JP2015160267A

JP2015160267A - 工作機械

Info

Publication number: JP2015160267A
Application number: JP2014035836A
Authority: JP
Inventors: 伸晃石橋; Nobuaki Ishibashi
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-09-07

Abstract

【課題】複数の被加工物を連続して加工する際の工具交換の回数を減じ、工具交換の時間を含む加工所要時間を短縮する工作機械を提供する。【解決手段】工作機械１は、被加工物を固定する固定面と平行をなす揺動軸を中心として揺動する揺動台２０に取付けた加工テーブル２１と第２の加工テーブル２２とを備える。加工テーブル２１と第２の加工テーブル２２は、揺動台２０の異なる位置に取付け、互いに直交する固定面を有する。両加工テーブル２１、２２の固定面は、揺動台２０を揺動することで加工部３に対向し、固定面に固定した被加工物は、加工部３に取付けた共通の工具で加工する。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を固定する加工テーブルを水平軸周りに揺動する揺動台に取付けた工作機械に関する。

マシニングセンタは、多種類の工具を交換しながら被加工物を加工する。工具は、主軸ヘッドから突出する主軸の下端部に装着する。主軸は、主軸モータの駆動で回転する。主軸ヘッドは、Ｚ軸モータの駆動で鉛直方向（上下方向）に移動し、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータの駆動で水平２方向（左右及び前後方向）に移動する。被加工物は、加工テーブルの一面に固定し、工具の移動領域に配置する。工具（ドリル、タップ、エンドミル等）は、主軸と共に回転し、主軸ヘッドと共に移動することで被加工物を加工する。

特許文献１に記載の工作機械は、加工テーブルを取付けた揺動台を備える。揺動台は、加工テーブルの固定面と平行な軸を中心として揺動する。加工テーブルに固定した被加工物は、揺動台が揺動することで前後、又は左右に傾き、傾いた被加工物に対する加工を実施できる。

また加工テーブルは、被加工物の固定面と垂直な軸を中心として回転する。被加工物は、加工テーブルと共に回転し、主軸に装着した非回転の工具（バイト等）を押付けることで旋削加工することができる。

特開２０１３−１８８７９９号公報

特許文献１に記載の工作機械は、被加工物を固定する加工テーブルが揺動、回転することで多様な加工要求に応えることができる。一方、この工作機械は、複数の被加工物を連続して加工する場合、被加工物を加工テーブルに固定し、工具を順次交換しながら加工を実施し、加工後の被加工物を加工テーブルから取外す手順を繰り返す必要がある。工具交換は、時間を必要とする工程である。従来の工作機械は、多数回の工具交換が必要な加工の実施に多くの時間を要するという問題がある。

本発明の目的は、複数の被加工物を連続して加工する際の工具交換の回数を減じ、工具交換の時間を含む加工所要時間を短縮することである。

本発明に係る工作機械は、被加工物を固定する固定面を有する加工テーブルを、前記固定面と平行をなす揺動軸を中心として揺動する揺動台に取付けてある工作機械において、前記揺動台の前記加工テーブルと異なる位置に取付けてあり、前記加工テーブルの固定面と交叉し、且つ前記揺動軸と平行をなす被加工物の固定面を有する第２の加工テーブルを備えることを特徴とする。

本発明の工作機械は、加工テーブルと異なる位置で揺動台に取付けた第２の加工テーブルを備える。第２の加工テーブルは、揺動台の揺動軸と平行で加工テーブルの固定面と交叉する固定面を有する。工作機械は、加工テーブル及び第２の加工テーブルに被加工物を固定して加工を実施する。加工テーブル及び第２の加工テーブルの固定面は、揺動台を揺動することで主軸に対面する。工作機械は、加工テーブル及び第２の加工テーブルに固定した被加工物を主軸に装着した共通の工具を交換せずに加工できる。本発明の工作機械は、時間を必要とする工具交換の回数を減じ、加工時間を短縮することができる。

