JP6780265B2

JP6780265B2 - 工作機械のチルト装置

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Publication number: JP6780265B2
Application number: JP2016046157A
Authority: JP
Inventors: 古畑　鉄朗; 鉄朗古畑; 敬介臼田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-03-09
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Description

本発明は、工作機械のチルト装置に関するものである。

揺動可能に設けられたチルト体と、チルト体を揺動させるための駆動力を付与する駆動モータとを備えたチルト装置が知られている。こうしたチルト装置は、工作機械に設けられ、工作機械は、チルト体に配置された工作物や工具を傾斜させることにより工作物等の割り出しを行い、所定の加工を行う。

ここで、バランス位置に対して傾斜した状態にあるチルト体には、重力によりチルト体をバランス位置へ戻そうとするモーメント（以下「アンバランスモーメント」と称す）が発生する。チルト体に発生するアンバランスモーメントは、チルト体の傾斜角度を大きくするほど大きくなり、チルト体が傾斜した状態を維持しようとする駆動モータに加わる負荷となる。従って、チルト体及びチルト体に配置しようとする工作物等の重量が大きい場合において、アンバランスモーメントにより駆動モータに加わる負荷を駆動モータによる駆動トルクのみで支持しようとした場合には、大型の駆動モータを用いる必要がある。

これに対し、特許文献１には、シリンダ装置をチルト体に連結し、シリンダ装置からチルト体に付与される付勢力によってアンバランスモーメントを相殺することにより、駆動モータに加わる負荷の軽減を図る技術が開示されている。

特開２０１０−１６７５０８号公報

上記した特許文献１では、チルト体の傾斜角度が所定の傾斜角度よりも小さくなると、シリンダ装置からチルト体に付与されるモーメントが、チルト体に発生するアンバランスモーメントを上回る。即ち、チルト体の傾斜角度が上記した所定の傾斜角度よりも大きい場合と小さい場合とで、駆動モータに加わる荷重の向きが逆となり、駆動モータによる駆動トルクの向きも逆となる。従って、チルト体を揺動させる過程において、チルト体の傾斜角度が上記した所定の傾斜角度を超える際に駆動モータの駆動トルクが反転することをきっかけとして、チルト体にガタが発生する恐れがある。

本発明は、駆動モータの大型化を抑制しつつ、チルト体にガタが発生することを防止できる工作機械のチルト装置を提供することを目的とする。

本発明の工作機械のチルト装置は、工作物又は工具が配置されるチルト体と、前記チルト体を揺動可能に支持し、前記チルト体の重心とは異なる位置に揺動軸線を有する支持体と、前記支持体に設けられ、前記チルト体を前記支持体に対して揺動させるための駆動力を付与する駆動モータと、前記チルト体に連結され、シリンダ圧力を付与することで前記駆動モータによる前記チルト体の揺動を補助する補助シリンダと、前記駆動モータ及び前記補助シリンダを駆動制御する制御装置と、を備え、重力により前記チルト体に発生する前記揺動軸線まわりのモーメントは、前記チルト体の可動範囲において、常に回転方向一方側のみであり、前記シリンダ圧力により前記チルト体に付与される前記揺動軸線まわりの補助モーメントは、前記チルト体の可動範囲内において、常に回転方向他方側のみであり、前記制御装置は、重力により前記チルト体に発生する前記モーメントよりも前記補助モーメントが小さくなるように、前記チルト体の傾斜角度に応じて、前記チルト体の傾斜角度が予め定められた既定の傾斜角度に到達した場合に、複数の所定圧力に設定可能な前記シリンダ圧力を変動させ、工作機械は、前記チルト体が前記既定の傾斜角度を超えた範囲のみにおいて、前記工作物の加工を行う。

本発明の工作機械のチルト装置によれば、補助シリンダのシリンダ圧力をチルト体に付与することで、駆動モータによるチルト体の揺動が補助されるので、駆動モータに必要とされる駆動トルクを小さくすることができる。よって、駆動モータの大型化を抑制することができる。

