JP2017222009A - 回転軸ユニット、加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの形状によらず、ワークの取り付けを容易に行うことが可能な回転軸ユニットを提供する。【解決手段】駆動機構により、所定の軸周りを回転する第１の回転軸と、前記第１の回転軸の軸心と平行な方向に移動する第２の回転軸と、前記第１の回転軸の先端に設けられ、ワークの一端を把持する第１の把持部と、前記第２の回転軸の先端に設けられ、前記ワークの他端を把持する第２の把持部と、を有する回転軸ユニット。【選択図】図２

Description

本発明は回転軸ユニット、及び回転軸ユニットを備える加工装置に関する。

コンピュータ制御により、予め設定された加工データに基づいて加工対象物（ワーク）を切削加工し、所望の形状に成形する加工装置が知られている。

加工装置に取り付け可能なオプション品として、加工時にワークを回転させるための回転軸ユニット（ＺＣＬ−４０Ａ）がある（非特許文献１参照）。

図５Ａ及び図５Ｂは、非特許文献１に記載の回転軸ユニットを示した図である。回転軸ユニットは、ベース上に駆動部と芯押し台とが設けられている（図５Ａ参照）。芯押し台は、駆動部に対して移動可能となっている。

回転軸ユニットにワークを取り付ける場合、まず駆動部側に設けられたバイス機構でワークを把持する。その後、芯押し台をワークに突き当て、芯押し台に取り付けられたセンタードリルを回転させてワークに穴を開ける（図５Ａ参照）。その後、センタードリルを取り外し、芯押し台にライブセンターを取り付ける。そして、ライブセンターの先端をセンタードリルで開けた穴に突き当てた状態で芯押し台を固定することで、ワークの取り付けを行う（図５Ｂ参照）。

"ＺＣＬ−４０Ａ ユーザーズマニュアル"、［ｏｎｌｉｎｅ］、ローランドディー．ジー．株式会社、［平成２８年６月９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.rolanddg.co.jp/download/3d/manual/manual_mdx40.html＞

上述の通り、従来の回転軸ユニットにワークを取り付けるためには、センタードリルで穴を開ける作業、及びセンタードリルとライブセンターを付け替える作業が必要であり煩雑であった。また、従来の回転軸ユニットは、ライブセンターを突き当てる穴が開けられないワーク（たとえば、中空のワーク）を取り付けることができなかった。

本発明の目的は、ワークの形状によらず、ワークの取り付けを容易に行うことが可能な回転軸ユニット、及び当該回転軸ユニットを備える加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、駆動機構により、所定の軸周りを回転する第１の回転軸と、前記第１の回転軸の軸心と平行な方向に移動する第２の回転軸と、前記第１の回転軸の先端に設けられ、ワークの一端を把持する第１の把持部と、前記第２の回転軸の先端に設けられ、前記ワークの他端を把持する第２の把持部と、を有する回転軸ユニットである。本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

本発明によれば、ワークの形状によらず、ワークの取付けを容易に行うことができる。

実施形態に係る回転軸ユニットの斜視図である。 実施形態に係る回転軸ユニットの斜視図である。 実施形態に係る回転軸ユニットの側面図である。 実施形態に係る回転軸ユニット断面の模式図である。 実施形態に係る加工装置の斜視図である。 従来の回転軸ユニットの構成を示す図である。 従来の回転軸ユニットの構成を示す図である。

後述する明細書及び図面の記載から、上記の主たる発明の他、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

すなわち、前記第１の把持部及び前記第２の把持部の少なくとも一方は、前記ワークを挟み込んで固定するバイス機構を有する回転軸ユニットが明らかとなる。このような回転ユニットによれば、ワークの形状によらず、ワークを取り付けることができる。

また、前記第１の把持部及び前記第２の把持部は、同じ機構である回転軸ユニットが明らかとなる。このように把持部を同じ機構とすることにより、回転軸ユニットの生産コストを低減することができる。

更に、ワークを加工するためのツールを保持し、Ｘ軸方向に移動可能なヘッド部と、Ｙ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブル上に設けられる上記回転軸ユニットと、を有する加工装置が明らかとなる。このような回転軸ユニットを有する加工装置によれば、ワークの形状によらず、ワークの取付けを容易に行うことができるため、その後の加工作業を効率よく行うことができる。

＜実施形態＞
＝＝回転軸ユニットの構成＝＝
図１Ａ〜図３を参照して、本実施形態に係る回転軸ユニット１の構成について説明を行う。図１Ａは、回転軸ユニット１の斜視図である。図１Ｂは、ワークＷを取り付けた回転軸ユニット１の斜視図である。図２は、回転軸ユニット１の側面図である。図３は、回転軸ユニット１側面の断面を模式的に示した図である。

