JP2018183833A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】第一の主軸・第二主軸とワーク搬送機構との間のワークの受け渡しに要する時間が短く、ワークの表裏への加工を短時間で効率的に実施することが可能な工作機械を提供する。【解決手段】工作機械Ｍは、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂが、それらの回転軸と直交する軸線方向（Ｘ軸方向）に移動可能であるとともに、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂが、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの回転軸と平行な軸線方向（Ｚ軸方向）に移動可能になっている。したがって、工作機械Ｍにおいては、ワーク搬送機構４におけるワークＷの受け渡しに要するストロークＳを小さく設計することが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＣ旋盤等の工作機械に関するものである。

ＮＣ旋盤等の工作機械の一種として、ワーク（被加工物）の表裏への加工を短時間で効率的に行うことを目的として、ワークの表側への加工用の第一主軸と、ワークの裏側への加工用の第二主軸とを平行に配置した２主軸旋盤が知られている。また、２主軸旋盤の中には、特許文献１の如く、第一主軸・第二主軸とワーク搬送機構との間のワークの受け渡しを行うためのワーク搬送機構を備えたものがある。かかる特許文献１のワーク搬送機構は、２主軸旋盤の上方に、主軸の方向に対して直交するようにレール（ガイド）が懸架されており、そのレールに、第一主軸・第二主軸とワークの受け渡しをするためのチャックが昇降可能に設けられている。

また、特許文献１の２主軸旋盤は、第一主軸・第二主軸に把持されたワークに、それぞれ加工を施すための第一刃物台・第二刃物台が、主軸の方向に対して直交する方向に移動して、第一主軸・第二主軸にアプローチするようになっている。さらに、特許文献１の２主軸旋盤は、第一主軸・第二主軸によるワークの加工中における切削屑の飛散を防止すべく、第一主軸・第二主軸および第一刃物台・第二刃物台の上部の全体が、開閉シャッターを備えた遮蔽機構によって覆われた状態になっている。

特開２００５−１１８９４２号公報

上記特許文献１の如き２主軸旋盤においては、ワークに多様な加工を施す必要がある場合には、他種類の工具を装着できるように第一刃物台・第二刃物台を大きく設計しなければならないが、そのように刃物台を大きくすると、遮蔽機構の天井が高くなってしまう。しかしながら、そのように遮蔽機構の天井が高くなると、ワーク搬送機構のチャックが、第一主軸・第二主軸から離れた高さ位置で待機しなければならなくなるため、第一主軸・第二主軸とワーク搬送機構のチャックとの間のワークの受け渡しに多くの時間を要する結果となり、作業効率が著しく低下してしまう。

本発明の目的は、上記特許文献１の如き２主軸旋盤が有する問題点を解消し、第一主軸・第二主軸とワーク搬送機構との間のワークの受け渡しに要する時間が短く、ワークの表裏への加工を短時間で効率的に実施することが可能な工作機械を提供することにある。

かかる本発明の内、請求項１に記載された発明は、ワークを保持して回転可能な主軸と、主軸に保持されたワークを加工するための刃物を装着した刃物台と、主軸の回転軸と直交する方向からアプローチして主軸との間でワークの受け渡しを行うワーク搬送機構とを備えた工作機械であって、前記主軸が、主軸の回転軸と直交する軸線方向に移動可能であるとともに、前記刃物台が、前記主軸の回転軸と平行な軸線方向に移動可能であることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、２個の主軸が、同一の方向に並進可能に設けられており、各主軸に保持されたワークを加工するための２個の刃物台が、主軸の並進方向と直交する同一の方向に並進可能に設けられているとともに、ワーク搬送機構が、前記２個の主軸と同一方向に並進可能に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、主軸とワーク搬送機構との間を仕切るように平板状のシャッターが設けられているとともに、ワーク搬送機構のアプローチ方向におけるシャッターの板面と主軸の回転軸との距離が、同一方向における刃物台の周縁あるいは刃物台に装着する工具の外端縁と主軸の回転軸との距離よりも短いことを特徴とするものである。

請求項１に記載の工作機械によれば、ワーク搬送機構によるワークの着脱位置に主軸も刃物台もワークも侵入しないように構成することが可能となり、ワーク搬送機構のワークの受け渡しをするアーム（ローダ）の待機位置を（主軸や刃物台（工具）と干渉させることなく）より下方に設定することができる。そのため、ワーク搬送機構におけるワークの受け渡しに要するストローク（主軸の直進方向と直交する方向のストローク）を小さくすることができるので、ワークに対して短時間の内に効率的に加工を施すことが可能となる。

