(57)【要約】      （修正有）【課題】金型を加工する際に、従来の工作機械に比べて、より効率的に加工することができると共に、高精度な加工が可能な工作機械を提供すること。【解決手段】垂直方向にのみ移動可能なスピンドル２１、３１を縦横に設け、該スピンドル２１、３１の各軸方向に沿って移動可能な支持台１１を備える工作機械であって、前記支持台１１上に、被加工物５０を固定すると共に回転可能な回転体４０と、該回転体４０と嵌合し、前記回転体４０の回転を４５度ごとに固定するホルダー６０と、前記回転体４０を回転させる機構を内部に設置するウォームギアボックス７０と、前記回転体４０を水平方向（Ｚ軸方向）に駆動するピストン８０と、該ピストン８０を固定する固定台９０とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能であって、軸方向が水平となる態様で縦横方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向）に設置されているスピンドル（２１、３１）と、該スピンドル（２１、３１）の各軸方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向）に沿って移動可能な支持台（１１）とを備える工作機械であって、
前記スピンドル（２１、３１）には、それぞれ工具（２２、３２）を装着し、
前記支持台（１１）上には、被加工物（５０）を固定すると共に回転可能な回転体（４０）と、該回転体（４０）と嵌合し、前記回転体（４０）の回転を４５度ごとに固定するホルダー（６０）と、前記回転体（４０）を回転させる機構を内部に設置するウォームギアボックス（７０）と、前記回転体（４０）を水平方向（Ｚ軸方向）に駆動するピストン（８０）と、該ピストン（８０）を固定する固定台（９０）とを設けたことを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記回転体（４０）は、前記被加工物（５０）を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部（４１）と、回転半径が前記ワークテーブル部（４１）の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部（４３）とを同軸上に備えた略棒形状であって、
前記ホルダー（６０）は、上面部材である上面部（６１）と、該上面部（６１）側から前記回転体（４０）を押圧する押圧片（６２）と、側面部材である側面部（６４）と、該側面部（６４）側から前記回転体（４０）を押圧する押圧片（６５）と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部（６７）から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部（４３）と嵌合する中空部（１００）を備え、
前記中空部（１００）のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部（４３）を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であることを特徴とする、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記回転体（４０）は、前記被加工物（５０）を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部（４１）と共に、回転半径が前記ワークテーブル部（４１）の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部（４３）と、回転半径が前記正角柱部（４３）の回転半径以下であって、且つ、底面が略真円の円柱状部（４２）とを同軸上に備えた略棒状形状であって、
前記ホルダー（６０）は、上面部材である上面部（６１）と、該上面部（６１）側から前記回転体（４０）の前記正角柱部（４３）を押圧する押圧片（６２）と、側面部材である側面部（６４）と、該側面部（６４）側から前記回転体（４０）の前記正角柱部（４３）を押圧する押圧片（６５）と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部（６７）から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部（４３）と嵌合する基準溝（１０１）と、前記正角柱部（４３）が自由回転可能なだけの隙間（１０２）とを有する中空部（１００）を備え、
前記基準溝（１０１）のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部（４３）を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であり、
前記隙間（１０２）のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部（４３）の回転半径より大きな回転半径を有する略真円状であることを特徴とする、請求項１記載の工作機械。
【請求項４】
前記中空部（１００）の開口は、前記正角柱部（４３）を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応した形であると共に、前記ワークテーブル部（４１）の底面部より小さいことを特徴とする、請求項２、又は３記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を加工する際に用いる工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複雑な形状をした部品の加工を行う場合には、効率的に加工することが要求されるのみならず、高精度な加工が重要視されており、後記特許文献のような５軸制御のマシニングセンタが提案されている。
【０００３】
