WO2016027327A1 - マシニングセンタ - Google Patents

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WO2016027327A1
WO2016027327A1 PCT/JP2014/071760 JP2014071760W WO2016027327A1 WO 2016027327 A1 WO2016027327 A1 WO 2016027327A1 JP 2014071760 W JP2014071760 W JP 2014071760W WO 2016027327 A1 WO2016027327 A1 WO 2016027327A1
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tool
machining center
tool magazine
magazine
spindle
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PCT/JP2014/071760
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English (en)
French (fr)
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和哉 浅川
周一 平田
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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Priority to JP2016543529A priority patent/JP6419193B2/ja
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    • Y10T483/179Direct tool exchange between spindle and matrix
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    • Y10T483/1795Matrix indexes selected tool to transfer position
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    • Y10T483/00Tool changing
    • Y10T483/18Tool transfer to or from matrix
    • Y10T483/1845Plural matrices
    • Y10T483/1855Plural matrices including tool replenishing

Definitions

  • the present invention relates to a machining center capable of automatically replacing a tool attached to a spindle.
  • Patent Document 1 (A) a spindle head having a spindle to which a tool is attached and a spindle rotating device that rotates the spindle, (B) a head lifting device that moves the spindle head in the vertical direction, and (C) A head moving device that moves the spindle head in two directions orthogonal to each other along a horizontal plane; (D) a work table that holds the workpiece; and (E) a plurality of tools that each hold a tool attached to the spindle.
  • a tool magazine having a tool holder and storing a plurality of tools, and one of the tools stored in the tool magazine and a tool attached to the spindle can be automatically exchanged.
  • a type machining center, a machining center with a so-called automatic tool changer is described.
  • the tool magazine is arranged at the center of the machine, specifically, between the work table and the control panel, and below the moving device that moves the spindle. Therefore, there is a problem that an approach for tool change and maintenance of the tool magazine is difficult.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a machining center capable of easily performing tool replacement and maintenance of a tool magazine.
  • the machining center of the present invention has a machine body that supports the head moving device and the head lifting device on its upper part, and is configured so that a tool magazine is accommodated inside the machine body, It has a magazine moving device for moving the tool magazine, and at the time of exchanging the tool, the tool magazine is advanced so as to protrude from one side of the machine body, and a head moving device is used for exchanging among a plurality of tool holders. And is configured to be located in an area where the spindle is moved, The entire tool magazine is configured to be able to be moved to the outside of the machine main body beyond the movable range of the tool magazine by the magazine moving device and detached from the machine main body.
  • the machining center of the present invention it is possible to move the entire tool magazine to the outside of the machine body by using the structure for moving the tool magazine and to detach it from the machine body. Maintenance can be easily performed.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the system relevant to the machining system with which the machining center which is one Embodiment of this invention is mounted in the viewpoint from the right front. It is a perspective view which shows the system shown in FIG. 1 in the state from which some exterior panels were open
  • FIG. 6 It is a perspective view which shows the tool magazine with which the machining center shown in FIG. 6 is provided. It is a perspective view which shows a mode that the tool magazine was removed from the machine main body. It is a figure which expands and shows the tool magazine periphery in FIG.
  • the related system includes a base 10 and four work machine modules 12 (hereinafter simply referred to as “modules”) arranged and placed on the base 10. It is configured to include.
  • FIG. 1 shows a state where the exterior panel is stretched
  • FIG. 2 shows a state where a part of the exterior panel is opened
  • FIG. 3 shows a state where the exterior panel is removed. Has been.
  • the side on which the operation panel 14 is provided is referred to as the front side, and “front / rear”, “left / right”, and “up / down” related to the system are viewed from the front side of the system.
  • Each of the four work machine modules 12 shown in FIGS. 1 to 3 is a lathe module in which a lathe is modularized, and is held by a head 18 while rotating a workpiece W4 (see FIG. 3) by a spindle 16. Cutting is performed on the workpiece W4 located at the work position by the cutting tool 20.
  • the work is transported across the modules 12 by the work transport device 22.
  • the workpiece transferred by the workpiece transfer device 22 is mounted on a chuck, which is a holder attached to the tip of the spindle 16, by the workpiece transfer device 24.
  • the workpiece that has been processed by the module 12 is transferred from the chuck to the workpiece transfer device 22 by the workpiece transfer device 24, and is transferred to the next module 12 by the workpiece transfer device 22.
  • the workpiece transfer / removal device 26 is movable in the arrangement direction along a pair of rails 28 attached to the front surface of the base 10, and transfers workpieces across a plurality of modules 12.
  • the workpiece transfer / removal device 26 includes an articulated arm 30 and a chuck 32 that is provided at the tip of the arm 30 and holds a workpiece.
  • the workpiece transporting attachment / detachment device 26 can extend the arm 30 to the processing position of the module 12, receive the workpiece from the processing position by the chuck 32, and attach the workpiece to the processing position. It is.
  • W1 in FIG. 2 and W4 in FIG. 3 are works positioned at the set work position
  • W2 in FIG. 2 is a work conveyed across each module 12 by the conveying device
  • W3 is in each module 12. 2 schematically shows the space area of the workpiece when it is transferred to the work position.
  • the four modules 12 have almost the same shape, size, and structure, and are arranged close to each other at a set arrangement pitch in the arrangement direction. Yes.
  • the interval between the modules 12 is 50 mm or less, and actually, the four modules 12 are arranged with almost no gap.
  • Each module 12 has a generally rectangular parallelepiped shape, and the horizontal dimension (hereinafter sometimes referred to as “module width”) is the same as the longitudinal dimension (hereinafter sometimes referred to as “module length”). It is considerably small.
