JP4355517B2 - Machine tool spindle unit changer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械の主軸ユニット交換装置に関し、特に、門形マシニングセンタ等の工作機械の加工ヘッドに対して主軸ユニットを着脱交換する主軸ユニット交換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
門形マシニングセンタ等の工作機械において、水平方向に軸送りされるサドルに設けられたラムの下端に、5面加工ヘッド、アングルヘッド等の各種加工ヘッドがアタッチメントとして着脱交換可能に取り付けられるものがある。この種の工作機械の付属装置として、加工ヘッドをラム下端に自動交換する自動アタッチメント交換装置(ACC)が知られている(たとえば、特許文献1)。
【0003】
ラムに交換可能に取り付けられる加工ヘッド(アタッチメント)には、ラムに装備された主軸駆動用の主軸モータによらずに、高速回転のために、主軸を直結駆動するビルトインモータを内蔵した加工ヘッドがある(たとえば、特許文献2)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−309636号公報
【特許文献2】
特開平9−136234号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工作機械では、加工内容に応じて適切な加工ヘッドを自動アタッチメント交換装置によって自動交換することができるが、ラム下端に取り付けられる加工ヘッドは、比較的大型の重量物であるため、自動アタッチメント交換装置が大掛かりで、高価なものになり、占有面積も大きくなる。
【0006】
また、従来の工作機械では、低速回転用の加工ヘッドはラム搭載の主軸モータによって主軸回転駆動を行い、高速回転用の加工ヘッドはラム搭載の主軸モータを使用せずに内蔵のビルトインモータによって主軸回転駆動を行うようになっているから、低速主軸仕様と高速主軸仕様の変更でも、加工ヘッドごと交換しなくてはならず、自動化のためには、このことだけでも、大掛かりな自動アタッチメント交換装置が必要になり、コストパーフォマンスが悪い。
【0007】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、低速主軸仕様と高速主軸仕様の変更等に伴う主軸ユニットの交換を、加工ヘッドごとの交換、大掛かりな自動アタッチメント交換装置を必要とせず、簡便に、効率よく行う工作機械の主軸ユニット交換装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による工作機械の主軸ユニット交換装置は、固定配置のベッド上に水平なX軸方向に軸送りされる往復動テーブルと、前記ベッドの両側に設けられた左、右のコラムと、この左のコラムと右のコラムとの間に前記X軸方向に直交したY軸方向へ水平に掛け渡されて延伸されたクロスレール部材と、このクロスレール部材に保持され、かつ水平方向に軸送りされるサドルと、前記サドルに設けられて垂直方向に軸送りされるラムと、前記ラムに設けられ主軸モータ内蔵の主軸ユニットを垂直軸方向の抜き差しによって着脱交換可能に保持する加工ヘッドとを有する工作機械の主軸ユニット交換装置であって、前記Y軸方向で所定の間隔をあけて整列配置され前記主軸ユニットを着脱可能に保持する複数の主軸ユニット保持部を備え、平面視したときに、前記加工ヘッドの中心を通って前記Y軸方向に延びている中心軸線に前記整列配置された各主軸ユニット保持部の中心を通り前記Y軸方向に延びている配列中心軸線が合致する交換位置と、前記X軸方向に対して斜めな方向で前記交換位置よりも前記ベッドおよび前記サドルから離れている待機位置との間を水平方向で往復動可能である可動台を有し、前記サドルの軸送りによって前記加工ヘッドが前記交換位置に位置している前記可動台上の複数個の前記主軸ユニット保持部のうちの一つの直上位置に位置し、前記ラムの軸送りによって前記加工ヘッドと前記主軸ユニット保持部との間で前記主軸ユニットの受け渡しが行われると共に、前記主軸ユニット保持部は、前記主軸ユニットに設けられている工具クランプ用のコレットチャックによって着脱可能にクランプされるクランプ部を有するものである。
【0009】
この発明による工作機械の主軸ユニット交換装置では、ラム、サドルの軸送りによって加工ヘッドと主軸ユニット保持部との間に主軸ユニットの受け渡しが行われ、主軸ユニットの交換が行われる。主軸ユニット保持部にセットされた主軸ユニットは、工具クランプ用のコレットチャックによってクランプ部を掴み、このクランプによって主軸ユニット保持部に安定状態で保持される。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図1〜図6はこの発明による工作機械の主軸ユニット交換装置を門形マシニングセンタに適用した一つの実施形態を示している。