特許文献１では、工作物に対して主軸頭が直交３軸方向に相対的に移動可能であると共に、工作物を載置するテーブルが揺動可能で少なくとも回転動作も可能な５軸制御の立形マシニングセンタが公開されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１で提案されるような制御軸数の多い工作機械は、制御軸数の少ない工作機械に対して加工精度が悪化する傾向にある。また、金型の加工のみに限定するならば、複雑な形状に加工するために、制御軸数の多い工作機械を使用する必要は必ずしもない。
【０００６】
本発明は上記実情を考慮したもので、その解決課題は、金型を加工する際に、従来の工作機械に比べて、より効率的に加工することができると共に、高精度な加工が可能な工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するための本発明は、垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能であって、軸方向が水平となる態様で縦横方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向）に設置されているスピンドルと、該スピンドルの各軸方向に沿って移動可能な支持台とを備える工作機械であって、前記スピンドルには、それぞれ工具を装着し、前記支持台上には、被加工物を固定すると共に回転可能な回転体と、該回転体と嵌合し、前記回転体の回転を４５度ごとに固定するホルダーと、前記回転体を回転させる機構を内部に設置するウォームギアボックスと、前記回転体を水平方向（Ｚ軸方向）に駆動するピストンと、該ピストンを固定する固定台とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
そして、前記回転体をより強固に固定するためには、前記回転体は、前記被加工物を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部と、回転半径が前記ワークテーブル部の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部とを同軸上に備え、前記ホルダーは、上面部材である上面部と、該上面部側から前記回転体を押圧する押圧片と、側面部材である側面部と、該側面部側から前記回転体を押圧する押圧片と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部と嵌合する中空部を備え、前記中空部のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であることが好ましく、そして前記中空部の開口は前記ワークテーブル部の底面より小さいものであることが好ましい。
【０００９】
また、前記回転体を強固に固定すると共に、前記回転体を回転させる際の手間を最小限に抑えるためには、前記回転体は、前記被加工物を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部と共に、回転半径が前記ワークテーブル部の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部と、回転半径が前記正角柱部の回転半径以下であって、且つ、底面が略真円の円柱状部とを同軸上に備え、前記ホルダーは、上面部材である上面部と、該上面部側から前記回転体の前記正角柱部を押圧する押圧片と、側面部材である側面部と、該側面部側から前記回転体の前記正角柱部を押圧する押圧片と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部と嵌合する基準溝と、前記正角柱部が自由回転可能なだけの隙間とを有する中空部を備え、前記基準溝のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であり、前記隙間のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部の回転半径より大きな回転半径を有する略真円状であることが好ましい。そして、前記中空部の開口は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応した形であると共に、前記ワークテーブル部の底面部より小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のように、垂直方向にのみ移動可能なスピンドルを縦横に設け、該スピンドルの各軸方向に沿って移動可能な支持台を備える共に、前記支持台上に、被加工物を固定すると共に回転可能な回転体と、該回転体と嵌合し、前記回転体の回転を４５度ごとに固定するホルダーと、前記回転体を回転させる機構を内部に設置するウォームギアボックスと、前記回転体を水平方向（Ｚ軸方向）に駆動するピストンと、該ピストンを固定する固定台とを設けてあるので、それぞれの制御軸数が少なくシンプルなため、高精度な加工が可能である。また、３Ｄデータは安価なものでも出すことができるというメリットもある。
【００１１】
そして、前記回転体は、前記被加工物を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部と、回転半径が前記ワークテーブル部の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部とを備え、前記ホルダーは、上面部材である上面部と、該上面部側から前記回転体を押圧する押圧片と、側面部材である側面部と、該側面部側から前記回転体を押圧する押圧片と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部と嵌合する中空部を備え、前記中空部のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であるので、前記回転体を前記押圧片と前記回転体の外形に対応した前記中空部で強固に固定することができるため、加工強度や加工早さの上昇も期待できる。
【００１２】
