JP2517125Y2 - 数値制御工作機械 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は加工物に対して３次元移動可能な多軸工具ヘ
ッドを備えて成る数値制御工作機械に関するものであ
る。

従来の技術 従来、一般に自動車部品等の加工を行なうマシニング
センタ等の数値制御工作機械においては、１つのワーク
に２重角度の加工を行なうときは先ず一方のツールによ
る加工が完了するとATC交換装置によりツールを交換す
ると共に、ワークを所定角度旋回割出させ、その後他方
のツールによって加工を行なっていた。

考案が解決しようとする課題 従来のように２重角度の加工を行なう場合に１本ずつ
工具交換を行なっているとそれだけサイクルタイムが長
くかかってしまう問題があり、又加工する毎にワークを
旋回割出しすることもサイクルタイムが長くかかる要因
であると共に、途中割出しの為の装置が必要になって機
械が複雑になる問題があった。本考案の課題はこのよう
な問題点を解決することにある。

課題を解決するための手段 本願は上記課題の解決の為に、加工物に対して３次元
移動可能な多軸工具ヘッドを備えて成る数値制御工作機
械において、上記多軸工具ヘッドに先端に工具を装着し
たスピンドルを支持するヘッド部を互いに離間して複数
設け、各ヘッド部に支持されるスピンドルを、その回転
軸線の向きが、ヘッド部相互間で異なるようにすると共
に、１つのヘッド部に支持されるスピンドルの加工中
に、他のヘッド部に支持されたスピンドルとワークとが
干渉しないように設け、かつ、多軸工具ヘッドを夫々の
スピンドルの回転軸線方向に進退移動可能に３次元移動
制御するNC装置を備えたことを特徴とする。

作用 多軸工具ヘッドに設けたヘッド部のうちの１つに支持
されたスピンドルで加工するとき、NC装置により多軸工
具ヘッドを３次元移動制御して、そのヘッド部のスピン
ドルの軸線方向に進退移動させる。また、別のヘッド部
に支持されたスピンドルで加工するとき、その別のヘッ
ド部のスピンドルの軸線方向に多軸工具ヘッドを進退制
御する。こうして、加工方向の異なる加工を連続的に実
行する。

実施例 第１図において、マシニングセンタ１は、ベッド２上
のサーボモータ３のねじ軸４により前後するテーブル５
を備えている。このテーブル５の上にコラム６がサーボ
モータ７のねじ軸８により左右移動するようにしてあ
る。コラム６には、サーボモータ９のねじ軸10により主
軸ヘッド11が上下するように装着してある。これにより
主軸ヘッド11は３次元移動可能で、図示しないNC装置に
よって３軸制御される。コラム６にはその上部に多数の
工具Ｔを備えた工具マガジン12が回転割り出し自在に配
置してある。そして、工具交換の際には、前記主軸ヘッ
ド11の主軸13との間で工具Ｔを直接交換するようにして
ある。主軸13先端には、第３図に示すように工具Ｔまた
は、多軸工具ヘッド30の駆動軸26の爪29と係合する駆動
キー13aが固着されている。又主軸ヘッド11には例えば
実開昭60-190555号公報に示すように多軸工具ヘッド30
の後部に設けた上下一対の案内溝34に嵌合可能なクラン
プ板14が、図示省略したクランプシリンダ及びガイドロ
ッドにより爪29を駆動キー13aから切離す前方の開放位
置と、多軸工具ヘッド30を主軸ヘッド11の受部11aに当
接させると共に前記爪29を駆動キー13aに係合させる後
方の引寄せ位置（第３図の状態）へ前後移動可能に設け
られている。コラム６の左側のベッド２上には多軸工具
ヘッド交換装置15が配置されている。多軸工具ヘッド交
換装置15は、実願昭63-133082号公報に示されているよ
うにベッド２上に固着したサイドコラム17を備え、この
サイドコラム17の前面に多軸工具ヘッド30の案内溝34に
嵌合して多軸工具ヘッド30を左右に案内保持可能な上下
一対のレール22を２組設けてある。又多軸工具ヘッド交
換装置15は、主軸ヘッド11のクランプ板14をレール22と
対応する高さ位置で開放位置にした状態で、多軸工具ヘ
ッド30をレール22位置とクランプ板14位置へ移動させる
アーム24を揺動可能に備え、アーム24の先端を多軸工具
ヘッド30に引掛け、アーム24の揺動によって多軸工具ヘ
ッド30をレール22位置から主軸ヘッド11位置へ或いはそ
の逆へ夫々給送するようになっている。

