JPH0730260Y2 - マシニングセンタ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、移動コラム型のマシニングセンタに関す
る。

従来の技術 フレキシブルトランスファラインでは、ワークがパレッ
トなどに載置されて、マシニングセンタの前まで搬送さ
れ、その位置でクランプされ、加工中はワークを動かさ
ない。そのため、これに対応するマシニングセンタとし
て、左右、前後に水平移動する移動コラムに、主軸を回
転自在に備えた主軸ヘッドを上下移動自在に装架した、
いわゆる移動コラム型のマシニングセンタがある。

従来、このようなマシニングセンタは、移動コラム上部
に工具交換アームを含んだ工具交換装置を搭載する一
方、この工具交換装置の上方には、本体ベースと一体の
マガジン支持ベースを備え、このマガジン支持ベースに
工具マガジンを装着したものが公知である。

考案が解決しようとする課題 前記従来の技術によれば、工具マガジンが移動コラムの
上方位置にあるので、マシニングセンタの機台幅が狭く
なり、フレキシブルトランスファラインにおいて、短い
加工ピッチでマシニングセンタを並設したい場合に適し
ている。しかし、このように工具交換装置が移動コラム
の上部に搭載されたものでは、移動コラムの背が工具交
換装置分だけ高くなり、移動コラムの重心が高くなる。
また、工具交換装置分だけ移動コラム重量も増加する。
従って、移動コラムの移動速度が速くできない問題があ
った。更に、工具交換装置は絶えず主軸と共に前後、左
右移動し、しかも、工具交換アームは、主軸前端面とほ
ぼ同一平面にあるので、例えば、工具交換アームと同一
高さのワーク部分が、主軸側へ突出しているようなワー
クにおいては、主軸の工具はワークに接近しにくく、加
工不能の場合が生じることもある。

この考案の課題は、機台幅が狭くフレキシブルトランス
ファラインに適していると共に、ワークに対する主軸工
具の接近性もよく、しかも、移動コラムの移動速度を上
げることができ、加えて機台全体の高さも低くできるマ
シニングセンタを提供することにある。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、この考案では、工具マガジ
ンと工具交換装置を備えた移動コラム型のマシニングセ
ンタにおいて、前記移動コラムの移動空間上方に、本体
ベッドと一体にマガジン支持ベースを設け、このマガジ
ン支持ベースに前記工具マガジンを備え、かつ、マガジ
ン支持ベースには、工具マガジン下方位置に、両端に工
具の把持部を有する工具交換アームを、両把持部の中央
部を中心に旋回可能かつ旋回軸線方向に移動可能で水平
な待機位置に位置するように備えた工具交換装置を、そ
の下端と移動コラムの頂部との間に僅かな上下方向隙間
を生じるように近接して設け、この工具交換アームの把
持部の旋回軌跡上に位置する工具交換装置に、前記主軸
が位置可能に主軸ヘッドを移動コラムに装架し、かつ、
これらの工具マガジン及び、工具交換アームを有する工
具交換装置が、本体ベッド幅内に設けてあることを特徴
とする。

作用 移動コラムの主軸工具は、所定の工具交換位置へ移動さ
れ、その位置で工具交換アームが水平な待機位置から旋
回して工具を把持し、軸方向に抜き出して、コラムの移
動空間上方の工具マガジンの工具と交換する。そして、
移動コラムは工具交換装置と切り離されて、工具交換装
置の下方をくぐって、ワーク方向へ移動し、加工を行な
う。

実施例 第１、２図において、本体ベッド１上の移動ベース２
が、本体ベッド１後部に取付けたＺ軸用モータ３により
回転駆動される送りねじ軸４で前後（Ｚ軸）方向へ移動
するようにしてある。移動ベース２上には移動コラム５
が移動ベース２側部に取付けたＸ軸用モータ６により回
転駆動される送りねじ軸７で左右（Ｘ軸）方向に移動す
るようにしてある。従って、移動コラム５は前後、左右
に水平移動することになる。移動コラム５には主軸8aを
回転自在に支持した主軸ヘッド８が上下（Ｙ軸）方向に
移動自在に装架されている。この主軸ヘッド８は移動コ
ラム５内の上下の送りねじ軸９で上下移動され、この送
りねじ軸９は移動コラム５に出力軸を上方に向けて装着
したＹ軸用モータ10とタイミングベルト11を介して接続
されており、工具交換時には、移動コラム５の左右、前
後移動に、主軸ヘッド８の昇降移動が組み合わされて、
主軸8aが、後述の工具交換アーム17の把持部16の旋回軌
跡上の工具交換位置（第１図に示す）に位置するように
なっている。

