JP2015182138A

JP2015182138A - 工作機械の工具交換方法

Info

Publication number: JP2015182138A
Application number: JP2014057543A
Authority: JP
Inventors: 洋平小松; Yohei Komatsu; 啓祐吉川; Keisuke Yoshikawa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-10-22
Also published as: US20150266150A1

Abstract

【課題】主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる工作機械の工具交換方法を提供する。
【解決手段】主軸１０６に着脱可能に設けられる長尺工具２と、テーブル１０２に載置されたワーク１とを三次元的に相対移動させることにより、ワーク１に対して長尺工具２で加工を施す工作機械の工具交換方法において、テーブル１０２にワーク１を載置するようにワーク１を搬送するガントリローダ２００により、テーブル１０２へ長尺工具支持台１１０を介して長尺工具２を載置するように長尺工具２を搬送した後、テーブル１０２と主軸１０６とを三次元的に相対移動させることにより、長尺工具２を主軸１０６に装着するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械の主軸に対して長尺工具を着脱交換する工具交換方法に関する。

マシニングセンタ等の工作機械は、工具マガジン内に収納されている各種の工具を工具交換装置で主軸に対して自動的に交換できるようになっている。このような工作機械において、一般的に使用される工具の長さ（約５００ｍｍ前後）よりも長い（例えば、約１０００ｍｍ）長尺工具を利用しようとすると、当該長尺工具を工具マガジン内に収納できないため、例えば、長尺工具を収納するラック型の長尺工具マガジンを設け、当該長尺工具マガジンを主軸の近傍にまで移動させることにより、長尺工具を主軸の近傍に位置させて、当該長尺工具を主軸に装着できるようにした工具交換装置が提案されている（例えば、下記特許文献１等参照）。

特開２００８−０２３６６１号公報特開２００５−１０３６５０号公報

しかしながら、前述したような工具交換装置は、長尺工具を長尺工具マガジンと共に移動させるようにしているため、当該長尺工具マガジンを移動させる駆動装置が非常に大きくなり、設置に難点を生じてしまうと共に、コストの上昇を招くようになってしまっていた。

このようなことから、本発明は、主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる工作機械の工具交換方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、主軸に着脱可能に設けられる長尺工具と、テーブルに載置されたワークとを三次元的に相対移動させることにより、当該ワークに対して当該長尺工具で加工を施す工作機械の工具交換方法において、前記テーブルに前記ワークを載置するように当該ワークを搬送するガントリローダにより、当該テーブルへ前記長尺工具を載置するように当該長尺工具を搬送した後、当該テーブルと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着することを特徴とする。

また、第二番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目の発明において、前記長尺工具を装着された前記主軸と前記テーブルとを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸から当該テーブルへ当該長尺工具を載置した後、前記ガントリローダにより、当該テーブルから当該長尺工具を退去させるように当該長尺工具を搬送することを特徴とする。

また、第三番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目又は第二番目の発明において、前記長尺工具を支持する長尺工具支持台を前記工作機械の前記テーブルに配設し、前記長尺工具支持台を介して前記長尺工具を前記テーブルに載置することを特徴とする。

また、第四番目の発明に係る工作機械の工具交換方法は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記ガントリローダが、前記ワークの着脱可能な保持と前記長尺工具の着脱可能な保持とを切替可能な保持手段を備えていることを特徴とする。

本発明に係る工作機械の工具交換方法によれば、長尺工具の交換専用に大掛かりな駆動装置を用意しなくても、主軸に対する長尺工具の着脱を行うことができるので、工作機械の主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができる。

本発明に係る工作機械の工具交換方法の主な実施形態の全体説明図である。図１の要部拡大説明図である。図２の側面図である。ガントリローダのダブルハンドでワークを把持するときの状態図である。

本発明に係る工作機械の工具交換方法を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係る工作機械の工具交換方法の主な実施形態を図１〜４に基づいて説明する。

