JPS63109932A - 旋回型パレツトチエンジヤ付立形マシニングセンタ - 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、切削加工における多品種小量生産に対応する
ための柔軟性をもったフレキシブル生産システム（ＦＭ
Ｓ）あるいはフレキシブル加工セル（ＦＭＣ）を構成す
るのに適した立形マシニングセンタに関する。

従来の技術と問題点 フレキシブル生産システム（ＦＭＳ）を構成するＮＧ工
作機械群の中核をなすのはマシニングセンタでおる。し
かし、従来のマシニングセンタは概して大型で設置する
ためのスペースが大きくなり、しかも高価であった。ま
た、複数のマシニングセンタを配列してライン化する場
合、各マシニングセンタ間を連結する搬送装置に制約を
受けるものも多い。このため、トータルシステムとして
完全自動化ラインによる無人化工場の実現をめざし、フ
レキシブルな工場自動化（ＦＦＡ）を採用しようとする
と、システムの設置に必要なスペースを含めてその設備
投資は巨額なものになり、この投資の巨額性そのものが
ＦＭＳないしはＦＦＡの実現にとって厚い壁となってい
る。

発明の目的 本発明は、このような実状に鑑みなされたもので、機械
全体を小型化、単純化して製作コストの低減を図りなが
ら、コンパクトで高性能な機能を備え、ＦＭＳないしは
ＦＭＣに適合した立形マシニングセンタを提供すること
を目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するための本発明の構成は、ベッドの正
面に沿って配設され、パレットを垂直姿勢に支持してク
ランプすると共に、水平軸の周りに回転割出し可能なパ
レットクランプ装置と、前記ベッドの正面前方に配置さ
れた旋回型パレットチェンジャと、前記ベッドの上面に
左右方向（Ｘ軸）へ摺動可能に載置されたサドルと、該
サドルの上面に前後方向くＹ軸〉へ摺動可能に載置され
たコラムと、該コラムの正面に上下方向くＺ軸）へ摺動
可能に取り付けられた主軸頭ユニットと、前記ベッドの
側方に付設された工具マガジン及び自動工具交換装置と
、前記サドル、コラム、主軸頭ユニット及び前記各装置
をＮＣ制御するＮＣ装置とを備えていることを特徴とす
る。

発明の効果 本発明によれば、機械本体を構成するベッド、サドル、
コラム、主軸頭ユニット、工具マガジン、自動工具交換
装置１．ＮＣ装置、パレットクランプ装置及び旋回型パ
レットチェンジャをユニット化し、ブロックビルド方式
により機械の組立作業を簡単にできる。しかも、各ユニ
ットを量産して、コストの低減を図ることができると共
に、在庫することが容易に可能となり、機械組立の簡略
化と相俟って納期を大巾に短縮できる。

また、機械本体はベッドの上面にサドルとコラムを積み
重ねて１習動可能に塔載すると共に、前記コラムの正面
に主軸頭ユニットを上下方向へ摺動可能に取り付け、か
つ前記ベッドの正面に沿ってパレットクランプ装置を配
設すると共に、前記ベッドの正面前方に旋回型パレット
チェンジャを配置したから、機械全体を小型に構成でき
、コンパクトで高性能な旋回型パレットチェンジャ付立
形マシニングセンタが得られる。したがって省スペース
化も図れる。

更に、加工中前記パレットが前記ベッドの正面に沿って
位置しているので、該パレットより上方に位置する前記
ベッド上面の１！動部や、前記サドルと前記コラムの店
動部などに切粉が降りかかることがない。したがって、
切粉によるトラブルは発生せず、完全自動化を図る上で
好都合である。

しかも、前記パレットは前記ベッドの正面に沿って垂直
姿勢に支持してクランプされるから、切粉ヤ切削油はパ
レットに取り付けたワークに付着することなく、下方に
配置されるチップポケットなどへ自然に落下するので、
切粉による種々のトラブルはほとんど解消できる。

更に、前記旋回型パレットチェンジャの旋回テーブルに
設けるパレット保持枠を前記旋回テーブルに対して水平
位置と垂直位置に変位可能に取り付け、水平位置にある
とき、パレットを前記パレット保持枠に保持させるよう
にすると、該バレット保持枠に対するパレットの取付は
取外しが容易かつ安全に行なえ、自動化もやり易い。

