JP6238819B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを把持する主軸と、主軸に把持されたワークを加工する工具が装着される刃物台とを備える工作機械に関する。

ワークを把持する主軸と、前記ワークを加工する工具が装着される刃物台とを備え、前記刃物台に、前記工具の装着部が前記主軸の軸線に沿うＺ軸に直交する直交軸の方向に複数並設され、前記直交軸に沿って前記刃物台を前記主軸に対して相対的に移動させて前記ワークの加工を行う工作機械が公知である（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２０１１／１１８３３８号

上述の工作機械においては、加工用の工具の刃物台への取り付けは、主軸の軸線に対して上下に直交する方向に並設された上段側の装着部および下段側の装着部を介して行われる。理想的には前記装着部の前記工具の取付け中心点を結ぶ線（装着部中心線）は主軸の軸線（主軸軸線）に対して上下に直交するが、刃物台の取り付け精度や加工精度等によっては、装着部中心線が主軸軸線に対して傾斜する場合がある。このような場合に刃物台に取り付けられた工具での加工精度が低下する場合があるという問題がある。

従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、ワークを把持する主軸と、主軸に把持されたワークを加工する工具が装着される刃物台とを備え、ワークを高精度に加工することができる工作機械を提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明によれば、ワークを把持する主軸と、前記ワークを加工する工具が装着される刃物台とを備え、前記刃物台に、前記工具の装着部が前記主軸の軸線に沿うＺ軸に直交する直交軸の方向に複数並設され、前記直交軸に沿って前記刃物台を前記主軸に対して相対的に移動させて前記ワークの加工を行う工作機械において、前記直交軸を、前記直交軸方向に対応した各前記装着部の前記工具の取付け中心点を結ぶ線に沿った方向に補正する補正手段を備え、前記刃物台の前記直交軸方向への移動方向が、前記補正手段による補正後の直交軸に基づいて規定される。

ここで、前記主軸および前記刃物台のうちのいずれか一方が移動するように構成される。

また、前記直交軸が、前記Ｚ軸に対して上下方向に直交するＹ軸または前記Ｚ軸に対して水平方向に直交するＸ軸からなる。

工作機械は、前記刃物台を、前記Ｙ軸に沿って前記主軸に対して相対的に移動させるＹ軸移動手段と、前記Ｘ軸に沿って前記主軸に対して相対的に移動させるＸ軸移動手段とを備え、前記Ｘ軸移動手段と前記Ｙ軸移動手段との協動により、前記補正後の直交軸の方向に、前記刃物台を前記主軸に対して相対的に移動させる。

また、前記工具は、前記主軸の径方向にワークを加工するクロスツールであってもよい。

本発明によれば、刃物台の前記直交軸方向への主軸に対する相対的な移動が、前記直交軸方向に対応した各前記装着部の前記工具の取付け中心点を結ぶ線に沿った方向に補正されるので、作業者が取り付け治具等を用いて加工用工具の取り付け位置を手動で修正することなく、補正後の座標軸に基づいて主軸台を移動させることで、ワークの加工精度を向上させることができる。

本発明の実施例による工作機械の概略図である。 工作機械の正面主軸部分の要部概略図である。 工作機械における背面主軸および正面刃物台の斜視図である。 図１の工作機械における各主軸および各刃物台の概略的側面図であって、（Ａ）は、図１の工作機械における背面主軸および正面刃物台をＡ方向から見た概略的側面図であり、（Ｂ）は、図１の工作機械における正面主軸および背面刃物台をＢ方向から見た概略的側面図である。 本発明の実施例による工作機械の概略的ブロック図である。 図１の工作機械における各主軸および各刃物台の概略的側面図であって、（Ａ）は、図１の工作機械における背面主軸および正面刃物台をＡ方向から見た概略的側面図であり、（Ｂ）は、図１の工作機械における正面主軸および背面刃物台をＢ方向から見た概略的側面図である。

図１は、本発明の実施例による工作機械の概略図であり、図２は、工作機械の正面主軸部分の要部概略図である。本発明の工作機械１は、ベッド２上に、正面主軸台３を介して正面主軸１０が搭載され、正面主軸１０に対向して背面主軸台４を介して背面主軸２０が搭載されている。正面主軸１０と背面主軸２０とは互いに平行な軸線を有する。両主軸１０，２０の軸線と同一方向の軸をＺ軸と称する。

正面主軸１０は、正面主軸１０と正面主軸台３との間に形成されたビルトインモータによって回転駆動自在に正面主軸台３に支持されている。正面主軸台３は、前記Ｚ軸に沿って延出するＺ１レール６に支持されており、ベッド２側に前記Ｚ軸に沿って移動自在に設けられている。正面主軸台３は、ベッド２側と正面主軸台３側との間に設けられるボールネジ機構を正面主軸台モータ５で駆動することによってＺ軸に沿って移動駆動される。

