JP2010253591A - 複合加工機及び複合加工ライン - Google Patents

Abstract

【課題】主軸の支持構造を複雑にすることなく加工精度を確保できる複合加工機を提供する。
【解決手段】ベッド２と、その第１回転軸Ａを垂直方向に向けて、かつ第１軸，第２軸，第３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向に移動可能に前記ベッド２に支持され、さらに前記第１回転軸Ａ回りに回転可能な第１主軸３と、該第１主軸３の下方に配設され、その旋回軸Ｂを水平方向に向けて、かつ該旋回軸Ｂ回りに旋回可能に前記ベッド２に支持された旋回台５と、その第２回転軸Ｃを前記旋回軸Ｂと直交するように向けて、かつ該第２回転軸Ｃ回りに回転可能に前記旋回台５に支持された第２主軸６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合加工機及び複合加工機を複数並列配置してなる複合加工ラインに関する。

この種の複合加工機として、例えば、特許文献１には、ベッドに立設されたコラムによりクロススライドをＸ軸方向に移動可能に支持し、該クロススライドによりサドルをＺ軸方向に移動可能に支持し、該サドルにより主軸が装着された主軸頭をＢ軸回りに旋回可能に支持し、さらに前記ベッドの主軸頭の下方に工具が装着されたタレットをＹ軸方向に移動可能に配設した構造のものが記載されている。

特開２００５−２５４４２８号公報

ところで、前記従来の複合加工機では、主軸頭を、Ｘ軸，Ｚ軸方向に移動可能に支持するとともに、Ｂ軸回りに旋回可能に支持する構造であることから、主軸の加工精度を確保するための支持構造が複雑となるという懸念がある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、主軸の支持構造を複雑にすることなく加工精度を確保できる複合加工機及び複合加工ラインを提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ベッドと、その第１回転軸を垂直方向に向けて、かつ第１軸，第２軸，第３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向に移動可能に前記ベッドに支持され、さらに前記第１回転軸回りに回転可能な第１主軸と、該第１主軸の下方に配設され、その旋回軸を水平方向に向けて、かつ該旋回軸回りに旋回可能に前記ベッドに支持された旋回台と、その第２回転軸を前記旋回軸と直交するように向けて、かつ該第２回転軸回りに回転可能に前記旋回台に支持された第２主軸とを備えたことを特徴とする複合加工機である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の複合加工機において、前記第１主軸は、ワークを回転駆動可能かつ前記第１ないし第３軸の何れかの軸方向に搬送可能に支持しており、前記第２主軸は、工具を回転駆動可能に支持していることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に記載の複合加工機において、前記第１主軸のワーク搬送方向一側に複数のワークを保持するワーク保持機構が配設されており、該ワーク保持機構は、前記第１主軸のワーク搬送領域内に設けられたワーク交換位置に移動可能に構成され、前記第１主軸の加工済みワークと該ワーク保持機構の未加工ワークとの交換を行うことを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２に記載の複合加工機において、前記第２主軸は、旋削用工具が取り付け可能となっていることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１に記載の複合加工機において、前記第１主軸は、工具を回転駆動可能に支持しており、前記第２主軸は、ワークを回転駆動可能に支持していることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項２に記載の複合加工機において、前記第１主軸は、ワークを前記第１軸〜第３軸のうち移動重量が最軽量となる軸方向に搬送するように構成されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項６に記載の複合加工機において、前記第１軸方向に移動可能に前記ベッド上に配設された第１可動ベースと、該第１可動ベースに前記第２軸方向に移動可能に配設された第２可動ベースとを備え、
該第２可動ベースに前記第１主軸が第３軸方向に移動可能に配置されていることを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項７に記載の複合加工機において、前記第２可動ベースの第３軸方向寸法と前記ベッドの第３軸方向寸法とが大略同じであることを特徴としている。

請求項９の発明は、請求項１に記載の複合加工機を複数並列配置し、隣接する複合加工機の間に請求項３に記載のワーク保持機構が配設されていることを特徴とする複合加工ラインである。

