JP4373892B2 - Horizontal machining center - Google Patents
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Description
本発明は、被加工物に対して加工を行うスピンドルが水平方向に移動する横形マシニングセンタおよびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a horizontal machining center in which a spindle for processing a workpiece moves in a horizontal direction and a control method therefor.
被加工物に対して加工を行うスピンドルが水平方向に移動する横形マシニングセンタとしては、水平方向で互いに直交するX軸およびZ軸と、これらのX軸およびZ軸に直交する垂直方向のY軸との3軸を制御軸とし、Z軸方向へ移動するスピンドルを保持する本体部を備える構造のものが知られている。 A horizontal machining center in which a spindle for processing a workpiece moves in a horizontal direction includes an X axis and a Z axis that are orthogonal to each other in the horizontal direction, and a vertical Y axis that is orthogonal to the X axis and the Z axis. A structure having a main body for holding a spindle that moves in the Z-axis direction is known.
この種の横形マシニングセンタとしては、装置の小型化を図るとともに被加工物に対する冶具の設定を容易にする等の理由から、スピンドルが停止して被加工物に対して加工を行うために待機している加工待ちの状態では、スピンドルが本体部の内部に収納され、被加工物に対する加工時には、本体部の内部に収納されたスピンドルの一部が本体部からZ軸方向へ突出するように構成されたいわゆるクイルタイプの横形マシニングセンタが用いられている(たとえば、特許文献1参照)。 In this type of horizontal machining center, the spindle is stopped and processing is performed for the workpiece for reasons such as reducing the size of the apparatus and facilitating the setting of the jig for the workpiece. The spindle is housed inside the main body when waiting for machining, and a part of the spindle housed inside the main body protrudes in the Z-axis direction from the main body when machining the workpiece. A so-called quill type horizontal machining center is used (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の横形マシニングセンタは、Z軸方向へ移動して被加工物に加工を施すスピンドル(主軸頭)と、このスピンドルを保持するとともにY軸方向へ移動するヘッド(Y軸サドル)と、これらのスピンドルおよびヘッドを保持するとともにX軸方向へ移動する本体部(X軸サドル)とを備えている。すなわち、X軸方向へは、ヘッドとスピンドルとを保持した状態で本体部が移動するように構成され、Y軸方向へは、スピンドルを保持した状態で本体部に対してヘッドが移動するように構成され、Z軸方向へは、本体部およびヘッドに対してスピンドルが移動するように構成されている。 A horizontal machining center described in Patent Document 1 includes a spindle (spindle head) that moves in the Z-axis direction to process a workpiece, and a head (Y-axis saddle) that holds the spindle and moves in the Y-axis direction. And a main body (X-axis saddle) that holds the spindle and the head and moves in the X-axis direction. That is, the X-axis direction is configured such that the main body moves while holding the head and the spindle, and the Y-axis direction is set such that the head moves relative to the main body while holding the spindle. The spindle is configured to move with respect to the main body and the head in the Z-axis direction.
また、スピンドルをZ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構(Z軸送り機構)は、スピンドルをZ軸方向へ案内するリニアガイドと、ヘッドに固定されスピンドルをZ軸方向へ送るボールネジと、ボールネジを回転駆動するサーボモータとを備えている。リニアガイドは、スピンドルに固定されたガイドレールと、ヘッドに固定されガイドレールが摺動自在に嵌合するガイドブロックとから構成されている。これらのリニアガイド、ボールネジおよびサーボモータを備えたリニア駆動機構は、スピンドルの下側に配設されている。 The linear drive mechanism (Z-axis feed mechanism) that linearly drives the spindle in the Z-axis direction includes a linear guide that guides the spindle in the Z-axis direction, a ball screw that is fixed to the head and feeds the spindle in the Z-axis direction, and a ball screw. And a servo motor that rotates. The linear guide includes a guide rail fixed to the spindle and a guide block fixed to the head and slidably fitted with the guide rail. The linear drive mechanism including these linear guide, ball screw, and servo motor is disposed below the spindle.
この横形マシニングセンタにおいては、加工待ちの状態では、スピンドルの一部がヘッドおよび本体部の内部に収納されている。そして、被加工物に対する加工時には、リニア駆動機構によってリニア駆動されたスピンドルが、リニアガイドによってZ軸方向へ案内されて、ヘッドおよび本体部からZ軸方向へ突出する。すなわち、本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分が本体部からZ軸方向へ突出した状態で、被加工物に対する加工が行われる。 In this horizontal machining center, in a state of waiting for processing, a part of the spindle is accommodated in the head and the main body. When machining the workpiece, the spindle linearly driven by the linear drive mechanism is guided in the Z-axis direction by the linear guide and protrudes from the head and the main body portion in the Z-axis direction. That is, the workpiece is processed in a state in which the storage portion of the spindle housed in the main body portion protrudes from the main body portion in the Z-axis direction.
また、この横形マシニングセンタでは、被加工物に対する加工の際にスピンドルに生じる加工反力を、ガイドレールおよびガイドブロックからなるリニアガイドによって支持するように構成されている。 In addition, this horizontal machining center is configured to support a machining reaction force generated on the spindle during machining of a workpiece by a linear guide including a guide rail and a guide block.
上記特許文献1に記載された横形マシニングセンタでは、スピンドルが本体部からZ軸方向へ突出した状態で、被加工物に対する加工が行われる。また、スピンドルに生じる加工反力をリニアガイドのみによって支持するように構成されている。すなわち、ヘッドの固定されたガイドブロックと、スピンドルに固定されたガイドレールとの摺動部であるリニアガイドのスピンドル保持部のみによって、スピンドルに生じる加工反力を支持するように構成されている。 In the horizontal machining center described in Patent Document 1, the workpiece is processed with the spindle protruding from the main body in the Z-axis direction. Further, the machining reaction force generated in the spindle is supported only by the linear guide. In other words, the machining reaction force generated in the spindle is supported only by the spindle holding portion of the linear guide, which is a sliding portion between the guide block fixed to the head and the guide rail fixed to the spindle.
この構成の場合、本体部に対してスピンドルが突出したときには、スピンドルの先端とスピンドル保持部との距離が大きくなるため、被加工物に加工を施すスピンドルに生じる加工反力に基づいて、スピンドル保持部にかかるモーメントが大きくなる。このモーメントの大きさは、本体部に対するスピンドルの突出量に比例し、スピンドルの突出量によっては、リニアガイドのスピンドル保持部で加工反力を十分に支持することができなくなる。すなわち、装置の剛性が低下し、被加工物に対して正確な加工を施すことができないといった問題が生じる。 In this configuration, when the spindle protrudes from the main body, the distance between the tip of the spindle and the spindle holder increases, so that the spindle is held based on the reaction force generated in the spindle that processes the workpiece. The moment applied to the part increases. The magnitude of this moment is proportional to the amount of protrusion of the spindle relative to the main body, and depending on the amount of protrusion of the spindle, the machining reaction force cannot be sufficiently supported by the spindle holding portion of the linear guide. That is, there is a problem that the rigidity of the apparatus is lowered and the workpiece cannot be accurately processed.
そこで、本発明の課題は、被加工物に加工を施すスピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、加工反力に十分に耐え得る剛性を備えた横形マシニングセンタを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a horizontal machining center having rigidity that can sufficiently withstand a reaction force even when a spindle for processing a workpiece protrudes in a horizontal direction from the main body. is there.
