JP5156505B2

JP5156505B2 - Machine Tools

Info

Publication number: JP5156505B2
Application number: JP2008168391A
Authority: JP
Inventors: 行信植田
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: JP2010005740A

Description

この発明は、マシニングセンタのような工作機械、とくに、自動工具交換装置および切削液供給装置を備えている工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool such as a machining center, and more particularly to a machine tool provided with an automatic tool changer and a cutting fluid supply device.

図２は、横型マシニングセンタの概略構成を示すものである。以下の説明において、前後とは、図２の矢印Ａ（図２の右斜め手前）を前、これと反対側を後、左右とは、前方より見て、その左右の側を左右というものとする。 FIG. 2 shows a schematic configuration of a horizontal machining center. In the following description, front and rear means the arrow A in FIG. 2 (in front of the right diagonal in FIG. 2), the opposite side to the rear, and the left and right are the left and right sides when viewed from the front. To do.

同マシニングセンタは、主軸頭11と、主軸頭11に支持されている主軸12と、主軸12の左方に配置されている工具収容マガジン13と、主軸12およびマガジン13間に配置されている工具交換アーム14とを備えている。 The machining center includes a spindle head 11, a spindle 12 supported by the spindle head 11, a tool storage magazine 13 arranged on the left side of the spindle 12, and a tool changer arranged between the spindle 12 and the magazine 13. Arm 14 is provided.

主軸頭11は、コラム101の前面に上下方向（Ｙ軸）に移動自在に支持されている。コラム101は、ベッド102の上面後部に左右方向（Ｘ軸）に移動自在に支持されている。ベッド102の上面前部にはワーク載置テーブル103が前後方向（Ｚ軸）に移動自在に支持されている。工具交換アーム14は、工具交換装置本体104の前面に支持されている。工具収容マガジン13は、工具交換装置本体104の左側面に装備されかつ工具交換装置本体104に水平旋回自在に取付られている工具受渡用ホルダ105を有している。 The spindle head 11 is supported on the front surface of the column 101 so as to be movable in the vertical direction (Y-axis). The column 101 is supported at the rear of the upper surface of the bed 102 so as to be movable in the left-right direction (X-axis). A work placement table 103 is supported on the front upper surface of the bed 102 so as to be movable in the front-rear direction (Z-axis). The tool change arm 14 is supported on the front surface of the tool changer main body 104. The tool storage magazine 13 has a tool delivery holder 105 that is mounted on the left side surface of the tool changer main body 104 and is attached to the tool changer main body 104 so as to be horizontally rotatable.

主軸12は、前後方向にのびた水平軸線Ｌを有している。工具交換アーム14は、主軸軸線Ｌと平行にのびたアーム軸Mを有しており、アーム軸Mを中心に垂直面内で旋回自在かつアーム軸Mの軸線方向に進退自在である。 The main shaft 12 has a horizontal axis L extending in the front-rear direction. The tool exchange arm 14 has an arm axis M extending in parallel with the main axis L, and is rotatable in a vertical plane around the arm axis M and can advance and retreat in the axial direction of the arm axis M.

図３および図４を参照すると、主軸12の軸孔には工具Tのテーパ部Pが挿入保持されている。主軸頭11の端面上に、複数の切削液ノズル21が主軸12前方にそれぞれ向けられるように配置されている。主軸頭11内には切削液供給回路22が設けられている。切削液供給回路22については、詳しく説明しないが、切削液供給回路22は、各切削液ノズル21に連通させられるように主軸頭11内に上下にわたって張り巡らされている。 Referring to FIGS. 3 and 4, the tapered portion P of the tool T is inserted and held in the shaft hole of the main shaft 12. A plurality of cutting fluid nozzles 21 are arranged on the end surface of the spindle head 11 so as to be directed forward of the spindle 12. A cutting fluid supply circuit 22 is provided in the spindle head 11. Although the cutting fluid supply circuit 22 is not described in detail, the cutting fluid supply circuit 22 is stretched up and down in the spindle head 11 so as to communicate with each cutting fluid nozzle 21.

