JP3576750B2

JP3576750B2 - NC machine tools

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Publication number: JP3576750B2
Application number: JP12885797A
Authority: JP
Inventors: 和生森田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JPH10315087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＣ工作機械、特に、ワークを保持する主軸台及び工具を保持する刃物台を有する旋盤加工並びにワークを保持する主軸台及び工具を保持するテーブルを有するマシニング加工を両用できる構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＮＣ旋盤には、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの長手方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を３軸線方向に位置決めできる移動体に対し、該移動体の該中台に、ワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた主軸台ユニットと、該ベツドの前側側面に設けられたの刃物台ユニットとをコンパクトにベース上にまとめたものがある。
このようなＮＣ旋盤では、多種多量生産の加工システムの中で、主軸台ユニットや刃物台ユニットを頻繁に別のものに交換することは面倒である。また、ユニットに故障が生じて交換を要する場合、加工システム全体を中断させなければならず、加工システムのダウン時間が生産性向上の問題となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、複数の主軸台ユニット若しくは工具ユニット又は刃物台ユニット若しくはテーブルユニットを備え、それらのユニットを自動診断機能により故障の検知及び段取り換えで別のものに自動交換することにより、無人加工や多種少量生産に適したＮＣ工作機械を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明の請求項１に記載するＮＣ工作機械は、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する移動体と、ワーク又は工具の他方を保持し、該ワークに対する加工領域及び非加工領域のそれぞれに下方クランプ手段により着脱可能にクランプされている少なくとも２つの下方ユニット、具体的には工具を保持する刃物台ユニット又はワークを保持するテーブルユニットと、前記移動体に前記下方ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段とからなるものである。
つまり、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する移動体と、ワーク又は工具の他方を保持し、該ワークに対する加工領域及び非加工領域のそれぞれに下方クランプ手段により着脱可能にクランプされている少なくとも２つの下方ユニットと、前記移動体に前記下方ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段とからなり、
前記移動体が、下方係合手段により係合した状態を維持して下方ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする下方ユニットを、加工領域から非加工領域にある他の下方ユニットに交換可能とした事を特徴とするＮＣ工作機械である。
これにより、下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により下方ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障を検知したした下方ユニットを加工領域から非加工領域にある他の下方ユニットに交換することができる上、段取り換えをする下方ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の下方ユニットに交換することができる。
なお、互いに直交する３軸線方向に位置決め可能な移動体であっても、ユニットを交換させる場合、移動体をベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向だけに移動し位置決めをさせることができる。つまり、この２次平面が下方ユニットの下方クランプ手段の軌跡を形成するように下方ユニットの下方クランプ手段を設置するとともに、ユニットと移動体とが摺動する該２次平面に、該下方クランプ手段が突出して障害とならないように出没可能に設ける必要がある。これは上方ユニットについても同じである。また、自動診断機能は、ＮＣ装置に入力される主軸台ユニット、工具ユニット、下方ユニット、駆動モーターの回転数等の状態、移動体の位置等の情報を、段取り情報と比較しつつ、適正範囲や磨耗予測範囲を外れた場合には、そのユニットを故障と判断したり、段取り情報に従い段取り換えの時期と判断して、ユニットの交換指令を発するものである。
請求項２に記載のＮＣ工作機械は、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する上方ユニットを上方クランプ手段により着脱可能に設けた移動体と、該ワークに対する非加工領域に、少なくとも２つの前記上方ユニットを取り付ける架台を少なくとも１つ設けるとともに、該取付架台に、該上方ユニットを係脱可能に取り付ける上方係合手段を設ける構成である。
つまり、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能であり、ワーク又は工具の何れか一方を保持する上方ユニットを上方クランプ手段により着脱可能に設けた移動体と、
ベースの加工領域前側側面に取り付けられワーク又は工具の何れか他方を保持する下方ユニットと、
前記ワークに対する非加工領域に少なくとも２つの前記上方ユニットを取り付ける取付架台を設けるとともに、
該取付架台に前記上方ユニットを係脱可能に取り付ける上方係合手段を設けることにより、
移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする上方ユニットと、非加工領域の取付架台に取り付けられた他の上方ユニットとを、移動体の前記少なくとも２軸線方向の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするＮＣ工作機械である。
これにより、移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障を検知したした上方ユニットは加工領域から非加工領域にある他の上方ユニットに交換することができる上、段取り換えをする上方ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の上方ユニットに交換することができる。
なお、取付架台は、移動体に対しベースの両端に設ける他、ベースの片端のみに設けることもできる。また、１の取付架台に１の上方ユニットを取り付ける他に、１の取付架台に２以上の上方ユニットを収容するために、複数の上方ユニットを１部材のラックに小分けし、そのラックを複数、取付架台に取り付ける手段を利用できる。
また、請求項１に記載のＮＣ工作機械と同様に、ベースの水平長手方向とこれに直交する方向との少なくとも２軸線方向に移動し位置決め可能な移動体においては、移動体の上方又は下方クランプ手段の一方軌跡により形成される２次平面に上方及び下方ユニットの上方及び下方クランプ手段の他方を設置する必要はある。
更に、具体的な工作機械には、ワークを保持する上方ユニットを主軸台として、工具を保持する下方ユニットを刃物台ユニットとして備えるのは旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械であり、一方、工具を保持する上方ユニットを主軸台として、ワークを保持する下方ユニットをテーブルユニットとして備えるのはマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械である。
また、複数のユニットを移動体により往復動可能とし、加工領域及び非加工領域でそれぞれ係脱可能に設ける場合、各ユニットには、移動体との取付手段１，加工領域での取付手段２及び非加工領域での取付手段３が必要となる。ここで、請求項１に記載のＮＣ工作機械は、下方ユニットの移動体との取付手段１が下方係合手段で、下方クランプ手段は取付手段２及び取付手段３を兼用している。また、請求項２に記載のＮＣ工作機械は、上方ユニットの移動体との取付手段１が、取付手段２を兼用する上方クランプ手段であり、上方係合手段は取付手段３に相当する。これにより、取付手段を３箇所では無く、兼用させることにより各ユニットの小型化をすることができ、ＮＣ装置の簡易化、駆動装置の小型化、処理速度の向上が図れる。
【０００５】
請求項３に記載のＮＣ工作機械は、特に旋盤加工機能を有するものであって、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの移動方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を互いに直交する３軸線方向に位置決めできる移動体と、該移動体の前記中台に、ワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた上方ユニットである主軸台ユニットと、該ベツドの前側側面に設けられた少なくとも２つの下方ユニットである刃物台ユニットとからなる工作機械において、前記主軸台ユニットを、上方クランプ手段により前記中台から着脱可能に設け、前記刃物台ユニットを下方クランプ手段により前記ベースから着脱可能に設けるとともに、前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記主軸台ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台と、前記ベツドから離脱させた前記刃物台ユニットを下方係合手段により係脱させる少なくとも２つの刃物台ステーションとを設ける構成である。
