブル３２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動することにより、ワークＷに所定の加工を施すことができる。

本実施例に係る工作機械における水平面内の円弧形状加工の動作については、実施例１に係る工作機械と同様の動作であるため、説明を省略する。

本実施例に係る工作機械における水平面内の楕円形状加工の動作について、図８および図９Ａから図９Ｃを参照して説明する。

まず、図８および図９Ａに示すように、加工対象であるワークＷをテーブル３２２上における任意の位置に固定し、ワークＷにおける楕円形状部Ｗｄの中心が回転テーブル３２０の回転中心（Ｃｔ軸）と一致するように、ワークＷをテーブルサドル３２１とテーブル３２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動する。なお、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、テーブル３２２上に設置されたワークＷを加工する加工動作を示すものであり、テーブル３２２上のワークＷを平面視したものを表している。

次に、主軸３１６に装着された工具Ｔを主軸３１６の動作によって回転駆動し、工具ＴがワークＷにおける楕円形状部Ｗｄの周面（側部）に接するように、工具Ｔをヘッドサドル３１２と主軸ヘッド３１５の動作によって各軸（Ｘｈ軸およびＸｓ軸）方向に移動し、回転ヘッド３１４の動作によってＣｓ軸回りに回動する。つまり、ヘッドサドル３１２を回転テーブル３２０に対して楕円形状部Ｗｄの長径Ｒｗ₁と短径Ｒｗ₂との和の半分の距離（（Ｒｗ₁＋Ｒｗ₂）／２）だけオフセットさせると共に、主軸ヘッド３１５を回転ヘッド３１４に対して楕円形状部Ｗｄの長径Ｒｗ₁と短径Ｒｗ₂との差の半分と工具Ｔの半径Ｒｔとを合わせた距離（（Ｒｗ₁−Ｒｗ₂）／２＋Ｒｔ）だけオフセットさせた状態とする。

図９Ａにおいては、上述のように工具Ｔを楕円形状部Ｗｄの周面に接するように移動した状態（このときの回転テーブル３２０の位相を０°、回転ヘッド３１４の位相を０°とする）を示し、図９Ｂにおいては、その後に回転テーブル３２０を４５°回動（図９Ｂにおいては右回転）し、回転ヘッド３１４を９０°回動（図９Ｂにおいては右回転）した状態（このときの回転テーブル３２０の位相を４５°、回転ヘッド３１４の位相を９０°とする）を示し、図９Ｃにおいては、その後に回転テーブル３２０を更に４５°回動（図９Ｃにおいては右回転）し、回転ヘッド３１４を更に９０°回動（図９Ｃにおいては右回転）した状態（このときの回転テーブル３２０の位相を９０°、回転ヘッド３１４の位相を１８０°とする）を示している。

つまり、工具Ｔが楕円形状部Ｗｄの周面に接した状態で、回転ヘッド３１４を回転テーブル３２０の倍の回転数で回動する、すなわち、回転テーブル３２０をＣｔ軸回りに一回転させる間に回転ヘッド３１４をＣｓ軸回りに二回転させることにより、楕円形状部Ｗｄの加工がなされる。この楕円形状部Ｗｄの加工中には、回転ヘッド３１４がＣｓ軸回りに回動されると共に回転テーブル３２０がＣｔ軸回りに回動されるだけであり、軸移動等における反転動作がなされることはなく、象限突起は発生しない。

また、続けてワークＷにおける他の楕円形状部（図示せず）の加工を行う場合には、テーブル３２２上の任意の位置に固定されたワークＷにおける他の楕円形状部の中心が回転テーブル３２０の回転中心（Ｃｔ軸）と一致するように、ワークＷをテーブルサドル３２１とテーブル３２２の動作によって各軸（Ｙ軸、Ｘｔ軸）方向に移動し、上述の楕円形状部Ｗｄの加工と同様の加工動作を行う。

以上のように、工作機械３０１によれば、実施例１に係る工作機械と同様の作用および効果を奏すると共に、象限突起を発生させることなく、水平面内の楕円形状部を加工することができる。

１ 工作機械
１０ ベッド
１１ コラム
１２ ヘッドサドル（第一の主軸移動手段）
１３ 主軸ヘッド
１４ 主軸
２０ 回転テーブル（第一の鉛直回動手段）
２１ テーブルサドル（ワーク移動手段）
２２ テーブル（ワーク移動手段）
１０１ 工作機械
１１０ ベッド
１１１ コラム
１１２ ヘッドサドル（第二の主軸移動手段）
１１３ ヘッドベース
１１４ 回転ヘッド（第一の鉛直回動手段）
１１５ 主軸ヘッド（第一の主軸移動手段）
１１６ 主軸
１２０ テーブル（ワーク移動手段）
２０１ 工作機械
２１０ ベッド
２１１ コラム
２１２ ヘッドサドル（第一の主軸移動手段）
２１３ ヘッドベース
２１４ 第一の回転ヘッド（水平回動手段）
２１５ 第二の回転ヘッド（水平回動手段）
２１６ 主軸ヘッド
２１７ 主軸
２２０ 回転テーブル（第一の鉛直回動手段）
２２１ テーブルサドル（ワーク移動手段）
２２２ テーブル（ワーク移動手段）
３０１ 工作機械
３１０ ベッド
３１１ コラム
３１２ ヘッドサドル（第一の主軸移動手段）
３１３ ヘッドベース
３１４ 回転ヘッド（第二の鉛直回動手段）
３１５ 主軸ヘッド（第一の主軸移動手段）
３１６ 主軸
３２０ 回転テーブル（第一の鉛直回動手段）
３２１ テーブルサドル（ワーク移動手段）
３２２ テーブル（ワーク移動手段）

Claims (5)

1. ワークが設置されるテーブルと、
   前記ワークを加工するための工具が着脱可能に装着される主軸と、
   前記テーブルまたは前記主軸を鉛直な第一の鉛直回転軸回りに回動可能な第一の鉛直回動手段と、
   前記第一の鉛直回転軸に対して前記ワークを水平面内で移動可能なワーク移動手段と、
   前記第一の鉛直回転軸に対して前記主軸を水平面内で移動可能な第一の主軸移動手段と
   を備えたことを特徴とする工作機械。
2. 前記第一の鉛直回動手段が、前記テーブルを前記第一の鉛直回転軸回りに回動するものであり、
   前記ワーク移動手段が、前記ワークを異なる二軸方向に移動するものである
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記第一の鉛直回動手段が、前記主軸を前記第一の鉛直回転軸回りに回動するものであり、
   更に、前記ワーク移動手段の移動軸と方向を異にする移動軸で前記主軸と前記第一の鉛直回転軸とを移動する第二の主軸移動手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
4. 前記主軸を平行に保ちつつ、水平な水平回転軸回りに回動可能な水平回動手段
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
5. 前記主軸を鉛直な第二の鉛直回転軸回りに回動可能な第二の鉛直回動手段
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。

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