次に上記多軸工具ヘッド30について説明する。多軸工
具ヘッド30のヘッド本体35は前壁35aを有する前部材35A
と中間壁35bを有する中間部材35Bと後壁35cを有する後
部材35Cを一体に結合して構成されている。前部材35Aの
前壁35aには第1,第２ヘッド部36,37が互いに離間した位
置に設けられている。又第２ヘッド部37は第１ヘッド部
36より前方へ大きく突出するように設けてある。第１ヘ
ッド部36には第４図に示すように第１スピンドル40が回
転軸線の向きが斜め方向を向くようにしてベアリング4
1,42によって回転自在に支承され、その第１スピンドル
40に工具ドリルT1が着脱自在に装着してある。第１スピ
ンドル40の後端には平歯車44がキー連結されている。こ
の平歯車44は、ヘッド本体35の前壁35aと中間壁35bに設
けたベアリング47,48によって回転自在に支承されてい
る斜軸50に固着した平歯車52に噛合っている。斜軸50の
後端にはかさ歯車54がキー連結され、このかさ歯車54が
第３図、第６図に示すようにヘッド本体35の中間壁35b
と後壁35cに設けたベアリング57,58によって回転自在に
支承されている水平軸60に固着したかさ歯車62に噛合っ
ている。水平軸60の後部には平歯車64が固着され、この
平歯車64が後壁35cにベアリング31によって回転自在に
支承されている駆動軸26の駆動歯車33に中間軸65の中間
歯車67を介して噛合っている。次に第２ヘッド部37に
は、第５図に示すように第2,第３スピンドル70,71が回
転軸線の向きが斜め下方を向くようにしてベアリング7
3,74及び75,76によって回転自在に支承され、これらの
第2,第３スピンドル70,71に工具ドリルT2,T3が装着して
ある。夫々のスピンドル70,71の後端には平歯車77,78が
固着されている。これらの平歯車77,78は、前壁35aの図
示しないベアリングと中間壁35bのベアリング80によっ
て回転自在に支承されている斜軸82に固着した平歯車84
に夫々噛合っている。斜軸82の後端にはかさ歯車86がキ
ー連結され、このかさ歯車86が第３図、第６図に示すよ
うに中間壁35bと後壁35cに設けたベアリング88,89によ
って回転自在に支承されている水平軸90に固着したかさ
歯車92に噛合っている。水平軸90の後部には平歯車94が
固着され、この平歯車94が中間軸95の中間歯車97を介し
て前記駆動歯車33に噛合っている。尚、本実施例では工
具マガジン12を有する工具交換装置と多軸工具ヘッド交
換装置15の両方を備えたマシニングセンタについて説明
したが、これらの交換装置を省き、多軸工具ヘッド30を
主軸ヘッド11に一体的に設けたものでも３軸制御可能な
工作機であれば実施可能である。

