JP4088047B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸ユニットに装着された工具をガイドブッシュで支持した状態で、前記工具によりワークを加工する加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工具として、例えば、ボーリングバーやガンドリル等の長尺なツールバーを用い、ワークに対して穴開け加工を行う加工装置が用いられている。この種の加工装置では、ツールバーの軸長さが長尺であるために、加工作業時にこのツールバーをガイドブッシュに挿入して前記ツールバーの芯出しを行う必要がある。
【０００３】
ところが、複数のツールバーを収容し、各ツールバーを主軸に対して自動的に交換可能な自動工具交換装置（ＡＴＣ）が採用されている場合、それぞれのツールバーに対応した専用のガイドブッシュを複数用意し、各ガイドブッシュを自動的に使い分けるための自動ブッシュ割り出し装置が必要となっている。これにより、装置全体の構造が複雑かつ大型化するという不具合が指摘されている。
【０００４】
そこで、例えば、特開平６−７９５６８号公報に開示されているように、各ツールバーには、それぞれのツールバー専用のガイドブッシュを予め挿入して支持させる一方、ガイドヘッドには前記ガイドブッシュをチャッキングするチャックを設けておき、ツール交換時に切削加工ユニットから除去されるツールバーおよびツール交換によって切削加工ユニットに装着された直後のツールバーを、前記切削加工ユニット毎に前進後退動作させながら前記チャックを開閉動作させることにより、前記ガイドヘッドに対するガイドブッシュの着脱並びにガイドヘッドとツールバーとの間の該当するガイドブッシュの受け渡しを行うツール交換方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、ガイドヘッドがワークに近接して固定されており、まず、ツールバーを前進させて予めこのツールバーに挿入支持されているガイドブッシュを前記ガイドヘッドに受け渡した後、前記ツールバーを後退させてワークを搬入し、再度、前記ツールバーを前進させることにより、前記ワークの加工作業を行っている。
【０００６】
このように、予めツールバーに支持されているガイドブッシュをガイドヘッドに受け渡してチャッキングする作業と、このチャッキング作業を行うべく前進したツールバーを一旦後退させるとともに、ワークをパレット上に搬入する作業と、前記ツールバーを前進させて前記ワークを加工する作業とが必要になり、作業全体が煩雑化するとともに、時間のかかるものとなってしまう。
【０００７】
しかも、ツールバーに支持されているガイドブッシュを、固定式のガイドヘッドに挿入しなければならず、前記ツールバーを前記ガイドベッドに対して高精度に位置合わせする必要がある。これにより、ガイドブッシュをガイドヘッドに円滑に受け渡す作業が困難であるとともに、構造が複雑化するという問題が指摘されている。
【０００８】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、工具に嵌挿されたガイドブッシュをワークに対して良好かつ迅速に配置し、効率的な加工作業を遂行することが可能な加工装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る加工装置では、予めガイドブッシュが嵌挿され、軸線方向がワークに水平に対向する工具が主軸ユニットに装着されており、ガイドブッシュ保持ユニットが、前記ガイドブッシュを保持したまま、第２駆動機構の作用下にワークに近接して配置された状態で、前記主軸ユニットが第１駆動機構の作用下に前記ワーク側に移動することにより、前記工具が前記ガイドブッシュに支持されたまま、該ワークを加工している。従って、主軸ユニットを介して回転駆動される工具は、ワークの近傍でガイドブッシュにより確実に支持されるため、前記工具にぶれ等が発生することがなく、このワークを良好かつ円滑に加工することができる。
【００１０】
しかも、ガイドブッシュを保持するガイドブッシュ保持ユニットは、第２駆動機構の作用下に主軸ユニットとは個別にワークに対して進退する。このため、ガイドブッシュ保持ユニットの移動作用下にガイドブッシュがワークの近傍に配置された後、主軸ユニットに装着されている工具を介して前記ワークの加工を即座に開始することができ、加工作業全体の効率化が容易に遂行可能となる。
【００１１】
また、ガイドブッシュにホルダ部材が設けられるとともに、ガイドブッシュ保持ユニットには、前記ホルダ部材を着脱可能なクランプ機構が設けられている。従って、ガイドブッシュが嵌挿された工具を、ガイドブッシュ保持ユニットに対して容易に着脱させることができ、自動工具交換装置を用いる際にも有効に対応することが可能になる。
