JP2001198747A - 旋回座標式工作機械 - Google Patents
旋回座標式工作機械Info
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- JP2001198747A JP2001198747A JP2000012387A JP2000012387A JP2001198747A JP 2001198747 A JP2001198747 A JP 2001198747A JP 2000012387 A JP2000012387 A JP 2000012387A JP 2000012387 A JP2000012387 A JP 2000012387A JP 2001198747 A JP2001198747 A JP 2001198747A
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- tool
- spindle
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工具と工作物を相対移動する複雑な直線ガイ
ド機構が持つ種々の問題を少なくでき、構造が簡単で製
作が容易な低コスト工作機械を提供する。 【解決手段】 第1軸16の周りに旋回割出可能な第1
揺動体14に主軸ヘッド24を第1軸16と平行な方向
に送り可能に設け、第1軸16と平行な第2軸17の周
りに旋回割出可能な第2揺動体15に工作物取付治具3
0を設ける。サーボモータ21と22により第1及び第
2揺動体14,15を旋回割出し、主軸ヘッド24上で
駆動モータ28により回転される主軸27と治具30に
固定した図略の工作物の任意の加工箇所とを主軸27の
旋回軌跡上で同芯に整合し、その後送りモータ26の動
作により主軸ヘッド24を進退送りして工具Tにより工
作物を加工する。
ド機構が持つ種々の問題を少なくでき、構造が簡単で製
作が容易な低コスト工作機械を提供する。 【解決手段】 第1軸16の周りに旋回割出可能な第1
揺動体14に主軸ヘッド24を第1軸16と平行な方向
に送り可能に設け、第1軸16と平行な第2軸17の周
りに旋回割出可能な第2揺動体15に工作物取付治具3
0を設ける。サーボモータ21と22により第1及び第
2揺動体14,15を旋回割出し、主軸ヘッド24上で
駆動モータ28により回転される主軸27と治具30に
固定した図略の工作物の任意の加工箇所とを主軸27の
旋回軌跡上で同芯に整合し、その後送りモータ26の動
作により主軸ヘッド24を進退送りして工具Tにより工
作物を加工する。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物と工具とを
相対送りして工作物を加工する工作機械に関し、好適に
は、工作物上の加工箇所に対して工具を位置決めした後
にこの工具を軸方向に切り込みしてセンタリング、穴明
け加工、タップ加工、リーマ加工等を施すようにした切
削工作機械に関する。
相対送りして工作物を加工する工作機械に関し、好適に
は、工作物上の加工箇所に対して工具を位置決めした後
にこの工具を軸方向に切り込みしてセンタリング、穴明
け加工、タップ加工、リーマ加工等を施すようにした切
削工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマシニングセンタ等の切削工作機
械においては、工作物を支持するワークテーブルと工具
を装着する主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドとは、
互いに直交する3つの運動軸、つまりX軸、Y軸及びZ
軸に沿って相対的に直線運動するように構成されてい
る。この直線運動を可能とするため、前記3つの運動軸
は直線式のスライドやガイドレールにより構成されてい
た。また、ロボットのような多くの関節を持った構成の
工作機械も知られている。
械においては、工作物を支持するワークテーブルと工具
を装着する主軸を回転自在に支持する主軸ヘッドとは、
互いに直交する3つの運動軸、つまりX軸、Y軸及びZ
軸に沿って相対的に直線運動するように構成されてい
る。この直線運動を可能とするため、前記3つの運動軸
は直線式のスライドやガイドレールにより構成されてい
た。また、ロボットのような多くの関節を持った構成の
工作機械も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】各制御軸が直線運動す
る従来の工作機械では、直線スライド面を持っているた
め、製造時においてスライド面又は転がり面の品質を確
保するのに時間と費用がかかり、工作機械の製造コスト
を上昇する原因となっていた。又、ワークと工具主軸が
衝突するような異常が発生した場合や、長期使用により
スライド面が磨耗した場合には、直線運動性能を再現す
る必要があり、このような修復作業においても、長い修
理時間や高価な修理費用を必要としていた。さらに、直
線案内機構を構成する部品の点数が多いため機構が複雑
となり、このような構成の複雑さが機械の価格を高くす
る要因となっていた。
る従来の工作機械では、直線スライド面を持っているた
め、製造時においてスライド面又は転がり面の品質を確
保するのに時間と費用がかかり、工作機械の製造コスト
を上昇する原因となっていた。又、ワークと工具主軸が
衝突するような異常が発生した場合や、長期使用により
スライド面が磨耗した場合には、直線運動性能を再現す
る必要があり、このような修復作業においても、長い修
理時間や高価な修理費用を必要としていた。さらに、直
線案内機構を構成する部品の点数が多いため機構が複雑
となり、このような構成の複雑さが機械の価格を高くす
る要因となっていた。
【0004】また、ロボットのような多くの関節を持っ
た構成の工作機械では、機構の自由度が大きく柔軟性が
あるが、加工抵抗に対抗する機械剛性が小さく、軽微な
切削力を伴う加工には適しているものの、重切削を必要
とする鉄系材料の加工に使用することは、事実上不可能
であった。特に、産業ロボットを利用する加工機械のよ
うに工作物と工具主軸との間の送り系に複数の関節機構
を配置した工作機械では、1段目の関節の剛性は容易に
大きくできるが、2段目以降の関節の剛性を大きくする
ことが困難であるため、機械系全体に大きな剛性を確保
することが不可能であった。
た構成の工作機械では、機構の自由度が大きく柔軟性が
あるが、加工抵抗に対抗する機械剛性が小さく、軽微な
切削力を伴う加工には適しているものの、重切削を必要
とする鉄系材料の加工に使用することは、事実上不可能
であった。特に、産業ロボットを利用する加工機械のよ
うに工作物と工具主軸との間の送り系に複数の関節機構
を配置した工作機械では、1段目の関節の剛性は容易に
大きくできるが、2段目以降の関節の剛性を大きくする
ことが困難であるため、機械系全体に大きな剛性を確保
することが不可能であった。
【0005】従って、本発明の主たる目的は、直線案内
機構の使用を減少して直線性の品質確保に伴う困難性を
緩和し、かつ構成部品点数の削減により安価に製作で
き、その上主軸の軸方向の加工抵抗に対しては大きな抗
力を発揮できる構成の工作機械を提供することにある。
機構の使用を減少して直線性の品質確保に伴う困難性を
緩和し、かつ構成部品点数の削減により安価に製作で
き、その上主軸の軸方向の加工抵抗に対しては大きな抗
力を発揮できる構成の工作機械を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明によれば、主軸の軸線と直交す
る面内での工作物と主軸の相対運動は、主軸を支持する
第1揺動体と工作物を支持する第2揺動体の旋回運動に
より与えるえようにし、主軸の軸線方向に沿って主軸先
端の工具を工作物の加工面に対し切込み送りする運動は
