JPWO2013186915A1 - マシニングセンタ - Google Patents

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Abstract

2基のパレットを配置して長尺のワークも効率良く加工するマシニングセンタを提供する。マシニングセンタ(1)はベッド(10)上をY軸方向に移動するサドル(30)を備え、サドル(30)上をテーブルユニット(50)はX軸方向に移動する。ベッド(10)の前面の左右端部には、段取ステーション(110,120)が配設される。一方のパレット(140)をテーブルユニット(50)に載せて主軸ヘッド(80)によりワーク(W2)を加工中に他方のパレット(130)に対してワーク(W1)を段取りすることができる。テーブルユニット(50)上に2基のパレット(130.140)を載置して長尺のワークを加工することもできる。

Description

本発明は2基のパレットを載置して長尺のワークを効率良く加工するマシニングセンタに関する。
従来技術
例えば下記の特許文献1は、複数のパレットと長尺テーブルを装備して、長尺のワークを加工する工作機械を開示している。
特開平2−9545号公報
しかしながら、上述した工作機械は、複数のパレットを交換して加工を行うためのパレットと、長尺テーブルを夫々専用に設けており、一方を使用しているときには他方が使用不可の状態となり、無駄を生じている。また、交換用パレットも長尺テーブルも機械内部に配置されており、段取りに関する操作性は考慮されていない。更に、交換用パレット、長尺テーブルが直列に配置されており、機械幅を大きくしている。加えて、長尺ワークの加工領域と通常のパレット加工領域を夫々別々に固定的に配置し、主軸をX・Y・Zの3軸全て移動駆動する構成を採用しているため、主軸を移動駆動する機構が、剛性を考慮することに加えて制御線・動力線の配線や油圧・空圧の配管の考慮等も必要となり、機械が複雑且つ大型化している。
そこで本発明の目的は、上述した問題を解消するマシニングセンタを提供するものである。
上記の目的を達成するために、本発明のマシニングセンタは、ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交2軸であるX軸とY軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるZ軸に沿って移動する主軸を備え、2基のパレットと、該2基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な2基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第1及び第2の段取ステーションと、第1及び第2の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段を備えるものである。
そして、ベッド前面の左右端部に配設される第1及び第2の段取ステーションの間に形成されるスペースは、テーブルユニット上の2基のパレットに対して長尺のワークを段取りするスペースである。
また、第1及び第2の段取ステーションが配設される第1及び第2の段取ステーションエリアにアクセスするために第1及び第2の段取ステーションの前面に配設されるドアと、第1及び第2の段取ステーションエリアとテーブルユニットが配設される加工エリアとの間を開閉する仕切ドアを夫々備える。
本発明のマシニングセンタは、2基のパレットをテーブルユニット上に隣接して装着可能な2基のクランプユニットを備えるので、加工頻度の少ない長尺のワークであっても2基のパレットを使用することで加工が可能であり、長尺ワーク専用のパレットを持つ無駄を省くことができる。そして、段取スペースを十分に確保したので、段取り時の操作性も向上する。また一方のパレットをテーブルユニットにクランプしてワークを加工している間に、他方のパレットを段取ステーションに移動することでワークの段取りを行うことができ、生産性も向上する。
本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図 本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図 長尺の丸物ワークを加工する状態を示す説明図 長尺の角物ワークを加工する状態を示す説明図 本発明のマシニングセンタの機械構成をカバーで覆った状態を示す説明図 本発明のパレット交換中の状態を示す説明図 本発明のパレット交換中の状態を示す説明図 本発明のパレット交換中の状態を示す説明図
図1及び図2は本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図である。
マシニングセンタ1はベッド10を有し、ベッド10の中央部にY軸リニアガイド20がとりつけられる。Y軸リニアガイド20上にはサドル30が搭載され、サドル30はY軸方向に移動制御される。