上記の課題を解決するため、本発明は、水平方向で互いに直交するX軸およびZ軸と、X軸およびZ軸に直交するY軸との3軸を制御軸とし、被加工物に対して加工を行うスピンドルと、スピンドルを保持する本体部と、スピンドルをZ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、リニア駆動機構は、スピンドルをZ軸方向へ案内するとともに被加工物の加工時にスピンドルを支持するリニアガイドを備え、被加工物に対する加工待ちの状態では、スピンドルの少なくとも一部は本体部の内部に収納され、かつ、被加工物に対する加工時には、加工待ちの状態で本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分の少なくとも一部が本体部からZ軸方向へ突出する横形マシニングセンタにおいて、スピンドルをZ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材と、スピンドルの大部分を内部に収容し、かつ支持部材とともにスピンドルおよびリニア駆動機構を保持した状態でY軸方向へ伸びた2本の平行なY軸送り用ガイドレールに案内されて本体部に対してY軸方向に移動するヘッドと、を備え、本体部が、スピンドルの大部分がヘッドに収容された状態で、かつヘッドとリニア駆動機構とスピンドルとを保持した状態でX軸方向へ伸びた2本の平行なX軸送り用ガイドレールに案内されてX軸方向に移動し、支持部材は、リニアガイドの配設位置に比べ、より被加工物側に位置するように配設され、リニア駆動機構は、スピンドルの上側に配設されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention uses three axes, that is, an X axis and a Z axis that are orthogonal to each other in the horizontal direction, and a Y axis that is orthogonal to the X axis and the Z axis as control axes. A spindle that performs machining, a main body that holds the spindle, and a linear drive mechanism that linearly drives the spindle in the Z-axis direction. The linear drive mechanism guides the spindle in the Z-axis direction and processes the workpiece. Sometimes a linear guide that supports the spindle is provided, and when the workpiece is waiting to be processed, at least a part of the spindle is housed inside the main body, and when processing the workpiece, the main body is in a waiting state for processing. at least a portion of the housing has been accommodated portion of the spindle therein in a horizontal machining center which protrudes in the Z-axis direction from the main body portion of the spindle and Z-axis direction Ryakujika And two parallel Y-axis feed guide rails that extend in the Y-axis direction while accommodating the spindle and the linear drive mechanism together with the support member, and a support member that supports the direction of rotation. And a head that moves in the Y-axis direction with respect to the main body. In this state, it is guided by two parallel X-axis feed guide rails extending in the X-axis direction and moves in the X-axis direction, and the support member is positioned closer to the workpiece side than the position of the linear guide. The linear drive mechanism is arranged on the upper side of the spindle .
本発明では、横形マシニングセンタは、リニアガイドに加え、被加工物の加工時に、スピンドルをZ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材を備えている。そのため、加工待ちの状態で本体部の内部に収納されたスピンドルの収納部分が本体部からZ軸方向へ突出して被加工物を加工する際に、スピンドルに生じる加工反力をリニアガイドと支持部材との両者によって受けることができる。したがって、スピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、横形マシニングセンタは、スピンドルに生じる加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。 In the present invention, the horizontal machining center is provided with a support member that supports the spindle in a direction substantially orthogonal to the Z-axis direction when processing a workpiece in addition to the linear guide. Therefore, the machining reaction force generated in the spindle when machining the workpiece with the housing portion of the spindle housed inside the body portion waiting for machining protrudes from the body portion in the Z-axis direction, and the linear guide and the support member. And can be received by both. Therefore, even when the spindle protrudes from the main body portion in the horizontal direction, the horizontal machining center can be provided with a rigidity that can sufficiently withstand the reaction force generated on the spindle.
ここで、本明細書において、「被加工物に対する加工待ちの状態」とは、スピンドルがZ軸方向で停止し、被加工物に対して加工を行うために待機している状態をいうものとする。 Here, in this specification, the “waiting state for the workpiece” means a state in which the spindle is stopped in the Z-axis direction and is waiting to perform processing on the workpiece. To do.
本発明において、横形マシニングセンタは、スピンドルを保持した状態でY軸方向へ伸びた2本の平行なY軸送り用ガイドレールに案内されてY軸方向に移動するヘッドを備え、本体部が、ヘッドとスピンドルとを保持した状態でX軸方向へ伸びた2本の平行なX軸送り用ガイドレールに案内されてX軸方向に移動するように構成することができる。このように構成すると、3軸の駆動機構のいずれをも本体部側に設けることができるため、配線の引き回しが容易になり、装置を簡素化することができる。 In the present invention, the horizontal machining center includes a head that moves in the Y-axis direction while being guided by two parallel Y-axis feed guide rails that extend in the Y-axis direction while holding the spindle. And the spindle are held by two parallel X-axis feed guide rails extending in the X-axis direction and moved in the X-axis direction. With this configuration, since any of the three-axis drive mechanisms can be provided on the main body side, wiring can be easily routed and the apparatus can be simplified.
本発明において、支持部材は、スピンドルに当接する当接面を備え、当接面が樹脂で形成されていることが好ましい。このように構成すると、スピンドルを支持する支持部材を備えていても、スピンドルがZ軸方向へリニア駆動される際のスピンドルと支持部材との間に生じる摩擦抵抗を低減することができ、スピンドルのリニア駆動が円滑になる。この場合には、当接面は、たとえば、エチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成すれば良い。 In the present invention, the support member preferably includes a contact surface that contacts the spindle, and the contact surface is formed of resin. With this configuration, even if the support member for supporting the spindle is provided, the frictional resistance generated between the spindle and the support member when the spindle is linearly driven in the Z-axis direction can be reduced. Linear drive is smooth. In this case, the contact surface may be formed of, for example, ethylene-chlorotrifluoroethylene.
本発明において、スピンドルは、当接面に当接する外周面を備える略円柱形状に形成されるとともに、支持部材は、当接面を内周面とする略円筒形状に形成され、当接面には、螺旋状の油溝が形成されていることが好ましい。このように構成すると、当接面に形成された油溝に潤滑油を供給することができ、スピンドルがZ軸方向へリニア駆動される際のスピンドルと支持部材との間に生じる摩擦抵抗を一層低減することができる。 In the present invention, the spindle is formed in a substantially cylindrical shape having an outer peripheral surface that contacts the contact surface, and the support member is formed in a substantially cylindrical shape having the contact surface as an inner peripheral surface. It is preferable that a spiral oil groove is formed. With this configuration, the lubricating oil can be supplied to the oil groove formed on the contact surface, and the frictional resistance generated between the spindle and the support member when the spindle is linearly driven in the Z-axis direction is further reduced. Can be reduced.
本発明において、支持部材は、リニアガイドの配設位置に比べ、より被加工物側に位置するように配設されていることが好ましい。このように構成すると、被加工物に加工を施すスピンドルの先端と支持部材との距離を、スピンドルの先端とリニアガイドとの距離に比べ小さくすることができるため、スピンドルに生じる加工反力に基づいて支持部材にかかるモーメントが小さくなる。そのため、スピンドルに生じる加工反力に十分に耐え得るものとすることができる。 In the present invention, it is preferable that the support member is disposed so as to be positioned closer to the workpiece than the position where the linear guide is disposed. With this configuration, the distance between the tip of the spindle that processes the workpiece and the support member can be made smaller than the distance between the tip of the spindle and the linear guide. This reduces the moment applied to the support member. Therefore, it is possible to sufficiently withstand the reaction force generated in the spindle.
