JP7069327B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
本願は、工作機械に関する。 The present application relates to machine tools.
従来、主軸と工具マガジンとの間で工具を交換する工具交換装置を備える工作機械が知られている。例えば、特許文献1は、工具マガジンを備える横形マシニングセンタを開示している。工具マガジンは、加工室の上方のマガジン室に配置されており、水平な中心軸周りに回転する。加工室とマガジン室との間には、水平にスライドするシャッタが設けられている。シャッタは、加工中は閉じられ、工具を交換するときには開けられる。
Conventionally, a machine tool provided with a tool changing device for changing a tool between a spindle and a tool magazine is known. For example,
特許文献2は、工具マガジンを備える工作機械を開示している。工具マガジンは工具保管室に配置されており、加工室と工具保管室とは隔離部によって仕切られている。隔離部は、加工室と工具保管室とを連通する開口部を有している。開口部は、シャッタによって開閉されるように構成されている。シャッタは、鉛直方向に対して傾けられた傾斜部と、鉛直方向に延びる垂下部とを有している。シャッタは、ワークを加工している間は閉じられ、工具を交換するときには開けられる。
本発明は、工具交換時間を短縮すること、より大径の工具を収容すること、及び、工具交換のための主軸移動ストロークを短縮して機械寸法を小型化することが可能な工作機械を提供することを目的とする。 The present invention provides a machine tool capable of shortening the tool change time, accommodating a tool having a larger diameter, and shortening the spindle movement stroke for tool change to reduce the machine size. The purpose is to do.
本開示の一態様は、主軸に装着された工具を交換しながらワークを加工する工作機械において、主軸を回転可能に支持し、主軸の先端に工具を取り外し可能に装着する主軸装置と、複数の工具を主軸に装着される工具と平行かつ同じ向きに保持する工具マガジンを有する工具交換装置であって、工具マガジンは、複数の工具を周回させ、複数の工具のなかから選択された工具を、主軸に対して当該選択された工具を装着するための第1の位置に位置決めし、主軸が工具マガジンとの間で直接的に工具を交換する工具交換装置と、ワークが加工される加工室と工具マガジンが収容されるマガジン室とを仕切る仕切り壁に設けられた開閉可能なシャッタであって、第1の位置に位置決めされる工具の軸線に対して、第1の位置に位置決めされる工具の基端側では軸線に接近し且つ第1の位置に位置決めされる工具の先端側では軸線から遠ざかるように傾斜して配置されたシャッタと、を備える工作機械である。 One aspect of the present disclosure is a spindle device that rotatably supports the spindle and detachably mounts the tool on the tip of the spindle in a machine tool that processes a work while exchanging a tool mounted on the spindle. A tool changer having a tool magazine that holds a tool parallel to and in the same direction as the tool mounted on the spindle. The tool magazine circulates a plurality of tools and selects a tool from a plurality of tools. A tool changer that positions the selected tool with respect to the spindle in the first position and exchanges the tool directly between the spindle and the tool magazine, and a machine tool in which the workpiece is machined. An openable / closable shutter provided on the partition wall that separates the magazine chamber from which the tool magazine is housed, and the tool positioned at the first position with respect to the axis of the tool positioned at the first position. It is a machine tool provided with a shutter arranged so as to be inclined so as to approach the axis on the proximal end side and move away from the axis on the distal end side of the tool positioned at the first position.
本開示の一態様に係る工作機械では、シャッタは、工具マガジンの第1の位置に位置決めされる工具の軸線に対して、工具の基端側(すなわち、主軸に把持される部分)では、軸線に接近するように(すなわち工具マガジンにより接近するように)配置される。このことは、シャッタが閉じられているときに、主軸がより工具マガジンに接近することを可能にする。したがって、工具交換のための主軸移動ストロークを短縮して機械寸法を小型化することが可能となると共に、工具交換時間を短縮することが可能となる。また、シャッタは、第1の位置に位置決めされる工具の軸線に対して、工具の先端側では軸線から遠ざかるように配置される。このことは、マガジン室において工具の先端とシャッタとの間により広い空間を提供し、したがってより大径の工具を収容することが可能となる。 In the machine tool according to one aspect of the present disclosure, the shutter has an axis on the base end side of the tool (that is, a portion gripped by the spindle) with respect to the axis of the tool positioned at the first position of the tool magazine. Arranged to be closer to (ie, closer to the tool magazine). This allows the spindle to be closer to the tool magazine when the shutter is closed. Therefore, it is possible to shorten the spindle moving stroke for tool change and reduce the machine size, and it is possible to shorten the tool change time. Further, the shutter is arranged so as to be away from the axis of the tool positioned at the first position on the tip side of the tool. This provides more space between the tip of the tool and the shutter in the magazine chamber, thus allowing larger diameter tools to be accommodated.