また、チルト体の可動範囲内において、重力によりチルト体に発生する揺動軸線まわりのモーメントは、常に回転方向一方側のみであり、シリンダ圧力によりチルト体に付与される補助モーメントは、常に回転方向他方側のみである。これに加え、制御装置は、補助モーメントが重力によりチルト体に発生するモーメントよりも小さくなるように、シリンダ圧力を変動させる。この場合、チルト体の可動範囲において、駆動モータには、常に重力によりチルト体に発生するモーメントに基づく負荷が加わり、駆動モータによる駆動トルクの向きが常に一定となる。従って、チルト体を揺動させる過程において、駆動モータの駆動トルクが反転することを回避できるので、チルト体にガタが発生することを防止できる。

本発明の一実施形態におけるチルト装置を備えた歯車加工装置の外観斜視図である。加工用工具の動作を示す図である。チルト装置の正面図である。図３のＩＶ方向から見たチルト装置の側面図である。バランス位置にあるチルト体を模式的に表した図であり、チルト体の傾斜角度が−３０度である状態を示す。チルト体を模式的に表した図であり、チルト体の傾斜角度が０度である状態を示す。チルト体の動作を模式的に表した図であり、チルト体の傾斜角度が２０度である状態を示す。チルト体の動作を模式的に表した図であり、チルト体の傾斜角度が６０度である状態を示す。シリンダ圧力と、アンバランスモーメント及び補助モーメントと、駆動トルクとの関係を示すグラフである。チルト体の傾斜角度と補助シリンダのシリンダ圧力及び駆動モータの駆動トルクとの関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る工作機械のチルト装置を適用した実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、工作機械としての歯車加工装置１にチルト装置１００を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、チルト装置は、歯車加工を行う工作機械以外の工作機械、例えば、穴開け加工を行う工作機械に用いることも可能である。

（１．歯車加工装置１の概要）
まず、図１を参照し、歯車加工装置１の概要について説明する。図１に示すように、歯車加工装置１は、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）と、互いに直交する２つの回転軸（Ａ軸及びＢ軸）とを備えた５軸マシニングセンタである。歯車加工装置１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、チルト装置１００と、を主に備える。なお、図１ではチルト装置１００の図示を簡略化している。

ベッド１０は、設置面に固定される。ベッド１０の上面には、Ｘ軸方向へ平行に延びる一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂと、Ｚ軸方向へ平行に延びる一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂとが形成される。

コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向へ相対移動する。コラム２０の底面には、Ｘ軸方向へ平行に延びる一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが形成され、テーブル５０及びチルト装置１００に対向するコラム２０の一側面には、Ｙ軸方向へ平行に延びる一対のＹ軸ガイドレール２２ａ，２２ｂが形成される。一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂは、ボールガイド（図示せず）を介して一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂに嵌め込まれる。ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に配置されるＸ軸ボールねじ（図示せず）と、そのＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ（図示せず）とが設けられ、これらＸ軸ボールねじ及びＸ軸モータに駆動されることにより、コラム２０がベッド１０に対してＸ軸方向へ相対移動する。

サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向へ相対移動する。コラム２０に対向するサドル３０の一側面には、Ｙ軸方向へ平行に延びる一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが形成され、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂは、ボールガイド（図示せず）を介して一対のＹ軸ガイドレール２２ａ，２２ｂに嵌め込まれる。コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２２ａ，２２ｂの間に配置されるＹ軸ボールねじ（図示せず）と、そのＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ（図示せず）とが設けられ、これらＹ軸ボールねじ及びＹ軸モータに駆動されることにより、サドル３０がコラム２０に対してＹ軸方向へ相対移動する。

回転主軸４０は、サドル３０に収容された主軸モータ（図示せず）により回転可能に設けられる。回転主軸４０の先端には加工用工具４１が固定され、加工用工具４１は、回転主軸４０の回転に伴って中心軸線Ｏまわりに回転する。なお、図１には加工用工具４１が簡略表示されており、図２に示す加工用具４１が取り付け可能となっている。テーブル５０は、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に配置され、ベッド１０に対してＺ軸方向へ移動可能に設けられる。

