JP2008114304A - 横形マシンニングセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの脱着時の落下を防止するとともに、ワークの加工時に作用する水平力をワークの背面から受け持つことを可能とした横形マシンニングセンタを提案する。
【解決手段】回転軸Ｃ１が水平となるように配置された主軸１０と、ワーク固定部２１を備え、回転軸Ｃ２が主軸１０の回転軸Ｃ１に対して４５°傾斜しているターンテーブル２０と、ワーク固定部２１に配設されて、ワークＷを固定する治具２２とを備えており、ワーク固定部２１のワーク側表面が、ワークＷの加工時には主軸１０に直交し、ワークＷの脱着時には水平となるように構成された横形マシニングセンタＭＣ。
【選択図】図１

Description

本発明は、横形マシニングセンタに関する。

従来、ワーク（工作物）の加工は、所定の加工性能と加工精度を有した工作機械を利用して、作業員の熟練した技術により、複雑な形状の加工や同じ精度による同一形状の加工を行っていた。そして、近年は、ＮＣ工作機械を利用することにより、このような、熟練した技術を要することなく、自動的にワークの加工を行うことが可能となっている。
例えば、横形マシニングセンタは、水平に配設された主軸に取り付けられた工具を利用して、加工面が垂直となるように設置されたワークの加工に適した工作機械である。

このような、横形マシニングセンタにおいて、回転テーブルの上に垂直イケールを配設して、この垂直イケールの主軸側と背面側との両側面にワークを取り付ける構成とする場合がある。これにより、主軸側のワークを加工している間に、次に加工するワークを背面側に取り付けることで、ワークの交換をスムーズに行うことを可能としている。

ところが、このような垂直イケールの側面にワークを取り付ける場合、脱着時にワークを落下させてしまう場合があるため、ワークの脱着を慎重に行う必要があった。また、ワークの脱着を自動化する場合には、ローダをイケールの背面側に配置する必要があり、装置全体が大掛かりになってしまうという問題点を有していた。

このため、特許文献１には、水平な回転テーブルの上に、２つのパレットを主軸に対して前後に配設し、両パレットの間に仕切り壁を立設した構造の横形マシニングセンタが開示されている。
このマシニングセンタによれば、主軸側のパレットに固定されたワークを加工している間に、他方のパレットのワークの着脱を行うことを可能としている。このとき、仕切壁が、着脱時に主軸に装着された工具に干渉することを防止している。

ワークの取り付けは、水平に配置されたパレットに対して行うため、ワークを上方から載置した後、固定することにより行なえばよく、ワークの着脱時にワークを落下させることや、ローダを主軸の反対側に置くことによる装置が大型化するなどの問題点が解消されている。

特開２０００−２４８６６号公報（［００１３］−［００１５］、図１）

ところが、前記従来の横形マシニングセンタは、水平なテーブルに立設されるように底部が固定されたワークに対して、水平な主軸を介して加工を行うものである。そのため、底部のみが固定されたワークを側面から加工を行うため、加工時の水平力に対して、十分な剛性をワーク自体が有している必要があった。
また、水平のテーブルに対して、前後にワークを２つ配置する構成であるため、装置の小型化には、限界があった。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、ワークの脱着時の落下を防止するとともに、ワークの加工時に作用する水平力をワークの背面から受け持つことを可能とした横形マシンニングセンタを提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、回転軸が水平となるように配置された主軸と、ワーク固定部を備え、回転軸が前記主軸の回転軸に対して４５°傾斜しているターンテーブルと、前記ワーク固定部に配設されて、ワークを固定する治具と、を備えた横形マシニングセンタであって、前記ワーク固定部のワーク側表面が、前記ワークの加工時には前記主軸に直交し、前記ワークの脱着時には水平となることを特徴としている。

かかる横形マシニングセンタは、ワーク固定部がワークの加工時には主軸に対して直交する（垂直）姿勢であるため、加工時に作用する水平力を、ワークの背面からテーブルで受け持つことが可能となる。そのため、ワークに過度の応力が加わることでワークが変形し、加工精度を悪化させるなどの不具合が生じることがない。

