(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸台により回転自在に支持される主軸にウォームホイールを装着し、ウォームが形成されたウォーム軸を上記主軸の軸線と直角方向に向けるとともに、旋回軸を中心に上記ウォームホイールに噛合する噛合位置と該噛合を解除する噛合解除位置との間で回動可能に配置し、上記ウォーム軸に上記主軸を所定の回転角度に回転割り出しするＣ軸駆動モータを接続してなる工作機械のＣ軸駆動装置において、上記ウォーム軸をウォーム軸ベースにより回転可能に支持し、該ウォーム軸ベースに上記旋回軸をウォーム軸の軸線と直角方向に向けて配設し、該旋回軸を上記主軸台に支持させたことを特徴とする工作機械のＣ軸駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ウォーム軸ベースのウォーム軸端部に上記Ｃ軸駆動モータが直列接続されており、上記旋回軸がウォーム軸のウォームとＣ軸駆動モータとの間のＣ軸駆動モータ近傍に配設されていることを特徴とする工作機械のＣ軸駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸台により回転自在に支持される主軸を所定の回転角度に回転割り出し位置決めするようにした工作機械のＣ軸駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＮＣ旋盤においては、主軸駆動モータにより回転駆動される主軸の回転を制御しながら回転工具によるＣ軸加工が行えるようにしたＣ軸駆動装置を備える場合がある（例えば、特許公報第２５６６５４３号，特開昭５９−５３１４０号公報，実開平１−１１４２５７号公報参照）。
【０００３】
この種のＣ軸駆動装置は、従来、図１０に示すように、主軸（不図示）に装着固定されたウォームホイール８０に噛合可能なウォーム軸８２を主軸軸線と直角方向に向けて配置するとともにユニットケース８１により軸支し、該ユニットケース８１に上記ウォーム軸８２と略同じ長さの旋回軸８３を該ウォーム軸８２と平行に挿入配置し、上記ユニットケース８１を旋回軸８３を中心に上記ウォームホイール８０に噛合する噛合位置と該噛合を解除する噛合解除位置との間で不図示の駆動機構により回動駆動するよう構成し、さらに上記ユニットケース８１のウォーム軸８２の端部にＣ軸駆動モータ８４を接続した構造が一般的である。
【０００４】
そして、噛合位置にてＣ軸駆動モータ８４によりウォーム軸８２を回転駆動することによりウォームホイール８０を介して主軸を所定の回転角度に回転割り出し位置決めし、この状態でミーリング等の回転加工を行なう。また旋削加工を行なう場合にはウォーム軸８２を噛合解除位置に退避させる。
【０００５】
ところで、上記ウォームホイール８０とウォーム軸８２との噛み合いをスムーズに行なうにはユニットケース８１の回動角度をできるだけ小さくするのが好ましい。このような回動角度を小さくする観点から、上記ウォーム軸８２と旋回軸８３との軸間距離ｄを大きく設定する場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置のようにウォーム軸と旋回軸との軸間距離ｄを大きく設定する構造とした場合、Ｃ軸ユニット全体が大型化するとともに、これに伴って構造が複雑となりコストが上昇するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、ウォームホイールとの噛み合いをスムーズに行いながらＣ軸ユニットの大型化及びコスト上昇を抑制できる工作機械のＣ軸駆動装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、主軸台により回転自在に支持される主軸にウォームホイールを装着し、ウォームが形成されたウォーム軸を上記主軸の軸線と直角方向に向けるとともに、旋回軸を中心に上記ウォームホイールに噛合する噛合位置と該噛合を解除する噛合解除位置との間で回動可能に配置し、上記ウォーム軸に上記主軸を所定の回転角度に回転割り出しするＣ軸駆動モータを接続してなる工作機械のＣ軸駆動装置において、上記ウォーム軸をウォーム軸ベースにより回転可能に支持し、該ウォーム軸ベースに上記旋回軸をウォーム軸の軸線と直角方向に向けて配設し、該旋回軸を上記主軸台に支持させたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記ウォーム軸ベースのウォーム軸端部に上記Ｃ軸駆動モータが直列接続されており、上記旋回軸がウォーム軸のウォームとＣ軸駆動モータとの間のＣ軸駆動モータ近傍に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の作用効果】
