JP2005088103A

JP2005088103A - マシニングセンタの加工制御装置

Info

Publication number: JP2005088103A
Application number: JP2003322161A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hiramoto; 一之平元; Takahiro Koo; 孝宏小尾; Kensei Riyuu; 建成劉
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】次工程工具を起動して加工を開始までのロスをなくすことにより加工時間を短縮できるマシニングセンタの加工制御装置を提供する。
【解決手段】複数の工具Ｔを有するタレットヘッド２０をタレットベース５に備えたマシニングセンタの加工制御装置において、上記各工具Ｔａ〜Ｔｆを独立して回転駆動する工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆを工具毎に設け、加工工程の工具Ｔａの回転駆動中に次工程の工具Ｔｄを回転起動しておき、該次工程工具Ｔｄが加工位置にくるように上記タレットヘッド２０を割り出し、次工程の加工を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の工具が装着されたタレットヘッドを備えたマシニングセンタの加工制御装置に関する。

複数の工具が装着されたタレットヘッドを備えたマシニングセンタでは、タレットヘッドにより所望の工具を加工位置に回転割り出し、該工具によりワークの加工を行い、該工具による加工が終了した後、次工程の工具を加工位置に回転割り出し、該次工程工具を回転駆動して次のワーク加工を行なうのが一般的となっている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開平６−１３４６４０号公報実開平９−５２９号公報

ところが、上述のように次工程工具を加工位置に回転割り出し、該次工程工具を起動してワーク加工を行なうようにした場合には、次工程工具を回転起動して加工を開始するまでの時間がロスとなり、それだけ全体の加工時間が長くなるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、次工程工具を起動して加工を開始するまでのロスをなくすことにより加工時間を短縮できるマシニングセンタの加工制御装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明は、複数の工具を有するタレットヘッドを備えたマシニングセンタの加工制御装置において、上記各工具を独立して回転駆動する工具駆動モータを工具毎に設け、加工工程の工具の回転駆動中に次工程の工具を回転起動しておき、該次工程工具が加工位置にくるように上記タレットヘッドを割り出し、次工程の加工を行なうようにした加工制御部を設けたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記加工制御部は、加工工程の工具の回転駆動中に次工程の工具の回転速度が、加工時回転速度に達するよう制御することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、工具駆動モータのうち何れか第１の工具駆動モータを回転駆動する第１駆動回路と、上記工具駆動モータのうち上記第１の工具駆動モータを除く何れか第２の工具駆動モータを回転駆動する第２駆動回路とを備え、上記加工制御部は、上記第１，第２駆動回路により駆動する工具駆動モータを順次切り換えることにより加工工程の工具駆動モータと次工程の工具駆動モータを回転駆動することを特徴としている。

請求項１の発明では、加工工程の工具の回転駆動中に次工程工具を回転起動しておき、該次工程工具を加工位置に割り出して次工程の加工を行なうようにしたので、次工程工具を加工位置に割り出すと略同時に加工を開始することができ、次工程工具による加工開始までのロスをなくすことができ、その分だけ加工時間を短縮できる。

請求項２の発明では、加工工程の工具を回転駆動している間に次工程の工具の回転速度が加工時回転速度に達するようにしたので、加工工程工具による加工が終了すると直ちに次工程工具による加工を開始でき、より一層加工時間を短縮できる。

請求項３の発明によれば、各工具毎に工具駆動モータを設けるにあたって、第１，第２駆動回路により駆動する工具駆動モータを順次切り換えることにより加工工程の工具駆動モータと次工程の工具駆動モータを回転駆動するようにしたので、加工中の工具駆動モータと次工程の工具駆動モータとを駆動する２つの駆動回路だけで連続した加工が可能となり、各駆動モータ毎に駆動回路を設ける場合に比べてコストを低減できる。

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。

図１ないし図５は、本発明の一実施形態によるマシニングセンタを説明するための図であり、図１は横形マシニングセンタの斜視図、図２はタレットヘッドの断面図、図３は工具駆動モータの断面図、図４，図５（ａ），（ｂ）は工具駆動モータの制御ブロック図である。

図において、１は横形マシニングセンタを示しており、これは概ね縦横寸法が５００〜８００ｍｍ程度で、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向における加工ストロークが１５０ｍｍ程度の卓上型のものである。

