JP2760749B2 - 立型マシニングセンタ - Google Patents

立型マシニングセンタ

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JP2760749B2
JP2760749B2 JP6104638A JP10463894A JP2760749B2 JP 2760749 B2 JP2760749 B2 JP 2760749B2 JP 6104638 A JP6104638 A JP 6104638A JP 10463894 A JP10463894 A JP 10463894A JP 2760749 B2 JP2760749 B2 JP 2760749B2
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隆夫 松本
智浩 舘
島田  秀樹
勉 岩井田
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Hamai Co Ltd
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Hamai Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミーリング加工と旋削
加工の両方の加工が可能な立型マシニングセンタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に行われている機械加工は、大別す
ると、平面切削や穴あけ等のミーリング加工と、円形の
外削りや中ぐり等の旋削加工の2種類に分けられる。通
常、ミーリング加工はフライス盤、マシニングセンタ等
により行われ、旋削加工は旋盤等により行われる。その
ため、同一のワークに2種類の加工を行おうとする場合
は、2台の工作機械を使い分けて加工する必要があり、
ワークを取り付る際の芯出し等の段取りをする手間が2
倍となり作業効率が悪い。そこで1台の工作機械で両方
の加工を可能にした複合工作機械が開発されて実際に使
用されている。この複合工作機械は、スクロールチャッ
クを備えたワークヘッドと、ワークヘッドに対向する位
置に工具を保持するツールヘッドとが設置されており、
旋削加工時にはツールヘッドの工具を固定したままでワ
ークヘッドのワークを回転させて旋削加工を行い、ミー
リング加工時にはワークヘッドに内蔵するクランプによ
りスクロールチャックが回転しないようにしてワークを
固定してからツールヘッドの工具を回転させてミーリン
グ加工を行う。これらワークヘッドとツールヘッドの相
対位置はNCにより3軸制御されることで、旋削、ミー
リング加工が同一機械で連続して行うことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た複合工作機械は、それぞれ一種類の加工を行うマシニ
ングセンタ、フライス盤、旋盤等に比べて、構造が複雑
かつ大型であるためより広い設置面積を必要とし、価格
も割高となる。また、複合加工をしない場合は、マシニ
ングセンタ、フライス盤、旋盤等に比べて、作業効率が
落ちるため、用途が限られてしまうという問題があっ
た。本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、複合加工が可能な立型マ
シニングセンタを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、垂直方向に設置された主軸ヘッドの周囲
に主軸と平行に複数の工具マガジンを配設し、軸方向の
移動機構と平行リンク機構とにより工具マガジンに保持
されている工具を主軸に着脱する自動工具交換装置を備
えた立型マシニングセンタにおいて、自動工具交換装置
および主軸への取り付けが可能でかつ主軸へ取り付けら
れた状態でワークを把持して主軸とともに回転可能なワ
ーク把持具と、自動工具交換装置および主軸への取り付
けが可能でかつ主軸へ取り付けられた状態で把持したワ
ークを垂直方向と水平方向の2位置に回動可能なワーク
把持具と、テーブル上に取り付けられた旋削用刃物台
と、テーブル上に取り付けられて水平軸回りの回転が可
能なワークグリッパとを備えたことを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明においては、工具マガジンにワーク把持
具が保持されたことにより、自動工具交換装置が作動し
てワーク把持具を主軸へ取り付けた状態で主軸ヘッドの
移動とワーク把持具の把持動作を組み合わせてワーク搬
送が可能となり、テーブル上のワークの取り付け取り外
しができる。また、ワーク把持具がワークを把持した状
態で主軸を回転させると、テーブル上に取り付けられて
いる旋削用刃物台の刃物により旋削加工が可能になる。
さらには、回動可能なワーク把持具を用いてワークを把
