JP4533863B2 - ワーク位置決めテーブル及びこのワーク位置決めテーブルを備える工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械により工作物（ワーク）を加工する際、該工作物を位置決めするためのワーク位置決めテーブル及びこのワーク位置決めテーブルを備える工作機械に関する。

一般に、工作物、例えば、エンジン部品であるシリンダブロックやシリンダヘッド等を工作機械により加工する際には、該工作物を所望の位置に位置決めした状態で加工を行っている。

このような場合、例えば、工作物に位置決め用の基準孔を２個程度設けると共に、工作物の載置台であるパレットに前記基準孔に対応した位置決めピン（基準部材）を備えることによって、工作物を所望の位置に位置決めしている。そして、このように位置決めした工作物を搭載したパレットを工作機械のテーブルに固定して加工を行う。

ところが、通常、工作機械により加工する工作物、例えば、エンジン部品であるシリンダブロックやシリンダヘッド等には、各種型式が設定されている。例えば、この型式の違いによって、直列とＶ型又は４気筒と６気筒のように、異なる形状を有する数多くの部品がある。

従って、異なる形状の工作物を位置決めするためには、各工作物の形状に応じたパレットを多数用意する必要があり、該パレットの製作コストや保管場所等が問題となる。

そこで、特許文献１には、ワークであるプリント基板を位置決めするためのテーブルにおいて、該プリント基板の２つの縁端部が個別に載置されてＹ軸方向に移動可能な２つの移動台と、該２つの移動台間に配設される固定ピン及び移動ピンとを備える技術低思想が記載されている。そして、前記固定ピンはテーブル面上に固定されており、前記移動ピンはＸ軸方向に移動可能に構成されることで、前記移動台に載置されたプリント基板の２つの基準孔に対応させて位置決めを行っている。

特開平７−２５１３３３号公報

しかしながら、上記のようなエンジン部品等では、その形状によって位置決め用に用いられる基準孔の位置が異なっている。このため、上記従来の構成のワーク位置決めテーブルにおける固定ピンが対応するワークの基準孔の位置が常に一定位置にあるとは限らず、特にワークの側面を加工する際には、被加工面を工具の正面に向けることが困難であり、正確且つ迅速な加工が行われ難い。

また、ワーク位置決めテーブルは、それ自体を搬送用のパレットとして使用することが要求される場合もある。このため、テーブル構造の簡略化や軽量化が望まれているが、上記従来の構成におけるテーブルでは、前記２つの移動台を移動させるための２つの移動手段と、前記移動ピンを移動させるための移動手段の合計３つの移動手段を有している。従って、テーブルの構造が複雑で重量も大きい。

本発明は、係る従来の課題を考慮してなされたものであり、簡単な構造で各種形状のワークを所望の姿勢に位置決めでき、生産効率に優れたワーク位置決めテーブル及びこのワーク位置決めテーブルを備える工作機械を提供することを目的とする。

本発明のワーク位置決めテーブルは、第１の基準部と第２の基準部とを有する工作物を位置決めするワーク位置決めテーブルであって、テーブル面に固定され、前記第１の基準部に係合する第１の基準部材と、前記テーブル面上を移動自在に設けられ、前記第２の基準部に係合する第２の基準部材と、前記第２の基準部材を直線移動させる直線移動手段と、前記テーブル面に着脱自在に固定され、前記第１の基準部材及び前記第２の基準部材により位置決めされた工作物が載置される載置台と、前記テーブル面を旋回させる回転手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、前記第２の基準部材を直線移動させる直線移動軸と、テーブルの旋回軸との２軸を有する簡略な構成により、各種形状の工作物を所望の姿勢に位置決めすることができる。このため、ワーク位置決めテーブルの構造の簡略化や軽量化を図ることができる。

また、前記直線移動手段が、前記第２の基準部材をその移動方向において弾性支持する弾性体を有すると、工作物を位置決めする際、前記第２の基準部材で多少の移動が許容されていることになる。このため、工作物の第１の基準部及び第２の基準部におけるピッチ誤差等の影響をほとんど受けることなく、該工作物を容易に位置決めすることができる。

さらに、前記ワーク位置決めテーブルが、前記回転手段を含む駆動部と、前記テーブル面を含み、前記駆動部に分離可能に連結される旋回部とから構成されていると、回転手段を有し重量の大きな駆動部から前記旋回部を分離することができる。従って、前記分離により、テーブル面を有する旋回部が軽量になるため、該旋回部を工作物を搬送するためのワーク搬送パレットとして使用することができる。

本発明の工作機械は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク位置決めテーブルを備える工作機械であって、前記直線移動手段は、回転部と、該回転部による回転駆動力を受けて直線移動する移動部とを含むと共に、前記移動部には、前記第２の基準部材が配設されており、前記移動部又は前記第２の基準部材の移動量又は位置を検知する第１の検知手段と、前記回転部を回転駆動する回転ツールが装着された加工主軸と、前記ワーク位置決めテーブルの位相を検知する第２の検知手段と、前記加工主軸及び前記回転手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記移動部の移動方向と前記加工主軸の軸線方向とを一致させ、前記回転ツールにより前記回転部を回転駆動させることで前記第２の基準部材を所定位置に移動させた後、前記ワーク位置決めテーブルを所定位置に旋回させることを特徴とする。

