JP5536535B2

JP5536535B2 - 並行２主軸旋盤

Info

Publication number: JP5536535B2
Application number: JP2010113455A
Authority: JP
Inventors: 隆彦小豆澤
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: JP2011240427A

Description

本発明は、ベッド上に２本の主軸を並列に設置してなる並行２主軸旋盤に関するものである。

工作機械の一種として、特許文献１の如く、ベッド上に２本の主軸を並列に設置し、各主軸によってワークに異なる加工を施すことが可能な横型の並列２主軸旋盤が知られている。かかる横型並列２主軸旋盤には、通常、片方の主軸側から他方の主軸側へワークを移動させるためのワーク反転装置が設けられている。また、従来の横型並列２主軸旋盤は、上部に、ワークを着脱して搬送するためのガントリーローダが付設されており、当該機上ローダを利用してワークを搬送し、外部に設置されたワーク供給装置等と片方の主軸（最初に加工を施す主軸）との間、各主軸とワーク反転装置との間等で、ワークの着脱を行うようになっている。

特開２００１−９６６６号公報

しかしながら、上記従来の機上ローダを備えた横型の並行２主軸旋盤は、機上ローダによってワークを高速で頻繁に上下させなければならないため、機上ローダの駆動装置を高パワーのものとし、機上ローダの各構成部材の強度を高くしなければならない。それゆえ、加工するワークのサイズが小さい場合であっても、大型の機上ローダを付設せざるを得ないため、コンパクトに設計することが困難である。加えて、主軸台を固定した旋盤では、直交３軸のサーボモータと旋回および前後動が可能な反転装置とを機上ローダに備えなければならないため、製造コストが高い、という不具合もある。

本発明の目的は、上記従来の並行２主軸旋盤が有する問題点を解消し、安価に、かつ、コンパクトに製造することが可能な並行２主軸旋盤を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、べッド上の中央部に２つの主軸台が並行して設置されており、各主軸台の外側に、それぞれ、主軸と直交したＸ軸および主軸に平行なＺ軸に沿って移動可能な刃物台が付設された並行２主軸旋盤であって、各刃物台にタレットが付設されており、それらの各タレットに、それぞれ、ワークを把持するハンドをスイベルジョイント機構によってＸ軸とＺ軸とに旋回割り出し可能なハンドリング装置が設けられており、それらのハンドリング装置の間でワークの受け渡しを行うことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記各ハンドリング装置が、互いに一方がＸ軸方向に割り出されたとき他方がＺ軸方向に割り出される２つのハンドを有していることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、前記各ハンドリング装置が、タレットの回転に伴って互いに対向する位置に割り出されるとともに、互いに近接、離反する方向に移動可能になっていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の並行２主軸旋盤は、各刃物台に付設されたタレットに、それぞれ、ワークを把持するハンドをスイベルジョイント機構によってＸ軸とＺ軸とに旋回割り出し可能なハンドリング装置が設けられているため、タレットの回転に伴いハンドリング装置を所定の位置に割り出すことによって、未加工ワークの受け取り、第一の主軸台における一次加工工程におけるワークの取り替え、第一の主軸台側から第二の主軸台側へのワークの受け渡し、第二の主軸台における二次加工工程におけるワークの取り替え、加工済みワークの排出（回収）までの一連の動作を全自動で行うことが可能である。また、機上ローダが不必要となるため、コンパクトに構成することができる上、保守作業の手間を低減することができる。さらに、上記した一連の動作に関する作動プログラムをＮＣ加工用の作動プログラムに組み込むことができるため、取扱いが容易である上、作動の信頼性が高い。加えて、既存のＮＣ軸を活用して、ハンドリング装置を所定の位置に割り出すものであるため、従来の並行２主軸旋盤を改造することによって、安価に構築することができる。

請求項２に記載の並行２主軸旋盤は、各ハンドリング装置が互いに一方がＸ軸方向に割り出されたとき他方がＺ軸方向に割り出される２つのハンドを有しているため（すなわち、スイベルジョイント機構によって２つのハンドの位置を互いに入れ替えるように１８０°回転可能なものであるため）、主軸台からの加工済みワークの受け取りと未加工ワークの受け渡しを連続して行うことができ、並行２主軸旋盤のワーク交換にかかる時間を短縮することができる。

