WO2009144845A1 - ワーク取付台及び工作機械 - Google Patents

Abstract

複数のワークを取り付けても、ワークやテーブルと主軸とが干渉せずにワークの加工が行えるワーク取付台及び工作機械が提供される。四角錐体形状の四つの側面をワーク取付面としたワーク取付部（２７）がテーブル（１７）に固定される。工具（２３）を装着する主軸（１９）とテーブル（１７）とは、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に相対移動可能であり、テーブル（１７）はＡ軸及びＣ軸方向に回転送り可能である。ワーク取付面が主軸（１９）の軸線に対して垂直となるＡ軸及びＣ軸の回転角度位置を予め記憶手段に記憶する。ワーク取付面に取り付けられたワーク（３３）を加工するとき、記憶された回転角度位置に基づいてワーク座標系を設定し、ＮＣ加工を行う。

Description

ワーク取付台及び工作機械 技術分野

本発明は、 複数のワークを取り付けるワーク取付台及びそのヮ一 ク取付台を備えた工作機械に関する。 背景技術

工作機械のテーブルに一度に複数のワークを取り付け、 そのヮ一 クを順次加工するいわゆる多数個取り加工を行う場合、 一般的に、 回転割出しテーブルに設けた角柱状の多面ィケールを用いる。 ィケ 一ルの各ワーク取付面にワークを取り付け、 一つのワークの加工が 終了後、 テーブルを割出して次のワークを加工する。 特開 2 0 0 4 — 1 4 2 0 4 6号公報には、 一例として 3面ィケールが開示されて いる。

また、 特開 2 0 0 1 — 2 2 5 2 3 5号公報には、 垂直軸に対して 主軸を傾斜して配置し、 加工領域を構成する第 1 のテーブル面と加 ェ領域外に位置しワークの取付け及び取出し領域を構成する第 2の テーブル面とを有するターンテーブルを、 両面の中心に位置付けら れた旋回軸で回転自在に設け、 第 1のテーブル面を前記傾斜した主 軸と直交する平面に配置し、 第 2のテーブル面を水平な平面に配置 した工作機械が開示されている。 このターンテーブルは、 互いに傾 斜した 2面にそれぞれワークを取り付け、 ワークの加工領域とヮ一 クの取付け及び取出し領域との間でワークの交換を行うものである 工具を装着する主軸とワークを取り付けるテーブルとを相対的に X、 Y、 Z軸の直交 3軸方向に移動させる 3つの直線送り軸、 及び テーブルを直線送り軸の回りに回転させる直交した 2つの回転送り 軸を有した 5軸の数値制御工作機械で、 複数のワークを多数個取り 加工する場合を考える。 このとき、 特開 2 0 0 4— 1 4 2 0 4 6号 公報に開示されているような角柱状の多面ィケールを用いると、 テ 一ブル上面に対面したワーク下面は、 主軸とテーブルとが干渉して しまい加工できない。 もちろん、 多面ィケ一ルを用いずに、 テープ ル上面の一平面上に複数のワークを取り付けて多数個取り加工をし ようとすると、 ワークとワークとが対面している面の加工をすると きに、 主軸とワークとが干渉してしまう問題点がある。

特開 2 0 0 1 — 2 2 5 2 3 5号公報に記載の工作機械は、 加工領 域内だけでテーブルを割出して複数のワークを順次加工する、 いわ ゆる多数個取り加工を行うものではない。 従って、 ワークやテ一ブ ルと主軸とが干渉せずに複数のワークの加工を行うことに関する記 載や示唆はない。 発明の開示

本発明は、 前述の問題点を解決するためになされたものであり、 本発明の目的は、 複数のワークを取り付けても、 ワークや工作機械 のテーブルと主軸とが干渉せずにワークの加工が行えるワーク取付 台及び工作機械を提供することである。

前述の目的を達成するために、 本発明によれば、 複数のワークを 取り付けるワーク取付台において、 角錐体形状に形成され、 該角錐 体形状の側面をワーク取付面としたワーク取付部と、 前記ワーク取 付部を工作機械のテ一ブルに固定するための結合部とを具備するヮ 一ク取付台が提供される。

このように構成された本発明のワーク取付台は、 結合部によって 工作機械のテ一ブルに固定され、 ワークは、 ワーク取付台のワーク 取付部に取り付けられる。 ワークは、 結局、 角錐体形状の複数の側 面に互いに傾斜して取り付けられるので、 隣接するワークとワーク との間に空間が確保される。 ワーク取付部は、 四角錐体形状に形成 されるのが好ましい。

