(57)【要約】【課題】構成の簡単な工作機械のチルト機構およびチルト機構のバランス制御方法の提供。【解決手段】チルト機構１のチルトテーブル３には、ワークＷが取り付けられる。チルトテーブル３は、基台２に対し回動軸Ｃを中心に傾斜可能に取り付けられ、電動モーター５により所定角度に傾斜される。基台２に取り付けられた油圧シリンダ６には、ピストン６４が内蔵されている。油圧シリンダ６には油圧装置７による圧力が供給されることにより、ピストン６４がアンバランスモーメントに抗してチルトテーブル３を上方に付勢する。チルトテーブル３には接触ピン３７３が形成され、また、ピストン６４の上方には付勢体６６が取り付けられている。接触ピン３７３は回動軸回りに移動することにより、付勢体６６上を摺動しながら、ピストン６４からの付勢力を受ける。【選択図】図１
2010167506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動装置と、
傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントに抗し、前記チルト体を付勢する付勢装置と、
を備えた工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置は、
直進移動可能なピストン体を内蔵し、前記固定体に取り付けられた圧力シリンダ部と、
前記圧力シリンダ部内に所定圧を導入して、前記ピストン体を付勢する圧力発生部と、
を有し、
前記チルト体には、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する押圧部が形成され、
前記押圧部は、
前記回動軸回りに移動することにより前記ピストン体上を摺動しながら、前記ピストン体により付勢されることを特徴とする工作機械のチルト機構。
【請求項２】
前記圧力シリンダ部は、
姿勢が不変な状態で、前記固定体に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の工作機械のチルト機構。
【請求項３】
前記ピストン体の端部にはガイド部が形成され、
前記押圧部は、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する移動ブロックにより形成され、
前記移動ブロックは、
前記ガイド部に対して移動可能に係合することを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械のチルト機構。
【請求項４】
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点は、
前記回動軸と直交し前記チルト体の重心を通る直線である重心線を中心として、所定量範囲内にあることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の工作機械のチルト機構。
【請求項５】
前記押圧部は、
前記チルト体において、前記重心線よりも前記所定量だけ、前記チルト体の傾斜方向に対し後方に位置する部位に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の工作機械のチルト機構。
【請求項６】
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点は、前記重心線上にあることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の工作機械のチルト機構。
【請求項７】
前記チルト体の重量をｍ、
前記チルト体の重心の前記回動軸からの最短距離をｒ、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点の前記回動軸からの最短距離をＲ、
とした場合に、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力ｆは、式：ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒに基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の工作機械のチルト機構。
【請求項８】
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動手段と、
前記チルト体を付勢する付勢手段と、
を備え、
前記付勢手段は、
前記チルト体を付勢することにより、傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントを相殺するチルト機構のバランス制御方法において、
前記付勢手段は、
直進移動可能なピストン体を内蔵し、前記固定体に取り付けられた圧力シリンダ部と、
前記圧力シリンダ部内に所定圧を導入して、前記ピストン体を付勢する圧力発生部と、
を有し、