チルト装置１００は、テーブル５０に一体形成された一対の支持体１１０に対し、チルト体１２０がＡ軸まわりに揺動可能に設けられる。チルト体１２０には、工作物ＷをＢ軸まわりに回転可能に支持する回転テーブル１２５が設けられ、回転テーブル１２５は、チルト体１２０に設けられた旋回軸モータ１２６（図３参照）により回転駆動される。なお、チルト装置１００の詳細な構成については後述する。

（２．加工用工具４１の動作）
次に、図２を参照して、工作物Ｗに切削加工を行う際の加工用工具４１の動作を説明する。なお、ここでは円環状に形成された工作物Ｗの内周面に内歯を形成する場合を例に挙げて説明する。

図２に示すように、回転テーブル１２５には、工作物ＷがＢ軸と同軸に配置され、工作物Ｗは、回転テーブル１２５によりＢ軸まわりに回転可能に支持される。加工用工具４１は、Ｏ軸と同軸に配置され、回転主軸４０（図１参照）によりＯ軸まわりに回転可能に支持される。加工用工具４１は、加工用工具４１の中心軸線に対してねじれ角を有する複数の工具刃４２を備える。工具刃４２の径方向外面は、加工用工具の中心軸線に対して逃げ角を有し、工具刃４２の端面は、加工用工具４１の中心軸線に直交する平面に対してすくい角を有する。

歯車加工装置１において歯車加工を行うに際し、工作物Ｗの中心軸線（Ｂ軸）が、加工用工具４１の中心軸線（Ｏ軸）に対して、傾斜し、且つ、ねじれた状態となるようにチルト体１２０（図１参照）を揺動させる。その後、チルト体１２０の傾斜角度を維持した状態で、加工用工具４１と工作物Ｗとを同期回転させながら、加工用工具４１をＢ軸方向へ相対移動させる。このとき、工作物Ｗと加工用工具４１との間に相対速度差が生じることにより、工具刃４２との接触部位において工作物Ｗの内周面が切削され、工作物Ｗに内歯が形成される。

（３．チルト装置１００の構成）
次に、図３及び図４を参照し、チルト装置１００の構成について説明する。図３及び図４に示すように、チルト装置１００は、一対の支持体１１０と、チルト体１２０と、駆動モータ１３０と、補助シリンダ１４０と、制御装置１５０とを主に備える。支持体１１０は、テーブル５０の上面に一体的に固定された板状部材であり、一対の支持体１１０は、Ｘ軸方向に間隔を空けて対向配置され、一対の支持体１１０の間にチルト体１２０が配置される。

チルト体１２０は、チルト板１２１と、一対の立設部１２２と、一対の軸部１２３とを備える。チルト板１２１は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形板状に形成される。一対の立設部１２２は、チルト板１２１の長手方向両端部に立設される板状の部位であって、Ｘ軸方向に間隔を空けて対向配置される。

軸部１２３は、Ｘ軸方向へ延びる円柱状の部位である。各々の軸部１２３は、一対の立設部１２２の互いに外側を向く面に同軸に配置され、一対の支持体１１０に揺動可能に支持される。各々の軸部１２３は、一対の支持体１１０に貫通した状態で設けられ、一対の支持体１１０の互いに外側を向く面から突出する軸部１２３の先端部分には、径方向外方へ張り出す張出部１２４が固定される。なお、各々の軸部１２３の中心軸線であるＡ軸は、チルト板１２１の幅方向（図４左右方向）における中心を含む平面であって、チルト板１２１の上面に垂直な平面上に配置される。

また、チルト体１２０は、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６を備える。回転テーブル１２５は、工作物ＷをＢ軸まわりに回転可能に支持する部材であり、Ｂ軸に直交するチルト板１２１の上面に配置される。旋回軸モータ１２６は、回転テーブル１２５を回転させるための駆動力を付与するモータである。

なお、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６は、チルト板１２１の幅方向（図４左右方向）における中心に対し、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６の重心をサドル３０（図１参照）から離れる方向（図４左方向）へオフセットさせた状態で配置される。即ち、チルト板１２１の幅方向において、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６を含むチルト体１２０の重心は、軸部１２３の中心軸線であってチルト体１２０の揺動軸線であるＡ軸に対し、サドル３０から離れる方向へオフセットしている。