第1揺動体上で直線ガイドを介して与えように構成し
た。工作物上の任意の1つの加工箇所と主軸とを同芯に
整合する運動は、前記主軸の軸線と平行な第1軸及び第
2軸の周りに第1及び第2揺動体をそれぞれ旋回割出す
ることにより与えられ、前記加工箇所と前記主軸とを整
合した状態において第1揺動体上で前記主軸を軸方向移
動することにより工具は工作物に対し切り込み送りされ
る。
ために、請求項1の発明によれば、主軸の軸線と直交す
る面内での工作物と主軸の相対運動は、主軸を支持する
第1揺動体と工作物を支持する第2揺動体の旋回運動に
より与えるえようにし、主軸の軸線方向に沿って主軸先
端の工具を工作物の加工面に対し切込み送りする運動は
第1揺動体上で直線ガイドを介して与えように構成し
た。工作物上の任意の1つの加工箇所と主軸とを同芯に
整合する運動は、前記主軸の軸線と平行な第1軸及び第
2軸の周りに第1及び第2揺動体をそれぞれ旋回割出す
ることにより与えられ、前記加工箇所と前記主軸とを整
合した状態において第1揺動体上で前記主軸を軸方向移
動することにより工具は工作物に対し切り込み送りされ
る。
【0007】この切り込み送りにおいて主軸に作用する
加工抵抗は、第1及び第2揺動体に分散して作用し、こ
れら第1及び第2揺動体のスラスト軸受部により強固に
受け止められる。また、工作物上の任意の1つの加工箇
所と主軸とを同芯にする運動は、第1及び第2揺動体の
旋回運動の組み合わせにより与えられるため、短時間内
に終了でき、工具と工作物とが接触しない非加工時間が
短縮される。
加工抵抗は、第1及び第2揺動体に分散して作用し、こ
れら第1及び第2揺動体のスラスト軸受部により強固に
受け止められる。また、工作物上の任意の1つの加工箇
所と主軸とを同芯にする運動は、第1及び第2揺動体の
旋回運動の組み合わせにより与えられるため、短時間内
に終了でき、工具と工作物とが接触しない非加工時間が
短縮される。
【0008】好適な実施の形態として請求項2に記載さ
れる発明は、前記第1及び第2揺動体を旋回支持する第1
軸及び第2軸が直角三角形の直角部以外の2点位置を取
るように配置し、かつ第1軸に対する主軸の偏芯距離と
第2軸に対する揺動体上の工作物取り付け領域の中心部
の偏芯距離を前記直角三角形の直角部近辺にて加工を遂
行できるように設定した。加工が直角三角形の直角部近
辺にて行われるように構成することにより、工作物上の
任意の加工箇所と主軸軸線との整合は、前記第1及び第2
揺動体の小さな旋回動作により達成される。
れる発明は、前記第1及び第2揺動体を旋回支持する第1
軸及び第2軸が直角三角形の直角部以外の2点位置を取
るように配置し、かつ第1軸に対する主軸の偏芯距離と
第2軸に対する揺動体上の工作物取り付け領域の中心部
の偏芯距離を前記直角三角形の直角部近辺にて加工を遂
行できるように設定した。加工が直角三角形の直角部近
辺にて行われるように構成することにより、工作物上の
任意の加工箇所と主軸軸線との整合は、前記第1及び第2
揺動体の小さな旋回動作により達成される。
【0009】さらに好適な実施の形態として、請求項3
に記載される発明では、前記主軸、第1及び第2軸を重力
方向に直立するように配置し、前記第2揺動体が工作物
を前記主軸よりも下方位置において工作物の下面を支え
るように構成した。加工動作中、加工抵抗は、一方にお
いて主軸を介して第1揺動体を上方に突き上げるように
作用し、他方において第2揺動体を下方に押し下げるよ
うに作用する。第1揺動体及び第2揺動体のスラスト支持
部の剛性を大きく設計することにより、第1及び第2揺動
体が加工抵抗に強固に対抗する。
に記載される発明では、前記主軸、第1及び第2軸を重力
方向に直立するように配置し、前記第2揺動体が工作物
を前記主軸よりも下方位置において工作物の下面を支え
るように構成した。加工動作中、加工抵抗は、一方にお
いて主軸を介して第1揺動体を上方に突き上げるように
作用し、他方において第2揺動体を下方に押し下げるよ
うに作用する。第1揺動体及び第2揺動体のスラスト支持
部の剛性を大きく設計することにより、第1及び第2揺動
体が加工抵抗に強固に対抗する。
【0010】別の好適な実施の形態として、請求項4に
記載の発明では、請求項1における前記主軸と第1及び
第2軸を水平に配置し、第1及び第2揺動体が垂直面内で
旋回するようにし、また前記第2揺動体が工作物の垂直
の1つの加工面を工具主軸に向けるように工作物を支持
するように構成した。
記載の発明では、請求項1における前記主軸と第1及び
第2軸を水平に配置し、第1及び第2揺動体が垂直面内で
旋回するようにし、また前記第2揺動体が工作物の垂直
の1つの加工面を工具主軸に向けるように工作物を支持
するように構成した。
【0011】主軸ヘッドを支持する第1揺動体と工作物
を支持する第2揺動体は、共に垂直面内で旋回されて工
作物の加工面上の任意の加工個所を主軸ヘッド上の回転
主軸と整合する。この整合動作の後、主軸ヘッドが第1
揺動体上で工作物に向かって前進され、主軸先端の工具
により前記任意の加工個所を加工する。この場合、加工
抵抗は、第1及び第2揺動体において第1及び第2軸の軸方
向に作用する。この方向におけるこれら揺動体のスラス
ト受け部の剛性を大きく設計することにより、第1及び
第2揺動体が加工抵抗に強固に対抗する。
を支持する第2揺動体は、共に垂直面内で旋回されて工
作物の加工面上の任意の加工個所を主軸ヘッド上の回転
主軸と整合する。この整合動作の後、主軸ヘッドが第1
揺動体上で工作物に向かって前進され、主軸先端の工具
により前記任意の加工個所を加工する。この場合、加工
抵抗は、第1及び第2揺動体において第1及び第2軸の軸方
向に作用する。この方向におけるこれら揺動体のスラス
ト受け部の剛性を大きく設計することにより、第1及び
第2揺動体が加工抵抗に強固に対抗する。
【0012】請求項4の発明の変形例としての請求項5
の発明では、起立位置にある第2揺動体の頂面に工作物
が取り付けられ、この起立位置近辺で工作物上の任意の
加工個所と主軸軸線とが整合され、その後主軸ヘッドが
前進して工具が工作物に切り込まれ、加工が行われる。
加工動作は第2揺動体が起立位置近辺に在る状態で行わ
れるので、第2揺動体に作用する旋回モーメントの変動
が小さく、第2揺動体は高精度に割り出し可能となる。
の発明では、起立位置にある第2揺動体の頂面に工作物
が取り付けられ、この起立位置近辺で工作物上の任意の
加工個所と主軸軸線とが整合され、その後主軸ヘッドが
前進して工具が工作物に切り込まれ、加工が行われる。
加工動作は第2揺動体が起立位置近辺に在る状態で行わ
れるので、第2揺動体に作用する旋回モーメントの変動
が小さく、第2揺動体は高精度に割り出し可能となる。
【0013】さらに好適な実施の形態としての請求項6
の発明では、請求項1〜5の何れか1の発明において、
多数の工具を主軸と平行に取り外し可能に貯蔵する工具
マガジンを工具交換位置に配置する。また、第1揺動体
を第1軸の周りに定義される加工位置と交換位置との間
で旋回可能とする。主軸上の使用済み工具をマガジン上
の工具と交換するとき、第1揺動体は交換位置まで旋回
し、工具マガジン内に使用済み工具を返却してからマガ
ジン上の別の工具を主軸の先端に装着する。使用済み工
具の返却及び新工具の取り出しは、第1揺動体の旋回動
作、第1揺動体上での主軸ヘッドの進退及び工具マガジ
ンの割出動作を組み合わせて行うようにする。
の発明では、請求項1〜5の何れか1の発明において、
多数の工具を主軸と平行に取り外し可能に貯蔵する工具
マガジンを工具交換位置に配置する。また、第1揺動体
を第1軸の周りに定義される加工位置と交換位置との間
で旋回可能とする。主軸上の使用済み工具をマガジン上
の工具と交換するとき、第1揺動体は交換位置まで旋回
し、工具マガジン内に使用済み工具を返却してからマガ
