JP2018153888A

JP2018153888A - 工作機械

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Publication number: JP2018153888A
Application number: JP2017052131A
Authority: JP
Inventors: 佳太淺野; Keita Asano
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: DE102018002071A1; JP6450791B2; CN108620945B; CN208246407U; CN108620945A; US10449645B2; US20180264608A1

Abstract

【課題】線状部材の摩耗を抑制することができる工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１０は、一端側が主軸頭１６に固定されるとともに、他端側が腕部２８に固定され、弾性を有する第２供給管４８と、加工領域Ｓ内に設けられ、主軸頭１６が腕部２８に近づく方向に移動することにより第２供給管４８が撓んで、第２供給管４８の一部が当接するカバー３６と、カバー３６の第２供給管４８が当接する部分に設けられ、第２供給管４８がカバー３６に当接した状態で、カバー３６に対して第２供給管４８が移動する際に、カバー３６と第２供給管４８との間の摩擦を低減するローラ６２を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、工作機械に関する。

下記特許文献１には、クーラント供給管の一端が主軸頭に固定されるとともに、他端が支柱に固定されて、このクーラント供給管を介して供給されたクーラントを工具冷却用ノズルから加工領域に吐出するものが開示されている。

特開２００５−０５２９４８号公報

上記特許文献１では、クーラント供給管（線状部材）の一端は、主軸頭に固定されているため、クーラント供給管が主軸頭の上下方向の動きに追従することができるように、クーラント供給管の中間部分は、撓んだ状態となっている。また、クーラント供給管は、その中間部分が加工領域側に垂れ下がらない程度に弾性を有する材料により形成されている。そのため、主軸頭が上昇すると、クーラント供給管の中間部分が、加工領域を覆うカバーの天井部分に当接するため、クーラント供給管が摩耗し、破損するおそれがあった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、線状部材の摩耗を抑制することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明の態様は、加工領域内を移動する移動部と、前記加工領域内に設けられた固定部と、一端側が前記移動部に固定されるとともに、他端側が前記固定部に固定され、弾性を有する線状部材と、前記加工領域内に設けられ、前記移動部が前記固定部に近づく方向に移動することにより前記線状部材が撓んで、前記線状部材の一部が当接する干渉部と、を有する工作機械であって、前記干渉部の前記線状部材が当接する部分に設けられ、前記線状部材が前記干渉部に当接した状態で、前記干渉部に対して前記線状部材が移動する際に、前記干渉部と前記線状部材との間の摩擦を低減する摩擦低減部を備える。

本発明によれば、線状部材の摩耗を抑制することができる。

工作機械の主軸頭付近の模式図である。工作機械の主軸頭付近の模式図である。工作機械の主軸頭付近の模式図である。摩擦低減機構をＺ軸負方向側から見た図である。図４におけるＶ−Ｖ切断線で摩擦低減機構を切断した断面図である。工作機械の主軸頭付近の模式図である。工作機械の主軸頭付近の模式図である。工作機械の主軸頭付近の模式図である。図９Ａは、摩擦低減機構をＺ軸正方向側から見た図である。図９Ｂは、摩擦低減機構をＺ軸正方向側から見た図である。図１０Ａは、図９ＡにおけるＸＡ−ＸＡ切断線で摩擦低減機構を切断した断面図である。図１０Ｂは、図９ＢにおけるＸＢ−ＸＢ切断線で摩擦低減機構を切断した断面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

〔第１の実施の形態〕
［工作機械の構成］
第１の実施の形態の工作機械１０について説明する。工作機械１０は、縦型のマシニングセンタであり、主軸１２を回転支持する主軸頭１６を下降させて、主軸１２に取り付けられた切削工具１４により図示しない加工対象物を加工する。また工作機械１０は、加工時以外は主軸頭１６を上昇させて、切削工具１４を加工対象物に対して退避させる。

図１〜図３は工作機械１０の主軸頭１６付近の模式図である。図１は、切削工具１４により加工対象物を加工するために、主軸頭１６を下降させた状態の図である。図３は、切削工具１４を加工対象物に対して退避させるために、主軸頭１６を上昇させた状態の図である。図２は、主軸頭１６を図１の状態から図３の状態へ、または、図３の状態から図１の状態へ移行する途中の状態を示す図である。図１〜図３は工作機械１０を側方から見た図である。

