JP6498747B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、加工モジュールがベース上を移動可能な工作機械であって、その加工モジュールの移動に追随して配線の引き回し状態が変化するようにした工作機械に関する。

下記特許文献１には、生産ライン内の加工モジュール（工作機械の機械本体部）を引き出してメンテナンス作業を行う場合について記載がある。その生産ラインは、複数のベースが隣り合って並べられ、ベース毎に加工モジュールが前後方向に移動可能に搭載されている。その加工モジュールは、ベース上のレールを移動して前方に引き出され、ベース前方に配置されたメンテナンス台に移し替えることが可能になっている。そして、メンテナンス台の加工モジュールに対して試運転や調整などができるように、ベースと加工モジュールとの各ケーブル接続端子同士が延長ケーブルを介して接続される。

特許第４７８９１０３号公報

しかし、加工モジュールをベースから前方へ引き出した場合に、延長ケーブルを使用しなければメンテナンスが行えないのでは非常に不便であり、加工モジュールをベースに対して移動可能して作業性を向上させた効果を損なわせてしまっている。また、使用しない延長ケーブルは、普段保管しておかなければならない点でも不便である。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、配線を接続させたままベース上を加工モジュールが移動可能な工作機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様における工作機械は、ベースと、そのベース上を前後方向に移動可能な加工モジュールとを有し、前記加工モジュールを駆動させるための配線が前記ベース側から前記加工モジュールへと引き回されたものであって、前記配線は、ベースの後方部分から前方に送られた前送り部分と、折返し部分と、前記折返し部分から前記加工モジュールの接続部へと送られた後ろ送り部分が前記ベースに収められ、前後方向に直行する幅方向両側に側面を有する溝型の上カバー部材が、前記後ろ送り部分に対して上から囲むように前記加工モジュールに固定され、前記加工モジュールの設計範囲内における移動の際、前記折返し部分が常に前記加工モジュールとの接続部分より前方に位置するように引き回されるようにしたものである。

本発明によれば、加工モジュールに接続した配線が、ベースの後方部分から前方へと送られ、折返し部分を介して後方へと戻るようにし、その折返し部分が常に加工モジュールとの接続部分より前方に位置するように引き回されているため、ベース上を移動する加工モジュールに追随して配線の引き回し状態を変化させることができ、配線を接続させたままでベース上を加工モジュールが移動可能である。

実施形態の工作機械により構成された加工機械ラインを示した斜視図である。 加工モジュールの一実施形態を示した斜視図である。 工作機械とベースとの分離した状態を示した斜視図である。 ベース上の工作機械を示した側面図であり、特に配線の引き回しの状態を示したものである。 上ガイドを示した図であり、配線の折返し部分から後ろ送り部分および立上げ部分を示した図３の拡大図である。

次に、本発明に係る工作機械の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態の工作機械によって構成された加工機械ラインを示した斜視図である。この加工機械ライン１は、ベース２上に搭載された工作機械５が６台並んでいる。６台の工作機械５はいずれも同じ型のＮＣ旋盤であり、内部構造および全体の形状や寸法が同じものである。工作機械５は、幅寸法が小さく設計されたコンパクトな機体であり、その工作機械５同士が近接して配置された加工機械ライン１も全体がコンパクトにまとまっている。

工作機械５は、全体が外装カバー３によって覆われており、その内部には工作機械本体を構成する加工モジュールが設けられている。図２は、その加工モジュールを示した斜視図である。ベース２には２台の工作機械５が搭載可能であるが、図面では１台分の加工モジュール１０のみが示されている。加工モジュール１０は、エンドミルやドリルなどの回転工具、或いはバイトなどの切削工具を保持したタレットを備えるタレット旋盤である。そのため加工モジュール１０は、工作物（ワーク）を把持するチャック１１を備えた主軸台１２、工具が取り付けられたタレット装置１３、そのタレット装置１３をＺ軸やＸ軸に沿って移動させるＺ軸駆動装置やＸ軸駆動装置、そして各駆動部を制御するための加工制御装置１５などを備えている。