工具交換アーム14は、アーム軸Mから互いに１８０°反対方向に突出させられた２つのアーム部31を有している。各アーム部31の先端部には半円弧凹状工具把持部32が設けられている。 The tool change arm 14 has two arm portions 31 that protrude from the arm axis M in directions opposite to each other by 180 °. A semi-arc concave tool grip 32 is provided at the tip of each arm 31.

工具の交換動作は、つぎの通りである。主軸12およびホルダ105には、これから交換されるべき２つの工具Ｔがそれぞれ前向き姿勢で保持されている。工具交換アーム14を後進限に位置させておいて、両アーム部31の工具把持部32が同両工具Ｔを把持するまで、工具交換アーム14を旋回させる。そして、工具交換アーム14を前進させる。そうすると、交換されるべき２つの工具Ｔは主軸12およびホルダ105から抜き取られる。工具交換アーム14を１８０°旋回させ、工具交換アーム14を後退させると、交換されるべき２つの工具Ｔは、交換された状態で、主軸12およびホルダ105にそれぞれ保持される。 The tool change operation is as follows. The main shaft 12 and the holder 105 hold two tools T to be exchanged in a forward posture. The tool change arm 14 is turned until the tool gripping portion 32 of both arm portions 31 grips both the tools T while the tool change arm 14 is positioned at the backward limit. Then, the tool change arm 14 is advanced. Then, the two tools T to be replaced are extracted from the main shaft 12 and the holder 105. When the tool change arm 14 is turned 180 ° and the tool change arm 14 is retracted, the two tools T to be changed are held on the spindle 12 and the holder 105 in the changed state.

図４において、ここでは、８つの切削液ノズル21が図示されている。これらの切削液ノズル21は、主軸軸線Lを中心とする円周C上に等間隔で配置されている。これらの切削液ノズル21に、便宜上、差異記号（N1〜N8）を付すこととする。８つの切削液ノズル21のうち、最低レベルの切削液ノズル21を、第１切削液ノズルN1とし、これより、切削液ノズル21の配置された円周Cにそって反時計方向に順次並ぶ切削液ノズル21を、第２〜第８切削液ノズルN2〜N8とする。 In FIG. 4, here, eight cutting fluid nozzles 21 are shown. These cutting fluid nozzles 21 are arranged at equal intervals on a circumference C centered on the spindle axis L. For the sake of convenience, a difference symbol (N1 to N8) is given to these cutting fluid nozzles 21. Among the eight cutting fluid nozzles 21, the cutting fluid nozzle 21 at the lowest level is designated as the first cutting fluid nozzle N1, and the cuttings sequentially arranged counterclockwise along the circumference C where the cutting fluid nozzle 21 is arranged. Let the liquid nozzle 21 be the second to eighth cutting liquid nozzles N2 to N8.

交換時の工具Tの描く円環状工具軌跡S（部分的にハッチングを施す）が示されている。工具軌跡Sは、アーム旋回半径Rを中心とし、これに、工具径dに相当する幅をもたせたものである。 An annular tool path S (partially hatched) drawn by the tool T at the time of replacement is shown. The tool trajectory S is centered on the arm turning radius R and has a width corresponding to the tool diameter d.

工具交換の際は、切削液ノズルへ21の切削液は、供給停止される。切削液の供給を停止した場合、切削液ノズルへ21の切削液供給回路22内には切削液が残留しており、残留している切削液は、これが皆無となるまでノズル21から自重によって垂れ落ちる。切削液ノズル21から垂れ落ちる切削液は、交換時の工具Ｔに付着する。とくに、工具Ｔのテーパ部Ｐに切削液が垂れ落ちると、工具テーパ部Ｐの汚れ・切粉の付着の要因となる。 When changing the tool, the supply of the cutting fluid 21 to the cutting fluid nozzle is stopped. When the cutting fluid supply is stopped, the cutting fluid remains in the cutting fluid supply circuit 22 of the cutting fluid nozzle 21 and the remaining cutting fluid droops from the nozzle 21 by its own weight until it is completely removed. drop down. The cutting fluid dripping from the cutting fluid nozzle 21 adheres to the tool T at the time of replacement. In particular, when the cutting fluid drips down on the taper portion P of the tool T, it becomes a cause of dirt and chips adhering to the tool taper portion P.