ジン上の別の工具を主軸の先端に装着する。使用済み工
具の返却及び新工具の取り出しは、第1揺動体の旋回動
作、第1揺動体上での主軸ヘッドの進退及び工具マガジ
ンの割出動作を組み合わせて行うようにする。
【0014】第1揺動体の加工位置から工具交換位置へ
の移動は、加工位置で主軸が描く単一の旋回動作軌跡の
延長線に沿う運動となるので、工具交換位置と加工位置
との間の主軸ヘッドの往復所要時間が短縮され、所謂チ
ップ・ツー・チップ(chip−to−chip)時間
が短くなる。なお、本願発明における「主軸ヘッド」と
は、第1揺動体14上において主軸を回転支持して工作
物に対し切込み送りされる部材を意味し、所論ラム式主
軸切込み機構のラム部材も包含するものである。
の移動は、加工位置で主軸が描く単一の旋回動作軌跡の
延長線に沿う運動となるので、工具交換位置と加工位置
との間の主軸ヘッドの往復所要時間が短縮され、所謂チ
ップ・ツー・チップ(chip−to−chip)時間
が短くなる。なお、本願発明における「主軸ヘッド」と
は、第1揺動体14上において主軸を回転支持して工作
物に対し切込み送りされる部材を意味し、所論ラム式主
軸切込み機構のラム部材も包含するものである。
【0015】
【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、本発明の第1の実施の形
態を縦形主軸を持った縦形工作機械として示す。ベッド
10上には、上方から見て大略L字形のコラム11が直
立され、このコラム11の機械正面から見て手前側には
工作物支持機構部12が配置され、奥側には主軸支持機
構部13が配置されている。これら機構部13及び12
は、それぞれ主軸ヘッド支持体として機能する第1揺動
体14及びワーク支持体としての第2揺動体15を第1軸
16及び第2軸17を介して旋回可能に支持している。
第1揺動体14の上下端部をスラスト方向に案内するス
ラスト受部11a、11bと第2揺動体15の上下端部
をスラスト方向に案内するスラスト受部11c、11d
がコラム11から突出している。
に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形
態を縦形主軸を持った縦形工作機械として示す。ベッド
10上には、上方から見て大略L字形のコラム11が直
立され、このコラム11の機械正面から見て手前側には
工作物支持機構部12が配置され、奥側には主軸支持機
構部13が配置されている。これら機構部13及び12
は、それぞれ主軸ヘッド支持体として機能する第1揺動
体14及びワーク支持体としての第2揺動体15を第1軸
16及び第2軸17を介して旋回可能に支持している。
第1揺動体14の上下端部をスラスト方向に案内するス
ラスト受部11a、11bと第2揺動体15の上下端部
をスラスト方向に案内するスラスト受部11c、11d
がコラム11から突出している。
【0016】第1軸16と第2軸17は、第1揺動体14
と第2揺動体15にそれぞれ一体回転結合され、これら
第1揺動体14と第2揺動体15を一体的に旋回割出する
ために各々の上端部においてサーボモータ21、22に
直結されている。これら直結のモータの代わりに、ボール
ネジ機構を使用して旋回運動を行わせる旋回駆動機構を
採用できる。図例の直結の場合は、剛性を持たせるため
に減速機を介在させる構成とすることもある。
と第2揺動体15にそれぞれ一体回転結合され、これら
第1揺動体14と第2揺動体15を一体的に旋回割出する
ために各々の上端部においてサーボモータ21、22に
直結されている。これら直結のモータの代わりに、ボール
ネジ機構を使用して旋回運動を行わせる旋回駆動機構を
採用できる。図例の直結の場合は、剛性を持たせるため
に減速機を介在させる構成とすることもある。
【0017】この実施の形態の1つの特徴は、X軸の支
点ブラケットとしてのスラスト受部11a、11bと、
Y軸の支点ブラケットとしてスラスト受部11c、11
dをコラム11の本体部11mを介して実質的にベッド
10と一体にできる点にある。このため、後述する加工
動作時に第1揺動体及び第2揺動体に作用する加工抵抗
は、コラム11により直接受け止められ、機械全体の剛
性を高めることができる。
点ブラケットとしてのスラスト受部11a、11bと、
Y軸の支点ブラケットとしてスラスト受部11c、11
dをコラム11の本体部11mを介して実質的にベッド
10と一体にできる点にある。このため、後述する加工
動作時に第1揺動体及び第2揺動体に作用する加工抵抗
は、コラム11により直接受け止められ、機械全体の剛
性を高めることができる。
【0018】第1揺動体14の自由端部には、上下(Z
軸)方向に延びる直線ガイド23が形成され、このガイ
ド23上に主軸ヘッド24が案内されている。主軸ヘッ
ド24は、第1揺動体14の上端に取り付けたサーボモ
ータ26により、公知のボールネジ・ナット機構25を
介して、第1揺動体14上で上下送りされるようになっ
ている。このZ軸の送り機構としては、ボールネジ・ナ
ット機構25とサーボモータ26とにより構成されるも
のに代えて、リニアモータを主軸ヘッド24と第1揺動
体14との間に配置してもよい。
軸)方向に延びる直線ガイド23が形成され、このガイ
ド23上に主軸ヘッド24が案内されている。主軸ヘッ
ド24は、第1揺動体14の上端に取り付けたサーボモ
ータ26により、公知のボールネジ・ナット機構25を
介して、第1揺動体14上で上下送りされるようになっ
ている。このZ軸の送り機構としては、ボールネジ・ナ
ット機構25とサーボモータ26とにより構成されるも
のに代えて、リニアモータを主軸ヘッド24と第1揺動
体14との間に配置してもよい。
【0019】主軸ヘッド24は、第1及び第2軸16、
17と平行に主軸27を回転自在に支持しており、上端
に取り付けた回転速度変更可能なモータ28により主軸
27を回転できるようにしている。図示省略されている
が、主軸27の下端は、工具Tを取り外し可能に装着す
ることができ、また主軸27内には下端に装着された工
具Tを釈放可能にクランプするクランプ機構が内蔵され
ている。さらに、この主軸ヘッド24は、必要に応じ
て、主軸27内をクーラントが通るような構成とするこ
とができる。
17と平行に主軸27を回転自在に支持しており、上端
に取り付けた回転速度変更可能なモータ28により主軸
27を回転できるようにしている。図示省略されている
が、主軸27の下端は、工具Tを取り外し可能に装着す
ることができ、また主軸27内には下端に装着された工
具Tを釈放可能にクランプするクランプ機構が内蔵され
ている。さらに、この主軸ヘッド24は、必要に応じ
て、主軸27内をクーラントが通るような構成とするこ
とができる。
【0020】第2揺動体15は、第1軸と一体的に結合
される基体部の下端から工作物支持部15aが主軸27
の直下まで水平に延びる大略L字形状の部材として形成
されている。この支持部15aには、工作物取付治具3
0が搭載固着され、この取付治具30に加工すべき図略
の工作物を着脱可能に取り付けることができる。図1
は、第1及び第2揺動体14、15が共に加工位置に在
る加工位置状態であって、特に、工作物の取付領域を定
義する取付治具30の中心と主軸27の軸線が同芯に整
合して両者が直交X−Y平面座標の原点G(図2参照)
に位置する状態を示している。
される基体部の下端から工作物支持部15aが主軸27
の直下まで水平に延びる大略L字形状の部材として形成
されている。この支持部15aには、工作物取付治具3
0が搭載固着され、この取付治具30に加工すべき図略
の工作物を着脱可能に取り付けることができる。図1
は、第1及び第2揺動体14、15が共に加工位置に在
る加工位置状態であって、特に、工作物の取付領域を定
義する取付治具30の中心と主軸27の軸線が同芯に整
