JP2009279681A - Multi machining unit in machining machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工機におけるマルチ加工ユニットに係り、詳しくは複数の工具装着部の配列ピッチを変更することができるマルチ加工ユニットに関する。 The present invention relates to a multi-processing unit in a processing machine, and more particularly to a multi-processing unit that can change the arrangement pitch of a plurality of tool mounting portions.
従来、マルチ加工ヘッドの位置決め機構として、特許文献1に開示されたものが提案されている。この位置決め機構は、移動フレームの前面に敷設された一対の平行なガイドレールに沿って複数の縦方向の加工ヘッドをそれぞれ片面側支持で往復移動可能に装着するとともに、各加工ヘッドを所定ピッチに同時に位置決めを行い、各加工ヘッド間の配列ピッチをそれぞれ補正可能に構成されている。即ち、前記複数の加工ヘッドはスプライン軸及びスプラインナットで連結されるとともに、前記隣接する加工ヘッド間がねじ軸及びナットで順次連結されている。回転位置制御された前記スプライン軸の回転を前記スプラインナットとねじ軸との間に設けられた回転伝達機構により該ねじ軸に伝達して加工ヘッドの位置決めを行うようになっている。さらに、前記各ねじ軸のナットにそれぞれ連結されている加工ヘッド間ピッチの補正用アクチュエータで前記各加工ヘッド間の配列ピッチ補正を行なうようになっている。
Conventionally, as a positioning mechanism for a multi-processing head, one disclosed in
特許文献2にも、特許文献1と同様に複数のドリルヘッドによる穴開けピッチの変更を行うことができるマルチドリル構造が開示されている。
ところが、特許文献1及び特許文献2に開示されたマルチ加工ヘッドの位置決め機構は、ワークに対する複数の加工孔のピッチを小さくするために各加工ヘッド及び加工ヘッドを支持するベース部の移動方向の幅寸法が必要最小限に設定されていたので、次のような問題があった。即ち、各加工ヘッドは一対の平行なガイドレールに対し、加工ヘッドの移動方向に関しては加工ヘッドの幅狭のベース部のみで片持ち支持されているので、加工ヘッドが移動方向からの外力を受けた場合に、加工ヘッドの軸心がそのベース部のスライド位置を中心に移動方向に傾動し易く、支持剛性が低下する。このため、加工ヘッドの移動方向の位置決め精度が低下し、ワークに対する各加工孔の加工ピッチ等の加工精度が低下するという問題があった。
Patent Document 2 also discloses a multi-drill structure capable of changing the drilling pitch by a plurality of drill heads as in
However, the positioning mechanism of the multi-processing head disclosed in
上記従来の問題を解消するために、例えば特許文献3に開示されているように、上下方向のガイドに対し往復動可能に支持された加工ヘッドのベース部の移動方向の幅寸法をドリルの装着部の移動方向の幅寸法よりも長く形成し、しかも、ドリルの軸心を挟んで両持ち式のスライド構造とすることにより、ガイドに対する加工ヘッドの移動方向の支持剛性を向上することも可能である。
特許文献3に開示されたガイドに案内される一対の加工ヘッドのように、上下方向に隣接する一対の加工ヘッドのベース部の延長方向をベース部が互いに離隔する方向に延長すると、両加工ヘッドの工具装着部を最接近させて、両工具装着部に支持されたドリルの配列ピッチを短くすることができる。しかし、前記ガイドに4箇所以上に加工ヘッドが支持されるマルチ加工ユニットの場合には、増設する加工ヘッドの工具装着部が前記第1又は第2加工ヘッドのベース部によって、第1又は第2加工ヘッドの工具装着部への接近を阻害されるので、工具装着部の配列ピッチを全て最小の等ピッチすることができないという問題が生じることになる。 Like the pair of processing heads guided by the guide disclosed in Patent Document 3, when the extending direction of the base portion of the pair of processing heads adjacent in the vertical direction is extended in the direction in which the base portions are separated from each other, both processing heads It is possible to shorten the arrangement pitch of the drills supported by both tool mounting portions by bringing the tool mounting portions of the two tools close to each other. However, in the case of a multi-machining unit in which machining heads are supported at four or more locations on the guide, the tool mounting portion of the machining head to be added is first or second depending on the base portion of the first or second machining head. Since the approach of the machining head to the tool mounting portion is hindered, there arises a problem that the arrangement pitch of the tool mounting portions cannot all be equal to the minimum pitch.
