JP3735981B2

JP3735981B2 - マシニングセンタ

Info

Publication number: JP3735981B2
Application number: JP31548896A
Authority: JP
Inventors: 宣光荒木; 一海服部
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10138074A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動コラムの上方に支持ベースを固定的に配設し、その支持ベースに複数本の工具を旋回させて待機位置に割出す工具マガジンを設け、待機位置に割出された工具を移動コラムに設けた主軸上の工具と交換するマシニングセンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のマシニングセンタとして、従来実開平１−１４９２３２号公報や実公平７−３０２６０号公報に開示された技術が知られている。前者のマシニングセンタにおいては、移動コラムの上方に前後、左右の４本の支柱によって支持した固定フレームを配設し、その固定フレーム（支持ベース）上に、工具を水平回動させるようにした工具マガジンが設置され、その工具マガジンによって割出された工具を下方の受渡位置に移送し、その受渡位置の工具と移動コラムに設けた主軸上の工具とを移動コラムに設けた交換アームによって交換するようになっている。後者のマシニングセンタでは、移動コラムの上方に前後、左右の４本の支柱によって支持した固定フレーム（支持ベース）を配設し、その固定フレーム上に、工具を垂直回動させるようにした工具マガジンが設置され、その工具マガジンによって割出された工具を下方の受渡位置に移送し、その受渡位置の工具と移動コラムに設けた主軸上の工具とを固定フレームに設けた交換アームによって交換するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のマシニングセンタによると、工具マガジンを支持する固定フレームを前後、左右の４本の支柱によって支持しているので、前側の左右の支柱が加工領域の側方又は前方に位置し、その加工領域に対する作業例えば加工物の交換作業や点検作業の邪魔になり、その作業領域が拘束される問題があった。
また、従来のマシニングセンタにおいては、工具マガジンの割出位置の工具を水平状態のまま下方へ移動させて工具交換の受渡位置に移動させているので、工具マガジンの割出位置の下方が加工作業空間に大きく開口された状態となり、その割出位置に切粉等が入ってトラブルを生じやすい問題があり、その問題を解消するためには開閉扉を設けたり清掃装置を付加する必要があり、コスト高になる問題があった。
なお、従来のマシニングセンタにおける前側の支柱を単に省くことも考えられるが、工具マガジンの工具の割出位置を工具交換のための受渡位置の上方に位置させているので、工具マガジンの設置位置が後側の支柱から大きく前方へ偏位した位置になり、工具マガジンを支えることができなくなる問題があったり、工具マガジンを支えるために後側の支柱の本数を増やすと共に固定フレームを大型にする必要があってコスト高となったり工具交換作動が不安定になる問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、工具マガジンを配設するための支持ベースを後側の支柱により片持状態で安定的に支持し、加工領域の側方又は前方から支持フレームの支柱を無くして加工領域に対する作業性を格段に良くし、また支持ベースを後側の支柱により片持状態で支持するものでも工具マガジンの支持を安定させて工具交換作動を確実にできると共にコストを低減できるマシニングセンタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、本発明は、移動コラムの上方に支持ベースを固定的に配設し、その支持ベースに複数本の工具を水平姿勢で旋回させて前向きの待機位置に割出す工具マガジンを設け、待機位置に割出された水平な前向きの工具を移動コラムに設けた主軸上の工具と交換するマシニングセンタにおいて、支持ベースの後端部をベッドに立設した支柱により片持状態に支持し、その支持ベースに工具マガジンを設けると共に、その工具マガジンによって待機位置に割出された水平な前向きの工具を工具マガジンの前方へ水平に直線移動させて受渡位置に移送する移送機構を設け、工具マガジンの前方の受渡位置に移送された水平な前向きの工具を主軸上の工具と交換するようにしたものである。
【０００６】
また、本発明は、支持ベースを移動コラムの移動領域の後方でベッドに立設した支柱により片持状態に支持するようにしたものである。
また、本発明は、工具マガジンの割出位置と受渡位置との途中の受渡位置付近に空間を前後に仕切る遮蔽板を設け、その遮蔽板に工具挿通窓を開口させ、移送機構により工具を前方に向けて水平に移送して工具挿通窓から工具を前方に臨ませるようにしたものである。
