JP2018058163A

JP2018058163A - 工作機械及び工作機械における加工方法

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Publication number: JP2018058163A
Application number: JP2016197413A
Authority: JP
Inventors: 松村　篤志; Atsushi Matsumura; 篤志松村
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: JP6803188B2

Abstract

【課題】工具交換装置の新たな使用形態により加工精度や加工効率の向上を図ることができる工作機械、及び工作機械における加工方法を提供する。【解決手段】工具交換装置５に、ＮＣ装置による制御のもと加工空間Ｓの内外にわたって移動する移動装置８を設け、当該移動装置８に交換アーム６を備えた。そして、交換アーム６に補助具を保持させるとともに、移動装置８を可動させ、加工空間Ｓ内となる所定の補助位置に交換アーム６を位置させることで、主軸装置２によるワークＷへの加工を補助するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、たとえば主軸装置に装着する工具を交換するための工具交換装置を備えたマシニングセンタ等といった工作機械、及び当該工作機械における加工方法に関するものである。

従来、たとえばマシニングセンタには、複数種類の工具を保管する工具マガジンと、所定方向を中心に回転可能に設けられた交換アームとを有する工具交換装置が備えられている。そして、主軸装置での加工中における所定のタイミングで、交換アームが回転する等して、工具マガジンに保管されている工具と主軸装置に装着されている工具とが交換されるようになっている（たとえば特許文献１）。

特開２０１０−５７４０号公報

一般的な工作機械において、工具交換装置は、上述したような工具交換にしか使用されない。しかしながら、工作機械の加工精度や加工効率の向上を考えると、工具交換装置の新たな形態での使用が望まれる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、工具交換装置の新たな使用形態により加工精度や加工効率の向上を図ることができる工作機械、及び工作機械における加工方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、種々の工具が装着される加工装置と、交換アームを備えており、前記交換アームの動作により前記加工装置に装着する工具を交換する工具交換装置と、前記加工装置及び前記工具交換装置の動作を制御する制御装置とを有する工作機械であって、前記交換アームは、前記加工装置による加工を補助する補助具を保持可能であるとともに、前記工具交換装置は、前記制御装置による制御のもと、前記交換アームを、前記加工装置の工具を交換する交換位置とは別の位置で、前記加工装置による加工を補助する補助位置まで移動させる移動装置を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記交換アームは、前記補助具として、ワークの周面に当接して前記ワークを支える振れ止め具を保持可能であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記交換アームは、前記補助具として、前記加工装置による加工と同時に、前記加工装置による加工とは別の加工を行う第２の工具を保持可能であることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、種々の工具が装着される加工装置と、交換アームを備えており、前記交換アームの動作により前記加工装置に装着する工具を交換する工具交換装置と、前記加工装置及び前記工具交換装置の動作を制御する制御装置とを有しているとともに、前記工具交換装置に、前記制御装置による制御のもと、前記交換アームを、前記加工装置の工具を交換する交換位置とは別の位置で、前記加工装置による加工を補助する補助位置まで移動させる移動装置が備えられた工作機械における加工方法であって、前記交換アームに、前記加工装置による加工を補助する補助具を保持させる第１工程と、前記交換アームを前記補助位置へ移動させ、前記補助具によって前記加工装置による加工を補助させる第２工程とを実行することを特徴とする。

本発明によれば、交換アームに、加工装置による加工を補助する補助具を保持可能となっているとともに、工具交換装置に、制御装置による制御のもと、交換アームを、加工装置の工具を交換する交換位置とは別の位置で、加工装置による加工を補助する補助位置まで移動させる移動装置を備えており、交換アームを補助位置へ移動させ、補助具によって加工装置による加工を補助させるようになっている。したがって、たとえば振れ止め具を保持させたり（請求項２）、第２の工具を保持させたり（請求項３）といったように、工具交換装置が、工具交換のみならず、加工装置による加工の補助もを行うため、工作機械の加工精度や加工効率の向上を図ることができる。

