JP2005254428A - 立形工作機械及び立形工作機械の組み合わせ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1主軸ヘッド100と、ワークWを加工する第1加工工具220を取着する第1加工工具装置200をそれぞれ上下に配置した加工工作単位を備える。第2主軸ヘッド300と、ワークWを加工する第2加工工具220aを取着する第2加工工具装置400をそれぞれ上下に配置した加工工作単位を備える。各主軸ヘッドをZ軸方向に移動する第1移動駆動機構と、各主軸ヘッドをZ軸方向とは直交するX軸方向に移動する第2移動駆動機構M2,M2aと、Z軸方向及びZ軸方向と直交するX軸方向を含む平面内において、主軸ヘッドの回転位置割出を行う回転駆動機構M3,M3aを備える。隣接した加工工作単位の主軸41,41a間でワークWを受け渡す。
【選択図】 図5
Description
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2において、前記加工工作単位の回転駆動機構は、少なくとも、ワークの授受を行うためのワーク授受回転位置と、前記加工工具により加工がされる回転位置が割出可能にされていることを特徴とする。
請求項9の発明によれば、長手方向の両端に互いに偏心関係にある2つの軸心を備えたワークのを受け渡しをすることができる。
請求項11の発明によれば、各加工工作単位の間に配置された加工工具装置により、少なくともいずれか一方の加工工作単位の主軸に取着されたワークを加工できる。すなわち、いずれか、一方の加工工作単位の加工工具装置で加工をしている際に、同時に各加工工作単位の間に配置された加工工具装置の加工工具によって加工する場合は、加工時間の短縮ができる。或いは、各加工工作単位の加工工具装置では加工できない部位を、前記各加工工作単位の間に配置された加工工具装置の加工工具にて加工できる。
以下、本発明を立形工作機械としての立形旋盤に具体化した第1実施形態を図1〜図6を参照して説明する。
旋盤10のベッド21の後部には、コラム22が立設されている。ベッド21及びコラム22には、装置本体20を構成する一対の加工工作単位が並設されている。なお、図2においては、右を前とする。図1では、左方を左といい、右方を右といい、上方を上、下方を下という。
コラム22には、第1主軸ヘッド100側の第2移動駆動機構M2が設けられている。第1主軸ヘッド100側の第2移動駆動機構M2は、クロススライド24、送りねじ25、ナット26、サーボモータ27を備えている。第2移動駆動機構M2について詳説すると、コラム22の上部前面には、X軸方向に沿って2本の水平案内面23が形成されている。すなわち、本実施形態では、X軸方向は、水平方向とされている。水平案内面23には、クロススライド24がX軸方向へ摺動自在に載置されている。クロススライド24には、コラム22のX軸方向に沿って設けられた送りねじ25と螺合するナット26が取付けられている。コラム22には、前記送りねじ25を回転駆動するエンコーダ付きのサーボモータ27が設けられている。前記図示しないNC装置は、サーボモータ27を制御回転することにより、送りねじ25を介して、クロススライド24を移動位置決めする。
主軸41には、ワークWを把持するチャック42が設けられている。チャック42は、公知のチャックシリンダ(図示しない)にて開閉自在に作動する。又、主軸41は、第1主軸ヘッド100の内部に組み込まれたビルトイン型の主軸モータ(図示しない)により回転駆動される。該主軸モータは、第1主軸ヘッド100側に取付けられたステータと、主軸41側に取付けられたロータとにて構成され、前記NC装置にて回転制御及び旋回角度割出される。
右側の加工工作単位を構成する第2主軸ヘッド300及び第2加工工具装置400は、左側の加工工作単位を構成する第1主軸ヘッド100及び第1加工工具装置200に対して、それぞれ旋盤10の左右方向の中央をZ軸方向に通過する仮想の平面を境とする鏡像関係にある。すなわち、右側の加工工作単位を構成する第2主軸ヘッド300、第2加工工具装置400、第1移動駆動機構M1a、第2移動駆動機構M2a、回転駆動機構M3aは、第1主軸ヘッド100側の加工工作単位に設けられた部材に相当する構成を備えている。すなわち、第1主軸ヘッド100及び第2主軸ヘッド300の各部材の構成は、各部材の大きさ、及び各部材の高さも含めて互いに同一とされている。このため、右側の加工工作単位を構成する各装置又は部材については、左側の加工工作単位を構成する各装置又は部材に付した同じ符号にさらにaを付して、詳細な説明を省略する。この結果、水平案内面23と水平案内面23aは、同一直線上に位置することになる。
又、前述した図示しないNC装置は、第2主軸ヘッド300側に設けられたサーボモータ33aを制御回転することにより、送りねじ31aを介して、サドル30aを移動位置決めする。