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、リニアガイドに対し4箇所以上に装着された加工ヘッドの各工具装着部の配列ピッチを最小にすることができるとともに、リニアガイドに対する各加工ヘッドの移動方向に関する支持剛性を向上することができ、ワークの加工精度を向上することができる加工機におけるマルチ加工ユニットを提供することにある。 The present invention solves the above-described problems in the prior art, and can minimize the arrangement pitch of the tool mounting portions of the machining heads mounted at four or more locations on the linear guide. An object of the present invention is to provide a multi-processing unit in a processing machine that can improve the support rigidity in the moving direction of each processing head and can improve the processing accuracy of a workpiece.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、上下方向に所定の間隔をおいて互いに連結された下部フレームと上部フレームのうち下部フレームの上面に対し、一対のガイドレールからなる下部リニアガイドを敷設するとともに、前記上部フレームの下面に対し前記下部リニアガイドから上方に離隔した位置に一対のガイドレールからなる上部リニアガイドを、前記下部リニアガイドと平行に敷設し、前記下部リニアガイドに対し複数の軸方向を水平にした加工ヘッドをそれぞれ独立して往復移動可能に装着し、前記上部リニアガイドに対し、複数の軸方向を水平にした加工ヘッドをそれぞれ独立して往復移動可能に装着し、前記各加工ヘッドを前記リニアガイドのガイドレールに案内されるベース部と、該ベース部に一体的に形成された工具装着部とにより構成し、前記工具装着部の加工ヘッドの移動方向の外形寸法よりも前記ベース部の移動方向の外形寸法を長く設定し、前記各工具装着部間の移動方向の配列ピッチが最小となった状態において前記各ベース部同士が干渉しないように構成したことを要旨とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記下部リニアガイドに装着された隣接する一対の加工ヘッドのベース部の延長方向は、互いに離隔する方向に設定され、上部リニアガイドに装着された一対の加工ヘッドは、下部の一対の加工ヘッドを挟むように配設され、かつ両加工ヘッドのベース部の延長方向は、互いに接近する方向に設定されていることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the extending directions of the base portions of the pair of adjacent processing heads mounted on the lower linear guide are set to be separated from each other and are mounted on the upper linear guide. The pair of machining heads is arranged so as to sandwich the pair of lower machining heads, and the extending direction of the base portions of the two machining heads is set in a direction approaching each other.
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記下部リニアガイドに装着された隣接する一対の加工ヘッドのベース部の延長方向は、互いに離隔する方向に設定され、上部リニアガイドに装着された互いに隣接する一対の加工ヘッドのベース部の延長方向も、互いに離隔する方向に設定されていることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the extending directions of the base portions of the pair of adjacent processing heads mounted on the lower linear guide are set to be separated from each other and are mounted on the upper linear guide. The gist of the present invention is that the extending directions of the base portions of the pair of processing heads adjacent to each other are also set in directions away from each other.
請求項4に記載の発明は、請求項1において、前記下部リニアガイドに装着された一対の加工ヘッドの工具装着部の間に、上部リニアガイドに装着された一つの加工ヘッドの工具装着部が位置し、かつ上部リニアガイドに装着された一対の加工ヘッドの工具装着部の間に、下部リニアガイドに装着された一つの加工ヘッドの工具装着部が位置するように構成されていることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the tool mounting portion of one processing head mounted on the upper linear guide is between the tool mounting portions of the pair of processing heads mounted on the lower linear guide. The tool mounting portion of one processing head mounted on the lower linear guide is positioned between the tool mounting portions of the pair of processing heads positioned and mounted on the upper linear guide. And
請求項5に記載の発明は、請求項1において、前記下部リニアガイドに装着された各加工ヘッドのベース部の延長方向は全て同方向に設定され、上部リニアガイドに装着された各加工ヘッドのベース部の延長方向は全て、前記下部リニアガイド側の加工ヘッドのベースの延長方向と反対方向に設定され、下部リニアガイド側の加工ヘッドの工具装着部と、上部リニアガイド側の加工ヘッドの工具装着部とが交互に隣接されるように構成されていることを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the extending directions of the base portions of the processing heads mounted on the lower linear guide are all set in the same direction, and the processing heads mounted on the upper linear guide The extension direction of the base part is all set in the direction opposite to the extension direction of the base of the machining head on the lower linear guide side, the tool mounting part of the machining head on the lower linear guide side, and the tool of the machining head on the upper linear guide side The gist is that the mounting portions are alternately adjacent to each other.
