JPS6322209A - 同時並行加工用工作機械 - 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、比較的多量に製造される製品の加工において
、同サイズの穴を多数穿設し、穿設した穴に対し再び加
工を行うような工作機械に関する。

従来の技術 ワークに対し穴を穿設し、穿設した穴に対しねじ立て加
工を行ったり、または、リーマ加工、座ぐり、さらに大
きな穴にするために穴あけ加工を行う場合がある。この
ような加工は従来、多軸ボール盤、ラジアルボール盤ま
たは専用Ｒ等により穴あけ加工とその後のねじ立て加工
等の加工を別々の工作機械で行っていた。また、自動工
具交換装置の付いたマシニングセンタを数値制御装置で
制御することによって工具を交換しながらこれらの加工
を行っていた。

発明が解決しようとする問題点 加工面にドリルにより同サイズの穴を多数穴あけを行っ
た後、それ等にねじ立て加工やリーマ加工等順次加工を
行う方式であると、その加工に時間を要し、特に多量に
生産する製品のワークに対し多数の位置に加工を行う場
合、例えば、トランスミッションケースやシリンダヘッ
ドに多数のねじ立て加工するような場合、穴あけ加工に
おいて、ワークに対しドリル位置を位置決めし、穴あけ
加工を行い、再び穿設された穴に対しねじ立て加工を行
うためタップをワークに対し位置決めを行わねばならず
、穴あけ加工とねじ立て加工を別々の工作機械で行うと
すると、工作橢械を高価にし、かつ、加工時間が長くな
るという欠点がある。

また、自動工具交換付マシニングセンタを数値制御装置
で制御して工具を交換しながら加工する場合においても
、加工に時間を要し、工作機械も高価なものとなる。

そこで、本発明の目的は、１個のワークに対する穴あけ
加工と、穴あけされた別のワークに対し゛、ざらに別な
加工を同時平行に行う安価で能率的な工作機械を提供す
ることにある。

問題点を解決するための手段 スライドテーブルに一定間隔を隔てて、少なくとも１組
のドリリングユニットと他の加工ユニットを固着し、上
記ドリリングユニット及び他の加工ユニットを加工位置
に移動させるための上記スライドテーブルを直交する第
１．第２の軸方向に移動させる第１の軸駆動手段及び第
２の軸駆動手段を設け、制御手段により上記第１．第２
の軸駆動手段を制御して、加工位置を位置決めし上記ド
リリングユニットと他の加工ユニットを同時に駆動制御
することによって上記問題点を解決した。

作　　用 同−形状のワークに対し、穴あけ加工とそれに続く加工
を行う場合、穴あけがされてないワークと、すでに上記
ドリリングユニットで穴あけされたワークを上記ドリリ
ングセットと他の加工ユニット間の間隔と同一間隔で配
設し、上記制御手段によって第１．第２の軸駆動手段を
駆動し位置決めして加工を行えば、一方のワークにはド
リリングユニットによって穴あけ加工が行われ、他方の
ワークにはすでに穴あけされた穴に対し、他の加工ユニ
ットにより他の加工が同時に行われることとなる。この
ようにして、一方のワークには順次穴あけ加工を行って
いる間、他方のすでに穴あけ加工が終了したワークに対
しては、同時平行に他の加工が施されることとなる。

そし、て、１組のワークに対し加工が終了すると、穴あ
け加工が完了したワークを他の加工ユニットに対応する
位置に移し、ドリリングユニットに対応する位置に新し
いワークを前回と同様に配置し、同様な処理を行えば、
穴あけ加工と他の加工が同時に行われ、能率的にワーク
に対し加工が行われる。そして、穴あけ加工と他の加工
に対し各々位置決め手段が必要なく１つの位置決め手段
によって位置決めされるから工作機械は安価なものとな
る。