主軸は立形であってもよく、工具交換装置は、いわゆるアームレスATC(Automatic Tool Changer)にしてもよい。この場合、工具を交換するための追加の構成要素(例えば、工具交換アーム)を設ける必要がない。したがって、機械寸法をさらに小型化することが可能となる。 The spindle may be vertical, and the tool changer may be a so-called armless ATC (Automatic Tool Changer). In this case, it is not necessary to provide additional components (eg, tool change arm) for changing tools. Therefore, it is possible to further reduce the mechanical dimensions.
シャッタは、第1の位置に位置決めされる工具の基端側から先端側に向かって開いてもよい。工具の先端の下方には、通常、テーブル等の他の要素を配置するための比較的大きなスペースが既に存在し得る。したがって、開いたシャッタのための追加の待機スペースを設ける必要がない。したがって、機械寸法をさらに小型化することが可能となる。 The shutter may open from the proximal end side of the tool positioned in the first position towards the distal end side. Below the tip of the tool, there may already be a relatively large space, usually for placing other elements such as a table. Therefore, there is no need to provide additional waiting space for the open shutter. Therefore, it is possible to further reduce the mechanical dimensions.
工作機械は、シャッタを開閉するためのシャッタ駆動装置を更に備え、シャッタは、仕切り壁に対して加工室側で開閉可能に取り付けられてもよく、シャッタ駆動装置は、仕切り壁に対してマガジン室側に取り付けられてもよい。この場合、シャッタは仕切り壁に対して加工室側に取り付けられるため、仕切り壁の開口を加工室側から覆うようにシャッタを配置することが可能となる。したがって、シャッタが閉じられている間、開口は加工室に露出されず、切りくずが開口の縁部に堆積することを防止することができる。よって、切りくずが加工室からマガジン室に侵入することを防止することができる。また、シャッタ駆動装置は、仕切り壁に対してマガジン室側に取り付けられるため、切りくず及びクーラントがシャッタ駆動装置を汚染することを防止することができる。 The machine tool is further provided with a shutter drive device for opening and closing the shutter, the shutter may be attached to the partition wall so as to be openable and closable on the processing chamber side, and the shutter drive device may be attached to the partition wall in the magazine chamber. It may be mounted on the side. In this case, since the shutter is attached to the partition wall on the processing chamber side, it is possible to arrange the shutter so as to cover the opening of the partition wall from the processing chamber side. Therefore, while the shutter is closed, the opening is not exposed to the machining chamber and chips can be prevented from accumulating on the edges of the opening. Therefore, it is possible to prevent chips from entering the magazine chamber from the processing chamber. Further, since the shutter drive device is attached to the magazine chamber side with respect to the partition wall, it is possible to prevent chips and coolant from contaminating the shutter drive device.
本開示の一態様の工作機械によれば、工具交換時間を短縮すること、より大径の工具を収容すること、及び、工具交換のための主軸移動ストロークを短縮して機械寸法を小型化することが可能となる。 According to one aspect of the machine tool of the present disclosure, the tool change time is shortened, a tool having a larger diameter is accommodated, and the spindle movement stroke for tool change is shortened to reduce the machine size. It becomes possible.
