(57)【要約】      （修正有）【課題】作業空間を有効に利用して加工作業工程の効率を高めることができる５軸制御工作機械を提供する。【解決手段】ベッド内の加工動作可能領域ＭＳの左側壁に、略四角柱縦長形状であり、その中央部がＡ軸周りに回転可能に枢支されたＡ軸回転体１１が備わっている。Ａ軸回転体１１は、Ａ軸回転駆動モータ１５により回転駆動される。また、Ａ軸回転体１１の一端には、Ｃ軸回転駆動体１２が備わっており、その他端には、油圧駆動される心押し台１３が備わっている。また、Ｃ軸回転駆動体１２には、ワークＷを把持可能なものであって、そのＣ軸回転駆動体１２によりＣ軸周りに回転駆動されるチャック１４が取り付けられている。ワークＷの一端をチャック１４で把持し、その他端を心押し台１３で支持した状態で、Ｃ軸回転駆動体１２によりチャック１４を回転させると、ワークＷがＣ軸周りに回転することになる。【選択図】図１
0003216820.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
工具自動交換装置を備え、その工具把持交換機構が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させることが可能であり、第一回転動作軸についてワークを回転させると共に、その第一回転動作軸に直交する第二回転動作軸についてベッド部に対して前記ワークを回転させつつ、また、その１つが前記第二回転動作軸と同方向の互いに直交する第一、第二、及び第三直進動作軸について主軸に取付けられる工具を前記ベッド部に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワークをブレード形状に加工可能な５軸制御工作機械であって、  前記ワークを前記ブレード形状に加工可能とするため、前記第二回転動作軸について、第二回転動作軸駆動モータにより回転可能なように、その軸方向の一端が、前記ベッド部の加工動作可能領域の側壁に枢支される回転体と、  前記回転体の、前記第一回転動作軸方向の両端にあって、前記ワークを、前記第一回転動作軸について回転可能なように前記第一回転動作軸方向から挟持する一対の挟持部材とを備え、前記一対の挟持部材は、一方に前記ワークを把持するチャック及びそのチャックを回転駆動させる駆動体と、他方に前記ワークを軸支する心押し台とを含み、前記回転体は、略四角柱縦長形状であり、その両端に前記一対の挟持部材が固定されており、  前記主軸は、前記回転体が前記第二回転動作軸に関して回転しても、その第二直進動作軸方向の移動のストローク内で、前記一対の挟持部材と干渉しないように移動動作するように構成され、前記回転体が、その軸について−９０度回転し、前記第一回転動作軸が第二直進動作軸に対して直交している状態を成すことを特徴とする５軸制御工作機械。  
【請求項２】
前記回転体及び前記一対の挟持部材に並列して段取りテーブルを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の５軸制御工作機械。  
【請求項３】
前記回転体及び前記一対の挟持部材と同じ他の一組を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の５軸制御工作機械。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、５軸制御工作機械に関し、例えば、ブレード加工に利用される５軸制御工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる５軸制御により、主軸に工具を装着した工具により加工対象物（以下、「ワーク」と称する）に対して切削加工を行うマシニングセンタ等の工作機械が普及している。ここで、５軸というのは、工具のワークに対する、３次元空間の互いに直交する方向の移動を規定する直進移動軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３軸と、工具に対する、ワーク自体の回転とワークの旋回を規定する回転中心軸（Ａ，Ｃ）の２軸である。このような５軸に関して動作制御することにより、例えば航空機エンジンのブレード形状のような複雑に湾曲する部品も加工できる。かかる工作機械を開示したものとして、例えば、特許文献１乃至５がある。なお、工具とワークとの間の旋回動作で、物理的に工具側を旋回させる構成のものもある。  
【０００３】
ここで、工具に対する、ワーク自体の回転とワークの旋回の動作に注目すると、例えば特許文献２においては、ワーク（３０）が円形のロータリテーブル（１１ａ）上に載置され、そのロータリテーブルが回転することにより、ワークがＣ軸回転するようになっている。また、そのロータリテーブルがチルトテーブル（１１ｂ）上に載置され、そのチルトテーブルがＡ軸周りに旋回することにより、ワークがＡ軸旋回するようになっている。他の特許文献においても、基本構造は同じである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６６２７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９９５１号公報
