(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】
(24)【登録日】2023-10-12
(45)【発行日】2023-10-20
(54)【発明の名称】刃物台及び工作機械
(51)【国際特許分類】
B23Q 1/00 20060101AFI20231013BHJP
B23B 29/24 20060101ALI20231013BHJP
【FI】
B23Q1/00 E
B23B29/24 A
B23B29/24 Z
(21)【出願番号】P 2020538444
(86)(22)【出願日】2019-08-21
(86)【国際出願番号】 JP2019032675
(87)【国際公開番号】W WO2020040211
(87)【国際公開日】2020-02-27
【審査請求日】2022-05-11
(32)【優先日】2018-08-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000001960
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000137856
【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100180806
【氏名又は名称】三浦 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100160716
【氏名又は名称】遠藤 力
(72)【発明者】
【氏名】小竹 恭太
【審査官】野口 絢子
(56)【参考文献】
【文献】特開2010-162646(JP,A)
【文献】特開昭63-071081(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23Q 1/00- 1/76
B23B29/00-29/34
B65H75/00-75/50
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基台と、
前記基台に旋回可能に支持され、工具を保持する工具保持装置と、
前記工具保持装置を旋回する旋回機構と、
前記工具保持装置に一端が接続された可とう性の複数の線状部材と、
前記複数の線状部材のそれぞれの他端に接続され、前記旋回機構による前記工具保持装置の旋回に応じて旋回することで前記複数の線状部材を巻き取る巻取装置と、を
有し、
前記複数の線状部材は、工具の着脱を制御する流体を前記工具保持装置に供給する複数の流体配管を含み、
前記巻取装置は、前記複数の流体配管のそれぞれと接続可能な内部配管が形成されている、ことを特徴とする刃物台。
【請求項2】
前記巻取装置は、
前記基台に旋回可能に支持された軸部材と、
前記軸部材の外周に沿って配置され、且つ、前記基台に固定された固定部材と、
前記軸部材の端部に接合された円盤状の接合部材と、
前記接合部材の外縁に接合され、且つ、前記複数の線状部材のそれぞれの他端に接続されることで、前記工具保持装置の旋回に応じて旋回する回転部材と、
を有する、請求項1に記載の刃物台。
【請求項3】
前記工具保持装置は、第1停止位置と、前記第1停止位置から180°旋回した第2停止位置との間で旋回し、
前記固定部材は、前記複数の流体配管のそれぞれと接続可能な内部配管が形成されている、請求項
2に記載の刃物台。
【請求項4】
前記複数の線状部材は、前記複数の
流体配管に並列に配置された補助帯を更に含む、請求項
2又は3に記載の刃物台。
【請求項5】
ワークを回転可能に保持する主軸と、
前記ワークを切削する工具を保持する刃物台と、を有し、
前記刃物台は、
基台と、
前記基台に旋回可能に支持され、工具を保持する工具保持装置と、
前記工具保持装置を旋回する旋回機構と、
前記工具保持装置に一端が接続された可とう性の複数の線状部材と、
前記複数の線状部材のそれぞれの他端に接続され、前記旋回機構による前記工具保持装置の旋回に応じて旋回することで前記複数の線状部材を巻き取る巻取装置と、
有し、
前記複数の線状部材は、工具の着脱を制御する流体を前記工具保持装置に供給する複数の流体配管を含み、
前記巻取装置は、前記複数の流体配管のそれぞれと接続可能な内部配管が形成されている、ことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、刃物台及び工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械において、工具のスライド及び旋回等により発生するケーブル等の線状部材のたるみを吸収する種々の技術が知られている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載される工作機械では、ケーブル等の線状部材のたるみを吸収する集中たるみ吸収部が必要になるため刃物台が大きくなる課題がある。