以下、添付図面を参照して、実施形態に係る工作機械を説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺は変更されている場合がある。 Hereinafter, the machine tool according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. Similar or corresponding elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. The scale of the figure is subject to change for ease of understanding.
図1は、実施形態に係る工作機械100を示す概略斜視図であり、図2は、図1の工作機械100の内部の一部を示す概略斜視図である。図1を参照して、工作機械100は、例えば、立形マシニングセンタであることができる。工作機械100は、ワークが加工される加工室、及び、工具マガジンが収容されるマガジン室を備える他の種類の工作機械であってもよい。工作機械100は、ベッド(基台とも称され得る)1と、サドル2と、ラムベース3と、主軸頭4と、主軸5と、テーブル6と、スプラッシュガード7と、トラフ8と、切りくず回収器9と、を備えている。また、図2を参照して、工作機械100は、工具マガジン50を有する工具交換装置90を備えており、主軸5に装着された工具を交換しながらワークWを加工するように構成されている。なお、図2では、明りょうさのために、スプラッシュガード7は省略されていることに留意されたい。工作機械100は、他の構成要素を更に有していてもよい。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a
図1を参照して、本実施形態では主軸5は立形であり、鉛直な軸線Os周りに回転する。工作機械100では、軸線Osに沿った方向がZ軸方向(上下方向とも称され得る)である。また、工作機械100では、水平方向のうち、テーブル6とベッド1の本体部12(詳しくは後述)とが対向する方向が、Y軸方向(前後方向とも称され得る)である。ベッド1の本体部12に対してテーブル6が在る側が前側であり、その反対の側が後側である。さらに、工作機械100では、水平方向のうち、Y軸方向と垂直な方向が、X軸方向(左右方向とも称され得る)である。
With reference to FIG. 1, in this embodiment, the
図3は、ベッド1を示す概略斜視図である。ベッド1は、一対の脚部11と、本体部12と、を有する。一対の脚部11は、床面等の基礎上に平行に配置されている。本体部12は、脚部11の上方に設けられている。本体部12は、一対の側壁12aと、一対の側壁12aの上部に架け渡された天井壁12bと、を有している。天井壁12bは、側壁12aの上面に対してやや下方の位置において、一対の側壁12aを連結している。天井壁12bの前縁は、側壁12aの前縁から後方に引っ込められており、主軸5と工具交換装置90との間で工具を交換するためのスペースを提供する。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing the
図4は、図1の工作機械100の概略側断面図である。本体部12は、マガジン室R2を画定して工具マガジン50の周りを取り囲む、マガジン室カバー14の一部を形成している。本体部12の後方は、後部カバー13によって覆われており、後部カバー13は、本体部12と共にマガジン室カバー14を形成している。
FIG. 4 is a schematic side sectional view of the
図1を参照して、サドル2は、ベッド1の一対の側壁12aの上面に跨っている。サドル2は、モータに連結されたボールねじを有する送り装置(不図示)によって、ベッド1上をY軸方向に沿って駆動される。側壁12aとサドル2との間には、サドル2の移動を案内するガイド(不図示)が配置されている。サドル2によるY軸方向の送りは、NC装置によって制御される。
With reference to FIG. 1, the
ラムベース3は、サドル2の前面に取り付けられている。ラムベース3は、モータに連結されたボールねじを有する送り装置(不図示)によって、サドル2上をX軸方向に沿って駆動される。サドル2とラムベース3との間には、ラムベース3の移動を案内するガイド(不図示)が配置される。ラムベース3によるX軸方向の送りは、NC装置によって制御される。
The
主軸頭4は、ラムベース3の前面に取り付けられている。主軸頭4は、モータに連結されたボールねじを有する送り装置(不図示)によって、ラムベース3上をZ軸方向に沿って駆動される。ラムベース3と主軸頭4との間には、主軸頭4の移動を案内するガイド(不図示)が配置される。主軸頭4によるZ軸方向の送りは、NC装置によって制御される。主軸頭4内には、軸線Osを中心にして回転する主軸5が設けられている。主軸5には、工具が装着される。
The
以上のサドル2、ラムベース3及び主軸頭4が、主軸5を回転可能に支持し、主軸5の先端に工具を取り外し可能に装着する主軸装置10を構成する。主軸装置10は、他の構成要素を含んでいてもよい。主軸装置10は、工具マガジン50に保持された工具を主軸5の先端に取り外し可能に装着するように、主軸5をX軸方向,Y軸方向及びZ軸方向の少なくとも一方向に移動させることができる。
The
主軸頭4の下部には、一対のX軸方向のシートS1と、Y軸方向のシートS2とが取り付けられている。シートS1,S2は、加工室R1の天井面を画定しており、切りくず及びクーラントの飛散を防止する。
A pair of seats S1 in the X-axis direction and a seat S2 in the Y-axis direction are attached to the lower portion of the
図5は、図1の工作機械100の加工室R1の内部を示す概略斜視図である。シートS1,S2によって形成される天井面には、主軸頭4の下端部を通すための開口が設けられている。X軸方向のシートS1は、主軸頭4の左右のそれぞれに配置されている。Y軸方向のシートS2は、主軸頭4の前方に配置されている。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the inside of the processing chamber R1 of the