つまり、ベースの水平長手方向に移動可能なサドルと、該サドルの移動方向に直交する水平方向に移動可能なコラムと、該コラム側面で鉛直方向に移動可能な中台とからなり該中台を互いに直交する３軸線方向に位置決めできる移動体と、該移動体の前記中台に上方クランプ手段により着脱可能に設けられワークを保持するチャックを有した主軸を回転可能に設けた主軸台ユニットと、前記ベースの加工領域前側側面に設けた下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能に設けられた刃物台ユニットと、
移動体に刃物台ユニットを係脱可能に設ける下方係合手段と、
前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記主軸台ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台とを設け、
前記刃物台ユニットを前記ベースの非加工領域の前側側面に設けた下方クランプ手段により係脱させる少なくとも２つのステーションとを設けることにより、
主軸台ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニットを下方係合手段により係合した状態を維持し、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障した又は段取り換えをする主軸台ユニット又は刃物台ユニットと、非加工領域の取付架台又はステーションに取り付けられた他の主軸台ユニット又は刃物台ユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とする旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械である。
これにより、主軸台係合手段又は下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により主軸台ユニット又は刃物台ユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により故障を検知したした主軸台ユニットは加工領域から非加工領域にある他の主軸台ユニットに交換することができる上、段取り換えをする主軸台ユニットを、加工領域から非加工領域にある次の主軸台ユニットに交換することができる。
上方クランプ手段及び下方クランプ手段にはグリッパ部材を逆Ｔ字状の凹部部材に嵌挿させるクランプ手段を用いているが、係脱及び着脱が自在な取付手段を含む。また、クランプ手段だけでは精度よく取付できない場合、自動位置決めをするため芯出し装置を併用することが望ましい。
また、請求項４に記載のＮＣ工作機械は、特にマシニング加工機能を有するものであって、請求項３に記載の主軸台ユニット及び前記刃物台ユニットの他に、前記移動体の前記中台に、工具を先端に着脱可能に備える主軸を回転可能に設けた工具ユニットを上方ユニットとして及び上面にワークを載置するテーブルユニットを下方ユニットとして追加して備え、前記工具ユニットを上方クランプ手段により前記中台から着脱可能に設け、前記テーブルユニットを下方クランプ手段により前記ベースから着脱可能に設けるとともに、前記ベースの非加工領域に、前記中台から離脱させた前記工具ユニットを上方係合手段により係脱させる少なくとも２つのユニット取付架台と、前記ベツドから離脱させた前記テーブルユニットを下方係合手段により係脱させる少なくとも２つのテーブルステーションとを設ける構成である。
つまり、請求項３に記載の前記主軸台ユニット及び前記刃物台ユニットの他に、工具を先端に着脱可能に備える主軸を回転可能に設け上方クランプ手段により前記中台に着脱可能な工具ユニット、及び上面にワークを載置し下方クランプ手段により前記ベースに着脱可能なテーブルユニットを備え、
前記取付架台に上方係合手段により前記工具ユニットを係脱可能に取り付け、
前記非加工領域のステーションに下方クランプ手段により前記テーブルユニットを係脱可能に取り付けてなり、
主軸台ユニット若しくは工具ユニットを上方クランプ手段により係合した状態を維持し、又は、刃物台ユニット若しくはテーブルユニットを下方係合手段により係合した状態を維持して、移動体の移動位置決めを用いて加工領域と非加工領域間で往復動させ、
自動診断機能により段取り換えをする又は故障した主軸台ユニット若しくは工具ユニットと非加工領域の取付架台に取り付けられた他の主軸台ユニット若しくは工具ユニットとを、又は段取り換えをする又は故障した刃物台ユニット若しくはテーブルユニットと非加工領域のステーションに取り付けられた他の刃物台ユニット若しくはテーブルユニットとを、移動体の移動位置決めを用いて交換する事を特徴とするマシニング加工機能を有する請求項３記載のＮＣ工作機械である。
これにより、主軸台係合手段又は下方係合手段により係合した状態を維持し移動体により工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域と非加工領域間で往復動させ、自動診断機能により段取り換えをする工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域から非加工領域にある次の段取りの主軸台ユニット若しくは刃物台ユニットに交換し旋盤加工をできる。また、自動診断機能により故障を検知した場合、その故障した工具ユニット又はテーブルユニットを加工領域から非加工領域に予備として備えた他の主軸台ユニット若しくは刃物台ユニットに交換できる。
なお、少なくとも２つのユニット取付架台及び少なくとも２つのテーブルステーションとは、加工処理中の主軸台ユニット又は工具ユニット及び刃物台ユニット又はテーブルユニットを１組に対し、予備の組を１又は２以上備えたものである。
更に、請求項５に記載のＮＣ工作機械にあっては、請求項４記載のベースの非加工領域に、移動体の動作範囲内で、複数の工具保持手段を設けることにより、工具の自動交換を可能にするものである。ユニット取付架台の動作範囲内とは、ユニット取付架台に工具ユニットを取り付けるために移動する移動体の動作範囲をいう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１はマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図を示し、図２及び図３は図１のＡ−Ａ線における断面図及び図１の平面図を示す。１は横長手のベースであり、このベース１の水平長手方向に全幅まで延びるＸ軸１１にサドル２が結合され、Ｘ軸１１はベース１の上端面端に設置したＸ軸サーボモータ１２に連結されていて、Ｘ軸モータ１２の回転に伴いサドル２はベース１上で移動する。３はサドル２の移動方向又はＸ軸１１の長手方向に直交する水平方向に移動可能なコラムであり、サドル２の前端まで延びるＹ軸２１に結合され、Ｙ軸２１の後端はＹ軸サーボモータ２２に連結されている。４はコラム３の垂立した前側面で鉛直方向に移動可能な中台であり、垂直に延びるＺ軸３１に結合され、Ｚ軸３１はコラム３の頂上に設置したＺ軸モータ３２の回転に伴い移動する。そして中台４は、Ｘ軸モーター１２、Ｙ軸モーター２２及びＺ軸モータ３２がＮＣ装置により制御され、それぞれ直交する３軸線方向に位置決めされる。
５は中台４に上方クランプ手段Ｕ１により着脱自在に設けられた工具ユニットであって、工具５１を先端にコレットにより保持する主軸５２を、内蔵した駆動モータにより回転可能に取り付けている。またベツド１の前側面におけるほぼ中央の、矢印で示すステーションＥに、ワークＷを上面に載置するテーブルユニット６を下方クランプ手段Ｄ１により係脱自在に設けており、この加工領域において主軸５２を回動させて工具５１によりテーブルユニット６のワークＷにマシニング加工ができる。特に、上方に工具ユニットを横長手方向へ配列し、その下方に、テーブルユニットなどの下方ユニットを配置しているから、加工中のチップフローがよく熱影響が小さく高精度な加工を実現できる。
図２の４５は、下方係合手段Ｄ２としてのクランプ装置のグリッパであり、工具５１の加工動作の障害とならない位置で中台４の下端に固定されている。このグリッパ４５が嵌挿される凹部材６２は、上面に開口部を設けた断面形状が逆Ｔ字状溝が形成され、テーブルユニット６の上端部に固着されている。そして、グリッパ４５と凹部材６２との位置あわせをＹ・Ｚ軸方向で行った後、移動体４をＸ軸方向へ移動し、グリッパ４５を凹部材６２に嵌挿して係着させるものである。離脱は、その逆にテーブルユニット６を固定してから、移動体４をＸ軸方向へ移動して行う。
【０００７】
図４（ａ）は中台４の、工具ユニット５を摺動させる面を、中台４を省略して示す上方クランプ手段Ｕ１の説明図であり、図４（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における中台４の部分断面図である。なお、（ｂ）のＥ−Ｅ線は（ａ）の切断線である。
中台４には、基端を、内蔵されたクランプシリンダ４１に連結された断面Ｔ字状のクランプレール４２が上下にそれぞれ突設されている。クランプレール４２の一端は嵌挿し易く角を削られ、工具ユニット５の裏面に穿設されたクランプ受け５３に嵌合されて工具クランプ手段を構成している。上下のクランプレール４２，４２の間には、位置決めを行う芯出し装置４３として、芯出しブロック４３ｂを突出させる出入りシリンダ４３ａを中台４に内蔵し、その芯出しブロック４３ｂを工具ユニット５の裏面に突設されたテーパコン４３ｃに嵌合することで位置合わせが行われる。
また、図５は図４の中台４に当接する結合ブロック５４を拡大した説明図であり、工具ユニット５から中台４との摺動面に突設され、ストッパを兼ねて工具ユニット５に当接する中台４の面には、シリンダ４１，４３ｃを駆動する流体、例えば圧縮空気を供給する流体カップリング４４ａ、及び制御信号の配線を接続する電磁コイルを利用した非接触センサー４４ｂが取り付けられている。これにより、シリンダ４１，４３ｃを駆動する流体が供給され、非接触センサー４４ｂを介してＮＣ装置と接続される。
