JPH10315077A - Horizontal type machining center - Google Patents

Horizontal type machining center

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Publication number
JPH10315077A
JPH10315077A JP13389297A JP13389297A JPH10315077A JP H10315077 A JPH10315077 A JP H10315077A JP 13389297 A JP13389297 A JP 13389297A JP 13389297 A JP13389297 A JP 13389297A JP H10315077 A JPH10315077 A JP H10315077A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
spindle
slide table
tool
machining center
Prior art date
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Pending
Application number
JP13389297A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Kawai
猛 川合
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HIKOSAKA KIGI KK
Original Assignee
HIKOSAKA KIGI KK
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Filing date
Publication date
Application filed by HIKOSAKA KIGI KK filed Critical HIKOSAKA KIGI KK
Priority to JP13389297A priority Critical patent/JPH10315077A/en
Publication of JPH10315077A publication Critical patent/JPH10315077A/en
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  • Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain the favorable movability and stable processing accuracy of a main spindle. SOLUTION: An X axis slide table is provided horizontally and movably on the front surface of a fixed column 3 erected on a main body bed 2 and a Y axis slide table 16 is provided vertically and movably on the front surface of the X axis slide table. In this Y axis slide table 16, a spindle head 22 with a hexagonal section is formed integrally in a Z axis direction and the spindle 23 with the same hexagonal section is loosely inserted movably in the Z axis direction independently. Further, a tool replacement device 5 is provided on the fixed column 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水平に配置した主
軸をX・Y・Zの3軸方向にNC制御して加工を行う横
形マシニングセンタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a horizontal machining center that performs machining by performing NC control of a horizontally disposed spindle in three directions of X, Y, and Z axes.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常横形マシニングセンタは、本体ベッ
ド上に、左右(X軸方向)及び前後(Z軸方向)に直線
移動可能な移動コラムを備え、その移動コラムに、主軸
を回転自在に備えた主軸ヘッドを上下(Y軸方向)に直
線移動可能に設けた移動コラム形のものが良く知られて
いる。又この移動コラムの上部には、工具マガジンと工
具交換アームとからなる工具交換装置が一体に配備され
ている。しかしこの場合、移動コラムの上下寸法が工具
交換装置の分だけ高くなり、移動コラムの重心が高くな
る。又工具交換装置による重量の増加や工具交換アーム
の位置に伴い、移動コラムの安定性や移動性が低下する
といった不具合が生じている。そこで実公平7−302
60号公報には、移動コラムと別体に、本体ベッド上に
マガジン支持ベースを設け、このマガジン支持ベースに
工具交換装置を備えることで、移動コラムのみを単独で
移動させるようにして、移動コラムの高さを低くし、安
定性や移動性を向上させようとする考案が開示されてい
る。
2. Description of the Related Art Usually, a horizontal machining center is provided with a movable column on a main body bed which can move linearly in the left-right direction (X-axis direction) and back and forth (Z-axis direction), and the main shaft is rotatably provided on the movable column. A moving column type in which a spindle head is provided so as to be able to linearly move up and down (Y-axis direction) is well known. In addition, a tool changing device including a tool magazine and a tool changing arm is integrally provided above the moving column. However, in this case, the vertical dimension of the moving column is increased by the amount of the tool changing device, and the center of gravity of the moving column is increased. In addition, there is a problem that the stability and mobility of the movable column are reduced due to an increase in the weight of the tool changing device and the position of the tool changing arm. Therefore, real fairness 7-302
Japanese Patent No. 60 gazette discloses that a magazine supporting base is provided on a main body bed separately from a moving column, and a tool exchanging device is provided on the magazine supporting base, so that only the moving column is moved alone. There is disclosed a device for lowering the height of a vehicle and improving stability and mobility.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記考案におい
ても、移動コラム自体の移動でX・Z軸の移動を得る形
態であるから、移動コラムの重量により移動性の向上に
は限界があり、高速制御時には慣性力の影響も起きる。
又移動部分が大きいため、主軸から移動コラムの摺動面
までの距離が遠くなって、機械的に不安定で剛性が下が
り、これが熱変形等による誤差の影響を受けやすく、加
工精度の低下に繋がる。更に移動コラムの移動スペース
確保のために本体ベッドの面積を大きくする必要が生じ
るため、同様のマシニングセンタ等を隣接してトランス
ファラインを形成する場合、加工ワークの受渡し時間に
ロスが生じる等の不具合もある。加えて加工時には、加
工ユニットと移動コラムとの間のベッド上に切粉が堆積
するが、移動コラムの移動構造により、切粉の排出が困
難となり、これが移動コラムの移動性を低下させる原因
ともなっている。一方移動コラムと工具交換装置とを分
離したことで、主軸中心と工具交換位置までの距離が長
くなる。よって工具交換アームを長くする必要が生じて
交換時の振りが大きくなり、工具交換時間の短縮を図る
ことができない。
However, even in the above-mentioned invention, since the movement of the X and Z axes is obtained by the movement of the movable column itself, there is a limit to the improvement of the mobility due to the weight of the movable column, and the speed is high. At the time of control, the influence of the inertial force also occurs.
Also, since the moving part is large, the distance from the main shaft to the sliding surface of the moving column is long, mechanically unstable and rigidity is reduced, which is susceptible to errors due to thermal deformation etc. Connect. Furthermore, since it is necessary to increase the area of the main body bed in order to secure the moving space for the moving column, when forming a transfer line adjacent to a similar machining center or the like, there is a problem that a loss occurs in the delivery time of the processed work. is there. In addition, during processing, chips accumulate on the bed between the processing unit and the moving column.However, the moving structure of the moving column makes it difficult to discharge chips, which also causes a reduction in the mobility of the moving column. ing. On the other hand, the separation between the moving column and the tool changing device increases the distance between the center of the spindle and the tool changing position. Therefore, it is necessary to lengthen the tool change arm, and the swing at the time of change becomes large, so that the tool change time cannot be reduced.