前記チルト体には、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する押圧部が形成され、
前記押圧部は、
前記回動軸回りに移動することにより前記ピストン体上を摺動しながら、前記ピストン体により付勢されることを特徴とするチルト機構のバランス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に設けられて、ワークまたは工具をチルトさせる工作機械のチルト機構およびチルト機構のバランス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多軸工作機械において、ワークまたは工具が固定されるチルトテーブルは多用されている。このような工作機械においては、チルトテーブルを傾斜させることによりワーク等の割り出しを行い、所定の加工を行っている。
ところで、傾斜されたチルトテーブルには、重力によりチルトテーブルをバランス位置に戻そうとするモーメント（以下、アンバランスモーメントという）が発生する。このアンバランスモーメントは、傾斜した状態にあるチルトテーブルのロック機構に対する負荷となり、ロック機構の大型化を招く。
【０００３】
また、アンバランスモーメントは割り出し位置へ移動中のチルトテーブルにも作用し、チルトテーブルを傾斜させる電動モーターの駆動力を低下させる。このため、電動モーターおよびギヤ機構の大型化、電動モーターによる消費電力の増大を余儀なくされる。
これに対して、チルトテーブルに付勢力を与えるシリンダ装置を設け、チルトテーブルの傾斜角度に基づいてチルトテーブルのアンバランスモーメントを演算し、算出されたアンバランスモーメントに応じてシリンダ装置に印加する圧力を制御する工作機械に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、チルトテーブルに付勢力を与える油圧シリンダを設け、チルトテーブル上に固定されるワークの重量に基づいて、油圧シリンダからチルトテーブルに作用する付勢力を制御する工作機械に関する従来技術があった（例えば、特許文献２参照）。
チルトテーブルに発生するアンバランスモーメントは、チルトテーブルの傾斜角が増大することにより増大し、また、チルトテーブルの重量が増大することにより増大する。したがって、上述した従来技術によれば、チルトテーブルに発生するアンバランスモーメントに応じて、チルトテーブルに対して付勢力を与えることが可能で、工作機械の加工条件に応じてアンバランスモーメントを相殺することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１７９１３８号公報
【特許文献２】実開昭６３−７４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術においては、チルトテーブルに与える付勢力を制御するために、圧力源、油圧シリンダ装置、制御回路、各種センサ等を必要とし、工作機械全体が大型化するとともにコスト高になるという問題があった。
また、油圧制御のための構成が複雑となるため、故障発生時に故障箇所を見つけることが困難で、保守点検作業が煩雑となるという問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の簡単な工作機械のチルト機構およびチルト機構のバランス制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る工作機械のチルト機構の発明の構成上の特徴は、
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動装置と、
傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントに抗し、前記チルト体を付勢する付勢装置と、
を備えた工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置は、
直進移動可能なピストン体を内蔵し、前記固定体に取り付けられた圧力シリンダ部と、
前記圧力シリンダ部内に所定圧を導入して、前記ピストン体を付勢する圧力発生部と、
を有し、
前記チルト体には、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する押圧部が形成され、
前記押圧部は、
前記回動軸回りに移動することにより前記ピストン体上を摺動しながら、前記ピストン体により付勢されることである。
【０００８】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１の工作機械のチルト機構において、
前記圧力シリンダ部は、
姿勢が不変な状態で、前記固定体に取り付けられたことである。
【０００９】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２の工作機械のチルト機構において、
前記ピストン体の端部にはガイド部が形成され、
