JP3451596B2 - 工作機械 - Google Patents
工作機械Info
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- JP3451596B2 JP3451596B2 JP30843896A JP30843896A JP3451596B2 JP 3451596 B2 JP3451596 B2 JP 3451596B2 JP 30843896 A JP30843896 A JP 30843896A JP 30843896 A JP30843896 A JP 30843896A JP 3451596 B2 JP3451596 B2 JP 3451596B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle unit
- holding member
- pair
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工具を保持したス
ピンドルユニットを自在に移動させてワークの加工を行
う工作機械に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、加工対象であるワークに対し
て、工具を保持したスピンドルユニットを移動させて所
定位置に位置決めさせた後、前記工具を駆動して所望の
加工を行うようにしたＮＣ工作機械が使用されている。
このＮＣ工作機械では、通常、複数のスライドテーブル
に前記スピンドルユニットを支持させ、前記スライドテ
ーブルを直交する３軸方向に移動させることにより、前
記スピンドルユニットに保持された工具をワークの所定
位置に位置決めするようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この場合、前記複数の
スライドテーブルは相当な重量物となるため、スピンド
ルユニットを所定位置まで移動させる駆動手段に対する
負担が大きいだけでなく、その位置決め精度を維持する
ために種々の技術が必要である。また、装置が重量化す
ると、振動を抑制することが困難となる不具合が生じ
る。さらに、ＮＣ工作機械自体が大型化する不具合もあ
る。 【０００４】本発明は、前記の不具合を解消するために
なされたもので、スピンドルユニットを移動させる機構
を軽量化し、工具の位置決めを容易、迅速且つ高精度に
行うことのできる工作機械を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、支持台と、前記支持台に一端部が軸支
され、他端部が前記一端部の第１支軸を中心として移動
可能な一対の第１アームと、一対の前記第１アームの前
記他端部に一端部が軸支され、他端部が前記一端部の第
２支軸を中心として移動可能な一対の第２アームと、一
対の前記第２アームの前記他端部に装着される保持部材
と、前記第１支軸および前記第２支軸と平行な方向に進
退可能な状態で前記保持部材に保持され、ワークに対し
て所定の加工を行う工具を有するスピンドルユニット
と、前記保持部材に装着され、前記スピンドルユニット
の進退方向に前記スピンドルユニットを移動させるスピ
ンドルユニット移動手段と、前記保持部材に装着され、
前記スピンドルユニットの軸心を中心として独立に回転
可能な一対のリング部材と、前記支持台と一対の前記リ
ング部材とを連結する進退可能なボールねじを有し、前
記保持部材を前記スピンドルユニットの前記進退方向と
直交する方向に移動可能な一対の保持部材移動手段と、
を備えることを特徴とする。 【０００６】この場合、前記保持部材移動手段の作用下
に前記第１アームおよび前記第２アームとともに前記ス
ピンドルユニットが進退方向と直交する方向に移動し、
このスピンドルユニットに装着された工具が前記ワーク
の所定位置に位置決めされる。次いで、前記スピンドル
ユニット移動手段の作用下に前記スピンドルユニットを
ワークに対して進退させ、前記第１アームおよび前記第
２アームにより前記スピンドルユニットを支持した状態
で所望の加工が遂行される。 【０００７】 【発明の実施の形態】図１〜図４は、本実施形態の工作
機械１００の構成を示す。この工作機械１００は、ベー
ス１０２と、前記ベース１０２上に装着されるブラケッ
ト１０４、１０６と、前記各ブラケット１０４、１０６
に下端部が軸支される第１アーム１０８、１１０と、前
記各第１アーム１０８、１１０の上端部に一端部が軸支
される第２アーム１１２、１１４と、前記第２アーム１
１２、１１４の他端部に装着される保持部材１１６と、
前記保持部材１１６を矢印Ｘ方向及びＹ方向に移動させ
る一対の保持部材移動手段１１８、１２０と、前記保持
部材１１６に保持され、加工対象であるワークＷに向か
って矢印Ｚ方向に移動する工具Ｔを備えたスピンドルユ
ニット１２２と、前記スピンドルユニット１２２を矢印
Ｚ方向に移動させるスピンドルユニット移動手段１２４
とから基本的に構成される。 【０００８】保持部材移動手段１１８、１２０は、ベー
ス１０２に装着された各ブラケット１２６、１２８に軸
