JP2013063488A - 立形マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械のサイズを大きくすることなく、テーブルの上方空間を広く開放して、段取り作業中にワークなどが主軸頭と干渉しないようにした立形マシニングセンタを提供する。
【解決手段】ベッド３の加工領域外の工具交換位置に主軸頭９を移動させて工具交換を行う工具交換装置２０と、ワークの段取りを行うための段取りモードが選択されたとき、主軸頭９を工具交換領域に移動させる段取機能を有する制御装置２６とを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークと工具とをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に相対移動させてワークを加工する立形マシニングセンタに関する。

ワークと工具とをＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に相対移動させてワークを加工する立形マシニングセンタの一例が特許文献１で開示されている。特許文献１には、ワークが固定されるテーブルがＹ軸方向に移動可能になっていることや、クレーンなどを用いてワークをテーブルに取り付け取り外したりする段取り作業中は、ワークや吊り具と主軸頭とが干渉しない位置までテーブルを退避させることが記載されている。

特開２００６−１０２８５２号公報

特許文献１では、ワークや吊り具と主軸頭とが干渉しない退避位置までテーブルを移動させることで、クレーンなどで上げ下ろしされるワークと主軸頭との干渉を回避して、ワークをテーブルに取り付け取り外したりできるようにしたものであるが、テーブルを退避位置まで移動させるのにサービスストロークを設ける必要があり、工作機械のサイズが大きくなるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、工作機械のサイズを大きくすることなく、テーブルの上方空間を広く開放して、段取り作業中にワークなどが主軸頭と干渉しないようにした立形マシニングセンタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ベッドの後部に立設されたコラムの前面に主軸頭が設けられ、前記ベッドの前部にワークを載置するテーブルを設けた立形マシニングセンタにおいて、加工領域外の工具交換領域に主軸頭を移動させて工具交換を行う工具交換装置と、ワークの段取りを行うための段取りモードが選択されたとき、前記主軸頭を前記工具交換領域に移動させる段取機能を有する制御装置と、を具備することを特徴とした立形マシニングセンタが提供される。

また、本発明によれば、前記主軸頭の移動ストロークにおける前記加工領域内のストロークエンドから工具交換位置までの工具交換用のストロークを、ワークの段取りを行うときに前記主軸頭を退避させるためのストロークとしても使用する立形マシニングセンタが提供される。

また、本発明によれば、加工室の天井の開口部及び側面の開口部を覆うオペレータドアを備え、該オペレータドアが前記段取りモードで開き、前記テーブルの上方空間を開放する立形マシニングセンタが提供される。

以上の如く、本発明の立形マシニングセンタによれば、段取りモードにより、主軸頭を加工領域外の工具交換領域まで移動させるので、ワークが固定されるテーブルの上方空間を広く開放でき、段取り作業中にワークや吊り具などを主軸頭と干渉させることなく、テーブルにワークを固定したり、ワークを外したりすることができる。

本発明の立形マシニングセンタの一実施形態を示す上面図である。 本発明の立形マシニングセンタの一実施形態を示す側面図である。 段取りモード中における本発明の立形マシニングセンタの一実施形態を示す上面図である。 段取りモード中における本発明の立形マシニングセンタの一実施形態を示す側面図である。 立形マシニングセンタの段取開始動作のフローチャートである。 立形マシニングセンタの段取終了動作のフローチャートである。

以下において、本発明の立形マシニングセンタの一実施形態について詳細に説明する。 図１、図２に示すように、本実施形態の立形マシニングセンタ１は、基台としてのベッド３上の前部でＹ軸ガイド４沿って前後方向（Ｙ軸方向）にスライドするテーブル５と、ベッド３上の後部に立設されたコラム７と、コラム７の前面に支持された主軸頭９とを備えている。主軸頭９は、上下方向に延びるＺ軸ガイド１０を介してサドル１２にスライド自在に係合すると共に、コラム７の前面に設けられたＸ軸ガイド１４に係合するサドル１２によって左右方向にスライドできるようになっている。主軸頭９は回転自在に保持された主軸１６を備え、主軸１６にはワークを切削加工するエンドミル１８が装着されている。テーブル５には、エンドミル１８により加工される図示しないワークが取り付けられる。