同様に、図２のテーブルユニット６も、ベース１のクランプシリンダ１３・クランプレール１４及びクランプ受け６１からなる下方クランプ手段Ｄ１によりベース１から着脱可能に取り付けられ、芯出し装置１５により位置調整がされている。
【０００８】
図１〜３の７は中台４に取り付けるために待機している主軸台ユニットであって、ワークを保持するチャック７１を嵌着した主軸７２を、内蔵された駆動モータによって回動可能に備えている。またベツド１の前側側面の加工領域に刃物台ユニット８を待機させており、ベース１のほぼ中央である加工領域に設置された場合には、主軸７２により回動させたワークを、刃物台ユニット８のタレットに取り付けた工具のうち割出されたバイトで旋盤加工ができる。
サドル２が移動する範囲の非加工領域となるベース１の両端には、中台４から離脱させた工具ユニット５，主軸台ユニット７をそれぞれ二点鎖線で示すステーションＡ、ステーションＢで取り付けるユニット取付架台９，９が立設されている。工具ユニット５及び主軸台ユニット７の外側端には、上方係合手段Ｕ２としてクランプ装置の工具グリッパ５４及び主軸台グリッパ７３がそれぞれ突設され、これらの同一形状の工具グリッパ５４及び主軸台グリッパ７３を係脱する開口部を上方に設ける横断面Ｔ字状溝のクランプ受け５５，７４がユニット取付架台９，９に設けられている。
また、ベース１の片端には、工具５１ａを複数収納したＡＴＣ装置１０が備えられ、工具ユニット５の工具５１を段取り換え及び故障した時に他のものに自動交換できる。
【０００９】
更に、ＮＣ装置は、３軸線方向のサーボモータ１２，２２，３２にそれぞれ接続され通常の加工処理を制御する他に、工具ユニット５及び主軸台ユニット７並びにテーブルユニット６及び刃物台ユニット８の下方ユニットに二点鎖線で示すように接続され、その加工時の作動状況を把握する機能や、また、回転力の低下や工具刃先の欠損をビデオ検視により故障を発見する機能や、加工したワークの個数を積算し所定個数を越えれば工具の精度が低下したものとして段取り換えを行う機能を備えている。ＰはＮＣ装置の指令によりクランプ装置を駆動させる流体駆動装置である。
【００１０】
上記のように構成した実施の形態１のＮＣ工作機械の取扱いを説明する。
図１〜図３に示すようにステーションＡのユニット取付架台９に収納される工具ユニット５と、ステーションＣに収納されるテーブルユニット６とが加工領域で移動体の中台４及びステーションＥに取り付けられている状態で、フローチャートを示す図１０のＮＣ加工指令（ステップ１、以下ＳＴＰ．１と略す。）が実行され、マシニング加工が行われる。
この工程の概略は、自動段取り換え機能工程（ＳＴＰ．２１）で旋盤加工に段取り換えする場合、主軸台ユニットに交換するため（ＳＴＰ．３１）、ＳＴＰ．３２〜ＳＴＰ．３５で工具ユニット５をステーションＡに戻した後、ＳＴＰ．３６〜ＳＴＰ．３９で空にした移動体にステーションＢに待機されている主軸台ユニット７を取り付けるという２つの大工程となっている。
詳しくは、まず工具ユニット５を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３２）、工具ユニット５を戻すステーションＡに到達し位置決めをし（ＳＴＰ．３３）、工具グリッパ５４をクランプ受け５５の開口部に挿入し、中台４を下降させＴ字状溝の底部にグリッパ５４を固定させる。そこで、移動体から工具ユニット５をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．３４）、ステーションＡのクランプを締結し工具ユニット５を固定する（ＳＴＰ．３５）。次に、予備の主軸台ユニット７を移動体に装着するために、空になった移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３６）、主軸台ユニット７を待機させたステーションＢに到達する（ＳＴＰ．３７）。そして、ステーションＢのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．３８）、主軸台ユニット７を移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．３９）。これにより、工具ユニット５を収容し、次の段取りの主軸台ユニット７の準備が完了する（ＳＴＰ．４）。ここで、下方ユニットの交換は終わっていないので、再度交換作業をする警告音を発し（ＳＴＰ．６）、ＳＴＰ．３１に戻る。
【００１１】
次に、加工領域であるステーションＥに取り付けられたテーブルユニット６を刃物台ユニット８に交換する場合（ＳＴＰ．７１）、加工領域でテーブルユニット６は移動体に取り付けられていないので、移動体にテーブルユニット６を取り付ける工程（ＳＴＰ．４２〜ＳＴＰ．４５）が多くなる。つまり、加工中はグリッパ４５が空になっていた移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．４２）、ステーションＥに到達し（ＳＴＰ．４３）、テーブルユニット６に対し位置決めをする。そこで、ステーションＥのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．４４）、移動体のクランプを締結しテーブルユニット６を固定する（ＳＴＰ．４５）。次に，テーブルユニット６を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．５２）、テーブルユニット６を戻すステーションＣに到達し（ＳＴＰ．５３）、テーブルユニット６の位置決めをする。そこで、移動体からテーブルユニット６をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．５４）、ステーションＣのクランプを締結しテーブルユニット６を固定する（ＳＴＰ．５５）。そして、次の刃物台ユニット８を移動体に装着するために、クランプ２が再び空になった移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．５６）、刃物台ユニット８を待機させたステーションＤに到達する（ＳＴＰ．５７）。そして、ステーションＤのクランプを解除すると同時に（ＳＴＰ．５８）、刃物台ユニット８を移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．５９）。
これにより、下方ユニットを刃物台ユニット８に交換し、旋盤加工する準備が完了し（ＳＴＰ．４）、次のＮＣ加工指令を続行できる（ＳＴＰ．５）。なお、準備が完了していない場合警告音を発し（ＳＴＰ．６）、作業員により異常を解除されるまでＮＣ加工指令の実行は中断される。
【００１２】
上記の説明は、マシニング加工機能を旋盤加工機能に段取り換えする場合であるが、逆に、旋盤加工機能をマシニング加工機能に段取り換えする場合は、ＳＴＰ．３１及びＳＴＰ．４１がスキップされＳＴＰ．６１以下及びＳＴＰ．７１以下の工程を実施することとなる。
また、図１以下ではマシニング加工機能及び旋盤加工機能を１組ずつ備えたＮＣ工作機械であるが、それらの機能を複数組ずつ備えている場合には、故障した組を別の組に自動交換し、工作機械のダウン時間を短縮させることができるとともに、無人化による連続運転を実行できる。
更に、旋盤加工セット及びマシニング加工セットが２組以上備えられているＮＣ工作機械にあって、診断機能で故障を発見した場合でも、下方ユニットを移動体に取り付ける大工程（ＳＴＰ．４２−４５，７２−７５）の後、故障した上方ユニット及び下方ユニットの組を元に戻す大工程（ＳＴＰ．３２−３５，５２−５５，６２−６５，７２−７５）、予備の主軸台ユニット及び下方ユニットを加工領域に移動させる大工程（ＳＴＰ．３６−３９，５６−５９，６６−６９，８６−８９）により行うことは同じである。
【００１３】
（実施の形態２）
旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図を示す図７、側面を示す説明図の図８及び図７の平面図を示す図９において、ベース１並びにサドル２、コラム３及び中台４からなる移動体は実施の形態１と同じである。
７は中台４に取り付けた主軸台ユニットであって、中台４の、主軸台ユニット７を摺動させる面の構造は実施の形態１と同じである。また、ベツド１の前側側面の加工領域のステーションＥには刃物台ユニット８を取り付け、非加工領域には刃物台ユニット８を戻すステーションＣを設けるとともに、ステーションＤ，Ｆには他の刃物台ユニット８ａ，８ｂを待機させている。ベース１のほぼ中央である加工領域では主軸７２により回動させたワークＷを、刃物台ユニット８のタレットに取り付けた工具のうち割出されたバイトで旋盤加工ができる。
サドル２が移動する範囲の非加工領域となるベース１の両端には、中台４から離脱させた主軸台ユニット７を二点鎖線で示すように戻し、他の主軸台ユニット７ａを取り付けたユニット取付架台９，９が立設されている。主軸台ユニット７，７ａの外側端には、上方係合手段としてグリッパ７３，７３が突設され、このグリッパ７３，７３を係脱するクランプ受け７４，７４がユニット取付架台９，９に設けられている。
【００１４】
図８は刃物台ユニット８をベース１から離脱させ移動させる状態を示す説明図であり、ステーションＦの刃物台ユニット８ｂを避けステーションＣに戻るためにコラム３はＹ軸方向へ移動しながらＸ軸方向へ往復動をする。６１はクランプレール１４が嵌挿されるクランプ受けであり、１５ｂは、芯出し装置１５の、ベース１に内蔵された出入りシリンダ１５ａにより突出される芯出しブロック１５ｂを嵌合するテーパコンである。なお、図８では刃物台ユニット８の移動のためにＹ軸方向にもサドル３を移動させているが、ユニット取付架台９，９及びステーションＣ，Ｄを加工領域に対し両端に設置するとともに、これらの取り付け位置を、サドル２が移動するＸ軸及び中台４が上下動するＺ軸と平行になるように設置し、サドル２にコラム３を固定することで、主軸台ユニット及び刃物台ユニットの交換をＹ軸方向に動かすことなく、Ｘ・Ｚ軸の少なくとも２軸線方向のみで行うことができるから、Ｙ軸の作動が減りユニットの交換作業が迅速化できるとともにＹ軸の作動機構に対する負荷を減少できる。
【００１５】
上記のように２軸線方向に往復動させ交換できるように構成したＮＣ工作機械の取扱いを説明する。
