JPS58149110A - トランスフア−機械用の数値制御多軸工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトランスファー機械に組込まれる数値制御多軸
工作機械に関する。

一般に三次元数値制御（ＮＯ）工作機械は１本の加工用
の主軸を備えてお如、所定の加工位置まで主軸またはワ
ークを移動させて必要な機械加工を行なう。ツール交換
の必要がある場合、ＮＯ工作機械は自動工具交換装置１
ＴＣ）Ｋよりツールを交換するか、またはターレットに
よりツール付主軸を加工位置の主軸と置き換え石よう和
している。

ところで最近、ＦＭＳ（フレキシブル・マニファクチャ
リング・システム）の観点から、ＮＣ付加工ユニットを
トランスファー機械に組込む必要性が出てきている。こ
の要求は、中品種中量生童の領域において、高い融通性
のもとに効率の良い加工を実現するためである。しかし
従来のＮＣ付加工ユニットは種々の問題からトランスフ
ァー機械にその１１組込めない現状にある。すがわちト
ランスファー機械に三次元ＮＣ付加工ユニットを組込む
場合には、トランスファー機械のワーク搬送装置による
ワークの位置制御が困ｓカことから、基本的ＫＦｉワー
ク側が固定で、ＮＣ付加工二二ット側か主軸に関して三
次元移動の位置制御をすることになる。そのとき従来の
三次元ＮＣ付加工ユニットでは下記の問題点が発生する
。

（１）トランスファー機械にシいて、単軸三次元ＮＣ付
加工ユニットを使用すると、加工内容に応じた分だけス
テージ冒ン数が必要となり、そのため初期の設備費が大
幅に増加し、設備改善の利点が失なわれてしまう。

（２）従来のトランスファー機械は多軸ヘッド型式の専
用加工ユニットを中心として構成しであるため、ステー
ション間のトランスファーピッチ（専用加工ユニット間
距離）は小さく設定できる。これに反し単軸のＮＣ付加
工ユニットがトランスファー機械に組込まれると、加工
の種類に応じて加工用の主軸の移動範囲が大きくなるた
め、トランスファー機械のトランスファーピッチは大幅
九大きくしなければならず、その結果トランスファー機
械は従来のものに比較して大きな設備面積を占めること
となる。また主軸の移動範囲が大きくなると、既収のト
ランスファー機械に対しＮＣ付加工ユニットは主軸の必
要な移動範囲を確保できず、そのｔｔ設置できないこと
Ｋもなる。

（３）主軸の移動距離が長いと、主軸の移動時のロスタ
イムが大きくなシ、これによりトランスファーマシンの
生産性の低下はまぬがれない。

（４）ツール交換が必要な場合Ｋ、従来のＡＴＣ方式の
ものまたはターレット方式のものでは、その動作スピー
ドに限界があるため、トランスファー機械の量産機とし
ての機能は損なわれることとなる。

ここにおいて本発明の目的は、ＮＣ付加工ユニットのツ
ールヘッドの移動域を可及的に小さくし、ＮＣ付加工ユ
ニットのトランスファー機械への組込みｔ可能とし、ま
たツールヘッドの移動時間およびツール交換時間を最小
とし、加工能率を高める点にある。

上記目的のもとに本発明は、数値制御による位置制御可
能なツールベッドに、トランスファ一方向の間隔をおい
て複数の主軸およびツーｋｆ設け、これらの複数の主軸
シよびツールをワータの加工位置に対応して選択的に作
動させて、そのツール間のトランスファ一方向の距離に
対応してツールヘッドの移動域を小さく設定するように
している。

