JP3090257B2 - Machining center - Google Patents

Machining center

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JP3090257B2
JP3090257B2 JP08312608A JP31260896A JP3090257B2 JP 3090257 B2 JP3090257 B2 JP 3090257B2 JP 08312608 A JP08312608 A JP 08312608A JP 31260896 A JP31260896 A JP 31260896A JP 3090257 B2 JP3090257 B2 JP 3090257B2
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machining center
actuator
spindle
actuators
support
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彰浩 北村
勝二 谷口
耕筰 北村
滋 山田
隆志 斉藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、主軸を支持する
コラムと、被加工物を設定するテーブルを有し、主軸と
テーブルの相対位置を第1〜第6アクチュエータを用い
て制御する構成のマシニングセンタに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machining center having a column for supporting a spindle and a table for setting a workpiece, wherein a relative position between the spindle and the table is controlled using first to sixth actuators. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のマシニングセンタの主軸とテーブ
ルは、いわゆるシリアルメカニズムを用いて相対移動す
る構成になっていた。すなわち、主軸やテーブルをX、
Y、Z軸に移動し、また直交する2軸の回りに回転させ
ることにより、位置決め動作を行っていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a spindle and a table of a machining center are relatively moved by using a so-called serial mechanism. In other words, the spindle and table are X,
The positioning operation has been performed by moving in the Y and Z axes and rotating about two orthogonal axes.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者逹は、シリア
ル方式とは全く異なるパラレルメカニズムを利用して工
作機械を構成することを試みた。
The present inventors have attempted to configure a machine tool using a parallel mechanism completely different from the serial system.

【0004】本発明は、コンパクトで自由度が大きく、
汎用性のあるパラレル型のマシニングセンタを提供する
ことを目的としている。
The present invention is compact and has a large degree of freedom.
It aims to provide a versatile parallel machining center.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本願発明は、主軸を支持
するコラムと、被加工物を設定するテーブルを備え、主
軸とテーブルの相対位置を第1〜第6アクチュエータを
用いて制御する構成のマシニングセンタにおいて、コラ
ム(12、112)に支持体(14、114)を移動可
能に設け、リニア型の第6アクチュエータ(36、13
6)によって支持体(14、114)をコラム(12、
112)と相対的に第6軸方向に移動できるようにし、
支持体(14、114)に回転体(21、121)を回
転可能に設け、回転型の第4アクチュエータ(34、1
34)によって回転体(21、121)を支持体(1
4、114)と相対的に第4軸の回りに回転できるよう
にし、回転体(21、121)に、ユニバーサルジョイ
ント(18〜20、118〜120)を介してリニア型
の第1〜第3アクチュエータ(31〜33、131〜1
33)を取り付け、それらの出力部に主軸ヘッド(2
8)を設けてパラレルメカニズムを構成し、主軸ヘッド
(28、128)にモータ組込み型の主軸(16、11
6)を配置し、回転型の第5アクチュエータ(35、1
35)によって主軸(16、116)の向きを主軸ヘッ
ド内で第5軸の回りに回転できるようにし、第1〜第6
アクチュエータ(31〜36、131〜136)を制御
するためのサーボコントローラ(41〜46)を設け、
パラレルメカニズムの原理を利用して主軸(16,11
6)の位置・姿勢を制御する構成にしたことを特徴とす
るマシニングセンタを要旨としている。
The present invention comprises a column for supporting a spindle, and a table for setting a workpiece, wherein a relative position between the spindle and the table is controlled using first to sixth actuators. In the machining center, the supports (14, 114) are movably provided on the columns (12, 112), and the linear sixth actuators (36, 13) are provided.
6), the support (14, 114) is
112) relative to the sixth axis direction,
A rotating body (21, 121) is rotatably provided on the support (14, 114), and a rotary fourth actuator (34, 1) is provided.
34), the rotating body (21, 121) is supported by the support (1).
4, 114) relative to the fourth axis, and the first to third linear types are attached to the rotating body (21, 121) via universal joints (18 to 20, 118 to 120). Actuators (31-33, 131-1
33) and attach their spindle heads (2
8) to constitute a parallel mechanism, and the spindle heads (16, 11) with a built-in motor in the spindle heads (28, 128).
6), and a rotary fifth actuator (35, 1).
35) allows the orientation of the spindles (16, 116) to rotate around the fifth axis within the spindle head,
Servo controllers (41-46) for controlling the actuators (31-36, 131-136) are provided,
Using the principle of the parallel mechanism, the spindle (16, 11
The gist of the present invention is a machining center characterized in that the position / posture of 6) is controlled.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明のマシニングセンタは、主
軸を支持するコラムと、被加工物を設定するテーブルを
備え、主軸とテーブルの相対位置を第1〜第6アクチュ
エータを用いて制御する構成のマシニングセンタにおい
て、コラムに支持体を移動可能に設け、リニア型の第6
アクチュエータによって支持体をコラムと相対的に第6
軸方向に移動できるようにし、支持体に回転体を回転可
能に設け、回転型の第4アクチュエータによって回転体
を支持体と相対的に第4軸の回りに回転できるように
し、回転体に、ユニバーサルジョイントを介してリニア
型の第1〜第3アクチュエータを取り付け、それらの出
力部に主軸ヘッドを設けてパラレルメカニズムを構成
し、主軸ヘッドにモータ組込み型の主軸を配置し、回転
型の第5アクチュエータによって主軸の向きを主軸ヘッ
ド内で第5軸の回りに回転できるようにし、第1〜第6
アクチュエータを制御するためのサーボコントローラを
設け、パラレルメカニズムの原理を利用して主軸の位置
・姿勢を制御する構成にしたことを特徴とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A machining center according to the present invention has a column for supporting a spindle and a table for setting a workpiece, and a relative position between the spindle and the table is controlled using first to sixth actuators. In the machining center, the support is movably provided on the column, and the linear type
The support is moved to the sixth position relative to the column by the actuator.
A rotatable member is provided on the support so as to be rotatable in the axial direction, and the rotary member can be rotated around the fourth axis relative to the support by a rotary type fourth actuator. The first to third linear actuators are mounted via a universal joint, and a spindle mechanism is provided at an output portion of the actuator to constitute a parallel mechanism. The actuator enables the orientation of the spindle to be rotated about the fifth axis within the spindle head, and
A servo controller for controlling the actuator is provided, and the position and orientation of the spindle are controlled using the principle of the parallel mechanism.

