特許 6132695 工作機械用テーブル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6132695

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】工作機械用テーブル装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/01 20060101AFI20170515BHJP

   B23Q 1/28 20060101ALI20170515BHJP

   B23Q 1/52 20060101ALI20170515BHJP

   B23Q 1/44 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   B23Q1/01 T

   B23Q1/28 A

   B23Q1/52

   B23Q1/44

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-153649(P2013-153649)

(22)【出願日】2013年7月24日

(65)【公開番号】特開2015-24452(P2015-24452A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2014年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】513187232

【氏名又は名称】渡邊 通雄

(73)【特許権者】

【識別番号】513187243

【氏名又は名称】合田 和幸

(73)【特許権者】

【識別番号】513187254

【氏名又は名称】曽我部 尊

(74)【代理人】

【識別番号】100087619

【弁理士】

【氏名又は名称】下市 努

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 通雄

(72)【発明者】

【氏名】合田 和幸

(72)【発明者】

【氏名】曽我部 尊

【審査官】 永石 哲也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３４１０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２９１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８２２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１３４６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９６／００９９１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５０９３０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １／０１

Ｂ２３Ｑ １／２８

Ｂ２３Ｑ １／４４

Ｂ２３Ｑ １／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定ベッド上に移動テーブルをＹ軸方向に移動可能に搭載し、該固定ベッドを跨ぐように門形コラムを配設し、該コラムにＸ軸方向に移動可能に配設されたラムを介して主軸ヘッドをＺ軸方向に移動可能かつ旋回・割り出し可能に配設し、該主軸ヘッド，前記移動テーブルをＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより割り出しミーリング加工に対応可能な工作機械に用いられるテーブル装置であって、
該テーブル装置は、ワーク載置面及び該ワーク載置面の反対側裏面に形成された円形凹部を有するテーブル本体と、該テーブル本体の前記円形凹部内に配置され、前記テーブル本体をテーブル中心軸回りに回転可能に支持するベース部材と、前記テーブル本体を割り出し位置決め可能に、かつ旋削加工が可能な回転数に回転駆動する駆動機構とをユニット化してなるテーブルユニットを有し、
該テーブルユニットは、前記旋削加工を行う場合には前記移動テーブル上に取り付け、前記割り出しミーリング加工を行う場合には前記移動テーブルから取り外すことで前記旋削加工及び前記割り出しミーリング加工に対応可能に構成され、
前記駆動機構は、前記テーブル本体の前記円形凹部に固定されたロータ支持ブロックの外周面に取り付けられたロータと、前記ベース部材に固定されたステータ支持ブロックの内周面に取り付けられたステータとからなるダイレクトドライブ型ビルトインサーボモータにより構成され、
前記ロータ支持ブロック及びステータ支持ブロックには、それぞれ前記ロータ及びステータを囲むように冷却ジャケットが形成されており、
前記テーブル本体は、クロスローラベアリングを介して前記ベース部材に回転自在に支持されており、該クロスローラベアリングは、前記ビルトインサーボモータの径方向外側を囲むように配置され、
さらに前記クロスローラベアリングは、前記テーブル本体に固定された外輪と前記ベース部材に固定された内輪との間に多数のコロを配置した構造を有し、かつ前記内輪側を冷却するように構成されている
ことを特徴とする工作機械用テーブル装置。

