JP2008105158A - 立形工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な製造ラインのレイアウトに対応することができる立形工作機械を提供する。
【解決手段】コラム１２に、主軸２２に装着される切削工具ＴがワークＷを加工する加工位置に対向するように開口部１２ａを形成し、当該開口部１２ａの両側部におけるコラム１２の左脚部１２ｂ及び右脚部１２ｃに、主軸２２に装着される切削工具Ｔと工具マガジン２５に収納される他の切削工具Ｔとを自動交換する自動工具交換装置２４を設けるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削工具を鉛直軸回りに回転駆動させてワークを加工する立形工作機械に関する。

ワークにドリル加工やフライス加工等を行うマシニングセンタは、工作機械の代表的なものである。一般に、このような工作機械には、一台の機械で様々な加工を行うことから、多数の切削工具を収納する工具マガジンと切削工具を装着する主軸との間で自動的に工具交換を行う自動工具交換装置が設けられている。

また、上記工作機械は、横形のものと、立形のものとに区別される。横形工作機は切削工具を水平軸回りに回転駆動させてワークを加工するものである。一方、立形工作機械は、切削工具を鉛直軸回りに回転駆動させてワークを加工するものである。このうち、従来の立形工作機械は、例えば、特許文献１に開示されている。

実用新案登録第２５０３４９９号公報

工作機械に中には、自動化の要求から、ワークを自動交換する自動ワーク交換装置を備えたものが提供されている。これにより、多数のワークを収納するワークストッカと、工作機械の加工位置との間で、加工済みワークと未加工ワークとを自動的に交換することができ、段取り時間の短縮を図っている。

しかしながら、従来の工作機械では、自動ワーク交換装置は横形工作機械には適用されていたが、立形工作機械には適用されていなかった。横形工作機械では、ワークを工具（主軸）軸心と直交する鉛直取付面に取り付けるため、ワークの切屑はワーク加工面から自然と下方に落下する。この結果、ワークの鉛直取付面には切屑が堆積することがないので、自動交換する次のワークを鉛直に取り付けることができる。一方、立形工作機械では、ワークを工具（主軸）軸心と直交する水平取付面に取り付けるため、ワークの切屑はワーク加工面やその周囲に堆積することになる。この結果、ワークを自動交換しようとすると、その切屑が水平取付面に堆積するおそれがあり、自動交換する次のワークを水平に取り付けることができない。従って、立形工作機械に自動ワーク交換装置を適用することは困難とされていた。

近年、様々な製品において小型化が図られており、この製品を構成する各部品にも小型化が要求されている。従って、工作機械で加工するその製品の部品であるワークも小さくなる。このように、加工するワークが小さくなると、切屑が小さくなると共に、その量も少なくなり、立形工作機械の水平取付面への切屑堆積量や、その周辺への切屑の飛散量も低減する。これにより、それらの切屑をエアー装置等により十分に排除することができることになり、立形工作機械にも自動ワーク交換装置を設けたいという要求が高まっている。

そこで、上記特許文献１に開示されるような立形工作機械に、自動ワーク交換装置を設けようとする場合には、加工位置に対して、工具交換とワーク交換とを同じ方向から行うことは困難であり、更に、自動工具交換装置は立形工作機械に固定されているため、自動ワーク交換装置及びそのワーク交換経路の設置位置は限定されてしまう。この結果、部品の製造ラインによっては、複数の立形工作機械を設置するものや、これに加えて、例えば、放電加工機のような加工機械を並設するものがあり、立形工作機械において自動ワーク交換装置及びそのワーク交換経路の設置位置が限定されてしまうと、製造ラインのレイアウトが複雑になるおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、様々な製造ラインのレイアウトに対応することができる立形工作機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る立形工作機械は、
支柱部材に工具を鉛直軸回りに回転駆動させる主軸を備えた立形工作機械であって、
前記支柱部材に、前記主軸に装着される前記工具がワークを加工する加工位置に対向するように開口部を形成し、
前記開口部の両側部における前記支柱部材に、前記主軸に装着される前記工具と他の工具とを自動交換する自動工具交換装置を取り外し可能に設ける
ことを特徴とする。

本発明に係る立形工作機械によれば、機械の前後左右からワークを自動交換させることができるので、様々な製造ラインのレイアウトに対応することができる。

以下、本発明に係る立形工作機械について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る立形工作機械の概略斜視図、図２は立形工作機械間に自動ワーク交換装置を接続したときの平面図、図３は立形工作機械に開口部を介して自動ワーク交換装置を接続したときの平面図、図４は立形工作機械と加工機とを備えた製造ラインのレイアウトの平面図である。