また、ワーク固定部は、ワーク脱着時には水平姿勢であるため、上方からワークを載置して、治具で固定することによりワークの固定が完了するため、ワークを落下させるなどの取り付けミスを防止することが可能となる。
さらに、ワークの自動脱着を目的としてローダを配置する場合にも、ローダをワーク固定部の上方に配置することで装置全体の小型化（設備床面積の減少化）が可能となる。

また、前記横形マシニングセンタにおいて、前記ワーク固定部が前記ターンテーブルの回転軸を挟んで対向する位置に配置された２つのテーブルを有しており、一方の前記テーブルの表面が、前記主軸の回転軸に直交する時に、他方の前記テーブルの表面が水平となるように構成されていれば、一方のワーク固定部に固定されたワークを加工している間に、他方のワーク固定部においてワークの脱着作業を行うことが可能となり、作業時間の短縮化が可能となる。

また、前記横形マシニングセンタにおいて、前記ターンテーブルの上方のみが開口された状態で、全体を覆うように構成されたカバーを備えていれば、カバーの開閉を要することなく、ワークの脱着作業を行うことが可能となるため、好適である。

また、前記横形マシニングセンタにおいて、前記ターンテーブルが中央部に貫通孔を有しており、前記治具が、前記貫通孔から送られた流体により制御される構成であれば、治具の制御をＮＣ装置により自動的に行うことが可能となり、好適である。

さらに、前記横形マシニングセンタにおいて、前記ターンテーブルが、１８０°往復回転するように構成されていれば、治具の制御等のために配管や配線等がされている場合であっても、これらの配管や配線がターンテーブルの回転によりねじれることがないため、好適である。

本発明に係る横形マシニングセンタによれば、ワークの脱着時のミスを防止するとともに、ワークの加工時に作用する水平力をワークの背面から受け持つことでより高品質なワークの加工が可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１は、本実施形態に係る横形マシニングセンタを示す側面図である。図２は、図１に示す横形マシニングセンタにおける反転テーブル装置を示す側面図である。図３は、同反転テーブル装置を斜め上方から望む平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る横形マシニングセンタＭＣは、回転軸Ｃ１が水平となるように配置された主軸１０を備えた加工装置１と、回転軸Ｃ２が主軸１０の回転軸Ｃ１に対して４５°傾斜しているターンテーブル２０を備えた反転テーブル装置２と、を備えている。

加工装置１は、図１に示すように、ベッド３の上面において、前後左右に移動可能に配置されており、図示しないＮＣ装置に制御されることにより、反転テーブル装置２に固定されたワークＷの加工を行う装置である。

加工装置１は、取り付けられた工具１１に回転力を付与する主軸１０と、主軸１０を水平に支持するとともに、上下（Ｙ軸）方向への移動を可能に支持するコラム１２と、コラム１２とベッド３との間に配設されて、コラム１２を前後（Ｚ軸）方向と左右（Ｘ軸）方向への移動を可能に支持する可動ベース１３と、主軸１０の上方に配置されて、複数の工具を装着可能に構成されたツールマガジン１４と、ツールマガジン１４に装着された工具１１と主軸１０に装着された工具１１との交換を行うアーム１５と、を備えている。

つまり、加工装置１は、図示しないＮＣ装置により制御されることで、主軸１０を前後左右上下に移動させるとともに、主軸１０の駆動、停止を行い、反転テーブル装置２に固定されたワークＷの加工を行うものである。
なお、加工装置１の構成は限定されるものではなく、ワークＷの加工目的や、横形マシニングセンタＭＣの規模などに応じて変更可能であることはいうまでもない。

反転テーブル装置２は、図１に示すように、主軸１０の回転軸Ｃ１に対して４５°傾斜しているターンテーブル２０と、ターンテーブル２０を旋回駆動する駆動部２３と、ターンテーブル２０上に設けられてワークＷを固定するワーク固定部２１とを備えて構成されている。
反転テーブル装置２は、ターンテーブル２０の上面が、加工装置１側が低くなるように、かつ、水平に保持された主軸１０の回転軸Ｃ１に対して４５°傾斜するように、支持台４を介してベッド３に固定されている。

ターンテーブル２０は、図２および図３に示すように、所定の厚みを有し、平面視が円形に形成された金属部材である。また、ターンテーブル２０には、中央に送液パイプ６（図２参照）を挿通するための貫通孔２０ａが形成されている。また、ターンテーブル２０の上面には、図３に示すように、ワーク固定部２１を固定するためのネジ孔ｈが、周方向に所定の間隔を有して複数（本実施形態では６箇所）形成されている。なお、ターンテーブル２０の形状や材質等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

本実施形態に係るターンテーブル２０は、駆動部２３の動力により、１８０°往復回転するように制御されている。本実施形態では、反転テーブル装置２として、サーボモータ２３ａによってターンテーブル２０が旋回駆動するサーボテーブルを使用するものとする。なお、反転テーブル装置２の駆動方式はサーボモータ２３ａによるものに限定されるものではなく、適宜公知の駆動方式から選定して使用すればよい。また、本実施形態では、送液パイプ６（図２参照）のねじれることや絡まることを防止するために、ターンテーブルを、１８０°往復回転するように制御するが、ターンテーブル２０は、必ずしも１８０°往復回転するものである必要はなく、例えば、同一方向に１８０°ずつ回転するものであってもよい。

ワーク固定部２１は、図２に示すように、ターンテーブル２０の上面に固定された部材であって、ターンテーブル２０の回転軸Ｃ２を挟んで対向する位置に配置された２つのテーブル２１ａ，２１ａを有している。
ワーク固定部２１は、断面が直角二等辺三角形を呈する三角柱状に形成されており、この直角二等辺三角形の斜辺が、ターンテーブル２０側となるとともに、三角柱の軸がターンテーブル２０の回転軸Ｃ２と直交する向きとなるように配置されている。そして、ワーク固定部２１は、固定ネジｎ１，ｎ１を介して、ターンテーブル２０に固定されたベースプレート２１ｂに固定されている。なお、ベースプレート２１ｂは、ターンテーブル２０に形成されたネジ孔ｈに固定ネジｎ２，ｎ２を螺合することにより固定されている。なお、ワーク固定部２０の固定方法は、前記の方法に限定されるものではなく、適宜公知の方法から選定して行えばよい。また、ベースプレート２１ｂのターンテーブル２０への固定方法も限定されるものではない。

テーブル２１ａ，２１ａは、図２に示すように、互いに直交する向きに配置されている。そして、図１に示すように、一方のテーブル２１ａの表面が主軸１０の回転軸Ｃ１に直交する時に、他方のテーブル２１ａの表面が水平となるように構成されている。
これにより、一方のテーブル２１ａに固定されたワークＷを主軸１０により加工している時に、他方のテーブル２１ａに次作業で加工するワークＷの固定作業を行うことができる。この時、他方のテーブル２１ａは水平に保持されているため、固定作業時にワークＷを落下させるなどの不具合が生じることを防ぐことができる。

テーブル２１ａ，２１ａには、それぞれワークＷを固定するための治具２２，２２が固定されている。治具２２の形式は限定されるものではなく、適宜、公知の治具から選択して使用すればよいが、本実施形態では、油圧により制御される治具２２を使用するものとする。

ワーク固定部２１は、内部が中空に構成されており、ターンテーブル２０の貫通孔２０ａを挿通する送液パイプ６が内装可能に構成されている。そして、ワーク固定部２１に内装された送液パイプ６は、治具２２に接続されて、治具２２への流体の送液が可能に構成されている。
なお、治具２２は、加工を施すワークＷの形状等に応じて適宜変更することが可能である。