実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例による工
作機械を説明する。

第１図及び第２図において、１はベッドであり、該ベッ
ド１の上面一方側にはサブベッド２が据え付けられてお
り、該サブベッド２の前方のベッド１上面他方側はワー
クＷ１．Ｗ２の載置部となっている。サブベッド２上面
にはＸ軸スライドベース５が固定され、該Ｘ軸スライド
ベース５の両側面にはＸ軸方向に延びるリニアモーショ
ンガイドレール４が設けられ、キャリヤー７が該リニア
モーションガイドレール４により該レールに沿ってＸ軸
方向に摺動可能にガイドされている。該キャリヤー７に
は図示しないボールナットが固着されており、該ボール
ナットは、ベース５内でＸ軸方向に延びるボールスクリ
ュー６と螺合しており、該ボールスクリュー６はＸ軸周
サーボモータ３によって回転駆動され、その結果、ボー
ルスクリュー６に螺合するボールナットを介してキャリ
ヤー７をＸ軸方向に移動させるようになっている。

上記キャリヤ−７上面には断面Ｈ状のＹ軸スライドベー
ス９が固着され、該スライドベース９の反サブベッド２
側の半部の基壁及び両側壁には、Ｙ軸方向に延びるリニ
アモーションガイドレール１１が設けられ、中空のスラ
イドテーブル１０が該テーブルの空洞部を貫通して延び
る該リニアモーションガイドレール１１により該レール
に沿ってＹ軸方向に摺動可能に支持されている。詳しく
は、第２図に示すように、スライドテーブル１０は上記
リニアモーションガイドレール１１に３点で、すなわち
該テーブルの上壁及び両側壁において支持されている。

上記スライドテーブル１０の底壁にはさらにボールナッ
ト１９が固着され、該ボールナット１９はＹ軸方向に延
びるボールスクリュー１２に螺合している。該ボールス
クリュー１２はＹ軸スライドベース９のサブベッド２側
に取付けられたＹ軸周サーボモータ８によって回転駆動
され、ボールナット１９及び該ナツトと一体移動自在の
スライドテーブル１０をＹ軸方向に移動させるようにな
っている。

上記要素３〜７等でスライドテーブル１ｏをＸ軸方向に
移動させるＸ軸駆動手段が構成され、要素８．９．１１
．１２．１９等でスライドテーブル１ｏをＹ軸方向に移
動させるＹ軸駆動手段が構成されている。

さらに、上記スライドテーブル１０には互いに所定間隔
りを隔てて、ドリリングユニット１４とタップユニット
１７とが固着され、該ドリリングユニット１４及びタッ
プユニット１７にはドリル１３及びタップ１６が、ベー
ス１のワーク載置部方向に向くように夫々配設されてい
る。上記間隔りは、ワークＷ１．Ｗ２の幅寸法と両ワー
クの配役間隔との和に等しく設定され、各ユニットが各
ワークに対向して配されるようにされている。１５はド
リリングユニット１４を駆動するドリル用モータ、１８
はタップユニット１７を駆動するタップ用モータである
。

第３図において、ドリリングユニット１４は、中空円筒
状の筐体１４ａと、該筐体に連動自在に嵌合する中空の
一体型のピストン３４ａ及びピストンロッド３４とを有
しており、該ピストンロッド３４は、該ピストンロッド
３４を貫通するスピンドル３７をベアリング３５−１．
３５−２を介して回動自在、かつ相対軸方向移動不能に
支持している。

該スピンドル３７のドリル装着用の一端はドリリングユ
ニットの筺体１４ａより外方に突出しており、他端は平
どり３７ａがされ、略角柱になっている。このスピンド
ル３７の平どり３７ａがされた部分にはベアリング３５
−３を介してドリリングユニット１４の筐体１４ａによ
り回転自在に支持されたスリーブ３１ａが該スピンドル
３７と一体回転可能かつ、相対軸方向移動可能に嵌合し
、該スリーブの外方端に固着されたＶプーリ３１の回転
をスピンドル３７に伝えると共に、スピンドル３７が軸
方向（第３図中左右方向）に移動できるようになってい
る。上記■プーリ３１とドリル用モータ１５のモータ軸
に取付けられたＶブー９３０間にはＶベルト３２が架け
られており、ドリル用モータ１５の回転により■プーリ
３０．■ベルト３２．■プーリ３１．スリーブ３１ａを
介してスピンドル３７を回転させるようになっている。