前記押圧部は、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する移動ブロックにより形成され、
前記移動ブロックは、
前記ガイド部に対して移動可能に係合することである。
【００１０】
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のうちのいずれかの工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点は、
前記回動軸と直交し前記チルト体の重心を通る直線である重心線を中心として、所定量範囲内にあることである。
ここで、上述した所定量範囲内とは、アンバランスモーメントを実質的に相殺することができるように、常に付勢装置からの付勢力によるモーメントをアンバランスモーメントに近似させる一方、駆動装置のバックラッシュ等に起因するチルト体のガタを解消するために、付勢力によるモーメントとアンバランスモーメントとの間に差を設けることも許容する範囲を意味している。
すなわち、付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点は、重心線上にあってもよいし、チルト体のガタを埋めるために、重心線からわずかにずれていてもよい。
また、本発明におけるチルト体の重心とは、チルト体のみの重心であってもよいし、ワークまたは工具を含むチルト体の重心であってもよい。
【００１１】
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のうちのいずれかの工作機械のチルト機構において、
前記押圧部は、
前記チルト体において、前記重心線よりも前記所定量だけ、前記チルト体の傾斜方向に対し後方に位置する部位に形成されていることである。
【００１２】
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のうちのいずれかの工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点は、前記重心線上にあることである。
【００１３】
請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至６のうちのいずれかの工作機械のチルト機構において、
前記チルト体の重量をｍ、
前記チルト体の重心の前記回動軸からの最短距離をｒ、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力の作用点の前記回動軸からの最短距離をＲ、
とした場合に、
前記付勢装置による前記チルト体に対する付勢力ｆは、式：ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒに基づいて設定されることである。
尚、本発明におけるチルト体の重量とは、チルト体のみの重量であってもよいし、ワークまたは工具を含むチルト体の重量であってもよい。
【００１４】
請求項８に係るチルト機構のバランス制御方法の発明の構成上の特徴は、
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動手段と、
前記チルト体を付勢する付勢手段と、
を備え、
前記付勢手段は、
前記チルト体を付勢することにより、傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントを相殺するチルト機構のバランス制御方法において、
前記付勢手段は、
直進移動可能なピストン体を内蔵し、前記固定体に取り付けられた圧力シリンダ部と、
前記圧力シリンダ部内に所定圧を導入して、前記ピストン体を付勢する圧力発生部と、
を有し、
前記チルト体には、
前記チルト体とともに前記回動軸回りに移動する押圧部が形成され、
前記押圧部は、
前記回動軸回りに移動することにより前記ピストン体上を摺動しながら、前記ピストン体により付勢されることである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る工作機械のチルト機構によれば、チルト体に形成された押圧部が、ピストン体上を摺動しながら、固定体に取り付けられた圧力シリンダ部内のピストン体により付勢されることにより、チルト体の傾斜角度にかかわらず、圧力シリンダ部内に一定の圧力を供給することで、アンバランスモーメントを相殺することができる。したがって、付勢装置は制御装置、各種センサ等を必要としない。
【００１６】
請求項２に係る工作機械のチルト機構によれば、その姿勢が不変な状態で、圧力シリンダ部が固定体に取り付けられることにより、圧力シリンダ部を回動させる等の機構を不要とし、簡素で低コストのチルト機構にすることができる。
【００１７】