サドル30上にはX軸リニアガイド40が取り付けられ、X軸リニアガイド40上にはテーブルユニット50が搭載されている。テーブルユニット50はX軸リニアガイド40に沿ってX軸方向に移動制御される。テーブルユニット50上にはY軸方向に2組のリニアガイド51、リニアガイド52が設けられる。
ベッド10上にはサドル30に対向してコラム60が取り付けられる。コラム60の前面にはZ軸リニアガイド70が取り付けられ、主軸ヘッド80が搭載される。主軸ヘッド80はZ軸リニアガイド70に沿ってZ軸方向に移動制御される。主軸ヘッド80は工具マガジン90から適宜の工具を受け取り、ワークに対して加工を施す。
ベッド10の前面の正面向って左側部には第1の段取ステーション110が配置される。第1の段取ステーション110はY軸に平行なリニアガイド112を有し、第1の段取ステーション110の側部にはサーボモータ114が取り付けられる。サーボモータ114はボールネジ115を駆動する。ボールネジ115のナットにはパレット交換用フック116が装備される。
ベッド10の前面の正面向って右側部には第2の段取ステーション120が配置される。第2の段取ステーション120はY軸に平行なリニアガイド122を有し、第2の段取ステーション120の側部にはサーボモータ124が取り付けられる。サーボモータ124はボールネジ125を駆動し、ボールネジ125のナットにはパレット交換用フック126が装備される。
以上のように、このベッド10は2基のパレットが搭載される。
図1は第1の段取ステーション110上に第1のパレット130が載置された状態を示す。第1のパレット130はチャック132を備え、第1のワークW1が段取りされる。
第2のパレット140は、ロータリーテーブル142が第2のワークW2を把持した状態でテーブルユニット50上にクランプされ、主軸ヘッド80は、工具マガジン90から選択された工具を受け取り、第2のワークW2に加工を施す。
第2のワークW2の加工が完了すると、第2のパレット140の第2の段取ステーション120への返却が行われる。まず、パレット交換用フック126が前進し、加工エリアKに進入する、と同時に、テーブルユニット50はY軸リニアガイド20に沿ってパレット交換位置(Y軸機械原点)への位置決めを行う。次に、テーブルユニット50は第2のパレット140が第2の段取ステーション120に対向する位置にX軸リニアガイド40に沿って移動する。この位置ではリニアガイド52とリニアガイド122が対向する。また、この移動によりパレット交換用フック126が第2のパレット140の係合溝(非図示)に係合する。クランプユニット54をアンクランプし、サーボモータ124を駆動して、第2のパレット140をテーブルユニット50から第2の段取ステーション120側へ引き出す。
第2のパレット140を第2の段取ステーション120に返却後、クランプユニット53を図示しないクーラントノズルとエアノズルの少なくとも一方の噴出口に対向させるようにテーブルユニット50及び主軸ヘッド80を位置決めし、クランプユニット53に堆積した切屑をクーラントやエアを用いて洗浄する。次に、テーブルユニット50を移動して、リニアガイド51を第1の段取ステーション110のリニアガイド112に対向させる。サーボモータ114を駆動して第1のパレット130をテーブルユニット50上に押し出し、クランプユニット53をクランプして第1のパレット130をテーブルユニット50上に固定する。次に、テーブルユニット50をX軸方向に移動させることで、パレット交換用フック116と第1のパレット130の係合溝との係合を外した後、パレット交換用フック116を第1の段取ステーション110側に戻す。
以上のパレット交換動作が終了すると、図2に示すように、第1のワークW1が主軸ヘッド80に対向する位置にテーブルユニット50を移動させ、主軸ヘッド80により必要な加工を施す。
図6、図7、図8は、パレットチェンジ動作時の段取ステーションとテーブルユニットの位置関係を、第2の段取ステーションを例に詳細に示したものである。一部前述の実施例とは異なる形状部分は、示す番号を変更して説明する。なお、動作の説明には不要な部分は適宜省略した。
図6は、第2のパレット140をテーブルユニット50から第2の段取ステーション121に移動するために、テーブルユニット50がY軸機械原点(Y軸のパレット交換位置)にて、X軸をパレット交換位置に移動している状態、または、第2のパレット140を第2の段取ステーション121からテーブルユニット50に移動完了し、X軸がパレット交換位置から離れた状態を示す。
図7及び図8は、第2のパレット140をテーブルユニット50から第2の段取ステーション121に移動開始した時点、または、第2の段取ステーション121からテーブルユニット50に移動完了した時点の状態を夫々別の角度から見た図である。