  • the base 10 has the dimension of the left-right direction substantially the same as the dimension of the left-right direction of the whole four modules 12 when the four modules 12 are mounted. In other words, the base 10 has such a size that the four modules 12 are just placed in the left-right direction.
  • the base 10 includes two base units 34 that are aligned and fixed to each other. As shown in FIG. 5, each base unit 34 can mount two modules 12. Each of these two base units 34 is standardized and has the same shape, size, and structure.
  • each base unit 34 is provided with a number of rail pairs 36 corresponding to the number of modules mounted thereon, specifically, two rail pairs 36 arranged side by side in the arrangement direction. It has been.
  • One rail pair 36 is composed of a pair of rails 38 laid so as to extend in the intersecting direction (front-rear direction) at an interval.
  • the rail 38 defines a track along which the module 12 moves when the module 12 is pulled out.
  • a pair of wheels 40 on the front and rear sides that is, two pairs of wheels 40 are rotatably held by a bed 42.
  • the module 12 can be easily pulled out of the base unit 34 on both sides in the crossing direction, more specifically on the front and rear sides. It is possible. Incidentally, the rightmost module 12 in FIG. 2 and the second module 12 from the right in FIG. 3 are drawn forward in the crossing direction.
  • FIG. 5 shows a state in which the module 12 is pulled out from behind using the carriage 44.
  • the carriage 44 has a pair of rails 46 having the same cross-sectional shape and the same interval as the pair of rails 36 provided in the base unit 34, and the pair of rails 46 has a pair of rails 38. Set against base 10 to extend. In this state, a part or the whole of the module 12 can be moved onto the carriage 44.
  • the work machine module 50 is a module in which a vertical machining center is modularized. As will be described in detail later, the work machine module 50 performs a cutting process on a work W5 fixed and held on a work table by a drill, an end mill, or the like. In the following description, this work machine module 50 may be referred to as a drill mill module 50.
  • the drill mill module 50 is a machining center according to an embodiment of the present invention.
  • the drill mill module 50 uses the same bed 42 as the lathe module 12 and has the same module width.
  • the module width of the drill mill module 50 is made considerably smaller than the dimension in the front-rear direction, similarly to the lathe module 12.
  • the configuration of the drill mill module 50 that realizes the small module width and the configuration of the machining system that includes the drill mill module 50 will be described in detail.
  • the drill mill module 50 includes a bed 42 that rotatably holds a plurality of wheels 40, a module main body 52 that is provided on the bed 42 and performs a processing operation, and the module main body. And a control panel 54 for controlling 52.
  • the module main body 52 includes a machine main body 60 fixed on the bed 42, a spindle head 62 that holds the tool at the lower end, a head lifting device 64 that moves the spindle head 62 in the vertical direction, and the spindle head 62.
  • a head moving device 66 that moves along a horizontal plane by moving in two orthogonal directions, and a work table 68 that holds the work W5 are provided.
  • the machine body 60 supports a head moving device 66 and a head lifting device 64 at the upper part of the machine body 60.
  • a first slider 70 is supported on the upper portion of the machine body 60 so as to be slidable in the front-rear direction by a pair of guide rails 72 provided on the first slider 70 and a plurality of bearings 74 provided on the machine body 60.
  • the first slider 70 is moved in the front-rear direction by a front-rear movement mechanism including a front-rear movement motor 76 and a ball screw mechanism.
  • a second slider 80 as a head holding body for holding the spindle head 62 slides in the first slider 70 in the left-right direction along a pair of guide rails 82 provided on the front surface of the first slider 70.
  • the second slider 80 is moved in the left-right direction by a left-right moving mechanism including a left-right moving motor 84, a ball screw mechanism 86, and the like. That is, the head moving device 66 includes the first slider 70, a pair of guide rails 72, a bearing 74, a forward / backward moving mechanism, a second slider 80, a pair of guide rails 82, a left / right moving mechanism, and the like. It is.
  • the spindle head 62 is supported by the second slider 80 so as to be slidable in the vertical direction by a pair of guide rails 90 provided on the spindle head 62 and a plurality of bearings 92 provided on the second slider 80.
  • the head lifting / lowering device 64 includes a head lifting / lowering motor 94 and a ball screw mechanism as main components, and the spindle head 62 is moved in the vertical direction by the head lifting / lowering device 64.
  • the spindle head 62 is supported at a position ahead of the front surface of the machine body 60 by the configuration of the head moving device 66 and the head lifting device 64 as described above.
  • the spindle head 62 is a spindle rotation mainly composed of a spindle 100 that extends in the vertical direction and is held at the lower end by a drill or end mill as a tool, and a spindle rotation motor 102 that rotates the spindle 100 about its axis. Device.
  • the work table 68 is supported in a state of protruding forward from the front surface of the machine body 60.
  • the module main body 52 includes a table rotating device 106 that rotates the work table 68 about an axis extending in the front-rear direction, and can be processed with a tool while the work W5 is inclined.
  • the table rotating device is not limited to the front-rear direction, and employs a device that rotates about the axis extending in the left-right direction, or a device that rotates between the front-rear direction and the left-right direction, that is, about the axis extending in the horizontal direction. It is also possible.
  • the table rotating device may be one that rotates around the vertical axis, or one that rotates both around the horizontal axis and around the vertical axis.
  • the workpiece is carried from the adjacent module to the workpiece table 68 by the workpiece conveying / detaching apparatus 26 having the articulated arm 30 shown in FIG.
  • the completed work is transported from the work table 68 to the next module.
  • the drill mill module 50 performs cutting while applying coolant to the workpiece when cutting the workpiece. Further, cutting waste is generated in the cutting process.