本発明によれば、工具装着部の加工ヘッドの移動方向の外形寸法よりもベース部の移動方向の外形寸法を長く設定するとともに、各工具装着部間の配列ピッチが最小となるように各ベース部の延長方向を設定した。このため、リニアガイドに対し4箇所以上に装着された加工ヘッドの各工具装着部の配列ピッチを最小にすることができるとともに、リニアガイドに対する各加工ヘッドの移動方向に関する支持剛性を向上することができ、ワークの加工精度を向上することができる。 According to the present invention, the outer dimension in the moving direction of the base part is set longer than the outer dimension in the moving direction of the machining head of the tool mounting part, and each base is arranged so that the arrangement pitch between the tool mounting parts is minimized. The extension direction of the part was set. For this reason, it is possible to minimize the arrangement pitch of the tool mounting portions of the machining heads mounted at four or more locations on the linear guide, and to improve the support rigidity in the moving direction of the machining heads with respect to the linear guide. It is possible to improve the machining accuracy of the workpiece.
以下、本発明を具体化した加工機におけるマルチ加工ユニットの一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
図1及び図2に示すように、ベッド11の上面にはZ軸(前後)方向に二本のZ軸ガイドレール12が互いに平行に敷設され、両Z軸ガイドレール12にはスライダ13を介してZ軸移動体14がZ軸方向の往復移動可能に装着されている。図2に示すように、前記ベッド11の後側上面にはサーボモータ15が固着され、該サーボモータ15の回転軸にはボールねじ16が図示しない継手を介してZ軸方向に指向するように連結され、該ボールねじ16は前記Z軸移動体14の下部に取り付けられたボールねじナット17に螺合されている。
An embodiment of a multi-processing unit in a processing machine embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, two Z-
前記Z軸移動体14は図2に示すように下部フレーム14aと、上部フレーム14bと、両フレーム14a,14bを後端部において連結する連結部14cとによって側面視コ字状に形成されている。前記下部フレーム14aの上面には下部リニアガイドとしての二本の下部X軸ガイドレール18が図1に示すようにX軸(左右)方向に互いに平行に敷設され、両X軸ガイドレール18にはスライダ19を介して左右一対の軸方向を水平にした第2加工ヘッド21及び第3加工ヘッド24がX軸方向の往復動可能に装着されている。同様に、前記上部フレーム14bの下面には上部リニアガイドとしての二本の上部X軸ガイドレール22がX軸方向に互いに平行に敷設され、両X軸ガイドレール22にはスライダ23を介して左右一対の軸方向を水平にした第1加工ヘッド20及び第4加工ヘッド25がX軸方向の往復移動可能に装着されている。
As shown in FIG. 2, the Z-
前記第1加工ヘッド20、第2加工ヘッド21、第3加工ヘッド24及び第4加工ヘッド25には、それぞれ主軸装置26が横一列に並ぶように装着され、各主軸装置26はモータ27を備え、該モータ27によって主軸28が水平軸を中心にして回転されるようになっている。前記主軸28には工具ホルダによって工具Tが装着されている。
A
前記第1〜第4加工ヘッド20,21,24,25はそれぞれX軸送り機構30によってX軸方向に独立して往復移動されるようになっている。前記X軸送り機構30は同様に構成されているので、前記第2加工ヘッド21のX軸送り機構30についてのみ説明する。前記下部フレーム14aの上面には軸受31が固着され、該軸受31に所定位置において回転可能に支持されたボールネジ32が前記第2加工ヘッド21に固着されたボールねじナット33に螺合されている。前記ボールネジ32の基端部は継手34を介して下部フレーム14aの上面に固着された正逆回転可能なサーボモータ35の回転軸に連結されている。前記サーボモータ35が起動されると、ボールネジ32が回転されて、ボールねじナット33を介して第2加工ヘッド21がX軸方向に往復動される。
The first to
