JP6517181B2 - ワーク支持体移動装置 - Google Patents
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Description
本発明では、工作機械の主軸に駆動力伝達機構を連結させ、その状態で主軸を回転させると、主軸の駆動力が送り駆動機構に伝達される。送り駆動機構で駆動されることで、ワーク支持体は、レールに案内されながら移動される。
このような構成によれば、工作機械の主軸の駆動力を利用して、ワーク支持体を移動させることができる。このため、ワーク支持体を所望の位置に設置する段取りを、手作業に比べて簡単かつ短時間で行うことができる。
また、このような段取り時には、元来、ワークの加工を行うことがないため、工作機械の主軸を利用しても、ワークの加工の流れを阻害することはない。また、工作機械に既存の主軸を利用するため、従来技術のように専用のアクチュエータを準備する必要がない。このため、装置の小型化および低コスト化が可能である。
さらに、主軸の回転数および回転時間によってワーク支持体の移動距離を調整することができるため、手作業で行う場合に比べて正確にワーク支持体を設置することができる。
このような構成によれば、入力側伝達部を主軸に装着した状態で主軸を移動させることにより、入力側伝達部を出力側伝達部に係合させることができる。これにより、主軸と駆動力伝達機構との連結を容易に行うことができる。
このような構成によれば、入力側伝達部の係合部を出力側伝達部の伝達軸端部に係合することにより、主軸と駆動力伝達機構とを連結することができる。
ここで、係合部を伝達軸端部に係合する直前、係合部と伝達軸端部との互いの回転位相が合致していない場合がある。この場合、係合部を伝達軸端部に押しつけると、付勢部の付勢に抗して係合部が後退するため、係合部と伝達軸端部とが強く衝突することが避けられる。また、係合部を伝達軸端部に押しつけたまま主軸をゆっくり回転させれば、係合部と伝達軸端部との互いの回転位相が合致した時点で、付勢部の付勢によって係合部が前進し、係合部と伝達軸端部とが係合する。よって、係合部の回転位相を検出することを行わずとも、係合部と伝達軸端部とを確実に係合させることができる。
このような構成では、係合部と伝達軸端部との互いの回転位相のずれが係合部の回転角度の遊びの範囲内であれば、主軸を回転させずとも、係合部と伝達軸端部とを係合することができる。具体的には、係合部と伝達軸端部との互いの回転位相が若干ずれたまま係合部を伝達軸端部に押しつけると、伝達軸端部が係合孔のガイド部に案内されながら係合部を周方向に押す。すると、係合部が遊びの範囲で回転し、係合孔と伝達軸端部との互いの回転位相が合致する。そして、付勢部の付勢力によって係合部が前進し、係合孔に伝達軸端部が挿入される。よって、係合孔と伝達軸端部とを容易に係合することができる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のワーク支持体移動装置1は、旋回輪穴開け機などの工作機械2に設置されるものである。
〔工作機械〕
図1を参照して、工作機械2の概略構成について説明する。
工作機械2は、工具が装着される主軸21と、主軸21を回転自在に支持する主軸ヘッド22と、ワーク3を支持するワーク支持部としてのテーブル23と、テーブル23に対して主軸ヘッド22を相対移動可能に支持する支持構造24等を有する。
テーブル23は、例えば円形板状であって、その上面231が水平に配置されており、ベース25に設置されたテーブル回転機構26によって、回転軸Cを中心として回転可能に支持されている。なお、図1では、テーブル23の断面を示している。
また、本実施形態の工作機械2は、2つの主軸21を有しており、各主軸21に対応して主軸ヘッド22および昇降機構244を有している。2つの主軸ヘッド22は、共通の支持構造24によって支持されており、回転軸Cを中心とする180度の位置関係に配置される。
センタリング装置4は、テーブル23の径方向に沿って配置された複数(本実施形態では6個)のレール41と、各レール41に移動可能に設置されたクランプ42と、クランプ42を移動させるためのクランプ駆動機構43とを有する。複数のレール41は、テーブル23の回転軸Cを中心とした放射状に均等に配置される。クランプ駆動機構43は、テーブル23の中央孔232内に配置される。複数のクランプ42が共にワーク3を把持することにより、ワーク3のセンタリングが行われる。
図3および図4を参照して、ワーク支持体移動装置1の構成について説明する。
ワーク支持体移動装置1は、ベース10、レール11、送りねじ軸12、補助レール13、ワーク支持体14、軸支持体15,16、および、駆動力伝達機構5などを備える。