例えば、シリンダブロック等のようなワークを加工する工場においては、図１に示すように、工作機械であるマシニングセンタ１００を複数（本実施形態では３台）配設し、これらマシニングセンタ１００のテーブル１０２上を連絡するようにガントリローダ２００のレール２０１を天井側に設置し、当該ガントリローダ２００により、未加工ワーク置き場ＰＷ１に用意されたワークを前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２まで搬送して載置することや、当該マシニングセンタ１００の当該テーブル１０２上で加工されたワークを他のマシニングセンタ１００のテーブル１０２まで搬送して移載することにより当該マシニングセンタ１００で他の加工をさらに施すようにすることや、これらマシニングセンタ１００での加工を終えたワークを加工済みワーク置き場ＰＷ２まで搬送して仮置きすることができるようになっている。

前記マシニングセンタ１００は、図２，３に示すように、ベッド１０１上に前記テーブル１０２が配設されている。前記テーブル１０２は、前記ベッド１０１の上面（案内面）に沿って移動（Ｚ軸方向）できると共に、水平面に沿って旋回（Ｙ軸回り）することができるようになっている。

また、ベッド１０３上には、コラム１０４が配設されている。前記コラム１０４は、前記ベッド１０３の上面（案内面）に沿って移動（Ｘ軸方向）できるようになっている。前記コラム１０４の正面には、主軸ヘッド１０５が取り付けられている。前記主軸ヘッド１０５は、前記コラム１０４の正面（案内面）に沿って移動（Ｙ軸方向）できるようになっている。なお、図２，３中、１０６は主軸、１０６ａは主軸端である。

また、前記マシニングセンタ１００は、一般的な長さ（約５００ｍｍ前後）の工具を収納する工具マガジンと、当該工具マガジン内の工具と前記主軸１０６の主軸端１０６ａの工具とを交換する工具交換装置とを備えている（図示省略）。

他方、前記ガントリローダ２００は、前記レール２０１に移動体２０２が取り付けられている。前記移動体２０２は、前記レール２０１に沿って移動できるようになっている。前記移動体２０２には、鉛直方向（図２，３中、Ｙ軸方向）に沿って長手方向を向けたビーム２０４を支持する支持体２０３が取り付けられている。前記支持体２０３は、前記ビーム２０４を昇降移動させることができるようになっている。

前記ビーム２０４の先端（下端）には、ワーク１を着脱可能に保持するワーク用ハンド２０５ａと、長尺工具２を着脱可能に保持する長尺工具用ハンド２０５ｂとを有するスイベル型の保持手段であるダブルハンド２０５が取り付けられている。前記ダブルハンド２０５は、前記ワーク用ハンド２０５ａ及び前記長尺工具用ハンド２０５ｂのいずれか一方を下方へ向けるように切替可能となっている（図３，４参照）。

また、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上のＸ軸方向一方側寄り（図２中、上側寄り）には、前記長尺工具２を支持する長尺工具支持台１１０が配設されている。前記長尺工具支持台１１０は、前記長尺工具２をＸ軸方向の規定の位置で支持する位置決め溝を有している。なお、図１中、ＰＴは、長尺工具置き場である。

このようなマシニングセンタ１００及びガントリローダ２００を備えた工場において、ワーク１に加工を施す場合、まず、前記ガントリローダ２００の前記ダブルハンド２０５の前記ワーク用ハンド２０５ａを下方へ向けるように切り替える。

次に、前記未加工ワーク置き場ＰＷ１に用意されているワーク１を前記ガントリローダ２００の前記ワーク用ハンド２０５ａで保持して、前記支持体２０３によりビーム２０４を上方へ移動させて当該ワーク１を上昇させると共に、前記移動体２０４により前記支持体２０４を前記レール２０１に沿って走行させて当該ワーク１を最寄りのマシニングセンタ１００（例えば、図１中、上側位置）のテーブル１０２上にまで搬送し、前記支持体２０３により前記ビーム２０４を下方へ移動させて当該ワーク１を下降させて上記テーブル１０２上へ載置し、前記ワーク用ハンド２０５ａから当該ワーク１を解放した後、前記支持体２０３により前記ビーム２０４を上方へ移動させると共に前記移動体２０４を前記レール２０１に沿って走行移動させることにより、前記ダブルハンド２０５を退避位置へ移動させる。