図１に示す立形工作機械１はマシニングセンタの機能を有しており、例えば、ドリル、フェイスミル、エンドミル、タップ等の切削工具Ｔを用いて、ワークＷに穴あけ加工、平面加工、溝加工、タップ加工等を行うものである。

図１に示すように、立形工作機械１の下部にはベッド１１が設けられており、このベッド１１上には門型をなすコラム（支柱部材）１２が立設している。門型のコラム１２は、その下方の左右方向（以下、Ｘ軸方向と記す）略中央部において開口する開口部１２ａと、この開口部１２ａの開口により形成される左脚部１２ｂ及び右脚部１２ｃとを有している。

コラム１２の前面には、Ｘ軸方向に延設するガイド１３，１４を介してサドル１８が支持されている。即ち、サドル１８はコラム１２に対してＸ軸方向に往復移動可能となっている。

更に、サドル１８の前面には、鉛直方向（以下、Ｚ軸方向と記す）に延設するガイド１９を介して主軸頭２０が昇降可能に支持されている。即ち、主軸頭２０はサドル１８に対してＺ軸方向に往復移動可能となっている。

主軸頭２０の下面には、主軸２２が鉛直軸回りに回転可能に支持されている。主軸２２は図示しない駆動装置に接続されており、その先端において切削工具Ｔを着脱可能とする。従って、駆動装置を駆動することにより、主軸２２に装着される切削工具Ｔは鉛直軸回りに回転駆動される。

コラム１２の左脚部１２ｂ及び右脚部１２ｃの前面には、架台２３を介して自動工具交換装置２４が設けられている。自動工具交換装置２４は、回転軸心が主軸２２の軸心と平行になるように配置される工具マガジン２５と、この工具マガジン２５を割り出し回転させる割り出し用モータ２６とから構成されている。即ち、自動工具交換装置２４においては、割り出し用モータ２６を駆動することにより、工具マガジン２５に収納されるいずれかの切削工具Ｔを工具交換位置に割り出し可能となっている。

コラム１２の前面側のベッド１１上には、前後方向（以下、Ｙ軸方向と記す）に延設するガイド２７を介してテーブル２８がスライド可能に支持されている。テーブル２８上にはワークＷがコラム１２の開口部１２ａに対向するように着脱可能に取り付けられている。即ち、テーブル２８はベッド１１に対してＹ方向に往復移動可能となっている。

従って、ワークＷを立形工作機械１で加工する場合には、先ず、テーブル２８に取り付けたワークＷを加工位置に移動させる。次いで、主軸２２を駆動回転させながらＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させることにより、切削工具ＴによってワークＷに所望の形状が加工される。

そして、次加工がある場合には、主軸２２をＸ軸方向に移動させることにより、切削工具Ｔを左脚部１２ｂ側、または、右脚部１２ｃ側のいずれか一方の自動工具交換装置２４の工具交換位置へ移動させる。このとき、選択される一方の自動工具交換装置２４においては、割り出し用モータ２６が駆動され、空の工具マガジン２５が割り出されている。これにより、主軸２２が工具交換位置へ移動すると、主軸２２に装着される切削工具Ｔは取り外されて当該空の工具マガジン２５に把持される。

次いで、主軸２２は、一方の自動工具交換装置２４において新たに割り出された次の切削工具Ｔを装着するか、または、他方の自動工具交換装置２４の工具交換位置へ移動して割り出された次の切削工具Ｔを装着する。そして、次の切削工具Ｔを装着した主軸２２を加工位置に移動し、主軸２２を駆動回転させながらＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させることにより、切削工具ＴによってワークＷに新たな所望の形状が加工される。

次に、図２，３を用いて自動ワーク交換装置の立形工作機械１への接続方法について説明する。なお、自動ワーク交換装置については周知であるので、その構成の詳細説明は省略する。また、自動ワーク交換装置の構成は下記のものに限定されることはなく、他の型式の自動ワーク交換装置を用いても、本発明に係る立形工作機械１に適用することができる。

図２に示すように、自動ワーク交換装置２を２台の立形工作機械１間に配置する。このとき、自動ワーク交換装置２の左側に配置される立形工作機械１には、左脚部１２ｂに自動工具交換装置２４が取り付けられており、自動ワーク交換装置２の右側に配置される立形工作機械１には、右脚部１２ｃに自動工具交換装置２４が取り付けられている。