また、ピストンロッド３４と一体のピストン３４ａの両
端面に油圧ａ５６からの圧力油をソレノイドバルブ４２
を介して供給できるようになっており、該ソレノイドバ
ルブ４２を切換えることによって、ピストンロッド３４
及び該ピストンロッド３４に回動自在かつ相対移動不能
に支持されたスピンドル３７を軸方向に移動させるよう
になっている。

また、ピストンロッド３４の一端にはドグ取付は用リン
ク５７が固着され、該リンク５７に設けられたドグ３８
と該ドグを検出するリミットスイッチ３９．４０によっ
てピストンロッド３４のストロークを検出するようにな
っている。なお、３６はオイルシール、５４−１．５４
−２はＯリング、４１はフローコントロールバルブ、５
２はベアリング３５−２を固定するナツト、５３はワッ
シャである。

第４図は上記タップユニット１７を一部を断面で示し、
中空円筒状の筐体１７ａには中空スピンドル４９が挿入
され、タップ１６（第１図）が取付けられる該スピンド
ル４つの一端は筐体１７ａより外方に突出し、他端はマ
スターネジ４６が切られ、該マスターネジ４６にはタッ
プユニット１７の筐体１７ａに固着されたマスターナツ
ト４７が螺合している。さらに、周面が平どり４４ａさ
れた駆動軸４４の角柱部が、スピンドル４つに形成され
た角穴と嵌合し、スピンドル４つと駆動軸４４とが相対
的に回転不能でかつ軸方向へ摺動可能に連結されている
。上記駆動軸４４の一端、トルクリミッタ４３を介して
スプロケット４５が固着され、タップ用モータ１８によ
り該モータ１８のモータ軸に取付けられたスプロケット
５９及びローラチェーンを介して回転駆動されるように
なっている。また、スピンドル４つにはベアリング６０
を介してドグ用リンク６１が固着され、該リンク６１に
設けられたドグ５０と該ドグ５０を検出するリミットス
イッチ５１．５２とにより、スピンドル４９０ストロー
ク、即ちタップ１６のストロークを検出するようになら
でいる。なお、４８はガイドメタル、５５−１はダスト
シール、５５−２はオイルシールである。

第５図は工作様械の制御系を示し、数値制御装置２０は
、中央処理装置（以下ＣＰＵという）２２、制御プログ
ラムや各種設定値、パラメータ等を記憶するメモリ２１
及び各梗指令や設定値等を入力する手動データ入力装置
２３を有している。

さらに、該数値制御装置２０には上記Ｘ軸周サーボモー
タ３．Ｙ軸用サーボモータ８を夫々駆動制御するための
Ｘ軸ドライブユニット２６．Ｙ軸ドライブユニット２５
と、シーケンサ２４とが接続されている。該シーケンサ
２４は一方ではドリリングユニット１４のドリル用モー
タ１５．ソレノイドバルブ４２（第３図）、リミットス
イッチ３９．４０（第３図）に接続され、他方では、タ
ップユニット１７のタップ用モータ１８．リミットスイ
ッチ５１．５２　（第４図）に接続されている。

次に、上述の構成の工作礪械の動作を第６図。

第７図を参照して説明する。

まず、穴あけされてないワークＷ１をベッド１のワーク
載置部のドリリングユニット１４に対応する規定位置に
クランプし、すでに穴あけされたワークＷ２をタップユ
ニット１７に対応する規定位置にクランプする（なお、
始め、穴あけされたり−クＷ２がない場合は、穴あけさ
れてないワークＷ１のみを載置する）。ワークＷｌ、Ｗ
２は、第２図に示すようにドリル１３とタップ１６間の
間隔りと同じ間隔で載置されクランプされる。

