JPH02116437A - 同時５軸制御加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、大型化・複雑化することなく、しかも主軸台
の剛性を高めて加工精度を向上することが出来る、同時
Ｓ軸制御加工機に関する。

（ｂ）、従来の技術 同時５＠制御加工機は、ワークを斜面加工及び自由曲面
加工等することが出来るように、該ワークを搭載し得る
テーブルを、工具が装着される工具主軸に対して相対的
に相異なる２方向に傾斜させるための駆動機構を２つ有
する必要がある。

そのため、同時５軸制御加工機の型式としては、■工具
主軸を有するヘッドを相異なる２方向に傾斜させる２つ
の駆動機構を有するもの、■テープルを旋回させる１つ
の駆動機構と、該テーブルを旋回自在に支持する支持部
材を別の１方向に傾斜させる１つの駆動機構を有するも
の、等がある。

（Ｃ）６発明が解決しようとするｒｊＪ題点しかし、上
述した■の型式の同時５軸制御加工機では、ヘッド周囲
に２つの駆動機構を設けなければならず、主軸台の本体
に対するヘッドの剛性を高くすることが出来ない。その
ため、ワーク加工中、ビビリ等が発生して加工精度が低
下してしまう不都合があった。また、■の型式の同時５
軸制御加工機では、テーブルを２つの駆動機構で傾ける
ので、テーブル構造が複雑化してしまう不都合があった
。

そこで、テーブルを成る旋回中心を中心として旋回させ
る１つの駆動機構と、ヘッドを工具主軸の回転中心と直
交する軸を中心に旋回させる１つの駆動機構とを有する
ように同時５軸制御加工機を構成することも可能である
。

しかし、いずれの型式の同時Ｓ軸制御加工機も、ヘッド
を工具と共に旋回させた場合、工具刃先の移動量が、加
工すべきワークの大きさに比べて大きくなる。すると、
ヘッド旋回後に、工具の刃先をワークの所定位置に位置
決めするためには。

該ヘッドをワークに対して大幅に移動させなければなら
ない。このため、主軸台のストロークを大きくしなけれ
ばならず、その結果、同時５軸制御加工機全体が大型化
してしまう不都合があった。

本発明は、上記事情に鑑み、主軸台の剛性を高めて加工
精度を向上させると共に、主軸台やテーブルを小型かつ
簡単化することが出来る。同時５＃制御加工機を提供す
ることを目的とする。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 本発明は、機体（２）を有し、前記機体（２）に、ヘッ
ド支持手段（１０）を設け、前記ヘッド支持手段（１０
）に、ヘッド（１９）を、第１旋回中心（Ｃ７０）を中
心として旋回自在に設けると共に、ヘッド（１９）を旋
回駆動するためのヘッド旋回駆動手段（１７）を設け、
前記ヘッド（１９）に、工具主軸（２２）を、前記第１
旋回中心（Ｃ７０）と所定の角度（α）をもって形成さ
れた第２旋回中心（ＣＴＣ）を中心として回転駆動自在
に設けると共に、前記工具主軸（２２）を回転駆動する
主軸廃動モ〜り（２５）を設け。

前記工具主軸（２２）に、工具保持手段（２２ａ）を設
け、更に、前記機体（２）に、テーブル（２９，２９Ａ
、３５）を、前記工具主軸（２２）に対して少なくとも
上方向に所定角度だけ旋回し得るように設けて構成され
る。

なお、ヘッド旋回駆動手段を、互いに噛合するウオーム
（１７ｂ）及びウオームホイール（１７ａ）を有する旋
回駆動機構（１７）から構成してもよい。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す１便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない、以下のｒ　（ｅ）
、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）１作用 上記した構成により、本発明は、工具主軸（２２）に工
具（３１）を装着すると、該工具（３１）の刃先と第１
及び第２旋回中心（Ｃ７０、Ｃｒ２）の交点（Ｐｌ）と
の距離が短くなるように作用する。また、主軸原動モー
タ（２５）を即動することにより、直接、工具主軸（２
２）が、第２旋回中心（ＣＴ　５　’）を中心として回
転するように作用する。

なお、ヘッド旋回駆動手段を、互いに噛合するウオーム
（１７ｂ）及びウオームホイール（１７ａ）を有する旋
回駆動機１（１７）から構成した場合には、ウオーム（
１７ｂ）を駆動することにより、ヘッド（１９ンはウオ
ームホイール（１７ａ）等を介して旋回されるように作
用する。

（ｆ）、実施例 以下、図面に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による同時５軸制御加工機の一実施例を
示す斜視図。

第２図は第１図に示す同時５軸制御加工機を用いてワー
クを加工する様子を示す図、第３図は本発明による同時
５軸制御加工機の主軸台の要部を示す断面図、 第４図は第１図に示す同時５軸制御加工機を用いてワー
クを加工する際の、該ワークに対する主軸台のヘッドの
位置関係を示す図。

第５図及び第６図はヘッドに装着された工具主軸とｘ、
ｙ、ｚ軸との間の角度を示す図。

第７図乃至第１０図は本発明による同時５軸制御加工機
を用いて、長尺のワークを斜面加工する工程を示す図、 第１１図は同時５軸制御加工機を用いて加工さ九る長尺
のワークの一例を示す斜視図、第１２図乃至第１５図は
本発明による同時５軸制御加工機を用いて、斜面を有す
る箱状のワークを加工する工程を示す図、 第１６図は本発明による同時５軸制御加工機に適用され
る主軸台の別の例を示す図、第１７図は本発明による同
時５軸制御加工機の別の実施例を示す斜視図。

