JP5368192B2 - Cable connection structure of swivel type rotary tool head - Google Patents
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Description
この発明は、旋回型の回転工具ヘッド、特にビルトインモータを備えた旋回型回転工具ヘッドへの電気ケーブルの接続構造に関するものである。 The present invention relates to a structure for connecting an electric cable to a swivel-type rotary tool head, particularly a swivel-type rotary tool head having a built-in motor.
工具ヘッドや刃物台を小型化すれば、工作機械の小型化が図れるばかりでなく、ワークに対する工具の接近性を向上させることができ、かつ工具の移動ストロークや旋回角も大きくすることができるようになるので、加工可能なワークの種類を多くすることができる。フライスやドリルなどの回転工具を装着する回転工具軸を備えた工具ヘッドには、当該回転工具軸を駆動するための駆動モータが搭載される。この駆動モータをビルトイン型の駆動モータ、すなわちモータのロータ軸が工具軸となっているモータを採用することにより、工具ヘッドを大幅に小型化することができる。特に旋回型の回転工具ヘッド、すなわちその工具軸の方向を旋回軸回りに振ることができるようにした工具ヘッドでは、工具ヘッドを小型化する利益が大きい。 By reducing the size of the tool head and turret, not only can the size of the machine tool be reduced, but the accessibility of the tool to the workpiece can be improved, and the movement stroke and turning angle of the tool can be increased. Therefore, the types of workpieces that can be processed can be increased. A drive motor for driving the rotary tool axis is mounted on a tool head having a rotary tool axis on which a rotary tool such as a milling cutter or a drill is mounted. By adopting this drive motor as a built-in type drive motor, that is, a motor in which the rotor shaft of the motor is a tool shaft, the tool head can be greatly reduced in size. In particular, a swivel-type rotary tool head, that is, a tool head capable of swinging the direction of the tool axis around the swivel axis has a great advantage of downsizing the tool head.
工具駆動モータには、電源ケーブルや制御ケーブルなど複数の電気ケーブルの配線が必要である。また、工具に切削液を供給する切削液ホースやモータのエアパージ用、あるいは切粉除去用のエアホースなども工具ヘッドに接続しなければならない。工具軸を駆動するビルトインモータは、高トルクが要求され、従ってその電源ケーブルは、大電流を流すための太い電線と頑丈な絶縁被覆を備えており、配線する際の屈曲部の曲率が制限されていたり、捻りが禁止されていたりする。 The tool drive motor requires wiring of a plurality of electric cables such as a power cable and a control cable. Also, a cutting fluid hose for supplying cutting fluid to the tool, an air hose for motor air purging, or chip removal must be connected to the tool head. The built-in motor that drives the tool shaft requires high torque, so its power cable has a thick electric wire for carrying a large current and a sturdy insulation coating, which limits the curvature of the bent part when wiring. Or twisting is prohibited.
固定の部材と往復移動する部材との間に電気ケーブルを配線する場合、配線するケーブルの屈曲方向と曲率を規定すると共に、当該ケーブルを保護するケーブルベアと呼ばれるケーブル保護具が広く用いられている。ケーブルベアは、図5に示すように、移動端56が固定端57に対して直線移動するとき、一定の曲率半径rでJ形からU形を経て逆J形に変形するもので、固定端57を固定した部材と移動端56を固定した部材との間に配線されるケーブルをこのケーブルベア55に沿わせるか、あるいはケーブルベアの保護筒内に収容して、ケーブルの屈曲方向と曲率を規定する。