請求項３に記載の並行２主軸旋盤は、各ハンドリング装置がタレットの回転に伴って互いに対向する位置に割り出されるとともに、互いに近接、離反する方向に移動可能になっているため、片方のハンドリング装置から直接的に他方のハンドリング装置へワークを受け渡すことができる。したがって、請求項３に記載の並行２主軸旋盤によれば、第一の主軸台側から第二の主軸台側へのワークの受け渡しを短時間の内に実行することが可能となるため、作業効率がきわめて良好なものとなる。

並行２主軸旋盤の正面図である。並行２主軸旋盤の平面図である。並行２主軸旋盤の右側面図である。刃物台のハンドリング装置設置部分を示す説明図（水平断面図）である。刃物台のハンドリング装置設置部分を示す説明図（水平断面図）である。

以下、本発明に係る並行２主軸旋盤の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

＜並行２主軸旋盤の構造＞
図１〜図３は、それぞれ、本発明に係る並行２主軸旋盤の正面、平面、右側面を示したものである。並行２主軸旋盤３１は、ベッド１０１上の中央部に、主軸台１０２（Ｒ側）および主軸台１０３（Ｌ側）が、Ｚ軸に沿って平行に設けられており、それらの主軸台１０２，１０３の外側には、それぞれ、回転工具を付設可能な刃物台１０４（Ｒ側）、刃物台１０５（Ｌ側）が、Ｘ軸およびＺ軸に沿ってスライド可能に設けられている。なお、Ｒ側の主軸台１０２およびＬ側の主軸台１０３は、略同一の構造を有しており、Ｒ側の刃物台１０４およびＬ側の刃物台１０５は、略同一の構造を有している。

また、並行２主軸旋盤１の右隣には、ワーク供給装置１１２が併設されており、未加工のワーク（素材）が、図示しないシュータから供給されるようになっている。一方、並行２主軸旋盤１の左隣には、加工品回収装置１１５が併設されており、加工後のワーク（製品）が、図示しないシュータに回収されるようになっている（すなわち、並行２主軸旋盤３１は、Ｒ側が未加工ワーク供給側になっており、Ｌ側が製品回収側になっている）。

図４，図５は、刃物台１０４（１０５）のハンドリング装置設置部分を示したものであり、刃物台１０４（１０５）の本体部１には、回転割り出し可能なタレット２が設けられている。そして、当該タレット２の各ステーションの内部には、回転しないギヤーケース３が設けられており、そのギヤーケース３には、回転工具軸５、回転工具ドライブシャフト６、回転工具ホルダー７、連結溝８、ガイドリング９等からなる回転工具軸ユニット４が設けられている。

回転工具軸５は、主軸方向と直交する軸を中心として回転可能になっている。また、タレット２が旋回する際には、ギヤーケース３が回転せず、回転工具ドライブシャフト６にブレーキがかかることによって、回転工具ホルダー７の連結溝８の位相がずれないようになっている。一方、ギヤーケース３には、回転工具軸ユニット４のない円周部に、ガイドリング９が設けられており、タレット２がどのような回転位置であっても（加工ステーション以外に割り出された場合や旋回している場合であっても）、連結溝８の位相が同一に保たれるようになっている。

また、左右の刃物台１０４，１０５の各タレット２のステーションの内の一つずつには、それぞれ、ワークの受け渡しを行うためのハンドリング装置１０ａ、ハンドリング装置１０ｂが取り付けられている（なお、両者の構造は同一である）。ハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）は、べベルギヤー１４，１５、ハンドユニット１６等によって構成されている。片方のべベルギヤー１４は、回転工具軸５に外嵌されており、回転工具軸５の回転に伴って回転するようになっている。また、ハンドユニット１６の基端に取り付けられたべベルギヤー１５が、当該べベルギヤー１４と噛合した状態になっており、回転工具軸５の回転に伴ってべベルギヤー１４が回転すると、ハンドユニット１６が、Ｘ軸と４５°を成した軸（以下、Ｌ軸という）を中心として回転するようになっている。

