JP6273738B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、直線軸三軸と回転軸を有する工作機械に関する。

工作機械は例えば直線軸三軸と回転軸の制御により、テーブルに取り付けたワークに対して工具を相対移動して加工を行う。特許文献１に記載の５軸制御加工機は、互いに直交する直線軸三軸に回転軸二軸を付加したもので、チルトテーブルと回転テーブル（Ｃ軸テーブル）を備える。回転テーブルはチルトテーブル上に設ける。チルトテーブルの回転軸は直線軸三軸の何れかと平行となるように設置する。回転テーブルの回転軸はチルトテーブルの回転軸と直交する何れかの直線軸に対し平行となるように設置する。５軸制御加工機はチルトテーブルを任意に回転することで、回転テーブル上に治具等を用いて設置したワークを任意方向に傾けることができる。工作機械の各軸はベースを介して螺子で締結するので、直線軸三軸と回転軸二軸の相互の位置関係は固定である。

特開２０１２−１６４３０６号公報

特許文献１に記載の５軸制御加工機は、例えば、回転テーブル上の治具又はワークの高さが高い場合に、チルトテーブルを水平面である０°から９０°傾けると、治具又はワークの一部が、チルトテーブルを傾斜した方向に平行な軸方向において、加工軸のストローク領域から外れてしまい、ワークの加工位置が加工領域から出てしまうという問題点があった。加工領域を大きくする対策は工作機械を大型化するので好ましくない。

本発明の目的は、テーブル上の治具又はワークの高さが高い状況下で、テーブルを傾斜させても、ワークの加工位置を加工領域内に収めることができる工作機械を提供することにある。

本発明の請求項１に係る工作機械は、左右方向であるＸ軸、前後方向であるＹ軸、及び上下方向であるＺ軸の互いに直交する直線軸であって、テーブルを移動させる直線軸三軸と、前記Ｘ軸に平行で且つ前記Ｙ軸に直交する軸であって、当該軸回りに前記テーブルを回転させるＡ軸を少なくとも備える回転軸との多軸制御により、前記テーブルに取り付けたワークに対して工具を相対移動させて加工を行う工作機械において、ベースと、前記工具を下方向に向けた状態で保持する主軸を、前記Ｚ軸周りに回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを前記Ｚ軸の方向に昇降可能に支持するコラムと、前記ベースの上面後ろ側に設けられ、前記コラムを前記Ｘ軸の方向と前記Ｙ軸の方向に移動可能に支持する移動機構を備えた台座部と、前記ベースの上面前側に設けられ、前記テーブルを前記Ａ軸周りに回転可能なワーク保持部と、前記ワーク保持部の位置を、前記Ｙ軸の方向に変更可能に固定する固定手段とを備え、前記ワーク保持部は、前記テーブルの左側部を前記Ａ軸において回転可能に支持する左側支持部と、前記テーブルの右側部を前記Ａ軸において回転可能に支持する右側支持部と、前記左側支持部の下部から前方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第一固定穴を有する左側前方固定台と、前記左側支持部の下部から後方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第二固定穴を有する左側後方固定台と、前記右側支持部の下部から前方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第三固定穴を有する右側前方固定台と、前記右側支持部の下部から後方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第四固定穴を有する右側後方固定台とを備え、前記固定手段は、前記ベースの上面前側における前記台座部の前方左側に設けられ、前記ワーク保持部の前記左側前方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第一固定穴を螺子で固定する為のベース側第一固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた左側前方固定部と、前記ベースの上面前側における前記台座部の前方左側であって、前記左側前方固定部に対して後方に隙間を空けた位置に設けられ、前記ワーク保持部の前記左側後方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第二固定穴を螺子で固定する為のベース側第二固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた左側後方固定部と、前記ベースの上面前側における前記台座部の前方右側に設けられ、前記ワーク保持部の前記右側前方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第三固定穴を螺子で固定する為のベース側第三固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた右側前方固定部と、前記ベースの上面前側における前記台座部の前方右側であって、前記右側前方固定部の後方に対して隙間を空けた位置に設けられ、前記ワーク保持部の前記右側後方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第四固定穴を螺子で固定する為のベース側第四固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた右側後方固定部とを備えたことを特徴とする。テーブル上のワーク又は治具の高さが高いと、Ａ軸を回転してテーブル上のワークを傾斜した場合に、加工位置がＹ軸の方向の加工領域から外れてしまう場合がある。工作機械は固定手段を用いて、テーブルを傾斜した時に、Ｙ軸の方向において加工領域内にテーブルに取り付けたワークの加工位置が収まるように、Ａ軸の位置を変更して固定できる。故に工作機械はテーブル上の治具又はワークの高さによらず、ワークの加工位置を加工領域内に収めることができる。テーブル上の治具又はワークの高さに応じてＡ軸の位置を変更できるので、小型の工作機械にも適用可能である。