第１８図は本発明による同時５軸制御加工機の別の実施
例を示す斜視図、 第１９図は本発明による同時５軸制御加工機の更に別の
実施例を示す斜視図である。

同時５軸制御加工機１は、第１図に示すように、機体２
を有しており１機体２上には、ガイド手段である直動案
内軸受３Ａを構成するガイドレール３ａが複数個、図中
左右方向である矢印Ａ。

Ｂ方向（即ち、Ｘ軸方向）に平行に設けられている。こ
れ等ガイドレール３ａ上には、ベース５が。

直動案内軸受３Ａを構成する複数個のナツト３ｂを介し
て、矢印Ａ、Ｂ方向（Ｘ＠力方向に移動駆動自在な形で
設けられており、ベース５上には。

コラム６が、ガイド手段である複数個の直動案内軸受３
Ｃを介して、矢印Ａ、Ｂ方向とは直角な方向である矢印
Ｃ，Ｄ方向（即ちＺ軸方向）に、移動駆動自在な形で設
けられている。

また、第１図に示すコラム６の前面６ａには。

主軸台９が設けられており、主軸台９は、ヘッド支持部
１０及びヘッド１９等を有している。ヘット支持部１０
は、第３図に示すように、本体１１゜駆動軸１２及び旋
回駆動機構１７等より構成されており、本体１１は、第
１図に示すコラム６の前面６ａに、ガイド手段である複
数個の直動案内軸受３Ｂを介して図中上下方向である矢
印Ｅ、Ｆ方向（即ち、Ｙ軸方向）に移動駆動自在な形で
設けられている。本体１１には、第３図に示すように。

係合穴１１ａが、矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ軸方向）に対して
所定角度α（本実施例においてはα＝４５°）だけ傾く
形で穿設形成されており、係合穴１１ａには１段付き棒
状の駆動軸１２が、クロスローラベアリング等のベアリ
ング１３等を介して、その軸心（以下、旋回中心ＣＴ３
と称する。）を第３図矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ軸方向）に対
して所定角度αだけ傾け、かつ旋回中心ＣＴ３を中心と
して矢印Ｇ、Ｈ方向に旋回自在な形で設けられている。

駆動軸１２には、第３図に示すように、貫通穴１２ａが
、該駆動軸１２を旋回中心ＣＴ３に沿って貫通する形で
穿設されており、更に駆動軸１２には、軸受部１２ｂが
、その直径を該駆動軸１２の他の部分の直径よりも大き
くする形で形成されている。また、軸受部１２ｂの図中
右方の端部には、接合部１２ｄが設けられており、更に
、駆動軸１２には、旋回駆動機構１７が接続している。

旋回駆動機構１７は、ウオームホイール１７ａ及びウオ
ーム１７ｂ等を有しており、ウオームホイール１７ａは
、駆動軸１２の図中上端部に装着されている。ウオーム
ホイール１７ａには、ウオーム１７ｂが噛合しており、
ウオーム１７ｂには、該ウオーム１７ｂを回転駆動する
ための旋回駆動モータ（図示せず）が接続している。

ところで、ヘッド支持部１０には、第３図に示すように
、ヘッド１９が、後述する装着部２１等を介して、旋回
中心ＣＴ３を中心として矢印Ｇ。

Ｈ方向に旋回自在な形で装着されており、ヘッド１９は
ケーシング２０を有している。ケーシング２０には装着
部２１が形成されており、装着部２１の図中左端部には
、接合部２１ａが設けられている。なお、接合部２１ａ
は、断熱部材１５を介して駆動軸１２の接合部１２ｄに
接続している。

また、ヘッド１９のケーシング２０には、第３図に示す
ように、モータ収容空間２０Ａが筒状に形成されており
、モータ収容空間２０Ａには、工具主軸２２が、複数個
のベアリング２３を介して１回転中心ＣＴ５を中心とし
て矢印Ｊ、に方向に回転自在な形で設けられている。工
具主軸２２には、主軸駆動モータ２５を構成するロータ
２５ａが、該主軸２２の周囲を取り囲む形で装着されて
おり、またケーシング２０には、主軸駆動モータ２５を
構成するステータ２５ｂが、ロータ２５ａを被覆する形
で設けられている。更に、工具主軸２２には、第３図に
示すように１貫通穴２２ｂが矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｙ軸方向
）に貫通穿設されており、また工具主軸２２の図中下端
部には、エンドミル等の工具を保持するための工具保持
面２２ａが、貫通穴２２ｂに接続する形でテーパー状に
形成されている。なお、貫通穴２２ｂには、工具を保持
するための公知のドローパー（図示せず）等が設けられ
ている。

また、第１図に示す機体２の図中前部には、ワーク支持
装置２６が設けられており、ワーク支持装置２６は、テ
ーブル支持部２７．２７等を有している。テーブル支持
部２７．２７間には、長方形状に形成されたチルトテー
ブル２９が、旋回中心ＣＴ６を中心として矢印り、Ｍ方
向に旋回駆動自在な形で設けられており、チルトテーブ
ル２９の図中上部には、ワーク搭載面２９ａが形成され
ている。

