JP2006255796A - Gantry type machine tool - Google Patents

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Shigeharu Shirai
重治 白井
Takeshi Tanaka
武 田中
Hiroyoshi Tagami
裕芳 田上
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Shinx Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve working efficiency by shortening the traveling distance of a spindle head in tool replacement to eliminate a waste time. <P>SOLUTION: In this gantry type machine tool, a number of tool holders 22 are fitted to a mounting frame 20, and a cutting tool 23 is removably held on the tool holder 22. A cutting tool 10 of a spindle head 9 is controlled and moved to cut a work W on a table 2, and further replace the cutting tool 10. In the machine tool, the mounting frame 20 can be moved in the direction of an X-axis guide rail 3 to adjust and set the replacement position of the cutting tool 23. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、切削工具の交換作業を迅速に行い、もって加工作業を効率的に行うことができるようにしたガントリー型の工作機械に関する。   The present invention relates to a gantry-type machine tool capable of quickly performing a cutting tool replacement operation and thereby performing a machining operation efficiently.

図5は、従来のガントリー型の工作機械の一例を示す説明図である。図において、101は本体フレーム 102はテーブル 103は本体フレーム110のX軸ガイドレール104に配設した前後移動フレーム 105は前後移動フレーム103のY軸ガイドレール106に配設した左右移動ベース 107は左右移動ベース105のZ軸ガイドレール108に配設した昇降移動ベース 109は昇降移動ベース107に固定して設けた主軸ヘッド 110は主軸ヘッド109の下端部にATC装置(図示省略)を介して交換自在に保持した回転式の切削工具である。   FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a conventional gantry type machine tool. In the figure, 101 is a main body frame 102 is a table 103 is a front and rear moving frame 105 disposed on the X axis guide rail 104 of the main body frame 110 is a left and right moving base 107 is disposed on the Y axis guide rail 106 of the front and rear moving frame 103 The lift head 109 provided on the Z-axis guide rail 108 of the moving base 105 is fixed to the lift head 107. The spindle head 110 is replaceable at the lower end of the spindle head 109 via an ATC device (not shown). Is a rotary cutting tool held in

また上記の工作機械は、次の構成を有している。すなわち、111はテーブル102の後方位置に固定して設けた取付フレーム 112はY軸ガイドレール方向と同方向にして取付フレーム111に配設した多数の工具ホルダ 113は各工具ホルダ112に着脱自在に保持した切削工具である。上記および前記した切削工具110、113は、テーブル102に取りつけたワークWの加工内容に応じて適宜に選択して備えるものである。   The machine tool has the following configuration. That is, reference numeral 111 denotes a mounting frame 112 fixedly provided at the rear position of the table 102. A large number of tool holders 113 arranged on the mounting frame 111 in the same direction as the Y-axis guide rail direction are detachable from each tool holder 112. It is a held cutting tool. The above-described and above-described cutting tools 110 and 113 are appropriately selected according to the machining content of the workpiece W attached to the table 102.

上記のガントリー型の工作機械においては、テーブル102に固定したワークWに対して主軸ヘッド109の切削工具110をX軸、Y軸およびZ軸(前後、左右および上下)の三軸方向に制御移動して所要の切削加工を行うものである。またワークWに対して複数の切削工具による多工程加工を行うときには、主軸ヘッド109を制御移動して空の工具ホルダ112に切削工具110を離脱保管し、続いて空になった主軸ヘッド109を次に使用する工具ホルダ111の切削工具113に対応して保持し、いわゆる工具交換によって加工作業を継続したものである。   In the above gantry-type machine tool, the cutting tool 110 of the spindle head 109 is controlled and moved in the three axis directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis (front and rear, left and right, and upper and lower) with respect to the workpiece W fixed to the table 102. Then, the required cutting process is performed. Further, when performing multi-step machining with a plurality of cutting tools on the workpiece W, the spindle head 109 is controlled and moved to remove and store the cutting tool 110 in the empty tool holder 112, and the empty spindle head 109 is subsequently removed. The tool holder 111 to be used next is held corresponding to the cutting tool 113, and the machining operation is continued by so-called tool replacement.

