JP2000005960A - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横幅をコンパクトにしてＦＴＬなどの加工ラ
インの省スペース化に資するマシニングセンタを提供す
る。 【解決手段】 ベッド１０上にイケール１４を固定し、
このイケール１４本体にＸ軸ガイドウェイを上下に設け
るとともに、前記Ｘ軸ガイドウェイを案内としてＸ軸サ
ドル１８を取り付け、前記Ｘ軸サドル１８にＹ軸ガイド
ウェイを設けるとともに、このＹ軸ガイドウェイを案内
としてＹ軸サドル２０を設け、前記Ｙ軸サドルに案内を
もたせ、主軸頭２２をＺ軸移動するように取り付け、前
記イケール１４によって自動工具交換装置２４を支持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３軸のマシニング
センタに係り、特に、フレキシブルトランスファライン
での利用に適したマシニングセンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＭＳ（フレキシブルマニファクチュア
リングシステム）やＦＴＬ（フレキシブルトランスファ
ライン）では、マシニングセンタが重要な役割を果たし
ている。これらのラインを構成するマシニングセンタ
は、テーブルの移動を避け、テーブルを固定するかわり
に、コラム移動形を採用するものが多い。

【０００３】この種の従来の横型コラム移動形の３軸マ
シニングセンタでは、ベッドの上にテーブル左右方向の
Ｘ軸のガイドウェイを設けるとともに、中サドルをＸ軸
ガイドウェイに沿って移動可能に設け、コラムを中サド
ル上をコラム前後方向のＺ軸を移動するように設置して
いる。主軸頭は、コラムに沿って主軸上下方向のＹ軸を
移動するようになっている。

【０００４】このような３軸マシニングセンタでは、テ
ーブルに一度工作物を取り付けた後は、工具を次々に自
動交換して多種類の加工を連続して行う。このための工
具自動交換装置はマシニングセンタに必須の装備で、通
常はコラムに搭載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年では、多種類少量
生産の生産ラインにおいて、ＦＴＬの導入が進んでお
り、生産量のそれほど多くない加工ラインの効率化や自
動化が求められている。このようなＦＴＬのラインで
は、複数台のマシニングセンタが横並びに設置される。
少量生産を本来の目的とするラインでは、設備の省スペ
ースが求められるが、従来のコラム移動形のマシニング
センタでは、一台のマシニングセンタごとに設置スペー
スを大きくとる必要があるため、狭いスペースの制約の
中で効率の良いＦＴＬラインの構築が難しいという問題
がある。

【０００６】また、自動工具交換装置を設置するための
スペースをとる必要がある上に、コラムに回転式の工具
マガジンを取り付けたマシニングセンタでは、工具交換
時の工具マガジンの回転による振動が大きく、この振動
がコラムから主軸に伝わり加工精度に影響を及ぼすとい
う問題が指摘されている。

【０００７】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、横幅をコンパクトにしてＦＴＬ
などの加工ラインの省スペース化に資するマシニングセ
ンタを提供することにある。

【０００８】また、本発明の他の目的は、省スペース化
と同時に自動工具交換装置が動作する時に生じる振動を
少なくする構造をもったマシニングセンタを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、３軸を制御軸とする横型のマシニング
センタにおいて、ベッド上にイケールを固定し、このイ
ケール本体にＸ軸ガイドウェイを上下に設けるととも
に、前記Ｘ軸ガイドウェイを案内としてＸ軸サドルを取
り付け、前記Ｘ軸サドルにＹ軸ガイドウェイを設けると
ともに、このＹ軸ガイドウェイを案内としてＹ軸サドル
を設け、前記Ｙ軸サドルに案内をもたせ、主軸頭をＺ軸
移動するように取り付け、前記イケールによって自動工
具交換装置を支持するようにしたことを特徴とするもの
である。