本発明において、リニア駆動機構は、スピンドルの上側に配設されていることが好ましい。ここで、上記特許文献1に記載された横形マシニングセンタのように、リニア駆動機構がスピンドルの下側に配設されている場合、リニア駆動機構の分だけ、被加工物を加工するスピンドルの位置が高くなる。たとえば、スピンドルのセンタ位置が装置の設置面から150cmと作業者の目線の高さに近い位置となり、被加工物のセッティング等の作業がやりにくくなる。また、メンテナンス時に、リニア駆動機構よりも上側に設けられた構成要素、たとえば、スピンドルに取り付けられた所定の工具を回転駆動する加工用モータ等を本体部から取り外す場合には、一旦、加工用モータ等を上側に持ち上げる必要があるため、メンテナンス時の作業が煩雑となる。しかしながら、リニア駆動機構が、スピンドルの上側に配設されるように構成すると、スピンドルの位置を下げることができ、被加工物のセッティング作業等が容易になる。また、メンテナンス時においては、リニア駆動機構が上側に配設されているため、リニア駆動機構の下側に配設される加工用モータ等の構成要素を持ち上げなくても、本体部から取り外して床面に降ろすことができる。そのため、メンテナンス時の作業が容易になる。 In the present invention, the linear drive mechanism is preferably disposed on the upper side of the spindle. Here, when the linear drive mechanism is disposed on the lower side of the spindle as in the horizontal machining center described in Patent Document 1, the position of the spindle for processing the workpiece is equivalent to the linear drive mechanism. Get higher. For example, the center position of the spindle is 150 cm from the installation surface of the apparatus, which is close to the height of the operator's line of sight, making it difficult to perform work such as workpiece setting. In addition, when a component provided above the linear drive mechanism, for example, a machining motor that rotationally drives a predetermined tool attached to the spindle, is removed from the main body during maintenance, the machining motor is temporarily used. Since it is necessary to lift etc. to the upper side, the operation | work at the time of a maintenance becomes complicated. However, if the linear drive mechanism is arranged on the upper side of the spindle, the position of the spindle can be lowered, and the work for setting the workpiece becomes easy. Also, during maintenance, the linear drive mechanism is arranged on the upper side, so that it is possible to remove it from the main unit without lifting the components such as the machining motor arranged on the lower side of the linear drive mechanism. Can be lowered to the surface. Therefore, the work at the time of maintenance becomes easy.
以上のように本発明にかかる横形マシニングセンタでは、被加工物に加工を施すスピンドルが本体部から水平方向へ突出した場合であっても、加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。 As described above, the horizontal machining center according to the present invention can be provided with a rigidity that can sufficiently withstand a reaction force even when a spindle for processing a workpiece projects from the main body portion in the horizontal direction.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(横形マシニングセンタの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる横形マシニングセンタ1を示す側面図である。図2は、図1に示す横形マシニングセンタ1の構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。図3は、図1に示す横形マシニングセンタ1の構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。図4は、図1に示す横形マシニングセンタ1の構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。なお、図2から図4は、横形マシニングセンタ1の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。
(Overall configuration of horizontal machining center)
FIG. 1 is a side view showing a horizontal machining center 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory side view showing the configuration of the horizontal machining center 1 shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory front view of the horizontal machining center 1 shown in FIG. 1 as seen from the front in a partially transparent state. FIG. 4 is a top view illustrating the configuration of the horizontal machining center 1 shown in FIG. 2 to 4 are explanatory views for explaining the positional relationship of the constituent members of the horizontal machining center 1, and are not drawings showing a certain cross section.
本形態の横形マシニングセンタ1は、水平方向で互いに直交するX軸およびZ軸と、これらのX軸およびZ軸に直交する垂直方向のY軸との3軸を制御軸としており、Z軸方向へ移動して被加工物(図示省略)に加工を施す略円柱状のスピンドル2と、スピンドル2を保持するとともにY軸方向へ移動する四角柱状のヘッド3と、スピンドル2およびヘッド3を保持するとともにX軸方向へ移動する本体部4とを備えている。すなわち、本形態の横形マシニングセンタ1では、X軸方向へは、ヘッド3とスピンドル2とを保持した状態で本体部4が移動するように構成され、Y軸方向へは、スピンドル2を保持した状態で本体部4に対してヘッド3が移動するように構成され、Z軸方向へは、本体部4およびヘッド3に対してスピンドル2が移動するように構成されている。
The horizontal machining center 1 of this embodiment has three control axes, that is, an X axis and a Z axis that are orthogonal to each other in the horizontal direction, and a vertical Y axis that is orthogonal to the X axis and the Z axis. A substantially