請求項２に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記Ａ軸を駆動する駆動機構を備え、前記駆動機構は、モータと、前記モータの出力回転を減速して前記Ａ軸に伝達する減速機とを備えたことを特徴とする。駆動機構は減速機を用いることで、モータにかかる慣性を小さくできる。故にモータを小型化できるので、工作機械を小型化できる。小さいモータでも工作機械の早い動きに対応できる。

請求項３に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記Ａ軸に直結して駆動するモータを備えたことを特徴とする。モータは減速機無しでＡ軸に直結して直接駆動するダイレクトドライブ方式である。故に工作機械は部品点数の減少により、摩擦による損失を低減でき、低騒音を図ることができる。更に、メンテナンス及び交換頻度が減り、故障頻度も低減できる。

工作機械１の斜視図（スプラッシュカバー１０省略）。 工作機械１の一部破断した右側面図。 ベース２の斜視図。 ワーク保持ユニット８の後方から見た斜視図。 ワーク保持ユニット８の背面図。 図５に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図。 工作機械１の斜視図（ワーク保持ユニット８：中間位置、チルトテーブル７０の傾斜角度＝０°）。 工作機械１の斜視図（ワーク保持ユニット８：中間位置、チルトテーブル７０の傾斜角度＝＋９０°）。 工作機械１の斜視図（ワーク保持ユニット８：後方位置、チルトテーブル７０の傾斜角度＝＋９０°）。 工作機械１Ａの右側面図。 Ｙ軸レールカバー２０５の周囲の部分斜視図。 前端カバー２２０を取り除いた工作機械１Ａの部分正面図。 前端カバー２２０の斜視図。 ワーク保持ユニット１８０の後方から見た斜視図。 ワーク保持ユニット１８０の平面図。 図１１に示すＩＩ−ＩＩ線矢視方向断面図。

以下、本発明一実施形態の工作機械１を図面を参照して説明する。以下説明では、図中に矢印で示す上下、左右、前後、を使用する。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、工作機械１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とする。工作機械１は直線軸三軸と回転軸二軸を有する５軸制御の立型マシニングセンタである。

図１，図２を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、ベース２、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｘ軸移動機構（図示略）、Ｚ軸移動機構（図示略）、移動体１２、コラム５、主軸ヘッド６、主軸７、ワーク保持ユニット８、工具交換装置９、スプラッシュカバー１３（図２参照、図１では省略）等を備える。ベース２は直方体状の鉄製部材で、底部四隅に高さ調節可能な脚３を夫々備える。ベース２は上面後ろ側に台座部４を備える。台座部４は上面において、後述するＹ軸移動機構、移動体１２、Ｘ軸移動機構により、コラム５をＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能に支持する。

Ｙ軸移動機構は略直方体状の台座部４上面に設ける。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸レール２６、Ｙ軸ボールネジ（図示略）、Ｙ軸モータ（図示略）等を備える。Ｙ軸レール２６、Ｙ軸ボールネジはＹ軸方向に延設する。移動体１２は水平板状に形成し底部外面にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボールネジに螺合する。Ｙ軸モータがＹ軸ボールネジを回転すると、移動体１２はナットと共にＹ軸レール２６に沿って移動する。故にＹ軸移動機構は移動体１２をＹ軸方向に移動可能に支持する。

Ｘ軸移動機構は移動体１２上部に設ける。Ｘ軸移動機構は一対のＸ軸レール（図示略）、Ｘ軸ボールネジ（図示略）、Ｘ軸モータ（図示略）等を備える。Ｘ軸レールとＸ軸ボールネジはＸ軸方向に延設する。コラム５は金属製柱部材で底部にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボールネジに螺合する。Ｘ軸モータがＸ軸ボールネジを回転すると、コラム５はナットと共にＸ軸レールに沿ってＸ軸方向に移動する。故にＸ軸移動機構はコラム５をＸ軸方向に移動可能に支持する。コラム５は、Ｙ軸移動機構、移動体１２、Ｘ軸移動機構により、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

Ｚ軸移動機構はコラム５前面に設ける。Ｚ軸移動機構は一対のＺ軸レール（図示略）、Ｚ軸ボールネジ（図示略）、Ｚ軸モータ（図示略）等を備える。Ｚ軸レールとＺ軸ボールネジはＺ軸方向に延設する。主軸ヘッド６は背面にナット（図示略）を備える。ナットはＺ軸ボールネジに螺合する。Ｚ軸モータはＺ軸ボールネジの上端部の軸受け（図示略）に固定する。Ｚ軸モータがＺ軸ボールネジを回転すると、主軸ヘッド６はＺ軸レールに沿ってＺ軸方向に上下動する。故にＺ軸移動機構は主軸ヘッド６をＺ軸方向に移動可能に支持する。