続いて、前記マシニングセンタ１００の前記主軸１０６に前記工具マガジン内の工具を前記工具交換装置で装着した後、当該主軸１０６を回転させながら、前記テーブル１０２のＺ軸方向の移動及びＹ軸回りの旋回、前記コラム１０４のＸ軸方向の移動、前記主軸ヘッド１０５のＹ軸方向の移動を行うことにより、前記ワーク１と前記工具とを三次元的に相対移動させて、一般的な長さの当該工具による当該ワーク１への加工を行う。

このようにして一般的な長さの前記工具による加工を終えて、例えば、前記長尺工具２による加工を施す場合には、前記工具交換装置により、前記マシニングセンタ１００の前記主軸１０６の前記工具を前記工具マガジン内に収納すると共に、前記ガントリローダ２００の前記ダブルハンド２０５の前記長尺工具用ハンド２０５ｂを下方へ向けるように切り替える。

そして、前記ガントリローダ２００の前記ダブルハンド２０５を前記長尺工具置き場ＰＴの上方に位置させるように前記移動体２０２を前記レール２０１に沿って移動させ、当該長尺工具置き場ＰＴに用意されている長尺工具２を前記長尺工具用ハンド２０５ｂで保持するように前記支持体２０３及び当該長尺工具用ハンド２０５ｂを作動し、当該長尺工具２を前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上に前記長尺工具支持台１１０を介して載置するように前記移動体２０２及び前記支持体２０３を作動して、前記長尺工具用ハンド２０５ｂから当該長尺工具２を解放した後、前記支持体２０３により前記ビーム２０４を上方へ移動させると共に前記移動体２０４を前記レール２０１に沿って走行移動させることにより、前記ダブルハンド２０５を退避位置へ移動させる。

次に、前記マシニングセンタ１００の前記主軸１０６の軸心位置と前記長尺工具支持台１１０上の前記長尺工具２の軸心位置とをＸ軸方向及びＹ軸方向で一致させるように前記コラム１０４及び前記主軸ヘッド１０５を移動させた後、前記テーブル１０２を前記コラム１０４へ接近させるようにＺ軸方向へ移動させることにより、当該テーブル１０２と当該主軸１０６とを三次元的に相対移動させて、当該主軸１０６の主軸端１０６ａに上記長尺工具２を装着する。

続いて、前記主軸１０６を回転させながら、前記テーブル１０２のＺ軸方向の移動及びＹ軸回りの旋回、前記コラム１０４のＸ軸方向の移動、前記主軸ヘッド１０５のＹ軸方向の移動を行うことにより、前記ワーク１と前記長尺工具２とを三次元的に相対移動させて、当該長尺工具２による当該ワーク１への加工を行う。

このようにして前記長尺工具２による加工を終えたら、前記マシニングセンタ１００及び前記ガントリローダ２００を上述した作動と逆の手順で作動させることにより、前記主軸１０６に装着されている前記長尺工具２を前記テーブル１０２上の前記長尺工具支持台１１０上へ載置して当該主軸１０６から当該長尺工具２を離脱させた後、当該長尺工具２を当該長尺工具支持台１１０上から退去させるように当該長尺工具２を搬送して前記長尺工具置き場ＰＴに戻す。

そして、例えば、前記マシニングセンタ１００によって加工された前記ワーク１を他のマシニングセンタ１００のテーブル１０２まで前記カントリローダ２００で搬送して移載し、引き続き、上述と同様にして当該ワーク１に対して他の加工を施す等した後、上述と同様な作動を繰り返すことにより、マシニングセンタ１００による当該ワーク１に対するすべての加工を終えたら、前記ガントリローダ２００によって当該ワーク１を加工済みワーク置き場ＰＷ２にまで搬送して仮置きする。

つまり、本実施形態においては、マシニングセンタ１００のテーブル１０２上へワーク１を搬送するガントリローダ２００を使用して長尺工具２をマシニングセンタ１００のテーブル１０２へ長尺工具支持台１１０を介して載置して、当該マシニングセンタ１００のテーブル１０２及び主軸１０６を三次元的に相対移動させることにより、当該主軸１０６に対して上記長尺工具２を着脱するようにしたのである。

