JPH09300147A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業物と被作業物との相対的な位置決め作業を
簡単な構成で迅速に遂行することができ、小型化に適す
るとともに、作業の高速化を可能にする。 【解決手段】主軸１２が装着される第１取付球状体１４
と、ワークＷが固着される第２取付球状体１６と、前記
第１取付球状体１４を任意の方向に回転自在に支持する
第１球面支持機構１８と、前記第２取付球状体１６を任
意の方向に回転自在に支持する第２球面支持機構２０
と、前記第１および第２取付球状体１４、１６を前記第
１および第２球面支持機構１８、２０に対して任意の方
向に回転させるための第１および第２駆動機構２２、２
４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業物と被作業物
とを相対的に位置決めして前記被作業物に作業を施す作
業機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、被作業物であるワークに対し
孔明け加工等の作業を施すために、種々の工作機械（作
業機械）が使用されている。例えば、図５に示すよう
に、従来の工作機械１は、矢印Ａ方向（鉛直方向）に進
退自在な主軸２を備えており、この主軸２には、工具と
して、例えば、ドリル４が装着されている。一方、ワー
クＷは、基台５上に位置決め載置されており、このワー
クＷには複数の加工部位６ａ〜６ｎが設定されている。

【０００３】このように構成される従来の工作機械１で
は、主軸２がドリル４と一体的に回転しながら下方向に
移動することにより、基台５上のワークＷの一の加工部
位６ａに孔明け加工が施される。次いで、主軸２が上昇
してドリル４をワークＷから離脱させた後、この主軸２
が、矢印Ｂ方向や矢印Ｃ方向に所定量だけ移動した後、
前記主軸２が下降して他の加工部位６ｂ〜６ｎに孔明け
作業が施される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の工作
機械１では、ワークＷの加工部位６ａ〜６ｎに順次孔明
け加工を行う際、この工作機械１全体を矢印Ｂ方向およ
び矢印Ｃ方向に平行移動させる必要がある。しかしなが
ら、工作機械１は、重量物であるために、その重心移動
に伴って相当に大きなイナーシャが発生してしまう。こ
のため、工作機械１を平行移動させるには、高出力の駆
動機構を用いなければならず、しかも前記工作機械１を
高速位置決めすることができない。さらに、加工部位６
ａ〜６ｎが種々の方向に傾斜する斜め孔であると、ワー
クＷと工作機械１との位置決め作業が相当に煩雑なもの
となる。これにより、ワークＷに対する加工作業の効率
化が容易に遂行されないという問題が指摘されている。

【０００５】また、レーザビームの照射により孔明け、
切断または溶接等の加工を行うレーザ加工装置や、ウォ
ータジェットにより種々の加工を行うウォータジェット
加工装置等においても、上記と同様の問題が発生してい
る。

【０００６】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、作業物と被作業物との相対的な位置決め作業を小
さな駆動力で迅速に遂行することができ、小型化に適す
るとともに、作業の高速化が容易に遂行可能な作業機械
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、作業物が装着される第１部材と被作業
物が装着される第２部材とが、第１および第２球面支持
機構を介して任意の方向に回転自在に球面支持される。

【０００８】これにより、作業物と被作業物とが、任意
の方向にかつ任意の角度で相対的に位置決めされるとと
もに、第１および第２部材が平行移動することがなく、
前記作業物と前記被作業物の位置決め時に、重心移動に
伴うイナーシャの発生を回避することができる。従っ
て、駆動力の小さな第１および第２駆動機構を用いて第
１および第２部材を高速位置決めすることが可能にな
り、作業物と被作業物の位置決め作業が、迅速かつ効率
的に遂行される。

【０００９】また、第１および第２部材が、第１および
第２球面支持機構により球面で支持されている。このた
め、剛性が有効に向上するとともに、構造が一挙に簡素
化する。しかも、球面支持であるため、摺動部位のシー
ルが容易にでき、この摺動部位に塵埃等が進入すること
を確実に阻止することが可能になる。

【００１０】ここで、第１部材が、作業物である主軸を
その軸線方向に進退自在に装着するとともに、第２部材
が、被作業物である被加工物を装着する。これにより、
被加工物に対して種々の位置および角度に加工部位を形
成することができ、加工作業の効率化が図られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
工作機械（作業機械）１０の斜視図である。工作機械１
０は、作業物である主軸１２が装着される第１取付球状
体（第１部材）１４と、被作業物であるワークＷが固着
される第２取付球状体（第２部材）１６と、前記第１取
付球状体１４を、点Ｐ１を中心に任意の方向に回転自在
に支持する第１球面支持機構１８と、前記第２取付球状
体１６を、点Ｐ２を中心に任意の方向に回転自在に支持
する第２球面支持機構２０と、前記第１および第２取付
球状体１４、１６を前記第１および第２支持機構１８、
２０に対して任意の方向に回転させるための第１および
第２駆動機構２２、２４とを備える。