また本発明に係る工作機械は、前記第２の加工テーブルの固定面が、前記加工テーブルの固定面と直交することを特徴とする。

第２の加工テーブルの固定面は、加工テーブルに固定した被加工物の加工終了後、揺動台を９０°揺動することで主軸に対面し、速やかに加工を開始できる。

また本発明に係る工作機械は、前記第２の加工テーブルは、前記揺動軸と平行をなす座面を有して前記揺動台に設けた取付け座に取付けてあることを特徴とする。

第２の加工テーブルは、揺動台に設けた取付け座を利用して強固に取付ける。第２の加工テーブルの固定面に固定した被加工物は、高精度に加工することができる。

また本発明に係る工作機械は、前記加工テーブル及び第２の加工テーブルの少なくとも一方が、前記固定面と垂直をなす軸を中心として回転する回転テーブルであることを特徴とする。

加工テーブル又は第２の加工テーブルは、被加工物の固定面と垂直な軸を中心として回転する回転テーブルとする。被加工物は、加工テーブル又は第２の加工テーブルと共に回転し、主軸に装着した非回転の工具を押付けることで旋削加工することができる。

本発明に係る工作機械においては、揺動台に取付けた加工テーブル及び第２の加工テーブルに被加工物を固定して加工を実施する。加工テーブル及び第２の加工テーブルに固定した被加工物は、主軸に装着した工具を交換せずに加工でき、工具交換の回数を減じ、加工時間を短縮することができる。

実施の形態の工作機械の要部の構成を示す斜視図である。ワーク固定部、工具交換部等を取り外した工作機械の斜視図である。ワーク固定部の斜視図である。第２の加工テーブルの取付け前のワーク固定部の斜視図である。第２の加工テーブルを上向きとしたワーク固定部の斜視図である。第２の加工テーブルを上向きとした工作機械の斜視図である。第２の加工テーブルの取付け座の変更形態を示す斜視図である。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では、各図中に矢印で示した方向（前後、左右及び上下）を使用する。図１は、実施の形態の工作機械（マシニングセンタ）の要部の構成を示す斜視図である。

図示の如く工作機械１は、基台１０上にワーク固定部２、加工部３及び工具交換部４を備える。工作機械１は、ワーク固定部２にワーク（被加工物）を固定し、加工部３の後述の動作で加工する。工具交換部４は、加工に使用する工具を加工部３に着脱する。

基台１０は、前後方向に長い直方体状のブロックであり、下面の４隅に設けた支持脚１１で床面上に支持する。支持脚１１は、高さ調節が可能である。基台１０の上面は、４隅の支持脚１１の高さを個別に調節することで水平に保ってある。図１には、後左側を除く３本の支持脚１１が示してある

基台１０は、上面の前部に支柱１２を備え、上面の後部に支持台１３を備える。支柱１２は、ワーク固定部２を支持し、支持台１３は、加工部３及び工具交換部４を支持する。図２は、ワーク固定部２、工具交換部４を取り外した工作機械１の斜視図である。

支柱１２は、基台１０の上面から略垂直に立ち上がる角形断面の柱体である。支柱１２は、基台１０の左右両側で前後方向に間隔を隔てて各２本設けてある。支持台１３は、直方体状をなし、基台１０の後半部を占めるように設けてある。

図３は、ワーク固定部２の斜視図であり、基台１０上の支柱１２に支持した状態を、図１と方向を合わせて示してある。ワーク固定部２は、揺動台２０及び加工テーブル２１を備え、更に第２の加工テーブル２２を備える。揺動台２０は、同軸上で左右両側に延びる軸部２３、２３（右側のみ図示）を有する。左側の軸部２３は、軸受箱２４で回転自在に支持してある。右側の軸部２３は、ギヤ箱２５で回転自在に支持してある。

