JP5774360B2 - 工作機械のテーブルユニット - Google Patents

Description

本発明は、水平軸周りで旋回割出可能に保持されたチルトテーブルと、そのチルトテーブル上で水平軸と直交する垂直軸周りで回転割出可能に保持された回転テーブルとを備えた工作機械のテーブルユニットに関する。

例えば立形マシニングセンタにおいては、ベッド上に、テーブルユニットとしてのトラニオンユニット（ＡＣ軸ユニット）が設けられる。このトラニオンユニットは、ベッド上のＹ軸案内面によってＹ軸方向へ移動可能な基台上に、Ｘ軸と平行な水平軸であるＡ軸周りで旋回割出可能に保持されたチルトテーブルとしてのトラニオンと、そのトラニオン上でＡ軸と直交する垂直軸であるＣ軸周りで回転割出可能に保持された回転テーブルとを備えている（例えば特許文献１参照）。
そして、このようなテーブルユニットの駆動装置としては、特許文献２に開示のように、チルトテーブルの旋回駆動は基台に内設したモータ及びギヤを用いて行うと共に、回転テーブルの回転駆動は、チルトテーブル内で回転テーブルに同軸で設けたギヤ部に、一対の歯車を噛み合わせて、両歯車をベルト及びプーリ等を介してモータで同調回転させて行う構造が知られている。

特開２００７−３１９９５１号公報 特開平１０−１１８８６７号公報

特許文献２の駆動装置においては、チルトテーブル内のモータが、チルトテーブルが水平姿勢となる平面視で水平軸よりもＹ軸方向へシフトして設けられているため、チルトテーブルがアンバランスとなり、水平軸周りの旋回半径が大きくなって慣性モーメントも増加し、必要な駆動力が大きくなってしまう。

そこで、本発明は、チルトテーブルのバランスを良好として水平軸周りの旋回半径や慣性モーメントも小さくでき、小さい駆動力で駆動させることができる工作機械のテーブルユニットを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基台上で両持ちで支持されるチルトテーブル内に設けられて回転テーブルを回転駆動させる一対のモータを、垂直軸を中心とした点対称位置に、且つモータ軸の軸線を水平軸と垂直軸とで形成される平面上に位置させて配置すると共に、回転テーブルと一対のモータとの間で垂直軸を中心とした点対称位置に一対の減速機を介在させて、各モータを各減速機よりも垂直軸から離れた位置に配置したことを特徴とするものである。

本発明によれば、チルトテーブルのバランスを良好として水平軸周りの旋回半径や慣性モーメントを小さくすることができる。よって、小さい駆動力で駆動させることができる。特に、チルトテーブルを両持ち支持としてモータを一対配置しているので、比較的小さなモータでも大きな駆動トルクを得ることができると共に、ギヤのバックラッシュも相殺することができ、コンパクトで精度の高いテーブルユニットが得られる。

立形マシニングセンタの斜視図である。 ＡＣ軸ユニットの説明図で、（Ａ）が平面、（Ｂ）が正面、（Ｃ）がトラニオンの側面をそれぞれ示す。 変更例のＡＣ軸ユニットの説明図で、（Ａ）が平面、（Ｂ）が正面、（Ｃ）がトラニオンの側面をそれぞれ示す。 テーブルユニットの変更例を示す立形マシニングセンタの説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の一例である５軸制御の立形マシニングセンタの斜視図で、立形マシニングセンタ１において、２はベッド、３は門形構造のクロスレールで、ベッド２の上面には、Ｙ軸案内レール４，４が設けられる一方、クロスレール３の前面には、Ｘ軸案内レール５，５が設けられている。Ｙ軸案内レール４，４上には、テーブルユニットとしてのトラニオン構造のＡＣ軸ユニット６がＹ軸方向へ移動可能に設置されて、Ｘ軸案内レール５，５には、ラムサドル７がＸ軸方向へ移動可能に設置されている。ラムサドル７の前面には、下端に主軸９を備えた主軸頭８が、Ｚ軸方向へ移動可能に設置されている。

ＡＣ軸ユニット６は、ベッド２上を移動する正面視Ｕ字状の基台１０に、幅広なＵ字状に形成されてなるチルトテーブルとしてのトラニオン１１を備え、そのトラニオン１１上に、加工対象となるワークが載置されるパレットを設置可能な回転テーブル１２を備えている。トラニオン１１は、図２に示すように、左右に突設した支軸１４，１４が基台１０両端の支持部１３，１３内で軸受１５によって軸支されて、Ｘ軸方向と平行な水平軸であるＡ軸を中心に旋回可能に支持されている。基台１０内には、図示しないモータと減速機構とが設けられて、支軸１４への回転伝達により、トラニオン１１をＡ軸周りの所定の旋回位置へ旋回割出可能としている。

また、トラニオン１１内において、回転テーブル１２は、上下の軸受１６，１７によって軸支されて、Ａ軸方向と直交する垂直軸であるＣ軸を中心に３６０度回転可能に支持されている。軸受１６，１７間で回転テーブル１２には、ギヤ部１８が同軸で一体回転可能に設けられている。
さらに、ギヤ部１８の左右両側には、上側の出力軸にギヤ２０を、下側の入力軸にプーリ２１を備えた一対の減速機１９，１９が、Ｃ軸を中心とする左右対称に配置されて、ギヤ２０，２０をギヤ部１８に噛合させている。減速機１９は、周知の遊星歯車減速機構を内設している。