本実施形態において、回転軸ユニット１の左右方向をＸ軸方向とし、回転軸ユニット１の手前方向及び奥行き方向をＹ軸方向とし、回転軸ユニット１の上下方向をＺ軸方向とする。なお、従来の回転軸ユニットと同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。

本実施形態に係る回転軸ユニット１は、ベース１０、駆動部２０、スライド軸３０、移動台４０、軸受部５０、第１のバイス機構６０、第２のバイス機構７０を含んで構成される。

ベース１０は、回転軸ユニット１の各種構成が載せ置かれる板状の部材である。また、ベース１０は、加工装置のテーブル３００（後述）に対して固定される部分に相当する。

駆動部２０は、ベース１０の一端（ベース１０の左方向の端）に固定される。駆動部２０は、駆動機構２０ａ、第１の回転軸２０ｂ、及びベアリング２０ｃ等を有する（図３参照）。

駆動機構２０ａは、動力を発生させる駆動モータ、駆動モータの動力を第１の回転軸２０ｂに伝達する部材（いずれも図示無し）等を含む。第１の回転軸２０ｂは、駆動機構２０ａからの動力により、所定の軸周りを回転する。本実施形態において、第１の回転軸２０ａはＸ軸周りに回転する。ベアリング２０ｃは第１の回転軸２０ｂを支持する。

スライド軸３０は、第１の回転軸２０ｂの軸心Ｃ１と平行になるよう配置されている。すなわち、本実施形態におけるスライド軸３０は、Ｘ軸方向と平行になるよう配置されている。図１等に示すように、スライド軸３０の一端は駆動部２０の近傍でベース１０に固定され、スライド軸３０の他端は移動台４０の近傍でベース１０に固定されている。本実施形態において、スライド軸３０はＹ軸方向に所定の間隔を開けて２本、配置されている。

移動台４０は、軸受部５０が載せ置かれる部材である。移動台４０は、２本のスライド軸３０に沿ってＸ軸方向に移動できる。移動台４０を移動させた後、移動台４０に設けられた固定レバー４０ａを締めることにより、所望の位置で固定することができる。このように、駆動部２０に対して移動台４０を移動できるため、Ｘ軸方向に様々な幅を持つワークＷを回転ユニット１に取り付けることが可能となる。

軸受部５０は、移動台４０上に固定される。よって、軸受部５０は移動台４０の移動に伴ってＸ軸方向に移動できる。軸受部５０は、第２の回転軸５０ａ、及びベアリング５０ｂ等を含む。

第２の回転軸５０ａは、軸受部５０に保持され、第１の回転軸２０ｂの回転に伴ってＸ軸周りを回転する。第２の回転軸５０ａは、第１の回転軸２０ｂの軸心Ｃ１の延長上に位置する。すなわち、第１の回転軸２０ｂの軸心Ｃ１と第２の回転軸５０ａの軸心Ｃ２とは同軸上にある。また、第２の回転軸５０ａは、移動台４０（軸受部５０）の移動に伴い、第１の回転軸の軸心Ｃ１と平行な方向（Ｘ軸方向）に移動可能となっている。ベアリング５０ｂは、第２の回転軸５０ａを支持する。

第１のバイス機構６０は、第１の回転軸２０ｂの先端に設けられ、ワークＷの一端を挟み込んで固定する。第１のバイス機構６０は、ワークＷを挟み込むための一対のクランプ部６０ａ、クランプ部６０ａを締め付けてワークＷを固定するための締め付けネジ６０ｂ、クランプ部６０ａの上下方向の移動をガイドするガイド部材６０ｃを含む。第１のバイス機構６０は「第１の把持部」の一例である。

また、第２のバイス機構７０は、第２の回転軸５０ａの先端に設けられ、ワークＷの他端（第１のバイス機構６０が挟み込む側と逆側の端部）を挟み込んで固定する。第２のバイス機構７０は、ワークＷを挟み込むための一対のクランプ部７０ａ、クランプ部７０ａを締め付けてワークＷを固定するための締め付けネジ７０ｂ、クランプ部７０ａの上下方向の移動をガイドするガイド部材７０ｃを含む。第２のバイス機構７０は「第２の把持部」の一例である。

第１のバイス機構６０及び第２のバイス機構７０でワークＷを挟み込んで固定した状態（図１Ｂの状態）において、駆動機構２０ａが第１の回転軸２０ｂを回転させることにより、ワークＷを所望の角度で回転させることができる。この際、ワークＷを介して第１の回転軸２０ｂの回転力が第２の回転軸５０ａに伝達される。従って、第２の回転軸５０ａは第１の回転軸２０ｂの回転に伴って回転する。

