JP2008110463A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベッド上に、加工工具を着脱可能な主軸を移動可能に備えたコラムが複数設けられた工作機械に係り、特に加工効率を高めるように改良された工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool in which a plurality of columns each having a spindle on which a machining tool can be attached and detached is provided on a bed, and more particularly to a machine tool improved to increase machining efficiency.
従来、種々の複雑な加工を要するワークに対して、複数の工具を着脱可能に装着する主軸を移動可能に備えたコラムが複数設けられた工作機械が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a machine tool provided with a plurality of columns each provided with a spindle for detachably mounting a plurality of tools on a workpiece requiring various complicated machining (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1に開示された工作機械は、支持体に、その高さ方向および長手方向に沿って互いに独立して移動可能に支持された2つの主軸台(コラム)を備えている。これら主軸台の上方には、各主軸台の高さ方向移動のためのガイドレール間を架け渡すように工具マガジンが設けられており、一方の主軸台が加工品搬送体(テーブル)上に装着された加工品(ワーク)を加工している間に、他方の主軸台は、工具マガジンから工具を受け取るように構成されている。
しかしながら、複数のコラムを有する工作機械では、加工工程によっては、各コラムの工具交換の工程が重なる場合があるが、前記特許文献1に開示された工作機械では、複数のコラムに対して共通の工具マガジンが使用されるように構成されているので、一方のコラムが工具交換をしている間、他方のコラムは工具交換を行うことができないといった問題があった。すなわち、工具交換時に時間ロスが発生してしまい、加工効率が低下するといった問題があった。 However, in a machine tool having a plurality of columns, the tool change process of each column may overlap depending on the machining process. However, in the machine tool disclosed in Patent Document 1, a common tool is used for a plurality of columns. Since the tool magazine is configured to be used, there is a problem that the tool cannot be changed in the other column while one column is changing the tool. That is, there is a problem that time loss occurs when changing the tool and the machining efficiency is lowered.
そこで、本発明は前記の問題を解決するために案出されたものであって、工具交換時の時間ロスの発生を防止でき、加工効率を高めることができる工作機械を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention has been devised to solve the above-described problem, and it is an object to provide a machine tool that can prevent occurrence of time loss at the time of tool change and can improve machining efficiency. To do.
前記課題を解決するための請求項1に係る発明は、ベッドと、該ベッド上を個別に移動可能に設けられた複数のコラムと、該コラムに移動可能に設けられ、加工工具を着脱可能な主軸と、前記複数のコラムに対応して前記ベッド上の固定フレームに設けられた複数の工具マガジンと、前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルとを備えたことを特徴とする工作機械である。 The invention according to claim 1 for solving the above-described problems is a bed, a plurality of columns provided individually movable on the bed, and provided so as to be movable on the columns, and a processing tool can be attached and detached. A machine tool comprising: a spindle; a plurality of tool magazines provided on a fixed frame on the bed corresponding to the plurality of columns; and a table provided on the bed and supporting a workpiece. It is.
前記構成によれば、複数のコラムごとに工具マガジンをそれぞれ設けているので、すべてのコラムで工具交換を行う場合であっても待ち時間がないので、工具交換時の時間ロスが発生せず、加工効率を高めることができる。また、工具マガジンがベッドに対して固定されているので、コラムが軽量になり、コラム移動時の負荷が軽減されて、高速移動が可能となる。 According to the above configuration, since the tool magazine is provided for each of the plurality of columns, there is no waiting time even when the tools are changed in all the columns, so there is no time loss at the time of changing the tool, Processing efficiency can be increased. In addition, since the tool magazine is fixed to the bed, the column becomes lighter, the load during column movement is reduced, and high-speed movement is possible.
請求項2に係る発明は、前記コラムは、前記ベッド上に2つ設けられ、前記工具マガジンは、前記2つのコラムそれぞれに対して設けられたことを特徴とする請求項1に記載の工作機械である。
The invention according to
前記構成によれば、2つのコラムで工具交換を同時に行うことができ、工具交換のための待ち時間がないので、工具交換時の時間ロスが発生せず、加工効率を高めることができる。 According to the above configuration, tool replacement can be performed simultaneously in two columns, and there is no waiting time for tool replacement. Therefore, no time loss occurs during tool replacement, and machining efficiency can be improved.