合して両者が直交X−Y平面座標の原点G(図2参照)
に位置する状態を示している。
【0021】図2は、前記直交X−Y平面座標系におけ
る座標原点G(0,0)と第1及び第2軸16、17の
位置関係を説明する説明図である。この説明図から明ら
かなように、この実施の形態における特徴として、座標
原点G(0、0)と第1軸16と第2軸17は、これら
第1軸16と第2軸17を結ぶ直線が斜辺をなす直角三
角形を形成するような位置関係に配置して定義される。
つまり、加工原位置状態では、主軸27の軸線及び取付
治具30の中心は、X−Y座標系の原点G(0、0)位
置で同芯となって整合し、主軸軸線と第1軸16を結ぶ
直線は取付治具30の中心と第2軸17を結ぶ直線に対
し原点G(0、0)点で直角に交差するように第1及び
第2揺動体14、15のアーム長が設定されている。
る座標原点G(0,0)と第1及び第2軸16、17の
位置関係を説明する説明図である。この説明図から明ら
かなように、この実施の形態における特徴として、座標
原点G(0、0)と第1軸16と第2軸17は、これら
第1軸16と第2軸17を結ぶ直線が斜辺をなす直角三
角形を形成するような位置関係に配置して定義される。
つまり、加工原位置状態では、主軸27の軸線及び取付
治具30の中心は、X−Y座標系の原点G(0、0)位
置で同芯となって整合し、主軸軸線と第1軸16を結ぶ
直線は取付治具30の中心と第2軸17を結ぶ直線に対
し原点G(0、0)点で直角に交差するように第1及び
第2揺動体14、15のアーム長が設定されている。
【0022】このような座標構成を採る本実施の形態に
おいては、加工プログラムを作成するとき、工作物W上
の任意の加工個所Hnを直交X−Y座標系の座標原点G
(0、0)に対するX軸上の座標点(A)とY軸上の座
評点(B)とで指定する。しかしながら、機械のX軸と
Y軸は旋回するため、直交X−Y座標系上の前記加工個
所の座標Hn(A,B)を機械のX軸回転座標系及びY
軸回転座標系上の位置として座標変換する。
おいては、加工プログラムを作成するとき、工作物W上
の任意の加工個所Hnを直交X−Y座標系の座標原点G
(0、0)に対するX軸上の座標点(A)とY軸上の座
評点(B)とで指定する。しかしながら、機械のX軸と
Y軸は旋回するため、直交X−Y座標系上の前記加工個
所の座標Hn(A,B)を機械のX軸回転座標系及びY
軸回転座標系上の位置として座標変換する。
【0023】この座標変換においては、直交X−Y座標
系の加工個所座標HnのX座標値(A)は、原点Gと第
1軸16とを結ぶ線分を0角度方位とするX軸の回転角
度±θxに変換され、同様に同加工個所座標HnのY座
標値(B)は、原点Gと第2軸17とを結ぶ線分を0角
度方位とするY軸の回転角度±θyに変換される。この
ような直交座標系から回転座標系の変換処理は、公知の
変換処理プログラムを実行することにより実施される
が、一例として、下記の数式1〜数式7の処理を実行す
る自動変換プログラムを図略の数値制御装置に内蔵した
コンピュータにより処理させることにより実施される。
系の加工個所座標HnのX座標値(A)は、原点Gと第
1軸16とを結ぶ線分を0角度方位とするX軸の回転角
度±θxに変換され、同様に同加工個所座標HnのY座
標値(B)は、原点Gと第2軸17とを結ぶ線分を0角
度方位とするY軸の回転角度±θyに変換される。この
ような直交座標系から回転座標系の変換処理は、公知の
変換処理プログラムを実行することにより実施される
が、一例として、下記の数式1〜数式7の処理を実行す
る自動変換プログラムを図略の数値制御装置に内蔵した
コンピュータにより処理させることにより実施される。
【0024】
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【0025】より詳細には、主軸27軸線が第1軸16
を中心として旋回する軌跡SALを数式1のように求
め、また工作物W上の任意の加工箇所Hn(A,B)が
第2軸17を中心として旋回するときの軌跡HnLを数
式4のように求める。この数式4は、X−Y座標系にお
ける第2軸17の座標(−R2,0)と前記任意の加工
箇所Hnとを結ぶ線分の長さ(つまり前記任意の加工箇
所Hnを通る円の半径R 3)を三角関数により数式2の
ように求め、次に前記任意の加工箇所Hnを通る円の数
式3に半径R3を代入して求める。次に、数式1及び数
式4を連立方程式として、α=A及びβ=Bを満足する
座標値(x,y)を求め、これを主軸の旋回軌跡SAL
と加工箇所Hnの旋回軌跡HnLとの交点である座標値
(α、β)とする。そして最後に、この交点座標値
(α、β)を数式5〜数式7に代入してこの交点座標値
(α、β)に主軸27及び前記加工箇所Hnをそれぞれ
位置決めするために必要な第1揺動体14の旋回角度θ
xと第2揺動体の旋回角度(θy1+θy2)を求め
る。
を中心として旋回する軌跡SALを数式1のように求
め、また工作物W上の任意の加工箇所Hn(A,B)が
第2軸17を中心として旋回するときの軌跡HnLを数
式4のように求める。この数式4は、X−Y座標系にお
ける第2軸17の座標(−R2,0)と前記任意の加工
箇所Hnとを結ぶ線分の長さ(つまり前記任意の加工箇
所Hnを通る円の半径R 3)を三角関数により数式2の
ように求め、次に前記任意の加工箇所Hnを通る円の数
式3に半径R3を代入して求める。次に、数式1及び数
式4を連立方程式として、α=A及びβ=Bを満足する
座標値(x,y)を求め、これを主軸の旋回軌跡SAL
と加工箇所Hnの旋回軌跡HnLとの交点である座標値
(α、β)とする。そして最後に、この交点座標値
(α、β)を数式5〜数式7に代入してこの交点座標値
(α、β)に主軸27及び前記加工箇所Hnをそれぞれ
位置決めするために必要な第1揺動体14の旋回角度θ
xと第2揺動体の旋回角度(θy1+θy2)を求め
る。
【0026】第2旋回体15は、図2に示す治具中心旋
回軌跡GLに沿って旋回移動する。工作機械の作業者が
位置する正面側の旋回端は、取付治具30の中心と第2
軸17とを結ぶ線分が図2の直交座標系のY軸と平行に
なる工作物交換位置WCPに制限される。つまり、この
交換位置WCPは、図1に示す加工原位置から第2軸1
7を中心として時計方向に90度旋回した位置に定義さ
れる。この工作物交換位置WCPでは、第2揺動体15
のワーク支持部15aは作業者側に差し出され、取付治
具30に対する工作物の着脱を容易にしている。この工
作物の着脱は、作業者の手動操作により行ってもよい
が、この実施の形態の工作機械が自動化ラインの一部を
構成するような場合では加工済工作物と未加工工作物の
自動交換を実行するために、ロボットを使用する公知の
ワーク着脱システムや他の公知のパレット交換装置等が
使用される。
回軌跡GLに沿って旋回移動する。工作機械の作業者が
位置する正面側の旋回端は、取付治具30の中心と第2
軸17とを結ぶ線分が図2の直交座標系のY軸と平行に
なる工作物交換位置WCPに制限される。つまり、この
交換位置WCPは、図1に示す加工原位置から第2軸1
7を中心として時計方向に90度旋回した位置に定義さ
れる。この工作物交換位置WCPでは、第2揺動体15
のワーク支持部15aは作業者側に差し出され、取付治
具30に対する工作物の着脱を容易にしている。この工
作物の着脱は、作業者の手動操作により行ってもよい
が、この実施の形態の工作機械が自動化ラインの一部を
構成するような場合では加工済工作物と未加工工作物の
自動交換を実行するために、ロボットを使用する公知の
ワーク着脱システムや他の公知のパレット交換装置等が
使用される。
【0027】一方、第1揺動体14は、図2に示す主軸
中心旋回軌跡SALに沿って旋回移動する。工作機械の
右側におけるこの旋回軌跡SALの末端は、主軸27の