また、 本発明によれば、 X、 Y、 Ζ軸の三つの直線送り軸及び A 、 B、 C軸のうち少なく とも二つの回転送り軸を有する工作機械に おいて、 前記 A軸又は B軸の方向に回転するテーブルベースと、 前 記テ一ブルベースに支持され、 前記テーブルベースを回転させる回 転送り軸に直交する回転送り軸の方向に回転するテーブルと、 角錐 体形状に形成され、 該角錐体形状の側面をワーク取付面としたヮ一 ク取付部及び該ワーク取付部を前記テーブルに固定するための結合 部を有するワーク取付台とを具備する工作機械が提供される。

このように構成された本発明の工作機械は、 二つの回転送り軸の 方向に回転して姿勢を変えることができるテーブルにワーク取付台 を固定し、 ワーク取付台の角錐体形状の複数の側面をワーク取付面 としたワーク取付部にワークを取り付け、 主軸に装着した工具との 間で相対移動させてワークを加工する。 ワークは角錐体形状のヮ一 ク取付部に互いに傾斜して取り付けられるので、 隣接するワークと ワークとの間に空間が確保される。 ワークを所望の方向から加工す るために、 テーブルベース及びテーブルをそれぞれの回転送り軸の 方向に回転させる。 そして、 一つのワークの加工が終了後、 テープ ルを割出して次のワークを加工する。

また、 本発明によれば、 前記ワーク取付台の角錐体形状に形成さ れたワーク取付部にワークを着脱可能に取り付けるワーククランプ 手段を更に具備する工作機械が提供される。 ワーククランプ手段に より ワーク取付部にワークを容易に取り付け、 取り外しすることが できる。

また、 本発明によれば、 前記テーブルベース及び前記テーブルを 回転させる回転送り軸の回転角度位置を記憶する記憶手段を更に具 備し、 前記ワーク取付台の角錐体形状に形成されたワーク取付部の 一つのワーク取付面が、 主軸の軸線に対して垂直になるときの前記 テーブルベースを回転させる回転送り軸の回転角度位置及び前記テ 一ブルを回転させる回転送り軸の回転角度位置を記憶する工作機械 が提供される。

ワーク取付台の一つのワーク取付面が主軸の軸線すなわち Z軸に 対して垂直になるときのテ一ブルベースを回転させる回転送り軸の 回転角度位置及びテーブルを回転させる回転送り軸の回転角度位置 を記憶手段に記憶しておく。 この記憶した回転角度位置がワーク取 付部に取り付けられたワークを加工するときのワーク座標系の設定 の基準値となる。

本発明によれば、 角錐体形状の側面をワーク取付面としたワーク 取付部を有するワーク取付台を用いているので、 ワーク取付部に複 数のワークを取り付けたとき、 ワークとワークとの間には、 主軸に 装着された工具があらゆる方向から相対的にアプローチできるだけ の空間が確保される。 従って、 ワークやテーブルと主軸とが干渉す ることなく ワーク取付部に取り付けられたワークを加工することが できる。 ワーク取付部が四角錐体形状に形成された場合は、 四つの ワークを取り付けることができる。 また、 ワーク取付部にヮ一クク ランプ手段を設けることにより、 ワークの着脱が容易になり、 更に はワークの着脱を自動化することもできる。

また、 テーブルベース及びテーブルを回転させる回転送り軸の回 転角度位置を記憶する記憶手段を更に設け、 ワーク取付台の角錐体 形状に形成されたワーク取付部の一つのワーク取付面が、 主軸の軸 線に対して垂直になるときの前記テーブルベースを回転させる回転 送り軸の回転角度位置及び前記テーブルを回転させる回転送り軸の 回転角度位置を記憶しておく ことにより、 ワーク取付面ごとにヮー ク座標系を容易に設定することができる。 これにより、 ワークが角 錐体形状の傾斜したワーク取付面に取り付けられていることを意識 せず、 あたかもワークが主軸の軸線すなわち Z軸に対して垂直な平 面に取り付けられているとして加工プログラムを作成でき、 加工プ ログラミングがしゃすくなる効果がある。 図面の簡単な説明

本発明の上述及びその他の目的、 特徴、 利点を以下、 添付図面を 参照して本発明の実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。

図 1 は、 本発明のワーク取付台及び工作機械の実施の形態を示す 正面図である。

図 2 A— Dは、 図 1の D— D断面図であり、 図 2 Aは A軸が水平 状態、 図 2 Bは A軸が 3 0度傾いた状態、 図 2 Cは A軸が 1 2 0度 傾いた状態、 図 2 Dは A軸が 6 0度傾いた状態を示している。