Y軸方向のシートS2は、可撓性を有する材料で形成されており、巻取り部S2aによって巻き取られるように構成されている。巻取り部S2aは、例えば、工作機械100のスプラッシュガード7の前面に固定されることができる。シートS2の一方の端部は、巻取り部S2aに固定されており、他方の端部は、主軸頭4の前面に固定されている。したがって、例えば、主軸頭4がサドル2によって前側に移動させられる場合、シートS2は巻取り部S2aによって巻き取られる一方で、主軸頭4が後側に移動させられる場合、シートS2は巻取り部S2aから引き出される。このような構成によって、シートS2は、主軸頭4(サドル2)の前後方向の移動に追従するように構成されている。
The sheet S2 in the Y-axis direction is made of a flexible material and is configured to be wound by the winding portion S2a. The take-up portion S2a can be fixed to the front surface of the
X軸方向のシートS1は、Y軸方向のシートS2と同様な構成を有しており、Y軸方向の巻取り部S2aと同様な巻取り部(不図示)によって巻き取られるように構成されている。このような構成によって、主軸頭4が左側に移動する場合、左側のシートS1は巻取り部によって巻き取られる一方で、右側のシートS1は巻取り部から引き出される。反対に、主軸頭4が右側に移動する場合、左側のシートS1は巻取り部から引き出される一方で、右側のシートS1は巻取り部によって巻き取られる。このような構成によって、シートS1は、主軸頭4の左右方向の移動に追従するように構成されている。
The sheet S1 in the X-axis direction has the same configuration as the sheet S2 in the Y-axis direction, and is configured to be wound by a winding portion (not shown) similar to the winding portion S2a in the Y-axis direction. ing. With such a configuration, when the
図1を参照して、テーブル6は、ベッド1の本体部12の前方に設けられている。テーブル6は、ワークWを支持する。ワークWは、直接的にテーブル6に取り付けられてもよく、又は、パレットを介してテーブル6に取り付けられてもよい。テーブル6は、ベッド1の脚部11から上方に突出するテーブルベース61によって、回転可能に支持されている。テーブル6は、例えば、モータによってX軸と平行な水平軸周りに回転させられる。テーブル6のこの回転方向は、A軸方向と称され得る。テーブル6によるA軸方向の送りは、NC装置によって制御される。
With reference to FIG. 1, the table 6 is provided in front of the
スプラッシュガード7は、加工室R1の側面(前面、後面、左面及び右面)を画定している。スプラッシュガード7は、テーブル6の周りを取り囲んでいる。スプラッシュガード7の上部に向けて、クーラントを供給するための複数の噴出口(不図示)が設けられている。噴出されるクーラントにより、スプラッシュガード7の内壁面に付着したり堆積しようとする切りくずが洗い流される。したがって、効率よく切りくずを排出することができる。
The
図4を参照して、スプラッシュガード7は、テーブル6の直下に加工室排出口71を有している。加工室排出口71は、スプラッシュガード7の下端部に形成された開口によって画定されており、トラフ8へと開口している。スプラッシュガード7の前面7aは、鉛直壁と、下部の傾斜壁とによって形成されている。また、スプラッシュガード7の後面7bは、傾斜壁によって形成されている。スプラッシュガード7の後面7bは、加工室R1とマガジン室R2とを仕切る仕切り壁73によって規定されている。スプラッシュガード7の後面7bには、後面7bと同様な傾きを有するシャッタ72(詳しくは後述)が設けられており、傾斜壁の一部を形成している。スプラッシュガード7は、これら鉛直壁及び傾斜壁によって、加工によって生じる切りくずを加工室排出口71に集めるように構成されている。
With reference to FIG. 4, the
マガジン室R2は、工具交換装置90を収容している。マガジン室R2の天井面及び側面は、マガジン室カバー14によって画定されている。マガジン室カバー14は、上記のように、ベッド1の本体部12と後部カバー13とによって形成されることができる。マガジン室カバー14は、工具マガジン50の直下にマガジン室排出口15を有している。マガジン室排出口15は、マガジン室カバー14の下端部に形成された開口によって画定されており、トラフ8へと開口している。マガジン室カバー14の前面14a及び後面14bは、鉛直壁及び傾斜壁で形成されている。マガジン室カバー14の前面14aは、仕切り壁73によって規定されている。マガジン室カバー14は、これら鉛直壁及び傾斜壁によって、工具から落下した切りくずを、マガジン室排出口15に集めるように構成されている。
The magazine chamber R2 houses the
