JP6694226B2 - マシニングセンタ - Google Patents

Description

本発明は、ワークに旋削加工を施すことが可能なマシニングセンタに関する。

マシニングセンタは、ワーク（工作物）の取り付けを変更することなく、フライス、エンドミル、ドリル、タップ等の各種ツールを交換しながら加工を行うＮＣ工作機械である。

従来のマシニングセンタの一例として、特許文献１には、架台となるベッドに立設されたコラムと、コラムに設けられたＸ軸ガイドと、Ｘ軸ガイドに沿って移動するサドルと、このサドルに設けられたＺ軸ガイドと、主軸を支持するとともにＺ軸ガイドに沿って移動する主軸ヘッドと、Ｘ軸ガイドおよびＺ軸ガイドと直交する水平前後方向に設けられたＹ軸ガイドと、Ｙ軸ガイドに沿って移動するテーブルとを備えたものが開示されている。

特開２００６−１２３１３１号公報

例えば、ワークに貫通孔を形成する際、その一部にテーパ面が存在する場合、このテーパ面の加工は、通常、マシニングセンタによる加工よりも旋盤による旋削加工によって行われることが望ましい。マシニングセンタによってワークのテーパ面を加工しようとすると、例えばボールエンドミルによる加工が可能ではあるものの、効率の良い加工を施すことができないためである。

したがって、ワークに貫通孔とテーパ面とを形成する場合には、マシニングセンタと旋盤とを併用することになる。しかしながら、マシニングセンタによる加工と旋盤による加工を併用すると、これらを並設することで、加工装置の全体構成が大型化するとともに、ワークをマシニングセンタから旋盤へと固定し直す必要が生じ、加工効率が低下することになる。また、上記の加工を複合旋盤により行うことも考えられるが、高額な設備投資が必要になる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ワークに旋削加工を施すことが可能なマシニングセンタを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、ワークを保持するテーブルと、ツールを保持する主軸と、前記主軸に保持されるとともに、前記ワークを保持する保持具と、を備えるマシニングセンタであって、前記テーブルは、前記ワークを保持する保持部と、前記保持具に保持されたワークを加工する加工部とを備え、前記テーブルは、前記保持部と前記加工部の位置を変更するように回転軸まわりに回転可能に構成され、前記テーブルの前記回転軸は、前記主軸の回転軸に対して直交しており、前記テーブルは、回転によって、前記保持部が前記主軸と向き合う姿勢と、前記加工部が前記主軸と向き合う姿勢とに姿勢変更可能に構成されることを特徴とする。

かかる構成によれば、マシニングセンタは、テーブルの保持部にワークを保持させた状態で、主軸に装着したツールにより、従来通りの加工を行うことができる。また、マシニングセンタは、保持具を主軸に取り付け、この保持具にワークを保持させることで、主軸によりワークを回転させることができる。これにより、主軸によってワークを回転させつつ、テーブルに備えた加工部によってワークに旋削加工を施すことが可能になる。

このように、本発明に係るマシニングセンタは、旋削加工も可能であるため、ワークを効率良く加工し、製品の製造コストを大幅に低下させることができる。また、本発明によらずに生産ラインにマシニングセンタと旋盤とを並設する場合や複合旋盤を設置する場合と比較して、本発明では、装置の全体構成を可及的に小型化でき、しかも高額な設備投資を必要としない。

また、本発明に係るマシニングセンタによれば、前記保持部は、前記ツールにより前記ワークを加工するときに前記ワークを保持する第一保持部と、前記加工部による前記ワークの加工が終了した後に前記ワークを保持する第二保持部とを備え、前記テーブルは、前記第一保持部が前記主軸と向き合う第一姿勢と、前記加工部が前記主軸と向き合う第二姿勢と、前記第二保持部が前記主軸と向き合う第三姿勢とに姿勢変更可能に構成されており、前記テーブルは、前記ツールによる前記ワークの加工が終了した後に、回転によって前記第一姿勢から前記第二姿勢へと姿勢を変更し、前記テーブルは、前記加工部による前記ワークの加工が終了した後に、回転によって前記第二姿勢から前記第三姿勢へと姿勢を変更することができる。これにより、主軸に取り付けられたツールによる加工を行う場合と、加工部による旋削加工を行う場合とにおいて、保持部及び加工部を各加工に適した位置に配置することが可能になる。

本発明によれば、マシニングセンタによってワークに旋削加工を施すことが可能になる。

第一実施形態に係るマシニングセンタの斜視図である。 マシニングセンタによる加工の一工程を示す斜視図である。 マシニングセンタによる加工の一工程を示す斜視図である。 マシニングセンタによる加工の概略を示す断面図である。 マシニングセンタによる加工の一工程を示す側面図である。 マシニングセンタによる加工の一工程を示す斜視図である。 第二実施形態に係るマシニングセンタの斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図６は本発明に係るマシニングセンタの第一実施形態を示す。

図１乃至図３に示すように、マシニングセンタ１は、ワークＷを保持するテーブル２と、各種のツールＴ１を保持可能な主軸３と、主軸３に保持されるとともに、ワークＷを保持する保持具４とを主に備える。