主軸台ユニット７に、段取り換えしない状態で（ＳＴＰ．２１）故障が発見された場合（ＳＴＰ．２２）、故障した主軸台ユニット７を装着した移動体をＸ・Ｚ軸移動させ（ＳＴＰ．３２）、主軸台ユニット７を戻すステーションＡに到達し（ＳＴＰ．３３）、主軸台ユニット７のグリッパ７３をクランプ受け７４に位置決めをする。そこで、移動体から主軸台ユニット７をアンクランプすると同時に（ＳＴＰ．３４）、ステーションＡのクランプ受け７４を締結し主軸台ユニット７を固定する（ＳＴＰ．３５）。
次に、予備の主軸台ユニット７ａを移動体に装着するために、空になった移動体をＸ・Ｚ軸の反対方向へ移動させ（ＳＴＰ．３６）、その主軸台ユニット７ａを待機させたステーションＢに到達する（ＳＴＰ．３７）。そして、ステーションＢのクランプ受け７４を解除すると同時に（ＳＴＰ．３８）、主軸台ユニット７ａを移動体にクランプさせる（ＳＴＰ．３９）。
これにより、故障した主軸台ユニット７をユニット交換し、正常な主軸台ユニット７ａの取り付け準備が完了し（ＳＴＰ．４）、ＮＣ加工指令を続行できる（ＳＴＰ．５）。なお、準備が完了していない場合警告音を発し（ＳＴＰ．６）、作業員により異常を解除されるまでＮＣ加工指令の実行は中断される。
また、刃物台ユニット８が故障した場合には、ＳＴＰ．４２以下の工程で同様な処理がされる。
【００１６】
なお、この発明は上記実施の形態１・２に限定されるものではなく、主軸台ユニット及び刃物台ユニット並びに主軸台ユニット及びテーブルユニットの数は、組で同数である必要は無く、故障交換や段取り換えの頻度により小数対多数であってもよい。また、各ユニットと、移動体の中台やベースとの取り付け手段は、グリッパによるクランプ装置に限定するものではなく係脱及び脱着が容易な取り外し手段を適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して具体化することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１に記載のＮＣ工作機械によれば、下方ユニットを下方係合手段により係合した状態を維持した移動体を加工領域と非加工領域間で往復動させることにより、自動診断機能により故障や段取り換えをする下方ユニットを、他の下方ユニットに交換することができるから、多種少量生産の加工処理を自動化するとともに、工作機械のダウンタイムを最小にして復旧が可能となり、加工処理の無人化を達成する。
請求項２に記載のＮＣ工作機械は、上記と同様な効果に加え、下方ユニットと組として使われる上方ユニットについても、移動体の移動機能を用いて加工領域と非加工領域間で上方ユニットの移動を行い、自動診断機能により故障や段取り換えをする下方ユニットと組となる上方ユニットを、他の上方ユニットに交換することができるから、多種少量生産の加工処理を自動化するとともに、工作機械のダウンタイムを最小にして復旧が可能となり、加工処理の無人化を達成する。
【００１８】
また、請求項３に記載のＮＣ工作機械は、請求項１記載のＮＣ工作機械と同様な効果に加え、旋盤加工機能に特化した加工処理を行うことができる。同様に、請求項４に記載のＮＣ工作機械は、請求項１記載のものと同様な効果に加え、マシニング加工機能を有するものであるから、更に高度な多種少量生産の加工処理を自動的に行うことができる。
更に、請求項５に記載のＮＣ工作機械にあっては、工具ユニットの工具を自動に交換可能にするものであるから、工具自体の故障や段取り換えにあわせて工具の自動取付けが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としてマシニング加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図である。
【図２】図１のＮＣ工作機械におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＮＣ工作機械の平面図である。
【図４】中台と主軸台ユニットとの摺動面の説明図である。
【図５】結合ブロックとそのＢ−Ｂ線における断面を示す説明図である。
【図６】フローチャートである。
【図７】旋盤加工機能を有するＮＣ工作機械の正面図である。
【図８】刃物台ユニットを移動しているＮＣ工作機械の説明図である。
【図９】図７のＮＣ工作機械の平面図である。
【図１０】フローチャートである。
【符号の説明】
１・・ベース、Ｄ１・・下方クランプ手段、Ｄ２・・下方係合手段、Ｕ１・・上方クランプ手段、Ｕ２・・上方係合手段、５・・工具ユニット、５１・・工具、５２・・主軸、６・・テーブルユニット、７・・主軸台ユニット、７１・・チャック、７２・・主軸、８・・刃物台ユニット、９・・ユニット取付架台、１０・・ＡＴＣ装置、Ｗ・・ワーク。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an NC machine tool, and more particularly to a configuration capable of performing both lathe processing having a headstock for holding a work and a tool rest for holding a tool, and machining processing having a table for holding a headstock and a tool for holding a work. It is.
[0002]
[Prior art]
A conventional NC lathe includes a saddle movable in a horizontal longitudinal direction of a base, a column movable in a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the saddle, and a middle base movable in a vertical direction on a side surface of the column. A headstock unit in which a spindle having a chuck for holding a work is rotatably provided on the center of the moving body with respect to a moving body capable of positioning the center in three axial directions; and a front side surface of the bed. And a tool rest unit provided in a compact form on a base.
In such an NC lathe, it is troublesome to frequently replace a headstock unit or a tool rest unit with another one in a machining system for mass production of various kinds. Further, when a unit has to be replaced due to a failure, the entire processing system has to be interrupted, and downtime of the processing system has been a problem of improving productivity.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a plurality of headstock units or tool units or a tool post unit or a table unit, and to automatically replace these units with another by detecting a failure and changing the setup by an automatic diagnosis function. Another object of the present invention is to provide an NC machine tool suitable for unmanned processing and various small-quantity production.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an NC machine tool according to claim 1 of the present invention is capable of moving and positioning in at least two axial directions, that is, a horizontal longitudinal direction of a base and a direction perpendicular to the horizontal longitudinal direction of the base. A moving body that holds one of the tools, and at least two lower units that hold the other of the work or the tool and are detachably clamped by a lower clamp unit in each of a processing area and a non-processing area for the work; Specifically, it comprises a tool rest unit for holding a tool or a table unit for holding a work, and a lower engaging means for detachably engaging the lower unit with the moving body.