さて、上記のように構成された旋盤10の作用を図3〜6を参照して説明する。なお、説明の便宜上、まず、図3に示す第1工程及び第2工程での説明を行う。本実施形態では、ワークWは、単一の軸心、すなわち、直線をなす単一の軸心を備えた短円柱形状を備えたものである。
第1主軸ヘッド100では、第1工程の加工を行うべくチャック42にてワークWが保持され、第1加工工具装置200の第1加工工具220にて、切削等の機械加工が行われているものとする。
第2主軸ヘッド300側で第2工程の加工が終了すると、図示しないNC装置は、図示しない主軸モータを制御して主軸41aの回転を停止し、サーボモータ33aを制御してサドル30aをサドル待機位置に位置決めする。ここで、サドル待機位置とは、ワークWを授受する際のサドル30,30aの位置である。そして、図4に示すように、NC装置は、サーボモータ27aを制御して、クロススライド24aを第2工程加工移動範囲S2から第2渡し位置P4に位置決めする。そして、前記NC装置は、サーボモータ33aを制御して、ワークを解放するワークリリース位置にサドル30aを位置させて、第2工程を終了したワークWを第2搬送装置600の載置面に載置し、チャックシリンダ(図示しない)を制御してチャック42aの保持を解除する。サドル30aの前記ワークリリース位置は、サドル30aのサドル待機位置よりも下方に位置する位置である。この後、前記NC装置は、サーボモータ33aを制御して、サドル30aをサドル待機位置に位置させる。
(第1工程終了のワークWの授受)
一方、図4に示すように、第1主軸ヘッド100側で第1工程の加工が終了すると、前記NC装置は、主軸41の回転を停止しないで、主軸モータ(図示しない)を第2主軸ヘッド300の主軸41aと同期回転をすべく制御する。そして、前記NC装置は、サーボモータ33を制御してサドル30をサドル待機位置に位置決めする。すなわち、このサドル30のサドル待機位置と、サドル30aのサドル待機位置は同じ高さであるため、サドル30を、既にサドル待機位置にあるサドル30aと同じ高さにする。次に、前記NC装置はサーボモータ45を制御して、第1主軸ヘッド100をB1軸を中心に回転させて、第1授受角度位置(−90°回転)に位置させる。この第1主軸ヘッド100が第1授受角度位置に位置することにより、主軸41は、第2授受角度位置に位置する第2主軸ヘッド300の主軸41aと同心に配置される。
続いて、第1主軸ヘッド100側では、前記NC装置は、サーボモータ45を制御して、第1主軸ヘッド100をB1軸を中心に回転させて、下向き位置に位置させる。続いて、前記NC装置は、サーボモータ27を制御して第1渡し位置P2に位置するクロススライド24を、第1受入位置P1に位置決めする。続いて、前記NC装置は、サーボモータ33を制御してサドル待機位置に位置するサドル30を、ワークを取得するワーク取得位置に位置決めする(図6参照)。なお、サドル30のワーク取得位置は、サドル30のサドル待機位置よりも下方に位置する。そして、前記NC装置は、チャックシリンダを制御して、第1搬送装置500にて搬入された未加工のワークWをチャック42にて把持する。この後、前記NC装置は、サーボモータ33を制御して、サドル30をサドル待機位置に位置させる。続いて、前記NC装置は、サーボモータ27を制御して、クロススライド24を第1工程加工移動範囲S1内に位置決めする。そして、前記NC装置は、サーボモータ33を制御して、サドル待機位置に位置するサドル30を下降し、第1主軸ヘッド100のチャック42に保持されたワークWを第1タレット210の第1加工工具220にて加工可能な位置に位置させる(図3参照)。
(1) 本実施形態では、第1工程を終了したワークWを第1主軸ヘッド100から第2主軸ヘッド300に受け渡す際、主軸41と主軸41aとは同期回転しているため、主軸41のチャック42のワークWの把持状態のまま主軸41aのチャック42aは持ち替えすることができる。この結果、把持位置の誤差はなく、把持精度を高くすることができるため加工精度がよくなる。又、主軸41を停止させずにワークWの授受ができるため、主軸41を停止してワークを第2主軸ヘッド300へ授受する場合と比較し、受け渡し時間を短縮できる。
次に、図10を参照して第2実施形態を説明する。
第2実施形態の立形旋盤(以下、旋盤10Aという)では、第1実施形態の構成にさらに、前記各加工工作単位の間に加工工具装置(以下、第3加工工具装置という)が付加されているところが異なっているため、第1実施形態と同一構成については説明を省略して、新たに付加された構成について説明する。
第2実施形態では、第2工程のときに、図示しないNC装置が、サーボモータ127を駆動制御して、第3加工工具装置800を移動して、第2加工工具装置400に近接配置する。そして、第2加工工具装置400のワークWに対する切削等の機械加工と同時に協働して、又は間欠的に、或いは、独立して、所定の部位の切削等を第3加工工具820にて行う。この所定の部位は、第2加工工具220aでは、加工できない部位を含む。
