JP5550554B2 - ワーク加工装置及びワーク加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、供給位置と搬出位置との間を移動する移動主軸によりワークの搬送を行うとともに、高い効率でワークの加工を行うことのできるワーク加工装置及びワーク加工方法の提供を目的とする。
この構成によれば、ワーク供給位置で移動主軸に受け取ったワークを、移動主軸と刃物台とが一体になって移動しつつ加工を行いながらワーク搬出位置に到達するので、無駄な待機時間を無くすことができる。
この場合、前記主軸に把持したワークを加工する工具を備えた刃物台を、前記主軸の各々に対応して設けてもよい。
また、例えば、ワーク搬出位置の主軸でのワークの加工時間が移動主軸におけるワークの加工時間より長い場合に、移動主軸の待機時間を利用して前記移動主軸でワークの加工を行うことが可能になり、無駄時間をより短くすることができる。
ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を準備し、ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うようにしてもよい。
なお、Z方向ガイド13aが移動台13の底面側に一体的に固定されているため、移動台13と一体的にZ方向ガイド13aが基台10に対して移動し、ワーク加工時の切削屑がZ方向ガイド13aに飛散すること等が防止され、Z方向ガイド13aへの切削屑飛散防止カバー等の設置が不要となり、Z方向のサイズを小さく抑制することができる。
また、前記第一の刃物台5と同様に、第二の主軸22に対応する第二の刃物台6及び第三の主軸32に対応する第三の刃物台7も、Y方向ガイド64,74に案内されながらY方向に進退移動するサドル63,73、X方向ガイド62,72に案内されながら昇降する刃物台本体61,71から構成され、第二の主軸台2及び第三の主軸台3にY方向及びX方向に移動自在に一体的に設けられている。
第二の加工ユニットMU2及び第三の加工ユニットMU3により、チャックに把持されて第二の主軸22に保持されたワーク及びチャックに把持されて第三の主軸32に保持されたワークを、刃物台本体61及び刃物台本体71に装着された工具によって各々独立して別々に加工することができる。加工に使用する工具は、刃物台本体61,71をY方向に移動させることによって割り出すことができる。
前記のように三つの各加工ユニットMU1,MU2,MU3は同一構造をなす。
ベッド4の上面には、第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3の対向位置に、Y方向ガイド25aがY方向に敷設されている。該Y方向ガイド25aに、進退移動自在にサドル25が取り付けられている。第二の加工ユニットMU2は、第二の主軸22の主軸軸線が第一の主軸12及び第三の主軸32の主軸軸線と平行になるように、基台20がサドル25に固定されている。従って、第二の主軸22は、第二の加工ユニットMU2とともにY方向に進退移動自在である。第二の加工ユニットMU2は、第二の主軸22の先端が第一の主軸12及び第二の主軸32の先端と対向するように、第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3の対向側に配置されている。この実施形態では、第二の主軸22が「移動主軸」を構成する。
なお、前記のように第二の加工ユニットMU2の全体がY方向に移動するため、第二の加工ユニットMU2は、Y方向への移動中に、第二の主軸22に保持されているワークの加工を独立して行うことができる。
図4にNC装置の構成を示す。この実施形態のNC装置100には、第一の主軸12〜第三の主軸32と、第一の刃物台5〜第4刃物台7等の移動体が移動する際の干渉をチェックする干渉チェック部110が設けられている。干渉チェック部110に前記各移動体の情報を入力することによって、各移動体が加工移動等を行う際の各移動体同士の干渉や、移動体と加工装置の固定的な構造物との干渉等をチェックし、干渉の有無を検出することができる。
なお、以下の説明において、各移動体の移動軸を個別に記載する場合は、第一の主軸12のZ方向の移動軸をZ1軸、第一の刃物台5のX方向及びY方向の移動軸をX1軸,Y1軸、サドル25のY方向の移動軸をA2軸、第二の主軸22のZ方向の移動軸をZ2軸、第二の刃物台6のX方向及びY方向の移動軸をX2軸,Y2軸、第三の主軸32のZ方向の移動軸をZ3軸、第三の刃物台7のX方向及びY方向の移動軸をX3軸,Y3軸、第四の刃物台8のY方向及びZ方向の移動軸をY4軸,Z4軸として説明する。
図4に示すように、干渉チェック部110に判断部140を設け、この判断部140が、入力された複数の移動軸の中から、一つの移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在すると判断したときに、絶対移動量算出部120が当該移動軸の各々の移動量を合成するように構成してもよい。もちろん、判断部140は絶対移動量算出部120に設けてもよいし、干渉チェック部110及び絶対移動量算出部120と別体に設けてもよい。
ステップS1において、干渉チェックの対象となる移動体と、その移動軸を干渉チェック部110に入力する。この実施形態では、第二の主軸22,第二の刃物台6及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第二の主軸22,第二の刃物台6及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。なお、このとき、第二の主軸22のY方向移動軸としてA2軸を入力し、第二の刃物台6のY方向の移動軸としてY2軸とA2軸とを入力する。また、第一の主軸12,第一の刃物台5及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第一の主軸12,第一の刃物台5及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。同様に、第三の主軸32,第三の刃物台7及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第三の主軸32,第三の刃物台7及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。
ステップS2で同一の移動体について同一の軸線方向に移動させるための移動軸が複数あると判断した場合は、ステップS3に示すように、絶対移動量算出部120が当該複数の移動軸から一つの仮想軸を設ける。この実施形態では、絶対移動量算出部120は、第2刃物台4の移動軸であるA2軸とY2軸とから、Y2軸とA2軸を合成した仮想のY方向移動軸(Y方向仮想軸)Y2′軸を設ける。そして、第2刃物台4のY方向の二つのA2軸,Y2軸が、一つのY方向仮想軸であるY2′軸に置き換えられ、ステップS4に進む。
