JP2010052068A - 立形工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具交換装置の占有面積を抑えて、機械の小型化を図ることができる立形工作機械を提供する。
【解決手段】自動工具交換装置３０を門形状のコラム１２の脚部１２ａに支持し、多数の工具Ｔを保持する搬送チェーン３４をその脚部１２ａの外周に旋回可能に設け、この搬送チェーン３４が保持した次加工用の工具Ｔを割出駆動用モータ３３の駆動によって交換位置Ｐ２に割出可能とし、主軸１７をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させることにより、主軸１７に装着された工具Ｔと搬送チェーン３４に保持された次加工用の工具Ｔとを交換可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具を鉛直軸周りに回転駆動させることにより、被加工物の加工を行う立形工作機械であって、特に、主軸に装着された工具と次加工用の工具とを自動交換する自動工具交換装置を備えた立形工作機械に関する。

従来から、工具を鉛直軸周りに回転駆動させながら、工具とワーク（被加工物）とを相対的に前後、左右、上下の直交３軸方向に移動させることにより、ワークの加工を行う立形工作機械が提供されている。この種の立形工作機械には、一台の機械で様々な加工を行えるようにするため、多数の工具を保持し、必要に応じて所定の工具に自動交換する自動工具交換装置が付設されている。このような、自動工具交換装置を備えた立形工作機械は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００１−１９８７５１号公報

しかしながら、上記従来の立形工作機械では、自動工具交換装置全体を門形状のベッド内に懸架させているので、自動工具交換装置の占有面積が大きくなり、機械の大型化を招くおそれがあった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、自動工具交換装置の占有面積を抑えて、機械の小型化を図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、
被加工物が取り付けられるテーブルを移動可能に支持するベッドと、
前記ベッド上に立設し、且つ、前記テーブルの移動範囲を跨ぐように配置された左右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状のコラムと、
前記コラムの梁部に水平方向及び鉛直方向に移動可能に支持される主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに鉛直軸周りに回転可能に支持され、その先端に工具が着脱可能に装着される主軸と、
前記コラムの左右脚部の少なくともいずれか一方に支持され、前記主軸との間で工具を自動的に交換可能にする工具交換装置とを備え、
前記工具交換装置は、
前記コラムの脚部の外周に旋回可能に設けられ、多数の工具をその軸心が前記主軸の軸心と平行になるように保持する旋回保持手段と、
前記旋回保持手段を旋回させ、該旋回保持手段が保持した任意の工具を工具交換位置に割り出す割出手段とを有し、
前記主軸を水平方向及び鉛直方向に移動させることにより、該主軸に装着された工具と前記工具交換位置に割り出された工具とを交換するようにした
ことを特徴とする。

また、上記課題を解決する第２の発明に係る立形工作機械は、
被加工物を囲むように前記テーブルに設けられ、被加工物の加工時に発生する切粉や被加工物に向けて供給されるクーラントの飛散を防止するカバーを備え、
前記カバーの上部に、工具が装着された前記主軸が通過可能な開口部を形成する
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る立形工作機械によれば、工具交換装置を剛性の高いコラムだけに支持することにより、機械に対する工具交換装置の占有面積を抑えることができので、機械の小型化を図ることができる。

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斜視図、図２は本発明の一実施例に係る立形工作機械の正面図、図３は本発明の一実施例に係る立形工作機械の平面図である。

図１乃至図３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の上面にはコラム１２が立設している。このコラム１２は、門形をなしており、脚部１２ａ，１２ｂと、この脚部１２ａ，１２ｂの上端間に接続されるクロスレール部（梁部）１２ｃとを有しており、その中央部には、開口部１２ｄが形成されている。

コラム１２のクロスレール部１２ｃの前面には、ガイドレール１３がＹ軸方向（幅方向）に形成されており、このガイドレール１３には、サドル１４がＹ軸方向に移動可能に支持されている。更に、サドル１４の前面には、ガイドレール１５がＺ軸方向（上下方向）に形成されており、このガイドレール１５には、主軸ヘッド１６がＺ軸方向に移動可能に支持されている。主軸ヘッド１６内には、主軸１７が鉛直軸（Ｚ軸）周りに回転可能に支持されており、この主軸１７の先端部には、工具Ｔが着脱可能に装着されている。

また、ベッド１１の上面には、ガイドレール１８がＸ軸方向（前後方向）にコラム１２の開口部１２ｄを貫通するように形成されており、このガイドレール１８には、テーブル１９がＸ軸方向に移動可能に支持されている。このテーブル１９は、基台１９ａ、支持部材１９ｂ、及び、回転部材１９ｃから構成されており、その上面には、ワーク（被加工物）Ｗが着脱可能に取り付けられる取付治具２０が設けられている。