以下、本発明を図に示す一実施ｆ４にもとづいて具体的
に説明する。

まず第１図は本発明に係るトランスファー機械用の数値
制御多軸工作機械１を示している。この数値制御多軸工
作機械ｌはベース２のＹ方向案内面３に対しＹ方向の可
動テーブル４を摺動自在虻載置し、この可動テーブル４
のＸ方向案内面５に可動コラム６を摺動自在に設け、さ
らＫこの可動コラム６の２方向案内面７にツールヘッド
８を摺動自在に取付けて構成しである。ここでＹ方向は
後述のトランスファー機械５０のトランスファ一方向と
一致しており、またＸ方向はツールヘッド８の進退方向
つｔｂ加工方向と対応してお郵、これらのＸ−Ｙ方向は
水平面内で直交状態にある。

またＺ方向はツールヘッド８の昇降方向と対応し、Ｘ−
Ｙ方向の平面に対し垂直状態に設定しである。

上記ツールヘッド８はＹ方向すなわちトランスファ一方
向において複数飼えば２つの主軸筒９，１０を上下２段
位置で選択的に突出できる状態で摺動自在に支持してい
る。もちろんこれらの主軸筒９゜１０Ｆｉ回転自在の主
軸１１．１２によ〕適当なツール１３．１４を保持して
いる。そして可動テーブル４の移動はＹ方向（トランス
ファ一方向）への駆動手段としての送りモータ４６によ
〕行なわれ、また可動プラム６の進退は主軸１１．１２
のＸ方向（加工方向）への駆動手段としての送り毫−１
４７により行なわれ、さらにツールヘッド８の昇降は送
夛モー−４８によシ行われる。もちろんこれらの送シモ
ータ４６．４７．４８は図示しない送）ねじなどの手段
でそれぞれ可動テーブル４゜可動プラム６、ツールヘッ
ド８に結合してあり、その回転量はエンコーダ々どで検
出できる。なお、この主軸１１．１２およびツール１３
．１４は可動コラム６の背面側に取付けられた主軸モー
タ１５の回転力によシ回転する。

さてツールヘッド８Ｆｉ第２図のように、Ｙ方向（トラ
ンスファ一方向）で所定の距離をかいてＸ方向の収納孔
１６．１７を形成しており、それぞれの収納孔１６，１
７の部分で主軸筒９，１０をＸ方向に摺動自在に保持し
ている。これらの主軸筒９，１０はその内部で軸受１ｇ
、１９により主軸１１．１ｍを回転自在にそれぞれ支持
していゐ。

主軸１１．１１！＃ｉそれぞれの先端部で既に述べたよ
うにツール１３．１４を保持しており、またその後端部
分はスプライン２０．２１によ如スリーブ２２．２８に
対しＸ方向の移動を許しつつ回転のみを受は入れる状態
で＊ｂ合っている。このス１７−プ２２，２３は、ツレ
ぞれ軸５ｔ２４．２５により収納孔１６．１７に対し回
転自在に支持されておシ、後端側でギヤ２６．２７を固
定している。

このギヤ２６．２７は前述の主軸モー！１ｓのモータ軸
２８に取付けられた駆動ギヤ２９とかみ合っている。ま
たツールヘッド８は中央部でシリンダー３０および２つ
の収納孔１６．１７に臨むカム板収納室３１を形成して
いる。シリンダー８０１　　　は両端部のボー）３２．
３３で圧力源に接続されておシ、かつ開口端を蓋３４で
閉じた状態で内部にピストン３５を摺動可能な状態で収
納している。

とのピストン３５のピストンロッド３６はツールヘッド
８０案内孔３７に対し軸線方向に摺動自在で、かつ回動
自在に保持されており、そのカム板収納室３１０部分で
カム板３８を固定し、かつ端部でビニオン３９を形成し
ている。このビニオン３９は案内孔４００部分に回動自
在に挿入されたラック４１とかみ合っている。なお、こ
のラッグ４１Ｆｉ図示しない駆動子ＲＫよシ駆動される
関係にある。そしてカム板３Ｂは、第３図に示すように
同一直径線上に位置しまい状態で２つの突起４２゜４３
１を形成しており、これらの突起４２，４３１は主軸筒
９，１０の外周に形成された切欠き４４゜４５と対応し
ている。

