JPH0425332A - マシニングセンタ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マシニングセンタ、特に、工具交換装置によ
り工具交換を行いつつ加工を行うマシニングセンタに関
する。

〔従来の技術〕

最近、需要の多様化等に伴い、Ｆ　Ｍ　Ｓ　（Ｐｌｅｘ
ｉｂＩｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ＳｙｓＬｅｍ
：フレキシブル・マニュファクチ中リング・システム）
が導入され、その−貫として、マシニングセンタが用い
られている。

このマシニングセンタは、一般に、前後及び左右に移動
可能なコラムと、複数の工具を収納する工具マガジンと
、コラムに設けられ上下方向に移動可能で回転可能な主
軸（スピンドル）と、工具マガジンと主軸との間で自動
的に工具交換を行う自動工具交換袋ｒＩｔ（ＡＴＣ）と
を備えている。

このマシニングセンタによる加工の際には、Ａ′ｒＣに
より、工具マガジンに収納された所望の工具を主軸に取
り付け、コラムを移動さゼて加工を行う。そして、必要
に応じ、ＡＴＣにより主軸工具を交換し、数多くの作業
工程からなる複合加工を自動的に行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のマシニングセンタでは、１つの加工が終了するご
とに主軸を停止させ、ＡＴＣにより主軸工具の交換を行
っている。そして、工具交換後、再び主軸を駆動して所
定回転数まで回転を上げ、次の加工を行っている。

このため、工具交換のための主軸の減速停止時間及び加
工開始のための主軸の始動時間が必要となり、加工のサ
イクルタイムが長くなるという問題が住しる。

本発明の目的は、加工のサイクルタイムを短縮できるマ
シニングセンタを捉供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数個のスピンドルと、移動装置と、工具交
換装置とを備えている。前記スピンドルは、各々独立し
て回転可能になっている。前記移動装置は、各スピンド
ルをそれぞれ加工位置と非加工位置との間で移動させる
装置である。前記工具交換装置は、各スピンドルのうち
非加工位置にあるスピンドルに工具交換を行う装置であ
る。

〔作用〕

本発明に係るマシニングセンタでは、まず、工具交換装
置が、非加工位置にあるスピンドルに対して工具交換（
工具取り付け）を行う。次に、移動装置が、工具交換さ
れたスピンドルを加工位置に移動させる。そして、スピ
ンドルに取り付けられた工具により所定の加工が行われ
る。

この加工中において、工具交換装置は、非加工位置にあ
るスピンドルに対し次の加工に用いる工具の取付けを行
う、そして、加工終了前に、この工具交換されたスピン
ドルを回転させ所定の回転数に保つ０次に、加工終了後
、工具交換装置が、工具交換されたスピンドルを加工位
置へ移動させる。そして、この加工位置に移動したスピ
ンドルにより、次の加工が行われる。一方、非加工位置
に移動したスピンドルは、減速され停止する。以下、同
様にして、非加工位置にあるスピンドルに対して次々に
工具交換が行われ、連続的に加工が行われる。

この場合には、工具交換のたびに、加工位置にあるスピ
ンドルを減速、停止させたり、あるいは始動させたりす
る工程が不要となり、これにより、加工のサイクルタイ
ムを短縮できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるマシニングセンタを示
している。以下、図において、紙面垂直方向をＸ軸方向
、上下方向をＹ軸方向、及び左右方向をＸ軸方向とする
。

マシニングセンタ１は、主に、ベツド２と、ベツド２上
に配置された概ねＬ字状のコラム３と、コラム３に設け
られたベース４と、ベース４上に設けられるとともにモ
ータ（ロータ・ステータ）が主軸と一体化したスピンド
ル（ビルトインスピンドル）５，６と、複数の工具が収
納される工具マガジン７と、スピンドル６及び工具マガ
ジン７の間で自動的に工具交換を行う自動工具交換装置
（ＡＴＣ）８と、ワークＷが取り付けられるテーブル９
とを備えている。

ベツド２上にはＸ軸方向にレール１０が配設されている
。一方、このベツド２とコラム３との間には、クロスス
ライド１１が配置されている。このクロススライド１１
の下面には、レール１０と係合するガイド部材１２が取
り付けられている。

これにより、コラム３は、クロススライド１１を介して
Ｘ軸方向に移動自在となっている。また、クロススライ
ド１ｍ）：には、Ｘ軸方向にレール１３が配設されてい
る。一方、コラム３の下部には、レール１３と係合する
ガイド部材１４が取り付けられている。これにより、ベ
ツド３は、Ｘ軸方向に移動自在となっている。なお、図
示していないが、コラム３及びクロススライド１１をそ
れぞれＸ軸及びＸ軸方向に移動させるための駆動機構が
それぞれ設けられている。これらの駆動機構は、たとえ
ば、サーボモータ及びボールねし等から構成されている
。