【0007】パラレルメカニズムの原理を利用する点か
ら、本発明のマシニングセンタは、パラレル型マシニン
グセンタと呼ぶことができる。
[0007] The machining center of the present invention can be called a parallel machining center because it utilizes the principle of the parallel mechanism.

【0008】中空シャフトサーボモータを用いて第1〜
第3アクチュエータを構成し、中空(ホロー)シャフト
サーボモータが、中空のロータの内側にナットを取り付
け、そのナットにボールネジを係合させた構成にすると
有利である。
[0008] The first to the first using a hollow shaft servomotor
Advantageously, the third actuator is formed, and the hollow shaft servomotor is configured such that a nut is mounted inside the hollow rotor and a ball screw is engaged with the nut.

【0009】ホローシャフトサーボモータを用いること
によって、軸継手が不要となり、また、ボールネジがモ
ータを貫通する形にすることができるため、ボールネジ
の長さを最大限に生かして、コンパクトでかつ稼働長さ
の大きな構造とすることができる。
The use of a hollow shaft servomotor eliminates the need for a shaft coupling, and allows the ball screw to penetrate the motor. The structure can be large.

【0010】サーボコントローラに計算部を接続し、計
算部が主軸の目標軌道(目標位置・姿勢)を各アクチュ
エータの目標軌道に分解するための逆運動学計算を行う
構成にすることができる。
A calculation unit may be connected to the servo controller so that the calculation unit performs inverse kinematics calculation for decomposing the target trajectory (target position / posture) of the spindle into the target trajectory of each actuator.