図 3は、 図 1の矢印 Eから見た部分矢視図である。

図 4は、 別のワーク取付部をテーブルに結合して A軸を 1 3 5度 傾けた状態の説明図である。

図 5は、 本発明のワーク取付台の他の実施の形態を示す断面図で ある。

図 6は、 本発明の三角錐体形状のワーク取付部の斜視図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明によるワーク取付台及び工作機械の好ましい実施の 形態を図面を用いて説明する。 図 1 を参照すると、 工作機械は、 左右の X軸方向に移動可能なサ ドル 1 と、 サドル 1 に対して上下の Z軸方向に移動可能な主軸頭 3 と、 ベッ ド 5上を前後の Y軸方向に移動可能な移動台 7 と、 移動台 7上に固定されたサポート 9の X軸と平行な回転軸線 1 1回りを A 軸方向に回転可能なテーブルベース 1 3 と、 テーブルベース 1 3上 で Z軸と平行な回転軸線 1 5回りを C軸方向に回転可能なテーブル 1 7 とを有する。 サドル 1は、 移動台 7の後方でベッ ド 5上に立設 するコラム （図示せず） 上を X軸方向に移動可能に設けられている 。 主軸頭 3 には主軸 1 9が立向きに、 回転可能に支持されており、 工具 2 3を把持した工具ホルダ 2 1がこの主軸 1 9の先端に装着さ れる。

テーブル 1 7上には、 直方体形状のプレート 2 5を介して四角錐 体形状のワーク取付部 2 7が載置され、 ワーク取付部 2 7の底面を プレート 2 5に密着させてワーク取付部 2 7がテーブル 1 7にボル 卜、 T溝ナッ ト等で結合される。 ワーク取付部 2 7 とプレート 2 5 とでワーク取付台を構成している。 プレート 2 5は、 ワーク取付位 置をテーブル上面から高くする場合に用いるものであり、 本発明に 必須のものではない。 プレート 2 5は、 ワーク取付部 2 7 と一体的 に台座として形成してもよい。 また、 プレート 2 5又は台座を有さ ずワーク取付部 2 7を直接テーブル 1 7 に結合してもよい。 請求項 に記載のワーク取付台の結合部とは、 本実施の形態では、 プレート 2 5、 台座又はワーク取付部 2 7の底面のことである。

四角錐体形状のワーク取付部 2 7 には、 四つの側面で成るワーク 取付面 3 1 にそれぞれワーク 3 3が取り付けられる。 ワーク 3 3を ワーク取付面 3 1 に取り付ける方法は、 ワーク取付面 3 1 にあけら れたねじ穴を利用してボルトや締め板で取り付けたり、 ワーク取付 面 3 1 に設けられたチャックゃクランパでワークを取り付けたりす るものが採用される。 請求項に記載のワーク取付台のワーク取付部 とは、 本実施の形態では四角錐体形状の側面でなる四つのワーク取 付面 3 1 を総称したものである。 尚、 本発明の角錐体形状とは、 三 角錐、 四角錐、 五角錐等及び載頭三角錐、 載頭四角錐、 載頭五角錐 等を含むものである。

本実施の形態では、 J I S 4 0番のテーパ穴が形成された主軸端 にコレツ トチャックを有した工具ホルダ 2 1 を介して外径 1 0 mm のエンドミルを装着し、 テーブル 1 7は直径が 2 0 0 mmの円形を しており、 A軸の回転軸線 1 1 と凹形状のサポート 9の凹内部上面 との距離 Hが 2 0 0 mmのトラニオン形のテーブル装置を用いてい る。 ワーク取付部 2 7は底面の一辺 Pが 1 4 0 mmの正方形で、 ヮ —ク取付面 3 1 と底面との傾斜角度 0は 3 0度の四角錐であり、 底 面が同じ大きさのプレート 2 5 とともにテーブル 1 7 にボルト結合 されている。

1つのワーク取付面 3 1 を矢印 E方向から見た矢視図 （図 3 ) に 示すように、 底面は一辺 Qが 5 0 mmの正方形で、 高さ Rが Qの半 分の 2 5 mmである直方体形状のワーク 3 3がワーク取付面 3 1 に 取り付けられている。 これはワーク取付面 3 1からはみ出すことな く取り付けられ、 かつ、 実際の加工現場で多数を占める高さ Rが底 面の一辺 Qの半分の寸法の直方体形状が最大ワーク寸法を表してい ると仮定したものである。