【0013】
門形マシニングセンタ10は、固定配置のベッド11上に、X軸方向に軸送りされる往復動テーブル12を有する。ベッド11の両側にはコラム13、14が設けられている。コラム13と14との間にクロスレール部材15が水平に掛け渡されている。
【0014】
クロスレール部材15にはY軸方向に軸送りされるサドル16が往復動可能に設けられている。サドル16にはZ軸方向(垂直方向)に軸送りされるラム17が取り付けられている。ラム17の下端部には加工ヘッド18が設けられている。
【0015】
加工ヘッド18は、交換可能仕様でない固定型のものであってよく、ビルドインモータ等の主軸モータ内蔵の主軸ユニット100を垂直軸方向の抜き差しによって着脱交換可能に保持する。加工ヘッド18と主軸ユニット100には、図示していないが、主軸ユニット100の加工ヘッド18に対する抜き差し着脱によって自動的に係脱し、加工ヘッド18より主軸ユニット100へ、電力供給、油圧供給、冷却・潤滑液供給を行う各カプラが設けられている。
【0016】
主軸モータ内蔵の主軸ユニット100の使用では、ラム17側に主軸モータや伝動系を設ける必要がない。
【0017】
自動主軸ユニット交換装置(ASC)20は、ベッド11の一側方、一方のコラム13の近傍に設置されている。主軸ユニット交換装置20は固定配置の基台21に互いに平行な2本の水平ガイドレール22を有する。水平ガイドレール22はX軸に対して傾斜した方向に延在している(図3参照)。
【0018】
水平ガイドレール22上にはASC可動台23が移動可能に設けられている。ASC可動台23は、図3において実線で示されていてる待機位置と、仮想線で示されていてる交換位置との間に往復動する。基台21に電動モータ24によって駆動される無端チェーン25が設けられている。無端チェーン25はASC可動台23と連結され、ASC可動台23を待機位置と交換位置との間に走行駆動する。ASC可動台23を交換位置にロックするソレノイド駆動のロックピン29が設けられている(図2参照)。
【0019】
ASC可動台23は、水平下板26、柱体27、水平上板28等による立体構造になっており、水平上板28上に二つの主軸ユニット保持具31、32が取り付けられている。
【0020】
主軸ユニット保持具31、32は、サドル16の軸送り方向(Y軸方向)と同方向に互いに所定間隔をおいて整列配置されている。主軸ユニット保持具31、32は、ASC可動台23が交換位置に位置している状態では、図3に示されているように、主軸ユニット保持具31と32の配列中心軸線Yascがサドル16の軸送り中心軸線Ymcに合致する。すなわち、主軸ユニット保持具31と32は、サドル16の軸送り方向の延長線上にある。
【0021】
主軸ユニット保持具31は、底板34上に相対向する一対の立板33を有し、低速主軸ユニット100Aを、下向き姿勢で、垂直方向の抜き差しによって一対の立板33の間に着脱可能に保持する。底板34には低速主軸ユニット100Aに設けられている工具クランプ用のコレットチャック101Aによって着脱可能にクランプされるクランプ突起部35が固定されている。
【0022】
主軸ユニット保持具32は、円筒カップ部材36と円筒カップ部材36の上部開口端に取り付けられた保持リング37と有し、高速主軸ユニット100Bを、下向き姿勢で、垂直方向の抜き差しによって円筒カップ部材36内に着脱可能に保持する。円筒カップ部材36の底部には高速主軸ユニット100Bに設けられている工具クランプ用のコレットチャック101Bによって着脱可能にクランプされるクランプ突起部38が固定されている。
【0023】
なお、低速主軸ユニット100A、高速主軸ユニット100Bの何れのコレットチャック101A、101Bも、内蔵皿ばね(図示省略)のばね力によってクランプ状態になり、油圧供給によってアンクランプ状態になる通常のフェールセーフタイプのものである。
【0024】
つぎに、図7を参照して自動主軸ユニット交換装置20の動作を説明する。ここでは、加工ヘッド18に取り付けられている低速主軸ユニット100Aを高速主軸ユニット100Bに交換する場合について説明する。
(1)まず、ASC可動台23が待機位置より交換位置に前進移動する。
(2)次に、サドル16のY軸移動によって加工ヘッド18が主軸ユニット保持具31の真上位置、すなわち交換位置Aの真上位置に移動する。そして、ラム17のZ軸移動(降下移動)によって加工ヘッド18がZ軸待機位置に降下移動する。
(3)次に、主軸ユニット保持具31の工具クランプ用コレットチャック101Aをアンクランプ状態にする。
(4)次に、ラム17のZ軸移動(降下移動)によって加工ヘッド18がZ軸交換位置まで降下する。これにより、加工ヘッド18に装着されている低速主軸ユニット100Aが、主軸ユニット保持具31に係合し、主軸ユニット保持具31によって下向き垂直姿勢のまま保持される。