本体ベッド１からは移動コラム５の頂部より上方まで延
びた４本の支柱12が取付けられ、この支柱上端にマガジ
ン支持ベース13が固着され、前記移動コラム５の水平移
動空間上方に位置されている。このマガジン支持ベース
13の下面には、後述の工具マガジン30の下方位置におい
て、前記移動コラム５の頂部との間にアーム装置15が一
体に装着してある。アーム装置15は例えば特開昭62−28
2840号に開示のように複数のカム要素の組合せにより両
端に把持部16を持つ工具交換アーム17が第１図に示す水
平な待機位置から、両端の把持部16の中央部を中心とし
て時計方向に90°旋回して後述の移送装置50の受渡位置
Ｂの工具ホルダ25と主軸の工具ホルダ（これらには工具
が装着してある）を同時に把持し、次いで工具交換アー
ム17を軸方向へ移動して両工具ホルダ25を抜出し、180
度旋回の後、軸方向へ後退移動して工具交換を行い、そ
の後反時計方向へ90°旋回して元の待機位置へ戻るよう
にしてある。図から明らかなように、アーム装置15の下
端と移動コラム５の頂部との間には僅かな隙間が存在し
ており、移動コラム５は、その全体が工具交換アーム17
の下方を通過可能である。

マガジン支持ベース13上面には、４本の支柱18とベース
板19を組合せたマガジンベース20が固着され、このマガ
ジンベース20上に工具マガジン30がモータ回転による公
知のゼネバ機構（図示なし）により割出し自在に装備さ
れている。この工具マガジン30において旋回割出しされ
るマガジンプレート31は、工具を保持した多数の工具ホ
ルダ25を放射状に保持する工具保持部32を備えている。
この工具保持部32は第４、６図に示すように工具ホルダ
25のフランジ26に形成された環状保持溝27を保持する２
つの保持爪33をピン34で支持し、ばね35力で閉じるよう
にしたものである。保持爪33の相対向する突片36間には
第４図に示すように工具ロック機構40の摺動軸41が後方
に付勢されて配設され、摺動軸41後端にローラ42が回動
自在に支持してある。この摺動軸41は軸方向中間部にフ
ランジ43を備え、常時はばね44力で前記突片36間にフラ
ンジ43を位置させて把持爪33が工具ホルダ25を保持した
状態で把持爪33が開くことを防止し、後述のロック解除
カム80と係合するとフランジ43が前進して把持爪33のロ
ック状態を解除するようにしてある。

この工具マガジン30と前記工具交換アーム17との間に
は、前記マガジンベース20内側に工具マガジン30の割出
位置（本実施例では鉛直下方位置、第１図Ａ位置）の工
具ホルダ25を、その鉛直下方で工具交換アーム17に受け
渡す受渡位置Ｂへ移送する移送装置50が配置してある。
第３〜５図に示すようにこの移送装置50において、前記
ベース板19を支える支柱18のうちの前側２本には、その
背部に上下のほぼ全長にわたって一対の案内レール51が
内側（第５図上下方向）に向いて対向するように取付け
てある。移送装置50の本体52は摺動体53とこの摺動体53
の背面に一体固着したシリンダ部60とから成る。摺動体
53は全体が箱状で前面が開口し、案内段部54が形成され
ると共に後述のギヤ支持部材77用の孔55が上下に一対穿
けられた芯部材56と、その左右両部を塞ぐ塞ぎ体57及
び、この塞ぎ体57から側方へ突出した突出片58に一体固
着したガイド部材59とを備えている。このガイド部材59
は前記案内レール51に各々上下摺動自在に嵌装してあ
る。前記シリンダ部60の一側面にはカムフォロア案内部
材61が固着してある。その直線案内溝62には前記支柱
（第５図下のもの）から後方に突出させた支持プレート
63に取付けたロータリアクチュエータ64の回転軸に連結
した揺動アーム65先端のカムフォロア66が転動自在に嵌
入してある。従って、この揺動アーム65を第４図に示す
鉛直上方位置と鉛直下方位置との間で180度旋回させる
と本体52は工具マガジン30の割出位置Ａと対応する位置
と受渡位置Ｂと対応する位置との間を直線移動すること
になる。