駆動モータ１３０は、チルト体１２０を回転させるための駆動力を付与するモータであり、支持体１１０の内部に収容される。チルト体１２０は、駆動モータ１３０から軸部１２３に駆動力が付与されることで、軸部１２３の中心軸線であるＡ軸まわりに揺動する。

補助シリンダ１４０は、駆動モータ１３０によるチルト体１２０の揺動を補助する油圧シリンダである。補助シリンダ１４０は、ブラケットを介して支持体１１０に揺動可能に支持されたシリンダ本体１４１と、シリンダ本体１４１に対して伸縮可能に設けられたロッド１４２と備える。なお、軸部１２３には径方向外方へ張り出す張出部１２４が形成され、ロッド１４２の先端は、Ａ軸からオフセットした位置で張出部１２４に連結される。即ち、補助シリンダ１４０とチルト体１２０とは、チルト体１２０の揺動軸線であるＡ軸とは異なる位置で連結される。

制御装置１５０は、チルト体１２０を揺動させる際に、駆動モータ１３０及び補助シリンダ１４０を駆動制御する。また、制御装置１５０は、回転テーブル１２５を回転させる際に、旋回軸モータ１２６を駆動制御する。

ここで、バランス位置にあるチルト体１２０を揺動させると、重力によりチルト体１２０をバランス位置に戻そうとするアンバランスモーメントがチルト体１２０に発生する。アンバランスモーメントは、チルト体１２０の傾斜角度が大きくなるほど大きくなり、それに伴い、チルト体１２０が傾斜した状態を維持しようとする駆動モータ１３０には大きな負荷が加わる。従って、チルト体１２０及びチルト体１２０に配置しようとする工作物Ｗ（図１参照）の重量が大きい場合において、アンバランスモーメントにより駆動モータ１３０に加わる負荷を駆動モータ１３０の駆動トルクのみで支持しようとした場合、駆動モータ１３０が大型化する。

これに対し、チルト装置１００では、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力を軸部１２３に付与し、チルト体１２０に発生するアンバランスモーメントとは逆向きのモーメントを発生させる。これにより、アンバランスモーメントの一部が、シリンダ圧力によりチルト体１２０に付与されるモーメント（以下「補助モーメント」と称す）に相殺されるので、アンバランスモーメントにより駆動モータ１３０に加わる負荷を軽減することができる。その結果、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクを小さくすることができるので、駆動モータ１３０の大型化を抑制できる。また、加工方法によっては、バランス位置を変更するために回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６の重心をサドル３０に近づく方向へオフセットしてもよい。

（４．アンバランスモーメント）
上記したように、チルト板１２１の幅方向において、チルト体１２０の重心は、Ａ軸に対してサドル３０から離れる方向へオフセットしている。従って、バランス状態にあるチルト体１２０は、チルト板１２１の上面がサドル３０から離れる方向へ向かうにつれて下降傾斜した状態となる（図５Ａ参照）。

なお、以下において、チルト板１２１がＺ軸方向に平行な状態にあるチルト体１２０（図５Ｂ参照）の傾斜角度を０度とする。また、傾斜角度が０度であるチルト体１２０を図５Ｂに示す時計回り方向へ傾斜させた場合の傾斜角度を正の数値で示し、傾斜角度が０度であるチルト体１２０を図５Ｂに示す時計回り方向へ傾斜させた場合の傾斜角度を負の数値で示す。

図５Ａには、バランス位置にあるチルト体１２０が図示されており、バランス位置にあるチルト体１２０の傾斜角度は−３０度である。一方、チルト装置１００は、チルト体１２０の傾斜角度が−５度〜９５度となる範囲を、制御装置１５０による駆動モータ１３０及び補助シリンダ１４０の駆動制御によってチルト体１２０を揺動させることができる範囲としている。これにより、チルト体１２０に発生するアンバランスモーメントの向きは、チルト体１２０の可動範囲において、常に一定となる。なお、軸部１２３にはロータリエンコーダ（図示せず）が設けられており、制御装置１５０は、ロータリエンコーダから得られる検出情報に基づき、チルト体１２０の傾斜角度を把握する。

