JPH04240056A

JPH04240056A - 工作機械

Info

Publication number: JPH04240056A
Application number: JP2379891A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Imamura; 今村　芳晁
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1992-08-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広範囲な加工条件に適
用可能な工作機械に関し、５軸加工機だけでなく立形、
横形いずれの加工機にも適用しうるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられている工作機械の一例
として、図３に示すようなものが知られており、この図
に基づき従来の技術を説明する。

【０００３】この図に示すように、主軸ヘッド１０２に
一つのチルトヘッド１０１が保持され、主軸電動機１０
３によってチルトヘッド１０１の主軸１０１ａが回転さ
れる。従って、図示しない工具であるカッタがこの主軸
１０１ａに取付けられて、加工が行われる。また、主軸
ヘッド１０２は、サドル１０５に案内されつつ送り電動
機１１８によって上下に移動するように保持されており
、サドル１０５は、送り電動機１０７によって、門形ブ
リッジ１０６の案内面上を左右に移動可能となっている
。

【０００４】一方、チルトヘッド１０１は旋回用電動機
１０４によって、前後方向の旋回である、図上、左右方
向に伸びる軸まわりの旋回をする。また、チルトヘッド
１０１と対向して位置するパレット１１２は、クランプ
ベース１１３に支持されており、回転電動機１１５によ
って、スライドベース１１４に対して水平な面まわりで
それぞれ回転される。このスライドベース１１４は、送
り電動機１１６によりベッド１１７の案内面に沿いつつ
、図３上、紙面に直交する方向である前後方向に移動す
るように、ベッド１１７に支持されている。

【０００５】他方、チルトヘッド１０１に取付けられる
図示しない工具は、交換装置本体１０８、交換装置本体
１０８に取付けられたチェンジアーム１０９、ツールポ
ット１１１及びツールマガジン１１０の関連した動作に
より、自動的に交換可能となっている。従って、順次工
具を交換することにより、連続的な加工が可能となる。

【０００６】そして、以上に説明した工作機械の構成で
は、チルトヘッド１０１に内蔵される主軸駆動系は一系
統のみであり、主軸回転数の範囲が狭かった。また、主
軸ヘッド１０２が上下動する構成であるため、加工可能
な範囲が狭く、高さの低い形状の被加工物の加工に用途
が限定されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、図３に
示す工作機械においては、主軸が単一であり、主軸回転
数の範囲が狭く、広範囲な用途における種々な加工を行
うことが困難であった。

【０００８】従って、加工可能な被加工物の材質が限ら
れると共に、複雑な形状の加工が難しいなどの課題を有
していた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による工作機械は
、高速回転用の加工ヘッド及び低速回転用の加工ヘッド
を有する主軸頭と、前記高速回転用の加工ヘッドに装着
される工具を交換可能な第１の工具交換装置と、前記低
速回転用の加工ヘッドに装着される工具を交換可能な第
２の工具交換装置とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１０】例えば、スピンドルを内蔵したビルトイン
タイプの高速モータが、市販されており、これを加工ヘ
ッドであるチルトヘッドに活用し小型の工具を使用する
ことにより、従来は主軸の回転数が６，０００ｒｐｍ　
であったものを５０，０００ｒｐｍ　近くまで高速化す
ることが可能となった。

【００１１】また、ビルトインモータを応用したチルト
ヘッドと従来のチルトヘッドとを隣接して設けることと
し、水平方向に伸びるクロスレールを上下方向に移動可
能とするべく、左右独立した送り電動機を設けるように
した。従って、この左右２個の電動機を数値制御装置で
完全に同期して運転することにより、クロスレールの上
下移動が可能となり、主軸ヘッドの大型化に対応するこ
とが出来ることとなった。

【００１２】

【作用】工具を高速回転して加工する場合には、高速回
転用の加工ヘッドに工具を装着して加工を行う。工具を
低速回転して加工する場合には、低速回転用の加工ヘッ
ドに工具を装着して加工を行う。また、新たな工具と交
換する際には、第１の工具交換装置により、高速回転用
の加工ヘッドの工具交換を行い、第２の工具交換装置に
より、低速回転用の加工ヘッドの工具交換を行う。