軸線と第1軸16とを結ぶ線分が図2の直交座標系のX
軸と平行になる工具交換位置TCPに制限される。つま
り、この交換位置TCPは、第1軸16を中心として反
時計方向に90度旋回した位置に定義され、この位置T
CPに複数の工具保持部を選択的に割出しできる工具マ
ガジン40が設けられている。
中心旋回軌跡SALに沿って旋回移動する。工作機械の
右側におけるこの旋回軌跡SALの末端は、主軸27の
軸線と第1軸16とを結ぶ線分が図2の直交座標系のX
軸と平行になる工具交換位置TCPに制限される。つま
り、この交換位置TCPは、第1軸16を中心として反
時計方向に90度旋回した位置に定義され、この位置T
CPに複数の工具保持部を選択的に割出しできる工具マ
ガジン40が設けられている。
【0028】工具マガジン40は、コラム11の右側面
にブラケット42を介して円盤41を垂直軸線周りの旋
回割出可能に支持し、この円盤41を割出駆動モータ4
3により旋回割出するように構成される。円盤41の外
周にはこの円盤41の径方向外方から工具を収納或いは
取り出しできる複数の工具保持部としての半円状保持穴
が形成されている。工具マガジン40は、円盤41に代
えて、円又は楕円軌道に沿って周回割出可能なチエーン
に複数の工具保持部を設けた構成を採用できる。
にブラケット42を介して円盤41を垂直軸線周りの旋
回割出可能に支持し、この円盤41を割出駆動モータ4
3により旋回割出するように構成される。円盤41の外
周にはこの円盤41の径方向外方から工具を収納或いは
取り出しできる複数の工具保持部としての半円状保持穴
が形成されている。工具マガジン40は、円盤41に代
えて、円又は楕円軌道に沿って周回割出可能なチエーン
に複数の工具保持部を設けた構成を採用できる。
【0029】次に、上記のように構成された第1の実施
形態に係わる縦形工作機械の動作を説明する。第2揺動
体15が図1の加工原位置から90度時計方向に旋回し
た工作物交換位置WCPに位置決めされた状態におい
て、作業者の手動操作或いは適宜の工作物着脱装置によ
り、工作物が治具30上に取り付けされる。この取り付
け動作完了と共に、図略の数値制御装置により加工プロ
グラム(NCプログラム)に従ってモータ21、22、
26、28及び43が制御され、工作機械が下記のよう
に加工動作を実行する。
形態に係わる縦形工作機械の動作を説明する。第2揺動
体15が図1の加工原位置から90度時計方向に旋回し
た工作物交換位置WCPに位置決めされた状態におい
て、作業者の手動操作或いは適宜の工作物着脱装置によ
り、工作物が治具30上に取り付けされる。この取り付
け動作完了と共に、図略の数値制御装置により加工プロ
グラム(NCプログラム)に従ってモータ21、22、
26、28及び43が制御され、工作機械が下記のよう
に加工動作を実行する。
【0030】加工開始状態では、第1揺動体14は図1
に示すようにX軸旋回座標系の方位0の角度位置に在
り、第2揺動体15はサーボモータ22の回転により反
時計方向に旋回して治具30上に固着した工作物を主軸
27の直下まで運ぶ。次に、工作物上の任意の加工個所
と主軸軸線とを同芯に整合するまでサーボモータ21、
22が回転駆動され、第1及び第2揺動体14、15を
揺動旋回する。この整合が確保される状態で、サーボモ
ータ26が回転駆動されると共に主軸駆動モータ28が
起動される。主軸ヘッド24は、第1揺動体14上で下
降され、主軸27の下端に装着した例えばドリルのよう
な工具を回転させた状態で工作物の上面から切り込み送
りする。
に示すようにX軸旋回座標系の方位0の角度位置に在
り、第2揺動体15はサーボモータ22の回転により反
時計方向に旋回して治具30上に固着した工作物を主軸
27の直下まで運ぶ。次に、工作物上の任意の加工個所
と主軸軸線とを同芯に整合するまでサーボモータ21、
22が回転駆動され、第1及び第2揺動体14、15を
揺動旋回する。この整合が確保される状態で、サーボモ
ータ26が回転駆動されると共に主軸駆動モータ28が
起動される。主軸ヘッド24は、第1揺動体14上で下
降され、主軸27の下端に装着した例えばドリルのよう
な工具を回転させた状態で工作物の上面から切り込み送
りする。
【0031】所定量の切り込みの後、主軸ヘッド24は
工具Tの先端と工作物表面との間に所定のクリアランス
を持つ位置まで上昇され、その後工作物の別の加工個所
と主軸27を同芯に整合するようにサーボモータ21、
22が制御される。続いて、サーボモータ26が駆動さ
れて主軸ヘッド24が下降動作と上昇動作を行い、工具
Tが工作物の別の加工箇所を穴明け加工する。このよう
にして、第2揺動体15は工作物上の任意の加工箇所を
主軸27の第1軸16を中心とする旋回軌跡SAL上に
位置決めするように旋回され、一方第1揺動体14は旋
回軌跡SAL上に位置決めされる前記任意の加工箇所上
に主軸27を位置決めするように旋回され、第1及び第
2揺動体14,15の旋回動作により工作物上の任意の
加工箇所と主軸27とを同芯に整合できる。
工具Tの先端と工作物表面との間に所定のクリアランス
を持つ位置まで上昇され、その後工作物の別の加工個所
と主軸27を同芯に整合するようにサーボモータ21、
22が制御される。続いて、サーボモータ26が駆動さ
れて主軸ヘッド24が下降動作と上昇動作を行い、工具
Tが工作物の別の加工箇所を穴明け加工する。このよう
にして、第2揺動体15は工作物上の任意の加工箇所を
主軸27の第1軸16を中心とする旋回軌跡SAL上に
位置決めするように旋回され、一方第1揺動体14は旋
回軌跡SAL上に位置決めされる前記任意の加工箇所上
に主軸27を位置決めするように旋回され、第1及び第
2揺動体14,15の旋回動作により工作物上の任意の
加工箇所と主軸27とを同芯に整合できる。
【0032】工具交換が図略のCNC装置により指令さ
れるとき、第1揺動体14は図1の加工位置状態から工
具交換位置TCPまで90度反時計方向に旋回して、工
具交換動作を実行する。この交換動作においては、主軸
ヘッド24は、工具マガジン40の円盤41の外周にあ
る空になった工具保持部に使用済み工具を返却し、自身
に内蔵した工具のクランプ機構をアンクランプ動作して
使用済み工具を釈放し、サーボモータ26の動作により
上昇して使用済み工具を円盤41上に置き去りにし、サ
ーボモータ43の動作により円盤41が主軸24の直下
に新工具を割り出した後下降して新工具を受け取り、ク
ランプ機構をクランプ動作して新工具を主軸27に保持
させる。
れるとき、第1揺動体14は図1の加工位置状態から工
具交換位置TCPまで90度反時計方向に旋回して、工
具交換動作を実行する。この交換動作においては、主軸
ヘッド24は、工具マガジン40の円盤41の外周にあ
る空になった工具保持部に使用済み工具を返却し、自身
に内蔵した工具のクランプ機構をアンクランプ動作して
使用済み工具を釈放し、サーボモータ26の動作により
上昇して使用済み工具を円盤41上に置き去りにし、サ
ーボモータ43の動作により円盤41が主軸24の直下
に新工具を割り出した後下降して新工具を受け取り、ク
ランプ機構をクランプ動作して新工具を主軸27に保持
させる。
【0033】図3は、本発明を横型工作機械に適用した
第2の実施態様を示す。図3及び図1に示す構成部材で
あって参照番号の下2桁の番号が一致するもの同士は、
機能が同一の構成部材である。この実施態様において
は、第1軸116,第2軸117、主軸127は互いに
平行状態で水平に支持される。第2揺動体115は、垂
直面内で旋回でき、取付治具130を時計の3時位置近
辺で上下旋回する。第1揺動体114は、図示の起立位
置(時計の12時位置)近辺で左右に揺動する加工位置
と時計の3時位置にある工具交換位置TCPとの間で旋
回可能である。第1揺動体114は、第2揺動体115