さて、この種の工作機械にあって、テーブル面積に相当する大形ワークを加工するときは、切削工具110の後方移動位置と取付フレーム111の切削工具113位置とは接近しており、工具交換のための主軸ヘッド109の空走移動距離は少ない。その一方で、小物ワークWを加工するときは、安全かつ良好な作業性を確保する観点からワークWをテーブル102の前方にセットすることが推奨されている。(図5参照)この場合は、工具交換に要する主軸ヘッド109の空走距離が非常に大きくなる。   Now, in this type of machine tool, when machining a large workpiece corresponding to the table area, the rearward movement position of the cutting tool 110 and the position of the cutting tool 113 of the mounting frame 111 are close to each other, and the tool is changed. For this reason, the idling travel distance of the spindle head 109 is small. On the other hand, when processing a small workpiece W, it is recommended that the workpiece W be set in front of the table 102 from the viewpoint of ensuring safe and good workability. In this case, the idle running distance of the spindle head 109 required for tool change becomes very large.

したがって、小物ワークを多工程で終日行う加工作業では、空走による無駄時間の蓄積により著しい作業能率の低下を招くという問題点が生じた。主軸ヘッドの高速運転により問題点を解消しようとすると、あらたに機械の磨耗の増大、電力消費の増大という問題が起こり、好ましい結果が得られなかった。
日本建材新聞社 WOOD TECHNOLOGY JAPAN 第6巻 木工機械グラフ 第5号(通巻412号)平成16年4月25日
Therefore, in the machining work in which the small work is performed in multiple steps throughout the day, there is a problem that the work efficiency is significantly lowered due to accumulation of dead time due to idle running. When trying to solve the problem by high-speed operation of the spindle head, problems such as increased wear of the machine and increased power consumption occurred, and favorable results were not obtained.
Nippon Building Materials Newspaper WOOD TECHNOLOGY JAPAN Vol.6 Woodworking Machine Graph No.5 (Volume 412) April 25, 2004

本発明が解決しようとする課題は、工具交換時における主軸ヘッドの空走距離を短縮し、加工作業の能率向上を図ることである。   The problem to be solved by the present invention is to shorten the idle running distance of the spindle head at the time of tool change and to improve the efficiency of machining operations.

課題の解決手段として、本発明のガントリー型の工作機械は、工具ホルダを備えた取付フレームをX軸ガイドレール方向に移動調整できるようにしたことを最も大きな特徴としている。   As a means for solving the problems, the gantry type machine tool of the present invention is characterized in that the mounting frame having the tool holder can be moved and adjusted in the direction of the X-axis guide rail.

本発明に係るガントリー型の工作機械によれば、ワークの大小すなわち主軸ヘッドの位置に応じて工具ホルダを適切に位置調整することができる。このため、主軸ヘッドの余計な移動がなく、作業能率を向上することができる。またこれに伴って機械的に磨耗、電力消費などを低く抑えることができる。   According to the gantry-type machine tool according to the present invention, the tool holder can be appropriately adjusted according to the size of the workpiece, that is, the position of the spindle head. For this reason, there is no extra movement of the spindle head, and work efficiency can be improved. Along with this, mechanical wear, power consumption, etc. can be kept low.

主軸ヘッドの移動距離を可及的に短縮し、工具交換時の無駄時間を排除するという目的を、以下の構成によって簡単かつ合理的に実現した。   The objectives of shortening the moving distance of the spindle head as much as possible and eliminating dead time when changing tools are realized simply and rationally with the following configuration.

図1は、この発明に係るガントリー型の工作機械の一実施例を示す側面図 図2は、同じく正面図 図2は同じく側面図 図3は一部の構成を省略して示す正面図にして、1は本体フレーム 2は本体フレーム1の上面部に設けた水平のテーブル 3は本体フレーム1の左右両側に配設したX軸ガイドレール 4はX軸ガイドレール3に移動自在に配設した矩形枠状の前後移動フレーム 5は前後移動フレーム4に配設した左右方向のY軸ガイドレール 6はY軸ガイドレール5に移動自在に配設した左右移動ベース 7は左右移動ベース6の前面部に配設したZ軸ガイドレール 8はZ軸ガイドレール7に移動自在に配設した昇降移動ベースである。   1 is a side view showing an embodiment of a gantry-type machine tool according to the present invention. FIG. 2 is a front view of the same. FIG. 2 is a side view of the same. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a main body frame 2 The horizontal table 3 provided in the upper surface part of the main body frame 1 The X-axis guide rail 4 arrange | positioned at the both right and left sides of the main body frame 1 4 The rectangle arrange | positioned so that the X-axis guide rail 3 was movable A frame-like front / rear moving frame 5 is a left / right Y-axis guide rail 6 disposed on the front / rear moving frame 4, and a left / right movement base 7 is movably disposed on the Y-axis guide rail 5. The disposed Z-axis guide rail 8 is an elevating / moving base that is movably disposed on the Z-axis guide rail 7.