次に前記芯部材56前端面には押え板67が装着され、押え
板67と案内段部54との間で形成される溝に上下一対の把
握体70の案内突部71が上下に摺動自在に嵌合してある。
上下一対の把握体70は、工具ホルダ25のテーパシャンク
部28を嵌入可能な嵌入孔72を備えた工具ポットをその中
心線上で上下２つに分割した形状を成し、工具ホルダ25
をその間に挟んだ状態で、工具ホルダ25のプルスタッド
29の前面と係合する鋼球73がばね74力で半径方向内側に
付勢された弾性保持機構75が一対ずつ設けてある。これ
らの把握体70の背面にはラック76が形成され、これらの
ラック76は夫々前記芯部材56の孔55に嵌入されたギヤ支
持部材77に回動自在に支持された送りギヤ78に夫々噛み
合っている。これらの送りギヤ78には、シリンダ部60か
ら突出した前後動するピストンロッド60aの上下に形成
した開閉用ラック79が噛み合っており、ピストンロッド
60aの前後動により、上下一対の把握体70が開閉し、工
具ホルダ25のテーパシャンク部28をその両側から挟むよ
うにしてある。その開き度合は、特に割出位置Ａにおい
て、工具ホルダ25のテーパシャンク部28が、工具マガジ
ン30による工具ホルダ25の割出しにより描く移動軌跡の
両側に把握体70が位置するように設定してある。更に上
側の把握体70の前上部には、ロック解除カム80が装着さ
れている。また、下側の把握体70の下部と当接し、本体
52の受渡位置Ｂでの上下方向の位置決めを行なうストッ
パ81がアーム装置15に固着され、マガジンベース20の支
柱（第３図右側のもの）18には受渡位置Ｂでの工具交換
アーム17の旋回に伴う衝撃を受けるために、下側の把握
体70の右側面と当接するストッパ82が固着してある。こ
の実施例では、前記アーム装置15及び移送装置50により
工具交換装置が構成され、工具マガジン30と共に、前記
本体ベッド１の幅内に収めてある。

マシニングセンタのこのような全体構成によれば、移動
コラム５の主軸8aに工具ホルダ25ごと工具を装着し、加
工を行なうが、移動コラム５は工具交換装置を全く具備
していないために、自体の重量が軽く、移動コラム５の
高さも低い。そのため、移動コラム５の重心が低くなっ
て高速で水平移動でき、加工時間が短縮される。これに
加えて、移動コラム５の頂部との間に上下方向に僅かな
隙間を設けてアーム装置15がマガジン支持ベース20に設
けてあるので、その上に工具マガジン30を配置する構成
であっても、機台全体高さを低くでき、機械全体の重心
をも低くでき、安定した工具交換を行い得る。

又、加工ワーク形状が例えば工具交換アーム17と対向す
る部分が移動コラム５側へ突出しているような場合であ
っても、主軸ヘッド８がその下へもぐり込めるために、
ワークへの接近性もよく、形状複雑なワークに加工が容
易である。しかも、本体ベッド１の左右には突出部分が
なく全て機台幅内に配置された全体形状のため、フレキ
シブルトランスファラインに対してこのような形成のマ
シニングセンタを並設することで、極めて短いトランス
ファピッチでワークを加工でき、設置面積が小さくな
る。

次に工具交換について説明する。先ず移送装置50の上下
一対の把握体70は、割出位置Ａにおいてその間を工具ホ
ルダ25のテーパシャンク部28が通過できるように、テー
パシャンク部28の移動軌跡を挟んだ上、下位置に開いて
位置される（第４図）。この状態で工具マガジン30の割
出しが行なわれ、所定の工具を持つ工具ホルダ25が割出
位置Ａに割出される。このように割出位置Ａに割出すこ
とで工具ホルダ25は開いた把握体70の間に位置する。次
いで、シリンダ部60のピストンロッド60aが第４図の状
態から後退し、開閉用ラック79、送りギヤ78、ラック76
を介して上下の把握体70が互いに接近し、割出された工
具ホルダ25を上下側から挟む。同時に把握体70の弾性保
持機構75の鋼球73がプルスタッド29の前面と係合する。
工具ホルダ25は把握体70で挟まれてはいるが、その嵌合
孔72とテーパシャンク部28とは把握体70がテーパシャン
ク部28を挟んだ状態で半径方向に極めて僅かな隙間があ
るように設定してあり、従って、前記弾性保持機構75に
よってのみ工具ホルダ25の幅方向の抜けが防止されてい
ることになる。同時に上側の把握体70のロック解除カム
80が工具ロック機構40の摺動軸41を第４図左方へ押し、
マガジンプレート31の把持爪33の突片36の間からフラン
ジ43を外し、これにより、工具ロック状態が解除され、
把持爪33はばね35力のみで工具ホルダ25を把持している
状態となる。