テーブル２は、主軸３により保持されたツールＴ１によりワークＷを加工する際に、このワークＷを保持する第１保持部５と、保持具４に保持されたワークＷを加工する加工部６と、ワークＷに対する加工が終了した際に、このワークＷを保持する第２保持部７とを備える。テーブル２は、第１保持部５、加工部６及び第２保持部７の位置を変更するように構成される。

また、図１乃至図３に示すように、テーブル２は、本体部としての長方形状のプレート８を有する。このプレート８は、第１保持部５を構成する第１の面９と、加工部６を構成する第２の面１０と、第２保持部７を構成する第３の面１１とを有する。テーブル２は、第１の面９が上方に面する第１姿勢（図１、図２参照）と、第２の面１０が上方に面する第２姿勢（図３参照）と、第３の面１１が上方に面する第３姿勢（図５、図６参照）とに姿勢変更可能に構成されてなる。具体的には、テーブル２は、図示しないモータにより所定の回転軸Ｏまわりに回転可能に構成されている。モータの駆動により、テーブル２は、回転軸Ｏまわりに約９０°毎に回転し、第１姿勢から第３姿勢へとその姿勢を変更できる。また、テーブル２は、図示しない駆動機構によってＹ軸方向（前後方向）に移動可能に構成される。

第１保持部５は、プレート８の第１の面９に設けられており、図示しないクランプ等の保持手段により、ワークＷを着脱自在に保持できる。加工部６は、プレート８の第２の面１０に着脱自在に保持されるバイト等のツールＴ２を有する。第２保持部７は、第１保持部５が設けられる第１の面９とは反対側に位置する第３の面１１に形成されており、ワークＷを保持可能な支柱１２を有する。

主軸３は、図示しない工具マガジンに収納される多種のツールＴ１を交換可能に保持することができる。主軸３は、図示しないモータにより回転可能に構成される。主軸３は、図示しない駆動機構によって、Ｚ軸方向（上下方向）及びＸ軸方向（左右方向）に移動可能に構成される。主軸３は、図示しないチャック等の保持手段により、保持具４を着脱自在に保持することができる。

保持具４は、クランプ等の保持手段（図示せず）により、ワークＷを着脱自在に保持するように構成される。この保持手段は、遠心力を利用してワークＷの保持力を確保するように構成されてもよい。また、図４に示すように、保持具４は、第２保持部７の支柱１２がこの保持具４に接触したことを検知するセンサ１３を具備する。

以下、上記構成のマシニングセンタ１によりワークＷを加工する方法について説明する。

まず、図１に示すように、ワークＷを第１保持部５に固定する。具体的には、テーブル２が、第１保持部５を構成する第１の面９が上方を向く第１姿勢に設定される。その後、第１保持部５にワークＷが取り付けられる。次に、マシニングセンタ１は、主軸３にドリルからなるツールＴ１を保持させるとともに、ワークＷの上面側から加工を施す。具体的には、図４（ａ）（ｂ）に示すように、マシニングセンタ１は、ツールＴ１により、ワークＷに貫通孔１４を形成する。

ワークＷに貫通孔１４が形成されると、主軸３に装着されていたツールＴ１が取り外されて工具マガジンに収納され、保持具４が主軸３に装着される（図２参照）。その後、主軸３は、保持具４をワークＷに接触させてこれを保持させる。マシニングセンタ１は、テーブル２の第１保持部５によるワークＷの保持を解除するとともに、主軸３を上昇させる。

図３に示すように、ワークＷを所定の位置まで上昇させると、マシニングセンタ１は、主軸３の上昇を停止させるとともに、テーブル２を回転させて、第１姿勢から第２姿勢へと姿勢を変更させる。第２姿勢では、テーブル２の加工部６に支持されるツールＴ２が上方を向いた状態となる（図３、図４（ｂ）参照）。その後、マシニングセンタ１は、主軸３を回転させつつ下降させ、ワークＷをテーブル２のツールＴ２に接触させる。これにより、ワークＷに所定の旋削加工が施される。図４（ｃ）に示すように、この旋削加工によって、ワークＷには貫通孔１４に繋がるテーパ面１５が形成される。

旋削加工が終了すると、マシニングセンタ１は、主軸３を上昇させ、ワークＷをテーブル２のツールＴ２から離間させる。その後、テーブル２が回転し、第２姿勢から第３姿勢へと移行する。図５（ａ）に示すように、第３姿勢では、第２保持部７の支柱１２が上方を向いた状態となる。この状態で、マシニングセンタ１は、主軸３を下降させ、ワークＷの貫通孔１４に第２保持部７の支柱１２を挿通させる。

さらに主軸３を下降させていくと、図５（ｂ）に示すように、支柱１２の先端部が保持具４に設けられたセンサ１３に接触する。センサ１３が支柱１２との接触を検知すると、マシニングセンタ１は、保持具４によるワークＷの保持を解除する。その後、マシニングセンタ１は、図５（ｃ）、図６に示すように、主軸３を上昇させ、保持具４をワークＷから離間させる。これにより、ワークＷは支柱１２を介して第２保持部７に保持される。その後、ワークＷは、第２保持部７から取り外され、次工程へと移送される。

