JP4869698B2

JP4869698B2 - マシニングセンタ

Info

Publication number: JP4869698B2
Application number: JP2005358330A
Authority: JP
Inventors: 啓谷崎; 亮高瀬; 幸雄川崎; 史朗村井
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP2007160444A

Description

本発明は、マシニングセンタに関する。

従来、マシニングセンタとして、特許文献１に開示されたものが提案されている。このマシニングセンタにおいては、ベッド上に左右にまたがって門型のコラムが設置され、このコラムの上部には工具を着脱可能に装着したスピンドルを有するスピンドルヘッドが上下方向及び左右方向に移動可能に装着されている。前記ベッドの上面には、ワークを支持するテーブルが装設されている。

一方、立型工作機械として、特許文献２に開示されたものが提案されている。この立型工作機械は、ベッドの左右両側部に直立側壁が一体形成され、両側壁の上端部間にクロスレールを介してサドルがＸ軸（左右）及びＹ軸（前後）方向の往復動可能に装着され、前記サドルに主軸を備えた主軸頭がＺ軸（上下）方向の往復動可能に装着されている。
特開昭６１−８６１４４号公報特開平１−１４６６３１号公報

特許文献１に記載されたマシニングセンタは、ベッドの上面に門型のコラムが配設され、ベッドの中央部上面に、ワークを支持するワークテーブルが配設されている。このため、ワークの加工中に排出される切屑がベッドの上面に堆積され、切屑等の熱によって、ベッドが変形し、ワークテーブルに支持されたワークとスピンドルヘッドに支持された工具との座標位置関係がずれるので、ワークの加工精度が低下するという問題があった。又、上記マシニングセンタは、ベッドが存在するので、機械本体の重量が重くなって、大型化するという問題もあった。

特許文献２に開示された縦型工作機械も、上記特許文献１に開示されたマシニングセンタと同様にベッドを有する構成のため、該マシニングセンタの問題と同様の問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解消して、ワークの加工精度を向上することができると共に、機械本体の重量を軽減して小型化を図ることができるマシニングセンタを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに平行な一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームの間にベッドの無い開放空間を形成するように両サイドフレームを連結する連結フレームと、前記開放空間に対応して前記連結フレーム及び両サイドフレームの少なくとも一方のフレームに装着されたワークテーブルと、前記両サイドフレーム上方に直交３軸方向に往復移動可能に支持され、工具を着脱可能な主軸を有する主軸装置と、ワーク加工時に生じた切屑を回収して該切屑を前記ワークテーブルの下方から外部へ搬出可能である切屑回収装置とを備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、両サイドフレーム及び連結フレームの少なくとも一方のフレームの内側面とワークテーブルの外周縁との間には、切屑を前記開放空間に案内する排出空間が形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記両サイドフレームの前側には前方に開放された凹部が形成され、この凹部の下端面に対し前記開放空間に収容された切屑回収用のシュータの上端縁に形成されたフランジ部を支持するようにしたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記ワークテーブルより後方位置には工具マガジンが配設され、この工具マガジンと前記主軸装置との間で工具交換を可能としたことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記ワークテーブルはチルト機構及びインデックス機構を備えていることを要旨とする。

本発明によれば、前記両サイドフレームの間にベッドの無い開放空間を形成したので、ワークの加工中に形成される切屑やクーラントを開放空間に排出することができる。従って、切屑やクーラントを前記開放空間を通して下方のチップバケット等の切屑回収装置あるいはクーラント装置に直接導くことができ、切屑によるベッドの熱変形に対する対策を施す必要がなく、サイドフレームや連結フレーム等の熱変形を防止して、ワークの加工精度を適正に維持することができる。又、本発明は、ベッドが存在しないので、ベッド上に堆積する切屑の清掃作業等の対策を施す必要もなく、ワークの加工作業の能率を向上することができる。

以下、本発明を具体化した立形マシニングセンタの一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１及び図４に示すように、マシニングセンタの機台フレーム１０は、互いに平行な左右一対のサイドフレーム１１，１１と、両サイドフレーム１１間の上部に一体的に架橋連結された連結フレームとしての上部連結フレーム１２と、両サイドフレーム１１間の上下方向の中間部に一体に架橋連結された同じく連結フレームとしての下部連結フレーム１３とによって構成されている。この両サイドフレーム１１間における前記下部連結フレーム１３の前方には上下方向に開放されたベッドの存在しない開放空間Ｅが形成されている。前記下部連結フレーム１３の前面には、ワークを装着するためのワークテーブル１４が取り付けられている。

前記サイドフレーム１１，１１の上端面には、Ｙ軸ガイドレール１５がそれぞれＹ軸（水平：前後）方向に互いに平行に敷設されている。このＹ軸ガイドレール１５には、Ｙ軸サドル１６がスライダ１７を介して、Ｙ軸方向の往復動可能に装着されている。前記上部連結フレーム１２の上面には、Ｙ軸サーボモータ１８が配置され、その回転軸にはカップリングを介してボールねじ１９が直列に連結され、このボールねじ１９は、前記Ｙ軸サドル１６にブラケット２０を介して取り付けられたナット２１に螺合されている。そして、前記Ｙ軸サーボモータ１８によりボールねじ１９が回転されると、ナット２１を介してＹ軸サドル１６がＹ軸方向に往復動されるようになっている。