【0004】そこで本発明は、主軸の移動部分をコンパ
クト化して、良好な移動性と安定した加工精度とを維持
すると共に、機械全体のコンパクト化も可能とし、更に
切粉の排出を容易にしてその堆積による影響も解消させ
た横形マシニングセンタを提供することを目的としたも
のである。
Accordingly, the present invention makes the moving part of the main shaft compact, maintains good mobility and stable machining accuracy, makes the whole machine compact, and further facilitates the discharge of chips. It is an object of the present invention to provide a horizontal machining center in which the influence of the accumulation is eliminated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、コラムを固定型として、
その固定コラムの前面に、水平方向に移動可能なX軸ス
ライドテーブルを設け、そのX軸スライドテーブルの前
面に、垂直方向に移動可能なY軸スライドテーブルを設
けて、前記主軸を、前記Y軸スライドテーブルと一体
で、且つZ軸方向に単独で移動可能に設けたことを特徴
とするものである。又請求項2に記載の発明は、請求項
1の目的に加えて、単独でZ軸方向へ移動する主軸の剛
性及び安定性をより効果的に得るために、前記Y軸スラ
イドテーブルに、Y軸スライドテーブルをZ軸方向に貫
通する断面多角形状の筒状体を一体に設け、前記主軸を
前記筒状体と合致する断面多角形状にして前記筒状体に
Z軸方向へ移動可能に遊挿したものである。又請求項3
に記載の発明は、請求項1又は2の目的に加えて、前記
工具交換装置における工具交換時間の短縮化を図ると共
に、装置全体の高さを低くするために、前記工具交換装
置を、上側に設けた工具マガジンと前記主軸との間に設
けられる工具交換アームと、その工具交換アームを回転
及び前記Z軸方向に移動制御する制御軸とを備えたもの
とし、前記工具交換アームの回転中心を、前記制御軸の
軸線から前記主軸側へ所定量偏心させたものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a column is fixed.
An X-axis slide table movable in the horizontal direction is provided on the front surface of the fixed column, and a Y-axis slide table movable in the vertical direction is provided on the front surface of the X-axis slide table. It is characterized by being provided integrally with the slide table and capable of independently moving in the Z-axis direction. Further, in addition to the object of the first aspect, the invention according to the second aspect is characterized in that the Y-axis slide table is provided with a Y-axis slide table in order to more effectively obtain the rigidity and stability of the main shaft that independently moves in the Z-axis direction. A cylindrical body having a polygonal cross section that penetrates the axis slide table in the Z-axis direction is integrally provided, and the main shaft is made to have a polygonal cross section that matches the cylindrical body so that the cylindrical body can be freely moved in the Z-axis direction. It is inserted. Claim 3
In addition to the object of claim 1 or 2, in addition to the object of claim 1 or 2, the tool change device in order to shorten the tool change time and reduce the height of the entire device, A tool change arm provided between the tool magazine provided on the main shaft and the main shaft; and a control axis for controlling rotation and movement of the tool change arm in the Z-axis direction. Is decentered by a predetermined amount from the axis of the control shaft toward the main shaft.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明に係る横形マシニング
センタ1の全体図で、本体ベッド2上には、固定コラム
3が立設されており、この固定コラム3の前面側(図1
の左手前側)に、スピンドル23を備えた3軸ユニット
4が形成される一方、固定コラム3の上部には、工具交
換装置5が据付けられている。又固定コラム3の前方に
は、A軸回転及びB軸回転可能で、加工ワーク6を載置
する加工テーブル7を備えた加工ユニット8が配備され
ている。まず固定コラム3の3軸ユニット4について説
明する。図2にも示すように、カバー3aを取り外した
固定コラム3の前面には、上下一対の平行なX軸リニア
ガイド9,9が突設されると共に、このX軸リニアガイ
ド(以下X軸ガイドという)9,9を把持して水平方向
(X軸方向)に移動自在なX軸スライドテーブル10が
設けられている。又このX軸スライドテーブル(以下X
軸テーブルという)10には、X軸ガイド9,9と平行
に固定コラム3の前面へ回動可能に架設されたX軸ボー
ルネジ11が螺合部10aで螺合しており、このX軸ボ
ールネジ11の端部に一体に固着された傘歯車12を、
固定コラム3内に収容されたX軸サーボモータ13のモ
ータ軸先端のドライブギヤ14に噛合させることで、X
軸サーボモータ13の駆動によって、ドライブギヤ1
4、傘歯車12を介してX軸ボールネジ11が回転し、
X軸テーブル10をX軸方向にネジ送り可能となってい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a horizontal machining center 1 according to the present invention. A fixed column 3 is provided upright on a main body bed 2, and a front side of the fixed column 3 (FIG.
On the left front side), a three-axis unit 4 having a spindle 23 is formed, and a tool changing device 5 is installed above the fixed column 3. In front of the fixed column 3, there is provided a processing unit 8 which is rotatable in the A-axis and B-axis directions and has a processing table 7 on which a processing work 6 is placed. First, the three-axis unit 4 of the fixed column 3 will be described. As shown in FIG. 2, a pair of upper and lower parallel X-axis linear guides 9, 9 are projected from the front surface of the fixed column 3 from which the cover 3a is removed. An X-axis slide table 10 is provided which can move in the horizontal direction (X-axis direction) while holding the 9 and 9). The X-axis slide table (hereinafter referred to as X
An X-axis ball screw 11 rotatably mounted on the front surface of the fixed column 3 in parallel with the X-axis guides 9 and 9 is screwed to the X-axis ball screw 10 at a screwing portion 10a. Bevel gear 12 integrally fixed to the end of 11
By meshing with the drive gear 14 at the tip of the motor shaft of the X-axis servo motor 13 housed in the fixed column 3, X
The drive gear 1 is driven by the drive of the shaft servomotor 13.
4. The X-axis ball screw 11 rotates via the bevel gear 12,
The X-axis table 10 can be screw-fed in the X-axis direction.