上の取付治具130に工作物を取り付けるとき、前記加
工位置と工具交換位置TCPの略中間位置へ待避し、こ
の待避位置で待機する。
第2の実施態様を示す。図3及び図1に示す構成部材で
あって参照番号の下2桁の番号が一致するもの同士は、
機能が同一の構成部材である。この実施態様において
は、第1軸116,第2軸117、主軸127は互いに
平行状態で水平に支持される。第2揺動体115は、垂
直面内で旋回でき、取付治具130を時計の3時位置近
辺で上下旋回する。第1揺動体114は、図示の起立位
置(時計の12時位置)近辺で左右に揺動する加工位置
と時計の3時位置にある工具交換位置TCPとの間で旋
回可能である。第1揺動体114は、第2揺動体115
上の取付治具130に工作物を取り付けるとき、前記加
工位置と工具交換位置TCPの略中間位置へ待避し、こ
の待避位置で待機する。
【0034】加工指令が与えられると、第2揺動体11
5は取付治具130に保持した工作物上の任意の加工箇
所を主軸127の旋回軌跡上にもたらすようにサーボモ
ータ122の動作により旋回位置決めさる。この実施の
形態においては、工作物の加工面は主軸127と対面す
る垂直面である。一方、第1揺動体114は、工作物の
任意の加工箇所が主軸127の旋回軌跡上で占める位置
へ主軸127を位置決めするようにサーボモータ121
が駆動されて旋回位置決めされる。これにより、任意の
加工箇所と主軸127とは垂直面上の一点において水平
方向に同芯に整合され、この状態で駆動モータ128を
動作させて主軸127を回転し、サーボモータ126を
駆動して主軸ヘッド124を工作物に対し前進すること
により、工作物の任意の加工箇所に水平の穴を加工でき
る。
5は取付治具130に保持した工作物上の任意の加工箇
所を主軸127の旋回軌跡上にもたらすようにサーボモ
ータ122の動作により旋回位置決めさる。この実施の
形態においては、工作物の加工面は主軸127と対面す
る垂直面である。一方、第1揺動体114は、工作物の
任意の加工箇所が主軸127の旋回軌跡上で占める位置
へ主軸127を位置決めするようにサーボモータ121
が駆動されて旋回位置決めされる。これにより、任意の
加工箇所と主軸127とは垂直面上の一点において水平
方向に同芯に整合され、この状態で駆動モータ128を
動作させて主軸127を回転し、サーボモータ126を
駆動して主軸ヘッド124を工作物に対し前進すること
により、工作物の任意の加工箇所に水平の穴を加工でき
る。
【0035】上述した第2の実施態様では、第2揺動体
115が図示の加工位置に在る状態で取付治具130に
工作物を取り付けるように第2揺動体115の加工位置
と工作物交換位置とを同一にしているが、別の変形例に
おいては、前記工作物交換位置を図2の図示水平状態か
ら反時計方向に180度旋回した位置に設定し、取付治
具130を第2揺動体115の図示状態における自由端
部の下面に固着するようにしてもよい。この場合、第2
揺動体115は、工作物交換位置では取付治具130を
上向き姿勢に保持してオペレータや自動ワーク着脱装置
による工作物取付・取外作業を容易に行えるようにし、
また、加工位置ではその自由端の下面に工作物を懸垂状
態に保持し、加工動作中に発生する切屑を直接ベッド1
10上に開口する図略の回収口へ落下させて第2揺動体
115上に堆積しないようにできる。工作物取付・取外
作業を一層容易にする観点では、第2揺動体115は、
工作物交換位置において、その自由端部をベッド110
の外に差し出すようにベッド110と第2揺動体115
のアーム長等の幾何学寸法が設定される。
115が図示の加工位置に在る状態で取付治具130に
工作物を取り付けるように第2揺動体115の加工位置
と工作物交換位置とを同一にしているが、別の変形例に
おいては、前記工作物交換位置を図2の図示水平状態か
ら反時計方向に180度旋回した位置に設定し、取付治
具130を第2揺動体115の図示状態における自由端
部の下面に固着するようにしてもよい。この場合、第2
揺動体115は、工作物交換位置では取付治具130を
上向き姿勢に保持してオペレータや自動ワーク着脱装置
による工作物取付・取外作業を容易に行えるようにし、
また、加工位置ではその自由端の下面に工作物を懸垂状
態に保持し、加工動作中に発生する切屑を直接ベッド1
10上に開口する図略の回収口へ落下させて第2揺動体
115上に堆積しないようにできる。工作物取付・取外
作業を一層容易にする観点では、第2揺動体115は、
工作物交換位置において、その自由端部をベッド110
の外に差し出すようにベッド110と第2揺動体115
のアーム長等の幾何学寸法が設定される。
【0036】図4は、図3に示す横型工作機械の形態を
一部変更した本発明の第3の実施の態様を示す。図4及
び図3に示す構成部材であって参照番号の下2桁の番号
が一致するもの同士は、機能が同一の構成部材である。
図4は、第1揺動体214及び第2揺動体215がそれ
ぞれ加工位置に位置決めされている状態を示している。
この実施の形態においては、工作物は第2揺動体215
の自由端面、つまり起立状態における頂面に固着された
工作物取付治具230に固定された状態で加工される。
この加工動作中では、第2揺動体215は、図示の起立
位置を中心とする左右の所定角度範囲内で揺動されるの
で、取付治具230や工作物の重量は第2軸217の上
方から下方に向かって作用し、第2揺動体215に作用
する回転モーメントの変動を小さくしている。このた
め、この実施の形態は、重量が大きな工作物の加工に好
適な横型工作機械の構成となっている。
一部変更した本発明の第3の実施の態様を示す。図4及
び図3に示す構成部材であって参照番号の下2桁の番号
が一致するもの同士は、機能が同一の構成部材である。
図4は、第1揺動体214及び第2揺動体215がそれ
ぞれ加工位置に位置決めされている状態を示している。
この実施の形態においては、工作物は第2揺動体215
の自由端面、つまり起立状態における頂面に固着された
工作物取付治具230に固定された状態で加工される。
この加工動作中では、第2揺動体215は、図示の起立
位置を中心とする左右の所定角度範囲内で揺動されるの
で、取付治具230や工作物の重量は第2軸217の上
方から下方に向かって作用し、第2揺動体215に作用
する回転モーメントの変動を小さくしている。このた
め、この実施の形態は、重量が大きな工作物の加工に好
適な横型工作機械の構成となっている。
【0037】第2揺動体215は、図示の起立位置が工
作物加工位置であると共に工作物交換位置として設計さ
れるが、この工作物交換作業におけるオペレータや自動
ワーク着脱装置の接近性を向上する観点では、工作物交
換位置は図示起立位置から時計方向に90度旋回した水
平位置に設定してもよい。さらに必要があれば、この工
作物交換位置では、第2揺動体215の自由端部がベッ
ド210の外へ差し出されるようにしてもよい。
作物加工位置であると共に工作物交換位置として設計さ
れるが、この工作物交換作業におけるオペレータや自動
ワーク着脱装置の接近性を向上する観点では、工作物交
換位置は図示起立位置から時計方向に90度旋回した水
平位置に設定してもよい。さらに必要があれば、この工
作物交換位置では、第2揺動体215の自由端部がベッ
ド210の外へ差し出されるようにしてもよい。
【0038】一方、第1揺動体214は、加工動作中は
図示水平の加工位置近辺で揺動するが、工具交換動作が
指令されるとき上方に旋回して時計の略10時位置に設
定される工具交換位置へ旋回移動し、工具マガジン24
0と協働して工具交換動作を遂行する。加工位置近辺の
ベッド210上及び第2揺動体215が反時計方向に9
0度旋回する位置の直下のベッド210上には、図示さ
れてない切屑回収口が開口され、切削加工中に発生する
切屑の排出を容易にしている。
