JP2001252838A - 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 - Google Patents
旋回可能な主軸頭を有する工作機械Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主軸頭旋回保持体の旋回角が大きくなるほ
ど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度が悪化することがな
く、高精度な旋回制御を行うこと。 【解決手段】 主軸頭９を搭載された主軸頭旋回保持体
５を支持軸３によって主軸頭支持ベース部材１に支持軸
３を中心として旋回可能に取り付け、主軸頭支持ベース
部材には旋回により主軸頭旋回保持体５の先端が旋回に
より描く円弧の弦の方向に往復直線移動可能な横スライ
ダ１５を設け、横スライダ１５を送りねじ機構で往復直
線移動方向に直線的に駆動する。横スライダ１５の一点
には係合子３７を固定配置し、主軸頭旋回保持体５の前
記弦の高さ方向の形成した線形溝３９に係合子３７を線
形溝３９の線形方向に変位可能に係合させる。
ど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度が悪化することがな
く、高精度な旋回制御を行うこと。 【解決手段】 主軸頭９を搭載された主軸頭旋回保持体
５を支持軸３によって主軸頭支持ベース部材１に支持軸
３を中心として旋回可能に取り付け、主軸頭支持ベース
部材には旋回により主軸頭旋回保持体５の先端が旋回に
より描く円弧の弦の方向に往復直線移動可能な横スライ
ダ１５を設け、横スライダ１５を送りねじ機構で往復直
線移動方向に直線的に駆動する。横スライダ１５の一点
には係合子３７を固定配置し、主軸頭旋回保持体５の前
記弦の高さ方向の形成した線形溝３９に係合子３７を線
形溝３９の線形方向に変位可能に係合させる。
Description
【０００１ 】
【発明の属する技術分野】この発明は、旋回可能な主軸
頭を有する工作機械に関し、特に主軸頭旋回型多軸マシ
ニングセンタなどに関するものである。
頭を有する工作機械に関し、特に主軸頭旋回型多軸マシ
ニングセンタなどに関するものである。
【０００２ 】
【従来の技術】従来、主軸頭旋回型の工作機械は、ラム
やサドルなどの軸移動体よりなる主軸頭支持ベース部材
に支持軸によって旋回可能に取り付けられた主軸頭旋回
保持体を有し、主軸頭旋回保持体に主軸頭が取り付けら
れており、主軸頭旋回保持体の旋回は、主軸頭旋回保持
体に取り付けられたウォームホイールと主軸頭支持ベー
ス部材側に設けられたウォーム、あるいは主軸頭旋回保
持体に取り付けられた扇形ギヤーと主軸頭支持ベース部
材側に設けられたダブルピニオンなど、歯車列により行
われている。
やサドルなどの軸移動体よりなる主軸頭支持ベース部材
に支持軸によって旋回可能に取り付けられた主軸頭旋回
保持体を有し、主軸頭旋回保持体に主軸頭が取り付けら
れており、主軸頭旋回保持体の旋回は、主軸頭旋回保持
体に取り付けられたウォームホイールと主軸頭支持ベー
ス部材側に設けられたウォーム、あるいは主軸頭旋回保
持体に取り付けられた扇形ギヤーと主軸頭支持ベース部
材側に設けられたダブルピニオンなど、歯車列により行
われている。
【０００３ 】ウォームホイールとウォーム、扇形ギヤ
ーとダブルピニオンなど、歯車の噛み合わせによって主
軸頭旋回保持体を旋回させるものでは、構造が複雑にな
り、歯車による動力伝達機構上、駆動系の剛性を大きく
取ることが難しいと云う問題点がある。
ーとダブルピニオンなど、歯車の噛み合わせによって主
軸頭旋回保持体を旋回させるものでは、構造が複雑にな
り、歯車による動力伝達機構上、駆動系の剛性を大きく
取ることが難しいと云う問題点がある。
【０００４ 】この問題点を解決すべく、軸頭支持ベー
ス部材に送りねじによって横方向に駆動される横スライ
ダを設け、横スライダには旋回の弦の高さ方向に往復直
線移動可能な縦スライダを設け、縦スライダの一点と支
持軸により当該支持軸を中心として旋回可能に主軸頭支