このように多くの特長を有する本発明の立形マシニング
センタはＦＭＳ又はＦＭＣを構成するのに好適であり、
ＦＦＡ化に対応できるなど、すぐれた効果を奏するもの
である。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す−る。１
はベッドで、上面に左右方向へ水平に延びるリニアガイ
ド２が設けられ、正面３にに沿って後述するパレットク
ランプ装置２１が設けられると共に、正面３の前方に旋
回型パレットチェンジャ２２が配置されている。４はサ
ドルで、ベッド１上面のリニアガイド２にリニアベアリ
ング５を介して左右方向（Ｘ軸）へ摺動可能に載置され
ている。６はコラムで、サドル４の上面に配設した前後
方向へ延びるリニアガイド７にリニアベアリング８を介
して前後方向（Ｙ軸）へ摺動可能に載置されている。９
は主軸頭ユニットで、コラム６の正面（ベッド１の正面
３と平行になっている。）に配設した上下方向へ延びる
リニアガイド１０にリニアベアリング１１を介して上下
方向（Ｚ軸）へ摺動可能に取り付けられている。該主軸
頭ユニット９は主軸モータ（図示せず）が主軸頭に組み
込まれていて、主軸１２がモータと一体化され、主軸１
２をギヤやベルトを介さず直接回転させるビルトインタ
イブに構成されている。なお、サドル４、コラム６及び
主軸頭ユニット９はそれぞれ独立したＸ軸、Ｙ軸及びＺ
軸サーボモータ（図示せず）により作動せしめられるよ
うに構成されている点は従来のマシニングセンタと同じ
である。

１３は工具マガジンで、ベッド１の側方に付設されてい
る。１４は自動工具交換装置で、実施例の図面には公知
のツインアーム方式を示しているが、他の方式のもので
もよい。１５はＮＯ装置で、サドル４、コラム６、主軸
頭ユニット９、ＡＴＣ装置１３．１４パレツトクランプ
装置２１及び旋回型パレットチェンジャ２２をＮＣ制御
する。

次に、第３図、第４図を参照してパレット２０のクラン
プ装置２１について説明する。

パレット２０は正方形の板状体の四隅をカットした輪郭
形状を有し、背部に後述するクランプ板３２が係合する
凹部２３を備えた輪郭形状が円形のフランジ２４が連設
され、該フランジ２４の端面にカービックカップリング
の歯２５が環状に設けられている。また、凹部２３の開
口周縁部分には複数の切欠き部２７を放射状に配設した
係止突縁２６が設けられている。ワーク（図示せず）は
パレット２０の前面に取り付けられる。

クランプ装置２１はベッド１内に水平に配設されたクラ
ンプ軸３０と、該クランプ軸３０に相対移動可能に套嵌
された筒状の割出しスピンドル３１を有している。クラ
ンプ軸３０は前端部がベッド１の正面３から突出し、そ
の突出端に輪郭形状が円形のクランプ板３２が固着され
ている。該クランプ板３２の外周部にはパレット２０の
各切欠き部２７に遊嵌する複数の係止爪２８が放射状に
突設されている。クランプ軸３０の後端部は油圧シリン
ダ３３のピストン３４に連結され、油圧シリンダ３３は
ドライメタル３５を介してベッド１に回転及び軸方向１
習勅自在に支持されている。

割出しスピンドル３１は前端の径大部３１ａがドライメ
タル３６を介して油圧シリンダ３７に回転及び軸方向摺
動自在に支承され、後端部がフランジ３８を介して油圧
シリンダ３３に連結されている。径大部３１ａの前端に
は割出しプレート３９が固着されている。割出しプレー
ト３９の両側面には割出し歯４０とパレット２０の歯２
５に噛み合う歯４１が環状に設けられ、一方、割出し歯
４０に噛み合う歯４２を設けた環状体４３が油圧シリン
ダ３７の前端面に固定されている。

油圧シリンダ３７のピストン４４は筒状に形成されてい
て、割出しスピンドル３１にドライメタル４５を介して
相対的回転が可能な状態に外嵌され、前端部がスラスト
軸受４６を介して径大部３１ａに係止されると共に、後
端部がスラスト軸受４７を介して割出しスピンドル３１
に嵌着固定したカラー４８に係止されている。一方、ピ
ストン４４は油圧シリンダ３７に対しては回り止めピン
（図示省略）を介して非回転状態に嵌合している。