加えて、タレット２に固着されたベース１１のリニア軸受のレール１２には、ナット１３が移動可能に係合されており、ハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）は、そのナット１３に固着された状態になっている。また、ベース１１には、直動シリンダー２０が設けられており、その直動シリンダー２０のビストン２１が、ブラケット２２によって、ハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）と連結された状態になっている。そして、ハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）は、ピストン２１の前後動に伴って、ナット１３とともに、Ｘ軸方向に沿って前後動するようになっている。なお、べベルギヤー１４の中心には、スプラインシャフト１９が設けられており、ハンドリング装置１０ａが前後しても、回転工具軸５の旋回トルクをべベルギヤー１４に伝えることができるようになっている（すなわち、ハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）がどの位置であっても、回転工具軸５の回転によりハンドユニット１６を旋回させることができるようになっている）。

また、ハンドリング装置１０ａのハンドユニット１６には、ハンド２０１（第一ハンド）およびハンド２０３（第二ハンド）が、互いに一方がＸ軸方向に割り出されたとき他方がＺ軸方向に割り出されるように１８０°位相を異ならせた状態で設置されている（なお、後述するように、Ｌ側のハンドリング装置１０ｂのハンドユニット１６には、ハンド２０５（第一ハンド）およびハンド２０７（第二ハンド）が、同様の配置で設置されている）。また、それらのハンド２０１，２０３には、それぞれ、一対のグリッパ１８，１８が対峙するように設置されている。

上記の如く構成されたハンドリング装置１０ａ（１０ｂ）は、刃物台のＸ軸およびＺ軸の駆動とタレットの旋回とによって所定の位置に割り出し可能になっている。加えて、回転継手２３の内部を通る配管２４を介して、外部のコンプレッサ（図示せず）と接続されている。そして、当該コンプレッサからのエアー圧により直動シリンダー２０を駆動させることによって、Ｘ軸方向に沿って前後動させることができるようになっている。また、ＮＣ駆動される回転工具軸５の回転によって、ハンドユニット１６を、Ｌ軸を中心として１８０°旋回させることができるようになっている。加えて、コンプレッサからのエアー圧によりアクチュエータ１７，１７を駆動させることによって、ハンド２０１およびハンド２０３の各グリッパ１８，１８を開閉させることができるようになっている。

一方、ベッド１０１上に設けられた主軸台１０２、主軸台１０３、刃物台１０４、刃物台１０５の上面、背面、および左右の側面を覆うように、全体カバー１１１が設けられている。さらに、主軸台１０２および主軸台１０３の中間には、仕切りカバー１０８が設けられており、当該仕切カバー１０８によって、全体カバー１１１の内部が、加工室１０６（Ｒ側）と加工室１０７（Ｌ側）とに区画された状態になっている。また、仕切りカバー１０８の中央付近には、Ｒ側のハンドリング装置１０ａからＬ側のハンドリング装置１０ｂへワークの受け渡しを行うための通過孔１０９が穿設されている。加えて、通過孔１０９には、シャッタカバー１１０が付設されており、ワークの加工中にはシャッタカバー１１０がスライドして通過孔１０９が閉じられ、ワークの受け渡し時にはシャッタカバー１１０が逆方向にスライドして通過孔１０９が開くようになっている。

また、全体カバー１１１の右側面の中央付近には、通過孔１１３が設けられており、その通過孔１１３を利用して、ハンドリング装置１０ａが未加工ワーク供給装置１１２からワークを受け取ることができるようになっている。加えて、通過孔１１３にはシャッタカバー１１４が付設されており、ワークの加工中にはシャッタカバー１１４がスライドして通過孔１１３が閉じられ、ワークの受け渡し時にはシャッタカバー１１４が逆方向にスライドしてスライドして通過孔１１３が開くようになっている。