同時５軸制御加工機１は、以上のような構成を有するの
で、該加工機１を用いて、第２図に示す長さＱの長尺の
ワーク３０を加工するには、まず該ワーク３０を、チル
トテーブル２９のワーク搭載面２９ａ上に装着する。次
に、第３図に示す工具主軸２２に、加工に使用するエン
ドミル等の工具３１を、工具保持面２２ａ等を介して装
着する。その状態で、第２図に示すチルトテーブル２９
を、ワーク３ｏと共に矢印り、Ｍ方向に適宜旋回させる
ことにより、ワーク３０を図中実線で示す水平位置に位
置決めする。

こうして、ワーク３０が水平位置に位置決めされたとこ
ろで、第２図に示すベース５を、コラム６と共に図中紙
面と直角の方向、即ち第１図矢印Ａ、Ｂ方向（Ｘ軸方向
）に適宜移動駆動する。

また、コラム６を、主軸台９と共に矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ
軸方向）に移動駆動すると共に、主軸台９を第４図に示
す工具３１と共に矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｙ軸方向）に移動駆
動して、工具３１を第１加工開始位置ＳＰＩに位置決め
する。すると、工具３１の刃先は、水平に位置決めされ
たワーク３０の端部３０ｄと対向する。

次に、その状態で第３図に示す主軸駆動モータ２５を駆
動する。すると、工具主軸２２は、該モータ２５によっ
て直接駆動される形で、工具３１と共に矢印Ｊ又はに方
向に回転する。次に、その状態で第３図に示す主軸台９
を、矢印Ｆ方向に適宜移動させる。また、これと同時に
ベース５を、該主軸台９と共に図中紙面と直角の方向（
第１図矢印Ａ、Ｂ方向）に移動駆動すると共に、第２図
に示すコラム６を、主軸台９と共に矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ
軸方向）に長さＱｌの範囲内で移動駆動する。すると、
工具３１によって、第４図に示すワーク３０の第１加工
領域ＡＲＥＩ　（即ち、第４図に示すワーク３０におい
て、図中右上がり平行斜線で示す加工領域であって、距
離Ｑ１の範囲）が加工される。なお、この際、第２図に
示すように、主軸台９の工具主軸２２とコラム６の前面
６ａとの距離（即ち、オーバーハング量Ｌ２）は、短い
ので、主軸台９全体の剛性は高く、工具３１を介して主
軸台９に切削力が作用しても、該主軸台９に加工精度に
悪影響を与えるような有害な振動は生じない。

こうして、第４図に示すワーク３ｏの第１加工領域ＡＲ
Ｅ１が加工されたところで、′！Ａりの第２加工領域Ａ
ＲＥ２（即ち、ワーク３０において、図中左上がり平行
斜線で示す加工領域であって、距離Ｑ２　（＝Ａ−Ｑｌ
）の範囲）を加工する。それには、まず第２図に示すコ
ラム６を、主軸台９と共に矢印り方向に所定距離だけ移
動退避させる。

その状態で、チルトテーブル２９を、ワーク３０と共に
旋回中心ＣＴ６を中心として矢印り方向に９０’だけ旋
回することにより、該ワーク３０を図中想像線で示すよ
うに垂直にする。また、ヘッド１９を、工具主軸２２と
共に、旋回中心ＣＴ３を中心として矢印Ｇ、Ｈ方向に１
８０″′だけ旋回させることにより、第３図に示す工具
主軸２２に装着された工具３１を、図中想像線で示すよ
うに水平にする。

なお、この際、第３図に示すように、工具主軸２２の回
転中心ＣＴ５は、ヘッド支持部１ｏの旋回中心ＣＴ３に
対して所定角度（即ち４５°）だけ傾いていると共に、
ヘッド１９に主軸駆動モータ２５を、工具主軸２２に直
結する形で設けて。

該主軸２２を、可能な限りヘッド支持部１ｏの駆動軸１
２に対して矢印Ｅ方向にズラして設けたので、工具主軸
２２に装着される工具３１の刃先３１ａも、従来のよう
に主軸駆動モータをヘッド支持部に設けた場合より、駆
動軸１２に対して大幅に矢印Ｅ方向にズした位置に位置
決めされることになる。すると、工具３１の刃先３１ａ
と対称点ＰＬ（即ち、旋回中心ＣＴ３と工具主軸２２の
回転中心ＣＴ５との交点。）との距離（以下、刃先移動
量ｄ１と称する。）は短くなり、ヘッド１９の矢印Ｇ、
Ｈ方向の割出し旋回量に対して工具３１の刃先移動量ｄ
１が小さくなる。そのため、旋回離動機構１７を駆動し
て、ヘッド１９を矢印Ｇ、Ｈ方向に旋回させることによ
り、工具３１を、該駆動機構１７ａウオームホイール１
７ａ及びウオーム１７ｂのバックラッシ等に起因する割
り出し誤差の影響を殆ど受けることなく、正確に水平に
することができる。

更に、工具３１を水平にした後、該工具３１（従って主
軸台９）を、矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ軸方向）及び矢印Ｅ、
Ｆ方向（Ｙ軸方向）に微小距離だけ移動させることによ
り、刃先移動量ｄ１に相応する分だけ動かすことが出来
、該工具３１は。

直ちに第２図に示す第２加工開始位置５Ｐ２（即ち、工
具３１が、水平に位置決めされたワーク３０の加工すべ
き端部３０ｅと対向する位置）に位置決めされる。

こうして、工具３１が第２加工開始位置ＳＰ２に位置決
めされたところで、第２図に示すベース５を図中紙面と
直角方向（即ち、矢印Ａ、Ｂ方向）に移動させると共に
、コラム６を矢印Ｃ，Ｄ方向に移動させる。これと同時
に、主軸台９を、工具３１と共に矢印Ｅ、Ｆ方向に距離
Ｑ２の範囲内で移動することにより、該工具３１によっ
てワーク３０の第２加工領域ＡＲＥ２を加工する。なお
、この際、第２図に示すように、主軸台９のヘッド１９
とベース５の上部５ａとの距離（即ち、加工面高さＨＨ
２）は短いので、主軸台９全体の剛性は高く、該主軸台
９に加工精度を悪化させるような有害な振動は生じない
。