図１に示すように、主軸ヘッド６は下部にＺ軸カバー１７を備える。Ｚ軸カバー１７はコラム５前面に設けたＺ軸移動機構を覆い且つ主軸ヘッド６の上下動に従い伸縮する。Ｚ軸カバー１７はＺ軸移動機構内に切粉と切削液が侵入するのを防止する。主軸７は主軸ヘッド６内部に設け、主軸ヘッド６下部に工具装着穴（図示略）を備える。工具装着穴は工具Ｔ（図２参照）を装着する。主軸７は主軸モータ１４で回転する。主軸モータ１４は主軸ヘッド６上部に設ける。

ワーク保持ユニット８はベース２の上部前側に設け、チルトテーブル７０とＣ軸テーブル８０等を備える。チルトテーブル７０の回転軸はＡ軸でＸ軸に対して平行である。チルトテーブル７０はＡ軸回りに回転可能である。Ｃ軸テーブル８０の回転軸はチルトテーブル７０上においてＡ軸と直交する方向に設ける。Ｃ軸テーブル８０は上部に治具９５（図２，図７参照）を固定する。治具９５はワークを保持可能である。ワーク保持ユニット８はチルトテーブル７０を任意角度で回転することで、Ｃ軸テーブル８０上に治具９５で保持したワークを任意の方向に傾けることができる。Ｃ軸テーブル８０はＣ軸モータ８１の駆動により回転可能である。尚、ワーク保持ユニット８はＹ軸方向に三段階の位置調整が可能である。ワーク保持ユニット８の具体的構造と位置調整は後述する。

工具交換装置９は工具マガジン（図示略）と保護カバー９Ａ等を備える。工具マガジンはタレット型であり、コラム５と主軸ヘッド６の周囲を取り巻く環状である。工具マガジンは、複数のポット（図示略）、チェーン（図示略）、マガジンモータ９Ｂ（図２参照）等を備える。ポットは工具を着脱可能に装着する。チェーンは工具マガジンに沿って環状に設ける。複数のポットはチェーンに沿って取り付ける。マガジンモータ９Ｂの駆動により、チェーンは工具マガジンの形状に沿って移動する。複数のポットはチェーンと共に移動する。工具マガジンの最下部に位置するポットの位置は工具交換位置である。工具交換装置９は、主軸ヘッド６の昇降動作中に、工具交換位置のポットが保持する工具を、主軸７が現在装着する工具Ｔと交換する。

図２に示すように、スプラッシュカバー１３は略直方体の箱状に形成しベース２上部に取り付ける。スプラッシュカバー１３は、コラム５、主軸ヘッド６、ワーク保持ユニット８、工具交換装置９等を覆い、工作機械１の加工領域から切粉と切削液が外部に飛散するのを防止する。工作機械１の加工領域とは、加工軸である主軸７のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の夫々のストローク領域で形成する直方体状の空間領域である。ストローク領域とは、各軸において加工軸が直進して移動可能な領域である。主軸７に装着する工具Ｔがワークに接触して切削加工する位置はワークの加工位置である。

図３を参照し、ベース２の構造を具体的に説明する。図３に示すベース２は、図１に示す脚３を取り外した状態である。ベース２はＹ軸方向に長い略直方体状の鉄製部材である。ベース２は上面後ろ側に台座部４を備える。台座部４は略直方体状であり上面左右両側に上述した一対のＹ軸レール２６を備える。

ベース２は、台座部４の前方左側に角柱状の左側第一固定部２１と左側第二固定部２２を備え、前方右側に角柱状の右側第一固定部２３と右側第二固定部２４を備える。左側第一固定部２１は左側第二固定部２２の前方、右側第一固定部２３は右側第二固定部２４の前方に夫々位置する。

左側第一固定部２１は平面である上面において前側から台座部４側に向かって順に、前方固定穴３１、中央固定穴３２、後方固定穴３３（以下総称する場合は固定穴３１〜３３と呼ぶ）を備える。固定穴３１〜３３は夫々Ｘ軸方向に離間する一組の穴で構成する。左側第二固定部２２は平面である上面において前側から台座部４側に向かって順に、前方固定穴３４、中央固定穴３５、後方固定穴３６を備える（以下総称する場合は固定穴３４〜３６と呼ぶ）。固定穴３４〜３６も夫々Ｘ軸方向に離間する一組の穴で構成する。固定穴３１〜３３の夫々の一組の穴の離間幅と、固定穴３４〜３６の夫々の一組の穴の離間幅は同じである。