【0011】すなわち、計算部では、逆運動学計算によ
って、主軸の目標軌道(目標位置・姿勢)を各アクチュ
エータの目標軌道(変位)に分解する。そして、得られ
たアクチュエータの目標軌道を各アクチュエータのサー
ボコントローラに目標値として送る。これにより各アク
チュエータは、それぞれのサーボ系で目標軌道に追従す
るように制御される。
That is, the calculation section decomposes the target trajectory (target position / posture) of the spindle into the target trajectory (displacement) of each actuator by inverse kinematics calculation. Then, the obtained target trajectory of the actuator is sent to the servo controller of each actuator as a target value. Thereby, each actuator is controlled so as to follow the target trajectory in each servo system.

【0012】このような制御は、いわゆるセミクローズ
ドループ制御である。主軸の位置・姿勢は直接フィード
バックされないが、パラレルメカニズムでは各アクチュ
エータの運動誤差が累積しないため、大きな位置決め誤
差は生じない。
Such control is so-called semi-closed loop control. Although the position and attitude of the main shaft are not directly fed back, the parallel mechanism does not accumulate the motion error of each actuator, so that a large positioning error does not occur.

【0013】マシニングセンタが自動工具交換マガジン
を有し、第1〜第6アクチュエータの少なくとも一部の
動作を利用して、主軸と自動工具交換マガジンとの間
で、自動工具交換を行う構成にすることができる。勿
論、自動工具交換アームを設けて、アームを利用してA
TCを行うこともできる。
The machining center has an automatic tool change magazine, and performs automatic tool change between the spindle and the automatic tool change magazine using at least a part of the operation of the first to sixth actuators. Can be. Of course, an automatic tool change arm is provided, and
TC can also be performed.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1〜図3は、本発明によるマシニングセンタを
示す正面図、側面図、上面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 are a front view, a side view, and a top view showing a machining center according to the present invention.

【0015】マシニングセンタ10は、ベース11と、
ベース上に設定されたテーブル13とコラム12を有し
ている。
The machining center 10 includes a base 11 and
It has a table 13 and a column 12 set on a base.

【0016】コラム12には、支持体14が上下方向に
移動可能に設けられている。支持体14は、リニアタイ
プの第6アクチュエータ36によって移動する。第6軸
方向は上下方向である。図面では、第6アクチュエータ
36の移動方向が矢印D6で示されている。
A support 14 is provided on the column 12 so as to be vertically movable. The support 14 is moved by a linear type sixth actuator 36. The sixth axis direction is a vertical direction. In the drawing, the moving direction of the sixth actuator 36 is indicated by an arrow D6.

【0017】第6アクチュエータ36は、例えば送りネ
ジとナットを利用して構成できる。好適にはボールネジ
が用いられる。
The sixth actuator 36 can be constructed using, for example, a feed screw and a nut. Preferably, a ball screw is used.

【0018】支持体14は、全体的に環状の案内用部材
である。支持体14には、環状の回転体21が、支持体
14に沿って回転可能に案内されている。回転体21
は、回転型の第4アクチュエータによって、第4軸方向
(矢印D4)に回転する。
The support 14 is a generally annular guide member. On the support 14, an annular rotating body 21 is rotatably guided along the support 14. Rotating body 21
Is rotated in a fourth axial direction (arrow D4) by a rotary fourth actuator.

【0019】第4アクチュエータは、ウォームギアを構
成するウォームホイール59とウォーム58、及びウォ
ーム58を回転駆動するサーボモータ34からなる。
The fourth actuator comprises a worm wheel 59 and a worm 58 constituting a worm gear, and a servo motor 34 for driving the worm 58 to rotate.

【0020】回転体21は、実質的にウォームホイール
59として構成されている。ウォーム58は支持体14
に回転可能に設けられている。ウォーム58の一端に
は、サーボモータ34の出力軸が接続されている。
The rotating body 21 is substantially configured as a worm wheel 59. Worm 58 supports 14
It is provided so as to be rotatable. The output shaft of the servomotor 34 is connected to one end of the worm 58.

【0021】サーボモータ34が回転すると、ウォーム
ギアの作用によって、回転体21が第4軸方向(矢印D
4)に回転する。
When the servo motor 34 rotates, the rotating body 21 is moved in the fourth axial direction (arrow D) by the action of the worm gear.
4) Rotate.