なお、ステップS2で同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在しないと判断した場合は、仮想軸を設けることなく、次のステップS4に進む。そして、ステップS4で、干渉チェック部110が各移動軸の移動量及び仮想軸における前記絶対移動量から、干渉チェックを行う。
このようにして、本発明では、干渉チェック部110と絶対移動量算出部120との連係により、一つの移動体の一つの移動方向に対して複数の移動手段が設けられている場合であっても、当該移動体の干渉チェックを容易に行うことができる。
ワーク搬送装置は、第一の主軸12,第二の主軸22又は第三の主軸32との間で干渉なくワークの授受ができるのであれば、ロボットアームやローダ等の種々のワーク搬送装置を用いることができる。
次に図7及び図8を参照しながら、上記構成のワーク加工装置を用いたワーク加工の一例を説明する。
なお、以下の説明では、第一の主軸12との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置91,第三の主軸32との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置92及び第三の主軸3に対向した位置にある第二の主軸32との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置93の三台のワーク搬送装置91,92,93が設けられているものとして説明する。
第一の加工ユニットMU1におけるワークWの加工が終了すると、第一の主軸12及び第二の主軸22がZ方向の互いに接近する方向に移動し、(b)に示すように、第一の加工ユニットMU1と第二の加工ユニットMU2の概ね中間地点で、第一の加工ユニットMU1での加工の終了したワークWが第二の主軸22に受け渡される。
なお、前記第二の主軸23から第三の主軸33へのワークWの受け渡しの際には、第四の刃物台8は、第二及び第三の加工ユニットMU2,3側と干渉しない位置に退避する。例えば、図示のように、第一の加工ユニットMU1と第三の加工ユニットMU3との間のほぼ中間位置まで退避する。
以後、図7(b)〜図8(c)の手順が繰り返される。
また同一構成の3つの加工ユニットMU1,MU2,MU3を1つのベッド4上に搭載することによって、ワークの搬送システムを備えたワーク加工装置(工作機械)を簡単に構築することができる。この構成により各加工ユニットMU1,MU2,MU3における加工に対するベッドの熱変位やベッドの設置床の変位等の悪影響が少なく、加工精度を向上させることができる。各加工ユニットMU1,MU2,MU3のレイアウトは、加工に応じて変更することもできる。
図9(a)の例では、第一の主軸12がワーク搬送装置91から未加工のワークを受け取り(矢印(i))、第一の刃物台5に装着した工具で加工を行う。また、第三の主軸32も、ワーク搬送装置92から未加工のワークを受け取り(点線矢印(I))、第三の刃物台7に装着した工具で加工を行う。
一方、第三の加工ユニットMU3で加工されたワークは、加工済みワークがワーク搬出装置93によって搬出された後の第二の主軸22に受け渡される(点線矢印(II))。第二の主軸22に受け渡されたワークは、第二の加工ユニットMU2で加工された後、ワーク搬出装置93によって搬出される(点線矢印(III))。この後、第二の加工ユニットMU2は、第一の加工ユニットMU1に対向した位置まで復帰し、図9(a)に示す初期の状態に戻る。
なお、この例では、第一の主軸12が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93が、「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
この例では、第三の加工ユニットMU3に対向する位置でワーク搬送装置93から受け取った未加工のワーク(矢印(i))を、第二の加工ユニットMU2によって第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動しながら加工を行い(矢印(ii))、加工の終了したワークを第一の主軸12に受け渡す(矢印(iii)。第一の加工ユニットMU1で第二の主軸22から受け取ったワークを加工し、加工の終了したワークはワーク搬送装置91によって搬出される(矢印(iv))。
加工の終了したワークは、第二の主軸22から第三の主軸32に受け渡され(点線矢印(III))、第三の加工ユニットMU3で加工が行われる。第三の加工ユニットMU3で加工の終了したワークは、ワーク搬送装置92によって搬出される(点線矢印(IV))。
なお、この例では、第一の主軸12及び第三の主軸32が「ワーク搬出位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93,94が、「ワーク供給位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
図10(a)の例において、実線矢印で示す(i)〜(v)のワークの流れは、図7及び図8で示すワークの流れと同じである。
ただし、第二の主軸22から第三の主軸32にワークを受け渡した後、第二の主軸22にはワーク搬送装置93から未加工のワークが受け渡され(点線矢印(I))、第二の加工ユニットMU2は、受け取ったワークを加工しながら第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動する(点線矢印(II))。そして、第一の加工ユニットMU1に対向する位置で加工の終了したワークをワーク搬送装置94に受け渡す(点線矢印(III))。この例では、第一の加工ユニットMU1におけるワークの加工時間が比較的長く、第三の加工ユニットMU3にワークを受け渡した後の第二の加工ユニットMU2の待機時間が長い場合に有効である。
なお、この例では、第一の主軸12が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93が「ワーク供給位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。また、第三の主軸32が「ワーク搬出位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置94が「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
