JPWO2012046315A1 - 工作機械用操作盤の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】非常に簡単な操作で、しかもわずかな操作力で、オペレータの身長に合わせて操作盤を瞬時に最適な高さに調整できるようにする。【解決手段】工作機械のハウジング側壁に操作盤を上下移動可能に取り付け、該操作盤の荷重を、油圧ロック付きガススプリングを介してハウジングに支持させる。そして、操作盤の下方付近にガススプリングの油圧ロックを解除する操作部を配置して、操作盤の上下位置を調整できるようにした。

Description

マシニングセンタなどの工作機械用の操作盤、特にその支持機構に関する。

マシニングセンタなどの工作機械用操作盤は、ワークに対する加工諸条件(加工データ、加工手順、使用するツール等）を入力するとともに、エラー発生時の対応などを行うもので、加工精度、歩留まりに大きく影響することから、オペレータにはきわめて慎重な操作が要求される。
こうした操作盤は、工作機械内の加工状態を確認しながら操作する必要があり、また、スペース効率の観点から、工作機械ケーシング(筐体）の垂直壁に沿って，突出しないよう凹所の内部に設置固定されることが多く、従来は男性オペレータが多数を占めていたため、こうした操作盤の設置高さは、男性の平均身長に基づいて定められていた。

一方、操作盤による操作性を改善するため、従来から様々な提案がなされている。
すなわち、下記特許文献１には、工作機械などの操作盤をスライドレールに角度調整可能に取り付け、このスライドレールをスタンドのガイドレールにスライド可能に連結することにより、操作盤の上下位置及び傾斜角度を調整可能にすることが示されている。

下記特許文献２には、工作機械用の操作盤を傾斜回転軸線回り及び垂直軸線回りに回転自在にすることにより、姿勢を変更可能にすることが示されている。
また、下記特許文献３には、工作機械用の操作盤を揺動自在に支持し、ガス密閉スプリングにより、ワンタッチの操作でオペレータの方に引き出して位置決め保持するようにすることが、そして、下記特許文献４には、操作盤を上下方向に移動可能として、工作物着脱の邪魔にならないようにすることが示されている。

特開２００１−１５７９４５号公報 特開２００８−２００７９５号公報 特開平９−２６７２３０号公報 特開２００５−３４９３３号公報

近年、こうしたマシニングセンタ等のオペレータの作業には緻密な注意力や根気が要求されることから、女性進出が目立つようになってきており、特定のマシニングセンタに対し、勤務時間帯毎のシフトに応じて、大柄な男性オペレータから小柄な女性オペレータに引き継がれる場合や、その逆のケースも頻繁も生じるようになった。
このような場合、操作盤が大柄な男性オペレータの平均身長に合わせて設置されていると、小柄な女性オペレータにとっては操作盤の位置が高すぎ、ディスプレイの視認性や操作ボタンが操作しづらく、一方、操作盤が小柄な女性オペレータに合わせて設置すると、大柄な男性オペレータにとって操作盤の位置が低すぎ、腰をかがめる必要があるなど、いずれの場合も無理な姿勢での操作を強いられ、疲労を招いたり、視認性の悪化から操作ミスの原因ともなっていた。

上記特許文献１によれば、操作盤の上下位置を調整することができるが、そのためには、両側のノブボルトを緩め、圧縮バネやダンパーを押し込みながら、上下位置を定め、両ノブボルトにより固定しなければならず、操作性が悪く、非力な女性には非常に困難で、工作機械の稼働率低下を招いてしまう。
また、上記特許文献２ないし４によれば、操作盤の傾斜角度等を調整したり、待避させることを可能にするだけで、３０ｃｍ以上にも及ぶオペレータの身長差に対し、最適な位置に調整することは不可能である。

そこで、本発明は、非常に簡単な操作で、しかもわずかな操作力で、オペレータの身長に合わせて操作盤を瞬時に最適な高さに調整できるようにすることにより、小柄な女性オペレータから大柄な男性オペレータに到るまで、最適な姿勢で操作盤を操作できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明のマシニングセンタ等の工作機械用の操作盤支持構造は、前記工作機械のハウジング側壁に前記操作盤を上下移動可能に取り付け、該操作盤の荷重を、油圧ロック付きガススプリングを介して前記ハウジングに支持させるとともに、前記操作盤の下方に前記ガススプリングの油圧ロックを解除する操作部を配置して、操作盤の上下位置を調整できるようにした。

本発明の工作機械用の操作盤支持構造は，上記のように構成したので、操作盤の荷重は、油圧ロック付きガススプリングにより支持されることになり、油圧ロックを解除する操作部を操作するだけで、オペレータの身長に合わせて操作盤を瞬時に最適な高さに調整することが可能になる。