【0022】回転体21の内側には、リニアタイプの第
1〜第3アクチュエータ31〜33がユニバーサルジョ
イント18〜20を介して、等間隔に支持されている。
Inside the rotating body 21, first to third linear type actuators 31 to 33 are supported at equal intervals via universal joints 18 to 20.

【0023】第1〜第3アクチュエータは、中空(ホロ
ー)シャフトサーボモータ60を用いて構成されてい
る。
The first to third actuators are formed by using a hollow shaft servomotor 60.

【0024】第1アクチュエータ31とユニバーサルジ
ョイント18の様子が図4〜図5に示されている。
The state of the first actuator 31 and the universal joint 18 is shown in FIGS.

【0025】ユニバーサルジョイント18は回転軸5
2,53を有している。第1アクチュエータは、これら
の回転軸52,53の回りに全体的に回転自在である。
The universal joint 18 has a rotating shaft 5
2,53. The first actuator is entirely rotatable around these rotation shafts 52 and 53.

【0026】ホローシャフトサーボモータ60は、中空
のロータ63、ロータ63を支持するベアリング61、
ロータ63に対向するように配置されたステータ62を
備えている。
The hollow shaft servomotor 60 includes a hollow rotor 63, a bearing 61 for supporting the rotor 63,
A stator 62 is provided to face the rotor 63.

【0027】中空のロータ63の内側には、ナット55
が一体的に取り付けてある。ナット55には、ナット5
5を貫通する形でボールネジ54が係合されている。
Inside the hollow rotor 63, a nut 55 is provided.
Is attached integrally. The nut 55 has a nut 5
5 is engaged with the ball screw 54.

【0028】ホローシャフトサーボモータ18の下側に
は、外筒56と内筒57が伸縮自在に配置されている。
内筒57の後端には、ボールネジ54の先端が固定され
ている。内筒57の先端がアクチュエータの出力部とな
る。外筒56は、ホローシャフトモータの下面に固定さ
れている。
Below the hollow shaft servomotor 18, an outer cylinder 56 and an inner cylinder 57 are arranged to be extendable and contractible.
The front end of the ball screw 54 is fixed to the rear end of the inner cylinder 57. The tip of the inner cylinder 57 becomes the output section of the actuator. The outer cylinder 56 is fixed to the lower surface of the hollow shaft motor.

【0029】ホローシャフトサーボモータ18を駆動す
ると、ボールネジ54とナット55の作用により、内筒
57の先端が第1軸方向(矢印D1)に移動する。
When the hollow shaft servomotor 18 is driven, the tip of the inner cylinder 57 moves in the first axial direction (arrow D1) by the action of the ball screw 54 and the nut 55.

【0030】第2及び第3アクチュエータ32,33
も、第1アクチュエータ31と同様の構成になってい
る。
Second and third actuators 32, 33
Has the same configuration as the first actuator 31.

【0031】第1〜第3アクチュエータ31〜33の出
力部は一体的に支持され、そこに主軸ヘッド28が設け
られている。このような構造は、いわゆるパラレルメカ
ニズムの一種と考えられる。
The output portions of the first to third actuators 31 to 33 are integrally supported, and a spindle head 28 is provided there. Such a structure is considered as a kind of a so-called parallel mechanism.

【0032】主軸ヘッド28は、主軸ステージ15、モ
ータ組込み型の主軸16、ロータリータイプの第5アク
チュエータ35から構成されている。
The spindle head 28 includes a spindle stage 15, a spindle 16 with a built-in motor, and a fifth actuator 35 of a rotary type.

【0033】主軸ステージ15は全体的に断面コの字形
であり、その後部には前述したように第1〜第3アクチ
ュエータ31〜33の出力端が接続されている。
The main spindle stage 15 has a generally U-shaped cross section, and the rear ends thereof are connected to the output ends of the first to third actuators 31 to 33 as described above.

【0034】主軸ステージ15には、ロータリータイプ
の第5アクチュエータが配置されている。第5アクチュ
エータはサーボモータ35を有し、その出力軸が主軸1
6の側部に接続されている。このサーボモータ35を駆
動すると、主軸16は図1の矢印D5のように第5軸回
りに回転して向きを変える。
The spindle stage 15 is provided with a rotary type fifth actuator. The fifth actuator has a servomotor 35 whose output shaft is
6 is connected to the side. When the servo motor 35 is driven, the main shaft 16 rotates around the fifth axis and changes its direction as indicated by an arrow D5 in FIG.