上記の数値制御多軸工作機械１はつぎのように動作する
。まず操作者はラック４１を軸線方向に移動させてカム
板３８を回動させ、所望の例えば主軸１２に対応する切
欠き４５に突起４８を係り合わせる。この状態でボート
３８に圧力流体が送如込まれると、ピストン３５はピス
トンロッド３６をＸ方向に前進移動をさせる。このとき
係す合い状態の主軸筒ｌＯはピストンロッド３６ととも
にツールヘッド８から央出し、主軸１２の先端のツール
１４を加工に適切な位置まで前進させる。その後、主軸
モータ１ｓが始動すると、その回転は駆動ギヤ２９．ギ
ヤ２７．スプライン２１を経て主軸１２に伝達される丸
め、主軸１！の先端のツール１４は必要な切削加工をで
きゐ状態となる。

なお、主軸モータ１ｓの回転はカム板３８の突起４２と
係り合っていない方の主軸１１に４伝達されるため、そ
のツール１３は空回ヤ状態と謙る。

つづいて数値制御多軸工作機械１はＹ方向および２方向
の送ルモータ４１ｉ、４ｇの回転量を制御し、突出状態
の主軸１ｚの位置を加工位置まで移動させるとともに、
Ｘ方向の送〕モーフ４７の回転により可動コラ五６を前
進させ、突出状態の主軸１２のツール１４をワーク４９
の位置型で送り出す。

もちろん送シモーー４７の回転速度はエアカットの状態
では早送如の状ｆｌｊＫあり、を九ツール１４がワーク
４９に接近した時点から加工完了までは切削送り速度に
自動的に変る。ｔた加工が完了すると、送シモータ４７
は早戻り速度でツール１４を後退させる。

さて、この数値制御多軸工作機械１の最大加工域はこれ
をムとし、Ｙ方向（トランスファ一方向）の主軸数を外
、ツールヘッドの移動域をもとし九とき、下記の式で表
わされる。

Ａ＃Ｌ　Ｘ％ 上式はｔ九最大加工域ムが与えられたとき、ツールヘッ
ドの移動域りが−ＡＫなりことを示していル る。したがってこの実施例において主軸数ｖ４であるか
ら、ツールヘッドの移動域りは最大加工域五の１で足す
ることになる。

次に第４図はインライン方丈のトランスファー機械５０
に本発明の数値制御多軸工作機械ｌを加エステーシ覆ン
ととに順次設置した状態を示している。ワー！４９はト
ランスファー機械ｓＯの図示し表いワーク搬送装置によ
〕トランスファ一方向（Ｙ方向）に一定間隔すなわちト
ランスファーピッチＰの間隔をおいて間欠的に送られて
いる。

ワーク４９が所定のステーションで停止したとき、数値
制御多軸工作機械ＩＦｉワーク４９の移動停止と連動し
てツールヘッド８を前進させ、前進状態の例えば主軸１
２のツー＆１４でワーク４９に必要な加工を施こす。す
てに述べたようにこの実施例ではトランスファ一方向（
Ｙ方向）の主軸数−であるから、ツールヘッド８の容動
域ｒ、Ｆｉ五で与見られ、数値制御多軸工作機械１のＹ
方向つまりトランスファ一方向に対する移動量は五と麿
っている。この結果、トランスファー機械５０のトラン
スファーピッチＰが小さい場合においても、数値制御多
軸工作機械ｌは作動空間を確保しつつ、相互間で干渉の
ない状態でトランスファー機械ｓ。

にそって順次設置できることとなる。このことはまたト
ランスファー機械５０のトランスファーピッチＰを可及
的に小さくできることを意味するから、トランスファー
機械！ＳＯの全長を短かくするのに有効となる。また主
軸１１．１２のＹ方向の移動距離が小さくなるから、主
軸移動時のロスタイムは単軸のものに比較して１に減少
する。さらル にツール交換は主軸１１．１２を選択的に前進させると
とによ）できるから、従来のムＴＣ＃Ｉｌ比べ、その交
換時間は小さくなっている。