マシニングセンタでの加工を示した説明図である。マシニングセンタでの工具交換を示した説明図である。補助具として振れ止め具を採用した場合の加工を示した説明図である。補助具として旋削工具を採用した場合の加工を示した説明図である。

以下、本発明の一実施形態となるマシニングセンタについて、図面にもとづき詳細に説明する。

図１は、マシニングセンタ１での加工を示した説明図であり、図２は、マシニングセンタ１での工具交換を示した説明図である。
マシニングセンタ１は、工具Ｔ１、Ｔ２・・を装着可能な主軸装置２と、主軸装置２と対向するように設けられたトラニオン３と、トラニオン３上で回転可能に設けられ、ワークＷが載置されるテーブル４と、主軸装置２に装着する工具を交換する工具交換装置５と、図示しないＮＣ装置とを備えてなる。主軸装置２は、図１に示すような加工位置と、図２に示すような交換位置との間を移動可能となっている。また、工具交換装置５は、工具Ｔ１、Ｔ２・・を保管する工具マガジン７と、主軸装置２と工具マガジン７との間で工具を交換する交換アーム６とを備えている。さらに、交換アーム６は、所定方向を中心とした回転動作、及び工具Ｔ１、Ｔ２・・の軸方向へのスライド動作可能となっている。そして、マシニングセンタ１では、ＮＣ装置による制御のもと、従来周知の態様で工具が交換される。すなわち、簡略に記すと、主軸装置２を交換位置へ移動させ、交換アーム６を９０度回転させて現在主軸装置２に装着されている工具Ｔ１と工具マガジン７に保管されている工具Ｔ４とを把持させた後、交換アーム６をスライドさせて工具Ｔ１を主軸装置２から引き抜く。さらに、交換アーム６を１８０度回転させてから交換アーム６をスライドさせて新たな工具Ｔ４を主軸装置２へ装着するとともに、前の工具Ｔ１を工具マガジン７に保管させた後、交換アーム６を再び９０度回転させ、交換アーム６から両工具Ｔ１、Ｔ４を離すようにすればよい。なお、主軸装置２の工具交換時、交換アーム６は加工空間Ｓ外の交換位置に位置している（ただ、交換アーム６の一部は加工空間Ｓ内へ進入している）。

ここで、本発明の要部となる工具交換装置５による主軸装置２での加工の補助について、図３及び図４をもとに説明する。図３は、補助具として振れ止め具Ｔ６を採用した場合の加工を示した説明図であり、図４は、補助具として旋削工具Ｔ７を採用した場合の加工を示した説明図である。
工具交換装置５は、ＮＣ装置による制御のもと加工空間Ｓの内外にわたって移動する移動装置８を有しており、当該移動装置８に交換アーム６が備えられている。そして、交換アーム６に補助具を保持させるとともに、移動装置８を可動させ、加工空間Ｓ内となる所定の補助位置に交換アーム６を位置させることで、主軸装置２によるワークＷへの加工を補助することができる。たとえば、図３に示すように、補助具として、ワークＷの周面に当接してワークＷを支えることにより、回転するワークＷの振れ止めを図ることができる振れ止め具Ｔ６を保持させてもよい。そして、当該振れ止め具Ｔ６を保持した交換アーム６を加工空間Ｓ内の補助位置に位置させ、振れ止め具Ｔ６によりワークＷを支えつつ主軸装置２に装着された工具Ｔ１での加工を行うことで、マシニングセンタ１での加工精度の向上を図ることができる。また、図４に示すように、補助具として、ワークＷを旋削する旋削工具Ｔ７を保持させてもよい。そして、この旋削工具Ｔ７を保持した交換アーム６を加工空間Ｓ内の補助位置に位置させ、主軸装置２に装着されている工具Ｔ１による加工と同時に、交換アーム６が保持する旋削工具Ｔ７による補助的な加工を行うことで、マシニングセンタ１での加工効率の向上を図ることができる。なお、主軸装置１の加工を補助する際、交換アーム６の旋回機構は、内蔵されたロック機構（たとえばギアをロックする機構であって、図示せず）によりロックされている。また、移動装置８における移動機構としては、たとえばモータとボールねじとの組み合わせ、電動及び油圧アクチュエーター等、従来周知の様々な機構を採用することができる。