また、本発明は、支持ベースの後端部を左右一対の支柱のみにより片持状態に支持するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１及び図２に従ってマシニングセンタの全体的な構成について説明する。このマシニングセンタにおいては、ベッド１上に移動コラム２が前後左右に移動可能に載置され、コラム２の上方に固定的に配設されている支持ベース８に工具交換装置３が設置されている。移動コラム２は主軸ヘッド４を昇降可能に備え、主軸ヘッド４に主軸５がモータ６により水平軸線周りで回転可能に設けられている。移動コラム２の移動領域より後側でベッド２には左右一対の２本の支柱７が立設され、支柱７の上端に工具交換装置３の支持ベース８の後端部が水平に固定され、支持ベース８が支柱７によって片持状態で支持されている。支持ベース８と支柱７の連結部は補強片７Ａによって補強されているが、この補強片７Ａも移動コラム２と干渉しないように移動コラム２の移動領域外に位置されている。支持ベース８が移動コラム２より後方の支柱７によって片持状態で支持されているので、図２に示すように移動コラム８より前方の加工領域の側方や前方に支柱がなく、加工領域の後側を除く周囲が大きく開放されている。工具交換装置３は工具マガジン９、移送機構１０、及び交換アーム１１を備え、装置全体が支持ベース８によりコラム２の移動空間の上方で移動コラム２から切り離された状態で支持されている。また、工具交換装置３は、マシニングセンタの全高を低くするために、交換アーム１１の下端とコラム２の上端との間隔が例えば１０ｍｍとなるように、コラム２に対し極めて近接する位置に設置されている。
【０００８】
次に、図３〜図６に従い工具交換装置３の構成並びに作用について説明する。図３に示すように、支持ベース８に固定された支持台１３には垂直軸１４が立設され、その上端に締着部材１５を介し工具マガジン９のマガジン本体１２が固定されている。マガジン本体１２には環状のレール１６が下方に突設され、このレール１６に複数のポット１７が吊持され、各ポット１７に工具１８が水平に保持されている。ポット１７には、工具１８のシャンク部１９を収容する孔２０と、レール１６の周面に対向する内外一対の吊下腕２１と、複数の転動体２２とが設けられている。レール１６は内周面、外周面及び下面に転動体２２が嵌合する水平な案内溝２３を備え、ポット１７を転動体２２を介し水平姿勢に保持して水平な環状経路に沿って案内する案内部材を構成している。
【０００９】
図５及び図６に示すように、この実施形態のポット１７には転動体２２が５個設けられている。ポット１７の外側の吊下腕２１に支持された２個の転動体２２Ａはレール１６の外周側の案内溝２３Ａに嵌合し、内側の吊下腕２１に支持された１個の転動体２２Ｂは内周側の案内溝２３Ｂに嵌合し、これら３個の転動体２２Ａ，２２Ｂがポット１７を上下方向の定位置に保持し、かつ両持ち状態で水平姿勢に確実に保持している。また，各吊下腕２１の間でポット１７の上面に支持された２個の転動体２２Ｃはレール１６の下面の案内溝２３Ｃに嵌合し、ポット１７をマガジン径方向の定位置に保持している。従って、工具１８を水平姿勢で水平面内で割り出す際の偏荷重体策を万全にでき、摺動案内方式と比較しはるかに小さな摩擦力のもとポット１７を転動案内して、工具１８を円滑に割り出すことができる。
【００１０】
図３及び図５に示すように、ポット１７の駆動手段は、マガジン本体１２の上部に設置されたモータ２５と、前記環状経路と同一の軸線周りで回動する割出円板２６と、モータ２５の回転を割出円板２６に伝える歯車機構２７とから構成されている。割出円板２６は垂直軸１４の下端にベアリング２８を介して回動可能に支持され、その外周にはポット１７の下面に突設した係合ピン２９が半径方向に係脱可能な切欠部３０が設けられている。そして、工具マガジン９は複数本の工具１８をポット１７により水平姿勢に保持し、ポット１７を割出円板２６により転動体２２を介し円滑に水平旋回させて、待機位置Ａに順次割り出すようになっている。待機位置Ａは工具マガジン９において、コラム２が工具交換位置に移動したとき（図１参照）の主軸５の真上に設定され、レール１６には待機位置Ａと対応する箇所にポット１７の取出口３１が切欠形成されている。なお、割出円板２６による駆動方式は、チェーン方式と比較して駆動力が小さくて済み、しかもポット１７が転動案内されるため、割出駆動源として小型のモータ２５を使用でき、工具交換装置３の薄型化を図ることができる。
【００１１】
