JP2015217492A5 - - Google Patents

Description

このように構成した本発明の他の特徴によれば、工作機械は、ワークテーブルおよびツールマガジンの周囲を囲む外装カバーを備えるとともに、この外装カバーはワークテーブルに対向する側以外の壁面に開閉自在のマガジン開口部が設けられているため、被加工物の加工中であっても作業者がツールマガジンのメンテナンスやツールマガジンに対して加工工具の交換などの作業を行うことができる。

スピンドル１０３は、加工工具１０２を着脱自在に保持する図示しないツールチャックを内蔵してスピンドル駆動モータ１０４によって回転駆動する金属製の軸状部品である。スピンドル駆動モータ１０４は、後述するＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。ヘッド本体部１０５は、スピンドル１０３およびスピンドル駆動モータ１０４をそれぞれ支持する金属製の構造体である。この加工ヘッド１０１は、ヘッド本体部１０５を介してヘッド支持体１０６に支持されている。

コラム１０８は、ヘッド支持体１０６をＺ軸方向に直交する図１の紙面に対して垂直方向（図２において左右方向）であるＸ軸方向に変位可能な状態で支持する金属製の構造体であり、主としてＸ軸方向に延びて形成されている。このコラム１０８は、主として、ヘッド支持体１０６をＸ軸方向に変位させるための送りネジ機構１０９ａおよびこの送りネジ機構１０９ａを駆動するためのＸ軸駆動モータ１０９ｂをそれぞれ備えている。Ｘ軸駆動モータ１０９ｂは、ＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。このコラム１０８は、２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ支持されている。

コラムベース１１０ａ，１１０ｂは、コラム１０８を固定的に支持するとともにツールマガジンユニット１２０をＺ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ直交する図１の左右方向であるＹ軸方向に変位可能な状態で支持する左右一対の金属製の構造体であり、主としてＺ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ延びる柱状に形成されている。すなわち、工作機械１００は、２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂ上にコラム１０８が架設された所謂門型で構成されている。これら２つのコラムベース１１０ａ，１１０ｂの各上端部には、ツールマガジンユニット１２０が支持されている。

そして、この可動支持ベース１２１には、ツールマガジン１２５をＹ軸方向に変位させるための図示しない送りネジ機構、この送りネジ機構を駆動するためのマガジン駆動モータ１２２、およびツールマガジン１２５を回転駆動するための割出駆動モータ１２３をそれぞれ備えている。マガジン駆動モータ１２２および割出駆動モータ１２３は、ＮＣ制御装置１４０によってそれぞれ作動が制御されるアクチュエータである。また、可動支持ベース１２１には、マガジンカバー１２４が設けられている。

マガジンカバー１２４は、被加工物ＷＫの加工によって飛散する切粉や切削油などの飛散物のツールマガジン１２５への飛来を防止するための板状の部品であり、後述するワークテーブル１３２とツールマガジン１２５との間で可動支持ベース１２１から下垂した状態で設けられている。このマガジンカバー１２４は、ＮＣ制御装置１４０によって作動制御されるエアシリンダ１２４ａによってＸ軸方向に開閉可能な左右２つで一対を構成するスライドドア１２４ｂをそれぞれ備えている。

ワークテーブル１３２は、被加工物ＷＫを着脱自在に保持する金属製の板状部材であり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延びる平面視方形状に形成されている。このワークテーブル１３２は、送りネジ機構１３３およびＹ軸駆動モータ１３４によって加工ヘッド１０１に対してＹ軸方向に変位可能な状態で支持されている。送りネジ機構１３３は、軸状体の外周面に雄ネジが形成されたネジ軸１３３ａとこの雄ネジに噛み合う雌ネジが形成された可動体１３３ｂとで構成されており、ネジ軸１３３ａを回転駆動させることにより可動体１３３ｂが設けられたワークテーブル１３２をネジ軸１３３ａの軸線方向、すなわちＹ軸方向に沿って直線的に駆動させる機械装置である。Ｙ軸駆動モータ１３４は、ＮＣ制御装置１４０によって作動が制御されるアクチュエータである。また、ワークテーブル１３２と送りネジ機構１３３との間には、送りネジ機構１３３への飛散物の飛来を防止するための蛇腹状の底部カバー１３５が設けられている。