【００１０】自動工具交換交換は、前記イケールに取り
付けられる固定式の円筒形ツールマガジンと、ツールマ
ガジンの内部に設けられる選択アームと、主軸と前記選
択アームの間で工具を受け渡す交換アームを有すること
が好ましく、省スペース化と同時に自動工具交換装置が
動作する時に生じる振動を少なくする構造とすることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるマシニングセ
ンタの一実施形態について、添付の図面を参照して説明
する。図１は、本実施の形態による３軸マシニングセン
タ全体の外観図である。図２は、同マシニングセンタの
側面を示す図、図３は、同マシニングセンタの正面を示
す図である。符号１０は、ベッドを示す。このベッド１
０の上面の前側には、テーブル１２が固定されている。
このテーブル１２には、ワークの位置決めおよびクラン
プを行う取付具１３を介して加工対象のワークＷが取り
付けられるようになっている。本実施の形態による３軸
マシニングセンタでは、コラムトラバース形を採用する
かわりに、イケール１４をベッド１０上に搭載するよう
にしている。そして、各制御軸Ｘ、Ｙ、Ｚは、図１に示
すように設定される。

【００１２】１．イケール イケール１４は、ベッド１０に固定されているもので、
その前面部１５には、上端部、下端部にそれぞれテーブ
ル１２の左右方向のＸ軸のガイドウェイ１６ａ、１６ｂ
が設けられている。このＸ軸ガイドウェイ１６ａ、１６
ｂをＸ軸の案内として、Ｘ軸サドル１８がＸ軸方向に移
動自在なようにイケール１４の前面部１５に取り付けら
れている。

【００１３】このＸ軸サドル１８の前面部には、その左
右両端部にそれぞれ主軸上下方向であるＹ軸のガイドウ
ェイ１９ａ、１９ｂが設けられおり、このＹ軸ガイドウ
ェイ１９ａ、１９ｂをＹ軸の案内として、Ｙ軸サドル２
０がＹ軸方向上下に移動可能なようにＸ軸サドル１８の
前面に取り付けられている。

【００１４】符号２２は主軸頭を示す。本実施の形態に
よる３軸マシニングセンタでは、前記Ｙ軸サドル２０に
Ｚ軸方向、すなわち、ベッド１０の前後方向の案内が設
けられており、主軸頭２２は、このＹ軸サドル２０に対
してＺ軸方向に移動可能に保持されている。

【００１５】なお、図１、図２において、符号２４はイ
ケール１４の前方上方に配置されている自動工具交換装
置を示し、符号２６はイケール１４の背後に設置されて
いる制御盤を示している。前記自動工具交換装置２６に
ついては、さらに後述する。 ２．Ｘ軸サドル 次に、図４、図５を参照しながらＸ軸サドル１８および
Ｘ軸の送り機構について説明する。イケール１４の下方
には、Ｘ軸送り用のサーボモータ３０が配設されてい
る。このサーボモータ３０の接続されている回転軸３１
には、Ｘ軸送り用のボールネジにサーボモータ３０の回
転を伝達する駆動側のベベルギア３２が取り付けられて
いる。他方、図５に示すように、イケール１４において
は、その左右両側部に取り付けられた軸受３４ａ、３４
ｂを介してＸ軸方向に延びるボールネジ３５が回転自在
に支持されている。このボールネジ３５の一端部には、
従動側のベベルギア３６が取り付けられている。このベ
ベルギア３６が駆動側のベベルギア３２に噛み合うよう
になっており、したがって、Ｘ軸送り用のサーボモータ
３０の回転は、ベベルギア３２、３６を介してＸ軸送り
用のボールネジ３５に伝達されるようになっている。

【００１６】３８は、ボールネジ３５に螺合するナット
を示す。このナット３８は、Ｘ軸サドル１８の背面に形
成されている保持部３９を介してＸ軸サドル１８と一体
的に連結されている。また、Ｘ軸サドル１８の背面に
は、イケール１４の正面部１５にＸ軸方向に敷設された
Ｘ軸ガイドウェイ１６ａ、１６ｂに摺動自在に嵌合する
スライダ４０ａ、４０ｂが取り付けられている。したが
って、Ｘ軸ボールネジ３５の回転運動は、ナット３８に
よってＸ軸方向の直線送り運動に変換されてＸ軸サドル
１８に伝達されるようになっている。