請求項3に係る発明は、前記2つのコラムのうち一方のコラムの主軸は、他方のコラムの主軸よりも大径の加工工具を着脱可能に構成され、前記大径の加工工具を着脱可能な主軸を備えるコラムに対応する工具マガジンは、他方の工具マガジンに収容される加工工具よりも大径の加工工具を収容することを特徴とする請求項2に記載の工作機械である。
According to a third aspect of the present invention, the main shaft of one of the two columns is configured such that a machining tool having a larger diameter than the main shaft of the other column can be attached and detached, and the machining tool having a larger diameter can be attached and detached. The machine tool according to
前記構成によれば、加工トルクに応じて工具や主軸を使い分けることができ、加工種類の範囲を広くすることができる。また、加工種類に応じて、工具を使い分けることもできるので、工具マガジンごとで工具の種類および大きさを統一でき、工具を効率よく収容することができる。 According to the said structure, a tool and a spindle can be used properly according to a process torque, and the range of the kind of process can be widened. In addition, since the tools can be properly used according to the processing type, the types and sizes of the tools can be unified for each tool magazine, and the tools can be accommodated efficiently.
請求項4に係る発明は、前記2つのコラムのうち少なくとも一方のコラムの主軸に対し、加工工具としてのアングルヘッドを着脱可能にしたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の工作機械である。
The invention according to
前記構成によれば、2つのコラムの主軸に設けられた工具で、例えば、ワークの後面および側面の異なる向きから2面を同時に加工することができるので、加工効率を大幅に高めることができる。 According to the above configuration, for example, two tools can be machined simultaneously from different orientations of the rear and side surfaces of the workpiece with the tools provided on the spindles of the two columns, so that the machining efficiency can be greatly increased.
本発明によれば、工具交換時の時間ロスの発生を防止でき、加工効率を高めることができるといった優れた効果を発揮する。 According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of time loss when changing the tool, and to exhibit excellent effects such as improving the machining efficiency.
本発明に係る工作機械の最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。 The best mode of a machine tool according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した正面図、図2は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した側面図、図3は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した平面図である。 1 is a front view showing the best embodiment of the machine tool according to the present invention, FIG. 2 is a side view showing the best embodiment of the machine tool according to the present invention, and FIG. 3 is a view of the machine tool according to the present invention. It is the top view which showed the best embodiment.
まず、本実施形態に係る工作機械の構成について説明する。 First, the configuration of the machine tool according to the present embodiment will be described.