テーブル１９の基台１９ａは、ガイドレール１８にＸ軸方向に移動可能に支持されており、この基台１９ａの上面両側部には、左右一対の支持部材１９ｂが設けられている。これら支持部材１９ｂ間には、回転部材１９ｃが水平軸（Ｙ軸）周りに回転可能に支持されている。回転部材１９ｃは、溝形に形成され、その両側壁部が支持部材１９ｂに回転可能に支持されており、この両側壁部間には、取付治具２０が設けられている。そして、取付治具２０には、ワークＷが着脱可能に取り付けられている。

更に、テーブル１９には、カバー２１がワークＷを囲むように着脱可能に設けられている。このカバー２１は、基台１９ａの上面で、且つ、左右一対の支持部材１９ｂと回転部材１９ｃとの間に配置されおり、その上部には、開口部２１ａが形成されている。なお、カバー２１の側壁には、回転部材１９ｃの回転軸と干渉しないように、切欠部（図示省略）が形成されている。

ここで、立形工作機械１のＹ軸方向一方側、即ち、コラム１２の脚部１２ａ側には、自動工具交換装置３０が設けられている。この自動工具交換装置３０は、コラム１２の脚部１２ａに支持されており、詳細は後述するが、保持した多数の工具Ｔの中から次加工用の工具Ｔを選択し、この次加工用の工具Ｔと主軸１７に装着された工具Ｔとを自動的に交換可能にするものである。

自動工具交換装置３０には、脚部１２ａの前面に回転可能に支持される駆動用ホイール３１と、脚部１２ａの背面に回転可能に支持される従動用ホイール３２とが設けられている。そして、駆動用ホイール３１には、割出駆動用モータ（割出手段）３３が接続されており、駆動用ホイール３１と従動用ホイール３２との間には、無端状の搬送チェーン（旋回保持手段）３４が脚部１２ａの周りに架け渡されている。

なお、搬送チェーン３４は、多数のチェーンリンクを連結したものであって、その長手方向には、図示しないソケット部が一体に等間隔で形成されており、この各ソケット部には、工具Ｔが係脱可能に保持されている。即ち、割出駆動用モータ３３を駆動させて、駆動用ホイール３１を回転させることにより、搬送チェーン３４がコラム１２の脚部１２ａの周りに旋回することになり、この搬送チェーン３４に保持された多数の工具Ｔが所定の位置に割り出されることになる。

従って、立形工作機械１を用いてワークＷに切削加工を行う場合には、先ず、ワークＷをカバー２１の開口部２１を介して取付治具２０に装着する。そして、テーブル１９を駆動して、ワークＷをＸ軸方向に移動させて加工位置に配置する。次いで、サドル１４及び主軸ヘッド１６を駆動して、回転駆動する主軸１７をＹ，Ｚ軸方向に移動させると共に、テーブル１９を駆動して、ワークＷをＸ軸方向に移動させることにより、カバー２１の開口部２１ａを介して、工具ＴによってワークＷに所望の形状が加工される。また、必要に応じて、テーブル１９の回転部材１９ｃを水平軸周りに回転させ、ワークＷの側面に加工を行う。

なお、ワークＷの加工時に発生した切粉や、図示しないクーラント装置によりワークＷに噴射されたクーラントの飛散は、カバー２１によって防止されることになる。

そして、ワークＷに対して、次の加工を行う場合には、工具交換が自動的に行われることになる。ここで、自動工具交換装置３０により自動工具交換を行う場合には、先ず、加工が終了すると同時に主軸１７の回転を停止した後、主軸ヘッド１６を駆動して、主軸１７に装着された工具Ｔをカバー２１の開口部２１ａを介してＺ軸方向（上方）に移動させる。次いで、サドル１４を駆動して、工具Ｔが装着された主軸１７をＹ軸方向に移動させてコラム１２ａ側の待機位置Ｐ１に待機させる（図２参照）。

一方、自動工具交換装置３０においては、割出駆動用モータ３３を駆動して、搬送チェーン３４をコラム１２の脚部１２ａの周りに旋回させ、空のソケット部を待機位置Ｐ１の下方に位置する交換位置Ｐ２に割り出す（図２及び図３参照）。そして、主軸ヘッド１６を駆動して、主軸１７を待機位置Ｐ１からＺ軸方向に降下させて、装着された工具Ｔを交換位置Ｐ２に配置されるソケット部に係合させる。次いで、この状態から、主軸ヘッド１６を駆動して、主軸１７をＺ軸方向に上昇させることにより、この主軸１７から工具Ｔが離脱することになり、この工具Ｔはソケット部に保持されたままとなる。