本発明にかかるＣ軸駆動装置によれば、ウォーム軸をウォーム軸ベースにより軸支し、該ウォーム軸ベースに旋回軸をウォーム軸と軸直角方向に向けて配設したので、ウォーム軸ベースをウォーム軸を収納支持する程度の大きさに設定するだけで済み、従来のウォーム軸と旋回軸とを間をあけて平行に配置する場合に比べてユニットを、ひいてはＣ軸駆動装置全体を小型化できる。
【００１１】
また上記ウォーム軸ベースを小型化できるので、従来のユニットケースに比べて構造を簡略化でき、ひいては部品点数を削減できるとともに、コストを低減できる。
【００１２】
さらに上記旋回軸をウォーム軸ベースに配置するにあたっては、ウォーム軸ベースの回動角度が小さくなるように設定することによってウォームホイールとの噛み合いをスムーズに行なうことができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、ウォーム軸ベースのウォーム軸端部にＣ軸駆動モータを直列接続し、旋回軸をウォームとＣ軸駆動モータとの間の該駆動モータ近傍に設けたので、ウォームホイールとのスムーズな噛み合いを確保しながら、従来のＣ軸駆動モータを含むユニット全体を回動する場合に比べて駆動力を軽減することができ、構造をさらに簡略化できるとともに、コストを低減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１ないし図９は、本発明の一実施形態による立形ＮＣ旋盤（工作機械）のＣ軸駆動装置を説明するための図であり、図１は立形ＮＣ旋盤の斜視図、図２，図３はＣ軸駆動装置が配設された主軸台の左側面図，平面図、図４はＣ軸駆動装置の断面平面図（図５のIV-IV 線断面図）、図５はＣ軸駆動装置の断面正面図（図４のVa-Va 線, 及びVb-Vb 線断面図）、図６はＣ軸駆動装置の旋回軸部分の断面側面図（図５のVI-VI 線断面図）、図７はウォームホイールとウォームとの噛合部分の断面側面図（図５のVII-VII 線断面図) 、図８はＣ軸駆動装置の概略斜視図、図９はウォーム軸ベースの斜視図である。
【００１６】
図において、１は立形ＮＣ旋盤であり、これは固定ベット２上に主軸台３を配置固定し、コラム２ａの主軸台３上方にサドル４をＸ軸方向（水平方向）に移動可能に配設するとともに、該サドル４に刃物台５をＺ軸方向（垂直方向）に移動可能に配設し、この刃物台５に旋削工具，回転工具等の刃具（不図示）が装着されたタレットヘッド６を所要刃具が加工位置に回転割り出しされるよう配設した概略構造のものである。
【００１７】
上記主軸台３は直方体箱状をなしており、該主軸台３内には主軸７が軸受８，８を介して回転自在に挿入配置されている。該主軸７は軸線を垂直（Ｚ軸方向）に向けて配設されている。上記主軸７の上端部にはワークＷを把持するチャック９が装着されており、下端部にはチャック９の把持爪９ａを開閉駆動する油圧シリンダ機構１０が接続されている。
【００１８】
上記主軸台３内には主軸７と平行に主軸駆動軸１１が軸受１２，１２を介して回転自在に挿入配置されており、該主軸駆動軸１１は不図示の動力伝達部材を介して主軸７に装着固定された駆動歯車１３に連結されている。また主軸駆動軸１１の下端にはプーリ１１ａが装着され、該プーリ１１ａには不図示の主軸駆動モータがベルトを介して連結されている。この主軸駆動モータにより主軸駆動軸１１を介して主軸７が回転駆動され、上記タレットヘッド６がＸ軸，Ｚ軸方向に相対移動して所要の旋削工具でワークＷに切り込むことにより、所定の旋削加工が行われる。
【００１９】