【0007】又X軸テーブル10の前面には、左右一対
の垂直なY軸リニアガイド(以下Y軸ガイドという)1
5,15が突設されると共に、このY軸ガイド15,1
5を把持して垂直方向(Y軸方向)に移動可能なY軸ス
ライドテーブル(以下Y軸テーブルという)16が設け
られている。更にX軸テーブル10の前面には、Y軸ガ
イド15,15と平行なY軸ボールネジ17が回転固定
状態で架設されている。一方Y軸テーブル16の下端に
は、Y軸サーボモータ18が一体に固着されており、後
述する六角形状のスピンドルヘッド22の下部内におい
て、Y軸サーボモータ18のモータ軸に設けたドライブ
ギヤ19が、アイドルギヤ20を介して、ナットギヤ2
1に噛合している。このナットギヤ21は、Y軸テーブ
ル16の裏面で図示しないボールベアリングで回動自在
に軸支されて、Y軸ボールネジ17に螺合するものであ
る。よってY軸サーボモータ18の駆動によって、ドラ
イブギヤ19、アイドルギヤ20を介してナットギヤ2
1が回転し、Y軸ボールネジ17に沿って移動すること
で、Y軸サーボモータ18と共にY軸テーブル16がY
軸方向に移動することになる。
On the front surface of the X-axis table 10, a pair of right and left vertical Y-axis linear guides (hereinafter referred to as Y-axis guides) 1 is provided.
5 and 15 are projected, and the Y-axis guides 15 and 1 are provided.
A Y-axis slide table (hereinafter, referred to as a Y-axis table) 16 is provided, which is capable of gripping and moving in the vertical direction (Y-axis direction). Further, on the front surface of the X-axis table 10, a Y-axis ball screw 17 parallel to the Y-axis guides 15, 15 is installed in a rotationally fixed state. On the other hand, a Y-axis servomotor 18 is integrally fixed to the lower end of the Y-axis table 16, and a drive gear 19 provided on the motor shaft of the Y-axis servomotor 18 in a lower portion of a hexagonal spindle head 22 described later. However, through the idle gear 20, the nut gear 2
1 is engaged. The nut gear 21 is rotatably supported by a ball bearing (not shown) on the back surface of the Y-axis table 16 and is screwed to the Y-axis ball screw 17. Therefore, the drive of the Y-axis servo motor 18 causes the drive gear 19 and the idle gear 20 to drive the nut gear 2
1 rotates and moves along the Y-axis ball screw 17 so that the Y-axis table 16 and the Y-axis
It will move in the axial direction.