【特許文献３】特開２００８−７３８１３号公報
【特許文献４】特開２０１１−２５５４４２号公報
【特許文献５】特開２０１２−３０３３８号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の５軸制御工作機械における、ワークの工具に対するＡ軸旋回機構においては、ワークが載置されたテーブルがＡ軸についてチルトすることにより実現しているのであるが、そのテーブルは、ワークに対して相対する両端がＡ軸回動するように枢支されている。簡単に言えば、いわゆる“両持ち構造”となっている。しかしながら、かかる構造では、無駄にスペースをとってしまうという課題があった。  
【０００６】
本考案は上述のような事情から為されたものであり、本考案の目的は、作業空間を有効に利用して加工作業工程の効率を高めることができる５軸制御工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本考案の５軸制御工作機械は、工具自動交換装置を備え、その工具把持交換機構が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させることが可能であり、第一回転動作軸についてワークを回転させると共に、その第一回転動作軸に直交する第二回転動作軸についてベッド部に対して前記ワークを回転させつつ、また、その１つが前記第二回転動作軸と同方向の互いに直交する第一、第二、及び第三直進動作軸について主軸に取付けられる工具を前記ベッド部に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワークをブレード形状に加工可能な５軸制御工作機械であって、前記ワークを前記ブレード形状に加工可能とするため、前記第二回転動作軸について、第二回転動作軸駆動モータにより回転可能なように、その軸方向の一端が、前記ベッド部の加工動作可能領域の側壁に枢支される回転体と、前記回転体の、前記第一回転動作軸方向の両端にあって、前記ワークを、前記第一回転動作軸について回転可能なように前記第一回転動作軸方向から挟持する一対の挟持部材とを備え、前記一対の挟持部材は、一方に前記ワークを把持するチャック及びそのチャックを回転駆動させる駆動体と、他方に前記ワークを軸支する心押し台とを含み、前記回転体は、略四角柱縦長形状であり、その両端に前記一対の挟持部材が固定されており、前記主軸は、前記回転体が前記第二回転動作軸に関して回転しても、その第二直進動作軸方向の移動のストローク内で、前記一対の挟持部材と干渉しないように移動動作するように構成され、前記回転体が、その軸について−９０度回転し、前記第一回転動作軸が第二直進動作軸に対して直交している状態を成すことを要旨とする。  
【０００８】
また、特に、前記回転体及び前記一対の挟持部材に並列して段取りテーブルを更に備えていてもよい。
【０００９】
あるいは、前記回転体及び前記一対の挟持部材と同じ他の一組を更に備えていてもよい。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の５軸制御工作機械によれば、作業空間を有効に利用して加工作業工程の効率を高めることができる。特に、段取りテーブルを設ければ、より多彩な同時的複合加工が可能となり、また、いわゆるタンデム加工とすれば、加工に要する全時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の５軸制御工作機械における一実施形態の平面図である。
【図２】本考案の５軸制御工作機械における一実施形態の正面図である。
【図３】本考案の５軸制御工作機械における一実施形態の側面図である。
【図４】Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体の詳細を示す斜視図である。
【図５】主軸とワークの動作上の相対的位置関係を説明するための図である。
【図６】主軸とワークの動作上の相対的位置関係を説明するための図である。
【図７】コンパクト化により生じた領域の有効利用の具体例を説明するための図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本考案の実施の形態について詳細に説明する。図１、図２、及び図３は、それぞれ、本考案の５軸制御工作機械における一実施形態の平面図、正面図、及び側面図である。  
【００１３】