すなわち、本形態の横形マシニングセンタ1は、被加工物に対する加工待ちの状態では、スピンドル2の一部は本体部4の内部に収納され、かつ、被加工物に対する加工時には、加工待ちの状態で本体部4の内部に収納されたスピンドル2の収納部分の一部が本体部4からZ軸方向へ突出するいわゆるクイルタイプの横形マシニングセンタである。
That is, the horizontal machining center 1 according to this embodiment is configured such that a part of the
なお、被加工物は、図1において、本体部4の左方に離間して配置された被加工物保持機構(図示省略)によって保持されており、Z軸方向へ移動するスピンドル2の先端に取り付けられた工具によって、所定の加工が施されるようになっている。この被加工物保持機構は、横形マシニングセンタ1の一部を構成している。なお、本形態の説明では、横形マシニングセンタ1の左右方向(図1における紙面垂直方向)をX軸方向、上下方向(図1における上下方向)をY軸方向、前後方向(図1における左右方向)をZ軸方向とし、特に、スピンドル2が被加工物から遠ざかる方向をZ1方向、スピンドル2が被加工物の近づく方向をZ2方向とする。
In FIG. 1, the workpiece is held by a workpiece holding mechanism (not shown) spaced apart to the left of the
本体部4は、スピンドル2の移動方向となるZ軸方向に開口した略角筒形状に形成されており、ベース5に対してX軸方向へ移動可能に構成されている。
The
ベース5には、本体部4をX軸方向へ案内するため、X軸方向へ伸びた平行な2本の長尺状のX軸送り用ガイドレール6と、本体部4をX軸方向へ送る1本の長尺状のX軸送り用ボールネジ7の両端側を回転可能に支持する2つの円筒状の軸受8をそれぞれ保持する軸受保持部材9、10が固定されている。一方の軸受保持部材10には、X軸送り用ボールネジ7を回転駆動するX軸送り用モータ11が固定されている。X軸送り用モータ11の出力軸は、X軸送り用ボールネジ7の一端とカップリング12を介して接続されている。
In order to guide the
本体部4の底面には、X軸送り用ガイドレール6に摺動自在に嵌合するX軸送り用ガイドブロック13が固定されている。より具体的には、本体部4の底面の4隅近傍に4つのX軸送り用ガイドブロック13が固定されており(図4参照)、1本のX軸送り用ガイドレール6に対して2つのX軸送り用ガイドブロック13が摺動自在になっている。これらのX軸送り用ガイドブロック13とX軸送り用ガイドレール6とによって、本体部4をX軸方向へ案内するようになっている。
An X-axis
また、本体部4の底面におけるZ軸方向に略中心位置には、X軸送り用ボールネジ7と螺合するX軸送り用ナット22が保持されたナット保持部14が固定されている。X軸送り用ボールネジ7、X軸送り用ナット22、X軸送り用ガイドブロック13、X軸送り用ガイドレール6およびX軸送り用モータ11等によって、本体部4をX軸方向へリニア駆動するX軸送り機構が構成されている。
Further, a
本体部4には、ヘッド3をY軸方向へ案内するため、Y軸方向へ伸びた平行な2本の長尺状のY軸送り用ガイドレール15が固定されている。より具体的には、2本のY軸送り用ガイドレール15は、本体部4のZ2方向の側面(図1における左側の側面)にヘッド3を挟むように固定されている。これらのY軸送り用ガイドレール15には、ヘッド3に固定された後述のY軸送り用ガイドブロック25が摺動自在に嵌合されている。
In order to guide the
また、本体部4には、ヘッド3をY軸方向へ送る1本の長尺状のY軸送り用ボールネジ16の両端側を回転可能に支持する2つの円筒状の軸受17がそれぞれ固定されている。より具体的には、2つの軸受17のうち一方は、本体部4の上端に固定され、他方は、本体部4の下端側に固定されている。Y軸送り用ボールネジ16には、ヘッド3に保持された後述のY軸送り用ナット30が螺合されている。
Further, two
さらに、本体部4の上端には、Y軸送り用ボールネジ16を回転駆動するY軸送り用モータ18が保持されたモータ保持部材19が固定されている。モータ保持部材19は略円筒形状に形成されており、その内周側で、Y軸送り用モータ18の出力軸が、Y軸送り用ボールネジ16の一端とカップリング20を介して接続されている。
Further, a
また、本体部4には、ヘッド3を上方向へ駆動する際のY軸送り用モータ18の駆動負荷を軽減するために、2本の長尺状のバランスシリンダ21が平行に取り付けられている。より具体的には、図2に示すようにバランスシリンダ21を構成する長尺状のシリンダロッド21aの先端(下端)が本体部4の下端側に固定され、シリンダ本体21bの下端がヘッド3を構成する後述のヘッド本体部材23に固定されている。バランスシリンダ21では、ヘッド3の自重とほぼバランスするように、常時圧力がかかっており(すなわちヘッド3を上方向に付勢する力が働いており)、それによって、ヘッド3を上方向へ駆動する際のY軸送り用モータ18の駆動負荷が軽減されている。
In addition, two
(ヘッドおよびスピンドルの構成)
図5は、図1に示すヘッド3およびスピンドル2の構成を一部透視した状態で側面から見た側面説明図である。図6は、図5に示すヘッド3およびスピンドル2の構成を一部透視した状態で正面から見た正面説明図である。図7は、図5に示すヘッド3およびスピンドル2の構成を一部透視した状態で上面から見た上面説明図である。図8は、図5に示すヘッド本体部材23を示す図であり、(A)は正面図、(B)は側面図、(C)は上面図である。図9は、図5に示すヘッド天板部材24を示す図であり、(A)は正面図、(B)は底面図である。図10は、図5に示すスピンドル保持部材32を示す図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。なお、図5から図7は、ヘッド3およびスピンドル2の構成部材の位置関係を説明するための説明図であり、一定の断面を表した図面ではない。
(Head and spindle configuration)
FIG. 5 is a side view illustrating the configuration of the
図5から図7に示すように、四角柱状のヘッド3は、ヘッド本体部材23とヘッド天板部材24とをその骨格として備え、Z軸方向に開口した本体部4に嵌まり込むように配設されている。ヘッド3は上述したように、スピンドル2のZ軸方向の移動を許容するとともに、スピンドル2を保持した状態で本体部4に対してY軸方向へ移動可能とされている。ヘッド本体部材23には、Y軸送り用ガイドレール15に摺動自在に嵌合する4つのY軸送り用ガイドブロック25や、スピンドル2を支持するとともにZ軸方向の移動を案内する円筒状の支持部材26等が固定されている。ヘッド天板部材24には、スピンドル2をZ軸方向へ案内する2本の長尺状のZ軸送り用ガイドレール27、スピンドル2をZ軸方向へ送る1本の長尺状のZ軸送り用ボールネジ28の両端側を回転可能に支持する2つの軸受29、Z軸送り用ボールネジ28を回転駆動するZ軸送り用モータ31等が固定されている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the quadrangular
また、スピンドル2は、このスピンドル2を保持するスピンドル保持部材32とともにヘッド3に対してZ軸方向へ移動可能に構成されている。スピンドル保持部材32には、Z軸送り用ガイドレール27に摺動自在に嵌合する4つのZ軸送り用ガイドブロック33や、スピンドル2を構成する加工軸34を回転駆動する加工用モータ35等が固定されている。
The
以下、これらの構成を具体的に説明する。 Hereinafter, these configurations will be described in detail.
ヘッド本体部材23は、図8に示すように、略長方形状でかつ薄板状の底面部23aと、底面部23aのZ2方向端から垂直に立ち上がった薄板状の前面部23bと、底面部23aから垂直に立ち上がるとともに、前面部23bに直交する2つの平行な薄板状の側面部23cとを備えている。
As shown in FIG. 8, the head
前面部23bは、2つの側面部23cよりもX軸方向外側(図8(C)における上下両方向)にそれぞれ突出するガイドブロック固定部23b1を、前面部23bのX方向の中心線に対して対称に備えており、このガイドブロック固定部23b1の背面にY軸送り用ガイドブロック25が固定されている。より具体的には、図6、図7に示すように、略矩形状をなす前面部23bのZ1方向側の面の4隅の近傍において、4つのY軸送り用ガイドブロック25がガイドブロック固定部23b1に固定されており、1本のY軸送り用ガイドレール15に対して2つのY軸送り用ガイドブロック25が摺動自在になっている。Y軸送り用ガイドブロック25とY軸送り用ガイドレール15とによって、ヘッド3をY軸方向へ案内するようになっている。
The