右側第一固定部２３は平面である上面において前側から台座部４側に向かって順に、前方固定穴４１、中央固定穴４２、後方固定穴４３を備える（以下総称する場合は固定穴４１〜４３と呼ぶ）。固定穴４１〜４３は夫々Ｘ軸方向に離間する一組の穴で構成する。右側第二固定部２４は平面である上面において前側から台座部４側に向かって順に、前方固定穴４４、中央固定穴４５、後方固定穴４６を備える（以下総称する場合は固定穴４４〜４６と呼ぶ）。固定穴４４〜４６も夫々Ｘ軸方向に離間する一組の穴で構成する。固定穴４１〜４３の夫々の一組の穴の離間幅と、固定穴４４〜４６の夫々の一組の穴の離間幅は同じである。

左側第一固定部２１と左側第二固定部２２の間には隙間を設ける。右側第一固定部２３と右側第二固定部２４の間にも隙間を設ける。左側第一固定部２１、左側第二固定部２２、右側第一固定部２３、右側第二固定部２４の周囲に落下した切粉は、切削液と共に該隙間を流れ、ベース２上面後方の排出口（図示略）から外部に流出する。故に工作機械１は、左側第一固定部２１、左側第二固定部２２、右側第一固定部２３、右側第二固定部２４の周囲に切粉が堆積するのを防止できる。

図２，図４〜図６を参照し、ワーク保持ユニット８の構造を説明する。図４のワーク保持ユニット８の向きは、図１の工作機械１の向きに対して逆である。図４，図５に示すように、ワーク保持ユニット８は、チルトテーブル７０、Ｃ軸テーブル８０、Ｃ軸モータ８１、減速機７５、チルトモータ７６、左側支持部６１、右側支持部６２等を備える。チルトテーブル７０は、テーブル部７１、左連結部７２、右連結部７３を備える。テーブル部７１は水平面を有する平面視略長方形状の板部である。図５に示すように、左連結部７２はテーブル部７１から左斜め上方向に延出する。右連結部７３はテーブル部７１から右斜め上方向に延出する。

図４に示すように、Ｃ軸テーブル８０はテーブル部７１上面略中央に設ける。図２に示すように、Ｃ軸テーブル８０は上面に治具９５を固定可能である。治具９５はワーク（図示略）を保持する。Ｃ軸モータ８１はテーブル部７１下面に固定し、Ｃ軸テーブル８０を回転する。治具９５の軸線方向とＣ軸テーブル８０の軸線方向はテーブル部７１上面に直交する。治具９５はＣ軸テーブル８０と共に回転する。

図４，図５に示すように、左側支持部６１はチルトテーブル７０の左側に、右側支持部６２はチルトテーブル７０の右側に位置する。左側支持部６１は左連結部７２の回転軸７２Ａ（図４参照）をＸ軸回りに回転可能に支持する。左側支持部６１は前面下部に固定台６１Ａ、背面下部に固定台６１Ｂを備える。固定台６１Ａは前方に且つ水平に延出する板状である。固定台６１Ｂは後方に且つ水平に延出する板状である。固定台６１Ａは上下方向に貫通する一対の固定穴６５を備える。固定台６１Ｂは上下方向に貫通する一対の固定穴６６を備える。固定台６１Ａは、図３に示すベース２の左側第一固定部２１上面に載置固定する部位である。固定台６１Ｂは、図３に示すベース２の左側第二固定部２２上面に載置固定する部位である。

図４，図５に示すように、右側支持部６２は、右連結部７３の回転軸７８（図６参照）をＸ軸回りに回転可能に支持する。右側支持部６２は前面下部に一対の固定台６２Ａ（図１にて片方のみ図示）、背面下部に一対の固定台６２Ｂを備える。固定台６２Ａは前方に且つ水平に延出する板状である。固定台６２Ｂは後方に且つ水平に延出する板状である。一対の固定台６２Ａは夫々上下方向に貫通する一対の固定穴（図示略）を備える。一対の固定台６２Ｂは夫々上下方向に貫通する一対の固定穴６８を備える。一対の固定台６２Ａは、図３に示すベース２の右側第一固定部２３上面に載置固定する部位である。一対の固定台６２Ｂは、図３に示すベース２の右側第二固定部２４上面に載置固定する部位である。

右側支持部６２は減速機７５を備える。図６に示すように、減速機７５は右連結部７３の回転軸７８の外周に設けたギヤ７９を備える。チルトモータ７６はＹ軸方向に平行に配置し、右側支持部６２の前面に固定する。ギヤ７９は、チルトモータ７６の出力軸に同軸上に連結した連結軸７６Ａの外周に形成した溝に係合する。故にチルトモータ７６の出力軸と共に連結軸７６Ａが回転すると、ギヤ７９を介して回転軸７８がチルトモータ７６よりも減速して回転する。チルトテーブル７０は任意方向に傾斜する。チルトモータ７６はサーボモータである。

