JPH03190646A - Ｎｃ工作機械の工具支持軸移動装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、ＮＣ工作機械の、一端部に工具を支持する
工具支持軸を三次元方向へ移動させる移動装置に関する
ものである。

（従来の技術） 従来の上述の如き移動装置としては、例えば、第６図〜
第８図に示すクレット式ＮＣ工作機械に用いられている
ものがある。

ここにおける移動装置は、各々がガイドレールにボール
循環式のスライダを嵌め合わせた直線案内機構およびサ
ーボモータに結合したボールねじ軸にボールナツトを螺
合させた直線駆動機構により移動テーブルを直線移動さ
せる通常の直線移動ユニットである、Ｘ軸、Ｙ軸および
Ｚ軸ユニット１．２および３と、それらのユニットのサ
ーボモータの作動を制御して各移動テーブルを任意の位
置に移動させるＮＣ制御装置４とを具えてなる。

ここで、Ｘ軸ユニツト１は、ターンテーブル５上に取付
けられたワーク６に対する左右方向く第６図では紙面と
直交する方向である水平方向）がその移動テーブルの移
動方向となる向きに配置されてＮＣ工作機械の基台７上
に固定され、Ｘ軸ユニツト３は、上記ワーク６に対する
前後方向（Ｘ軸ユニツト１の移動テーブルの移動方向と
直交する方向であり、第６図では左右方向である水平方
向）がその移動テーブルの移動方向となる向きに配置さ
れてＸ軸ユニツト１の移動テーブル上に固定され、Ｙ軸
ユニット２は、垂直方向がその移動テーブルの移動方向
となる向きに配置されてＸ軸ユニツト３の移動テーブル
上に固定されている。

そして、上記Ｙ軸ユニット２の移動テーブルには、一端
部に工具を支持する図示しない工具支持軸を各々有する
四種類のギヤヘッド８が周囲に取付けられたタレット９
を具えてそれらのギヤヘッド８の内の所要のものを上記
ＮＣ制御装置４による制御下でのクレット９の回動によ
り第６図では左側の使用位置に配置するタレット機構１
０が固定されるとともに、その使用位置に位置するギヤ
ヘッド８の工具支持軸ひいてはその一端部に支持する工
具を上記ＮＣ制御装置４による制御下でギヤヘッド８お
よびタレット９内の伝動機構を介し回転駆動する工具駆
動モータ１１が固定されている。

従って、上記移動装置は、Ｙ軸ユニット２の移動テーブ
ルひいてはそこに支持したギヤへラド８の工具支持軸を
三次元方向へ任意の位置に移動させて、その工具支持軸
に支持した工具をワーク６に対し任意の位置に配置する
ことができ、かかる移動装置と、タレット機構１０と、
工具駆動モータ１１および伝動機構との機能を用いるこ
とにて、上記ＮＣ工作機械はワーク６の所定の位置に所
定の加工を施すことができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ＮＣ工作機械でワークを加工する場合として
は、背の低いもののみを加工する場合があり、かかる場
合には、上記従来のＮＣ工作機械では、Ｙ軸ユニット２
のテーブル移動可能ストロークの大部分が不要となるゆ
え、過剰性能となり設備コストが高く付くという問題が
あった。

この発明は、かかる課題を有利に解決した移動装置を提
供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の移動装置は、ＮＣ工作機械の、一端部に工具
を支持する工具支持軸を三次元方向へ移動させるもので
あって、前記工具支持軸を、当該クイルの中心軸線に対
し平行かつ偏心した配置にて回転可能に支持するクイル
と、前記クイルを、前記中心軸線がワーク取付は場所に
対し前後方向へ延在する配置にて回動可能に支持すると
ともに、前記中心軸線の延在方向および、その中心軸線
の延在方向に対し直角な方向へ任意の位置に移動させる
二次元移動手段と、前記クイルを、前記中心軸線周りに
任意の周方向位置に回動させるクイル回動手段と、を設
けたことを特徴とするものである。

（作用） かかる装置にあっては、二次元移動手段が、工具支持軸
を支持するクイルをその中心軸線の延在方向およびそれ
に対し直角な方向へ任意の位置に移動させ、クイル回動
手段が、クイルを回動させることにてその中心軸線に対
し偏心して位置する工具支持軸を前記二方向と異なる方
向へ、クイルの中心軸線と工具支持軸の中心軸線との距
離の二倍を限度として任意の位置に移動させる。

