JP2010162641A - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】加工物の周方向の任意部分を、その加工物表面と直角に対して斜めに加工できるマシニングセンタとする。
【解決手段】Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動する主軸１５と、Ｘ軸方向に移動自在で、縦軸回りに旋回可能で、かつ横軸回りに回転可能な加工物取付体２６を備え、この加工物取付体２６に加工物３を取付けた状態で、その加工物取付体２６を横軸回りに任意の角度回転させると共に、縦軸回りに旋回して主軸１５に取付けた工具１６と加工物表面を直角に対して斜めにできるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主軸と加工物が相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動すると共に、加工物がＹ軸回りに旋回するようにしたマシニングセンタに関する。

従来から種々のマシニングセンタが提案されている。
例えば、特許文献１に開示されたように、本体ベッドの前部に固定コラムを設け、本体ベッドの後部に加工ユニットを設け、その固定コラムに主軸を、Ｘ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（上下方向）、Ｚ軸方向（前後方向）に移動可能に取付け、前記加工ユニットは加工物（ワーク）を載置する加工テーブルをＡ軸回転、Ｂ軸回転可能としている。
特開平１０−３１５０７７号公報

前述した従来のマシニングセンタであれば、加工テーブルをＡ軸回転することで、加工物が主軸に対して垂直姿勢から前後方向に傾斜した姿勢となるから、加工物の上下部分を、加工物表面と直角に対して斜めに加工することが可能である。
また、加工テーブルをＢ軸回転することで、加工物が主軸に対して平行姿勢から左右に傾斜した姿勢となるから、加工物の左右部分を、加工物表面と直角に対して斜めに加工することができる。
しかし、前述した従来のマシニングセンタでは、ワークの上下部分と左右部分の間の部分を加工物表面と直角に対して斜めに加工できない。

本発明の目的は、加工物の上下部分、左右部分及び上下部分と左右部分の間の部分などの周方向の任意の部分を、その加工物表面と直角に対して斜めに加工できるようにしたマシニングセンタとすることである。

本発明は、工具が着脱自在に取付けられる主軸と、縦軸回りに旋回可能で、かつ横軸回りに回転可能で、前記主軸と対向した縦面に加工物を取付ける加工物取付体と、この加工物取付体の横軸回りの回転をロックするロック手段を備え、
前記主軸と前記加工物取付体は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相対的に移動し、
前記加工物取付体を、当該加工物取付体と前記主軸のＸ軸方向、Ｙ軸方向の相互的な移動によって横軸回りに回転する構成としたことを特徴とするマシニングセンタである。

本発明においては、前記加工物取付体は、一側縦面と他側縦面とに貫通した工具挿通孔を有し、
前記加工物取付体の他側縦面を主軸と対向することで、その一側縦面に取付けた加工物を、工具挿通孔を挿通した工具で加工できるマシニングセンタにできる。
このようにすれば、加工物取付体を１８０度旋回することで、加工物を一側表面側から加工したり、他側表面側から加工することができる。

本発明においては、前記加工物取付体の一側縦面に回転用工具受部材を設け、主軸に回転用工具を取付け、
この回転用工具と前記回転用工具受部材を回転可能に連結できるようにしたマシニングセンタにできる。
このようにすれば、回転用工具と回転用工具受部材を連結した状態で、加工物取付体と主軸をＸ軸方向、Ｙ軸方向に相対的に移動することにより、加工物取付体をスムーズに回転できる。

本発明においては、縦軸回りに旋回可能な縦フレームに、加工物取付体を横軸回りに回転可能に取付け、
前記縦フレームと加工物取付体とに亘って、その加工物取付体の横軸回りの回転方向の位置を決める位置決め手段を設け、この位置決め手段をロック手段と兼用することができる。
このようにすれば、ロック手段と位置決め手段が兼用であるから、部品点数を低減することができる。

本発明によれば、加工物取付体を横軸回りに任意の角度回転し、その加工物取付体を縦軸回りに任意の角度旋回することで、加工物の表面を工具と直角に対して斜めにできる。
したがって、加工物の周方向の任意の部分を、その加工物表面と直角に対して斜めに加工できる。
また、加工物取付体は、その加工物取付体と主軸の相対的な移動によって横軸回りに回転するので、その加工物取付体を横軸回りに回転する専用の動力源が不要で、構成簡単で、コスト安とすることができる。