(1) 第2実施形態の旋盤10Aでは、各加工工作単位の間に配置された第3加工工具装置800により、少なくともいずれか一方の加工工作単位の主軸41、41aに取着されたワークWを加工できる。すなわち、いずれか一方の加工工作単位の加工工具装置で加工をしている際に、同時に協働して、又は間欠的に、或いは、独立して、第3加工工具装置の第3加工工具820によって加工できる。
次に、第3実施形態を、図11を参照して説明する。
第3実施形態の立形旋盤(以下、旋盤10Bという)では、第1実施形態の構成にさらに、前記各加工工作単位の間に加工工具装置(以下、第4加工工具装置という)が付加されているところが異なっているため、第1実施形態と同一構成については説明を省略して、新たに付加された構成について説明する。
第4加工工具装置900は、第3移動駆動機構N1、第4移動駆動機構N2及び工具主軸ヘッド950を備えている。第3移動駆動機構N1及び第4移動駆動機構N2は、前記第2実施形態の構成と同様であるため、第2実施形態と同一構成又は相当する構成に対しては同一符号を付して、その説明を省略する。
(1) 第3実施形態の旋盤10Bでは、各加工工作単位の間に配置された第4加工工具装置900が、第5加工工具980の回転位置割出を行う加工工具回転駆動機構を備えることにより、第5加工工具980の回転位置に応じた加工ができる。
次に、第4実施形態を図12〜15を参照して説明する。
第4実施形態は、第1実施形態の旋盤10の構成中、図1の右側の加工工作単位を構成している第2主軸ヘッド300及びその周辺の機構、第2加工工具装置400、第2搬送装置600を省略したものである。すなわち、第4実施形態の立形工作機械である立形旋盤(以下、旋盤10Cという)では、第1実施形態の左側の加工工作単位を構成している第1主軸ヘッド100(ワーク主軸ヘッド)及びその周辺の機構、第1加工工具装置200、第1搬送装置500を備えたものである。従って、第1実施形態と同一構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。なお、第4実施形態及び後述する第5実施形態では、説明の便宜上、第1主軸ヘッド100を単に主軸ヘッド100といい、第1加工工具装置200を単に加工工具装置という。又、同様に、第1加工工具220を単に加工工具220といい、第1搬送装置500を単に搬送装置500という。
図14では、同じ旋盤10Cを直列に3台配置した例を示している。図14では、説明の便宜上、旋盤10Cの符号に左から1,2,3の符号を付加している。図14に示すように、左側の2台の旋盤10C1,10C2は、互いに近接配置することにより、第1実施形態の旋盤10と同等の機能を発揮することができる。
図15は、同じ旋盤10Cを直列にコ字状に複数台配置した例を示している。図15で説明の便宜上、旋盤10Cの符号に左から1〜7の符号を付加している。そして、旋盤10C3と旋盤10C4との間、及び旋盤10C4と旋盤10C5との間には、ワーク反転装置1000A,1000Bが配置されている。ワーク反転装置1000A,1000Bは、上部にワーク反転部1100A,1100Bを備えている。ワーク反転部1100A,1100Bは、ワークWの授受が可能にその高さが設定配置されている。
(1) 上記のように旋盤10C1〜旋盤10C7を配置すると、各旋盤において、ワークWの機械加工を順次行うことができる。そして、例えば、旋盤10C1と、旋盤10C2間、旋盤10C5と旋盤10C6間は、ワークWを直接授受ができるため、ワーク反転装置(ワーク受け渡し装置)が必要でなくなり、機械の設置スペースを小さくすることができる。
次に、第5実施形態を図16〜図18を参照して説明する。
第5実施形態の旋盤10Dは、第4実施形態の旋盤の構成と比較して、主軸ヘッド100(ワーク主軸ヘッド)が、X軸方向とZ軸方向に直交するY軸方向にも移動自在に構成されているところが異なっている。第4実施形態と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付し、第4実施形態と異なる構成を中心に説明する。
上記のように構成された旋盤10Dは、第4実施形態で説明した図14、図15の機械配置と同様の配置をすることができる。このような配置において、旋盤10Dは、主軸ヘッド100がコラム22を介してY軸方向に移動することができるため、複数の旋盤10Dを隣接配置した際、下記の利点がある。
(1) 第1主軸ヘッド100、第2主軸ヘッド300のX軸方向に駆動するサーボモータ27,27aに代えて、リニアモータにしてもよい。
(3) 第1実施形態乃至第3実施形態において、第1主軸ヘッド100、第2主軸ヘッド300の主軸41,主軸41aを下向き位置に位置したとき、主軸41,41aを鉛直方向に向く代わりに、鉛直方向とは傾斜した方向となるように配置すること。すなわち、第1主軸ヘッド100側の第1移動駆動機構を構成する送りねじ31と、第2主軸ヘッド300側の第1移動駆動機構を構成する送りねじ31aを互いに同じように鉛直方向と傾斜した方向となるように配置すること。この鉛直方向とは傾斜した方向は、Z軸方向である。この鉛直方向とは傾斜したZ軸方向も、X軸方向とは直交する方向である。