In other words, the base can be moved and positioned in at least two axial directions of the horizontal longitudinal direction of the base and a direction orthogonal thereto, a moving body that holds either the work or the tool, and holds the other of the work or the tool, At least two lower units which are detachably clamped by a lower clamp unit in each of a processing area and a non-processing area for the workpiece, and lower engaging means for detachably engaging the lower unit with the moving body. ,
The lower unit, in which the moving unit reciprocates the lower unit between the processing area and the non-processing area while maintaining the state of being engaged by the lower engagement means, and performs a failure or setup change by the automatic diagnosis function, An NC machine tool characterized in that it can be exchanged for another lower unit in a non-machining area from the following.
This allows the lower unit to reciprocate between the processing area and the non-processing area by the moving body while maintaining the state of being engaged by the lower engagement means, and the lower unit that has detected a failure by the automatic diagnosis function is not processed from the processing area. In addition to being able to be exchanged for another lower unit in the area, the lower unit to be set up can be exchanged from the processing area to the next lower unit in the non-processing area.
Even if the moving body can be positioned in three orthogonal directions orthogonal to each other, when replacing the unit, the moving body is moved only in at least two axial directions of the horizontal longitudinal direction of the base and the direction perpendicular thereto. Can be made. That is, the lower clamp means of the lower unit is installed so that the secondary plane forms a locus of the lower clamp means of the lower unit, and the lower clamp means is provided on the secondary plane on which the unit and the moving body slide. It is necessary to be provided so as to be able to protrude and disappear so as not to protrude and hinder. This is the same for the upper unit. The automatic diagnosis function compares the information such as the headstock unit, the tool unit, the lower unit, the state of the rotation speed of the drive motor, the position of the moving body, etc., which are input to the NC device, with the setup information, and compares the information with the setup information. If it is out of the estimated wear range, the unit is determined to be out of order, or it is determined that the setup is to be replaced according to the setup information, and a unit replacement command is issued.
The NC machine tool according to claim 2 is capable of moving and positioning in at least two axial directions, that is, a horizontal longitudinal direction of the base and a direction orthogonal thereto, and raising an upper unit that holds one of a work and a tool. A moving body detachably provided by a clamp means, and at least one pedestal for mounting at least two of the upper units in a non-processing area for the workpiece, and the upper unit removably attached to the mounting pedestal. This is a configuration in which upper engagement means is provided.
In other words, the base can be moved and positioned in at least two axial directions, that is, the horizontal longitudinal direction of the base and a direction perpendicular thereto, and the upper unit holding either the work or the tool is detachably provided by the upper clamp means. Body and
A lower unit that is attached to the front side surface of the processing area of the base and holds either the work or the tool,
A mounting base for mounting at least two of the upper units in a non-machining area for the workpiece is provided,
By providing an upper engaging means for detachably attaching the upper unit to the mounting base,
The upper unit is moved between the processing area and the non-processing area using the moving The upper unit that has failed or undergoes a setup change by the diagnostic function and another upper unit that is attached to the mounting base in the non-machining area are exchanged using the moving positioning of the moving body in at least the two axial directions. NC machine tool.
With this, the upper unit is moved between the processing area and the non-processing area using the moving function of the moving body, and the upper unit that has detected a failure by the automatic diagnosis function is moved from the processing area to another upper unit in the non-processing area. In addition, the upper unit to be set up can be exchanged from the processing area to the next upper unit in the non-processing area.
The mounting base may be provided at both ends of the base with respect to the moving body, or may be provided at only one end of the base. Further, in addition to mounting one upper unit on one mounting base, a plurality of upper units are subdivided into one member rack to accommodate two or more upper units in one mounting base, and the racks are divided into a plurality of racks. Means for attaching to the mounting base can be used.
Further, similarly to the NC machine tool according to claim 1, in a movable body that can move and be positioned in at least two axial directions of a horizontal longitudinal direction of the base and a direction orthogonal thereto, an upper or lower clamp of the movable body is provided. It is necessary to install the other of the upper and lower clamping means of the upper and lower units in a secondary plane formed by one trajectory of the means.
Further, in a specific machine tool, an NC machine tool having a lathe machining function includes an upper unit for holding a work as a headstock and a lower unit for holding a tool as a tool rest unit. An NC machine tool having a machining function has an upper unit for holding the headstock and a lower unit for holding the work as a table unit.
When a plurality of units are reciprocally movable by a moving body and are provided so as to be disengageable in a processing region and a non-processing region, each unit is provided with mounting means 1 for the moving body, mounting means 2 in the processing region, and The attachment means 3 in the non-machining area is required. Here, in the NC machine tool according to the first aspect, the attaching means 1 to the moving body of the lower unit is a lower engaging means, and the lower clamping means serves both as the attaching means 2 and the attaching means 3. Further, in the NC machine tool according to the second aspect, the mounting means 1 of the upper unit to the moving body is an upper clamping means which also serves as the mounting means 2, and the upper engaging means corresponds to the mounting means 3. This makes it possible to reduce the size of each unit by using the attachment means instead of at three locations, thereby simplifying the NC device, downsizing the drive device, and improving the processing speed.
[0005]
The NC machine tool according to claim 3, which has a lathe processing function in particular, comprises a saddle movable in a horizontal longitudinal direction of a base, and a column movable in a horizontal direction orthogonal to a moving direction of the saddle. A movable body comprising a middle base movable in the vertical direction on the side surface of the column and capable of positioning the middle base in three axial directions orthogonal to each other; and a chuck for holding a work on the middle base of the movable body. In a machine tool comprising a headstock unit which is an upper unit rotatably provided with a spindle and a tool rest unit which is at least two lower units provided on a front side surface of the bead, the headstock unit is clamped by an upper clamp. Means is provided detachably from the middle base, and the tool rest unit is provided detachably from the base by lower clamp means, and the base is not machined. And at least two unit mounting frames for disengaging the headstock unit disengaged from the middle mount by an upper engaging means, and disengaging the tool rest unit disengaged from the bead by a lower engaging means. At least two tool rest stations are provided.
That is, a saddle that can move in the horizontal longitudinal direction of the base, a column that can move in the horizontal direction perpendicular to the direction of movement of the saddle, and a middle table that can move in the vertical direction on the side surface of the column. A movable body that can be positioned in three axial directions orthogonal to each other, and a headstock unit rotatably provided with a spindle that is detachably provided on the middle base of the movable body by an upper clamp and has a chuck that holds a work; A tool rest unit detachably provided on the base by a lower clamp means provided on a front side surface of the processing area of the base,
Lower engaging means for detachably engaging the tool rest unit with the moving body,
In the non-machining area of the base, at least two unit mounting frames for engaging and disengaging the headstock unit disengaged from the middle table by upper engagement means are provided,
By providing at least two stations for engaging and disengaging the tool rest unit by lower clamping means provided on the front side surface of the non-machining area of the base,
Maintain the state in which the headstock unit is engaged by the upper clamping means, or maintain the state in which the tool rest unit is engaged by the lower engaging means, and use the movement positioning of the moving body to move between the machining area and the non-machining area. The headstock unit or turret unit that has failed or undergoes setup change by the automatic diagnosis function, and the other headstock unit or turret unit attached to the mounting gantry or station in the non-machining area are moved. An NC machine tool having a lathe processing function characterized in that the NC machine tool is exchanged by using body movement positioning.
Thus, the headstock unit or the tool rest unit is reciprocated between the machining area and the non-machining area by the moving body while maintaining the engaged state by the headstock engaging means or the lower engaging means, and a failure is generated by the automatic diagnosis function. The detected headstock unit can be exchanged from the machining area to another headstock unit in the non-machining area, and the headstock unit to be set up is changed from the machining area to the next headstock unit in the non-machining area. Can be replaced.