上述したように、ワーク３０を水平及び垂直にすると共
に、工具３１をワーク３０に応じて水平及び垂直にした
状態で、該ワーク３０の長さＱの略半分の長さ（即ち、
前述した長さ２１、Ｑ２）だけＺ軸及びＹ軸方向に動か
すことにより、ワーク３０の第１及び第２加工領域ＡＲ
Ｅ　Ｌ、ＡＲＥ２（従ってワーク３０全体）を加工する
ことが出来る。

更に、同時５軸制御加工機１を用いて、第１１図に示す
長尺ワーク３０の各パーツ３０ａの各斜面（例えば斜面
３０ｇ）を加工するには、加工すべき長尺ワーク３０を
、第４図に示すチルトテーブル２９のワーク搭載面２９
ａ上に装着すると共に、工具主軸２２に加工に使用する
工具３１を装着する。その状態で、チルトテーブル２９
を、ワーク３０と共に第７図矢印り、Ｍ方向に旋回させ
ることにより、該ワーク３０を、水平方向である矢印Ｃ
，Ｄ方向（Ｚ軸方向）に対して図中左斜め上方に所定角
度θ１だけ傾ける。

ワーク３０が所定角度θ１だけ傾いたところで、第７図
に示す工具３１を矢印Ｊ又はに方向に回転させる。その
状態で、第２図に示すベース５を図中紙面と直角方向に
、コラム６を矢印Ｃ，Ｄ方向に、更に主軸台９を第７図
に示す工具３１と共に矢印Ｅ、Ｆ方向に、それぞれ適宜
移動駆動することにより、該工具３１を、ワーク３０の
図中左方の斜面３０ｇより上方に所定距離だけ離れた位
置に位置決めする。次に、主軸台９を工具３１と共に矢
印Ｆ方向に所定距離だけ移動させ、その状態で第２図に
示すベース５を、主軸台９と共に図中紙面と直角方向、
即ち第１図矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動することにより、
第７図に示す工具３１を、ワーク３０の斜面３０ｇと接
触させつつ。

図中紙面と直角方向く即ちＸ軸方向）に移動させて、該
斜面３０ｇを加工する。

次に、ワーク３０の斜面３０ｈを加工するには、まず第
７図に示すチルトテーブル２９を、ワーク３０と共に矢
印り方向に角度（θ１＋０２）だけ旋回させることによ
り、該ワーク３０を、水平方向である第８図矢印Ｃ，Ｄ
方向（Ｚ軸方向）に対して１図中有料め上方に角度θ２
だけ傾ける。

次に、工具３１を、第８図に示すワーク３０の斜面３０
ｈと整合する水平位置に位置決めする。それには、まず
第３図に示すウオーム１７ｂを回転駆動する。すると、
ヘッド１９は、ウオームホイール１７ａ、ｌ［動軸１２
及び断熱部材１５等を介してウオーム１７ｂによって駆
動される形で、旋回中心ＣＴ３を中心として矢印Ｅ、Ｆ
方向に１８０°だけ割り出し旋回する。なお、この際ウ
オーム１７ｂとウオームホイール１７ａとは、バックラ
ッシが零の状態で噛合しているので、ヘッド１９は正確
に所定位置に割り出されて、工具３１は精度よく水平位
置に位置決めされる６なお、ワーク３０を加工していく
と、主軸駆動モータ２５やベアリング２３等は発熱して
くるが、駆動軸１２とヘッド１９の間には断熱部材１５
が設けられているので、ヘッド支持部１０側には熱は伝
わらない。このため、ヘッド支持部１０は殆ど熱膨張せ
ず、ヘッド１９のみの熱膨張を考慮して工具３１の位置
を補正すればよい。

次に、その状態で第２図に示すコラム６を主軸台９と共
に矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ軸方向）に、更に主軸台９を工具
３１と共に矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｘ軸方向）に８＃駆動する
等して、該工具３１を、第８図に示すワーク３０の所定
の加工開始位置に位置決めする。次に、第２図に示す主
軸台９を。

矢印Ｃ方向に所定量だけ送り込み、更にコラム６を、第
８図に示す工具３１と共に図中紙面と直角方向に移動駆
動する。すると、該工具３１によってワーク３０の斜面
３０ｈが加工される。

なお、この際、ヘッド１９は、前述したように、駆動軸
１２、ウオーム１７ｂ及びウオームホイール１７ａ等を
介して、ヘッド支持部１０の本体１１に対して接続され
ており、ウオーム１７ｂ及びウオームホイール１７ａは
、バックラッシが零の状態で噛合しているので、ヘッド
１９の剛性は高い、また、工具主軸２２は、主軸駆動モ
ータ２５によって直接回転駆動されるので、主軸台９の
組立精度に影響されない。その結果、主軸台９には、加
工精度に悪影響を与える振動は発生せず、工具主軸２２
に装着された工具３１によって、ワーク３０の斜面３０
ｈは精度よく加工される。