したがって、ピストン４４は割出しスピンドル３１に対
して相対的に回転可能ではあるが、軸方向には拘束され
ていて、割出しスピンドル３１を軸方向へ作動させるこ
とができる。更に、割出しスピンドル３１の後側部に内
方へ突出するピン４９が固定され、該ピン４９がクラン
プ軸３０の外周面に設けたカム溝５０に係合し、クラン
プ軸３０がクランプ位置からアンクランプ位置へ又はそ
の逆に変位する際、軸方向へ移動すると同時に、少しだ
け回転変位するようになっている。

割出しスピンドル３１に連結する油圧シリンダ３．３の
俊端には割出し回転歯車５１が嵌着されていて、該歯車
５１を適宜の回転装置（図示せず）に連動して回転させ
ることにより、油圧シリンダ３３を介して割出しスピン
ドル３１が回転せしめられるようになっている。

次に、第５図ないし第９図を参照して旋回型パレットチ
ェンジャ２２について説明する。

パレットチェンジャ２２のベース６０はベッド１の正面
３の中央前方に配置され、第６図及び第７図に示されて
いるように、ベース６０の上部にはパレットクランプ装
置２１のクランプ軸３０と平行に延びる２本のガイドバ
ー６１．６１が横架して配設されている。旋回テーブル
６２の旋回軸６３は、カイトバー６１．６１に摺動自在
に支持された可動ケーシング６４に軸受６５．６６を介
して垂直に軸支されている。該可動ケーシング６４はベ
ース６０の側壁に付設した油圧シリンダ６７によりガイ
ドバー６１．６１に沿って往復移動せしめられ、旋回テ
ーブル６２をパレットクランプ装置２１に対し接近又は
離間させるようになっている。

第６図及び第８図に示されているように、上記旋回軸６
３の中間部分には旋回用ギヤ６８が嵌着されていて、該
ギヤ６８に噛み合うラック６９が可動ケーシング６４に
円勅可能に取り付けられ、該ラック６９を可動ケーシン
グ６４に付設した油圧シリンダ７０により往復作動せし
めてギヤ６８を回転させると、旋回テーブル６２が旋回
軸６３を中心に１８０度旋同寸るように構成されている
。

７１はパレット保持枠で、旋回テーブル６２の周部に直
径方向に相対向して配設される。該パレット保持枠７１
はパレット２０のフランジ部２４が回転自在に嵌合して
支持される保持リング７２を有し、該保持リング７２は
筒軸７３の両端部に固着突設したアーム７４．７４に固
着されている。

筒軸７３には支持軸７５が貫通し、かつキー止めされて
いる。一方、旋回テーブル６２の外周部には直径方向に
相対してそれぞれ２つの軸受ブラケット７６．７６が固
着されていて、両ブラケット７６．７６に支持軸７５の
両端が回転自在に支承されると共に、支持軸７５の一端
に固着した屈曲アーム７７に旋回テーブル６２の上面に
付設した油圧シリンダ７８のピストンロッド７９が連結
され、該油圧シリンダ７８により保持リング７２が支持
軸７５を支点にして水平位置から垂直位置に又はその逆
に傾動変位せしめられるように構成されている。

８０は保持リング７２の下部に付設したパレット係止装
置で、第９図に示されているように、保持リング７２に
固定したシリンダ８１に係止ピン８２が摺動自在に嵌装
され、該係止ピン８２は、一端８２ａが保持リング７２
を貫通し中心に向けて突出すると共に、他端８２ｂがシ
リンダ８１から突出し、その突出部分に鍔状片８３が取
り付けられている。また、係止ピン８２はシリンダ８１
に嵌挿したばね８４の作用で保持リング７２の内側に突
出するよう付勢されている。そして、保持リング７２に
パレット２０のフランジ部２４が嵌合されたとき、その
外周面に設けた係合穴８５に係止ピン８２の突出端部８
２ａが係合して、パレット２０が保持リング７２に対し
位置決めして保持されると共に、不測に保持リング７２
から脱落するのが防止される。一方、パレット２０の供
給又は取出し時及びクランプ操作時には鍔状片８３に作
動アーム８６が係合し、係止ピン８２をばね８４に抗し
て保持リング７２の外側方へ変位させ、パレット２０に
対する係止作用が解除されるように構成にされている。