図6は、ベッド1及び工具交換装置90を示す概略斜視図である。工具交換装置90は、工具マガジン50と、折損工具検出装置80とを有している。なお、図6では、工具マガジン50及び折損工具検出装置80の略全体が示されている一方で、ベッド1の左半分のみが示されていることに留意されたい。また、工具マガジン50は、複数の工具を保持することが可能であるが、図6では、簡潔さのために、1つの工具Tのみが示されている点にも留意されたい。工具マガジン50は、複数の工具を、主軸5に装着される工具と平行かつ同じ向きに保持する。具体的には、工具マガジン50は、工具Tの先端及び主軸5に装着される工具の先端が同じ方向(本実施形態では、下方向)に突出するような向きで、工具Tの基端を把持する。工具マガジン50は、複数の工具を周回させ、複数の工具のなかから選択された工具Tを、主軸5に対して工具Tを装着するための第1の位置P1に位置決めする(詳しくは後述)。例えば、工具マガジン50における各工具の位置は、工作機械100の機械制御装置(不図示)によって追跡されることができる。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing the
工具マガジン50は、マガジンベース51と、チェーン52と、複数のグリッパ53とを有している。マガジンベース51は、複数(例えば4つ)のボルトBによってマガジン室R2の天井壁(ベッド1の本体部12の天井壁12b)から吊り下げられて固定されている。なお、図6において右上のボルトは省略されていることに留意されたい。他の実施形態では、ボルトBの1つ又は複数は、後部カバー13の天井壁に固定されてもよい。チェーン52は、マガジンベース51によって可動に支持されており、長円形の無端軌道を有している。複数のグリッパ53は、チェーン52に沿って均等に配置されている。工具マガジン50は、チェーン52を無端軌道に沿って移動させることで、複数の工具を無端軌道に沿って周回させる。
The
図7は、図6中のX部の概略拡大図である。グリッパ53は、2つのアームによって工具Tに取り付けられたホルダを握るように構成されている。2つのアームは、弾性要素によって閉位置に付勢されており、弾性要素の付勢力に対抗して工具Tのホルダを押し込むことによって開かれることができる。このような機械的な構成によって、グリッパ53は工具Tを保持することができる。
FIG. 7 is a schematic enlarged view of part X in FIG. The
工具マガジン50は、主軸5に対して選択された工具Tを装着するための第1の位置P1と、工具の折損を検出するための第2の位置P2と、を有している。第1の位置P1は、加工室R1に最も近い位置(図4において最も左側の位置)であることができる。図7を参照して、第2の位置P2は、第1の位置P1に隣接する位置であることができる。第1の位置P1に対して第2の位置P2の反対側の位置は、第3の位置P3であることができる。
The
折損工具検出装置80は、第2の位置P2において、工具マガジン50によって保持されている工具Tの折損を検出する。折損工具検出装置80は、マガジンベース51に固定されており、これによって、マガジン室R2の天井壁(ベッド1の本体部12の天井壁12b)によって間接的に支持されている。代替的に、折損工具検出装置80は、マガジン室R2の天井壁に直接的に固定され支持されてもよい。
The breakage
折損工具検出装置80は、先端に接触子81を有したアーム84をZ軸方向に昇降させ、接触子81が工具Tの下面の切れ刃に接触したことを内蔵センサで感知し、接触したときのZ軸方向の位置で工具折損の有無を検出する公知の構造のものであるので、ここでは詳細な説明を省略する。折損工具検出装置80の上面85,86,87は、切りくずが落下しやすいよう傾斜面で形成されている。
The broken
図4を参照して、トラフ8は、加工室R1の下方とマガジン室R2の下方とに亘って設けられており、加工室排出口71から落下した切りくずをマガジン室排出口15から落下した切りくずと共に搬送する。トラフ8は、矢印Dで示されるように、前方から後方へと切りくずを搬送するように構成されている。トラフ8には、前方から後方へと流体(例えば、クーラント)を流す機構が設けられており、流体によって切りくずを搬送するように構成されている。代替的に又は付加的に、トラフ8の内部には、スクリューコンベアーやスクレーパコンベアー等の機械的な搬送装置が設けられていてもよい。
With reference to FIG. 4, the
図2を参照して、切りくず回収器9は、トラフ8に接続されており、トラフ8によって搬送された切りくずを回収する。切りくず回収器9は、例えば、ドラムフィルタ91と、リフトアップチップコンベア92と、を有することができる。ドラムフィルタ91は、切りくずをクーラントから分離するように構成されている。リフトアップチップコンベア92は、ドラムフィルタ91によって分離された切りくずを上方へ搬送するように構成されている。リフトアップチップコンベア92によって搬送された切りくずは、例えばチップバケット(不図示)に落下することができる。切りくず回収器9には、タンク93が接続されていてもよい。タンク93は、ドラムフィルタによって切りくずが分離されたクーラントを貯留するように構成されている。タンク93は、例えばポンプ(不図示)を含むことができ、回収したクーラントを再びワークWの加工部、スプラッシュガード7へのクーラント噴出口、及びトラフ8の上流(前方)等に供給するように構成されていてもよい。切りくず回収器9は、上記と異なる他の構成を有していてもよい。
With reference to FIG. 2, the
続いて、シャッタ72について詳細に説明する。図4を参照して、シャッタ72は、加工室R1とマガジン室R2とを仕切る仕切り壁73に設けられている。シャッタ72は、ワークを加工している間、加工によって生じる切りくずやクーラントがマガジン室R2に飛散することを防止する。
Subsequently, the
図8は、主軸5が工具交換位置CPにあるときの主軸5、シャッタ72、及び、第1の位置P1に位置決めされた工具Tを示す概略側面図であり、図9は、主軸5がZ軸方向のストローク下端LPにあるときの主軸5、シャッタ72、及び、第1の位置P1に位置決めされた工具Tを示す概略側面図である。なお、図8,9では、明りょうさのために、仕切り壁73は省略されていることに留意されたい。
FIG. 8 is a schematic side view showing the
図8を参照して、シャッタ72は、第1の位置P1に位置決めされる工具Tの軸線(主軸5に回転させられる際の回転軸線)Otに対して、工具Tの基端側(工具Tに取り付けられたホルダ側。図8において上側)では軸線Otに接近し、且つ、工具Tの先端側(図8において下側)では軸線Otから遠ざかるように、傾斜して配置されている。このようなシャッタ72に対して、主軸5は、工具交換位置CPに位置することができる。