こうして、ワーク３０の斜面３０ｇ、３０ｈが加工され
たところで、該ワーク３０の残りの斜面、即ち第９図に
示すワーク３０の斜面３０ｉ、３０ｊを加工する。この
際、斜面３０ｉ、３０ｊは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の３軸に対し
てそれぞれ所定角度だけ傾いているので、工具３１を、
斜面３０ｉ等に応じてｘ、ｙ、Ｚ軸に対して所定角度だ
け傾ける必要がある。そこで、まず最初に、第３図に示
すヘッド１９を工具主軸２２と共に旋回中心ＣＴ３を中
心として矢印Ｇ、Ｈ方向に任意角度θだけ旋回させた場
合の、該角度θと工具主軸２２（従って工具３１）のＸ
、Ｙ、Ｚ軸に対する角度θＸ、θｙ、θ２との関係につ
いて説明し、その後ワーク３０の斜面３０ｉ、３０ｊを
実際に加工する場合について説明する。

即ち、第５図に示すように、対称点Ｐ１をＸ。

Ｙ、Ｚ座標軸の原点○とし、旋回中心ＣＴ３に対して直
角でＹ軸及びＺ軸に接する半径１の６（以下、単位円Ｕ
Ｃと称する。）を考える。そして、単位円ＵＣがＹ軸及
びＺ軸に接する点をそれぞれＡ、Ｂとする。ここで、工
具主軸２２を、その回転中心ＣＴ５をＺ軸上に位置決め
した状態から矢印Ｇ方向に角度θだけ旋回させて１図中
想像線で示す位置に位置決めする。すると、工具主軸２
２の回転中心ＣＴ５も、矢印Ｇ方向に角度θだけ旋回し
て、単位円ＵＣの円周に沿って点Ｂから点りまで移動す
る。この際、点りからＸＺ平面及びＹＺ平面に下ろした
垂線の足をそれぞれＧいＥ。

また足Ｇ□よりＺ軸に下ろした垂線の足をＦとすわば。

θ＝ＺＢＣＤ、　θＸ＝ＺＤＦＧ１ ＦＧ１＝ＤＥ、　　ＤＧ□＝ＥＦ であるので、 ｔａｎθｘ　＝　Ｄ　Ｇ　□／　Ｆ　Ｇ　−＝　Ｅ　Ｆ
　／　Ｄ　Ｅ　＝・・・・■となる。ここで、第５図に
示す点りより直線ＡＢに垂線を下ろし、その足をＥとす
ると、ＣＤ＝１であるので、 ＤＥ＝ＣＤｓｉｎθ＝ｓｉｎθ・・・・・・■となる。

また、第５図に示す三角形ＢＥＦにおいで、 ＥＦ　＝ＥＢｓｉｎ４５” ＝　　（ＢＣ−ＣＤｃｏｓθ）ｓｉｎ４５゜＝（１−ｃ
ｏｓθ）　　／ｆ　２−−−−・・■となる。従って、
式■、■を式■に代入すると、ｔａｎθｘ　＝　Ｅ　Ｆ
　／　Ｄ　Ｅ ”（１−ｃｏｓθ）／（ｖ’２・ｓｉｎθ）となる。従
って、 θｘ　＝ａｒｃｔａｎ　［（１−ｃｏｓθ）／（ｖ’　
２１ｓｉｎθ）］・・・・・・■ を得る。

また、角度θｙは、第５図における三角形ＢＯＣと三角
形ＥＯＣより、 １ＢＯｃ−ＩＢＯＥ＝４５″−ｆｌｙ ｔａｎ（４５”　−〇ｙ　）　＝　ＣＥ　／　ＣＯ−−
−−−−■ここで、第６図に示す三角形ＤＣＥ及び三角
形ＤＣＯより、 ＣＥ　＝ＣＤ　ｃｏｓθ＝ｃｏｓθ・−・・・・■ＣＯ
＝　１・・・・・・■ となる。従って、式■、■を式■に代入して。

ｔａｎ（４５＠−〇ｙ）＝ｃｏｓθ・・・・・・■を得
る。従って、式■より、 θＶ　＝　４５　’　　−ａｒｃｔａｎ　（ｃｏｓθ）
・・・・・・■を得る。

更に、角度θ２は、第５図に示す三角形ＦＯＧより、 ｔａｎθｚ　＝　Ｆ　Ｇ　／　ＯＦ　＝　Ｄ　Ｅ　１０
Ｆここで、第６図に示す三角形ＥＯＦより、０Ｆ＝（１
＋ｃｏｓθ）／Ｖ２ 上式より、 ｔａｎθｚ＝ｓｉｎθ／［１＋ｃｏｓθ）／Ｖ／″２］
＝ｖ’２ｓｉｎθ／　（１＋ｃｏｓθ）従って。

θｚ　＝ａｒｃｔａｎ　［Ｖ７″２・ｓｉｎθ／（１＋
ｃｏｓθ）コ・・・・・・［相］ となる。従って、上述した角度θと角度θＸ、θｙ、θ
２との関係に基づき、第５図に示す原点Ｏより図中左方
に所定距離だけ突出した工具３１の刃先３０ａの、ワー
ク３０に対する位置を正確に求められる。