（５．補助モーメント）
チルト体１２０と補助シリンダ１４０との関係において、軸部１２３には張出部１２４が設けられ、その張出部１２４にロッド１４２の先端が連結されている。従って、チルト体１２０の揺動に伴い、ロッド１４２と張出部１２４との連結位置は、Ａ軸まわりを回転移動し、ロッド１４２の伸縮方向は、ロッド１４２及び張出部１２４の連結位置とＡ軸とを結ぶ方向（張出部１２４の張出方向）に対して変化する。この場合、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力が一定であれば、チルト体１２０に付与される補助モーメントは、チルト体１２０の傾斜角度に応じて変化する。

この点に関し、チルト装置１００は、チルト体１２０の可動範囲において、シリンダ圧力によりチルト体１２０に付与される補助モーメントの向きが、常に一定となり、且つ、アンバランスモーメントの向きとは逆向きとなるように、補助シリンダ１４０の配置、及び、張出部１２４とロッド１４２との連結位置を設定している。これにより、チルト体１２０の可動範囲において、チルト体１２０に発生するアンバランスモーメントを補助モーメントにより相殺することができる。

また、チルト装置１００では、チルト体１２０の可動範囲において、アンバランスモーメントが大きくなるにつれて補助モーメントが大きくなるように、ロッド１４２と張出部１２４との連結位置が設定されている。よって、アンバランスモーメントと補助モーメントとの差を小さくすることができる。

（６．制御装置１５０による補助シリンダ１４０の駆動制御）
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、制御装置１５０による補助シリンダ１４０の駆動制御について説明する。制御装置１５０は、補助シリンダ１４０から出力するシリンダ圧力を高圧（例えば、６ＭＰａ）と低圧（例えば、３ＭＰａ）との何れか一方に設定し、シリンダ圧力によりチルト体１２０に付与する補助モーメントの大きさを調整する。

図６Ａに示すように、シリンダ圧力を高圧に設定した場合では、シリンダ圧力を低圧に設定した場合と比べて、チルト体１２０に付与される補助モーメントが大きくなる。従って、チルト体１２０の傾斜角度が大きく、チルト体１２０に発生するアンバランスモーメントが大きい状態では、チルト体１２０に付与される補助モーメントが大きくなるように、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力を大きく設定することが望ましい。

しかしながら、チルト体１２０の傾斜角度に関わらず、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力を常時高圧に設定した場合、チルト体１２０の傾斜角度が約１０度以下となったときに、補助モーメントがアンバランスモーメントを上回る。この場合、チルト体１２０の傾斜角度が大きい場合と小さい場合とで、駆動モータ１３０に加わる負荷の向きが逆向きとなり、駆動モータ１３０による駆動トルクの向きも逆向きとなる。そのため、チルト体１２０を揺動させる過程において、アンバランスモーメントと補助モーメントとの大小関係が逆転し、それに伴って駆動モータによる駆動トルクが反転することをきっかけとして、チルト体１２０にガタが生じるおそれがある。

一方、シリンダ圧力を低圧に設定した場合、チルト体１２０の可動範囲において、チルト体１２０に付与される補助モーメントは、常にアンバランスモーメントを下回るため、駆動モータ１３０による駆動トルクの反転が発生することを回避できる。しかしながら、チルト体１２０の傾斜角度に関わらず、シリンダ圧力を常時低圧に設定すると、チルト体１２０の傾斜角度を大きくした場合に、アンバランスモーメントと補助モーメントとの差が大きくなる。その結果、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクが大きくなり、駆動モータ１３０が大型化する。

これに対し、図６Ｂに示すように、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度が２０度に到達した場合（図５Ｃ参照）に、シリンダ圧力を変動させる。即ち、シリンダ圧力が低圧に設定された状態でチルト体１２０の傾斜角度が２０度以上となった場合に、制御装置１５０は、シリンダ圧力を低圧から高圧に切り替える。同様に、シリンダ圧力が高圧に設定されている状態でチルト体１２０の傾斜角度が２０度以下となった場合に、制御装置１５０は、シリンダ圧力を高圧から低圧に切り替える。