一方、全体カバー１１１の左側面の中央付近には、通過孔１１６が設けられており、その通過孔１１６を利用して、ハンドリング装置１０ｂが加工品回収装置１１５へワークを受け渡す（排出する）ことができるようになっている。加えて、通過孔１１６にはシャッタカバー１１７が付設されており、ワークの加工中にはシャッタカバー１１７がスライドして通過孔１１６が閉じられ、ワークの受け渡し時にはシャッタカバー１１７が逆方向にスライドしてスライドして通過孔１１６が開くようになっている。

＜並行２主軸旋盤の作動内容＞
上記の如く構成された並行２主軸旋盤３１は、右外側に位置した未加工ワーク供給装置１１２から未加工のワークａを受け取り、Ｒ側の主軸台１０２において刃物台１０４によりワークに一次加工を施した後に、その一次加工後のワークをＬ側に受け渡し、Ｌ側の主軸台１０２において刃物台１０５によりワークに二次加工を施して、その二次加工後のワークｃを左外側の加工品回収装置１１５へ排出する。以下、並行２主軸旋盤３１が複数のワークを連続加工する際の作動内容について、図１，２等に基づいて説明する。

Ａ．未加工のワークの受け取り動作
ハンドリング装置１０ａが未加工ワーク供給装置１１２から未加工のワークａを受け取る場合には、まず、Ｒ側の刃物台１０４のタレット２を主軸に平行な軸回りに回転させて、ハンドリング装置１０ａが取り付けられたステーションを、右側真横の水平位置に割り出す。次に、全体カバー１１１の右端に設けられたシャッタカバー１１４をスライドさせて通過孔１１３を開成する。さらに、その状態で、第一ハンド２０１を、回転工具軸５を回転させて、未加工ワーク供給装置１１２のワークａと対峙するように割り出す。そして、シリンダー２０を伸長させてハンドリング装置１０ａをＸ軸に沿って右側（＋側）へスライドさせることにより、第一ハンド２０１をワークａにアプローチさせた後に、第一ハンド２０１のグリッパ１８，１８によってワークａを把握させる。

第一ハンド２０１によりワークａを把握させた後には、シリンダー２０を収縮させてハンドリング装置１０ａをＸ軸に沿って左側（−側）へスライドさせた後に、シャッタカバー１１４を閉成することによって、ワークａの受け取り動作を完了する。

Ｂ．一次加工後のワークの取り替え動作
Ｒ側の主軸台１０２において一次加工を行った後のワークｂを取り外して、未加工のワークａを主軸台１０２へ装着する場合（すなわち、一次加工用のワークを取り替える場合）には、まず、刃物台１０４のタレット２をＴ軸回りに回転させて、ハンドリング装置１０ａを加工ステーションに割り出す。次に、刃物台１０４をＺ軸に沿って後方にスライドさせることにより、ハンドリング装置１０ａの第二ハンド２０３を、Ｒ側の主軸台１０２のチャック１２４にアプローチさせる。さらに、第二ハンド２０３のグリッパ１８，１８によって一次加工後のワークｂを把握させた後に、刃物台１０４をＺ軸に沿って前方へスライドさせることにより、ワークｂをチャック１２４から引き抜くことによって、一次加工後のワークｂの脱着動作を完了する。

しかる後、未加工のワークａを把持した第一ハンド２０１を、回転工具軸５を回転させて、チャック１２４に対峙するように割り出し、刃物台１０４をＺ軸に沿って後方へスライドさせることによって、チャック１２４にアプローチさせる。そして、第一ハンド２０１のグリッパ１８，１８に把持された未加工ワークａをチャック１２４によって把握させるとともに、第一ハンド２０１のグリッパ１８，１８を開放し、しかる後、刃物台１０４をＺ軸に沿って前方へスライドさせることによって、一次加工用のワークの取り替え動作を完了する。