また、立形マシニングセンタ１は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のストロークの範囲内で設定される加工領域の側方の非加工領域（工具交換領域）に、工具マガジン２２に収容されている工具３５と主軸頭９に保持されている工具（エンドミル）１８とを交換する工具交換装置２０を備えている。また、立形マシニングセンタ１は、ＮＣ加工プログラムにしたがって、テーブル５及び主軸頭９のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動量や主軸１６の回転数などを制御して、加工を実施するためのＮＣ装置（制御装置）２６を備えている。ＮＣ装置２６は、段取りモードが選択され、ワークを搬入したり、搬出したり、テーブル５へワークを固定したり、テーブル５からワークを取り外したりするときに、主軸頭９を加工領域の外側の工具交換領域まで移動させる段取機能を有している。

ワークの加工は、加工中に切りくずや切削液が飛散しないように、四方がカバーなどで囲まれた加工室２８内で行われる。加工室２８は、コラム７の前面に設けられたカバーや、立形マシニングセンタ１の周壁や、複数の工具３５を交換自在に収容する工具マガジン２２側の工具交換領域と加工領域とを隔てるスライド開閉式のＡＴＣシャッター３０や、立形マシニングセンタ１の天井の開口部及び側面の開口部を覆うＬ字形状のスライド開閉式のオペレータドア３２で囲まれている。ＡＴＣシャッター３０は、工具交換の際に開き、切削加工中は常時閉じている。ＡＴＣシャッター３０が開くと、主軸頭９は、Ｘ軸ガイド１４に沿って工具交換領域の工具マガジン側へ移動し、所定の工具交換位置で工具交換アーム３４を介して、工具マガジン２２の所定の位置に収容されている工具３５と主軸１６にクランプされている工具１８とを自動で交換する。

ここで、工具マガジン２２の個々のグリッパ２３に把持されている工具３５は、工具マガジン２２のトラック上を移動可能であり、所定の番地の工具３５がＮＣ装置２６からの指令により、工具交換アーム３４に把持される位置まで移動する。工具３５は、シフタ３６のハンド３８によりグリッパ２３から工具３５を外すと共に、工具交換アーム３４の一端に外した工具３５を把持させる。工具交換アーム３４の他端には主軸１６に装着されていた工具１８が把持され、工具交換アームを回転軸を中心に１８０゜回転させることで、工具交換が行われる。工具交換後は、主軸に装着されていた工具１８が工具マガジンに収納される。

オペレータドア３２は、加工中は閉じているが、段取り中には開いて、加工室の天井の開口部と側面の開口部を開放する。図示しないクレーンを使用してワークの搬入及び搬出を行うときや、テーブル５にワークを固定するときは、オペレータドア３２を開いて作業を行う。

次に、本実施形態の立形マシニングセンタにおけるワークの段取り作業について説明する。図３、図４に示すように、本実施形態の立形マシニングセンタは、ベッド３の加工領域外の工具交換位置に主軸頭９を移動させて工具交換を行う工具交換装置２０と、加工を実施するために、テーブル５及び主軸頭９のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動量や主軸１６の回転数などを制御するＮＣ装置２６とを備えている。ＮＣ装置２６は、ワークの段取りを行うための段取りモードが選択されたとき、主軸頭９を加工領域外の工具交換位置に位置決めする段取機能を有している。工具交換位置は、ワークの段取り作業を行う際の段取り位置でもあり、Ｘ軸ストロークを加工領域外に延長した位置である。すなわち、加工領域内のＸ軸ストロークエンドから工具交換位置までのＸ軸ストロークは、段取りモード中に主軸頭を退避させる工具交換領域に相当する。

図５及び図６を参照して、本実施形態の立形マシニングセンタにおける段取モード機能について説明する。図５には段取開始動作のフローチャートが示され、図６には段取終了動作のフローチャートが示されている。

図５に示すように、段取モード機能の開始動作はステップＳ１において工作機械の段取開始／終了ＳＷをオンにすることにより開始する。ステップＳ２では、主軸頭及びテーブルのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の早送り速度をオーバライド機能で２５％に制限し、ステップＳ３ではＸ軸ストロークエンドを工具マガジン側の加工領域外へ延長し、Ｘ軸ストロークを拡張する。続いて、段取開始ワンタッチプログラムが起動する。ステップＳ４では主軸の回転及びクーラントの供給を停止し、ステップＳ５では主軸に装着された工具ホルダのキーの向きを工具交換アームのキーの向きに合わせるために主軸オリエンテーションを実施し、ステップＳ６でＡＴＣシャッタを開き、ステップＳ７では主軸をＺ軸方向で所定位置に位置決めする。ステップＳ８で工具交換位置に主軸頭９を移動し、ステップＳ９でテーブル５をＹ軸方向の所定位置まで移動する。テーブル５は、オペレータドア３２で覆われた加工室の天井の開口部及び側面の開口部に対応する位置に位置決めされる。