送りねじ軸12は、送り駆動機構を構成するものであり、レール11の上方に、レール11との間に間隔をあけて、レール11に沿って配置されている。送りねじ軸12の両側の端部121,122は、ベース10に立設された軸支持体15,16によって、ベアリング151,161を介して回転可能に支持されている。一方の軸支持体16には、送りねじ軸12の回転を固定可能なレバー123が設けられている。
補助レール13は、送りねじ軸12の上方に、送りねじ軸12との間に間隔をあけて、送りねじ軸12に沿って配置されている。補助レール13に両側端部は、軸支持体15,16によって支持されている。
スライダ17は、レール11に案内されて移動可能であり、レール11とスライダ17との間には転がりボール(図示しない)が配置される。
着座ブロック18は、スライダ17に固定された底壁181、2つの側壁182、183、および、上面にワーク3を支持可能な上壁184を有する。2つの側壁182、183には、補助レール13が挿通する孔185,186が形成されている。また、一方の側壁182には、送りねじ軸12が挿通する孔187が形成されており、他方の側壁183にはナット19が貫通した状態で固定されている。
ナット19は、送りねじ軸12との間に複数のボール191を挟んだ状態で、送りねじ軸12に螺合している。送りねじ軸12およびナット19は、いわゆるボールねじ式の送り駆動機構を構成している。
ナットランナー6は、主軸21に着脱可能であり、かつ、出力側伝達部7に係合可能である。
出力側伝達部7は、送りねじ軸12の一方の端部121に固定されている第1歯車71と、第1歯車71に係合している第2歯車72と、第2歯車72に一方の端部が固定されている伝達軸73とを有する。
伝達軸73は、送りねじ軸12に対して直交する方向に沿って配置されている。また、伝達軸73は、ベアリング162を介して軸支持体16に回転可能に支持された軸中央部731と、軸支持体16から下側に突出し、第2歯車72が固定された下側軸端部732と、軸支持体16から上側に突出した伝達軸端部733とを有する。伝達軸端部733の水平方向の断面は、例えば四角形などの角形状を有する。
第1歯車71および第2歯車72は、それぞれマイタ歯車(傘歯車)であり、回転力の伝達方向を90度変換する。
図5〜図7を参照して、ナットランナー6の具体的構成について説明する。
ナットランナー6は、ホルダ61、軸部62、係合部としての筒部63、付勢部としてのコイルばね64、および、止めピン65などを有する。
軸部62は、上側部分の大径部621と、大径部621の下側に連続する小径部622とを有する。大径部621は、その上側がホルダ61の把持部612に把持されている。小径部622は、その下側が筒部63に収容されており、その側面には複数の丸ピン66が挿入されている。また、小径部622の側面には、軸方向に沿って切り欠き624が形成されている。
円形孔631は、円形状の孔であり、軸部62の小径部622を収容している。また、円形孔631は、上側の小径孔633と、下側の大径孔634とに分かれており、その境となる孔の側面には、段差635が形成されている。
係合孔632は、角形状の孔であり、同じ角形状を有する伝達軸端部733が挿入される。係合孔632の開口縁には、伝達軸端部733の挿入方向に向けて、内径寸法が漸次縮小するガイド部636が形成されている。また、ガイド部636は、挿入方向手前側の縁形状が円形であり、挿入方向奥側の縁形状が係合孔632と同じ角形状であり、挿入方向に従って連続的に変形しながら縮小している。
軸部62に挿入された丸ピン66は、筒部63の円形孔631に形成された段差635に係合することによって、軸部62に対する筒部63の軸方向下側への移動が規制される。
図3および図5を参照して、ワーク支持体移動装置1の動作について説明する。
以下で説明するワーク支持体移動装置1の動作は、工作機械2にワーク3が設置される前に工作機械2の主軸21を利用して行われる。また、以下の説明における主軸21の動作は、作業者がコントローラ等を操作することによって行うが、制御に必要な情報を取得可能な工作機械2の制御装置(図示しない)によって自動で行われてもよい。
このとき、筒部63の係合孔632の回転位相が伝達軸端部733の回転位相に合致していれば、そのまま係合孔632に伝達軸端部733が挿入される。
ここで、係合孔632と伝達軸端部733との互いの回転位相のずれが筒部63の回転角度の遊びの範囲内である場合、伝達軸端部733がガイド部636に案内されながら筒部63を周方向に押す。すると、筒部63が回転し、係合孔632と伝達軸端部733との互いの回転位相が合致することで、係合孔632に伝達軸端部733が挿入される。
係合孔632に伝達軸端部733が挿入されることによって、ナットランナー6と伝達軸73とは互いに係合し、主軸21と駆動力伝達機構5とが連結される。
具体的には、主軸21が回転すると、主軸21の回転がナットランナー6を介して伝達軸73に伝達される。伝達軸73の回転は、第1歯車71および第2歯車72によって方向を90度変換され、送りねじ軸12に伝達される。送りねじ軸12が回転すると、送りねじ軸12に螺合したナット19が送りねじ軸12に沿って移動すると同時に、ナット19に連結された着座ブロック18がスライダ17と共にレール11に沿って移動する。