このように、ワークを固定する機構として、ワークを把持する構成を用いることにより、中空のワークであっても回転軸ユニットに取り付けることが可能となる。また、ワークを把持する構成を用いることで、従来のようなセンタードリルでワークに穴を開け、センタードリルをライブセンターに付け替えてワークの取り付けを行うといった手間を省くことができる。

更に、従来の構成によれば、ワークを固定するためにはライブセンターによりＸ軸方向からワークに力を加え続けることになるため、ワークの加工に伴ってワークが変形し、加工精度に影響が生じる可能性がある。一方、本実施形態に係る構成によれば、ワークを両端で把持することにより、ワークに対してＸ軸方向の力を掛けなくとも固定することができる。従って、ワークが変形し、加工精度に影響が生じる可能性も少ない。

なお、第１のバイス機構６０及び第２のバイス機構７０は別の機構であってもよいが、本実施形態のように第１のバイス機構６０と第２のバイス機構７０とを同じ機構とすることにより、バイス機構の生産コストを低減することができる（すなわち、回転軸ユニット１自体の生産コストを低減することができる）。また、ワークを把持する構成は、Ｘ軸方向に力を加えずに固定できる構成であれば、バイス機構に限られない。

＝＝加工装置の構成＝＝
次に、図４を参照して、本実施形態に係る回転軸ユニット１を備える加工装置２の構成について説明を行う。図４は、加工装置２の斜視図である。

加工装置２は、ワークとツールとの相対的な位置関係を三次元で変化させ、ツールによりワークに対して切削処理を行う。加工装置２における加工作業は、他のコンピュータ等で予め設定された加工データに基づいて自動で行われる。加工装置２における各種制御は、制御部１００により実行される。

本実施形態に係る加工装置２は、外枠を構成する筐体１０００内にワークＷを加工するための加工空間が設けられている。筐体１０００の手前側上部は、作業者が加工空間にアクセスできるよう開口されている。

また、筐体１０００の手前側下部には、加工装置２に対する指示入力を行うための操作パネル１００１が形成されている。制御部１００は、操作パネル１００１からの指示入力に基づいて各種制御を行う。

加工装置２の加工空間内には、ヘッド部２００、テーブル３００等が配置されている。

ヘッド部２００は、ワークＷを加工するためのツール（図示なし）を保持し、Ｘ軸方向に移動可能に構成されている。ガイドレール２０１は、筐体１０００内にＸ軸方向に沿って設けられている。

具体的に、ヘッド部２００は、その内部に設けられたキャリッジ駆動用モータ（図示なし）の駆動により、ガイドレール２０１に沿ってＸ軸方向に移動できる。また、ヘッド部２００はスピンドル２００ａを有する。スピンドル２００ａは、ツールを把持する部分であり、モータ（図示なし）の駆動によりＺ軸方向に移動できる。

テーブル３００は、筐体１０００の底部に設けられる。テーブル３００は、ワークＷを載せ置くための平坦な部材である。ガイドレール３０１は、筐体１０００内にＹ軸方向に沿って設けられている。テーブル３００は、テーブル駆動用モータ（図示なし）の駆動により、ガイドレール３０１に沿ってＹ軸方向に移動できる。

本実施形態において、テーブル３００上の手前側には、回転軸ユニット１が固定されている。回転軸ユニット１がテーブル３００に固定されることにより、回転軸ユニット１は、テーブル３００の移動に伴ってＹ軸方向に移動できる。

このような回転軸ユニット１によれば、ワークの形状によらず、ワークの取付けを容易に行うことができるため、加工装置２における加工作業を効率よく行うことができる。

上記実施形態は、発明の例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 回転軸ユニット
１０ ベース
２０ 駆動部
３０ スライド軸
４０ 移動台
５０ 軸受部
６０ 第１のバイス機構
７０ 第２のバイス機構

Claims (4)

1. 駆動機構により、所定の軸周りを回転する第１の回転軸と、
   前記第１の回転軸の軸心と平行な方向に移動する第２の回転軸と、
   前記第１の回転軸の先端に設けられ、ワークの一端を把持する第１の把持部と、
   前記第２の回転軸の先端に設けられ、前記ワークの他端を把持する第２の把持部と、
   を有する回転軸ユニット。
2. 前記第１の把持部及び前記第２の把持部の少なくとも一方は、前記ワークを挟み込んで固定するバイス機構を有することを特徴とする請求項１記載の回転軸ユニット。
3. 前記第１の把持部及び前記第２の把持部は、同じ機構であることを特徴とする請求項１または２記載の回転軸ユニット。
4. ワークを加工するためのツールを保持し、Ｘ軸方向に移動可能なヘッド部と、
   Ｙ軸方向に移動可能なテーブルと、
   前記テーブル上に設けられる請求項１〜３のいずれか一つに記載の回転軸ユニットと、
   を有する加工装置。

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