切削液の垂れ落ち現象は、同供給回路22内の切削液が皆無となるまで持続する。８つの同切削液ノズル21は、同円周Ｃ上に等間隔で配列されているため、切削液ノズルの配列レベルは、切削液ノズル21毎に相違し、これに対応して供給回路22内にもレベル差が生じる。そのため、高レベルの切削液ノズル21が切削液が垂れ落ちる時間と、低レベルの切削液ノズル21が切削液が垂れ落ちる時間とを比較すると、前者よりも後者が長い。すなわち、最低レベルに近い切削液ノズル21程、切削液の垂れ落ちる時間は長く掛かる。 The dripping phenomenon of the cutting fluid continues until there is no cutting fluid in the supply circuit 22. Since the eight cutting fluid nozzles 21 are arranged at equal intervals on the same circumference C, the arrangement level of the cutting fluid nozzles is different for each cutting fluid nozzle 21, and correspondingly in the supply circuit 22 There is also a level difference. Therefore, when comparing the time when the cutting fluid dripping from the high level cutting fluid nozzle 21 and the time when the cutting fluid dripping from the low level cutting fluid nozzle 21 are compared, the latter is longer than the former. In other words, the cutting fluid nozzle 21 that is closer to the lowest level takes a longer time for the cutting fluid to sag.

第１および第５切削液ノズルN1、N5は、工具軌跡S上に位置させられている。第２〜第４切削液ノズルN2〜N4は、工具軌跡Sの半径方向外側に位置させられている。第６〜第８切削液ノズルN6〜N8は、工具軌跡Sの半径方向内側に位置させられている。 The first and fifth cutting fluid nozzles N1 and N5 are positioned on the tool path S. The second to fourth cutting fluid nozzles N2 to N4 are located on the outer side in the radial direction of the tool locus S. The sixth to eighth cutting fluid nozzles N6 to N8 are positioned on the radially inner side of the tool locus S.

ここで、切削液の垂れ落ちる時間が長く掛かる３つの第１、第２および第８切削液ノズルN1、N2、N8に着目する。３つの第１、第２および第８切削液ノズルN1、N2、N8から垂れ落ちる切削液軌跡Dが垂直連続鎖線状で示されている。 Here, attention is paid to the three first, second, and eighth cutting fluid nozzles N1, N2, and N8 that take a long time for the cutting fluid to sag. The cutting fluid trajectory D that hangs down from the three first, second and eighth cutting fluid nozzles N1, N2, N8 is indicated by a vertical continuous chain line.

これらの３つの切削液ノズルN1、N2、N8のうち、第１および第８切削液ノズルN1、N8から垂れ落ちる切削液軌跡Dは、工具軌跡Sと交差させられている。このことは、第１および第８切削液ノズルN1、N8から垂れ落ちる切削液切削液が交換時の工具Tとは接触させられることを意味する。 Of these three cutting fluid nozzles N1, N2, and N8, the cutting fluid trajectory D dripping from the first and eighth cutting fluid nozzles N1 and N8 intersects with the tool trajectory S. This means that the cutting fluid cutting fluid dripping from the first and eighth cutting fluid nozzles N1, N8 is brought into contact with the tool T at the time of replacement.

工具テーパ部Ｐの汚れ・切粉の付着の問題は、主軸12に対する工具脱着等に問題を起こすことになり、好ましくは無いことは勿論である。 Needless to say, the problem of contamination of the tool taper portion P and adhesion of chips causes problems in attaching and detaching the tool to and from the spindle 12, and is not preferable.

