JP2015182139A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】一般的に使用される工具の長さよりも少し長い程度の長尺工具を主軸に対して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を提供する。【解決手段】工具を着脱可能に設けられる主軸１０６と、ワークを載置されるテーブル１０２と、工具を着脱可能に保持するポット１０７ａを内部に複数配設された工具マガジン１０７と、工具マガジン１０７のポット１０７ａと主軸１０６との間で工具交換を行う工具交換装置１０８とを備えているマシニングセンタ１００において、工具マガジン１０７に収納される工具よりも長い長さを有する長尺工具２を収納すると共に、工具マガジン１０７のポット１０７ａとの間で長尺工具２の受け渡しを行う長尺工具収納装置１１０を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、マシニングセンタ等の工作機械に関する。

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）よりも少し長い（例えば、約７００ｍｍ前後）長尺工具を利用しようとすると、当該長尺工具を収納できるようなサイズの工具マガジンを適用しなければならないため、装置全体が大きくなってしまい、設置スペースの確保に難点を生じてしまう。

このため、例えば、下記特許文献１等においては、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を提案している。

特開２００８−０２３６６１号公報 特開２００５−１０３６５０号公報

しかしながら、上記特許文献１等に記載されている長尺工具用の工具交換装置は、かなり長い（例えば、約１０００ｍｍ前後）長尺工具を利用できるようにしていることから、当該長尺工具を長尺工具マガジンと共に移動させる駆動機構が非常に大掛かりなものとなってしまい、コストの上昇を招いてしまっていた。

このようなことから、本発明は、一般的に使用される工具の長さよりも少し長い程度の長尺工具を主軸に対して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、本発明に係る工作機械は、工具を着脱可能に設けられる主軸と、ワークを載置されるテーブルと、工具を着脱可能に保持するポットを内部に複数配設された工具マガジンと、前記工具マガジンの前記ポットと前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置とを備えている工作機械において、前記工具マガジンに収納される前記工具よりも長い長さを有する長尺工具を収納すると共に、当該工具マガジンの前記ポットとの間で前記長尺工具の受け渡しを行う長尺工具収納装置を備えていることを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、上述した工作機械において、前記工具マガジンが、前記工具交換装置による前記主軸との工具交換を行う工具交換位置に前記ポットを位置させるように当該ポットを移動できるものであり、前記長尺工具収納装置が、前記長尺工具の軸心位置を前記工具交換位置に位置する前記ポットの径方向での水平方向における当該ポットの軸心位置と一致させるように当該長尺工具を常に保持しているものであることを特徴とする。

また、本発明に係る工作機械は、上述した工作機械において、前記工具マガジンが、工具の軸心方向を前記主軸の軸心方向と直交する水平方向へ向けるように当該工具を収納するものであり、前記工具マガジンの前記ポットの前記工具交換位置が、前記主軸の軸心と平行な方向へ当該ポットの軸心方向を向ける位置であることを特徴とする。

本発明に係る工作機械によれば、長尺工具収納装置が長尺工具を収納すると共に、工具マガジンのポットとの間で長尺工具を受け渡しできることから、主軸に対して一般的な長さの工具の脱着を行う工具交換装置を利用して主軸に対する長尺工具の脱着を行うことができ、主軸に対して長尺工具の脱着を行うためだけの駆動機構を省略することができるので、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主な実施形態の概略構成を表す平面図である。 図１の側面図である。 図１の矢線 III方向から見た要部の説明図である。

本発明に係る工作機械の実施形態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主な実施形態を図１〜３に基づいて説明する。

図１，２に示すように、ベッド１０１上には、ワークを載置されるテーブル１０２が配設されており、当該テーブル１０２は、上記ベッド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が配設されており、当該コラム１０４は、上記ベッド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が取り付けられており、当該主軸ヘッド１０５は、上記コラム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。前記主軸ヘッド１０５には、工具を着脱可能に設けられる主軸１０６が前記テーブル１０２側（Ｚ軸方向）へ軸心方向を向けるようにして設けられている。なお、図１，２中、１０６ａは主軸端である。

前記ベッド１０３の側方（図１中、上側）には、一般的な長さ（約５００ｍｍ前後）の工具を、その軸心方向を前記主軸１０６の軸心方向と直交する水平方向（Ｘ軸方向）へ向けるように収納する工具マガジン１０７が配設されている。前記工具マガジン１０７の内部には、工具を着脱可能に保持するポット１０７ａが列をなして複数配設されており、これらポット１０７ａは、当該工具マガジン１０７内を指定された位置に移動できると共に、当該工具マガジン１０７内の規定位置において、前記主軸１０６の軸心方向（Ｚ軸方向）と平行な方向へ軸心方向を向けるように当該工具マガジン１０７の外部へ旋回移動することにより、上記主軸１０６の主軸端１０６ａとの工具交換を行う工具交換位置に位置することができるようになっている（図１参照）。