持し、そのワークの軸心を水平状態にしてワークグリッ
パに固定すると、ワークを水平軸回りに回転させて位置
決めしながらの加工も可能になる。
【0006】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の第1の実施例に係るマシニングセン
タの自動工具交換装置(ATC)についての構成および
工具と把持具の交換動作を示す説明図である。図におい
て、X,Y,Zの3軸方向の移動が可能な主軸ヘッド3
に、ツールチェンジャフレーム4が上下動自在に嵌装さ
れ、フレーム4はエアシリンダ5により上下方向に駆動
される。また、フレーム4には、主軸ヘッド3を囲むよ
うにエアシリンダ6,7が配置され、それぞれ下方に接
続されている平行リンク機構8,9を回動する。平行リ
ンク機構8,9の先端には、工具1,把持具2が取り付
けられて平行に支持されている。
【0007】これら工具1,把持具2が主軸ヘッド3の
周囲に保持されて工具マガジンが形成される。主軸ヘッ
ド3とフレーム4の間に、バネ11が装着されており、
エアシリンダ5によりフレーム4が上昇する際の補助と
して作用する。図1の左端の最初の工程では、主軸12
に工具1が嵌着されており、このときフレーム4は、エ
アシリンダ5により引き上げられて上方に位置してい
る。この状態で、工具1によるワーク(図示せず)の加
工が可能である。次の第2工程では、工具1を取り外す
ためにエアシリンダ5のロッドを前進させてフレーム4
を下降させる。
【0008】すると、フレーム4に支持されている工具
1が下降して主軸12から外れる。次の第3工程では、
工具1を待機位置へ移動するため、エアシリンダ6のロ
ッドを後退させる。すると、平行リンク機構8の先端が
右上方に移動して、工具1が主軸12の右横の待機位置
へ移動する。さらに、第4工程では、エアシリンダ7の
ロッドを前進させると、平行リンク機構9の先端が右下
方に移動して、把持具2が主軸12の左横の待機位置か
ら主軸12の真下の位置へ移動する。
【0009】次に、第5工程では、把持具2を装着する
ために、エアシリンダ5のロッドを後退させてフレーム
4を上昇させると、把持具2の上部テーパ面が主軸12
のテーパ穴へ嵌着して固定される。この状態で主軸ヘッ
ド3をマシニングセンタの数値制御により移動させると
ともに把持具2の把持・解除動作を行わせることで、ワ
ークをストッカから取り出して加工位置にセットし、次
いで加工がすんだワークを加工位置から取り出してスト
ッカへ戻すことが可能になる。
【0010】また、ワークを把持した状態で主軸12を
回転させて、テーブルに設置しておいたバイトにより、
ワークの旋削加工を行うこともできる。なお、把持具2
を外して工具1に取り換えたい場合は、図1の逆の工程
を経ることにより交換される。また、図1では、説明の
都合上、工具1と把持具2しか示していないが、主軸ヘ
ッド3の周囲には、さらに他の工具が取り付け可能であ
る。
【0011】図2は、図1の把持具2が主軸12に嵌合
している状態の断面図である。図において、把持具2は
ツールホルダ14にチャック部15が取り付けられてお
り、チャック部15はエア圧により作動する。その動作
は、先ず、主軸12に形成された空気導入路16から高
圧エアが供給されると、ツールホルダ14のテーパ面の
内部に形成された空気路17を経て、エアシリンダ18
へ送られる。エアシリンダ18内のピストン19は、高
圧エアが供給されると、図中の右半分に示されるよう
に、押圧されて下降する。
【0012】ピストンロッド21の下端は外周部にテー
パ面を形成したスライダ22に接続されており、ピスト
ン19の下降とともにテーパ面に摺動自在に当接してい
るマスタジョー23が外方へ押圧されて移動する。それ
により、マスタジョー23に固定されているトップジョ
ー24が外側に移動してチャック開となる。ここで、高
圧エアの供給が絶たれると、図中の左半分に示されるよ
うに、ピストンロッド21の上端部に装着されている圧
縮コイルバネ25の復元力により、ピストン19が上昇
する。
【0013】すると、スライダ22も上昇して、マスタ
ジョー23が内側に移動しチャック閉となる。このマス
タジョー23およびトップジョー24は、円周方向に3
個配設されて三つ爪チャックが構成され、スライダ23
の上下動とともに同期して開閉動作しワークを把持およ
び解除する。なお、図中の26はプルスタッド、27は
ノーズキー、28は平行リンク機構9の先端となるグリ
ップアームである。
【0014】図3は、図1のマシニングセンタのテーブ
ルを示す平面図である。図において、テーブル31の右
奥の位置に、通常のミーリング加工を行う場合にワーク
を把持・固定するワークグリッパ32が設置されてい
る。このワークグリッパ32に把持具2によりワークW
をセットした後に、主軸12の把持具2を工具に代えて
ミーリング加工をすることができる。また、テーブル3
