JP2015217492A5 - - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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、
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