JP6590091B1 - マシニングセンタのインデックス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性、製造性及びコスト性に優れ、ワークにおける特定の３つの加工面をインデックスできるインデックス装置を提供する。【解決手段】ハウジング２と、ハウジング２に回転可能に支持され、ワークをインデックスするインデックステーブル４と、ハウジング２に移動可能に支持されたプッシュバー７と、ハウジング２内において、プッシュバー７とインデックステーブル４間に設けられ、プッシュバー７に連動し、インデックステーブル４を回転させるプッシュバー連動機構と、を備え、インデックステーブル４の回転軸４ａは、ＸＹ平面に対して第１傾斜角θで傾斜し、第１傾斜角θは、ａｒｃｔａｎ（１／√２）であり、インデックステーブル４が回転軸４ａの周りに１２０度で回転するごとに、ワークにおける特定の３つの加工面がＸＹ平面に配置される。【選択図】図１

Description

この発明は、ワークを機械加工するマシニングセンタのインデックス装置に関する。

特許文献１に記載されているように、マシニングセンタのインデックス装置としてプッシュバー式のものが使用されることがある。そのインデックス装置では、単一のハウジングがスタンドに設けられ、単一のインデックステーブルがハウジングに回転可能に支持され、インデックステーブルにワークが保持される。さらに、プッシュバーがハウジングに移動可能に支持され、ＮＣ装置がスピンドルとスタンドの機械加工相対運動とは別個に、スピンドルとスタンドの余分の相対運動を生じさせ、余分の相対運動によってプッシュバーが移動する。さらに、プッシュバー連動機構がプッシュバーに連動し、インデックステーブルを回転させる。これによってワークがインデックス操作されるものである。その後、ＮＣ装置がスピンドルとスタンドの機械加工相対運動を生じさせ、ツールによってワークが機械加工される。

ところで、マシニングセンタを用いて、ワークにおける特定の３つの加工面を加工する場合がある。図２の通り、ワーク１が立方体ＡＢＣＤＥＦＧＨで構成され、ワーク１の一部の三角錐ＡＢＤＥに設けられた特定の３つの加工面１ａ（面ＡＢＤ）、１ｂ（面ＡＤＥ）及び１ｃ（面ＡＢＥ）を加工する場合がある。特定の３つの加工面１ａ，１ｂ，１ｃは、スピンドルによって特定の方向から加工される。従来のマシニングセンタでは、次の手順に従って、ワークの３つの加工面１ａ，１ｂ，１ｃが加工される。

インデックステーブルの回転軸は、ＸＹ平面に対して平行に延設されている。そして、マシニングセンタのスピンドルは、Ｚ軸方向に延設されている。スピンドルの先端にツールが取り付けられ、ツールによってワークの加工面が機械加工される。なお、ワークの形状は、立方体または直方体に限らず、ボルト形状、円柱形状などでもよい。また、加工面の形状は、平面に限らず、円弧面、湾曲面などでもよい。

まず、加工面ＡＢＤがＸＹ平面に配置されるようにワーク１をインデックステーブルに固定する。そして、加工面ＡＢＤをスピンドルによって機械加工する。次に、インデックステーブルを回転軸の周りに９０度回転して、加工面１ｂ（面ＡＤＥ）をＸＹ平面に配置する。そして、加工面１ｂ（面ＡＤＥ）をスピンドルによって機械加工する。

その後、ワーク１をインデックステーブルから一旦取り外して、加工面１ｃ（面ＡＢＥ）がＸＹ平面に配置されるようにワークをインデックステーブルに固定する。そして、加工面１ｃ（面ＡＢＥ）をスピンドルによって機械加工する。従って、従来のインデックス装置では、ワーク１をインデックステーブルから一旦取り外す必要があるので、作業性に問題がある。

また、インデックステーブルの回転軸をＸＹ平面に平行な方向からＺ軸方向に移動して、加工面１ｃ（面ＡＢＥ）をＸＹ平面に配置することもできる。しかし、この場合、インデックステーブルの回転軸をＸＹ平面に平行な方向からＺ軸方向に移動するための移動機構が必要である。移動機構は、複雑な構成を有するので、製造性及びコスト性に問題がある。