With reference to FIG. 8, the
工具交換位置CPの高さ(Z軸方向の位置)は、主軸5に保持されている工具Tの基端の高さ(すなわち、主軸5に保持されている工具Tのホルダの高さ)が、工具マガジン50のグリッパ53の高さと一致するような位置であることができる。工具交換位置CPの左右方向の位置(X軸方向の位置)は、主軸5の回転軸線Osと、第1の位置P1に位置決めされる工具Tの軸線Otとが、X軸方向において整列されるような位置であることができる。
The height of the tool change position CP (position in the Z-axis direction) is the height of the base end of the tool T held by the spindle 5 (that is, the height of the holder of the tool T held by the spindle 5). , It can be positioned so as to match the height of the
工具交換位置CPの前後方向の位置(Y軸方向の位置)は、主軸5に保持されている工具T並びに工具Tを支持、案内及び駆動するための構成要素(主軸5、主軸頭4並びにこれらのガイド及び送り装置)が、シャッタ72に干渉しないような位置であることができる。例えば、工具交換位置CPの前後方向の位置は、主軸5を工具交換位置CP(図8)からY軸方向の位置を維持したままZ軸方向のストローク下端LP(図9)まで移動させたときに、シャッタ72が他の部品と干渉しないような位置に設定されることができる。また、同時に、工具交換位置CPの前後方向の位置は、工具交換のための主軸5の移動ストローク(Y軸方向の移動ストローク、詳しくは後述)を短くするために、工具マガジン50により近くに設定されることが好ましい。シャッタ72の干渉の防止及び主軸5の移動ストロークの短縮の両方を達成するためには、シャッタ72が第1の位置P1に位置決めされる工具Tの基端側において軸線Otにできるだけ接近していることが好ましいことが、図8から幾何学的に理解されよう。
The position in the front-rear direction (position in the Y-axis direction) of the tool change position CP is a component (
対照的に、より大径の工具Tをマガジン室R2に収容するためには、マガジン室R2において工具Tの先端とシャッタ72との間により広い空間を提供するべく、シャッタ72が第1の位置P1に位置決めされる工具Tの先端側において軸線Otからできるだけ遠ざかっていることが好ましいことが、図8から幾何学的に理解されよう。これは、工具は、通常、共通化された基端を有している一方で、その先端の径は工具に応じて変わることに因る。
In contrast, in order to accommodate the larger diameter tool T in the magazine chamber R2, the
以上のような考察を考慮して、工作機械100では、上記のように、シャッタ72が、第1の位置P1に位置決めされる工具Tの軸線Otに対して、工具Tの基端側では軸線Otに接近し、且つ、工具Tの先端側では軸線Otから遠ざかるように、傾斜して配置されている。このため、工作機械100は、シャッタ72と他の部品との干渉の防止、主軸5の移動ストロークの短縮、及び、より大径の工具Tの収容を同時に達成することができる。シャッタ72の傾斜角度は、収容される工具の径等の様々な要因に応じて、様々な角度であることができ、例えば8°又は9°であることができる。傾斜角度は、他の値であってもよい。
In consideration of the above considerations, in the
図11を参照して、仮にシャッタ72が鉛直に設けられていた場合について説明する。図11は、図8及び図9と同じ工具径の工具Tを主軸5及び工具マガジン50に装着し、シャッタ72を鉛直に設けたときの概略側面図である。図11は、シャッタ72が図8及び図9と同じ条件で周辺の構造物と干渉しない、主軸5と工具マガジン50とが最も接近した位置状態を示している。このときの軸線Osと軸線Otとの距離L2は、図8における軸線Osと軸線Otとの距離L1より、(シャッタ72の高さ)×(シャッタ72の傾き角のsin値)分だけ、確実に大きくなる。つまり、シャッタ72を鉛直に設けると、工具交換のときの主軸5の移動ストロークがどうしても長くなってしまうことがわかる。
A case where the
図8を参照して、主軸頭4には、工具交換位置CPにおいて、シャッタ72の上端部に向けてクーラントを噴射するためのノズル5aが設けられている。シャッタ72は上記のように傾斜されているため、シャッタ72の上端部には、切りくずが堆積する可能性がある。工作機械100では、この上端部に向かってノズル5aからクーラントを噴射することによって、切りくずの堆積を防止することができる。したがって、シャッタ72が開いたときに、切りくずがマガジン室R2に侵入することを防止することができる。また、シャッタ72の下部にはワイパ72aが取り付けられ、シャッタ72が開くとき、下端がスプラッシュガード7の後面7bに接触して、後面7bに付着している切りくずをかき落すように作用する。これにより、シャッタ72の開閉に伴ってマガジン室R2へ侵入する切りくずを極力少なくしている。
With reference to FIG. 8, the
図10は、シャッタ72をマガジン室R2側から示す概略斜視図である。工作機械100は、シャッタ72を開閉するためのシャッタ駆動装置110を備える。シャッタ72は、仕切り壁73に対して加工室R1側(スプラッシュガード7の後面7b)で開閉可能に取り付けられる一方で、シャッタ駆動装置110は、仕切り壁73に対してマガジン室R2側(マガジン室カバー14の前面14a)に取り付けられている。
