JPWO2017056255A1

JPWO2017056255A1 - 工作機械

Info

Publication number: JPWO2017056255A1
Application number: JP2017542613A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　敏弘; 敏弘鈴木; 慎二寺川; 鈴木　健一郎; 健一郎鈴木
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2035-09-30
Also published as: EP3357635A4; JP6598867B2; CN107921592B; CN107921592A; EP3357635A1; EP3357635B1; US20180272483A1; WO2017056255A1; US10556307B2

Abstract

工作機械において、切りくずを回収するトラフ（３）と、ベッド（１３）上をトラフ（３）の長手方向に移動し、トラフ（３）の上方にあり、第１梁部材（２７ｃ）、第２梁部材（２７ｄ）、及び、両者を連結する連結部材（２７ｅ）から構成されて、上方から前記トラフ側に開口した空洞が形成された移動体（２７）と、移動体（２７）を前記トラフの長手方向に移動可能に支持する第１の案内（２９ａ）と、第１の案内（２９ａ）とトラフ（３）を挟んで対向し、移動体（２７）をトラフ（３）の長手方向に移動可能に支持する第２の案内（２９ｂ）と、移動体（２７）の空洞内に、トラフの長手方向と平行な回転軸で回転可能に、第１梁部材（２７ｃ）、第２梁部材（２７ｄ）で両端が支持されたクレードル（３３）とを備えたことを特徴とする。

Description

本発明は、ワークと工具を相対移動させてワークを加工する工作機械に関する。特に、剛性を低下させずに、切りくずの排出性や作業者のアプローチ性の良いマシニングセンタ等に関する。

特許文献１には、図１に示すような５軸の立形マシニングセンタが開示されている。この従来技術のマシニングセンタは、基台となるベッド１３、ベッド１３に立設されたコラム１５、ベッド１３上を左右に移動する移動体２７に配置された回転テーブル３５、主軸２５を支持する主軸頭２１、主軸頭２１をコラム１５の左側面にＺ軸方向に上下動可能に支持するサドル１７を具備している。ベッド１３の上には一対のレール２９ａ、２９ｂが延設されており、移動体２７が、レール２９ａ、２９ｂに沿ってベッド１３上を左右方向に往復移動可能に設置されている。移動体２７は、その少なくとも一部がコラム１５内のトンネル部１５ｃに進入可能となっている。

図２に示すように、移動体２７は、一対の支柱２７ａ、２７ｂを有し概ねＵ字形に形成され、移動体２７の支柱２７ａ、２７ｂには、揺動軸３１ａ、３１ｂによってクレードル３３が回転可能に支持されている。クレードル３３には、ワークを固定する回転テーブル３５が設置されている。回転テーブル３５に固定されたワークを加工すると、移動体２７において、図２の領域Ｓにどうしても切りくずが堆積してしまい、切りくず排出性に問題があった。また、従来技術では、ベッド上部の手前側に切りくず排出口を設けざるを得ないため、切りくずを収集、清掃する際に切りくず排出口が切りくずの堆積位置から離れており、作業に手間がかかっていた。

特許文献２、３には、ワークテーブルの下に、切りくず排出用のトラフを設けたものが開示されているが、テーブルの直動軸駆動機構がワークテーブルの下のトラフの中に存在したり、ワークテーブルを支持するテーブル架台などの構造物が排出領域に存在して、切りくずの排出を阻害するので、切りくずが堆積して切りくず排出性が悪かった。また、特許文献４には、ワークテーブルの下にチャンネル状の切削屑スペースを設けた汎用工作機械が開示されている。この従来技術では、片持ちの傾斜テーブルであって、片持ち構造では傾斜軸回転体の剛性が低下するとともに、ワークがコラムの方向に倒れるように傾斜しオペレータの手前には傾斜できないので、切りくずの収集や清掃などにおいてワークやテーブルへのオペレータのアプローチ性が悪かった。