前記ベッド１０１の前記工具マガジン１０７側で前記ベッド１０３寄りには、当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａと前記主軸１０６の前記主軸端１０６ａとの間で工具交換を行う工具交換装置１０８が配設されており、当該工具交換装置１０８は、図３に示すように、アーム１０８ａを待機位置（図３中、実線位置）と作業位置（図３中、二点鎖線位置）とに切り換えられるように旋回移動させることができるようになっている。

前記ベッド１０１の前記工具マガジン１０７側で当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａの正面側（図１，２中、左側）には、一般的な長さ（約５００ｍｍ前後）の工具よりも少し長い（例えば、約７００ｍｍ前後）長尺工具２を収納すると共に、当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置する当該ポット１０７ａとの間で当該長尺工具２の受け渡しを行う長尺工具収納装置１１０が配設されており、当該長尺工具収納装置１１０は、以下のような構成となっている。

図１，２に示すように、前記工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａの正面側には、ガイドコラム１１１が立設されている。前記ガイドコラム１１１の前記工具マガジン１０７側の案内面（図１，２中、右側）には、当該案内面に沿って昇降移動可能な移動台１１２が設けられている。前記移動台１１２の前記工具マガジン１０７側には、当該工具マガジン１０７側へ向けて長手方向を向けた支持台１１３が取り付けられている。前記支持台１１３の上部の案内面には、当該支持台１１３の案内面に沿って前記主軸１０６の軸方向（図１，２中、左右方向（Ｚ軸方向））へスライド移動可能なスライドテーブル１１４が設けられている。前記スライドテーブル１１４上には、前記主軸１０６の軸心方向へ軸心を向けるように前記長尺工具２を着脱可能に保持する保持具１１５が取り付けられている。

つまり、前記長尺工具収納装置１１０は、前記長尺工具２の軸心位置と前記工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａの径方向での水平方向における当該ポット１０７ａの軸心位置とを一致させるように、言い換えれば、前記長尺工具２の軸心位置と前記ポット１０７ａの軸心位置とをＸ軸方向で一致させるように当該長尺工具２を常に保持するようになっている。

このような本実施形態に係る工作機械であるマシニングセンタ１００において、一般的な長さ（約５００ｍｍ前後）の工具でワークに加工を施す場合には、前記工具マガジン１０７内の目的とする工具を保持しているポット１０７ａを当該工具マガジン１０７内の規定位置にまで移動させた後、当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置へ位置させるように当該ポット１０７ａを旋回移動させて、目的とする工具の軸心方向を前記主軸１０６の軸心方向（Ｚ軸方向）と平行な方向へ向けるように当該工具を位置付ける一方、前記主軸１０６を前記工具マガジン１０７側（図１中、上側）の規定位置（工具交換位置）に位置させるように前記コラム１０４を前記ベッド１０３の案内面に沿ってＸ軸方向へ移動させると共に前記主軸ヘッド１０５を上記コラム１０４の案内面に沿ってＹ軸方向へ移動させる。

次に、前記工具交換装置１０８の前記アーム１０８ａを前記待機位置から前記作業位置へ切り換えるように旋回移動（９０°）させて、前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａに保持されている工具を当該アーム１０８ａの一方端側に受け渡したら、当該アーム１０８ａの一方端側を前記主軸１０６側へ位置させるように当該アーム１０８ａをさらに旋回移動（１８０°）させて、当該アーム１０８ａの一方端側に保持されている工具を上記主軸１０６の主軸端１０６ａに受け渡して装着した後、当該アーム１０８ａを前記待機位置に戻すように旋回移動（９０°）させると共に、前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａを前記工具マガジン１０７内に戻すように旋回移動させる。

そして、前記テーブル１０２上にワークを載置して、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、当該ワークと上記工具とを三次元的に相対移動させて、一般的な長さの工具によるワークへの加工を行う。

このようにして一般的な長さの工具による加工を終えて、例えば、前記長尺工具２による加工をワークに引き続き行う場合には、前記工具マガジン１０７内に予め用意されている空のポット１０７ａを当該工具マガジン１０７内の前記規定位置にまで移動させた後、上述と同様に、当該ポット１０７ａを当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置させるように旋回移動させる。

