JP6137928B2

JP6137928B2 - 工作機械

Info

Publication number: JP6137928B2
Application number: JP2013089528A
Authority: JP
Inventors: 吉田　睦; 睦吉田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-04-22
Also published as: JP2014213389A; CN104108026A; US20140312548A1; DE102014205943A1; CN104108026B; US9649735B2

Description

この発明は、工作機械の本体に水平スライド移動可能に支持されたスライドテーブルと、スライドテーブル上に、該スライドテーブルの水平スライド移動方向と直交する方向に延び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、を備えた工作機械に関する。

例えば特許文献１には、被加工物を保持して回転させる回転テーブルと、上部に該回転テーブルを回転自在に支持するスライドテーブルと、前記被加工物を加工する工具を保持する工具保持体とが、直交する３方向に相対移動可能に設けられた横形マシニングセンタが開示されている。特許文献１の横形マシニングセンタでは、床面に固定したベッドが平面視Ｔ字状をなしており、このベッド上に、直交する２方向に沿って、前記工具保持体を水平スライド移動可能に支持する第１ガイドレールと、前記スライドテーブルを水平スライド移動可能に支持する第２ガイドレールとを設けている。そして、このスライドテーブルは、べッドの上方で、前記第２ガイドレール上を水平スライド移動すると共に、スライドテーブル内には、回転テーブルに回転駆動力を入力可能で外周に軸方向に沿って等間隔にローラカムギヤを複数配置させた入力軸が設けられている。加えて回転テーブルの回転軸には、該回転軸の周方向に沿って等間隔にカムフォロアが複数配置されて、前記ローラカムギヤをカムフォロアと噛み合わせて、前記回転駆動力を回転テーブルに伝達させることで、回転テーブルが回転可能となっている。この他にも、スライドテーブル内に、ウォームギヤを設けた入力軸が設けられて、このウォームギヤを、回転テーブルの回転軸の外周部に設けたギヤと噛み合わせて、該入力軸の回転駆動力を回転テーブルに伝達させることがなされている。

特開２００３−３１１５６５号公報

しかしながら、上記の横形マシニングセンタに代表される工作機械では、スライドテーブルを、ベッド上で水平スライド移動可能に支持するためには、スライドテーブルを、ベッドの上方で、第２ガイドレール上を水平スライド移動可能に設ける必要があった。このため、床面から該スライドテーブルに支持された回転テーブルの上面までの高さ寸法が、ベッドの高さ寸法や第２ガイドレールの高さ寸法に、スライドテーブルの高さ寸法を加算して決められることになると、工作機械の高さ寸法が増加することになりかねず、その結果、工作機械が大型化することが懸念されていた。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、大型化を抑制可能な工作機械を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る工作機械は、工作機械の本体の上部に水平スライド移動可能に支持されたスライドテーブルと、前記スライドテーブル上で、該スライドテーブルの水平スライド移動方向と直交する方向に延び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、を備え、前記スライドテーブル内に、前記回転テーブルを回転させるモータを設けた工作機械であって、前記本体に、前記スライドテーブルの下部を収容して前記モータが突出する収容空間を形成する一方、前記本体上に、前記収容空間の外側で互いに対向して配置されて、前記スライドテーブルを前記水平スライド移動可能に支持する一対のガイドレールを備え、前記モータを、前記水平スライド移動方向で前記垂直軸を中心とした前後の点対称位置に一対配置したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記一対のガイドレール間で前記収容空間内に、前記スライドテーブルを水平スライド移動させるボールねじを、前記水平スライド移動方向に沿って配置したことを特徴とする。

請求項１の発明に係る工作機械によれば、スライドテーブルを、工作機械の本体の上方に配置して該本体に対して水平スライド移動させる場合と比べると、本体と、スライドテーブル上に設けられた回転テーブルの上面との間の寸法を短縮できる。これに伴って、工作機械の小型化が可能になる。
また、各モータの回転駆動トルクが比較的小さい場合であっても、このモータを一対配置することで、大きな回転駆動トルクを得ることができる。

本発明の実施形態１で回転テーブルを有するスライドテーブルを備えたマシニングセンタの概略部分正面断面図である。スライドテーブルの内部構造を示す同スライドテーブルの概略側面図である。実施形態２のマシニングセンタの概略部分正面断面図である。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１には、回転テーブル３を有するスライドテーブル２を備えたマシニングセンタ１を示した。マシニングセンタ１は、床上に設置されたベッド４を備えている。このベッド４には、スライドテーブル２の収容空間６が形成されている。この収容空間６は、上側（図１の上側）をベッド４の上面に開口させた上で、前側（図１の手前側）をベッド４の前面（同手前側）に開口させ、後側（図１の奥側）をベッド４の後面（同奥側）に開口させた断面が略Ｕ字形で凹状の空間とされている。さらにベッド４の上面で、収容空間６の外側に当たる左端部及び右端部に、ベッド４の前後方向（図１の手前奥方向）に延びるガイドレール７，７が、ベッド４の左右方向（図１の左右方向）で対向して平行に並設されている。なお、マシニングセンタ１は本発明の工作機械の一例であり、ベッド４は本発明の工作機械の本体の一例である。