国際公開第２００９／１４４８３１号パンフレット特開平０９−３０９０４２号公報特開平０１−１４６６３１号公報特開２０１３−１５８９０８号公報

本発明は、上記従来技術の問題を解決することを技術的課題としており、剛性を低下させること無く、切りくずの排出性の良い工作機械を提供することを目的としている。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、工具とワークとを相対的に移動し、該ワークを加工する工作機械において、ベッド上に設けられ、切りくずを回収するトラフと、前記トラフの上方にあり、前記ベッド上をトラフの長手方向に移動し、第１梁部材、第２梁部材、及び、両者を連結する連結部材から構成されて、上方から前記トラフ側に開口した空洞が形成された移動体と、前記ベッド上でかつ前記トラフの長手方向と平行に配置され、前記移動体を前記トラフの長手方向に移動案内する第１の案内と、前記ベッド上でかつ前記トラフの長手方向と平行に配置され、前記第１の案内と前記トラフを挟んで対向し、前記移動体を前記トラフの長手方向に移動案内する第２の案内と、前記移動体の空洞内部で、前記トラフの長手方向と平行な回転軸で回転可能に、前記第１梁部材及び前記第２梁部材で両端が支持された、ワークテーブルを有するクレードルと、を備えた工作機械が提供される。

本発明によれば、移動体の空洞内においてワークテーブルを有するクレードルが支持されているので、加工直後の切りくずやワークテーブルに堆積した切りくずが、移動体に滞留することなく直接トラフに落ちる。これにより、クレードルの両端を支持する構造を維持しながら切りくず堆積の原因を排除することができる。また、切りくずをトラフに落としやすい傾斜揺動するワークテーブルなので、掃除の際のオペレータの作業性を考慮した工作機械を提供することができる。

特許文献１の従来技術の工作機械の正面図である。従来技術の移動体の斜視図である。本発明の一実施形態による工作機械の斜視図である。本発明の一実施形態による工作機械の斜視図である。本発明の一実施形態による工作機械の正面図である。本発明の一実施形態による工作機械の側面図である。本発明の一実施形態による工作機械において、Ａ軸が９０°回転した側面図である。

以下、図３〜７を参照して本発明の一実施形態を説明する。
本発明の一実施形態による工作機械１１は、図３に示すように、基台となるベッド１３、ベッド１３に設けられた切りくずを回収するトラフ３、ベッド１３に立設されたスラント形状のコラム１５、コラム１５上を前後方向に移動可能に配置されたサドル１７、サドル１７に対して上下動する主軸台２２、主軸２５を鉛直な軸線（Ｚ軸）周りに回転可能に支持する主軸頭２１、ベッド１３上を左右方向に移動し回転テーブル３５を有する移動体２７を主要な構成要素として具備している。移動体２７の構成については後述する。主軸台２２には主軸頭２１が設置され、主軸２５には工具Ｔ（図示せず）が取り付けられる。

本実施形態では、図３に示すように、ワークテーブルとしての回転テーブル３５は、ベッド１３に対して左右方向のＸ軸方向に移動し、Ｘ軸及び主軸２５のＺ軸にそれぞれ垂直な方向に、Ｙ軸を定義する。移動体２７は、Ｘ軸と平行な回転軸でＡ軸方向に回転可能に両端が支持されたクレードル３３を備え、クレードル３３には回転テーブル３５がＣ軸方向に回転可能に設けられている。したがって、移動体２７は、ベッド１３の左右方向であるＸ軸方向に移動し、サドル１７は、前後方向のＹ軸方向に移動し、主軸頭２１は上下のＺ軸方向に移動する。Ｃ軸、Ａ軸は通常通りに従い定義する。トラフ３の長手方向とは、ここではベッド１３に対して左右方向のＸ軸方向である。なお、本発明は、回転テーブル３５の前後方向にＸ軸、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な方向にＹ軸を定義した工作機械であっても良い。ワークテーブルは必ずしも回転テーブルでなくても良い。テーブルには、パレットＰやワークなどが固定される。

コラム１５の上部は、上面がスラント形状に形成されて、コラム１５の加工領域側が下側に位置するように傾斜しており、２本のリニアガイドレールが設けられている。これらのレールとして、コラム１５の傾斜上側には、第１Ｙ軸案内１９ａ、コラム１５の傾斜下側には、第２Ｙ軸案内１９ｂが取り付けられている。第１Ｙ軸案内１９ａ、第２Ｙ軸案内１９ｂの間には、Ｙ軸送り手段が設けられている。Ｙ軸送り手段は、Ｙ軸方向に延設されたボールネジ（図示せず、コラムに設置）、及び、ボールネジの一端に連結されたＹ軸送りモータ（図示せず）を有し、サドル１７は前記ボールネジに係合するナット（図示せず）を有している。このような送り手段を、以下直動軸駆動機構という。

サドル１７左側側面（加工領域側）には、一対のＺ軸案内２３ａ、２３ｂが延設されており、主軸台２２はＺ軸案内２３ａ、２３ｂに沿って上下方向に往復移動可能にサドル１７に取り付けられている。サドル１７と主軸台２２には、Ｚ軸送り手段として直動軸駆動機構が設けられている。