パレット交換用フック127は、加工エリアKに進入し、前進端位置でテーブルユニット50上の第2のパレット140の係合溝128に係合、あるいは離脱する。係合した第2のパレット140をリニアガイド52、リニアガイド122に沿って第2の段取ステーション121へ引き出し、後退端で停止する。パレット交換用フック127が停止している間、パレット140の移動は規制され、段取ステーションでは別途ブレーキ機構を必要としない。図6及び図8に示されるパレット交換用フック127の位置は、前進端位置である。パレット交換用フック127と第2のパレット140の係合・離脱は、テーブルユニット50のX軸移動によってなされる。
図7及び図8に示されるテーブルユニット50上のリニアガイド52と第2の段取ステーション121上のリニアガイド122は、パレット交換位置にてY軸方向に正確に一直線上に配置される。テーブルユニット50がX軸でパレット交換位置に位置決めした時のリニアガイド52とリニアガイド122の間隙は実際には1mmと設定しているが、対向するリニアガイド52とリニアガイド122の相対する夫々の端面には、所定の面取り加工が施され、更に、リニアガイドの両側面は100mmで0.5mmのテーパ加工が施され、2つのリニアガイド間を渡って動作するのに支障がない処置がなされている。
図3はベッド10により長尺の丸物ワークW3を加工する状態を示す説明図である。
テーブルユニット50上に第1のパレット130と第2のパレット140をクランプする。第1のパレット130にロータリーテーブル134を装備し、第2のパレット140はテールストック144を装備する。この様に、2基のパレットをテーブルユニット50にクランプすることで、長尺ワークの加工が可能となる。従って、長尺ワーク専用のパレットを持つ必要がなく、特に長尺ワークの加工頻度が極めて少ない場合に有効である。
ベッド10の前面には第1の段取ステーション110と第2の段取ステーション120の間に幅寸法L1とする大きなスペースが存在する。幅寸法はテーブルユニット50上に配置された2基のパレット130,140のX軸方向の長さ寸法L2より大きな寸法を備える。そこで、このスペースを利用して長尺のワークW3を第1のパレット130、第2のパレット140上に容易に段取りすることができる。
図4は、ベッド10により長尺の角物のワークW4を加工する状態を示す説明図である。
第1のパレット130と第2のパレット140上に4個の取付治具150を固定してワークW4をクランプする。図3でも説明したベッド10前面の第1の段取ステーション110と第2の段取ステーション120との間の大きなスペースを利用して長尺のワークW4を容易に段取りすることができる。
なお、第1のパレット130と第2のパレット140がテーブルユニット50上で隣接して配設される、と表現したが、パレット間の間隙はゼロあるいは、極小である必要はない。むしろ、2つのパレットを装着したときに、切屑等の噛み込みを回避するために、ある程度の距離を置いたほうが良い。具体的には、10mm〜100mm程度である。
図5は、マシニングセンタ1の機械構成をカバーで覆った状態を示す説明図である。
メインドア200は加工エリアKへのアクセス用のものであり、メインドア200の向かって左側には第1の段取ステーションエリアS1にアクセスする第1の段取ステーションドア210が設けられる。第1の段取ステーションエリアS1と加工エリアKとの間は第1の仕切ドア212で開閉される。仕切ドア212を閉じることにより、加工エリアKで加工中にも第1のパレット130に対する段取りを行うことができる。一方、メインドア200の向かって右側には第2の段取ステーションエリアS2にアクセスする第2の段取ステーションドア220が設けられる。第2の段取ステーションエリアS2と加工エリアKとの間は第2の仕切ドア222で開閉される。仕切ドア222を閉じることにより、加工エリアKで加工中にも第2のパレット140に対する段取りを行うことができる。
以上記載した様に、1枚のパレットに載置して加工が可能なサイズのワークは、第1のパレット130と第2のパレット140を別々に用いて加工することにより、自動運転を止めることなく次加工ワークの段取作業が行えるため、自動運転が連続的に可能となり、高い生産性を達成することができる。
また第1のパレット130と第2のパレット140を、ともにテーブルユニット50上にクランプすることで、長尺ワークにも対応することができる。この場合、第1の段取ステーションと第2の段取ステーションの間の機械前面に、2枚のパレットの長さを超えるスペースを確保したため、長尺ワークであっても容易に段取りを行うことができる。
また機械の幅は、パレットの幅の略4倍程度であるが、これは長尺用テーブル(パレット幅が約2倍)の加工に必要なストロークにほかならず、機械の幅を増加させることなく、パレットチェンジ仕様を追加したものである。すなわち、より狭いスペースで、自動運転対応のパレットチェンジ仕様と、長尺ワークに対応可能なロングパレット仕様を実現することができる。