続いて、前記長尺工具収納装置１１０の前記保持具１１５に保持されている前記長尺工具２の軸心と前記工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置している空の前記ポット１０７ａの軸心位置とをＹ軸方向で一致させるように、下方の待機位置に位置している前記移動台１１２を前記サイドコラム１１１の案内面に沿って上昇させた後、上記工具交換位置に位置している上記ポット１０７ａ内に上記長尺工具２の基端側を挿入するように、待機位置に位置している前記スライドテーブル１１４を前記支持台１１３の案内面に沿ってＺ軸方向へスライド移動させて進出させることにより、当該長尺工具２を当該ポット１０７ａに受け渡したら、上記移動台１１２及び上記スライドテーブル１１４を当初の待機位置に戻すように当該移動台１１２を下降させると共に当該スライドテーブル１１４を退避させる。

次に、前記主軸１０６を前記工具マガジン１０７側（図１中、上側）の規定位置（工具交換位置）に位置させるように前記コラム１０４を前記ベッド１０３の案内面に沿ってＸ軸方向へ移動させると共に前記主軸ヘッド１０５を上記コラム１０４の案内面に沿ってＹ軸方向へ移動させた後、前記工具交換装置１０８の前記アーム１０８ａを前記待機位置から前記作業位置へ切り換えるように旋回移動（９０°）させて、前記ポット１０７ａに保持されている前記長尺工具２を当該アーム１０８ａの一方端側に受け渡すと同時に、前記主軸１０６に装着されている一般的な長さの工具を当該アーム１０８ａの他方端側に受け渡したら、当該アーム１０８ａの一方端側を前記主軸１０６側へ位置させると共に当該アーム１０８ａの他方端側を前記ポット１０７ａ側へ位置させるように当該アーム１０８ａをさらに旋回移動（１８０°）させて、当該アーム１０８ａの一方端側に保持されている前記長尺工具２を上記主軸１０６の主軸端１０６ａに受け渡して装着すると同時に当該アーム１０８ａの他方端側に保持されている一般的な長さの工具を前記ポット１０７ａへ受け渡した後、当該アーム１０８ａを前記待機位置に戻すように旋回移動（９０°）させると共に、当該ポット１０７ａを前記工具マガジン１０７内に戻すように旋回移動させる。

そして、再び前記主軸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、当該ワークと上記工具との三次元的な相対移動を再開して、前記長尺工具２によるワークへの加工を改めて開始する。

このようにして前記長尺工具２による加工を終えて、例えば、前記マシニングセンタ１００によるワークへの加工をすべて終了した場合には、上述と同様に、前記工具マガジン１０７内の空のポット１０７ａを当該工具マガジン１０７内の前記規定位置にまで移動させた後、当該ポット１０７ａを当該工具マガジン１０７の外部の前記工具交換位置に位置させるように旋回移動させる一方、前記主軸１０６を前記工具マガジン１０７側（図１中、上側）の規定位置（工具交換位置）に位置させるように前記コラム１０４を前記ベッド１０３の案内面に沿ってＸ軸方向へ移動させると共に前記主軸ヘッド１０５を上記コラム１０４の案内面に沿ってＹ軸方向へ移動させる。

続いて、前記工具交換装置１０８の前記アーム１０８ａを前記待機位置から前記作業位置へ切り換えるように旋回移動（９０°）させて、前記主軸１０６に装着されている前記長尺工具２を当該アーム１０８ａの一方端側に受け渡したら、当該アーム１０８ａの一方端側を前記ポット１０７ａ側へ位置させるように当該アーム１０８ａをさらに旋回移動（１８０°）させて、当該アーム１０８ａの一方端側に保持されている上記長尺工具２を上記ポット１０７ａへ受け渡した後、当該アーム１０８ａを前記待機位置に戻すように旋回移動（９０°）させる。

次に、前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａに保持されている前記長尺工具２を前記長尺工具収納装置１１０の前記保持具１１５に移載するように、下方の前記待機位置に位置している前記移動台１１２を前記サイドコラム１１１の案内面に沿って上昇させると共に、前記待機位置に位置している前記スライドテーブル１１４を前記支持台１１３の案内面に沿ってＺ軸方向へスライド移動させて進出させ、当該長尺工具２を当該ポット１０７ａから上記保持具１１５に受け渡したら、当該長尺工具２を当初の待機位置へ戻すように前記スライドテーブル１１４を前記支持台１１３の案内面に沿ってＺ軸方向へスライド移動させて退避させると共に、前記移動台１１２を前記サイドコラム１１１の案内面に沿って下降させる。

つまり、本実施形態に係るマシニングセンタ１００では、前記長尺工具収納装置１１０が前記長尺工具２を収納すると共に、前記工具マガジン１０７の前記ポット１０７ａとの間で当該長尺工具２を受け渡しするようにしたのである。