駆動部２３は、図２および図３に示すように、ターンテーブル２０の回転の動力を付与するサーボモータ２３ａを備えて構成されている。このサーボモータ２３ａは、図示しないＮＣ装置に制御されることにより駆動、停止するモータであって、箱型に形成された駆動部２３において、一の角から突出した状態で配置されている。なお、駆動部２３の構成は限定されないことはいうまでもない。

支持台４は、ベッド３の上面に固定されて、ターンテーブル２０を、水平に保持された主軸１０の回転軸Ｃ１（ベッド３の上面）に対して４５°傾斜させた状態で支持する。

支持台４は、図１および図２に示すように、上面４ａが、加工装置１側が低くなるように傾斜しており、側面視が略台形を呈している。なお、本実施形態では、支持台４の上面４ａが、水平面（ベッド３の上面）に対して４５°の角度で傾斜するように構成されている。
そして、支持台４は、図２に示すように、複数の固定ネジｎ３，ｎ３を介してベッド３に固定されている。本実施形態では、留具として、固定ネジｎ３，ｎ３を使用するものとしたが、支持台４を固定する留具の形式や固定箇所数は限定されるものではなく、支持台４の形状や構成等に応じて適宜設定すればよい。

支持台４の上面４ａには、ターンテーブル２０を固定するための固定板４ｂが一体に形成されている。ターンテーブル２０は、この固定板４ｂに固定ネジｎ４，ｎ４を介して固定されている。

また、支持台４には、図２に示すように、送液パイプ６を挿通可能に構成されており、支持台４の固定板４ｂの中央には、この送液パイプ６を挿通する貫通孔が形成されている。

送液パイプ６は、治具２２を制御するための流体を送液するパイプであって、図示しないＮＣ装置に制御された送液ポンプを介して圧送された流体を治具２２に送液する。送液パイプ６は、支持台４、駆動部２３、ターンテーブル２０の貫通孔２０ａ、ワーク固定部２１を挿通した後、治具２２に連結されている。なお、送液パイプ６の材質や内径等は限定されるものではなく、適宜公知の材料から選定して使用すればよい。

さらに、マシンニングセンタＭＣは、図１に示すように、加工装置１、反転テーブル装置２、ベッド３、支持台４を覆うように箱型に形成されたカバー５を備えており、装置内へ異物が入り込むことや、ワークＷの加工に伴い発生する削屑等の飛散が防止されている。このカバー５は、ターンテーブル２０の上方のみが開口された状態で形成されており、カバーの開閉作業を要することなく、ワークＷのテーブル２１ａへの着脱を可能に構成されている。

以上、本実施形態の横形マシニングセンタＭＣによれば、ターンテーブル２０の上面に固定された、ワーク固定部２１の互いに直交するテーブル２１ａ，２１ａを備えているため、一方のテーブル２１ａが垂直面をなしている時に、他方のテーブル２１ａは水平面をなし、ターンテーブル２０を１８０°回転させると、他方のテーブル２１ａが垂直面、一方のテーブル２１ａが水平面をなすように制御することが可能となる。したがって、一方のテーブル２１ａにワークＷを固定し、ワークＷの加工面が主軸１０と直交するように配置した状態で加工を施す際には、他方のテーブル２１ａは水平面を呈している。故に、本実施形態の横形マシニングセンタＭＣによれば、ワークＷの固定は、水平面を呈するテーブル２１ａ（治具２２）上に載置した状態で行われるため、ワークＷを落下させてしまうようなことがない。一方、従来の横形マシニングセンタでは、垂直面に垂直イケールを介してワークを固定するので、例えば、ワークの位置ずれが発生したような場合には、ワークを落下させてしまう危険があった。

そして、ワークＷの加工の際、テーブル２１ａが、ワークＷの背面からワークＷを支持するため、加工時にワークＷに作用する応力をテーブル２１ａにより受け持つことができ、ワークＷへの負担が少なく、ワークＷの変形を抑えることで、精密な加工を可能としている。