なお、本実施形態においては、本発明に係る工作機械の一例として、2つのコラムを有する横型のマシニングセンタについて説明するが、これに限定されるものではなく、縦型のマシニングセンタであっても同様である。また、本実施形態においては、図1に示すように、ワークがコラムの手前に配置される面を正面とし、正面から見た場合の左右方向(ワークの搬送方向)をX軸とし、前後方向(紙面表裏方向)をZ軸とし、上下方向をY軸とする。 In the present embodiment, a horizontal machining center having two columns will be described as an example of a machine tool according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and the same applies to a vertical machining center. is there. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the surface on which the work is arranged in front of the column is the front, the left-right direction (work transfer direction) when viewed from the front is the X axis, and the front-rear direction The (front and back direction of the paper) is the Z axis, and the vertical direction is the Y axis.
図1を参照しながら、本発明の実施形態に係る工作機械1について説明する。ベッド3上には、テーブル4と、加工工具(以下、単に「工具」と称する)5を着脱可能に装着する主軸6をY軸方向(上下方向)に移動可能に備えたコラム7が複数(本実施形態では2つ)設けられている。また、工作機械1は、コラム7ごとに設けられた主軸6をワーク2に対して図1の左右方向に移動させるX軸移動機構10と、図1の紙面表裏方法に移動させるZ軸移動機構20(図2および図3参照)と、図1の上下方向に移動させるY軸移動機構30とを備えている。
A machine tool 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. On the
図1ないし図3に示すように、コラム7の前方(図1における手前側)には、テーブル4がベッド3上に配置されている。テーブル4には、ワーク2を保持する保持機構(図示せず)が設けられており、ワーク2の加工時にこれを固定するようになっている。テーブル4の周囲には、ホッパ状の傾斜面9が形成されており、加工時の切り屑を集めて下方に排出するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the table 4 is disposed on the
テーブル4の後方には、2つのコラム7a,7b(以下、2つのコラムを合わせて符号「7」と記載する場合がある)が立設されている。2つのコラム7a,7bはX軸方向に沿って並んで配置されている。コラム7a(7b)は、X軸サドル16と、このX軸サドル16の上部にZ軸方向に移動可能に設けられたZ軸サドル17と、このZ軸サドル17の前面にY軸方向に移動可能に設けられたY軸サドル38と、このY軸サドル38に設けられた主軸ヘッド18とを備えて構成されている。主軸ヘッド18は、Z軸に沿って水平方向前方に延出して設けられており、主軸ヘッド18の内部前方には、主軸6a(6b)(以下、2つの主軸を合わせて符号「6」と記載する場合がある)が回転可能に設けられている。主軸ヘッド18の内部後方には、主軸6a(6b)を回転させる主軸モータ(図示せず)が設けられている。
Behind the table 4 are two
2つのコラム7a,7bのうち一方(図1中、左側)のコラム7aの主軸6aは、他方(図1中、右側)のコラム7bの主軸6bよりも大径となるように構成されている。本実施形態においては、例えば、主軸6の呼び径は、大径の主軸6aが#40、小径の主軸6bが#30となっている。なお、主軸の形状は一例であって、主軸端の形状はテーパ形状に限られるものではなく、ストレート形状等の他の形状であってもよく、主軸を交換可能に構成されており、BT、KM、HSK等、種々の工具把持部形状に対応可能となっている。また、主軸6a,6bの呼び径も、#50等の他の寸法を採用してもよいのは勿論である。
The
図1および図3に示すように、X軸サドル16の下方には、各コラム7a,7bをおのおのX軸方向に移動させるX軸移動機構10が設けられている。X軸移動機構10は、X軸方向に互いに平行に配置される一対のボールねじ11,11と、このボールねじ11,11にそれぞれ螺合するナット12,12と、ボールねじ11,11を回転させる駆動モータ13,13と、ボールねじ11,11と平行に配置されたX軸ガイド14,14とを備えている。ボールねじ11,11の端部は、カップリング(図示せず)によりそれぞれ駆動モータ13,13の出力軸と一体に回転可能に固定されている。ナット12,12は、各ボールねじ11,11にそれぞれ一つずつ螺合しており、2つのコラム7a,7bのX軸サドル16,16にそれぞれ一つずつ固定されている。したがって、一方の駆動モータ13の駆動によって一方のボールねじ11が回転すると、その回転にともなって一方のナット12が、一方のコラム7a(7b)とともにボールねじ11の長手方向(X軸方向)に移動する。このとき、コラム7a(7b)のX軸サドル16は、ボールねじ11と平行に配置された直線状のX軸ガイド14,14に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにコラム7a,7bが個別に移動することによって、主軸6a,6bもX軸方向に個別に移動する。
As shown in FIGS. 1 and 3, an
図2に示すように、各コラム7a,7bのX軸サドル16の上部には、各Z軸サドル17を各々Z軸方向に移動させるZ軸移動機構20,20(図2および図3参照)がそれぞれ設けられている。Z軸移動機構20は、Z軸方向に延びて配置されるボールねじ21と、このボールねじ21に螺合するナット22と、ボールねじ21を回転させる駆動モータ23と、ボールねじ21と平行に配置されたZ軸ガイド24,24とを備えている。ボールねじ21はZ軸サドル17の下部に固定されており、このボールねじ21は、カップリング(図示せず)を介して駆動モータ23に接続されている。ナット22は、ボールねじ21に螺合しており、X軸サドル16の上部に固定されている。したがって、駆動モータ23の駆動によってボールねじ21が回転すると、その回転にともなってボールねじ21が、Z軸サドル17とともにZ軸方向に移動する。このとき、Z軸サドル17は、ボールねじ21と平行に配置された直線状のZ軸ガイド24,24に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにZ軸サドル17が移動することによって、主軸6もZ軸方向に移動する。
As shown in FIG. 2, Z-