When an electric cable is routed between a fixed member and a reciprocating member, a cable protector called a cable bear that prescribes the bending direction and curvature of the cable to be wired and protects the cable is widely used. . As shown in FIG. 5, when the moving
移動又は固定の架台に対して直線往復移動自在に設けた刃物台に旋回自在に回転工具ヘッドを設けたとき、当該工具ヘッドのビルトインモータに接続される電源ケーブルは、図5に示したようなケーブルベア55を用いた構造で、架台から刃物台へ配線された後、刃物台から当該刃物台に対して旋回する工具ヘッドのビルトインモータに配線しなければならない。刃物台とビルトインモータの間の電源ケーブルの配線構造として、旋回に伴う捻れを曲げに変換してケーブルベアで保護するという構造が多く採用されている。これは図6に示すように、固定端57と旋回端59とを、その旋回中心軸33と直交する面内でU字状に屈曲したケーブルベア55で繋ぎ、旋回端59が旋回したときに、ケーブルベア55が渦巻状に巻き込まれるようにし、当該ケーブルベア55に電源ケーブルを沿わせるという構造である。
When a rotary tool head is provided on a tool post that can be moved linearly and reciprocally with respect to a moving or fixed base, the power cable connected to the built-in motor of the tool head is as shown in FIG. In the structure using the
図4は、図6に示す原理の配線構造を備えた旋回型回転工具ヘッドの例を示す斜視図で、図の矢印X軸方向に移動する刃物台31に当該X軸方向と直交するY軸方向の旋回軸回りに旋回位置決めされるビルトインモータ内蔵型の工具ヘッド2を備えている。図の構造では、刃物台31に工具ヘッド2の反刃物台側まで延びるケーブルダクト65を設け、ケーブルベア55の固定端57をダクト65に固定し、旋回端59を工具ヘッド2に固定して、両者の間でU字状に屈曲したケーブルベア55のダクト65に電源ケーブルを挿通して、刃物台31と工具ヘッド2との間の電源ケーブル配線を行っている。なお、図4の符号66は、工具ヘッド2に軸支された工具軸の工具装着端である。
4 is a perspective view showing an example of a swivel type rotary tool head having the wiring structure of the principle shown in FIG. 6, and a Y-axis orthogonal to the X-axis direction on a
前述したように、高トルクが要求されるビルトイン型の工具駆動モータの電源ケーブルは、太くかつ許容される曲率も小さい。そのため、図4、6に示すような配線構造では、ビルトインモータを使用して工具ヘッド2を小型化してもその配線の収納部65が大型になり、工具ヘッド2を小型化した効果が相殺されてしまう。特許文献1には、刃物台の反工具ヘッド側でケーブルベア55を用いた刃物台と旋回型工具ヘッドとの間の電源ケーブルの配線構造が提案されているが、工具ヘッドの旋回に伴ってケーブルベア及びこれに添設されたケーブルが大きく振られる構造であり、刃物台を支持する架台を小型化することについての障害となるおそれがあり、よりコンパクトな配線構造が求められている。
As described above, the power cable of the built-in type tool drive motor that requires high torque is thick and has a small allowable curvature. Therefore, in the wiring structure as shown in FIGS. 4 and 6, even if the
この発明は、刃物台と当該刃物台に搭載されたビルトインモータを備えた旋回型工具ヘッドとの間で、ビルトインモータの電源ケーブルをコンパクトに配線する技術手段を提案しようとするものである。 The present invention intends to propose a technical means for compactly wiring a power cable of a built-in motor between a tool post and a revolving tool head equipped with a built-in motor mounted on the tool post.
この発明の配線構造は、刃物台31に当該刃物台の移動方向と直交する軸回りに旋回位置決めされる旋回型工具ヘッド2を備えた工作機械における当該工具ヘッド2に搭載された工具駆動モータ36の電源ケーブルその他のケーブル類の配線構造であって、前記刃物台31を移動自在に支持している架台(実施例のY移動台)26が当該刃物台の反工具ヘッド側の部分に空間52を備えている構造の工作機械に適用されるケーブル類の配線構造である。
The wiring structure of the present invention has a
この発明では、旋回型工具ヘッド2に搭載された工具駆動モータ36の電源ケーブル39を、旋回接続具42で中継して当該電源ケーブルと異なる種類の電気ケーブル43に接続替えし、当該電気ケーブル43を前記工具ヘッド2を搭載している刃物台31に固定の移動接続具54に接続し、更に刃物台31の移動接続具54からケーブルベア55で屈曲半径を規制した電気ケーブル44で当該刃物台31を支持している架台26に接続する構造を採用している。
In the present invention, the
旋回接続具42は、工具ヘッド2に固定されて刃物台31を反工具ヘッド側へと貫通し、当該刃物台の反工具ヘッド側に形成された空間52へと延びる保護部材41で支持されている。保護部材41は、基端を工具ヘッド2の旋回中心に固定してその旋回中心軸33上で前記空間52へと延びる剛性の保護パイプとし、電源ケーブル39は当該保護パイプ41を通して旋回接続具42に接続する構造にできる。旋回接続具42は、工具ヘッド2と一体になって刃物台31の移動と共に移動し、工具ヘッド2の旋回に従って旋回する。