前記Ｙ軸サドル１６は、図１及び図３に示すように左右一対の可動枠１６ａ，１６ｂと、可動枠１６ａ，１６ｂの後端部間に連結された可動取付枠１６ｃとによって、平面視コ字状に形成されている。前記可動取付枠１６ｃの前面には、上下一対のＸ軸ガイドレール２２がＸ（水平：左右）軸方向に、かつ互いに平行に敷設されている。このＸ軸ガイドレール２２には、Ｘ軸サドル２３がスライダ２４を介して、Ｘ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｙ軸サドル１６の可動取付枠１６ｃの背面側には図３に示すようにＸ軸サーボモータ２５が配置され、その回転軸にはカップリングを介してボールねじ２６が連結され、このボールねじ２６は、前記Ｘ軸サドル２３にブラケット２７を介して取り付けられたナット２８に螺合されている。そして、前記Ｘ軸サーボモータ２５によりボールねじ２６が回転されると、ナット２８を介してＸ軸サドル２３がＸ軸方向に往復動されるようになっている。

前記Ｘ軸サドル２３の前面には、左右一対の案内部材２９がＺ軸（上下）方向に指向するように取り付けられ、各案内部材２９には、Ｚ軸サドル３０の左右両側後部にＺ軸方向に互いに平行に敷設した左右一対のＺ軸ガイドレール３１がＺ軸方向の往復動可能に装着されている。前記Ｘ軸サドル２３の上端部にはＺ軸サーボモータ３２が取り付けられ、この回転軸にはカップリングを介してボールねじ３３が連結され、このボールねじ３３は、前記Ｚ軸サドル３０にブラケット３４を介して取り付けられたナット３５に螺合されている。そして、前記Ｚ軸サーボモータ３２によりボールねじ３３が回転されると、ナット３５を介して、Ｚ軸サドル３０がＺ軸方向に往復動されるようになっている。

前記Ｚ軸サドル３０には、主軸装置３６が下向きに装着され、その主軸３７の下端部には、ワークを加工するための工具３８が取り付けられている。前記Ｚ軸サドル３０には前記主軸３７を回転するためのサーボモータ３９が装着されている。

図２に示すように、前記下部連結フレーム１３には、前記主軸３７に装着された工具３８を交換するための工具交換装置４１が装着されている。この工具交換装置４１について説明すると、前記下部連結フレーム１３の上面には、ブラケット４２を介して、サーボモータ４３が上向きに取り付けられ、その回転軸にはマガジン４４が垂直軸線の周りで回動可能に支持されている。前記マガジン４４の外周部には、工具３８を工具ホルダと共に把持する把持部４５が複数箇所に図３に示すように円環状に装着されている。そして、前記サーボモータ４３によって、マガジン４４の所定の把持部４５を工具交換位置に割り出し回転すると共に、前記Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動することにより、主軸装置３６をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ移動して、使用済みの工具３８と新しい工具３８の交換を行うことができるようになっている。

図１に示すように、前記サイドフレーム１１の前側には、図示しないワーク搬送装置によりワークをワークテーブル１４に搬入出するための凹部１１ａがそれぞれ形成されている。

図１に示すように、前記両サイドフレーム１１の間の前記開放空間Ｅには、キャスター付のチップバケット５１が収容されている。このチップバケット５１に切屑が回収される。チップバケット５１に代えて図示しないがチップコンベア等の切屑回収装置を配設し、切屑を後方に排出するようにしてもよい。

前記ワークテーブル１４の左右両側縁と、前記サイドフレーム１１の内側面との間に、ワークの加工中に発生する切屑及びクーラントをワークテーブル１４の左右両側部から下方に導いて前記チップバケット５１に排出するための左右一対の排出空間５２が形成されている。

次に、前記のように構成されたマシニングセンタの動作について説明する。
前記ワークテーブル１４の上面にワークを載置し、図示しないワーククランプ機構によって、所定位置にワークをクランプする。前記サーボモータ３９を作動させて、主軸３７を回転すると共に、Ｙ軸サーボモータ１８、Ｘ軸サーボモータ２５及びＺ軸サーボモータ３２を作動して、工具３８によりワークを加工する。ワークの加工中に発生する切屑はチップバケット５１に落下される。

ワークの加工作業が所定時間行われて、工具３８の交換が必要になった場合には、前記工具交換装置４１のサーボモータ４３が作動されてマガジン４４の把持部４５が工具交換位置に割り出し回転され、主軸装置３６の前記３軸方向への移動により使用済みの工具３８が新しい工具３８と交換される。