次に、第９図に示すワーク３０の右方の斜面３０ｊを加
工する場合について説明する。ワーク３０の斜面３０ｊ
を加工するには、該斜面３０ｊに応じて、第３図に示す
ヘッド１９に装着された工具３１を、第９図に示すワー
ク３０に対して、Ｘ軸、Ｙ軸方向に角度γＸ、γｙだけ
傾くように位置決めする。それには、まず工具３１がワ
ーク３０に対してＸ軸方向に角度γＸだけ傾くように、
第３図に示すヘッド１９を、工具３１と共に矢印Ｇ又は
Ｈ方向に所定角度θ３だけ旋回させる。すると、工具３
１は、前述した式■、■に基づき、角度θＸ工、θｙ１
が次式（１１）、（１２）で示される値となる位置に位
置決めされる。即ち、 θＸ工＝＝ｙｘ ＝ａｒｃｔａｎ　［（１−ｃｏｓθ３　）／（ｖ’　２
　・ｓｉｎθ３）］・・・・・・（１１） θｙ□＝４５’　−ａｒｃｔａｎ（ｃ　ｏ　ｓθ３　）
−・・−（１２）次に、工具３１がワーク３０に対して
Ｙ軸方向に角度γｙだけ傾くように、第１０図に示すチ
ルトテーブル２９を矢印り又はＭ方向に、角度（γｙ−
θｙよ）だけ傾ける。

こうして、工具３１が、ワーク３０に対してＸ軸及びＹ
軸方向に角度γＸ、γｙだけ傾いたところで、第１図に
示すコラム６を矢印Ｃ，Ｄ方向（Ｚ軸方向）に、更に主
軸台９を矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｙ軸方向）に移動駆動する等
して、工具３１を、所定の加工開始位置に位置決めする
。次に、その状態でベース５及び主軸台９を、それぞれ
Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させつつ、コラム６をＺ軸方向
に移動させて、工具３１によってワーク３ｏの斜面３０
ｊを加工する。

同様にして、第９図に示すワーク３０の左方の斜面３０
ｉを加工する。

なお、上述した実施例においては、ワーク支持手段とし
て、第１図に示すように、長尺ワーク用のワーク支持装
置２６を用いた場合について述べた。しかし、ワーク支
持手段は、これに限らず、ワーク３０を、工具主軸２２
に装着された工具３１に対して、少なくとも１方向に所
定角度だけ傾斜させて保持することが出来れば、どのよ
うに構成してもよいことは勿論である。例えば、ワーク
支持手段として、第１７図に示すワーク支持装置２６Ａ
を用いることも可能である。以下、ワーク支持装置２６
Ａを有する同時５軸制御加工機１について説明する。な
お、第１図乃至第４図に示す部分と同一の部分について
は同一の符号を付してその部分の説明を省略する。

即ち、第１７図に示す同時５軸制御加工機１の機体２の
前方部には、ワーク支持装置２６Ａが設けられており、
ワーク支持装置２６Ａは、本体３３を有している。本体
３３上には、略正方形状に形成されたテーブル３５が、
矢印Ｐ、Ｑ方向に回転旺動自在な形で設けられており、
テーブル３５の図中上部には、ワーク搭載面３５ａが形
成されている。

上述した第１７図に示す同時５軸制御加工機１を用いて
、第１２図乃至第１５図に示す斜面３０ｃを有する箱形
のワーク３０を加工するには、まずワーク３０をテーブ
ル３５のワーク搭載面３５ａ上に搭載する。その状態で
、第１７図に示す主軸台９を矢印Ｆ方向に適宜送り込み
、その状態でベース５を矢印Ａ、Ｂ方向に、またコラム
６を主軸台９と共に矢印Ｃ，Ｄ方向に移動駆動すること
により、第１２図に示す工具３１によってワーク３０の
上面３０ｆを加工する。

また、第１３図に示すワーク３０の背面３０ｍを加工す
るには、テーブル３５を、ワーク３０と共に第１７図矢
印Ｐ、Ｑ方向に適宜割り出し回転させて、該ワーク３０
の背面３０ｍを主軸台９側に向ける。次に、ヘッド１９
を、第３図矢印Ｇ、Ｈ方向に１８０″旋回させて、工具
３１を水平位置に位置決めする。その状態で、主軸台９
を、第１３図に示す工具３１と共に矢印Ｅ、Ｆ方向に移
動駆動する等して、ワーク３０の背面３０ｍを加工する
。

次に、ワーク３０の斜面３０ｃを加工するには、第１３
図に示すテーブル３５を、ワーク３０と共に矢印Ｐ、Ｑ
方向に所定角度だけ割り出し回転させる。また、ヘッド
１９を、第３図矢印Ｇ、Ｈ方向に所定角度だけ旋回させ
る。その状態で、主軸台９を、工具３１と共に適宜移動
湘動することにより、ワーク３０の斜面３０ｃを加工す
る。

なお、ワーク支持手段として、旋回駆動機能の他に傾斜
駆動機能が付加された第１８図に示すワーク支持装置２
６Ｂを用いることも出来る。以下、該ワーク支持装置２
６Ｂを有する同時５軸制御加工機１について説明する。

なお、第１図乃至第４図に示す部分と同一の部分につい
ては同一の符号を付してその部分の説明を省略する。

即ち、第１８図に示す同時５軸制御加工機上のワーク支
持装置２６Ｂは、テーブル支持部２７．２７を有してお
り、テーブル支持部２７．２７間には、支持部材３６が
矢印り、Ｍ方向に傾斜駆動機能に設けられている。支持
部材３６上には、テーブル３５が矢印Ｐ、Ｑ方向に旋回
自在に設けられており、テーブル３５の上部には、ワー
ク搭載面３５ａが形成されている。