前記第2加工ヘッド21は前記X軸ガイドレール18の敷設方向に長く形成され、かつ前記ボールねじナット33を内包したベース部21aと、該ベース部21aの上面に一体に形成され、かつ前記主軸装置26を装着した工具装着部21bとによって正面視横L字状に構成されている。前記第3加工ヘッド24も前記第2加工ヘッド21と同様にベース部24aと工具装着部24bとによって構成されている。さらに、前記第1加工ヘッド20も、ベース部20aと工具装着部20bによって構成され、第4加工ヘッド25もベース部25aと、工具装着部25bによって構成されている。
The
図1に示すように、前記第2及び第3加工ヘッド21,24の工具装着部21b,24bは、互いにX軸方向に隣接するように横一列に配設され、ベース部21a,24aは互いに離隔する方向に、かつX軸方向に延長されるようにベース部21a,24aのX軸方向の外形寸法が設定されている。同様にして、前記第1加工ヘッド20は、その工具装着部20bが前記工具装着部21bの左方に隣接するように、かつベース部20aがX軸方向右方に延長されるように形成されている。前記第4加工ヘッド25は、その工具装着部25bが前記工具装着部24bの右方に隣接するように、かつベース部25aがX軸方向左方に延長されるように形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、前記ベッド11の前部にはワークを支持するためのワークテーブル41が配設されている。
前記第1〜第4加工ヘッド20,21,24,25は、図示しない制御装置からの制御信号によって、前記各X軸送り機構30のサーボモータ35が制御されることにより、前記各主軸装置26の配列ピッチが等間隔となるようにそれぞれ個別に移動制御される。
As shown in FIG. 2, a work table 41 for supporting a work is disposed at the front of the
The first to fourth machining heads 20, 21, 24, 25 are controlled by
次に、前記のように構成された加工機におけるマルチ加工ユニットの動作について説明する。
図1に示すように、前記第1〜第4加工ヘッド20,21,24,25の主軸装置26に装着された各工具Tが所定の等ピッチで配列された状態において、前記モータ27が起動されて主軸装置26及び工具Tが回転されると共に、図2に示す前記サーボモータ15が起動されて、前記Z軸移動体14が前進される。これにより、前記第1〜第4加工ヘッド20,21,24,25が同期して前方に移動され、ワークテーブル41の上面に支持されたワークWが前記各工具Tによって加工される。
Next, the operation of the multi-processing unit in the processing machine configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, the
前記各工具TによるワークWの加工孔等の加工ピッチを変更したい場合には、図1において、図示しない制御装置からの制御信号に基づいて、前記各X軸送り機構30のサーボモータ35を回転制御して、各加工ヘッド20,21,24,25をそれぞれX軸方向に所定距離移動する。
When it is desired to change the machining pitch of the work hole of the workpiece W by each tool T, the
上記実施形態の加工機におけるマルチ加工ユニットによれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、前記第1〜第4加工ヘッド20,21,24,25をそれぞれベース部20a,21a,24a,25aと、工具装着部20b,21b,24b,25bとによって構成した。又、前記工具装着部20b,21b,24b,25bの加工ヘッドのX軸移動方向の外形寸法よりも前記ベース部20a,21a,24a,25aのX軸移動方向の外形寸法を長く設定した。さらに、前記各工具装着部20b,21b,24b,25b間の配列ピッチが等ピッチで最小となった状態において前記各ベース部20a,21a,24a,25aが干渉しないように各ベース部の延長方向を設定した。このため、各工具装着部20b,21b,24b,25bの配列ピッチを最小限にすることができる。又、X軸方向に延長形成された各ベース部20a,21a,24a,25aによって、片持ち式でも前記各工具装着部20b,21b,24b,25bのX軸方向の支持剛性を向上することができる。この結果、前記各加工ヘッド20,21,24,25に支持された主軸装置26のX軸方向の配列ピッチを所定ピッチで正確に保持することができ、ワークWに対する複数の加工孔等の形成ピッチの精度を向上することができる。
According to the multi-processing unit in the processing machine of the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, the first to fourth machining heads 20, 21, 24, 25 are constituted by the
(2)上記実施形態では、前記Z軸移動体14をコ字状に一体形成したので、下部フレーム14a及び上部フレーム14bに敷設した下部X軸ガイドレール18及び上部X軸ガイドレール22の取付精度を保持することができ、各加工ヘッドの取付精度を向上することができる。
(2) In the above embodiment, since the Z-