以下の説明では、図１〜図３において、左右方向をＹ軸方向とし、図の右側を正とする。また、水平面上において、Ｙ軸を直交する方向をＸ軸方向とし、図の手前側を正とする。さらに、Ｘ軸およびＹ軸と直交する方向をＺ軸方向とし、図の上側を正とする。また、部材の移動を説明するときには、Ｚ軸正方向の移動を上昇とも記載し、Ｚ軸負方向の移動を下降とも記載する。

工作機械１０は、主軸１２、主軸頭１６、コラム２２、および、自動工具交換装置３０を有している。主軸１２は、主軸頭１６に、Ｚ軸方向に平行な回転軸周りに回転可能に設けられている。主軸頭１６には、スピンドルモータ１８が設けられており、スピンドルモータ１８により主軸１２が回転駆動される。主軸１２の先端に設けられた図示しない装着孔に、切削工具１４が取り付けられた工具ホルダ２０が装着されている。主軸１２の回転とともに工具ホルダ２０および切削工具１４が一体に回転する。

主軸頭１６は、コラム２２に、Ｚ軸方向に移動可能に設けられている。主軸頭１６は、コラム２２内に組み付けられた図示しないボールネジのナットと一体に移動可能に接続されている。ボールネジの図示しないネジ軸がサーボモータ２４により回転駆動されることにより、ナットとともに主軸頭１６がＺ軸方向に移動する。

自動工具交換装置３０は、コラム２２からＹ軸負方向に伸びる腕部２８のＹ軸負方向側側面に設けられている。自動工具交換装置３０は、主軸１２に取り付けられる切削工具１４を自動で交換する装置である。自動工具交換装置３０は、腕部２８に旋回可能に設けられたタレット３２を有している。タレット３２の外周側には、複数のグリップ３４が設けられている。グリップ３４は、切削工具１４を取り付けた状態の工具ホルダ２０を着脱可能に保持する。主軸１２の切削工具１４を交換するときには、タレット３２は、図示しないギヤを介して主軸１２と接続し、主軸１２が回転することにより、タレット３２が旋回して、所望する切削工具１４を主軸１２に取り付ける。

工作機械１０の加工領域Ｓは、カバー３６により覆われている。カバー３６内には、主軸１２、主軸頭１６、コラム２２、自動工具交換装置３０等が配置されている。カバー３６の天井３８の一部には、図示しない開口部が形成されており、主軸頭１６が上昇したときには、スピンドルモータ１８の一部はカバー３６の外部に露出する。

［切削液供給機構の構成］
工作機械１０は、切削液供給機構４０を有している。切削液供給機構４０は、切削工具１４により加工対象物を切削する際に、切削工具１４および加工対象物に切削液を吐出する。これにより、切削工具１４および加工対象物の冷却と、切削屑の除去を行う。切削液供給機構４０は、図示しない切削液貯留槽に貯留されている切削液を、図示しないポンプにより汲み上げ、切削液供給管４２を介して切削液を送り、ノズル４４から切削液を吐出する。

切削液供給管４２は、第１供給管４６、第２供給管４８、第３供給管５０、および、複数のノズル４４を有している。第１供給管４６は、一端はポンプに接続され、他端が腕部２８のＸ軸正方向側側面に固定されている。

第２供給管４８は、一端が第１供給管４６に接続されており、他端が第３供給管５０に接続されている。第２供給管４８と第１供給管４６との接続部は、第２供給管４８と第３供給管５０との接続部よりも上方（Ｚ軸正方向側）に位置している。第２供給管４８は、第１供給管４６に対してＹ軸負方向に向かって伸びる方向に取り付けられ、中間部分を湾曲させて、第１供給管４６よりもＺ軸負方向側において主軸頭１６に固定されている第３供給管５０にＺ軸正方向側から取り付けられている。第２供給管４８は、第１供給管４６および第３供給管５０に取り付けられた状態で、主軸頭１６のＺ軸方向の移動に伴い、配管形状が可変であって、第３供給管５０よりもＺ軸負方向側に垂れ下がらない程度に弾性を有する材料により形成されている。

第３供給管５０は、主軸頭１６のＹ軸負方向側側面に固定されており、Ｚ軸負方向側に伸びた後に、主軸頭１６のＺ軸負方向側側面に沿ってＸ軸負方向に向かって伸びて設けられている。複数のノズル４４は、主軸頭１６のＺ軸負方向側において、第３供給管５０に対して、Ｘ軸方向に並んで設けられている。ノズル４４は、第３供給管５０から主軸１２側に向かって伸びて設けられている。ノズル４４は、樹脂材料により形成されており、オペレータによりその配管形状を自在に調整可能となっている。