従って、この発明の移動装置によれば、クイルの中心軸
線と工具支持軸の中心軸線との距離の二倍までの背丈の
ワークを加工する場合に、二次元移動手段と、簡易な構
成のクイルおよびクイル回動手段とで工具支持軸ひいて
は工具をワークに対し必要な範囲で三次元方向へ任意の
位置に移動させ得るので、大きくしかも複雑な構成で高
価な直線移動ユニットを一つ省略し得て、無駄な設備コ
ストを削減し、設備コストを安価に済ませることができ
る。

（実施例） 以下に、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第２図は、この発明の工具支持軸移動装置をＮＣ工作機
械に適用した一実施例を示す正面図であり、図中従来装
置と同様の部分は、それと同一の符号にて示す。

すなわち、図中１はＸ軸ユニット、３はＸ軸ユニット、
４はそれらのユニット１，３のサーボモータの作動を制
御する、マイクロコンピュータを具える通常のＮＣ制御
装置、５はワーク取付は場所としての、モータによって
割り出し回動するターンテーブル、６はそのターンテー
ブル５上に取付けられたワークをそれぞれ示し、ここで
、Ｘ軸ユニツト１は基台７上に固定され、Ｘ軸ユニット
３はそのＸ軸ユニツト１の移動テーブル上に固定されて
いる。

従って、上記Ｘ軸ユニット１およびＸ軸ユニット３は、
ＮＣ制御装置４による制御下でＸ軸ユニット３の移動テ
ーブノベひいてはそこに支持された後述するクイルを水
平面内で任意の位置に移動させることができ、二次元移
動手段として機能する。

しかしてここでは、第３図に示す様に、Ｘ軸ユニット３
の移動テーブル３ａ上に、クイル式Ｙ軸ユニット１２が
位置決めされて固定され、そのクイル式Ｙ軸ユニット１
２は、第１図にその内部構造を展開して示す様に、移動
テーブル３ａ上に取りつけられた分割可能なハウジング
１３の内部に、円柱状の部材であるクイル１４を具えて
おり、このクイル１４は、第４図にその横断面を示す様
に、内部にそのクイルの中心軸線Ａに対し平行かつ偏心
した配置にて、二個のベアリング１５を介し、一端部（
第１図では左端部）にドリル１６を支持する工具支持軸
１７を回転可能に支持している。

ここで、クイル１４の外周面には、二本のクランピング
スリーブ１８．１９が摺動可能に嵌め合わされ、それら
のクランピングスリーブ１８．１９はさらにハウジング
１３に嵌め合わされて、そこにピンで位置決め固定され
ており、またクイル１４の外周面には外周フランジ部１
４ａが形成され、その外周フランジ部１４ａは、筒状の
ホルダ２０内に固定されたリンク２１とクランピングス
リーブ１８とに両側面を摺動可能に挟持されており、か
かる構成によってクイル１４は、その中心軸線Ａの周り
に回動可能に、ハウジング１３に支持されている。

加えて上記クイル１４の外周面にはさらに、クイル１４
がウオームホイールとして機能するよう第４図に示す様
に歯部１４ｂが形成され、その歯部１４ｂは、二個のベ
アリング２２を介しハウジング１３に回動可能に支持さ
れたウオーム２３と噛合し、そのウオーム２３の軸の一
端部は、ハウジング１３に取付けられたサーボモータ２
４の出力軸２４ａに結合されている。

従って、サーボモータ２４は、ＮＣ制御装置４による制
御下でクイル１４を中心軸線六層りに任意の周方向位置
に回動させることができ、上述したクイル１４の駆動機
構はクイル回動手段として機能する。ただし、ここにお
けるサーボモータ２４はその出力軸２４ａの正転および
逆転により、クイル１４を工具側から見て時計方向およ
び反時計方向へ最大で１８０°まで回動させる。