1の左側には、回転軸が水平方向である回転テーブル3
3が設置され、その表面にワークグリッパ34が設置さ
れている。
【0015】このワークグリッパ34にワークWをセッ
トして、回転テーブル33によりワークWを回転させて
位置決めすることで、効率のよいミーリング加工が可能
である。なお、このワークグリッパ34にワークWをセ
ットする場合は、図2で説明した把持具2と異なる把持
具35を用いる。この把持具35の構造は図示しないが
ツールホルダとクランプ部との間に水平軸回りに90度
回動する機構を備え、ワークWを把持した後に、90度
回動してワークWをワークグリッパ34の面と平行にし
てセットする。
【0016】さらに、テーブル31の右手前に、旋削加
工をする場合のバイト36を固定する刃物台37が設置
されており、把持具2にワークWを把持した状態で主軸
12を回転させ、バイト36に対してワークWを送るこ
とで、ワークWはバイト36により旋削加工される。な
お、ワークグリッパ32、回転テーブル33、ワークグ
リッパ34および把持具35はいずれもエア圧により駆
動されるが、油圧や電動により駆動することも可能であ
る。
【0017】このようにして実施例では、主軸ヘッド3
の周囲に配置されるATCに工具の一つとして把持具2
を保持させ、この把持具2を主軸12に嵌着してから工
具を取り付けた場合と同じ要領で主軸12を移動させる
とともに、把持具2の把持および解除の動作をマシニン
グセンタ本体側の指令で制御することで、他のロボット
装置等によらずにワークをストッカから取り出してテー
ブル31にセットし、加工終了後はストッカへ再び戻す
ことが可能になる。また、把持具2にワークWを把持し
た状態でそのまま主軸12を回転駆動しながら、刃物台
37のバイト36により旋削加工を行うことも可能にな
る。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、立型マシニ
ングセンタに回転駆動可能なワーク把持具、水平軸回り
の回動が可能なワーク把持具、旋削用刃物台およびワー
クグリッパを増設したことにより多様な旋削加工が可能
になり、従来の複合加工機械に比べ、汎用性にすぐれる
とともに設置面積が小さくてすむ利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例におけるATCの構成と動
作を示す説明図である。
【図2】図1の把持具が主軸に嵌合している状態を示す
断面図である。
【図3】実施例のマシニングセンタのテーブルを示す平
面図である。
【符号の説明】
1 工具 2 把持具 3 主軸ヘッド 4 ツールチェンジャフレーム 5〜7 エアシリンダ 8,9 平行リンク機構 11 バネ 12 主軸 14 ツールホルダ 15 チャック部 16 空気導入路 17 空気路 18 エアシリンダ 19 ピストン 21 ピストンロッド 22 スライダ 23 マスタジョー 24 トップジョー 25 圧縮コイルバネ 26 プルスタッド 27 ノーズキー 28 グリップアーム 31 テーブル 32 ワークグリッパ 33 回転テーブル 34 ワークグリッパ 35 把持具 36 バイト 37 刃物台 W ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井田 勉 東京都品川区西五反田5−5−15 浜井 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−92302(JP,A) 特開 平4−164536(JP,A) 米国特許4557035(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 3/157 B23B 31/10 B23P 23/02 B23Q 3/155

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直方向に設置された主軸ヘッドの周囲
    に主軸と平行に複数の工具マガジンを配設し、軸方向の
    移動機構と平行リンク機構とにより工具マガジンに保持
    されている工具を主軸に着脱する自動工具交換装置を備
    えた立型マシニングセンタにおいて、 自動工具交換装置および主軸への取り付けが可能でかつ
    主軸へ取り付けられた状態でワークを把持して主軸とと
    もに回転可能なワーク把持具と、自動工具交換装置および主軸への取り付けが可能でかつ
    主軸へ取り付けられた状態で把持したワークを垂直方向
    と水平方向の2位置に回動可能なワーク把持具と、 テーブル上に取り付けられた旋削用刃物台と、テーブル上に取り付けられて水平軸回りの回転が可能な
    ワークグリッパと、 を備えたことを特徴とする立型マシニングセンタ。
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