【００１２】
さらにまた、主軸ユニットおよびガイドブッシュ保持ユニットを、第１および第２駆動機構による進退方向に直交する方向に一体的に進退させる第３駆動機構を備えている。これにより、ワークの任意の部位に対し加工処理を施す際には、第３駆動機構を駆動させるだけでよく、前記ワークに対する所望の加工作業が効率的かつ容易に遂行可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る加工装置１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記加工装置１０の一部断面側面図であり、図３は、前記加工装置１０の一部断面平面図である。
【００１４】
加工装置１０は、予めガイドブッシュ１２が挿通されている工具１４を装着する主軸ユニット１６と、前記主軸ユニット１６を基台１８上でワークＷに対して矢印Ｚ方向に進退させる第１駆動機構２０と、前記工具１４に挿通されている前記ガイドブッシュ１２を保持するガイドブッシュ保持ユニット２２と、前記ガイドブッシュ保持ユニット２２を前記基台１８上で前記主軸ユニット１６とは個別に矢印Ｚ方向に進退させる第２駆動機構２４と、前記基台１８を前記第１および第２駆動機構２０、２４による進退方向に直交する矢印Ｘ方向に進退させる第３駆動機構２６とを備える。
【００１５】
加工装置１０を構成するベース部材２８上には、互いに平行して矢印Ｘ方向に延在するＸ軸レール３０ａ、３０ｂが設けられるとともに、前記Ｘ軸レール３０ａ側に近接して第３駆動機構２６を構成するＸ軸モータ３２が固定される。図４に示すように、Ｘ軸モータ３２の回転駆動軸３２ａには、ボールねじ３４の一端が連結されるとともに、前記ボールねじ３４が矢印Ｘ方向に延在しており、その両端がベース部材２８にベアリング３６を介して回転自在に支持される。ボールねじ３４にはナット部材３８が螺合しており、このナット部材３８は、基台１８の下部に設けられている。
【００１６】
図２に示すように、基台１８の下部には、Ｘ軸レール３０ａ、３０ｂに係合するレールガイド４０ａ、４０ｂが固定される。この基台１８には、第１駆動機構２０を構成するＺ軸モータ４２が装着され、このＺ軸モータ４２の回転駆動軸４２ａにボールねじ４４が連結される。ボールねじ４４の両端部は、基台１８にベアリング４６を介して回転自在に支持されるとともに、前記ボールねじ４４にナット部材４８が噛合する。
【００１７】
ナット部材４８は、第１テーブル５０の下部に設けられるとともに、この第１テーブル５０は、基台１８上に互いに平行して矢印Ｚ方向に延在する第１Ｚ軸レール５２ａ、５２ｂに摺動自在に支持される。第１テーブル５０には主軸ユニット１６が装着されており、この主軸ユニット１６は、モータ５１を介して回転駆動される主軸５３を備える。この主軸５３には、工具１４が工具ホルダ５４を介して取り外し自在に装着される。
【００１８】
工具１４には、ガイドブッシュ１２が予め嵌挿されるとともに、前記ガイドブッシュ１２にブッシュホルダ（ホルダ部材）５６が固定されている。このブッシュホルダ５６の外周部には、例えば、図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）の爪部により、前記ブッシュホルダ５６および工具１４を一体的に把持するための溝部５８ａ、５８ｂが設けられている。
【００１９】
図１および図３に示すように、第２駆動機構２４は第２Ｚ軸モータ６０を備え、この第２Ｚ軸モータ６０が第１テーブル５０に装着される。第２Ｚ軸モータ６０の回転駆動軸６０ａには、矢印Ｚ方向に延在するボールねじ６２の一端が連結されるとともに、前記ボールねじ６２が有底円筒状のケーシング６４内に収容されている。
【００２０】
ボールねじ６２にナット部材６６が螺合しており、このナット部材６６がガイドブッシュ保持ユニット２２を構成する第２テーブル６８に設けられている。第２テーブル６８は、第１Ｚ軸レール５２ａ、５２ｂの案内作用下に、第１テーブル５０とは個別に矢印Ｚ方向に進退可能である。
【００２１】
ガイドブッシュ保持ユニット２２の先端部には、ブッシュホルダ５６を着脱可能なクランプ機構７０が設けられる。図５に示すように、クランプ機構７０は、ブッシュホルダ５６を仮クランプするためのボールプランジャ７２と、スプリング７４を介して主軸５３側に付勢される円筒状の引き込み部材７６とを備える。この引き込み部材７６の端部には孔部７８が形成され、この孔部７８に挿入されるボール８０が、ブッシュホルダ５６の外周面に形成されるテーパ面８２に係合自在である。
【００２２】
このように構成される加工装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２３】