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図4に示すように、上部X軸ガイドレール22側に前記第1及び第4加工ヘッド20,25に代えて、前記第2及び第3加工ヘッド21,24と同形のベース部36a,37a及び工具装着部36b,37bを有する加工ヘッド36,37を逆さに配置する。そして、加工ヘッド36,37,21,24の順に各主軸装置26が一列に配列されるようにして、加工ヘッド37の工具装着部37bが加工ヘッド21の工具装着部21bのX軸方向左方に隣接するように構成してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 4, instead of the first and fourth machining heads 20 and 25 on the upper
・図5に示すように、加工ヘッド36,21,37,24の順に、各主軸装置26が一列に配列されるようにして、加工ヘッド21,24の工具装着部21b,24bの間に加工ヘッド37の工具装着部37bを介装し、加工ヘッド21の工具装着部21bのX軸方向左方に加工ヘッド36の工具装着部36bを隣接するようにしてもよい。
As shown in FIG. 5, machining is performed between the
・図6,図7に示すように、前記下部X軸ガイドレール18に前記第3加工ヘッド24と同形のベース部38a及び工具装着部38bを有する加工ヘッド38を複数個配置する。又、前記上部X軸ガイドレール22に前記第4加工ヘッド25と同形のベース部39a及び工具装着部39bを有する加工ヘッド39を複数個配置して、上下の加工ヘッド38,39の工具装着部38b,39bを交互に接近させて配列するようにしてもよい。同様に、前記第1加工ヘッド20と同形の加工ヘッドと、前記第2加工ヘッド21と同形の加工ヘッドとをそれぞれ複数個配列する構成としてもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of machining heads 38 having a
・図8に示すように、ベース部40a,42aの中央部に工具装着部40b,42bを一体に形成した加工ヘッド40,42を組み合わせてもよい。
以上の各実施形態の構成から明らかなように、前記加工ヘッドの各工具装着部間の配列ピッチが最小となっても前記各ベース部同士が干渉しないように各加工ヘッドの形状及び組み合わせが設定されている。
As shown in FIG. 8, you may combine the processing heads 40 and 42 which integrally formed the
As is clear from the configurations of the above embodiments, the shape and combination of the machining heads are set so that the base portions do not interfere with each other even when the arrangement pitch between the tool mounting portions of the machining head is minimized. Has been.
・図示しないが、前記Z軸移動体14をY軸(上下)方向に往復動する機構を備えた加工機に具体化してもよい。
・サーボモータ15、ボールねじ16及びボールねじナット17よりなるZ軸送り機構及びX軸送り機構30として、ボールねじ機構以外の例えばリニアモータを用いてもよい。
Although not shown, the Z-
A linear motor other than the ball screw mechanism, for example, may be used as the Z-axis feed mechanism and the
・前記実施形態では、各X軸送り機構30のサーボモータ35の制御により、各主軸装置26を等ピッチに移動制御する方法について述べたが、各主軸装置26を変則ピッチでX軸方向に移動制御してワークの加工を行うようにしてもよい。又、各主軸装置26のX軸方向の位置の微調整を行なってワークの加工を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the method for controlling the movement of each
14a…下部フレーム、14b…上部フレーム、20,21,24,25,36,37,38,39,40,42…加工ヘッド、20a,21a,24a,25a,36a,37a,38a,39a,40a,42a…ベース部、20b,21b,24b,25b,36b,37b,38b,39b,40b,42b…工具装着部。 14a ... lower frame, 14b ... upper frame, 20, 21, 24, 25, 36, 37, 38, 39, 40, 42 ... machining head, 20a, 21a, 24a, 25a, 36a, 37a, 38a, 39a, 40a , 42a ... base part, 20b, 21b, 24b, 25b, 36b, 37b, 38b, 39b, 40b, 42b ... tool mounting part.
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