また、前記回転体は、前記被加工物を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部と共に、回転半径が前記ワークテーブル部の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部と、回転半径が前記正角柱部の回転半径以下であって、且つ、底面が略真円の円柱状部とを備え、前記ホルダーは、上面部材である上面部と、該上面部側から前記回転体の前記正角柱部を押圧する押圧片と、側面部材である側面部と、該側面部側から前記回転体の前記正角柱部を押圧する押圧片と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部から構成された筒状形状であると共に、内面中央には、前記正角柱部と嵌合する基準溝と、前記正角柱部が自由回転可能なだけの隙間とを有する中空部を備え、前記基準溝のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状であり、前記隙間のＸ軸方向に沿った断面形状は、前記正角柱部の回転半径より大きな回転半径を有する略真円状であるので、加工時には前記回転体を前記押圧片と前記回転体の外形に対応した前記中空部で強固に固定すると共に、前記回転体を回転させる際には、前記回転体の前記正角柱部が、前記隙間の位置にくるまで回転体を押し出すだけで前記回転体は回転可能になるため、前記回転体を回転させる際の手間が小さく、また回転時のスペースを考慮して、工作機械全体を大幅にサイズアップするなどの検討も必要ない。
【００１３】
そして、前記中空部の開口は、前記正角柱部を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応した形であると共に、前記ワークテーブル部の底面部より小さい構成であるので、加工時の削りクズが前記ホルダー内に侵入することを防ぎ、そして加工時に水平方向への圧力がかかっても、前記ワークテーブル部の底面が前記ホルダーの開口面に突き当たることによって、前記回転体が移動することがないので、従来の工作機械に比べて、より効率的に加工することができると共に、高精度な加工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による工作機械を示す平面図である。
【図２】本発明による工作機械を示す正面図である。
【図３】本発明による工作機械の回転体を示す斜視図である。
【図４】本発明による工作機械のホルダーを示す斜視図である。
【図５】図１のＡ−Ａ切断線断面図である。
【図６】図２のＢ―Ｂ切断線断面図である。
【図７】図２のＣ−Ｃ切断線断面図である。
【図８】図２のＤ−Ｄ切断線断面図である。
【図９】（イ）、（ロ）、（ハ）図は、本発明による工作機械の回転体を回転させ、再固定する際の状態を示す縦断面図であって、回転体を押し出した際の状態を示す縦断面図、回転体を４５度回転した際の状態を示す縦断面図、回転体を押し下げて再固定した際の状態を示す縦断面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ切断線断面図である。
【図１１】図９のＦ−Ｆ切断線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を図１から図１１を参照して詳細に説明する。まず、本発明の工作機械は、図１、図２に示すように、本体ベース１０上に、該本体ベース１０の縦横方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向）に立設されたコラム２０、３０と、該コラム２０、３０の前面に設けられたスピンドル２１、３１と、支持台１１と、該支持台１１の下に設けられたＸ軸スライド台１２及びＺ軸スライド台１３と、前記支持台１１上に設けられた、回転体４０と、該回転体４０と嵌合するホルダー６０と、該ホルダー６０の後方に設けられたウォームギアボックス７０と、該ウォームギアボックス７０の更に後方に設けられた、前記回転体４０を水平方向（Ｚ軸方向）に駆動するピストン８０と、該ピストン８０を固定する固定台９０とを主に備えると共に、動力源６３、６６、７３、９１を備えている。
【００１６】
前記スピンドル２１、３１は、垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能であって、且つ、軸方向が水平となる態様で前記コラム２０、３０の前面に備えられている。そして、前記スピンドル２１、３１は、工具をそれぞれ装着可能であり、本実施形態ではドリル型の工具２２、３２を装着している。なお、本発明の工作機械は、実施形態としては主にフライス盤もしくはマシニングセンタを想定しており、工具としては、ドリル型以外の型のものを用いることも可能である。また、自動工具交換機能と共に、工具マガジンを装着させ、前記工具マガジンには多数の切削工具を格納し、コンピュータ数値制御の指令によって自動的に加工を行う構成にしても問題はない。
【００１７】
前記支持台１１は、前記Ｘ軸スライド台１２と、前記Ｚ軸スライド台１３に設けられた各レールによって、水平移動可能となっているものであって、前記レールは、各軸方向（Ｚ軸方向、Ｘ軸方向）に沿って設置されているため、前記支持台１１は、前記スピンドル２１、３１に近接、遠隔することが可能である。
【００１８】
前記回転体４０は、図３に示すように、略棒形状であり、被加工物５０を固定する底面が略真円の円盤形状であるワークテーブル部４１と、回転半径が前記ワークテーブル部４１の回転半径より小さく、底面が正方形の正角柱部４３とを少なくとも同軸上に備えているものであって、本実施形態を示す図では、前記ワークテーブル部４１の直下から、前記正角柱部４３を３か所設け、更に回転半径が前記正角柱部４３の回転半径以下であって、且つ、底面が略真円の円柱状部４２を、前記回転体４０の長手方向に沿って、前記正角柱部４３、４３の間に２か所備えている。なお、前記円柱状部４２の高さ、言い換えるならば、前記回転体４０の長手方向に沿った前記円柱状部４２の厚みは、前記正角柱部４３の厚みに比べて厚いものである。また、前記回転体４０は、後述するウォームホイール７２と嵌合する溝部４４を、前記ワークテーブル部４１と、前記正角柱部４３と、前記円柱状部４２以外の箇所に有すると共に、前記ピストン８０と嵌合する、ピストン嵌合部４５を有している。  