【0005】
そこで、本発明は、工具保持装置に接続された線状部材が工具の旋回等によってもたるまないコンパクトな刃物台を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態に係る刃物台は、基台と、基台に旋回可能に支持され、工具を保持する工具保持装置と、工具保持装置を旋回する旋回機構と、工具保持装置に一端が接続された可とう性の複数の線状部材と、複数の線状部材のそれぞれの他端に接続され、旋回機構による工具保持装置の旋回に応じて旋回することで複数の線状部材を巻き取る巻取装置と、を有する。
【0007】
さらに、実施形態に係る刃物台では、巻取装置は、基台に旋回可能に支持された軸部材と、軸部材の外周に沿って配置され、且つ、基台に固定された固定部材と、軸部材の端部に接合された円盤状の接合部材と、接合部材の外縁に接合され、且つ、複数の線状部材のそれぞれの他端に接続されることで、工具保持装置の旋回に応じて旋回する回転部材と、を有することが好ましい。
【0008】
さらに、実施形態に係る刃物台では、複数の線状部材は、工具の着脱を制御する流体を工具保持装置に供給する複数の流体配管を含むことが好ましい。
【0009】
さらに、実施形態に係る刃物台では、工具保持装置は、第1停止位置と、第1停止位置から180°旋回した第2停止位置との間で旋回し、固定部材は、複数の空気配管のそれぞれと接続可能な内部配管が形成されていることが好ましい。
【0010】
さらに、実施形態に係る刃物台では、複数の線状部材は、複数の流体配管に並列に配置された補助帯を更に含むことが好ましい。
【0011】
また、実施形態に係る工作機械は、ワークを回転可能に保持する主軸と、ワークを切削する工具を保持する刃物台と、を有し、刃物台は、基台と、基台に旋回可能に支持され、工具を保持する工具保持装置と、工具保持装置を旋回する旋回機構と、
工具保持装置に一端が接続された可とう性の複数の線状部材と、複数の線状部材のそれぞれの他端に接続され、旋回機構による工具保持装置の旋回に応じて旋回することで複数の線状部材を巻き取る巻取装置と、を有する。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る刃物台は、巻取装置によって工具保持装置に接続された線状部材が工具の旋回等によってもたるまないので、刃物台をコンパクトにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】
図1は実施形態に係る刃物台を搭載した工作機械の部分断面図である。
【
図19B】
図19Bは
図1に示す工具ホルダの旋回位置が第1停止位置から90°旋回した状態を示す図である。
【
図19C】
図19Cは
図1に示す工具ホルダの旋回位置が第1停止位置から180°旋回した第2停止位置である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図を参照して、実施形態に係る刃物台及び工作機械について詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の縮尺等は説明のため適宜変更している。
【0015】
(実施形態に係る刃物台の構成及び機能)
図1に示すように、工作機械10は、筐体15に、主軸11、背面用刃物台12、自動工具交換装置13、刃物台1等を収容する。主軸11、背面用刃物台12、自動工具交換装置13及び刃物台1等は、不図示のNC装置によって制御される。主軸11は、刃物台1が保持する工具により切削加工が施されるワークを回転可能に保持する。背面用刃物台12は、ワークが背面主軸によって保持されるときに、ワークに切削加工を施す。自動工具交換装置13は、刃物台1で使用される交換可能な複数の回転工具を収納する。
【0016】
図1~3Cに示すように、刃物台1は、基台2と、工具ホルダ3と、旋回機構4と、複数の空気配管5と、巻取装置6と、補助帯7とを有する。基台2は、X軸方向に移動可能に筐体15に支持される。工具ホルダ3は、工具保持装置とも称され、基台2に旋回可能に支持され、第1回転工具21及び第2回転工具22を回転可能に保持する。
【0017】
旋回機構4は、基台2の内部に配置され、NC装置からの指示に基づいて工具ホルダ3を旋回させる。旋回機構4が旋回することによって工具ホルダ3は、主軸11が把持したワークを加工するための一つの停止位置である第1停止位置と、自動工具交換装置13との間で工具交換を行うための停止位置である第2停止位置との間で180度の範囲に亘ってB軸方向とも称されるY軸方向を中心に旋回する。第1停止位置では、第1回転工具21及び第2回転工具22の刃先が主軸11側に向くX軸方向に延伸するように工具ホルダ3は配置される。一方、第2停止位置では、第1回転工具21及び第2回転工具22の刃先が自動工具交換装置側に向く-X軸方向に延伸するように工具ホルダ3は配置される。
【0018】