また、ワークＷの固定は、上方から取り付けることができるため、横形マシニングセンタＭＣの上方空間を利用してローダを配置することができ、装置全体の小型化が可能となり、設備の床面積を減少させることが可能となる。故に、配置スペースの限られた空間への配置が可能となる。

また、ワークＷを固定するテーブル２１ａを互いに直交するように２つ備えているため、一方のテーブル２１ａに固定されたワークＷの加工を行っている時に、他方のテーブル２１ａでのワークＷの脱着作業を行うことができるため、連続して行うワークＷの加工に要するサイクルタイムの短縮が可能となった。

また、カバー５のターンテーブル２０の上方の部分が開口されているため、ワークＷの着脱について、カバー５の開閉作業を要することがなく、一方のテーブル２１ａに固定されたワークＷの加工中に他方のテーブル２１ａのワークＷの脱着が可能である。

ターンテーブル２０の回転は、サーボモータ２３ａを介して行われるため、ＮＣ装置により制御することが可能となり、作業者の熟練した技術を要することなく、ワークＷの配置を行うことが可能である。

ワークＷを固定する治具２２は、ＮＣ装置により制御されて送液された油圧により行われるため、ワークＷの固定から加工、取り外しまで、完全に自動で行うことが可能である。

以上、本発明について、好適な実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前記各実施の形態に限られず、前記の各構成要素については、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、前記実施形態では、テーブルを２つ配置するものとしたが、必ずしもテーブルを２つ配置する必要がなく、連続して複数のワークを加工するのではなく、単一の製品を製造するような場合には、一つのテーブルのみが配置されていてもよい。この場合は、ワークの脱着時はテーブルを水平に配置し、ワークの加工時は、ターンテーブルを１８０°回転させて、ワークの加工面を主軸に対して直交するよう配置するものとする。

また、カバーは、必ずしも開口を有している必要はなく、開口部の形成は、適宜設定すればよい。
また、ターンテーブルの貫通孔は、必要に応じて形成すればよく、ワークを固定する治具が流体により制御される構成のものでない場合等には、貫通孔を形成しなくてもよい。

また、ターンテーブルは、必ずしも１８０°往復回転するものである必要はなく、例えば、一方向にのみ回転するものであってものよい。

本発明の好適な実施の形態に係る横形マシニングセンタを示す側面図である。 図１に示す横形マシニングセンタにおける反転テーブル装置を示す側面図である。 図２に示す反転テーブル装置を斜め上方から望む平面図である。

符号の説明

１ 加工装置
１０ 主軸
２ 反転テーブル装置
２０ ターンテーブル
２０ａ 貫通孔
２１ ワーク固定部
２１ａ テーブル
２２ 治具
３ ベッド
５ カバー
６ 送液パイプ
ＭＣ 横形マシニングセンタ
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 回転軸が水平となるように配置された主軸と、
   ワーク固定部を備え、回転軸が前記主軸の回転軸に対して４５°傾斜しているターンテーブルと、
   前記ワーク固定部に配設されて、ワークを固定する治具と、
   を備えた横形マシニングセンタであって、
   前記ワーク固定部のワーク側表面が、前記ワークの加工時には前記主軸に直交し、前記ワークの脱着時には水平となることを特徴とする横形マシニングセンタ。
2. 前記ワーク固定部が前記ターンテーブルの回転軸を挟んで対向する位置に配置された２つのテーブルを有しており、一方の前記テーブルの表面が、前記主軸の回転軸に直交する時に、他方の前記テーブルの表面が水平となることを特徴とする、請求項１に記載の横形マシニングセンタ。
3. 前記ターンテーブルの上方のみが開口された状態で、全体を覆うように構成されたカバーを備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の横形マシニングセンタ。
4. 前記ターンテーブルが中央部に貫通孔を有しており、
   前記治具が、前記貫通孔から送られた流体により制御されることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の横形マシニングセンタ。
5. 前記ターンテーブルが、１８０°往復回転することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の横形マシニングセンタ。

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