このワーク 3 3 を図 2 Aに示すように、 ワーク取付面 3 1の延長 線 3 5よりも上方へ飛び出すことなく取り付けられる必要がある。 なぜなら、 図 2 Dに示すように、 ワーク 3 3の面 3 3 c を主軸の軸 線すなわち Z軸に対して垂直にして加工するとき、 他のワーク 3 3 と工具ホルダ 2 1又は工具 2 3 とが干渉しないようにするためであ る。 図 2 Bは、 ワーク 3 3の面 3 3 aを主軸 1 9の軸線に対して垂直 にして加工する場合、 A軸を傾斜角度 Θすなわち 3 0度傾けること を示している。 他のワーク 3 3の面 3 3 aを加工するときは、 この 状態で C軸を 9 0度ずつ回転割出しすればよい。 図 2 Cは、 ワーク 3 3の面 3 3 bを主軸 1 9の軸線に対して垂直にして加工する場合 、 A軸を 9 0度 + 0すなわち 1 2 0度傾けることを示している。 図 2 Dは、 ワーク 3 3の面 3 3 c を主軸 1 9の軸線に対して垂直にし て加工する場合、 A軸を 9 0度一 0すなわち 6 0度傾けることを示 している。

四角錐体形状のワーク取付部 2 7のワーク取付面 3 1 と底面との 傾斜角度 0を他の値にする場合は、 その角度値に応じて、 ワーク 3 3の面 3 3 a 、 3 3 b 、 3 3 c を主軸 1 9の軸線に対して垂直にな るときの A軸の回転角度位置を変える必要がある。 図 2 B、 図 2 C 及び図 2 Dの加工を行う場合は、 工具 2 3の工具ホルダ 2 1からの 突き出し長さを 5 0 m mにしても、 工具ホルダ 2 1 とテーブル 1 7 との干渉はないが、 図 4の場合は、 工具ホルダ 2 1 とテーブル 1 7 との干渉を回避するため、 工具ホルダ 2 1からの工具 2 3の突き出 し長さを 7 0 m mまで長くする必要がある。

このように、 X、 Y、 Ζ軸の直交 3軸の直線送り軸と、 テ一ブル 1 7 を Α軸及び C軸方向に旋回可能にする回転送り軸とを有するェ 作機械のテーブルに四角錐体形状のワーク取付部 2 7 を固定し、 ヮ —ク取付部 2 7の 4つのワーク取付面 3 1 にそれぞれワーク 3 3を 取り付ける構成により、 直方体形状のワーク 3 3の底面を除く他の 5面を主軸 1 9の軸線に対して垂直になるように割出して加工する ことができる。 ワーク 3 3は、 直方体形状に限らず、 半球形状のよ うに曲面を有する形状でもよく、 曲面をあらゆる方向から加工する ことができる。 これは、 四角錐体形状の頂点付近 2 9に空間が確保 され、 主軸 1 9、 工具ホルダ 2 1、 工具 2 3がワーク 3 3 と干渉す ることなくアプローチできるからである。

ここで、 ワーク取付面 3 1が主軸 1 9の軸線に対して垂直になる ときの A軸及び C軸の回転角度位置を予め求め、 記憶手段 （図示せ ず） に記憶する。 この記憶する A軸及び C軸の回転角度位置は、 ヮ 一ク取付部 2 7の形状寸法から算出した値を用いる。 また、 主軸 1 9 に測定プローブを装着して機上でワーク取付部 2 7を測定し、 ヮ 一ク取付面の傾きを A軸及び C軸のオフセッ ト量として記憶しても よい。 ワーク取付面 3 1 に取り付けられたワーク 3 3を加工すると き、 記憶手段に記憶された回転角度位置を用いてワーク座標系を設 定し、 N C加工を行うことができる。 各ワーク取付面 3 1 に同じ加 ェを施すワーク 3 3 を取り付けている場合は、 一つのワーク取付面 3 1 に対するワーク 3 3の加工プログラムを作っておけば、 記憶手 段に記憶した回転角度位置だけ A軸及び C軸を割り出すだけで他の ワーク取付面 3 1 に取り付けられたワーク 3 3を同じ加工プロダラ ムを使って、 加工することができる。 よって、 加工プログラミング が容易になる。