上記の前後移動フレーム4、左右移動ベース7および昇降移動ベース8は、各別に連係した周知の制御駆動手段(サーボモータ、サーボモータに駆動される送りねじ軸、送りねじ軸に螺合するナット体からなる)およびこれを統合して制御駆動するコンピュータ(CNC制御装置)によって、前後方向、左右方向および上下方向に制御移動される。   The front / rear moving frame 4, the left / right moving base 7, and the lifting / lowering base 8 are composed of well-known control driving means (servo motor, feed screw shaft driven by the servo motor, and nut body screwed to the feed screw shaft). And a computer (CNC control device) that controls and integrates the control and movement in the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction.

9は昇降移動ベース8の前面側に設けた主軸ヘッド 10は主軸ヘッド9の回転軸に、ATC装置(図示省略)を介して保持した切削工具である。この切削工具10は、コンピュータの制御指令信号によって着脱操作を行われる。   Reference numeral 9 denotes a spindle head 10 provided on the front surface side of the up-and-down moving base 8. A cutting tool 10 is held on the rotating shaft of the spindle head 9 via an ATC device (not shown). The cutting tool 10 is attached and detached by a computer control command signal.

20は両側のスライドベアリング21をX軸ガイドレール3に係合して前後移動自在としたビーム状の取付フレーム 22は取付フレーム21の左右方向に間隔的に配設した多数(実施例では8個)の工具ホルダ 23は工具ホルダ22に着脱自在に保持した多数(実施例では7本)の切削工具 24a〜24cはX軸ガイドレール3に設けた多数個(実施例では3個)のピン孔 25は上記のピン孔24a〜24cに対応して、その何れかに嵌合するように取付フレーム20に設けたストッパピン 26はストッパピン25の操作ハンドル Sa〜Scはストッパピン25がピン孔24a〜24cに対応する場合において、信号を出力する位置検出スイッチである。   Reference numeral 20 denotes a beam-like mounting frame 22 in which slide bearings 21 on both sides are engaged with the X-axis guide rail 3 so as to be movable in the front-rear direction. ) Tool holders 23 are detachably held in the tool holder 22 (seven in the embodiment) and many cutting tools 24a to 24c are provided in the X-axis guide rail 3 (three in the embodiment) pin holes. Reference numeral 25 corresponds to the pin holes 24a to 24c, and a stopper pin 26 provided on the mounting frame 20 so as to be fitted to any one of the pin holes 24a is an operation handle of the stopper pin 25. In the case corresponding to ˜24c, the position detection switch outputs a signal.

一実施例に係るガントリー型の工作機械の構成は上記の通りであって、図1のようにテーブル2上のワークWが大物材のときは、取付フレーム20を後方へ移動し、ストッパピン25を最も後方のピン孔24aに対応する。この位置は、ワークWの最後端部までを切削加工範囲としたとき、その位置の主軸ヘッド9の切削工具10が取付フレーム21の切削工具23に干渉しないように勘案して設定する。   The configuration of the gantry type machine tool according to one embodiment is as described above. When the workpiece W on the table 2 is a large material as shown in FIG. Corresponds to the rearmost pin hole 24a. This position is set in consideration so that the cutting tool 10 of the spindle head 9 at that position does not interfere with the cutting tool 23 of the mounting frame 21 when the cutting range is up to the end of the workpiece W.

このようにすることで、工具交換に要する主軸ヘッド9の移動距離を可及的に短縮することができ、加工作業をスピーディに行うことができる。またワークWが小物材のときには、これに伴って図1にある取付フレーム20を前方へ移動操作し、ワークWの後端位置に対応して設定する。この位置設定は、ピン孔24b、24cによって特定される2箇所のうち、何れから選択することができる。   By doing in this way, the moving distance of the spindle head 9 required for tool replacement can be shortened as much as possible, and the machining operation can be performed speedily. When the work W is a small material, the attachment frame 20 shown in FIG. 1 is moved forward in accordance with this, and the work W is set corresponding to the rear end position of the work W. This position setting can be selected from any of the two locations specified by the pin holes 24b and 24c.