上記実施形態の立形マシニングセンタによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、前記サイドフレーム１１，１１及び上部連結フレーム１２及び下部連結フレーム１３によって機台フレーム１０を構成し、ベッドの無い開放空間Ｅを形成すると共に、前記連結フレーム１２にワークテーブル１４を装着した。このため、切屑やクーラントを前記開放空間Ｅを通して下方のチップバケット５１等の切屑回収装置に導くことができ、切屑によるベッドの熱変形に対する対策を施す必要がなく、下部連結フレーム１３の熱変形を防止して、ワークの加工精度を適正に維持することができる。又、ベッド上に堆積する切屑に対する対策を施す必要もなく、ワークの加工作業の能率を向上することもできる。

（２）上記実施形態では、サイドフレーム１１，１１の間のベッドを省略したので、機台フレーム１０の重量を大幅に軽減することができ、マシニングセンタの小型化を図ることができる。

（３）上記実施形態では、ワークテーブル１４の左右両側に排出空間５２を形成したので、ワークの加工作業中に排出され、回収された切屑の熱がサイドフレーム１１，１１に直接伝達することが無く、加工装置の熱変形をより確実に防止することができ、ワークの加工精度をさらに適正に維持することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示すように、前記Ｚ軸サドル３０の下端部に主軸装置３６をＹ軸方向前方に指向するように装着し、サーボモータ３９の回転運動を斜歯車機構（図示略）を介して前記主軸３７に伝達するようにすると共に、サイドフレーム１１の内側面にワークテーブル１４を取り付け、前記工具交換装置４１を省略してもよい。この実施形態において、サーボモータ３９を省略し、ビルトインモータを装着した主軸装置３６を使用してもよい。

・図６に示すように、前記サイドフレーム１１の凹部１１ａの下端面１１ｂに対し、開放空間Ｅに収容されるシュータ５３の左右のフランジ部５３ａを支持するようにしてもよい。

・図示しないが、前記下部連結フレーム１３に対し、チルトテーブルをチルトモータを含むチルト機構によってＹ軸方向の中心軸線の周りで往復回動可能に装着し、前記チルトテーブルに対しワークを支持するインデックステーブルをインデックスモータを含むインデックス機構によって前記Ｙ軸と直交する軸線の周りで旋回可能に装着するようにしてもよい。

・ワークの加工領域と工具交換装置４１との間に、加工領域より発生する切屑あるいはクーラントの工具交換装置４１側への飛散を防止するための例えば開閉扉を有するシャッター等の飛散防止手段を設けてもよい。

・前記上部連結フレーム１２及び下部連結フレーム１３を一体に形成したり、三箇所以上に形成したりしてもよい。
・前記ワークテーブル１４を下部連結フレーム１３に装着しないで、サイドフレーム１１に装着したり、サイドフレーム１１及びワークテーブル１４に装着したりしてもよい。

・前記シュータ５３を省略してもよい。
・図示しないが、サイドフレーム１１，１１の上端部間を連結フレームによって連結し、この連結フレームにＸ軸サドル、Ｙ軸サドル及びＺ軸サドルにより直交３軸方向に往復移動可能に主軸装置３６を装着してもよい。

この発明のマシニングセンタの一実施形態を示す斜視図。マシニングセンタのシュータを省略した中央部縦断面図。マシニングセンタのシュータを省略した平断面図。機台フレーム及びＹ軸サドルを示す正面図。この発明の別の実施形態を示す斜視図。この発明の別の実施形態を示す斜視図。

符号の説明

Ｅ…開放空間、１１…サイドフレーム、１１ａ…凹部、１１ｂ…下端面、１２…連結フレーム、１４…ワークテーブル、３６…主軸装置、３７…主軸、３８…工具、５２…排出空間、５３…シュータ、５３ａ…フランジ部。

Claims

互いに平行な一対のサイドフレームと、前記両サイドフレームの間にベッドの無い開放空間を形成するように両サイドフレームを連結する連結フレームと、前記開放空間に対応して前記連結フレーム及び両サイドフレームの少なくとも一方のフレームに装着されたワークテーブルと、前記両サイドフレーム上方に直交３軸方向に往復移動可能に支持され、工具を着脱可能な主軸を有する主軸装置と、ワーク加工時に生じた切屑を回収して該切屑を前記ワークテーブルの下方から外部へ搬出可能である切屑回収装置とを備えたことを特徴とするマシニングセンタ。
請求項１において、両サイドフレーム及び連結フレームの少なくとも一方のフレームの内側面とワークテーブルの外周縁との間には、切屑を前記開放空間に案内する排出空間が形成されていることを特徴とするマシニングセンタ。
請求項１又は２において、前記両サイドフレームの前側には前方に開放された凹部が形成され、この凹部の下端面に対し前記開放空間に収容された切屑回収用のシュータの上端縁に形成されたフランジ部を支持するようにしたことを特徴とするマシニングセンタ。
請求項１〜３のいずれか一項において、前記ワークテーブルより後方位置には工具マガジンが配設され、この工具マガジンと前記主軸装置との間で工具交換を可能としたことを特徴とするマシニングセンタ。
請求項１〜４のいずれか一項において、前記ワークテーブルはチルト機構及びインデックス機構を備えていることを特徴とするマシニングセンタ。