  • This machining system has a configuration in consideration of the coolant and cutting waste. Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, a coolant tank 110 for containing a coolant is built in the base unit 34. A receiving port 112 for receiving coolant and cutting waste in the coolant tank 110 is provided on the upper surface of the front side of the base unit 34 so as to be positioned below the work table 68 provided on the front side of the module body 60. Is provided.
  • a screw conveyor is provided inside the coolant tank 110 so that the coolant and the cutting waste are separated so that only the cutting waste is sent to the rear side of the coolant trunk 110. It is configured.
  • the coolant tank 110 protrudes behind the base unit 34, and a discharge duct 114 of the screw conveyor is disposed at the protruding rear end. That is, the cutting waste generated at the work position on the front side of the module 50 is sent to the rear side by the screw conveyor in the coolant tank 110 and is discharged to the rear side of the system through the discharge duct 114. It is.
  • the cutting waste discharging apparatus which discharges the cutting waste which the base 10 received including the coolant tank 110, a screw conveyor, etc. from the back side of the base 10 is comprised.
  • the drill mill module 50 includes a tool magazine 120 that stores a plurality of tools attached to the main shaft 100, and one of the plurality of tools stored in the tool magazine 120 is attached to the main shaft 100.
  • the tool can be automatically replaced with the existing tool.
  • the tool magazine 120 is accommodated in the machine main body 60, and protrudes from an opening provided on the front surface of the machine main body 60 as shown in FIG. During the machining operation by the drill mill module 50, as shown in FIG. 6, the opening is closed by the cover 124, and coolant, cutting waste, etc. enter the inside of the machine body 60, and the tool magazine Adhering to a tool or the like housed in 120 is prevented.
  • the tool magazine 120 has a plurality of tool holders (hereinafter sometimes simply referred to as “holders”) 130, and each holds the tool in a vertically extending posture. .
  • the tool magazine 120 accommodates a plurality of tools such that the respective axes are parallel.
  • one or more holders 130 normally do not hold a tool and are open to receive a tool attached to the main shaft 100.
  • T in FIG. 8 schematically shows the storage space area of the tool held by each holder 130.
  • the plurality of tool holders 130 are arranged along an ellipse that is long in the front-rear direction (cross direction).
  • the tool magazine 120 has two sprockets 132 and a roller chain 134 spanned between them, and a plurality of tool holders 130 are fixed to the roller chain 134, so The tool holders 130 are arranged along an ellipse that is long in the intersecting direction.
  • the tool magazine 120 has a plurality of tool holders 130 arranged along an ellipse, so that the dimension in the left-right direction (arrangement direction) is reduced.
  • the tool magazine 120 has a sprocket drive motor for rotationally driving the sprocket 132 on the front side (right side in the figure), and a speed reducer 138 for transmitting the rotation of the sprocket drive motor to the sprocket 132.
  • the tool magazine 120 can rotate the roller chain 134 and rotate the plurality of tool holders 130 by rotating the sprocket 132 by a sprocket driving motor. That is, the tool holder rotating mechanism is configured by including the two sprockets 132, the roller chain 134, the sprocket driving motor, and the speed reducer 138.
  • the tool magazine 120 is movable in the front-rear direction by a pair of guide rails 150 fixed in a posture extending in the front-rear direction inside the machine body 60 and a bearing 152 as a guided portion fixed to itself. It is said that.
  • the drill mill module 50 includes a magazine moving device 150 that moves the tool magazine 120 in the front-rear direction.
  • the magazine moving device 150 includes a ball screw mechanism and a magazine moving motor 158 that rotates the ball screw 156 of the ball screw mechanism.
  • the nut of the ball screw mechanism is fixed to the lower surface of the tool magazine 120.
  • the drill mill module 50 is configured such that the tool magazine 120 is advanced by the magazine moving device 150 and the front end portion of the tool magazine 120 protrudes from the opening of the machine body 60.
  • the one that is used for replacement among the plurality of tool holders 130 that is, the one that is located at the front end, is an area in which the spindle 100 is moved by the head moving device 66.
  • the tool of the main shaft 100 is exchanged with respect to the holder 130 located at the front end thereof.
  • the tool magazine 120 is advanced by the magazine moving device 150, and the spindle 100 is moved to the replacement position by the head moving device 66.
  • a holder 130 that does not hold a tool is positioned at the front end of the tool magazine 120 prior to tool replacement.
  • the holder 130 is configured to be gripped by two claws, and the main shaft 100 is moved rearward, and a tool attached to the main shaft 100 is fitted through a gap between the two claws of the holder 130. 130.
  • the main shaft 100 is raised, and the tool is detached from the main shaft 100.
  • the tool holder 130 is rotated so that the tool attached to the spindle 100 is positioned at the front end of the tool magazine 120.
  • the spindle 100 is lowered and a tool is attached to the spindle 100.
  • the spindle 100 is moved forward and the tool magazine 120 is retracted, whereby the tool is extracted from the holder 130, and the tool replacement is completed.
  • FIG. 9 shows a state where the right-side drill mill module 50 is pulled out to the front side. Further, as shown in FIG. 9, the drill mill module 50 moves the entire tool magazine 120 beyond the movable range of the magazine moving device 150 to the outside of the machine main body 60 and removes it from the machine main body 60. It is possible.
  • the tool magazine 120 is detached from the machine body 60 by using the temporary table 200 shown in FIGS.
  • the temporary table 200 has a pair of extension rails 202 having the same cross-sectional shape and the same interval as the pair of rails 150 provided in the machine body 60, and the pair of extension rails 202 is a pair of extension rails 202.
  • the rail 150 is fixed to the drill mill module 50 so as to extend.
