JPH0224031A - 加工機におけるスピンドルの支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フライス加工にて造形を行なう場合等に用い
られる加工機に関するものであり、特にそのスピンドル
の支持構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、フライス加工にて造形を行なう場合、倣い型機械
又はＮＣ機を使用してボールエンドミルによる平行送り
切削加工が行なわれている。

例えば第１１図に示すように、所謂５軸制御機において
は、ワークテーブル１がＸ方向とＹ方向に動き、更にそ
の上にワークの水平回転Ｒ１のためのロータリーテーブ
ル２が設けられている。　　また、カッター主軸６は、
２方向上下スライド４より水平方向に突出した回転Ｒ２
を行なうための腕部５により支持されている。

通常、加工物のプロフィルに従い、倣い又はＮＣによっ
てｘＳｙＳｚ方向への移動が合成されて加工物はモータ
７により回転駆動されるエンドミル６により加工される
。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにして加工された加工物の加工面は、第１２
図（Ａ）に示すように、円弧溝の隣接展開によって形成
されている。

また、エンドミルの中心部は切削力がないので、第１２
図（Ｂ）に示すように腕部５を回転させることによりカ
ッター主軸６を傾けてエンドミル６の外周に近い部分で
切削を行なう場合もある。

ただし、この場合にも削られた加工物のプロフィールは
第１２図（Ａ）のものと変わりはない。　　また、加工
物の表面がゆるやかな曲面の場合には、第１３図に示す
ように正面７ライスを使用することもある。

しかしながら、この加工後にも円弧状の凸部が残り、さ
らにこれを削り取って平滑化加工を施す必要があり多く
の加工工数を必要とすると共に精密な最終仕上げをソフ
トを頼りに行なわなければならず、直接機械加工のみで
行なうことが困難であった。

例えば通常の５軸制御機では第１１図に示すように腕部
５を回動させることによりカッター主軸３をＹ方向に振
ることができる。

しかしながら、腕部５をＲ２方向に回動することにより
、エンドミル６は傾いて大きくＹ方向にずれると共に２
方向にも大幅にずれることになる。

従って、エンドミルのカッター位置の大幅な補正をコン
ピュータソフトに組み込むことが必要であった。

また、立体曲面を加工する場合には、エンドミル６をＸ
方向にも傾けることが必要であるが、カッター主軸６を
Ｘ方向に傾けることができず、この場合、加工物の載っ
ているロータリーテーブル２をＲ１方向にｋｌＪ転させ
、加工面の傾きがＹ方向のみとなるように補正していた
。

この場合にも、Ｒ１方向への回転によりＸＹ平面上での
加工物とエンドミル６との位置ずれを生ずることＫなり
、このずれもソフトにより補正することが必要であった
。

これらの位置すｉｔ　＋Ｗ正ソフトを組込んだソフトは
、極めて複雑で高級なソフトとなってしまう。　　更に
ＹＺ平面及びＸＹ平面での大幅なずれを吸収して尚、充
分な加工寸法能力を確保するには、極めて大型の機械に
しなければならず、大型であるため機械全体の剛性は、
かえって低下し加工時間が長くなり、ソフトは複雑高価
なものとなり、トータルコストは上がってしまうという
課題があった。

本発明は、加工工数を増加したり、ソフトを複雑にする
ことなく精度の高いプロフィールと良好な平滑面を機械
加工により同時に得ることを目的とする。

（！！題を解決するための手段） 本発明の加工機におけるスピンドルの支持構造は、スピ
ンドルをその中心にあるスピンドル軸を第１の回転軸と
して回動自在に支持する第１の支持部と、スピンドルの
先端の加工部の所で第１の回転軸と交鎖するよう設定さ
れた第２の回転軸に関して回動自在に第１の支持部材を
支持し、さらにこの第１、第２の回転軸の交鎖点にてこ
れらと交鎖する第３の回転軸に関して回動する第２の支
持部により、それぞれスピンドルを支持している。