図1および図2に示すように、Z軸サドル17の前部には、内部前方に主軸6が設けられた各主軸ヘッド18を各々Y軸方向(上下方向)に移動させるY軸移動機構30,30が設けられている。Y軸移動機構30は、Y軸方向に延びて配置されるボールねじ31と、このボールねじ31に螺合するナット32と、ボールねじ31を回転させる駆動モータ33と、ボールねじ31と平行に配置されたY軸ガイド34,34とを備えている。ボールねじ31は、カップリング(図示せず)を介して駆動モータ33に接続されている。Y軸サドル38は主軸ヘッド18に固定されている。ナット32は、ボールねじ31に螺合しており、Y軸サドル38に固定されている。したがって、駆動モータ33の駆動によってボールねじ31が回転すると、その回転にともなってナット32が、Y軸サドル38とともにボールねじ31の長手方向(Y軸方向)に移動する。このとき、Y軸サドル38は、ボールねじ31と平行に配置された直線状のY軸ガイド34,34に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにY軸サドル38が移動することによって、主軸ヘッド18および主軸6もY軸方向に移動する。
As shown in FIGS. 1 and 2, at the front part of the Z-
なお、本実施形態では、X軸移動機構10、Z軸移動機構20およびY軸移動機構30は、ボールねじ11,21,31によるナット12,22,32の送り機構と、可動部をガイドするX軸ガイド14,Z軸ガイド24,Y軸ガイド34とを組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、油圧機構やリニアモータによる移動機構を採用することもできる。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、直交する3軸方向に移動する移動機構10,20,30を備えた工作機械1について説明したが、3軸に限定する趣旨ではなく、少なくとも3軸を備えたものであればよく、直交する3軸方向に移動する移動機構の他に、テーブル4が回転するものや主軸ヘッド18の首振り機構を備えたものであってもよいのは勿論である。
In the present embodiment, the machine tool 1 including the moving
ところで、本発明は、図1に示すように、複数の工具5を収容するとともに任意の工具5を選択してコラム7に供給する工具マガジン8を、複数(2つ)のコラム7ごとにそれぞれ設けたことを特徴とする。なお、工具マガジン8は、工具5の交換が可能な主軸6a,6bを備えたコラム7に対してそれぞれ設けられるようになっている。
By the way, in the present invention, as shown in FIG. 1, a
2つの工具マガジン8a,8b(以下、2つの工具マガジンを合わせて符号「8」と記載する場合がある)は、ベッド3上に設けられたフレーム37に取り付けられ、コラム7a,7bの前部上方にそれぞれ配置されており、コラム7a,7bで使用される加工用の工具5等が収容されている。
Two
工具マガジン8a(8b)は、上下方向に所定の間隔をあけて配置された一対のスプロケット25,25と、このスプロケット25,25に架け渡された無端チェーン26と、この無端チェーン26の外周側に複数設けられた工具把持部27,27,27・・・とを備えている。一方(本実施形態では上方)のスプロケット25には、駆動モータ28(図2参照)が設けられており、スプロケット25を回転させることで、無端チェーン26および工具把持部27,27,27・・・が回動し、所望の工具を工具交換位置29(工具マガジン8a(8b)の下端部)に移動させるように構成されている。このように、工具マガジン8a,8bは、上下方向に延出して形成されているので、水平方向のスペースを節約でき、X軸方向に並設されたコラム7a,7bのそれぞれに設けられるようになっている。
The
ここで、大径の主軸6aを備えたコラム7aの上方に位置する工具マガジン8aの工具把持部27には、大径用の工具5に対応可能な大径用工具把持部27aが用いられており、大径工具が収容されるようになっている。一方、小径の主軸6bを備えたコラム7bの上方に位置する工具マガジン8bの工具把持部27には、小径用の工具5に対応可能な小径用工具把持部27bが用いられており、小径工具が収容されるようになっている。
Here, the
なお、本実施形態では、工具マガジン8は、チェーンタイプのものであるがこれに限られるものではない。例えば、円盤タイプ等、他の方式であってもよく、収容する工具の形状や数量、スペース効率等を考慮して適宜設定される。
In the present embodiment, the
工具5を交換するに際しては、コラム7を適宜移動させて主軸6を工具マガジン8の下部の工具交換位置29に移動させて、使用済み工具を空の工具把持部27に受け渡して把持させる。その後、所望の工具を把持した工具把持部27を工具交換位置29まで移動させて、主軸6に装着する。これらの各部の動作は、図示しない制御部に格納された制御プログラムによりワーク2の加工工程に対応して適宜指令される。
When exchanging the
ここで、工具マガジン8には、種々の工具5が収容されている。具体的には、フライス、ドリル、タップやエンドミル等の工具が、工具把持部27,27,27・・・に把持されている。これらの工具のうち、比較的大きい加工トルクがかかるフライスや大径の工具は、大径用工具把持部27aを有する工具マガジン8aに収容されている。一方、比較的小さい加工トルクしかかからない小径の工具は、小径用工具把持部27bを有する工具マガジン8bに収容されている。
Here,
また、本実施形態では、工具5としてアングルヘッド5a(図2および図3参照)が用いられている。このアングルヘッド5aは、2つのコラム7a,7bのうち少なくとも一方のコラム(本実施形態ではコラム7a)の主軸6aに、着脱可能に装着されている。アングルヘッド5aは、例えばドリル等の加工部が主軸6aと交差する方向に設けられたものであって、ワーク2の側面を加工することができる。アングルヘッド5aは、その先端部が回動可能に構成されており、加工部の主軸6aとの交差角度が調整可能となっている。アングルヘッド5aも、勿論、他の工具と同様に、工具マガジン8に収容可能となっており、他の工具5と交換可能である。
In this embodiment, an
次に、本実施形態に係る工作機械1の効果について説明する。 Next, effects of the machine tool 1 according to the present embodiment will be described.