  • the temporary table 200 can be moved partially or entirely on the temporary table 200 while being fixed to the drill mill module 50.
  • the power lifter 204 as a trolley
  • the temporary mounting table 200 is placed so that the extension rail 202 is horizontal, and the power lifter 204 in a state of supporting the mounting table 200 is manually moved by the side of the machining system. Move to the side.
  • the stopper of the guide rail 150 is removed. Then, the power lifter 204 is moved and the height of the temporary table 200 is adjusted, and the power lifter 204 is fixed in a state where the extension rail 202 of the temporary table 200 extends the guide rail 150.
  • the bearing 152 as a guided portion provided in the tool magazine 120 is guided by the extension rail 202, and the tool magazine 120 is transferred onto the temporary table 200. It is done. Note that the tool magazine 120 transferred to the temporary table 200 may be replaced or maintained in the state shown in FIG. 9, the temporary table 200 is released from being fixed to the machine body 60, and the power lifter 204 is removed. May be carried by. For example, if another tool magazine is prepared, the tool can be changed in a short time.
  • the tool magazine 120 accommodated in the machine main body 60 is used in the structure of the magazine moving device 150 even though a plurality of modules including the drill mill module 50 are arranged close to each other.
  • the tool can be moved to the outside of the machine main body 60, and the tool replacement of the tool magazine 120 and the maintenance work of the tool magazine 120 can be easily performed.

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Abstract

ヘッド移動装置およびヘッド昇降装置を自身の上部に支持する機械本体の内部に、ツールマガジン(120)が収容されるように構成されるとともに、そのツールマガジン(120)を移動させるマガジン移動装置を有し、ツールの交換時に、ツールマガジン(120)を機械本体の前面から突出するように前進させ、複数のツールホルダのうちの交換に供されるものをヘッド移動装置によって主軸が移動させられる領域内に位置させるように構成されたマシニングセンタにおいて、ツールマガジン(120)全体を、マガジン移動装置によるそのツールマガジン(120)の移動可能範囲を超えて機械本体の外部まで移動させ、機械本体から離脱させることが可能に構成する。

Description

マシニングセンタ
 本発明は、主軸に取り付けられているツールを自動で交換可能なマシニングセンタに関する。
 下記特許文献1には、(A)ツールが取り付けられる主軸とその主軸を回転させる主軸回転装置とを有する主軸ヘッドと、(B)主軸ヘッドを上下方向に移動させるヘッド昇降装置と、(C)主軸ヘッドを互いに直交する2方向に移動させることで水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、(D)ワークを保持するワークテーブルと、(E)それぞれが主軸に取り付けられるツールを保持する複数のツールホルダを有して複数のツールを収納するツールマガジンとを備え、そのツールマガジンに収納された複数のツールのうちの1つと主軸に取り付けられているツールとを自動で交換可能とされた縦型マシニングセンタ、いわゆる自動工具交換装置を備えたマシニングセンタが記載されている。
特開2005-34933号公報
 上記特許文献1に記載のマシニングセンタは、ツールマガジンが、機械の中心部、詳しくは、ワークテーブルと制御盤の間であって主軸を移動させる移動装置の下側に配置されている。そのため、ツールマガジンのツール交換やメンテナンスのためのアプローチが困難であるという問題がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、ツールマガジンのツール交換やメンテナンスを容易に行うことが可能なマシニングセンタを提供することを課題とする。
 上記課題を解決するために、本発明のマシニングセンタは、
 ヘッド移動装置およびヘッド昇降装置を自身の上部に支持する機械本体を有し、その機械本体の内部に、ツールマガジンが収容されるように構成され、
 ツールマガジンを移動させるマガジン移動装置を有し、ツールの交換時に、ツールマガジンを機械本体の一側面から突出するように前進させ、複数のツールホルダのうちの交換に供されるものをヘッド移動装置によって主軸が移動させられる領域内に位置させるように構成されるとともに、