自動ワーク交換装置２は、上面に複数のワークＷを保持する本体２ａと、この本体２ａに支持される伸縮可能なアーム部２ｂとから構成されている。そして、このアーム部２ｂの先端はワークＷを交換可能に取り付けることができる。

これにより、自動ワーク交換装置２は、左側に配置される立形工作機械１にその右側方からアーム部２ｂを伸長させて、テーブル２８との間で加工済みワークＷと未加工ワークＷとを自動交換する一方、右側に配置される立形工作機械１にその左側方からアーム部２ｂを伸長させて、テーブル２８との間で加工済みワークＷと未加工ワークＷとを自動交換することができる。

また、図３に示すように、自動ワーク交換装置２を立形工作機械１の後面側に配置する。このとき、立形工作機械１においては、切削工具Ｔの数量等に応じて、自動工具交換装置２４を左脚部１２ｂ及び右脚部１２ｃの両方に取り付けてもよく、また、いずれか一方に取り付けてもよい。これにより、立形工作機械１の後面側に配置される自動ワーク交換装置２は、当該立形工作機械１におけるコラム１２の開口部１２ａを介してアーム部２ｂを伸長させて、テーブル２８との間で加工済みワークＷと未加工ワークＷとを自動交換することができる。

なお、自動ワーク交換装置２を立形工作機械１の前面側に配置して、待機位置に移動したテーブル２８との間で加工済みワークＷと未加工ワークＷとを自動交換するようにしても構わない。

従って、立形工作機械１の前後左右のどの方向からも自動ワーク交換装置２を接続することができる。これにより、例えば、立形工作機械１で加工するワークＷが、射出成形用金型等の部品を放電加工するときの電極部品である場合には、図４に示すように、図２，３の接続方法に加えて、複数の放電加工機３を並設することができる。

図４に示すようなレイアウト構成においては、２台の立形工作機械１によりワーク（電極部品）Ｗが加工されると共に、２台の自動ワーク交換装置２により加工済みワークＷと未加工ワークＷとが自動交換される。そして、立形工作機１の後面側に配置される自動ワーク交換装置２が各放電加工機３に自走することで、加工済みワークＷが当該各放電加工機３に供給される。各放電加工機３においては、供給されたワークＷを用いて放電加工を行う。これにより、他の加工機械との複合システムのレイアウトにも容易に対応することができる。

従って、本発明に係る立形工作機械によれば、コラム１２に主軸２２装着される切削工具ＴがワークＷを加工する加工位置に対向するように開口部１２ａを形成し、当該開口部１２ａの両側部におけるコラム１２の左脚部１２ｂ及び右脚部１２ｃに、主軸２２に装着される切削工具Ｔと工具マガジン２５に収納される他の切削工具Ｔとを自動交換する自動工具交換装置２４を設けることにより、立形工作機械１の前後左右から自動ワーク交換装置２によるワークＷの自動交換を行うことができるので、工具交換経路とワーク交換経路とが接触することがない。この結果、様々な製造ラインのレイアウトに対応することができる。

多数のパレットを効率よく交換する自動パレット交換装置に適用可能である。

本発明の一実施例に係る立形工作機械の概略斜視図である。 本発明の一実施例に係る立形工作機械間に自動ワーク交換装置を接続したときの平面図である。 本発明の一実施例に係る立形工作機械に開口部を介して自動ワーク交換装置を接続したときの平面図である。 立形工作機械と加工機とを備えた製造ラインのレイアウトの平面図である。

符号の説明

１ 立形工作機械
２ 自動ワーク交換装置
３ 放電加工機
１１ ベッド
１２ コラム
１２ａ 開口部
１２ｂ 左脚部
１２ｃ 右脚部
１８ サドル
２０ 主軸頭
２２ 主軸
２３ 架台
２４ 自動工具交換装置
２８ テーブル
Ｗ ワーク
Ｔ 切削工具

Claims (1)

1. 支柱部材に工具を鉛直軸回りに回転駆動させる主軸を備えた立形工作機械であって、
   前記支柱部材に、前記主軸に装着される前記工具がワークを加工する加工位置に対向するように開口部を形成し、
   前記開口部の両側部における前記支柱部材に、前記主軸に装着される前記工具と他の工具とを自動交換する自動工具交換装置を取り外し可能に設ける
   ことを特徴とする立形工作機械。

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