【００１２】第１および第２球面支持機構１８、２０
は、それぞれ第１および第２取付球状体１４、１６と互
いに球面対偶を構成しており、基台２６上に設けられた
一対の第１および第２支持部２８、３０を備える。第１
および第２支持部２８、３０には、略球面状の第１およ
び第２球状内面３２、３４が形成され、この第１および
第２球状内面３２、３４に第１および第２取付球状体１
４、１６が嵌合する。

【００１３】第１取付球状体１４には、本体部３６が装
着されており、この本体部３６に設けられたモータ３８
に連結されるボールねじ４０を介して、主軸１２が矢印
Ａ方向に進退変位するとともに、この主軸１２に工具４
２が取り付けられている。第１取付球状体１４は、本体
部３６が装着された状態で、全体の重心位置が回転中心
である点Ｐ１に対応して設定される一方、第２取付球状
体１６は、ワークＷが装着された状態で、全体の重心位
置が回転中心である点Ｐ２に対応して設定される。

【００１４】第１駆動機構２２は、第１ボールねじ手段
４４と第２ボールねじ手段４６とを有し、この第１およ
び第２ボールねじ手段４４、４６が、基台２６に対し取
付部材４８、５０を介して水平方向および鉛直方向に揺
動自在に支持される。

【００１５】第１ボールねじ手段４４は、図２に示すよ
うに、取付部材４８に保持されるケーシング５２を備
え、このケーシング５２内にモータ５４が収容される。
モータ５４の回転軸５４ａに回転筒体５６が連結される
とともに、この回転筒体５６がケーシング５２内にベア
リング５８を介して回転自在に支持される。回転筒体５
６内にナット部６０が固着され、このナット部６０に嵌
合するボールねじ６２の端部は、本体部３６の後部に水
平方向に向かって膨出形成されたボールジョイント６４
に連結される。

【００１６】なお、第２ボールねじ手段４６は、第１ボ
ールねじ手段４４と同様に構成されており、同一の構成
要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。

【００１７】第２取付球状体１６の後部に水平方向に向
かってボールジョイント６６が膨出形成されており、第
２駆動機構２４は、このボールジョイント６６に連結さ
れる第３および第４ボールねじ手段６８、７０を備え
る。この第３および第４ボールねじ手段６８、７０は、
第１および第２ボールねじ手段４４、４６と同様に構成
されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し
てその詳細な説明は省略する。

【００１８】このように構成される本実施形態に係る工
作機械１０の動作について、以下に説明する。

【００１９】先ず、図１に示すように、第１および第２
取付球状体１４、１６が、互いに平行に配置された状態
で主軸１２の駆動作用下に、工具４２が回転されながら
モータ３８が駆動される。このため、前記モータ３８を
介してボールねじ４０が回転され、このボールねじ４０
に係合する主軸１２が矢印Ａ１方向に移動し、回転して
いる前記工具４２により第２取付球状体１６上のワーク
Ｗの所定の位置に孔明け加工が施される。

【００２０】工具４２により所定の位置に孔明け加工が
行われた後、モータ３８が逆方向に駆動され、主軸１２
が矢印Ａ２方向に退動変位した後、第１および第２駆動
機構２２、２４が選択的に駆動され、前記工具４２とワ
ークＷの相対位置が変更される。

【００２１】図２に示すように、第１駆動機構２２を構
成する第１ボールねじ手段４４において、モータ５４の
回転作用下に回転軸５４ａと一体的に回転筒体５６が回
転すると、この回転筒体５６内に固着されているナット
部６０が回転し、これに嵌合するボールねじ６２が前記
ナット部６０に対して進退変位する。このボールねじ６
２の端部は、本体部３６から膨出形成されたボールジョ
イント６４に連結されており、第１ボールねじ手段４４
が駆動されることにより、本体部３６を装着する第１取
付球状体１４が第１球面支持機構１８の第１球状内面３
２に沿って点Ｐ１を支点にして所定の方向に回転する。

【００２２】ここで、例えば、図３に示すように、第１
ボールねじ手段４４を構成するボールねじ６２がケーシ
ング５２から進出すると、ボールジョイント６４を介し
て第１取付球状体１４が点Ｐ１を支点にして矢印Ｄ方向
に傾動する。その際、第２ボールねじ手段４６は、ボー
ルジョイント６４の移動に伴って矢印Ｅ方向に旋回する
とともに、モータ５４が駆動されてボールねじ６２が進
出される。これにより、第１取付球状体１４は、第１球
面支持機構１８に対して点Ｐ１を支点にして矢印Ｄ方向
に回転し、主軸１２に装着されている工具４２が矢印Ｄ
方向に傾動する。

【００２３】一方、第２取付球状体１６においても同様
に、第２駆動機構２４を構成する第３および第４ボール
ねじ手段６８、７０が選択的に駆動され、この第２取付
球状体１６が第２球面支持機構２０に対して点Ｐ２を中
心に、所定の方向に回転する。

【００２４】そこで、ワークＷにおける次の加工位置を
矢印Ｆ方向にかつ平行に変更する際には、第１および第
２駆動機構２２、２４を介して第１および第２取付球状
体１４、１６を水平方向にかつ平行に回転させる。