そして、前記NC装置は、サーボモータ33を制御して、サドル30をサドル待機位置に位置させる。この後、前記NC装置は、サーボモータ45を制御して第1主軸ヘッド100を第1授受角度位置(−90°回転)に角度割出位置させる。又、NC装置は、主軸モータ(図示しない)を旋回角度割出し制御して、第1主軸ヘッド100の主軸41を、ワークWの軸心R2が軸心R1の鉛直下に位置するように停止させる。
例えば、旋盤10C1,10C2間において、旋盤10C1側のサドル30のサドル待機位置の高さよりも、軸心R1,R2の離間距離分低くなるように旋盤10C2のサーボモータ33を制御してサドル待機位置にサドル30を配置させる。そして、旋盤10C1の主軸ヘッド100を−90°の第1授受角度位置(ワーク授受回転位置)とし、旋盤10C2の主軸ヘッド100を+90度の第2授受角度位置(ワーク授受回転位置)とすることにより、両主軸ヘッドが互いに偏心するようにずらして配置される位置(偏心位置関係)となる。このことにより、第4実施形態においても、ワークWの長手方向の両端部が、互いに偏心した位置にあり、互いに平行な軸心R1,R2を備えている場合においても、ワークWの授受を容易に行うことができる。
そして、前記NC装置は、サーボモータ33を制御して、サドル30をサドル待機位置に位置させる。この後、前記NC装置は、サーボモータ45を制御して第1主軸ヘッド100を第1授受角度位置(−90°回転)に角度割出位置させる。又、NC装置は、主軸モータ(図示しない)を旋回角度割出し制御して、第1主軸ヘッド100の主軸41を、ワークWの軸心R4が軸心R3に対して、下方へ向くように停止させる。
なお、このような形状のワークWは、第4実施形態においても、勿論同様に隣接する旋盤間で授受することは可能である。
すなわち、旋盤10Cの主軸ヘッド100を、下向き位置に代えて、±θ(0°<θ<90°)の回転位置のときを、加工工具により加工がされる回転位置とする。こうすると、ワークWにテーパ面を形成することができる。具体的には、旋盤10Cにおいても、主軸ヘッド100を−θに傾斜した状態で主軸41をO1軸の周りで回転させると、第1加工工具220により、ワークWの周面にテーパ面Waを形成することができる。この場合、第1加工工具220をX軸方向に移動する1軸制御だけで、テーパ面を形成する。そして、旋盤10Cの主軸41の軸心O1に対して傾斜するテーパ面の加工をX軸方向に移動する1軸制御を行うことにより実現できる。
M1a…第1移動駆動機構
M2…第2移動駆動機構
M2a…第2移動駆動機構
M3…回転駆動機構
M3a…回転駆動機構
10…旋盤(立形工作機械)
24…クロススライド
24a…クロススライド
30…サドル
30a…サドル
100…第1主軸ヘッド(主軸ヘッド)
200…第1加工工具装置
220…第1加工工具(加工工具)
220a…第2加工工具
300…第2主軸ヘッド(主軸ヘッド)
400…第2加工工具装置
Claims (16)
- 主軸をその軸心を中心に回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドの主軸に取着されたワークを加工する加工工具を取着する加工工具装置とをそれぞれ上下に配置した加工工作単位を備え、
前記主軸ヘッドは、
該主軸ヘッドを鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向(以下、鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向をZ軸方向という)に移動する第1移動駆動機構と、該主軸ヘッドを前記Z軸方向とは直交するX軸方向に移動する第2移動駆動機構と、Z軸方向、及び前記Z軸方向と直交するX軸方向を含む平面内において、該主軸ヘッドの回転位置割出を行う回転駆動機構を備えたことを特徴とする立形工作機械。 - 前記主軸ヘッドを、X軸方向及びZ軸方向に直交するY軸方向に移動する移動駆動機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の立形工作機械。
- 前記加工工作単位の回転駆動機構は、少なくとも、ワークの授受を行うためのワーク授受回転位置と、前記加工工具により加工がされる回転位置が割出可能にされていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の立形工作機械。
- 前記加工工具により加工がされる回転位置は、前記平面内において前記Z軸方向に対して前記主軸が傾斜した回転位置であることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の立形工作機械。