次いでロータリアクチュエータ64の作動で揺動アーム65
を第４図に示す鉛直上方位置から鉛直下方位置へ180度
旋回すると、移送装置50の本体52は、カムフォロア66と
カムフォロア案内部材61の作用で工具ホルダ25を把握体
70間に挟んだまま割出位置Ａから、ロック状態を解除さ
れた把持爪33をばね35力に抗して押し拡げつつ下降し、
ストッパ81に当接して受渡位置Ｂまで移動する。この時
までに、移動コラム５の主軸ヘッド８は第１図に示す工
具交換位置に位置している。そして、工具交換アーム17
が待機位置から時計方向へ90°旋回し、両端の把持部16
が受渡位置Ｂの工具ホルダ25と主軸8aの工具ホルダを把
持する。次いで、工具交換アーム17が軸方向前方へ移動
して弾性保持機構75で保持されていた受渡位置Ｂの工具
ホルダ25と主軸8aでクランプ解除された工具ホルダを抜
取り、180度旋回した後、後退して工具交換を行なう。
そして工具交換アーム17を反時計方向に90度旋回して待
機位置へ戻す。主軸8aから受渡位置Ｂの把握体70に装着
された工具ホルダ25は、ロータリアクチュエータ64の動
作で割出位置Ａへ戻され、その環状保持溝27が工具マガ
ジン30の把持爪33間に装着される。そして、把握体70が
ピストンロッド60aの前進により開かれると、工具ロッ
ク機構40が作用して戻された工具ホルダ25はマガジンプ
レート31から離脱しないようにロックされる。一対の把
握体70はこのまま次の工具割出しを待つ。

本実施例では上下一対の把握体70は工具ホルダ25を弾性
保持機構75で保持するものとして説明したので、工具交
換アームによる抜き動作の際、把握体70を閉じた状態の
まま工具交換を行ない得たが、弾性保持機構を省略して
工具ホルダを把持する把握体とし、受渡位置で工具交換
アームに工具ホルダが保持されたとき、把握体を僅かに
開放するようにしてもよい。

考案の効果 以上のようにこの考案のマシニングセンタにおいては、
移動コラムの移動空間上方に、本体ベッドから一体にマ
ガジン支持ベースを設け、このマガジン支持ベースに工
具マガジンと工具交換装置を本体ベッド幅内に装着した
ので、工具マガジン、工具交換装置が機台幅から横へは
み出さず、機台幅を小さくでき、トランスファラインに
対応させたとき、短い加工ピッチで並設でき、トランス
ファラインの設置面積を小さくできる。しかも、移動コ
ラムは、工具交換装置を備えていないので、重量を軽減
できる上に移動コラムの背を低くできて、重心を下げる
ことができ、その結果、高速移動させることができる。
このように移動コラムを低くできたことに加えて、マガ
ジン支持ベースに前記工具交換装置が僅かな隙間を持っ
て、移動コラムの頂部上方となる位置に取付けてあるの
で、マガジン支持ベース上に工具マガジンを備えている
ものであっても、全体高さを低くでき、安定した工具交
換を行い得る。そして、移動コラムには工具交換アーム
がないので、主軸端面よりワーク側に飛びだしている部
分がなく、ワークへの接近性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はマシニングセンタの正面図、第２図は第１図の
側面図、第３図は移送装置の拡大正面図、第４図は一部
が第３図のIV−IV断面に従う側面図、第５図は第４図の
Ｖ−Ｖ断面図、第６図は工具マガジンの工具保持部を示
す図である。 １…本体ベッド、５…移動コラム、８…主軸ヘッド、13
…マガジン支持ベース、15…アーム装置、17…工具交換
アーム、25…工具ホルダ、26…フランジ、27…環状保持
溝、28…テーパシャンク部、30…工具マガジン、50…移
送装置、52…本体、70…把握体、Ａ…割出位置、Ｂ…受
渡位置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体ベッドに対し、左右、前後方向に水平
   移動する移動コラムに、主軸ヘッドを上下方向移動自在
   に装架し、この主軸ヘッドに回転自在に支持した水平方
   向の主軸に装着した工具と工具マガジンの工具とを、１
   本の工具交換アームを備えた工具交換装置によって交換
   するようにしたマシニングセンタにおいて、前記移動コ
   ラムの移動空間上方に、本体ベッドと一体にマガジン支
   持ベースを設け、このマガジン支持ベースに前記工具マ
   ガジンを備え、かつ、マガジン支持ベースには、工具マ
   ガジン下方位置に、両端に工具の把持部を有する工具交
   換アームを、両把持部の中央部を中心に旋回可能かつ旋
   回軸線方向に移動可能で水平な待機位置に位置するよう
   に備えた工具交換装置を、その下端と移動コラムの頂部
   との間に僅かな上下方向隙間を生じるように近接して設
   け、この工具交換アームの把持部の旋回軌跡上に位置す
   る工具交換位置に、前記主軸が位置可能に主軸ヘッドを
   移動コラムに装架し、かつ、これらの工具マガジン及
   び、工具交換アームを有する工具交換装置が、本体ベッ
   ド幅内に設けてあることを特徴とするマシニングセン
   タ。