この場合、チルト体１２０の傾斜角度が２０度を上回っている状態において、チルト体１２０に付与する補助モーメントを大きくすることができるので、アンバランスモーメントと補助モーメントとの差を小さくすることができる。これにより、チルト体１２０の傾斜角度を大きくした状態であっても、アンバランスモーメントにより駆動モータ１３０に加わる負荷を軽減できるので、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクを小さくすることができる。従って、駆動モータ１３０の大型化を抑制できる。

一方、チルト体１２０の傾斜角度が２０度を下回っている状態において、チルト体１２０に付与する補助モーメントを小さくすることができるので、補助モーメントとアンバランスモーメントとの大小関係が逆転することを回避できる。

このように、制御装置１５０は、チルト体１２０の可動範囲において、補助モーメントが常にアンバランスモーメントよりも小さくなるように、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力を変動させる。これにより、チルト体１２０の可動範囲において、駆動モータ１３０には常にアンバランスモーメントによる一方向のみの負荷が加わるので、駆動モータによる駆動トルクの向きは常に一定となる。その結果、チルト体１２０を揺動させる過程において、駆動モータ１３０の駆動トルクが反転することを回避できるので、チルト体１２０にガタが発生することを防止できる。

また、制御装置１５０は、シリンダ圧力の変動をチルト体１２０の傾斜角度に基づいて行い、チルト体１２０の傾斜角度が予め定められた既定の傾斜角度（本実施形態では２０度）に到達した場合に、シリンダ圧力を低圧から高圧へ、又は、高圧から低圧へと変動させる。よって、チルト体１２０の傾斜角度に応じてシリンダ圧力を連続的に変動させる場合と比べて、補助シリンダ１４０の駆動制御を簡素化できる。

なお、歯車加工装置１（図１参照）は、チルト体１２０の傾斜角度を６０度に維持した状態（図５Ｄ参照）で、工作物Ｗ（図１参照）に対する歯車加工を行う。即ち、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度が２０度に到達した際に、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力を変動させるのに対し、歯車加工は、チルト体１２０の傾斜角度である２０度を超えた範囲において行われる。この場合、歯車加工時においてシリンダ圧力の変動が行われることを回避できるので、歯車加工時における加工精度の低下を防止できる。

また、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度が２０度を超えた範囲において、旋回軸モータ１２６の駆動制御を行う。即ち、制御装置１５０は、シリンダ圧力の駆動制御と旋回軸モータ１２６の駆動制御とが同時に行われないように設定されている。これにより、チルト体１２０の揺動と歯車加工時に行う工作物Ｗの回転とが同時に行われることが回避されるので、歯車加工時においてシリンダ圧力の変動が行われることを予め防止することできる。

（７．その他）
以上、上記実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。また、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

例えば、上記実施形態では、チルト体１２０の傾斜角度が２０度に到達したときにシリンダ圧力を変動させる場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、チルト体１２０の可動範囲において、補助モーメントが常にアンバランスモーメントを下回るようにシリンダ圧力を変動させればよく、その限りにおいて、シリンダ圧力を変動させる際のチルト体１２０の傾斜角度を任意で設定してもよい。さらに、上記実施形態では、補助シリンダ１４０から出力されるシリンダ圧力が低圧又は高圧の２パターンである場合について説明したが、３パターン以上のシリンダ圧力が出力されるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、チルト体１２０の傾斜角度が６０度に到達した場合に、歯車加工を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、歯車加工を行う際のチルト体１２０の傾斜角度が、シリンダ圧力を変動させる際のチルト体１２０の傾斜角度を超えた範囲にあればよく、その限りにおいて、歯車加工を行う際のチルト体１２０の傾斜角度を任意で設定してもよい。

さらに、上記実施形態では、チルト体１２０の傾斜角度が−３０度である場合にチルト体１２０がバランス状態となる場合について説明したが、バランス位置となるチルト体１２０の傾斜角度が、チルト体１２０の可動範囲の下限（上記実施形態ではー５度）よりも小さい傾斜角度に設定されていればよく、その限りにおいて、バランス位置となるチルト体１２０の傾斜角度を任意で設定してもよい。また、チルト体１２０の可動範囲は、バランス位置となるチルト体１２０の傾斜角度を上回る範囲内で設定されていればよく、その限りにおいて、チルト体１２０の可動範囲を任意で設定してもよい。