ベッド１３の上には、後方側の第１Ｘ軸案内２９ａ、前方側の第２Ｘ軸案内２９ｂが延設されており、移動体２７は、第１Ｘ軸案内２９ａ、第２Ｘ軸案内２９ｂに沿って、ベッド１３上に往復移動可能に設置されている。ベッド１３と移動体２７の間で、かつ、トラフ３とはオーバーラップしない位置に、Ｘ軸送り手段として直動軸駆動機構３９（図６参照）が設けられている。すなわち、直動軸駆動機構３９は、第１Ｘ軸案内２９ａと、トラフ３との間のベッド上に設置されている。直動軸駆動機構３９により、移動体２７は、その一部がコラム１５内のアーチ状に形成されたトンネル部７に進入可能となっている。

直動軸駆動機構３９は、図６では、移動体２７の後方側に設置されているが、必ずしもこれに限定されない。前方側、すなわち、第２Ｘ軸案内２９ｂとトラフ３との間のベッド上に設置しても良く、両方に設置しても良い。後方側の第１Ｘ軸案内２９ａと、トラフ３との間のベッド上に設置する方が、切りくずの排出性やオペレータの作業性からみてより好ましい。

図３に示すように、移動体２７は、左側の第１梁部材２７ｃ、右側の第２梁部材２７ｄ、及び、両者を連結する前後の連結部材２７ｅ、２７ｅから構成され、上方から見て中央に空洞Ｈが形成された概四角形（いわば日本語の「ロ」の字）に構成されている。本実施形態では、左右方向に移動するＸ軸移動体２７に、中央に空洞Ｈ又は貫通穴を開けている。Ａ軸方向に回転するクレードル３３は、「ロ」の字の開口の上方に配置している。これにより、積もった切りくずはトラフ３に直接落下する。

ベッド１３には、Ｘ軸方向に切りくずを回収するトラフ３が、板金製の切りくず受け４３（図６）を内蔵して、溝状に形成されている。トラフ３の長手方向とは、Ｘ軸方向と平行である。本実施形態では、トラフ３は断面が長方形の溝に形成されており、中心対称面をＯとする。トラフ３の断面は長方形に限定されるものではなく、その他任意の形状であって良い。移動体２７の中央の空洞Ｈは、上からこのトラフ３側に開口しており、切りくずがトラフ３に直接落下するように形成されている。移動体２７の左側第１梁部材２７ｃ、右側第２梁部材２７ｄには、それぞれ支柱２７ａ、２７ｂが、一体若しくは別体で固定されている。ここで、左側第１梁部材２７ｃには、支柱２７ａが含まれたものとし、右側第２梁部材２７ｄには、支柱２７ｂが含まれたものとする。

移動体２７の支柱２７ａ、２７ｂには、揺動軸３１ａ、３１ｂ（図５）によってクレードル３３がＡ軸方向に回転可能に支持されている。クレードル３３には、ワークやパレットＰを固定する回転テーブル３５が、Ｃ軸方向に回転可能に設置されている。前後の連結部材２７ｅ、２７ｅは、第１Ｘ軸案内２９ａ、第２Ｘ軸案内２９ｂの上に覆うように設置して、トラフ３にはかからないようにすると良い。切りくずが良好に排出されるように、図６に示す傾斜面カバー４１が前後の連結部材２７ｅ、２７ｅには設けられている。移動体２７の外側にも、同様に、傾斜面カバー４１を、テレスコピックカバ―にして、第１Ｘ軸案内２９ａ、第２Ｘ軸案内２９ｂの上を覆うようにする。すなわち、切りくずをトラフ３に誘導する傾斜面カバー４１が、直動軸駆動機構３９、第１Ｘ軸案内２９ａ、第２Ｘ軸案内２９ｂを覆うように配置されている。移動体２７の外側の傾斜面カバー４１として、テレスコピックカバーを例に説明したが、移動体２７の外側の傾斜面カバー４１は、連結部材２７ｅ、２７ｅに固定された一体の板金カバーでもよいし、巻取り式のカバーや蛇腹式のカバーでもよい。