【0035】図1、図2に示すニュートラル位置では、
第4軸と第5軸は直交している。
In the neutral position shown in FIGS. 1 and 2,
The fourth axis and the fifth axis are orthogonal.

【0036】主軸16は、前述のようにモータ組込みタ
イプであり、工具Tを回転させるための駆動モータを備
えている。工具T(ツールホルダ)は、通常のやり方で
主軸16に着脱自在に取付けることができる。
The main shaft 16 is of a motor-incorporated type as described above, and has a drive motor for rotating the tool T. The tool T (tool holder) can be detachably attached to the main shaft 16 in a usual manner.

【0037】第1〜第3アクチュエータ31〜33の動
作方向D1〜D3、及び第5アクチュエータ35の回転
軸の方向D5は、第1〜第5アクチュエータ自体の動作
に応じて変化する。
The operation directions D1 to D3 of the first to third actuators 31 to 33 and the direction D5 of the rotation axis of the fifth actuator 35 change according to the operation of the first to fifth actuators themselves.

【0038】一方、第6アクチュエータ36の動作方向
D6は、常に上下方向である。また、第4アクチュエー
タ34の動作方向D4は、動作方向D6を中心軸とする
回転方向である。
On the other hand, the operation direction D6 of the sixth actuator 36 is always the vertical direction. The operation direction D4 of the fourth actuator 34 is a rotation direction with the operation direction D6 as a central axis.

【0039】図6に示すように、第1〜第6アクチュエ
ータ31〜36はサーボコントローラ41〜46を備え
ている。
As shown in FIG. 6, the first to sixth actuators 31 to 36 include servo controllers 41 to 46.

【0040】サーボコントローラ41〜46には、計算
部50が接続されている。計算部50では、逆運動学計
算によって、主軸の目標軌道(目標位置・姿勢)から各
アクチュエータの目標軌道(変位)を求める。
The calculators 50 are connected to the servo controllers 41 to 46. The calculation unit 50 calculates the target trajectory (displacement) of each actuator from the target trajectory (target position / posture) of the spindle by inverse kinematics calculation.

【0041】各サーボコントローラ41〜46は、計算
部50から送られた目標軌道に基づいて各アクチュエー
タ41〜46を制御する。
Each of the servo controllers 41 to 46 controls each of the actuators 41 to 46 based on the target trajectory sent from the calculation unit 50.

【0042】このような制御は、いわゆるセミクローズ
ドループ制御である。主軸の位置・姿勢は直接フィード
バックされないが、パラレルメカニズムでは各アクチュ
エータの運動誤差が累積しないため、大きな位置決め誤
差は生じない。
Such control is so-called semi-closed loop control. Although the position and attitude of the main shaft are not directly fed back, the parallel mechanism does not accumulate the motion error of each actuator, so that a large positioning error does not occur.

【0043】テーブル11の側方には、ATCマガジン
51が配置されている。ATCマガジン51は、多数の
工具(ツールホルダ)をインデックス可能に収容するこ
とができる。
An ATC magazine 51 is arranged beside the table 11. The ATC magazine 51 can accommodate a large number of tools (tool holders) in an indexable manner.

【0044】ATCマガジン51の側方には、必要に応
じて自動交換アームが配置されるが、図面には示されて
いない。
At the side of the ATC magazine 51, an automatic exchange arm is arranged as required, but is not shown in the drawing.

【0045】自動交換アームを用いて、ATCマガジン
51と主軸16との間で、工具を交換することができ
る。主軸16の位置・姿勢を制御するパラレルメカニズ
ムの自由度を大きくした場合には、主軸16の移動によ
って直接工具交換を行うことも可能である。
The tool can be exchanged between the ATC magazine 51 and the spindle 16 using the automatic exchange arm. When the degree of freedom of the parallel mechanism for controlling the position / posture of the main shaft 16 is increased, it is possible to directly perform tool change by moving the main shaft 16.