持ベース部材より支持された主軸頭旋回保持体とを係合
子（連結軸）により枢動可能に連結した構造の主軸頭旋
回機構が、特開平１０−４３９７６号公報（特願平８−
１９８０３５号）に示されている。
ス部材に送りねじによって横方向に駆動される横スライ
ダを設け、横スライダには旋回の弦の高さ方向に往復直
線移動可能な縦スライダを設け、縦スライダの一点と支
持軸により当該支持軸を中心として旋回可能に主軸頭支
持ベース部材より支持された主軸頭旋回保持体とを係合
子（連結軸）により枢動可能に連結した構造の主軸頭旋
回機構が、特開平１０−４３９７６号公報（特願平８−
１９８０３５号）に示されている。
【０００５ 】
【発明が解決しようとする課題】上述のような主軸頭旋
回機構では、駆動系の剛性を大きく取ることはできる
が、その旋回駆動機構上、主軸頭旋回保持体の旋回角が
大きい領域（旋回傾斜領域）における横スライダの単位
移動量に対する旋回角が大きくなり、送りねじの回転角
制御では、主軸頭旋回保持体の旋回角が大きくなるほ
ど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度が悪化すると云う不
具合がある。
回機構では、駆動系の剛性を大きく取ることはできる
が、その旋回駆動機構上、主軸頭旋回保持体の旋回角が
大きい領域（旋回傾斜領域）における横スライダの単位
移動量に対する旋回角が大きくなり、送りねじの回転角
制御では、主軸頭旋回保持体の旋回角が大きくなるほ
ど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度が悪化すると云う不
具合がある。
【０００６ 】このことを図３を参照して説明する。図
３において、Ｃは主軸頭旋回保持体の旋回中心を、Ｌは
ボールねじ（横スライダ）の送り軸線を、Ａは主軸頭旋
回保持体と縦スライダとの枢点ａの運動軌跡を各々示し
ている。主軸頭旋回保持体の旋回中心Ｃと枢点ａとの旋
回長をＲ（一定）とすると、横スライダ移動位置ｘに対
する主軸頭旋回保持体の旋回角θは、θ＝ｓｉｎ
−１（ｘ／Ｒ）で表され、主軸頭旋回の単位旋回角Δθ
に対する横スライダの移動量（ｘ／Ｒ）は横主軸頭旋回
保持体の旋回角θが大きくなるほど大きくなる（Δθ１
＞Δθ２）。
３において、Ｃは主軸頭旋回保持体の旋回中心を、Ｌは
ボールねじ（横スライダ）の送り軸線を、Ａは主軸頭旋
回保持体と縦スライダとの枢点ａの運動軌跡を各々示し
ている。主軸頭旋回保持体の旋回中心Ｃと枢点ａとの旋
回長をＲ（一定）とすると、横スライダ移動位置ｘに対
する主軸頭旋回保持体の旋回角θは、θ＝ｓｉｎ
−１（ｘ／Ｒ）で表され、主軸頭旋回の単位旋回角Δθ
に対する横スライダの移動量（ｘ／Ｒ）は横主軸頭旋回
保持体の旋回角θが大きくなるほど大きくなる（Δθ１
＞Δθ２）。
【０００７ 】この発明は、上述の如き問題点に着目し
てなされたものであり、構造が簡単で、駆動系の剛性を
大きくすることができ、その上で、主軸頭旋回保持体の
旋回角が大きくなるほど、主軸頭旋回保持体の旋回角精
度が悪化することがなく、高精度な旋回制御を行うこと
ができる旋回可能な主軸頭を有する工作機械を提供する
ことを目的としている。
てなされたものであり、構造が簡単で、駆動系の剛性を
大きくすることができ、その上で、主軸頭旋回保持体の
旋回角が大きくなるほど、主軸頭旋回保持体の旋回角精
度が悪化することがなく、高精度な旋回制御を行うこと
ができる旋回可能な主軸頭を有する工作機械を提供する
ことを目的としている。
【０００８ 】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１による工作機械は、旋回可能な主軸頭を
有する工作機械において、主軸頭支持ベース部材と、主
軸頭を搭載され、前記主軸頭支持ベース部材に支持軸に
よって当該支持軸を中心として旋回可能に取り付けられ
た主軸頭旋回保持体と、前記主軸頭支持ベース部材に設
けられ、旋回により前記主軸頭旋回保持体の先端が旋回
により描く円弧の弦の方向に往復直線移動可能な横スラ
イダと、記横スライダを往復直線移動方向に直線的に駆