請求項１の発明によれば、第１主軸を、第１〜第３軸方向に移動可能に、かつ第１回転軸回りに回転可能に設け、旋回台を、旋回軸を水平方向に向けて、かつ旋回軸回りに旋回可能に設け、第２主軸を、第２回転軸を前記旋回軸と直交する方向に向けて、かつ該第２回転軸回りに回転可能に旋回台により支持したので、機械全体の構造を複雑にすることなくいわゆる５軸加工を実現できる。

請求項２の発明では、第１主軸によりワークを回転可能に支持し、第２主軸により工具を回転可能に支持したので、機械全体の構造を複雑にすることなく前記軸加工を実現できる。

請求項３の発明では、第１主軸のワーク搬送方向一側にワーク保持機構を配置し、第１主軸がワーク搬送方向一側に移動したときにワークの交換を行うようにしたので、第１主軸の移動を利用してワーク交換を行うことができ、新たなワーク交換機構を設けることなく、連続加工が可能となる。

請求項４の発明では、第２主軸に旋削用工具を取付け可能としたので、より複雑な加工を実現できる。

請求項５の発明では、第１主軸により工具を回転可能に支持し、第２主軸によりワークを回転可能に支持したので、請求項２の発明と同様に、機械全体の構造を複雑にすることなく前記軸加工を実現できる。

請求項６の発明では、第１主軸により、ワークを、移動重量が最も軽量となる軸方向に搬送するようにしたので、ワーク搬送速度を高めることができる。

請求項７の発明では、第１可動ベースを、第１軸方向に移動可能にベッド上に配置し、第２可動ベースを、第２軸方向に移動可能に第１可動ベースに配置し、第１主軸を、第２可動ベースに第３軸方向に移動可能に配置したので、第１主軸の第３軸方向における移動重量を最軽量とすることができ、ワーク搬送速度を高めることができる。

請求項８の発明では、第２可動ベースの第３軸方向寸法と、ベッドの第３軸方向寸法とを大略同じとしたので、第１主軸の第３軸方向における必要なストロークを確保しつつ、機械全体をコンパクトにできる。

請求項９の発明では、並列配置された複合加工機の間にワーク保持機構を配置したので、連続した多工程加工が可能となり、生産性をより一層向上できる。

本発明の実施例１による複合加工機の斜視図である。 前記複合加工機の正面図である。 前記複合加工機の第２主軸の斜視図である。 前記複合加工機のワーク交換動作を示す図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図４は、本発明の一実施例による複合加工機を説明するための図である。なお、本実施例で、前後，左右という場合は、機械正面Ｆから見た場合の前後，左右を意味する。

図において、１は複合加工機を示している。該複合加工機１は、機械正面Ｆから見て、ベッド２と、第１主軸３が装着された第１主軸頭４と、旋回台５と、第２主軸６が装着された第２主軸頭７とを備えている。前記第１主軸３は、Ｘ軸（左右），Ｙ軸（前後），Ｚ軸（上下）方向に移動可能となっており、前記第２主軸６はＢ軸回りに旋回可能かつＣ軸回りに回転可能となっている。

前記複合加工機１は、前記ベッド２にＹ軸（第１軸）方向に移動可能に配設された第１可動ベース８と、該第１可動ベース８にＺ軸（第２軸）方向に移動可能に配設された第２可動ベース９とを備えている。該第２可動ベース９に前記第１主軸頭４がＸ軸（第３軸）方向に移動可能に配設されている。

また前記複合加工機１は、機械正面Ｆから見て、前記ベッド２の左側前方に配設された工具交換機構１０と、右側前方に配設されたワーク保持機構１１とを備えている。

前記ベッド２は、略直方体状のベッド本体２ａと、該ベッド本体２ａの左，右端部から下方に延びる左，右脚部２ｂ，２ｂとを有する。

前記第１可動ベース８は、中央開口８ａを有する矩形枠状をなしており、前記ベッド２の上面２ｃに配置されている。該第１可動ベース８は、前記ベッド２の上面２ｃに固定された左，右一対のＹ軸ガイドレール１５，１５によりＹ軸方向に移動可能に支持されている。