軸受箱２４は、軸部２３を支持する軸受を内蔵する。ギヤ箱２５は、軸部２３を支持する軸受と共に、軸部２３に回転を伝達するギヤを内蔵する。ギヤ箱２５は、カバー２６で覆った揺動モータ（図示略）を前部に備える。揺動モータの回転は、ギヤ箱２５内のギヤを介して軸部２３及び揺動台２０に伝わる。揺動台２０は、揺動モータの駆動で左右方向の軸部２３を中心として揺動する。

加工テーブル２１は、揺動台２０の上面中央部に取付けた円板形のテーブルである。揺動台２０は、下部に固定したテーブルモータ２７を備える。テーブルモータ２７は、上方に延びる回転軸を加工テーブル２１の中心に連結している。加工テーブル２１は、揺動モータの駆動で軸部２３、２３を中心として揺動台２０と共に揺動する。また加工テーブル２１は、テーブルモータ２７の駆動で中心軸周りに回転する回転テーブルである。

加工テーブル２１は、上面（固定面）に多数の固定孔を有する。固定面は、揺動台２０の揺動軸（軸部２３、２３）と平行である。固定孔は、加工テーブル２１と同心の複数の円周上に並設してある。ワーク（図示略）は、固定孔を利用して固定面の中心上に固定することができる。加工テーブル２１上のワークは、通常水平な固定面上で、上方に対向する加工部３の後述する動作により加工する。加工テーブル２１上のワークは、揺動台２０を揺動することで傾き、水平に対して傾けた姿勢で加工することもできる。また加工テーブル２１は、テーブルモータ２７の駆動で固定面と垂直な軸周りに回転する。加工テーブル２１上のワークは、加工テーブル２１と共に回転させることで旋削加工することもできる。

第２の加工テーブル２２は、矩形の厚肉板状をなすテーブルであり、揺動台２０の前面に取付けてある。図４は、第２の加工テーブル２２の取付け前のワーク固定部２の斜視図である。図４に示す如く揺動台２０は、左右方向に延びる取付け座２８を前面に備え、テーブルモータ２７は、ハウジング前面の左右２箇所に取付け座２９を備える。取付け座２８及び取付け座２９は、揺動台２０の揺動軸と平行をなし、面一に並ぶ座面を有する。第２の固定テーブル２２は、取付け座２８、２９の座面に背面を当て、取付け座２８に設けた２箇所のねじ孔２８ａ、２８ａと、２箇所の取付け座２９に設けたねじ孔２９ａ、２９ａとに固定ボルト２２ａ、２２ａ…（図３参照）で固定する。

第２の加工テーブル２２は、前面（固定面）に複数本の固定溝を有する。固定溝は、左右方向の全長に亘って設けてある。ワーク（図示略）は、固定溝に嵌め合わせた固定具を利用して固定面に固定する。第２の加工テーブル２２の固定面は、加工テーブル２１の固定面と直交する。この固定面は、揺動台２０を後向きに９０°揺動させることで上向きの水平面となる。

図５は、第２の加工テーブル２２を上向きとしたワーク固定部２の斜視図、図６は、第２の加工テーブル２２を上向きとした工作機械１の斜視図である。ワークは、図５、図６に示す如く水平とした固定面上、又は水平状態から傾けた固定面上で加工部３の後述する動作により加工する。

加工部３は、コラム３０及び主軸ヘッド３１を備え、基台１０の後半部に設けた支持台１３に支持してある。支持台１３は、水平な上面に２本のＹ方向案内レール１４、１４を備える。Ｙ方向案内レール１４、１４は、支持台１３の左右両側で互いに平行をなして前後方向に延び、２つのＹ移動台１５、１５を上部に支持する。Ｙ移動台１５、１５は、前後方向に離れた位置で左右のＹ方向案内レール１４、１４間に架け渡してある。Ｙ移動台１５、１５は、Ｙ軸モータ（図示略）の駆動でＹ方向案内レール１４、１４に沿って前後方向（Ｙ方向）に移動する。Ｙ方向案内レール１４、１４の上部は、図１に示す如く、各別のスライドカバー１４ａ、１４ａにより覆ってある。スライドカバー１４ａ、１４ａは、加工時に発生する切粉がＹ方向案内レール１４、１４に付着し、Ｙ移動台１５、１５の移動を阻害することを防止する。