請求項２に記載の工作機械によれば、ワーク搬送機構において、第一主軸で加工後のワークを受け取り、第二主軸に受け渡す時間を短縮することができるので、ワークに対して非常に短時間の内にきわめて効率的に加工を施すことが可能となる。

請求項３に記載の工作機械によれば、切削屑を周囲に飛散させることなく、ワークに対して非常に短時間の内にきわめて効率的に加工を施すことが可能となる。さらに、全体をコンパクトに設計することも可能となる。

工作機械を示す説明図（正面図）である。

＜工作機械の構造＞
以下、本発明に係る工作機械の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る工作機械（並行２主軸ＮＣ旋盤）を示したものである。工作機械Ｍは、基台１、ワークＷを把持して回転させることが可能な２台の主軸（第一主軸２ａ、第二主軸２ｂ）、ワークを加工するための工具Ｔ，Ｔ・・を装着した２台の刃物台（第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂ）、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとワークＷの受け渡しをするためのワーク搬送機構４、ワークＷの加工空間を外部から遮蔽するための遮蔽機構５等によって構成されている。なお、以下の説明においては、工作機械Ｍの左右方向をＸ軸方向（図１における左右方向）、工作機械Ｍの前後方向をＺ軸方向（図１における紙面と垂直な方向）、工作機械Ｍの上下方向をＹ軸方向（図１における上下方向）とする。

第一主軸２ａ、第二主軸２ｂは、駆動装置（図示せず）によって、Ｚ軸に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられている。また、先端に設けられたチャック（図示せず）によって、ワークＷを把持することができるようになっている。一方、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂは、内側に、複数の工具Ｔ，Ｔ・・を装着可能に構成された略円板状のタレット８，８が、Ｘ軸に沿った回転軸を中心として回転可能に設けられており、各タレット８，８に装着された工具Ｔ，Ｔ・・を、所定の位置に割り出すことができるようになっている。なお、工作機械Ｍにおいては、ワーク搬送機構４のアプローチ方向（Ｙ軸方向）における第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂの周縁と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの回転軸との距離が、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂに装着される工具Ｔ，Ｔ・・の外端縁と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの回転軸との距離よりも長くなっている（すなわち、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂに装着される工具Ｔ，Ｔ・・の最大旋回径が、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂの直径よりも小さくなっている）。

また、基台１は、平面視が略矩形になるように構成されており、上面に、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂをスライドさせるための長尺状の主軸用ガイド６ａ，６ｂが、Ｘ軸方向に沿って付設されている。そして、それらの各主軸用ガイド６ａ，６ｂの上方に、それぞれ、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂが載置されており、駆動装置（図示しない）によって、主軸用ガイド６ａ，６ｂに沿ってＸ軸方向にスライドさせることができるようになっている。

一方、各主軸用ガイド６，６の外側の端縁際には、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂをスライドさせるための長尺状の刃物台用ガイド７ａ，７ｂが、Ｚ軸方向に沿って付設されている。そして、それらの各刃物台用ガイド７ａ，７ｂの上方に、それぞれ、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂが載置されており、駆動装置（図示しない）によって、刃物台用ガイド７ａ，７ｂに沿ってＺ軸方向にスライドさせることができるようになっている。

また、基台１の上方には、基台１の上面全体を覆うように、扁平な直方体状の遮蔽機構５が設置されている。当該遮蔽機構５は、左右両側の部分が、各主軸用ガイド６ａ，６ｂに沿って外側の退避位置までスライドした第一主軸２ａ、第二主軸２ｂのそれぞれの全体を覆うように、カバー１５，１５が中空の直方体状に形成されている。また、左右のカバー１５，１５の中央（Ｘ軸方向における中央）には、仕切り板１０が設けられており、第一主軸２ａおよび第一刃物台３ａによる加工空間Ｒ_１と、第二主軸２ｂおよび第二刃物台３ｂによる加工空間Ｒ_２とが区分された状態になっている。そして、それらの加工空間Ｒ_１，加工空間Ｒ_２の上面には、それぞれ、金属製で平板状のシャッター１６ａ，１６ｂが、両端をカバー１５の内側に形成された溝状部分および仕切り板１０に形成された溝状部分に嵌め込んだ状態で、駆動装置（図示しない）によって、Ｚ軸方向にスライド可能に設けられている。なお、工作機械Ｍにおいては、ワーク搬送機構４のアプローチ方向（Ｙ軸方向）におけるシャッター１６の板面と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとの距離（図１におけるＳ）が、同一方向における第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂの周縁と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの回転軸との距離よりも短くなっている。