図示水平の加工位置近辺で揺動するが、工具交換動作が
指令されるとき上方に旋回して時計の略10時位置に設
定される工具交換位置へ旋回移動し、工具マガジン24
0と協働して工具交換動作を遂行する。加工位置近辺の
ベッド210上及び第2揺動体215が反時計方向に9
0度旋回する位置の直下のベッド210上には、図示さ
れてない切屑回収口が開口され、切削加工中に発生する
切屑の排出を容易にしている。
【0039】上記した第1〜第3の実施の態様における
加工動作は、ドリル、センタリング、リーマ、タッピン
グなどの穴加工について説明したが、これら実施の態様
の工作機械はエンドミル加工のように切削抵抗が主軸2
7、127、227の半径方向に作用する切削加工にも
適用できることは言うまでもない。しかしながら、これ
ら実施の態様の工作機械は、主軸27、127、227
の軸線方向に大きな剛性を持つので、この主軸軸線方向
に切削抵抗が作用する加工に好適である。
加工動作は、ドリル、センタリング、リーマ、タッピン
グなどの穴加工について説明したが、これら実施の態様
の工作機械はエンドミル加工のように切削抵抗が主軸2
7、127、227の半径方向に作用する切削加工にも
適用できることは言うまでもない。しかしながら、これ
ら実施の態様の工作機械は、主軸27、127、227
の軸線方向に大きな剛性を持つので、この主軸軸線方向
に切削抵抗が作用する加工に好適である。
【0040】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
よれば、第1及び第2揺動体をそれぞれ互いに平行な軸
線の周りに旋回可能に設け、第1揺動体上に支持した工
具主軸の軸線が描く旋回軌跡と第2揺動体上に支持した
工作物の任意の加工箇所が描く旋回軌跡との交点に前記
主軸及び加工箇所を整列して前記主軸上の工具により前
記加工箇所を加工するようにしたので、機械構成、特に
第1及び第2揺動体の運動案内機構の構成を簡単にで
き、この結果、精度確保や信頼性向上などの機械の品質
の作り込みの容易化と機械の製作コストの低減や製作の
容易化を図ることができる。
よれば、第1及び第2揺動体をそれぞれ互いに平行な軸
線の周りに旋回可能に設け、第1揺動体上に支持した工
具主軸の軸線が描く旋回軌跡と第2揺動体上に支持した
工作物の任意の加工箇所が描く旋回軌跡との交点に前記
主軸及び加工箇所を整列して前記主軸上の工具により前
記加工箇所を加工するようにしたので、機械構成、特に
第1及び第2揺動体の運動案内機構の構成を簡単にで
き、この結果、精度確保や信頼性向上などの機械の品質
の作り込みの容易化と機械の製作コストの低減や製作の
容易化を図ることができる。
【0041】特に、主軸に作用する加工抵抗が第1及び
第2揺動体のスラスト受部により強固に受け止められる
ので、主軸軸線方向の加工抵抗に対する剛性を大きくで
きる。さらに、工作物上の任意の1つの加工箇所と主軸
とを同芯にする運動は、第1及び第2揺動体の旋回運動
の組み合わせにより与えるようにしたので、短時間で実
行され、工具と工作物とが接触しない非加工時間を短縮
できる。
第2揺動体のスラスト受部により強固に受け止められる
ので、主軸軸線方向の加工抵抗に対する剛性を大きくで
きる。さらに、工作物上の任意の1つの加工箇所と主軸
とを同芯にする運動は、第1及び第2揺動体の旋回運動
の組み合わせにより与えるようにしたので、短時間で実
行され、工具と工作物とが接触しない非加工時間を短縮
できる。
【0042】好ましくは、請求項2の発明のように、第
1揺動体の旋回中心である第1軸と第2揺動体の旋回中
心である第2軸とを、これら第1及び第2軸を結ぶ直線
が直角三角形の斜辺をなすと共にこの直角三角形の直角
部近辺にて加工が行われるように配置したので、この工
作機械がカバーする加工領域を広くできる。
1揺動体の旋回中心である第1軸と第2揺動体の旋回中
心である第2軸とを、これら第1及び第2軸を結ぶ直線
が直角三角形の斜辺をなすと共にこの直角三角形の直角
部近辺にて加工が行われるように配置したので、この工
作機械がカバーする加工領域を広くできる。
【0043】さらに好ましくは、請求項3の発明のよう
に、前記主軸、第1及び第2軸を重力方向に直立するよ
うに配置し、前記第2揺動体が工作物を前記主軸よりも
下方位置において工作物の下面を支えるように構成した
ので、加工動作中における加工抵抗は、一方において主
軸を介して第1揺動体を上方に突き上げるように作用
し、他方において第2揺動体を下方に押し下げるように
作用し、第1揺動体及び第2揺動体のスラスト受部の剛
性を大きく設計することにより、これら揺動体を加工抵
抗に強固に対抗させることができる。
に、前記主軸、第1及び第2軸を重力方向に直立するよ
うに配置し、前記第2揺動体が工作物を前記主軸よりも
下方位置において工作物の下面を支えるように構成した
ので、加工動作中における加工抵抗は、一方において主
軸を介して第1揺動体を上方に突き上げるように作用
し、他方において第2揺動体を下方に押し下げるように
作用し、第1揺動体及び第2揺動体のスラスト受部の剛
性を大きく設計することにより、これら揺動体を加工抵
抗に強固に対抗させることができる。
【0044】請求項4に記載の発明によれば、前記主軸
と第1及び第2軸を水平に配置して第1及び第2揺動体
が垂直面内で旋回するようにし、また前記第2揺動体が
工作物の垂直の1つの加工面を工具主軸に向けるように
工作物を支持するように構成したので、加工抵抗が第1
及び第2揺動体の旋回平面と垂直方向に作用し、この方
向におけるこれら揺動体のスラスト受部の剛性を大きく
設計することにより、これら揺動体を加工抵抗に強固に
対抗させることができる。この利点に加え、切屑の回収
を容易にできる利点がある。
と第1及び第2軸を水平に配置して第1及び第2揺動体
が垂直面内で旋回するようにし、また前記第2揺動体が
工作物の垂直の1つの加工面を工具主軸に向けるように
工作物を支持するように構成したので、加工抵抗が第1
及び第2揺動体の旋回平面と垂直方向に作用し、この方
向におけるこれら揺動体のスラスト受部の剛性を大きく
設計することにより、これら揺動体を加工抵抗に強固に
対抗させることができる。この利点に加え、切屑の回収
を容易にできる利点がある。
【0045】請求項5の発明によれば、前記第2揺動体
を垂直となる起立位置近辺を加工位置とし、かつこの起
立位置にある第2揺動体の頂面に工作物を取り付るよう
にしたので、重量の大きな工作物を第2揺動体に取り付
けた場合でも、第2揺動体に作用する割出動作における
モーメントの変動を減少でき、位置決め精度、つまり加
工箇所の割出精度の低下を防止できる。
を垂直となる起立位置近辺を加工位置とし、かつこの起
立位置にある第2揺動体の頂面に工作物を取り付るよう
にしたので、重量の大きな工作物を第2揺動体に取り付
けた場合でも、第2揺動体に作用する割出動作における
モーメントの変動を減少でき、位置決め精度、つまり加
工箇所の割出精度の低下を防止できる。
【0046】さらに請求項6の発明によれば、多数の工
具を主軸と平行に取り外し可能に貯蔵する工具マガジン
を工具交換位置に配置し、第1揺動体を加工位置と交換
位置との間で旋回可能としたので、使用済み工具の返却
及び新工具の取り出しは、第1揺動体の旋回動作、第1
揺動体上での主軸ヘッドの進退及び工具マガジンの割出
動作を組み合わせにより行うことができる。また、第1
揺動体の加工位置から工具交換位置への移動は、常に加
工位置で主軸が描く単一の旋回動作軌跡の延長線に沿う
運動となるので、工具交換位置と加工位置との間の主軸
ヘッドの往復所要時間が短縮され、所謂チップ・ツー・
チップ時間を短くでき、加工能率を向上できる。
具を主軸と平行に取り外し可能に貯蔵する工具マガジン
を工具交換位置に配置し、第1揺動体を加工位置と交換