【0046】次に図7〜図9を参照して、本実施例のマ
シニングセンタを用いた加工例を簡単に説明する。
Next, a working example using the machining center of the present embodiment will be briefly described with reference to FIGS.

【0047】図7は、主軸16がテーブル面と垂直な方
向に移動する加工例を示している。テーブル13には、
治具47で被加工物Wが固定されている。この状態で、
第6アクチュエータを下方に駆動することにより、ワー
クWにテーブル面と垂直方向に穴を形成できる。
FIG. 7 shows an example of machining in which the main shaft 16 moves in a direction perpendicular to the table surface. In table 13,
The workpiece W is fixed by the jig 47. In this state,
By driving the sixth actuator downward, a hole can be formed in the work W in a direction perpendicular to the table surface.

【0048】図8は、第5アクチュエータによって、主
軸16を90度回転した状態で行う加工例を示してい
る。この場合の計算部50に入力する目標軌道は、水平
軌道である。計算結果に基いてサーボコントローラ41
〜46から指令が送られ、第1〜第6アクチュエータ3
1〜36が適宜作動して、テーブル面と水平方向の穴が
加工される。
FIG. 8 shows an example of machining performed by rotating the main shaft 16 by 90 degrees by the fifth actuator. The target trajectory input to the calculation unit 50 in this case is a horizontal trajectory. Servo controller 41 based on the calculation result
To 46, the first to sixth actuators 3
The holes 1 to 36 are operated as appropriate to form holes in the horizontal direction with respect to the table surface.

【0049】図9は、5軸加工の例を示している。この
場合の目標軌道は、所定の曲面を走査するような軌道で
ある。計算部50で行った逆運動学計算の結果に基いて
サーボコントローラ41〜46から指令が送られ、第1
〜第6アクチュエータ31〜36が適宜作動して、所定
の曲面加工が行われる。
FIG. 9 shows an example of 5-axis machining. The target trajectory in this case is a trajectory that scans a predetermined curved surface. Commands are sent from the servo controllers 41 to 46 based on the result of the inverse kinematics calculation performed by the calculation unit 50, and the first
The sixth to third actuators 31 to 36 are appropriately operated to perform predetermined curved surface processing.

【0050】次に、図10と図11を参照して本発明の
他の実施例を説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0051】この実施例では、支持体114の向きが前
述の実施例と異なっている。すなわち、本実施例の支持
体114は、支持面が鉛直方向になるようにコラム11
2に配置されている。従って、第4アクチュエータの回
転軸は水平になる。
In this embodiment, the orientation of the support 114 is different from that of the above-described embodiment. That is, the support body 114 of the present embodiment is arranged such that the support surface is in the vertical direction.
2 are arranged. Therefore, the rotation axis of the fourth actuator is horizontal.

【0052】他方、支持体自体の向きを、それ用のアク
チュエータによって自由に設定できる構成にすることも
可能である。
On the other hand, it is also possible to adopt a configuration in which the direction of the support itself can be freely set by an actuator for the support.

【0053】また、図11と図12の実施例では、ベー
ス111にリニアタイプの第7アクチュエータが設けら
れており、コラム(又はテーブル、又はATCマガジ
ン)を第7軸方向に移動できる構成になっている。
In the embodiments shown in FIGS. 11 and 12, a linear type seventh actuator is provided on the base 111, so that the column (or table or ATC magazine) can be moved in the seventh axis direction. ing.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明のマシニングセンタによれば、各
アクチュエータの運動誤差が累積しないというパラレル
メカニズムの長所を生かし、コンパクトで自由度が大き
く、汎用性のある高精度のマシニングセンタを提供でき
る。
According to the machining center of the present invention, it is possible to provide a high-precision machining center that is compact, has a high degree of freedom, and is versatile, taking advantage of the advantage of the parallel mechanism that the motion error of each actuator does not accumulate.

【0055】また、請求項2に記載のように、中空(ホ
ロー)シャフトサーボモータを用いて第1〜第3アクチ
ュエータを形成した場合には、軸継手が不要となり、ボ
ールネジの長さを有効に使うことができるため、よりコ
ンパクトなパラレルメカニズムを構成することが可能と
なる。
In the case where the first to third actuators are formed by using a hollow shaft servomotor as described in claim 2, a shaft coupling is not required, and the length of the ball screw can be effectively reduced. Since it can be used, a more compact parallel mechanism can be configured.