一方、ワーク搬送機構４は、Ｘ軸方向に沿って懸架された搬送ガイド１１、その搬送ガイド１１に垂下するように設けられたアーム１２、当該アーム１２の先端に設けられた把持部材１３等によって構成されている。そして、把持部材１３によってワークＷを把持したアーム１２が、ラックピニオン機構によって上下動するとともに、ワークＷを把持した把持部材１３がアーム１２の長手方向に沿って回転可能になっている。

＜工作機械の作動内容＞
以下、上記の如く構成された工作機械Ｍにおいて、ワークＷの表裏に加工を行う際の作動内容について説明する。ワークＷへの加工を開始する前の工作機械Ｍにおいては、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとも、各主軸用ガイド６ａ，６ｂの内側の待機位置に待機した状態になっている。

ワークＷを加工する際には、まず、ワーク搬送機構４によって、系外にストックされているワークＷを、退避位置にある第一主軸２ａの上方まで搬送する。そして、ワーク搬送機構４がワークＷを第一主軸２ａの上方に搬送した後には、遮断機構５のシャッター１６ａを開放するとともに、ワークＷを搬送したアーム１２が下降する。そして、アーム１２先端の把持部材１３から、第一主軸２ａへとワークＷが受け渡され、第一主軸２ａのチャックによってワークＷが把持されるとともに、ワークＷを第一主軸２ａへ手渡したアーム１２が上昇する。しかる後、遮断機構５のシャッター１６ａが閉じられる。

そのように第一主軸２ａがワークＷを把持すると、第一主軸２ａが、主軸用ガイド６ａに沿って加工位置（左端のカバー１５の内部）へとスライドするとともに、第一刃物台３ａが、刃物台用ガイド７ａに沿ってＺ軸方向にスライドすることによって第一主軸２ａにアプローチする。さらに、駆動装置（図示せず）によってタレット８に装着された所定の工具Ｔが割り出され、当該工具ＴによってワークＷの表面側への加工が実行される。

そして、ワークＷの表面側への加工が終了すると、第一刃物台３ａが、刃物台用ガイド７ａに沿って退避位置へとスライドすることによって、タレット８の工具Ｔが第一主軸２ａに装着されたワークＷから離され、それと同時に、第一主軸２ａが、主軸用ガイド６ａに沿って退避位置へとスライドする。さらに、その第一主軸２ａの退避位置へのスライドと同時に、遮断機構５のシャッター１６ａを開放する。しかる後、ワークＷを搬送したアーム１２が下降して、第一主軸２ａの先端のチャックから、アーム１２の先端の把持部材１３へとワークＷが受け渡される。

さらに、第一主軸２ａからワークＷを受け取ったアーム１２が、上昇しながら、退避位置にある第二主軸２ｂの上方へ移動するとともに、遮断機構５のシャッター１６ａが閉じられる。しかる後、第一主軸２ａからワークＷを受け取ったアーム１２が、ワークＷを把持部材１７ａに渡す。ワークＷを受け取った把持部材１７ａは、内向きに９０°旋回し、同様に内向きに９０°旋回している把持部材１７ｂに渡す。ワークＷを受けた把持部材１７ｂは、正面方向に向くように９０°旋回し、アーム１２に受け渡す。この動作によってワークＷを反転させ、アーム１２は再び下降する。それと同時に、遮断機構５のシャッター１６ｂを開放する。しかる後、アーム１２の先端の把持部材１３から、第二主軸２ｂへとワークＷが受け渡され、第二主軸２ｂのチャックによってワークＷが把持された後に（第一主軸２ａによって加工された場合とは表裏逆向きに把持された後に）、アーム１２が再び上昇する。それと同時に、遮断機構５のシャッター１６ｂが閉じられる。

さらに、遮断機構５のシャッター１６ｂが閉じられた後に、第二主軸２ｂが、主軸用ガイド６ｂに沿って加工位置へとスライドする（右側への移動する）。そして、ワークＷを把持した第二主軸２ｂが加工位置（右端のカバー１５の内部）へとスライドするとともに、第二刃物台３ｂが、刃物台用ガイド７ｂに沿ってＺ軸方向にスライドすることによって第二主軸２ｂにアプローチする。さらに、駆動装置（図示せず）によってタレット８に装着された所定の工具Ｔが割り出され、当該工具ＴによってワークＷの裏面側への加工が実行される。

そして、ワークＷの裏面側への加工が終了すると、第二刃物台３ｂが、刃物台用ガイド７ｂに沿って退避位置へとスライドすることによって、タレット８の工具Ｔが第二主軸２ｂに装着されたワークＷから離される。また、かかる第二刃物台３ｂの退避と同時に、第二主軸２ｂは、主軸用ガイド６ｂに沿って退避位置へとスライドする。さらに、遮断機構５のシャッター１６ｂが開放された後に、ワークＷを搬送したアーム１２が下降して、第二主軸２ｂの先端のチャックから、アーム１２の先端の把持部材１３へとワークＷが受け渡される。それと同時に、遮断機構５のシャッター１６ｂが閉じられる。さらに、第二主軸２ｂの先端のチャックからワークＷを受け取ったアーム１２が、上昇しながら系外までスライドし、把持している表裏加工済みのワークＷを、所定の位置にストックさせる。