クレードル３３と回転テーブル３５の幅はほぼ同程度なので、切りくずは堆積するようなことはなく、トラフ３に直接落下する。したがって、図２のように、切りくずが領域Ｓに堆積するようなことがない。揺動軸３１ａ、３１ｂによってクレードル３３がＡ軸方向に回転可能に支持されているので、図７に示すように、オペレータの手前側に、ワークＷを固定する回転テーブル３５を９０°程倒すことができる。これによって、オペレータがワークＷを掃除しやすくなり、掃除の際の切りくずもトラフ３の中央近傍に直接落ちるようにすることができる。切りくずは、トラフ３に誘導する傾斜面カバー４１に沿って、トラフ３の切りくず受け４３に落下した後は、コンベア（図示せず）や噴流でタンク４７内に収集される。

図６に示すように、クレードル３３がＡ軸方向に回転する揺動軸３１ａ、３１ｂは、トラフ３の長手方向の中心（中心対称面をさす）Ｏに対して、オペレータとは反対側にオフセット（図６のｋ）して、前記第１梁部材２７ｃ、前記第２梁部材２７ｄに支持されるようにしても良い。Ａ軸の回転中心が、後方に寄せられているので、切りくずが落ちる空洞Ｈはオペレータ側が広くなっている。更に、回転テーブル３５の上面をＡ軸回転中心の近傍にすると良い。このようにすると、図７に示すように、オペレータが回転テーブル上面やワークＷを洗浄するとき、Ａ軸を９０傾けて、ワークＷを手前側に持ってくるだけで、ワークＷは、トラフ３の上方の中央近傍に位置し、切りくずを掃うと切りくずはトラフ３に直接落下する。そればかりでなく、作業者のアプローチ性を高める。また、Ａ軸の回転中心が、後方に寄せられて重心位置が後方に寄ることで、重心位置とＸ軸送り手段の直動軸駆動機構３９との距離が短くなり、機械剛性も高まる。

図３の実施形態では、移動体２７は、左側に第１梁部材２７ｃ、右側に第２梁部材２７ｄ、及び、両者を連結する前後の連結部材２７ｅ、２７ｅから構成されていた。これに対して、図４の別の一実施形態では、前側の連結部材２７ｅが省略されている。この場合には、手前側の空洞Ｈがより広く取れるので、切りくずの排出性とオペレータの作業性がより良好である。したがって、連結部材２７ｅは、複数とは限らず、図４のように単数で第１梁部材２７ｃ、第２梁部材２７ｄを連結していても本発明に含まれる。連結部材２７ｅは、第１Ｘ軸案内２９ａの上部に設置されるようにすると良い。その他の構成は、図３の実施形態と同じである。

なお、本発明の技術範囲は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した一実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、一実施形態で挙げた具体的構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

３トラフ
１１工作機械
１３ベッド
１５コラム
１７サドル
１９ａ、１９ｂ第１Ｙ軸案内、第２Ｙ軸案内
２１主軸頭
２２主軸台
２５主軸
２７移動体
２７ａ、２７ｂ支柱
２７ｃ第１梁部材
２７ｄ第２梁部材
２７ｅ連結部材
３３クレードル
３５回転テーブル

Claims

工具とワークとを相対的に移動し、該ワークを加工する工作機械において、
ベッド上に設けられ、切りくずを回収するトラフと、
前記トラフの上方にあり、前記ベッド上をトラフの長手方向に移動し、第１梁部材、第２梁部材、及び、両者を連結する連結部材から構成されて、上方から前記トラフ側に開口した空洞が形成された移動体と、
前記ベッド上でかつ前記トラフの長手方向と平行に配置され、前記移動体を前記トラフの長手方向に移動案内する第１の案内と、
前記ベッド上でかつ前記トラフの長手方向と平行に配置され、前記第１の案内と前記トラフを挟んで対向し、前記移動体を前記トラフの長手方向に移動案内する第２の案内と、
前記移動体の空洞内部で、前記トラフの長手方向と平行な回転軸で回転可能に、前記第１梁部材、前記第２梁部材に両端が支持され、ワークテーブルを有するクレードルと、
を備えたことを特徴とする工作機械。
前記第１梁部材、前記第２梁部材、及び、２つの前記連結部材が、前記空洞を囲んで概四角形に構成された前記移動体を有する請求項１に記載の工作機械。
前記クレードルの前記回転軸は、前記トラフの長手方向の中心に対して、オペレータとは反対側にオフセットして、前記第１梁部材、前記第２梁部材に支持されている請求項１又は２に記載の工作機械。
前記移動体を駆動する直動軸駆動機構は、前記第１の案内又は前記第２の案内と、前記トラフとの間の前記ベッド上に配置された請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械。
工具によるワークの切りくずを前記トラフに誘導する傾斜面カバーが、前記直動軸駆動機構、前記第１の案内、及び、前記第２の案内を覆うように配置された請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械。