図１〜図３に示すように、本体ベッド１のＺ軸方向（前後方向）の一方側に主軸ユニット１０を備え、Ｚ軸方向の他方側に加工ユニット２０を備えている。
前記主軸ユニット１０は、本体ベッド１に設けたＺ軸レール１１に沿ってＺ軸方向に移動する可動フレーム１２と、この可動フレーム１２に設けたＹ軸レール１３に沿ってＹ軸方向（上下方向）に移動する主軸ヘッド１４と、この主軸ヘッド１４に回転自在に設けた主軸１５を有している。
前記主軸１５に工具１６を装着することで、その工具１６は回転すると共に、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向に移動する。
前記工具１６の回転中心は、Ｚ軸方向に向かうと共に、Ｙ軸方向と直角である。つまり、工具１６は水平である。

前記加工ユニット２０は、本体ベッド１に設けたＸ軸レール２１に沿ってＸ軸方向（左右方向）に移動する支持台２２と、この支持台２２に縦軸回りに旋回自在に取付けた旋回台２３と、この旋回台２３に設けた縦フレーム２４と、この縦フレーム２４の取付用孔２５内に、横軸回りに回転自在に取付けた加工物取付体２６と、この加工物取付体２６の横軸回りの回転をロックする図示しないロック手段を備えている。
前記加工物取付体２６は一側縦面２６ａと他側縦面２６ｂに貫通した工具挿通孔２７を有している。
前記一側縦面２６ａと他側縦面２６ｂは垂直面である。

このようであるから、支持台２２をＸ軸方向に移動することで加工物取付体２６はＸ軸方向に移動するから、この加工物取付体２６と前記主軸１５はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相対的に移動可能である。
なお、前述のように各部材を移動させる手段に限ることはなく、任意の移動の仕方が可能である。例えば、支持台２２をＺ軸方向に移動し、可動フレーム１２をＸ軸方向に移動しても良いし、可動フレーム１２にフレームをＸ軸方向に移動自在に取付けて、そのフレームに主軸ヘッド１４をＹ軸方向に移動自在に取付けて支持台２２を固定しても良い。

前記加工物取付体２６の一側縦面２６ａには、加工物固定手段、例えばクランパー２が取付けてある。
したがって、図４に示すように、このクランパー２で仮想線で示す加工物３を一側縦面２６ａに固定して取付けできるようにしてある。

このようであるから、ロック手段により加工物取付体２６の回転をロックし、加工物３と工具１６をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相対的に移動して加工物３をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に加工できる。

また、旋回台２３を１８０度旋回することで縦フレーム２４を１８０度回転し、他側縦面２６ｂを主軸１５と対向させ、加工物３を主軸１５と反対側に位置させる。
この状態で、可動フレーム１２をＺ軸方向に移動して工具１６を加工物取付体２６の工具挿通孔２７に挿通することで、加工物３を他側表面側から加工することができる。
したがって、加工物３を、一側表面側からと他側表面側から加工することができる。

前記工具１６を加工物取付体２６の回転中心２６ｃに位置させ、旋回台２３を所定の角度旋回して縦フレーム２４とともに加工物取付体２６を縦軸回りに所定の角度回転することで、図５に示すように加工物取付体２６の一側縦面２６ａがＸ軸方向に平行に対して斜めとなってＺ軸方向と直角でなくなり、加工物３の表面の３ａと工具１６が直角に対して斜めとなる。つまり、図４に実線で示した工具１６が二点鎖線で示すように水平に対してＸ軸方向（左右方向）に傾斜したと同様である。
したがって、加工物３の回転中心２６ｃと同一高さでＸ軸方向に隣接した部分、つまり左右部分３−１を、その加工物表面３ａと直角に対して斜めに加工できる。

なお、前述のように加工物取付体２６を回転しても加工物３の上部分３−２、下部分３−３を斜めに加工できない。
つまり、加工物３の上部分３−２を前述のように斜めに加工するには、工具１６を図４に一点鎖線で示すように、工具１６を水平に対してＹ軸方向（上下方向）に傾斜したと同様にしなければならないので、前述のように工具１６をＸ軸方向に傾斜したと同様では、加工物３の上部分３−２を斜めに加工できない。