さらに、表裏加工済みのワークＷを所定の位置にストックさせたアーム１２は、搬送ガイド１１に沿って系外までスライドしてから下降し、ストックされている新たなワークＷを把持した後に上昇して、退避位置にある第一主軸２ａの上方に搬送する。以下、工作機械Ｍは、同様の作動を繰り返し実行することができる。

＜工作機械の効果＞
工作機械Ｍは、上記の如く、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂが、それらの回転軸と直交する軸線方向（Ｘ軸方向）に移動可能であるとともに、第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂが、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの回転軸と平行な軸線方向（Ｚ軸方向）に移動可能であるため、ワーク搬送機構４におけるワークＷの受け渡しに要するストローク（第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの移動面（並進面）と直交する方向のストローク、図１におけるＳ）を小さく設計することができるので、ワークＷに対して短時間の内に効率的に加工を施すことが可能である。

また、工作機械Ｍは、２個の第一主軸２ａ、第二主軸２ｂが同一の方向に並進可能に設けられており、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂに保持されたワークＷを加工するための２個の第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂが、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂの並進方向と直交する同一の方向（Ｚ軸方向）に並進可能に設けられているとともに、ワーク搬送機構４が、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂと同一方向（Ｘ軸方向）に並進可能に設けられているため、ワーク搬送機構４において、第一主軸２ａで加工後のワークＷを受け取り、第二主軸２ｂに受け渡す時間を短縮することができるので、ワークＷに対して非常に短時間の内にきわめて効率的に加工を施すことができる。

さらに、工作機械Ｍは、第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとワーク搬送機構４との間を仕切るように平板状のシャッター１６が設けられているとともに、ワーク搬送機構４のアプローチ方向（Ｙ軸方向）におけるシャッター１６の板面と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとの距離（図１におけるＳ）が、同一方向における第一刃物台３ａ、第二刃物台３ｂの周縁と第一主軸２ａ、第二主軸２ｂとの距離よりも短いため、切削屑を周囲に飛散させることなく、ワークＷに対して非常に短時間の内にきわめて効率的に加工を施すことができる上、コンパクトに設計されており、大きな設置スペースを要さない。

＜工作機械の変更例＞
本発明に係る工作機械の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、基台、主軸、刃物台、ワーク搬送機構、遮蔽機構等の形状等の構成を、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することができる。

たとえば、本発明に係る工作機械は、上記実施形態の如く、２個の主軸を有するものに限定されず、１個のみの主軸を有するものでも良い。また、主軸、刃物台、ワーク搬送機構が、それぞれ、Ｘ軸（左右方向）、Ｚ軸（前後方向）、Ｘ軸（左右方向）に沿って移動するものに限定されず、主軸、刃物台、ワーク搬送機構が、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸に沿って移動するもの等に変更することも可能である。

２ａ・・主軸（第一主軸）
２ｂ・・主軸（第二主軸）
３ａ・・第一刃物台
３ｂ・・第二刃物台
４・・ワーク搬送機構
５・・遮蔽機構
Ｍ・・工作機械
Ｔ・・工具
Ｗ・・ワーク

Claims (3)

1. ワークを保持して回転可能な主軸と、主軸に保持されたワークを加工するための刃物を装着した刃物台と、主軸の回転軸と直交する方向からアプローチして主軸との間でワークの受け渡しを行うワーク搬送機構とを備えた工作機械であって、
   前記主軸が、主軸の回転軸と直交する軸線方向に移動可能であるとともに、
   前記刃物台が、前記主軸の回転軸と平行な軸線方向に移動可能であることを特徴とする工作機械。
2. ２個の主軸が、同一の方向に並進可能に設けられており、
   各主軸に保持されたワークを加工するための２個の刃物台が、主軸の並進方向と直交する同一の方向に並進可能に設けられているとともに、
   ワーク搬送機構が、前記２個の主軸と同一方向に並進可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 主軸とワーク搬送機構との間を仕切るように平板状のシャッターが設けられているとともに、
   ワーク搬送機構のアプローチ方向におけるシャッターの板面と主軸の回転軸との距離が、同一方向における刃物台の周縁あるいは刃物台に装着する工具の外端縁と主軸の回転軸との距離よりも短いことを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の工作機械。

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