The upper clamp means and the lower clamp means use clamp means for fitting the gripper member into the inverted T-shaped concave member, but include attachment means which can be freely engaged and disengaged. In addition, when mounting cannot be performed with high accuracy using only the clamping means, it is desirable to use a centering device together for automatic positioning.
The NC machine tool according to claim 4 has a machining function in particular. In addition to the headstock unit and the tool post unit according to claim 3, the NC machine tool includes an NC machine tool. A tool unit rotatably provided with a spindle having a tool detachably attached to a tip thereof is additionally provided as an upper unit, and a table unit for mounting a work on the upper surface is additionally provided as a lower unit, and the tool unit is provided by upper clamping means. The table unit is detachably provided from the middle table, and the table unit is detachably provided from the base by a lower clamp means, and the tool unit detached from the middle table is engaged with a non-machining area of the base by an upper engaging means. At least two unit mounting bases to be detached, and the table unit detached from the bed to the lower engaging means. A configuration in which at least two tables stations engaging and disengaging Ri.
That is, in addition to the headstock unit and the tool post unit according to claim 3, a tool is used. A tool unit that is rotatably provided with a spindle that is detachably mounted at the tip and that is detachably attached to the middle table by an upper clamp means, and a table unit that places a work on an upper surface and is detachably attached to the base by a lower clamp means,
The tool unit is detachably attached to the mounting base by an upper engaging means,
The table unit is detachably attached to a station in the non-machining area by a lower clamp means,
By maintaining the state in which the headstock unit or the tool unit is engaged by the upper clamping means, or maintaining the state in which the tool rest unit or the table unit is engaged by the lower engaging means, using the movement positioning of the moving body Reciprocating between the processing area and the non-processing area,
Replacement or failure of the headstock unit or tool unit that has been replaced by the automatic diagnosis function with another headstock unit or tool unit attached to the mounting frame in the non-machining area 4. The NC according to claim 3, wherein the NC unit has a machining function, wherein the table unit and another tool rest unit or table unit attached to a station in the non-machining area are exchanged by using the movement positioning of the moving body. It is a machine tool.
Thereby, the tool unit or the table unit is reciprocated between the machining area and the non-machining area by the moving body while maintaining the engaged state by the headstock engaging means or the lower engaging means, and the setup is changed by the automatic diagnosis function. The tool unit or the table unit can be changed from the machining area to the headstock unit or the tool rest unit of the next setup in the non-machining area to perform lathe machining. When a failure is detected by the automatic diagnosis function, the failed tool unit or table unit can be replaced from the machining area to another headstock unit or tool rest unit provided as a spare in the non-machining area.
In addition, at least two unit mounting frames and at least two table stations are provided with one or two or more spare sets for one set of a headstock unit or a tool unit and a tool post unit or a table unit being processed. Things.
Further, in the NC machine tool according to the fifth aspect, the base according to the fourth aspect is provided.Non-machining areaToMoving bodyBy providing a plurality of tool holding means within the operation range of (1), the tool can be automatically changed. The term "within the operation range of the unit mounting base" refers to the operation range of the moving body that moves to mount the tool unit on the unit mounting base.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a front view of an NC machine tool having a machining function, and FIGS. 2 and 3 are a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 and a plan view of FIG. Reference numeral 1 denotes a laterally long base, and a saddle 2 is connected to an X-axis 11 extending to the entire width in the horizontal longitudinal direction of the base 1, and the X-axis 11 is connected to an X-axis servomotor 12 installed at the upper end of the base 1. The saddle 2 moves on the base 1 as the X-axis motor 12 rotates. Reference numeral 3 denotes a column movable in the horizontal direction orthogonal to the moving direction of the saddle 2 or the longitudinal direction of the X-axis 11, which is connected to a Y-axis 21 extending to the front end of the saddle 2, and the rear end of the Y-axis 21 is a Y-axis servo. It is connected to a motor 22. Reference numeral 4 denotes a vertically movable front base on the vertical front surface of the column 3, which is connected to a vertically extending Z-axis 31. The Z-axis 31 is used for rotation of a Z-axis motor 32 installed on the top of the column 3. It moves with it. The X-axis motor 12, the Y-axis motor 22, and the Z-axis motor 32 are controlled by the NC device, and the middle table 4 is positioned in three orthogonal axes.
Reference numeral 5 denotes a tool unit detachably provided on the middle table 4 by the upper clamping means U1. The tool unit 5 has a main shaft 52 for holding a tool 51 at a tip end by a collet, which is rotatably mounted by a built-in drive motor. A table unit 6 for mounting the work W on the upper surface is provided at a substantially central station E on the front side surface of the bed 1 as indicated by an arrow so that the table unit 6 can be freely disengaged by a lower clamp means D1. The work W of the table unit 6 can be machined by the tool 51 by rotating the work. In particular, since the tool units are arranged in the longitudinal direction in the horizontal direction above and the lower units such as the table unit are arranged below the tool units, the chip flow during the processing is good, the heat influence is small, and high-precision processing can be realized.
Reference numeral 45 in FIG. 2 denotes a gripper of the clamp device serving as the lower engagement means D2, which is fixed to the lower end of the middle base 4 at a position where it does not hinder the processing operation of the tool 51. The concave member 62 into which the gripper 45 is inserted has an inverted T-shaped groove having an opening on the upper surface, and is fixed to the upper end of the table unit 6. Then, after the gripper 45 and the concave member 62 are aligned in the Y and Z axis directions, the moving body 4 is moved in the X axis direction, and the gripper 45 is inserted into and engaged with the concave member 62. . On the contrary, the detachment is performed by fixing the table unit 6 and then moving the moving body 4 in the X-axis direction.
[0007]
FIG. 4A is an explanatory view of the upper clamping means U1 showing the surface of the middle base 4 on which the tool unit 5 slides without the middle base 4, and FIG. It is a fragmentary sectional view of the middle stand 4 in the -D line. The EE line in (b) is a cutting line in (a).
A clamp rail 42 having a T-shaped cross section and having a base end connected to a built-in clamp cylinder 41 is provided on the middle base 4 so as to project upward and downward, respectively. One end of the clamp rail 42 is sharpened so that it can be easily inserted and fitted, and is fitted to a clamp receiver 53 formed on the back surface of the tool unit 5 to constitute tool clamping means. Between the upper and lower clamp rails 42, an in-out / out cylinder 43a for projecting the centering block 43b is built in the middle base 4 as a centering device 43 for positioning, and the centering block 43b is attached to the back surface of the tool unit 5. Positioning is performed by fitting to the taper con 43c protruding from.
FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a coupling block 54 that comes into contact with the middle base 4 in FIG. 4, and is provided on the sliding surface between the tool unit 5 and the middle base 4 so that the tool unit 5 also serves as a stopper. A fluid coupling 44a for supplying a fluid for driving the cylinders 41 and 43c, for example, compressed air, and a non-contact sensor 44b using an electromagnetic coil for connecting a control signal wiring are attached to the surface of the middle table 4 in contact. ing. Thereby, the fluid for driving the cylinders 41 and 43c is supplied and connected to the NC device via the non-contact sensor 44b.
Similarly, the table unit 6 shown in FIG. 2 also has a lower clamping unit including the clamp cylinder 13, the clamp rail 14 and the clamp receiver 61 of the base 1.D1, And is removably attached to the base 1, and the position is adjusted by the centering device 15.
[0008]
Reference numeral 7 in FIGS. 1 to 3 denotes a headstock unit which is on standby for attachment to the middle base 4 and includes a main shaft 72 on which a chuck 71 for holding a work is fitted so as to be rotatable by a built-in drive motor. ing. The tool rest unit 8 is on standby in a machining area on the front side surface of the bead 1, and when the tool rest unit 8 is set in a machining area substantially at the center of the base 1, the work rotated by the main shaft 72 is moved to the tool rest unit. Turning can be performed with the indexed cutting tool among the tools attached to the turret No. 8.