［摩擦低減機構の構成］
カバー３６の天井３８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、第２供給管４８とオーバラップする位置に摩擦低減機構６０を有している。図４は、摩擦低減機構６０をＺ軸負方向側から見た図である。図５は、図４におけるＶ−Ｖ切断線で摩擦低減機構６０を切断した断面図である。

摩擦低減機構６０は、複数のローラ６２と、ローラ保持部材６４を有している。ローラ６２は、ローラ保持部材６４に対してＸ軸に平行な回転軸周りに回転自在に保持されている。ローラ６２の側面の一部は、ローラ保持部材６４のＺ軸負方向側側面よりもＺ軸負方向側に位置している。

［切削液供給管の動きについて］
図１〜図３を用いて、主軸頭１６のＺ軸方向の移動に伴う、切削液供給管４２の第２供給管４８の動きについて説明する。主軸頭１６が下降している状態では、図１に示すように、第２供給管４８は天井３８に対して離間している。主軸頭１６が上昇し、腕部２８に近づく方向に移動すると、第２供給管４８は、図２に示すように、第１供給管４６との接続部を支点として、その中間部分が全体的に上昇し、天井３８の摩擦低減機構６０に当接する。

主軸頭１６がさらに上昇して腕部２８に近づくと、図３に示すように、第２供給管４８の中間部分が上昇しようとする動きは摩擦低減機構６０によって妨げられて、第２供給管４８の摩擦低減機構６０に当接する部分は、摩擦低減機構６０に沿ってＹ軸負方向側に移動する。このとき第２供給管４８は、摩擦低減機構６０のローラ６２と当接した状態で移動するため、第２供給管４８が、直接、天井３８の面状部分に当接した状態で移動する場合に比べて、第２供給管４８に作用する摩擦を低減することができる。

［作用効果］
従来、主軸頭１６の上昇に伴って、第２供給管４８がカバー３６の天井３８の面状部分に当接した後に、第２供給管４８が天井３８に沿って摺動していた。そのため、第２供給管４８の天井３８と当接する部分の摩耗が激しく、第２供給管４８が早期に破損するおそれがあった。天井３８の位置を高くすれば、第２供給管４８と天井３８との当接を避けることができるが、工作機械１０の大型化につながる問題がある。

そこで、本実施の形態では、天井３８の第２供給管４８が当接する部分に、ローラ６２を設けた。第２供給管４８は、ローラ６２に当接した状態で、移動するため、第２供給管４８が、天井３８の面状部分に当接した状態で摺動する場合に比べて、第２供給管４８に作用する摩擦を低減することができる。これにより、第２供給管４８の摩耗、破損を抑制し、長寿命化を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態の工作機械１０について説明する。図６〜図８は工作機械１０の主軸頭１６付近の模式図である。図６は、切削工具１４により加工対象物を加工するために、主軸頭１６を下降させた状態の図である。図８は、切削工具１４を加工対象物に対して退避させるために、主軸頭１６を上昇させた状態の図である。図７は、主軸頭１６を図６から図８の状態へ、または、図８から図６の状態へ移行する途中の状態を示す図である。図６〜図８は工作機械１０を側方から見た図である。

以下の説明では、図６〜図８において、左右方向をＹ軸方向とし、図の右側を正とする。また、水平面上において、Ｙ軸を直交する方向をＸ軸方向とし、図の手前側を正とする。さらに、Ｘ軸およびＹ軸と直交する方向をＺ軸方向とし、図の上側を正とする。また、部材の移動を説明するときには、Ｚ軸正方向の移動を上昇とも記載し、Ｚ軸負方向の移動を下降とも記載する。第２の実施の形態の工作機械１０は、第１の実施の形態の工作機械１０の構成に対して摩擦低減機構６０の構成が異なる。

［摩擦低減機構の構成］
カバー３６の天井３８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、第２供給管４８とオーバラップする位置に摩擦低減機構６０を有している。図９Ａは、摩擦低減機構６０をＺ軸正方向側から見た図であって、摩擦低減機構６０のテーブル６６が初期位置にあるときの図である。図９Ｂは、摩擦低減機構６０をＺ軸正方向側から見た図であって、摩擦低減機構６０のテーブル６６が初期位置から移動した状態にあるときの図である。図１０Ａは、図９ＡにおけるＸＡ−ＸＡ切断線で摩擦低減機構６０を切断した断面図である。図１０Ｂは、図９ＢにおけるＸＢ−ＸＢ切断線で摩擦低減機構６０を切断した断面図である。