また、このスピンドルの移動方法としては、このスピン
ドルのスピンドル軸と、スピンドルを回転移動させると
きの回転軸とをスピンドルの先端にある加工部にて交鎖
させ、この交鎖点を中心として回転移動する。

（作　　用） 上記本発明のスピンドルの支持構造及び移動方法によれ
ば、スピンドルはそのスピンドル軸を回転軸として回転
しながら加工物に当接する加工部を中心としてスピンド
ルの角度を変えることができる。

従って、加工物に対する加工部の位置ずれが生じること
なく加工部の角度を変えることができ、スピンドルの移
動後の位置出しを精度良くすることができる。

（実　施　例） 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。　　第１
図は本発明の第１実施例に係るスピンドルの支持構造を
示す斜視図である。

１０ハスピンドルであり、その中心のスピンドル軸１１
を第１の回転軸としてＲ１方向に回転する。

１２は略り字形をなす第１の支持部材であり、その一方
の端部１２ａはスピンドル１０を回動自在に支持してい
る。

尚、このスピンドル１０は第１の支持部材１２の端部１
２ａに取り付けられたモータ（図示せず）により回転さ
れる。

１４は略り字形をなす第２の支持部材であり、その端部
１４ａには第１の支持部材１２の端部１２ｂが回動自在
に取り付けられている。

この第１の支持部材１２を回転移動する際の第２の回転
軸１６は、スピンドル１０の先端にあるカッタ一部１０
ａの所で第１の回転軸１１と交鎖する。　　　　　　　
尚、この第１の支持部材１２は第２支持部材１４の端部
１４ａに取り付けられたモータ（図示せず）の端部１４
ａを貫通する回転軸にその端部１２ｂが取り付けられて
おり、このモータにより回動される。

′また、この第２の支持部材１４はその他方の端部１４
ｂがモータ（図示せず）の回転軸に取り付けられており
、第１及び第２の回転軸１１．１６が交鎖する交鎖点１
５にてこれらと交鎖する第３の回転軸１６に関して回動
する。

本実施例において、例えば図示するように第１、第２及
び第３の回転軸１１．１３．１６がそれぞｈＺＳＹＳＸ
軸方向を向いているとすると、第１の支持部材１２を第
２の回転軸１６に関して回動させてスピンドル１０ｅＸ
軸方向ＫＩＨＩ　Ｌでもカッタ一部１０ａの位置は変ら
ない。

また、第２の支持部材１４を第３の回転軸１６に関して
回動させてスピンドル１０をＹ＠１方向に倒した場合も
、スピンドル１ｏのカッタ一部１０ａの位置は変らない
。

従って、第１及び第２の支持部材１２．１４のＲ２、Ｒ
３方向への回動を合成することにより、カッタ一部１０
ａを中心としてスピンドル１゜を任意の角度かつ全方位
に傾斜させることができ、どのような凹凸面、曲面であ
っても位置ずれを生じることなくその面に適合する状態
でカッタ一部１０ａｆ傾斜させて当接させることが可能
である。

第２図は本発明の第２実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図である。

本実施例における第１の支持部材２２は、その一方の端
部２２ａにスピンドル２ｏが取り付けられ、他方の端部
２２ｂが第２の支持部材２４の円弧状の端部２４ａの内
面上を摺動するように構成されている。

この第１の支持部材２２は、第１の回転軸２１とカッタ
一部２０ａにて父俸する第２の回転軸２６に関して円運
動するように設定されている。

また、第２の支持部材２４は、その他方の端部２４ｂが
モータ（図示せず）に取り付けられており、第１及び第
２の回転軸２１．２３の交鎖点２５にてこれらと交鎖す
る第３の回転軸２６に関して回動する。

本実施例においても、第１及び第２の支持部材２２．２
４をＲ２、Ｒ３方向に回動することにより、カッターｍ
　２０　ａの位置ずれを生じることなく、スピンドル２
０を傾斜することができる。