At both ends of the base 1 which is a non-machining area in a range where the saddle 2 moves, a tool mounting unit 5 and a headstock unit 7 detached from the middle base 4 are mounted at station A and station B indicated by two-dot chain lines, respectively. Mounts 9, 9 are erected. At the outer ends of the tool unit 5 and the headstock unit 7, a tool gripper 54 and a headstock gripper 73 of a clamp device are respectively protruded as upper engagement means U2. Clamp receivers 55 and 74 having a T-shaped cross section are provided on the unit mounting bases 9 and 9, respectively.
At one end of the base 1, there is provided an ATC device 10 in which a plurality of tools 51a are stored, and when the tool 51 of the tool unit 5 is set up or fails, it can be automatically replaced with another one.
[0009]
Further, the NC device is connected to the servomotors 12, 22, and 32 in the three-axis directions, respectively, and controls the normal processing. In addition, the NC device is provided below the tool unit 5, the headstock unit 7, the table unit 6, and the tool post unit 8. It is connected to the unit as shown by the two-dot chain line, and has the function of grasping the operation status at the time of machining, the function of finding a failure by video inspection for the reduction of rotational force and the loss of the tool edge, and the function of the machined workpiece. If the number is counted and exceeds a predetermined number, it is assumed that the accuracy of the tool is reduced, and a setup change function is provided. P is a fluid drive device that drives the clamp device according to a command from the NC device.
[0010]
The handling of the NC machine tool according to the first embodiment configured as described above will be described.
As shown in FIGS. 1 to 3, the tool unit 5 stored in the unit mounting base 9 of the station A and the table unit 6 stored in the station C are mounted on the center 4 of the moving body and the station E in the processing area. In this state, the NC machining command (Step 1, hereinafter abbreviated as STP.1) shown in the flowchart of FIG. 10 is executed, and the machining is performed.
The outline of this process is as follows. When the setup is changed to lathe processing in the automatic setup change function process (STP.21), it is exchanged for the headstock unit (STP.31). 32-STP. 35, the tool unit 5 is returned to the station A, and then STP. 36 to STP. The two main steps are to attach the headstock unit 7 waiting at the station B to the moving body emptied at 39.
More specifically, first, the moving body on which the tool unit 5 is mounted is moved in the X and Z axes (STP. 32), reaches the station A where the tool unit 5 is returned, is positioned (STP. 33), and the tool gripper 54 is clamped. 55, the middle table 4 is lowered, and the gripper 54 is fixed to the bottom of the T-shaped groove. Therefore, the tool unit 5 is unclamped from the moving body (STP. 34), and at the same time, the clamp of the station A is fastened to fix the tool unit 5 (STP. 35). Next, in order to attach the spare headstock unit 7 to the moving body, the vacant moving body is moved in the X and Z axes (STP. 36), and reaches the station B where the headstock unit 7 is on standby. (STP. 37). Then, at the same time when the clamp of the station B is released (STP. 38), the headstock unit 7 is clamped by the moving body (STP. 39). As a result, the tool unit 5 is housed, and the preparation of the headstock unit 7 for the next setup is completed (STP. 4). Here, since the replacement of the lower unit has not been completed, a warning sound for performing the replacement work again is issued (STP. 6), and the STP. Return to 31.
[0011]
Next, when the table unit 6 attached to the station E, which is the processing area, is replaced with the tool post unit 8 (STP. 71), since the table unit 6 is not mounted on the moving body in the processing area, The number of steps (STP. 42 to STP. 45) for attaching the table unit 6 increases. In other words, the moving body whose gripper 45 is empty is moved in the X and Z axes during processing (STP. 42), reaches the station E (STP. 43), and is positioned with respect to the table unit 6. Therefore, at the same time when the clamp of the station E is released (STP. 44), the clamp of the moving body is fastened to fix the table unit 6 (STP. 45). Next, the moving body on which the table unit 6 is mounted is moved in the X and Z axes (STP. 52), reaches the station C for returning the table unit 6 (STP. 53), and positions the table unit 6. Therefore, the table unit 6 is unclamped from the moving body (STP. 54), and at the same time, the clamp of the station C is fastened to fix the table unit 6 (STP. 55). Then, in order to mount the next tool rest unit 8 on the moving body, the clamp 2 moves the empty body again in the X and Z axes (STP. 56), and the station D in which the tool rest unit 8 is on standby. (STP. 57). Then, at the same time when the clamp of the station D is released (STP. 58), the tool rest unit 8 is clamped by the moving body (STP. 59).
As a result, the lower unit is replaced with the tool rest unit 8, and preparation for lathe processing is completed (STP.4), and the next NC processing command can be continued (STP.5). If the preparation is not completed, a warning sound is issued (STP.6), and the execution of the NC machining command is suspended until the abnormality is released by the operator.
[0012]
The above description is about the case where the machining function is changed to the lathe processing function. Conversely, when the lathe processing function is changed to the machining function, STP. 31 and STP. 41 is skipped and STP. 61 or less and STP. Steps 71 and below will be performed.
Also, in FIG. 1 and below, the NC machine tool has one set of machining function and one set of lathe processing function. However, if a plurality of such functions are provided, the failed set is automatically replaced with another set. In addition, the downtime of the machine tool can be reduced, and continuous operation by unmanned operation can be performed.
Further, in an NC machine tool provided with two or more sets of a lathe processing set and a machining processing set, even if a failure is found by a diagnosis function, a large process of attaching the lower unit to the moving body (STP. 42-45, STP. 72-75), a large process of restoring the set of the failed upper unit and lower unit (STP. 32-35, 52-55, 62-65, 72-75), a spare headstock unit and a lower unit Is carried out in the large step (STP. 36-39, 56-59, 66-69, 86-89) of moving the to the processing area.
[0013]
(Embodiment 2)
In FIG. 7 showing a front view of an NC machine tool having a lathe machining function, FIG. 8 showing an explanatory view showing a side view, and FIG. 9 showing a plan view of FIG. 7, the base machine comprises a base 1, a saddle 2, a column 3 and a middle base 4. The moving body is the same as in the first embodiment.
Reference numeral 7 denotes a headstock unit attached to the middle base 4, and the structure of the surface of the middle base 4 on which the headstock unit 7 slides is the same as in the first embodiment. Also, a tool post unit 8 is attached to a station E in a processing area on the front side surface of the bead 1, a station C for returning the tool post unit 8 is provided in a non-machining area, and other tool post units are provided in stations D and F. 8a and 8b are on standby. In a machining area substantially at the center of the base 1, the work W rotated by the main shaft 72 can be turned with a cutting tool indexed among tools attached to the turret of the tool rest unit 8.
At both ends of the base 1 which is a non-machining area in a range where the saddle 2 moves, a headstock unit 7 detached from the center table 4 is returned as shown by a two-dot chain line, and a unit to which another headstock unit 7a is attached. Mounting frames 9, 9 are erected. Grippers 73, 73 are projected from upper ends of the headstock units 7, 7 a as upper engaging means, and clamp receivers 74, 74 for engaging and disengaging the grippers 73, 73 are provided on the unit mounting frames 9, 9. ing.
[0014]
FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which the tool rest unit 8 is detached from the base 1 and moved. In order to return to the station C while avoiding the tool rest unit 8b of the station F, the column 3 moves in the Y-axis direction while moving in the Y-axis direction. Reciprocate in the direction. Reference numeral 61 denotes a clamp receiver into which the clamp rail 14 is inserted, and reference numeral 15b denotes a taper controller for fitting the centering block 15b of the centering device 15 protruded by the access cylinder 15a built in the base 1. Although the saddle 3 is also moved in the Y-axis direction for moving the tool rest unit 8 in FIG. 8, the unit mounting pedestals 9, 9 and the stations C, D are installed at both ends with respect to the processing area. These mounting positions are installed so as to be parallel to the X-axis on which the saddle 2 moves and the Z-axis on which the middle base 4 moves up and down, and the column 3 is fixed to the saddle 2 to thereby provide a headstock unit and a tool rest unit. Replacement can be performed only in at least two directions of the X and Z axes without moving in the Y axis direction. Therefore, the operation of the Y axis is reduced, the replacement work of the unit can be speeded up, and the load on the operating mechanism of the Y axis can be reduced. Can be reduced.