【００１３】

【実施例】本発明の工作機械に係る一実施例を図１及び
図２に示し、これらの図に基づき本実施例を説明する。

【００１４】図１に示すように、クロスレール７の案内
面に移動可能に支持された主軸ヘッド３の下端側には、
内蔵された主軸の回転が低速回転の低速回転用のチルト
ヘッド１及び高速回転の高速回転用のチルトヘッド２が
取付けられている。低速回転用のチルトヘッド１は主軸
ヘッド３の上端部に設置された電動機４により駆動回転
され、高速回転用のチルトヘッド２はチルトヘッド２に
内蔵されたビルトインモータ５により駆動回転される。

【００１５】すなわち、主軸の回転範囲を低速から高速
まで達成できるよう、加工ヘッドであるチルトヘッドを
２個保有することとした。この為、低速回転用のチルト
ヘッド１は、出力トルクを高めることを主目的として、
従来のように主軸ヘッド３に内蔵した歯車系及び主軸電
動機４により駆動されるようにし、隣接して設けた高速
回転用のチルトヘッド２は、スピンドルが内蔵されたビ
ルトインモータ５により、直接駆動されるようにした。

【００１６】これら各々のチルトヘッド１，２は、主軸
ヘッド３の上端部に設置された電動機６で駆動されて、
図上、左右方向に伸びる軸まわりの旋回をする。そして
この旋回中心軸が数値制御軸の内のＢ軸旋回制御軸とな
る。また、この工作機械の本体４０には、主軸に装着さ
れる図示しない工具の交換をするための２つの工具交換
装置が取付けられており、それぞれのチルトヘッド１，
２の主軸先端に装着された工具が、それぞれ形状の異な
った他の工具に自動的に交換可能となっている。

【００１７】例えば、高速回転用の小型の工具は、ツー
ルマガジン１７に収納されたツールポット１８が水平か
ら垂直に姿勢を変化させてから、交換装置本体１３に取
付けられたチェンジアーム１４の旋回機能により把持さ
れて、ツールポット１８と高速回転用のチルトヘッド２
との間で自動的に交換されることとなる。低速回転用と
して大径の工具は、ツールマガジン１９に収納したツー
ルポット２０が水平から垂直に姿勢を変化させてから、
交換装置本体１５に取付けられたチェンジアーム１６の
旋回機能により把持されて、ツールポット２０と低速回
転用のチルトヘッド１との間で自動的に交換されること
となる。すなわち、交換装置本体１３等により第１の工
具交換装置が構成され、交換装置本体１５等により第２
の工具交換装置が構成される。

【００１８】さらに、主軸ヘッド３は、コラム９に設置
された電動機８により駆動されて、クロスレール７の案
内面に沿って水平に移動される。そして、この水平移動
が、数値制御軸の内のＹ軸移動制御軸上の移動となる。

【００１９】また、クロスレール７は、左右２本のコラ
ム９，１０の案内面に沿って上下に移動可能に支持され
ており、コラム９，１０の上端にそれぞれ設置された２
個の電動機１１，１２の同時駆動により、コラム９，１
０の案内面に沿って移動されることとなる。そして、こ
の上下移動が数値制御軸の内のＺ軸移動制御軸上の移動
となる。

【００２０】つまり、以上の内容を要約すると、工具交
換装置を形状の異なる低速回転用の工具と高速回転用の
工具を別々のチルトヘッドから交換できるように、工作
機械の左右２個所に設けた。一般的には、高速回転用の
工具は、低速回転用の工具より全ての形状に於て小形状
として高速回転性能が得られやすくしてあり、工具の形
状の相異に対応して工具交換装置を２個所設けたもので
ある。また、高さ寸法の大きな被加工材も加工できるよ
うにするため、上下移動量を増大する必要性から移動体
を水平のクロスレール７とし、上下方向に伸びる案内面
を保有したコラム９，１０を伸長することとした。