段取開始ワンタッチプログラムの終了後、ステップＳ１０で主軸頭９及びテーブル５がＹ軸方向及びＺ軸方向に動かないようにインターロックし、ステップＳ１１で段取中ランプを点滅させる。ステップＳ１２ではＮＣモードをハンドルモードに切り換え、最後に、ステップＳ１３で早送り速度のオーバライド２５％の制限を解除する。このようにして、マシニングセンタ１の段取開始動作が終了した後、オペレータドア３２を開き、クレーンを使用して加工室にワークを搬入（搬出）したり、テーブル５にワークを固定したりする。主軸頭９は、工具交換位置に移動しているため、テーブル５の上方空間が広く開放され、ワークを搬入したり、テーブル５にワークを固定したりするときに、ワークと主軸頭との干渉を回避できると共に、段取りの作業性を向上することができる。

ワーク段取り作業が終わると、図６に示すように、段取終了動作は開始する。ステップＥ１において工作機械の段取開始／終了ＳＷを再び押すことにより開始する。ステップＥ２では、主軸頭及びテーブルのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の早送り速度をオーバライド機能で２５％に制限し、ステップＥ３で主軸頭９及びテーブル５のインターロックを解除し、ステップＥ４で段取中ランプが消灯する。続いて、段取終了ワンタッチプログラムが起動する。ステップＥ５では主軸の回転及びクーラントの供給を停止し、ステップＥ６で主軸頭９をＸ軸方向に移動させて加工領域に復帰させ、ステップＥ７ではテーブル５をＹ軸方向の加工領域に復帰させ、ステップＥ８でＡＴＣシャッタを閉じる。段取終了ワンタッチプログラムの終了後、ステップＥ９で加工領域外へのＸ軸ストロークエンドの拡張を解除し、ステップＥ１０でＮＣモードからハンドルモードへの切り換えを解除し、最後に、ステップＥ１１で早送り速度のオーバライド２５％の制限を解除する。

以上のように、本実施形態の立形マシニングセンタによれば、段取りモード機能により、主軸頭を工具交換領域まで移動させて、ワークが固定されるテーブルの上方空間を広く開放でき、段取り作業中にワークや吊り具などを主軸頭と干渉させることなく、ワークを加工室に搬入したり、テーブルにワークを固定したりすることができる。したがって、従来のように、段取り専用のストロークを用意して、テーブルと主軸頭とが干渉しない退避位置までテーブルを移動させる必要がなく、工作機械のサイズをコンパクトにすることができる。

本実施形態では、段取りモード中の主軸頭の退避位置を工具交換位置として説明したが、工具交換領域内の主軸頭が段取りの邪魔にならない位置であればどの位置でもよい。好ましい主軸頭の退避位置は、テーブルの上方に主軸頭が存在しない位置、すなわちテーブルの上方が全て開放された状態になる位置より遠くに設定される。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 立形マシニングセンタ
５ テーブル
９ 主軸頭
１６ 主軸
２０ 工具交換装置
２２ 工具マガジン
２６ ＮＣ装置（制御装置）
３０ ＡＴＣシャッタ
３２ オペレータドア

Claims (3)

1. ベッドの後部に立設されたコラムの前面に主軸頭が設けられ、前記ベッドの前部にワークを載置するテーブルを設けた立形マシニングセンタにおいて、
   加工領域外の工具交換領域に主軸頭を移動させて工具交換を行う工具交換装置と、
   ワークの段取りを行うための段取りモードが選択されたとき、前記主軸頭を前記工具交換領域に移動させる段取機能を有する制御装置と、
   を具備することを特徴とした立形マシニングセンタ。
2. 前記主軸頭の移動ストロークにおける前記加工領域内のストロークエンドから工具交換位置までの工具交換用のストロークを、ワークの段取りを行うときに前記主軸頭を退避させるためのストロークとしても使用する請求項１に記載の立形マシニングセンタ。
3. 加工室の天井の開口部及び側面の開口部を覆うオペレータドアを備え、該オペレータドアが前記段取りモードで開き、前記テーブルの上方空間を開放する請求項１又は２に記載の立形マシニングセンタ。

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