上記構成によれば、直線移動手段にモータ等の駆動源を備えることなく、第２の基準部材を直線移動させることができる。従って、ワーク位置決めテーブルの構造の一層の簡略化や軽量化を図ることが可能となる。

また、本発明の工作機械は、第１の基準部と第２の基準部とを有する工作物を位置決めするために、テーブル面上に固定され且つ前記第１の基準部に係合する第１の基準部材と、前記テーブル面上を移動自在に設けられ且つ前記第２の基準部に係合する第２の基準部材とを有し、前記テーブル面上に前記第１の基準部材及び前記第２の基準部材により位置決めされた工作物が載置されるワーク位置決めテーブルを備える工作機械であって、前記第２の基準部材を直線摺動可能に支持する直線摺動手段と、前記第２の基準部材の移動量又は位置を検知する第１の検知手段と、前記ワーク位置決めテーブルを旋回自在に軸支する軸支手段と、前記ワーク位置決めテーブルを位置決め固定するブレーキ手段と、前記ワーク位置決めテーブルの位相を検知する第２の検知手段と、移動ツールを装着することで、前記第２の基準部材を移動させる加工主軸と、前記加工主軸の移動動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段により前記移動ツールを装着した前記加工主軸を移動させることで、前記第２の基準部材を所定位置に移動させることを特徴とする。

上記構成によれば、ワーク位置決めテーブルを直線摺動手段により第２の基準部材を直線摺動可能に支持しておく簡単な構成とすることができると共に、加工主軸に装着される移動ツールによる該第２の基準部材の高精度な位置決め移動が可能となる。従って、ワーク位置決めテーブルの構造が一層簡略化され、軽量化される。

本発明によれば、テーブル上に設けられる基準部材を直線移動させる直線移動軸と、テーブルの旋回軸との２軸を有する簡略な構成により、各種形状のワークを所望の姿勢に位置決めすることができるワーク位置決めテーブル及びこのワーク位置決めテーブルを備える工作機械が提供される。従って、ワーク位置決めテーブルの構造の簡略化や軽量化を図ることができる。

また、本発明におけるワーク位置決めテーブルは、制御手段により位置決め制御する軸が前記２軸であるため、該制御手段の制御負荷を低減することができる。

以下、本発明に係るワーク位置決めテーブルについて、このワーク位置決めテーブルが搭載される工作機械との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るワーク位置決めテーブルであるテーブル１０を搭載する工作機械１２の一部切欠斜視図であり、図２は、前記工作機械１２の平面図であり、図３は、該工作機械１２の正面図である。前記工作機械１２は、いわゆる数値制御工作機械（ＮＣ工作機械）であり、主軸４６（加工主軸）の高精度な位置決めが可能である。

工作機械１２は基台１４を備え、該基台１４上には、ワーク位置決めテーブルとしてのテーブル１０と、主軸ユニット１６を水平２方向（矢印Ｚ軸方向と、該Ｚ軸方向と直角な矢印Ｘ軸方向）及び鉛直方向（矢印Ｙ軸方向）の３次元方向の所定位置に移動可能に支持する主軸ヘッドユニット１８と、工具交換ユニット２０とが配設される。なお、テーブル１０上には、工作機械１２にて加工される工作物としてのワーク２２（図４参照）が、該ワーク２２の形状に対応するアタッチメントである載置台２１に載置された状態で位置決め固定される（図１２Ａ参照）。ワーク２２としては、鋳物のシリンダブロックやシリンダヘッド等が挙げられ、例えば、エンジンの型式に応じて各種形状のものが位置決めされる。

図１〜図３に示すように、載置台２１は、ワーク２２の底面（載置台２１上に当接する面）の形状に対応して、該ワーク２２を確実に載置するために設けられ、テーブル面１０ａ上に着脱自在に固定される４つの脚部２１ａに載置板２１ｂが取り付けられた構造である。また、本実施形態における載置台２１では、ワーク２２の底面に形成される図示しない凹部に対応する６つの凸部２１ｃが載置板２１ｂ上に設けられている。

さらに、載置台２１には、湾形状の孔部である２つの逃げ部２１ｄ、２１ｅが形成されている。逃げ部２１ｄは固定ピン６２を避けるようにして設けられている。また、逃げ部２１ｅからは可動ピン６４が臨んでいる（図６及び図７参照）。前記可動ピン６４が臨む逃げ部２１ｅは、該可動ピン６４が所定範囲移動できるような長尺形状である。

また、工作機械１２の近傍には、該工作機械１２の各可動部等の駆動やワーク２２の加工工程等の制御を行う制御手段としての制御装置２３が配置される。

主軸ヘッドユニット１８には、第１駆動モータ２４と図示しないボールねじ手段を介して、基台１４上で水平方向（Ｚ軸方向）に進退自在に配設される可動コラム２６と、第２駆動モータ３０と図示しないボールねじ手段を介して、可動コラム２６の前面２６ａに鉛直方向（Ｙ軸方向）を指向して設けられる一対のガイドレール２８に係合してＹ軸方向に昇降自在に支持される昇降テーブル３２と、第３駆動モータ３４とボールねじ手段３６を介して、昇降テーブル３２の前面３２ａに水平方向（Ｘ軸方向）を指向して設けられる一対のガイドレール３８に係合してＸ軸方向に変位自在に支持される可動テーブル４０とが備えられる。