【0008】そして図3にも示す如く、Y軸テーブル1
6の中央には、内面が断面正六角形で一対の平行な2面
を水平とした筒状のスピンドルヘッド22が、前後方向
(Z軸方向)に貫通する格好で一体に形成されており、
そのスピンドルヘッド22に、同じく外径を断面正六角
形に形成し、Z軸方向に前後移動可能な主軸としてのス
ピンドル23が収容されている。このスピンドル23
は、断面正六角形のクイルの内部に、図示しないモータ
と回転軸とを同軸で内蔵したビルドインタイプで、回転
軸の先端には工具を着脱可能なATC用工具ホルダ24
が突設されている。又スピンドル23の下面には、ブラ
ケット25が突設されて、そのブラケット25に、スピ
ンドル23の軸線と平行なZ軸ボールネジ26の一端
が、回転固定状態で取着されている。同様にスピンドル
ヘッド22の下面には、スピンドル23の軸線と平行な
Z軸サーボモータ27が固着されると共に、そのモータ
軸のドライブギヤ28と噛合するナットギヤ29が、ス
ピンドルヘッド22の下面で図示しないボールベアリン
グで回動可能に支持され、Z軸ボールネジ26と螺合し
ている。よってZ軸サーボモータ27の駆動によって、
ドライブギヤ28を介してナットギヤ29が回転する
と、ナットギヤ29に螺合するZ軸ボールネジ26がZ
軸方向へネジ送りされ、スピンドル23は、ブラケット
25を介してスピンドルヘッド22内をZ軸方向へ摺動
するものとなる。尚X軸テーブル10及び固定コラム3
の前面には、少なくともスピンドルヘッド22及びスピ
ンドル23のY軸方向及びX軸方向の移動を許容する開
口10b,3bが夫々形成されている。
[0008] Then, as shown in FIG.
At the center of 6, a cylindrical spindle head 22 whose inner surface is a regular hexagonal cross section and a pair of parallel two surfaces are horizontal is formed integrally in a shape penetrating in the front-rear direction (Z-axis direction),
The spindle head 22 accommodates a spindle 23 having a regular hexagonal cross section and a main shaft that can move back and forth in the Z-axis direction. This spindle 23
Is a built-in type in which a motor and a rotating shaft (not shown) are coaxially built in a quill having a regular hexagonal cross section.
Is protruding. A bracket 25 projects from the lower surface of the spindle 23, and one end of a Z-axis ball screw 26 parallel to the axis of the spindle 23 is attached to the bracket 25 in a rotationally fixed state. Similarly, a Z-axis servomotor 27 parallel to the axis of the spindle 23 is fixed to the lower surface of the spindle head 22, and a nut gear 29 meshing with a drive gear 28 of the motor shaft is not shown on the lower surface of the spindle head 22. It is rotatably supported by a ball bearing, and is screwed with a Z-axis ball screw 26. Therefore, by driving the Z-axis servo motor 27,
When the nut gear 29 rotates via the drive gear 28, the Z-axis ball screw 26 screwed to the nut gear 29
The screw is fed in the axial direction, and the spindle 23 slides in the spindle head 22 through the bracket 25 in the Z-axis direction. X-axis table 10 and fixed column 3
Are formed at the front surface thereof with openings 10b and 3b allowing at least the movement of the spindle head 22 and the spindle 23 in the Y-axis direction and the X-axis direction, respectively.

【0009】一方固定コラム3上の工具交換装置5は、
固定コラム3の真上に位置するATCユニット30と、
そのATCユニット30にオフセットギヤボックス31
を介して連結される工具交換アーム32と、ATCユニ
ット30上に設けられる工具マガジン33とからなる。
まずATCユニット30は、図4に示す如く、ドライブ
モータ34を備え、周知の駆動制御によって、スピンド
ル23の軸線と平行に設置され、オフセットギヤボック
ス31に貫通した制御軸としてのATCスピンドル35
を回転及び軸方向へ前後移動させるものである。このA
TCスピンドル35は、オフセットギヤボックス31内
においてボールベアリング36,36によって軸支され
ると共に、スピンドルギヤ37を固着しており、軸方向
への移動はオフセットギヤボックス31と一体となって
いる。
On the other hand, the tool changing device 5 on the fixed column 3
An ATC unit 30 located directly above the fixed column 3,
The ATC unit 30 has an offset gear box 31
And a tool magazine 33 provided on the ATC unit 30.
First, as shown in FIG. 4, the ATC unit 30 includes a drive motor 34, and is installed in parallel with the axis of the spindle 23 by well-known drive control, and an ATC spindle 35 as a control shaft penetrating the offset gear box 31.
Is rotated and moved back and forth in the axial direction. This A
The TC spindle 35 is axially supported by ball bearings 36 and 36 in the offset gear box 31 and has a spindle gear 37 fixed thereto. The movement in the axial direction is integral with the offset gear box 31.