上記実施形態では、チルト体１２０の傾斜角度が、予め定められた既定の傾斜角度（上記実施形態では２０度）に到達した場合に、シリンダ圧力を変動させる場合について説明したが、これに限られるものではなく、チルト体１２０の傾斜角度の変動に応じてシリンダ圧力を連続的に変動させてもよい。この場合、チルト体１２０を揺動させる過程において、補助モーメントとアンバランスモーメントとの大小関係が逆転することを回避できるので、駆動モータ１３０による駆動トルクの反転をきっかけとしてチルト体１２０にガタが発生することを防止できる。また、補助モーメントをアンバランスモーメントに近づけることができるので、アンバランスモーメントにより駆動モータ１３０に加わる負荷を軽減できる。よって、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクを小さくすることができるので、駆動モータ１３０の大型化を抑制することができる。また、駆動モータ１３０を支持体１１０の片側のみとすることができる。

また、上記実施形態では、チルト板１２１の幅方向において、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６の重心をＡ軸からオフセットさせることにより、回転テーブル１２５及び旋回軸モータ１２６を含むチルト体１２０の重心をチルト体１２０の揺動軸線であるＡ軸とは異なる位置に設ける場合について説明した。これに対し、チルト体１２０の形状や軸部１２３の配置を変更することにより、チルト体１２０の重心をＡ軸からオフセットさせてもよい。

（８．効果）
以上説明したように、本発明に係るチルト装置１００は、工作機械としての歯車加工装置１に設けられるものである。チルト装置１００は、工作物Ｗ又は工具が配置されるチルト体１２０と、チルト体１２０を揺動可能に支持し、チルト体１２０の重心とは異なる位置に揺動軸線としてのＡ軸を有する支持体１１０と、支持体１１０に設けられ、チルト体１２０を支持体１１０に対して揺動させるための駆動力を付与する駆動モータ１３０と、チルト体１２０に連結され、シリンダ圧力を付与することで駆動モータ１３０によるチルト体１２０の揺動を補助する補助シリンダ１４０と、駆動モータ１３０及び補助シリンダ１４０を駆動制御する制御装置１５０と、を備える。

また、チルト装置１００において、重力によりチルト体１２０に発生する揺動軸線まわりのモーメントであるアンバランスモーメントは、チルト体１２０の可動範囲において、常に回転方向一方側のみであり、シリンダ圧力によりチルト体１２０に付与される揺動軸線まわりの補助モーメントは、チルト体１２０の可動範囲において、常に回転方向他方側のみである。さらに、チルト装置１００において、制御装置１５０は、重力によりチルト体１２０に発生するモーメントよりも補助モーメントが小さくなるように、シリンダ圧力を変動させる。

このチルト装置１００によれば、補助シリンダ１４０のシリンダ圧力をチルト体１２０に付与することで、駆動モータ１３０によるチルト体１２０の揺動が補助されるので、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクを小さくすることができる。よって、工作物Ｗが大型である場合や工作物Ｗの重量が大きい場合であっても、駆動モータ１３０の大型化を抑制することができる。

また、チルト体１２０の可動範囲において、重力によりチルト体１２０に発生する揺動軸線まわりのモーメントであるアンバランスモーメントは、常に回転方向一方側のみであり、シリンダ圧力によりチルト体１２０に付与される補助モーメントは、常に回転方向他方側のみである。これに加え、制御装置１５０は、補助モーメントが重力によりチルト体１２０に発生するモーメントよりも小さくなるように、シリンダ圧力を変動させる。この場合、チルト体１２０の可動範囲において、駆動モータ１３０には、常に重力によりチルト体１２０に発生するモーメントに基づく負荷が加わり、駆動モータ１３０による駆動トルクの向きが常に一定となる。従って、チルト体１２０を揺動させる過程において、駆動モータ１３０の駆動トルクが反転することを回避できるので、チルト体１２０にガタが発生することを防止できる。