本発明の操作盤支持構造を採用したマシニングセンタの俯瞰図 本発明の操作盤支持構造の全体図 リニアガイド及びリニアガイドレールの取付構造を示す図 リニアガイド及びリニアガイドレール取付部の側面図 図４のＥ−Ｅ断面を上方からみた図 油圧ロック付きガススプリングの内部構造を示す図 油圧ロック付きガススプリングのロック解除機構を示す図 油圧ロック付きガススプリングの取り付け構造を示す図 レバー部の拡大図

図１は、本発明による操作盤支持機構を備えたマシニングセンタ１の全体俯瞰図を示し、前方に加工室、後方に工具やワークを駆動するための駆動源やコンピュータ等の制御装置が配置された制御室がレイアウトされている。
後方の制御室の側壁面には凹所２が設けられており、この凹所２の内部に操作盤３が側壁面から突出しないように配置されている。

図２〜図４に示されるように、この凹所２には、下端にコの字型凹部４ａが形成された中空の支持柱４が配置され、特に図４に詳細に示されるように、この支持柱４の上部は、マシニングセンタ１における凹所２の上方空間５内部に挿入されている。
一方、図３〜図５に示されるように、コの字型凹部４ａの背面には、スペーサ６及び支持板７を介して、左右両側に上下２組のリニアガイド７ａが取り付けられており、マシニングセンタ１における凹所２のハウジング裏面２ａには、垂直方向に延びるリニアガイドレール８がボルトにより固着されている。
このリニアガイドレール８は、図４のＥ−Ｅ断面を上方からみた図５に示されるように、その両側面に沿って断面が略三角形状のレール部を備えており、左右両側のリニアガイド７ａには、それぞれ、左右両側面のレール部が内部に挿入されて、各レール部と嵌合する溝部が形成されているので、支持柱４は、がたつくことなくスムースに凹所２内を上下移動できるようになっている。
なお、支持柱４の中空部内には、操作盤３と制御室内のコンピュータ等とを接続する配線が通されており、例えば、支持柱４の中空部内にある配線をカール状にすることにより、上下移動を吸収できるようにしている。

リニアガイドレール８の上下端部には、支持板７の上下端に設けられたフランジ７ｂ、７ｃと対向するゴム等のクッション材を備えたストッパ９ａ、９ｂが設けられ、これにより、操作盤３は、支持板７の上下端に設けられたフランジ７ｂ、７ｃがストッパ９ａ、９ｂに当接する範囲内で上下にスライド可能となっており、この実施例では、操作盤３の上下位置を３０ｃｍ程度調整できるようになっている。ちなみに、マシニングセンタ１の床面から操作盤３のスクリーン中心までの位置について、１５１．５ｃｍの最低位置から１７８ｃｍの最高位置までの調整を可能にすれば、身長１５０ｃｍ前後の女性オペレータから身長１８０ｃｍを超える男性オペレータまで快適な操作を行うことができる。

この上下位置調整は、図３に示されるように、コの字型凹部４ａの底面に連結された油圧ロック付きガススプリング１０により行われる。
図６に本発明で使用する油圧ロック付きガススプリング１０（ＴＯＫＩＣＯ製）の構造を示す。この油圧ロック付きガススプリング１０の下方には、フリーピストン１０１により圧縮ガスが封入された圧縮ガス室１０２が形成されており、その上方には、ピストン１０３により、下方側オイル室１０４と上方側オイル室１０５が仕切られている。

ピストン１０３から上方に突出するピストンロッド１０６には、上端に取付部１０７が設けられており、この取付部１０７は、後述するように、コの字型凹部４ａの底面に取り付けられるレバー取付板１１(図７参照)に結合されており、油圧ロック付きガススプリング１０の下端の環状取付部１０８は、図８に示されるように、マシニングセンタ１の基台等、マシニングセンタ１側にフランジ等を介して取り付けられたロッド１２に揺動可能に連結され、支持柱４の上下動に伴い発生する若干のぶれを吸収できるようになっている。

図６に示されるように、ピストンロッド１０６の中央部には、ピン１０９がスライド可能に貫通しており、ピン１０９の下端には下方側オイル室１０４の油圧を受圧するバルブ１１０が取り付けられており、このバルブ１１０により、下方側オイル室１０４と上方側オイル室１０５とを連通するオリフィス通路１１１が開閉されるようになっている。