【0010】又オフセットギヤボックス31におけるA
TCユニット30との反対側には、ATCスピンドル3
5と平行でその斜め下側に配置されるオフセットスピン
ドル38が、軸方向への移動を一体に遊挿しており、ボ
ールベアリング39,39で軸支される一端には、オフ
セットギヤ40が固着されてスピンドルギヤ37と噛合
している。そしてオフセットスピンドル38の他端に
は、両端に工具の把持部41,41を形成した工具交換
アーム32の中央部が固着されて、ATCスピンドル3
5の回転及び軸方向への移動によって、後述する工具交
換を可能としている。特にここでは、工具交換アーム3
2の回転中心となるオフセットスピンドル38を、AT
Cスピンドル35から真下へ偏心量Xで偏心させてスピ
ンドル23側へ近付けることによって、工具交換アーム
32の半径を最小にして、工具交換アーム32の旋回に
伴う両把持部41の移動距離を最短にしている。即ち図
5で示すように、偏心量Xの分、工具交換アーム32の
回転中心をスピンドル23側の受渡位置へ接近させるこ
とで、従来の工具交換アーム32aの半径Lから半径P
=(L−X)へと短くすると共に、工具マガジン33は
その偏心量の倍となる2Xの分ATCユニット30側へ
接近させて、全体の高さをより低くすることを可能とし
たのである。尚図1,4において42は、ATCユニッ
ト30にATCスピンドル35と平行に設けられてオフ
セットギヤボックス31に遊挿し、ATCスピンドル3
5の軸方向への移動に伴うオフセットギヤボックス31
の前後移動をガイドするガイドバー、又図1において4
3は、工具マガジン33の各工具ホルダ33a,33a
・・の送り制御用のサーボモータである。
A in the offset gear box 31
On the opposite side of the TC unit 30, the ATC spindle 3
An offset spindle 38, which is parallel to 5 and arranged obliquely below, has an axial movement freely inserted integrally, and an offset gear 40 is fixed to one end supported by ball bearings 39, 39. And is engaged with the spindle gear 37. At the other end of the offset spindle 38, the center of a tool change arm 32 having tool grips 41, 41 formed at both ends is fixedly attached.
The tool change described later is made possible by the rotation and axial movement of 5. In particular, here, the tool change arm 3
The offset spindle 38 serving as the center of rotation of the
By eccentrically approaching the spindle 23 side with an eccentric amount X just below the C spindle 35, the radius of the tool change arm 32 is minimized, and the moving distance of the two gripping portions 41 accompanying the turning of the tool change arm 32 is minimized. ing. That is, as shown in FIG. 5, by moving the center of rotation of the tool change arm 32 closer to the delivery position on the spindle 23 side by the amount of eccentricity X, the radius P of the conventional tool change arm 32a is changed from the radius L of the conventional tool change arm 32a.
= (LX), and the tool magazine 33 can be made closer to the ATC unit 30 side by 2X, which is twice the amount of eccentricity, to reduce the overall height. . In FIGS. 1 and 4, reference numeral 42 denotes an ATC spindle which is provided in the ATC unit 30 in parallel with the ATC spindle 35 and is loosely inserted into the offset gear box 31;
Gearbox 31 associated with the axial movement of 5
A guide bar for guiding the front and rear movement of
3 is each tool holder 33a of the tool magazine 33, 33a
・ ・ Servo motor for feed control.

【0011】以上の如く構成された横形マシニングセン
タ1は、前述のように3軸の各サーボモータのNC制御
により、即ちX軸方向は、X軸サーボモータ13の駆動
制御でX軸テーブル10を水平方向にスライドさせ、Y
軸方向は、Y軸サーボモータ18の駆動制御でY軸テー
ブル16を垂直方向にスライドさせ、そしてZ軸方向
は、Z軸サーボモータ27の駆動制御で、スピンドル2
3のみをスピンドルヘッド22内で軸方向にスライドさ
せることにより、スピンドル23を所定の加工位置或は
前記工具の受渡位置へ移動制御することができる。これ
らはスピンドル23のみ或は各スライドテーブル10,
16等との最小限の構成で移動する形態であるから、軽
量化したスピンドル23の応答性が向上して良好な移動
性が得られ、高速制御時も慣性力の影響は起きにくくな
る。特にスピンドル23のみを単独でZ軸方向へ移動可
能としたことで、移動コラムに比べて、スピンドル23
の加工位置からスピンドルヘッド22との摺動面までの
距離が非常に近くなり、摺動面の中心にスピンドルが位
置するために、熱変形等による影響を最大限に抑えて、
良好な加工精度を維持することができる。又コラムは固
定されたままであるから、固定型による安定性はそのま
ま維持できるのに加え、加工ワークと3軸ユニットとの
間隔は常に変化しないので、切粉の排出も容易となり、
加工への何等の影響も与えない。更にここでは、スピン
ドル23とスピンドルヘッド22とを断面六角形として
いるから、単独でZ軸方向へ移動する場合でもスピンド
ル23の剛性は確保され、切削時の反力への耐久性も良
好となる。勿論高速回転への支障も生じない。
The horizontal machining center 1 having the above-described structure controls the X-axis table 10 horizontally by the NC control of the three-axis servo motors, that is, in the X-axis direction, by the drive control of the X-axis servo motor 13 as described above. Slide in the direction
In the axial direction, the Y-axis table 16 is slid vertically by the drive control of the Y-axis servo motor 18, and in the Z-axis direction, the spindle 2 is driven by the drive control of the Z-axis servo motor 27.
By sliding only 3 in the axial direction in the spindle head 22, the movement of the spindle 23 to a predetermined machining position or the delivery position of the tool can be controlled. These are only the spindle 23 or each slide table 10,
Since the movement is performed with a minimum configuration such as 16 or the like, the responsiveness of the lightened spindle 23 is improved, good mobility is obtained, and the influence of inertia is less likely to occur even during high-speed control. In particular, since only the spindle 23 can be independently moved in the Z-axis direction, the
Since the distance from the machining position to the sliding surface with the spindle head 22 becomes very short, and the spindle is located at the center of the sliding surface, the influence of thermal deformation and the like is minimized,
Good processing accuracy can be maintained. In addition, since the column remains fixed, the stability of the fixed mold can be maintained as it is, and since the distance between the processing work and the triaxial unit does not always change, the discharge of chips becomes easy,
Has no effect on processing. Further, here, since the spindle 23 and the spindle head 22 have a hexagonal cross section, the rigidity of the spindle 23 is secured even when the spindle 23 is independently moved in the Z-axis direction, and the durability against the reaction force during cutting is improved. . Of course, there is no problem with high-speed rotation.

【0012】そして工具交換装置5では通常の工具交換
制御が行われる。まずサーボモータ43による工具マガ
ジン33の回転で所望の工具を受渡位置にセットすると
共に、前述の3軸ユニット4による制御でスピンドル2
3の先端を受渡位置にセットし、ドライブモータ34を
駆動させてATCスピンドル35を回転させ、工具交換
アーム32を回転させる。すると把持部41,41が図
5(A)のように夫々受渡位置の工具を上下で把持す
る。次にATCスピンドル35を軸方向の前方へ移動さ
せると、オフセットギヤボックス31と共にオフセット
スピンドル38、工具交換アーム32が前進し、受渡位
置の工具を夫々工具ホルダ33a,24から抜き外す。
そして今度はATCスピンドル35を回転させて工具交
換アーム32を当該位置から180°回転させると、上
下の工具の位置が入れ替わる。そこでATCスピンドル
35を軸方向へ後退させて、工具交換アーム32を共に
後退させれば、入れ替わった工具が夫々工具マガジン3
3とスピンドル23との工具ホルダ33a,24に装着
され、工具の交換が終了する。
In the tool changer 5, normal tool change control is performed. First, a desired tool is set at the delivery position by rotation of the tool magazine 33 by the servo motor 43, and the spindle 2 is controlled by the three-axis unit 4.
3 is set to the delivery position, the drive motor 34 is driven to rotate the ATC spindle 35, and the tool change arm 32 is rotated. Then, as shown in FIG. 5A, the grippers 41, 41 grip the tool at the delivery position, respectively, up and down. Next, when the ATC spindle 35 is moved forward in the axial direction, the offset spindle 38 and the tool change arm 32 advance together with the offset gear box 31, and the tool at the delivery position is removed from the tool holders 33a and 24, respectively.
Then, when the ATC spindle 35 is rotated to rotate the tool change arm 32 by 180 ° from the position, the positions of the upper and lower tools are switched. Therefore, if the ATC spindle 35 is retracted in the axial direction and the tool change arm 32 is retracted together, the replaced tools will be in the tool magazine 3 respectively.
3 and the spindle 23 are mounted on the tool holders 33a and 24, and the tool exchange is completed.