 ツールマガジン全体を、マガジン移動装置によるそのツールマガジンの移動可能範囲を超えて機械本体の外部まで移動させ、機械本体から離脱させることが可能に構成されたことを特徴とする。
 本発明のマシニングセンタによれば、ツールマガジンを移動させる構造を利用して、ツールマガジン全体を機械本体の外部にまで移動させ、機械本体から離脱させることが可能であるため、ツールマガジンのツール交換やメンテナンスを容易に行うことが可能である。
本発明の一実施形態であるマシニングセンタが搭載される機械工作システムに関連するシステムを右前方からの視点において示す斜視図である。 外装パネルの一部が解放された状態での図1に示すシステムを左前方からの視点において示す斜視図である。 外装パネルを外した状態での図1に示すシステムを左前方からの視点において示す斜視図である。 図1に示すシステムに採用可能なワークを運搬する装置を示す装置を示す斜視図である。 図3に示す作業機モジュールがベースから後方に引き出された様子を示す斜視図である。 本発明の実施形態であるマシニングセンタを左前方からの視点において示す斜視図である。 本発明の実施形態であるマシニングセンタを右前方からの視点において示す斜視図である。 図6に示すマシニングセンタが備えるツールマガジンを示す斜視図である。 ツールマガジンが機械本体から離脱させられた様子を示す斜視図である。 図9におけるツールマガジン周辺を拡大して示す図である
 以下、本発明の一実施形態であるマシニングセンタの一例を、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記実施形態の他、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
 <本発明のマシニングセンタが搭載される機械工作システムに関連するシステムの構成>
 まず、本発明の一実施形態であるマシニングセンタが搭載される機械工作システムを説明する前に、そのシステムに関連する機械工作システム(以下、単に「関連システム」という場合がある)について説明する。その関連システムは、図1~図3に示すように、ベース10と、ベース10上に載置されて配列された4つの作業機モジュール(以下、単に「モジュール」という場合がある)12とを含んで構成されている。図1には、外装パネルが張られた状態のものを、図2には、外装パネルの一部が開放された状態のものを、図3には、外装パネルを外した状態のものが示されている。なお、以下の説明では、操作パネル14が設けられている側を正面側と呼び、そのシステムに関する「前後」,「左右」,「上下」を、システムの正面側から見た場合における前後,左右,上下として扱うこととする。つまり、4つのモジュール12が配列されている左右方向が、配列方向であり、前後方向が、配列方向と交差(直交)する方向である交差方向である。
 図1~図3に示した4つの作業機モジュール12の各々は、旋盤がモジュール化された旋盤モジュールであり、スピンドル16によってワークW4(図3参照)を回転させつつ、ヘッド18に保持されたバイト20によって作業位置に位置するワークW4に対して切削加工を行うものである。ちなみに、この関連システムでは、ワーク搬送装置22によって、各モジュール12を渡ってワークが搬送される。各モジュール12においては、ワーク搬送装置22によって搬送されてきたワークが、ワーク移送装置24によって、スピンドル16の先端に取り付けられた保持具であるチャックに装着される。そして、モジュール12による加工が完了したワークは、ワーク移送装置24によって、チャックからワーク搬送装置22に運ばれ、ワーク搬送装置22によって、次のモジュール12に搬送される。
 また、関連システムにおいては、上記のワーク搬送装置22およびワーク移送装置24に代えて、それら両者の作業を行うことが可能なワーク搬送脱着装置26を採用することも可能である。そのワーク搬送脱着装置26は、図4に示すように、ベース10の前面に取り付けられる1対のレール28に沿って配列方向に移動可能とされており、複数のモジュール12に渡ってワークを搬送することが可能である。また、ワーク搬送脱着装置26は、多関節型のアーム30と、そのアーム30の先端に設けられてワークを保持する保持具としてのチャック32とを有している。つまり、ワーク搬送着脱装置26は、そのアーム30をモジュール12の加工位置まで伸ばし、チャック32によって、加工位置からワークを受け取ること、および、加工位置にワークを装着させることが可能なものとされているのである。
 ちなみに、図2および図3には、構成要素の一部やワークが省略されたり、模式的に表されたりしている。図2におけるW1および図3におけるW4は、設定された作業位置に位置するワークを、図2におけるW2は、搬送装置によって各モジュール12を渡って搬送されるワークを、W3は、各モジュール12内において作業位置へ移送される際のワークの存在空間領域を、それぞれ模式的に示している。
 図1ないし3から解るように、4つのモジュール12は、互いに、ほとんど等しい形状,寸法,構造を有するものとされており、配列方向において、設定された配列ピッチで、互いに近接して配列されている。各モジュール12の間隔は、50mm以下とされており、実際には、ほとんど隙間なく4つのモジュール12が配列されているのである。各モジュール12は、概して直方体形状とされており、左右方向の寸法(以下、「モジュール幅」という場合がある)が、前後方向の寸法(以下、「モジュール長」という場合がある)に対して相当に小さくされている。そして、ベース10は、4つのモジュール12が載置された場合における4つのモジュール12全体の左右方向の寸法と略等しい左右方向の寸法を有している。つまり、ベース10は、左右方向において、4つのモジュール12が丁度載置される大きさのものとされている。
 ベース10は、並べられて互いに固定された2つのベースユニット34を含んで構成されている。各ベースユニット34は、図5に示すように、2つのモジュール12が載置可能なものとなっている。それら2つのベースユニット34は、各々が規格化されており、互いに同じ形状,寸法,構造のものとされている。
 図5に示すように、各ベースユニット34には、それに載置されるモジュールの数に応じた数のレール対36が、具体的には、2つのレール対36が、配列方向に並んで設けられている。1つのレール対36は、間隔をおいて交差方向(前後方向)に延びるようにして敷設された1対のレール38からなる。レール38は、モジュール12の引き出しの際のモジュール12が移動する軌道を画定するものとなっている。一方、各モジュール12には、前後のそれぞれに1対の車輪40が、つまり、2対の車輪40が、回転可能にベッド42に保持されている。それら2対の車輪40が、1対のレール38を転動することにより、モジュール12は、容易に交差方向における両側、詳しくは、前方側にも後方側にも、ベースユニット34から引き出すことが可能とされているのである。ちなみに、図2における一番右側のモジュール12、および、図3における右から2番目のモジュール12が、交差方向における前方に引き出されている。