上記主軸台３にはＣ軸駆動装置１５が配設されている。このＣ軸駆動装置１５は、上記主軸７の駆動歯車１３の下方に装着されたウォームホイール１６と、該ウォームホイール１６に噛合可能なウォーム軸１７と、該ウォーム軸１７を上記ウォームホイール１６に噛合する噛合位置Ａと、該噛合を解除して退避する噛合解除位置Ｂとの間で回動駆動するＣ軸ユニット１８とを備えている。
【００２０】
上記ウォームホイール１６は環状に形成されたもので、上記主軸７に装着固定された円盤部材１９の外周部に装着され、ボルト締め固定されている。また上記ウォーム軸１７は主軸７の前側でかつ主軸軸線に対して直角（Ｘ軸方向）に向けて配置されており、該ウォーム軸１７の軸方向中央部にウォーム１７ａが形成されている。
【００２１】
上記Ｃ軸ユニット１８は、ウォーム軸１７を収納するウォーム軸ベース２０と、該ウォーム軸１７を回転駆動するＣ軸駆動モータ２１と、上記ウォーム軸ベース２０を揺動可能に支持するＣ軸ベース２２と、上記ウォーム軸ベース２０を回動駆動するＣ軸結合用油圧シリンダ機構２３とから構成されている。
【００２２】
上記主軸台３の前壁３ａと左側壁３ｂとのコーナー部には該部分を切り欠くことにより形成された開口３ｃが形成されており、この開口３ｃに上記Ｃ軸ベース２２が配設されている。このＣ軸ベース２２は上記主軸台３の切欠き部に沿う平面視で三角形状に形成されており、該Ｃ軸ベース２２を配置したことによる主軸台３の大型化を回避している。
【００２３】
上記Ｃ軸ベース２２の周縁部にはフランジ２２ａが形成されており、このフランジ２２ａは上記開口３ｃの縁部にボルト２４により締結固定されている。また上記Ｃ軸ベース２２の左側壁２２ｂには上記ウォーム軸ベース２０が挿通可能な大きさ有する矩形孔２２ｃが形成されている。
【００２４】
上記ウォーム軸ベース２０は、両端が開口した角筒状のものであり、上記Ｃ軸ベース２２の矩形孔２２ｃ，主軸台３の開口３ｃを挿通して上記ウォームホイール１６に対向するよう延びている。上記ウォーム軸ベース２０内にウォーム軸１７が挿入配置されており、該ウォーム軸１７はこれの両端部に装着された軸受２５，２５を介して回転自在に支持されている。また上記ウォーム軸ベース２０の後側壁２０ａには上記ウォームホイール１６の前端部が挿入可能な大きさを有する窓２０ｂが刳り貫くことにより形成されている。
【００２５】
上記ウォーム軸ベース２０の外端部はＣ軸ベース２２から外方に突出しており、該突出部の外端縁にはフランジ２０ｄが形成されている。このフランジ２０ｄに上記Ｃ軸駆動モータ２１がボルト締め固定されている。このＣ軸駆動モータ２１の回転軸２１ａはウォーム軸ベース２０内に延びてウォーム軸１７と同軸線をなすよう対向しており、この回転軸２１ａとウォーム軸１７とは結合部材２７（図５参照）により直列に接続固定されている。またウォーム軸ベース２０のフランジ２０ｄとＣ軸ベース２２との間は伸縮可能なシールカバー２８（図４参照）で覆われており、外部から主軸台３内に埃等が侵入するのを防止している。
【００２６】
そして上記ウォーム軸ベース２０には旋回軸３０，３０が同軸をなすように配設されている。この各旋回軸３０は、旋回軸線をウォーム軸１７の軸線と直角をなす垂直方向（Ｚ軸方向）に向けて配置されており、上記ウォーム軸ベース２０のＣ軸駆動モータ２１近傍の上壁２０ｅ及び下壁２０ｆに複数本のボルト３１により締結固定されている。
【００２７】
上記各旋回軸３０は、Ｃ軸ベース２２の天壁２２ｅ及び底壁２２ｆに形成された挿通孔２２ｇを貫通して外方に少し突出しており、該挿通孔２２ｇの内周面に装着固定された軸受３２，３２により回転自在に支持されている。また上記各旋回軸３０の突出部はキャップ３４，３４により覆われており、該キャップ３４はＣ軸ベース２２にボルト締め固定されている。このようにして上記Ｃ軸ベース２２によりウォーム軸ベース２０は旋回軸３０を中心に前後に回動可能に支持されている。
【００２８】
上記主軸台３の前壁３ａのウォーム軸ベース２０の内端部に臨む部分には開口３ｅが繰り抜いて形成されており、該開口３ｅに上記Ｃ軸結合用油圧シリンダ機構２３が挿入配置されている。この油圧シリンダ機構２３はシリンダ３５にピストンロッド３６を進退自在に挿入した概略構造のものであり、上記開口３ｅを閉塞するよう前壁３ａにボルト締め固定されたプレート３７に取付け固定されている。
【００２９】