支されるナット部材１３０、１３２と、前記各ナット部
材１３０、１３２に螺合するボールねじ１３４、１３６
と、前記各ボールねじ１３４、１３６を回転駆動するモ
ータ１３８、１４０とを有する。各ボールねじ１３４、
１３６は、端部が保持部材１１６に装着されたリング部
材１４２、１４４に軸支されている。前記リング部材１
４２、１４４は、Ｚ軸を中心として保持部材１１６に対
して夫々独立に回動可能に構成される。なお、保持部材
移動手段１１８、１２０は、各ナット部材１３０、１３
２をモータ１３８、１４０によって回転させることによ
り、各ボールねじ１３４、１３６を進退移動可能とする
こともできる。 【０００９】スピンドルユニット１２２は、その内部に
収納されたモータ１４６によって工具Ｔを回転させるよ
うに構成される。 【００１０】スピンドルユニット移動手段１２４は、ス
ピンドルユニット１２２の端部に装着されたナット部材
１４８に螺合するボールねじ１５０と、保持部材１１６
にブラケット１５２、１５４を介して装着され、前記ボ
ールねじ１５０を回転駆動するモータ１５６とを有す
る。なお、ナット部材１４８と保持部材１１６との間に
はガイドバー１５８が配設されており、前記ナット部材
１４８は、前記ガイドバー１５８に沿ってスピンドルユ
ニット１２２とともに矢印Ｚ方向に移動可能である。 【００１１】次に、前記のように構成される工作機械１
００の動作について説明する。 【００１２】先ず、ワークＷに対するＸ−Ｙ平面での工
具Ｔの位置決めを行う。すなわち、保持部材移動手段１
１８、１２０を構成するモータ１３８、１４０により各
ボールねじ１３４、１３６を回転させ、ナット部材１３
０、１３２を介して前記各ボールねじ１３４、１３６を
その軸線に沿って所定量進退移動させる。この場合、前
記ボールねじ１３４、１３６の端部は、保持部材１１６
のリング部材１４２、１４４に軸支される一方、前記リ
ング部材１４２、１４４が保持部材１１６に対して回動
可能であるため、前記ボールねじ１３４、１３６の端部
に支持された保持部材１１６を介して、スピンドルユニ
ット１２２は、図２中、２点鎖線で示す移動範囲Ａ内で
矢印Ｘ方向及びＹ方向の所望の位置まで移動されること
になる。なお、保持部材１１６の移動に伴って、それを
支持する第１アーム１０８、１１０及び第２アーム１１
２、１１４も移動することになる。 【００１３】次に、工具Ｔを矢印Ｚ方向に移動させるこ
とにより、ワークＷに対する加工を行う。すなわち、保
持部材１１６に装着されたモータ１５６によりボールね
じ１５０が回転することで、ナット部材１４８を介して
スピンドルユニット１２２が矢印Ｚ方向に移動する。な
お、このスピンドルユニット１２２は、保持部材１１６
に対し摺動して進退移動する。スピンドルユニット１２
２に装着された工具Ｔは、モータ１４６により回転して
おり、ワークＷに対する加工が遂行される。 【００１４】ここで、前記のようにしてＸ−Ｙ平面内の
所定の位置に設定されるスピンドルユニット１２２は、
軽量に構成された第１アーム１０８、１１０及び第２ア
ーム１１２、１１４によって支持されている。従って、
保持部材移動手段１１８、１２０は、ワークＷに対して
容易且つ迅速に工具Ｔを位置決めすることができる。ま
た、前記の位置決め状態は、保持部材移動手段１１８、
１２０を構成するボールねじ１３４、１３６と、第１ア
ーム１０８、１１０及び第２アーム１１２、１１４とに
よって確保されているため、ワークＷに対して高精度且
つ安定した状態で加工を行うことができる。さらに、ス
ピンドルユニット１２２は、保持部材１１６に装着され
た軽量なスピンドルユニット移動手段１２４によって進
退自在に構成されているため、前記スピンドルユニット
移動手段１２４を構成するモータ１５６に対して過大な
負担をかけることなく、工具Ｔを容易且つ迅速にワーク
Ｗに対して変位させることができる。なお、第１アーム
１０８、１１０及び第２アーム１１２、１１４は、前記
スピンドルユニット１２２が比較的軽量である場合、あ
るいは、ワークＷからの加工による抵抗（切削抵抗等）
が小さい場合には、いずれか一方のみで構成することも
できる。 【００１５】 【発明の効果】以上のように、本発明では、スピンドル
ユニットを直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の３軸
方向に移動させる機構が極めて軽量に構成されるため、
前記スピンドルユニットを容易、正確且つ迅速に所定の
位置に移動させることができる。また、前記スピンドル
ユニットをワークに向かったＺ方向に移動させるスピン
ドルユニット移動手段と、前記スピンドルユニットをＸ
−Ｙ方向に移動させる一対の保持部材移動手段と、前記
スピンドルユニットを支持する一対の第１アームおよび
一対の第２アームとがそれぞれ独立に構成されるため、
前記スピンドルユニットのＺ方向への移動動作とＸ−Ｙ
方向への移動動作とが相互に干渉することがなく、これ
によって高精度な位置決めが可能となる。さらに、装置
全体が軽量化できるため、駆動手段に対する負担を軽減