ここで、Ｚ軸は、主軸台１２の回転軸（主軸）と平行な水平軸であり、本実施形態では工作機械５（加工モジュール１０）の前後方向である。また、Ｘ軸は、Ｚ軸に対して直交し、タレット装置１３の工具をＺ軸に対して進退させる移動軸であり、本実施形態では垂直方向である。そして、Ｙ軸は、Ｚ軸及びＸ軸に直行する加工モジュール１０の幅方向である。

加工モジュール１０は、ベース２の上を前後方向であるＺ軸方向に移動できるように車輪を備えた可動ベッド１６を備え、その可動ベッド１６上に主軸台１２が固定されている。主軸台１２は、回転自在に支持された主軸にチャック１１と主軸側プーリとが一体になり、主軸用サーボモータ１８の回転が与えられるよう構成されている。一方、タレット装置１３は、Ｚ軸スライダ２２に搭載され、更にそのＺ軸スライダ２２がＸ軸スライダ２６に搭載されている。

Ｚ軸スライダ２２は、Ｘ軸スライダ２６に固定されたベース２１内を摺動することにより、Ｚ軸に平行な水平方向に移動自在な構成となっている。Ｚ軸駆動装置には、Ｚ軸スライダ２２をＺ軸方向に移動させるため、Ｚ軸用サーボモータ２３の回転出力を直進運動に変換するボールネジ機構が採用されている。すなわち、Ｚ軸用サーボモータ２３の駆動によりネジ軸が回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Ｚ軸スライダ２２がＺ軸と平行な方向に移動するよう構成されている。

可動ベッド１６には２本のガイド２７を備えたコラム２５が起立して固定され、そのガイド２７に対してＸ軸スライダ２６が摺動自在に取り付けられている。Ｘ軸スライダ２６は、ガイド２７に沿った昇降が可能であり、このＸ軸駆動装置にもＸ軸用サーボモータ２８の回転出力をＸ軸スライダ２６の昇降運動に変換するため、ボールネジ機構が採用されている。よって、Ｘ軸用サーボモータ２８の駆動によりネジ軸が回転し、その回転運動がボールナットの直線運動に変換され、Ｘ軸スライダ２６の昇降が可能になる。

加工モジュール１０は、可動ベッド１６がベース２上を移動することにより前後方向（Ｚ軸方向）への移動が可能である。例えば、前方へ引き出された場合には工具の交換やワーク変更に伴う段取り換え等が行われ、後方側へ引き出された場合には、図示するように台車１７０に載せて加工モジュール１０そのものの交換することが可能になる。このように加工モジュール１０がベース２に対して引き出し可能であるため、工作機械５同士が近接して配置されていたとしても各工作機械５のメンテナンス、段取り換え、交換等の作業を簡単に行うことが可能である。

ここで、図３は、工作機械５とベース２との分離した状態を示した斜視図である。図面の工作機械５は、外装カバー３の一部が取り外された状態であり、２台の工作機械５が搭載可能なベース２に対して１台のみを示している。さらに、図３には、加工モジュール１０への電源供給や加工機械ライン１のワーク搬送装置との通信を行うための制御盤６が示されている。ワーク搬送装置は、図１に示す各工作機械５との間でワークの受渡しを行うものであり、工作機械５の前方に形成された前カバー４内に配置さている。加工機械ライン１では、各工作機械５の前カバー４によって幅方向に連通した一つの空間が形成され、その中にロボットアームを備えたワーク搬送装置が走行可能に設置されている。

加工機械ライン１では、２台の工作機械５を搭載可能なベース２毎に制御盤６が配置されている。その制御盤６は、キャスタ付きの走行テーブル３１に搭載され、ベース２及び工作機械５の後方である加工機械ライン１の背部に配置される。そして、その制御盤６からは加工モジュール１０を駆動させるための配線３２が延びている。配線３２は、例えば主軸用サーボモータ１８、Ｚ軸用サーボモータ２３およびＸ軸用サーボモータ２８を駆動させるための電源ケーブルや、その駆動制御を行うための信号をやり取りする通信ケーブルなどである。また、主軸１２のチャック１１やタレット装置１３などは、作動油や圧縮エアによって作動する駆動部分を有している。そのため、加工機械ライン１の背部には不図示の油圧ユニットやエアコンプレッサが設置されている。よって、配線３２には、こうした作動油や圧縮エアを供給するための油圧ホース３２３やエアホース３２２なども含まれている（図５参照）。