【0056】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、ATCマガジンに収容する工具の向きは、
上下方向でなく横向きにすることも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the direction of the tool stored in the ATC magazine is
It is also possible to make it sideways instead of up and down.

【0057】また、支持体の外周に回転体を設け、回転
体の外側に第1〜第3アクチュエータを取り付けても良
い。
Further, a rotating body may be provided on the outer periphery of the support, and the first to third actuators may be mounted outside the rotating body.

【0058】さらに、回転体(ウォームホイール)を案
内する支持体の形状は、環状である必要はない。例え
ば、円弧状ガイドを有する腕でも良い。
Further, the shape of the support for guiding the rotating body (worm wheel) does not need to be annular. For example, an arm having an arcuate guide may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例のマシニングセンタを示す正面
図。
FIG. 1 is a front view showing a machining center according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のマシニングセンタの側面図。FIG. 2 is a side view of the machining center of FIG. 1;

【図3】図1のマシニングセンタの上面図。FIG. 3 is a top view of the machining center of FIG. 1;

【図4】図1の第1アクチュエータとユニバーサルジョ
イントを示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a first actuator and a universal joint of FIG. 1;

【図5】図4の側面図。FIG. 5 is a side view of FIG. 4;

【図6】図1の第1〜第6アクチュエータの制御系を示
す図。
FIG. 6 is a diagram showing a control system of first to sixth actuators in FIG. 1;

【図7】図1のマシニングセンタを用いた加工例を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing a processing example using the machining center of FIG. 1;

【図8】別の加工例を示す図。FIG. 8 is a view showing another processing example.

【図9】さらに別の加工例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing still another processing example.

【図10】本発明のマシニングセンタの別の実施例を示
す正面図。
FIG. 10 is a front view showing another embodiment of the machining center of the present invention.

【図11】図10のマシニングセンタの側面図。FIG. 11 is a side view of the machining center of FIG. 10;