【請求項2】

請求項１に記載の工作機械用テーブル装置において、
前記ベース部材には、前記テーブル本体を所定の割り出し位置にクランプするクランプ機構が配設されている
ことを特徴とする工作機械用テーブル装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の工作機械用テーブル装置において、
前記テーブル本体は、１５００〜３０００ｍｍの直径を有し、かつ前記駆動機構により５０〜１５０ｒｐｍの回転数で駆動される
ことを特徴とする工作機械用テーブル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合加工に対応するよう構成された工作機械用テーブル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の５面加工機に回転テーブルを付加して加工を行う複合型の工作機械として、例えば、特許文献１には、機械正面から見て、前後方向に移動可能に配設された加工テーブルに大径の回転テーブルを配設し、該回転テーブルを、サーボモータにより減速ギヤ機構を介して所定の割り出し位置に回転駆動すると共に、ステッピングモータによりタイミングベルト機構を介してワーク加工が可能な回転数に回転駆動するようにした門型の5面加工機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−３９６４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、前記従来の5面加工機では、前記加工テーブルに大径の回転テーブルをタイミングベルト機構，減速ギヤ機構を介して一体的に組み付ける構造を採用しており、組み付け構造が複雑になるとともに、組み付け工数が多くなり、機械全体の価格が高騰するという問題がある。

【0005】

また前記従来の5面加工機では、割り出しミーリング加工には対応できるものの、旋削加工（ターニング加工）を行なう場合には、別の工作機械，例えばＮＣターニング盤にワークを移動させる必要があり、作業効率が低く、納期，コスト面での競争力に対応できないとともに、別の工作機械を設置するためのスペースを確保しなければならないという問題がある。

【0006】

本発明は、前記従来の実情に鑑みてなされたもので、簡単な構造で組み付け工数を削減できるとともに、割り出しミーリング加工と旋削加工の両方を実現できる工作機械用テーブル装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１の発明は、固定ベッド上に移動テーブルをＹ軸方向に移動可能に搭載し、該固定ベッドを跨ぐように門形コラムを配設し、該コラムにＸ軸方向に移動可能に配設されたラムを介して主軸ヘッドをＺ軸方向に移動可能かつ旋回・割り出し可能に配設し、該主軸ヘッド，前記移動テーブルをＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に相対移動させることにより割り出しミーリング加工に対応可能な工作機械に用いられるテーブル装置であって、
該テーブル装置は、ワーク載置面及び該ワーク載置面の反対側裏面に形成された円形凹部を有するテーブル本体と、該テーブル本体の前記円形凹部内に配置され、前記テーブル本体をテーブル中心軸回りに回転可能に支持するベース部材と、前記テーブル本体を割り出し位置決め可能に、かつ旋削加工が可能な回転数に回転駆動する駆動機構とをユニット化してなるテーブルユニットを有し、
該テーブルユニットは、前記旋削加工を行う場合には前記移動テーブル上に取り付け、前記割り出しミーリング加工を行う場合には前記移動テーブルから取り外すことで前記旋削加工及び前記割り出しミーリング加工に対応可能に構成され、
前記駆動機構は、前記テーブル本体の前記円形凹部に固定されたロータ支持ブロックの外周面に取り付けられたロータと、前記ベース部材に固定されたステータ支持ブロックの内周面に取り付けられたステータとからなるダイレクトドライブ型ビルトインサーボモータにより構成され、
前記ロータ支持ブロック及びステータ支持ブロックには、それぞれ前記ロータ及びステータを囲むように冷却ジャケットが形成されており、
前記テーブル本体は、クロスローラベアリングを介して前記ベース部材に回転自在に支持されており、該クロスローラベアリングは、前記ビルトインサーボモータの径方向外側を囲むように配置され、
さらに前記クロスローラベアリングは、前記テーブル本体に固定された外輪と前記ベース部材に固定された内輪との間に多数のコロを配置した構造を有し、かつ前記内輪側を冷却するように構成されていることを特徴としている。

【0010】

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械用テーブル装置において、前記ベース部材には、前記テーブル本体を所定の割り出し位置にクランプするクランプ機構が配設されていることを特徴としている。

【0011】

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の工作機械用テーブル装置において、前記テーブル本体は、１５００〜３０００ｍｍの直径を有し、かつ前記駆動機構により５０〜１５０ｒｐｍの回転数で駆動されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明によれば、ワークが載置されるテーブル本体と、該テーブル本体を回転可能に支持するベース部材と、前記テーブル本体を回転駆動する駆動機構とでテーブルユニットを構成し、該テーブルユニットを工作機械本体に着脱可能に搭載したので、テーブルユニットをそのまま機械本体に取り付けるだけで割り出しミーリング加工と旋削加工との両方を実現でき、従来構造に比べて組み付け構造を簡単にできるとともに、組み付け工数を大幅に低減でき、ひいては機械全体の価格を抑えることができる。