ベッド２上の正面主軸台３に対向する位置には、前記Ｚ軸に水平方向で直交するＸ軸に沿って延出するＸ２レール７が敷設されている。Ｘ２レール７にはスライド移動自在にスライド台８が設けられている。スライド台８は、ベッド２側とスライド台８側との間に設けられるボールネジ機構１５を、図示しないスライド台モータで駆動することによってベッド２に対してＸ軸に沿って移動駆動される。

スライド台８には、Ｚ軸に沿って延出するＺ２レール９に支持されて移動台１１が設けられている。移動台１１は、スライド台８側と移動台１１側との間に設けられるボールネジ機構を移動台モータ２４で駆動することによって、スライド台８に対してＺ軸に沿って移動駆動される。背面主軸台４は、前記Ｚ軸およびＸ軸に直交する上下方向のＹ軸に沿って移動自在に移動台１１に装着されている。

背面主軸台４は移動台１１に取り付けられた背面主軸台モータ３３の駆動によって移動台１１に対してＹ軸に沿って移動駆動される。背面主軸台４は、スライド台８のベッド２に対するＸ軸方向への移動と、移動台１１のスライド台８に対するＺ軸方向への移動を介して、ベッド２側にＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に移動自在に設けられる。

背面主軸２０は、背面主軸２０と背面主軸台４との間に形成されたビルトインモータによって回転駆動自在に背面主軸台４に支持されている。背面主軸台４には、図３に示されるように、正面主軸１０に対応する正面刃物台１２が一体的に設けられている。正面刃物台１２には、正面加工用工具１３が装着される。図１の工作機械１における背面主軸２０および正面刃物台１２をＡ方向から見た側面図である図４（Ａ）に模式的に示すように、正面刃物台１２は、正面加工用工具１３を取り付けるための上段取付け部４１および下段取付け部４２が、Ｙ軸方向に並設されている。

ベッド２側の正面主軸台３と背面主軸台４との間には、支持台１４を介してガイドブッシュ装置１６が設けられている。ガイドブッシュ装置１６は従来公知のガイドブッシュを備えおり、該ガイドブッシュの軸線と正面主軸１０の軸線とが同軸となる（すなわち一致する）ように配置されている。

支持台１４には、Ｘ軸に沿って延出するＸ１レール１７に支持されたベース台１８が設けられている。ベース台１８には、主刃物台１９がＹ軸に沿って移動自在に装着されている。主刃物台１９は、ベース台１８のＸ軸方向への移動を介して、ベッド２側にＸ軸方向とＹ軸方向に移動自在に設けられる。主刃物台１９には、バイトホルダ等を介して複数の工具が装着される。

ベッド２側には、背面主軸２０に対応する背面刃物台２１が、刃物台支持部２２を介して背面主軸２０に対向して固定設置されている。背面刃物台２１には背面加工用工具２３が装着される。図１の工作機械１における正面主軸１０および背面刃物台２１をＢ方向から見た側面図である図４（Ｂ）に模式的に示されるように、背面刃物台２１は、背面加工用工具２３を取り付けるための上段取付け部５１および下段取付け部５２が、Ｙ軸方向に並設される。

図５に示されるように、正面主軸台３、背面主軸台４、主刃物台１９の移動や、正面主軸１０および背面主軸２０の回転等は、制御装置１００によって制御されている。正面主軸台３、背面主軸台４、主刃物台１９は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向又はＺ軸方向への移動手段３１を制御装置１００が制御することによって移動駆動される。正面主軸１０及び背面主軸２０は、各々ビルトインモータからなる回転手段３２を制御装置１００が制御することによって回転駆動される。

特に背面主軸台４は、Ｚ軸方向への移動に加えて、背面主軸台４と移動台１１との間に形成されるＹ軸に沿ったスライド支持機構と背面主軸台モータ３３とを備えてなるＹ軸移動手段３１ＡによってＹ軸方向に移動し、ベッド２側とスライド台８側との間に設けられるボールネジ機構１５とスライド台モータとを備えてなるＸ軸移動手段３１ＢによってＸ軸方向に移動し、スライド台８側と移動台１１との間に設けられるボールネジ機構と移動台モータ２４とを備えてなるＺ軸移動手段３１ＣによってＺ軸方向に移動する。

制御装置１００による制御により、工作機械１は、例えば正面主軸１０の後方からバーフィーダ等によって長尺の棒材が供給されると、該棒材を正面主軸１０によって把持してガイドブッシュ装置１６のガイドブッシュに挿通し、正面主軸台３、主刃物台１９、背面主軸台４（正面刃物台１２）を移動させて、棒材のガイドブッシュからの突出部分を、主刃物台１９の工具や正面主軸台３の正面加工用工具１３によって加工することができる。

正面主軸１０に把持された棒材は、正面主軸１０での加工が完了すると突っ切られ、突っ切られた部分を背面主軸２０に受け渡すことができる。工作機械１は、正面主軸１０での加工が完了して背面主軸２０に受け渡されて把持された材料（ワーク）を、背面主軸台４の移動によって、背面刃物台２１の背面加工用工具２３により加工を行うことができる。

図４に示すように、正面刃物台１２の上段取付け部４１と下段取付け部４２、および背面刃物台２１の上段取付け部５１と下段取付け部５２は、正面加工用工具１３または背面加工用工具２３の装着部４３，４４，５３，５４が、Ｘ軸に沿って複数配置されている。正面刃物台１２および背面刃物台２１の上段取付け部４１，５１の各装着部４３，５３と下段取付け部４２，５２の各装着部４４，５４は、各々Ｙ軸に沿って対応するようにＸ軸方向に同ピッチで配置されている。各装着部４３，４４，５３，５４に工具を装着すると、各上段取付け部４１，５１および各下段取付け部４２，５２に正面加工用工具１３または背面加工用工具２３がＸ軸に沿う方向に一直線上の工具列を形成する。

上段取付け部４１，５１と下段取付け部４２，５２のＸ軸方向で同じ位置の装着部（例えば上段取付け部４１の右から３番目の装着部４３と下段取付け部４２の右から３番目の装着部４４）の工具の取付け中心点は、Ｙ軸に沿って位置する。理想的にはＹ軸方向に対応する各装着部４３，４４または５３，５４の工具の取付け中心点を結ぶ上下（Ｙ軸）方向の直線ＬＶがＹ軸と一致する方向で平行となり、上段取付け部４１，５１または下段取付け部４２，５２を各々構成する装着部４３，４４，５３，５４の工具の取付け中心点を結ぶ水平（Ｘ軸）方向の直線ＬＨがＸ軸と一致する方向で平行となる。

ただし図６に示されるように、正面刃物台１２および背面刃物台２１の加工や組み立ての精度等に応じて直線ＬＶや直線ＬＨが、Ｙ軸やＸ軸に対して傾斜する場合がある。制御装置１００は、Ｙ軸を直線ＬＶに平行となるように補正し、Ｘ軸を直線ＬＨに平行となるように補正する補正手段３０を備える。制御装置１００は、補正手段３０によって、補正後のＸ軸であるＸ’軸および補正後のＹ軸であるＹ’軸によって規定される座標軸に基づいて背面主軸台４の移動を制御する。

補正手段３０は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えば補正手段３０をソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、制御装置１００は該ソフトウェアプログラムに従って動作することで補正手段３０の機能が実現される。この場合、既存のモータ制御装置に該ソフトウェアプログラムをインストールすることによって補正手段３０の機能を追加することも可能である。

背面主軸台４は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の移動軸を有するため、制御装置１００（補正手段３０）は、背面主軸台４のＸ’軸方向またはＹ’軸方向への移動を、Ｘ軸移動手段３１ＢとＹ軸移動手段３１Ａとの協動によるＸ軸とＹ軸の合成により容易に行わせることができる。例えば図６（Ａ）に示すように、正面刃物台１２の直線ＬＶがＹ軸に対して傾斜している場合や、図６（Ｂ）に示すように、背面刃物台２１の直線ＬＶがＹ軸に対して傾斜している場合でも、背面主軸台４は、補正手段３０によって、Ｘ’軸およびＹ’軸によって規定される座標軸に基づいて移動するため、ワークの加工精度が向上する。

このように本発明の実施例によれば、ワークの加工精度に対する正面刃物台１２や背面刃物台２１の加工精度や取付精度の悪影響を防止することができるため、正面刃物台１２や背面刃物台２１の加工や取り付け等を容易に行うことができる。

特に正面刃物台１２や背面刃物台２１のＹ軸方向やＸ軸方向に対応した各装着部の工具の取付け中心点を結ぶ直線ＬＶ，ＬＸが、Ｙ軸やＸ軸に一致するように、正面刃物台１２や背面刃物台２１の取り付け位置の調整等を不要とすることもでき、正面刃物台１２や背面刃物台２１の組み付け等も容易となる。