そこで本発明では、加工物３を取付けた状態で加工物取付体２６を、横軸回りに回転することで、その加工物３の斜めに加工する部分を回転中心２６ｃと同一高さで，Ｘ軸方向に隣接した位置として前述のように斜めに加工できるようにした。

前記加工物取付体２６の一側縦面２６ａには、回転用工具受部材４が取付けてあり、この回転用工具受部材４に、主軸１５に取付けた回転用工具５を接し、前述のロック手段によるロックを解除し、前述のように主軸１５と加工物取付体２６を相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動することで、加工物取付体２６を、矢印ａで示すように横軸回りに回転させる。
前記横軸回りに回転とは、Ｚ軸方向に向かう水平軸回りに回転することである。

例えば、図４に示すように回転用工具受部材４に円形凹部４ａを形成し、主軸１５の工具１６を取り外し、その主軸１５に回転用工具５を取付け、その主軸１５をＹ軸方向に移動すると共に、支持台２２をＸ軸方向に移動して回転用工具５を回転用工具受部材４に位置合わせし、主軸１５をＺ軸方向に移動することで、前記回転用工具５の円形部５ａを円形凹部４ａに回転自在に嵌合する。
この状態で、支持台２２をＸ軸方向に移動すると共に、主軸１５をＹ軸方向に移動し、回転用工具５を円形軌跡ｂに沿って相対的に移動することで、加工物取付体２６を横軸回りに回転することができる。

前述のように、加工物取付体２６を回転することで、加工物３の周方向の任意の部分を回転中心２６ｃと同一高さでＸ軸方向に隣接した位置とすることができる。
したがって、加工物３の周方向の任意の部分を、前述のようにして加工することで、その加工物表面と直角に対して斜めに加工できる。
例えば、図４に示す状態から加工物取付体２６を９０度回転することで、加工物３の上部分３−２を回転中心２６ｃと同一高さで、Ｘ軸方向に隣接した位置とし、前述のようにして斜めに加工できる。加工するときにはロック手段で加工物取付体２７をロックする。

また、加工物取付体２７と主軸１５のＸ軸、Ｙ軸方向の相対的移動で加工物取付体２６を回転するので、その加工物取付体２６を回転するために動力源を必要としないので、構成簡単で安価とすることができる。

前述したように、加工物３を一側表面側からと他側表面側から加工できることと、加工物３の周方向の任意の部分を、加工物表面と直角に対して斜めに加工できることによって、中空形材押出ダイスのインダイスを効率良く加工できる。
前記インダイス３０は図６と図７に示すように、一側面３１と他側面３２に貫通した上下・左右に位置する４つのエントリーポート３３を有し、そのエントリーポート３３の一側開口部分３３ａ、他側開口部分３３ｂは斜めとなっているので、インダイス３０は、一側面３１側から斜め加工すると共に、他側面３２側から斜め加工する必要がある。

そこで、インダイス３０の他側面３２を加工物取付体２６の一側縦面２６ａに取付け、旋回台２３を１８０度旋回することで、インダイス３０を一側面３１側から加工できるし、他側面３２側から加工できる。
また、加工物取付体２６を回転することで、図７に仮想線で示すように工具１６を水平に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向に傾斜させたと同様にできるから、４つのエントリーポート３３の一側開口部３３ａ、他側開口部３３ｂを斜めに加工できる。

前記クランパー２は、図４に示すように、クランプ片２ａをクランプ位置と非クランプ位置に回転自在で、かつ加工物取付体２６の一側縦面２６ａに向けて往復移動自在としてある。
これによって、加工物３を加工物取付体２６の一側縦面２６ａに取付ける際に、クランプ片２ａが邪魔にならないようにできる。

次に、縦フレーム２４に加工物取付体２６を回転自在に取付ける部分の詳細を図８、図９に基づいて説明する。
前記加工物取付体２６は、外側筒体４０と内側筒体４１を軸受４２で回転自在に嵌合して連結してある。
前記外側筒体４０が縦フレーム２４の取付用孔２５内に隙間なく嵌合して外側筒体４０は旋回フレーム２４に回転しないように固定して取付けてある。
前記内側筒体４１の一側面４１ａ、他側面４１ｂを前記加工物取付体２６の一側縦面２６ａ、他側縦面２６ｂとしてある。