できるとともに、装置の小型化を容易に達成し、しか
も、不必要な振動の発生を可及的に回避することができ
る。さらにまた、工具を有するスピンドルユニットは、
第１アームおよび第２アームとは別体であって、スピン
ドルユニットの軸心を中心として独立に回転可能に装着
される一対のリング部材を介して保持部材移動手段に直
接的に連結されているため、位置決め精度が極めて高
く、従って、スピンドルユニットを高精度に制御するこ
とができる。
ピンドルユニットを自在に移動させてワークの加工を行
う工作機械に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、加工対象であるワークに対し
て、工具を保持したスピンドルユニットを移動させて所
定位置に位置決めさせた後、前記工具を駆動して所望の
加工を行うようにしたＮＣ工作機械が使用されている。
このＮＣ工作機械では、通常、複数のスライドテーブル
に前記スピンドルユニットを支持させ、前記スライドテ
ーブルを直交する３軸方向に移動させることにより、前
記スピンドルユニットに保持された工具をワークの所定
位置に位置決めするようにしている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この場合、前記複数の
スライドテーブルは相当な重量物となるため、スピンド
ルユニットを所定位置まで移動させる駆動手段に対する
負担が大きいだけでなく、その位置決め精度を維持する
ために種々の技術が必要である。また、装置が重量化す
ると、振動を抑制することが困難となる不具合が生じ
る。さらに、ＮＣ工作機械自体が大型化する不具合もあ
る。 【０００４】本発明は、前記の不具合を解消するために
なされたもので、スピンドルユニットを移動させる機構
を軽量化し、工具の位置決めを容易、迅速且つ高精度に
行うことのできる工作機械を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、支持台と、前記支持台に一端部が軸支
され、他端部が前記一端部の第１支軸を中心として移動
可能な一対の第１アームと、一対の前記第１アームの前
記他端部に一端部が軸支され、他端部が前記一端部の第
２支軸を中心として移動可能な一対の第２アームと、一
対の前記第２アームの前記他端部に装着される保持部材
と、前記第１支軸および前記第２支軸と平行な方向に進
退可能な状態で前記保持部材に保持され、ワークに対し
て所定の加工を行う工具を有するスピンドルユニット
と、前記保持部材に装着され、前記スピンドルユニット
の進退方向に前記スピンドルユニットを移動させるスピ
ンドルユニット移動手段と、前記保持部材に装着され、
前記スピンドルユニットの軸心を中心として独立に回転
可能な一対のリング部材と、前記支持台と一対の前記リ
ング部材とを連結する進退可能なボールねじを有し、前
記保持部材を前記スピンドルユニットの前記進退方向と
直交する方向に移動可能な一対の保持部材移動手段と、
を備えることを特徴とする。 【０００６】この場合、前記保持部材移動手段の作用下
に前記第１アームおよび前記第２アームとともに前記ス
ピンドルユニットが進退方向と直交する方向に移動し、
このスピンドルユニットに装着された工具が前記ワーク
の所定位置に位置決めされる。次いで、前記スピンドル
ユニット移動手段の作用下に前記スピンドルユニットを
ワークに対して進退させ、前記第１アームおよび前記第
２アームにより前記スピンドルユニットを支持した状態
で所望の加工が遂行される。 【０００７】 【発明の実施の形態】図１〜図４は、本実施形態の工作
機械１００の構成を示す。この工作機械１００は、ベー
ス１０２と、前記ベース１０２上に装着されるブラケッ
ト１０４、１０６と、前記各ブラケット１０４、１０６
に下端部が軸支される第１アーム１０８、１１０と、前
記各第１アーム１０８、１１０の上端部に一端部が軸支
される第２アーム１１２、１１４と、前記第２アーム１
１２、１１４の他端部に装着される保持部材１１６と、
前記保持部材１１６を矢印Ｘ方向及びＹ方向に移動させ
る一対の保持部材移動手段１１８、１２０と、前記保持
部材１１６に保持され、加工対象であるワークＷに向か
って矢印Ｚ方向に移動する工具Ｔを備えたスピンドルユ
ニット１２２と、前記スピンドルユニット１２２を矢印
Ｚ方向に移動させるスピンドルユニット移動手段１２４
とから基本的に構成される。 【０００８】保持部材移動手段１１８、１２０は、ベー
ス１０２に装着された各ブラケット１２６、１２８に軸
支されるナット部材１３０、１３２と、前記各ナット部
材１３０、１３２に螺合するボールねじ１３４、１３６
と、前記各ボールねじ１３４、１３６を回転駆動するモ
ータ１３８、１４０とを有する。各ボールねじ１３４、
１３６は、端部が保持部材１１６に装着されたリング部
材１４２、１４４に軸支されている。前記リング部材１
４２、１４４は、Ｚ軸を中心として保持部材１１６に対
して夫々独立に回動可能に構成される。なお、保持部材
移動手段１１８、１２０は、各ナット部材１３０、１３