【0013】

本発明では、前述のように、１台の工作機械で割り出しミーリング加工と旋削加工との両方を行なうことができるので、ワークを移動させる必要がなく、従ってそれだけ作業効率の向上を図ることができ、納期，コスト面での競争力を高めることができるとともに、別の工作機械を設置するためのスペースを不要にできる。

【0014】

本発明では、前記駆動機構を、テーブル本体に固定されたロータとベース部材に固定されたステータとからなるダイレクトドライブ型のビルトインサーボモータにより構成したので、１台のモータで割り出し位置決めと旋削加工に必要な高速回転とを実現でき、前記従来公報のように２台のモータを用いる場合に比べてコストを低減できるとともに、装置全体を小型化できる。

【0015】

本発明では、前記テーブル本体をクロスローラベアリングを介して回転自在に支持し、該クロスローラベアリングをビルトインサーボモータの外側を囲むように配置したので、１個のベアリングでラジアル荷重、スラスト荷重、モーメント荷重の３方向に対してテーブル本体の支持剛性を確保することができるとともに、大径のスラストベアリングを用いない為、該テーブル本体を高速回転駆動することができる。

【0016】

請求項２の発明では、前記ベース部材にテーブル本体を所定の割り出し位置にクランプするクランプ機構を設けたので、ワーク加工時における加工精度を確保することができる。

【0017】

請求項３の発明では、テーブル本体を１５００〜３０００ｍｍの直径を有し、かつ駆動機構により５０〜１５０ｒｐｍで回転駆動し、その回転を可能にした冷却方式の採用とあいまって、大型のテーブル本体であっても加工精度を確保しつつ、旋削加工を可能にできる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施例１によるテーブル装置が搭載された門形の５面加工機の概略斜視図である。

【図2】前記5面加工機の側面図である。

【図3】前記テーブル装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【実施例1】

【0020】

図１ないし図３は、本発明の実施例１による工作機械用テーブル装置を説明するための図である。

【0021】

図において、１は本実施例のテーブル装置２を取り付けた門形の5面加工機を示している。

【0022】

この5面加工機１は、５面加工を連続して行なうことが可能な複合型の工作機械であり、設置面に固定されたベッド５と、該ベッド５上にＹ軸方向に移動可能に搭載された矩形状の移動テーブル６と、前記ベッド５を跨ぐように配設された門形のコラム７と、該コラム７の機械正面側の壁面にＸ軸方向に移動可能に搭載されたサドル８と、該サドル８にＺ軸方向に移動可能に挿入されたラム９と、該ラム９の下端部に装着された旋回・割り出し機能を有する主軸ヘッド１０とを備えている。

【0023】

前記コラム７は、左，右一対の垂直コラム部材７ａ，７ａと、該左，右のコラム部材７ａの上面に架設されたクロスレール７ｂとを有する。このクロスレール７ｂには、前記サドル８を移動自在に支持する上，下一対のガイドレール１１，１１及び前記サドル８を駆動制御するボールネジ送り機構（不図示）が配設されている。

【0024】

また前記主軸ヘッド１０は、縦主軸１０ａと横主軸１０ｂとを備えている。この各主軸１０ａ，１０ｂには、工具（不図示）が着脱可能に装着されており、各工具は、ワーク加工が終了すると、工具自動交換装置（不図示）により次工程の工具に交換される。