前記外側筒体４０と内側筒体４１とに亘って前述のロック手段を兼用する回転方向の位置決め手段５０と、位置検出手段６０が配設してある。
前記位置決め手段５０は、外側筒体４０の内周面４０ａに形成した複数の固定側凹部５１と、内側筒体４１の外周面４１ｃに形成した可動側凹部５２と、この固定側凹部５１と可動側凹部５２間に嵌め込みされるロック片５３を備えている。
前記ロック片５３を抜き出して内側筒体４１を矢印ｃ方向に回転して可動側凹部５２を固定側凹部５１と対向した位置とし、その可動側凹部５２と１つの固定側凹部５１に亘ってロック片５３を嵌め込みすることで、可動側凹部５１と１つの固定側凹部５２が周方向に確実に合致すると共に、内側筒体４１が回転しないようにロックされる。

このようであるから、加工物取付体２６と主軸１５をＸ軸，Ｙ軸方向に相対的に移動して加工物取付体２６を回転して粗い位置決めをし、その後にロック片５３を可動側凹部５２と固定側凹部５１とに亘って嵌合することで正確に位置決めできる。
この実施の形態では、３０度ごとに３段階で位置決めできるようにしてある。

前記位置検出手段６０は、可動筒体４１の外周面４１ｃに設けたドック６１と、固定筒体４０の内周面４０ａに周方向に間隔を置いて複数設けたスイッチ、例えば近接スイッチ６２を備え、加工物取付体２６が所定の位置で停止すると、いずれか１つの近接スイッチ６２がＯＮし、それによって加工物取付体２６の位置（回転方向の位置）を検出できる。
この実施の形態では、近接スイッチ６２を３０度間隔で４つ設け、３０度ごとに４つの位置を検出できる。

前記位置検出手段６０で検出した位置は、図示しない主軸１５を駆動制御する回路に入力され、その主軸１５を駆動制御開始する前に加工物取付体６の位置、つまり加工物３の回転方向の向きを読み込み、誤動作することを未然に防止する。

本発明の実施の形態を示すマシニングセンタの正面図である。 本発明の実施の形態を示すマシニングセンタの平面図である。 図１のＡ−Ａ視側面図である。 加工ユニットの拡大側面図である。 加工ユニットの拡大平面図である。 インダイスの概略正面図である。 インダイスの概略側面図である。 図４のＢ−Ｂ拡大断面図である。 図８のＣ視側面図である。

１…本体ベース、２…クランパー、３…加工物、３ａ…加工物表面、４…回転用工具受部材、４ａ…円形凹部、５…回転用工具、５ａ…円形部、１０…主軸ユニット、１２…可動フレーム、１４…主軸ヘッド、１５…主軸、１６…工具、２０…加工ユニット、２２…支持台、２３…旋回台、２４…旋回フレーム、２５…取付用孔、２６…加工物取付体、２７…工具挿通孔、３０…インダイス、４０…外側筒体、４１…内側筒体、４２…軸受、５０…位置決め手段、６０…位置検出手段。

Claims (4)

1. 工具が着脱自在に取付けられる主軸と、縦軸回りに旋回可能で、かつ横軸回りに回転可能で、前記主軸と対向した縦面に加工物を取付ける加工物取付体と、この加工物取付体の横軸回りの回転をロックするロック手段を備え、
   前記主軸と前記加工物取付体は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に相対的に移動し、
   前記加工物取付体を、当該加工物取付体と前記主軸のＸ軸方向、Ｙ軸方向の相互的な移動によって横軸回りに回転する構成としたことを特徴とするマシニングセンタ。
2. 前記加工物取付体は、一側縦面と他側縦面とに貫通した工具挿通孔を有し、
   前記加工物取付体の他側縦面を主軸と対向することで、その一側縦面に取付けた加工物を、工具挿通孔を挿通した工具で加工できるようにした請求項１記載のマシニングセンタ。
3. 前記加工物取付体の一側縦面に回転用工具受部材を設け、主軸に回転用工具を取付け、
   この回転用工具と前記回転用工具受部材を回転可能に連結できるようにした請求項１又は２記載のマシニングセンタ。
4. 縦軸回りに旋回可能な縦フレームに、加工物取付体を横軸回りに回転可能に取付け、
   前記縦フレームと加工物取付体とに亘って、その加工物取付体の横軸回りの回転方向の位置を決める位置決め手段を設け、この位置決め手段をロック手段と兼用した請求項１〜３いずれか１項記載のマシニングセンタ。

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