また、可動テーブル４０の前面４０ａには、主軸ユニット１６がテーブル１０方向を指向して突設されている。該主軸ユニット１６の主軸４６の先端部には、工具ホルダ４２を介して工具４４ａが着脱自在に取り付けられている。主軸４６は、主軸駆動モータ４７により回転自在な状態で可動テーブル４０に支持されている。なお、第１駆動モータ２４、第２駆動モータ３０、第３駆動モータ３４及び主軸駆動モータ４７は、例えば、サーボモータにより構成される。

このように、主軸ヘッドユニット１８は、基台１４上にてＺ軸方向に進退自在に配設される可動コラム２６と、該可動コラム２６の前面２６ａにＹ軸方向に昇降自在に支持される昇降テーブル３２と、該昇降テーブル３２の前面３２ａにＸ軸方向に変位自在に支持される可動テーブル４０を備えている。

従って、可動テーブル４０の前面４０ａに突設される主軸ユニット１６の主軸４６、及び、該主軸４６先端部に取り付けられる工具４４ａは、制御装置２３の制御下に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動自在且つ回転自在に支持されていることになる。また、上記のように、工作機械１２はＮＣ工作機械であるため、主軸ユニット１６の移動は高精度に制御される。

図２、図３及び図５に示すように、工具交換ユニット２０は、支持台４８に取り付けられるアーム駆動モータ５０と、該アーム駆動モータ５０に一端部が固着されて旋回駆動される旋回アーム５２とを有する。旋回アーム５２のアーム駆動モータ５０近傍に、円弧状のガイド溝５４が設けられている。支持台４８には、ガイド溝５４に摺遊可能に係合するガイドピン５６が設けられている。

そして、旋回アーム５２は、ガイド溝５４とガイドピン５６との案内作用下に、揺動角度範囲が、図５中、実線の位置から二点鎖線の位置に規制される。なお、アーム駆動モータ５０は、上記第１駆動モータ２４等と同様に、例えば、サーボモータにより構成される。

また、旋回アーム５２のアーム駆動モータ５０側とは反対側である他端側には、主軸ユニット１６における工具ホルダ４２に着脱自在に取り付けられている工具４４ａを、当該工具ホルダ４２より取り外すと共に、新たな工具（例えば、工具４４ｂ）を主軸４６に供給するための把持手段５８が複数個、本実施形態では４個設けられる。

これら把持手段５８は、夫々一対の爪部材６０ａ、６０ｂを有し、該爪部材６０ａ、６０ｂの開閉動作により工具ホルダ４２が把持自在とされている。すなわち、工作機械１２では、制御装置２３の制御下に、主軸ヘッドユニット１８により主軸ユニット１６が所定の工具交換位置に移動されると共に、旋回アーム５２が図５中の実線で示す角度に旋回されると、把持手段５８の開閉動作と主軸ユニット１６のＸ軸方向への移動とにより、工具交換作業が行われる。

図６〜図８に示すように、テーブル１０は、テーブル面１０ａを有する旋回部６６と、該旋回部６６の下部に取り付けられ、前記旋回部６６を旋回（回転）駆動する駆動部６８（回転手段）とを備える。駆動部６８の底面は、直接又は図示しない部材を介して工作機械１２の基台１４上に固定されている。

旋回部６６は、テーブル面１０ａを有する段付き円柱形状であり、その底面中心には、後述する駆動部６８の旋回部駆動モータ６９の駆動軸６９ａと係合する係合孔７０が設けられる。また、テーブル面１０ａ上には、ワーク２２の位置決め部である２つの基準孔２２ａ、２２ｂ（第１及び第２の基準部。図４参照）と係合し、該ワーク２２の位置決めを行うためのノックピンである固定ピン６２（第１の基準部材）及び可動ピン６４（第２の基準部材）が配設される。

さらに、旋回部６６のテーブル面１０ａ上には、可動ピン６４を直線移動させるための直線移動手段７２が配設される。

ここで、本実施形態における直線移動手段７２について、図６〜図８を参照して詳細に説明する。直線移動手段７２は、上記のように、可動ピン６４を直線移動させるための移動手段であり、テーブル面１０ａの中心を通る軸線上に直線状に延在して配置されている。

図８に示すように、直線移動手段７２は、可動ピン６４が上部に突設される可動部材７４（移動部）と、該可動部材７４の孔部７４ａを貫通するねじ部７８ａを有するボールねじ７８（回転部）とを備える。可動部材７４は、その下部に連結されるスライダ８０を介してリニアガイド８２に支持されることで（図９参照）、図８の矢印Ａ方向に直線移動自在である。また、可動部材７４の孔部７４ａと、該孔部７４ａを貫通するねじ部７８ａとの間には、ねじ部７８ａと螺合可能なナット部材８４（移動部）が介装されると共に、可動部材７４とナット部材８４とは弾性体８５を介して連結されている。該弾性体８５は、弾性材料であればよく、例えば、ゴム、皿ばね又はスプリング等を用いることができる。

さらに、直線移動手段７２には、前記ボールねじ７８の一端（図８の矢印Ａ２方向）を軸支する軸受８６を内装する支持部材８８と、該ボールねじ７８の他端（矢印Ａ１方向）に対して、図示しない駆動軸を介して連結される回転駆動モータ９０とが備えられる。また、回転駆動モータ９０の矢印Ａ１方向には、該回転駆動モータ９０と多少離間した位置でボールねじ７８を軸支する軸受９２を内装する支持部材９４が設けられる。

なお、テーブル面１０ａ上において、前記支持部材８８の矢印Ａ１方向には、固定ピン６２が上部に突設された固定部材９６が並設されている。そして、図１０に示すように、載置台２１の高さは、固定部材９６や可動部材７４よりも高く、且つ、固定ピン６２及び可動ピン６４よりも低く設定されている。

従って、直線移動手段７２では、回転駆動モータ９０の回転駆動力によりボールねじ７８を回転させることで、ねじ部７８ａと螺合しているナット部材８４と共に可動部材７４が直線移動する。このため、可動ピン６４を直線移動させることができ、該可動ピン６４と固定ピン６２との間の距離Ｌ（図７参照）を所定の距離に変更可能である。この際、可動部材７４の移動距離は、例えば、可動部材７４方向を指向する光センサ９８（第１の検知手段）を支持部材８８に隣接配置することにより検知するとよい。また、リニアガイド８２上を摺動するスライダ８０に、図示しないリニアエンコーダのヘッドを取り付け、図示しないリニアガイド側、すなわちテーブル面１０ａに、リニアエンコーダのリボンスケールを取り付けて、可動部材７４の移動距離を検知してもよい。

このとき、上記のように、載置台２１には逃げ部２１ｅが設けられているので、可動ピン６４は、ワーク２２を位置決めするために十分な範囲（図８の矢印Ａ方向）を移動することができる。

さらに、上記のように、可動部材７４はナット部材８４に対して弾性体８５を介して固定されている。このため、可動部材７４（可動ピン６４）が所定の位置にて固定されている状態、すなわち、ねじ部７８ａとナット部材８４とが所定の位置にて螺合して固定されている状態において、可動部材７４（可動ピン６４）は弾性体８５により弾性支持されているため、軸方向（図８の矢印Ａ方向）に多少移動（微動）可能である。このような弾性体８５の作用による可動部材７４（可動ピン６４）の可動範囲（移動幅）は、ボールねじ７８のねじ部７８ａとナット部材８４との螺合部分でのガタツキよりも大きくするように設定すると、十分な移動量を有して可動部材７４（可動ピン６４）が弾性支持される。

なお、可動ピン６４が突設された可動部材７４は、軸方向（移動方向）には上記のように弾性体８５により多少の移動が許容されて弾性支持されるが、テーブル面１０ａの旋回方向（前記軸方向と直交する方向。図１２Ａ参照）には、前記弾性体８５の弾性支持はなく、高い剛性を有して支持されている。従って、テーブル１０では、上記可動ピン６４の軸方向への弾性支持によりピッチ誤差等を吸収しながら容易にワーク２２を位置決めでき、さらに、該位置決めは高精度に行われることになる。

一方、駆動部６８は略有底円筒形状からなり、旋回部６６と係合部１００にて着脱自在に係合される基部１０２を有し、上記のように、その底面にて基台１４に固定されている。

そして、駆動部６８は、基部１０２の内周面に配設される軸受１０４（軸支手段）により旋回部６６を回転自在に軸支すると共に、基部１０２の内側中心部には、係合孔７０に対して駆動軸６９ａにより係合し、旋回部６６を旋回（回転）駆動する旋回部駆動モータ６９が配設されている。なお、駆動軸６９ａの周面にはエンコーダ１０８（第２の検知手段）が配設され、該駆動軸６９ａの回転位置や回転量を検知可能である。

また、軸受１０４の上部にはシール部材１０６が設設される。該シール部材１０６により、ワーク２２が加工された際の切削屑や切削油等が係合部１００の隙間から入り込むことが防止され、軸受１０４等の不具合を防止できる。さらに、基部１０２は有底円筒形状であるため、上記シール部材１０６の作用と合わせて、エンコーダ１０８に切削屑や切削液等が混入されることがなく、該エンコーダ１０８の誤動作等も防止できる。

以上から、本実施形態におけるテーブル１０では、制御装置２３の制御下に、直線移動手段７２を構成する回転駆動モータ９０が駆動され、ボールねじ７８が回転駆動されることにより、可動ピン６４が図８の矢印Ａ方向の所定位置に移動する。これにより、固定ピン６２と可動ピン６４と間の距離Ｌ（図７参照）を、位置決めするワーク２２の２つの基準孔２２ａ、２２ｂのピッチと一致させることができ、ワーク２２を位置決めした状態で載置台２１上に載置することができる（図１１、図１２Ａ及び図１２Ｂ参照）。また、制御装置２３の制御下に、駆動部６８の旋回部駆動モータ６９により旋回部６６が旋回されることにより、テーブル面１０ａも旋回され、ワーク２２を所望の姿勢で工具４４ａに対向させることができる。