数値制御装置２０のＣＰｔＪ　２２は、スタート信号が
入力されたか否かを判断しており（ステップＳ１）、数
値制御装置２０の手動データ入力装置２３よりスタート
信号を入力すると１、スタート信号の入力を判別し、メ
モリ２１に記憶されたＮＣ加ニブログラムを読出し、１
番目のシーケンス番号の１ブロツクを読取る（ステップ
８２）。読取ったブロックの指令がプログラム終了指令
でなければ（ステップＳ３）、読取ったブロックのデー
タパルス分配を行い、Ｘ軸ドライブユニット２６、Ｙ軸
ドライブユニット２５を介してＸ軸周サーボモータ３．
Ｙ軸周サーボモータ８を駆動し、スライドテーブル１０
ひいてはドリル１３及びりツブ１６の位置決めを行う〈
ステップ８４）。詳しくは、Ｘ軸周サーボモータ３が駆
動されると、ボールスクリュー６が回転し、該ボールス
クリュー６に螺合するボールナット及び該ボールナット
に固着されたキャリヤー７をリニアモーションガイドレ
ール４に沿ってＸ軸方向に移動させ、スライドテーブル
１０をＮＧ加ニブログラムで指令されたＸ軸位置に位置
決めする。また、Ｙ軸周サーボモータ８が駆動されると
、ボールスクリュー１２が回転し、該ボールスクリュー
１２と螺合するボールナット１９及び該ボールナット１
９に固着されたスライドテーブル１０をリニアモーショ
ンガイドレール１１に沿ってＹ軸方向へ移動させ、スラ
イドテーブル１０をＮＣ加ニブログラムで指令されたＹ
軸位置に位置決めする。こうして、Ｘ。

Ｙ軸の位置決めが完了すると、数値制御装置２０のＣＰ
Ｕ２２はシーケンサ２４に加工指令を出力しくステップ
Ｓ５）、再びステップＳ１へ移行し、次のスタート信号
が入力されたか否か判断を行う。

一方、シーケンサ２４は第７図に示すシーケンス処理を
行うもので、数値制御装置２０から加工指令が入力され
た否か判断しており（ステップＳ６）、加工指令が入力
されると、ドリル用モータ１５、タップ用モータ１８を
正転させると共にソレノイドバルブ４２を切換えて、ド
リリングユニット１４のピストンロッド３４がワークＷ
１方向へ変位するように油圧をピストン３４ａに印加す
る（ステップ８７）。ドリル用モータ１５が駆動される
と、Ｖプーリ３０．Ｖベルト３２．Ｖプーリ３１を介し
てスリーブ３１ａを回転させ、スリーブ３１ａに対し、
平どり３７ａによって相対的に軸方向には摺動可能で、
回転方向には移動不能に係合されたスピンドル３７はス
リーブ３１ａの回転と共に回転する。そして、油圧源５
６より供給された圧力油がピストン３４ａをワークＷ１
方向（第３図の左方向）へ押圧するから、ピストンロッ
ド３４に相対的に回転可能で軸方向に移動不能に固着さ
れているスピンドル３７はワークＷ１方向に変位し、こ
のため、スピンドル３７に固着されたドリル１３は回転
しながらワークＷ１を押圧し、穴あけ加工を行うことと
なる。

一方、タップ用モータ１８が駆動されると、スプロケッ
トホイール５９．ローラチェーン５８゜スプロケットホ
イール４５．トルクリミッタ４３を介してトルクリミッ
タ４３で制限されるトルク以下で駆動軸４４を正転させ
、該駆動軸４４の平どり４４ａにより相対的に軸方向移
動可能で回転方向に移動不能に係合されたスピンドル４
つを回転させることとなる。スピンドル４９に設けられ
たマスターネジ４６はタップユニット１７の筐体１７ａ
に固定されたマスターナツト４７と螺合しているため、
スピンドル４９はマスターネジ４６゜マスターナツト４
７のピッチに応じて毎回転当り所定距離だけ前進（第４
図中左方向）し、穴あけされたワークＷ２に対しねじ立
てを行う。

かくしてスピンドル３７．４９が前進する（第３、第４
図中左方向）が、シーケンサ−２４はリミットスイッチ
４０またはリミットスイッチ５２のどちらか一方から信
号入力があるか否か判断しくステップ８８．８９）、例
えば先にリミットスイッチ４０をドグ３８が踏みオンと
なり（ステップＳ８）、ワークＷ１に対し穴あけ加工が
終了すると、ドリル用モータ１５を停止させ、ソレノイ
ドバルブ４２を切換えてドリリングユニット１４への圧
力油の供給を停止する（ステップ５１０）。