図４は、工作機械５の側面図であり、特に配線３２の引き回しの状態を示したものである。配線３２は、ベース２の後方部分から前方（図面左側）へと送られ、その前送り部分３５の前方にＵ字形の折返し部分３６が形成されている。更に、配線３２は、その折り返し部分３６から後方へと戻る方向に送られた後ろ送り部分３７を有している。そして、その後ろ送り部分３７が加工モジュール１０の後部にまで延び、そこで上方に持ち上げられた立上げ部分３８が加工制御装置１５の下部で接続されている。こうして引き回された配線３２は、下側の前送り部分３５と上側の後ろ送り部分３７とは、上下方向に見て重なる位置に揃えられている。

配線３２のうち電源ケーブルや通信ケーブルの立上げ部分先端にはコネクタ３９が設けられ、加工制御装置１５側のコネクタに着脱可能になっている。また、配線３２のうちエアホース３２２や油圧ホース３２３は、図５に示すように、立上げ部分先端にはカプラ３２６，３２７が設けられ、加工制御装置１５下部に位置する加工モジュール側カプラに接続される。そして、引き回された配線３２は、その前送り部分３５、折返し部分３６および後ろ送り部分３７が加工モジュール１０の下方に位置するように、ベース２内に収められている。前後方向に移動する加工モジュール１０に対して引っ掛かりなどが起きないようにするためである。従って、配線３２のうち加工モジュール１０側に入り込んでいるのは立上げ部分３８だけである。

本実施形態の配線３２は、工作機械５（加工モジュール１０）が前後方向に移動するのに伴い引き回し状態が変化するようになっている。すなわち、折返し部分３６の位置が前後し、それに伴い前送り部分３５と後ろ送り部分３７の長さが変化することになる。その際、折返し部分３６は、加工モジュール１０との接続部分より常に前方に位置しており、その形状はほぼ一定である。そして、本実施形態では、その折返し部分３６の先端位置が、前方へは距離Ａ（３５０ｍｍ）だけ移動し、後方へは距離Ｂ（２５０ｍｍ）だけ移動するように設計されている。従って、工作機械５は、前方へ７００ｍｍ移動し、後方へは５００ｍｍの移動が可能になっている。

ところで、工作機械５が前後方向に移動する際、配線３２がその動きを妨げないようにすることが必要である。そこで、前述したように、配線３２はベース２内に収められているが、それでも例えば、油圧ホース３２３などが上方に反り上がったりして加工モジュール１０と干渉しないように注意する必要がある。その点、本実施形態では、配線３２に対してガイドが設けられている。図５は、そのガイドを示した図であり、配線３２の折返し部分３６から後ろ送り部分３７および立上げ部分３８を示した図３の拡大図である。

配線３２は、１台の工作機械５に対して電源ケーブルや通信ケーブルを束にしたケーブル３２１のほか、圧縮エアを給排気するためのエアホース３２２および、作動油を給排出するための油圧ホース３２３が設けられている。特に、ケーブル３２１と２本のエアホース３２２が一組の配線３２となり、３本の油圧ホース３２３がもう一組の配線３２として引き回されている。そして、各組の配線３２が、左右に配置された２個の上カバー部材４１によって後ろ送り部分３７が位置決めされている。

上カバー部材４１は、薄板によって形成され、上面４１１と左右の側面４１２とを有する溝型をしたものであり、後方端には配線３２の立上げ部分３８に対応して、上面４１１が上方に折り曲げられたガイド部分４１３が形成されている。この上カバー部材４１は、加工モジュール１０を構成する可動ベッド１６の底面部に固定されている。そして、配線３２は、その後ろ送り部分３７が上カバー部材４１によって上方と左右両側とが囲まれ、複数本のケーブル３２１やエアホース３２２、或いは複数本の油圧ホース３２３がそれぞれまとまって位置決めされている。