図４に示すように、本実施形態は、チルトテーブル７０の後ろ側への傾斜角度をマイナスの角度、前側への傾斜角度をプラスの角度とする。チルトテーブル７０は−５°〜＋９５°の範囲で回転する。工作機械１は、０°〜９０°の範囲に加え、−５°〜０°と＋９０°〜＋９５°の範囲を更に設定する。故に工作機械１は組付誤差を生じても０°〜＋９０°の範囲でチルトテーブル７０を確実に回転できる。図２に示すように、工作機械１はチルトテーブル７０を前側に９０°回転する構成である。工作機械１の前側は作業空間を確保し易い。故に作業者は治具９５に対しワークを容易に脱着できるので、作業効率が向上する。

図２に示す治具９５に保持したワークは、Ｃ軸モータ８１の駆動により、チルトテーブル７０の傾斜角度に関係なく、Ｃ軸テーブル８０と共に回転する。Ｃ軸テーブル８０を回転、主軸７を非回転の状態で、主軸ヘッド６をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動し、Ｃ軸モータ８１で回転するワークに対し、主軸７に装着した工具Ｔを接触させることで、ワークを加工できる。これに対し、Ｃ軸テーブル８０を非回転、主軸７を回転した状態で、主軸ヘッド６をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動し、静止したワークに対し、主軸７と共に回転する工具Ｔを接触させることによってもワークを加工できる。工作機械１は更にチルトモータ７６でチルトテーブル７０を傾け、ワークの姿勢を調整することで、ワークの所望部位を自由に加工できる。尚、工作機械１は主軸７とＣ軸テーブル８０の両方を回転した状態で、ワークを加工してもよい。

ところで、図２に示すように、Ｃ軸テーブル８０上に固定した治具９５の高さ又は治具９５が保持するワークの高さが高い場合、チルトテーブル７０をそのまま前側に９０°倒すと、ワーク保持ユニット８の位置によっては、図２中Ｐ１が示すように、治具９５又はワークの一部が、Ｙ軸ストローク領域よりも前側に外れてしまう事態が起こり得る。ワークの加工位置が加工領域から外れてしまうと、ワークに加工できない部分が生じる。工作機械１は該事態の発生を防止するため、ワークの加工位置が加工領域内に収まるように、ワーク保持ユニット８のＹ軸方向における位置を調整できる。

図２〜図４を参照し、ワーク保持ユニット８の位置調整方法を説明する。先ず、図４に示すワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ａは、図３に示すベース２の左側第一固定部２１の上面に載置する。ワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ｂは、ベース２の左側第二固定部２２の上面に載置する。ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ａは、ベース２の右側第一固定部２３の上面に載置する。ワーク保持ユニット８の右側の固定台６２Ｂは、ベース２の右側第二固定部２４の上面に載置する。

ワーク保持ユニット８は、Ｙ軸方向において、前方位置、中間位置、後方位置の三段階の位置調節が可能である。ワーク保持ユニット８を前方位置に固定する場合、図４に示すワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ａに設けた一対の固定穴６５を、図３に示すベース２の左側第一固定部２１の上面に設けた前方固定穴３１に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ｂに設けた一対の固定穴６６を、ベース２の左側第二固定部２２の上面に設けた前方固定穴３４に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ａに設けた一対の固定穴（図示略）を、ベース２の右側第一固定部２３の上面に設けた前方固定穴４１に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ｂに夫々設けた一対の固定穴６８を、ベース２の右側第二固定部２４の上面に設けた前方固定穴４４に合わせ、螺子で締結する。故にワーク保持ユニット８の位置は前方位置となる。

ワーク保持ユニット８を中間位置に固定する場合、図４に示すワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ａに設けた一対の固定穴６５を、図３に示すベース２の左側第一固定部２１の上面に設けた中央固定穴３２に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ｂに設けた一対の固定穴６６を、ベース２の左側第二固定部２２の上面に設けた中央固定穴３５に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ａに設けた一対の固定穴（図示略）を、ベース２の右側第一固定部２３の上面に設けた中央固定穴４２に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ｂに夫々設けた一対の固定穴６８を、ベース２の右側第二固定部２４の上面に設けた中央固定穴４５に合わせ、螺子で締結する。故にワーク保持ユニット８の位置はＹ軸方向の中間位置となる。

ワーク保持ユニット８を後方位置に固定する場合、図４に示すワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ａに設けた一対の固定穴６５を、図３に示すベース２の左側第一固定部２１の上面に設けた後方固定穴３３に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の左側の固定台６１Ｂに設けた一対の固定穴６６を、ベース２の左側第二固定部２２の上面に設けた後方固定穴３６に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ａに設けた一対の固定穴（図示略）を、ベース２の右側第一固定部２３の上面に設けた後方固定穴４３に合わせ、螺子で締結する。更に、ワーク保持ユニット８の右側の一対の固定台６２Ｂに夫々設けた一対の固定穴６８を、ベース２の右側第二固定部２４の上面に設けた後方固定穴４６に合わせ、螺子で締結する。故にワーク保持ユニット８の位置はＹ軸方向の後方位置となる。