なお上記の一実施例では、手動操作によって取付フレーム20を移動調整したが、この取付フレーム20に周知の駆動手段(一例として、モータ、モータによって回転制御されるY軸方向のねじ軸、ねじ軸に螺合したナット体)を連係すれば、自動的に位置設定を行うことができる。この手法によるときは、若干のコストアップを招くものの、その位置をコンピュータによって数値的に把握することができ、自動制御による切削加工を行ううえで効果的である。   In the above embodiment, the mounting frame 20 is moved and adjusted by manual operation. However, well-known driving means (for example, a motor, a screw shaft in the Y-axis direction controlled by the motor, a screw shaft) If the nut body is screwed together, the position can be automatically set. When this method is used, although the cost is slightly increased, the position can be grasped numerically by a computer, which is effective in performing cutting by automatic control.

ガントリー型工作機械の一実施例を示すの側面図である。It is a side view showing an example of a gantry type machine tool. 同じく、正面図である。Similarly, it is a front view. 同じく、一部の構成を取り除いて示す正面図である。Similarly, it is a front view which removes and shows a part of composition. ストッパピンとピン孔の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a stopper pin and a pin hole. 従来のガントリー型工作機械の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional gantry type machine tool.

符号の説明Explanation of symbols

1 本体フレーム
2 テーブル
3 X軸ガイドレール
4 前後移動フレーム
5 Y軸ガイドレール
6 左右移動ベース
7 Z軸ガイドレール
8 昇降移動ベース
9 主軸ヘッド
10 切削工具
20 取付フレーム
22 工具ホルダ
23 切削工具
24a ピン孔
24b ピン孔
24c ピン孔
25 ストッパピン
26 ハンドル
W ワーク
Sa 検出スイッチ
Sb 検出スイッチ
Sc 検出スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body frame 2 Table 3 X-axis guide rail 4 Back-and-forth movement frame 5 Y-axis guide rail 6 Left-right movement base 7 Z-axis guide rail 8 Lifting movement base 9 Spindle head 10 Cutting tool 20 Mounting frame 22 Tool holder 23 Cutting tool 24a Pin hole 24b Pin hole 24c Pin hole 25 Stopper pin 26 Handle W Work Sa detection switch Sb detection switch Sc detection switch

Claims (1)

テーブルを備えた本体フレームと、本体テーブルのX軸ガイドレールに配設した前後移動フレームと、上記前後移動フレームのY軸ガイドレールに配設した左右移動ベースと、上記左右移動ベースのZ軸移動ベースに配設した昇降移動ベースに備えた主軸ヘッドと、上記主軸ヘッドに交換自在に保持した切削工具と、前記本体フレームの後方位置に配設した取付フレームと、この取付フレームに配設したY軸ガイドレール方向の多数の工具ホルダと、工具ホルダに着脱自在に取りつけた多数の切削工具とを備え、主軸ヘッドの切削工具を制御移動して切削工具の交換とテーブル上のワークの加工を行う工作機械において、前記取付フレームをX軸方向に移動し、工具ホルダに保持した切削工具の交換位置を調整できるようにしたことを特徴とするガントリー型の工作機械。 A body frame provided with a table, a back-and-forth moving frame disposed on the X-axis guide rail of the body table, a left-and-right moving base disposed on the Y-axis guide rail of the back-and-forth moving frame, and a Z-axis movement of the left-and-right moving base A spindle head provided in a lifting / lowering base arranged on the base, a cutting tool held exchangeably on the spindle head, an attachment frame arranged at a rear position of the main body frame, and a Y arranged on the attachment frame Equipped with a large number of tool holders in the direction of the shaft guide rail and a large number of cutting tools removably attached to the tool holder, the cutting tool of the spindle head is controlled and moved to change the cutting tool and process the workpiece on the table. In a machine tool, the mounting frame is moved in the X-axis direction so that the exchange position of the cutting tool held in the tool holder can be adjusted. That gantry type machine tool.
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