基台１３０の周囲には外装カバー１３６が設けられている。外装カバー１３６は、加工ヘッド１０１、コラム１０８およびワークテーブル１３２などを四方および上方を覆って工作機械１００の筐体を構成する金属製の板状部品である。この外装カバー１３６には、工作機械１００の前面となる面に前面開口部１３７が形成されるとともに、工作機械１００の背面となる面にマガジン開口部１３８が形成されている。前面開口部１３７は、作業者がワークテーブル１３２に対して作業を行なったり、工作機械１００のメンテナンスを行うために開閉する部分であり、両開きのスライドドアによって構成されている。また、マガジン開口部１３８は、作業者がツールマガジン１２５に対して作業を行なったり、工作機械１００のメンテナンスを行うために開閉する部分であり、図３において破線矢印に示すように、開閉可能なスライドドアによって構成されている。

また、外装カバー１３６における背面には、ＮＣ制御装置１４０が設けられている。ＮＣ制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、工作機械１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）に従ってスピンドル駆動モータ１０４、Ｚ軸駆動モータ１０７、Ｘ軸駆動モータ１０９ｂ、マガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３、エアシリンダ１２４ａおよびＹ軸駆動モータ１３４の各作動を制御して被加工物ＷＫに対して加工ヘッド１０１を相対変位させることにより被加工物ＷＫへの切削加工を制御する。また、このＮＣ制御装置１４０には、ＮＣ制御装置１４０に対して作業者からの指示を入力するとともにＮＣ制御装置１４０の作動状況を表示する液晶表示装置を備えた操作パネル１４１を備えている。この操作パネル１４１は、外装カバー１３６の前面に設けられている。

（工作機械１００の作動）
次に、上記のように構成した工作機械１００の作動について説明する。まず、作業者は、工作機械１００の電源をＯＮにする。これにより、工作機械１００は、ＮＣ制御装置１４０内のＲＯＭに予め記憶されている図示しない所定の制御プログラムを実行することにより、加工ヘッド１０１を原点復帰させた後、作業者からの指示を待つ待機状態となる。

この被加工物ＷＫに対する切削加工においては、ＮＣ制御装置１４０は、被加工物ＷＫの加工状況に応じてツールマガジンユニット１２０を変位させる。以下に典型的なツールマガジンユニット１２０の変位態様例１，２をそれぞれ示す。なお、以下の変形態様例においては、ツールマガジンユニット１２０の待機位置とは加工中の加工工具１０２、被加工物ＷＫおよびワークテーブル１３２がそれぞれツールマガジンユニット１２０に接触しない位置（例えば、工作機械１００におけるＹ軸方向の最奥端位置（図１参照））であり、工具交換位置とは加工ヘッド１０１がＸ軸方向中央部に位置した状態で加工ヘッド１０１の真下の位置にツールマガジン１２５における最前部のチャックを位置させる位置であり（図５参照）、ワークテーブル１３２の退避位置とは工作機械１００におけるＹ軸方向の最前端である（図５参照）。

（変位態様例１）
ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１に対する加工工具１０２の工具交換時にワークテーブル１３２の変位とともにツールマガジンユニット１２０を変位させることができる。具体的には、ＮＣ制御装置１４０は、図５に示すように、加工ヘッド１０１に対して工具交換を行う際、ワークテーブル１３２の退避位置への変位と同時にツールマガジンユニット１２０を待機位置から前進させて工具交換位置に位置決めすることができる。また、ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１に対して工具交換を行った後、ワークテーブル１３２を退避位置から加工位置に復帰させる変位と同時にツールマガジンユニット１２０を工具交換位置から待機位置に後退させることができる。これらによれば、工作機械１００は、ワークテーブル１３２の変位の完了の後にツールマガジンユニット１２０を変位させる場合に比べて早期に工具交換処理を終えることができる。