上記したチルト装置１００において、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度に応じてシリンダ圧力を変動させる。このチルト装置１００によれば、制御装置１５０による補助シリンダ１４０の駆動制御を簡素化できる。

上記したチルト装置１００において、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度が予め定められた既定の傾斜角度に到達した場合に、シリンダ圧力を変動させる。このチルト装置１００によれば、制御装置１５０による補助シリンダ１４０の駆動制御を簡素化できる。

上記したチルト装置１００において、工作機械としての歯車加工装置１は、チルト体１２０が既定の傾斜角度を超えた範囲のみにおいて、工作物の加工を行う。このチルト装置１００によれば、歯車加工時においてシリンダ圧力の変動が行われることを回避できるので、歯車加工時における加工精度の低下を防止できる。

上記したチルト装置１００において、チルト体１２０は、チルト体１２０の揺動軸線に直交する軸線であるＢ軸まわりに工作物Ｗを回転させる回転テーブル１２５を備え、制御装置１５０は、チルト体１２０が既定の傾斜角度を超えた範囲のみにおいて、回転テーブル１２５を駆動制御する。このチルト装置１００によれば、チルト体１２０の揺動と歯車加工時に行う工作物Ｗの回転とが同時に行われることを回避できる。よって、歯車加工時においてシリンダ圧力の変動が行われることを予め防止することができる。

上記したチルト装置１００において、制御装置１５０は、チルト体１２０の傾斜角度に応じてシリンダ圧力を連続的に変動させる。このチルト装置１００によれば、チルト体１２０を揺動させる過程において、補助モーメントとアンバランスモーメントとの大小関係が逆転することを回避できる。よって、駆動モータ１３０による駆動トルクの反転をきっかけとして、チルト体１２０にガタが発生することを防止できる。また、補助モーメントをアンバランスモーメントに近づけることができるので、アンバランスモーメントにより駆動モータ１３０に加わる負荷を軽減できる。その結果、駆動モータ１３０に必要とされる駆動トルクを小さくすることができるので、駆動モータ１３０の大型化を抑制することができる。

１：歯車加工装置、１００：チルト装置、１１０：支持体、１２０：チルト体、１２５：回転テーブル、１３０：駆動モータ、１４０：補助シリンダ、１５０：制御装置、Ｗ：工作物

Claims

工作物又は工具が配置されるチルト体と、
前記チルト体を揺動可能に支持し、前記チルト体の重心とは異なる位置に揺動軸線を有する支持体と、
前記支持体に設けられ、前記チルト体を前記支持体に対して揺動させるための駆動力を付与する駆動モータと、
前記チルト体に連結され、シリンダ圧力を付与することで前記駆動モータによる前記チルト体の揺動を補助する補助シリンダと、
前記駆動モータ及び前記補助シリンダを駆動制御する制御装置と、
を備え、
重力により前記チルト体に発生する前記揺動軸線まわりのモーメントは、前記チルト体の可動範囲において、常に回転方向一方側のみであり、
前記シリンダ圧力により前記チルト体に付与される前記揺動軸線まわりの補助モーメントは、前記チルト体の可動範囲において、常に回転方向他方側のみであり、
前記制御装置は、重力により前記チルト体に発生する前記モーメントよりも前記補助モーメントが小さくなるように、前記チルト体の傾斜角度に応じて、前記チルト体の傾斜角度が予め定められた既定の傾斜角度に到達した場合に、前記シリンダ圧力を変動させ、
工作機械は、前記チルト体が前記既定の傾斜角度を超えた範囲のみにおいて、前記工作物の加工を行う、工作機械のチルト装置。
前記チルト体は、前記チルト体の揺動軸線に直交する軸線まわりに前記工作物を回転させる回転テーブルを備え、
前記制御装置は、前記チルト体が前記既定の傾斜角度を超えた範囲のみにおいて、前記回転テーブルを駆動制御する、請求項１に記載の工作機械のチルト装置。
前記制御装置は、前記チルト体の傾斜角度に応じて前記シリンダ圧力を連続的に変動させる、請求項１に記載の工作機械のチルト装置。