ただし、この例では、第三の加工ユニットMU3で加工されたワークが、第二の主軸22に受け渡された後、第二の加工ユニットMU2が第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動しながら、ワークの加工を行う(点線矢印(III))。そして、加工の終了したワークを、第二の主軸22からワーク搬送装置94に受け渡す(点線矢印(IV))。
なお、この例では、第一の主軸12及び第三の主軸32が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93,94が「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
例えば、第二の加工ユニットMU2による第二の主軸22に把持されたワークの搬送中に、第二の主軸22のワークの加工を行う工程を有するようにすれば、どのようなワークの加工パターンでも採用することができ、加工の効率化を図ることができる。
また、上記の実施形態では、第一の刃物台5,第二の刃物台6,第三の刃物台7は櫛刃形の刃物台であることを前提に説明したが、タレット形の刃物台であってもよい。
さらに、上記の第一の主軸12及び第三の主軸32のいずれか一方又は両方に代えて、ロボットアームやローダ等のワーク搬送装置を設けてもよい。
本発明は、一つのワークに多数の加工を順次施す多軸のワーク加工装置に広く適用が可能である。
10:基台
11:主軸頭
12:第一の主軸
13:移動台
13a:Z方向ガイド
14:モータ
2:第二の主軸台
20:基台
21:主軸頭
22:第二の主軸(移動主軸)
23:移動台
23a:Z方向ガイド
23b:キャリッジ
24:モータ
25:サドル
25a:Y方向ガイド
3:第三の主軸台
30:基台
31:主軸頭
32:第三の主軸
33:移動台
33a:Z方向ガイド
34:モータ
4:ベッド
5:第一の刃物台
51:刃物台本体
52:X方向ガイド
53:サドル
54:Y方向ガイド
6:第二の刃物台
61:刃物台本体
62:X方向ガイド
63:サドル
64:Y方向ガイド
7:第三の刃物台
71:刃物台本体
72:X方向ガイド
73:サドル
74:Y方向ガイド
8:第四の刃物台
81:刃物台本体
82:Z方向ガイド
83:サドル
84:Y方向ガイド
91,92,93,94:ワーク搬送装置
T:工具
W:ワーク
MU1:第一の加工ユニット
MU2:第二の加工ユニット
MU3:第三の加工ユニット
Claims (8)
- ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置において、
前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体を有し、
前記搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とが搭載され、前記移動主軸が前記搬送移動体の移動によって、前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動し、前記移動主軸と前記刃物台とが前記搬送移動体上で相対的に移動することによって、前記移動主軸に保持されたワークの加工が行われるように構成され、
前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に、前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように前記刃物台と前記移動主軸の相対的な移動を制御する制御装置を備えること、
を特徴とするワーク加工装置。 - 前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を配置し、前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。
- 前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置の各々に主軸を配置し、前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置において、前記主軸と前記移動主軸との間で前記ワークの授受を行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。
- 前記主軸に把持したワークを加工する工具を備えた刃物台を、前記主軸の各々に対応して設けたことを特徴とする請求項3に記載のワーク加工装置。
- ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置におけるワーク加工方法において、
前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とを搭載し、前記移動主軸を前記搬送移動体の移動によって前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間で進退移動させ、前記移動主軸と前記刃物台とを前記搬送移動体上で相対的に移動させることによって前記移動主軸に保持されたワークの加工を行わせ、前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように制御装置によって前記刃物台と前記移動主軸の相対的な移動を制御すること、
を特徴とするワーク加工方法。 - 前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を準備し、前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うことを特徴とする請求項5に記載のワーク加工方法。
- 前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置の各々に配置され、前記移動主軸との間でワークの授受を行う主軸を準備し、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸にワークを受け渡し、該ワークを前記移動主軸で移動しつつ加工し、加工の終了した前記ワークを前記ワーク搬出位置で前記主軸に受け渡すことを特徴とする請求項5に記載のワーク加工方法。
- 前記主軸の各々に対応して刃物台を設け、前記刃物台に装着した工具で前記主軸に把持したワークの加工を行った後に、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸に前記ワークを受け渡し、前記ワーク搬出位置で前記移動主軸から前記主軸に受け渡された前記ワークを前記刃物台に装着した工具で加工することを特徴とする請求項7に記載のワーク加工方法。
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