以上説明した本実施形態に係るマシニングセンタ１によれば、テーブル２を第１姿勢として第１保持部５にワークＷを保持させた状態で、主軸３に装着したツールＴ１により、従来通りの加工を行うことができる。また、マシニングセンタ１は、保持具４を主軸３に取り付け、この保持具４にワークＷを保持させることで、ワークＷを回転させることが可能になる。この状態で、テーブル２を第１姿勢から第２姿勢に変更することで、第１保持部５と加工部６の位置を変更し、加工部６のツールＴ２によって、ワークＷに旋削加工を施すことができる。

以上の如く、マシニングセンタ１は、旋削加工も可能であるため、ワークＷを効率良く加工し、製品の製造コストを大幅に低下させることが可能になる。さらに、本発明によらずに生産ラインにマシニングセンタと旋盤とを並設する場合や複合旋盤を設置する場合と比較して、本発明では、装置の全体構成を可及的に小型化でき、しかも高額な設備投資を必要としない。

図７は、本発明に係るマシニングセンタの第二実施形態を示す。本実施形態に係るマシニングセンタ１は、テーブル２に設けられる第２保持部７の構成が第一実施形態とは異なる。図７（ａ）に示すように、テーブル２の第２保持部７は、ワークＷの一部に接触可能な突起部１６を有する。突起部１６は、テーブル２におけるプレート８の第３の面１１に形成されている。この突起部１６は、センサ１７を具備しており、ワークＷの一部との接触を検知できる。一方、ワークＷには、このセンサ１７に接触可能な突起部１８が形成されている。

なお、上記の第一実施形態に係るマシニングセンタ１では、保持具４の一部にセンサ１３を備えていたが、本実施形態では、保持具４にこのセンサ１３を設けなくともよい。

加工が終了したワークＷを第２保持部７に保持させる場合、マシニングセンタ１は、ワークＷを、図７（ａ）に示す位置から第３姿勢にて待機するテーブル２に向かって下降させる。これにより、ワークＷがテーブル２に係るプレート８の第３の面１１に載置される（図７（ｂ）参照）。

このとき、図７（ｂ）に示すように、第３の面１１上において、ワークＷの突起部１８は、第２保持部７の突起部１６から離れた位置にある。その後、マシニングセンタ１は、主軸３を低速にて回転させる。ワークＷは、主軸３とともに回転し、これによってワークＷの突起部１８が第２保持部７の突起部１６に接近する。

図７（ｃ）に示すように、ワークＷの突起部１８が第２保持部７における突起部１６に接触すると、センサ１７がこれを検知する。センサ１７の検知信号により、マシニングセンタ１は、主軸３を停止させ、保持具４によるワークＷの保持を解除する。以上により、ワークＷは、その突起部１８が第２保持部７の突起部１６に接触した位置にて、この第２保持部７に支持される。その後、ワークＷは第２保持部７から取り外され、次工程へと移送される。

以上のように、本実施形態では、加工終了後に、ワークＷを所定の向き又は姿勢で第２保持部７に支持させることができる。これにより、次工程においてワークＷにさらなる加工が施される場合に、ワークＷをこの加工に適した向き又は姿勢で移送することができる。これにより、製品の製造効率を一層向上させ、その製造コストを大幅に低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の実施形態では 立形のマシニングセンタを例示したが、これに限定されず、横形のマシニングセンタにも本発明を適用できる。

１ マシニングセンタ
２ テーブル
３ 主軸
４ 保持具
５ 保持部（第１保持部）
６ 加工部
Ｔ１ ツール
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークを保持するテーブルと、ツールを保持する主軸と、前記主軸に保持されるとともに、前記ワークを保持する保持具と、を備えるマシニングセンタであって、
   前記テーブルは、前記ワークを保持する保持部と、前記保持具に保持されたワークを加工する加工部とを備え、
   前記テーブルは、前記保持部と前記加工部の位置を変更するように回転軸まわりに回転可能に構成され、
   前記テーブルの前記回転軸は、前記主軸の回転軸に対して直交しており、
   前記テーブルは、回転によって、前記保持部が前記主軸と向き合う姿勢と、前記加工部が前記主軸と向き合う姿勢とに姿勢変更可能に構成されることを特徴とするマシニングセンタ。
2. 前記保持部は、前記ツールにより前記ワークを加工するときに前記ワークを保持する第一保持部と、前記加工部による前記ワークの加工が終了した後に前記ワークを保持する第二保持部とを備え、
   前記テーブルは、前記第一保持部が前記主軸と向き合う第一姿勢と、前記加工部が前記主軸と向き合う第二姿勢と、前記第二保持部が前記主軸と向き合う第三姿勢とに姿勢変更可能に構成されており、
   前記テーブルは、前記ツールによる前記ワークの加工が終了した後に、回転によって前記第一姿勢から前記第二姿勢へと姿勢を変更し、
   前記テーブルは、前記加工部による前記ワークの加工が終了した後に、回転によって前記第二姿勢から前記第三姿勢へと姿勢を変更する請求項１に記載のマシニングセンタ。

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