【００２５】ここで、図４に示すように、第１取付球状
体１４の回転中心（点Ｐ１）と第２取付球状体１６の回
転中心（点Ｐ）との距離をＬとすると、ワークＷ上にお
ける工具４２による加工位置の矢印Ｆ方向に対する変位
量Ｈは、Ｈ＝Ｌｓｉｎθの関係を有する。従って、点Ｐ
１、点Ｐ２の間の距離Ｌの値を予め設定するとともに、
第１および第２取付球状体１４、１６の回転角度θ°を
種々選択することにより、ワークＷ上における加工位置
同士の距離を種々選定することができる。

【００２６】一方、ワークＷ上の加工位置を矢印Ｇ方向
にかつ平行に変更する際には、第１および第２駆動機構
２２、２４を介して第１および第２取付球状体１４、１
６を第１および第２球面支持機構１８、２０に対して鉛
直方向に所定の角度だけ回転させればよい。

【００２７】また、第１および第２取付球状体１４、１
６は、第１および第２駆動機構２２、２４の作用下に、
第１および第２球面支持機構１８、２０に対してそれぞ
れ点Ｐ１、Ｐ２を中心にして任意の方向にかつ任意の角
度だけ回転自在である。このため、ワークＷ上の任意の
位置に対し、種々の方向に傾斜する孔部を容易に形成す
ることができる。

【００２８】この場合、本実施形態では、主軸１２およ
び本体部３６を有する設備全体の重心位置が第１取付球
状体１４の回転中心である点Ｐ１に対応して設定される
一方、ワークＷの重心位置が第２取付球状体１６の回転
中心である点Ｐ２に対応するように設定されている。そ
して、工具４２によるワークＷ上の加工位置を移動させ
る際には、第１および第２駆動機構２２、２４を駆動制
御し、第１および第２取付球状体１４、１６を第１およ
び第２球面支持機構１８、２０に対してそれぞれ任意の
方向に回転させればよい。

【００２９】これにより、本体部３６を矢印Ｆ方向およ
び矢印Ｇ方向等に平行移動させる従来の構成とは異な
り、重心移動に伴うイナーシャが発生することがなく、
工具４２とワークＷとの相対位置決め作業が極めて小さ
な駆動力で容易に遂行される。従って、第１および第２
駆動機構２２、２４を一挙に小型化することができると
ともに、工具４２とワークＷとの位置決め作業が一挙に
円滑かつ迅速に遂行可能になる。

【００３０】さらに、第１および第２取付球状体１４、
１６が第１および第２球面支持機構１８、２０と互いに
球面対偶を構成しているため、所望の剛性を確実に維持
することができるとともに、前記第１および第２球面支
持機構１８、２０の構成が一挙に簡素化するという効果
が得られる。

【００３１】しかも、第１および第２球面支持機構１
８、２０の第１および第２球状内面３２、３４と第１お
よび第２取付球状体１４、１６との摺接部位が球面状で
ある。このため、摺接部位のシールが容易にでき、該摺
接部位に切粉等が進入することを阻止することが可能に
なる。

【００３２】また、主軸１２とワークＷとは、それぞれ
個別に点Ｐ１、Ｐ２を通る種々の軸線方向に傾動自在で
ある。これにより、ワークＷの各面に対し、任意の位置
にかつ任意の角度で種々の加工を効率的に遂行すること
ができるという利点が得られる。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る作業機械では、作業物が装
着される第１部材と被作業物が装着される第２部材と
が、第１および第２球面支持機構を介して任意の方向に
回転自在に支持されるため、剛性が有効に向上するとと
もに、前記第１および第２球面支持機構の構造が一挙に
簡素化する。しかも、球面支持であるため、摺動部位の
シールが容易にでき、この摺動部位に塵埃等が進入する
ことを確実に阻止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る工作機械の斜視説明図
である。

【図２】前記工作機械を構成する第１駆動機構の一部縦
断面図である。

【図３】前記第１駆動機構の動作を示す斜視説明図であ
る。

【図４】前記工作機械の動作図である。

【図５】従来技術に係る工作機械の斜視説明図である。

【符号の説明】

１０…工作機械 １２…主軸 １４…第１取付球状体 １６…第２取付球
状体 １８…第１球面支持機構 ２０…第２球面支
持機構 ２２…第１駆動機構 ２４…第２駆動機
構 ３２…第１球状内面 ３４…第２球状内
面 ４２…工具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業物が装着される第１部材と、 被作業物が装着される第２部材と、 前記第１部材を任意の方向に回転自在に支持する第１球
   面支持機構と、 前記第２部材を任意の方向に回転自在に支持する第２球
   面支持機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
2. 【請求項２】請求項１記載の作業機械において、前記第
   １部材を前記第１支持機構に対して任意の方向に回転さ
   せるための第１駆動機構と、 前記第２部材を前記第２支持機構に対して任意の方向に
   回転させるための第２駆動機構と、 を備えることを特徴とする作業機械。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の作業機械におい
   て、前記第１部材は、前記作業物である主軸をその軸線
   方向に進退自在に装着するとともに、 前記第２部材は、前記被作業物である被加工物を装着す
   ることを特徴とする作業機械。