また図１及び図２に示すようにスライドテーブル２には、該スライドテーブル２の前後方向の全長に亘りスライドテーブル２の中央部分を下側へ突出させた突出部１０が形成されている。図１に示すように、スライドテーブル２の下面で、突出部１０の外側に当たる左端部及び右端部には、該スライドテーブル２の前後方向（図１の手前奥方向）に亘って延びるスライド溝１１が形成されたガイドブロック１２，１３がそれぞれ固定されている。図１に示すように、各スライド溝１１は各ガイドレール７に摺動自在に嵌まるようになっている。各スライド溝１１が各ガイドレール７に嵌められた状態では、スライドテーブル２の突出部１０は収容空間６に収容される。

さらに収容空間６内で、スライドテーブル２の突出部１０の外側に当たる左側領域には、ボールねじ１５が、ベッド４の前後方向に延びて回転可能に配置され、前記突出部１０の外側に当たる右側領域には、ボールねじ１６が、ベッド４の前後方向に延びて回転可能に配置されている。そしてスライドテーブル２の下面で突出部１０とガイドブロック１２との間には、収容空間６に収容されてボールねじ１５と螺合するボールねじナット部１７が突設されている。加えてスライドテーブル２の下面で突出部１０とガイドブロック１３との間には、収容空間６に収容されてボールねじ１６と螺合するボールねじナット部１８が突設されている。本実施形態では、モータ（図示せず。）によって両ボールねじ１５，１６を回転させることで、スライドテーブル２の両ボールねじナット部１７，１８が、収容空間６内で各ボールねじ１５，１６の軸方向（ベッド４の前後方向）に水平スライド移動する。これと共に、突出部１０も収容空間６内で前記前後方向に水平スライド移動する。すると、スライドテーブル２の各スライド溝１１が各ガイドレール７に沿って摺動する結果、スライドテーブル２は、ベッド４の前後方向へ水平スライド移動する。

図１及び図２に示すように、スライドテーブル２の上面には、回転テーブル３が備えられている。この回転テーブル３の上面には、加工対象となるワークが着脱自在に固定される。図２に示すように回転テーブル３は、スライドテーブル２の突出部１０内において該突出部１０の上下方向で二段配置された軸受２０，２１によって回転可能に支持されている。そしてこの回転テーブル３は、スライドテーブル２の水平スライド方向（図１の手前奥方向）と直交する垂直軸２２を中心に３６０度回転して回転割出可能とされている。さらに突出部１０内において、軸受２０，２１の間で回転テーブル３には、ギヤ部２３が、回転テーブル３と同軸で一体回転可能に設けられている。図２に示すように突出部１０内でギヤ部２３の前後（図２の左右）の両側には、上側の出力軸にギヤ２５を、下側の入力軸にプーリ２６を備えた一対の減速機２４，２４が、垂直軸２２を中心として前後対称に配置されている。加えてギヤ２５，２５は、ギヤ部２３に噛合されている。各減速機２４は、周知の遊星歯車減速機構を内設している。

加えて図２に示すように、突出部１０内において一対のモータ３０，３０が、該突出部１０の前後方向で減速機２４，２４の外側に垂直軸２２を中心として点対称となるように配置されている。各モータ３０は、モータ軸を下向きにして配置されており、各モータ軸にプーリ３１を備えている。そして各プーリ３１と、これに隣接する各減速機２４のプーリ２６との間に、ベルト３２が張設されている。各モータ３０を突出部１０内に配置すると、図１に示すように突出部１０を収容空間６に収容した状態では、各モータ３０が収容空間６に突出した状態になる。

本実施形態のマシニングセンタ１では、図示しないＮＣ装置によって、両モータ３０，３０のモータ軸を回転させると、各モータ３０の回転駆動トルクが、ベルト３２や減速機２４を介して回転テーブル３のギヤ部２３に伝達される。このようにすることで、回転テーブル３を回転駆動させることが可能になる。その際には、各モータ３０の回転駆動トルクが比較的小さい場合であっても、モータ３０を、垂直軸２２を中心として突出部１０の前後方向で点対称となるように一対配置したことで、大きな回転駆動トルクを得ることができるという利点がある。