【００２１】他方、クランプベース２２には、被加工物
である図示しないワークを保持するパレット２１が支持
されており、スライドベース２３に設置された電動機２
７で駆動されて、パレット２１がクランプベース２２と
共に回転される。そして、この回転中心軸が数値制御軸
の内のＣ軸回転制御軸となる。

【００２２】また、スライドベース２３は、この工作機
械のベッド２４の案内面に沿って水平移動可能に支持さ
れており、ベッド２４に設置された電動機２６の駆動に
より、ベッド２４の案内面に沿って移動される。そして
、この水平移動が数値制御軸の内のＸ軸移動制御軸上の
移動となる。

【００２３】従って、高速回転用のチルトヘッド２は、
軟削材の加工、例えばアルミニウム材などの加工を行い
、低速回転用のチルトヘッド１は、その他の被削材の加
工を行うというように、各々の加工材質に応じて、高能
率に加工を行うことができるようになった。また、水平
のクロスレール７を上下移動することにより、高さの高
い箱形ワークから低い高さの板物ワークまで、対象とな
るワークの形状の制限範囲を拡大することが可能となっ
た。

【００２４】次に、本実施例の工作機械の平面図を図２
に示し、この図に基づき説明する。

【００２５】図２に示すように、２枚のパレット２１と
パレット２８とを自動的に交換できるように、工作機械
の本体４０に付属して自動パレット交換装置４１が設置
されている。すなわち、ベッド２４に対応してパレット
交換装置４１の支持台３０が取付けられている。これら
パレット２１，２８を支持可能な交換台２９が図２上、
左右方向に移動し得るように支持台３０に載置されてお
り、支持台３０に保持された油圧シリンダ３２により移
動されることとなる。さらに、図２上、左端寄りの支持
台３０上には、交換用のパレット２８が位置している。

【００２６】つまり、スライドベース２３が加工位置か
ら離れて交換台２９側に移動し、交換装置３１によって
一方のパレット２１が交換台２９に乗り入れ交換台２９
が支持台３０上を油圧シリンダ３２によって水平移動し
て、他方のパレット２８が交換装置３１によってクラン
プベース２２に乗り入れることができる。

【００２７】尚、以上に説明した自動パレット交換装置
４１は、工作機械に付属しない場合、あるいは２枚以上
のパレットを保有できる装置と組合わされる場合がある
。

【００２８】

【発明の効果】本発明の工作機械によれば、高速回転用
と低速回転用の２つの加工ヘッドを有すると共に、２つ
の加工ヘッドそれぞれに対応して工具交換装置を設けた
結果、主軸の回転範囲を低速回転から高速回転までの広
い範囲とすることが可能となり、また、工具交換が迅速
化された。

【００２９】例えば、本発明を５軸制御加工機に用いた
場合、全ての産業で必要とされる機能を低コストで得る
ことが以下のように、可能となる。

【００３０】（１）　航空機産業のように、軟削材と高
硬度材とが組合わさったワークでも、１台の工作機械の
同一の段取りで加工が可能となる。（２）金型産業のよ
うに、自由曲面をもった表面加工を行う場合において、
荒加工を大径の工具で低速運転し、仕上加工を小径の工
具で高速運転することにより、１台の工作機械の同一の
段取りで加工が可能となる。（３）　一般産業のように
、小径から大径までの穴加工、ねじ穴加工、ボーリング
加工を行う場合において、１台の工作機械の同一の段取
りで加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る工作機械の正面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例に係る工作機械の平面図であ
る。

【図３】従来の技術に係る工作機械の正面図である。

【符号の説明】

１，２　　チルトヘッド３，１０２　　主軸ヘッド７　　クロスレール９，１０　　コラム１３，１５，１０８　　交換装置本体２１，２８，１１２　　パレット２２，１１３　　クランプベース２３，１１４　　スライドベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　高速回転用の加工ヘッド及び低速回転
用の加工ヘッドを有する主軸頭と、前記高速回転用の加
工ヘッドに装着される工具を交換可能な第１の工具交換
装置と、前記低速回転用の加工ヘッドに装着される工具
を交換可能な第２の工具交換装置とを有することを特徴
とする工作機械。