そして、リミットスイッチ５２をドグ５０が踏みオンと
なると（スイング５１１）、タップ用モータ１８を停止
させステップＳ１６へ移行する。

一方、リミットスイッチ４０がオンする前にリミットス
イッチ５２がドグ５０を踏みオンとなりワークＷ２への
ねじ立加工が終了すると（ステップ＄９）、タップ用モ
ータ１８を停止させ（ステップ５１３）、その後リミッ
トスイッチ４０からオン信号が入力されると（ステップ
５１４）、ドリル用モータ１５を停止させソレノイドバ
ルブ４２を切換え、圧力油のドリリングユニットへの供
給を停止する（ステップ５１５）。

かくして、リミットスイッチ４０，５２がオンとなり、
ワークＷ１．Ｗ２に対し、穴あけ及びタップ立て加工が
終了すると、タップ用モータ１８を逆転させ、かつ、ソ
レノイドバルブ４２を切換えて油圧源５６からの圧力油
をピストン３４ａが復帰する方向（第３図中右方向）に
供給する（゛ステップ８１６）。その結果、ドリル１３
は回転を停止し、タップ１６は逆転しながら復帰し、リ
ミットスイッチ３９がドグ３８を踏みオンとなり（ステ
ップ８１７）、リミットスイッチ５１をドグ５０が踏み
オンとなると（ステップ５１８）、タップ用モータ１８
の駆動を停止し、ソレノイドバルブ４２を中立位置に作
動させ切換えて油圧源５６からの圧力油のドリルユニッ
ト１４への供給を停止しくステップ５１９）、次の加工
位置への位置決めを行うためにスタート信号を数値制御
装置２０に送出する（ステップ５２０）。数値制御装置
２０のＣＰＵ２２はスタート信号が入力されると第６図
の処理を行い、次のシーケンス番号のブロックを読み前
述同様な処理を行う。

以下同様に、ワークＷ１に対し穴あけ加工を行い、ワー
クＷ２に対してはねじ立て加工を順次行い、ＮＣ加ニブ
ログラムで指令された位置に対し穴あけ加工及びねじ立
て加工が完了し、次のブロックを読んだとき、ステップ
Ｓ３で加ニブログラム終了コードが読まれると、１組の
ワークＷ１゜Ｗ２に対する加工が終了する。

次に、ねじ立て加工を終了したワーク〜■２をベース１
から取外し、穴あけ加工したワークＷ１をねじ立て加工
位置へ移してクランプし、新しいワークを穴あけ加工位
置にクランプして前述同様に穴あけ加工及びねじ立て加
工を行う。

なお、上記実施例では、スライドテーブル１０に固定さ
れたドリリングユニット１４とタップユニット１７との
間隔りは一定としたが、この間隔りよりも大きいワーク
Ｗ１．Ｗ２に対し加工を行おうとすると、同時加工がで
きなくなる。そのために、ドリリングユニット１４とタ
ップユニット１７との間隔を調整できるように、スライ
ドテーブル１０に対し、スライドできるようなスライド
プレート（図示略）を調整自在に固定し、このスライド
プレートにドリリングユニット１４．タップユニット１
７を固定すればよい。この際、ベース１のワーク載置部
にワークを上記ドリリングユニット１４とタップユニッ
ト１アとの間隔に応じた位置に載置、クランプする必要
がある。

また、ドリリングユニット１４とタップユニット１７と
を上記実施例のようにＸ軸と平行にかつ互いに間隔りを
あけてスライドテーブル１０に固着するのではなく、Ｙ
軸と平行にかつ互いに間隔りをあけてスライドテーブル
１０に固着してもよく、このときはワークＷ１．Ｗ２を
Ｙ軸と平行に載ｕしクランプする必要がある。さらに、
キャリヤー７に対し、スライドベース９を第１図中垂直
に固定すれば、仮にこの軸をＺ軸としてＸ−Ｚ軸平面に
対し位置決めができることとなり、上下に載置されたワ
ーク（Ｚ軸に平行に載置されたワーク）に対し、同時加
工を行える（この場合、ドリリングユニット１４とタッ
プユニット１７はＺ軸と平行にかつ互いに間隔りをおい
てスライドテーブル１０に固定される）。また、Ｘ軸と
平行に載置されたワークのＸ、Ｚ軸方向に延びる側面に
対して同時加工が行える（この場合、ドリリングユニッ
ト１４とタップユニット１７はＸ軸と平行にかつ互いに
間隔りをおいてスライドテーブルに固定される）。