以上の構成により、ピストンロッド１０６の取付部１０７には、操作盤３及び支持柱４の全荷重が負荷されることになるが、ピン１０９になんらの操作力が作用しない場合には、ピストン１０３が操作盤３及び支持柱４等を含む全荷重により下方側オイル室１０４のオイルを加圧するので、バルブ１１０によりオリフィス通路１１１が閉じられる。したがって、ピストン１０３は移動することなく、フリーピストン１０１を介して封入された圧縮ガス室１０２内の圧縮ガスがスプリングの機能を奏して、ピストン１０３に対する反力として作用し、下方側オイル室１０４の油圧を介して、操作盤３及び支持柱４の全荷重が支持されることになる。
なお、例えば、操作盤３及び支持柱４等を含む全荷重が４０ｋｇ前後の場合、油圧ロック付きガススプリングの仕様として、ガス反力が全荷重より１０ｋｇ程度大きい５０ｋｇ前後のものを採用すると、操作盤３をわずかな力でスムースに上下に移動させることができる。

一方、図７に示されるように、前述のレバー取付板１１には、レバー１３に連結されるＬ字ブロック１４が、両側に設けたブラケット１５により回転自在に支持され、このレバー取付板１１を、支持柱４のコの字型凹部４ａ底面にボルト等で固定することにより、Ｌ字ブロック１４の先端部下面が、油圧ロック付きガススプリング１０のピン１０９の上端と対向し、これを押圧するように配置される。なお、支持柱４のコの字型凹部４ａ内面には、Ｌ字ブロック１４の先端部上面に対向して接触して、ピン１０９の急激な上昇を抑制するショックアブソーバー１６が取り付けられている。
通常は、レバー１３は、ガススプリング１０のバルブ１１０が受ける油圧で上方位置に復帰するピン１０９により、Ｌ字ブロック１４の先端部上面がショックアブソーバー１６により停止されるまで降下している。また、安全上の配慮から、図９に示されるように、レバー１３とＬ字ブロック１４の結合部周辺は、支持柱４のコの字型凹部４ａ底面に取り付けられたカバー１７により覆われている。

支持柱４のコの字型凹部４ａの下端側の前面には、図９に示されるように、レバー１３と所定間隙を介してグリップ用のバー１８が設けられており、このレバー１３とバー１８により、操作盤３の上下位置を調整するための操作部を構成する。すなわち、オペレータが左手の親指と人差し指の間の付け根にバー１８を当てて握り、親指以外の例えば人差し指でレバー１３を引き上げると、Ｌ字ブロック１４の先端部下面が油圧ロック付きガススプリング１０のピン１０９を押し込み、図６に示されるオリフィス通路１１１を開放する。これにより、ピストン１０３の下方側オイル室１０４と上方側オイル室１０５とがオリフィス通路１１１により連通して油圧ロックが解除されるので、そのままの状態でバー１８に上下方向に操作力を与え、操作盤３を上下に移動させることにより、上方側オイル室１０５から下方側オイル室１０４、あるいは下方側オイル室１０４から上方側オイル室１０５にオイルが流れ、ピストン１０３が上下に移動し、操作盤３の高さを上下に調整することが可能になる。

その際、操作盤３及び支持柱４の全荷重は、油圧ロック付きガススプリング１０により支持されているので、オペレータはわずかな操作力をバー１８に加えるだけでよい。なお、図２に示されるように、操作盤３の右側面に上下方向に延びるグリップ１９を配設し、これを右手で握り、前述の左手による操作に合わせて、操作盤３を上下に移動させて高さ調整を行うようにすれば、さらに操作性を高めることができる。

このように操作盤３を上下に移動させてオペレータにとって最適な位置になったとき、レバー１３を離すことにより、バルブ１１０によりオリフィス通路１１１が閉じられ、操作盤３をその位置に停止させることができる。

油圧ロック解除の操作部としてのレバー１３及びバー１８は、図２に示されるように、操作盤３の下方に配置されるが、あるオペレータが自分の身長に合わせて操作盤３を最適な位置に調整したときに、そのオペレータが自然に下ろした手の位置近傍となるよう、コの字型凹部４ａの底面位置や、レバー１３、バー１８の配置を設計することにより、操作盤３の昇降作業をきわめて容易に行うことができる。すなわち、あるオペレータが操作盤３に対面したとき、その操作盤３が低すぎる位置に調整されている場合は、腰を落としてレバー１３及びバー１８を握ることになるので、操作盤３を上昇させる際、足の力をごく自然に利用することができる。一方、操作盤３が高すぎる位置に調整されている場合は、バー１８に体重を載せながら，負担なく操作盤３を下降させることができる。