ベース４の背面側には、レール１５がＹ軸方向に配設さ
れている。一方、コラム３には、レール１５と係合する
ガイド部材１６が設けられている。

これにより、ベース４は、Ｙ軸方向に移動自在となって
いる。また、ベース４の駆動機構（図示ゼず）が設けら
れている。この駆動機構は、ボールねし及びサーボモー
タ等から構成されている。また、ベース４の前面側には
、蛇ａ（テレスコカバー）１７が設けられている。

スピンドル５．６はいずれも割出台１８上に設けられて
いる。また、割出台１８の下部には、カップリング（例
えばカーピックカップリング）３６が設けられている。

カーピックカップリング３６は、図示しないシリンダに
係合され位置決めされている。割出台１８の下面中央部
には、軸１９が取り付けられている。この軸１９は、ベ
ース４側に設けられたベアリング２０によって回転自在
に支持されている。軸１９の下端には、ギヤ２１が取り
付けられている。一方、ベース４内には、サーボモータ
２２が設けられている。このサーボモータ２２の回転軸
には、ギヤ２１と噛み合うピニオン２３が取り付けられ
ている・、これらサーボモータ２２．ピニオン２３及び
ギヤ２１によって、テーブル１８の回転駆動機構（すな
わち、スピンドル５．６の移動装置）２４が構成されて
いる。

また、この回転駆動機構２４によって、スピンドル５．
６は、それぞれ加工位置２８と非加工位置２９とをとり
得るようになっている。

スピンドル５，６の概略構成を第２図に示す。

スピンドル５．６は、主に、本体（固定子）３０と、本
体３０内に設けられた中空軸（回転子）３１とから構成
されており、それぞれが独立した駆動源を有している。

したがって、その回転制御も、独立に行うことができる
ようになっている。中空軸３１は、軸受３２によって回
転自在に支持されている。中空軸３１の前端部には、工
具のシャンクが挿入されるテーパ状のシャンク挿入孔３
３が形成されている。シャンク挿入孔３３の後端側には
、工具保持部３４が設けられている。シャンク挿入孔３
３内に挿入された工具は、この工具保持部３４により後
方（第２図右方）に引っ張られ、シャンク挿入孔３３内
に確実に取り付けられるようになっている。また、スピ
ンドル５，６は、ヘッドストック２５内に取り付けられ
ている。

ベース４の上方には、Ｚ軸方向に延びるフレーム３５が
設けられている。このフレーム３５は、図示しない連結
部を介してベース４に固定されている。なお、この連結
部には、割出台１８の回転時においてスピンドル５．６
の旋回移動のための凹部が形成されている。工具マガジ
ン７及びＡＴＣ８は、このフレーム３５に取り付けられ
ている。

また、ベツド２の前端部（第１図左方）には、Ｙ軸方向
に延びるワーク載置部２ａが形成されている。ワーク載
置部２ａ上には、テーブル９が設けられている。なお、
テーブル９は、Ｙ軸回りに回転自在に構成されており、
所望位置に固定し得るようになっている。

また、マシニングセンタ１は、図示しない制御部を有し
ている。この制御部は、ＣＰｔＪ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等か
ら構成されるマイクロコンピュータを歯元ている。この
制御部には、スピンドル５，６、モータ２２、ＡＴＣｌ
及びその他の入出力部が接続されている。

上述のマシニングセンタｌは、制御部によって制御され
、以下に説明するように動作する。なお、第３図及び第
４図はその制御フローチャートである。

マシニングセンタｌの図示しないメインスイッチをＯＮ
すれば、第３図のステップＳｌにおいて、コラム３、ベ
ース４及びクロススライド１１等を初期位置に設定した
り、テープリーダからＮＣプログラムを読み込む等の初
期設定がなされる０次に、ステップＳ２においで、作業
開始指令を待つ。

作業開始指令が入力されれば、ステップＳ３に移行する
。ステップＳ３では、ＮＣプログラムの最初の指令ステ
ップを読み込む。ステップＳ４では、読み込まれた指令
ステップが加工指令であるか否かを判断する。そうでな
ければステップＳ５に移行し、指令ステップが他の処理
を行う指令であるか否かを判断する。そして、ステップ
Ｓ６では、ＮＣプログラムの指令ステップがすべて処理
されたか否かを判断する。指令ステップがまだ残ってい
れば、再びステップＳ３に戻り１次の指令ステップを読
み込む。