The
旋回接続具42と刃物台31に固定の移動接続具54とを接続する電気ケーブル43は、捻れを許容したケーブルである。通常のビルトインモータ36に設けられている捻れが許容されない電源ケーブル39は、旋回接続具42で捻れが許容された電気ケーブル43に繋ぎ換えられる。移動接続具54に導かれたケーブルは、刃物台31に固定した支持フレーム53の移動端56と架台26に固定した支持フレーム27の固定端57との間で、ケーブルベア55を用いた従来構造の直線移動部材間の配線構造で架台26へと接続される。旋回接続具42と移動接続具54との間の電気ケーブル43は、振れ回りなどの伴わない捻れだけの動きなので、配線に沿ってケーブルベアなどを設ける必要はない。
The
この発明によれば、刃物台に搭載した旋回する工具ヘッドへの工具軸駆動モータの電源ケーブルを始めとするケーブル類の配線を小さな配線スペースで実現することができ、工具ヘッド2と共に旋回する旋回接続具42と刃物台31と共に移動するが旋回はしない移動接続具54との間のケーブル類には、捻れ変形のみが作用し、また、刃物台31と架台26との間のケーブル類には、一方向の単純な曲げ変形のみが作用するので、それぞれの箇所に最適な構造ないし材質及び太さのケーブル類を用いることができ、コンパクトで、かつケーブル類にストレスを与えないケーブル配線が実現できる。
According to the present invention, the wiring of cables such as the power cable of the tool axis drive motor to the turning tool head mounted on the tool post can be realized in a small wiring space, and the turning turning together with the
そして、この発明では工具ヘッド側にケーブルの配線スペースを設けなくてよいので、工具駆動モータとしてビルトインモータを使用することにより、工具ヘッドの小型化を図ることができ、旋回型回転工具ヘッドの工具軸に装着した回転工具のワークへの接近性及び可動範囲を改善できるという効果がある。 In the present invention, since it is not necessary to provide a cable wiring space on the tool head side, the tool head can be miniaturized by using a built-in motor as a tool drive motor, and the tool of the swivel type rotary tool head can be achieved. There is an effect that the accessibility and the movable range of the rotary tool mounted on the shaft can be improved.
以下、この発明のケーブル配線構造を備えた複合旋盤を示す図面を参照して、この発明のケーブル配線構造及び当該構造を採用するのに好ましい構造の工作機械について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A description will be given below of a cable wiring structure according to the present invention and a machine tool having a preferable structure for adopting the structure, with reference to the drawings showing a composite lathe equipped with the cable wiring structure according to the present invention.
図に示した複合旋盤のベッド1は、略水平な上面11と、略垂直な前面(オペレータに向く面)12とを備えている。ベッド上面には、Z軸方向(主軸軸線方向)のZガイド21、21及びZ送りねじ22が、図1の紙面直角方向に互いに平行に配置されている。Zガイド21、21には、矩形板状のZ移動台23がZ送りねじ22に螺合して設けられている。このZ移動台23の上面には、Y軸方向(主軸方向及び工具の切り込み方向と直行する方向)のYガイド24とY送りねじ(図示されていない)とが図1の左右方向に互いに平行に設けられている。図には、Y送りねじを駆動するY送りモータ25が示されている。
The
Yガイド24には、オペレータ側から見て縦長の矩形枠状で、側面視でオペレータ側が垂直な片台形形のY移動台26が搭載され、前記図示されていないY送りねじに螺合している。Y移動台26のオペレータから見て左右の壁部分の前縁には、それぞれ1本ずつのX軸方向(工具の切り込み方向。図の複合旋盤では垂直方向)のXガイド28が固定され、両ガイドの一方の近い側の位置にX送りねじ29がXガイド28と平行に設けられている。
The
Xガイド28には、刃物台31がX送りねじ29に螺合して、X軸方向(上下方向)に移動位置決め自在に搭載されている。そして、この刃物台31に中立位置で下向きの回転工具軸32を備えた工具ヘッド2が、Y軸方向の旋回中心軸33回りに所定角度旋回可能に搭載されている。工具ヘッド2は、刃物台31に搭載したサーボモータ34で旋回位置決めされる。工具ヘッド2には、ビルトインモータ36が内蔵され、そのロータ軸が工具軸32となっている。
A
ビルトインモータ36のモータハウジングとなっている工具ヘッド2から刃物台側に、旋回軸部35が延び、この旋回軸部35が刃物台側の軸受38、38で回動自在に支持されている。旋回軸部35の先端(刃物台側の端部)には、剛体の杆材からなるケーブル保護パイプ41の基端が固定され、当該保護パイプの先端に旋回接続具となる旋回配線ボックス42が固定されている。この旋回配線ボックスは、内部にビルトインモータ36の電源ケーブルのコネクタを備えている。