さらに、タップユニット１７を他の加工ユニット、例え
ば、リーマ加工ユニットや座ぐり加工ユニット、中ぐり
ユニット、さらにはドリリングユニット１４のドリルの
径よりも大きい径のドリリングユニット等に置き変えれ
ば、各々リーマ加工や座ぐり加工等がドリリングユニッ
ト１４による穴あけ加工と同時に行うことができる。

発明の効果 以上述べたように、本発明は、ドリリングユニットと他
の加工ユニラットが１つの位置決め手段によって同時に
位置決めされ、同時に駆動制御されるから、ドリリング
ユニットによってワークの穴あけ加工を行うと同時にす
でに穴あけ加工の終わったワークに対し、タップ立て等
の他の加工を行うことができ、同時に加工が進行するか
ら能率的に加工が行うことができる。さらに、位置決め
手段が１台でよいことから、撮械が安価となり経法的で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は同実施例
の正面図、第３図は同実施例におけるドリリングユニッ
トの一部断面説明図、第４図は同実施例におけるタップ
ユニットの一部断面説明図、第５図は同実施例における
制御系のブロック図、第６図は同実施例における数値制
御装置の動作処理フローチャート、第７図は同実施例に
おけるシーケンサの動作処理フローチャートである。 ３・・・Ｘ軸用サーボモータ、４，１１・・・リニアモ
ーションガイドレール、５・・・Ｘ軸周スライドベース
、７・・・キャリヤー、８・・・Ｙ軸周サーボモータ、
９・・・Ｙ軸周スライドベース、１３・・・ドリル、１
４・・・ドリリングユニット、１５・・・ドリル用モー
タ、１６・・・タップ、１７・・・タップユニット、１
８・・・タップ用モータ、２０・・・数値制御装置、２
４・・・シーケンサ、Ｗｌ、Ｗ２・・・ワーク。 第１図 第２図 第５図 第６図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定間隔を隔てて少なくとも１組のドリリングユ
   ニットと他の加工ユニットが固着されたスライドテーブ
   ルと、該スライドテーブルを直交する第１、第２の軸方
   向に移動させる第１の軸駆動手段及び第２の軸駆動手段
   と、上記第１、第２の軸駆動手段を制御して加工位置を
   位置決めし上記ドリリングユニットと他の加工ユニット
   を同時に駆動制御する制御手段とを有することを特徴と
   する同時平行加工用工作機械。
2. （２）上記ドリリングユニットと他の加工ユニットはそ
   の間隔を調整可能に上記スライドテーブルに固着されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の同時平行加工用工作機
   械。
3. （３）上記他の加工ユニットはタップユニットである特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の同時平行加工用
   工作機械。
4. （４）上記他の加工ユニットはドリリングユニットであ
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の同時平行加
   工用工作機械。
5. （５）上記他の加工ユニットはリーマ加工ユニットであ
   る特許請求の範囲１項または第２項記載の同時平行加工
   用工作機械。
6. （６）上記他の加工ユニットは座ぐりユニットである特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の同時平行加工用
   工作機械。
7. （７）上記第１の軸駆動手段及び第２の軸駆動手段は、
   各々サーボモータと、該各々のサーボモータで駆動され
   るボールスクリューと、該ボールスクリューと螺合する
   ボールナットと、リニアモーションガイドレールが固着
   されたスライドベースを有し、上記スライドテーブルは
   一方の軸駆動手段のボールナットに固着され上記リニア
   モーションガイドレールで３点で支持ガイドされ、該一
   方の軸駆動手段のスライドベースは他方の軸駆動手段の
   ボールナットに固着されて上記リニアモーションガイド
   レールで支持されている特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項、第４項、第５項または第６項記載の同時平行
   加工用工作機械。