このマシニングセンタ１では、回転テーブル３を垂直軸２２周りで回転駆動させることや、スライドテーブル２をベット４の前後方向で水平スライド移動させることにより、回転テーブル３の上面に固定されたワークを所望の加工位置に位置決めし、当該ワークに対して加工を行う。本実施形態では図１に示したように、ベッド４に、突出部１０や両ボールねじナット部１７，１８を前記前後方向に水平スライド移動可能に収容する収容空間６を形成した。このような場合には、ベッド４に収容空間６を形成せずに、突出部１０や両ボールねじナット部１７，１８をベッド４の上方に配置させてスライドテーブル２を前記水平スライド移動させる場合と比べると、ベッド４の上面と、回転テーブル３の上面との間の寸法を短縮できる。これに伴って、マシニングセンタ１の高さ寸法を短縮できるため、当該マシニングセンタ１の小型化が可能になる。よって、天井高さの低い建物においても、当該マシニングセンタ１を配置することが可能になる。さらには、スライドテーブル２の突出部１０及び両ボールねじナット部１７，１８を、該スライドテーブル２の下方に位置するベッド４の収容空間６に収容可能として、従来よりもスライドテーブル２の重心の位置を低くすると、スライドテーブル２に力が加わった場合でも、該スライドテーブル２の横揺れ（振動）を抑えることができる。

＜実施形態１の効果＞
本実施形態のマシニングセンタ１では、スライドテーブル２を、ベッド４の上方に配置して各ガイドレール７に沿ってベッド４の前後方向に水平スライド移動させる場合と比べると、ベッドの上面と、回転テーブル３の上面との間の寸法を短縮できる。これに伴って、マシニングセンタ１の小型化が可能になる。

また、回転テーブル３を回転駆動させる各モータ３０の回転駆動トルクが比較的小さい場合であっても、このモータ３０を、垂直軸２２を中心として突出部１０の前後方向で点対称となるように一対配置したことで、大きな回転駆動トルクを得ることができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を図３を参照しつつ説明する。ここでは実施形態１と同一の構成は同一の符号を付しその説明を省略する。図３に示すマシニングセンタ１Ａでは、スライドテーブル２Ａの突出部１０Ａ内に、ダイレクトドライブモータ４０（以下「モータ４０」という。）が縦向きに配置されている。このモータ４０は、ステータ４１とロータ４３とを備えている。ステータ４１は略円筒状に形成されて、ステータ４１にはコイルが巻回されている。このステータ４１の内部には、ステータ４１の中心軸の軸方向（図３の上下方向）にロータ４３が配置されている。このロータ４３は回転テーブル３に直結された回転軸４２に固定されて、ロータ４３の外周には、ステータ４１のコイルと対向するように磁石が配置されている。そして、ロータ４３と該ロータ４３が固定されている回転軸４２とに直結された回転テーブル３は、軸受２０，２１によってスライドテーブル２Ａに回転可能に支持される。本実施形態では、ステータ４１のコイルへの通電に伴ってロータ４３が回転すると、ロータ４３が、該ロータ４３に回転軸４２を介して直結された回転テーブル３を直接回転駆動させる。なお、マシニングセンタ１Ａは本発明の工作機械の一例である。

＜実施形態２の効果＞本実施形態のマシニングセンタ１Ａでは、モータ４０を回転テーブル３に直結したことで、モータ４０の回転駆動トルクを、減速機構を介して回転テーブル３に伝達させる必要がない。このため、モータ４０を収容するスライドテーブル２Ａ内に減速機構の配置空間を設ける必要がない。よって、スライドテーブル２Ａ内に減速機構の配置空間を設ける場合と比較して、スライドテーブル２Ａを小型化できる結果、マシニングセンタ１Ａをより小型化することが可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。上述した実施形態１では、一対のモータ３０，３０によって、回転テーブル３を回転駆動させる例を示したが、これに限らず、突出部１０内に一つのモータを配置して、このモータの回転駆動トルクを、例えばベルト伝達機構や減速機を介して回転テーブル３のギヤ部２３に伝達させることで、回転テーブル３を回転駆動させてもよい。

１（１Ａ）・・マシニングセンタ、２（２Ａ）・・スライドテーブル、３・・回転テーブル、４・・ベッド、６・・収容空間、７・・ガイドレール、２２・・垂直軸、３０・・モータ、４０・・ダイレクトドライブモータ。

Claims

工作機械の本体の上部に水平スライド移動可能に支持されたスライドテーブルと、前記スライドテーブル上で、該スライドテーブルの水平スライド移動方向と直交する方向に延び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、を備え、前記スライドテーブル内に、前記回転テーブルを回転させるモータを設けた工作機械であって、
前記本体に、前記スライドテーブルの下部を収容して前記モータが突出する収容空間を形成する一方、
前記本体上に、前記収容空間の外側で互いに対向して配置されて、前記スライドテーブルを前記水平スライド移動可能に支持する一対のガイドレールを備え、
前記モータを、前記水平スライド移動方向で前記垂直軸を中心とした前後の点対称位置に一対配置したことを特徴とする工作機械。
前記一対のガイドレール間で前記収容空間内に、前記スライドテーブルを水平スライド移動させるボールねじを、前記水平スライド移動方向に沿って配置したことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。