複数の空気配管5のそれぞれは、例えば合成樹脂によって形成された可とう性の管状部材である。空気配管5は、工具ホルダ3に一端が接続され且つ巻取装置6に他端が接続され、第2回転工具22の装着と取り外しを制御するときに使用される不図示のコンプレッサからの圧縮空気を工具ホルダ3に供給する。
【0019】
巻取装置6は、流体の一例である圧縮空気により発生する回転力が、流体配管の一例である空気配管5及び補助帯7を巻き取る方向に印加されており、旋回機構4による工具ホルダ3の旋回に応じて旋回し、工具ホルダ3の旋回範囲において印加された回転力によって空気配管5及び補助帯7を巻き取る。
【0020】
補助帯7は、工具ホルダ3と巻取装置6との間に、複数の空気配管5に並列に配置されたベルト状の部材である。補助帯7が複数の空気配管5に並列に配置されることで、複数の空気配管5による巻き取りを補助する。
【0021】
図4A~8に示すように、工具ホルダ3は、ホルダ筐体37内に、駆動軸30、第1回転軸31、第2回転軸32、動力伝達機構33、回転規制機構34及びホルダ空気口群36を収容する。
図7に示すように、駆動軸30は、X軸方向に延伸する軸部材であり、軸受370を介してホルダ筐体37により回転可能に支持される。第1回転軸31は、X軸方向に延伸する軸部材であり、一端が第1回転工具21を保持し、他端は軸受371を介して動力伝達機構33に回転可能に支持される。
【0022】
第2回転軸32は、軸部321と、工具保持部322と、弾性部材323と、固定部材324を有し、軸受372を介してホルダ筐体37により回転可能に支持される。軸部321は、固定部材324までX軸方向に貫通する空気孔325が形成される。工具保持部322は、一端が第2回転工具22を保持し、他端が固定部材324に係合されて軸部321にX軸方向に摺動可能に設置される。弾性部材323は、一端が第2回転工具22側の軸部321の内側に成される凹部に接し、他端が固定部材324に接するように配置される。固定部材324は、内側で工具保持部322の他端が貫通し、外径が異なる2つ円筒部を有する部材であり、径が大きい円筒部の側面が軸部321の内側と接し、工具保持部322と一体的に摺動可能に軸部321内に設置される。固定部材324は、内側で軸部321が貫通していることで空気孔325が形成される。
【0023】
図8に示すように、動力伝達機構33は、互いに噛合して配置される第1歯車331、第2歯車332、第3歯車333及び第4歯車334を有し、駆動軸30を介して伝達された動力を、第1回転軸31及び第2回転軸32に伝達する。第1歯車331は、キー等の係合部材335を介して駆動軸30に係合される。第3歯車333は、係合部材335を介して第1回転軸31に係合される。第4歯車334は、係合部材335を介して第2回転軸32に係合される。
【0024】
図7及び8に示すように、回転規制機構34は、ピストン341と、係止部材342と、連結部材343とを有する。ピストン341は、駆動軸30、第1回転軸31及び第2回転軸32の軸方向であるX軸方向の延伸する円柱状の部材である。ピストン341は、X軸方向及びY軸方向の何れとも相違する方向に延伸する溝部344が形成される。溝部344は、X軸方向からY軸方向に向けて略15°傾斜している。
【0025】
係止部材342は、略円錐状の係止部を上端に有し、X軸方向へのピストン341の移動に伴ってY軸方向に移動して、係止部が第4歯車334の歯溝に噛合されることで、駆動軸30、第1回転軸31及び第2回転軸32は回転を規制する。連結部材343は、一端が係止部材342に固定され且つ他端が溝部344に挿入される棒状の部材である。
【0026】
図9A~9Dに示すように、ホルダ空気口群36は、空気配管5に接続される第1空気口A0、第2空気口B0、第3空気口C0、第4空気口D0、第5空気口E0、及び第6空気口F0を含み、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したときに、圧縮空気が空気配管5を介して供給される。圧縮空気が空気配管5を介して工具ホルダ3に供給されることで、第2回転工具22が交換される際に作動する各々の構成による一連の動作が行われる。
【0027】
次に第2回転工具22が交換される際に作動する各々の構成による一連の動作について説明する。第1空気口A0から圧縮空気が供給されると、工具保持部322及び固定部材324が
図7に示されるX軸方向に移動して、第2回転工具22は、工具保持部322による保持から開放される。第2空気口B0から圧縮空気が供給されたときに、空気圧が高いもしくは流量が多い状態であると、NC装置は、第2回転工具22が密着していると判定する。一方、第2空気口B0から圧縮空気が供給されたときに、空気圧が低いもしくは流量が少ない状態であると、NC装置は、第2回転工具22が密着していないと判定する。これにより第2回転工具22の装着状態の確認ができる。