請求項３に係る工作機械のチルト機構によれば、固定体にピストン体を内蔵した圧力シリンダ部を取り付け、チルト体に形成された移動ブロックが、ピストン体に形成されたガイド部に対して移動可能に係合することにより、チルト体の傾斜角度にかかわらず、圧力シリンダ部内に一定の圧力を供給することで、アンバランスモーメントを相殺することができる。したがって、付勢装置は制御装置、各種センサ等を必要としない。
【００１８】
請求項４に係る工作機械のチルト機構によれば、付勢装置によるチルト体に対する付勢力の作用点を、回動軸と直交しチルト体の重心を通る直線である重心線を中心として、所定量範囲内に位置させることにより、チルト体の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントをアンバランスモーメントに対して所定の関係にして、アンバランスモーメントを相殺することができる。
したがって、付勢装置は制御装置、各種センサ等を必要としないため工作機械全体を小型化、低コスト化することができ、保守点検も簡素化される。
【００１９】
請求項５に係る工作機械のチルト機構によれば、押圧部が、チルト体において重心線よりも所定量だけチルト体の傾斜方向に対し後方に位置する部位に形成されていることにより、チルト体がバランス位置にある場合においても、一定のモーメントによりチルト体のガタを解消することができる。
【００２０】
請求項６に係る工作機械のチルト機構によれば、付勢装置によるチルト体に対する付勢力の作用点が重心線上にあることにより、付勢力によるモーメントの変化をアンバランスモーメントの変化に対して同期させることができ、チルト体の傾斜角度にかかわらず、付勢力によるモーメントによりアンバランスモーメントを相殺することができる。
【００２１】
請求項７に係る工作機械のチルト機構によれば、チルト体の重量をｍ、チルト体の重心の回動軸からの最短距離をｒ、付勢装置によるチルト体に対する付勢力の作用点の回動軸からの最短距離をＲ、とした場合に、付勢装置によるチルト体に対する付勢力ｆは、式：ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒに基づいて設定される。
これにより、付勢力の作用点が重心線上にある場合は、チルト体の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントとアンバランスモーメントとを等しくして、アンバランスモーメントを完全に相殺することができる。
また、付勢力の作用点を重心線を中心として所定量範囲内に位置させた場合、チルト体の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントとアンバランスモーメントとの間の差を一定にして、一定のモーメントによりチルト体のガタを解消することができる。
【００２２】
請求項８に係るチルト機構のバランス制御方法によれば、チルト体に形成された押圧部が、固定体に取り付けられた圧力シリンダ部内のピストン体により付勢されることにより、チルト体の傾斜角度にかかわらず、圧力シリンダ部内に一定の圧力を供給することで、アンバランスモーメントを相殺することができる。したがって、付勢手段は制御装置、各種センサ等を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１によるチルト機構の軸方向断面図
【図２】図１に示したチルト機構の側面図
【図３】チルトテーブルの傾斜角度が０の場合の簡略図
【図４】チルトテーブルが傾斜した場合の簡略図
【図５】アンバランスモーメントと付勢力によるモーメントとの関係を表したグラフを示した図
【図６】実施形態２によるチルト機構の軸方向断面図
【図７】図６に示したチルト機構の側面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜実施形態１＞
図１乃至図５に基づき、本発明の実施形態１による工作機械のチルト機構１（以下、チルト機構１という）について説明する。尚、説明中において、図１における左右方向を回動軸方向または軸方向という。また、図１における左方および右方を、説明中において、それぞれ、チルト機構１の左方および右方ということがあるが、実際のチルト機構１の方向とは無関係である。
【００２５】
チルト機構１の基台２（本発明の固定体に該当する）は、最下部にベース２１を備えている。基台２は、工作機械上において、図１において紙面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動可能とされている。ベース２１は回動軸Ｃ方向に延びるとともに、軸方向の両端部には円環状をした一対の基板部２１１が形成されている。基板部２１１の外周部には、軸方向に延びる周端部２１１ａが形成され、周端部２１１ａにより外周面を閉塞している。さらに、周端部２１１ａの軸方向端部には、それぞれ内径側に延びる端板２２が固定されている。また、基板部２１１の内周部には、軸方向に延びるスリーブ２１１ｂが形成されている。
【００２６】