図8(A)に示すように、前面部23bの略中心位置には円形の貫通孔23dが形成されており、この貫通孔23dに、支持部材26が固定されている。ここで、図5に示すように前面部23bは、ヘッド3のZ2方向端、すなわち、スピンドル2の突出方向端に位置することから、貫通孔23dに固定された支持部材26は、スピンドル2が突出する突出側において、ヘッド3に配設されている。また、Z軸送り用ガイドブロック33とZ軸送り用ガイドレール27とから構成される後述のリニアガイドの配設位置に比べ、支持部材26は、より被加工物側に位置するように配設されている。なお、支持部材26の詳細な構成については後述する。
As shown in FIG. 8A, a circular through
貫通孔23dの上方には、前面部23bの上端面から貫通孔23dの方向に凹んだ領域となる凹部23b2が形成されている。この凹部23b2には、前面部23bのX方向(図8(A)における左右方向)の中心線に対して対称に2つの段差面23b3が形成されている。
Above the through
2つの側面部23cの上端面23c1は、前面部23bの段差面23b3と同一面になるように形成されており、段差面23b3および上端面23c1は、ヘッド天板部材24が載置される載置面となっている。また、2つの側面部23cには、X軸方向外側(図8(C)における上下両方向)にそれぞれ突出するシリンダ固定部23eが、ヘッド本体部材23のX方向の中心線に対して対称に設けられている。この2つのシリンダ固定部23eにはそれぞれバランスシリンダ21が固定されている。さらに、一方(図8(C)における下側)の側面部23cには、底面部23aに形成されY軸送り用ボールネジ16が挿通される円形の貫通孔23fと、その貫通孔23fに対し同心状に湾曲し、Y軸方向へ伸ばされた湾曲部23c2が形成されている。
The upper end surfaces 23c1 of the two
底面部23aのZ1方向端には、図5に示すように、ブラケット37が固定されており、このブラケット37に、スピンドル2のZ軸方向位置を検出するための位置検出センサ38が取り付けられている。
As shown in FIG. 5, a
ヘッド天板部材24は、図9に示すように、厚板状部材であり、その底面24aのX方向中心には、Z軸方向に延びる凹溝24bが形成されている。この凹溝24bには、2つの軸受29をそれぞれ保持するリング状の軸受保持部24c、24dが、Z軸方向に離間した状態で底面24a側に突出するように形成されている。ここで、軸受保持部24c、24dはZ軸送り用ボールネジ28を全周で囲むように円筒状とされ、かつ、Y軸方向へのスペースを節約するため、その下端側が平坦部24e1、24e2とされている。
As shown in FIG. 9, the head
また、図6に示すように、底面24aにおける凹溝24bのX方向外側にはそれぞれ、2つのZ軸送り用ガイドレール27が平行に固定されている。Z軸送り用ガイドレール27とヘッド天板部材24とはZ軸方向でほぼ同じ長さになっている。さらに、Z軸送り用ガイドレール27の外側で、底面24aが、段差面23b3および上面23c1からなるヘッド本体部材23の載置面に載置されている。ヘッド天板部材24がヘッド本体部材23に載置された状態では、図5に示すように、ヘッド本体部材23の前面部23bの前面(Z2方向側の面)と、ヘッド天板部材24の図9(B)における左端面(Z2方向側の面)がほぼ同一面となっており、ヘッド3の骨格は、X方向から見ると、水平方向に伸びた棒状となっている。
Further, as shown in FIG. 6, two Z-axis
ヘッド天板部材24のX方向一端側(図9(B)における上側端)には、上面側に向かって突出する円筒状のナット保持部24eが形成されている。このナット保持部24eの内周側には、Y軸送り用ボールネジ16に螺合するY軸送り用ナット30が保持されている。このY軸送り用ナット30、Y軸送り用ボールネジ16、Y軸送り用ガイドブロック25、Y軸送り用ガイドレール15およびY軸送り用モータ18等によって、ヘッド3をY軸方向へリニア駆動するY軸送り機構が構成されている。ヘッド天板部材24がヘッド本体部材23に載置された状態では、ヘッド本体部材23の貫通孔23fとナット保持部24eとの軸心がほぼ一致するようになっている。
A cylindrical
また、ヘッド天板部材24のZ1方向端(図9(B)における右端)には、図5、図7に示すように、モータ取付板39が固定されており、このモータ取付板39にZ軸送り用モータ31が取り付けられている。Z軸送り用モータ31の出力軸は、Z軸送り用ボールネジ28の一端とカップリング40を介して接続されている。
Further, as shown in FIGS. 5 and 7, a
図5に示すように、ヘッド天板部材24の上面のZ1方向端側には、Z軸送り用モータ31および加工用モータ35を駆動、制御するための制御ボックス41が固定されている。この制御ボックス41の側方では、ブラケット42がヘッド天板部材24の上面に固定されており、このブラケット42に、加工用モータ35を駆動、制御するための配線を備えたケーブルベア43の一端が固定されている。また、ケーブルベア43の他端は、スピンドル保持部材32に固定されている。
As shown in FIG. 5, a
スピンドル保持部材32は、図10に示すように、貫通孔32aが形成された前面部32bと、前面部32bと平行かつZ1方向に離間した状態で配置され、加工用モータ35を固定するモータ固定部32cとを備えている。また、スピンドル保持部材32の上面32dには、Z軸送り用ボールネジ28に螺合するZ軸送り用ナット45を保持するナット保持部32eが設けられている。
As shown in FIG. 10, the
図5、図10に示すように、前面部32bの前面32b1(Z2方向側の面)には、スピンドル2が固定されている。また、前面部32bの貫通孔32aには、スピンドル2を構成する加工軸34が挿通されている。
As shown in FIGS. 5 and 10, the
上面32dには、Z軸送り用ガイドブロック33が固定されている。より具体的には、略矩形状をなす上面32dの4隅近傍に4つのZ軸送り用ガイドブロック33が固定されており、1本のZ軸送り用ガイドレール27に対して2つのZ軸送り用ガイドブロック33が摺動自在になっている。4つのZ軸送り用ガイドブロック33と2本のZ軸送り用ガイドレール27とによって、スピンドル2をZ軸方向に案内するとともに被加工物の加工時にスピンドル2を支持するリニアガイドが構成されている。また、Z軸送り用ボールネジ28、Z軸送り用ナット45、Z軸送り用ガイドブロック33、Z軸送り用ガイドレール27、Z軸送り用モータ31、軸受29およびカップリング40によって、スピンドル2をZ軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構としてのZ軸送り機構が構成されている。このZ軸送り機構は、図5に示すように、スピンドル2の上側に配設されている。
A Z-axis
ナット保持部32eは、上面32dの中心よりややZ2方向にずれた位置で上側に突出するように設けられている。Z軸送り用ナット45がZ軸送り用ボールネジ28に螺合した状態では、図5に示すように、ナット保持部32eは、Z軸方向で、ヘッド天板部材24の軸受保持部24cと軸受保持部24dとの間に位置するようになっている。
The
モータ固定部32cには、モータ取付板46が固定されており、このモータ取付板46に加工用モータ35が取り付けられている。加工用モータ35の出力軸は、加工軸34の一端とカップリング47を介して接続されている。
A
スピンドル保持部材32の底面には、位置検出センサ38と協働してスピンドル2のZ方向位置を検出するリニアスケール48が位置検出センサ38と対向するように固定されている。
A
スピンドル2は、加工軸34と、内周側において加工軸34を軸受(図示省略)を介して回転可能に保持する略円筒状の固定側部材49(図5参照)とを備えており、スピンドル2全体としては、略円柱形状に形成されている。
The
加工軸34は、その先端(カップリング47の接続側を一端とした場合の他端)に所定の工具が取り付けられるようになっている。そして、加工軸34は、加工用モータ35によって回転駆動されて、被加工物に対して所定の加工を施すようになっている。
A predetermined tool is attached to the tip of the machining shaft 34 (the other end when the connection side of the
固定側部材49は、フランジ部49aを有しており、このフランジ部49aがスピンドル保持部材32の前面32b1に固定されている。また、固定側部材49の外周面49bが支持部材26によって支持されている。
The fixed side member 49 has a
図1および図5に示すように、スピンドル2がZ1方向端(図示右端)に位置する場合、すなわち、スピンドル2がZ軸方向で停止し、被加工物に対して加工を行うために待機している加工待ちの状態にあるときには、スピンドル2の図5での左端が支持部材26に支持されている。このとき、スピンドル2の大部分がヘッド3および本体部4の内部に収納されている。また、被加工物の加工時には、スピンドル2は、支持部材26に支持されながら、ヘッド3および本体部4に対してZ2方向に移動して、ヘッド3および本体部4から突出するようになっている。このように、本形態では、スピンドル2は、支持部材26によって常時支持されるようになっている。また、被加工物の加工時であっても、Z軸送り用ガイドブロック33は、ヘッド3の内部に位置するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 5, when the
(支持部材の構成)