上述した第１８図に示す同時５軸制御加工機１を用いて
、斜面を有するワークを加工するには、まず加工すべき
ワークを、テーブル３５のワーク搭載面３５ａに搭載す
る。次に、支持部材３６を、テーブル３５と共に矢印り
、Ｍ方向に適宜旋回させて矢印Ｃ，Ｄ方向に対して傾斜
させ、またテーブル３５をワークと共に矢印Ｐ、Ｑ方向
に適宜旋回させることにより、ワークの斜面を水平から
垂直位置までの任意の角度位置に位置決めする。その状
態で、前述したように、工具主＠２２に装着した工具を
垂直から水平の任意の角度位置に位置決めし、その状態
で該工具によってワークの斜面を加工する。

更に、ワーク支持手段として、第１８図に示すワーク支
持装置２６Ｂに長尺ワーク搭載機能を付加した第１９図
に示すワーク支持装置２６Ｃを用いてもよい。以下、ワ
ーク支持装置２６Ｇを有する同時５軸制御加工機１につ
いて説明する。なお、第１図乃至第４図に示す部分と同
一の部分については同一の符号を付してその部分の説明
を省略する。

即ち、第１９図に示す同時５軸制御加工機１のワーク支
持装置２６Ｇは、テーブル支持部２７．２７を有してお
り、テーブル支持部２７．２７間には、長尺のワークを
搭載し得るチルトテーブル２９Ａ、２９Ａが、矢印り１
Ｍ方向に旋回駆動自在に設けられている。更に、チルト
テーブル２９Ａ、２９Ａ間には、支持部材３６が、該チ
ルトテーブル２９Ａと共に矢印り、Ｍ方向に旋回駆動自
在に設けられており、支持部材３６上には、テーブル３
５が、矢印Ｐ、Ｑ方向に旋回駆動自在に設けられている
。

上述した第１９図に示す同時Ｓ軸制御加工機１を用いて
、長尺ワークを斜面加工するには、まず加工すべき長尺
ワークを、チルトテーブル２９Ａ、２９Ａ上に搭載する
。次に、ワークが搭載されたチルトテーブル２９Ａを、
矢印り、Ｍ方向に適宜旋回させて矢印Ｃ１Ｄ方向に対し
て傾斜させる。その状態で、工具主軸２２に装着した工
具によって長尺ワークを斜面加工する。なお、第１９図
に示すテーブル３５上に、斜面を有するワークを搭載す
ることにより、前述した場合と同様に該斜面を効率よく
加工することが出来る。

また、上述した実施例においては、ヘット１９を矢印Ｇ
、Ｈ方向に旋回させる旋回駆動手段として、ウオーム１
７ｂ等の歯車列を有する旋回駆動機構１７を用いた場合
について述べたが、旋回駆動手段としては、これに限ら
ず、駆動軸１２等を介してヘッド１９を矢印Ｇ、Ｈ方向
に精度よく割り出し回転させることが出来れば、どのよ
うに構成してもよい。例えば、旋回駆動手段として、第
１６図に示すように、歯車列を有さない旋回駆動機構１
７Ａを用いることも可能である。以下、旋回駆動機構１
７Ａについて説明する。なお、第３図において説明した
部分と同一の部分については同一の符号を付して、その
部分の説明を省略する。

第１６図に示す同時５軸制御加工機１の主軸台９は、旋
回駆動機構１７Ａを有しており、旋回駆動機構１７Ａは
、モータ支持部材３９及び旋回駆動モータ４０等を有し
ている。即ち、ヘッド支持部１０の本体１１には、モー
タ支持部材３９が、駆動軸１２の周囲を被覆する形で設
けられており、モータ支持部材３９には、モータ収容空
間４１が形成されている。モータ収容空間４１には、旋
回駆動モータ４０が設けられており、旋回駆動モータ４
０は、ロータ４０ａ及びステータ４０ｂ等有している。

即ち、駆動軸１２の外周部には、ロータ４０ａが、該駆
動軸１２を被覆する形で設けられており、更にモータ収
容空間４１には、ステータ４０ｂが、ロータ４０ａを被
覆する形で設けられている。

上述した第１６図に示す同時５軸制御加工機１を用いて
ワーク３０を加工する際に、ヘッド１９を矢印Ｇ＝Ｈ方
向に割り出し旋回させるには、旋回駆動モータ４０を駆
動する６すると、ヘッド１９の駆動軸１２は、該モータ
４０のロータ４０ａ及びステータ４０ｂ等を介して矢印
Ｇ、Ｈ方向に回転駆動される。その結果、ヘッド１９は
、装着部２１等を介して駆動軸１２によって駆動される
形で、矢印Ｇ、Ｈ方向に所定角度だけ割り出し旋回され
る。

なお、上述した実施例においては、ベース５゜コラム６
及び主軸台９を、それぞれＸ軸、Ｚ軸及びＹ軸に移動さ
せるためのガイド手段として、直動案内軸受３Ａ、３Ｃ
５３Ｂ等から成る転がり案内面を用いた場合について述
べた。しかし、ガイド手段は、これに限らず、ベース５
等をＸ軸等に円滑に移動させ得るものであれば、どのよ
うな構成のもの（例えば、すベリ案内面）であってもよ
いことは勿論である。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、機体２を有し
、前記機体２に、ヘッド支持部１０等のヘッド支持手段
を設け、前記ヘット支持手段に。