次に作用について説明する。

今加工するワークＷは第３図に示すように座100迄は
中空になっており、座100に設けた２つの孔101,102内に
ドリルを挿入してドリル加工するものである。ワークＷ
はベッド２上に設けられた図示しない治具装置によって
保持され、第３図に示す仮想線位置に位置されている。
主軸ヘッド11のクランプ板14に多軸工具ヘッド交換装置
15によって一方の多軸工具ヘッド30が給送され、図示し
ないクランプシリンダによってクランプ板14が引寄せ位
置へ引寄せられると、駆動軸26の爪29が主軸13先端の駆
動キー13aに係合した状態になる。そして主軸13が回転
されると、その回転は駆動軸26に伝わり駆動歯車33が回
転される。駆動歯車33の回転は中間歯車67,97、平歯車6
4,94、かさ歯車62,92、かさ歯車54,86を介して斜軸50,8
2へ夫々伝達される。斜軸50の回転は平歯車52,44によっ
て第１スピンドル40へ伝わり、工具ドリルT1が回転さ
れ、斜軸82の回転は平歯車84,平歯車77,78によって第2,
第３スピンドル70,71へ伝わり、工具ドリルT2,T3が回転
される。主軸ヘッド11は先ず第２ヘッド部37の工具ドリ
ルT2,T3によって加工を行なう場合には、主軸ヘッド11
を工具ドリルT2,T3が孔加工すべき位置を指向する位置
へ移動させ、第２ヘッド部37が第２図において右斜め下
方向へ向かうようにNC装置によってその後サーボモータ
3,7,9を３軸制御することによって主軸ヘッド11を工具
ドリルT2,T3の回転軸線方向へ前進移動させ、これによ
り工具ドリルT2,T3を孔102内に挿入してドリル加工を行
なう。このとき他方の工具ドリルT1はワークＷの中空部
に位置されるので、工具ドリルT1がワークＷと干渉する
ことはない。工具ドリルT2,T3による加工を終了した後
は、主軸ヘッド11を一旦後退して工具ドリルT2,T3をワ
ークＷから離し、次に主軸ヘッド11を工具ドリルT1が孔
加工すべき位置を指向する位置へ移動させ、その後サー
ボモータ3,7,9をNC装置によって軸制御することによっ
て主軸ヘッド11を工具ドリルT1の回転軸線方向へ前進移
動させ、これにより工具ドリルT1を孔101内に挿入して
ドリル加工を行なう（第３図の仮想線の状態）。このと
き第２ヘッド部37はワークＷより外れた位置にあるの
で、ワークＷと干渉することはない。このように１つの
多軸工具ヘッドに異なる角度をもつ同種又は異種のスピ
ンドルを複数本離間させて備えさせ、一方の工具ドリル
で加工中のときは他方の工具ドリルがワークＷと干渉し
ないようにしたので、ワークＷに要求される異なる角度
方向の加工を３軸制御によって連続して行なうことがで
き、従ってツール交換をなくしたり交換回数を少なくで
き、しかもワークＷの割出動作の省くことができ、これ
により加工のサイクルタイムを短縮できる。なお、第１
図の下側のレール22に装着した多軸工具ヘッド30Aは右
側のドリル工具群Taと左側のリーマ又はタップ工具群Tb
とを軸線が水平でかつ、平行になるように備え、夫々の
工具群Ta,Tbを夫々２軸制御により移動させて順次加工
できる場合を示している。

考案の効果 本考案にあっては、先端に工具を装着したスピンドル
を支持するヘッド部を互いに離間して複数設け、各ヘッ
ド部に支持されるスピンドルを、その回転軸線の向き
が、ヘッド部相互間で異なるようにすると共に、１つの
ヘッド部に支持されるスピンドルの加工中に、他のヘッ
ド部に支持されたスピンドルとワークとが干渉しないよ
うに設け、かつ、多軸工具ヘッドを夫々のスピンドルの
回転軸線方向に進退移動可能に３次元移動制御するNC装
置を備えたので、ワークの複数の異なる角度方向の加工
のうち、多軸工具ヘッドに設けた複数のヘッド部の内の
１つのヘッド部のスピンドルでの加工中に他のヘッド部
のスピンドルがワークに干渉しない関係にある複数の加
工を、ワークの割出動作やツール交換をすることなく順
次加工でき、その結果、ワーク加工のサイクルタイムを
短縮化できる。また、多軸工具ヘッドにそのように異な
る角度方向に設けた複数のスピンドルを、NC装置により
多軸工具ヘッドを３次元移動制御して、夫々のスピンド
ルの軸線方向に移動させるようにしたので、スピンドル
の回転軸線の向きに制限がなく、いかなる方向に互いに
異なっていても、多軸工具ヘッドに設けられる複数のヘ
ッド部のスピンドルが、１つのヘッド部のスピンドルに
よる加工中に他のヘッド部のスピンドルがワークに干渉
しない関係にあればNC装置の制御で加工でき、加工の自
由度が大きい利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図はマシニングセン
タの正面図、第２図は多軸工具ヘッドの正面図、第３図
は第６図のIII-III線断面図を一部省略して示す図、第
４図は第３図のIV-IV線断面図、第５図は第３図のＶ−
Ｖ線断面図、第６図は多軸工具ヘッドの背面図に作用説
明図を加えた図である。 １……マシニングセンタ、30,30A……多軸工具ヘッド、
36……第１ヘッド部、37……第２ヘッド部、40,70,71…
…スピンドル、Ｗ……ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−154107（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−9408（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加工物に対して３次元移動可能な多軸工具
   ヘッドを備えて成る数値制御工作機械において、上記多
   軸工具ヘッドに先端に工具を装着したスピンドルを支持
   するヘッド部を互いに離間して複数設け、各ヘッド部に
   支持されるスピンドルを、その回転軸線の向きが、ヘッ
   ド部相互間で異なるようにすると共に、１つのヘッド部
   に支持されるスピンドルの加工中に、他のヘッド部に支
   持されたスピンドルとワークとが干渉しないように設
   け、かつ、多軸工具ヘッドを夫々のスピンドルの回転軸
   線方向に進退移動可能に３次元移動制御するNC装置を備
   えたことを特徴とする数値制御工作機械。