FIG. 10 is a schematic perspective view showing the
具体的には、仕切り壁73は、工具交換の際に主軸5を通すための開口74を有しており、シャッタ72は、開口74を加工室R1側から覆うように、仕切り壁73に摺動可能に取り付けられる。開口74は、仕切り壁73において、シャッタ72が工具マガジン50に保持される工具に対して基端側(図10において上方)から先端側(図10において下方)に向かって、矢印75の方向に開くような位置に設けられている。シャッタ72と仕切り壁73との間には、接触式のシール、ラビリンス等の非接触式のシール、又は、これらの組合せ等のシール手段が設けられることができる。
Specifically, the
シャッタ駆動装置110は、ブラケット111と、第1スライダ112と、第2スライダ113と、ガイド114と、ボールねじ115と、駆動源116と、を有することができる。シャッタ駆動装置110は、他の構成要素を更に有してもよい。
The
ブラケット111は、その中間部分においてシャッタ72に固定されている。ブラケット111は、シャッタ72からマガジン室R2において開口74の側方まで延びている。第1スライダ112は、ブラケット111の一方の端部に固定されている一方で、第2スライダ113は、ブラケット111の他方の端部に固定されている。
The
ガイド114は、仕切り壁73に固定されたレールと、当該レール上を移動するブロックとを含んでおり、第1スライダ112は、ガイド114のブロックに固定されている。ボールねじ115は、仕切り壁73に回転可能に固定されたねじ軸と、当該ねじ軸上を移動するナットとを含んでおり、第2スライダ113は、ボールねじ115のナットに固定されている。駆動源116は、例えばモータであることができ、ボールねじ115のねじ軸を回転させる。以上のような構成によれば、駆動源116によってボールねじ115のねじ軸を回転させることによって、ボールねじ115のナットに第2スライダ113及びブラケット111を介して固定されたシャッタ72が、第1スライダ112を介してガイド114によって案内されながら、工具マガジン50に保持される工具に対して基端側から先端側に向かって開くことができる。なお、第2スライダ113を摺動させるための構成要素として、ボールねじ115及び駆動源116に代えて、例えば、油圧シリンダ又は空圧シリンダ等の他の駆動手動が使用されてもよい点に留意すべきである。
The
以上のような工作機械100では、以下のような方法によって、工具を交換することができる。図4を参照して、先ず、主軸5に保持されている工具(加工に使用された工具)のホルダの高さが、工具マガジン50のグリッパ53の高さと一致するように、主軸5をZ軸に沿って工具交換位置CP(図8)まで移動させる。また、工具マガジン50の第1の位置P1には、空のグリッパ53を配置する。また、第3の位置P3のグリッパ53には、好ましくは、次の工具が保持されている。
In the
続いて、シャッタ72を開き、主軸5に保持されている工具のホルダが、第1の位置P1のグリッパ53によって保持されるように、主軸5を第1の位置P1までY軸に沿って後退させる。続いて、主軸5が工具をアンクランプして、主軸5がZ軸に沿って上昇する。
Subsequently, the
図7を参照して、続いて、チェーン52を駆動し、第1の位置P1及び第3の位置P3のグリッパ53を、それぞれ、第2の位置P2及び第1の位置P1に移動させる。
With reference to FIG. 7, the
図4を参照して、続いて、主軸5がZ軸に沿って下降し、第1の位置P1にある次の工具をクランプする。続いて、主軸5がY軸に沿って加工室R1まで前進する。続いて、シャッタ72を閉じる。以上によって、工具を交換するための一連の動作が終了する。以上のような動作によって、主軸5は、工具マガジン50との間で直接的に工具を交換するように構成されている。
With reference to FIG. 4, the
また、折損工具検出装置80は、加工に使用された工具が第2の位置P2に配置された後に、第2の位置P2にある工具が折損しているか否かを検出する。工具が折損していると検出された場合、折損した工具がワークWに残されている可能性がある。したがって、この場合、次の工具の破損を防止するために、工作機械100は加工を停止してもよい。
Further, the broken
以上のような工作機械100では、シャッタ72は、工具マガジン50の第1の位置P1に位置決めされる工具Tの軸線Otに対して、工具Tの基端側(すなわち、主軸に把持される部分)では、軸線Otに接近するように(すなわち工具マガジン50により接近するように)配置される。このことは、シャッタ72が閉じられているときに、主軸5がより工具マガジン50に接近することを可能にする。したがって、工具交換のための主軸5の移動ストロークを短縮して機械寸法を小型化することが可能となると共に、工具交換時間を短縮することが可能となる。また、シャッタ72は、第1の位置P1に位置決めされる工具Tの軸線Otに対して、工具Tの先端側では軸線Otから遠ざかるように配置される。したがって、マガジン室R2において工具Tの先端とシャッタ72との間により広い空間が得られ、より大径の工具Tを収容することが可能となる。
In the
また、工作機械100では、主軸5は立形であり、工具マガジン50との間で直接的に工具を交換する。したがって、工具を交換するための追加の構成要素(例えば、工具交換アーム)を設ける必要がない。したがって、機械寸法をさらに小型化することが可能となる。
Further, in the
また、工作機械100では、シャッタ72は、第1の位置P1に位置決めされる工具Tの基端側から先端側に向かって開く。工具Tの先端の下方には、通常、テーブル6等の他の要素を配置するための比較的大きなスペースが既に存在し得る。したがって、開いたシャッタ72のための追加の待機スペースを設ける必要がない。したがって、機械寸法をさらに小型化することが可能となる。
Further, in the
