JP3685879B2 - 旋回可能な主軸頭を有する工作機械 - Google Patents

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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。
【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保持部材を有し、主軸頭保持部材に主軸頭が取り付けられおり、主軸頭保持部材の旋回は、主軸頭保持部材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、あるいは主軸頭保持部材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】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、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を旋回させているため、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った。
【０００４】
また、多頭機の場合には、歯車機構が隣の主軸頭保持部材（スピンドルユニット）と干渉するため、主軸頭支持ベース部材における主軸頭保持部材の配置間隔を大きく取らねばならず、このために機械全体が大型化すると云う問題点がある。
【０００５】
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、また多頭機の場合には機械全体を大型化することがない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。
【０００６】
【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、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１と、主軸頭７を搭載され、支持軸３によって前記主軸頭支持ベース部材１に旋回可能に取り付けられた主軸頭保持部材５と、前記主軸頭支持ベース１部材に設けられ、前記主軸頭保持部材５の旋回により当該主軸頭保持部材５の端部が描く円弧の弦の方向に延在する第１の直線ガイド部１３と、前記主軸頭支持ベース部材１に設けられた前記第１の直線ガイド部１３に係合し、当該第１の直線ガイド部１３に案内されて前記弦の方向に往復直線移動可能な横スライダ１５と、前記横スライダ１５に設けられ、前記弦の高さ方向に延在する第２の直線ガイド部１９と、前記横スライダ１５に設けられた前記第２の直線ガイド部１９に係合し、当該第２の直線ガイド部１９に案内されて前記弦の高さ方向に往復直線移動可能な往復直線移動可能な縦スライダ２１と、前記主軸頭保持部材５と前記縦スライダ２３とを枢動可能に連結する連結軸２３と、前記主軸頭支持ベース部材１に回転可能に取り付けられ、第１の直線ガイド部１３の延在方向と同方向に延在する送りねじ棹２７と、前記横スライダ１５に取り付けられて前記送りねじ棹２７に螺合する送りナット２９と、前記主軸頭支持ベース部材１に搭載されて前記送りねじ棹２７を回転駆動するサーボモータ３１とを有する。
【０００７】
この発明による工作機械では、送りねじ棹２７がサーボモータ３１によって回転駆動されることにより、送りナット２９と共に横スライダ１５が主軸頭支持ベース部材１に設けられた第１の直線ガイド部１３に案内されて前記弦の方向に直線移動すると共に、縦スライダ２１が横スライダ１５と一体的に前記弦の方向に移動しながら横スライダ１５に設けられた第２の直線ガイド部１９に案内されて前記弦の高さ方向に直線移動し、連結軸２３が支持軸３を中心する円弧を描いて移動することに伴い主軸頭保持部５が支持軸３を中心して旋回する。
【０００８】
請求項２による工作機械は、請求項１に記載の工作機械において、前記主軸頭支持ベース部材１に前記主軸頭保持部材５が複数個設けられていると共に、前記主軸頭支持ベース部材５に前記横スライダ１５が前記弦の方向に互いに隔置して複数個設けられて互いに固定連結され、その横スライダ１５の各々に前記縦スライダ２１が設けられ、その縦スライダ２１の各々に前記連結軸２３によって前記主軸頭保持部材５が連結されている。
【０００９】
この発明による工作機械は、多頭機であり、横スライダ１５の一つが前記弦の方向に直線移動することにより、他の横スライダ１５も一体的に前記弦の方向に直線移動し、各主軸頭保持部材５が同方向に旋回する。
【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。
【００１１】
図１、図２はこの発明による工作機械の一つの実施の形態を示している。
【００１２】
これらの図において、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である。
【００１３】
主軸頭支持ベース部材１には支持軸３によって主軸頭保持部材５が支持軸３の中心軸線Ａ周りに旋回可能に取り付けられている。この実施の形態では、多頭機として、主軸頭支持ベース部材１に２つの主軸頭保持部材５が図１にて左右方向に互いに所定間隔をおいて配置されている。
【００１４】
主軸頭保持部材５の各々には主軸頭７が取り付けられている。主軸頭７は、ビルドインモータ方式のものであり、下向きに主軸９を有している。
【００１５】
なお、主軸頭７は、支持軸１１によって主軸頭保持部材５より支持軸１１の中心軸線Ｂ周りに回転可能に支持され、主軸頭保持部材５に搭載された図示されていない一般的なＢ軸旋回駆動機構によりＢ軸についても旋回可能であってよい。
【００１６】
主軸頭支持ベース部材１には旋回により主軸頭保持部材５の端部が描く円弧の弦の方向、即ち図１にて左右方向に直線ガイド部（第１の直線ガイド部）１３が設けられている。直線ガイド部１３には２つの横スライダ１５が往復直線移動可能に係合している。
【００１７】
横スライダ１５は各々、直線ガイド部１３に案内されて前記円弧の弦の方向（左右方向）に往復直線移動可能であり、２つの横スライダ１５は連結ロッド１７により前記弦の方向に互いに所定間隔を置いて固定連結されている。
【００１８】
横スライダ１５の各々には前記弦の高さ方向、即ち図１、２にて上下垂直方向に直線ガイド部（第２の直線ガイド部）１９が設けられており、直線ガイド部１９には縦スライダ２１が往復直線移動可能に係合している。
【００１９】
各横スライダ１５に設けられている縦スライダ２１は直線ガイド部１９に案内されて前記弦の高さ方向（上下方向）に往復直線移動可能であり、縦スライダ２１には各々連結軸２３によって主軸頭保持部材５の上端が枢動可能に連結されている。
【００２０】
主軸頭支持ベース部材１には軸受部２５によって送りねじ棹２７が回転可能に取り付けられている。送りねじ棹２７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２７には図１にて左側の横スライダ１５に取り付けられた送りナット２９が螺合している。これにより、送りねじ棹２７が回転すると、送りナット２９によって図１にて右側の横スライダ１５が図１にて左右方向（前記弦の方向）に直線移動し、この右側の横スライダ１５に連結ロッド１７に固定連結されている図１にて左側の横スライダ１５も図１にて左右方向（前記弦の方向）に直線移動する。
【００２１】
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３１が搭載されている。サーボモータ３１の出力軸３２には駆動歯車３３が取り付けられており、駆動歯車３３は中間歯車３５を介して送りねじ棹２７の歯車３７と駆動連結されている。
【００２２】
つぎに主軸頭７の旋回動作について説明する。サーボモータ３１によって送りねじ棹２７が回転駆動されることにより、図１にて右側の横スライダ１５が図１にて左右方向（弦の方向）に直線移動し、この右側の横スライダ１５に連結ロッド１７によって固定連結されている図１にて左側の横スライダ１５も図１にて左右方向に直線移動する。この両横スライダ１５の左右方向移動により、各横スライダ１５の縦スライダ２１が横スライダ１５と一体的に左右方向に移動しながら上下方向（弦の高さ方向）に直線移動する。
【００２３】
これにより各縦スライダ２１の連結軸２３が各々支持軸３を中心する円弧を描いて移動し、これに伴い各主軸頭保持部材５が支持軸３を中心して旋回し、各主軸頭保持部材５の主軸頭７が支持軸３を中心して旋回する。
【００２４】
主軸頭７の旋回駆動機構が上述のように構成されているから、主軸頭７の旋回駆動機構の構造が簡単で、旋回駆動系の構成部品にプリロードを与えることが可能になって駆動系の剛性を大きくすることができ、また多頭機の場合には機械全体を大型化することがない。
【００２５】
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。
【００２６】
【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、横スライダが、旋回により主軸頭保持部材の端部が描く円弧の弦の方向に直線移動することにより、縦スライダが横スライダと一体的に前記弦の方向に移動しながら前記弦の高さ方向に直線移動し、連結軸が支持軸を中心とする円弧を描いて移動することに伴い主軸頭保持部が支持軸を中心して旋回するから、構造が簡単で、駆動系の剛性を大きくすることができるようになる。
【００２７】
また、送りねじ棹がサーボモータ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、主軸頭の旋回角精度を高精度に保つことができる。
【００２８】
請求項２による工作機械によれば、多頭機において横スライダの一つが前記弦の方向に直線移動することにより、他の横スライダも一体的に弦の方向に直線移動し、各主軸頭保持部材が同方向に旋回するから、歯車機構との干渉の問題がなく、主軸頭支持ベース部材における主軸頭保持部材の配置間隔を従来に比して小さくでき、機械全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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一つの実施の形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 主軸頭支持ベース部材
３ 支持軸
５ 主軸頭保持部材
７ 主軸頭
１３ 直線ガイド部（第１の直線ガイド部）
１５ 横スライダ
１７ 連結ロッド
１９ 直線ガイド部（第２の直線ガイド部）
２１ 縦スライダ
２３ 連結軸
２７ 送りねじ棹
２９ 送りナット
３１ サーボモータ

Claims (2)

  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１と、
    主軸頭７を搭載され、支持軸３によって前記主軸頭支持ベース部材１に旋回可能に取り付けられた主軸頭保持部材５と、
    前記主軸頭支持ベース１部材に設けられ、前記主軸頭保持部材５の旋回により当該主軸頭保持部材５の端部が描く円弧の弦の方向に延在する第１の直線ガイド部１３と、
    前記主軸頭支持ベース部材１に設けられた前記第１の直線ガイド部１３に係合し、当該第１の直線ガイド部１３に案内されて前記弦の方向に往復直線移動可能な横スライダ１５と、
    前記横スライダ１５に設けられ、前記弦の高さ方向に延在する第２の直線ガイド部１９と、
    前記横スライダ１５に設けられた前記第２の直線ガイド部１９に係合し、当該第２の直線ガイド部１９に案内されて前記弦の高さ方向に往復直線移動可能な往復直線移動可能な縦スライダ２１と、
    前記主軸頭保持部材５と前記縦スライダ２３とを枢動可能に連結する連結軸２３と、
    前記主軸頭支持ベース部材１に回転可能に取り付けられ、第１の直線ガイド部１３の延在方向と同方向に延在する送りねじ棹２７と、
    前記横スライダ１５に取り付けられて前記送りねじ棹２７に螺合する送りナット２９と、
    前記主軸頭支持ベース部材１に搭載されて前記送りねじ棹２７を回転駆動するサーボモータ３１と、
    を有する工作機械。
  2. 前記主軸頭支持ベース部材１に前記主軸頭保持部材５が複数個設けられていると共に、前記主軸頭支持ベース部材５に前記横スライダ１５が前記弦の方向に互いに隔置して複数個設けられて互いに固定連結され、その横スライダ１５の各々に前記縦スライダ２１が設けられ、その縦スライダ２１の各々に前記連結軸２３によって前記主軸頭保持部材５が連結されていることを特徴とする請求項１記載の工作機械。
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