【００１７】３．Ｙ軸サドル 図４および図６を参照しながら、Ｙ軸サドル２０および
そのＹ軸送り機構について、説明する。Ｘ軸サドル１８
の上部には、Ｙ軸送り用のサーボモータ４２が配設され
ている。このＹ軸送り用のサーボモータ４２には、Ｙ軸
と平行に延びるＹ軸送り用のボールネジ４６に接続され
ている。このＹ軸送り用ボールネジ４６は、Ｘ軸サドル
１８において軸受４５ａ、４５ｂを介して回転自在に支
持されている。また、このＹ軸送り用ボールネジ４６に
螺合するナット４８は、Ｙ軸サドル２０の一方の側部に
設けられた保持部４９によってＹ軸サドル２０と一体に
連結されている。なお、図４に示すように、Ｙ軸サドル
２０の背面には、Ｘ軸サドル１８の正面に敷設されてい
るＹ軸ガイドウェイ１９ａ、１９ｂに摺動自在に嵌合す
るスライダ５０ａ、５０ｂが取り付けられている。した
がって、Ｙ軸送り用サーボモータ４２の回転は、Ｙ軸送
り用ボールネジ４６、ナット４８によってＹ軸方向の直
線送り運動に変換されてＹ軸サドル２０に伝達され、こ
のＹ軸サドル２０は、Ｙ軸ガイドウェイ１９ａ、１９ｂ
を案内として上下に運動することができる。

【００１８】４．主軸頭 次に、図４及び図６を参照して、主軸頭２２およびその
Ｚ軸送り機構について説明する。主軸頭２２の備える主
軸５２は、主軸頭２２に内蔵されたビルトインモータ
（図示せず）によって回転駆動される。Ｙ軸サドル２０
には、主軸頭２２を組み込むために方形の開口部５３が
設けられている。また、Ｙ軸サドル２０には、図６に示
すように、主軸頭２２をＺ軸方向に送るための案内を構
成するものとして、ガイドブロック５４ａ、５４ｂがＺ
軸と平行に取り付けられている。このガイドブロック５
４ａ、５４ｂには、主軸頭２２の下面に取り付けられて
いるガイドレール５５ａ、５５ｂが摺動自在に嵌合する
ようになっている。

【００１９】図４、図６に示されるように、符号５６が
Ｚ軸送り用のサーボモータである。この場合、Ｙ軸サド
ル２０には、Ｚ軸方向と平行なＺ軸送り用ボールネジ５
７が設けられており、サーボモータ５６は、このＺ軸送
り用ボールネジ５７を回転駆動する。このＺ軸送り用ボ
ールネジ５７に螺合するナット５８は、主軸頭２２の下
部に設けられた保持部５９を介して主軸頭２２と一体に
連結されている。したがって、サーボモータ５６の駆動
作用下に主軸頭２２は、ガイドレール５５ａ、５５ｂが
ガイドブロック５４ａ、５４ｂを摺動しながら、これら
を案内としてＺ軸方向の直線送り運動をすることができ
る。

【００２０】５．自動工具交換装置 次に、本実施の形態によるマシニングセンタが搭載する
自動工具交換装置２４について、図１乃至図３を参照し
て説明する。符号６０は、円筒状のツールマガジンであ
る。このツールマガジン６０には、その円周方向に多数
の工具６１が格納されるようになっている。

【００２１】この実施の形態では、ツールマガジン６０
は、イケール１４を支持構造に利用して取り付けられて
いる。すなわち、イケール１４の上端部に水平に延びる
支持枠６２が取り付けられおり、この支持枠６２の先端
部にツールマガジン６０が固定されている。

【００２２】本実施の形態によるツールマガジン６０
は、回転式ではなく固定式として構成されている。した
がって、ツールマガジン６０に格納されている工具６１
を取り出し、また、元の位置に納めるために回転式の選
択アーム６３がツールマガジン６０の内部に設けられて
いる。符号６４は、この選択アーム６３を回転駆動する
サーボモータである。

【００２３】このようなツールマガジン６０は、図３に
示すように、ベッド１０の幅よりも小さい直径のもの
で、選択アーム６３の回転軸６５の位置は、ベッド幅方
向のおおよそ中央に位置するようになっている。

【００２４】図３において、符号６６は、選択アーム６
３から受け取った工具６１を主軸５２に装着し、また、
主軸５２から工具６１を取り外して選択アーム６３に受
け渡す交換アームである。この実施形態では、交換アー
ム６６には、フック形が採用されており、両端部には互
いに逆方向を向いたフック６７ａ、６７ｂが設けられて
いる。