なお、加工ヘッド１０１における工具交換処理は、ＮＣ制御装置１４０が以下のサブステップ１〜７を実行することによって行われる。
サブステップ１：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１を工具交換可能なＺ軸方向の位置に位置決めする。
サブステップ２：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１が保持する加工工具１０２を掴むツールマガジン１２５におけるチャックを割り出す。
サブステップ３：ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を工具交換位置に位置決めしてツールマガジン１２５によって加工工具１０２を把持させる。
サブステップ４：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１をＺ軸方向に上昇させて加工工具１０２を加工ヘッド１０１から抜く。
サブステップ５：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１が新たに保持する加工工具１０２を保持するツールマガジン１２５のチャックを割り出す。
サブステップ６：ＮＣ制御装置１４０は、加工ヘッド１０１をＺ軸方向に下降させて新たな加工工具１０２を加工ヘッド１０１に保持させる。
サブステップ７：ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を退避させる。

そして、この工具交換処理においては、ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０を加工ヘッド１０１側に変位させる際、加工ヘッド１０１とマガジンカバー１２４との間隔が所定量に達したときにエアシリンダ１２４ａの作動を制御することにより左右一対のスライドドア１２４ｂを開いて加工ヘッド１０１がマガジンカバー１２４を通過できるようにする。また、ＮＣ制御装置１４０は、工具交換処理後においては、ツールマガジンユニット１２０を加工ヘッド１０１から離隔させる際、加工ヘッド１０１とマガジンカバー１２４との間隔が所定量以上に達したときにエアシリンダ１２４ａの作動を制御することによりスライドドア１２４ｂを閉じて加工によって生じる飛散物がツールマガジン１２５に飛散しないようにする。なお、割出駆動モータ１２３の駆動によるツールマガジン１２５における加工工具１０２を保持するチャックの選択は、ツールマガジンユニット１２０の変位の前または変位中に行うことができる。

このような、ワークテーブル１３２の変位に同期したツールマガジンユニット１２０を変位は、加工プログラムにマガジン駆動モータ１２２、割出駆動モータ１２３およびエアシリンダ１２４ａの各作動を制御する指令を含ませておくことで実現できる。なお、この場合、ＮＣ制御装置１４０は、ツールマガジンユニット１２０の変位速度をワークテーブル１３２の相対位置に応じて変化させることができる。例えば、ＮＣ制御装置１４０は、ワークテーブル１３２とツールマガジンユニット１２０とのＹ軸方向での間隔が所定の間隔以上に離れている場合にはツールマガジンユニット１２０を早送りするとともに前記間隔が所定の間隔未満の場合にはツールマガジンユニット１２０の変位速度をワークテーブル１３２の変位速度以下にすることができる。

また、上記各変位態様例１，２においては、工作機械１００は、被加工物ＷＫの加工中にツールマガジンユニット１２０が待機位置に位置する状態でマガジン駆動モータ１２２および割出駆動モータ１２３の作動を停止させることにより作業者にツールマガジンユニット１２０のメンテナンスをさせることができる。この場合、作業者は、ツールマガジンユニット１２０への動力供給の停止状態においてマガジン開口部１３８を開口することによってツールマガジンユニット１２０自体やツールマガジン１２５が保持する加工工具１０２のメンテナンスを行うことができる。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、工作機械１００は、ＮＣ制御装置１４０がツールマガジン１２５を数値制御により変位させることができるため、加工工具１０２の交換処理を効率的に行うことができる。

ＷＫ…被加工物、
１００…工作機械、
１０１…加工ヘッド、１０２…加工工具、１０３…スピンドル、１０４…スピンドル駆動モータ、１０５…ヘッド本体部、１０６…ヘッド支持体、１０７…Ｚ軸駆動モータ、１０８…コラム、１０９ａ…送りネジ機構、１０９ｂ…Ｘ軸駆動モータ、１１０ａ，１１０ｂ…コラムベース、
１２０…ツールマガジンユニット、１２１…可動支持ベース、１２２…マガジン駆動モータ、１２３…割出駆動モータ、１２４…マガジンカバー、１２４ａ…エアシリンダ、１２４ｂ…スライドドア、１２５…ツールマガジン、
１３０…基台、１３１…受け板、１３２…ワークテーブル、１３３…送りネジ機構、１３３ａ…ネジ軸、１３３ｂ…可動体、１３４…Ｙ軸駆動モータ、１３５…底部カバー、１３６…外装カバー、１３７…前面開口部、１３８…マガジン開口部、
１４０…ＮＣ制御装置、１４１…操作パネル。