図２，図７〜図９を参照し、実例を挙げて説明する。図７〜図９は工具交換装置９を省略し、治具９５を二点鎖線で示している。図２，図７では、ワーク保持ユニット８の位置はＹ軸方向の中間位置である。図７の状態からチルトテーブル７０を前側に９０°倒した場合、図８に示すように、Ｃ軸テーブル８０上の治具９５は、Ｙ軸ストローク領域よりも前側に外れてしまう（図２参照）。ワークの加工位置が加工領域から外れるので、ワークに加工できない部分が生じてしまう。

そこで、図９に示すように、作業者は、ワーク保持ユニット８の位置を中間位置から後方位置に下げて固定する。すると、Ｃ軸テーブル８０上の治具９５はコラム５側に下がるので、チルトテーブル７０を前側に９０°倒しても、治具９５をＹ軸ストローク領域内に収めることができる。故に工作機械１はワークの加工位置を加工領域内に収めることができる。例えば、工場等の限られた領域に設置された小型の工作機械１でも、治具９５又はワークの高さに応じて、ワーク保持ユニット８の位置を調整できる。

尚、治具９５又はワークの高さが低い場合、ワーク保持ユニット８の位置が前方位置、中間位置、後方位置の何れの位置にあっても、ワークの加工位置を加工領域内に収めることができるが、ワークの加工位置はベース２のＹ軸方向の中央側に寄せた方が好ましい。理由は、工作機械１のバランスが安定し、加工時に生じる振動を低減できるからである。

以上説明にて、チルトテーブル７０が本発明のテーブルに相当する。ベース２の左側第一固定部２１に設けた固定穴３１〜３３、左側第二固定部２２に設けた固定穴３４〜３６、右側第一固定部２３に設けた固定穴４１〜４３、右側第二固定部２４に設けた固定穴４４〜４６、ワーク保持ユニット８の左側支持部６１の固定台６１Ａ，６１Ｂ、右側支持部６２の固定台６２Ａ，６２Ｂ、螺子９０が本発明の固定手段に相当する。

以上説明したように、本実施形態の工作機械１は直線軸三軸と回転軸二軸を有する５軸制御の複合加工機である。工作機械１は主軸ヘッド６とワーク保持ユニット８を備える。主軸ヘッド６は直線軸三軸で制御可能である。ワーク保持ユニット８は回転軸二軸で制御可能である。直線軸三軸とは互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸である。回転軸二軸とは、Ｘ軸に平行で且つＹ軸に直交する回転軸で、チルトテーブル７０を回転するＡ軸と、該Ａ軸に直交する回転軸で、チルトテーブル７０上に保持するワークを回転するＣ軸テーブル８０である。ワーク保持ユニット８はＹ軸方向において三段階の位置調整が可能である。チルトテーブル７０上の治具９５又はワークの高さが高い場合、チルトテーブル７０を前側に９０°回転すると、ワーク保持ユニット８の位置によっては、治具９５又はワークの一部がＹ軸ストローク領域から出てしまうことがある。チルトテーブル７０上の治具９５又はワークの高さが高い場合、作業者はワーク保持ユニット８をコラム５側の後方位置に調整する。ワーク保持ユニット８の位置がコラム５側に下げることができるので、チルトテーブル７０上の治具９５又はワークをＹ軸ストローク領域内に収めることができる。故に、チルトテーブル７０を傾斜させた場合に、治具９５又はワークの高さが高くても、ワークの加工位置を加工領域内に収めることができる。Ｙ軸方向にコンパクトな工作機械１でも、ワーク保持ユニット８のＹ軸方向の位置を調整することで、ワークの加工位置を加工領域内に収めることができる。

本実施形態は更に、ワーク保持ユニット８はチルトテーブル７０の回転軸であるＡ軸を駆動する駆動機構は、チルトモータ７６と、該チルトモータ７６の出力回転を減速してＡ軸に伝達する減速機７５とで構成する。故にチルトモータ７６にかかる慣性を小さくできる。故にチルトモータ７６を小型化できるので、工作機械１を小型化できる。小さいチルトモータ７６でも工作機械１の早い動きに対応できる。

尚、本発明は上記実施形態に限らず種々の変更が可能である。図１０に示す工作機械１Ａはスプラッシュカバー１３の右側壁に手動パルス２０１を備える。手動パルス２０１は作業者が回転可能なハンドル２０２を操作して所望の軸を駆動できる。