更に、割出駆動用モータ３３を駆動して、搬送チェーン３４をコラム１２の脚部１２ａの周りに旋回させ、次加工用の工具Ｔを交換位置Ｐ２に割り出す。そして、主軸ヘッド１を駆動して、主軸１７をＺ軸方向に降下させて、この主軸１７に、交換位置Ｐ２に配置された次加工用の工具Ｔを挿入する。次いで、この状態から、主軸ヘッド１６を駆動して、主軸１７をＺ軸方向に上昇させて、待機位置Ｐ１に配置させることにより、ソケット部から次加工用の工具Ｔが離脱することになり、この工具Ｔは主軸１７に装着されることになる。その後、交換された次加工用の工具Ｔにより、ワークＷに対して、新たな加工を行う。

この場合、工具Ｔやソケット部の形状に応じて、待機位置Ｐ１を交換位置Ｐ２の直上ではなく、ワークＷ側にずらし、主軸１７の上下動作時における工具Ｔとソケット部との干渉を回避するようにしても構わない。

なお、本実施形態においては、自動工具交換装置３０をコラム１２の脚部１２ａに設けるようにしたが、設置位置の制限や保持する工具Ｔの数量によっては、脚部１２ｂだけに設けたり、脚部１２ａ，１２ｂの両方に設けたりすることも可能である。

従って、本発明に係る立形工作機械によれば、自動工具交換装置３０を門形状のコラム１２の脚部１２ａに支持し、多数の工具Ｔを保持する搬送チェーン３４を、その脚部１２ａの外周に旋回可能に設け、この搬送チェーン３４が保持した次加工用の工具Ｔを、割出駆動用モータ３３の駆動によって交換位置Ｐ２に割出可能とし、主軸１７をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させることにより、主軸１７に装着された工具Ｔと搬送チェーン３４に保持された次加工用の工具Ｔとを交換可能にした。これにより、自動工具交換装置３０を剛性の高いコラム１２だけに支持するため、自動工具交換装置３０の占有面積を抑えることができので、機械の小型化を図ることができる。

また、ワークＷを囲むカバー２１をテーブル１９に設けることにより、カバー２１を可能な限り小さくすることができるので、ワークＷの切粉やクーラントの飛散を最小限に抑えることができる。これにより、切粉やクーラントの処理が容易になり、メンテナンス性の向上を図ることができるだけでなく、駆動部や摺動部への切粉やクーラントの侵入を防止することができるので、故障の頻度を低く抑えることができる。

本発明は、非加工時間の短縮化を図る立形工作機械に適用可能である。

本発明の一実施例に係る立形工作機械の斜視図である。 本発明の一実施例に係る立形工作機械の正面図である。 本発明の一実施例に係る立形工作機械の平面図である。

符号の説明

１ 立形工作機械
１１ ヘッド
１２ コラム
１２ａ，１２ｂ 脚部
１２ｃ クロスレール部
１２ｄ 開口部
１３ ガイドレール
１４ サドル
１５ ガイドレール
１６ 主軸ヘッド
１７ 主軸
１８ ガイドレール
１９ テーブル
１９ａ 基台
１９ｂ 支持部材
１９ｃ 回転部材
２０ 取付治具
２１ カバー
２１ａ 開口部
３０ 自動工具交換装置
３１ 駆動用ホイール
３２ 従動用ホイール
３３ 割出駆動用モータ
３４ 搬送チェーン
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 被加工物が取り付けられるテーブルを移動可能に支持するベッドと、
   前記ベッド上に立設し、且つ、前記テーブルの移動範囲を跨ぐように配置された左右脚部の上部同士を梁部で接続してなる門形状のコラムと、
   前記コラムの梁部に水平方向及び鉛直方向に移動可能に支持される主軸ヘッドと、
   前記主軸ヘッドに鉛直軸周りに回転可能に支持され、その先端に工具が着脱可能に装着される主軸と、
   前記コラムの左右脚部の少なくともいずれか一方に支持され、前記主軸との間で工具を自動的に交換可能にする工具交換装置とを備え、
   前記工具交換装置は、
   前記コラムの脚部の外周に旋回可能に設けられ、多数の工具をその軸心が前記主軸の軸心と平行になるように保持する旋回保持手段と、
   前記旋回保持手段を旋回させ、該旋回保持手段が保持した任意の工具を工具交換位置に割り出す割出手段とを有し、
   前記主軸を水平方向及び鉛直方向に移動させることにより、該主軸に装着された工具と前記工具交換位置に割り出された工具とを交換するようにした
   ことを特徴とする立形工作機械。
2. 請求項１に記載の立形工作機械において、
   被加工物を囲むように前記テーブルに設けられ、被加工物の加工時に発生する切粉や被加工物に向けて供給されるクーラントの飛散を防止するカバーを備え、
   前記カバーの上部に、工具が装着された前記主軸が通過可能な開口部を形成する
   ことを特徴とする立形工作機械。

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