(5)次に、主軸ユニット保持具31の工具クランプ用コレットチャック101Aをクランプ状態にする。これにより、低速主軸ユニット100Aが主軸ユニット保持具31のクランプ突起部35をクランプする。この結果、低速主軸ユニット100Aが、主軸ユニット保持具31に固定(ロック)される。
(6)次に、主軸ユニット運転をオフし、加工ヘッド18の主軸ユニットクランパ(図示省略)をアンクランプ状態にする。
(7)次に、ラム17のZ軸移動(上昇移動)によって加工ヘッド18がZ軸上限位置まで上昇する。この上昇移動により、主軸ユニット保持具31にロック状態の低速主軸ユニット100Aは加工ヘッド18より抜け出し離脱する。これで、低速主軸ユニット100Aの取り外しが完了する。
(8)次に、サドル16のY軸移動によって加工ヘッド18が主軸ユニット保持具32の真上位置、すなわち交換位置Bの真上位置に移動する。そして、ラム17のZ軸移動(降下移動)によって加工ヘッド18がZ軸待機位置に降下移動する。
(9)次に、ラム17のZ軸移動(降下移動)によって加工ヘッド18がZ軸交換位置まで降下する。これにより、主軸ユニット保持具31に保持されている高速主軸ユニット100Bが加工ヘッド18に差し込まれる。
(10)次に、加工ヘッド18の主軸ユニットクランパ(図示省略)をクランプ状態にし、主軸ユニット運転をオンし、高速主軸ユニット100Bの工具クランプ用コレットチャック101Bをアンクランプ状態にする。
(11)次に、ラム17のZ軸移動(上昇移動)によって加工ヘッド18がZ軸上限位置まで上昇する。この上昇移動により、高速主軸ユニット100Bは加工ヘッド18に装着された状態で上昇し、主軸ユニット保持具32より抜け出し離脱する。これで、高速主軸ユニット100Bの取り付けが完了する。
(12)次に、サドル16のY軸移動によって加工ヘッド18が主軸ユニット保持具32の真上位置より離れたY軸待機位置に移動する。
(13)最後に、ASC可動台23が交換位置より待機位置に後退移動する。
【0025】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による工作機械の主軸ユニット交換装置によれば、低速主軸仕様と高速主軸仕様の変更等に伴う主軸ユニットの交換が、加工ヘッドごとの交換、大掛かりな自動アタッチメント交換装置を必要とせず、簡便に、効率よく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による工作機械の主軸ユニット交換装置を門形マシニングセンタに適用した一つの実施形態を示す全体構成である。
【図2】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の要部を示す斜視図である。
【図3】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の要部を示す平面図である。
【図4】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の要部を示す正面図である。
【図5】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の低速主軸ユニット用の主軸ユニット保持具を示す正面図である。
【図6】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の高速主軸ユニット用の主軸ユニット保持具を示す正面図である。
【図7】一つの実施形態による主軸ユニット交換装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
10 門形マシニングセンタ
12 往復動テーブル
13、14 コラム
15 クロスレール部材
16 サドル
17 ラム
18 加工ヘッド
20 自動主軸ユニット交換装置
22 水平ガイドレール
23 ASC可動台
24 電動モータ
25 無端チェーン
31、32 主軸ユニット保持具
35、38 クランプ突起部
100 主軸ユニット
100A 低速主軸ユニット
100B 高速主軸ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spindle unit exchanging device for a machine tool, and more particularly to a spindle unit exchanging device for attaching and detaching a spindle unit to a machining head of a machine tool such as a portal machining center.