上記マシニングセンタ１は、機械正面から見て、有底箱状の固定ベッド２の後端部２ａに垂直上方に延びるコラム３を固着し、該コラム３によりサドル４を左右（Ｘ軸）方向に移動可能に支持し、該サドル４によりタレットベース５を上下（Ｙ軸）方向に移動可能に支持し、該タレットベース５によりクイル６を前後（Ｚ軸）方向に移動可能に支持した概略構造を有している。上記固定ベッド２の前端部２ｂにはワークＷが搭載されるテーブル７が配設されている。

上記コラム３は中央部に開口を有する矩形枠状に形成されている。このコラム３の前面には上下一対のガイドレール８，８が配設されており、該各ガイドレール８により上記サドル４がＸ軸方向に移動可能に支持されている。該サドル４はコラム３の上面に配設されたボールねじ９ａとサーボモータ９ｂにより往復駆動される。

上記サドル４は上ベース１１と下ベース１２とを左右の支柱１３，１３により結合することにより中央部に開口を有する枠状に形成されている。この左右の支柱１３の前面にはガイドレール１４が配設されており、該左右のガイドレール１４より上記タレットベース５がＹ軸方向に移動可能に支持されている。該タレットベース５は上，下ベース１１，１２により支持された左右のボールねじ１５ａ，１５ａとサーボモータ１５ｂ，１５ｂにより往復駆動される。

上記タレットベース５はサドル４及びコラム３の開口内を通って後方に延びる概ね直方体状に形成されたベース本体５ｂの左，右にフランジ部５ｃ，５ｃを形成したものである。上記タレットベース５のベース本体５ｂの軸芯部には摺動孔５ａが形成されており、該摺動孔５ａ内に上記クイル６がＺ軸方向に摺動可能にかつ回転不能に挿入されている。該クイル６と摺動孔５ａとの間はシール部材１６によりシールされている。このクイル６はタレットベース５のベース本体５ｂの略全長に渡る長さを有する円筒状のもので、コラム３の背面側に配設された不図示のボールねじ，サーボモータにより往復駆動される。

上記クイル６の前端部にはタレットヘッド２０が装着されている。このタレットヘッド２０は、上記クイル６内に挿入され軸受２３，２４を介して回転可能に支持された円筒状のタレット軸２２と、該タレット軸２２の前端面２２ａに複数本のボルト２６により着脱可能に締結固定されたタレット本体２５とを有している。

上記タレット本体２５は、軸芯部に凹部２５ａを有する円形のドラム本体２５ｂの外周部に所定角度間隔をあけて複数のモータ取付け孔２５ｃを形成した構造のものであり、該ドラム本体２５ｂの底壁部２５ｅは上記凹部２５ａを介して挿入された上記ボルト２６により上記タレット軸２２に取付けられている。また上記底壁２５ｅには後方に突出する円筒状のフランジ部２５ｄが形成されている。

上記各モータ取付け孔２５ｃには工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆがこれの回転軸線Ｒがクイル軸線Ｃと平行になるよう装着されている。この各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆは、ドラム本体２５ｂに固定されたハウジング３８内に軸受３９，３９を介して回転軸４０を回転自在にかつ軸方向に移動不能に挿入し、該回転軸４０の外周面にロータ４１を配置するとともに、ハウジング３８の内周面にロータ４１と対向するようにステータ４２を配置した構造となっている。なお、４３は回転軸４０の回転速度・回転角度を検出するセンサである。

上記各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆの回転軸４０には工具Ｔａ〜Ｔｆが装着されたコレット４５がテーパ嵌合により固定されている。この各工具Ｔａ〜Ｔｆは、クイル軸線Ｃを中心とするタレット本体２５の円周上に位置するように、かつクイル軸線Ｃと平行になるよう配置されている。

このようにして各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆは工具毎に設けられており、各工具Ｔａ〜Ｔｆをそれぞれ独立して回転駆動するように構成されている。

上記タレットヘッド２０にはクイル軸線Ｃ回りに所望の工具Ｔを所定の加工位置に回転割り出し位置決めする回転割り出し機構２８が配設されており、該回転割り出し機構２８は、以下の構造となっている。

上記クイル６の前端部に形成された外周フランジ部２１ａには環状の固定側カップリング２９がボルト３０により締結固定されている。該固定側カップリング２９の外側には環状の旋回側カップリング３１が同軸をなすように配置されており、該旋回側カップリング３１は上記タレット本体２５のフランジ部２５ｄにボルト３２により締結固定されている。