図１乃至図３を参照しつつ、本考案の一実施形態たる５軸制御工作機械１００は、基礎であるベッド２０と、そのベッド２０に対してＹ軸方向に摺動可能なＹ軸移動体（コラム）３０と、そのＹ軸移動体３０に対してＸ軸方向に摺動可能なＸ軸移動体４０と、そのＸ軸移動体４０に対してＺ軸方向に摺動可能なＺ軸移動体５０とを備えている。また、Ｚ軸移動体５０の下部には、Ｚ軸と同方向の軸を有する主軸５１が設けられ、その主軸５１の下端に、工具が取り付け可能となっている。主軸５１に取り付けられた工具は、その主軸５１に内蔵された主軸モータ（図示せず）により主軸周りに回転可能となる。  
【００１４】
ここで、Ｙ軸移動体３０、Ｘ軸移動体４０、及びＺ軸移動体５０は、それぞれ、Ｙ軸駆動モータ３１、Ｘ軸駆動モータ（図示せず）、及びＺ軸駆動モータ（図示せず）により駆動されて、それぞれの軸方向に移動する。以上の構造により、主軸モータにより回転状態にある工具が、ベッド２０に対して３次元的に相対移動が可能となり、この動作により、後述するワークＷに対する３次元的な接近／離反動作を実現している。  
【００１５】
また、５軸制御工作機械１００は、工具自動交換装置６０を備えており、その工具把持交換機構６１が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸５１に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させることが可能となっている。また、上述及び後述の機械的動作の制御は、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部７０により行われる。更に、５軸制御工作機械１００は、操作／表示パネル８０を備えている。なお、５軸制御工作機械１００は、他に様々な構成を有しているが、ここでは省略する。  
【００１６】
次に、図４をも参照することにより、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体について説明する。図４は、その詳細構造を示す図である。そこで、Ａ軸は、図１及び図２に示すように、Ｘ軸に平行な軸であり、Ｃ軸は、図１に示すように、Ａ軸に対して直交する軸であると共に、後に詳述するように、Ａ軸回転に伴ってＹ軸とＺ軸で画定される平面内を回動可能な軸である。  
【００１７】
そこで、図１及び図２に示すように、ベッド２０内の加工動作可能領域ＭＳの左側壁に、略四角柱縦長形状であり、その中央部がＡ軸周りに回転可能に枢支されたＡ軸回転体１１が備わっている。Ａ軸回転体１１は、Ａ軸回転駆動モータ１５により回転駆動される。また、Ａ軸回転体１１の一端には、Ｃ軸回転駆動体１２が備わっており、その他端には、油圧駆動される心押し台１３が備わっている。また、Ｃ軸回転駆動体１２には、ワークＷを把持可能なものであって、そのＣ軸回転駆動体１２によりＣ軸周りに回転駆動されるチャック１４が取り付けられている。  
【００１８】
動作としては、ワークＷの一端をチャック１４で把持し、その他端を心押し台１３で支持した状態で、Ｃ軸回転駆動体１２によりチャック１４を回転させると、ワークＷがＣ軸周りに回転することになる。従って、チャック１４がＣ軸回転し、かつ、Ａ軸回転体１１Ａ軸回転駆動モータ１５によりＡ軸について回転すると、ワークＷは、Ｃ軸について自転しつつ、Ａ軸について回転するような動作となる。このワークＷの、Ｃ軸及びＡ軸に関する回転によるベッド２０に対する相対動作と、工具のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に関する移動によるベッド２０に対する相対動作により、工具によるワークＷへの５軸制御加工が実現できる。なお、図３における２点鎖線は、Ａ軸回転体１１の両端の回転軌跡を表している。  
【００１９】
このように本考案の一実施形態の５軸制御工作機械１００にあっては、ワークＷのベッド２０に対する相対的Ａ軸回転を実現する部材を、ワークＷについてＡ軸方向一端でベッド２０に対して枢支するように構成している。簡単に言えば、いわゆる片持ち構造としている。また、それに伴って、ワークのＣ軸回転を規定する構造としては、Ａ軸回転体１１にそれぞれ固定されたＣ軸回転駆動体１２及び心押し台１３によりワークＷを挟持する構造を採用している。従って、本考案の一実施形態の５軸制御工作機械１００にあっては、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体を、いわゆる両持ち構造の従来と比してコンパクトに構成できる利点がある。  
【００２０】
次に、図５及び図６を参照して、主軸５１とワークＷの動作上の相対的位置関係について説明する。図５（ａ）は、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体の部分の部分正面図（図２に対応）であり、当該構造体に対する、主軸５１のＸ軸及びＺ軸に係る相対移動のストロークを示している。  
【００２１】