左方の基板部２１１の内径側には、円筒部を有する回転保持部２３が取り付けられ、右方の基板部２１１の内径側には、同様に円筒部を有する軸スリーブ２４が取り付けられている。軸スリーブ２４中には、ディストリビューター等で構成される油気圧回路２４１が形成されている。また、回転保持部２３の内径側には、平板状のふた体２６が取り付けられている。
【００２７】
一方、チルトテーブル３（本発明のチルト体に該当する）は基台２に対し、回動軸Ｃを中心に傾斜可能に取り付けられている。チルトテーブル３の台座３１は、長さ方向の中央部が下方に窪むとともに、左右端にそれぞれフランジ部３１１が形成され略Ｕ字状を呈している。台座３１の中央部には鉛直軸（Ｙ軸）周りに回転可能なターンテーブル３２が取り付けられており、ターンテーブル３２上には加工用のワークＷが固定される。
【００２８】
台座３１のフランジ部３１１には、それぞれ回動板３３が取り付けられている。左方の回動板３３には、シャフト部３４が取り付けられている。また、それぞれの回動板３３は、上述した端板２２と半径方向に対向している。左方の回動板３３からはスリーブ状の軸受支持部３３１が突出している。
【００２９】
一方、右方の回動板３３からもスリーブ状の軸受支持部３３２が突出しており、軸受支持部３３２には、上述した油気圧回路２４１と接続された給排路３３２ａが形成されている。また、軸受支持部３３１、３３２の外周面側には、円筒形のスペーサ３５がそれぞれ配置されており、スペーサ３５は、それぞれ基板部２１１のスリーブ２１１ｂと半径方向に対向している。スペーサ３５とスリーブ２１１ｂとにより、チルトテーブル３を基台２に対して固定するブレーキ装置が形成されている。上述した回動板３３の軸受支持部３３１、３３２と、基板部２１１のスリーブ２１１ｂとの間には、それぞれ軸受４が配置されており、双方の相対回転を許容している。
【００３０】
基板部２１１の周端部２１１ａとスリーブ２１１ｂとの間には、電動モーター５（本発明の駆動装置または駆動手段に該当する）が取り付けられている。電動モーター５は、周端部２１１ａの内周面側に配置され、基板部２１１に固定された冷却ジャケット５１、冷却ジャケット５１の内周面側に取り付けられたステーター５２と、ステーター５２と対向するように回動板３３に取り付けられたローター５３とを備えている。
【００３１】
図示しない電源から電力が供給されることにより、ローター５３がステーター５２に対して回転し、チルトテーブル３が基台２に対し所定の角度に傾斜する。
冷却ジャケット５１の外周面には、リング状のスリット５１１が形成されており、スリット５１１内にはクーラントが供給される。スリット５１１内にクーラントが供給されることにより、ステーター５２が冷却される。
【００３２】
上述した右方の回動板３３には、レバー取付部３６が取り付けられている。レバー取付部３６の軸方向端部には、回動レバー３７が取り付けられている。図２に示すように、回動レバー３７は真円状の平板部３７１から、当接部３７２が突出したカム形状をしており、当接部３７２の先端部には、接触ピン３７３（本発明の押圧部に該当する）が回転可能に取り付けられている。
【００３３】
一方、左方の回動板３３に取り付けられたシャフト部３４の軸方向端部にも、回動レバー３７が取り付けられている。左方の回動レバー３７も、真円状の平板部３７１、平板部３７１から突出した当接部３７２および当接部３７２の先端部に取り付けられた、回転可能な接触ピン３７３（本発明の押圧部に該当する）を備えている。
【００３４】
基台２のベース２１の左右端には、それぞれ油圧シリンダ６（本発明の圧力シリンダ部に該当する）が取り付けられている。各々の油圧シリンダ６は、その姿勢が変わらないようにベース２１に取り付けられている。各々の油圧シリンダ６は、ベース２１の左右端に固定されたシリンダ部６１と、シリンダ部６１の上下端に液密的に固定された一対のプラグ６２、６３とを備えている。
【００３５】
シリンダ部６１には、ピストン６４が上下移動可能に内蔵されている。ピストン６４の上部にはロッド６４１が設けられ、ロッド６４１の上端部には、中間板６５を介して付勢体６６が取り付けられている。付勢体６６は、図２において左右方向に延びるとともに、その断面形状がＬ字状をしており、上端部において、回動レバー３７の接触ピン３７３と当接可能に対向している。図２に示すように、中間板６５の下端には一対のガイドピン６７が取り付けられ、ガイドピン６７はそれぞれ下方へと延在している。各々のガイドピン６７は、ベース２１に形成されたガイド孔２１２内に挿入され、中間板６５の傾きを防止している。
【００３６】
ピストン６４は、シリンダ部６１の内周面に対し液密的に嵌合しており、ピストン６４の下端部とシリンダ部６１およびプラグ６３との間には、圧力室６１１が形成されている。双方の油圧シリンダ６の圧力室６１１には、油圧装置７（本発明の圧力発生部に該当する）から一定圧力の油圧が供給され、油圧を受けたピストン６４は鉛直上方へと付勢される。尚、油圧シリンダ６と油圧装置７とを包括したものが、本発明の付勢装置または付勢手段に該当する。また、ピストン６４、中間板６５および付勢体６６を包括した構成が、本発明のピストン体に該当する。