本実施形態に係る工作機械1によれば、2つのコラム7a,7bごとに工具マガジン8a,8bをそれぞれ設けているので、両方のコラム7a,7bで工具交換を行う場合であっても待ち時間がない。すなわち、かかる工作機械1によれば、比較的時間がかかる工具交換を同時に並行して行うことができるので、工具交換時の時間ロスが発生せず、加工工程全体のサイクルタイムを短縮することができ、加工効率を高めることができる。また、工具マガジン8a,8bは、ベッド3に対して固定されているので、コラム7a,7bが軽量になり、コラム移動時の負荷が軽減されて、高速移動が可能となる。さらに、2つのコラム7a,7bが個別に移動可能としている構成であるため、2つのコラム7a,7bの間隔が自由に変更できるとともに、個別の送り制御により、1個のワーク2の同時加工や多種ワーク加工に容易に対応できる。
According to the machine tool 1 according to the present embodiment, the
また、かかる工作機械1は、2つのコラム7a,7bのうち一方のコラム7aの主軸6aは、他方のコラム7bの主軸6bよりも大径となるように構成され、大径の主軸6aを備えるコラム7aに対応する工具マガジン8aは、他方の工具マガジン8bに収容される工具5よりも、大径の工具5を収容するようになっているので、加工目的や使用工具に応じてコラム7a,7bのそれぞれに適当な加工を行うことができ、さらなる加工効率の向上および加工の選択肢の幅を広げることができる。また、加工種類に応じて、工具5を使い分けることもできるので、工具マガジン8a,8bごとで工具5の種類および大きさを統一でき、工具5を効率よく収容することができる。
Further, the machine tool 1 is configured such that the
さらに、2つのコラム7a,7bのうち少なくとも一方のコラム7aの主軸6aに、アングルヘッド5aを装着すれば、アングルヘッド5aでワーク2の側面を加工しながら、他方のコラム7bに装着した工具5でワーク2の後面を加工することができる。このように、本実施形態に係る工作機械1によれば、例えば、ワーク2の後面および側面の異なる向きから2面を同時に加工することができるので、ワーク加工のサイクルタイムを大きく短縮でき、加工効率を大幅に高めることができる。
Further, if the
なお、本実施形態では、一方のコラム7aにアングルヘッド5aを装着するようにしたが、これに限られるものではなく、他方のコラム7bにもアングルヘッドを装着して、アングルヘッドを2つ使用するようにしてもよい。この場合も、ワーク2の側面とその逆側の側面を同時に加工することができるので、加工効率を高めることができる。
In this embodiment, the
以上、本発明の最良の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記した実施形態では、コラム7は2つ設けられているが、さらに多数のコラム7が設けられた構成であってもよい。この場合、工具が交換可能なコラムの台数と同数の工具マガジンが設けられることとなる。
The best embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed in design without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, two
1 工作機械
2 ワーク
3 ベッド
5 工具
5a アングルヘッド
6 主軸
6a 主軸
6b 主軸
7 コラム
7a コラム
7b コラム
8 工具マガジン
8a 工具マガジン
8b 工具マガジン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
該コラムに移動可能に設けられ、加工工具を着脱可能な主軸と、
前記複数のコラムに対応して前記ベッド上の固定フレームに設けられた複数の工具マガジンと、
前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルと
を備えたことを特徴とする工作機械。 A bed, and a plurality of columns provided individually movable on the bed;
A main shaft that is movably provided on the column and on which a machining tool can be attached and detached;
A plurality of tool magazines provided on a fixed frame on the bed corresponding to the plurality of columns;
A machine tool, comprising: a table provided on the bed and supporting a workpiece.
前記工具マガジンは、前記2つのコラムそれぞれに対して設けられた
ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。 Two columns are provided on the bed,
The machine tool according to claim 1, wherein the tool magazine is provided for each of the two columns.
前記大径の加工工具を着脱可能な主軸を備えるコラムに対応する工具マガジンは、他方の工具マガジンに収容される加工工具よりも大径の加工工具を収容する
ことを特徴とする請求項2に記載の工作機械。 The main shaft of one of the two columns is configured to be detachable with a machining tool having a larger diameter than the main shaft of the other column,
The tool magazine corresponding to the column having a spindle on which the large-diameter machining tool can be attached / detached accommodates a machining tool having a larger diameter than the machining tool accommodated in the other tool magazine. The machine tool described.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の工作機械。 The machine tool according to claim 2 or 3, wherein an angle head as a machining tool is detachable with respect to a spindle of at least one of the two columns.
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