特許第３５７１６０５号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、作業性、製造性及びコスト性に優れ、ワークにおける特定の３つの加工面をインデックスできるマシニングセンタのインデックス装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るマシニングセンタのインデックス装置は、
ワークを機械加工するマシニングセンタのインデックス装置であって、
インデックス装置は、
ハウジングと、
ハウジングに回転可能に支持され、ワークをインデックスするインデックステーブルと、
ハウジングに移動可能に支持されたプッシュバーと、
ハウジング内において、プッシュバーとインデックステーブル間に設けられ、プッシュバーに連動し、インデックステーブルを回転させるプッシュバー連動機構と、
ハウジングを設置するスタンドと、を備え、
マシニングセンタは、ＮＣ装置およびスピンドルを備え、
ＮＣ装置は、スピンドルとスタンドの機械加工相対運動とは別個に、スピンドルとスタンドの余分の相対運動を生じさせ、余分の相対運動によってプッシュバーを移動させ、
インデックステーブルの回転軸は、ＸＹ平面に対して第１傾斜角で傾斜し、
第１傾斜角は、ａｒｃｔａｎ（１／√２）であり、
ワークは、マシニングセンタに設けられたスピンドルで機械加工される特定の３つの加工面を備え、
インデックステーブルが回転軸を中心に１２０度で回転するごとに、ワークの各加工面がＸＹ平面に平行に配置される。

好ましくは、
スタンドは、ＸＹ平面に対して第２傾斜角で傾斜する設置面を有し、
第２傾斜角は、ａｒｃｔａｎ（√２）であり、
ハウジングは、直方体で構成され、
直方体の一面は、インデックステーブルが配置され、
直方体の他面は、スタンドの設置面に設置及び固定され、
一面及び他面は、互いに対向している。

好ましくは、
インデックス装置は、さらに、ワークを保持する治具を備え、
治具は、インデックステーブルに固定され、
インデックステーブルが回転軸の周りに１２０度で回転するごとに、治具に保持されたワークにおける各加工面がＸＹ平面に平行に配置される。

好ましくは、
ワークは、直方体または立方体で構成され、
治具は、ワークの一部を収納可能な凹部を備え、
凹部は、３つの保持面を有する三角錐の形状で構成され、
各保持面は、直角三角形で構成され、
各保持面のうちのＸＹ平面に平行に配置される保持面の直角部分が、回転軸に対して対称に配置される。

本発明に係るマシニングセンタのインデックス装置は、作業性、製造性及びコスト性に優れ、ワークにおける特定の３つの加工面をインデックスできる。

マシニングセンタのインデックス装置を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢視Ｂ１から見た正面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢視Ｃ１から見た図。 ワークにおける特定の３つの加工面を説明するための説明図。 ワークを保持する治具を備えたインデックス装置を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢視Ｂ２から見た正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢視Ｃ２から見た平面図。 図３の治具を示す斜視図。 ボルト状のワークが固定された状態のインデックス装置を示す側面図。 ロック機構を示す斜視図。 プッシュバー連動機構を示す説明図。

以下、図面に基づいて、本発明に係るマシニングセンタのインデックス装置の一実施形態を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は互いに直角に配置される。ＸＹ平面は、Ｘ軸およびＹ軸を通る平面である。

図１の通り、この発明にかかる装置は、ワーク１を機械加工するマシニングセンタのインデックス装置である。インデックス装置は、スタンド３を備える。ハウジング２は、スタンド３に設置される。さらに、インデックステーブル４がハウジング２に回転可能に支持され、インデックステーブル４にワーク１が保持される。

スタンド３は、その底面がＸＹ平面に配置される。スタンド３は、ＸＹ平面に対して第２傾斜角αで傾斜する設置面３ａを有する。第２傾斜角αは、ａｒｃｔａｎ（√２）である。なお、ａｒｃｔａｎ（√２）は約５４．７度である。第２傾斜角αは、後述する第１傾斜角θに対して直角である。

ハウジング２は、直方体に形成されており、この直方体の一面２ａにインデックステーブル４が配置される。また、ハウジング２の他面２ｂが、スタンド３の設置面３ａに設置及び固定される。ハウジング２の一面２ａ及び他面２ｂは、互いに対向している。