上記フランジ部２５ｄとクイル６の外周フランジ部２１ａより前側部分との間には断面凸形状の環状の結合カップリング３５が上記固定側，旋回側カップリング２９，３１の両方に噛合する噛合位置と、該両カップリング２９，３１との噛合を解除する噛合解除位置との間で軸方向に進退可能に配置されている。

この結合カップリング３５は、上記クイル６の前端部２１ｂにボルト締め固定された断面凹状のシリンダ部材３６に係合可能に支持されており、該結合カップリング３５とシリンダ部材３６とで形成された油圧室３７，３７に油圧を供給することにより軸方向に進退駆動される。

上記タレット軸２２の後端部２２ｂにはウォームホイール４０が固着されており、該ウォームホイール４０には不図示の回転割り出し駆動モータにより回転駆動されるウォームギヤ４１が噛合している。

上記結合カップリング３５が固定側，旋回側カップリング２９，３１の両方に噛合する噛合位置にあるときにはタレット本体２５は所望の工具Ｔが加工位置に位置するように位置決め固定されており、該加工位置にある工具Ｔで切削加工が行なわれる。

次加工工具を加工位置に割り出すには、結合カップリング３５が油圧により噛合解除位置に前進して両カップリング２９，３１との噛合を解除する。これによりタレット軸２２及びタレット本体２５がクイル６に対して回転可能となり、回転割り出しモータによりタレット本体２５が回転し、次加工工具を加工位置に回転割り出しする。次加工工具が加工位置に割り出されると、結合カップリング３５が油圧により噛合位置に後退して固定側，旋回側カップリング２９，３１の両方に噛合する。その結果、タレット本体２５は位置決め固定され、次加工工具による切削加工が行なわれる。

上記横形マシニングセンタ１は、各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆ及び回転割り出し機構２８を駆動制御する制御装置６０を備えている。この制御装置６０は、主として図４（ａ）に示すように、各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆ（No.1〜No.6) に電源を供給する第１，第２アンプ（駆動回路）５５，５６と、第１アンプ５５と工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆの何れかとを、また第２アンプ５６と工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆの残りの何れかとをそれぞれ電気的に接続又は遮断する切り換えスイッチ５７と、予め設定された加工プログラムに基づいて第１，第２アンプ５５，５６を駆動制御するとともに切り換えスイッチ５７を切り換え制御する加工制御部として機能するコントロールユニット５８とを備えている。

このコントロールユニット５８は、運転中に加工プログラムの内容を先読みし、次に使用する工具の回転数や回転方向を取り出して制御するように構成されている。あるいは前もって使用する工具の番号、回転方向，回転速度のみデータを作成しておき、そのデータに基づいて駆動制御するように構成してもよい。

例えば工具Ｔａ，Ｔｄ，Ｔｂの順でワーク加工を行う場合、切り換えスイッチ５７により第１アンプ５５と工具駆動モータ３３ａとを接続し、該第１アンプ５５により工具駆動モータ３３ａを回転駆動し（図４（ａ）参照）、これにより工具駆動モータ３３ａの工具Ｔａによるワーク加工を行なう。この工具駆動モータ３３ａの回転駆動中に、次の工具Ｔｄの回転数や回転方向に基づいて切り換えスイッチ５７により第２アンプ５６と次工程用の工具駆動モータ３３ｄとを接続し、第２アンプにより工具駆動モータ３３ｄを回転起動させる（図４（ｂ）参照）。

そして工具駆動モータ３３ｄの回転速度は加工時の回転速度に高められ、上記工具駆動モータ３３ａによる加工が終了すると、切り換えスイッチ５７により工具駆動モータ３３ａへの電源供給を遮断し、該工具駆動モータ３３ａの駆動を停止する。これとともに回転起動している第２の工具駆動モータ３３ｄを加工位置に回転割り出し位置決めし、該工具駆動モータ３３ｄの工具Ｔｄによるワーク加工を行なう（図５（ａ）参照）。この工具駆動モータ３３ｄの回転駆動中に、切り換えスイッチ５７により第１アンプ５５とさらに次工程用の工具駆動モータ３３ｂとを接続し、該工具駆動モータ３３ｂを回転起動させ（図５（ｂ）参照）、加工時の回転速度まで高める。