このように、テーブル１０では、ワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂの位置（ピッチ）に対応して、固定ピン６２と可動ピン６４との間を所望の距離に変更することで、ワーク２２を容易に位置決めして載置台２１上に載置することができる。さらに、旋回部６６により、テーブル面１０ａ上で位置決めされて載置されているワーク２２を容易に所望の姿勢に回転移動させることができる。従って、テーブル１０を用いることで、上記従来の構成のように複雑な構成を用いることなく、直線移動手段７２と回転手段である駆動部６８とからなる簡単な構成で、各種形状のワークを容易に所望の姿勢に位置決めすることが可能となる。

なお、上記のように、テーブル１０は旋回部６６と駆動部６８とが係合部１００にて容易に着脱自在である。このため、旋回部６６と駆動部６８とを分離して、駆動部品等を持たず一層簡素且つ軽量な旋回部６６は、ワーク２２を位置決め固定して搬送するワーク搬送パレットとして使用することもできる。また、このパレットである旋回部６６を複数用意して、駆動部６８に対して必要に応じて交換することでワーク２２の交換をするようにしてもよい。

次に、基本的には以上のように構成されるテーブル１０を備える工作機械１２により、ワーク２２の被加工面１１０（図４、図１２Ａ参照）の加工を行う場合の動作の一例について、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１において、制御装置２３の制御下に、直線移動手段７２の回転駆動モータ９０を駆動させてボールねじ７８を回転駆動することにより、可動ピン６４を直線移動させる。そして、可動ピン６４と固定ピン６２との間の距離Ｌ（図７参照）が所定位置、すなわち、ワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂのピッチに一致したところで、回転駆動モータ９０の回転を停止する。

これにより、可動ピン６４と固定ピン６２が、ワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂの位置に対応して、該ワーク２２を位置決めできる位置で固定される。この際、可動ピン６４の位置や移動量は、光センサ９８により検知される。なお、前記可動ピン６４の位置検知は、光センサ９８を用いる方法に限らず、例えば、回転駆動モータ９０の図示しない駆動軸にエンコーダを配設して検知することも可能である。また、上記の図示しないリニアエンコーダを配設して検知することも可能である。

次に、ステップＳ２において、図１０に示すように、可動ピン６４及び固定ピン６２にワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂを係合させ、該ワーク２２を位置決めした状態で、載置台２１上に載置する。

ところで、本実施形態に係るテーブル１０では、上記のように、可動ピン６４が突設された可動部材７４は、軸方向には弾性体８５により柔軟に移動自在に弾性支持されると共に、テーブル面１０ａの旋回方向（前記軸方向と直交する方向）には高い剛性を有して支持されている。

このため、テーブル１０では、ワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂに対して固定ピン６２及び可動ピン６４を係合させる際、可動ピン６４が軸方向に柔軟に移動することになる。従って、基準孔２２ａと基準孔２２ｂとの間や固定ピン６２と可動ピン６４との間のピッチ誤差を、前記可動ピン６４の柔軟な移動により吸収しながらワーク２２の位置決めを行うことができる。また、ワーク２２の導入時の姿勢誤差（例えば、ワーク２２が多少斜めになっている場合等）がある場合であっても、可動ピン６４が柔軟に移動することにより係合不良（位置決め不良）等の発生を防止することができる。このため、ワーク２２の前記位置決め不良に起因して工作機械１２の全体の動作が停止されてしまうような事態を回避することができる。

さらに、テーブル１０では、上記のように、可動部材７４がテーブル面１０ａの旋回方向に高い剛性を有して支持されている。従って、テーブル１０では、前記可動ピン６４の旋回方向への高い剛性支持と、固定ピン６２による確実な支持とにより、上記可動ピン６４の軸方向への弾性支持によりピッチ誤差等を吸収しながらも、ワーク２２の位置決めは高精度に行うことができる。

ところで、上記ステップＳ２により、テーブル面１０ａ上で位置決めされて載置されたワーク２２は、例えば、図１２Ａに示すような姿勢となっており、被加工面１１０と主軸４６に装着される工具４４ａとが対向していない。従って、この状態のままでは、前記被加工面１１０の加工を適切に行うことが困難である。

そこで、次に、ステップＳ３において、制御装置２３の制御下に、テーブル１０の駆動部６８の旋回部駆動モータ６９を駆動させて、テーブル面１０ａ（旋回部６６）を旋回駆動する。つまり、テーブル面１０ａ上に位置決め固定されているワーク２２を旋回させる（図１２Ａの矢印Ｂ方向）。

そして、図１２Ｂに示すように、ワーク２２が所望の加工姿勢、すなわち、被加工面１１０が主軸４６（工具４４ａ）に対向する姿勢とされた位置で旋回部駆動モータ６９を停止させる。これにより、ワーク２２が所望の加工姿勢で位置決めされることになる。この際、ワーク２２（旋回部６６）の回転位置や回転量の検知は、駆動部６８に内装されるエンコーダ１０８により行われる。なお、このようなワーク２２の回転位置や回転量の検知はエンコーダ１０８による方法以外にも、例えば、テーブル１０の回転量を検知するセンサ等を該テーブル１０に近接配置して検知することもできる。