図11は、図5に示す支持部材26を示す断面図である。図12は、図11に示す支持部材26のF部を拡大して示す拡大図である。
(Configuration of support member)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the
支持部材26は、図11に示すように、略円筒形状の金属性の基体部51と、基体部51の内周面に沿って形成された樹脂層52とを備え、全体として略円筒形状に形成されている。
As shown in FIG. 11, the
支持部材26は、より具体的には、段付の円筒形状に形成されている。すなわち、基体部51の外周面は、第1円形外周面51aと、第1円形外周面51aより大径の第2円形外周面51bと、第2円形外周面51bよりも大径の第3円形外周面51cと、第1円形外周面51aよりも大径でかつ第2円形外周面51bよりも小径の第4円形外周面51dとを備えており、第円形1外周面51aと第2円形外周面51bと第3円形外周面51cと第4円形外周面51dとはこの順番でZ軸方向(Z2方向)に配設されている。また、第2円形外周面51bと第3円形外周面51cとの間に形成された円輪状の段差面51gは、ヘッド本体部材23の前面部23bの前面(Z2方向側の面)に当接するようになっており、支持部材26は、段差面51gが前面部23bの前面に当接した状態で、かつ、第2円形外周面51bがヘッド本体部材23の貫通孔23dに嵌め込まれた状態で、ヘッド本体部材23に固定されている。
More specifically, the
基体部51には、第1円形外周面51aから内周面に貫通する給油孔51eと、第3円形外周面51cから内周面に貫通する給油孔51fとの2つの給油孔が形成されている。
The
樹脂層52は、基体部51の内周面に沿って薄肉円筒状に形成されており、その厚みは、たとえば、1.5mmである。また、樹脂層52は、たとえば、潤滑性を有する樹脂で形成されており、本形態では、樹脂層52はエチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されている。なお、樹脂層52に用いられる樹脂としては、エチレン−クロロトリフルオロエチレンには限定されず、種々の樹脂を用いることが可能であるが、潤滑性を有する樹脂を用いることが、スピンドル2と支持部材26との間に生じる摩擦を低減する上で好ましい。たとえば、2液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を用いることもできる。
The
樹脂層52の表面、すなわち、支持部材26の内周面は、スピンドル2を構成する固定側部材49の外周面49b、すなわち、スピンドル2の外周面に当接する当接面26aとなっている。この当接面26aと外周面49aとの間にはわずかなクリアランスが設けられており、本形態では、直径差で約0.02mmのクリアランスが設けられている。
The surface of the
図12に示すように、当接面26aには、螺旋状の油溝26a1が形成されている。上述した2つの給油孔51e、51fはともに樹脂層52を貫通しており、給油孔51e、51fを介して油溝26a1に潤滑油が供給されるようになっている。
As shown in FIG. 12, a spiral oil groove 26a1 is formed on the
なお、本形態では、樹脂層52は、基体部51の内周面に液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが注入された後、この液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが硬化して形成される。また、液体状のエチレン−クロロトリフルオロエチレンが硬化した後に油溝26a1が加工される。なお、上述した2液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を液体状として、基体部51の内周面に注入した後に硬化させて、樹脂層52を形成することもできる。
In this embodiment, the
(横形マシニングセンタの動作)
以上のように構成された横形マシニングセンタ1では、以下のように被加工物に対する加工が行われる。
(Operation of horizontal machining center)
In the horizontal machining center 1 configured as described above, the workpiece is processed as follows.
まず、図1において、本体部4の左方に離間して配置された被加工物保持機構(図示省略)に被加工物が保持される。このとき、スピンドル2は、図5に示すようにヘッド3に対してZ1方向端に位置する加工待ちの状態になっており、被加工物とスピンドル2の先端とはZ軸方向で離れた状態にある。また、このときには、スピンドル2の大部分がヘッド3および本体部4の内部に収納されている。
First, in FIG. 1, the workpiece is held by a workpiece holding mechanism (not shown) that is spaced apart to the left of the
この状態で、被加工物に対して、スピンドル2のX軸方向およびY軸方向に位置決めがされる。より具体的には、X軸送り用ボールネジ7等によって構成されたX軸送り機構によって、ヘッド3とスピンドル2とを保持した状態で本体部4が移動して、被加工物に対するX軸方向に位置決めがされる。また、Y軸送り用ボールネジ16等によって構成されたY軸送り機構によって、スピンドル2を保持した状態で本体部4に対してヘッド3が移動して被加工物に対するY軸方向に位置決めがされる。
In this state, the
その後、図13に示すように、Z軸送り機構によって、スピンドル2が、スピンドル保持部材32とともに被加工物に向かってZ軸方向に移動して、ヘッド3および本体部4から突出する。すなわち、スピンドル2は支持部材26に支持されつつ、支持部材26から突出していく。より具体的には、Z軸送り用モータ31によって回転駆動されたZ軸送り用ボールネジ28によって、Z軸送り用ナット45を保持したスピンドル保持部材32がZ軸方向(Z2方向)へリニア駆動される。その際には、Z軸送り用ガイドブロック33とZ軸送り用ガイドレール27とから構成されるリニアガイドによって、スピンドル保持部材32およびスピンドル2がZ軸方向(Z2方向)へ案内される。本形態では、スピンドル2が支持部材26によって常時支持されていることから、支持部材26によってもスピンドル2はZ軸方向に案内される。
Thereafter, as shown in FIG. 13, the
スピンドル2が所定の距離だけZ軸方向(Z2方向)へ移動すると、スピンドル2の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接して、被加工物に対する加工が行われる。被加工物に対する加工は、加工用モータ35によって加工軸34を回転駆動させながら、スピンドル2がさらにZ軸方向へ移動して行われる。また、被加工物に対する加工は、X軸送り機構またはY軸送り機構によって、スピンドル2のX軸方向またはY軸方向の位置を変更しながら行われる。被加工物に対する加工時には、スピンドル2に生じる加工反力は、Z軸送り用ガイドブロック33とX軸送り用ガイドレール27とによって構成されるリニアガイドおよび支持部材26に支持されている。このスピンドル2に生じる加工反力の方向は、被加工物の加工状態によって変化する。この加工方向の変化に応じて、支持部材26は、Z軸方向と略直交する方向でスピンドル2を支持している。なお、スピンドル2の先端からリニアガイド部、すなわち、Z軸送り用ガイドブロック33までの距離に比べて、スピンドル2の先端から支持部材26までの距離は短いため、スピンドル2に生じる加工反力に基づいて支持部材26にかかるモーメントは、リニアガイドにかかるモーメントに比べて小さくなる。
When the
ここで、本形態では、上述のように支持部材26は常時スピンドル2を支持するように構成されている。すなわち、支持部材26は、被加工物に対して加工を行いながらスピンドル2がZ軸方向へリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドル2がZ軸方向へリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいても、スピンドル2を支持している。
Here, in this embodiment, as described above, the
また、本形態では、負荷時におけるスピンドル2のZ軸方向への送り速度Vが、無負荷時におけるスピンドル2のZ軸方向への送り速度Vよりも遅くなるように制御されている。すなわち、スピンドル2の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接するまでは、スピンドル2は高速でZ軸方向へ送られる。その送り速度Vは、たとえば、50m/分である。また、スピンドル2の先端に取り付けられた工具が被加工物に当接して加工が行われる際には、スピンドル2は低速で、Z軸方向へ送られる。あるいは、スピンドル2のX軸方向またはY軸方向の位置を変更しながら、スピンドル2は低速でZ軸方向へ送られる。その送り速度Vは、たとえば、1m/分である。なお、支持部材26の当接面26aとスピンドル2の外周面49bとの間には、上述のように、クリアランスが設けられていることから、無負荷時には、スピンドル2の自重は、Z軸送り用ガイドブロック33とZ軸送り用ガイドレール27とから構成されるリニアガイドによって支持されており、支持部材26の当接面26aにかかる面圧Pはほとんど無視できる。また、負荷時に支持部材26の当接面26aにかかる面圧Pは、たとえば、3kg/cm2である。