位置との間で旋回可能としたので、使用済み工具の返却
及び新工具の取り出しは、第1揺動体の旋回動作、第1
揺動体上での主軸ヘッドの進退及び工具マガジンの割出
動作を組み合わせにより行うことができる。また、第1
揺動体の加工位置から工具交換位置への移動は、常に加
工位置で主軸が描く単一の旋回動作軌跡の延長線に沿う
運動となるので、工具交換位置と加工位置との間の主軸
ヘッドの往復所要時間が短縮され、所謂チップ・ツー・
チップ時間を短くでき、加工能率を向上できる。
【0047】
【図1】本発明による第1の実施の形態である工作機械
を正面の右上方から観た斜視図。
を正面の右上方から観た斜視図。
【図2】工作物上の任意の加工箇所を主軸と整合するた
めに第1及び第2揺動体をX−Y座標系にて旋回割り出
しする動作の説明図。
めに第1及び第2揺動体をX−Y座標系にて旋回割り出
しする動作の説明図。
【図3】本発明による第2の実施の形態である工作機械
を正面の右上方から観た斜視図。
を正面の右上方から観た斜視図。
【図4】本発明による第3の実施の形態である工作機械
を正面の右上方から観た斜視図。
を正面の右上方から観た斜視図。
10・・・ベッド、 11・・・コラム、 14・・・
第1揺動体、 15・・・第2揺動体、 16・・・第
1軸、 17・・・第2軸、 21、22・・・旋回駆
動モータ、 24・・・主軸ヘッド、 26・・・送り
モータ、 27・・・主軸、 28・・・主軸駆動モー
タ、 30・・・工作物取付治具、 T・・・工具、
40・・・工具マガジン、 WCP・・・工作物交換位
置、 TCP・・・工具交換位置。
第1揺動体、 15・・・第2揺動体、 16・・・第
1軸、 17・・・第2軸、 21、22・・・旋回駆
動モータ、 24・・・主軸ヘッド、 26・・・送り
モータ、 27・・・主軸、 28・・・主軸駆動モー
タ、 30・・・工作物取付治具、 T・・・工具、
40・・・工具マガジン、 WCP・・・工作物交換位
置、 TCP・・・工具交換位置。
Claims (6)
- 【請求項1】 先端に工具を装着可能な主軸を回転自在
に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを前記主軸軸
線方向に送り可能に案内する第1可動体と、工作物を取
り付ける第2可動体と、前記第1及び第2可動体を前記主
軸軸線と直交する面内でそれぞれ移動する第1及び第2送
り機構と、前記主軸ヘッドを前記第1可動体上で前記主
軸軸線方向に移動する第3送り機構とを備えた工作機械
において、前記第1及び第2可動体をそれぞれ第1及び
第2揺動体として構成し、前記第1及び第2送り機構を、
前記主軸軸線と平行な第1軸及び第2軸の周りで前記第1
及び第2揺動体を旋回可能に支持する支持機構と、前記
第1及び第2の揺動体を旋回位置決めする第1及び第2旋
回駆動モータとにより構成し、前記第1及び第2揺動体
の旋回割り出し動作により前記工作物の任意な加工箇所
と前記主軸軸線上とを整合できるように前記第1軸及び
第2軸を配置したことを特徴とする旋回座標式工作機
械。 - 【請求項2】 前記第1軸と第2軸とを結ぶ直線が斜辺
をなす直角三角形の直角部近辺で加工が行われるように
前記第1軸と前記第2軸を配置したことを特徴とする請求
項1記載の旋回座標式工作機械。 - 【請求項3】 前記主軸と第1及び第2軸が共に重力方
向に延びて配置され、前記第2揺動体が前記主軸の下方
位置まで水平に延出して前記工作物を下方から支持する
工作物取付部を備えることを特徴とする請求項1又は2
記載の旋回座標式工作機械。 - 【請求項4】 前記主軸と第1及び第2軸が水平方向に
延びて配置され、前記第2揺動体が前記工作物の1つの
面を前記主軸側に向けるようにこの1つの面以外の面を
支持するように構成されていることを特徴とする請求項
1又は2に記載の旋回座標式工作機械。 - 【請求項5】 前記主軸と第1及び第2軸が水平方向に
延びて配置され、前記第2揺動体は垂直となる起立位置
における上面に前記工作物を取り付け可能であり、前記
第2揺動体が前記起立位置近辺に在る状態で前記工作物
の加工が行われるようにしたことを特徴とする請求項
1、2又は4記載の旋回座標式工作機械。 - 【請求項6】 前記第1揺動体は、前記工作物の1つの
面と対向する加工位置とこの加工位置から離間した工具
交換位置との間で旋回可能に支持され、取り外し可能に
支持した多数の工具を工具着脱位置へ選択的に割り出し
可能な工具マガジンを前記工具交換位置に設け、前記第
1揺動体の旋回動作と前記主軸ヘッドの主軸軸線に沿う
進退動作と前記工具マガジンの割出動作とにより主軸上
の使用済工具を前記工具マガジンへ返却してから前記工
具マガジンに保持される別の工具を前記主軸の先端に装
着可能としたことを特徴とする請求項1〜5の何れか1
項に記載の旋回座標式工作機械。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000012387A JP2001198747A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 旋回座標式工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000012387A JP2001198747A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 旋回座標式工作機械 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001198747A true JP2001198747A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18540111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000012387A Pending JP2001198747A (ja) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | 旋回座標式工作機械 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001198747A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108436610A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-24 | 成都与俱科技有限公司 | 机加工设备 |
CN113909514A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-11 | 浙江工业职业技术学院 | 一种机械零部件自动化加工装置 |
-
2000
- 2000-01-21 JP JP2000012387A patent/JP2001198747A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108436610A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-08-24 | 成都与俱科技有限公司 | 机加工设备 |
CN108436610B (zh) * | 2018-03-27 | 2024-04-02 | 成都与俱科技有限公司 | 机加工设备 |
CN113909514A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-11 | 浙江工业职业技术学院 | 一种机械零部件自动化加工装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060228 |