上記ウォーム軸ベース２０の内端部には矩形板状の連結ブロック３８がボルト締め固定されている。この連結ブロック３８は後側壁に横断面コ字状の凹部３８ａを形成するとともに、前側壁中央部に凹部３８ａに連通する矩形窓３８ｂを形成した構造のもので、該矩形窓３８ｂ内に上記ピストンロッド３６の先端部３６ａが挿入されている。また上記連結ブロック３８の前右端面には、噛合解除位置Ｂにて上記プレート３７の後面に面接触するテーパ状のストッパ部３８ｃが形成されており、これによりウォーム軸ベース２０を噛合解除位置Ｂに規制するようになっている（図４参照）。
【００３０】
上記凹部３８ａ内には円柱状の連結ピン３９が軸心を垂直方向に向けて挿入配置されている。この連結ピン３９の軸方向中央部には切欠き部３９ａが形成されており、該切欠き部３９ａに上記ピストンロッド３６の先端部３６ａが螺着固定されている。この連結ピン３９によりピストンロッド３６の進退に伴うウォーム軸ベース２０の回動を吸収している。
【００３１】
上記主軸台３内のウォーム軸ベース２０の内端面に対向する部分には位置決めガイドブロック４０が配設されており、該ガイドブロック４０は主軸台３にボルト締め固定されている。この位置決めガイドブロック４０は、垂直方向に延びる位置決め部４０ａの下端に後方に延びるガイド部４０ｂを一体形成してなる右側面視でＬ字形状のものであり、該ガイド部４０ｂの左側壁には前後方向に延びる案内溝４０ｃが形成されている。
【００３２】
上記ウォーム軸ベース２０の下壁２０ｆの内端部には上記案内溝４０ｃ内に摺動可能に係合する案内部４１が一体形成されている。これによりウォーム軸ベース２０の前後方向への回動のみ許容され、上下方向への揺動が阻止されており、回動時におけるウォーム軸ベース２０のぶれを防止している。
【００３３】
また上記ウォーム軸ベース２０の前壁２０ｈの内端部には上記位置決め部４０ａの前面に対向する位置決め部４２が一体形成されており、該位置決め部４２には当たりブロック４３がボルト締め固定されている。この当たりブロック４３は上記位置決め部４０ａに当接することにより、ウォーム軸ベース２０を噛合位置Ａに位置決めするものである。これにより油圧シリンダ機構２３のピストンロッド３６の押圧力がウォーム１７ａとウォームホイール１６との噛合部に作用するのを防止している。
【００３４】
また上記主軸７には、図４，図５に示すように、該主軸７を回転割り出し位置に固定する油圧クランプ機構５０が配設されている。この油圧クランプ機構５０は、駆動歯車１３を挟んで対向する一対のピストン５１，５１を周方向に４組配設してなり、各ピストン５１は共通のシリンダブロック５２内に挿入配置されており、油圧により上記駆動歯車１３を挟持固定するクランプ位置と、該挟持を解除するアンクランプ位置とで間で進退駆動される。なお、図５において、上側のピストン５１はアンクランプ状態を、下側のピストン５１はクランプ状態を示している。
【００３５】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３６】
本実施形態の立形ＮＣ旋盤１において旋削加工を行なうには、ウォーム軸ベース２０を噛合解除位置Ｂに退避させ、油圧クランプ機構５０のピストン５１をアンクランプ位置に退避させる。この状態で、主軸駆動モータにより主軸７を回転駆動し、タレットヘッド６により加工位置に割り出された旋削工具でワークＷに切り込む。
【００３７】
回転工具加工を行なうには、上記主軸７の回転を停止した後、油圧シリンダ機構２３のピストンロッド３６が前進し、ウォーム軸ベース２０を当たりブロック４３が位置決めガイドブロック４０に当接するまで回動させる。これによりウォーム軸ベース２０はウォーム１７ａがウォームホイール１６に噛合する噛合位置Ａに位置決め固定される。この場合、当たりブロック４３がガイドブロック４０に当接してウォーム軸ベース２０の噛合方向への回動を阻止しており、従って上記ウォームホイール１６に油圧シリンダ機構２３の油圧が作用することはない。また上記ウォーム軸ベース２０はガイドブロック４０の案内溝４０ｃにより案内されることから、上下方向のぶれが生じることなくスムーズに回動する。
【００３８】