第５図は、上記クイル１４の回動に基づく工具支持軸１
７の垂直方向位置の変化状態を示し、第５図（ａ）に示
す様に、工具支持軸１７の中心軸線Ｂとクイル１４の中
心軸線Ａとの距離すなわち工具支持軸１７の旋回半径を
Ｒとし、クイル１４の、工具支持軸１７が第５図（ａ）
に示すように最も高く位置する原位置からの回動角の絶
対値をθ、符号を工具側から見て時計方向を正とすると
、例えば中心軸線Ａの位置の座標をＸ＝０．Ｙ＝０とす
れば、中心軸線Ｂ（７）座標は、Ｘ＝Ｒ５ｉｎｅ、　Ｙ
＝Ｒｃｏｓｅとなる。

それゆえ例えば第５図（ｂ）に示す様に、工具ひいては
工具支持軸１７の中心軸線Ｂの垂直方向位置を、ｅが０
°および１８０°以外となる任意の位置＋Ｙ１とした場
合には、中心軸線Ｂの水平方向位置は＋Ｘ１　と−χ１
　との二位置となり得るので所要に応じて何れか一方を
選択することができる。

従って、上記Ｘ軸ユニット１およびクイル式Ｙ軸ユニッ
ト１２の組合せによれば、第５図（Ｃ）に示す様に、Ｘ
軸ユニツト１のテーブル移動可能ストロークをり、Ｙ軸
ユニット１２の垂直方向への工具支持軸移動可能ストロ
ークをＨ（Ｈ＝２Ｒ）とすると、垂直面内の同図中斜線
で示す広い範囲で、その範囲内の任意の位置に工具支持
軸１７を移動させることができる。

但し、工具支持軸１７を垂直方向へ移動させる場合には
、それに伴う上記水平方向への移動距離分、ＮＣ制御装
置４に与える命令を補正する必要がある。

尚、この例の装置ではさらに、ＮＣ制御装置４により作
動制御される図示しない油圧供給源から上記クランピン
グスリーブ１８．１９の外周側へハウジング１３内の油
路１３ａを介し油圧を供給することにて、それらのクラ
ンピングスリーブ１８．１９を弾性的に縮径させてクイ
ル１４を拘束し、ワークの加工中におけるクイル１４の
周方向位置を固定することができる。

また、上記ハウジング１３内には、第１図に示す様にク
イル１４と同心に内歯歯車２５が配置され、その内歯歯
車２５は二個のベアリング２６を介しハウジング１３に
回転可能に支持されて、工具支持軸１７の他端部（第１
図では右端部）に固定された歯車２７および、これも二
個のベアリング２８を介しハウジング１３に回転可能に
支持された第２中間軸２９の一端部に固定された歯車３
０に噛合しており、かかる構成によってここでは、クイ
ル１４の回動位置にかかわらず、常に第２中間軸２９の
回転を工具支持軸１７へ伝達することができる。

この一方、ハウジング１３には筒状のブラケット３１が
外部へ突出する様に固定され、そのブラケット３１には
入力軸３２がハウジング１３内まで入り込むように挿通
されており、この入力軸３２は、三個のベアリング３３
を介しブラケット３１およびハウジング１３に回転可能
に支持されている。

そして、上記入力軸３２の一端部（第１図では右端部）
にはプーリ３４が固定され、そのプーリ３４は、第３図
に示す如くハウジング１３に添うよう固定されたモーフ
台３５上の、ＮＣ制御装置４によって作動制御される工
具駆動モーフ３６の出力軸３６ａに固定されたプーリ３
７に、図示しないＶベルトを介し駆動結合されており、
また入力軸３２の中間部には歯車３８が固定され、その
歯車３８は、二個のベアリング３９を介しハウジング１
３に回転可能に支持された第１中間軸４０の中間部に固
定された歯車４１に噛合し、第１中間軸４０の中間部に
はさらに歯車４２が固定され、その歯車４２は、前記第
２中間軸２９の中間部に固定された歯車４３に噛合して
いる。

従って、工具駆動モータ３６は、ＮＣ制御装置４による
制御下で工具支持軸１７ひいてはドリル１６を、上記Ｖ
ベルト伝動機構および歯車列２５．２７．３０．３８゜
４１〜４３を介し回転駆動することができ、かかる工具
支持軸回転駆動機構と、前記工具支持軸移動装置との機
能を用いることにて、ここにおけるＮＣ工作機械はワー
ク６の側面の任意の位置にドリル１６で孔明は加工を施
すことができる。