加えて、減速機１９，１９の左右両側には、下向きにしたモータ軸にプーリ２３を備えた一対のモータ２２，２２が、Ｃ軸を中心とする左右対称に配置されて、プーリ２３と、隣接する減速機１９のプーリ２１との間にベルト２４をそれぞれ張設している。
このモータ２２は、モータ軸の軸線ＰをＣ軸−Ａ軸で形成される平面上に位置させて、Ｃ軸と平行に配置されている。
なお、このモータ２２やトラニオン１１を旋回割出するモータの駆動、ＡＣ軸ユニット６やラムサドル７、主軸頭８の移動等は、図示しないＮＣ装置によって制御される。

以上の如く構成された立形マシニングセンタ１においては、回転テーブル１２上でパレットに固定されたワークを、トラニオン１１のＡ軸周りでの旋回動作と、回転テーブル１２のＣ軸周りでの回転動作と、ＡＣ軸ユニット６のＹ軸方向へのスライド動作とにより所望の加工位置へ位置決めし、工具を取り付けた主軸９をＸ軸及びＺ軸方向へ移動させながら加工を行う。
このとき、トラニオン１１内では、回転テーブル１２を回転させるモータ２２，２２が、軸線ＰがＣ軸−Ａ軸平面上に位置するように配置されているので、Ａ軸周りの旋回半径が小さくなる。よって、トラニオン１１を旋回割出する際の慣性モーメントが小さくなる。

このように、上記形態の立形マシニングセンタ１のＡＣ軸ユニット６によれば、トラニオン１１内に設けられて回転テーブル１２を回転駆動させるモータ２２を、モータ軸の軸線ＰをＡ軸とＣ軸とで形成される平面上に位置させて配置したことで、トラニオン１１のバランスを良好としてＡ軸周りの旋回半径や慣性モーメントを小さくすることができる。よって、小さい駆動力で駆動させることができる。
特にここでは、トラニオン１１を、基台１０上で両持ちで支持させて、モータ２２を、Ｃ軸を中心とした点対称位置に一対配置しているので、比較的小さなモータ２２でも大きな駆動トルクを得ることができると共に、ギヤ２０のバックラッシュも相殺することができ、コンパクトで精度の高いＡＣ軸ユニット６が得られる。

なお、上記形態では、回転テーブルのギヤ部とモータとの間に減速機やベルト伝達機構を介在させているが、これに代えて、モータ軸に設けた歯車を直接回転テーブルのギヤ部に噛合させたり、モータ軸の歯車と回転テーブルのギヤ部との間に一又は複数の歯車を介在させたりすることも可能である。

また、モータを、モータ軸の軸線がＣ軸と平行となる縦向きに配置しているが、これに限らず、Ａ軸−Ｃ軸とで形成される平面上であれば、例えば図３に示すように、回転テーブル１２のギヤ部１８をベベルギヤとし、モータ２５のモータ軸にベベルギヤ２６を設けてギヤ部１８に直接噛合させて、モータ２５を、モータ軸の軸線ＰがＡ軸と平行となる横向きに配置してもよい。勿論この場合もギヤ部１８とベベルギヤ２６との間にベベルギヤを用いた減速機等を介在させることができる。さらに、当該平面上でＡ軸とＣ軸とに対してモータ軸の軸線Ｐが所定の角度（例えば４５度）をなすように傾斜させてもよい。

そして、上記形態では立形マシニングセンタのＡＣ軸ユニットに本発明を適用しているが、チルトテーブルと回転テーブルとを含むテーブルユニットを備えた工作機械であれば、横形マシニングセンタ等でも本発明は採用可能である。

例えば、図４に示す立形マシニングセンタ３０のように、Ｙ軸テーブル３１上に、前方へ突出するＬ字状に片持ち支持されてＹ軸と平行な水平軸であるＢ軸周りで旋回割出可能なチルトテーブル３３と、そのチルトテーブル３３上に設けられ、Ｂ軸と直交する垂直軸であるＣ軸周りで回転割出可能な回転テーブル３４とからなるテーブルユニット３２を備えたタイプであっても本発明は適用できる。この場合は、チルトテーブル３３内でＢ軸−Ｃ軸平面上にモータ軸の軸線Ｐを位置させたモータ３６を一つ配置して、モータ軸に設けたギヤ３７の回転を、減速機３８やベルト伝達機構を介して回転テーブル３４に設けたギヤ部３５に回転伝達させればよい。勿論この場合も減速機３８等をなくしてギヤ３７を直接ギヤ部３５に噛合させたりしてもよい。

１，３０・・立形マシニングセンタ、２・・ベッド、３・・クロスレール、６・・ＡＣ軸ユニット、８・・主軸頭、９・・主軸、１０・・基台、１１・・トラニオン、１２，３４・・回転テーブル、１３・・支持部、１４・・支軸、１５，１６，１７・・軸受、１８，３５・・ギヤ部、１９，３８・・減速機、２０，３７・・ギヤ、２１，２３・・プーリ、２２，２５，３６・・モータ、３２・・テーブルユニット、３３・・チルトテーブル、Ｐ・・軸線。

Claims (1)

1. 基台上で両持ちで支持され、水平軸周りで旋回割出可能なチルトテーブルと、そのチルトテーブル上で前記水平軸と直交する垂直軸周りで回転割出可能に設けられた回転テーブルと、を含む工作機械のテーブルユニットであって、
   前記チルトテーブル内に設けられて前記回転テーブルを回転駆動させる一対のモータを、前記垂直軸を中心とした点対称位置に、且つモータ軸の軸線を前記水平軸と垂直軸とで形成される平面上に位置させて配置すると共に、前記回転テーブルと一対の前記モータとの間で前記垂直軸を中心とした点対称位置に一対の減速機を介在させて、各前記モータを各前記減速機よりも前記垂直軸から離れた位置に配置したことを特徴とする工作機械のテーブルユニット。

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