【００２５】以上のように構成されるマシニングセンタ
によれば、次のような利点が得られる。

【００２６】このマシニングセンタをＦＴＬの生産ライ
ンに設置する場合は、複数台が横並びに設置される。こ
のマシニングセンタでは、ベッド１０に固定のイケール
１４にＸ軸サドル１８を設け、このＸ軸サドル１８にＺ
軸の案内を有するＹ軸サドル２０を設け、主軸頭２２を
Ｙ軸サドル２０で取り付けるようにしているので、従来
のコラム移動形のマシニングセンタに較べて、コラムト
ラバースを確保する分だけ省スペース化が可能となる。

【００２７】しかも、イケール１４は、自動工具交換装
置２４の工具マガジン６０の支持構造も兼ねているの
で、自動工具交換装置２４がベッド１０幅方向に張り出
さないようにこれをマシニングセンタに搭載することが
可能となり、複数台を横並びに設置する場合の一層の省
スペース化を達成することができる。したがって、これ
により狭いスペースの制約での中で効率の良いＦＴＬの
生産ラインの構築に資することができる。

【００２８】さらに、本実施形態のように、マシニング
センタに搭載する工具マガジン６０を固定式のものと
し、選択アーム６３の回転して工具の取り出しをするよ
うにすることにより、回転式のマガジンに較べて騒音や
振動を少なくすることができ、振動が主軸５２に伝わり
加工精度を低下させることを回避することができる。

【００２９】さらにまた、イケール１４の前方がシンプ
ルになるので、主軸回りを切粉やクーラントの飛散防止
カバー等で覆うことが簡単であり、加工中に切粉がマシ
ニングセンタの後方、すなわち、イケールの後方に飛散
することがなく回収に有利な構造とすることができる。

【００３０】以上、本発明について、固定形ツールマガ
ジンの自動工具交換装置を搭載した実施形態を挙げて説
明したが、自動工具交換装置はツールマガジンが回転す
る形式のものであってよいことはもちろんである。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、横幅をコンパクトにしてＦＴＬなどの加工ラ
インの省スペース化に資するマシニングセンタにするこ
とができ、また、省スペース化と同時に自動工具交換装
置が動作する時に生じる振動を少なくする構造とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマシニングセンタの一実施形態を
示す外観図。

【図２】同実施形態によるマシニングセンタの側面図。

【図３】同実施形態によるマシニングセンタの正面図。

【図４】同実施形態によるマシニングセンタにおいてＸ
軸サドル、Ｙ軸サドルを示す側面図。

【図５】Ｘ軸サドルのＸ軸送り機構を示す断面図。

【図６】Ｙ軸サドルのＹ軸送り機構および主軸頭のＺ軸
送り機構を示す断面図。

【符号の説明】

１０ ベッド １４ イケール １８ Ｘ軸サドル ２０ Ｙ軸サドル ２２ 主軸頭 ２４ 自動工具交換装置 ２６ 制御盤 ３０ Ｘ軸送り用サーボモータ ４２ Ｙ軸送り用サーボモータ ５６ Ｚ軸送り用サーボモータ ６０ 工具マガジン ６１ 工具 ６３ 選択アーム ６６ 交換アーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３軸を制御軸とする横型のマシニングセン
   タにおいて、 ベッド上にイケールを固定し、このイケール本体にＸ軸
   ガイドウェイを上下に設けるとともに、前記Ｘ軸ガイド
   ウェイを案内としてＸ軸サドルを取り付け、前記Ｘ軸サ
   ドルにＹ軸ガイドウェイを設けるとともに、このＹ軸ガ
   イドウェイを案内としてＹ軸サドルを設け、前記Ｙ軸サ
   ドルに案内をもたせ、主軸頭をＺ軸移動するように取り
   付け、前記イケールによって自動工具交換装置を支持す
   るようにしたことを特徴とするマシニングセンタ。
2. 【請求項２】自動工具交換交換は、前記イケールに取り
   付けられる固定式の円筒形ツールマガジンと、ツールマ
   ガジンの内部に設けられる選択アームと、主軸と前記選
   択アームの間で工具を受け渡す交換アームを有すること
   を特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタ。