JP7507264B1 - Machine Tools - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの大きさにかかわらずワークの交換部を構成できるようにする。【解決手段】工作機械は、ギヤを加工するための加工領域と、ギヤに加工されるワークが待機する待機領域とを有する。この工作機械は、加工領域にある(i)所定方向から見た場合にワークの外形より小さい外形を有する、ワークを保持する第１保持部と、待機領域にある(ii)所定方向から見た場合にワークの外形より小さい外形を有するワークを保持する第２保持部と、を交換する交換部を備える。【選択図】図３[Problem] To make it possible to configure a workpiece exchange unit regardless of the size of the workpiece. [Solution] A machine tool has a machining area for machining gears and a waiting area where the workpiece to be machined into a gear waits. This machine tool has an exchange unit that exchanges between (i) a first holding unit in the machining area that holds a workpiece and has an outer shape smaller than that of the workpiece when viewed from a predetermined direction, and (ii) a second holding unit in the waiting area that holds a workpiece and has an outer shape smaller than that of the workpiece when viewed from a predetermined direction. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、ギヤを加工する工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool for machining gears.

工作機械には、回転するワークに対して工具を移動させるターニングセンタ、回転する工具をワークに対して移動させるマシニングセンタ、材料をレーザで溶かしながら積層加工する付加加工機、およびこれらの機能を複合的に備える複合加工機などがある。ギヤの加工は従来、専用機を用いた少品種大量生産（いわゆるロット生産）が一般的であったが、近年の自動車等の電動化やロボット産業の促進などに伴ってギヤの多品種大量生産が可能な複合加工機の需要が高まっている。 Machine tools include turning centers, which move a tool relative to a rotating workpiece, machining centers, which move a rotating tool relative to a workpiece, additive processing machines, which perform additive processing while melting material with a laser, and multi-tasking machines, which combine these functions. Gear processing has traditionally been carried out using dedicated machines for mass production of a small number of products (so-called lot production), but in recent years, with the electrification of automobiles and the promotion of the robotics industry, there has been an increasing demand for multi-tasking machines capable of mass production of a wide variety of gears.

このような工作機械にはワークの加工領域と待機領域が設定され、加工領域にある加工済ワークと、待機領域にある未加工ワークとを自動交換可能なワーク交換装置が設けられる（特許文献１参照）。ワーク交換装置は、それらのワークを同時に把持可能な一対の把持部を有するアームと、そのアームを一体に回転させる回転機構を有する。 Such machine tools are provided with a workpiece machining area and a waiting area, and are equipped with a workpiece exchange device that can automatically exchange a machined workpiece in the machining area with an unmachined workpiece in the waiting area (see Patent Document 1). The workpiece exchange device has an arm with a pair of grippers that can simultaneously grip the workpieces, and a rotation mechanism that rotates the arm together.

特開２０１３－２０２６９３号公報JP 2013-202693 A

このようなワーク交換装置は、把持部がワークを直に把持するため、そのワークの外形を考慮して把持部の大きさを設計する必要がある。ギヤの外径が大きくなるほどワークの外径も大きくなるため、加工対象となり得る最大径のギヤを念頭に把持部ひいてはアームを設計する必要がある。 In this type of workpiece exchange device, the gripper directly grips the workpiece, so the size of the gripper must be designed taking into account the outer diameter of the workpiece. Since the larger the outer diameter of the gear, the larger the outer diameter of the workpiece also becomes, so the gripper and therefore the arm must be designed with the largest diameter gear that can be machined in mind.

本発明のある態様は、ギヤを加工するための加工領域と、ギヤに加工されるワークが待機する待機領域とを有する工作機械である。この工作機械は、加工領域にある(i)所定方向から見た場合にワークの外形より小さい外形を有する、ワークを保持する第１保持部と、待機領域にある(ii)所定方向から見た場合にワークの外形より小さい外形を有するワークを保持する第２保持部と、を交換する交換部を備える。 One aspect of the present invention is a machine tool having a machining area for machining gears and a waiting area where a workpiece to be machined into a gear waits. This machine tool has an exchange unit that exchanges between a first holding unit in the machining area that holds a workpiece and that has an outer shape smaller than that of the workpiece when viewed from a predetermined direction, and a second holding unit in the waiting area that holds a workpiece and that has an outer shape smaller than that of the workpiece when viewed from a predetermined direction, (ii).

本発明によれば、ワークの大きさにかかわらずワークの交換部を構成できる。 According to the present invention, a workpiece exchange section can be constructed regardless of the size of the workpiece.

実施形態に係る工作機械の構成を表す斜視図である。1 is a perspective view showing a configuration of a machine tool according to an embodiment; 工作機械の平面図である。FIG. 工作機械の側面図である。FIG. 工具の取付工程の一例を表す図である。11A to 11C are diagrams illustrating an example of a tool mounting process. ＡＷＣ２６およびその周辺の構成および動作を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration and operation of an AWC 26 and its peripherals. ワークを保持する治具の構成を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a jig for holding a workpiece. ワークの加工時の支持構造を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing a support structure during machining of a workpiece.

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の工作機械は、ギヤのミーリング加工が可能な複合加工機として構成されている。 One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The machine tool of this embodiment is configured as a multi-tasking machine capable of milling gears.

図１は、実施形態に係る工作機械の構成を表す斜視図である。図２は工作機械の平面図であり、図３は工作機械の側面図である。なお、工作機械１を正面からみて上下方向，前後方向，左右方向を、それぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向とする。 Figure 1 is a perspective view showing the configuration of a machine tool according to an embodiment. Figure 2 is a plan view of the machine tool, and Figure 3 is a side view of the machine tool. Note that when looking at the machine tool 1 from the front, the up-down direction, the front-rear direction, and the left-right direction are defined as the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.

図１に示すように、工作機械１は、加工装置２および制御装置４を備える。加工装置２を覆うように装置筐体が設けられ、その前面に操作盤が設けられるが、これらの図示については省略する。 As shown in FIG. 1, the machine tool 1 includes a processing device 2 and a control device 4. A device housing is provided to cover the processing device 2, and a control panel is provided on the front side of the device housing, but these are not shown in the figure.

加工装置２は、ベッド１０上にコラム１２、主軸台１４および支持台１６等を搭載して構成される。コラム１２には主軸頭１８が設けられる。主軸頭１８は工具主軸１５を回転可能に支持し、主軸台１４はワーク主軸１７を回転可能に支持する。支持台１６は、加工前後で待機するワークを支持する。 The machining device 2 is configured by mounting a column 12, a headstock 14, a support table 16, etc. on a bed 10. A spindle head 18 is provided on the column 12. The spindle head 18 rotatably supports a tool spindle 15, and the headstock 14 rotatably supports a work spindle 17. The support table 16 supports a workpiece that is waiting before and after machining.

ベッド１０の前部に隔壁２０が立設され、隔壁２０を境として前方に待機領域２２が形成され、後方に加工領域２４が形成される。すなわち、隔壁２０が待機領域２２と加工領域２４とを区画する。主軸頭１８および主軸台１４は加工領域２４に配置され、支持台１６は待機領域２２に配置される。待機領域２２はギヤに加工されるワークが待機する領域であり、加工領域２４はギヤを加工するための領域である。 A partition wall 20 is erected at the front of the bed 10, and a waiting area 22 is formed in front of the partition wall 20, and a machining area 24 is formed behind the partition wall 20. In other words, the partition wall 20 separates the waiting area 22 from the machining area 24. The spindle head 18 and headstock 14 are disposed in the machining area 24, and the support table 16 is disposed in the waiting area 22. The waiting area 22 is an area where the workpiece to be machined into gears waits, and the machining area 24 is an area for machining the gears.

隔壁２０の下方にＡＷＣ２６（Automatic Work Changer）が設けられ、ベッド１０の側方にＡＴＣ２８（Automatic Tool Changer）が設けられている。ＡＷＣ２６は、未加工ワークと加工済ワークとを交換するワーク交換装置である。ＡＴＣ２８は、使用前工具と使用済工具とを交換する工具交換装置である。これらの工具は、ベッド１０に隣接する工具収容部２９（マガジン等）から取り出され、また収納される。 An AWC 26 (Automatic Work Changer) is provided below the bulkhead 20, and an ATC 28 (Automatic Tool Changer) is provided to the side of the bed 10. The AWC 26 is a work changer that exchanges unmachined work with machined work. The ATC 28 is a tool changer that exchanges pre-use tools with used tools. These tools are taken out from and stored in a tool storage section 29 (magazine, etc.) adjacent to the bed 10.

コラム１２は、ベッド１０に設けられたサドル３０に支持されている。サドル３０は、ベッド１０上で左右に延びるガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動可能に支持されている。コラム１２は、サドル３０上で前後に延びるガイドレール３４に沿ってＹ軸方向に移動可能に支持されている。 The column 12 is supported by a saddle 30 provided on the bed 10. The saddle 30 is supported so as to be movable in the Z-axis direction along a guide rail 32 that extends left and right on the bed 10. The column 12 is supported so as to be movable in the Y-axis direction along a guide rail 34 that extends front and rear on the saddle 30.

主軸頭１８は、サドル４０に固定される固定部３１と、固定部３１に対して回転する回転部３３を有する。固定部３１は、Ｙ軸方向に延びる回転軸を有し、回転部３３を回転可能に支持する。回転部３３は、工具主軸１５を回転可能に支持する。工具主軸１５には、ミーリング加工を行うための工具（図示略）が着脱可能である。主軸頭１８には、回転部３３および工具主軸１５をそれぞれ回転させるモータが内蔵されている。サドル４０は、コラム１２の前面に設けられたガイドレール４２に沿ってＸ軸方向に移動可能（昇降可能）に支持されている。 The spindle head 18 has a fixed part 31 fixed to the saddle 40 and a rotating part 33 that rotates relative to the fixed part 31. The fixed part 31 has a rotation axis extending in the Y-axis direction and rotatably supports the rotating part 33. The rotating part 33 rotatably supports the tool spindle 15. A tool (not shown) for performing milling can be attached and detached to the tool spindle 15. The spindle head 18 has built-in motors that rotate the rotating part 33 and the tool spindle 15. The saddle 40 is supported so that it can move (rise and fall) in the X-axis direction along a guide rail 42 provided on the front surface of the column 12.

サドル３０、コラム１２およびサドル４０の移動は、図示略の送り機構とそれを駆動するサーボモータにより実現される。この送り機構は、例えばボールねじを用いたねじ送り機構である。主軸頭１８は、各部がガイドレール３２，３４，４２に沿って移動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向（３軸方向）に移動可能である。主軸頭１８の回転部３３は、Ｙ軸と平行な軸Ｂ１を中心に固定部３１に対して回転可能である。工具主軸１５は、軸Ｂ１に垂直な軸Ｌを中心に回転部３３に対して回転可能である。 The movement of the saddle 30, column 12, and saddle 40 is achieved by a feed mechanism (not shown) and a servo motor that drives it. This feed mechanism is, for example, a screw feed mechanism using a ball screw. The spindle head 18 can move in the X-, Y-, and Z-axis directions (three axis directions) as each part moves along the guide rails 32, 34, and 42. The rotating part 33 of the spindle head 18 can rotate relative to the fixed part 31 around axis B1 that is parallel to the Y-axis. The tool spindle 15 can rotate relative to the rotating part 33 around axis L that is perpendicular to axis B1.

主軸台１４はコラム１２の前方に位置し、鉛直方向の第１軸Ｌ１を中心にワーク主軸１７を回転可能に支持する。ワーク主軸１７は、後述の治具に保持されたワーク（図示略）を第１軸Ｌ１に沿って下方から支持する。主軸台１４と支持台１６とは、隔壁２０に対して反対側に位置する。 The headstock 14 is located in front of the column 12 and supports the work spindle 17 so that it can rotate about a first vertical axis L1. The work spindle 17 supports a workpiece (not shown) held in a jig (described below) from below along the first axis L1. The headstock 14 and the support table 16 are located on opposite sides of the partition wall 20.

支持台１６は、後述の治具に保持されたワーク（図示略）を鉛直方向の第２軸Ｌ２に沿って下方から支持する。支持台１６は、加工前後のワークを保持して一時的に待機させる。支持台１６に未加工ワークを待機させた状態でワーク形状の計測やワークオフセットの設定などの段取り処理も行われる。このため、待機領域２２は「段取り領域」としても機能する。 The support table 16 supports the workpiece (not shown) held in a jig (described below) from below along a second vertical axis L2. The support table 16 holds the workpiece before and after machining and holds it temporarily in standby. With the unmachined workpiece waiting on the support table 16, setup processes such as measuring the workpiece shape and setting the work offset are also performed. For this reason, the standby area 22 also functions as a "setup area."

隔壁２０の中央に待機領域２２と加工領域２４とを連通させる開口が設けられ、その開口を開閉可能な回転式のシャッタ４４が設けられている。シャッタ４４の直下にＡＷＣ２６が設けられている。ＡＷＣ２６は、支持台１６に支持されるワークと、ワーク主軸１７に支持されるワークとを交換する「交換部」として機能する。 An opening is provided in the center of the partition 20 to connect the waiting area 22 and the machining area 24, and a rotary shutter 44 is provided to open and close the opening. The AWC 26 is provided directly below the shutter 44. The AWC 26 functions as an "exchange unit" that exchanges the workpiece supported by the support table 16 with the workpiece supported by the work spindle 17.

ＡＷＣ２６は、水平方向に延びるアーム４６と、アーム４６を鉛直方向の第３軸Ｌ３を中心に回転させる駆動機構４８を有する。アーム４６の中心が駆動機構４８の回転軸に接続されている。駆動機構４８は、アーム４６を回転させる「アーム回転機構」と、シャッタ４４を回転させる「シャッタ回転機構」を含む。アーム４６の両端には、支持台１６に支持されるワークと、ワーク主軸１７に支持されるワークとを同時に把持可能な一対の把持部が設けられるが、その詳細については後述する。 The AWC 26 has an arm 46 extending horizontally and a drive mechanism 48 that rotates the arm 46 around a third axis L3 in the vertical direction. The center of the arm 46 is connected to the rotation axis of the drive mechanism 48. The drive mechanism 48 includes an "arm rotation mechanism" that rotates the arm 46 and a "shutter rotation mechanism" that rotates the shutter 44. A pair of gripping parts are provided on both ends of the arm 46, which can simultaneously grip a workpiece supported by the support base 16 and a workpiece supported by the work spindle 17, and details of these will be described later.

ＡＴＣ２８は、工具収容部２９から取り出された工具（使用前工具）と、工具主軸１５に保持された工具（使用済工具）とを交換するが、その詳細については説明を省略する。 The ATC 28 exchanges the tool (unused tool) taken out of the tool storage section 29 with the tool (used tool) held in the tool spindle 15, but details are omitted here.

図２にも示すように、ベッド１０は、ガイドレール３２の前方において中央寄りに小幅の加工領域２４を有する。その加工領域２４の片側（左側）に載置台５０が設けられ、その載置台５０にホブストッカ５２が載置されている。ホブストッカ５２は、両持ちタイプのホブカッタ（工具）を使用する場合に工具主軸１５に装着される治具である。一方、ベッド１０における加工領域２４の反対側（右側）には比較的大きなスペースＳが形成される。それにより、工作機械１の据え付け面積を小さくできる。オペレータがそのスペースＳに立つこともできる。 As shown in FIG. 2, the bed 10 has a narrow machining area 24 in front of the guide rail 32 and toward the center. A mounting table 50 is provided on one side (left side) of the machining area 24, and a hob stocker 52 is placed on the mounting table 50. The hob stocker 52 is a jig that is attached to the tool spindle 15 when using a double-supported hob cutter (tool). Meanwhile, a relatively large space S is formed on the opposite side (right side) of the machining area 24 on the bed 10. This allows the installation area of the machine tool 1 to be reduced. The operator can also stand in the space S.

図３にも示すように、ワーク主軸１７には、治具Ｊ１に取り付けられた状態のワークＷ１が保持される。一方、支持台１６には、治具Ｊ２に取り付けられた状態のワークＷ２が保持される。治具Ｊ１は「第１保持部」として機能し、治具Ｊ２は「第２保持部」として機能する。治具Ｊ１および治具Ｊ２は同一構造を有し、支持台１６およびワーク主軸１７のいずれにも着脱可能な共用の治具である。ワークＷ１，Ｗ２は、本実施形態ではギヤに加工される円板状ないしリング状の素材である。ワークＷ１が加工された後、ＡＷＣ２６によりワークＷ２との交換が行われる。 As shown in FIG. 3, the workpiece W1 attached to the jig J1 is held on the workpiece spindle 17. Meanwhile, the support table 16 holds the workpiece W2 attached to the jig J2. The jig J1 functions as a "first holding part," and the jig J2 functions as a "second holding part." The jig J1 and the jig J2 have the same structure, and are common jigs that can be attached to and detached from both the support table 16 and the workpiece spindle 17. In this embodiment, the workpieces W1 and W2 are disc- or ring-shaped materials to be machined into gears. After the workpiece W1 is machined, it is replaced with the workpiece W2 by the AWC 26.

隔壁２０の背面上部（加工領域２４側の面）には心押し台５４が設けられている。心押し台５４は、隔壁２０の背面に設けられたガイドレール５６に沿ってＸ軸方向に移動可能（昇降可能）に支持されている。心押し台５４の移動は、図示略の駆動機構により実現される。この駆動機構は、図示略の送り機構とそれを駆動するサーボモータを含む。この送り機構は、例えばボールねじを用いたねじ送り機構である。 A tailstock 54 is provided on the upper part of the rear surface of the partition 20 (the surface facing the machining area 24). The tailstock 54 is supported so as to be movable (liftable) in the X-axis direction along a guide rail 56 provided on the rear surface of the partition 20. The movement of the tailstock 54 is achieved by a drive mechanism (not shown). This drive mechanism includes a feed mechanism (not shown) and a servo motor that drives it. This feed mechanism is, for example, a screw feed mechanism using a ball screw.

心押し台５４の心押軸５８は、第１軸Ｌ１上に位置するため、ワーク主軸１７および工具Ｔとの同軸度が確保される。心押し台５４は、ワーク主軸１７に保持されたワークＷ１を、ワーク主軸１７とは反対側で第１軸Ｌ１に沿って上方から支持する。なお、ギヤを加工する際には心押軸５８に治具が取り付けられるが、その説明については後述する。 The tailstock shaft 58 of the tailstock 54 is located on the first axis L1, ensuring coaxiality with the workpiece spindle 17 and the tool T. The tailstock 54 supports the workpiece W1 held by the workpiece spindle 17 from above along the first axis L1 on the opposite side to the workpiece spindle 17. When machining gears, a jig is attached to the tailstock shaft 58, which will be explained later.

制御装置４（図１参照）は、ＮＣ（Numerical controller）を含み、加工プログラム（ＮＣプログラム）にしたがってモータ等のアクチュエータを制御する。ワークＷ１にミーリング加工を施す際には各モータを駆動し、ワーク主軸１７を回転させるとともに、主軸頭１８の移動および工具主軸１５の回転を制御する。制御装置４は、ワーク交換の際に駆動機構４８（アーム回転機構、シャッタ回転機構）を制御する。 The control device 4 (see FIG. 1) includes an NC (Numerical controller) and controls actuators such as motors according to a machining program (NC program). When milling the workpiece W1, it drives each motor to rotate the workpiece spindle 17 and controls the movement of the spindle head 18 and the rotation of the tool spindle 15. The control device 4 controls the drive mechanism 48 (arm rotation mechanism, shutter rotation mechanism) when changing the workpiece.

図４は、工具の取付工程の一例としてホブカッタを取り付ける場合を表す図である。
工具Ｔとして両持ちタイプのホブカッタを使用する場合、制御装置４は、ＡＴＣ２８を制御して工具主軸１５に工具Ｔを取り付ける。このとき、工具Ｔは工具主軸１５に片持ち状態で保持される。 FIG. 4 is a diagram showing a case where a hob cutter is attached as an example of a tool attachment process.
When a double-supported type hob cutter is used as the tool T, the control device 4 controls the ATC 28 to attach the tool T to the tool spindle 15. At this time, the tool T is held by the tool spindle 15 in a cantilevered state.

制御装置４は、この状態から主軸頭１８の移動および角度を制御し、固定部３１に対してホブストッカ５２を取り付ける。それにより、ホブストッカ５２を載置台５０から離脱させることができる。ホブストッカ５２の先端部には軸受５３が設けられているため、工具Ｔの先端部（ホブカッタの刃よりも先端側）が軸受５３により回転可能に支持される。このようにして、両持ちタイプの工具Ｔを主軸頭１８により安定に保持できる。工具Ｔの使用後は、ホブストッカ５２を載置台５０に戻し、ホブストッカ５２と主軸頭１８との取り付け状態を解除する。 From this state, the control device 4 controls the movement and angle of the spindle head 18 and attaches the hob stocker 52 to the fixed portion 31. This allows the hob stocker 52 to be removed from the mounting table 50. A bearing 53 is provided at the tip of the hob stocker 52, so that the tip of the tool T (the tip side of the hob cutter blade) is rotatably supported by the bearing 53. In this way, the double-supported tool T can be stably held by the spindle head 18. After using the tool T, the hob stocker 52 is returned to the mounting table 50, and the attachment state between the hob stocker 52 and the spindle head 18 is released.

図５は、ＡＷＣ２６およびその周辺の構成および動作を表す図である。図５（Ａ）はＡＷＣ２６の非作動状態を示し、図５（Ｂ）はＡＷＣ２６の作動状態を示す。
加工領域２４における加工中はシャッタ４４が閉じられ、ＡＷＣ２６は非作動の状態となる（図５（Ａ））。このとき、ワーク主軸１７の回転と、工具（図示略）の回転および移動が制御されることにより、ワークＷ１がミーリング加工される。 5A and 5B are diagrams showing the configuration and operation of the AWC 26 and its peripherals. Fig. 5A shows the AWC 26 in a non-operating state, and Fig. 5B shows the AWC 26 in an operating state.
During machining in the machining area 24, the shutter 44 is closed and the AWC 26 is in an inoperative state (FIG. 5A). At this time, the rotation of the work spindle 17 and the rotation and movement of a tool (not shown) are controlled to mill the workpiece W1.

加工が終了すると、ＡＷＣ２６によりワーク交換が実行される（図５（Ｂ））。このとき、シャッタ４４およびアーム４６が連動しながら第３軸Ｌ３周りに回転する。より詳細には、シャッタ４４がやや先行で回転を開始し、アーム４６の回転がこれに追従する。アーム４６の両端には、第３軸Ｌ３に対して対称な位置に一対の把持部４６ａが設けられている。アーム４６の回転により、これらの把持部４６ａの一方がワークＷ１を支持する治具Ｊ１を把持し、他方がワークＷ２を支持する治具Ｊ２を把持する。 When machining is completed, the AWC 26 performs workpiece exchange (Figure 5 (B)). At this time, the shutter 44 and arm 46 rotate around the third axis L3 in tandem. More specifically, the shutter 44 starts to rotate slightly ahead of the arm 46, and the arm 46 follows suit. A pair of grippers 46a are provided on both ends of the arm 46, positioned symmetrically with respect to the third axis L3. As the arm 46 rotates, one of the grippers 46a grips the jig J1 supporting the workpiece W1, and the other grips the jig J2 supporting the workpiece W2.

この状態で駆動機構４８によりシャッタ４４およびアーム４６がやや上方に持ち上げられることで、治具Ｊ１がワーク主軸１７から離脱するとともに、治具Ｊ２がワーク主軸１７から離脱し、ワークＷ１，Ｗ２が両治具を介してアーム４６に支持された状態で旋回する。そして、治具Ｊ２がワーク主軸１７の第１軸Ｌ１上に、治具Ｊ１が第２軸Ｌ２上にそれぞれ位置した状態でシャッタ４４およびアーム４６が降下する。 In this state, the shutter 44 and arm 46 are lifted slightly upward by the drive mechanism 48, so that the jig J1 and jig J2 are removed from the work spindle 17, and the workpieces W1 and W2 rotate while supported by the arm 46 via both jigs. Then, the shutter 44 and arm 46 are lowered with the jig J2 positioned on the first axis L1 of the work spindle 17, and the jig J1 positioned on the second axis L2.

それにより、治具Ｊ２がワーク主軸１７に、治具Ｊ１が支持台１６にそれぞれ取り付けられる。すなわち、未加工のワークＷ２がワーク主軸１７に支持され、加工済のワークＷ１が支持台１６に支持される。その後、ワークＷ２に対する加工が行われる。また、支持台１６と図示しない搬送機構との間で工具交換が行われ、加工済ワークは搬出される。新たな未加工ワークが支持台１６に取り付けられて待機する。 As a result, jig J2 is attached to the work spindle 17, and jig J1 is attached to the support table 16. That is, the unmachined workpiece W2 is supported by the work spindle 17, and the machined workpiece W1 is supported by the support table 16. Then, machining is performed on the workpiece W2. In addition, a tool exchange is performed between the support table 16 and a transport mechanism (not shown), and the machined workpiece is removed. A new unmachined workpiece is attached to the support table 16 and waits.

図６は、ワークを保持する治具の構成を表す図である。
なお、上述のように治具Ｊ１と治具Ｊ２は同一構造を有する。このため、以下の説明において両者を特に区別しない場合には「治具Ｊ」と総称する。また、ワークＷ１とワークＷ２とを特に区別しない場合には「ワークＷ」と総称する。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a jig for holding a workpiece.
As described above, the jig J1 and the jig J2 have the same structure. Therefore, in the following description, when there is no particular distinction between the two, they will be collectively referred to as "jig J." Furthermore, when there is no particular distinction between the workpiece W1 and the workpiece W2, they will be collectively referred to as "workpiece W."

図６左段に示すように、治具Ｊは、第１治具Ｊ１１と第２治具Ｊ１２とを上下に組み付けて構成される。第１治具Ｊ１１は概略円筒状をなし、本体部６０およびシャンク部６２を有し、シャンク部６２の基端に被把持部６４を有する。第２治具Ｊ１２は、大径部６６と小径部６８とを有する段付円柱状をなす。 As shown in the left side of Figure 6, the jig J is constructed by assembling a first jig J11 and a second jig J12 one above the other. The first jig J11 is roughly cylindrical and has a main body 60 and a shank 62, with a gripped portion 64 at the base end of the shank 62. The second jig J12 is stepped and cylindrical, with a large diameter portion 66 and a small diameter portion 68.

大径部６６の下面と本体部６０の上面との間には、双方を同軸状に嵌合するための嵌合構造（凹凸形状）が設けられている。小径部６８は大径部６６の上面中央から上方に突出し、ワークＷが組み付けられる。すなわち、ワークＷはリングギヤとして成形されるものであり、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔７０を有する。小径部６８の外径は、挿通孔７０の内径とほぼ等しい。図６右段に示すように、ワークＷを治具Ｊに組み付ける際には、小径部６８を挿通孔７０に挿通させるようにして双方を組み付ける。 A fitting structure (convex and concave shape) is provided between the bottom surface of the large diameter portion 66 and the top surface of the main body portion 60 to fit the two coaxially. The small diameter portion 68 protrudes upward from the center of the top surface of the large diameter portion 66, and the workpiece W is attached to it. That is, the workpiece W is formed as a ring gear, and has an insertion hole 70 that passes through its center in the axial direction. The outer diameter of the small diameter portion 68 is approximately equal to the inner diameter of the insertion hole 70. As shown in the right part of Figure 6, when the workpiece W is attached to the jig J, the small diameter portion 68 is inserted into the insertion hole 70 to assemble the two.

本実施形態では、第１治具Ｊ１１については加工対象とするギヤの種類によって変わらない共通構造とされ、第２治具Ｊ１２についてはギヤの種類に応じて取り換えられるよう複数種類の構造が用意されている。例えば、ワークＷの大きさに応じて第２治具Ｊ１２の大径部６６の外径が異なるものを使用してもよい。このようにすることで、多品種のギヤの加工に対応できる。 In this embodiment, the first jig J11 has a common structure that does not change depending on the type of gear to be machined, and the second jig J12 has multiple types of structures that can be replaced depending on the type of gear. For example, the second jig J12 may have a different outer diameter of the large diameter portion 66 depending on the size of the workpiece W. In this way, it is possible to machine a wide variety of gears.

図６右段に示す状態、つまり治具ＪにワークＷが組み付けられた状態でワーク交換が行われる。その際、アーム４６の把持部４６ａが、治具Ｊの被把持部６４を把持する。このように、本実施形態では、治具付きワークを単位としてワーク交換が行われる。 The workpiece is replaced in the state shown in the right side of Figure 6, that is, in the state where the workpiece W is attached to the jig J. At that time, the gripping portion 46a of the arm 46 grips the gripped portion 64 of the jig J. In this way, in this embodiment, the workpiece is replaced in units of the workpiece with the jig.

図７は、ワークの加工時の支持構造を表す図である。図中の右段から左段に向けて、加工前後の治具の組付過程が示されている。
図７左段に示すように、ギヤの加工時においては、上述のようにワークＷ１を保持した治具Ｊをワーク主軸１７に取り付ける。一方、心押し台５４の心押軸５８（図３参照）に治具Ｊ３を組み付ける。 7 is a diagram showing a support structure during machining of a workpiece. From right to left in the figure, the process of assembling a jig before and after machining is shown.
7, when machining a gear, the jig J holding the workpiece W1 as described above is attached to the workpiece spindle 17. Meanwhile, a jig J3 is attached to the tailstock spindle 58 of the tailstock 54 (see FIG. 3).

治具Ｊ３は、第１治具Ｊ２１と第２治具Ｊ２２とを上下に組み付けて構成される。第１治具Ｊ２１は概略円筒状をなし、本体部６５およびシャンク部６２を有し、シャンク部６２の基端に被把持部６４を有する。第２治具Ｊ２２は円柱状をなす。本体部６５の下面と第２治具Ｊ２２の上面との間には、双方を同軸状に嵌合するための嵌合構造（凹凸形状）が設けられている。第２治具Ｊ２２の下面には、治具Ｊの小径部６８と嵌合可能な凹状嵌合部（図示略）が設けられている。 The jig J3 is constructed by assembling a first jig J21 and a second jig J22 one above the other. The first jig J21 is roughly cylindrical and has a main body 65 and a shank 62, with a gripped portion 64 at the base end of the shank 62. The second jig J22 is columnar. Between the bottom surface of the main body 65 and the top surface of the second jig J22, there is provided a fitting structure (concave and convex shape) for fitting the two coaxially. The bottom surface of the second jig J22 is provided with a concave fitting portion (not shown) that can fit with the small diameter portion 68 of the jig J.

本実施形態では、第１治具Ｊ２１については加工対象とするギヤの種類によって変わらない共通構造とされ、第２治具Ｊ２２についてはギヤの種類に応じて取り換えられるよう複数種類の構造が用意されている。例えば、ワークＷの大きさに応じて第２治具Ｊ２２の外径が異なるものを使用してもよい。このようにすることで、多品種のギヤの加工に対応できる。 In this embodiment, the first jig J21 has a common structure that does not change depending on the type of gear to be machined, and the second jig J22 has multiple types of structures that can be replaced depending on the type of gear. For example, the second jig J22 may have a different outer diameter depending on the size of the workpiece W. In this way, it is possible to machine a wide variety of gears.

ギヤの加工時には、心押軸５８に治具Ｊ３を取り付けた状態で心押し台５４を降下させる。これにより、治具Ｊ３、ワークＷおよび治具Ｊが上下に一体となった状態で同軸状に保持される。ワークＷは、治具Ｊ３と治具Ｊとにより上下に挟まれて安定に支持された状態でミーリング加工され、歯面が形成される。 When machining the gear, the tailstock 54 is lowered with the jig J3 attached to the tailstock shaft 58. This causes the jig J3, the workpiece W, and the jig J to be held coaxially and integrally from top to bottom. The workpiece W is milled while being stably supported by being sandwiched between the jig J3 and the jig J from above to below, and the tooth surface is formed.

図７右段に示すように、加工が終了すると、心押し台５４が上昇し、治具Ｊ３がワークＷから離脱する。これによりワーク交換が可能となる。 As shown in the right part of Figure 7, when machining is completed, the tailstock 54 rises and the jig J3 is removed from the workpiece W. This makes it possible to replace the workpiece.

以上、実施形態に基づいて工作機械１について説明した。
本実施形態では、交換対象となるワークＷをそれぞれ治具Ｊに取り付け、ＡＷＣ２６の作動時にアーム４６で治具Ｊを把持することによりワーク交換するようにした。アーム４６でワークＷを直に把持することなく、共用の治具Ｊを把持することとしため、ワークＷの大きさにかかわらずアーム４６を構成できる。治具ＪとワークＷとの連結方向（軸Ｌ１，Ｌ２の方向）に見た場合に、治具Ｊの外形はワークＷの外形よりも小さい（図５，図６等参照）。このため、アーム４６の把持部４６ａを小さくでき、ＡＷＣ２６をコンパクトに構成できる。 The machine tool 1 has been described above based on the embodiment.
In this embodiment, the workpieces W to be replaced are attached to the jig J, and the arm 46 grasps the jig J when the AWC 26 is operated, thereby replacing the workpieces. Since the arm 46 does not directly grasp the workpiece W but grasps the common jig J, the arm 46 can be configured regardless of the size of the workpiece W. When viewed in the connection direction between the jig J and the workpiece W (the direction of the axes L1 and L2), the outer shape of the jig J is smaller than the outer shape of the workpiece W (see Figures 5, 6, etc.). Therefore, the grasping portion 46a of the arm 46 can be made small, and the AWC 26 can be configured compactly.

［変形例］
上記実施形態では、第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が鉛直方向となる構成、つまりＡＷＣ２６を縦置きとする構成を例示した。変形例においては、第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が水平方向となる構成、つまりＡＷＣ２６が横置きとなる構成としてもよい。あるいは、第１軸Ｌ１および第２軸Ｌ２が鉛直方向および水平方向に対して所定角度となる構成、つまりＡＷＣ２６が斜め置きとなる構成としてもよい。その場合、心押し台５４の移動方向（心押軸５８の軸線方向）も第１軸Ｌ１に沿った方向とする。 [Modification]
In the above embodiment, the first axis L1 and the second axis L2 are vertical, that is, the AWC 26 is vertically oriented. In a modified example, the first axis L1 and the second axis L2 may be horizontal, that is, the AWC 26 may be horizontally oriented. Alternatively, the first axis L1 and the second axis L2 may be at a predetermined angle with respect to the vertical and horizontal directions, that is, the AWC 26 may be obliquely oriented. In this case, the movement direction of the tailstock 54 (the axial direction of the tailstock shaft 58) is also set to be along the first axis L1.

上記実施形態では、ホブ加工を例示したが、スカイビングその他の加工によりギヤを加工してもよい。工具の種類についてもそれに応じて変更する。 In the above embodiment, hobbing is exemplified, but gears may be machined by skiving or other processes. The type of tool may be changed accordingly.

上記実施形態では、歯形状が形成されていない未加工ワークをワークＷ１として例示した。変形例においては、未加工ワークに粗加工を施したワークをワークＷ１とし、仕上げ加工を終えたワークをワークＷ２としてもよい。 In the above embodiment, an unmachined workpiece on which no tooth shape is formed is exemplified as workpiece W1. In a modified example, a workpiece obtained by roughly machining an unmachined workpiece may be referred to as workpiece W1, and a workpiece that has been finished may be referred to as workpiece W2.

上記実施形態では、工作機械１をミーリング加工機、つまりワークに対して除去加工（Subtractive manufacturing）を行う除去加工機として構成する例を示した。変形例においては、ワークに対して付加加工（Additive manufacturing）を行う付加加工機として構成してもよい。その場合、ワーク交換によりワーク主軸１７に取り付けられる未加工ワークに対し、材料をレーザで溶かしながら積層加工が行われる。工具主軸１５に対して付加加工ヘッドが取り付けられる。付加加工ヘッドは、ワークに向けて材料を供給するとともに、その供給した材料を溶解するためのレーザ光を照射する。あるいは、除去加工および付加加工の双方を行うことが可能な複合加工機として構成してもよい。 In the above embodiment, an example has been shown in which the machine tool 1 is configured as a milling machine, that is, a subtractive manufacturing machine that performs subtractive manufacturing on a workpiece. In a modified example, it may be configured as an additive manufacturing machine that performs additive manufacturing on a workpiece. In that case, an unmachined workpiece that is attached to the workpiece spindle 17 by workpiece replacement is subjected to additive manufacturing while melting the material with a laser. An additive processing head is attached to the tool spindle 15. The additive processing head supplies material to the workpiece and irradiates laser light to melt the supplied material. Alternatively, it may be configured as a multi-tasking machine capable of performing both subtractive and additive manufacturing.

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment and modifications, and can be embodied by modifying the components without departing from the spirit of the invention. Various inventions may be formed by appropriately combining multiple components disclosed in the above-described embodiment and modifications. In addition, some components may be deleted from all the components shown in the above-described embodiment and modifications.

１ 工作機械、２ 加工装置、４ 制御装置、１０ ベッド、１２ コラム、１４ 主軸台、１５ 工具主軸、１６ 支持台、１７ ワーク主軸、１８ 主軸頭、２０ 隔壁、２２ 待機領域、２４ 加工領域、２６ ＡＷＣ、２８ ＡＴＣ、３６ 主軸頭、４４ シャッタ、４６ アーム、４６ａ 把持部、４８ 駆動機構、５０ 載置台、５２ ホブストッカ、５４ 心押し台、５６ ガイドレール、５８ 心押軸、６０ 本体部、６２ シャンク部、６４ 被把持部、６５ 本体部、６６ 大径部、６８ 小径部、７０ 挿通孔、Ｊ 治具、Ｊ１ 治具、Ｊ１１ 第１治具、Ｊ１２ 第２治具、Ｊ２ 治具、Ｊ２１ 第１治具、Ｊ２２ 第２治具、Ｊ３ 治具、Ｗ ワーク、Ｗ１ ワーク、Ｗ２ ワーク。 1 Machine tool, 2 Machining device, 4 Control device, 10 Bed, 12 Column, 14 Headstock, 15 Tool spindle, 16 Support stand, 17 Work spindle, 18 Spindle head, 20 Partition, 22 Waiting area, 24 Machining area, 26 AWC, 28 ATC, 36 Spindle head, 44 Shutter, 46 Arm, 46a Grip portion, 48 Drive mechanism, 50 Placement table, 52 Hob stocker, 54 Tailstock, 56 Guide rail, 58 Tailstock shaft, 60 Main body, 62 Shank, 64 Gripped portion, 65 Main body, 66 Large diameter portion, 68 Small diameter portion, 70 Insertion hole, J Jig, J1 Jig, J11 First jig, J12 Second jig, J2 Jig, J21 First jig, J22 second jig, J3 jig, W workpiece, W1 workpiece, W2 workpiece.