[0015]
A description will be given of handling of the NC machine tool configured to be reciprocated in the two axial directions and exchangeable as described above.
If a failure is found in the headstock unit 7 without any changeover (STP.21) (STP.22), the moving body equipped with the failed headstock unit 7 is moved in the X and Z axes (STP.32). ), Reaches the station A for returning the headstock unit 7 (STP. 33), and positions the gripper 73 of the headstock unit 7 in the clamp receiver 74. Therefore, at the same time as the headstock unit 7 is unclamped from the moving body (STP. 34), the clamp receiver 74 of the station A is fastened to fix the headstock unit 7 (STP. 35).
Next, in order to attach the spare headstock unit 7a to the moving body, the vacant moving body was moved in the direction opposite to the X and Z axes (STP. 36), and the headstock unit 7a was put on standby. It reaches station B (STP. 37). Then, at the same time when the clamp receiver 74 of the station B is released (STP. 38), the headstock unit 7a is clamped to the moving body (STP. 39).
As a result, the failed headstock unit 7 is replaced, the preparation for mounting the normal headstock unit 7a is completed (STP.4), and the NC machining command can be continued (STP.5). If the preparation is not completed, a warning sound is issued (STP. 6), and the execution of the NC machining command is interrupted until the operator clears the abnormality.
If the tool post unit 8 fails, the STP. Similar processing is performed in the steps 42 and below.
[0016]
The present invention is not limited to the first and second embodiments. The number of the headstock unit, the tool post unit, the headstock unit and the table unit need not be the same in a set, and the number of the headstock unit and the tool head unit and the table unit need not be the same. Depending on the frequency of setup change, the number may be decimal to many. In addition, the means for attaching each unit to the center and the base of the moving body is not limited to the clamp device using the gripper, and does not deviate from the gist of the present invention. It is also possible to appropriately change and embody the configuration of each unit within the range.
[0017]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
According to the NC machine tool of the first aspect, the movable body, which maintains the state in which the lower unit is engaged by the lower engagement means, reciprocates between the processing area and the non-processing area, so that the automatic diagnosis function causes a failure. It is possible to replace the lower unit to be set up or exchanged with another lower unit, thereby automating the processing of large-scale and small-quantity production, minimizing the downtime of the machine tool, and recovering the machine. Attainment.
The NC machine tool according to claim 2, in addition to the same effect as described above, also for the upper unit used as a pair with the lower unit, use the moving function of the moving body to move the upper unit between the processing area and the non-processing area. The upper unit, which is paired with the lower unit that moves and performs a fault or setup by the automatic diagnosis function, can be replaced with another upper unit. Recovery is possible with minimum downtime, and unmanned processing is achieved.
[0018]
In addition, the NC machine tool according to the third aspect has the same effect as the NC machine tool according to the first aspect, and can perform a machining process specialized in a lathe machining function. Similarly, the NC machine tool according to the fourth aspect has a machining function in addition to the same effects as those of the first aspect. It can be carried out.
Further, in the NC machine tool according to the fifth aspect, since the tool of the tool unit can be automatically replaced, the tool can be automatically mounted in accordance with the failure or setup change of the tool itself.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an NC machine tool having a machining function as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in the NC machine tool of FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the NC machine tool shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a sliding surface between a center stand and a headstock unit.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a cross section of the coupling block taken along line BB.
FIG. 6 is a flowchart.
FIG. 7 is a front view of an NC machine tool having a lathe processing function.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an NC machine tool moving a tool rest unit.
FIG. 9 is a plan view of the NC machine tool of FIG. 7;
FIG. 10 is a flowchart.
[Explanation of symbols]
1. Base, D1... Lower clamping means, D2... Lower engaging means, U1... Upper clamping means, U2... Upper engaging means, 5... Tool unit, 51... Tool, 52. , 6 table unit, 7 headstock unit, 71 chuck, 72 spindle, 8 turret unit, 9 unit mounting frame, 10 ATC device, W work.

Claims

A moving body that holds at least one of a work and a tool, and a moving body that holds one of the work and the tool, and that holds the other of the work and the tool; And at least two lower units that are detachably clamped by a lower clamp unit in each of a processing region and a non-processing region with respect to the lower unit, and a lower engagement unit that removably attaches the lower unit to the moving body.
The lower unit, in which the moving unit reciprocates the lower unit between the processing area and the non-processing area while maintaining the state of being engaged by the lower engagement means, and performs a failure or setup change by the automatic diagnosis function, An NC machine tool characterized in that it can be replaced with another lower unit in a non-machining area.

A movable body which is movable in at least two axial directions of a horizontal longitudinal direction of the base and a direction orthogonal thereto and is capable of positioning, and an upper unit holding either a work or a tool detachably provided by upper clamp means; ,
A lower unit that is attached to the front side surface of the processing area of the base and holds either the work or the tool,
With Keru set a mounting frame for mounting at least two of said upper unit in the non-processing region for the workpiece,
By the mounting pedestal providing the upper engagement means for attaching said upper unit detachably,
The upper unit is moved between the processing area and the non-processing area by using the moving function of the moving body, and the upper unit that has failed or performs setup change by the automatic diagnosis function, and the other unit attached to the mounting base in the non- processing area. An NC machine tool wherein an upper unit is exchanged by using the moving positioning of the moving body in at least two axial directions .

A saddle that can be moved in the horizontal longitudinal direction of the base, a column that can be moved in the horizontal direction orthogonal to the direction of movement of the saddle, and a middle base that can be moved vertically on the side surface of the column. A moving body that can be positioned in three axial directions, a headstock unit that is rotatably provided on the middle base of the moving body, the main body having a chuck detachably provided by an upper clamp means and holding a work, and the base A tool rest unit detachably provided on the base by a lower clamping means provided on the front side surface of the processing area ,
Lower engaging means for detachably engaging the tool rest unit with the moving body ,
The non-processing region of the base, provided at least two units mounting frame disengaging the upper engaging means the headstock unit is detached from the China and Taiwan,
By providing at least two stations for engaging and disengaging the tool rest unit by lower clamping means provided on the front side surface of the non-machining area of the base ,
Maintain the state in which the headstock unit is engaged by the upper clamping means , or maintain the state in which the tool rest unit is engaged by the lower engaging means, and use the movement positioning of the moving body to move between the machining area and the non-machining area. The headstock unit or turret unit that has failed or undergoes setup change by the automatic diagnosis function and the other headstock unit or turret unit attached to the mounting gantry or station in the non-machining area are moved. An NC machine tool having a lathe machining function, wherein an exchange is performed by using a body movement positioning .

In addition to the headstock unit and the tool rest unit, mounted detachable tool unit to the China-Taiwan by the upper clamping means rotatable spindle provided detachably tool tip, and the work on the upper surface downward A table unit detachable from the base by a clamp means ,
The tool unit is detachably attached to the mounting base by an upper engaging means,
It becomes attached to disengageably the table unit by the lower clamping means to the station of the non-processing region,
By maintaining the state in which the headstock unit or the tool unit is engaged by the upper clamping means, or maintaining the state in which the tool rest unit or the table unit is engaged by the lower engaging means , using the movement positioning of the moving body Reciprocating between the processing area and the non-processing area,
Replacement or failure of the headstock unit or tool unit, which has been replaced by the automatic diagnosis function, with another headstock unit or tool unit attached to the mounting frame in the non-machining area 4. The NC according to claim 3, wherein the NC unit has a machining function, wherein the table unit and another tool rest unit or table unit attached to a station in the non-machining area are exchanged by using the movement positioning of the moving body. Machine Tools.

5. The NC machine tool according to claim 4, wherein a device capable of holding a plurality of tools is provided in the non-machining area of the base within an operation range of the moving body , so that the tools can be automatically changed. .