また、図５（ｂ）及び図６（ａ）〜（ｃ）は、同様に、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体の部分の部分側面図（図３に対応）であり、当該構造体に対する主軸５１のＹ軸に係る相対移動と、当該構造体のＡ軸回転動作の関係を示している。詳細には、図５（ｂ）は、Ｃ軸の方向とＹ軸の方向が一致している場合（このとき、例えば、Ａ軸の回転を０度とする）を示しており、そのときの主軸５１のＹ軸方向の移動（ワークＷに対する長手方向の移動）のストロークを示している。なお、図３と同様、二点鎖線は、Ａ軸回転体１１の両端の回転軌跡を表している。また、図６（ａ）は、同様に、主軸５１のＹ軸方向の移動のストロークを示すものであり、特に、構造体がＡ軸について４５度回転し、つまり、Ｃ軸がＹ軸に対して４５度傾いている状態を示している。また、図６（ｂ）は、同様に、主軸５１のＹ軸方向の移動のストロークを示すものであり、特に、構造体がＡ軸について−４５度回転し、つまり、Ｃ軸がＹ軸に対して−４５度傾いている状態を示している。また、図６（ｃ）は、同様に、主軸５１のＹ軸方向の移動のストロークを示すものであり、特に、構造体がＡ軸について−９０度回転し、つまり、Ｃ軸がＹ軸に対して直交している状態を示している。このように、主軸５１は、構造体がＡ軸に関して回転しても、そのＣ軸回転駆動体１２等と干渉しないように移動動作する。  
【００２２】
前述のように本考案の一実施形態の５軸制御工作機械１００によれば、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体をコンパクトに構成できる。従って、加工動作可能領域ＭＳが従来と同様の容積であれば、そのコンパクト化により有意に生じた領域を有効利用できることとなる。図
７は、その利用の具体例を示す図である。図７（ａ）は、段取り用テーブル１６を設けた場合を示している。このように、段取りテーブル１６を並置すれば、ワークＷの加工に並行して、他のワークのチャッキング部分の加工などの前加工やその他の加工を行うことができ、より複合的な加工が可能となり、多様性が増すと共に、全加工工程の効率化・時間短縮が図れる。また、図７（ｂ）は、Ａ軸及びＣ軸動作に係る構造体をもう一対設ける態様であり、これによればいわゆるタンデム加工が実現できる。なお、かかる有効利用は、図７に示したものには限られず、当業者であれば他にも想到できるであろう。  
【００２３】
以上のように、本考案の５軸制御工作機械における上述の実施形態によれば、作業空間を有効に利用して加工作業工程の効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本考案の５軸制御工作機械は、マシニングセンタ、特にブレード加工機として使用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１００  ５軸制御工作機械、１１  Ａ軸回転体、１２  Ｃ軸回転駆動体、１３  心押し台、１４  チャック、１５  Ａ軸回転駆動モータ、１６  段取りテーブル、２０  ベッド、３０  Ｙ軸移動体、４０  Ｘ軸移動体、５０  Ｚ軸移動体、５１  主軸、６０  自動工具交換装置、６１  工具把持交換機構、７０  ＮＣ制御部、８０  操作／表示パネル、Ｗ  ワーク、ＭＳ  加工動作可能領域
【図１】
0003216820.tif 000003
【図２】
0003216820.tif 000004
【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】
0003216820.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月18日(2018.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
工具自動交換装置（６０）を備える５軸制御工作機械（１００）であって、
該工具自動交換装置（６０）の工具把持交換機構（６１）が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸（５１）に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させることが可能であり、
前記５軸制御工作機械（１００）は、第一回転動作軸（Ｃ軸）についてワーク（Ｗ）を回転させると共に、前記第一回転動作軸（Ｃ軸）に直交する第二回転動作軸（Ａ軸）についてベッド部（２０）に対して前記ワーク（Ｗ）を回転させつつ、
また、前記５軸制御工作機械（１００）は、互いに直交する第一（Ｘ軸）、第二（Ｙ軸）、及び第三（Ｚ軸）直進動作軸であって該第一直進動作軸（Ｘ軸）が前記第二回転動作軸（Ａ軸）と同方向である第一（Ｘ軸）、第二（Ｙ軸）、及び第三（Ｚ軸）直進動作軸について、主軸（５１）に取付けられる工具を前記ベッド部（２０）に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワーク（Ｗ）をブレード形状に加工可能であって、
更に、前記５軸制御工作機械（１００）は、前記ワーク（Ｗ）を前記ブレード形状に加工可能とするため、前記第二回転動作軸（Ａ軸）について、第二回転動作軸駆動モータ（１５）により回転可能なように、当該軸（Ａ軸）方向の一端が、前記ベッド部（２０）の加工動作可能領域（ＭＳ）の側壁に枢支される回転体（１１）と、前記回転体（１１）の前記第一回転動作軸（Ｃ軸）方向の両端にあって、前記ワーク（Ｗ）を前記第一回転動作軸（Ｃ軸）について回転可能なように前記第一回転動作軸（Ｃ軸）方向から挟持する一対の挟持部材（１２、１３）とを備え、
前記一対の挟持部材（１２、１３）は、一方に前記ワーク（Ｗ）を把持するチャック（１４）及び該チャック（１４）を回転駆動させる駆動体（１２）と、他方に前記ワーク（Ｗ）を軸支する心押し台（１３）とを含み、
前記回転体（１１）は、略四角柱縦長形状であり、該回転体（１１）の両端に前記一対の挟持部材（１２、１３）が固定されており、
前記主軸（５１）は、前記回転体（１１）が前記第二回転動作軸（Ａ軸）に関して回転しても、前記第二直進動作軸（Ｙ軸）方向の移動のストローク内で、前記一対の挟持部材（１２、１３）と干渉しないように移動動作するように構成され、
前記回転体（１１）が、前記第二回転動作軸（Ａ軸）について−９０度回転し、前記第一回転動作軸（Ｃ軸）が第二直進動作軸（Ｙ軸）に対して直交している状態を成すことを特徴とする５軸制御工作機械（１００）。
【請求項２】
前記回転体（１１）及び前記一対の挟持部材（１２、１３）に並列して段取りテーブル（１６）を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の５軸制御工作機械（１００）。
【請求項３】
前記回転体（１１）及び前記一対の挟持部材（１２、１３）と同じ他の一組を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の５軸制御工作機械（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するため、本考案の５軸制御工作機械は、工具自動交換装置（６０）を備える５軸制御工作機械（１００）であって、
該工具自動交換装置（６０）の工具把持交換機構（６１）が、複数の工具から所望の工具を選択して、把持、移動し、主軸（５１）に取り付けると共に、加工後の工具を撤退させることが可能であり、
前記５軸制御工作機械（１００）は、第一回転動作軸（Ｃ軸）についてワーク（Ｗ）を回転させると共に、前記第一回転動作軸（Ｃ軸）に直交する第二回転動作軸（Ａ軸）についてベッド部（２０）に対して前記ワーク（Ｗ）を回転させつつ、
また、前記５軸制御工作機械（１００）は、互いに直交する第一（Ｘ軸）、第二（Ｙ軸）、及び第三（Ｚ軸）直進動作軸であって該第一直進動作軸（Ｘ軸）が前記第二回転動作軸（Ａ軸）と同方向である第一（Ｘ軸）、第二（Ｙ軸）、及び第三（Ｚ軸）直進動作軸について、主軸（５１）に取付けられる工具を前記ベッド部（２０）に対して三次元的に移動させつつ、前記工具により前記ワーク（Ｗ）をブレード形状に加工可能であって、
更に、前記５軸制御工作機械（１００）は、前記ワーク（Ｗ）を前記ブレード形状に加工可能とするため、前記第二回転動作軸（Ａ軸）について、第二回転動作軸駆動モータ（１５）により回転可能なように、当該軸（Ａ軸）方向の一端が、前記ベッド部（２０）の加工動作可能領域（ＭＳ）の側壁に枢支される回転体（１１）と、前記回転体（１１）の前記第一回転動作軸（Ｃ軸）方向の両端にあって、前記ワーク（Ｗ）を前記第一回転動作軸（Ｃ軸）について回転可能なように前記第一回転動作軸（Ｃ軸）方向から挟持する一対の挟持部材（１２、１３）とを備え、
前記一対の挟持部材（１２、１３）は、一方に前記ワーク（Ｗ）を把持するチャック（１４）及び該チャック（１４）を回転駆動させる駆動体（１２）と、他方に前記ワーク（Ｗ）を軸支する心押し台（１３）とを含み、
前記回転体（１１）は、略四角柱縦長形状であり、該回転体（１１）の両端に前記一対の挟持部材（１２、１３）が固定されており、
前記主軸（５１）は、前記回転体（１１）が前記第二回転動作軸（Ａ軸）に関して回転しても、前記第二直進動作軸（Ｙ軸）方向の移動のストローク内で、前記一対の挟持部材（１２、１３）と干渉しないように移動動作するように構成され、
前記回転体（１１）が、前記第二回転動作軸（Ａ軸）について−９０度回転し、前記第一回転動作軸（Ｃ軸）が第二直進動作軸（Ｙ軸）に対して直交している状態を成すことを要旨とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、特に、前記回転体（１１）及び前記一対の挟持部材（１２、１３）に並列して段取りテーブル（１６）を更に備えていてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
あるいは、前記回転体（１１）及び前記一対の挟持部材（１２、１３）と同じ他の一組を更に備えていてもよい。