[0002]
[Prior art]
Some machine tools such as a portal machining center have various machining heads such as a five-face machining head and an angle head attached to the lower end of a ram provided in a saddle that is axially fed in a detachable manner as attachments. . As an attachment device of this type of machine tool, an automatic attachment changer (ACC) that automatically changes a machining head to the lower end of a ram is known (for example, Patent Document 1).
[0003]
The machining head (attachment) attached to the ram is replaceable with a machining head that has a built-in motor that directly drives the spindle for high-speed rotation, instead of the spindle motor that drives the spindle. There is (for example, Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-309636 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-136234
[Problems to be solved by the invention]
In conventional machine tools, an appropriate machining head can be automatically replaced by an automatic attachment changer according to the content of machining. However, since the machining head attached to the lower end of the ram is a relatively large heavy object, automatic attachment is possible. The exchange device is large, expensive, and occupies a large area.
[0006]
In a conventional machine tool, the machining head for low-speed rotation is driven by a spindle motor driven by a ram, and the machining head for high-speed rotation is driven by a built-in motor without using a ram-mounted spindle motor. Since it is designed to rotate, the machining head must be replaced even when the specifications of the low-speed spindle and the high-speed spindle are changed. For automation, this is a large-scale automatic attachment changer. Is required and the cost performance is poor.
[0007]
The present invention was made to solve the above-described problems, and it is possible to replace a spindle unit associated with a change in a low-speed spindle specification and a high-speed spindle specification for each machining head, a large-scale automatic attachment exchange device, etc. An object of the present invention is to provide a spindle unit exchanging device for a machine tool which is simply and efficiently performed.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, a spindle unit exchanging device for a machine tool according to the present invention is provided on both sides of a reciprocating table that is axially fed in a horizontal X-axis direction on a fixedly arranged bed. A left and right column, a cross rail member horizontally stretched in the Y axis direction perpendicular to the X axis direction between the left column and the right column, and held by the cross rail member The spindle that is axially fed in the horizontal direction, the ram that is provided in the saddle and that is axially fed in the vertical direction, and the spindle unit that is provided in the ram and that has a built-in spindle motor can be removed and replaced in the vertical axis direction. a spindle unit exchanging apparatus for a machine tool having a machining head for holding the by, the Y axis is aligned with a predetermined spacing in the direction of a plurality of detachably holding the spindle unit A shaft unit holding part is provided, and when viewed in plan, passes through the center of each spindle unit holding part arranged in alignment with a central axis extending in the Y axis direction through the center of the processing head and in the Y axis direction. Reciprocating in the horizontal direction between the exchange position where the arrangement center axis line extending in the direction coincides with the standby position farther away from the bed and the saddle than the exchange position in a direction oblique to the X-axis direction has a movable stand can be located in one position directly above one of the plurality of the spindle unit holding portion on the movable table in which the machining head is positioned to the replacement position by the axial feed of the saddle , together with the delivery of the main shaft unit is made between the machining head and the spindle unit holding portion by the shaft feed of the ram, the spindle unit holding unit, provided in the spindle unit And it has a clamping portion which is detachably clamped by and has a collet chuck for a tool clamp is.
[0009]
In the spindle unit exchanging device for a machine tool according to the present invention, the spindle unit is transferred between the machining head and the spindle unit holding portion by the axial feed of the ram and saddle, and the spindle unit is exchanged. The spindle unit set in the spindle unit holding part grips the clamp part with a collet chuck for tool clamping, and is held in a stable state by the spindle unit holding part.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 to 6 show an embodiment in which a spindle unit exchanging device for a machine tool according to the present invention is applied to a portal machining center.