ヘッド１９を、旋回中心Ｃｒ２等の第１旋回中心を中心
として旋回自在に設けると共に、ヘッド１９を旋回駆動
するための旋回駆動機構１７等のヘッド旋回駆動手段を
設け、前記ヘッド１９に、工具主軸２２を、前記第１旋
回中心ＣＴ３と所定の角度αをもって形成された回転中
心Ｃｒ２等の第２旋回中心を中心として回転駆動自在に
設けると共に、前記工具主軸２２を回転駆動する主軸駆
動モータ２５を設け、前記工具主軸２２に、工具保持面
２２ａ等の工具保持手段を設け、更に、前記機体２に、
チルトテーブル２９．２９Ａ、テーブル３５等のテーブ
ルを、前記工具主軸２２に対して少なくとも１方向に所
定角度だけ旋回し得るように設けて構成したので、ヘッ
ド１９を工具３１と共に第３図矢印Ｇ、Ｈ方向に旋回さ
せると共に、テーブルを例えば第１図矢印り、Ｍ方向に
傾斜させて、工具３１をワーク３０に対して任意の姿勢
を取らせることが出来る。このため、ヘッド１９の周囲
に、該ヘッドを相異なる２方向に旋回させるための駆動
手段を２個、設ける必要はなくなり。

主軸台９の剛性を高めることが出来る。同様に。

テーブルを相異なる２方向に傾けなくてもよいので、テ
ーブル周囲に、該テーブルを相異なる２方向に傾けるた
めの旋回駆動手段を２個設ける必要は無くなり、テーブ
ル構造を簡単にすることが可能となる。

更に、ヘッド１９に、工具主軸２２を、第１旋回中心よ
り所定角度αだけ傾けた形で設けると共に、該工具主軸
２２を直接回転即動する主軸駆動モータ２５を設けたの
で、工具主軸２２のヘッド支持手段に対する位置を調整
して、該主軸２２に装着した工具３１の刃先３１ａと第
３図に示す対称点Ｐ１との距離を短くすることが出来る
。その、結果、ヘッド１９（従って工具３１）を旋回さ
せても工具３１の刃先移動ｆｉｌｄｌが小さくなり、工
具３１をヘッド旋回駆動手段の組立誤差の影響を殆ど受
けることなく、工具３１に所定の姿勢を取らせることが
出来る。更に、ヘッド１９を旋回した後、主軸台９のＹ
、Ｚ軸方向のストロークを長くすることなく、工具３１
をワーク３０の所定位置に正確に位置決めして、該ワー
ク３０を斜面加工等することが可能となる。

従って、上述した理由により、主軸台９の剛性を高めて
加工精度を向上させると共に、主軸台９やテーブルを小
型かつ簡単化することが可能となる。

なお、ヘッド旋回駆動手段を、互いに噛合するウオーム
１７ｂ及びウオームホイール１７ａ等から成る旋回駆動
機構１７によって構成した場合には、ヘッド１９は、バ
ックラッシを、はぼ零にした状態で噛合するウオーム１
７ｂ及びウオームホイール１７ａ等を介して、ヘッド支
持手段に接続されることになる。そのため、主軸台９の
剛性を、より一暦向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による同時５軸制御加工機の一実施例を
示す斜視図。 第２図は第１図に示す同時５軸制御加工機を用いてワー
クを加工する様子を示す図、第３図は本発明による同時
５軸制御加工機の主軸台の要部を示す断面図。 第４図は第１図に示す同時５軸制御加工機を用いてワー
クを加工する際の、該ワークに対する主軸台のヘッドの
位置関係を示す図、 第５図及び第６図はヘットに装着された工具主軸とＸ、
Ｙ、Ｚ軸との間の角度を示す図、第７図乃至第１０図は
本発明による同時５軸制御加工機を用いて、長尺のワー
クを斜面加工する工程を示す図、 第１１図は同時５軸制御加工機を用いて加工される長尺
のワークの一例を示す斜視図、第１２図乃至第１５図は
本発明による同時５軸制御加工機を用いて、斜面を有す
る箱状のワークを加工する工程を示す図、 第１６図は本発明による同時５軸制御加工機に適用され
る主軸台の別の例を示す図、第１７図は本発明による同
時５軸制御加工機の別の実施例を示す斜視図。 第１８図は１本発明による同時Ｓ軸制御加工機の別の実
施例を示す斜視図、 第１９図は１本発明による同時Ｓ軸制御加工機の更に別
の実施例を示す斜視図である。 １７ａ・・・・・・ウオームホイール １７ｂ・・・・・・ウオーム １９・・・・・・ヘッド ２２・・・・・・工具主軸 ２２ａ・・・・・・工具保持手段（工具保持面）２５・
・・・・・主軸駆動モータ ２９．２９Ａ・・・・・・テーブル（チルトテーブル）
３５・・・・・・テーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、機体を有し、 前記機体に、ヘッド支持手段を設け、 前記ヘッド支持手段に、ヘッドを、第１旋 回中心を中心として旋回自在に設けると共に、ヘッドを
   旋回駆動するためのヘッド旋回駆動手段を設け、 前記ヘッドに、工具主軸を、前記第１旋回 中心と所定の角度をもって形成された第２旋回中心を中
   心として回転駆動自在に設けると共に、前記工具主軸を
   回転駆動する主軸駆動モータを設け、 前記工具主軸に、工具保持手段を設け、 更に、前記機体に、テーブルを、前記工具 主軸に対して少なくとも１方向に所定角度だけ旋回し得
   るように設けて構成した、同時５軸制御加工機。
2. （２）、ヘッド旋回駆動手段を、互いに噛合するウォー
   ム及びウォームホィールを有する旋回駆動機構から構成
   した、特許請求の範囲第１項記載の同時５軸制御加工機
   。