第３図は本発明の第３実施例に侮るスピンドルの支持構
造を示す斜視図である。

本実施例におけるスピンドル６０は、中央に縦長のスリ
ン）３２ａを有する板状の第１の支持部材６２の下端に
取り付けられている。

第２の支持部材６４は、略し形をなす本体３４ａと、そ
の一方の端部３４ｂ付近に回動自在に取り付けられかつ
同期して回動する大小の円板３４ｆ、３４ｄとから構成
されている。

この日板３４ｄＳ５４ｆには、第１の支持部材５２のス
リット３２ａに適合するピン３４８１３４ｇが設けられ
ており、この円板３４ｄ１３４ｆが回転するとピン３４
　ｅ　％　３４　ｇにより第１の支持部材３２は第２の
回転軸３３に関して円弧運動をすることになる。

また、第２の支持部材３４の本体３４ａの他方の端部３
４ｃにはモータ（図示せず）が取り付けられており、第
１及び第２の回転軸３１．３３の交鎖点６５にてこれら
と交鎖する第３の回転軸６６に関して回動するＯ この実施例においても、カッタ一部３０ａの位置ずれを
生じることなくスピンドル！１０を傾斜させることがで
きる。

第４図は本発明の第４実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図である０ 本実施例におけるスピンドル４０は、モータを内蔵した
箱状の第１の支持部材４２により回動自在に支持されて
いる。

また、第２の支持部材４４は本体４４ａと、この本体４
　／４１ｋに回動自在に泡り付けられた棒状部材４４ｃ
と、この棒状部材４４ｃの第３の回転軸４６とスピンド
ル４０の第１の回転軸４１の交鎖点４５を中心としてス
ピンドル４０を回転移動させる棒状部材４４ｃに取り付
けられた平行四辺形リンク４４ｂとから構成されている
。

この実施例においても、リンク４４ｂと棒状部材４４ｃ
のＲ２、Ｒ３方向への回転によりカッタ一部４０ａの位
置を変えることなく、その角度だけを変更することがで
きる。

８に５図は本発明の第５実施例に係るスピンドルの支持
構造を示す斜視図であり、第３図はその部分切断清面図
である。

本実施例における第１の支持部材５２は、略Ｊ字形をな
しスピンドル５０を回動自在に支持している。

このスピンドル５０は、第１の支持部材５２の上端部に
職り付けられているモータ５２ａの回転軸の回転が、ベ
ベルギア５２ｂ、５２ｃ及び軸５２ｄ、、歯車５２ｅ、
５２ｆを介して伝えられることにより第１の回転軸５１
に関して回転される。

本実施例における第１の回転軸５１はＺ軸に対して４５
°の角度をなすように傾けられている。　　また、第２
の支持部材５４は、略り字形をなし、その一方の端部に
ある管状部５４ａにて第１の支持部材５２を回動自在に
支持している。　　この第２の支持部材５４の管状部５
４ａ付近にはモータ５２ｇが取り付けられており、その
回転軸に取り付けられているウオームが第１の支持部材
５２の上端部にあるフランジ部５２ｈの外周に形成され
ているウオーム歯車に噛合して、この第１の支持部材５
２を第２の回転軸５６に関して回動させる。

また、この第２の支持部材５４の他方の端部５４ｂは、
モータ（図示せず）に取り付けられており、第１及び第
２の回転軸５１．５３の交鎖点５５にて交鎖する第３の
回転軸５６に関して回動する。

本実施例の場合、第１の支持部、材５２は第２の回転軸
５５に関して３６０°回動するが、第２の支持部材５４
を第３の回転軸５６に関して回動させない限り、スピン
ドル５０と加工物が載置されるＸＹ平面とは常に４５０
の角度をなすように保たれる。

そこで、スピンドル５０とＸＹ平面との角度を任意に設
定するには、それぞれＲ２、Ｒ３方向にそれぞれ第１及
び第２の支持部材５２．５４を回転させて、その合成に
より角度を設定する。

例えば、第１の支持部材５２を９０°回転させてＹ、Ｚ
平面上にスピンドル５０を位置付けた場合、第２の支持
部材５４を第３の回転軸５６に関して回転させ、スピン
ドル５０をＸ１Ｚ平面上に移動させると、このスピンド
ル５０はＸ１Ｙ千面に対して垂直になる。