インデックステーブル４は、回転軸４ａに直角方向に延設されるとともに、回転軸４ａの周りに回転可能に構成される。ハウジング２が直方体で構成され、スタンド３の設置面３ａに設置されることで、回転軸４ａは、ＸＹ平面に対して第１傾斜角θで傾斜する。第１傾斜角θは、ａｒｃｔａｎ（１／√２）である。なお、ａｒｃｔａｎ（１／√２）は約３５．３度である。

ハウジング２が直方体で構成されていることから、インデックステーブル４の回転機構や後述するプッシュバー連動機構などは公知の構成を採用できるので、生産性およびコスト性に優れる。また、ハウジング２が直方体で構成されていることから、スタンド３に第２傾斜角αで傾斜する設置面３ａを設けるだけで、インデックステーブル４の回転軸４ａを第１傾斜角θに傾斜できる。

図２の通り、第１傾斜角θは、次の理由で決定される。ワーク１が立方体ＡＢＣＤＥＦＧＨで構成され、ワーク１の一部の三角錐ＡＢＤＥに設けられた特定の３つの加工面１ａ（面ＡＢＤ）、１ｂ（面ＡＤＥ）及び１ｃ（面ＡＢＥ）を加工する。辺ＡＥ＝１、辺ＥＧ＝√２、角ＡＥＧ＝９０度から、第１傾斜角θ（角ＡＧＥ）は、ａｒｃｔａｎ（１／√２）であり、第２傾斜角αは、ａｒｃｔａｎ（√２）である。辺ＥＧがＸＹ平面に配置され、辺ＡＧを回転軸４ａとしてワーク１が回転するとき、ワーク１が回転軸４ａを中心として１２０度で回転するごとに、ワーク１における３つの加工面１ａ（面ＡＢＤ）、１ｂ（面ＡＤＥ）及び１ｃ（面ＡＢＥ）がＸＹ平面に平行に配置される。

すなわち、回転軸４ａを第１傾斜角θに傾斜することで、ワーク１が回転軸４ａの周りに１２０度で回転するごとに、ワーク１における特定の３つの加工面１ａ（面ＡＢＤ）、１ｂ（面ＡＤＥ）及び１ｃ（面ＡＢＥ）がＸＹ平面にインデックスされる。特定の３つの加工面１ａ，１ｂ，１ｃは、特定の方向から加工される３つの面を意味し、回転軸４ａ上の所定点（頂点Ａ）を中心に１２０度で配置される。また、隣り合う２つの加工面は、互いに直角に配置される。加工面１ａ，１ｂ，１ｃは、仮想的には平面であるが、現実的には、平面、円弧面、湾曲面などでもよい。そして、ワーク１は、ボルト形状、円柱形状などでもよい。

図３の通り、ワーク１を保持するための治具５がインデックステーブル４に取り付けられる。図３および図４の通り、治具５は、上記で説明した立方体ワーク１を保持することに適しており、ワーク１の一部を収納可能な凹部５０を備える。また、立方体は直方体の一部であるので、この治具５は、直方体のワーク１も保持することに適している。ボルトなどの固定手段を有する固定具６が治具５に設けられ、治具５に保持されたワーク１が、固定具６のボルトによってワーク１の上面が押さえられて固定される。なお、図３（Ｂ）および（Ｃ）では、固定具６は省略されている。

図３および図４の通り、凹部５０は、三角錐の形状で構成されており、３つの保持面５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各保持面５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、直角三角形で構成される。図３（Ｃ）の通り、各保持面５０ａ，５０ｂ，５０ｃの直角部分５０ｄ（β１＝９０度）が、回転軸４ａを含む仮想的なＺ平面上に配置される。また、図３（Ｃ）の通り、各保持面５０ａ，５０ｂ，５０ｃのうちのＸＹ平面に平行に配置される保持面（図３のとき保持面５０ａ）の直角部分５０ｄが、回転軸４ａに対して対称に配置される（β２＝４５度）。