Ｃ．Ｒ側の刃物台からＬ側の刃物台へのワークの受け渡し動作
上記の如く主軸台１０２のチャック１２４から取り外した一次加工後のワークｂを、Ｒ側の刃物台１０４のハンドリング装置１０ａからＬ側の刃物台１０５のハンドリング装置１０ｂへ受け渡す場合には、まず、仕切りカバー１０８のシャッタカバー１１０をスライドさせて通過孔１０９を開成する。次に、シリンダー２０を伸長させてハンドリング装置１０ａをＸ軸に沿って左側（−側）にスライドさせることにより、通過孔１０９にアプローチさせた後に、刃物台１０４をＸ軸に沿って左側（−側）にスライドさせることにより、第二ハンド２０３に把持されているワークｂを、Ｌ側の刃物台１０５のハンドリング装置１０ｂの第一ハンド２０５にアプローチさせる。しかる後、そのハンドリング装置１０ｂの第一ハンド２０５のグリッパ１８，１８によってワークｂを把握させた後に、ハンドリング装置１０ａの第二ハンド２０３のグリッパ１８，１８を開放し、しかる後、刃物台１０４をＸ軸に沿って右側（＋側）へスライドさせるとともに、刃物台１０５をＸ軸に沿って左側（−側）へスライドさせることによって、刃物台１０４から刃物台１０５へのワークｂの受渡し動作を完了する。そのようにハンドリング装置１０ｂがワークｂを受け取ると、Ｌ側の主軸台１０３において刃物台１０５によりワークｂに二次加工を施すことが可能となる。これによりＲ側の刃物台１０４は、先にＲ側の主軸台１０２のチャックに取り付けたワークａの加工を開始する。

Ｄ．二次加工後のワークの取り替え動作
Ｌ側の主軸台１０３において二次加工を行った後のワークｃを取り外して、一次加工後のワークｂを主軸台１０３へ装着する場合（すなわち、二次加工用のワークを取り替える場合）には、まず、刃物台１０５を、Ｚ軸に沿って後方にスライドさせることにより、ハンドリング装置１０ｂの第二ハンド２０７を、Ｌ側の主軸台１０３のチャック１２５にアプローチさせる（なお、上記Ｃの動作の終了後には、ハンドリング装置１０ｂは加工ステーションに割り出された状態になっている）。次に、第二ハンド２０７のグリッパ１８，１８によって二次加工後のワークｃを把握させた後に、刃物台１０５をＺ軸に沿って前方へスライドさせることによって、ワークｃをチャック１２５から引き抜くことによって、二次加工後のワークｃの脱着動作を完了する。

しかる後、一次加工後のワークｂを把持した第一ハンド２０５を、回転工具軸５を回転させて、チャック１２５に対峙するように割り出し、刃物台１０５をＺ軸に沿って後方へスライドさせることによって、チャック１２５にアプローチさせる。そして、第一ハンド２０５のグリッパ１８，１８に把持された一次加工後のワークｂをチャック１２５によって把握させるとともに、第一ハンド２０５のグリッパ１８，１８を開放し、しかる後、刃物台１０５をＺ軸に沿って前方へスライドさせることによって、二次加工用のワークの取り替え動作を完了する。

Ｅ．二次加工後のワークの回収動作
Ｌ側の主軸台１０３において二次加工を行った後のワークｃを加工品回収装置１１５によって回収する場合には、まず、Ｌ側の刃物台１０５のタレット２を主軸に平行な軸回りに回転させて、第二ハンド２０７によりワークｃを把握させたハンドリング装置１０ｂが取り付けられたステーションを、左側真横の水平位置に割り出す。そのようにハンドリング装置１０ｂが取り付けられたステーションが左側真横の水平位置に割り出されると、第二ハンド２０７が、並行２主軸旋盤３１の左外側に位置した加工品回収装置１１５のワーク回収手段と対峙した状態となる。次に、全体カバー１１１の左端に設けられたシャッタカバー１１７をスライドさせて通過孔１１６を開成する。そして、シリンダー２０を伸長させてハンドリング装置１０ｂをＸ軸に沿って左側（−側）へスライドさせることにより、第二ハンド２０７を加工品回収装置１１５のワーク回収手段内へ到達させた後に、第二ハンド２０７のグリッパ１８，１８を開放することによりワークｃをワーク回収手段内へ載置する。そのようにワークｃをワーク回収手段内へ載置した後には、シリンダー２０を収縮させてハンドリング装置１０ｂをＸ軸に沿って右側（＋側）へスライドさせた後に、シャッタカバー１１７を閉成することによって、ワークｃの回収動作を完了する。