このため、本実施形態においては、前記主軸１０６に対する前記長尺工具２の着脱を行うにあたって、前記ガントリローダ２００の前記ビーム２０４に前記ダブルハンド２０５を設けると共に、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上に前記長尺工具支持台１１０を配設するだけで、長尺工具２の交換専用に大掛かりな駆動装置を用意することなく実施することができる。

したがって、本実施形態によれば、マシニングセンタ１００の主軸１０６に対して長尺工具２を省スペースで低コストに着脱交換することができる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、ワーク用ハンド２０５ａと長尺工具用ハンド２０５ｂとを切替可能に備えたダブルハンド２０５を有するガントリローダ２００を適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、ワークや長尺工具の形状等によっては、ワーク及び長尺工具を同一の保持手段で切り替えることなく保持するようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上のＸ軸方向一方側寄り（図２中、上側寄り）、すなわち、ワーク１の加工に際して邪魔にならない位置に前記長尺工具支持台１１０を配設して、当該テーブル１０２上に当該長尺工具支持台１１０を載せたまま前記ワーク１に加工を施すようにしたが、他の実施形態として、例えば、ワーク１の形状や大きさや加工位置等によっては、前記主軸１０６に対して前記長尺工具２を着脱するときだけ前記テーブル１０２上に前記長尺工具支持台１１０を載置して、ワーク１に加工を施すときには当該テーブル１０２上から退去させておくようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、前記マシニングセンタ１００の前記テーブル１０２上に前記長尺工具支持台１１０を介して前記長尺工具２を載置するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記長尺工具２や前記テーブル１０２の形状や大きさ等によっては、前記長尺工具支持台１１０を使用することなく前記長尺工具２を前記テーブル１０２上に直接載置して、当該テーブル１０２と前記主軸１０６とを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸１０６の主軸端１０６ａに対して上記長尺工具２を着脱するようにすることも可能である。

本発明に係る工作機械の工具交換方法は、工作機械の主軸に対して長尺工具を省スペースで低コストに着脱交換することができるので、金属を始めとする各種材料の加工産業において、極めて有益に利用することができる。

１ワーク
２長尺工具
１００マシニングセンタ
１０１ベッド
１０２テーブル
１０３ベッド
１０４コラム
１０５主軸ヘッド
１０６主軸
１０６ａ主軸端
１１０長尺工具支持台
２００ガントリローダ
２０１レール
２０２移動体
２０３支持体
２０４ビーム
２０５ダブルハンド
２０５ａワーク用ハンド
２０５ｂ長尺工具用ハンド

Claims

主軸に着脱可能に設けられる長尺工具と、テーブルに載置されたワークとを三次元的に相対移動させることにより、当該ワークに対して当該長尺工具で加工を施す工作機械の工具交換方法において、
前記テーブルに前記ワークを載置するように当該ワークを搬送するガントリローダにより、当該テーブルへ前記長尺工具を載置するように当該長尺工具を搬送した後、当該テーブルと前記主軸とを三次元的に相対移動させることにより、当該長尺工具を当該主軸に装着する
ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
請求項１に記載の工作機械の工具交換方法において、
前記長尺工具を装着された前記主軸と前記テーブルとを三次元的に相対移動させることにより、当該主軸から当該テーブルへ当該長尺工具を載置した後、前記ガントリローダにより、当該テーブルから当該長尺工具を退去させるように当該長尺工具を搬送する
ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
請求項１又は請求項２に記載の工作機械の工具交換方法において、
前記長尺工具を支持する長尺工具支持台を前記工作機械の前記テーブルに配設し、
前記長尺工具支持台を介して前記長尺工具を前記テーブルに載置する
ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械の工具交換方法において、
前記ガントリローダが、前記ワークの着脱可能な保持と前記長尺工具の着脱可能な保持とを切替可能な保持手段を備えている
ことを特徴とする工作機械の工具交換方法。