動する直線駆動手段と、前記横スライダの一点に固定配
置された係合子とを有し、前記主軸頭旋回保持体に前記
弦の高さ方向の線形溝が形成され、前記線形溝に前記係
合子が当該線形溝の線形方向に変位可能に係合している
ものである。
めに、請求項１による工作機械は、旋回可能な主軸頭を
有する工作機械において、主軸頭支持ベース部材と、主
軸頭を搭載され、前記主軸頭支持ベース部材に支持軸に
よって当該支持軸を中心として旋回可能に取り付けられ
た主軸頭旋回保持体と、前記主軸頭支持ベース部材に設
けられ、旋回により前記主軸頭旋回保持体の先端が旋回
により描く円弧の弦の方向に往復直線移動可能な横スラ
イダと、記横スライダを往復直線移動方向に直線的に駆
動する直線駆動手段と、前記横スライダの一点に固定配
置された係合子とを有し、前記主軸頭旋回保持体に前記
弦の高さ方向の線形溝が形成され、前記線形溝に前記係
合子が当該線形溝の線形方向に変位可能に係合している
ものである。
【０００９ 】請求項２による工作機械は、前記直線駆
動手段の具体的構成として、前記直線駆動手段が送りね
じ機構で構成され、この送りねじ機構が、前記主軸頭支
持ベース部材に回転可能に取り付けられた送りねじ棹
と、前記横スライダに取り付けられて前記送りねじ棹に
螺合する送りナットと、前記主軸頭支持ベース部材に搭
載されて前記送りねじ棹を回転駆動する電動機とにより
構成されているものである。
動手段の具体的構成として、前記直線駆動手段が送りね
じ機構で構成され、この送りねじ機構が、前記主軸頭支
持ベース部材に回転可能に取り付けられた送りねじ棹
と、前記横スライダに取り付けられて前記送りねじ棹に
螺合する送りナットと、前記主軸頭支持ベース部材に搭
載されて前記送りねじ棹を回転駆動する電動機とにより
構成されているものである。
【００１０ 】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面を用いて詳細に説明する。図１はこの発明による工作
機械の一つの実施の形態の要部を示している。
面を用いて詳細に説明する。図１はこの発明による工作
機械の一つの実施の形態の要部を示している。
【００１１ 】図１において、符号１はラムやサドルな
どの軸移動体よりなる主軸頭支持ベース部材を示してい
る。主軸頭支持ベース部材１は支持軸（Ａ軸）３によっ
て主軸頭旋回保持体５を支持軸３の中心軸線周りに旋回
可能に支持している。
どの軸移動体よりなる主軸頭支持ベース部材を示してい
る。主軸頭支持ベース部材１は支持軸（Ａ軸）３によっ
て主軸頭旋回保持体５を支持軸３の中心軸線周りに旋回
可能に支持している。
【００１２ 】主軸頭旋回保持体５はＢ軸７によって主
軸頭７をＢ軸周りに回転可能に支持しててる。主軸頭９
は、ビルドインモータ方式のものであり、下向きに主軸
１１を有している。
軸頭７をＢ軸周りに回転可能に支持しててる。主軸頭９
は、ビルドインモータ方式のものであり、下向きに主軸
１１を有している。
【００１３ 】主軸頭支持ベース部材１には支持軸３の
中心とした主軸頭旋回保持体５の旋回により当該保持体
５の先端が描く円弧の弦の方向、即ち図１にて左右水方
向に直線ガイド部１３が設けられている。直線ガイド部
１３には横スライダ１５が往復直線移動可能に係合して
いる。
中心とした主軸頭旋回保持体５の旋回により当該保持体
５の先端が描く円弧の弦の方向、即ち図１にて左右水方
向に直線ガイド部１３が設けられている。直線ガイド部
１３には横スライダ１５が往復直線移動可能に係合して
いる。
【００１４ 】主軸頭支持ベース部材１には軸受部材１
７、１９によって直線ガイド部１３と平行に送りねじ棹
２１が回転可能に取り付けられている。送りねじ棹（ボ
ールねじ）２１は直線ガイド部１３の延在方向に同方
向、換言すれば、横スライダ１５の往復直線移動方向に
同方向に延在しており、この送りねじ棹２１には横スラ
イダ１５に取り付けられた送りナット（ボールナット）
２３が螺合している。
７、１９によって直線ガイド部１３と平行に送りねじ棹
２１が回転可能に取り付けられている。送りねじ棹（ボ
ールねじ）２１は直線ガイド部１３の延在方向に同方
向、換言すれば、横スライダ１５の往復直線移動方向に
同方向に延在しており、この送りねじ棹２１には横スラ
イダ１５に取り付けられた送りナット（ボールナット）
２３が螺合している。
【００１５ 】これにより、送りねじ棹２１が回転する
と、送りナット２３によって横スライダ１５が図１にて
左右方向（前記弦の方向）に直線移動する。
と、送りナット２３によって横スライダ１５が図１にて
左右方向（前記弦の方向）に直線移動する。
【００１６ 】主軸頭支持ベース部材１には送りねじ駆
動用のサーボモータ２５が搭載されている。サーボモー
タ２５の出力軸２７には駆動歯車２９が取り付けられて
おり、駆動歯車２９は中間歯車３１を介して送りねじ棹
２１の歯車３３と駆動連結されている。
動用のサーボモータ２５が搭載されている。サーボモー
タ２５の出力軸２７には駆動歯車２９が取り付けられて
おり、駆動歯車２９は中間歯車３１を介して送りねじ棹
２１の歯車３３と駆動連結されている。
【００１７ 】横スライダ１５の一点（この場合、送り
ねじ棹２１の中心軸線上の一点）には固定軸３５によっ
て円形の係合子３７が回転可能に設けられている。主軸
頭旋回保持体５には前記弦の高さ方向に凹状の線形溝３
９が形成されており、この線形溝３９の両側に取り付け
られたガイド部材４１、４３に挟まれる形態で、係合子
３７が線形溝３９の線形方向に変位可能（転動可能）に
係合している。
ねじ棹２１の中心軸線上の一点）には固定軸３５によっ
て円形の係合子３７が回転可能に設けられている。主軸
頭旋回保持体５には前記弦の高さ方向に凹状の線形溝３
９が形成されており、この線形溝３９の両側に取り付け
られたガイド部材４１、４３に挟まれる形態で、係合子
３７が線形溝３９の線形方向に変位可能（転動可能）に
係合している。
【００１８ 】つぎの主軸頭旋回保持体５の旋回動作に
ついて説明する。サーボモータ２５によって歯車列２
９、３１、３３を介して送りねじ棹２１が回転駆動され
ることにより、横スライダ１５が直線ガイド部１３に案
内されて図１にて左右方向（弦の方向）に直線移動す
る。この横スライダ１５の左右方向移動により、係合子
３７が送りねじ棹２１の中心軸線に沿って直線移動す
る。
ついて説明する。サーボモータ２５によって歯車列２
９、３１、３３を介して送りねじ棹２１が回転駆動され
ることにより、横スライダ１５が直線ガイド部１３に案
内されて図１にて左右方向（弦の方向）に直線移動す
る。この横スライダ１５の左右方向移動により、係合子
３７が送りねじ棹２１の中心軸線に沿って直線移動す
る。
【００１９ 】これに伴い、係合子３７が線形溝３９の
線形方向に変位しつつ、図１に仮想線により示されてい
るように、主軸頭旋回保持体５が支持軸３を中心して旋
回し、主軸頭旋回保持体５の主軸頭９も支持軸３を中心
して旋回変位する。
線形方向に変位しつつ、図１に仮想線により示されてい
るように、主軸頭旋回保持体５が支持軸３を中心して旋
回し、主軸頭旋回保持体５の主軸頭９も支持軸３を中心
して旋回変位する。
【００２０ 】旋回駆動機構が上述のように構成されて
いるから、図３（従来例）と同様に、図２に示されてい
るように、主軸頭旋回保持体５の旋回中心をＣ、ボール
ねじ（横スライダ）の送り軸線をＬ、主軸頭旋回保持体
５と横スライダ１５との枢点をｂ、送り軸線Ｌより旋回
中心までの垂直距離をＨとすると、横スライダ移動量ｘ
に対する主軸頭旋回保事態５の旋回角θは、θ＝ｔａｎ
−１（ｘ／Ｈ）で表され、主軸頭旋回の単位旋回角Δθ
に対する横スライダ１５の移動量Δｘは、主軸頭旋回保
持体５の旋回角θが大きくなるほど大きくなり（Δθ１
＜Δθ２）、主軸頭旋回保持体５の旋回角精度が悪化す
ると云う不具合を生じることがない。これにより、送り
ねじ棹２１の回転角制御でも、高精度な旋回制御を行う
ことができるようになる。
いるから、図３（従来例）と同様に、図２に示されてい
るように、主軸頭旋回保持体５の旋回中心をＣ、ボール
ねじ（横スライダ）の送り軸線をＬ、主軸頭旋回保持体
５と横スライダ１５との枢点をｂ、送り軸線Ｌより旋回
中心までの垂直距離をＨとすると、横スライダ移動量ｘ
に対する主軸頭旋回保事態５の旋回角θは、θ＝ｔａｎ
−１（ｘ／Ｈ）で表され、主軸頭旋回の単位旋回角Δθ
に対する横スライダ１５の移動量Δｘは、主軸頭旋回保
持体５の旋回角θが大きくなるほど大きくなり（Δθ１
＜Δθ２）、主軸頭旋回保持体５の旋回角精度が悪化す
ると云う不具合を生じることがない。これにより、送り
ねじ棹２１の回転角制御でも、高精度な旋回制御を行う
ことができるようになる。
【００２１ 】以上に於ては、この発明を特定の実施の
形態について詳細に説明したが、この発明は、これに限
定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実
施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。
形態について詳細に説明したが、この発明は、これに限
定されるものではなく、この発明の範囲内にて種々の実
施の形態が可能であることは当業者にとって明らかであ
ろう。
【００２２ 】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１による工作機械によれば、横スライダの弦の方向の直
線移動により、係合子が直線移動しつつ主軸頭旋回保持
体の線形溝の線形方向に変位し、主軸頭旋回保持体が支
持軸を中心して旋回するから、主軸頭旋回保持体５の旋
回角が大きくなるほど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度
が悪化すると云う不具合を生じることがなく、横スライ
ダを横送りする送りねじ等の回転角制御でも、高精度な
旋回制御を行うことができるようになる。
１による工作機械によれば、横スライダの弦の方向の直
線移動により、係合子が直線移動しつつ主軸頭旋回保持
体の線形溝の線形方向に変位し、主軸頭旋回保持体が支
持軸を中心して旋回するから、主軸頭旋回保持体５の旋
回角が大きくなるほど、主軸頭旋回保持体の旋回角精度
が悪化すると云う不具合を生じることがなく、横スライ
ダを横送りする送りねじ等の回転角制御でも、高精度な
旋回制御を行うことができるようになる。
【００２３ 】請求項２による工作機械によれば、送り
ねじ棹が電動機によって回転駆動されることにより送り
ナットと共に横スライダが弦の方向に直線移動するか
ら、構造が簡単で、横スライダを弦の方向に高精度に移
動させることができ、送りねじ棹の回転角制御で、主軸
頭旋回保持体（主軸頭）の旋回角精度を高精度に保つこ
とができる。
ねじ棹が電動機によって回転駆動されることにより送り
ナットと共に横スライダが弦の方向に直線移動するか
ら、構造が簡単で、横スライダを弦の方向に高精度に移
動させることができ、送りねじ棹の回転角制御で、主軸
頭旋回保持体（主軸頭）の旋回角精度を高精度に保つこ
とができる。
【図１】この発明による旋回可能な主軸頭を有する工作
機械の一つの実施の形態を示す正面図である。
機械の一つの実施の形態を示す正面図である。
【図２】この発明による旋回可能な主軸頭を有する工作
機械の動作原理を示す説明図である。
機械の動作原理を示す説明図である。
【図３】従来の旋回可能な主軸頭を有する工作機械の動
作原理を示す説明図である。
作原理を示す説明図である。
１ 主軸頭支持ベース部材 ３ 支持軸 ５ 主軸頭旋回保持体 ９ 主軸頭 １３ 直線ガイド部 １５ 横スライダ ２１ 送りねじ棹 ２３ 送りナット ２５ サーボモータ ３７ 係合子 ３９ 線形溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 一男 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 3C048 AA01 BB01 BC03 DD05 DD11
Claims (2)
- 【請求項１】 旋回可能な主軸頭を有する工作機械にお
いて、 主軸頭支持ベース部材と、 主軸頭を搭載され、前記主軸頭支持ベース部材に支持軸
によって当該支持軸を中心として旋回可能に取り付けら
れた主軸頭旋回保持体と、 前記主軸頭支持ベース部材に設けられ、旋回により前記
主軸頭旋回保持体の先端が旋回により描く円弧の弦の方
向に往復直線移動可能な横スライダと、 前記横スライダを往復直線移動方向に直線的に駆動する
直線駆動手段と 前記横スライダと平行な直線上の一点に固定配置された
係合子とを有し、 前記主軸頭旋回保持体に前記弦の高さ方向の線形溝が形
成され、前記線形溝に前記係合子が当該線形溝の線形方
向に変位可能に係合していることを特徴とする工作機
械。 - 【請求項２】 前記直線駆動手段は、送りねじ機構であ
り、前記主軸頭支持ベース部材に回転可能に取り付けら
れた送りねじ棹と、前記横スライダに取り付けられて前
記送りねじ棹に螺合する送りナットと、前記主軸頭支持
ベース部材に搭載されて前記送りねじ棹を回転駆動する
電動機とにより構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の工作機械。
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|---|---|---|---|
| JP2000064566A JP2001252838A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 |
| KR10-2001-0011786A KR100383841B1 (ko) | 2000-03-09 | 2001-03-07 | 피봇식 스핀들 헤드를 갖는 공작기계 |
| US09/800,484 US6447224B2 (en) | 2000-03-09 | 2001-03-08 | Machine tool with pivotal spindle head |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064566A JP2001252838A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001252838A true JP2001252838A (ja) | 2001-09-18 |
Family
ID=18584248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064566A Pending JP2001252838A (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2001252838A (ja) |
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| JP3685879B2 (ja) * | 1996-07-26 | 2005-08-24 | 東芝機械株式会社 | 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 |
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- 2000-03-09 JP JP2000064566A patent/JP2001252838A/ja active Pending
-
2001
- 2001-03-07 KR KR10-2001-0011786A patent/KR100383841B1/ko active IP Right Grant
- 2001-03-08 US US09/800,484 patent/US6447224B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| KR100383841B1 (ko) | 2003-05-14 |
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| US20010021338A1 (en) | 2001-09-13 |
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