【0013】これらの工具交換制御は、前述のように工
具交換アーム32の回転中心となるオフセットスピンド
ル38をATCスピンドル35からスピンドル23側へ
偏心させているから、工具交換アーム32の回転中心を
スピンドル23に接近させると同時に、工具マガジン3
3を固定コラム3側に接近させることができる。よって
工具交換アーム32の半径即ち把持部41の移動距離を
短くして最短時間で工具交換が可能となると共に、横形
マシニングセンタ1の全体高さも低く構成することがで
きる。又固定コラム型であるから、移動コラムとした場
合に別途工具交換装置の搭載のための支持ベース等を移
動コラムの外回りで立設する必要がなく、固定コラム3
の幅は小さくて済む。特にこれは、本発明のような横形
マシニングセンタ1などを複数台並列させたトランスフ
ァライン等を構成する場合には、隣接するステーション
のマシニングセンタ同士を最大限に近づけて、加工ワー
クの受渡時間等の短縮が図れるため、有利である。更に
固定コラム3による安定性が維持できるから、上記トラ
ンスファラインを形成するような場合、隣接するマシニ
ングセンタで加工中に工具交換等を実施しても振動等の
影響は生じない。
In the tool change control, since the offset spindle 38 which is the center of rotation of the tool change arm 32 is eccentric from the ATC spindle 35 toward the spindle 23 as described above, the center of rotation of the tool change arm 32 is 23 and at the same time, Tool Magazine 3
3 can be brought closer to the fixed column 3 side. Therefore, the radius of the tool changing arm 32, that is, the moving distance of the grip portion 41 is shortened, so that the tool can be changed in the shortest time, and the overall height of the horizontal machining center 1 can be reduced. In addition, since it is a fixed column type, when a movable column is used, there is no need to separately provide a support base or the like for mounting a tool changer around the outer periphery of the movable column.
Can be small. Particularly, when a transfer line or the like in which a plurality of horizontal machining centers 1 and the like are arranged in parallel as in the present invention, the machining centers of adjacent stations are brought close to each other as much as possible, thereby shortening the delivery time of the processed work. Is advantageous. Further, since the stability of the fixed column 3 can be maintained, even when the transfer line is formed, even if a tool change or the like is performed during machining at an adjacent machining center, the influence of vibration or the like does not occur.

【0014】尚スピンドルヘッド22とスピンドル23
との多角形状は、上記形態のように一対の2面を水平に
した断面正六角形が、移動時の安定性や移動誤差が少な
く、高い剛性も得られて好ましいが、他の正五角形や正
八角形等の他の多角形状であっても良い。又3軸ユニッ
トにおける各スライドテーブルの移動構造も、上記形態
に限定するものでなく、レール以外にバーを用いたり、
これらを一対でなく1本のみとしたりしても差し支えな
い。更に工具交換装置におけるオフセットスピンドル3
8の偏心構造も、上記形態のように斜め下方でなく真下
にしたりする等、適宜設計変更可能である。
The spindle head 22 and the spindle 23
As the polygonal shape described above, a regular hexagonal cross section in which a pair of two surfaces are horizontal as in the above embodiment is preferable because stability and movement error during movement and high rigidity can be obtained, but other regular pentagons and regular octagons are preferable. Other polygonal shapes such as a square shape may be used. Also, the moving structure of each slide table in the three-axis unit is not limited to the above-described embodiment.
These may not be a pair but may be only one. Furthermore, offset spindle 3 in tool changer
The design of the eccentric structure 8 can be changed as appropriate, for example, the eccentric structure is not obliquely downward but directly below, as in the above embodiment.

【0015】[0015]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、主軸を
前記X・Y軸のスライドテーブルと共に、或は単独でZ
軸方向へ移動させることができるため、良好な移動性
と、熱変形等の影響を受けない安定した加工精度とが得
られる。又固定コラムであるから、切粉を容易に排出し
てその堆積による影響を解消できるのに加え、移動コラ
ムに比べ機械全体の大型化を防止して、加工ラインへの
適用時に加工ワークの受渡時間の短縮等作業能率を向上
させることも可能となる。又請求項2に記載の発明によ
れば、請求項1の効果に加えて、前記主軸と筒状体とを
前記断面多角形状としたことで、単独でZ軸方向へ移動
する主軸の剛性と安定性とをより効果的に得ることがで
きる。又請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は
2の効果に加えて、前記工具交換アームの回転中心を、
前記制御軸から前記主軸側へ偏心させたことで、工具交
換アームの半径とその回転による工具の移動距離が短く
なり、工具交換時間の短縮化が図れ、装置全体の高さも
より低くできる。
According to the first aspect of the present invention, the main axis is set together with the slide table for the X and Y axes or independently.
Since it can be moved in the axial direction, good mobility and stable processing accuracy not affected by thermal deformation or the like can be obtained. In addition, because it is a fixed column, it can easily discharge chips and eliminate the effects of its accumulation, and in addition to preventing the entire machine from becoming larger than a moving column, deliver processed workpieces when applied to a processing line. It is also possible to improve work efficiency such as shortening time. According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the main shaft and the cylindrical body have the polygonal cross section, so that the rigidity of the main shaft that moves independently in the Z-axis direction is improved. Stability can be obtained more effectively. According to the invention described in claim 3, in addition to the effect of claim 1 or 2, the rotation center of the tool change arm is
By eccentricity from the control shaft to the main shaft side, the radius of the tool changing arm and the moving distance of the tool due to its rotation are shortened, the tool changing time can be shortened, and the height of the entire apparatus can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】横形マシニングセンタの全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view of a horizontal machining center.