【0028】
第3空気口C0から圧縮空気が供給されると、ピストン341がX軸方向に移動する。ピストン341が移動することに応じて、係止部材342は、
図7に示される-Y軸方向に移動して、第4歯車334の歯溝に噛合して、駆動軸30、第1回転軸31及び第2回転軸32は回転が規制される。
【0029】
第4空気口D0から圧縮空気が供給されると、ピストン341が-X軸方向に移動する。ピストン341が-X軸方向に移動することに応じて、係止部材342は、
図7に示されるY軸方向に移動して、第4歯車334の歯溝から離隔して、駆動軸30、第1回転軸31及び第2回転軸32は回転可能な状態になる。
【0030】
第5空気口E0から圧縮空気が供給されると、空気孔325を介して第2回転軸32の内部がブロー洗浄される。第6空気口F0から圧縮空気が供給されると、工具保持部322及び固定部材324が
図7に示される-X軸方向に移動して、第2回転工具22は、工具保持部322に保持される。
【0031】
図12~14に示すように、巻取装置6は、巻取筐体69内に、軸支持部材61、第1軸部材62、第2軸部材63、第1固定部材64、第2固定部材65、接合部材66、回転部材67及び巻取空気口群68を収容する。
【0032】
軸支持部材61は、円柱状の部材であり、中心部を貫通する貫通孔に第1軸部材62の上部が挿入される。第1軸部材62は、軸支持部材61よりも径が小さい円柱状の部材であり、上部が軸支持部材61に挿入され、下部が第2軸部材63に挿入される。第1軸部材62は、軸受601を介して第1固定部材64に回転可能に支持される。第2軸部材63は、軸支持部材61よりも径が小さく且つ第1軸部材62よりも径が大きい円柱状の部材である。第2軸部材63は、上部に第1軸部材62の下部が挿入され、軸受601及び封止部材602を介して第2固定部材65に回転可能に支持される。
【0033】
接合部材66は、第2軸部材63の端部に中心部分で接合された円盤状の部材であり、回転部材67が外縁に接合される。回転部材67は、円筒状の部材であり、下端に接合部材66が接続される。回転部材67の内壁は、軸受601及び封止部材602を介して第2固定部材65の外壁に回転可能に接触する。回転部材67の外壁に、巻取空気口群68が配置される。
【0034】
第1軸部材62及び第2軸部材63、接合部材66及び回転部材67は、工具ホルダ3の旋回に応じて旋回する。第1軸部材62は、空気配管5及び補助帯7を巻き取る方向に回転力が印加されており、旋回機構4による工具ホルダ3の旋回に応じて旋回し、印加された回転力によって空気配管5及び補助帯7を巻き取る。第1軸部材62は、空気注入口611から供給される圧縮空気によって、空気配管5及び補助帯7を巻き取る方向に回転力が印加される。一方、軸支持部材61及び第1固定部材64~第2固定部材65は、工具ホルダ3が旋回するときに旋回せずに固定される。
【0035】
巻取空気口群68は、複数の空気配管5にそれぞれが接続される第1空気口a0、第2空気口b0、第3空気口c0、第4空気口d0、第5空気口e0、及び第6空気口f0を含む。第1空気口a0はホルダ空気口群36の第1空気口A0に接続され、第2空気口b0はホルダ空気口群36の第2空気口B0に接続され、第3空気口c0はホルダ空気口群36の第3空気口C0に接続される。第4空気口d0はホルダ空気口群36の第4空気口D0に接続され、第5空気口e0はホルダ空気口群36の第2空気口E0に接続され、第6空気口f0はホルダ空気口群36の第6空気口F0に接続される。
【0036】
第1空気口a0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、
図16Cに示される第11空気配管a1、
図18Aに示される第12空気配管a2、
図16Aに示される第13空気配管a3及び第14空気配管a4を介して、圧縮空気が第1空気口A0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0037】
第2空気口b0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、
図17Eに示される第21空気配管b1、
図15Aに示される第22空気配管b2及び第23空気配管b3を介して、圧縮空気が第2空気口B0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0038】
第3空気口c0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、圧縮空気が供給される。第3空気口c0は、
図17Bに示される第31空気配管c1、
図17Gに示される第32空気配管c2、
図17Cに示される第33空気配管c3、
図16Bに示される第34空気配管c4及び第35空気配管c5を介して、圧縮空気が第3空気口C0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0039】