また前記ベッド２には、第１可動ベース８をＹ軸方向に往復駆動するボールねじ１６ａと駆動モータ（不図示）とからなるＹ軸送り機構１６が配設されている。

前記第２可動ベース９は、中央開口９ａを有するＸ軸方向に延びる矩形板状をなしており、前記第１可動ベース８の前面２ｄ に配置されている。該第２可動ベース９は、前記第１可動ベース８の前面８ｂに固定された左，右一対のＺ軸ガイドレール１７，１７によりＺ軸方向に移動可能に支持されている。

また前記第１可動ベース８には、第２可動ベース９をＺ軸方向に往復駆動するボールねじ１８ａと駆動モータ１８ｂとからなるＺ軸送り機構１８が配設されている。

前記第２可動ベース９の前面９ｂに前記第１主軸頭４が配置されている。該第１主軸頭４は、前記第２可動ベース９の前面９ｂに固定された上，下一対のＸ軸ガイドレール１９，１９によりＸ軸方向に移動可能に支持されている。

また第２可動ベース９には、第１主軸頭４をＸ軸方向に往復駆動するボールねじ２０ａと駆動モータ２０ｂとからなるＸ軸送り機構２０が配設されている。

前記第１主軸３は、その第１回転軸Ａを垂直方向に向けて前記第１主軸頭４により該第１回転軸Ａ回りに回転自在に支持されている。また前記第１主軸頭４には、前記第１主軸３を前記第１回転軸Ａ回りに回転駆動する駆動モータ（不図示）が内蔵されている。

これにより前記第１主軸３は、第１主軸頭４，第１，第２可動ベース８，９を介してベッド２によりＹ軸，Ｚ軸，Ｘ軸方向に移動可能に支持されている。

また前記第１主軸３の移動重量は、Ｘ軸方向が最も軽量となっている。即ち、Ｘ軸方向に移動するのは第１主軸頭４のみであることから、Ｙ軸，Ｚ軸方向の移動重量に比べて大幅に小さくなっている。

前記第２可動ベース９は、Ｘ軸方向寸法ｓがベッド２のＸ軸方向寸法と大略同じになるよう設定されている。また第１可動ベース８のＸ軸方向寸法は、第２可動ベース９のＸ軸方向寸法ｓより小さく設定されている（図２参照）。

前記旋回台５は、円筒形状をなしており、その旋回軸ＢをＹ軸と平行な水平方向に向けて、かつ旋回軸Ｂ回りに旋回可能に前記ベッド２に支持され、その前端面５ａはベッド２の前面２ｄから突出している。

前記旋回台５は、前記旋回軸Ｂ回りの所定回転角度位置に割り出し位置決めする旋回割り出し機構（不図示）を備えている。なお、前記旋回軸Ｂは、機械正面Ｆから見て、ベッド２のＸ軸方向中心より右側に偏位した位置に配置されている。

前記第２主軸頭７は、前記旋回台５の前端面５ａに固定され、旋回台５と共に前記旋回軸Ｂ回りに旋回するようになっている。

前記第２主軸６は、その第２回転軸Ｃを旋回軸Ｂと直交する方向に向けて配置され、前記第２主軸頭７により第２回転軸Ｃ回りに回転自在に支持されている。また前記第２主軸頭７には、前記第２主軸６を第２軸線Ｃ回りに回転駆動する駆動モータ（不図示）が内蔵されている。

前記第１主軸３には、ワークＷが着脱可能に装着されており、前記第２主軸６には、工具Ｔが着脱可能に装着されている。また第２主軸頭７の外側壁には、複数の旋削用工具Ｔ１，Ｔ２が着脱可能に取り付けられている。旋回台５により第２主軸頭７を所定の回転角度に割り出し位置決めすることにより、旋削用工具Ｔ１又はＴ２によりワークＷの切削加工が行われる（図３参照）。

前記工具交換機構１０は、ベッド２の左脚部２ｂの前方に配置された工具マガジン１０ａと、該工具マガジン１０ａと第２主軸６との間に配設された工具交換アーム１０ｂとを有する（図１参照）。