次いで、ステップＳ４において、今回の加工に際して、主軸４６に装着されている工具４４ａでそのまま加工を行うことが可能であると判断された場合には、次に、ステップＳ６が行われる。一方、工具交換が必要であると判断された場合には、次に、下記ステップＳ５が実行される。

すなわち、上記ステップＳ４において工具交換が必要であると判断されると、ステップＳ５が実行されることになり、先ず、工具交換ユニット２０の旋回アーム５２が旋回して、図５にて実線で示す角度に固定される。このとき、主軸ヘッドユニット１８における第１駆動モータ２４、第２駆動モータ３０及び第３駆動モータ３４の駆動により、主軸ユニット１６が、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動され、所定の工具交換位置にて停止する。

そして、旋回アーム５２における所定の把持手段５８の開閉動作と、主軸ユニット１６のＸ軸方向等への移動とにより、ワーク２２の加工に要する工具、例えば、工具４４ｂが工具ホルダ４２を介して主軸４６に取り付けられる。

再び主軸ヘッドユニット１８により、主軸ユニット１６が、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動され、ワーク２２に対する加工位置へ工具４４ｂが近接したところで停止される。

そして、ステップＳ６において、主軸駆動モータ４７により工具４４ｂ（４４ａ）が回転駆動されると共に、主軸ヘッドユニット１８により、当該工具４４ｂ（４４ａ）がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向へと移動しながら、ワーク２２に所定の加工を行う。

その後、必要に応じて、ワーク２２がテーブル１０上に位置決めされた状態のまま、旋回部駆動モータ６９によりテーブル面１０ａを回転させると、ワーク２２は次の加工箇所が加工可能な姿勢に容易に移動され所定の加工が行われることになる。

以上のように、本実施形態におけるテーブル１０及びこのテーブル１０を備える工作機械１２では、制御装置２３により位置決め制御する軸が、直線移動手段７２における直線軸（Ａ軸）と、旋回部６６の旋回軸（Ｂ軸）の２軸とからなる簡略な構成である。このため、テーブル１０の構造を簡略化且つ軽量化しながら、各種形状のワークを所望の姿勢に位置決めすることができる。また、制御装置２３では、ワーク２２を所望の姿勢に位置決めする際の主要な制御が、前記２軸の位置制御のみである。このため、工作機械１２では、該制御装置２３の制御負荷が大幅に低減することになる。

なお、本実施形態において、固定ピン６２及び可動ピン６４が、夫々固定部材９６及び可動部材７４に対して着脱自在に取り付けられていると、ワーク２２の基準孔２２ａ、２２ｂの形状や大きさに応じて、様々な種類の固定ピン６２及び可動ピン６４を用いることができるため好適である。

次に、本発明の第２の実施形態につき、図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３及び図１４において、図１〜図１２に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして、詳細な説明を省略し、以下同様とする。

この第２の実施形態に係るテーブル１１２（ワーク位置決めテーブル）は、上記テーブル１０と比べて、直線移動手段７２の替わりに直線移動手段１１４を備える点が相違する。

図１３に示すように、直線移動手段１１４は、直線移動手段７２における回転駆動モータ９０が省略されると共に、該回転駆動モータ９０が配設されていた部分のボールねじ７８の端部には、ヘッド部７８ｂが設けられる。従って、テーブル１１２において可動ピン６４を移動させる際には、例えば、ヘッド部７８ｂに係合する所定の工具を用い、手動でボールねじ７８を回転させればよい。

なお、本実施形態における直線移動手段１１４では、前記ヘッド部７８ｂに係合可能な形状を有する回転ツール１１６を工作機械１２の主軸４６に装着し、主軸駆動モータ４７により該回転ツール１１６を回転駆動させることで、可動ピン６４の移動を自動化することも可能である。図１４は、このような回転ツール１１６の一部省略斜視図を示している。

図１４に示すように、回転ツール１１６は、工具ホルダ４２の装着部４２ａを介して主軸４６の装着穴４６ａに着脱自在に取り付けられるように構成されており、ボールねじ７８のヘッド部７８ｂと係合する孔部１１６ａが形成される係合部１１６ｂを備える。回転ツール１１６の係合部１１６ｂは、工具ホルダ４２に挿入・合体して一体化され、図示しない位置決め部材により係合部１１６ｂと工具ホルダ４２とが位置決めされている。なお、工具ホルダ４２は、汎用部材であり市販化されている。

そして、回転ツール１１６を用いてボールねじ７８を回転駆動する際には、制御装置２３の制御下に、先ず、上記第１の実施形態におけるステップＳ５にて説明したような工具交換作業により、回転ツール１１６を主軸４６に工具ホルダ４２を介して装着する。

次いで、主軸４６を移動させることにより、回転ツール１１６の軸方向とボールねじ７８の軸方向とを一致させる（図１３参照）。そして、ボールねじ７８のヘッド部７８ｂに係合部１１６ｂを係合させた後、主軸駆動モータ４７により回転ツール１１６を回転させることでボールねじ７８を回転駆動させて、可動ピン６４の移動（位置決め）を行う。

以上のように、本実施形態では、直線移動手段１１４が回転駆動モータ９０を持たないことにより、該直線移動手段１１４の構成を一層簡略化できる。従って、第１の実施形態に係るテーブル１０と比べ、テーブル１１２を一層簡略化且つ軽量化させることができる。