また、工作機械100は、シャッタ72を開閉するためのシャッタ駆動装置110を更に備えており、シャッタ72は、仕切り壁73に対して加工室R1側で開閉可能に取り付けられており、シャッタ駆動装置110は、仕切り壁73に対してマガジン室R2側に取り付けられている。したがって、仕切り壁73の開口74を加工室R1側から覆うようにシャッタ72を配置することが可能となる。よって、シャッタ72が閉じられている間、開口74は加工室R1に露出されず、切りくずが開口74の縁部に堆積することを防止することができる。これによって、切りくずが加工室R1からマガジン室R2に進入することを防止することができる。また、シャッタ駆動装置110は、仕切り壁73に対してマガジン室R2側に取り付けられるため、切りくず及びクーラントがシャッタ駆動装置110を汚染することを防止することができる。
Further, the
工作機械の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解するだろう。 Although the embodiment of the machine tool has been described, the present invention is not limited to the above embodiment. Those skilled in the art will appreciate that various variations of the above embodiments are possible.
5 主軸
10 主軸装置
50 工具マガジン
72 シャッタ
90 工具交換装置
100 工作機械
110 シャッタ駆動装置
Ot 第1の位置に位置決めされる工具の回転軸線
P1 工具マガジンの第1の位置
R1 加工室
R2 マガジン室
T 工具
W ワーク5
Claims (4)
前記主軸を回転可能に支持し、前記主軸の先端に工具を取り外し可能に装着する主軸装置と、
複数の工具を前記主軸に装着される工具と平行かつ同じ向きに保持する工具マガジンを有する工具交換装置であって、前記工具マガジンは、前記複数の工具を周回させ、前記複数の工具のなかから選択された工具を、前記主軸に装着するための第1の位置に位置決めし、前記主軸が前記工具マガジンとの間で直接的に工具を交換する工具交換装置と、
ワークが加工される加工室と前記工具マガジンが収容されるマガジン室とを仕切る仕切り壁に設けられた開閉可能なシャッタであって、前記第1の位置に位置決めされる前記工具の軸線に対して、前記第1の位置に位置決めされる前記工具の基端側では前記軸線に接近し且つ前記第1の位置に位置決めされる前記工具の先端側では前記軸線から遠ざかるように傾斜して配置されたシャッタと、
を具備することを特徴とした工作機械。 In a machine tool that processes workpieces while exchanging tools mounted on the spindle
A spindle device that rotatably supports the spindle and detachably attaches a tool to the tip of the spindle.
A tool changer having a tool magazine that holds a plurality of tools in parallel and in the same direction as a tool mounted on the spindle, wherein the tool magazine circulates the plurality of tools and is selected from among the plurality of tools. A tool changer that positions the selected tool in a first position for mounting on the spindle and the spindle directly exchanges tools with the tool magazine .
An openable / closable shutter provided on a partition wall that separates a processing chamber in which a work is machined and a magazine chamber in which the tool magazine is housed, with respect to the axis of the tool positioned at the first position. , The base end side of the tool positioned at the first position is arranged so as to approach the axis line, and the tip end side of the tool positioned at the first position is inclined away from the axis line. With the shutter,
A machine tool characterized by being equipped with.
前記シャッタは、前記仕切り壁に対して加工室側に移動可能に取り付けられ、前記シャッタ駆動装置は、前記仕切り壁に対してマガジン室側に取り付けられる、請求項1に記載の工作機械。 Further provided with a shutter drive device for opening and closing the shutter,
The machine tool according to claim 1, wherein the shutter is movably attached to the partition wall on the processing chamber side, and the shutter drive device is attached to the magazine chamber side with respect to the partition wall.
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