なお、正面刃物台１２または背面刃物台２１に、主軸１０，２０の径方向にワークを加工するドリル等のクロスツール１３Ａ，２３Ａが装着される場合がある。この場合、クロスツール１３Ａ，２３Ａの取付部２５がＹ軸方向に対応した各装着部４３，４４または５３，５４に装着されて、クロスツール１３Ａ，２３Ａが取り付けられる。

このため、クロスツール１３Ａ，２３Ａが正面刃物台１２または背面刃物台２１に装着されると、クロスツール１３Ａ，２３Ａは、ドリル等のツールの軸線ＬＣが、クロスツール１３Ａ，２３Ａの各装着部４３，４４または５３，５４の中心を通る直線ＬＶと一致する（同一方向となる）。つまり一般的にクロスツール１３Ａ，２３Ａの取付部２５は、ツールの軸線ＬＣと各装着部４３，４４または５３，５４の中心を通る直線ＬＶとが一致するように形成されている。

この工作機械１は、補正手段３０によって、Ｘ’軸およびＹ’軸によって規定される座標軸に基づいて移動するため、背面主軸台４をＹ軸方向に移動するように制御するのみで、背面主軸台４は、クロスツール１３Ａ，２３Ａのツールの軸線ＬＣと同一方向となるＹ’軸方向に移動し、クロスツール１３Ａ，２３Ａによる穴あけ等の加工を高精度に行うことが可能となる。

なお、正面刃物台１２の上段取付け部４１および下段取付け部４２の各装着部４３，４４の中心点、ならびに背面刃物台２１の上段取付け部５１および下段取付け部５２の各装着部５３，５４の中心点の各座標位置については、作業者等によって、公知の測定装置を用いて予め測定され、測定された各座標データは、キーボードやタッチパネルなどの入力装置を介して工作機械１の制御装置１００に予め入力される。これにより、補正手段３０は、入力された座標データを用いて上記補正処理を容易に実行することができる。

１ 工作機械
２ ベッド
３ 正面主軸台
４ 背面主軸台
５ 正面主軸台モータ
６ Ｚ１レール
７ Ｘ２レール
８ スライド台
９ Ｚ２レール
１０ 正面主軸
１１ 移動台
１２ 正面刃物台
１３ 正面加工用工具
１３Ａ クロスツール
１４ 支持台
１５ ボールネジ機構
１６ ガイドブッシュ装置
１７ Ｘ１レール
１８ ベース台
１９ 主刃物台
２０ 背面主軸
２１ 背面刃物台
２２ 刃物台支持部
２３ 背面加工用工具
２３Ａ クロスツール
２４ 移動台モータ
２５ 取付部
３０ 補正手段
３１ 移動手段
３１Ａ Ｙ軸移動手段
３１Ｂ Ｘ軸移動手段
３１Ｃ Ｚ軸移動手段
３２ 回転手段
３３ 背面主軸台モータ
４１ 上段取付け部
４２ 下段取付け部
４３ 装着部
４４ 装着部
５１ 上段取付け部
５２ 下段取付け部
５３ 装着部
５４ 装着部
１００ 制御装置

Claims (5)

1. ワークを把持する主軸と、前記ワークを加工する工具が装着される刃物台とを備え、前記刃物台に、前記工具の装着部が前記主軸の軸線に沿うＺ軸に直交する直交軸の方向に複数並設され、前記直交軸に沿って前記刃物台を前記主軸に対して相対的に移動させて前記ワークの加工を行う工作機械において、
   前記直交軸を、前記直交軸方向に対応した各前記装着部の前記工具の取付け中心点を結ぶ線に沿った方向に補正する補正手段を備え、
   前記刃物台の前記直交軸方向への移動方向が、前記補正手段による補正後の直交軸に基づいて規定されることを特徴とする工作機械。
2. 前記主軸および前記刃物台のうちのいずれか一方が移動するように構成された請求項１に記載の工作機械。
3. 前記直交軸が、前記Ｚ軸に対して上下方向に直交するＹ軸または前記Ｚ軸に対して水平方向に直交するＸ軸からなる請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記刃物台を、前記Ｙ軸に沿って前記主軸に対して相対的に移動させるＹ軸移動手段と、前記Ｘ軸に沿って前記主軸に対して相対的に移動させるＸ軸移動手段とを備え、
   前記Ｘ軸移動手段と前記Ｙ軸移動手段との協動により、前記補正後の直交軸の方向に、前記刃物台を前記主軸に対して相対的に移動させる請求項３に記載の工作機械。
5. 前記工具は、前記主軸の径方向にワークを加工するクロスツールである請求項１〜４のいずれか一項に記載の工作機械。

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