In this embodiment, the feed speed V in the Z-axis direction of the
上述したスピンドル2のZ軸方向への送り速度Vは、以下のように制御される。すなわち、スピンドル2が被加工物に当接するZ方向の座標位置は予め計算されて設定されている。この設定された座標位置になるまでは、スピンドル2は、高速でZ軸方向に送られる。また、この設定された座標位置になると、すなわち、スピンドル2が被加工物に当接すると、スピンドル2は低速でZ軸方向へ送られる。Z軸方向の座標位置の検出は、位置検出センサ38とリニアスケール48とによって行われている。なお、計算された座標位置は、スピンドル2の動きを制御するプログラム上で設定されている。
The feed speed V of the
被加工物に対する加工が終了すると、Z軸送り機構によって、スピンドル2は、Z1方向端まで移動して加工待ちの状態になる。また、Y軸送り機構によって、スピンドル2を保持した状態でヘッド3が所定の待機位置まで移動し、X軸送り機構によって、ヘッド3とスピンドル2とを保持した状態で本体部4が所定の位置まで移動する。
When the processing on the workpiece is completed, the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の横形マシニングセンタ1は、Z軸送り用ガイドブロック33とZ軸送り用ガイドレール27とから構成されるリニアガイドに加え、被加工物の加工時に、スピンドル2をZ軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材26を備えている。そのため、加工待ちの状態で本体部4の内部に収納されたスピンドル2の収納部分が本体部4からZ軸方向へ突出して被加工物を加工する際に、スピンドル2に生じる加工反力をリニアガイドと支持部材26の両者によって受けることができる。したがって、スピンドル2が本体部4からZ軸方向へ突出した状態で、被加工物に加工を行うように構成されたクイルタイプの横形マシニングセンタ1であっても、スピンドル2に生じる加工反力に十分に耐え得る剛性を備えることができる。
(Main effects of this form)
As described above, the horizontal machining center 1 according to the present embodiment is configured so that the
本形態では、支持部材26は、スピンドル2に当接する当接面26aが樹脂によって形成されている。そのため、スピンドル2を支持する支持部材26を構成として追加した場合であっても、スピンドル2がZ軸方向へリニア駆動される際のスピンドル2と支持部材26との間に生じる摩擦抵抗を低減することができ、スピンドル2のリニア駆動が円滑になる。
In this embodiment, the
特に、本形態では、当接面26aは、潤滑性の樹脂であるエチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されている。そのため、スピンドル2と支持部材26との間に生じる摩擦抵抗をさらに低減することができる。また、エチレン−クロロトリフルオロエチレンは、熱膨張がほとんど発生しないため、雰囲気温度の上昇に伴うスピンドル2と支持部材26との間に生じる摩擦抵抗の増加もほとんど無視することができる。なお、2液性エポキシ樹脂ベースの合成樹脂を用いて当接面26aを形成した場合であっても、エチレン−クロロトリフルオロエチレンを用いるのと同様の効果を得ることができる。
In particular, in this embodiment, the
本形態では、支持部材26の当接面26aには、螺旋状の油溝26a1が形成されており、給油孔51e、51fを介して油溝26a1に潤滑油が供給されるようになっている。そのため、油溝26a1に供給された潤滑油によって、スピンドル2がZ軸方向へリニア駆動される際のスピンドル2と支持部材26との間に生じる摩擦抵抗を一層低減することができる。
In this embodiment, a spiral oil groove 26a1 is formed on the
本形態では、支持部材26は、ヘッド3および本体部4からスピンドル2が突出する突出側に配設されている。そのため、被加工物に加工を施すスピンドル2の先端と、支持部材26との距離を小さくすることができ、スピンドル2に生じる加工反力に基づいて支持部材26にかかるモーメントが小さくなる。したがって、スピンドル2に生じる加工反力に十分に耐えることができる。
In this embodiment, the
本形態では、Z軸送り用ボールネジ28、Z軸送り用ナット45、Z軸送り用ガイドブロック33、Z軸送り用ガイドレール27、Z軸送り用モータ31、軸受29およびカップリング40によって構成されたリニア駆動機構(Z軸送り機構)が、スピンドル2の上側に配設されている。そのため、リニア駆動機構がスピンドルの下側に配設されている場合と比較して、被加工物を加工するスピンドル2の位置をリニア駆動機構のスペース分だけ低くすることができる。すなわち、被加工物の取り扱い位置をリニア駆動機構のスペース分だけ低くすることができる。たとえば、スピンドル2のセンタ位置を装置の設置面から100cm程度とすることができ、その結果、被加工物のセッティング等の作業が容易になる。また、メンテナンス時に加工用モータ35をヘッド3から取り外す場合には、下側にリニア駆動機構がないため、加工用モータ35を取り外してそのまま床面に降ろすことができる。そのため、メンテナンス時の加工用モータ35の取外し作業が容易になる。
In this embodiment, it is constituted by a Z-axis
本形態では、支持部材26は、被加工物に対して加工を行いながらスピンドル2がリニア駆動される負荷時と、被加工物に対して加工を行わない状態でスピンドル2がリニア駆動される無負荷時とのいずれにおいてもスピンドル2を支持するように構成されている。また、負荷時におけるスピンドル2のZ軸方向への送り速度Vが、無負荷時におけるスピンドル2のZ軸方向の送り速度Vよりも遅くなるよう制御されている。そのため、被加工物の加工時間を短縮させることができる。また、負荷時の送り速度はゆっくりとされているので、樹脂で形成された当接面26aを備える支持部材26の寿命を延ばすことができる。
In this embodiment, the
すなわち、支持部材26の当接面にかかる面圧Pが大きな負荷時にはスピンドル2の送り速度Vを遅くし、面圧Pの小さな無負荷時には送り速度Vを速くすることで負荷時および無負荷時のいずれにおいても、支持部材26の寿命を決定する面圧Pと送り速度Vとの積であるPV値を小さくすることができる。そのため、スピンドル2の外周面に当接する当接面26aが樹脂で形成された支持部材26であっても、その寿命を延ばすことができる。また、無負荷時における送り速度Vを速くすることで、被加工物のセッティングから加工完了までの加工時間を短縮させることができる。
That is, when the surface pressure P applied to the contact surface of the
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した形態では、横形マシニングセンタ1は、クイルタイプの横形マシニングセンタ、すなわち、スピンドル2を保持するとともにY軸方向へ移動するヘッド3を備え、本体部4が、ヘッド3とスピンドル2とを保持した状態でX軸方向へ移動するように構成されていたが、この構成には限定されない。たとえば、ヘッド3を備えず、スピンドル2を本体部4が直接保持するように構成するとともに、被加工物を保持する被加工物保持機構がY軸方向へ移動するように構成しても良い。このように、クイルタイプ以外の横形マシニングセンタにも本発明は適用できる。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the horizontal machining center 1 includes a quill type horizontal machining center, that is, the
また、本体部4をベース5に固定して、被加工物保持機構がX軸方向へ移動するように構成しても良い。さらには、ヘッド3を備えず、スピンドル2を本体部4が直接保持するように構成するとともに本体部4をベース5に固定しても良い。この場合には、被加工物保持機構がX軸方向およびY軸方向へ移動するように構成すれば良い。さらに、上述した形態では、Z軸方向への移動はスピンドル2のみで行っているが、本体部4をZ軸方向へ一部、動くようにし、Z軸方向の動きを本体部4とスピンドル2とが協働して受け持つようにしても良い。
Alternatively, the