【００１９】
前記ホルダー６０は、図４に示すように、上面部材である上面部６１と、側面部材である側面部６４と、側面及び下面部材である略Ｌ字型の下面部６７とから構成された略角筒形状の外形を有するものであって、前記上面部６１の外面中央部及び、前記側面部６４の外面中央部には、前記動力源６３、６６が備えつけてある。そして内面中央には、前記正角柱部４３と嵌合する中空部１００を備えている。また、前記ホルダー６０には、図５、図８に示すように、前記動力源６３、６６によって内面に向かって押圧する押圧片６２、６５が備え付けてある。なお、前記押圧片６２、６５は、前記正角柱部４３の外面に当接し、押圧固定するものであって、その形状は、図８に示すように、前記正角柱部４３を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応するものである。
【００２０】
前記中空部１００は、図４、図５、図７、図８に示すように、少なくとも、前記正角柱部４３と嵌合する基準溝１０１を有している。なお、前記中空部１００のＸ軸方向に沿った、前記基準溝１０１の断面形状は、図８に示すように、前記正角柱部４３を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する形状を有している。また、本実施形態を示す図では、前記基準溝１０１を３か所設けると共に、前記正角柱部４３が自由回転可能なだけの隙間１０２を、前記基準溝１０１、１０１の間に２か所設ける構成になっており、前記隙間１０２のＸ軸方向に沿った断面形状は、図７に示すように、前記正角柱部４３の回転半径より大きな回転半径を有する略真円状である。なお、本実施形態では、図５に示すように、前記中空部１００の開口は、前記正角柱部４３を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応した形であると共に、前記ワークテーブル部４１の底面部より小さいものである。
【００２１】
前記ウォームギアボックス７０は、図６に示すように、その内部には、前記回転体４０を回転させる機構として、ウォーム７１と、前記回転体４０の前記溝部４４と嵌合する、ウォームホイール７２とを設置しており、外側面には、前記ウォーム７１を回転させる前記動力源７３を備えている。
【００２２】
なお、前記ウォーム７１と、前記ウォームホイール７２は、それぞれ、ねじ歯車と、はす歯歯車とも呼ばれる機構であって、前記ウォーム７１の回転によって、前記ウォームホイール７２が回転し、その結果、前記回転体４０を回転させるものである。そして、ウォーム７１のねじり角は安息角（摩擦角）より十分小さくすることによって逆駆動はしない構成であることが望ましい。
【００２３】
以上のような工作機械は、以下のようにして前記回転体４０を回転させ、再固定する。まず、図９（イ）に示すように、前記固定台９０に固着した前記動力源９１によって、前記ピストン８０を押し出すことで、前記回転体４０を水平方向（Ｚ軸方向）に押し出す。そして、前記回転体４０の前記正角柱部４３の位置を、ちょうど前記ホルダー６０の前記中空部１００の前記隙間１０２内に収めるまで押し出す。次に、図９（ロ）に示すように、前記ウォームギアボックス７０に備えた前記動力源７３によって、前記ウォーム７１を回転させることによって、前記回転体４０を４５度回転させる。なお、この際の前記正角柱部４３は、図１０に示すように、前記正角柱部４３の回転半径より大きな回転半径を有する前記隙間１０２内に収まっているため、前記ホルダー６０とは完全に接していない。そのため、前記回転体４０は自由回転可能である。なお、この時の前記円柱状部４２は、図１１に示すように、前記正角柱部４３を回転軸回りに４５度ごとに回転して重ね合わせた外形に対応する前記基準溝１０１内に収まっている。そして回転後は、図９（ハ）に示すように、前記ワークテーブル部４１が前記ホルダー６０の開口に当接するまで、前記回転体４０を押し下げ、その後、前記ホルダー６０の前記上面部６１の外面中央部及び、前記側面部６４の外面中央部に設けた、前記動力源６３、６６によって、内面に向かって押圧する前記押圧片６２、６５を作動させ、前記回転体４０の前記正角柱部４３を押圧して強固に固定する。
【００２４】
なお、本発明の工作機械は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、円柱状部と正角柱部の個数は問わないし、場合によっては、円柱状部がない構成も考えられる。
【符号の説明】
【００２５】
１０    本体ベース
１１    支持台
１２    Ｘ軸スライド台
１３    Ｚ軸スライド台
２０    コラム
２１    スピンドル
２２    工具
３０    コラム
３１    スピンドル
３２    工具
４０    回転体
４１    ワークテーブル部
４２    円柱状部
４３    正角柱部
４４    溝部
４５    ピストン嵌合部
５０    被加工物
６０    ホルダー
６１    上面部
６２    押圧片
６３    動力源
６４    側面部
６５    押圧片
６６    動力源
６７    下面部
７０    ウォームギアボックス
７１    ウォーム
７２    ウォームホイール
７３    動力源
８０    ピストン
９０    固定台
９１    動力源
１００  中空部
１０１  基準溝
１０２  隙間
【図１】
2015044265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015044265.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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