次に、本発明の第３の実施形態につき、図１５及び図１６を参照して説明する。

この第３の実施形態に係るテーブル１１８（ワーク位置決めテーブル）は、上記テーブル１０と比べて、直線移動手段７２の替わりに直線摺動手段１２０を備える点が相違する。

図１５に示すように、直線摺動手段１２０は、直線移動手段７２におけるボールねじ７８の替わりにガイド棒１２２を備え、ナット部材８４の替わりに前記ガイド棒１２２が摺動自在に貫通する摺動部材１２４を備える。

前記ガイド棒１２２は丸棒形状からなり、両端が支持部材１２６、１２８により固定支持されている。従って、可動部材７４（可動ピン６４）は、摺動部材１２４、スライダ８０及びリニアガイド８２により、矢印Ａ方向に摺動自在である。

さらに、直線摺動手段１２０の摺動部材１２４には、該摺動部材１２４をガイド棒１２２に対してロック可能なブレーキ手段１３０が連結される。ブレーキ手段１３０としては、摺動部材１２４をガイド棒１２２に対してロック可能な構成であればよく、例えば、図示しないシリンダとシリンダロッドとの伸縮動作により、図示しないブレーキパッドをガイド棒１２２に対して押圧固定するような構成でもよい。

そして、本実施形態におけるテーブル１１８では、ガイド棒１２２に対して摺動自在且つロック自在に構成される可動ピン６４（可動部材７４）を、該可動ピン６４に係合可能に構成され且つ主軸４６に装着される移動ツール１３２により直接移動させる。図１６は、このような移動ツール１３２の一部省略斜視図を示している。

図１６に示すように、移動ツール１３２は、工具ホルダ４２の装着部４２ａを介して主軸４６の装着穴４６ａに着脱自在に取り付けられるように構成されており、可動ピン６４と係合する孔部１３２ａが形成される係合部１３２ｂを備える。移動ツール１３２の係合部１３２ｂの基端部は、工具ホルダ４２に挿入・合体して一体化され、図示しない位置決め部材により係合部１３２ｂと工具ホルダ４２とが位置決めされている。

また、工具ホルダ４２の装着部４２ａには、移動ツール１３２を主軸４６に取り付ける際に、孔部１３２ａが可動ピン６４の方向（下側）を指向するように位置決めするキー部４２ｂが設けられる。すなわち、キー部４２ｂが、主軸４６に設けられるキー溝４６ｂに係合することにより、係合部１３２ｂが下側を指向する。

そして、移動ツール１３２を用いて可動ピン６４を移動させる際には、制御装置２３の制御下に、先ず、上記第１の実施形態におけるステップＳ５にて説明したような工具交換作業により、移動ツール１３２を主軸４６に工具ホルダ４２を介して装着する。

次いで、主軸４６を移動させることにより、移動ツール１３２の孔部１３２ａの軸方向と可動ピン６４の軸方向とを一致させる（図１５参照）。そして、孔部１３２ａと可動ピン６４とを係合させた後、主軸ユニット１６を図１５の矢印Ａ方向に移動させることで可動ピン６４を移動させて、可動ピン６４の移動（位置決め）を行う。なお、可動ピン６４が所定の位置に移動させられると、制御装置２３により、ブレーキ手段１３０が駆動され、可動ピン６４の位置が確実に固定される。

以上のように、本実施形態では、直線摺動手段１２０が回転駆動モータ９０や軸受８６、９２等を持たないことにより、該直線摺動手段１２０の構成を一層簡略化できる。従って、第１の実施形態に係るテーブル１０と比べ、テーブル１１８を一層簡略化且つ軽量化させることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記テーブル１０、１１２、１１８にて位置決めされるワークとしては、ワーク２２には当然限定されず、多様な形状のワークの位置決め及び加工が可能である。また、ワーク２２の位置決め方法としては、上記実施形態で説明したように、ワーク２２に基準孔２２ａ、２２ｂを設けて、固定ピン６２及び可動ピン６４と係合させる替わりに、ワーク２２に突起部（ピン）を設けて、テーブル１０、１１２、１１８に凹状の孔部を形成することによって、位置決めをするようにしてもよい。

また、回転ツール１１６は、ボールねじ７８を回転可能であればよく、同様に、移動ツール１３２は、可動ピン６４を移動可能であればよい。

さらに、上記実施形態における工作機械１２に用いられる主軸ヘッドユニット１８及び工具交換ユニット２０等は、これらに限定されるものではないのは当然である。また、主軸ユニット１６の主軸４６の３次元方向への移動は、上記Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸系による直交座標系の機構に限らず、回転軸を含む極座標系の機構等により制御するようにしてもよい。

さらにまた、テーブル１０、１１２、１１８における駆動部６８は旋回部６６を旋回可能であればよく、例えば、基部１０２を設けず、基台１４上に直接旋回部駆動モータ６９を配置するような構成でもよい。