工具マガジン１０ａにより次加工用工具を工具交換位置に旋回割り出し位置決めし、旋回台５が加工済み工具Ｔを水平となる工具交換位置に旋回させ、工具交換アーム１０ｂが回動して次加工用工具と加工済み工具とを交換する。

前記ワーク保持機構１１は、ベッド２の右脚部２ｂに配置されたテーブル２３と、該テーブル２３上に固定されたスライドレール２４により待機位置ａとワーク交換位置ｂとの間で移動可能に支持され、複数のワークを保持可能なワークホルダ２５と、該ワークホルダ２５を進退駆動する駆動機構（不図示）とを有する。前記テーブル２３は、前記左脚部２ｂに取り付けられたブラケット２６上に固定されている。

前記ワークホルダ２５の待機位置ａは、第１主軸３の移動領域外に設定され、かつワーク交換位置ｂは移動領域内に設定されている。

ワーク加工が終了すると、ワークホルダ２５がワーク交換位置ｂに移動し（図４（ａ）参照）、第１主軸３がＸ軸方向右側（ワーク搬送方向一側）のワーク交換位置に移動し、加工済みワークＷをワークホルダ２５に格納保持させる（図４（ｂ）参照）。第１主軸３がＺ軸方向上方に移動するとともに、Ｘ軸〜Ｚ軸方向に移動して次加工ワークを把持する。この後、ワークホルダ２５は待機位置ａに戻る（図４（ｃ）参照）。

本実施例によれば、第１主軸３を、Ｙ軸，Ｚ軸，Ｘ軸方向に移動可能に、かつ第１回転軸Ａ回りに回転自在に設け、旋回台５を、Ｙ軸と平行な水平方向に向けて配置された旋回軸Ｂ回りに旋回可能にベッド２で支持し、該旋回台５により第２主軸６を、前記旋回軸Ｂと直交する方向に向け配置された第２回転軸Ｃ回りに回転自在に支持し、さらに第１主軸３によりワークＷを回転駆動し、第２主軸６により工具Ｔを回転駆動するようにした。即ち、Ｙ軸，Ｚ軸，Ｘ軸の加工軸を有する第１主軸３と、Ｂ軸，Ｃ軸の加工軸を有する第２主軸６とで工作機械を構成したので、機械全体の構造を複雑にすることなく５軸加工を実現できる。

なお、本発明では、第１主軸３に工具を装着し、第２主軸６にワークを装着してワーク加工を行うようにしてもよい。この場合にも、前記の場合と同様の多軸加工を実現できる。

本実施例では、前記第１主軸３のワーク搬送方向（Ｘ軸方向）右側にワーク保持機構１１を配置し、第１主軸３がワーク搬送方向右側に移動したときに、ワークの交換を行うようにしたので、第１主軸３のＸ軸方向移動を利用してワーク交換を直接行うことができ、新たなワーク交換機構を設けることなく、連続加工が可能となる。

本実施例では、第２主軸６の工具Ｔとは別に、第２主軸頭７に旋削用工具Ｔ１，Ｔ２を取り付けたので、旋回台５の旋回軸Ｂ回りの旋回割り出し機能を有効利用して、より複雑な加工を実現できる。

本実施例では、前記第１主軸３により、ワークＷを移動重量が最も軽量となるＸ軸方向に搬送するようにしたので、機械全体の大型化を招くことなく、ワーク搬送速度を高めることができ、ひいてはワークの交換時間を短縮することができる。

本実施例では、第１可動ベース８を、ベッド２の上面２ｃにＹ軸方向移動可能に配置し、第２可動ベース９を、第１可動ベース８にＺ軸方向移動可能に配置し、第１主軸３を、第２可動ベース９にＸ軸方向に移動可能に配置したので、第１主軸３の移動重量の最軽量化を実現することができる。

また前記第２可動ベース９のＸ軸方向寸法ｓと、ベッド２のＸ軸方向寸法とを大略同じとしたので、第１主軸３のＸ軸方向における必要なストロークを確保しつつ、第２可動ベース９のＸ軸方向寸法を小さくすることができ、機械全体をコンパクトにできる。