２をモータ１３８、１４０によって回転させることによ
り、各ボールねじ１３４、１３６を進退移動可能とする
こともできる。 【０００９】スピンドルユニット１２２は、その内部に
収納されたモータ１４６によって工具Ｔを回転させるよ
うに構成される。 【００１０】スピンドルユニット移動手段１２４は、ス
ピンドルユニット１２２の端部に装着されたナット部材
１４８に螺合するボールねじ１５０と、保持部材１１６
にブラケット１５２、１５４を介して装着され、前記ボ
ールねじ１５０を回転駆動するモータ１５６とを有す
る。なお、ナット部材１４８と保持部材１１６との間に
はガイドバー１５８が配設されており、前記ナット部材
１４８は、前記ガイドバー１５８に沿ってスピンドルユ
ニット１２２とともに矢印Ｚ方向に移動可能である。 【００１１】次に、前記のように構成される工作機械１
００の動作について説明する。 【００１２】先ず、ワークＷに対するＸ−Ｙ平面での工
具Ｔの位置決めを行う。すなわち、保持部材移動手段１
１８、１２０を構成するモータ１３８、１４０により各
ボールねじ１３４、１３６を回転させ、ナット部材１３
０、１３２を介して前記各ボールねじ１３４、１３６を
その軸線に沿って所定量進退移動させる。この場合、前
記ボールねじ１３４、１３６の端部は、保持部材１１６
のリング部材１４２、１４４に軸支される一方、前記リ
ング部材１４２、１４４が保持部材１１６に対して回動
可能であるため、前記ボールねじ１３４、１３６の端部
に支持された保持部材１１６を介して、スピンドルユニ
ット１２２は、図２中、２点鎖線で示す移動範囲Ａ内で
矢印Ｘ方向及びＹ方向の所望の位置まで移動されること
になる。なお、保持部材１１６の移動に伴って、それを
支持する第１アーム１０８、１１０及び第２アーム１１
２、１１４も移動することになる。 【００１３】次に、工具Ｔを矢印Ｚ方向に移動させるこ
とにより、ワークＷに対する加工を行う。すなわち、保
持部材１１６に装着されたモータ１５６によりボールね
じ１５０が回転することで、ナット部材１４８を介して
スピンドルユニット１２２が矢印Ｚ方向に移動する。な
お、このスピンドルユニット１２２は、保持部材１１６
に対し摺動して進退移動する。スピンドルユニット１２
２に装着された工具Ｔは、モータ１４６により回転して
おり、ワークＷに対する加工が遂行される。 【００１４】ここで、前記のようにしてＸ−Ｙ平面内の
所定の位置に設定されるスピンドルユニット１２２は、
軽量に構成された第１アーム１０８、１１０及び第２ア
ーム１１２、１１４によって支持されている。従って、
保持部材移動手段１１８、１２０は、ワークＷに対して
容易且つ迅速に工具Ｔを位置決めすることができる。ま
た、前記の位置決め状態は、保持部材移動手段１１８、
１２０を構成するボールねじ１３４、１３６と、第１ア
ーム１０８、１１０及び第２アーム１１２、１１４とに
よって確保されているため、ワークＷに対して高精度且
つ安定した状態で加工を行うことができる。さらに、ス
ピンドルユニット１２２は、保持部材１１６に装着され
た軽量なスピンドルユニット移動手段１２４によって進
退自在に構成されているため、前記スピンドルユニット
移動手段１２４を構成するモータ１５６に対して過大な
負担をかけることなく、工具Ｔを容易且つ迅速にワーク
Ｗに対して変位させることができる。なお、第１アーム
１０８、１１０及び第２アーム１１２、１１４は、前記
スピンドルユニット１２２が比較的軽量である場合、あ
るいは、ワークＷからの加工による抵抗（切削抵抗等）
が小さい場合には、いずれか一方のみで構成することも
できる。 【００１５】 【発明の効果】以上のように、本発明では、スピンドル
ユニットを直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の３軸
方向に移動させる機構が極めて軽量に構成されるため、
前記スピンドルユニットを容易、正確且つ迅速に所定の
位置に移動させることができる。また、前記スピンドル
ユニットをワークに向かったＺ方向に移動させるスピン
ドルユニット移動手段と、前記スピンドルユニットをＸ
−Ｙ方向に移動させる一対の保持部材移動手段と、前記
スピンドルユニットを支持する一対の第１アームおよび
一対の第２アームとがそれぞれ独立に構成されるため、
前記スピンドルユニットのＺ方向への移動動作とＸ−Ｙ
方向への移動動作とが相互に干渉することがなく、これ
によって高精度な位置決めが可能となる。さらに、装置
全体が軽量化できるため、駆動手段に対する負担を軽減
できるとともに、装置の小型化を容易に達成し、しか
も、不必要な振動の発生を可及的に回避することができ
る。さらにまた、工具を有するスピンドルユニットは、
第１アームおよび第２アームとは別体であって、スピン
ドルユニットの軸心を中心として独立に回転可能に装着
される一対のリング部材を介して保持部材移動手段に直
接的に連結されているため、位置決め精度が極めて高