【符号の説明】 11、111 ベース 12、112 コラム 13、113 テーブル 14、114 支持体 15、115 主軸ステージ 16、116 主軸 18〜20、118〜120 ユニバーサルジョイント 31〜36、131〜136 アクチュエータ 41〜46 サーボコントローラ 50 計算部[Description of Signs] 11, 111 Base 12, 112 Column 13, 113 Table 14, 114 Support 15, 115 Spindle Stage 16, 116 Spindle 18-20, 118-120 Universal Joint 31-36, 131-136 Actuator 41- 46 Servo controller 50 Calculation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 耕筰 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (72)発明者 山田 滋 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (72)発明者 斉藤 隆志 富山県高岡市戸出光明寺1870番地 キタ ムラ機械株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−136286(JP,A) 特開 平9−150333(JP,A) 特開 平6−190667(JP,A) 特表 平5−500337(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 1/00 - 1/76 B23Q 3/155,3/157 B23Q 15/00 - 15/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kosaku Kitamura 1870 Todekomyoji Temple, Takaoka City, Toyama Prefecture, Japan Inside (72) Inventor Shigeru Yamada 1870 Todekomyoji Temple, Takaoka City, Toyama Prefecture, Japan Kitamura Machinery Corporation ( 72) Inventor Takashi Saito 1870 Todekomyoji Temple, Takaoka City, Toyama Prefecture Inside Kitamura Machine Co., Ltd. (56) References JP-A-9-136286 (JP, A) JP-A-9-150333 (JP, A) 6-190667 (JP, A) Special table Hei 5-500337 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 1/00-1/76 B23Q 3 / 155,3 / 157 B23Q 15/00-15/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 主軸を支持するコラムと、被加工物を設
定するテーブルを備え、主軸とテーブルの相対位置を第
1〜第6アクチュエータを用いて制御する構成のマシニ
ングセンタにおいて、 コラム(12、112)に支持体(14、114)を移
動可能に設け、リニア型の第6アクチュエータ(36、
136)によって支持体(14、114)をコラム(1
2、112)と相対的に第6軸方向に移動できるように
し、 支持体(14、114)に回転体(21、121)を回
転可能に設け、回転型の第4アクチュエータ(34、1
34)によって回転体(21、121)を支持体(1
4、114)と相対的に第4軸の回りに回転できるよう
にし、 回転体(21、121)に、ユニバーサルジョイント
(18〜20、118〜120)を介してリニア型の第
1〜第3アクチュエータ(31〜33、131〜13
3)を取り付け、それらの出力部に主軸ヘッド(28)
を設けてパラレルメカニズムを構成し、 主軸ヘッド(28、128)にモータ組込み型の主軸
(16、116)を配置し、回転型の第5アクチュエー
タ(35、135)によって主軸(16、116)の向
きを主軸ヘッド内で第5軸の回りに回転できるように
し、 第1〜第6アクチュエータ(31〜36、131〜13
6)を制御するためのサーボコントローラ(41〜4
6)を設け、パラレルメカニズムの原理を利用して主軸
(16,116)の位置・姿勢を制御する構成にしたこ
とを特徴とするマシニングセンタ。
1. A machining center having a column for supporting a spindle and a table for setting a workpiece, wherein a relative position between the spindle and the table is controlled using first to sixth actuators. ), A support (14, 114) is provided movably, and a linear-type sixth actuator (36, 114) is provided.
136), the support (14, 114) is
2 and 112), and a rotating body (21, 121) is rotatably provided on a support (14, 114), and a rotary fourth actuator (34, 1) is provided.
34), the rotating body (21, 121) is supported by the support (1).
4 and 114), and can be rotated around a fourth axis relative to the rotating body (21, 121) through the universal joints (18-20, 118-120). Actuator (31-33, 131-13
3) Attach the spindle head (28) to their output
Are provided to form a parallel mechanism. A spindle (16, 116) with a built-in motor is arranged on the spindle head (28, 128). The direction can be rotated around the fifth axis in the spindle head, and the first to sixth actuators (31 to 36, 131 to 13)
6) Servo controller (41-4) for controlling
A machining center provided with 6) and configured to control the position and orientation of the spindles (16, 116) using the principle of a parallel mechanism.
【請求項2】 中空シャフトサーボモータを用いて第1
〜第3アクチュエータ(31〜33、131〜133)
を構成し、中空シャフトサーボモータが、中空のロータ
(63)の内側にナット(55)を取り付け、そのナッ
ト(55)にボールネジ(54)を係合させた構成にな
っていることを特徴とする請求項1に記載のマシニング
センタ。
2. A first motor using a hollow shaft servomotor.
-3rd actuator (31-33, 131-133)
The hollow shaft servomotor is characterized in that a nut (55) is mounted inside a hollow rotor (63) and a ball screw (54) is engaged with the nut (55). The machining center according to claim 1, wherein:
【請求項3】 サーボコントローラ(41〜46)に計
算部(50)を接続し、計算部(50)が主軸の目標軌
道(目標位置・姿勢)を各アクチュエータの目標軌道に
分解するための逆運動学計算を行う構成になっているこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載のマシニングセン
タ。
3. A calculation unit (50) is connected to the servo controllers (41 to 46), and the calculation unit (50) reverses the target trajectory (target position / posture) of the spindle into target trajectories of the respective actuators. 3. The machining center according to claim 1, wherein the machining center is configured to perform kinematics calculation.
【請求項4】 マシニングセンタが自動工具交換マガジ
ン(51、151)を有し、第1〜第6アクチュエータ
(31〜36、131〜136)の少なくとも一部の動
作を利用して、主軸(16、116)と自動工具交換マ
ガジン(51、151)との間で、自動工具交換を行う
構成にしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
項に記載のマシニングセンタ。
4. The machining center has an automatic tool change magazine (51, 151), and utilizes at least a part of the operation of the first to sixth actuators (31 to 36, 131 to 136) to operate the spindles (16, 151). The automatic tool exchange is performed between the automatic tool exchange magazine (116) and the automatic tool exchange magazine (51, 151).
The machining center according to the item.
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