第２の実施の形態の摩擦低減機構６０は、第２供給管４８がテーブル６６に当接した状態でＹ軸方向に移動することにより、第２供給管４８が、直接、天井３８に当接した状態で移動する場合に比べて、第２供給管４８に作用する摩擦を低減するものである。

摩擦低減機構６０は、テーブル６６と、ガイド部材６８を有している。ガイド部材６８は、その底部６８ａにＹ軸方向に伸びるスリット状のガイド６８ｂが形成されている。テーブル６６は、ガイド６８ｂに沿って摺動可能に設けられている。テーブル６６は、その天板６６ａが、ガイド６８ｂが伸びる方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜しており、天板６６ａのＹ軸負方向側は、Ｙ軸正方向側よりもＺ軸負方向側に位置している。テーブル６６は、一端がガイド部材６８のＹ軸正方向側の端部に固定されたコイルスプリング７０の他端が取り付けられている。コイルスプリング７０は、テーブル６６がＹ軸負方向側に移動したときに、Ｙ軸正方向側に付勢する。

［切削液供給管の動きについて］
図６〜図８を用いて、主軸頭１６のＺ軸方向の移動に伴う、切削液供給管４２の第２供給管４８の動きについて説明する。主軸頭１６が下降している状態では、図６に示すように、第２供給管４８は天井３８に対して離間している。主軸頭１６が上昇し、腕部２８に近づく方向に移動すると、第２供給管４８は、図７に示すように、第１供給管４６との接続部を支点として、その中間部分が全体的に上昇し、摩擦低減機構６０のテーブル６６に当接する。

主軸頭１６がさらに上昇して、腕部２８に近づくと、図８に示すように、第２供給管４８の中間部分が上昇しようとする動きはテーブル６６によって妨げられて、第２供給管４８のテーブル６６に当接する部分は、摩擦低減機構６０に沿ってＹ軸負方向側に移動する。このとき第２供給管４８は、テーブル６６とともに移動するため、第２供給管４８が、直接、天井３８の面状部分に当接した状態で移動する場合に比べて、第２供給管４８に作用する摩擦を低減することができる。

［作用効果］
第２の実施の形態では、第２供給管４８は、テーブル６６とともに移動するため、第２供給管４８が、天井３８の面状部分に当接した状態で摺動する場合に比べて、第２供給管４８に作用する摩擦を低減することができる。これにより、第２供給管４８の摩耗、破損を抑制し、長寿命化を図ることができる。

また、テーブル６６の天板６６ａを、ガイド６８ｂが伸びる方向（Ｙ軸方向）に対して傾斜させて設けている。これにより、第２供給管４８がＺ軸正方向に移動しようとする力を、Ｙ軸方向に移動する力に変換し、第２供給管４８をテーブル６６とともにスムーズにＹ軸方向に移動させることができる。

〔他の実施の形態〕
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

第１の実施の形態および第２の実施の形態では、ローラ６２やテーブル６６によって、第２供給管４８に作用する摩擦を低減しているが、同様にして他の部材と干渉する電源ケーブル等に作用する摩擦を低減するようにしてもよい。また、第２供給管４８が干渉する部材はカバー３６に限らず、他の部材であってもよい。

さらに、第２供給管４８の一端がコラム２２に固定され、他端がＸＹ平面に平行な面上に移動するワークテーブルに固定されるものであってもよい。この場合、ローラ６２やテーブル６６をカバー３６の側面に設ければよい。

また、工作機械１０は、縦型のマシニングセンタに限らず、横型のマシニングセンタであってもよい。また、工作機械１０は、マシニングセンタに限らず、ターニングセンタや放電加工機であってもよい。

〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

加工領域（Ｓ）内を移動する移動部（１６）と、前記加工領域（Ｓ）内に設けられた固定部（２８）と、一端側が前記移動部（１６）に固定されるとともに、他端側が前記固定部（２８）に固定され、弾性を有する線状部材（４８）と、前記加工領域（Ｓ）内に設けられ、前記移動部（１６）が前記固定部（２８）に近づく方向に移動することにより前記線状部材（４８）が撓んで、前記線状部材（４８）の一部が当接する干渉部（３６）と、を有する工作機械であって、前記干渉部（３６）の前記線状部材（４８）が当接する部分に設けられ、前記線状部材（４８）が前記干渉部（３６）に当接した状態で、前記干渉部（３６）に対して前記線状部材（４８）が移動する際に、前記干渉部（３６）と前記線状部材（４８）との間の摩擦を低減する摩擦低減部（６２、６６）を備える。これにより、線状部材（４８）の摩耗、破損を抑制し、長寿命化を図ることができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記摩擦低減部（６２、６６）は、前記干渉部（３６）に設けられたローラ（６２）であってもよい。これにより、簡単な構成により線状部材（４８）に作用する摩擦を低減することができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記摩擦低減部（６２、６６）は、前記干渉部（３６）に設けられたガイド（６８ｂ）に摺動可能に設けられたテーブル（６６）であってもよい。これにより、テーブル（６６）が線状部材（４８）と一緒に移動するため、線状部材（４８）に作用する摩擦を低減することができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記テーブル（６６）の前記線状部材（４８）が当接する側の面は、前記移動部（１６）が前記固定部（２８）に近づく方向に移動したときに、前記線状部材（４８）が前記干渉部（３６）に対して移動する方向側が、その反対側よりも、前記線状部材（４８）側に位置するように傾斜して設けられてもよい。これにより、線状部材（４８）からテーブル（６６）に作用する力を、テーブル（６６）の移動方向の力に変換することができ、線状部材（４８）をテーブル（６６）とともにスムーズに移動させることができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記移動部（１６）が前記固定部（２８）に近づく方向に移動したときに、前記テーブル（６６）に前記線状部材（４８）の一部が当接することにより前記テーブル（６６）が前記ガイド（６８ｂ）に沿って移動する方向とは逆の方向に、前記テーブル（６６）を付勢する付勢部材（７０）を備えてもよい。これにより、移動部（１６）が干渉部（３６）から離れる方向に移動し、線状部材（４８）がテーブル（６６）から離間したときには、自動的にテーブル（６６）を元の位置に戻すことができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記移動部（１６）は、上下方向に移動する主軸頭（１６）であって、前記線状部材（４８）は、切削液を供給する供給管（４８）であって、前記干渉部（３８）は、前記加工領域（Ｓ）を覆う干渉部（３６）であってもよい。これにより、供給管（４８）の摩耗、破損を抑制し、長寿命化を図ることができる。

上記の工作機械（１０）であって、前記移動部（１６）は、水平方向に移動するワークテーブルであって、前記線状部材（４８）は、切削液を供給する供給管（４８）であって、前記干渉部（３８）は、前記加工領域（Ｓ）を覆う干渉部（３６）であってもよい。これにより、供給管（４８）の摩耗、破損を抑制し、長寿命化を図ることができる。

１０…工作機械１６…主軸頭（移動部）
２８…腕部（固定部）３６…カバー（干渉部）
４８…第２供給管（供給管）６２…ローラ（摩擦低減部）
６６…テーブル（摩擦低減部）６８ｂ…ガイド
７０…コイルスプリング（付勢部材）Ｓ…加工領域

Claims

加工領域内を移動する移動部と、
前記加工領域内に設けられた固定部と、
一端側が前記移動部に固定されるとともに、他端側が前記固定部に固定され、弾性を有する線状部材と、
前記加工領域内に設けられ、前記移動部が前記固定部に近づく方向に移動することにより前記線状部材が撓んで、前記線状部材の一部が当接する干渉部と、
を有する工作機械であって、
前記干渉部の前記線状部材が当接する部分に設けられ、前記線状部材が前記干渉部に当接した状態で、前記干渉部に対して前記線状部材が移動する際に、前記干渉部と前記線状部材との間の摩擦を低減する摩擦低減部を備える、工作機械。
請求項１に記載の工作機械であって、
前記摩擦低減部は、前記干渉部に設けられたローラである、工作機械。
請求項１に記載の工作機械であって、
前記摩擦低減部は、前記干渉部に設けられたガイドに摺動可能に設けられたテーブルである、工作機械。
請求項３に記載の工作機械であって、
前記テーブルの前記線状部材が当接する側の面は、前記移動部が前記固定部に近づく方向に移動したときに、前記線状部材が前記干渉部に対して移動する方向側が、その反対側よりも、前記線状部材側に位置するように傾斜して設けられる、工作機械。
請求項３または４に記載の工作機械であって、
前記移動部が前記固定部に近づく方向に移動したときに、前記テーブルに前記線状部材の一部が当接することにより前記テーブルが前記ガイドに沿って移動する方向とは逆の方向に、前記テーブルを付勢する付勢部材を備える、工作機械。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記移動部は、上下方向に移動する主軸頭であって、
前記線状部材は、切削液を供給する供給管であって、
前記干渉部は、前記加工領域を覆うカバーである、工作機械。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記移動部は、水平方向に移動するワークテーブルであって、
前記線状部材は、切削液を供給する供給管であって、
前記干渉部は、前記加工領域を覆うカバーである、工作機械。