ステップＳ３において、加工指令がなされたと判断され
た場合には、ステップＳ７に移行し、第４図に示す加工
サブルーチンを実行する。第４図において、ステップＳ
９では、非加工位置にあるスピンドル（たとえばスピン
ドル５）に工具が装着されているか否かを判断する。ス
ピンドル５に工具が装着されていなければ、ステップＳ
１７に移行し、スピンドル５に工具の装着を行う、この
場合には、工具マガジン７から所望の工具３７を選択し
、ＡＴＣ８により工具、たとえば工具３７をスピンドル
５に取り付ける。このとき、工具３７のシャンクは、ス
ピンドル５内の工具保持部３４により、シャンク挿入孔
３３内に確実に取りつけられる０次に、ステップ３１Ｂ
では、スピンドル５内のモータにＯＮ信号を出力し、ス
ピンドル５の回転を開始させる０次に、ステップＳＩＯ
では、回転駆動機構２４を駆動して、テーブル１８を１
８０°回転させる。これにより、スピンドル５は非加工
位置２９から加工位置２８に移動する。

次に、ステップＳｌｌでは、スピンドル５に装着された
工具３７により、ワークＷに所定の加工を行う。

次に、ステップＳ１２では、次の加工があるか否かを判
断する０次の加工があると判断された場合にはステップ
Ｓ１３に移行する。ステップ３１３では、非加工位置２
９にあるスピンドル６に対して工具交換を行う。これに
より、スピンドル６に次に用いられる工具、たとえば工
具３８が装着される０次に、ステップＳ１４では、工具
３８の回転開始タイミングを待つ０回転開始タイミング
がくれば、ステップＳ１５に移行し、スピンドル６内の
モータにＯＮ信号を出力し、スピン、ドル６の駆動を開
始する０次に、ステップＳ１６では、加工位置２８側の
加工が終了したか否かを判断する。加工が終了すれば、
ステップ３１７に移行し、加工位置側のスピンドル５内
のモータに対してＯＦＦ信号を出力し、ステップＳＩＯ
にもどる。ステップ５１０では、モータ２２を駆動して
テーブル１８を１８０６回転させる。そして、ステップ
Ｓｌｌでは、加工位置２８に移動した工具３８により次
の加工が行われる。以下同様にして、非加工位置１９に
あるスピンドルに対して次々と工具交換が行われ、ワー
クＷに連続的に加工が施される。

また、ステップＳ１２において、次の加工がないと判断
された場合には、ステップＳ１９に移行する。ステップ
Ｓ１９では、非加工位置２９にあるスピンドルから工具
の取り外しを行う、ステップＳ１９での処理が終われば
、第３図のステップＳ３に戻る。ステップＳ３において
読み込まれた指令ステップがその他の処理を指令するス
テップである場合には、ステップＳ５からステップＳ８
に移行する。ステップＳ８では、その指令に応じた処理
を行い、再びステップＳ３に戻る。すべてのステップの
読み込みが終われば、ステップＳ６での判断がＹｅｓと
なり、このマシニングセンタの動作は終了する。

このように、本実施例では、加工位置２Ｂにあるスピン
ドルによる加工中に、非加工位置２９にあるスピンドル
において工具交換が行われ、しかも、この工具交換され
たスピンドルは所定回転数まで回転させられ待機状態に
おかれる。そして、加工終了後に、非加工位置２９のス
ピンドルが加工位置２８に移動して、ワークの連続加工
が行われる。

これにより、従来装置と異なり、加工位置にあるスピン
ドルについて、工具交換のためのスピンドルの減速停止
時間及び加工開始のためのスピンドルの始動時間を待つ
必要がなくなり、加工のサイクルタイムを短縮できる。

〔他の実施例〕

ヘッドストック２５に設けられるスピンドルは、３個以
上であってもよい。この場合には、加工のサイクルタイ
ムをさらに短縮することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係るマシニングセンタでは、回転可能な複数個
のスピンドルと、その移動装置とが設けられるので、加
工のサイクルタイムを短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマシニングセンタの一
部切欠き側面概略図、第２図は前記実施例に採用される
スピンドルの一部切欠き概略構成図、第３図及び第４図
は制御フローチャートである。 ５．６・・・スピンドル、８・・・ＡＴＣ，２４・・・
回転駆動機構（移動装置）、２８・・・加工位置、２９
・・・非加工位置。 第２　図 第３３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々独立して回転可能な複数個のスピンドルと、 前記各スピンドルをそれぞれ加工位置と非加工位置との
   間で移動させる移動装置と、 前記各スピンドルのうち非加工位置にあるスピンドルに
   工具交換を行う工具交換装置と、 を備えたマシニングセンタ。