【００３７】
上方へと付勢されたピストン６４は、付勢体６６を介して接触ピン３７３に対して鉛直上方への付勢力を与える。回動軸回りに移動する接触ピン３７３は、付勢体６６上を摺動しながら、ピストン６４からの付勢力を受ける。接触ピン３７３を介して付勢力を受けた回動レバー３７は、チルトテーブル３に対しアンバランスモーメントを相殺するモーメントを付加する。
【００３８】
油圧装置７は、リザーバ７１、油圧ポンプ７２およびレギュレータバルブ７３を備えている。油圧ポンプ７２は、リザーバ７１内のオイルを吸引して昇圧する。油圧ポンプ７２から吐出された油圧は、レギュレータバルブ７３により所定の圧力に減圧された後、圧力室６１１へと供給される。これにより、圧力室６１１へ供給される油圧は、常時、一定の圧力に維持されている。レギュレータバルブ７３において減圧される際の余剰オイルは、リザーバ７１へと還流される。
【００３９】
次に、図３乃至図５に基づいて、油圧シリンダ６によるチルトテーブル３に対する付勢方法について説明する。チルトテーブル３は、図３に示したバランス位置から、時計回りに回動して傾斜する。図３に示すように、チルトテーブル３の傾斜角度が０の場合（チルトテーブル３がバランス位置にある場合）、ワークＷを含んだチルトテーブル３の重心Ｇは、チルトテーブル３の回動軸Ｃと直交するとともに、鉛直方向に延びる重心線Ｊ上にある。したがって、このときのチルトテーブル３には、アンバランスモーメントは発生していない。
【００４０】
一方、このときの接触ピン３７３の位置Ｓ（付勢力の作用点の位置）は、重心線Ｊからわずかだけ、チルトテーブル３の傾斜方向（回動方向）に対し後方に位置している。したがって、接触ピン３７３の回動軸Ｃからの最短距離をＲ、油圧シリンダ６による付勢力をｆとした場合、付勢力によりチルトテーブル３に発生するモーメントＴｆは、Ｔｆ＝ｆ・Ｒ・sinθ0となる。但し、θ0は、回動軸Ｃと直交するとともに、接触ピン３７３を通る直線ｋが鉛直軸（重心線Ｊと同一位置）と成す角度である。角度θ0の大きさは、特に限定されるものではないが、発明者の試行結果によれば、チルトテーブル３の傾斜方向に対し後方に、０≦θ0≦１５°となることが望ましいことが分かった。
【００４１】
このＴｆは、チルトテーブル３を図３において反時計回りに回動させる向きに働き、チルトテーブル３のガタを解消する機能を有する。
図４に示すように、チルトテーブル３が時計回りに角度θmだけ回動して傾斜した場合、重心Ｇの回動軸Ｃからの最短距離をｒ、ワークＷを含んだチルトテーブル３の重量をｍとした場合、チルトテーブル３を反時計回りに回動させるアンバランスモーメントＴｍは、Ｔｍ＝ｍ・ｒ・sinθmとなる。
【００４２】
一方、このときに接触ピン３７３のある位置Ｓを通る直線ｋが、鉛直軸と成す角度をθfとすると、付勢力により、チルトテーブル３を時計回りに回動させるモーメントＴｆは、Ｔｆ＝ｆ・Ｒ・sinθfとなる。但し、θf＝θm−θ0≒θmである。
よって、ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒと設定すれば、Ｔｆ≒Ｔｍとすることができる。すなわち、油圧シリンダ６による付勢力によるモーメントＴｆによって、チルトテーブル３に発生するアンバランスモーメントＴｍを、ほぼ相殺することができる。また、それとともに、ＴｍをわずかながらＴｆより大きくして、チルトテーブル３を反時計回りに付勢し、そのガタを埋めることができる。
【００４３】
図５に示すように、チルトテーブル３に発生するアンバランスモーメントＴｍと、油圧シリンダ６による付勢力によるモーメントＴｆは、サインカーブを描く。しかしながら、接触ピン３７３の位置Ｓは重心Ｇに比べてθ0だけずれているため、付勢力によるモーメントＴｆはアンバランスモーメントＴｍに対し、θ0だけ位相が遅れている。
尚、図５において、アンバランスモーメントＴｍについては、図４における反時計回りの方向を正の値として示し、付勢力によるモーメントＴｆについては、図４における時計回りの方向を正の値として示している。
【００４４】
したがって、アンバランスモーメントＴｍと付勢力によるモーメントＴｆとの総和は、チルトテーブル３に対して、常時、図４において反時計回りに働く。尚、図５において、チルトテーブル３の傾斜角度はマイナス数値にて示しており、図４において重心線Ｊが、回動軸Ｃから水平左方向へと延びる状態にあるとき、傾斜角度が−９０°となる。本実施形態によるチルトテーブル３は、０≧θm≧−９０°の範囲で傾斜可能である。
【００４５】
上述した場合と異なり、接触ピン３７３を重心線Ｊ上に位置させてもよい。こうした場合、ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒと設定することにより、常にＴｆ＝Ｔｍとすることができる。すなわち、油圧シリンダ６による付勢力によるモーメントＴｆによって、チルトテーブル３に発生するアンバランスモーメントＴｍを、正確に相殺することができる。