く、従って、スピンドルユニットを高精度に制御するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の工作機械の斜視構成図である。
【図２】本実施形態の工作機械の正面図である。
【図３】図２に示す工作機械の正面図の他の状態の説明
図である。 【図４】本実施形態の工作機械の側面図である。 【符号の説明】 １００…工作機械 １０２…ベース １０８、１１０…第１アーム １１２、１１４
…第２アーム １１６…保持部材 １１８、１２０
…保持部材移動手段 １２２…スピンドルユニット １２４…スピン
ドルユニット移動手段 Ａ…移動範囲 Ｔ…工具 Ｗ…ワーク
図である。 【図４】本実施形態の工作機械の側面図である。 【符号の説明】 １００…工作機械 １０２…ベース １０８、１１０…第１アーム １１２、１１４
…第２アーム １１６…保持部材 １１８、１２０
…保持部材移動手段 １２２…スピンドルユニット １２４…スピン
ドルユニット移動手段 Ａ…移動範囲 Ｔ…工具 Ｗ…ワーク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 一秀
埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ
エンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 昭60−201845（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−262726（ＪＰ，Ａ)
米国特許4776749（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23Q 1/00 - 1/76
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】支持台と、 前記支持台に一端部が軸支され、他端部が前記一端部の
第１支軸を中心として移動可能な一対の第１アームと、 一対の前記第１アームの前記他端部に一端部が軸支さ
れ、他端部が前記一端部の第２支軸を中心として移動可
能な一対の第２アームと、 一対の前記第２アームの前記他端部に装着される保持部
材と、 前記第１支軸および前記第２支軸と平行な方向に進退可
能な状態で前記保持部材に保持され、ワークに対して所
定の加工を行う工具を有するスピンドルユニットと、 前記保持部材に装着され、前記スピンドルユニットの進
退方向に前記スピンドルユニットを移動させるスピンド
ルユニット移動手段と、 前記保持部材に装着され、前記スピンドルユニットの軸
心を中心として独立に回転可能な一対のリング部材と、 前記支持台と一対の前記リング部材とを連結する進退可
能なボールねじを有し、前記保持部材を前記スピンドル
ユニットの前記進退方向と直交する方向に移動可能な一
対の保持部材移動手段と、 を備えることを特徴とする工作機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30843896A JP3451596B2 (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30843896A JP3451596B2 (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10151536A JPH10151536A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3451596B2 true JP3451596B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=17981049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30843896A Expired - Fee Related JP3451596B2 (ja) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | 工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451596B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108972103B (zh) * | 2018-08-03 | 2019-08-06 | 浙江启铖汽配有限公司 | 一种机器人手臂附件 |
| CN108972101B (zh) * | 2018-08-03 | 2019-09-24 | 泰州市晨虹数控设备制造有限公司 | 一种动力头 |
-
1996
- 1996-11-19 JP JP30843896A patent/JP3451596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10151536A (ja) | 1998-06-09 |
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