図１乃至図３に示すように、主軸ユニット１６を構成する主軸５３には、予めガイドブッシュ１２およびブッシュホルダ５６が嵌挿された工具１４を取り付けており、このブッシュホルダ５６がクランプ機構７０を介してガイドブッシュ保持ユニット２２に連結されている。
【００２４】
そこで、ワークＷが図示しない搬送手段を介して加工位置に搬送され、図示しないクランプ構造により位置決め保持された後、まず、第２駆動機構２４が駆動される。このため、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０を介してボールねじ６２が回転され、このボールねじ６２に噛合するナット部材６６が設けられている第２テーブル６８は、工具１４の軸線方向に平行して矢印Ｚ１方向（ワークＷに近接する方向）に移動する。
【００２５】
ここで、ガイドブッシュ保持ユニット２２には、クランプ機構７０を介してブッシュホルダ５６が連結されており、前記ブッシュホルダ５６およびガイドブッシュ１２は、工具１４に嵌挿された状態で、このガイドブッシュ保持ユニット２２を構成する第２テーブル６８と一体的に、矢印Ｚ１方向に移動する。
【００２６】
図６に示すように、ガイドブッシュ１２がワークＷの加工位置近傍まで移動すると、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０の駆動が停止される。次いで、第１駆動機構２０の駆動作用下に、主軸ユニット１６に装着されている工具１４を介してワークＷの加工が開始されるとともに、第２駆動機構２４の駆動作用下に、ガイドブッシュ１２が前記ワークＷの近傍の一定位置に停止して前記工具１４を案内する。
【００２７】
すなわち、第１駆動機構２０を構成するＺ軸モータ４２の駆動作用下に、ボールねじ４４が回転すると、このボールねじ４４に螺合するナット部材４８を介して第１テーブル５０が矢印Ｚ１方向に移動する。この第１テーブル５０には主軸ユニット１６が装着されており、前記主軸ユニット１６を構成するモータ５１が駆動される。このため、主軸５３に取り付けられている工具１４が、前記主軸５３と一体的に回転し、ワークＷに、例えば、穴開け加工が開始される（図７参照）。
【００２８】
一方、第１テーブル５０上には、第２駆動機構２４を構成する第２Ｚ軸モータ６０が配設されており、前記第１テーブル５０が矢印Ｚ１方向に移動する際に、第２テーブル６８に支持されているガイドブッシュ１２をワークＷの近傍で一定位置に停止させるため、前記第２Ｚ軸モータ６０が上記とは逆方向に駆動される。これにより、第２テーブル６８は、ボールねじ６２およびナット部材６６を介して第１テーブル５０に対して矢印Ｚ２方向に移動し、前記ガイドブッシュ１２を一定位置に保持している。
【００２９】
そして、図８に示すように、工具１４を介してワークＷの加工が終了すると、第１および第２駆動機構２０、２４が駆動され、第１および第２テーブル５０、６８がワークＷから離間する方向（矢印Ｚ２方向）に移動する。
【００３０】
このように、本実施形態では、予めガイドブッシュ１２およびブッシュホルダ５６を嵌挿している工具１４が主軸ユニット１６に装着されており、前記ブッシュホルダ５６がガイドブッシュ保持ユニット２２に連結されるとともに、前記ガイドブッシュ保持ユニット２２は、第２駆動機構２４を介して前記主軸ユニット１６とは個別に矢印Ｚ方向に進退可能に構成されている。
【００３１】
このため、工具１４を介してワークＷの加工を行う際には、まず、第２駆動機構２４の作用下に、ガイドブッシュ保持ユニット２２を介してガイドブッシュ１２を前記ワークＷの近傍に移動させた後、第１駆動機構２０の作用下に、前記主軸ユニット１６を矢印Ｚ１方向に移動させながら前記工具１４を回転駆動するだけでよい。
【００３２】
これにより、本実施形態では、ガイドブッシュ１２をワークＷの所定の位置に配置した後、工具１４を介して前記ワークＷの所望の位置に迅速かつ円滑に加工作業を開始することができ、前記加工作業全体の効率化が容易に図られるという効果が得られる。
【００３３】
さらに、本実施形態では、ワークＷの任意の箇所に加工作業を施す際に、容易かつ迅速に対応することが可能になる。すなわち、図４に示すように、第３駆動機構２６を構成するＸ軸モータ３２が駆動され、ボールねじ３４の回転作用下に、ナット部材３８を介して基台１８が矢印Ｘ方向に移動される。そして、工具１４がワークＷの所定の加工部位に対応して配置される際、Ｘ軸モータ３２の駆動を停止すれば、前記工具１４およびガイドブッシュ保持ユニット２２が前記ワークＷの所定の加工部位に対応して配置されることになる。従って、ワークＷの任意の箇所に所望の加工作業が迅速かつ円滑に遂行されるとともに、汎用性に優れるという利点がある。
【００３４】