【0025】

前記テーブル装置２は、ワーク（不図示）が載置される円形状のテーブル本体１３と、該テーブル本体１３をテーブル中心軸C回りに回転可能に支持するベース部材１５と、前記テーブル本体１３を回転駆動する駆動機構１６とをユニット化した構造を有する。そして、このユニット化したテーブルユニット２′は、前記5面加工機１の移動テーブル６上に着脱可能に搭載されており、詳細には、以下の構造を有する。

【0026】

前記テーブル本体１３は、直径Ｄが１５００〜３０００ｍｍ、高さｈが２００ｍｍ程度の大きさを有する。また前記ベース部材１５を含めた全体の高さＨは４００ｍｍ程度に設定されている。

【0027】

前記テーブル本体１３のワーク載置面１３ａの反対側裏面には、これの外周面近傍まで広がる大きさの円形凹部１３ｂが形成されており、該円形凹部１３ｂ内に前記ベース部材１５が配置されている。

【0028】

前記駆動機構１６は、ダイレクトドライブ型のビルトインサーボモータ１６′により構成されている。このビルトインサーボモータ１６′は、テーブル中心軸Cと同軸をなし、前記テーブル本体１３に固定されたロータ１６ａと、該ロータ１６ａに対向するよう前記ベース部材１５に固定されたステータ１６ｂとを有する。これによりテーブル本体１３を、タイミングベルト機構や減速ギヤ機構を介することなく直接回転駆動する。

【0029】

前記ロータ１６ａは、リング形状のロータ支持ブロック２０の外周面に取り付けられている。このロータ支持ブロック２０は、円形凹部１３に固定されている。

【0030】

また前記ステータ１６ｂは、前記ベース部材１５に固定されたリング形状のステータ支持ブロック２１の内周面に取り付けられている。

【0031】

前記ビルトインサーボモータ１６′により前記テーブル本体１３は、所定の角度に割り出し位置決め可能に、かつ旋削加工が可能な回転数，例えば５０〜１５０ｒｐｍに回転駆動される。

【0032】

ここで、ビルトインサーボモータ１６′を採用した場合には、その出力からして発熱し易く、この発熱の如何によってはテーブル本体１３に熱変位が生じる懸念がある。そこで、ロータ支持ブロック２０及びステータ支持ブロック２１にそれぞれロータ１６ａ，ステータ１６ｂを囲むように冷却ジャケット（不図示）を形成し、該冷却ジャケットに冷却液を循環させることでモータ全体を冷却することが好ましい。

【0033】

またビルトインサーボモータ１６′を採用したことにより、前述のようにテーブルユニット２′の高さＨは４００ｍｍ程度と、従来の一般的なテーブル高さの１／２以下となっている。これによりＺ軸ストロークのさらなる有効利用が可能となる。

【0034】

前記テーブル本体１３は、クロスローラベアリング２４を介して前記ベース部
材１５により回転自在に支持されている。

【0035】

前記クロスローラベアリング２４は、テーブル中心軸Cと同軸をなし、かつビルトインサーボモータ１６の外方を囲むように配設されており、前記テーブル本体１３に固定された外輪２４ａと、前記ベース部材１５に固定された内輪２４ｂとの間に多数の円筒形コロ２４ｃを配置した構造を有する。

【0036】

ここで、クロスローラベアリング２４の発熱対策としては、内輪２４ｂ側を冷却することで内部圧力の上昇を防止することが有効であり、そのためには軸心冷却・潤滑方式を採用するのが好ましい。

【0037】

前記ベース部材１５には、前記テーブル本体１３を所定の割り出し位置にクランプする複数のクランプ機構２５が周方向に所定間隔をあけて配設されている。

【0038】

このクランプ機構２５は、有底筒状のシリンダ２５ａ内にピストン２５ｂを軸方向に進退可能に挿入し、該ピストン２５ｂとシリンダ２５ａの底部との間に油圧室２５ｃを設けるとともに、前記ピストン２５ｂを後退方向に付勢するばね２５ｄを配設した構造を有する。