本発明の第１の実施形態に係るワーク位置決めテーブルを搭載する工作機械の一部切欠斜視図である。 前記工作機械の平面図である。 前記工作機械の正面図である。 前記第１の実施形態におけるワークの斜視図である。 前記工作機械に備えられる工具交換ユニットの動作説明図である。 前記第１の実施形態に係るテーブルの斜視図である。 図６のテーブルの平面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける縦断面図である。 図８の線ＩＸ−ＩＸにおける一部省略縦断面図である。 前記工作機械によりワークを加工する手順を説明するためのフローチャートである。 前記テーブル上にワークを位置決めした状態を説明するための一部省略縦断面図である。 図１２Ａは、前記テーブル上にワークを位置決めした状態を説明するための平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの状態からテーブル面を旋回させて、ワークを所望の加工姿勢にした状態を説明するための平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るワーク位置決めテーブルの縦断面図である。 前記第２の実施形態における回転ツールを説明するための一部省略斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るワーク位置決めテーブルの縦断面図である。 前記第３の実施形態における移動ツールを説明するための一部省略斜視図である。

符号の説明

１０、１１２、１１８…テーブル １０ａ…テーブル面
１２…工作機械 １４…基台
１６…主軸ユニット １８…主軸ヘッドユニット
２０…工具交換ユニット ２１…載置台
２２…ワーク ２２ａ、２２ｂ…基準孔
２３…制御装置 ４４ａ、４４ｂ…工具
４６…主軸 ４７…主軸駆動モータ
６２…固定ピン ６４…可動ピン
６６…旋回部 ６８…駆動部
６９…旋回部駆動モータ ６９ａ…駆動軸
７０…係合孔 ７２、１１４…直線移動手段
７４…可動部材 ７４ａ、１１６ａ、１３２ａ…孔部
７８…ボールねじ ７８ａ…ねじ部
８０…スライダ ８２…リニアガイド
８４…ナット部材 ８５…弾性体
８６、９２、１０４…軸受 ８８、９４、１２６、１２８…支持部材
９０…回転駆動モータ ９６…固定部材
９８…光センサ １００、１１６ｂ、１３２ｂ…係合部
１０２…基部 １０６…シール部材
１０８…エンコーダ １１０…被加工面
１１６…回転ツール １２０…直線摺動手段
１２２…ガイド棒 １２４…摺動部材
１３０…ブレーキ手段 １３２…移動ツール

Claims (5)

1. 第１の基準部と第２の基準部とを有する工作物を位置決めするワーク位置決めテーブルであって、
   テーブル面に固定され、前記第１の基準部に係合する第１の基準部材と、
   前記テーブル面上を移動自在に設けられ、前記第２の基準部に係合する第２の基準部材と、
   前記第２の基準部材を直線移動させる直線移動手段と、
   前記テーブル面に着脱自在に固定され、前記第１の基準部材及び前記第２の基準部材により位置決めされた工作物が載置される載置台と、
   前記テーブル面を旋回させる回転手段と、
   を備えることを特徴とするワーク位置決めテーブル。
2. 請求項１記載のワーク位置決めテーブルにおいて、
   前記直線移動手段は、前記第２の基準部材をその移動方向において弾性支持する弾性体を有することを特徴とするワーク位置決めテーブル。
3. 請求項１又は２記載のワーク位置決めテーブルにおいて、
   前記ワーク位置決めテーブルは、前記回転手段を含む駆動部と、
   前記テーブル面を含み、前記駆動部に分離可能に連結される旋回部とから構成されていることを特徴とするワーク位置決めテーブル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク位置決めテーブルを備える工作機械であって、
   前記直線移動手段は、回転部と、該回転部による回転駆動力を受けて直線移動する移動部とを含むと共に、前記移動部には、前記第２の基準部材が配設されており、
   前記移動部又は前記第２の基準部材の移動量又は位置を検知する第１の検知手段と、
   前記回転部を回転駆動する回転ツールが装着された加工主軸と、
   前記ワーク位置決めテーブルの位相を検知する第２の検知手段と、
   前記加工主軸及び前記回転手段の駆動を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記移動部の移動方向と前記加工主軸の軸線方向とを一致させ、
   前記回転ツールにより前記回転部を回転駆動させることで前記第２の基準部材を所定位置に移動させた後、
   前記ワーク位置決めテーブルを所定位置に旋回させることを特徴とする工作機械。
5. 第１の基準部と第２の基準部とを有する工作物を位置決めするために、テーブル面上に固定され且つ前記第１の基準部に係合する第１の基準部材と、前記テーブル面上を移動自在に設けられ且つ前記第２の基準部に係合する第２の基準部材とを有し、前記テーブル面上に前記第１の基準部材及び前記第２の基準部材により位置決めされた工作物が載置されるワーク位置決めテーブルを備える工作機械であって、
   前記第２の基準部材を直線摺動可能に支持する直線摺動手段と、
   前記第２の基準部材の移動量又は位置を検知する第１の検知手段と、
   前記ワーク位置決めテーブルを旋回自在に軸支する軸支手段と、
   前記ワーク位置決めテーブルを位置決め固定するブレーキ手段と、
   前記ワーク位置決めテーブルの位相を検知する第２の検知手段と、
   移動ツールを装着することで、前記第２の基準部材を移動させる加工主軸と、
   前記加工主軸の移動動作を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段により前記移動ツールを装着した前記加工主軸を移動させることで、前記第２の基準部材を所定位置に移動させることを特徴とする工作機械。
   

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