上記噛合位置ＡにてＣ軸駆動モータ２１がウォーム軸１７を回転駆動し、主軸７を所定の回転角度に回転割り出しする。この割り出し位置にて油圧クランプ機構５０の各ピストン５１が駆動歯車１３をクランプし、主軸７を固定する。次いで、刃物台５がタレットヘッド６を旋回させることにより所要の回転工具を加工位置に回転割り出し、該回転工具によりワークＷにミーリング，ドリリング等の回転加工を行なう。
【００３９】
本実施形態によれば、角筒状のウォーム軸ベース２０内にウォーム軸１７を収納配置し、該ウォーム軸ベース２０の上壁２０ｅ，下壁２０ｆに旋回軸３０をウォーム軸１７の軸線と直角をなす垂直方向に向けて配置固定し、該旋回軸３０をＣ軸ベース２２により回転可能に支持したので、上記ウォーム軸ベース２０をウォーム軸１７を収納可能な大きさに設定することができ、従来のウォーム軸と旋回軸とを間をあけてユニットケースに収納するする場合に比べて小型化することができ、それだけＣ軸ユニット１８全体を小型化できる。また旋回軸３０をウォーム軸１７と直角方向に配置したので、従来のウォーム軸と同じ長さに旋回軸を設定する場合に比べて旋回軸３０の軸長さを短くでき、この点からもＣ軸ユニット１８を小型化できる。
【００４０】
また上記ウォーム軸ベース２０を小型化できるので、従来の大型ユニットケースを構成するに比べて構造を簡略化でき、ひいては部品点数を削減できるとともに、コストを低減できる。
【００４１】
本実施形態では、ウォーム軸ベース２０の外端部のＣ軸駆動モータ２１近傍に旋回軸３０を配置したので、ウォーム１７ａと旋回軸３０との距離を大きくとることによってウォーム軸ベース２０の回動角度を小さくすることができ、ウォームホイール１６との噛み合いをスムーズに行なうことができる。
【００４２】
さらにウォーム軸ベース２０の外端にＣ軸駆動モータ２１を直列接続し、内端部に油圧シリンダ機構２３を接続したので、ウォーム軸ベース２０の回動操作力を小さくすることができ、従来のＣ軸駆動モータを含むユニット全体を回動する場合に比べて油圧シリンダ機構２３を小型化でき、この点からもユニット全体を小型化できる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、主軸軸線を垂直に向けた立形ＮＣ旋盤に適用した場合を説明したが、本発明の工作機械は、主軸軸線を水平に向けた旋盤にも適用でき、Ｃ軸加工を行うようにした工作機械であれば何れにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるＣ軸駆動装置が配設された立形ＮＣ旋盤の斜視図である。
【図２】上記Ｃ軸駆動装置が配設された主軸台の左側面図である。
【図３】上記Ｃ軸駆動装置の平面図である。
【図４】上記Ｃ軸駆動装置の断面平面図（図５のIV-IV 線断面図）である。
【図５】上記Ｃ軸駆動装置の断面正面図である。
【図６】上記Ｃ軸駆動装置の旋回軸部分の断面側面図（図５のVI-VI 線断面図）である。
【図７】上記Ｃ軸駆動装置のウォームホイールとウォーム軸との噛合部分の断面側面図（図５のVII-VII 線断面図) である。
【図８】上記Ｃ軸駆動装置の概略斜視図である。
【図９】上記Ｃ軸駆動装置のウォーム軸ベースの斜視図である。
【図１０】従来のＣ軸駆動ユニットの概略図である。
【符号の説明】
１              立形ＮＣ旋盤（工作機械）
３              主軸台
７              主軸
１６            ウォームホイール
１７            ウォーム軸
１７ａ          ウォーム
２０            ウォーム軸ベース
２１            Ｃ軸駆動モータ
３０            旋回軸
Ａ              噛合位置
Ｂ              噛合解除位置
【図１】
0004643796.tif 000002
【図２】
0004643796.tif 000003
【図３】
0004643796.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004643796.tif 000007
【図７】
0004643796.tif 000008
【図８】
0004643796.tif 000009
【図９】
0004643796.tif 000010
【図１０】
0004643796.tif 000011