Ｙ移動台１５、１５は、水平な上面にＸ方向案内レール１６、１６を備える。Ｘ方向案内レール１６、１６は、互いに平行をなして左右方向に延び、コラム３０を支持する。コラム３０は、上方向に延びる柱体であり、下面の前後をＸ方向案内レール１６、１６に支持する。コラム３０は、Ｘ軸モータ（図示略）の駆動でＸ方向案内レール１６、１６に沿って左右方向（Ｘ方向）に移動する。Ｘ方向案内レール１６、１６の上部は、図１に示す如く、共通のスライドカバー１６ａにより覆ってある。スライドカバー１６ａは、加工時に発生する切粉がＸ方向案内レール１６、１６に付着し、コラム３０の移動を阻害することを防止する。

コラム３０は、鉛直な前面にＺ方向案内レール１７、１７を備える。Ｚ方向案内レール１７、１７は、前面の左右両側で互いに平行をなして上下方向に延び、主軸ヘッド３１を支持する。主軸ヘッド３１は、軸方向を上下方向とする円筒体であり、後方に延びる台座３２を介してＺ方向案内レール１７、１７に支持されている。主軸ヘッド３１は、Ｚ軸モータ（図示略）の駆動でＺ方向案内レール１７、１７に沿って上下方向（Ｚ方向）に移動する。

主軸ヘッド３１は、軸周りに回転する主軸（図示略）を内蔵する。主軸の上部は、主軸ヘッド３１の上部に設けた主軸モータ３３に連結してある。主軸の下部は、主軸ヘッド３１の下部に突出する。ワークを加工する工具３４（図２参照）は、主軸の下端部に取付ける。工具３４は、主軸モータ３３の駆動で回転し、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ及びＺ軸モータの駆動で左右、前後及び上下方向に移動することで、加工テーブル２１又は第２の加工テーブル２２に固定したワークを加工する。

工具３４は、工具交換部４の動作で主軸に着脱する。工具交換部４は、工具マガジン４０と交換装置（図示略）とを備える。工具マガジン４０は、他種類の工具を保持して循環移動させる。工具マガジン４０は、工具の循環経路をカバーで覆った状態で図１中に示してある。循環経路は、コラム３０及び主軸ヘッド３１の周囲を囲う長円形の経路であり、前方を下として傾斜している。工具マガジン４０は、次加工に使用する工具３４を循環経路の前下部の交換位置に搬送する。主軸ヘッド３１は、工具交換時に最上部に移動する。交換装置は、前加工に使用した工具３４を主軸から外し、交換位置に移動した工具３４と交換する。

工作機械１は、加工テーブル２１上のワークを加工する場合、図１、図３に示す如く、ワーク固定部２の動作で加工テーブル２１を上向きとする。工作機械１は、第２の加工テーブル２２上のワークを加工する場合、図５、図６に示す如く、ワーク固定部２の動作で第２の加工テーブル２２を上向きとする。ワークの加工は、通常、複数種類の工具３４を用いて実施する。工作機械１は、工具交換部４の動作で工具３４を順次交換し、加工テーブル２１又は第２の加工テーブル２２に固定したワークを加工部３の動作で加工する。

工作機械１は、加工テーブル２１と第２の加工テーブル２２の両方にワークを固定して加工を実施できる。工作機械１は、加工テーブル２１に固定した第１ワークと第２の加工テーブル２２に固定した第２ワークの加工に同一の工具３４を使用する場合、ワーク固定部２において揺動台２０を９０°揺動させることで、工具３４の交換をせずに加工を継続できる。