図３および図４の通り、立方体または直方体のワーク１の一部が凹部５０に収納されるとき、ワーク１の加工面（図３および図４のとき加工面１ａ）がＸＹ平面に平行に配置される。そして、インデックステーブル４とともに治具５が回転軸４ａを中心として１２０度で回転するごとに、凹部５０の３つの保持面５０ａ，５０ｂ，５０ｃがＸＹ平面に平行に配置され、ワーク１の３つの加工面１ａ，１ｂ，１ｃがＸＹ平面に平行に配置される。

図５では、治具５は、ボルト形状を有するワーク１を保持可能に構成されている。ハウジング２、スタンド３およびインデックステーブル４は特許文献１のそれと同様のものである。

図３の通り、プッシュバー７がハウジング２に移動可能に支持されることも特許文献１のプッシュバーと同様である。マシニングセンタは、ＮＣ装置８およびスピンドル９を備える。ＮＣ装置８がスピンドル９とスタンド３の機械加工相対運動とは別個に、スピンドル９とスタンド３の余分の相対運動を生じさせ、余分の相対運動によってプッシュバー７が移動することも特許文献１のものと同様である。ツール９’がスピンドル９に取り付けられ、保持され、ツール９’によってワーク１が機械加工されることも特許文献１のものと同様である。特許文献１ではプッシュバー７はＺ軸方向に延設されるが、本実施形態ではプッシュバー７はＸＹ平面に対して平行に延設される。スピンドル９は、Ｚ軸方向に延設される。スピンドル９が垂直軸の周りに高速回転して、ツール９’をワーク１に押し付けて、ワーク１を機械加工する。

さらに、ロック機構がハウジング２内に設けられ、ロック機構によってインデックステーブル４がロックされ、プッシュバー７が移動したとき、それによってインデックステーブル４がアンロックされる。たとえば、図６の通り、ロック機構にロッド部材１０が使用され、歯部分１１がその一端に形成され、歯車がインデックステーブル４に固定され、歯部分１１が歯車の歯にかみ合わされる。これによってインデックステーブル４がロックされる。さらに、カムみぞ１２がプッシュバー７に形成され、ピン１３がロッド部材１０に設けられ、カムみぞ１２に挿入される。カムみぞ１２はプッシュバー７の軸方向にのび、斜めに傾斜する。そして、プッシュバー７が移動したとき、それにともない、カムみぞ１２およびピン１３によってロッド部材１０が移動し、その歯部分１１が歯車の歯から引き抜かれ、これによってインデックステーブル４がアンロックされる。これも特許文献１のものと同様である。

さらに、ハウジング２内において、プッシュバー連動機構がプッシュバー７とインデックステーブル４間に設けられ、プッシュバー７に連動し、インデックステーブル４を回転させる。図７の通り、プッシュバー連動機構に送りつめ１８が使用され、送りつめ１８がプッシュバー７に取り付けられ、つめ車１９がインデックステーブル４に設けられ、プッシュバー７の移動にともない、送りつめ１８がつめ車１９の歯に係合し、送りつめ１８によってつめ車１９およびインデックステーブル４が回転する。これも特許文献１のものと同様である。

さらに、後述するように、インデックステーブル４のアンロック後、プッシュバー連動機構によってインデックステーブル４が回転する。

そして、この装置では、ＮＣ装置８がスピンドル９とスタンド３の余分の相対運動を生じさせ、まず、スピンドル９およびツール９’が移動し、プッシュバー７に向かって前進する。さらに、その後、スピンドル９およびツール９’がプッシュバー７に向かって移動し、ツール９’によってプッシュバー７が押され（図１（Ｂ）および（Ｃ）の右方向）、ロック機構によってインデックステーブル４がアンロックされる。さらに、その後、ツール９’によってプッシュバー７が押され、プッシュバー連動機構によってインデックステーブル４が回転する。したがって、インデックステーブル４と一体的に治具５及びワーク１が回転する。その後、特許文献１のものと同様、スピンドル９およびツール９’がプッシュバー７から離れ、スプリング１７によってプッシュバー７が元の位置に戻る。

さらに、その後、ツール９’によってプッシュバー７が押され、スプリング１７によってプッシュバー７が元の位置に戻り、プッシュバー７が再度押して離れて、インデックステーブル４が再度回転する。これが何回か繰り返され、図７に示すように、インデックステーブル４が設定角度だけ回転する。これによってワーク１がインデックス操作される。