このような問題を解決するために、ノズル21や回路22にチェックバルブ等（図示しない）を装備して、ノズル21や回路22のＯＮ・ＯＦＦをすることも考えられるが、その場合、装置が複雑となり、故障の原因ともなる。 In order to solve such a problem, it is conceivable that the nozzle 21 or the circuit 22 is equipped with a check valve or the like (not shown) and the nozzle 21 or the circuit 22 is turned ON / OFF. It becomes complicated and causes failure.

この発明の目的は、工具交換時に、切削液ノズルから垂れ落ちた切削液が工具に付着することを防止できる工作機械を提供することにある。 The objective of this invention is providing the machine tool which can prevent that the cutting fluid dripped from the cutting fluid nozzle adheres to a tool at the time of tool replacement | exchange.

この発明による工作機械は、主軸頭に支持されている水平状主軸と、主軸の側方に配置されかつ主軸に脱着される工具を収容しているマガジンと、主軸およびマガジン間に配置されかつ双方間で工具を受渡しするための垂直面内旋回自在の工具交換アームとを備えており、主軸頭上の、主軸の軸線を中心とする円周上複数か所に、主軸にそれぞれ向けられている複数の切削液ノズルが配置されており、交換時の工具は、主軸の軸方向から見て、円環状の軌跡を描くようになされている工作機械において、同切削液ノズルのうち、最低レベルの切削液ノズルから順次上向きに数えて、少なくとも１つ目の切削液ノズルが、主軸の軸方向から見て、同軌跡の半径方向外側に位置させられていることを特徴とするものである。 A machine tool according to the present invention includes a horizontal spindle supported by a spindle head, a magazine that is disposed on a side of the spindle and that accommodates a tool to be attached to and detached from the spindle, and is disposed between the spindle and the magazine. A tool changer arm that can swivel in a vertical plane for delivering tools between them, and is directed to the spindle at multiple locations on the spindle head and around the axis of the spindle. In a machine tool that is designed to draw an annular trajectory when viewed from the axial direction of the spindle, the cutting tool is the lowest level of the cutting fluid nozzle. Counting upwards sequentially from the liquid nozzle, at least the first cutting liquid nozzle is located radially outside the locus as viewed from the axial direction of the main shaft.

この発明による工作機械では、最低レベルの切削液ノズルから順次上向きに数えて、少なくとも１つ目の切削液ノズルから垂れ落ちる切削液は、交換時の工具の描く円環状軌跡の外側に向けられるため、同工具に付着することを防止できる。 In the machine tool according to the present invention, the cutting fluid that counts upward sequentially from the lowest level cutting fluid nozzle and hangs down from at least the first cutting fluid nozzle is directed outside the annular locus drawn by the tool at the time of replacement. , Can be prevented from adhering to the tool.

この発明によれば、工具交換時に、切削液ノズルから垂れ落ちた切削液が工具に付着することを防止できる工作機械が提供される。 According to this invention, the machine tool which can prevent that the cutting fluid dripped from the cutting fluid nozzle adheres to a tool at the time of tool replacement | exchange is provided.

この発明の実施の形態を図１を参照しながらつぎに説明する。 An embodiment of the present invention will be described next with reference to FIG.

図１は、冒頭の背景技術の項で説明した図４に相当し、主軸頭11、主軸12、工具交換アーム14および切削液ノズル21等を、主軸軸線Lの方向から見て、模式的に示すものである。さらに、冒頭の背景技術の項で、図２および図３を参照しながら説明した工作機械の基本的構成要素、すなわち、主軸頭11、主軸12、工具収容マガジン13および工具交換アーム14は、図１における説明において、準用される。以下、図４との相違点について、主として、説明する。 FIG. 1 corresponds to FIG. 4 described in the background section at the beginning, and schematically shows the spindle head 11, the spindle 12, the tool change arm 14, the cutting fluid nozzle 21, and the like when viewed from the direction of the spindle axis L. It is shown. Further, the basic components of the machine tool described with reference to FIGS. 2 and 3 in the background section at the beginning, that is, the spindle head 11, the spindle 12, the tool storage magazine 13, and the tool changing arm 14 are shown in FIG. 1 will be applied mutatis mutandis. Hereinafter, differences from FIG. 4 will be mainly described.