Claims (5)

ギヤを加工するための加工領域と、ギヤに加工されるワークが待機する待機領域とを有する工作機械であって、
前記加工領域においてワーク主軸に着脱可能に支持される治具であり、交換対象となり得る加工済ワークを保持した状態で前記加工済ワークとの連結方向である軸方向に見た場合に前記加工済ワークの外形より小さい外形を有する第１保持部と、前記待機領域において支持台に着脱可能に支持される治具であり、交換対象となり得る未加工ワークを保持した状態で前記未加工ワークとの連結方向である軸方向に見た場合に前記未加工ワークの外形より小さい外形を有する第２保持部と、を交換する交換部と、
交換後に前記加工領域において前記ワーク主軸に支持された未加工ワークを加工する工具を保持する工具主軸と、
前記工具主軸を支持する主軸頭と、
前記主軸頭に着脱可能なストッカと、
を備え、
前記第１保持部および前記第２保持部が、それぞれ前記ワーク主軸および前記支持台の双方に着脱可能な共用の治具として構成され、
前記交換部は、前記第１保持部の外周面と前記第２保持部の外周面とを着脱可能に把持可能であり、前記加工済ワークを保持した状態の前記第１保持部の外周面を把持して前記ワーク主軸から離脱させる一方、前記未加工ワークを保持した状態の前記第２保持部の外周面を把持して前記支持台から離脱させることで、前記第１保持部に保持された加工済ワークと前記第２保持部に保持された加工済ワークとを治具付きワーク単位で交換し、
前記ストッカは、前記工具主軸に両持ちタイプの工具が取り付けられた場合に、その工具の先端部を回転可能に支持可能な軸受を有する、工作機械。 A machine tool having a machining area for machining a gear and a waiting area in which a workpiece to be machined into a gear waits,
an exchange unit which exchanges a first holding unit, which is a jig removably supported on a work spindle in the machining area, and has an outer shape smaller than that of a machined workpiece when viewed in an axial direction which is a connection direction with the machined workpiece while holding the machined workpiece that can be replaced , with a second holding unit, which is a jig removably supported on a support table in the waiting area, and has an outer shape smaller than that of an unmachined workpiece when viewed in an axial direction which is a connection direction with the unmachined workpiece while holding an unmachined workpiece that can be replaced ;
a tool spindle for holding a tool for machining an unmachined workpiece supported by the work spindle in the machining area after the tool replacement;
a spindle head supporting the tool spindle;
a stocker that is detachable from the spindle head;
Equipped with
The first holding portion and the second holding portion are configured as a common jig that can be attached to and detached from both the work spindle and the support table,
the replacement unit is capable of detachably holding an outer peripheral surface of the first holding unit and an outer peripheral surface of the second holding unit, and replaces the machined workpiece held by the first holding unit and the machined workpiece held by the second holding unit in units of workpieces with jigs by gripping the outer peripheral surface of the first holding unit while holding the machined workpiece and removing it from the work spindle, and gripping the outer peripheral surface of the second holding unit while holding the unmachined workpiece and removing it from the support base ;
The stocker is a machine tool having a bearing capable of rotatably supporting a tip end of a double-supported tool attached to the tool spindle . 前記第１保持部と前記第２保持部とが同一構造を有する、請求項１に記載の工作機械。 The machine tool according to claim 1, wherein the first holding part and the second holding part have the same structure. 前記加工領域において前記第１保持部を鉛直方向の第１軸に沿って下方から支持する前記ワーク主軸と、
前記待機領域において前記第２保持部を鉛直方向の第２軸に沿って下方から支持する前記支持台と、
を備え、
前記交換部は、
前記第１保持部と前記第２保持部とをそれぞれ同時に把持可能な一対の把持部を有し、鉛直方向の第３軸を中心とした回転作動により前記加工済ワークと前記未加工ワークとを交換するアームと、
前記アームを回転させるアーム回転機構と、
を含む、請求項１又は２に記載の工作機械。 the work spindle supporting the first holding portion from below along a first axis in a vertical direction in the machining area;
the support base supporting the second holding portion from below along a second axis in a vertical direction in the waiting area;
Equipped with
The exchange unit includes:
an arm having a pair of gripping portions capable of simultaneously gripping the first holding portion and the second holding portion, respectively, and exchanging the machined workpiece and the unmachined workpiece by a rotational operation about a third axis in a vertical direction;
an arm rotation mechanism that rotates the arm;
The machine tool according to claim 1 or 2, comprising: 前記加工領域と前記待機領域とを区画する隔壁と、
前記アームの上方に設けられ、前記隔壁に設けられた開口を前記第３軸を中心とした回転作動により開閉するシャッタと、
前記シャッタを回転させるシャッタ回転機構と、
を備える、請求項３に記載の工作機械。 A partition wall that separates the processing area from the standby area;
a shutter provided above the arm and configured to open and close an opening provided in the partition by a rotational operation about the third axis;
a shutter rotation mechanism that rotates the shutter;
The machine tool according to claim 3 . 交換後に前記第１保持部に保持された前記未加工ワークを、前記ワーク主軸とは反対側で前記第１軸に沿って上方から支持可能な心押し台と、
前記心押し台を上下方向に駆動する駆動機構と、
をさらに備える、請求項３に記載の工作機械。 a tailstock capable of supporting the unmachined workpiece held by the first holding unit after the replacement from above along the first axis on the side opposite to the work spindle;
A drive mechanism that drives the tailstock in the vertical direction;
The machine tool of claim 3 further comprising:

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