 さらに言えば、モジュール12は、ベースユニット34から離脱可能なまでに引き出し可能とされている。そのモジュール12の引き出しが、台車44を利用して後方から行われた状態を、図5に示している。その台車44は、ベースユニット34に設けられた1対のレール36と同じ断面形状で同じ間隔とされた1対のレール46を有しており、1対のレール46が1対のレール38を延長するように、ベース10に対してセットされる。その状態で、モジュール12の一部、あるいは、全体を、台車44上に移動させることが可能とされているのである。
 <本実施形態のマシニングセンタが搭載される機械工作システムの構成>
 上述したように、上記の関連システムは、各旋盤モジュール12がベース10から離脱するまでに引き出し可能とされており、他の作業機モジュールに交換すること、例えば、図6,図7に示した別の作業機モジュール50に交換することが可能である。この作業機モジュール50は、縦型マシニングセンタがモジュール化されたものであり、後に詳しく説明するが、ドリルやエンドミル等によってワークテーブルに固定保持されたワークW5に対して切削加工を行うものである。以下の説明において、この作業機モジュール50を、ドリミルモジュール50と呼ぶ場合がある。なお、このドリミルモジュール50が、本発明の実施形態のマシニングセンタである。
 ドリミルモジュール50は、前述の旋盤モジュール12と同じベッド42を利用しており、同じモジュール幅のものとされている。つまり、ドリミルモジュール50も、旋盤モジュール12と同様に、モジュール幅が、前後方向の寸法に対して相当小さくされている。以下に、その小さなモジュール幅を実現したドリミルモジュール50の構成およびそのドリミルモジュール50を含んで構成される機械工作システムの構成について、詳しく説明する。
 ドリミルモジュール50は、図6,図7に示すように、複数の車輪40を回転可能に保持するベッド42と、そのベッド42上に設けられて加工作業を行うモジュール本体52と、そのモジュール本体52を制御する制御盤54とを備えている。モジュール本体52は、ベッド42上に固定される機械本体60と、ツールを下端部において保持する主軸ヘッド62と、その主軸ヘッド62を上下方向に移動させるヘッド昇降装置64と、主軸ヘッド62を互いに直交する2方向に移動させることで水平面に沿って移動させるヘッド移動装置66と、ワークW5を保持するワークテーブル68とを備えている。
 機械本体60は、自身の上部において、ヘッド移動装置66およびヘッド昇降装置64を支持している。機械本体60の上部には、第1スライダ70が、第1スライダ70に設けられた1対のガイドレール72と機械本体60に設けられた複数のベアリング74とによって前後方向に摺動可能に支持されている。その第1スライダ70は、前後移動用モータ76およびボールねじ機構等を含んで構成される前後移動機構によって、前後方向に移動させられる。また、第1スライダ70には、主軸ヘッド62を保持するヘッド保持体としての第2スライダ80が、第1スライダ70の前面に設けられた1対のガイドレール82に沿って左右方向に摺動可能に支持されている。その第2スライダ80は、左右移動用モータ84およびボールねじ機構86等を含んで構成される左右移動機構によって、左右方向に移動させられる。つまり、それら第1スライダ70,1対のガイドレール72,ベアリング74,前後移動機構,第2スライダ80,1対のガイドレール82,左右移動機構等を含んで、ヘッド移動装置66が構成されているのである。
 主軸ヘッド62は、主軸ヘッド62に設けられた1対のガイドレール90と第2スライダ80に設けられた複数のベアリング92とによって上下方向に摺動可能に、第2スライダ80に支持されている。なお、ヘッド昇降装置64は、ヘッド昇降用モータ94およびボールねじ機構等を主要構成要素とするものであり、そのヘッド昇降装置64によって、主軸ヘッド62が上下方向に移動させられる。
 主軸ヘッド62は、上述のようなヘッド移動装置66およびヘッド昇降装置64の構成によって、機械本体60の前面よりも前方側の位置で支持されているのである。その主軸ヘッド62は、鉛直方向に延びてツールであるドリルやエンドミル等が下端において保持する主軸100と、その主軸100をそれの軸線まわりに回転させる主軸回転モータ102を主体として構成された主軸回転装置とを有している。
 ワークテーブル68は、機械本体60の前面から前方に張り出した状態で支持されている。モジュール本体52は、そのワークテーブル68を前後方向に延びる軸線まわりに回転させるテーブル回転装置106を備えており、ワークW5を傾斜させた状態でツールによる加工を行うことが可能とされている。なお、テーブル回転装置は、前後方向に限らず、左右方向に延びる軸線まわりに回転させるもの、あるいは、前後方向と左右方向との間、つまり、水平方向に延びる軸線まわりに回転させるものを採用することも可能である。さらに言えば、テーブル回転装置は、鉛直軸線まわりに回転させるものや、水平軸線まわりと鉛直軸線まわりとの両者に回転させるものを採用することも可能である。
 なお、当該機械工作システムにおいては、図4に示した多関節型のアーム30を有するワーク搬送着脱装置26によって、ワークが隣のモジュールからワークテーブル68まで運ばれるとともに、ドリミルモジュール50によって加工が完了したワークが、ワークテーブル68から次のモジュールまで運ばれるようになっている。
 ドリミルモジュール50は、ワークに切削加工を施す際、ワークにクーラントをかけつつ切削加工が行われる。また、切削加工において、切削屑が発生する。本機械工作システムは、それらクーラントおよび切削屑に配慮した構成となっている。具体的には、図6,図7に示すように、ベースユニット34の内部に、クーラントを収容するクーラントタンク110が内蔵されている。そして、モジュール本体60の前方側に設けられたワークテーブル68の下方に位置するように、ベースユニット34の前方側の上面には、クーラントおよび切削屑を、クーラントタンク110に受け入れるための受入口112が設けられている。そのクーラントタンク110は、詳細な説明は省略するが、内部に、スクリューコンベアが設けられており、クーラントと切削屑とが分けられ、切削屑のみが、クーラントランク110の後方側に送られるように構成されている。クーラントタンク110は、ベースユニット34の後方にはみ出しており、そのはみ出した後端部にスクリューコンベアの排出ダクト114が配設されている。つまり、モジュール50の前方側の作業位置において発生した切削屑は、クーラントタンク110内でスクリューコンベアによって後方側に送られ、排出ダクト114を通って、当該システムの後方に排出されるようになっているのである。なお、それらクーラントタンク110およびスクリューコンベア等を含んで、ベース10が受け入れた切削屑を、ベース10の後方側から排出する切削屑排出装置が構成されている。