以上のような構成を有する工作機械１によれば、工具交換装置５に、ＮＣ装置による制御のもと加工空間Ｓの内外にわたって移動する移動装置８を設け、当該移動装置８に交換アーム６を備えた。そして、交換アーム６に補助具を保持させるとともに、移動装置８を可動させ、加工空間Ｓ内となる所定の補助位置に交換アーム６を位置させることで、主軸装置２によるワークＷへの加工を補助するようになっている。たとえば、振れ止め具Ｔ６を保持させ、振れ止め具Ｔ６によりワークＷを支えつつ主軸装置２に装着された工具Ｔ１での加工を行ったり、旋削工具Ｔ７を保持させ、主軸装置２に装着されている工具Ｔ１による加工と同時に、交換アーム６が保持する旋削工具Ｔ７による補助的な加工を行ったりする。このように、工具交換装置５が、工具交換のみならず、主軸装置２による加工の補助もを行うようにしたことで、マシニングセンタ１の加工精度や加工効率の向上を図ることができる。

なお、本発明の工作機械に係る構成は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、工作機械全体の構成は勿論、工具交換装置による加工の補助等に係る構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、実施形態では工作機械の一例である立形マシニングセンタについて説明しているが、工具交換装置を備えていれば、横形マシニングセンタ等の他の工作機械であっても何ら問題はない。
また、加工装置による加工に関しても、ワークＷを回転させない加工であってもよいし、工具側を回転させるような加工であっても当然よい。

１・・マシニングセンタ（工作機械）、２・・主軸装置（加工装置）、５・・工具交換装置、６・・交換アーム、８・・移動装置、Ｔ１〜Ｔ５・・工具、Ｔ６・・振れ止め具（補助具）、Ｔ７・・旋削工具（補助具、第２の工具）。

Claims

種々の工具が装着される加工装置と、交換アームを備えており、前記交換アームの動作により前記加工装置に装着する工具を交換する工具交換装置と、前記加工装置及び前記工具交換装置の動作を制御する制御装置とを有する工作機械であって、
前記交換アームは、前記加工装置による加工を補助する補助具を保持可能であるとともに、
前記工具交換装置は、前記制御装置による制御のもと、前記交換アームを、前記加工装置の工具を交換する交換位置とは別の位置で、前記加工装置による加工を補助する補助位置まで移動させる移動装置を備えていることを特徴とする工作機械。
前記交換アームは、前記補助具として、ワークの周面に当接して前記ワークを支える振れ止め具を保持可能であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記交換アームは、前記補助具として、前記加工装置による加工と同時に、前記加工装置による加工とは別の加工を行う第２の工具を保持可能であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
種々の工具が装着される加工装置と、交換アームを備えており、前記交換アームの動作により前記加工装置に装着する工具を交換する工具交換装置と、前記加工装置及び前記工具交換装置の動作を制御する制御装置とを有しているとともに、
前記工具交換装置に、前記制御装置による制御のもと、前記交換アームを、前記加工装置の工具を交換する交換位置とは別の位置で、前記加工装置による加工を補助する補助位置まで移動させる移動装置が備えられた工作機械における加工方法であって、
前記交換アームに、前記加工装置による加工を補助する補助具を保持させる第１工程と、
前記交換アームを前記補助位置へ移動させ、前記補助具によって前記加工装置による加工を補助させる第２工程とを実行することを特徴とする工作機械における加工方法。