また、工具１４を主軸ユニット１６に対して着脱する際には、図５に示すように、ブッシュホルダ５６に設けられている溝部５８ａ、５８ｂに、例えば、図示しないＡＴＣの爪部が係合するとともに、クランプ機構７０がガイドブッシュ保持ユニット２２を介して矢印Ｚ２方向に移動される。このため、引き込み部材７６の端面が主軸ユニット１６の先端面に当接し、前記引き込み部材７６の孔部７８に挿入されているボール８０がブッシュホルダ５６のテーパ面８２から離脱し、該ブッシュホルダ５６のクランプ作用が解除される。
【００３５】
次に、第１および第２駆動機構２０、２４の作用下に、主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２が矢印Ｚ２方向に移動すると、クランプ機構７０からブッシュホルダ５６が取り外されるとともに、工具１４が主軸５３から取り出される。そこで、新たなガイドブッシュ１２が嵌挿されている新たな工具１４が主軸ユニット１６に装着されるとともに、クランプ機構７０を介して前記新たなガイドブッシュ１２に固定されている新たなブッシュホルダ５６がガイドブッシュ保持ユニット２２に連結される。
【００３６】
なお、本実施形態では、基台１８を介して主軸ユニット１６およびガイドブッシュ保持ユニット２２を一体的に矢印Ｘ方向に進退させるための第３駆動機構２６を備えているが、これに限定されるものではなく、前記主軸ユニット１６および前記ガイドブッシュ保持ユニット２２を図示しないＹ軸方向（Ｘ軸およびＺ軸方向に直交する方向）にも進退可能なように構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る加工装置では、ガイドブッシュ保持ユニットがガイドユニットを保持してワークに近接配置された状態で、主軸ユニットが前記ワーク側に移動することにより、前記ガイドブッシュに支持される工具を介して該ワークの加工作業が迅速かつ円滑に遂行される。これにより、ガイドブッシュを介して工具を確実に支持することができ、ワークに対して所望の加工作業が高精度に遂行されるとともに、加工作業全体の効率化が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る加工装置の概略斜視説明図である。
【図２】前記加工装置の一部断面側面図である。
【図３】前記加工装置の一部断面平面図である。
【図４】前記加工装置の一部断面背面図である。
【図５】前記加工装置を構成するガイドブッシュ、ブッシュホルダおよびクランプ機構の説明図である。
【図６】前記ガイドブッシュをワークに近接する位置に移動する際の動作説明図である。
【図７】前記ワークに加工を行っている際の動作説明図である。
【図８】前記ワークの加工が終了した際の説明図である。
【符号の説明】
１０…加工装置 １２…ガイドブッシュ
１４…工具 １６…主軸ユニット
１８…基台 ２０、２４、２６…駆動機構
２２…ガイドブッシュ保持ユニット ３０ａ、３０ｂ…Ｘ軸レール
３２…Ｘ軸モータ ３４、４４、６２…ボールねじ
４２、６０…Ｚ軸モータ ５０、６８…テーブル
５１…モータ ５２ａ、５２ｂ…Ｚ軸レール
５４…工具ホルダ ５６…ブッシュホルダ
７０…クランプ機構

Claims (3)

1. 予めガイドブッシュが嵌挿され、軸線方向がワークに水平に対向する工具を装着する主軸ユニットと、
   基台上を前記工具の軸線方向に沿って摺動するとともに、前記主軸ユニットを支承する第１テーブルと、
   前記第１テーブルを前記ワークに対して進退させる第１駆動機構と、
   前記工具に嵌挿されている前記ガイドブッシュを保持するガイドブッシュ保持ユニットと、
   前記ガイドブッシュ保持ユニットの下部を保持するとともに、前記基台上を前記工具の軸線方向に沿って摺動する第２テーブルと、
   前記第２テーブルを、前記第１テーブルとは個別に前記ワークに対して進退させる第２駆動機構と、
   を備え、ガイドブッシュ保持ユニットが、前記ガイドブッシュを保持したまま、前記第２駆動機構の作用下に前記ワークに近接して配置された状態で、前記主軸ユニットが前記第１駆動機構の作用下に前記ワーク側に移動することにより、前記工具が前記ガイドブッシュに支持されたまま、該ワークを加工することを特徴とする加工装置。
2. 請求項１記載の加工装置において、前記ガイドブッシュにホルダ部材が設けられるとともに、
   前記ガイドブッシュ保持ユニットには、前記ホルダ部材を着脱可能なクランプ機構が設けられることを特徴とする加工装置。
3. 請求項１または２記載の加工装置において、前記主軸ユニットおよび前記ガイドブッシュ保持ユニットを、前記第１および第２駆動機構による進退方向に直交する方向に一体的に進退させる第３駆動機構を備えることを特徴とする加工装置。

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