また、 本実施の形態では、 ワークやテーブルと主軸とが干渉せず にワークの加工面を主軸 1 9の軸線に対して垂直にして加工できる 傾斜角度 0の範囲は、 1 5度ないし 5 3度であった。 四角錐体形状 の製作のしゃすさ及び加工プログラミングのしゃすさを考慮すると 、 角度 0は、 1 5度、 3 0度又は 4 5度を採用するのが好ましい。 次に、 他の実施の形態を図 5により説明する。 この実施の形態で は、 テーブル 1 7にパレツ ト 4 1が複数のテーパコーン 3 9及びパ レッ トクランプ手段 （図示せず） によって着脱及び位置決め可能に 装着され、 パレッ ト交換装置 （図示せず） によってパレッ ト 4 1が 交換される。 パレッ ト 4 1の上面には台座部 4 3を有した載頭四角 錐体形状のワーク取付部 4 5が固定されワーク取付台 4 7が構成さ れている。 本実施の形態では、 パレッ ト 4 1及び台座部 4 3がヮー ク取付台 4 7の結合部である。 この載頭四角錐体形状の傾斜した四 つの側面にワーククランプ手段 4 9がそれぞれ設けられる。 ワーク クランプ手段 4 9 には位置決め座 5 1 とクランプ穴 5 3が形成され ている。

一方、 ワーク側には被クランプ部材 5 5が設けられ、 位置決め座 5 1 に対応する位置決め部 5 7 とクランプ穴 5 3 に対応するプルス タッ ド 5 9が設けられている。 位置決め座 5 1 と位置決め部 5 7 と が係合することにより、 ワーク 3 3 とワーク取付部 4 5 との位置決 めが繰り返し精度良く行える。 プルス夕ッ ド 5 9がクランプ穴 5 3 に挿入され、 クランプ穴 5 3内部では、 ばねと流体圧力により作動 する把持具 6 1 がワーク 3 3 を着脱可能に把持する。 ワーククラン プ手段 4 9 は、 エッジロケ一夕と油圧クランパ、 三つ爪チャック等 他の手段を用いることができる。 また、 図 6 に示すような三つの側 面をワーク取付面 3 1 とした三角錐体形状のワーク取付部 6 3 を用 いることもできるし、 他の角錐体形状のワーク取付台を用いること ができる。

これらの実施の形態では、 立形の主軸、 並びに A軸及び C軸を有 した工作機械を例に挙げて説明したが、 横形の主軸を有した工作機 械であっても、 A軸及び B軸、 又は B軸及び C軸を有したテーブル 1 7であってもよい。 この A、 B 、 C軸の回転送り軸は、 本実施の 形態のようなトラニオン形のテーブル装置でなくても、 工作機械の 移動台 7上に、 例えば口一タリテーブルが固定され、 更に、 この口 一夕リテーブル上に口一タリテーブルが載置される形態であっても よい。 また、 四角錐体形状のワーク取付部 2 7 の傾斜角度 0 を 1 5 度や 4 5度にしてもよい。 傾斜角度 0が 1 5度の場合、 ワーク 3 3 の面 3 3 aを加工するとき A軸を 1 5度、 面 3 3 bを加工するとき

A軸を 1 0 5度、 面 3 3 c を加工するとき A軸を 7 5度に割出し、 角度 Θ が 4 5度の場合は、 A軸をそれぞれ 4 5度、 1 3 5度 （図 4 参照） 、 4 5度に割出す。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 複数のワークを取り付けるワーク取付台において、

角錐体形状に形成され、 該角錐体形状の側面をワーク取付面とし たワーク取付部と、

前記ワーク取付部を工作機械のテーブルに固定するための結合部 と、

を具備することを特徴としたワーク取付台。

2 . 前記ワーク取付部は、 四角錐体形状に形成された請求項 1 に 記載のワーク取付台。

3 . X、 Y、 Ζ軸の三つの直線送り軸及び A、 B、 C軸のうち少 なく とも二つの回転送り軸を有する工作機械において、

前記 A軸又は B軸の方向に回転するテーブルベースと、

前記テーブルベースに支持され、 前記テーブルベースを回転させ る回転送り軸に直交する回転送り軸の方向に回転するテーブルと、 角錐体形状に形成され、 該角錐体形状の側面をワーク取付面とし たワーク取付部及び該ワーク取付部を前記テーブルに固定するため の結合部を有するワーク取付台と、

を具備することを特徴とした工作機械。

4 . 前記ワーク取付台の角錐体形状に形成されたワーク取付部に ワークを着脱可能に取り付けるワーククランプ手段を更に具備する 請求項 3 に記載の工作機械。

5 . 前記テーブルベース及び前記テーブルを回転させる回転送り 軸の回転角度位置を記憶する記憶手段を更に具備し、 前記ワーク取 付台の角錐体形状に形成されたワーク取付部の一つのワーク取付面 が、 主軸の軸線に対して垂直になるときの前記テーブルベースを回 転させる回転送り軸の回転角度位置及び前記テーブルを回転させる 回転送り軸の回転角度位置を記憶する請求項 3に記載の工作機械