次に、上記構成からなるパレット２０のクラン、プ装置
２１及び旋回型パレットチェンジャ２２の作動を説明す
る。

第２図、第５図及び第６図は、一方のパレット保持枠７
１が垂直位置に起立して、その保持リング７２に垂直姿
勢に保持されたパレット２０がクランプ装置２１に対向
位置し、かつ油圧シリンダ６７が作動して、矢印Ａで示
すように可動ケーシング６４及び旋回テーブル６２と共
にパレット２０がクランプ装置２１に接近移動している
状態を示している。

上記のようにパレット２０がクランプ装置２１に接近す
ると、先ず第３図及び第４図に示すように、クランプ板
３２の係止爪２８がパレット２０端面の切欠き部２７に
遊嵌して挿通し、クランプ板３２がパレット２０の凹部
２３に嵌合される。

この嵌合状態において係止装置８０の係止ピン８２がパ
レット２０の係合穴８５から１１５２ｍされ、パレット
２０が保持リング７２に回転可能に保持される。

次に、油圧シリンダ３３のピストン３４が後方へ作動し
、クランプ軸３０を軸方向後方へ変位させる。クランプ
軸３０は軸方向後方へ移動すると同時に、ピン４９とカ
ム溝５０との係合作用によって少しだけ回転変位する。

この回転変位に伴い、クランプ板３２が第４図に矢印Ｂ
で示す方向へ回転変位し、係止爪２８が係止突縁２６に
係合する。

その結果、パレット２０がクランプ板３２を介して割出
しプレート３９側へ引き込まれ、カービックカップリン
グの歯２５が割出しプレート３９の歯４１に噛み合う。

このとき割出しプレート３つの他方の割出し歯４０は環
状体４３の歯４２に噛み合っているので、該環状体４３
を介してパレット２０は油圧シリンダ３７にクランプさ
れることになる。このクランプ状態において、サドル４
、コラム６及び主軸頭ユニット９がそれぞれＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸方向に作動し、主軸頭ユニット１９の主軸１２
に装着された工具によりパレット２０に取り付けたワー
ク（図示せず）を加工する。

次に、上記パレット２０を回転割出しして前記ワークの
別の面に加工する場合には、まず上記のようにパレット
２０の歯２５が割出しプレート３９の歯４１に噛み合っ
た状態を保ちながら、油圧シリンダ３７のピストン４４
を前方へ作動させる。

このピストン４４の前進に連動して割出しスピンドル３
１がクランプ軸３０と一緒に前方へ押し出され、割出し
プレート３９の割出し歯４０が環状体４３の歯４２から
離れる。この状態で、割出し回転歯車５１を介して伝達
される回転力により割出しスピンドル３１が自転せしめ
られ、これに連動してパレット２０が所定角度だけ割出
し回転される。割出し回転操作が完了すると、ピストン
４４が後方へ戻り、これに連動して割出しスピンドル３
１も後退し、割出しプレート３９の割出し歯４０が歯４
２に噛み合って再びクランプ状態になる。このようなり
ランプ及び割出し回転操作により、パレット２０に取り
付けたワークの４面に加工することができる。一方、上
記ワークの加工中に、水平位置にある他方のパレット保
持枠７１に次に加工するワークを取り付けたパレット２
〇−が供給され、保持リング７２に嵌合して保持される
。

パレット２０に取り付けたワークの加工が完了すると、
油圧シリンダ３３のピストン３４が前方へ作動してクラ
ンプ軸３０を前進させ、これに連動してパレット２０が
押し出され、歯２５と歯４１が離間したアンクランプの
状態になる。同時にクランプ軸３０がピン４９とカム溝
５０との係合作用でわずかたけ回転変位し、再び第４図
に示すように係止爪２８が切欠き部２７に相対した状態
に戻る。しかるのち、油圧シリンダ６７が作動して可動
ケーシング６４及び旋回テーブル６２がガイドバー６１
に沿って後退し、パレット２０とクランプ板３２との係
合が解除されると共に、パレット保持枠７１がクランプ
装置２１から離間する。

次に、パレット２０−を水平姿勢に保持している他方の
パレット保持枠７１が、第２図及び第６図の仮想線で示
した垂直位置に起立し、続いて油圧シリンダ７０が作動
して旋回テーブル６２を１８０度旋同寸せる。この旋回
運動によって、次のパレット２０’がクランプ装置２１
に対向位置する。