尚、上記人力軸３２の他端部（第１図では左端部）には
、ハウジング１３に固定されたオイルポンプ４４の人力
軸４４ａが結合されており、このオイルポンプ４４は、
入力軸３２により駆動され、ハウジング１３内の下部に
溜められた潤滑油を汲み出して各軸受は部および歯車の
噛合部へ供給し、各部を冷却および潤滑する。

上述の如くして、この実施例の移動装置によれば、クイ
ル１４の中心軸線Ａと工具支持軸１７の中心軸線Ｂとの
距離Ｒの二倍までの背丈のワーク６を加工する場合に、
Ｘ軸ユニッ）１．Ｚ軸ユニット３およびクイル式Ｙ軸ユ
ニット１２で、工具支持軸１７ひいてはドリル１６をワ
ーク６に対し必要な範囲で三次元方向へ任意の位置に移
動させ得るので、従来装置と比較して、大きくしかも複
雑な構成で高価な直線移動ユニットを一つ省略し得て、
無駄な設備コストを削減し、設備コストを安価に済ませ
ることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例
に限定されるものでなく、例えば、クイル回動手段は、
商品名ハーモニックドライブの如き大減速比の減速機を
介してサーボモータでクイルを駆動するものでもよく、
また上記の実施例ではクイルを、工具支持軸を垂直方向
へ移動させるのに用いたが、ワークの背丈方向が水平方
向となるような姿勢でワークを工作機械に取りつけるよ
うな場合には、二次元移動手段を、クイルを垂直面内で
移動させるものとして、クイルを、工具支持軸を水平方
向へ移動させるのに用いても良い。

（発明の効果） かくしてこの発明のＮＣ工作機械の工具支持軸移動装置
によれば、クイルの中心軸線と工具支持軸の中心軸線と
の距離の二倍までの背丈のワークを加工する場合に、二
次元移動手段と、簡易な構成のクイルおよびクイル回動
手段とで工具支持軸ひいては工具をワークに対し必要な
範囲で三次元方向へ任意の位置に移動させ得るので、大
きくしかも複雑な構成で高価な直線移動ユニットを一つ
省略し得て、無駄な設備コストを削減し、設備コストを
安価に済ませることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のＮＣ工作機械の工具支持軸移動装置
の一実施例におけるクイル式Ｙ軸ユニットの内部構造を
展開して示す断面図、 第２図は上記実施例の装置を具えるＮＣ工作機械を示す
正面図、 第３図は上記クイル式Ｙ軸ユニットの外観を示す正面図
、 第４図は上記クイル式Ｙ軸ユニットの第３図のＴＶ−１
’Ｖ線に沿う断面図、 第５図（ａ）〜（Ｃ）は上記実施例の装置の作動を示す
説明図、 第６図、第７図および第８図は従来のＮＣ工作機械の工
具支持軸移動装置を示す正面図、平面図および左側面図
である。 Ｉ　Ｘ軸ユニット　　　３　Ｚ軸ユニット４　ＮＣ制御
装置　　　６　ワーク １２　　クイル式Ｙ軸ユニット １４　　クイル　　　　　　１４ｂ　　歯１６　　ドリ
ル　　　　　　１７　　工具支持軸２３　　ウオーム　
　　　　２４　　サーボモータＡ　クイルの中心軸線 Ｂ　工具支持軸の中心軸線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＣ工作機械の、一端部に工具を支持する工具支持
   軸（１７）を三次元方向へ移動させる移動装置において
   、 前記工具支持軸を、当該クイルの中心軸線（Ａ）に対し
   平行かつ偏心した配置にて回転可能に支持するクイル（
   １４）と、 前記クイルを、前記中心軸線がワーク取付け場所に対し
   前後方向へ延在する配置にて回動可能に支持するととも
   に、前記中心軸線の延在方向および、その中心軸線の延
   在方向に対し直角な方向へ任意の位置に移動させる二次
   元移動手段（１，３）と、 前記クイルを、前記中心軸線周りに任意の周方向位置に
   回動させるクイル回動手段（１４ｂ，２３，２４）と、
   を設けたことを特徴とする、ＮＣ工作機械の工具支持軸
   移動装置。