また主軸を3軸とも移動駆動させる構成ではなく、水平方向の2軸は、より軽量であり制御対象の少ないテーブルを移動駆動させることで、より簡便な構成とすることができ、主軸移動型に比較して安価に製造することが可能となる。
またパレット交換の機構は、リニアガイドと交換用フックを設けるだけの簡便な機構を採用した。駆動部が交換用フックのみであり、故障頻度が少なく、保守が容易である。
またテーブルユニット上に設けたリニアガイドと、該リニアガイドに対向して段取ステーションに設けたリニアガイドの相対する2つのリニアガイドの端面には夫々面取りを施した上、夫々のリニアガイドの両側面をテーパ面としたことにより、パレットのリニアガイド間の乗り継ぎをスムーズに行うことができる。
なお、パレット交換用フック116、126を、サーボモータ114、124とボールネジ115、125で駆動する例で説明したが、油圧又は空圧によるシリンダとピストンで駆動したり、ラックとピニオンで駆動することも可能である。
1 マシニングセンタ
10 ベッド
20 Y軸リニアガイド
30 サドル
40 X軸リニアガイド
50 テーブルユニット
51 リニアガイド
52 リニアガイド
53 クランプユニット
54 クランプユニット
60 コラム
70 Z軸リニアガイド
80 主軸ヘッド
90 工具マガジン
110 第1の段取ステーション
112 リニアガイド
114 サーボモータ
115 ボールネジ
116 パレット交換用フック
120 第2の段取ステーション
121 第2の段取ステーション
122 リニアガイド
124 サーボモータ
125 ボールネジ
126 パレット交換用フック
127 パレット交換用フック
128 係合溝
130 第1のパレット
132 チャック
134 ロータリーテーブル
140 第2のパレット
142 ロータリーテーブル
144 テールストック
150 取付治具
200 メインドア
210 第1の段取ステーションドア
212 第1の仕切ドア
220 第2の段取ステーションドア
222 第2の仕切ドア
K 加工エリア
S1 第1の段取ステーションエリア
S2 第2の段取ステーションエリア

Claims (4)

  1. ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交2軸であるX軸とY軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるZ軸に沿って移動する主軸を備えたマシニングセンタであって、
    2基のパレットと、該2基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な2基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第1及び第2の段取ステーションと、第1及び第2の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段を備えるマシニングセンタ。
  2. ベッド前面の左右端部に配設される第1及び第2の段取ステーションの間に形成される幅寸法は、テーブルユニット上に配設される2基のパレットのX軸方向の長さ寸法より大きな寸法を備える請求項1記載のマシニングセンタ。
  3. ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交2軸であるX軸とY軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるZ軸に沿って移動する主軸と、2基のパレットと、該2基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な2基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第1及び第2の段取ステーションと、第1及び第2の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段と、前記構成部材を覆うカバーとを備えるマシニングセンタであって、
    カバーは、第1及び第2の段取ステーションが配設される第1及び第2の段取ステーションエリアにアクセスするために第1及び第2の段取ステーションの前面に配設されるドアと、テーブルユニットが配設される加工エリアにアクセスするためにベッド前面に配設されるドアを備えるマシニングセンタ。
  4. 第1及び第2の段取ステーションエリアと加工エリアとの間を開閉するドアを備える請求項3記載のマシニングセンタ。
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