また、レバー１３の開放に連動して、油圧ロック付きガススプリング１０のピン１０９が油圧により自動的に戻る際、レバー１３に連結されるＬ字ブロック１４に何らの制動を与えず、支持柱４のコの字型凹部４ａ内面に設けた金属製のストッパなどで停止させるようにすると、油圧によりＬ字ブロック１４が急激に上昇してストッパに激突することになるため、金属性の衝撃音が発生し、操作性の品位を著しく低下させる。そこで、図７に示されるように、支持柱４のコの字型凹部４ａ内面に、Ｌ字ブロック１４の先端部上面に対向して接触するショックアブソーバー１６を配置して、ピン１０９の急激な上昇を抑制し、衝撃音の発生を防止するとともに操作性の品位を高めるようにしている。
なお、このショックアブソーバー１６としては、レバー１３非作動時はＬ字ブロック１４の先端部上面に当接して本体内に陥入するピンを備え、高さ調整のためレバー１３を引き上げる際は、このピンが待機位置まで下降し、高さ調整終了後レバー１３を開放し、Ｌ字ブロック１４上面の先端部がこのピンに当接した際は、待機位置から徐々に陥入するタイプのものを使用し、陥入位置から待機位置までのストロークが７ｍｍ程度のものが、操作性の品位を高める上で良好である。

以上、実施例では、操作盤３を支持柱４のコの字型凹部４ａに取り付け、支持柱４の上下移動を可能にするようにしたが、これに限らず、操作盤３に直接リニアガイド７ａを取り付け、マシニングセンタ１の側壁の裏面に設けたリニアガイドレール８により上下移動可能に支持するようにしてもよい。その際、油圧ロック付きガススプリング１０のピストンロッド１０６に設けられた取付部１０７により、操作盤３の底面を直接支持させ、レバー１３やバー１８も操作盤３の下方の空間内に直接配置するとともに、操作盤３からの配線は、マシニングセンタ１の側壁の裏面に別途設けたスリットを介して、マシニングセンタ１の内部に通すようにすればよい。
その他、レバー１３、バー１８に換えて、グリップハンドル式のものにしたり、あるいは上下スイッチを設け小型モータやソレノイドにより油圧ロック付きガススプリング１０のピン１０９を駆動するようにするなど、さまざま変形が可能である。
さらに、低コスト化のため、ショックアブソーバー１６に換え、低反発性樹脂などを使用したクッション材を用いてもよい。

産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明の工作機械用の操作盤支持構造によれば、操作盤の荷重は、油圧ロック付きガススプリングにより支持されることになるので、油圧ロックを解除する操作部を操作しながら、僅かな力で操作盤を上下するだけで、オペレータの身長に合わせて操作盤を瞬時に最適な高さに調整することが可能になり、オペレータの作業負担を低減するとともに、視認性を改善することにより操作ミスを防止し、しかも工作機械の稼働率を悪化させないので、各種マシニングセンタをはじめとして多くの工作機械への適用が期待できる。

１ マシニングセンタ
２ マシニングセンタにおける凹所
３ 操作盤
４ 支持柱
４ａ コの字型凹部
５ 凹所上方空間
６ スペーサ
７ａ リニアガイド
８ リニアガイドレール
１０ 油圧ロック付きガススプリング
１３ レバー
１４ Ｌ字ブロック
１６ ショックアブソーバー

Claims (5)

1. マシニングセンタ等、工作機械用操作盤の支持構造において、
   前記工作機械のハウジング側壁に前記操作盤を上下移動可能に取り付け、該操作盤の荷重を、油圧ロック付きガススプリングを介して前記ハウジングに支持させるとともに、前記操作盤の下方付近に前記ガススプリングの油圧ロックを解除する操作部を配置して、前記操作盤の上下位置を調整できるようにしたことを特徴とする操作盤支持構造。
2. 前記操作部を前記操作盤の下方前面に設けたレバー及びバーとし、このバーを握った状態でレバーを操作することにより、前記ガススプリングの油圧ロックを解除しながら前記操作盤の上下位置を調整できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の操作盤支持構造。
3. 前記操作部による油圧ロック解除から油圧ロックに復帰させる際、その復帰速度を抑制するショックアブソーバーを前記ハウジングに設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の操作盤支持構造。
4. 前記工作機械のハウジングに、下端にコの字型凹部を備えた支持柱を上下移動可能に取り付け、該コの字型凹部の内部に前記操作盤を設置するとともに、該コの字型凹部の底面を、前記油圧ロック付きガススプリングを介して前記ハウジングに支持させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の操作盤支持構造。
5. 前記コの字型凹部の背面にリニアガイドを設け、該リニアガイドを前記工作機械のハウジング側壁の内面に設けたリニアガイドレールに係合させることにより前記支持柱を上下移動可能に支持するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の操作盤支持構造。

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