その後、スピンドル９およびツール９’がプッシュバー７から離れる。したがって、ロック機構によってインデックステーブル４がロックされる。その後、ＮＣ装置８がスピンドル９とスタンド３の機械加工相対運動を生じさせ、ツール９’がワーク１の加工面１ａ，１ｂ，１ｃに押し付けられ、ツール９’によってワーク１が機械加工される。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこれらの実施形態に限定されない。例えば、以下のように変更することもできる。

・ハウジング２が直方体に形成されておらず、その代わりに、ハウジング２がインデックステーブル４を第１傾斜角θに傾斜できる形状に構成されてもよい。
・インデックス装置は、治具５を有しておらず、その代わりに、インデックステーブル４にワーク１を直接固定および保持してもよい。
・ＸＹ平面は、一般的には水平方向であるが、垂直方向であってもよい。
・治具５は、様々な形状のワーク１を保持できるとともに、インデックステーブル４の回転に応じて、ワーク１における特定の３つの加工面がＸＹ平面に配置されるように構成される。

１ ワーク
１ａ，１ｂ，１ｃ 加工面
２ ハウジング
２ａ 一面
２ｂ 他面
３ スタンド
３ａ 設置面
４ インデックステーブル
４ａ 回転軸
５ 治具
５０ 凹部
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ 保持面
５０ｄ 直角部分
７ プッシュバー
８ ＮＣ装置
９ スピンドル
θ 第１傾斜角
α 第２傾斜角
Ａ 所定点

Claims (4)

1. ワークを機械加工するマシニングセンタのインデックス装置であって、
   前記インデックス装置は、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに回転可能に支持され、前記ワークをインデックスするインデックステーブルと、
   前記ハウジングに移動可能に支持されたプッシュバーと、
   前記ハウジング内において、前記プッシュバーと前記インデックステーブル間に設けられ、前記プッシュバーに連動し、前記インデックステーブルを回転させるプッシュバー連動機構と、
   前記ハウジングを設置するスタンドと、を備え、
   前記マシニングセンタは、ＮＣ装置およびスピンドルを備え、
   前記ＮＣ装置は、前記スピンドルと前記スタンドの機械加工相対運動とは別個に、前記スピンドルと前記スタンドの余分の相対運動を生じさせ、前記余分の相対運動によって前記プッシュバーを移動させ、
   前記インデックステーブルの回転軸は、ＸＹ平面に対して第１傾斜角で傾斜し、
   前記第１傾斜角は、ａｒｃｔａｎ（１／√２）であり、
   前記ワークは、前記マシニングセンタに設けられるスピンドルで機械加工される特定の３つの加工面を備え、
   前記インデックステーブルが前記回転軸を中心に１２０度で回転するごとに、前記ワークの前記各加工面が前記ＸＹ平面に平行に配置される
   ことを特徴とするマシニングセンタのインデックス装置。
2. 前記スタンドは、前記ＸＹ平面に対して第２傾斜角で傾斜する設置面を有し、
   前記第２傾斜角は、ａｒｃｔａｎ（√２）であり、
   前記ハウジングは、直方体で構成され、
   前記直方体の一面は、前記インデックステーブルが配置され、
   前記直方体の他面は、前記スタンドの前記設置面に設置及び固定され、
   前記一面及び前記他面は、互いに対向している
   ことを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタのインデックス装置。
3. 前記インデックス装置は、さらに、前記ワークを保持する治具を備え、
   前記治具は、前記インデックステーブルに固定され、
   前記インデックステーブルが前記回転軸の周りに１２０度で回転するごとに、前記治具に保持された前記ワークにおける前記各加工面が前記ＸＹ平面に平行に配置される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のマシニングセンタのインデックス装置。
4. 前記ワークは、直方体または立方体で構成され、
   前記治具は、前記ワークの一部を収納可能な凹部を備え、
   前記凹部は、３つの保持面を有する三角錐の形状で構成され、
   前記各保持面は、直角三角形で構成され、
   前記各保持面のうちの前記ＸＹ平面に平行に配置される前記保持面の直角部分が、回転軸に対して対称に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載のマシニングセンタのインデックス装置。

Images