上記実施例社Ｙ方向（トランスファ一方向）Ｋ２本のツ
ール１８．１４を並べであるがこのツールの設置数は３
本以上であってもよく、その本数の増加により、ツール
ヘッド８の移動域Ｌ＃ｉさらに小さく設定できる。また
複数のツールの投雪位置は高さを異にしてトランスファ
一方向Ｋ　ｆ　レテいてもよい。またツールの選択手段
はシリンダー３０、カム板３８および切欠き４４，４５
により２つの主軸１１，１２ごとに構威しであるが、こ
の選択機構は４本の主軸１１．１ｆｆｉＫ関して共通に
設けてもよく、また公知の他のもので置き代えることも
可能である。またトランスファ一方向および加工方向へ
の駆動手段はシリンダーで構成してもよい。さらに第４
図はインライン方式のトランスファー機械５ｏを例示し
ているが、このトランスファー機械はロータリ一式のも
のとして構成できる。ロータリ一式のトランスファー機
械の場合には、トランスファ一方向はトランスファー円
に対する接線方向となる。

本発明によれば、トランスファ一方向に複数の主軸を配
置しであるから、主軸の移動量が最大加工域に対し小さ
くできるので、既設のトランスファー機械に数値制御多
軸工作機械（ＮＣ付加工ユニット）の組込みが可能とな
ル、またトランスファー機械が小皺化でき、さらに主軸
の移動量が少ないため、主軸の位置制御のロスタイムが
小さく、また複数のツールが加工方向忙央出させること
によって選択できるから、従来０ムＴＣＫ比較して機構
が簡単で、ツール交換の必要表時間が減少する。

そして本発明はトランスファー機械に数値制御多軸工作
機械の組込みを可能とし、トランスファー機械のＦＭａ
化に寄与する点で極めて有意義である。

【図面の簡単な説明】

８１図は本発明に係るトランスファー機械用の数値制御
多軸工作機械の斜ａｉｒｓ、第２図は主軸の選択機構お
よび主軸駆動機構の水平断面図、第３図は主軸選択手段
の正面図、第４図は本発明の数値制御多軸工作機械をイ
ンライン方式のトランスファー機械に組込んだ状態の平
面図である。 ｌ−・数値制御多軸工作機械、　２・−・ペース、３・
・・Ｙ方向案内面、　　４・・・可動テーブル、　　５
−・Ｘ方向案内面、　　６・・・可動コラム、　７−・
２方向案内面、　　８−・ツールヘッド、　　９，１ｏ
−・主軸筒、　１１．１２・・・主軸、　１：（，１４
−・ツール、１５・・・主軸モータ、　２７−・ギヤ、
　ａｏ−シリンダー、　　３５・・・ピストン、　　３
８・−カム板。 ３９−ビニオン、　　４１−・ラック、　４２，４ｊ−
・央起、　　４４，４５・・・切欠き、　４ｇ、４７゜
４８−・送シモータ、　　４９　、、、ワーク、　　５
Ｏ−）ランス７ア一機械。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トランスファー機械のステージ璽ンに設置する数値制御
   多軸工作機械において、トランスファ一方向に離間して
   複数の主軸を有するツールヘッドと、上記主軸に取付け
   たツールと、上記ツールヘッドのトランスファ一方向へ
   の駆動手段と、上記主軸の選択手段と、選択された主軸
   の加工方向への駆動手段とを有し、トランスファ一方向
   の主軸数外、ツールヘッドの移動域り、最大加工域ムと
   したとき、 Ａ＃Ｌ　ｘ　％ としてツールヘッドの移動域りを最大加工域ムに対し小
   さく設定し九ととｔ＊黴とするトランスファー機械用の
   数値制御多軸工作機械。