このため、本実施形態に係るマシニングセンタ１００においては、前記主軸１０６に対して一般的な長さの工具の脱着を行う前記工具交換装置１０８を利用して当該主軸１０６に対する前記長尺工具２の脱着を行うことができるので、当該主軸１０６に対して当該長尺工具２の脱着を行うためだけの駆動機構を省略することができる。

したがって、本実施形態に係るマシニングセンタ１００によれば、前記主軸１０６に対して前記長尺工具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。

また、前記長尺工具収納装置１１０が、前記長尺工具２の軸心位置と前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａの径方向での水平方向における当該ポットの軸心位置とを一致させるように、言い換えれば、前記長尺工具２の軸心位置と前記ポット１０７ａの軸心位置とをＸ軸方向で一致させるように当該長尺工具２を常に保持していることから、当該長尺工具２をＸ軸方向へ移動させる駆動機構を当該長尺工具収納装置１１０に設ける必要がまったくないので、当該長尺工具２の駆動機構として最も大掛かりとなるＸ軸方向の駆動機構を完全に省略して、当該長尺工具収納装置１１０の構成をより簡易化することができ、さらなる省スペース化及び低コスト化を図ることができる。

また、工具の軸心方向を前記主軸１０６の軸心方向と直交する水平方向（Ｘ軸方向）へ向けるように収納する前記工具マガジン１０７を前記ベッド１０３の側方（図１中、上側）に配設すると共に、前記主軸１０６の軸心方向（Ｚ軸方向）と平行な方向へ軸心方向を向けるように前記ポット１０７ａを旋回移動させて当該ポット１０７ａを前記工具交換位置に位置させる、言い換えれば、当該ポット１０７ａの前記工具交換位置を前記主軸１０６の軸心と平行な方向へ当該ポット１０７ａの軸心方向を向ける位置としたことから、マシニングセンタ１００のＸ軸方向（幅方向）のサイズ（間口）を大きくすることなく前記長尺工具収納装置１１０を配設、すなわち、前記長尺工具収納装置１１０をデッドスペースに配設することができるので、マシニングセンタ１００を従来のマシニングセンタと同じスペースに設置することができる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記スライドテーブル１１４上に前記保持具１１５を取り付けて前記長尺工具２を一本のみ着脱可能に保持できるようにした長尺工具収納装置１１０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、長尺工具２を上下方向（Ｙ軸方向）に複数収納可能なラックを前記スライドテーブル１１４上に設け、前記移動台１１２を前記サイドコラム１１１の案内面に沿って昇降移動させることにより、前記工具交換位置に位置する前記ポット１０７ａに対して目的とする長尺工具を受け渡しできるようにした長尺工具収納装置を適用すれば、複数の長尺工具２を選択して利用することも可能となる。

本発明に係る工作機械は、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ので、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。

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
１０７ 工具マガジン
１０７ａ ポット
１０８ 工具交換装置
１０８ａ アーム
１１０ 長尺工具収納装置
１１１ サイドコラム
１１２ 移動台
１１３ 支持台
１１４ スライドテーブル
１１５ 保持具

Claims (3)

1. 工具を着脱可能に設けられる主軸と、
   ワークを載置されるテーブルと、
   工具を着脱可能に保持するポットを内部に複数配設された工具マガジンと、
   前記工具マガジンの前記ポットと前記主軸との間で工具交換を行う工具交換装置と
   を備えている工作機械において、
   前記工具マガジンに収納される前記工具よりも長い長さを有する長尺工具を収納すると共に、当該工具マガジンの前記ポットとの間で前記長尺工具の受け渡しを行う長尺工具収納装置を備えている
   ことを特徴とする工作機械。
2. 請求項１に記載の工作機械において、
   前記工具マガジンが、前記工具交換装置による前記主軸との工具交換を行う工具交換位置に前記ポットを位置させるように当該ポットを移動できるものであり、
   前記長尺工具収納装置が、前記長尺工具の軸心位置を前記工具交換位置に位置する前記ポットの径方向での水平方向における当該ポットの軸心位置と一致させるように当該長尺工具を常に保持しているものである
   ことを特徴とする工作機械。
3. 請求項２に記載の工作機械において、
   前記工具マガジンが、工具の軸心方向を前記主軸の軸心方向と直交する水平方向へ向けるように当該工具を収納するものであり、
   前記工具マガジンの前記ポットの前記工具交換位置が、前記主軸の軸心と平行な方向へ当該ポットの軸心方向を向ける位置である
   ことを特徴とする工作機械。

Images