待機位置Ａの上方には移送機構１０の支持フレーム３３が工具マガジン９の前方へ突出するように配置され、基端の足部３４にてボルト３５で工具マガジン９の上面に固定されている。支持フレーム３３の前後の垂直板３２間には２本のロッド３７が水平かつ平行状に取り付けられ、ロッド３７にはポット１７を移送するシフタ３８が取出口３１とそれより軸線方向前方の受渡位置Ｂとの間で直線移動可能に支持されている。シフタ３８はレール１６と略同一の断面形状で形成され、その前面、背面及び下面には保持溝３９が刻設されている。シフタ３８が取出口３１に配置されたときには、各部の保持溝３９がレール１６の対応部位の各案内溝２３と整合され（図４参照）、転動体２２が案内溝２３から保持溝３９に移載され、ポット１７が転動体２２を介しシフタ３８に水平に保持される。
【００１２】
支持フレーム３３の上板３３ａにはロッドレスシリンダ３６が水平に取り付けられている。シフタ３８の上面には連結片４０が突設され、この連結片４０はピン４１を介してロッドレスシリンダ３６のスライダ４２に連結されている。そして、移送機構１０は、ロッドレスシリンダ３６によりシフタ３８を前後に駆動し、シフタ３８の前進時に、待機位置Ａのポット１７を工具マガジン９の外側へ水平に取り出して、受渡位置Ｂに移送し、シフタ３８の後退時には、ポット１７を受渡位置Ｂから待機位置Ａに移送するように構成されている。なお、支持フレーム３３の基端側の垂直板３２には、シフタ３８を取出口３１の定位置に停止させるストッパ４３が設けられている。
【００１３】
図４に示すように、シフタ３８の背面には係止部材４５がブラケット４６を介し軸４７により回動可能に取り付けられ、その下端には一対の係止片４８が突設されている。シフタ３８によるポット１７の移送中には、係止部材４５がねじりバネ４９により作用位置（図３の鎖線位置）に配置され、係止片４８がポット１７の内側の吊下腕２１に幅方向両側から係止され、ポット１７がシフタ３８の定位置に保持され、転動体２２の保持溝３９からの脱落が防止される。また、ストッパ４３の下側で垂直板３２には解除ボルト５０が前方へ突設され、シフタ３８が取出口３１に復帰したときに、解除ボルト５０が係止部材４５をねじりバネ４９に抗して非作用位置（図３の鎖線位置）に回動し、係止片４８を吊下腕２１から解除して、待機位置Ａにおいてポット１７をマガジン９の割出方向に移動できるようになっている。この場合、係止部材４５はシフタ３８の移動を利用してねじりバネ４９及びボルト５０によって係脱されるので、別途電動アクチュエータ等の高価な駆動手段が不要となる。
【００１４】
一方、ポット１７の外側の吊下腕２１には位置決めピン５２が突設され、支持フレーム３３の先端側の垂直板３２には位置決めピン５２が挿入可能なブッシュ５３が取着され、支持ベース８の前端部上面にはポット１７の係合ピン２９が嵌合可能な位置決めブロック５４が固着されている。そして、これらの部材５２〜５４によりポット１７をシフタ３８の移動に伴って自動的に受渡位置Ｂに位置決めする手段が構成されている。図１に示すように、交換アーム１１は支持ベース８の下側に固定された支持体５６に水平軸線の周りで旋回可能でかつ軸方向移動可能に支持され、周知の旋回及び抜差動作により受渡位置Ｂの工具１８を主軸５上の工具と交換できるようになっている。５５は交換アーム１１の旋回用モータである。
【００１５】
工具マガジン９の待機位置Ａと受渡位置Ｂとの途中の受渡位置Ｂ付近には、空間を前後に仕切る遮蔽板６０が支持ベース８や支持フレーム３３に固定的に取着されている。遮蔽板６０は工具マガジン９や移送機構１０の設置空間を加工領域の上方空間から遮蔽し、それらが前方から見えないようにして外観を良くすると共に、それらに切粉等が入り込まないように覆い隠している。遮蔽板６０には、移送機構１０による工具１８の移動軌跡部分に工具挿通窓６２が開口されている。工具挿通窓６２は遮蔽板６０に設けた丸孔や多角形孔等の挿通孔によって構成され、その大きさは工具１８を前方に向けて前後方向へ挿通できる範囲内で可能な限り小さく形成され、その工具挿通窓６２への切粉の侵入を防止すると共に外観の悪化を防止している。この工具挿通窓６２には複数のゴム片等を押し開き自在に垂設して工具挿通窓６２を塞ぐようにしても良い。工具挿通窓６２は、受渡位置Ｂに位置された工具１８のアーム把持部の直ぐ後方に位置され、遮蔽板６０を交換アーム１１と干渉しない範囲で可能な限り前方に位置させ、前方に移動されたポット１７を覆い隠すと共にそのポット１７の孔２０に切粉等が侵入しないようにしてある。
【００１６】
なお、上記実施形態では、ポットを割出円板により水平旋回させるようにした工具マガジンを示しているが、ポットを割出円板により垂直旋回させるようにした工具マガジンに変更しても良い。また、工具マガジンは、割出回転する回動体に工具を保持させるようにしたものでも良く、その場合、割出位置の工具を抜き取って前方へ移動させるようにする。また、工具マガジンを工具割出位置が工具受渡位置よりも後方に位置するように配設した場合、工具割出位置の工具が前方を向いていないときは刃先が前方に向くように方向変換して工具を受渡位置に前方移動させるようにする。また、支柱は後側に左右一対設けることが好ましいが、後側に３本以上設けても良いし、幅広い板状の支柱を１本設けるようにしても良い。