ワーク支持体14が所望の位置に到達したとき、主軸21の回転を停止する。最後に、レバー123によって送りねじ軸12を締め付けることによって、送りねじ軸12を固定し、ワーク支持体14が動かないようにする。
以上の動作によって、ワーク支持体移動装置1は、ワーク支持体14を所望の位置に設置することができる。
なお、図2では、図の簡略化のために、送りねじ軸12、ワーク支持体14、および、伝達軸端部733以外の図示を省略している。
また、複数のワーク支持体移動装置1において、ワーク支持体14の設置位置は同じ円周上でなくてもよく、例えば千鳥状であってもよい。
本実施形態によれば、工作機械2の主軸21の駆動力を利用してワーク支持体14を移動させることができる。このため、ワーク支持体14を所望の位置に設置する段取りを、手作業に比べて簡単かつ、短時間で行うことができる。
また、このような段取り時には、元来、ワーク3の加工を行うことがないため、主軸21を利用しても、ワーク3の加工の流れを阻害することがない。また、工作機械2に既存の主軸21を利用するため、専用のアクチュエータを準備する必要がなく、装置の小型化および低コスト化が可能である。
さらに、主軸21の回転数および回転時間によってワーク支持体14の移動距離を調整することができるため、手作業で行う場合に比べて正確にワーク支持体14を設置することができる。
図8を参照して、第2実施形態のワーク支持体移動装置1Aについて説明する。
第2実施形態では、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。第1実施形態のワーク支持体移動装置1は、レール11、送りねじ軸12、ワーク支持体14、および、出力側伝達部7をそれぞれ1つ備えるのに対し、第2実施形態のワーク支持体移動装置1Aは、レール11、送りねじ軸12、および、ワーク支持体14Aを含む3組の組み合わせと、3組に共通する1つの出力側伝達部8と、1つのナットランナー6とを備える。出力側伝達部8およびナットランナー6は、駆動力伝達機構を構成する。
なお、図8では、ワーク支持体移動装置1Aについて、送りねじ軸12、ワーク支持体14Aおよび出力側伝達部8以外の部材の図示を省略している。
ワーク支持体14Aは、それぞれワーク3を外側または内側から把持可能な爪部を有する。
また、第2実施形態のワーク支持体移動装置1Aによれば、第1実施形態に記載の効果と同様の効果を奏する。
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれる。
各実施形態のレール11は、回転可能な円形のテーブル23上に設置されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明のレールは、XYテーブル等に設置されてもよいし、テーブル以外の他のワーク支持部に設置されてもよい。
本発明の送り駆動機構としては、前記実施形態のようなボールねじ式の駆動機構に限らず、ラックピニオン式あるいはベルト式の送り駆動機構であってもよい。ラックピニオン式とする場合、送りねじ軸12に変えてレール11に沿ってラックを配置すればよく、ベルト式とする場合、ベルトの一部をレール11に沿って配置し、その一部をワーク支持体14,14Aに接続すればよい。
また、各実施形態では、ワーク支持体14,14Aは、スライダ17、着座ブロック18、ナット19から構成されているが、これらが互いに一体化した構成であってもよい。
また、本発明の付勢部は、コイルばね64に限られず、他の種類のばね等であってもよい。
Claims (1)
- 工作機械のワーク支持部に設置されたレールと、前記レールに沿って配置された送り駆動機構と、前記レールに案内されかつ前記送り駆動機構に駆動されるワーク支持体と、前記工作機械の主軸に連結可能かつ前記主軸の駆動力を前記送り駆動機構に伝達可能な駆動力伝達機構と、を備え、
前記駆動力伝達機構は、前記主軸に着脱可能な入力側伝達部と、前記送り駆動機構に係合する出力側伝達部と、を有し、前記入力側伝達部および前記出力側伝達部は、互いに係合可能であり、
前記入力側伝達部は、前記主軸に回転駆動される軸部と、前記軸部によって軸方向に移動可能に支持されかつ前記出力側伝達部の伝達軸端部に係合可能な係合部と、前記係合部を前記軸部から離れる側へ付勢する付勢部と、を有し、
前記係合部は、前記伝達軸端部が挿入される係合孔を有しかつ前記軸部に対して所定の回転角度の遊びを介して支持されており、
前記係合孔の開口縁には、前記伝達軸端部の挿入方向に向けて前記係合孔の内側寸法が漸次縮小するガイド部が形成されていることを特徴とするワーク支持体移動装置。
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