また、上述した形態では、スピンドル2が常時、支持部材26によって支持されるように構成されていたが、この構成には限定されない。たとえば、スピンドル2が、被加工物の加工時にのみ支持部材26によって支持されるように構成しても、リニアガイドと支持部材26とによって、被加工物の加工時にスピンドル2に生じる加工反力を支持することができるため、横形マシニングセンタ1は加工時の剛性を備えることができる。
In the embodiment described above, the
さらに、支持部材26は、当接面26a1が樹脂で形成されたものには限定されず、たとえば、金属で形成された当接面を備えるすべり軸受、あるいは、玉軸受やころ軸受等の転がり軸受を支持部材として用いることもできる。さらにまた、支持部材26を複数、設けるようにしても良い。また、支持部材26は、必ずしもスピンドル2の突出側に配設されている必要はない。さらに、リニア駆動機構(Z軸送り機構)は、従来のようにスピンドル2の下側に配置されていても良い。
Further, the
さらにまた、スピンドル2の送り速度Vの制御方法は、上述した制御方法には限定されず、たとえば、負荷時の送り速度Vと無負荷時の送り速度Vとを同じ速度にしても良い。また、本発明は横形マシニングセンタに適用するのが好ましいが、スピンドルが水平方向にリニア駆動される全ての工作機械に適用することもできる。
Furthermore, the control method of the feed speed V of the
1 横形マシニングセンタ
2 スピンドル
3 ヘッド
4 本体部
6 X軸送り用ガイドレール
15 Y軸送り用ガイドレール
26 支持部材
26a 当接面
27 Z軸送り用ガイドレール
28 Z軸送り用ボールネジ
31 Z軸送り用モータ
33 Z軸送り用ガイドブロック
45 Z軸送り用ナット
49 固定側部材
49a 外周面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
被加工物に対して加工を行うスピンドルと、該スピンドルを保持する本体部と、上記スピンドルを上記Z軸方向へリニア駆動するリニア駆動機構とを備えるとともに、
該リニア駆動機構は、上記スピンドルを上記Z軸方向へ案内するとともに上記被加工物の加工時に上記スピンドルを支持するリニアガイドを備え、
上記被加工物に対する加工待ちの状態では、上記スピンドルの少なくとも一部は上記本体部の内部に収納され、かつ、上記被加工物に対する加工時には、上記加工待ちの状態で上記本体部の内部に収納された上記スピンドルの収納部分の少なくとも一部が上記本体部から上記Z軸方向へ突出する横形マシニングセンタにおいて、
上記スピンドルを上記Z軸方向と略直交する方向に関して支持する支持部材と、
上記スピンドルの大部分を内部に収容し、かつ上記支持部材とともに上記スピンドルおよび上記リニア駆動機構を保持した状態で上記Y軸方向へ伸びた2本の平行なY軸送り用ガイドレールに案内されて上記本体部に対して上記Y軸方向に移動するヘッドと、
を備え、
上記本体部が、上記スピンドルの大部分が上記ヘッドに収容された状態で、かつ上記ヘッドと上記リニア駆動機構と上記スピンドルとを保持した状態で上記X軸方向へ伸びた2本の平行なX軸送り用ガイドレールに案内されてX軸方向に移動し、
上記支持部材は、上記リニアガイドの配設位置に比べ、より被加工物側に位置するように配設され、
上記リニア駆動機構は、上記スピンドルの上側に配設されている、
ことを特徴とする横形マシニングセンタ。 The control axis is three axes, the X axis and the Z axis that are orthogonal to each other in the horizontal direction, and the Y axis that is orthogonal to the X axis and the Z axis.
A spindle for processing the workpiece, a main body for holding the spindle, and a linear drive mechanism for linearly driving the spindle in the Z-axis direction;
The linear drive mechanism includes a linear guide that guides the spindle in the Z-axis direction and supports the spindle when processing the workpiece.
In a state of waiting for processing the workpiece, at least a part of the spindle is stored in the main body, and when processing the workpiece, stored in the main body in the waiting state for processing. In the horizontal machining center in which at least a part of the stored portion of the spindle protrudes in the Z-axis direction from the main body,
A support member for supporting the spindle in a direction substantially perpendicular to the Z-axis direction;
Most of the spindle is housed inside and guided by two parallel Y-axis feed guide rails extending in the Y-axis direction while holding the spindle and the linear drive mechanism together with the support member. A head that moves in the Y-axis direction with respect to the main body;
With
The main body has two parallel Xs extending in the X-axis direction in a state where most of the spindle is accommodated in the head and holding the head, the linear drive mechanism, and the spindle. Moved in the X-axis direction guided by the axis-feeding guide rail,
The support member is disposed so as to be positioned closer to the workpiece as compared with the position where the linear guide is disposed.
The linear drive mechanism is disposed on the upper side of the spindle,
Horizontal machining center characterized by that.
前記支持部材は、前記スピンドルに当接する当接面を備え、該当接面が樹脂で形成されている、The support member includes a contact surface that contacts the spindle, and the corresponding contact surface is formed of resin.
ことを特徴とする横形マシニングセンタ。Horizontal machining center characterized by that.
前記当接面は、エチレン−クロロトリフルオロエチレンで形成されている、The contact surface is formed of ethylene-chlorotrifluoroethylene,
ことを特徴とする横形マシニングセンタ。Horizontal machining center characterized by that.
前記スピンドルは、前記当接面に当接する外周面を備える略円柱形状に形成されるとともに、前記支持部材は、前記当接面を内周面とする略円筒形状に形成され、The spindle is formed in a substantially cylindrical shape having an outer peripheral surface that comes into contact with the contact surface, and the support member is formed in a substantially cylindrical shape having the contact surface as an inner peripheral surface,
前記当接面には、螺旋状の油溝が形成されている、A spiral oil groove is formed on the contact surface,
ことを特徴とする横形マシニングセンタ。Horizontal machining center characterized by that.
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