工具３４の交換は、主軸ヘッド３１の上昇、工具交換部４の前述した動作、及び主軸ヘッド３１の下降の３工程で実施され、時間を必要とする。工作機械１は、加工テーブル２１及び第２の加工テーブル２２を備え、両加工テーブル２１、２２に固定した第１、第２ワークを、工具３４を交換せずに揺動台２０を揺動することで加工する。工作機械１は、工具３４の交換回数を減じ、工具３４の交換時間を含む加工所要時間を短縮することができる。

工具３４の交換回数は、第１ワーク及び第２ワークの加工に使用する共通の工具３４の数が多い程減少する。工作機械１は、第１ワーク及び第２ワークを適正に選定することで、工具交換の時間を大幅に短縮できる。

第２の加工テーブル２２の固定面は、加工テーブル２１の固定面と直交する。第２ワークは、第１ワークの加工を終了した後、揺動台２０を９０°揺動することで加工部３に対面する。工作機械１は、第１ワークの加工と第２ワークの加工とを短時間の切り換えで実施することができる。

第２の加工テーブル２２は、揺動台２０の前面に設けた取付け座２８を利用して強固に取付けてある。第２の加工テーブル２２は、揺動台２０により加工テーブル２１と同等の剛性を有して支えられるから、第２ワークは、第２の加工テーブル２２上で高精度に加工することができる。

図７は、第２の加工テーブル２２の取付け座の変更形態を示す斜視図である。図７の揺動台２０は、前面で左右方向に延び、両端部で下方に延びる取付け座５を備えている。取付け座５は、左右方向の端部の上下各２箇所にねじ孔５ａ、５ａを有する。第２の加工テーブル２２は、取付け座２８の座面に背面を当て、４つのねじ孔５ａ、５ａ…の夫々に固定ボルト２２ａ、２２ａ…（図３参照）で固定する。

第２の加工テーブル２２は、揺動台２０の前面に一体に設けた取付け座５に取付けてある。揺動台２０は、第２の加工テーブル２２を高い支持剛性で支えるから、第２ワークは、第２の加工テーブル２２上で高精度に加工することができる。

第２の加工テーブル２２は、揺動台２０の前面に限らず、加工テーブル２１と異なる適宜の位置に取付けることができる。第２の加工テーブル２２の固定面は、加工テーブル２１の固定面と直交する必要はなく、揺動台２０の揺動軸と平行であり、加工テーブルの固定面と交叉する適宜の角度で設けることができる。第２の加工テーブル２２は、ワークの固定が可能であれば複数設けてもよい。

実施の形態の工作機械１は、加工テーブル２１を回転テーブルとしてあるが、第２の加工テーブル２２を回転テーブルとしてもよい。また、テーブルモータの配置が可能であれば、加工テーブル２１及び第２の加工テーブル２２の両方を回転テーブルとしてもよい。

１工作機械
２ワーク固定部
３加工部
４工具交換部
５取付け座
２０揺動台
２１加工テーブル
２２第２の加工テーブル
２８取付け座

Claims

被加工物を固定する固定面を有する加工テーブルを、前記固定面と平行をなす揺動軸を中心として揺動する揺動台に取付けてある工作機械において、
前記揺動台の前記加工テーブルと異なる位置に取付けてあり、前記加工テーブルの固定面と交叉し、且つ前記揺動軸と平行をなす被加工物の固定面を有する第２の加工テーブルを備えることを特徴とする工作機械。
前記第２の加工テーブルの固定面は、前記加工テーブルの固定面と直交することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記第２の加工テーブルは、前記揺動軸と平行をなす座面を有して前記揺動台に設けた取付け座に取付けてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工作機械。
前記加工テーブル及び第２の加工テーブルの少なくとも一方は、前記固定面と垂直をなす軸を中心として回転する回転テーブルであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の工作機械。