A
一方、刃物台31には、正面視でY移動台26の左側(図3参照)の位置に、図3の背後側に延びる支持フレーム53が固定されている。この支持フレームに、移動接続具となる移動配線ボックス54が固定されている。
On the other hand, a
ビルトインモータ36の電源ケーブルを始めとする工具ヘッド2側のケーブル類(電気ケーブルとエアホース)は、旋回軸部35の中空孔及びケーブル保護パイプ41の中空孔を通って、旋回配線ボックス42に導かれている。捻りが許容されないケーブル類は、この旋回配線ボックス42内のコネクタを介して、それぞれ捻りが許容される1本又は複数本のケーブル類に接続替えされた上で、それらの総てのケーブル類が旋回配線ボックス42と移動配線ボックス54との間に装架された軟質の保護カバー58内を通って移動配線ボックス54へと導かれている。
The cable (electric cable and air hose) on the
一方、工具軸32に装着される回転工具のクランプアンクランプを行う油圧配管61は、刃物台31に固定された支持フレーム53から刃物台31へと導かれ、刃物台31と旋回軸部35との間に設けた回転継手を通して工具ヘッド2へと導かれている。
On the other hand, the
そして、これらの油圧配管61及び移動配線ボックス54に導かれたケーブル類(図の例では9本で、2本の空気パイプが含まれている。)は、(反対でないか)支持フレーム53に固定した前記ケーブルベアの移動端56の位置へと導かれ、当該ケーブルベアに添設した状態で、Y移動台26に固定した支持フレーム27の固定端57へと配線されている。
Then, the cables led to the
刃物台31の上下動は、ケーブルベア55の移動端56を上下動させ、このケーブルベアに沿って配線されたケーブル類は、ケーブルベアの図5に示す直線移動の変形によって保護されて移動する。刃物台31と工具ヘッド2とは、X軸、Y軸及びZ軸方向の位置関係は変わらず、従って、旋回配線ボックス42と移動配線ボックス54間のケーブル類には、捻れが作用するのみであり、この部分には、捻れが許容されるケーブル類を用いているため、工具ヘッド2の旋回動作が妨げられることがなく、また、工具ヘッド2の旋回に伴うケーブル類43の振れ回りも生じない。
The vertical movement of the
なお、図の工作機械は、主軸13の下方にタレット刃物台14を備えている。このタレット刃物台は、ベッド1の前面12に設けたZ軸方向のガイド15、15及び同方向の送りねじ16で、Z軸方向に移動位置決めされるZ軸方向の移動台17に、図示されていないガイド及び送りねじにより、X軸方向(上下方向)に移動位置決め自在に装着されている。
The illustrated machine tool includes a
2 旋回型工具ヘッド
26 架台(Y移動台)
27 架台に固定した支持フレーム
31 刃物台
36 工具駆動モータ
39 電源ケーブル
41 保護部材(保護パイプ)
42 旋回接続具
43 捻れを許容した電気ケーブル
53 刃物台に固定した支持フレーム
54 移動接続具
55 ケーブルベア
56 移動端
57 固定端
2 Revolving
27 Support frame fixed to frame 31
42 Rotating
Claims (2)
前記工具ヘッドに固定されて前記刃物台を貫通して前記架台に形成された空間内へと延びる捻れ剛性を備えた保護部材と、この保護部材の先端に固定された旋回接続具と、前記刃物台と共に前記移動する移動接続具とを備え、前記モータの電源ケーブルが、当該モータから前記旋回接続具に接続され、当該旋回接続具から前記電源ケーブルと異なる種類の電気ケーブルで前記移動接続具に接続され、当該移動接続具から第2の電気ケーブルで前記架台に接続されている、旋回型回転工具ヘッドのケーブル接続構造。 A tool post mounted on the gantry so as to be movable and positionable, and a tool head mounted on the tool rest so as to be pivotally positioned about an axis perpendicular to the direction of movement of the tool post, and supported by the tool head. In a machine tool equipped with a swivel tool shaft, a motor for driving the rotated tool shaft is mounted on the tool head.
A protective member having a torsional rigidity that is fixed to the tool head and extends through the tool post and extends into a space formed in the mount, a swivel connector fixed to the tip of the protective member, and the tool A moving connection tool that moves together with the base, and a power cable of the motor is connected from the motor to the swivel connection tool. A cable connection structure of a swivel-type rotary tool head that is connected and connected to the gantry by a second electric cable from the moving connector.
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