図１１に示すように、工作機械１ＡはＹ軸レール２６（図１参照）を覆うＹ軸レールカバー２０５を有する。Ｙ軸レールカバー２０５は一端を移動体１２に固定した箱状である。移動体１２が最も後方に移動した時に、Ｙ軸レールカバー２０５の前端は台座部４の前端に位置する。移動体１２は前端部に台座部４の上方を覆う台座部カバー２０６を固定している。台座部カバー２０６は略凹形状の板部材であり、凹んだ部分はＣ軸テーブル８０（図１参照）に対向する。台座部カバー２０６は移動体１２と共にＹ軸方向に移動する。

図１２に示すように、台座部４の前端且つ上端にＹ軸ボールネジ２６０の前端を覆うボールネジ保護カバー２１０を備える。図１２は後述する前端カバー２２０を取り除いた状態を示す。ボールネジ保護カバー２１０は略横長の矩形状の板部材であり、中央部分が上方に突出している。該突出部分はＹ軸ボールネジ２６０の前端部に螺子を用いて固定し、Ｙ軸ボールネジ２６０の前端部を覆う。ボールネジ保護カバー２１０は後述する前端カバー２２０を螺子を用いて固定する。

図１３に示すように、前端カバー２２０は略Ｌ字状の板部材で形成した本体部２２１と、本体部２２１の左右両端に固定した一対のワイパ取付板２２２とを備える。ワイパ取付板２２２は前端に横ワイパ２２３を固定している。横ワイパ２２３はＹ軸レールカバー２０５の内側壁と摺動し切屑が台座部４内に入り込むことを防止する。前端カバー２２０は本体部２２１の上端に上部ワイパ２２５を備える。上部ワイパ２２５は台座部カバー２０６（図１１参照）と接触し切屑が台座部４内に入り込むことを防止する。横ワイパ２２３、上部ワイパ２２５は薄いステンレスで形成してもよいし、樹脂で形成してもよい。本体部２２１はボールネジ保護カバー２１０に固定する時に用いる複数の螺子孔２２７と、ボールネジ保護カバー２１０をＹ軸ボールネジ２６０の前端部に固定するための螺子が通過可能な二つの螺子孔２２８とを有する。

ところで、上記実施形態のワーク保持ユニット８は、チルトテーブル７０の回転軸７８に対して減速機７５を介してチルトモータ７６を連結する方式を採用しているが、例えば、チルトテーブル７０の回転軸７８に対して、チルトモータ７６を直結するダイレクトドライブ方式（以下ＤＤ方式と呼ぶ）を採用してもよい。

図１４〜図１６を参照し、ＤＤ方式を採用したワーク保持ユニット１８０の構造を説明する。尚、ワーク保持ユニット１８０は上記実施形態の図４に示すワーク保持ユニット８の変形例で一部共通するので、共通部分は同符号を付して説明を省略し、差異部分を中心に説明する。

図１４，図１５に示すように、ワーク保持ユニット１８０は、チルトテーブル７０、Ｃ軸テーブル８０、Ｃ軸モータ８１、チルトモータ１７６、左側支持部６１、右側支持部１６２等を備え、減速機を備えていない。右側支持部１６２は、右連結部７３の回転軸７３Ａ（図１６参照）をＸ軸回りに回転可能に支持する。右側支持部１６２は前面下部に固定台１６２Ａ、背面下部に固定台１６２Ｂを備える。固定台１６２Ａは前方且つ水平に延出する板状である。固定台１６２Ｂは後方且つ水平に延出する板状である。固定台１６２Ａは上下方向に貫通する一対の固定穴１６７を備える。固定台１６２Ｂは上下方向に貫通する一対の固定穴１６８を備える。固定台１６２Ａは、図３に示すベース２の左側第一固定部２１上面に載置固定する部位である。固定台１６２Ｂは、図３に示すベース２の左側第二固定部２２上面に載置固定する部位である。

チルトモータ１７６は右側支持部１６２に取り付ける。チルトモータ１７６の出力軸１７６Ａは、右側支持部１６２内において右連結部７３の回転軸７３Ａに対して同軸上に直結する。チルトモータ１７６の出力軸１７６Ａが回転すると、右連結部７３の回転軸７３Ａが同じ回転速度で回転するので、チルトテーブル７０を任意角度で傾けることができる。ワーク保持ユニット１８０は上記実施形態に比較し部品点数は減少するので、摩擦による損失を低減でき、低騒音を図ることができる。更に、メンテナンス及び交換頻度が減り、故障頻度も低減できる。