 また、ドリミルモジュール50は、主軸100に取り付けられる複数のツールを収納するツールマガジン120を有しており、そのツールマガジン120に収納された複数のツールのうちの1つと、主軸100に取り付けられているツールとを自動で交換可能な構成とされている。ツールマガジン120は、機械本体60の内部に収容されており、ツールの交換時に、図7に示すように、機械本体60の前面に設けられた開口から突出するようになっている。なお、ドリミルモジュール50による加工作業中には、図6に示すように、その開口は、カバー124によって塞がれており、クーラントや切削屑等が機械本体60の内部に入り込んで、ツールマガジン120に収納されたツール等に付着することが防止されるようになっている。
 図8に示すように、ツールマガジン120は、複数のツールホルダ(以下、単に「ホルダ」と呼ぶ場合がある)130を有しており、それぞれがツールを上下方向に延びる姿勢で保持している。つまり、ツールマガジン120は、複数のツールを、それぞれの軸線が平行になるように収容するものとなっている。なお、図8(a)に示すように、通常、1つ以上のホルダ130は、ツールを保持しておらず、主軸100に取り付けられているツールを受け取るために、空けられている。ちなみに、この図8におけるTは、各ホルダ130に保持されるツールの収納空間領域を、模式的に示している。
 上記の複数のツールホルダ130は、前後方向(交差方向)に長い長円に沿って配列されている。具体的には、ツールマガジン120は、2つのスプロケット132とそれらに掛け渡されたローラチェーン134とを有しており、そのローラチェーン134に複数のツールホルダ130が固定されることで、それら複数のツールホルダ130は、交差方向に長い長円に沿って配列されている。つまり、ツールマガジン120は、複数のツールホルダ130が長円に沿った配列とされているため、左右方向(配列方向)の寸法が小さくされているのである。
 ツールマガジン120は、前方側(図における右側)のスプロケット132を回転駆動させるためのスプロケット駆動用モータと、そのスプロケット駆動用モータの回転をスプロケット132に伝達する減速機138を有している。ツールマガジン120は、スプロケット駆動用モータによってスプロケット132を回転させることで、ローラチェーン134を回転させて複数のツールホルダ130を周回させることが可能とされている。つまり、2つのスプロケット132,ローラチェーン134,スプロケット駆動用モータ,減速機138を含んで、ツールホルダ周回機構が構成されているのである。
 また、ツールマガジン120は、機械本体60の内部に前後方向に延びる姿勢で固定された1対のガイドレール150と、自身に固定された被ガイド部としてのベアリング152とによって、前後方向に移動可能とされている。そして、ドリミルモジュール50は、上記のツールマガジン120を前後方向に移動させるマガジン移動装置150を備えている。そのマガジン移動装置150は、ボールねじ機構と、そのボールねじ機構のボールねじ156を回転させるマガジン移動用モータ158とを含んで構成される。ボールねじ機構のナットが、ツールマガジン120の下面に固定されており、機械本体60に固定されたマガジン移動用モータ158によってボールねじ156を回転させることで、ツールマガジン120全体を前後方向に移動させることが可能とされている。
 ドリミルモジュール50は、マガジン移動装置150によって、ツールマガジン120が前進させられて、そのツールマガジン120の前端部が、機械本体60の開口から突出するように構成されている。そして、ツールマガジン120が前進端に位置する状態において、複数のツールホルダ130のうちの交換に供せられるもの、つまり、前端に位置するものが、主軸100がヘッド移動装置66によって移動させられる領域内に位置させられるようになっており、その前端に位置するホルダ130に対して、主軸100のツール交換が行われるのである。
 ツール交換について詳しく説明すれば、まず、マガジン移動装置150によりツールマガジン120を前進させるとともに、ヘッド移動装置66により主軸100を交換位置に移動させる。なお、ツールマガジン120においては、ツール交換に先立って、ツールを保持していないホルダ130がツールマガジン120の前端に位置させられている。ホルダ130は、2つの爪で把持する構成のものであり、主軸100が後方に移動させられて、ホルダ130の2つの爪の隙間から主軸100に取り付けられたツールが嵌め込まれ、そのツールをホルダ130に把持させる。次いで、主軸100が上昇させられて、主軸100からツールが離脱させられるのである。続いて、ツールホルダ130を周回させ、主軸100に取り付けるツールをツールマガジン120の前端に位置させる。そして、主軸100が下降させられて、主軸100にツールが取り付けられる。次いで、主軸100を前方に移動させるとともに、ツールマガジン120を後退させることで、ツールがホルダ130から抜き出され、ツール交換が終了する。
 上述したドリミルモジュール50は、先にも説明したように、旋盤モジュール12と同じベッド42を用いているため、その旋盤モジュール12と同様に、交差方向(前後方向)に延びる軌道に沿ってベース10から引き出し可能とされている。図9には、右側のドリミルモジュール50が、前方側に引き出された状態を示している。さらに、その図9に示すように、ドリミルモジュール50は、ツールマガジン120全体を、マガジン移動装置150による移動可能範囲を超えて、機械本体60の外部にまで移動させ、機械本体60から離脱させることが可能とされている。
 当該機械工作システムにおいて、ツールマガジン120の機械本体60からの離脱は、図9,図10に示す仮置台200を利用して行われる。その仮置台200は、機械本体60に設けられた1対のレール150と同じ断面形状で同じ間隔とされた1対の延長レール202を有しており、1対の延長レール202が1対のレール150を延長するように、ドリミルモジュール50に対して固定される。その仮置台200は、ドリミルモジュール50に対して固定された状態で、ツールマガジン120の一部、あるいは、全体を、仮置台200上に移動させることが可能とされているのである。