＜並行２主軸旋盤の効果＞
並行２主軸旋盤３１は、上記の如く、刃物台１０４のタレット２にハンドリング装置１０ａが設けられており、刃物台１０５のタレット２にハンドリング装置１０ｂが設けられているため、各タレット２，２の回転に伴い各ハンドリング装置１０ａ，１０ｂを所定の位置に割り出すことによって、未加工ワークの受け取り、Ｒ側の主軸台１０２における一次加工工程におけるワークの取り替え、主軸台１０２側から主軸台１０３側へのワークの受け渡し、Ｌ側の主軸台１０３における二次加工工程におけるワークの取り替え、加工済みワークの回収までの一連の動作を全自動で行うことができる。また、機上ローダが不必要であるため、コンパクトに構成することができる上、保守作業の手間を低減することができる。さらに、上記した一連の動作に関する作動プログラムをＮＣ加工用の作動プログラムに組み込むことができるため、取扱いが容易である上、作動の信頼性が高い。

また、並行２主軸旋盤３１は、ハンドリング装置１０ａがハンド２０１，２０３を有しているとともに、スイベルジョイント機構によって、ハンド２０１，２０３の位置を互いに入れ替えるように１８０°回転可能になっているとともに、ハンドリング装置１０ｂがハンド２０５，２０７を有しているとともに、スイベルジョイント機構によって、ハンド２０５，２０７の位置を互いに入れ替えるように１８０°回転可能になっている。それゆえ、未加工ワークの受け取り、一次加工工程におけるワークの取り替え、主軸台１０２側から主軸台１０３側へのワークの受け渡し、二次加工工程におけるワークの取り替え、加工済みワークの排出までの一連の動作を、非常にスムーズに、かつ、短時間の内に実行することができる。

さらに、並行２主軸旋盤３１は、各ハンドリング装置１０ａ，１０ｂが、タレット２の回転に伴って互いに対向する位置に割り出されるとともに、互いに近接、離反する方向に移動可能になっており、Ｒ側のハンドリング装置１０ａから直接的にＬ側のハンドリング装置１０ｂへワークを受け渡すことができるため、主軸台１０２側から主軸台１０３側へのワークの受け渡しを短時間の内に実行することが可能であり、作業効率がきわめて良好である。

＜並行２主軸旋盤の変更例＞
本発明に係る並行２主軸旋盤の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、主軸台、刃物台、タレット、ハンドリング装置等の形状、構造等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、ハンドリング装置は、上記実施形態の如く、エアー圧で作動するものに限定されず、油圧で作動するもの等に変更することも可能である。また、ハンドリング装置は、２つのグリッパによってワークを把持するものに限定されず、３個以上の把持手段を利用してワークを把持するものに変更することも可能である。

本発明の並行２主軸旋盤は、上記の如く優れた効果を奏するものであるから、ワークに各種の加工を施すための旋盤装置として好適に用いることができる。

２・・タレット
１０２，１０３・・主軸台
１０４，１０５・・刃物台
１０ａ，１０ｂ・・ハンドリング装置
２０１，２０３，２０５，２０７・・ハンド

Claims

べッド上の中央部に２つの主軸台が並行して設置されており、各主軸台の外側に、それぞれ、主軸と直交したＸ軸および主軸に平行なＺ軸に沿って移動可能な刃物台が付設された並行２主軸旋盤であって、
各刃物台にタレットが付設されており、それらの各タレットに、それぞれ、ワークを把持するハンドをスイベルジョイント機構によってＸ軸とＺ軸とに旋回割り出し可能なハンドリング装置が設けられており、
それらのハンドリング装置の間でワークの受け渡しを行うことを特徴とする並行２主軸旋盤。
前記各ハンドリング装置が、互いに一方がＸ軸方向に割り出されたとき他方がＺ軸方向に割り出される２つのハンドを有していることを特徴とする請求項１に記載の並行２主軸旋盤。
前記各ハンドリング装置が、タレットの回転に伴って互いに対向する位置に割り出されるとともに、互いに近接、離反する方向に移動可能になっていることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の並行２主軸旋盤。