【００４６】
本実施形態によれば、油圧シリンダ６によるチルトテーブル３に対する付勢力の作用点である接触ピン３７３を、回動軸Ｃと直交しチルトテーブル３の重心Ｇを通る直線である重心線Ｊを中心として、所定量範囲内に位置させることにより、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントＴｆをアンバランスモーメントＴｍに対して所定の関係にして、アンバランスモーメントＴｍを相殺することができる。
したがって、工作機械の割り出し移動時、または３次元加工時にもアンバランスモーメントを相殺できるため、チルトテーブル３の移動用モーターを小型化でき、低コスト化することが可能となる。
【００４７】
また、油圧シリンダ６には一定の油圧を供給することで十分であるため、制御装置、各種センサ等を必要とせず、工作機械全体を小型化することができ、保守点検も簡素化される。
また、チルトテーブル３に接触ピン３７３を形成し、接触ピン３７３が油圧シリンダ６内のピストン６４と接続された付勢体６６上を摺動しながら、上方へ付勢されることにより、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、油圧シリンダ６内に一定の圧力を供給することで、アンバランスモーメントＴｍを相殺することができる。したがって、油圧シリンダ６は制御装置、各種センサ等を必要としない。
【００４８】
また、接触ピン３７３が、チルトテーブル３において重心線Ｊよりも所定量だけチルトテーブル３の傾斜方向に対し後方に位置する部位に形成されていることにより、チルトテーブル３がバランス位置にある場合においても、一定のモーメントによりチルトテーブル３のガタを解消することができる。
また、油圧シリンダ６によるチルトテーブル３に対する付勢力の作用点が重心線Ｊ上にある場合、付勢力によるモーメントＴｆの変化をアンバランスモーメントＴｍの変化に対して同期させることができ、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、付勢力によるモーメントＴｆにより、アンバランスモーメントＴｍを完全に相殺することができる。
【００４９】
また、チルトテーブル３の重量をｍ、チルトテーブル３の重心Ｇの回動軸Ｃからの最短距離をｒ、接触ピン３７３の回動軸Ｃからの最短距離をＲ、とした場合に、油圧シリンダ６によるチルトテーブル３に対する付勢力ｆは、式：ｆ＝（ｍ・ｒ）／Ｒに基づいて設定される。
これにより、付勢力の作用点である接触ピン３７３が重心線Ｊ上にある場合は、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントＴｆとアンバランスモーメントＴｍとを等しくして、アンバランスモーメントＴｍを完全に相殺することができる。
【００５０】
また、接触ピン３７３を重心線Ｊを中心として所定量範囲内に位置させた場合、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、常に付勢力によるモーメントＴｆとアンバランスモーメントＴｍとの間の差を一定にして、一定のモーメントＴｍ−Ｔｆによりチルトテーブル３のガタを解消することができる。
【００５１】
＜実施形態２＞
図６および図７に基づき、本発明の実施形態２によるチルト機構の、実施形態１のものとの相違点について説明する。本実施形態によるチルト機構は、実施形態１によるチルト機構と同様に、ベース２１の左右端にそれぞれ油圧シリンダ６Ａが取り付けられている。油圧シリンダ６Ａは、実施形態１による油圧シリンダ６と類似のものである。各々の油圧シリンダ６Ａのピストン６４の上端部には、ガイド基体６８が取り付けられている。ガイド基体６８は図７において左右方向に延びるとともに、その上面には、ガイドレール６８１（本発明のガイド部に該当する）が突出している。ガイドレール６８１は、ガイド基体６８の長手方向に渡って形成されている。尚、ピストン６４およびガイド基体６８を包括した構成が、本発明のピストン体に該当する。
【００５２】
実施形態１の場合と同様に、ガイド基体６８の下端には一対のガイドピン６７が取り付けられ、ガイドピン６７はそれぞれ下方へと延在している。各々のガイドピン６７は、ベース２１に形成されたガイド孔２１２内に挿入され、ガイド基体６８の傾きを防止している。
ガイドレール６８１には、上方からスライダブロック８（本発明の移動ブロックに該当する）が係合している。スライダブロック８は、ガイド基体６８と対向するようにブロック体８１を有している。ブロック体８１の下端には、ガイド基体６８と同方向に延びた摺動溝８１ａが形成されている。摺動溝８１ａはガイドレール６８１に対して、ガイド基体６８の長さ方向に移動可能に係合している。
【００５３】