 なお、仮置台200をドリミルモジュール50に対して固定する際には、台車としてのパワーリフタ204が利用される。そのパワーリフタ204には、延長レール202が水平になるように仮置台200が載せられ、置台200を支持した状態のパワーリフタ204を、人力で、当該機械工作システムの傍ら、詳しくは、ドリミルモジュール50の傍らに移動させる。一方、ドリミルモジュール50においては、先立って、ツールマガジン120の機械本体60との係合を解除するとともに、ガイドレール150のストッパが外しておかれる。そして、パワーリフタ204を、移動させるとともに、仮置台200の高さを調整して、仮置台200の延長レール202がガイドレール150を延長するような状態でパワーリフタ204を定置させ、仮置台200を機械本体60に固定する。そして、ツールマガジン120を、人力で機械本体60内から引き出すと、ツールマガジン120設けられた被ガイド部としてのベアリング152が延長レール202にガイドされ、ツールマガジン120が仮置台200上に移載させられるのである。なお、仮置台200に移載させたツールマガジン120は、図9に示した状態で、ツールの交換やメンテナンスが行われてもよく、仮置台200の機械本体60に対する固定を解除し、パワーリフタ204で運ばれてもよい。例えば、もう1つ別のツールマガジンを用意しておけば、短時間でツール交換を行うことも可能である。
当該機械工作システムでは、ドリミルモジュール50を含む複数のモジュールが近接して配置されているにも拘らず、機械本体60の内部に収容されたツールマガジン120を、マガジン移動装置150の構造を利用して、機械本体60の外部にまで移動させることが可能とされており、ツールマガジン120のツール交換や、ツールマガジンの120のメンテナンスの作業を簡単に行うことが可能とされているのである。
 10:ベース 12:作業機モジュール(旋盤モジュール)  26:ワーク搬送着脱装置  34:ベースユニット  36:レール対  38:レール  40:車輪  42:ベッド  44:台車  46:レール  50:ドリミルモジュール〔加工機モジュール〕  52:マシニングセンタ  60:モジュール本体  62:主軸ヘッド  64:ヘッド昇降装置  66:ヘッド移動装置  68:ワークテーブル  70:第1スライダ  76:前後移動用モータ  80:第2スライダ  84:左右移動用モータ  94:ヘッド昇降用モータ  100:主軸  102:主軸回転モータ  106:テーブル回転装置  110:クーラントタンク  112:受入口  114:排出ダクト  120:ツールマガジン  124:カバー  130:ツールホルダ  132:スプロケット  134:ローラチェーン  150:ガイドレール  152:ベアリング〔被ガイド部〕  156:ボールねじ  158:マガジン移動用モータ  200:仮置台  202:1対の延長レール  204:パワーリフタ

Claims (6)

  1.  (A)ツールが取り付けられる主軸とその主軸を回転させる主軸回転装置とを有する主軸ヘッドと、(B)前記主軸ヘッドを上下方向に移動させるヘッド昇降装置と、(C)前記主軸ヘッドを互いに直交する2方向に移動させることで水平面に沿って移動させるヘッド移動装置と、(D)ワークを保持するワークテーブルと、(E)それぞれが前記主軸に取り付けられるツールを保持する複数のツールホルダを有して複数のツールを収納するツールマガジンとを備え、そのツールマガジンに収納された前記複数のツールのうちの1つと前記主軸に取り付けられているツールとを自動で交換可能とされたマシニングセンタであって、
     前記ヘッド移動装置および前記ヘッド昇降装置を自身の上部に支持する機械本体を有し、その機械本体の内部に、前記ツールマガジンが収容されるように構成され、
     前記ツールマガジンを移動させるマガジン移動装置を有し、ツールの交換時に、前記ツールマガジンを前記機械本体の一側面から突出するように前進させ、前記複数のツールホルダのうちの交換に供されるものを前記ヘッド移動装置によって前記主軸が移動させられる領域内に位置させるように構成されるとともに、
     前記ツールマガジン全体を、前記マガジン移動装置によるそのツールマガジンの移動可能範囲を超えて前記機械本体の外部まで移動させ、前記機械本体から離脱させることが可能に構成されたマシニングセンタ。
  2.  前記マガジン移動装置が、
     前記機械本体に設けられたガイドレールと、前記ツールマガジンに固定されて前記ガイドレールに沿って案内される被ガイド部とを含んで構成され、
     当該マシニングセンタが、
     前記ガイドレールを延長するための延長レールを有する仮置台を、前記ガイドレールを延長するようにして当該マシニングセンタに固定し、前記ツールマガジンを前記延長レールに沿って引き出すことで前記仮置台に移載させることが可能とされた請求項1に記載のマシニングセンタ。
  3.  当該マシニングセンタが、
     前記仮置台を支持し、その仮置台を支持した状態で移動可能な台車を、当該マシニングセンタの傍らに前記延長レールによって前記ガイドレールを延長するようにして定置させ、前記ツールマガジンを前記延長レールに沿って引き出すことで前記仮置台に移載させることが可能とされた請求項2に記載のマシニングセンタ。
  4.  前記複数のツールホルダが、前記交差方向に長い長円に沿って配列されており、
     前記ツールマガジンが、それら複数のツールホルダを周回させるツールホルダ周回機構を有する請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載のマシニングセンタ。
  5.  当該マシニングセンタが、
     ベースと、そのベース上に配置されて配列方向に配列された複数の作業機モジュールとを含んで構成される機械工作システムに、その複数の作業機モジュールのうちの1つとして搭載されるものである請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のマシニングセンタ。
  6.  当該マシニングセンタが、
     前記ベース上に、前記複数の作業機モジュールのうちの隣り合うものと、前記配列方向において互いに近接して配列される請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載のマシニングセンタ。
     
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