図１において、切削液ノズル21の数は、図４と同様に、８つである。８つの切削液ノズル21は、ここでは、主軸軸線Lを中心とする円周C上に、等間隔ではなくて、不等間隔で配置されている。これらの切削液ノズル21に、差異起号N1〜N8を付して示す。 In FIG. 1, the number of cutting fluid nozzles 21 is eight as in FIG. Here, the eight cutting fluid nozzles 21 are arranged at unequal intervals on the circumference C around the main axis L, not at equal intervals. These cutting fluid nozzles 21 are shown with differential numbers N1 to N8.

８つの切削液ノズル21のうち、最低レベルの切削液ノズル21を、第１切削液ノズルN1とし、これより、切削液ノズル21の配置された円周Cにそって反時計方向に順次並ぶ切削液ノズル21を、第２〜第８切削液ノズルN2〜N8とする。第６切削液ノズルN6は、８つの切削液ノズルN1〜N8のうち、最高レベルに位置させられている。 Among the eight cutting fluid nozzles 21, the cutting fluid nozzle 21 at the lowest level is designated as the first cutting fluid nozzle N1, and the cuttings sequentially arranged counterclockwise along the circumference C where the cutting fluid nozzle 21 is arranged. Let the liquid nozzle 21 be the second to eighth cutting liquid nozzles N2 to N8. The sixth cutting fluid nozzle N6 is positioned at the highest level among the eight cutting fluid nozzles N1 to N8.

第１〜第３切削液ノズルN1、N2、N3から垂れ落ちる切削液軌跡Dが垂直連続鎖線状で示されている。 A cutting fluid locus D that hangs down from the first to third cutting fluid nozzles N1, N2, and N3 is indicated by a vertical continuous chain line.

第１〜第５切削液ノズルN1〜N5は、工具軌跡Sの半径方向外側に位置させられている。第６切削液ノズルN6は、工具軌跡S上に位置させられている。第７および第８切削液ノズルN7、N8は、工具軌跡Sの半径方向内側に位置させられている。 The first to fifth cutting fluid nozzles N1 to N5 are located on the radially outer side of the tool locus S. The sixth cutting fluid nozzle N6 is positioned on the tool path S. The seventh and eighth cutting fluid nozzles N7 and N8 are located on the radially inner side of the tool locus S.

各切削液ノズルN1〜N8に対し、供給停止時から切削液の垂れ落ちが停止するまで時間を計測した。その時間は、第５および第６切削液ノズルN5、N6ではほぼ零に近く、これに、第３、第４、第７および第８切削液ノズルN3、N4、N7、N8が続き、第１および第２切削液ノズルN1、N2はダラダラと出続け、第１切削液ノズルN1では３０秒近く経っても出続けていた。 For each of the cutting fluid nozzles N1 to N8, the time was measured from when the supply was stopped until the dripping of the cutting fluid stopped. The time is nearly zero for the fifth and sixth cutting fluid nozzles N5, N6, followed by the third, fourth, seventh and eighth cutting fluid nozzles N3, N4, N7, N8, Further, the second cutting fluid nozzles N1 and N2 continued to come out, and the first cutting fluid nozzle N1 continued to come out even after nearly 30 seconds.