[0013]
The
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
When the
[0017]
The automatic spindle unit changer (ASC) 20 is installed on one side of the
[0018]
An ASC
[0019]
The ASC
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
[0023]
The collet chucks 101A and 101B of the low-
[0024]
Next, the operation of the automatic spindle
(1) First, the ASC
(2) Next, as the
(3) Next, the tool
(4) Next, the
(5) Next, the
(6) Next, the spindle unit operation is turned off, and the spindle unit clamper (not shown) of the
(7) Next, the
(8) Next, as the
(9) Next, the
(10) Next, the spindle unit clamper (not shown) of the
(11) Next, the
(12) Next, as the
(13) Finally, the ASC
[0025]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the spindle unit exchanging device for machine tools according to the present invention, the spindle unit can be changed for each machining head in accordance with the change of the low-speed spindle specification and the high-speed spindle specification. An attachment exchange device is not required, and it is performed simply and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration showing an embodiment in which a spindle unit exchanging device for a machine tool according to the present invention is applied to a portal machining center.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of a spindle unit exchanging device according to one embodiment.
FIG. 3 is a plan view showing a main part of the spindle unit exchanging device according to one embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a main part of the spindle unit exchanging device according to one embodiment.
FIG. 5 is a front view showing a spindle unit holder for a low-speed spindle unit of the spindle unit exchanging device according to one embodiment.
FIG. 6 is a front view showing a spindle unit holder for a high-speed spindle unit of the spindle unit exchanging device according to one embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the spindle unit exchanging device according to one embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記Y軸方向で所定の間隔をあけて整列配置され前記主軸ユニットを着脱可能に保持する複数の主軸ユニット保持部を備え、平面視したときに、前記加工ヘッドの中心を通って前記Y軸方向に延びている中心軸線に前記整列配置された各主軸ユニット保持部の中心を通り前記Y軸方向に延びている配列中心軸線が合致する交換位置と、前記X軸方向に対して斜めな方向で前記交換位置よりも前記ベッドおよび前記サドルから離れている待機位置との間を水平方向で往復動可能である可動台を有し、
前記サドルの軸送りによって前記加工ヘッドが前記交換位置に位置している前記可動台上の複数個の前記主軸ユニット保持部のうちの一つの直上位置に位置し、前記ラムの軸送りによって前記加工ヘッドと前記主軸ユニット保持部との間で前記主軸ユニットの受け渡しが行われると共に、前記主軸ユニット保持部は、前記主軸ユニットに設けられている工具クランプ用のコレットチャックによって着脱可能にクランプされるクランプ部を有する工作機械の主軸ユニット交換装置。A reciprocating table that is axially fed in a horizontal X-axis direction on a fixedly arranged bed, left and right columns provided on both sides of the bed, and the X between the left and right columns. A cross rail member horizontally stretched in the Y axis direction orthogonal to the axial direction, a saddle held by the cross rail member and axially fed in the horizontal direction, and a vertical direction provided on the saddle A spindle unit exchanging device for a machine tool, comprising: a ram that is axially fed to the ram; and a machining head that is provided in the ram and that holds a spindle unit with a built-in spindle motor that can be attached and detached in a vertical axis direction.
A plurality of spindle unit holding portions that are arranged in a line with a predetermined interval in the Y axis direction and detachably hold the spindle unit, and when viewed in plan, pass through the center of the processing head and in the Y axis direction. And an exchange position where the arrangement center axis line extending in the Y-axis direction passes through the center of each of the aligned spindle unit holding portions aligned with the center axis line extending in a direction oblique to the X-axis direction. A movable base that is capable of reciprocating in a horizontal direction between the bed and a standby position that is farther from the saddle than the exchange position ;
Located in one of the position directly above one of the plurality of the spindle unit holding portion on said movable table, wherein the machining head by a shaft feeding of the saddle is positioned at the replacement position, the processing by the axial feed of the ram with transfer of the spindle unit between the head and the spindle unit holding section is performed, the spindle unit holding unit clamps removably clamped by a collet chuck for a tool clamp is provided on the spindle unit Spindle unit exchange device for machine tools having a section.
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