なお、前記実施例では、単体の複合加工機１でワーク加工を行う場合を説明したが、本発明は、複数の複合加工機１を並列配置し、隣接する複合加工機１の間にワーク保持機構１１を配置することにより複合加工ラインを構成することも可能である。

この複合加工ラインでは、ワーク保持機構１１のワークホルダ２５を、図４（ｃ）に示すように、待機位置ａと、加工済みワークＷを受け取るワーク受け取り位置ｂ′と、加工済みワークＷを隣の複合加工機に供給するワーク供給位置ｃとの間で移動可能に構成することとなる。

このようにすれば、複合加工機１により加工されたワークＷは、ワーク受け取り位置ｂ′にてワークホルダ２５に受け渡され、該ワークホルダ２５によりワーク供給位置ｃに搬送され、該ワーク供給位置ｃにて隣の複合加工機に供給される。これにより連続した多工程加工が可能となり、生産性をより一層向上できる。

１ 複合加工機
２ ベッド
３ 第１主軸
５ 旋回台
６ 第２主軸
８ 第１可動ベース
９ 第２可動ベース
１１ ワーク保持機構
Ａ 第１回転軸
Ｂ 旋回軸
Ｃ 第２回転軸
Ｔ 工具
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. ベッドと、
   その第１回転軸を垂直方向に向けて、かつ第１軸，第２軸，第３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向に移動可能に前記ベッドに支持され、さらに前記第１回転軸回りに回転可能な第１主軸と、
   該第１主軸の下方に配設され、その旋回軸を水平方向に向けて、かつ該旋回軸回りに旋回可能に前記ベッドに支持された旋回台と、
   その第２回転軸を前記旋回軸と直交するように向けて、かつ該第２回転軸回りに回転可能に前記旋回台に支持された第２主軸と
   を備えたことを特徴とする複合加工機。
2. 請求項１に記載の複合加工機において、
   前記第１主軸は、ワークを回転駆動可能かつ前記第１ないし第３軸の何れかの軸方向に搬送可能に支持しており、
   前記第２主軸は、工具を回転駆動可能に支持している
   ことを特徴とする複合加工機。
3. 請求項２に記載の複合加工機において、
   前記第１主軸のワーク搬送方向一側に複数のワークを保持するワーク保持機構が配設されており、
   該ワーク保持機構は、前記第１主軸のワーク搬送領域内に設けられたワーク交換位置に移動可能に構成され、前記第１主軸の加工済みワークと該ワーク保持機構の未加工ワークとの交換を行う
   ことを特徴とする複合加工機。
4. 請求項２に記載の複合加工機において、
   前記第２主軸は、旋削用工具が取り付け可能となっている
   ことを特徴とする複合加工機。
5. 請求項１に記載の複合加工機において、
   前記第１主軸は、工具を回転駆動可能に支持しており、
   前記第２主軸は、ワークを回転駆動可能に支持している
   ことを特徴とする複合加工機。
6. 請求項２に記載の複合加工機において、
   前記第１主軸は、ワークを前記第１軸〜第３軸のうち移動重量が最軽量となる軸方向に搬送するように構成されている
   ことを特徴とする複合加工機。
7. 請求項６に記載の複合加工機において、
   前記第１軸方向に移動可能に前記ベッド上に配設された第１可動ベースと、
   該第１可動ベースに前記第２軸方向に移動可能に配設された第２可動ベースとを備え、
   該第２可動ベースに前記第１主軸が第３軸方向に移動可能に配置されている
   ことを特徴とする複合加工機。
8. 請求項７に記載の複合加工機において、
   前記第２可動ベースの第３軸方向寸法と前記ベッドの第３軸方向寸法とが大略同じである
   ことを特徴とする複合加工機。
9. 請求項１に記載の複合加工機を複数並列配置し、隣接する複合加工機の間に請求項３に記載のワーク保持機構が配設されていることを特徴とする複合加工ライン。

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