第６切削液ノズルN6から切削液が垂れ落ちると、その切削液は、交換時の工具Tと接触させられる可能性があるが、その垂れ落ち時間は、上記の通り、比較的短いため、垂れ落ちによる影響は少ない。第７および第８切削液ノズルN7、N8から垂れ落ちる切削液も、工具Tと接触させられる可能性があるが、その影響は、第６切削液ノズルN6と同様に、少ない。 When the cutting fluid drips from the sixth cutting fluid nozzle N6, the cutting fluid may be brought into contact with the tool T at the time of replacement. However, since the sag time is relatively short as described above, it drips. The impact of the drop is small. The cutting fluid that hangs down from the seventh and eighth cutting fluid nozzles N7 and N8 may also be brought into contact with the tool T, but the influence is small as in the sixth cutting fluid nozzle N6.

第１および第２切削液ノズルN1、N2からは、比較的長時間にわたって、切削液が垂れ落ちるが、その軌跡Dは、工具軌跡Sの外側にあるため、垂れ落ちる切削液が工具Ｔに付着する心配はない。 The cutting fluid drips from the first and second cutting fluid nozzles N1 and N2 for a relatively long time, but since the locus D is outside the tool locus S, the dripping cutting fluid adheres to the tool T. There is no worry to do.

図１における切削液ノズル21の配置態様を検証すると、主軸軸線L（アーム軸M）を通る水平線Nより下方レベルであって、工具軌跡S上およびその内側には切削液ノズル21が無いことが好ましい。 When the arrangement mode of the cutting fluid nozzle 21 in FIG. 1 is verified, it is found that there is no cutting fluid nozzle 21 on the tool trajectory S and inside thereof at a level below the horizontal line N passing through the spindle axis L (arm axis M). preferable.

この発明による工作機械の主軸およびその周辺部を正面側より見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the main axis | shaft of the machine tool by this invention, and its peripheral part from the front side. 従来の工作機械の全体概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole schematic structure of the conventional machine tool. 同従来の工作機械の主軸およびその周辺部の垂直縦断面図である。It is the vertical longitudinal cross-sectional view of the main axis | shaft of the conventional machine tool and its peripheral part. 同従来の工作機械の主軸およびその周辺部を正面側より見た図１相当の模式図である。It is the schematic diagram equivalent to FIG. 1 which looked at the main axis | shaft of the conventional machine tool and its peripheral part from the front side.

符号の説明Explanation of symbols

11 主軸頭
12 主軸
13 マガジン
14 工具交換アーム
21 切削液ノズル
T 工具 11 Spindle head
12 Spindle
13 Magazine
14 Tool change arm
21 Cutting fluid nozzle
T tool

Claims

主軸頭に支持されている水平状主軸と、主軸の側方に配置されかつ主軸に脱着される工具を収容しているマガジンと、主軸およびマガジン間に配置されかつ双方間で工具を受渡しするための垂直面内旋回自在の工具交換アームとを備えており、主軸頭上の、主軸の軸線を中心とする円周上複数か所に、主軸にそれぞれ向けられている複数の切削液ノズルが配置されており、交換時の工具は、主軸の軸方向から見て、円環状の軌跡を描くようになされている工作機械において、
同切削液ノズルのうち、最低レベルの切削液ノズルから順次上向きに数えて、少なくとも１つ目の切削液ノズルが、主軸の軸線を通る水平線より下方レベルであって、主軸の軸方向から見て、同軌跡の半径方向外側に位置させられていることを特徴とする工作機械。 A horizontal spindle supported by the spindle head, a magazine placed on the side of the spindle and containing a tool to be attached to and detached from the spindle, and arranged between the spindle and the magazine and for transferring tools between the two The tool changer arm is capable of swiveling in a vertical plane, and a plurality of cutting fluid nozzles respectively directed to the spindle are arranged at a plurality of positions on the spindle head around the axis of the spindle. The tool at the time of replacement is a machine tool designed to draw an annular locus when viewed from the axial direction of the spindle.
Among the cutting fluid nozzles, counting upward from the lowest level cutting fluid nozzle, at least one cutting fluid nozzle is at a level below the horizontal line passing through the axis of the spindle, and is viewed from the axial direction of the spindle. A machine tool characterized by being positioned radially outside the locus.