【図2】3軸ユニットのX・Y軸方向の構造説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a structure of a three-axis unit in X and Y-axis directions.

【図3】3軸ユニットのZ軸方向の構造説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a structure of a three-axis unit in a Z-axis direction.

【図4】工具マガジンを省略した工具交換装置の説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a tool changing device in which a tool magazine is omitted.

【図5】(A)本発明の工具交換アームの説明図であ
る。 (B)従来の工具交換アームの説明図である。
FIG. 5A is an explanatory view of a tool change arm of the present invention. (B) It is explanatory drawing of the conventional tool change arm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・横形マシニングセンタ、2・・本体ベッド、3・
・固定コラム、4・・3軸ユニット、5・・工具交換装
置、10・・X軸スライドテーブル、11・・X軸ボー
ルネジ、13・・X軸サーボモータ、16・・Y軸スラ
イドテーブル、17・・Y軸ボールネジ、18・・Y軸
サーボモータ、22・・スピンドルヘッド、23・・ス
ピンドル、26・・Z軸ボールネジ、27・・Z軸サー
ボモータ、30・・ATCユニット、31・・オフセッ
トギヤボックス、32・・工具交換アーム、33・・工
具マガジン、35・・ATCスピンドル、38・・オフ
セットスピンドル。
1. Horizontal machining center 2. Body bed 3.
· Fixed column, 4 · · · 3 axis unit, 5 · · · Tool changer, 10 · · · X axis slide table, 11 · · · X axis ball screw, 13 · · · X axis servo motor, 16 · · · Y axis slide table, 17 ··· Y axis ball screw, 18 ·· Y axis servo motor, 22 ·· spindle head, 23 ·· spindle, 26 ··· Z axis ball screw, 27 ··· Z axis servo motor, 30 ·· ATC unit, 31 ·· Offset Gearbox, 32 tool exchange arm, 33 tool magazine, 35 ATC spindle, 38 offset spindle.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 本体ベッド上に固定コラムを立設し、そ
の固定コラムの前面に主軸を備えると共に、前記固定コ
ラムの上方に工具交換装置を設けた横形マシニングセン
タであって、 前記固定コラムの前面に、水平方向に移動可能なX軸ス
ライドテーブルを設け、そのX軸スライドテーブルの前
面に、垂直方向に移動可能なY軸スライドテーブルを設
けて、前記主軸を、前記Y軸スライドテーブルと一体
で、且つZ軸方向に単独で移動可能に設けたことを特徴
とする横形マシニングセンタ。
1. A horizontal machining center in which a fixed column is erected on a main body bed, a spindle is provided on a front surface of the fixed column, and a tool changing device is provided above the fixed column. , An X-axis slide table movable in the horizontal direction is provided, and a Y-axis slide table movable in the vertical direction is provided on the front surface of the X-axis slide table, so that the main shaft is integrated with the Y-axis slide table. A horizontal machining center provided independently movable in the Z-axis direction.
【請求項2】 前記Y軸スライドテーブルに、Y軸スラ
イドテーブルをZ軸方向に貫通する断面多角形状の筒状
体を一体に設け、前記主軸を前記筒状体と合致する断面
多角形状にして、前記筒状体にZ軸方向へ移動可能に遊
挿したものである請求項1に記載の横形マシニングセン
タ。
2. A cylindrical polygonal body having a polygonal cross section penetrating the Y-axis slide table in the Z-axis direction is provided integrally with the Y-axis slide table, and the main shaft is formed into a polygonal cross-section that matches the cylindrical body. 2. The horizontal machining center according to claim 1, wherein the horizontal machining center is loosely inserted into the cylindrical body so as to be movable in the Z-axis direction.
【請求項3】 前記工具交換装置を、上側に設けた工具
マガジンと前記主軸との間に設けられる工具交換アーム
と、その工具交換アームを回転及び前記Z軸方向に移動
制御する制御軸とを備えたものとし、前記工具交換アー
ムの回転中心を、前記制御軸の軸線から前記主軸側へ所
定量偏心させたものである請求項1又は2に記載の横形
マシニングセンタ。
3. A tool changing arm comprising: a tool changing arm provided between a tool magazine provided on an upper side and the main spindle; and a control axis for controlling rotation and movement of the tool changing arm in the Z-axis direction. The horizontal machining center according to claim 1 or 2, wherein a rotation center of the tool change arm is decentered from the axis of the control shaft toward the spindle by a predetermined amount.
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