- 主軸をその軸心を中心に回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドの主軸に取着されたワークを加工する加工工具を取着する加工工具装置とをそれぞれ上下に配置した加工工作単位を備え、
前記主軸ヘッドは、
該主軸ヘッドを鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向(以下、鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向をZ軸方向という)に移動する第1移動駆動機構と、該主軸ヘッドを前記Z軸方向とは直交するX軸方向に移動する第2移動駆動機構と、Z軸方向、及び前記Z軸方向と直交するX軸方向を含む平面内において、該主軸ヘッドの回転位置割出を行う回転駆動機構を備え、
前記加工工作単位を複数並設し、隣接した加工工作単位の主軸間で、前記ワークを受け渡し可能にしたことを特徴とする立形工作機械。 - 前記加工工作単位の回転駆動機構は、少なくとも、ワークの授受を行うためのワーク授受回転位置と、前記加工工具により加工がされる回転位置が割出可能にされていることを特徴とする請求項5に記載の立形工作機械。
- 前記加工工具により加工がされる回転位置は、前記平面内において前記Z軸方向に対して前記主軸が傾斜した回転位置であることを特徴とする請求項6に記載の立形工作機械。
- 隣接関係にある一方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置と、
隣接関係にある他方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置は、
両主軸ヘッドの主軸が同心となるように配置される位置であること特徴とする請求項6に記載の立形工作機械。 - 隣接関係にある一方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置と、
隣接関係にある他方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置は、
両主軸ヘッドの主軸が互いに偏心位置関係となるように配置される位置であることを特徴とする請求項6に記載の立形工作機械。 - 隣接関係にある一方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置と、
隣接関係にある他方の加工工作単位の主軸ヘッドのワーク授受回転位置は、
両主軸ヘッドの主軸の延長線が交差するように配置される位置であることを特徴とする請求項6に記載の立形工作機械。 - 各加工工作単位の間に、さらに、加工工具を取着する加工工具装置を備え、少なくとも、いずれか一方の加工工作単位の主軸に取着されたワークを加工可能に配置したことを特徴とする請求項5乃至請求項10のうちいずれか1項に記載の立形工作機械。
- 前記各加工工作単位の間に配置された加工工具装置は、該加工工具装置をX軸方向に移動する第3移動駆動機構を備えたことを特徴とする請求項11に記載の立形工作機械。
- 前記各加工工作単位の間に配置された加工工具装置は、該加工工具装置をZ軸方向に移動する第4移動駆動機構を備えたことを特徴とする請求項11に記載の立形工作機械。
- 前記各加工工作単位の間に配置された加工工具装置は、Z軸方向、及びZ軸方向と直交するX軸方向を含む平面内において該加工工具の回転位置割出を行う加工工具回転駆動機構を備えることを特徴とする請求項11に記載の立形工作機械。
- 主軸をその軸心を中心に回転自在に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドの主軸に取着されたワークを加工する加工工具を取着する加工工具装置とをそれぞれ上下に配置した加工工作単位を備え、
前記主軸ヘッドは、
該主軸ヘッドを鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向(以下、鉛直方向又は前記鉛直方向と傾斜した方向をZ軸方向という)に移動する第1移動駆動機構と、該主軸ヘッドを前記Z軸方向とは直交するX軸方向に移動する第2移動駆動機構と、Z軸方向、及び前記Z軸方向と直交するX軸方向を含む平面内において、該主軸ヘッドの回転位置割出を行う回転駆動機構を備え、
前記加工工作単位を備えた立形工作機械を複数並設し、隣接した立形工作機械の加工工作単位の主軸間で、前記ワークを受け渡し可能にしたことを特徴とする立形工作機械の組み合わせ。 - 前記加工工作単位の回転駆動機構は、少なくとも、ワークの授受を行うためのワーク授受回転位置と、前記加工工具により前記ワークの加工がされる回転位置が割出可能にされていることを特徴とする請求項15に記載の立形工作機械の組み合わせ。
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