一方、加工の完了したワークが取り付けられているパレ
ット２０はパレット保持枠７１を水平位置に傾動変位さ
せたのち、保持リング７２から取外される。

以下、上記操作を繰返し、かつ自動工具交換装置１４に
よる工具交換操作が相俟ってパレット２０の供給と種々
のワーク加工が自動的に連続して行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立形マシニングセンタの正面図、
第２図は同右側面図、第３図は同パレットクランプ装置
の要部縦断側面図、第４図は第３図の４−４線に沿う矢
視図、第５図は旋回型パレットチェンジャの平面図、第
６図は同要部縦断側面図、第７図は第６図の７−７線に
沿う矢視図、１・・・・・・ベッド　　　　　３・・・
・・・ベッド正面４・・・・・・サドル　　　　　６・
・・・・・コラム９・・・・・・主軸頭ユニット　１２
・・・主軸１３・・・工具マガジン　　１４・・・自動
工具交換装置１５・・・Ｎ（Ｊ置　　　　２０・・・パ
レット２１・・・パレットクランプ装置 ２２・・・旋回型パレットチェンジャ ３０・・・クランプ軸　　　３１・・・割出しスピンド
ル３２・・・クランプ板　　　６２・・・旋回テーブル
６３・・・旋回軸　　　　　６４・・・可動ケーシング
７１・・・パレット保持枠　７２・・・保持リング８０
・・・パレット係止装置 特許出願人　　　株式会社　森精機製作所ｆ−、へ゛”
／ド　　　　　　　　　　　う−ｍ−−ｔぐ一ノド正６
わ４−４ド１し　　　　　　６−−−つラムｑ−Ｊ％１
ＩＪ１１コ−”ｚ）　　　　　　ｔｚ−＝−’ｉ１１詩
ｌＪ−−−グー県で力〕り／　　　　／４−−一一白兎
〃Ｌ県夕涜か装置Ｌｊ５−−−−ＮＣ４を釘、ｌｉｉ　
　　　　　ＺＯ−−一人°し・／ト１Ｊ−−−へ２し”
ｔ’ドアー７碧窄盈２２−一一体ｔ／６Ｌ−ット４Ｉ〕
シ）マ’）０−−−−７ランプを由　　　　　ラｔ−−
−−割血しスピ羽し−５Ｚ−−−７”７ン７°＆　　　
　６ｚ−−−−掴’ｆ−＃”ｒＬ−ｂ４−−−一−″Ｗ
＊７７／７″−シング。 ｙｏ　　−−−／−Ｌ−１ｆ−４！ＪｋＪｆｃＬ第４図 第４図 ｒ 第７図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベッドの正面に沿って配設され、パレットを垂直
   姿勢に支持してクランプすると共に、水平軸の周りに回
   転割出し可能なパレットクランプ装置と、 前記ベッドの正面前方に配置された旋回型パレットチェ
   ンジャと、 前記ベッドの上面に左右方向（Ｘ軸）へ摺動可能に載置
   されたサドルと、 該サドルの上面に前後方向（Ｙ軸）へ摺動可能に載置さ
   れたコラムと、 該コラムの正面に上下方向（Ｚ軸）へ摺動可能に取り付
   けられた主軸頭ユニットと、 前記ベッドの側方に付設された工具マガジン及び自動工
   具交換装置と、 前記サドル、コラム、主軸頭ユニット及び前記各装置を
   ＮＣ制御するＮＣ装置と、 を備えていることを特徴とする旋回型パレットチェンジ
   ャ付立形マシニングセンタ。
2. （２）前記旋回型パレットチェンジャは垂直軸の周りに
   旋回可能な旋回テーブルを有し、前記パレットをその中
   心線の周りに回転可能に保持できるように構成した少な
   くとも２つのパレット保持枠が前記旋回テーブルに対し
   て水平位置と垂直位置に変位可能に取り付けられていて
   、水平位置にあるとき前記パレットが前記パレット保持
   枠に供給保持され、該パレットを保持した前記パレット
   保持枠が垂直位置に変位したのち、旋回移動して前記パ
   レットクランプ装置と対向位置し、この対向位置におい
   て前記パレット保持枠を前記パレットクランプ装置に接
   近又は離間させる移動手段を有し、前記パレットを前記
   パレット保持枠に回転可能に保持した状態で前記パレッ
   トクランプ装置にクランプさせるように構成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の旋回型パ
   レットチェンジャ付立形マシニングセンタ。