第4空気口d0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、圧縮空気が供給される。第4空気口d0は、
図17Dに示される第41空気配管d1、
図17Gに示される第42空気配管d2、
図17Eに示される第43空気配管d3、
図15Aに示される第44空気配管d4及び第45空気配管d5を介して、圧縮空気が第4空気口D0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0040】
第5空気口e0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、
図17Aに示される第51空気配管e1、
図16Aに示される第52空気配管e2及び第53空気配管e3を介して、圧縮空気が第5空気口E0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0041】
第6空気口f0は、工具ホルダ3が第2停止位置に旋回したとき、
図17Cに示される第61空気配管f1、
図16Bに示される第62空気配管f2第63空気配管f3を介して、圧縮空気が第6空気口F0を介して工具ホルダ3に供給される。
【0042】
図19A~19Cを参照して、NC装置による工具ホルダ3及び巻取装置6の制御について説明する。まず、NC装置は、旋回機構4を制御して、工具ホルダ3及び巻取装置6を
図19Aに示す第1停止位置に移動させる。第1停止位置では、工具ホルダ3に保持される第1回転工具21及び第2回転工具22の刃先が主軸11側に向くX軸方向に延伸するように配置される。次いで、NC装置は、X軸方向に工具ホルダ3を移動させ、第1回転工具21及び第2回転工具22や他に設置されている工具によって、主軸11の把持したワークが加工される。
【0043】
NC装置は、第2回転工具22の交換の必要が生じると、-X軸方向に工具ホルダ3を主軸から離すように移動させ、旋回機構4を制御して、工具ホルダ3及び巻取装置6を第1停止位置から第2停止位置に移動させる。工具ホルダ3及び巻取装置6は、旋回機構4が旋回することに応じて、ほぼ同じ回転速度と回転位相で同期するように第1停止位置から90°旋回し、
図19Bに示す位置に旋回した後に、
図19Cに示す第2停止位置まで旋回する。第2停止位置では、工具ホルダ3に保持される第1回転工具21及び第2回転工具22の刃先が自動工具交換装置側に向くように配置される。
【0044】
次いで、NC装置が、工具ホルダ3と自動工具交換装置13とを接近させ、コンプレッサから圧縮空気を所定の空気配管5を介して工具ホルダ3に供給する。供給された圧縮空気によって工具交換に必要な各々の構成が作動して第2回転工具22が工具ホルダ3から取り外され、自動工具交換装置13に収納されている別の回転工具が装着される。NC装置は、第2回転工具22の交換が終了すると、旋回機構4を制御して、工具ホルダ3及び巻取装置6を、
図19Cに示す第2停止位置から-90°旋回し、
図19Bに示す位置に旋回した後に、
図19Aに示す第1停止位置まで旋回させる。
【0045】
(実施形態に係る刃物台の作用効果)
刃物台1は、巻取装置6が工具ホルダ3の旋回に応じて旋回し、印加された回転力によって複数の空気配管5を巻き取るので、旋回に応じた長さとすることができる。
【0046】
また、刃物台1では、巻取装置6は、旋回可能な軸部材に接合されて工具ホルダ3の旋回に応じて旋回する回転部材67に空気配管を接続することで、工具ホルダ3の旋回に伴って旋回した際にも、印加された回転力によって簡便な構成で空気配管がたるまないように巻き取ることができる。
【0047】
また、刃物台1では、巻取装置6は、工具ホルダ3とともに旋回して前記第1停止位置及び前記第2停止位置の間で旋回することができるとともに、前記複数の空気配管のそれぞれと接続される内部配管が形成されているので、コンパクトな構成で空気配管を巻き取ることができる。
【0048】
(実施形態に係る刃物台の変形例)
刃物台1では、巻取装置6は、工具ホルダ3と巻取装置6との間は複数の空気配管5によって接続されるが、実施形態に係る刃物台では、工具ホルダと巻取装置との間は電気配線等の他の線形部材によって接続されてもよい。
【0049】
また、刃物台1では、巻取装置6は、工具ホルダ3と巻取装置6との間は複数の空気配管5及び補助帯7によって接続されるが、実施形態に係る刃物台では、補助帯7を配置せずに、複数の空気配管5のみによって接続されてもよい。
【0050】
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものである。特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。