このようにして第１，第２アンプ５５，５６により駆動する各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆを順次切り換えることにより加工工程の工具駆動モータ３３ａと次工程の工具駆動モータ３３ｄとを回転駆動し、かつ加工工程の工具駆動モータ３３ａの回転駆動中に次工程の工具駆動モータ３３ｄを回転起動しておき、該次工程の工具駆動モータ３３ｄを加工位置に回転割り出し、該工具駆動モータ３３ｄの次工程工具Ｔｄにより次工程の加工を行なうように構成されている。

本実施形態によれば、各工具Ｔａ〜Ｔｆ毎に工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆを設け、各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆにより各工具Ｔａ〜Ｔｆを独立して回転駆動するようにしたので、工具を工具駆動モータにより直接回転駆動することができ、従来のベルトやギヤ等による駆動力伝達部を不要にでき、駆動部の構造を簡単にでき、かつ騒音や振動の発生を抑制できる。

本実施形態では、加工工程の工具駆動モータ３３ａの回転駆動中に次工程の工具駆動モータ３３ｄを回転起動しておき、該工具駆動モー３３ｄの次工程工具Ｔｄを加工位置に割り出して次工程の加工を行なうようにしたので、次工程工具Ｔｄを加工位置に割り出すと略同時に次の加工を開始することができ、次工程工具Ｔｄによる加工開始までのロスをなくすことができ、その分だけ加工時間を短縮できる。

さらに次工程の工具駆動モータ３３ｄの回転速度を加工時の回転速度まで高めたので、より一層加工時間を短縮できる。

本実施形態では、第１，第２アンプ５５，５６により駆動する各工具駆動モータ３３ａ〜３３ｆを順次切り換えることにより加工工程の工具駆動モータ３３ａと次工程の工具駆動モータ３３ｄを回転駆動するようにしたので、加工中の工具駆動モータ３３ａと次工程の工具駆動モータ３３ｄとを駆動する２つのアンプ５５，５６だけで連続した加工が可能となり、各駆動モータ毎にアンプを設ける場合に比べてコストを低減できる。

なお、上記実施形態では、横形マシニングセンタを例に説明したが、本発明は、図６に示すように、六角形状のタレットヘッド５１に複数の工具Ｔａ〜Ｔｆをクイル軸線と直角方向に放射状をなすように配置した立形マシニングセンタ５０にも適用できる。この場合にも、各工具Ｔａ〜Ｔｆ毎に工具駆動モータ５２ａ〜５２ｆを設けることにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態による横形マシニングセンタの加工制御装置を説明するための斜視図である。上記横形マシニングセンタのタレットヘッドの断面図である。上記タレットヘッドに配設された工具駆動モータの断面図である。上記工具駆動モータの制御ブロック図である。上記工具駆動モータの制御ブロック図である。上記実施形態の他の実施形態による立形マシニングセンタのタレットヘッドを示す図である。

符号の説明

１横形マシニングセンタ
５タレットベース
２０タレットヘッド
３３ａ〜３３ｆ工具駆動モータ
５８コントロールユニット（加工制御部）
Ｔａ〜Ｔｆ工具

Claims

複数の工具を有するタレットヘッドを備えたマシニングセンタの加工制御装置において、上記各工具を独立して回転駆動する工具駆動モータを工具毎に設け、加工工程の工具の回転駆動中に次工程の工具を回転起動しておき、該次工程工具が加工位置にくるように上記タレットヘッドを割り出し、次工程の加工を行なうようにした加工制御部を設けたことを特徴とするマシニングセンタの加工制御装置。
請求項１において、上記加工制御部は、加工工程の工具の回転駆動中に次工程の工具の回転速度が、加工時回転速度に達するよう制御することを特徴とするマシニングセンタの加工制御装置。
請求項１又は２において、工具駆動モータのうち何れか第１の工具駆動モータを回転駆動する第１駆動回路と、上記工具駆動モータのうち上記第１の工具駆動モータを除く何れか第２の工具駆動モータを回転駆動する第２駆動回路とを備え、上記加工制御部は、上記第１，第２駆動回路により駆動する工具駆動モータを順次切り換えることにより加工工程の工具駆動モータと次工程の工具駆動モータを回転駆動することを特徴とするマシニングセンタの加工制御装置。