このように第１及び第２の支持部材５２．５４を回動さ
せることによりスピンドル５０を任意の位置で任意の角
度に設定することができる。

尚、本実施例においては、第１の支持部材５２に取り付
けられているスピンドル５０がＸＳＹ平面に対して４５
０をなすように設定しているが、この角度は任意に決め
ることができるものである。　　また第３図に示すよう
に、例えばスピンドル５０を回転支持するタイルを５２
にと５２１ＫＩＩ？ｌ軸上に２分割し、回転を両者の間
のスプライン５２ｉにて連結を行うことにより伝へ、こ
のタイル５２ｋを軸５１方向へはモータ５２Ｊからラッ
クピニオンを介して可動せしめる構造等により、工具位
置を回転軸交鎖点５５に合わせ、又はオフセットし、更
に＄１１Ｉ５１方向にドリリング又はポーリング送りを
なさしめることも出来る。

第７図乃至第９図は本発明の各実施例に最も適している
スピンドルのカッタ一部を示す図である。

このカッタ一部６０は、いずれも中心部分がくぼんだな
めらかな曲線によって形成されている。　　その代表的
な例としては各図に示すように、２個の球を絹合わせた
ような円弧が連携した形状からなる。

このカッタ一部６０は円弧状の下端部６０ａと側端部６
０ｂにより正面カッター同様平面切削することができ、
また、その中心の凹部６０ｃを使用することにより加工
対象の凸部外周面を切削することができる。

尚、第１θ図に示すように、凹凸が連続するような曲面
であっても、このカッタ一部６０を前述した各実施例に
おける構造を用いてその傾きを制御することにより、な
めらかな曲面に仕上げることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、スピンドルの傾きを懺えた時に、その
カッタ一部の位置がずれることがないので、その位置出
しをするだめの補正が不要であり、制御が極めて簡単で
ある。

このため制御用のソフトを簡素化することができ精度の
高いプロフィールと良好な平滑面を機械加工により得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図、 第２図は本発明の第２実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図、 第３図は本発明の第３実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図、 第４図は本発明の第４実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図、 第５図は本発明の第５実施例に係るスピンドルの支持構
造を示す斜視図、 第３図は第５図に示す支持構造の側面図、第７図乃至第
９図は本発明の各実施例に最も適しているカッタ一部を
示す図、 第１０図は第７図乃至第９図に示すカッター部により曲
面を切削した場合のカッタ一部の傾きを示す図、 第１１図及び第１２図は従来例を示す図、第１３図は正
面フライスを示す図である。 １０．２０．３０，４０．５０・・・スピンドル、Ｉ　
Ｄａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ。 ６０・・・カッタ一部、 １１．２１，３１．４１．５１・・・第１の回転軸、１
２．２２．３２，４２．５２・・・第１の支持部材１３
．２３．３３．４３．５３・・・第２の回転軸、１４．
２４．３４．４４．５４・・・第２の支持部材、１５．
２５，３５．４５．５５・・・交鎖点、１６．２６．３
（Ｓ、４６．５６・・・第３の回転軸。 第１図 菓４図 第５図 第２図 第３図 茅６図 第７図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スピンドルをその中心にあるスピンドル軸を第１
   の回転軸として回動自在に支持する第１の支持部材と、 前記スピンドルの先端にある加工部にて前記第１の回転
   軸と交鎖する第２の回転軸に関して回動自在に前記第１
   の支持部材を支持し、かつ前記第１、第２の回転軸の交
   鎖点にてこれらと交鎖する第３の回転軸に関して回動す
   る第２の支持部材とからなることを特徴とする加工機に
   おけるスピンドルの支持構造。
2. （２）スピンドルの回転の回転軸としてのスピンドル軸
   と、 前記スピンドルを回転移動させるときの回転軸とを前記
   スピンドルの先端にある加工部にて交鎖させ、この交鎖
   点を中心として回転移動することを特徴とする加工機に
   おけるスピンドルの移動方法。