また、本願発明にあっては、以下に例示するように各部の構成を変更して実施するようにしても技術的範囲を逸脱するものではない。
（１）図５において、レール１６の内周側の転動体２２Ｂを２個に増やしたり、外周側の転動体２２Ａを１個に減らしたりするなど、転動体２２の個数を適宜変更すること。
（２）シフタ３８をロッド付のエアシリンダやモータで駆動すること。
（３）交換アームをコラムの頂部に設けること。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、工具マガジンを支持する支持ベースの後端部をベッドに立設した支柱により片持状態に支持し、加工領域の側方又は前方から支持ベースを支持するための支柱を無くしたので、加工領域に対する作業をするときに支柱に邪魔されることなく側方又は前方の任意の方向から容易に作業でき、作業性を格段に良くして作業効率を良くできる。また、工具マガジンで待機位置に割出した工具を工具マガジンの前方へ水平に直線移動させて受渡位置に移動させているので、工具マガジンを支持ベースの後端部近くに配設することができ、その結果工具マガジンの重量により支持ベースに作用するモーメントを小さくできて工具マガジンを安定的に支持でき、支持ベースを片持状態で支持するものでも、工具交換作動を確実にできると共に支持構造を簡易にできて製造コストを低くできる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、支持ベースを移動コラムの移動領域の後方でベッドに立設した支柱により片持状態に支持しているので、移動コラムを支柱に邪魔されることなく左右に移動でき、支持ベースを片持状態で支持するものでも、移動コラムの左右移動領域を大きくすることができる。
また、請求項３の発明によれば、工具の受渡位置付近に空間を前後に仕切る遮蔽板を設け、その遮蔽板に開口した工具挿通窓から移送機構により前方に向けて水平に移送した工具を臨ませるようにしたので、工具を受渡位置に移動ための工具具挿通窓を小さくでき、工具の移送機構や工具マガジンに切粉等が入るのを簡易な構成により防止でき、しかも工具マガジンの前方を遮蔽板で覆うことができて外観を良くできると共に安全にできる。
また、請求項４の発明によれば、支持ベースの後端部を左右一対の支柱のみにより片持状態に支持したので、支持ベースの支持構造を簡易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すマシニングセンタの正面図である。
【図２】同マシニングセンタの右側面図である。
【図３】同マシニングセンタの工具交換装置を示す図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】図３の工具交換装置においてポットの配列形態を示す平面図である。
【図６】転動体の機能を説明する図１の要部拡大図である。
【符号の説明】
１・・ベット、２・・コラム、３・・工具交換装置、４・・主軸ヘッド、５・・主軸、７・・支柱、８・・支持ベース、９・・工具マガジン、１０・・移送機構、１１・・交換アーム、１２・・マガジン本体、１６・・レール、１７・・ポット、１８・・工具、２２・・転動体、２３・・案内溝、２６・・割出円板、２９・・係合ピン、３０・・切欠部、３１・・取出口、３６・・ロッドレスシリンダ、３７・・ロッド、３８・・シフタ、３９・・保持溝、４５・・係止部材、５０・・解除ボルト、５２・・位置決めピン、５３・・ブッジュ、５４・・位置決めブロック、６０・・遮蔽板、６２・・工具挿通窓、Ａ・・待機位置、Ｂ・・受渡位置。

Claims

移動コラムの上方に支持ベースを固定的に配設し、その支持ベースに複数本の工具を水平姿勢で旋回させて前向きの待機位置に割出す工具マガジンを設け、待機位置に割出された水平な前向きの工具を移動コラムに設けた主軸上の工具と交換するようにしたマシニングセンタにおいて、支持ベースの後端部をベッドに立設した支柱により片持状態に支持し、その支持ベースに工具マガジンを設けると共に、その工具マガジンによって待機位置に割出された水平な前向きの工具を工具マガジンの前方へ水平に直線移動させて受渡位置に移送する移送機構を設け、工具マガジンの前方の受渡位置に移送された水平な前向きの工具を主軸上の工具と交換するようにして成るマシニングセンタ。
支持ベースを移動コラムの移動領域の後方でベッドに立設した支柱により片持状態に支持して成ることを特徴とする請求項１記載のマシニングセンタ。
工具マガジンの割出位置と受渡位置との途中の受渡位置付近に空間を前後に仕切る遮蔽板を設け、その遮蔽板に工具挿通窓を開口させ、移送機構により工具を前方に向けて水平に移送して工具挿通窓から工具を前方に臨ませることを特徴とする請求項１または２記載のマシニングセンタ。
支持ベースの後端部を左右一対の支柱のみにより片持状態に支持して成ることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のマシニングセンタ。