尚、上記変形例の他にも、本発明は種々の変更が可能である。上記実施形態はワーク保持ユニット８の位置についてＹ軸方向において三段階の調整が可能であるが、更に多段階の調整を可能としてもよい。また、ワーク保持ユニット８の位置調整を段階的に行うのではなく、連続的に行うようにしてもよい。例えば、ワーク保持ユニット側に長穴を設け、該長穴に螺子を挿入し、ベース側に締結する。螺子を緩めれば、螺子を中心にワーク保持ユニットは長穴の長手方向の範囲内で移動可能となる。位置決定後、螺子を締結することで、ワーク保持ユニットの位置が固定する。その他にも、ベース２側にレールを形成し、該レールに沿ってワーク保持ユニットをスライド移動させ、螺子等の固定具でワーク保持ユニットの位置を固定するようにしてもよい。

上記実施形態の工作機械１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直線軸三軸と、Ａ軸とＣ軸の回転軸二軸で、主軸７に装着した工具Ｔとワークとを相対的に移動させてワークを加工する立型の工作機械であるが、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の直線軸三軸と、Ｂ軸とＣ軸の回転軸二軸で、主軸に装着した工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する横型の工作機械にも本発明は適用可能である。横型の工作機械の場合、Ｂ軸の位置をＸ軸の方向に変更可能とすればよい。

１ 工作機械
２ ベース
８ ワーク保持ユニット
２１ 左側第一固定部
２２ 左側第二固定部
２３ 右側第一固定部
２４ 右側第二固定部
６１ 左側支持部
６１Ａ 固定台
６１Ｂ 固定台
６２ 右側支持部
６２Ａ 固定台
６２Ｂ 固定台
７０ チルトテーブル
７５ 減速機
７６ チルトモータ
８０ Ｃ軸テーブル
９０ 螺子
１６２ 右側支持部
１７６ チルトモータ
１８０ ワーク保持ユニット

Claims (3)

1. 左右方向であるＸ軸、前後方向であるＹ軸、及び上下方向であるＺ軸の互いに直交する直線軸であって、テーブルを移動させる直線軸三軸と、前記Ｘ軸に平行で且つ前記Ｙ軸に直交する軸であって、当該軸回りに前記テーブルを回転させるＡ軸を少なくとも備える回転軸との多軸制御により、前記テーブルに取り付けたワークに対して工具を相対移動させて加工を行う工作機械において、
   ベースと、
   前記工具を下方向に向けた状態で保持する主軸を、前記Ｚ軸周りに回転可能に支持する主軸ヘッドと、
   前記主軸ヘッドを前記Ｚ軸の方向に昇降可能に支持するコラムと、
   前記ベースの上面後ろ側に設けられ、前記コラムを前記Ｘ軸の方向と前記Ｙ軸の方向に移動可能に支持する移動機構を備えた台座部と、
   前記ベースの上面前側に設けられ、前記テーブルを前記Ａ軸周りに回転可能なワーク保持部と、
   前記ワーク保持部の位置を、前記Ｙ軸の方向に変更可能に固定する固定手段と
   を備え、
   前記ワーク保持部は、
   前記テーブルの左側部を前記Ａ軸において回転可能に支持する左側支持部と、
   前記テーブルの右側部を前記Ａ軸において回転可能に支持する右側支持部と、
   前記左側支持部の下部から前方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第一固定穴を有する左側前方固定台と、
   前記左側支持部の下部から後方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第二固定穴を有する左側後方固定台と、
   前記右側支持部の下部から前方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第三固定穴を有する右側前方固定台と、
   前記右側支持部の下部から後方に延出し、上下方向に貫通するテーブル側第四固定穴を有する右側後方固定台と
   を備え、
   前記固定手段は、
   前記ベースの上面前側における前記台座部の前方左側に設けられ、前記ワーク保持部の前記左側前方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第一固定穴を螺子で固定する為のベース側第一固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた左側前方固定部と、
   前記ベースの上面前側における前記台座部の前方左側であって、前記左側前方固定部に対して後方に隙間を空けた位置に設けられ、前記ワーク保持部の前記左側後方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第二固定穴を螺子で固定する為のベース側第二固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた左側後方固定部と、
   前記ベースの上面前側における前記台座部の前方右側に設けられ、前記ワーク保持部の前記右側前方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第三固定穴を螺子で固定する為のベース側第三固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた右側前方固定部と、
   前記ベースの上面前側における前記台座部の前方右側であって、前記右側前方固定部の後方に対して隙間を空けた位置に設けられ、前記ワーク保持部の前記右側後方固定台が載置される上面を有し、当該上面に、前記テーブル側第四固定穴を螺子で固定する為のベース側第四固定穴が前記Ｙ軸の方向に平行な方向に複数並んで設けられた右側後方固定部と
   を備えたことを特徴とする工作機械。
2. 前記Ａ軸を駆動する駆動機構を備え、
   前記駆動機構は、
   モータと、
   前記モータの出力回転を減速して前記Ａ軸に伝達する減速機と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記Ａ軸に直結して駆動するモータを備えたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。

Images