【0039】

前記シリンダ２５ａは、前記ベース部材１５の半径方向外端部に固定されており、前記ピストン２５ｂの先端面は、前記テーブル本体１３の円形凹部１３ｂの内周面１３ｃに当接可能に対向している。

【0040】

前記油圧室２５ｃに油圧が供給されると、ピストン２５ｂが突出してテーブル本体１３を押圧することで回転不能にクランプする。油圧が解放されるとばね２５ｄの付勢力によりピストン２５ｂが後退することでアンクランプ状態となる。

【0041】

ここで、図示していないが、油圧供給源は、エアハイドロブースターと油圧タンクとで構成されており，これらは前記ベース部材１５に内蔵されている。またテーブル本体１３のクランプ，アンクランプは、不図示のスイッチのオン，オフにより検出している。

【0042】

また前記テーブル本体１３をクランプした状態で、旋削加工を行なう場合には、旋削用工具の回り止めを行なう必要がある。このため主軸ヘッド１０に回り止めの固定キーを追加することとなるが、固定キーを追加するだけで済むことから、構造の複雑化を回避しつつ回り止めを行なうことができる。

【0043】

本実施例によれば、ワークが載置されるテーブル本体１３と、該テーブル本体１３を回転可能に支持するベース部材１５と、前記テーブル本体１３を回転駆動するビルトインサーボモータ１６とでテーブルユニット２′を構成し、該テーブルユニット２′を前記５面加工機１の移動テーブル６に着脱可能に搭載したので、予め組み立てておいたテーブルユニット２′をそのまま移動テーブル６に取り付けることができ、従来の一体型のものに比較して組み付け構造及び工数を大幅に低減でき、ひいては機械全体の価格を抑えることができる。

【0044】

また前記テーブルユニット２′を、既存の５面加工機や門形立型マシニングセンタにそのまま付加することもでき、このようにした場合には、安価にかつ場所をとることなくＮＣターニング盤の機能を得ることができ、特に設備費，設置スペースに制約のある中小企業における活性化に貢献することができる。

【0045】

本実施例では、前記ビルトインサーボモータ１６により、前記テーブル本体１３を割り出し位置決め可能に、かつ旋削加工が可能な回転数に回転駆動したので、ワークを移動させることなく、１台の５面加工機や門形立型マシニングセンタ１で割り出しミーリング加工と旋削加工との両方を行なうことができる。これにより作業効率を高めることができ、納期，コスト面での競争力を強めることができ、さらには旋削加工を行なうための加工機の設置を不要にできる。

【0046】

本実施例では、駆動機構１６をビルトインサーボモータ１６′により構成したので、１台のモータで割り出し位置決めと、旋削加工に必要な５０〜１５０ｒｐｍの回転数に駆動することができ、モータ冷却構造とあいまって、直径が１５００〜３０００ｍｍの大型のテーブル本体１３であっても加工精度を確保しつつ、旋削加工を可能にできる。また１台のモータで済むことから、前述の従来公報のように２台のモータを用いる場合に比べてコストを低減できるとともに、装置全体を小型化できる。

【0047】

本実施例では、前記テーブル本体１３をクロスローラベアリング２４により回転自在に支持したので、ラジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重に対する必要な強度，剛性を確保でき、大型でかつ重量物であるテーブル本体１３の支持剛性を高めることができ、ベアリング冷却構造とあいまって、該テーブル本体１３を高速で回転駆動する際の変位を防止することができる。

【0048】

本実施例では、前記ベース部材１５にテーブル本体１３を所定の割り出し位置にクランプするクランプ機構２５を設けたので、ワーク加工時における加工精度を確保することができる。

【符号の説明】

【0049】

１ 立型マシニングセンタ（工作機械）
２ テーブル装置
２′ テーブルユニット
１３ テーブル本体
１５ ベース部材
１６ 駆動機構
１６ａ ロータ
１６ｂ ステータ
２４ クロスローラベアリング
２５ クランプ機構
C テーブル中心軸

【図1】

【図2】

【図3】