一方、配線３２の前送り部分３５は、工作機械５（加工モジュール１０）の移動に干渉することが無いため、その点でカバー部材を設ける必要性はない。しかし、加工モジュール１０のスムーズな移動の妨げにならないように、配線３２の引き回し状態が抵抗なく変化する必要がある。そのためには、複数本の配線３２が常にまとまった状態にあり、前後方向に真っ直ぐな姿勢でいることが好ましい。そこで、本実施形態では、図４において破線で示す位置に下カバー部材４２が配置される。下カバー部材４２は、上カバー部材４１と同じ形状のものであり、上下反転させてベース２に固定されたものである。配線３２は、その前送り部分３５が下カバー部材４２によって下方と左右両側とが囲まれるようにして支えられ、複数本のケーブル３２１やエアホース３２２、或いは複数本の油圧ホース３２３がそれぞれまとまって位置決めされている。

よって、本実施形態では、配線３２がベース２の後方部分から前送り部分３５、折返し部分３６そして後ろ送り部分３７をもって引き回されているため、その配線３２を接続させたままでも加工モジュール１０がベース２上を前後方向へ移動可能になっている。加工モジュール１０が移動する場合、前送り部分３５と後ろ送り部分３７との長さが変化し、折返し部分３６は、加工モジュール１０との接続部分より常に前に位置し、その形状はほぼ一定である。そのため、配線３２は、その引き回し状態が加工モジュール１０の移動に無理なく追随して変化するため、加工モジュール１０の移動がスムーズに行える。

また、配線３２は、移動する加工モジュール１０の下方で引き回されているため、加工モジュール１０に干渉することがない。特に、可動ベッド１６の底面部に上カバー部材４１が取り付けられ、その上カバー部材４１により配線３２が上から覆われるようにして位置決めされているため、配線３２が加工モジュール１０の移動を妨げるようなことはない。また、配線３２は、上カバー部材４１によって位置決めされているため、その引き回し状態が工作機械５の移動に無理なく追随して変化するようになっている。こうした点は、配線３２の前送り部分３５を下カバー部材４２で支えるように位置決めすることでより効果が得られる。更に、本実施形態では、ケーブル３２１のコネクタ３９やエアホース３２２及び油圧ホース３２３のカプラ３２６，３２７の接続位置を、加工モジュール１０の後部、特に加工制御装置１５下の同じ個所に集約したため、加工モジュール１０をベース２から後方へ引き出す際の着脱作業が容易に行える。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態の工作機械５やその加工モジュール１０は一例であって、ベースに対して加工モジュールを前後方向に移動可能な工作機械であれば適応可能である。
また、前記実施形態では、上カバー部材４１や下カバー部材４２を設けた構成を説明したが、加工モジュール１０の移動に伴う配線３２の引き回し状態の変化を妨げなければ、例えば、複数の配線３２を複数個所で紐部材によって束ね、可動ベッド１６やベース２に縛るようにしてもよい。

１…加工機械ライン ２…ベース ５…工作機械 ６…制御盤 １０…加工モジュール １５…加工制御装置 １６…可動ベッド ３２…配線 ３５…前送り部分 ３６…折返し部分 ３７…後ろ送り部分 ４１…上カバー部材 ４２…下カバー部材

Claims (2)

1. ベースと、そのベース上を前後方向に移動可能な加工モジュールとを有し、前記加工モジュールを駆動させるための配線が前記ベース側から前記加工モジュールへと引き回された工作機械であって、
   前記配線は、ベースの後方部分から前方に送られた前送り部分と、折返し部分と、前記折返し部分から前記加工モジュールの接続部へと送られた後ろ送り部分が前記ベースに収められ、
   前後方向に直行する幅方向両側に側面を有する溝型の上カバー部材が、前記後ろ送り部分に対して上から囲むように前記加工モジュールに固定され、
   前記加工モジュールの設計範囲内における移動の際、前記折返し部分が常に前記加工モジュールとの接続部分より前方に位置するように引き回されるようにしたものであることを特徴とする工作機械。
2. 前後方向に直行する幅方向両側に側面を有する溝型のカバー部材であり、前記前送り部分に対して下から囲むように前記ベースに固定された下カバー部材を有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
   

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