スライダブロック８は、ブロック体８１の上方にブロック体８１に対し回動可能に形成されたスライドピン８２を有している。スライドピン８２は回動軸Ｃ方向に延び、回動レバー３７の半径方向に突出した部位に固定されている。回動レバー３７は、実施形態１の場合と同様に、レバー取付部３６の軸方向端部に固定されており、チルトテーブル３の台座３１とともに回動する。チルトテーブル３におけるスライドピン８２の位置は、重心線Ｊからわずかだけ、チルトテーブル３の傾斜方向に対し後方に位置している。
【００５４】
油圧シリンダ６Ａの圧力室６１１に油圧装置７から一定圧力の油圧が供給されると、油圧を受けたピストン６４が上方へと付勢される。鉛直上方へと付勢されたピストン６４は、ガイド基体６８を介して、スライダブロック８に対して鉛直上方への付勢力を与える。スライドピン８２を介して付勢力を受けた回動レバー３７は、チルトテーブル３に対しアンバランスモーメントを相殺するモーメントを付加する。尚、スライダブロック８は回動レバー３７の回転にともない、ガイドレール６８１と摺動することにより、ガイド基体６８に対して水平方向に移動しながら付勢力を伝達する。
【００５５】
本実施形態によれば、基台２にピストン６４を内蔵した油圧シリンダ６Ａを取り付け、チルトテーブル３にスライダブロック８を形成し、スライダブロック８がピストン６４に接続されたガイド基体６８に対して水平方向に移動可能に係合して、上方への付勢力を受ける。これにより、チルトテーブル３の傾斜角度にかかわらず、油圧シリンダ６Ａ内に一定の圧力を供給することで、アンバランスモーメントを相殺することができる。したがって、チルト機構は制御装置、各種センサ等を必要としない。
【００５６】
また、スライダブロック８が、チルトテーブル３において重心線Ｊよりも所定量だけチルトテーブル３の傾斜方向に対し後方に位置する部位に形成されていることにより、チルトテーブル３がバランス位置にある場合においても、一定のモーメントによりチルトテーブル３のガタを解消することができる。
【００５７】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明はワークＷを取り付けるチルトテーブル３に適用するのみではなく、工具を取り付けた主軸を傾斜させるチルト機構に適用してもよい。
付勢装置として、油圧シリンダ６に油圧装置７から一定圧力を供給する代わりに、コイルバネ、皿バネ、ガスバネ等の付勢手段を用いてもよい。この場合、バネ定数の比較的に小さいバネ部材を用いることで、回動レバー３７の回転にかかわらず付勢力の変化を小さくすることが望ましい。
【００５８】
上述した実施形態においては、付勢装置をチルトテーブル３の回動軸Ｃの両端部に設けたが、チルトテーブル３が小型の工作機械であれば、回動軸Ｃの一端側のみに形成してもよい。
油圧シリンダ６の取付位置は特に限定されず、回動レバー３７よりも上方に設け、付勢力により、回動レバー３７を上方へ引っ張るように形成してもよい。
【００５９】
付勢装置の付勢力の大きさを設定するために、チルトテーブル３の重量および重心を使用する場合、ワークＷを含めたチルトテーブル３の重量および重心を使用してもよい。また、ワークＷが小さく、その重量および重心への影響が無視できるのであれば、チルトテーブル３のみの重量および重心を使用してもよい。
付勢装置は、チルトテーブル３を必ずしも鉛直上方に付勢するものである必要はなく、一方向に付勢力を与えるものであればよい。
【００６０】
また、実施形態２において、ピストン６４の付勢方向と、スライダブロック８がガイド基体６８に対してスライドする方向とは必ずしも直角である必要はなく、ピストン６４の付勢力をチルトテーブル３に伝達可能であれば、任意の角度が許容可能である。
接触ピン３７３またはスライダブロック８の位置を、チルトテーブル３の重心線Ｊからわずかだけ、チルトテーブル３の傾斜方向に対し前方に位置させるとともに、常時、付勢力によるモーメントＴｆをアンバランスモーメントＴｍよりも大きく設定して、チルトテーブル３に対して、図４において時計回りのモーメントが働くようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
図面中、１はチルト機構、２は基台（固定体）、３はチルトテーブル（チルト体）、５は電動モーター（駆動装置、駆動手段）、６，６Ａは油圧シリンダ（付勢装置、付勢手段、圧力シリンダ部）、７は油圧装置（付勢装置、付勢手段、圧力発生部）、８はスライダブロック（移動ブロック）、６４はピストン、３７３は接触ピン（押圧部）、６８１はガイドレール（ガイド部）、Ｊは重心線、Ｗはワークを示している。
【図１】
2010167506.tif 000003
【図２】
2010167506.tif 000004
【図３】
2010167506.tif 000005
【図４】
2010167506.tif 000006
【図５】
2010167506.tif 000007
【図６】
2010167506.tif 000008
【図７】
2010167506.tif 000009