JP2000326171A - 多軸マシニングセンタおよび多軸マシニングセンタによる加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具交換というアイドルタイムを極限に短縮
させ、サイクルタイムの短縮に寄与するとともに、工具
回転主軸の熱変位が小さく品質のよい加工を可能にす
る。 【解決手段】 第１スピンドル５と第２スピンドル１５
の工具回転主軸と、前記工具回転主軸に工具を供給交換
する自動工具交換装置９を装備し、前記第１スピンドル
５が工具８で工作物１０を加工している間に、自動工具
交換装置９は、第２スピンドル１５に対し工具３０から
次工程の工具１８への自動交換動作を行い、第２スピン
ドル１５を加工エリア外に待機させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多軸マシニングセ
ンタおよび多軸マシニングセンタによる加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタは、加工テーブルへの
工作物の１回の取り付けで、その工作物の多面にわたり
フライス加工、穴あけ加工、ねじ切り加工、中ぐり加
工、リーマ加工、研削加工といった様々の作業ができる
機械として知られている。また、加工に用いられる工具
の送り運動の制御軸数により、例えば３軸から８軸制御
といった多軸制御により、複雑かつ高精度な工作物を加
工することができる。

【０００３】工具回転主軸（一般的に主軸という）の数
は、通常は１軸であるが、生産性を高めるために、まれ
に２〜４軸の主軸を装備したマシニングセンタがある。
このマシニングセンタは、同一工具を各主軸に装着して
一度に複数個の工作物を加工することができる。

【０００４】図５に示すようにマシニングセンタでは、
上下動（Ｚ軸方向）可能な第１スピンドル４０ａと第２
スピンドル４０ｂを並設するとともに、この各スピンド
ル４０ａ，４０ｂに、Ｘ軸Ｙ軸方向に移動制御されるテ
ーブル４５上に固定した工作物４４を加工するための第
１工程の工具４２ａ，４２ｂを取り付け、この各工具４
２ａ，４２ｂにより工作物４４の加工を行った後、第１
スピンドル４０ａおよび第２スピンドル４０ｂに各々隣
接して配置した第１スピンドル用工具保管ストッカー４
１ａおよび第２スピンドル用工具保管ストッカー４１ｂ
との間で、前記工具４２ａ，４２ｂと第２工程の工具４
３ａ，４３ｂとの交換を行って、前記工作物４４に対し
て次順の工程の加工を施す工作機械もある。

【０００５】あるいは、特開昭５２―１４５８９３号公
報に示されるように、必要な工具を取り付けた各々独立
に上下移動する主軸を複数個装備し、この工具の中から
必要な工具を選択使用することでマシニングセンタ的機
能を持たせた多軸立フライス盤もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】マシニングセンタは加
工工程ごとに工具交換をする必要がある。複雑形状で比
較的小さい工作物においては６０〜８０工程の加工工程
を有する場合もあり、工具交換に対する時間の割合が実
際に加工している時間の割合に対して大きい、すなわち
アイドルタイムが大きいという問題が生じる。したがっ
て、工作物の加工完了までのサイクルタイムも長くなる
問題が生じる。

【０００７】例えば、図５に示すマシニングセンタで
は、工作物４４に対する第１工程の加工を終了した第１
工程の工具４２ａ，４２ｂを第２工程の工具４３ａ，４
３ｂに工具交換する際、ハンドなどの搬送手段により各
スピンドル４０ａ，４０ｂから第１工程の工具４２ａ，
４２ｂを各スピンドル用工具保管ストッカー４１ａ，４
１ｂに搬送した後に、各スピンドル用工具保管ストッカ
ー４１ａ，４１ｂから第２工程の工具４３ａ，４３ｂを
取り出して前記搬送手段により各スピンドル４０ａ，４
０ｂに搬送して取り付けるため、工具交換に要する時間
が長くなっていた。

【０００８】また、特開昭５２―１４５８９３号公報の
ようにマシニングセンタ的機能を持たせた多軸立フライ
ス盤では、各々独立に上下移動する複数の主軸を設け、
それらの主軸に取り付けた工具を選択的に使用すること
で工具交換をせずに加工を可能にしているが、主軸の数
によって工具本数が限られてしまい、多くの加工工程を
有する場合は現実的でないという問題がある。

【０００９】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、工具交換時間というアイドルタイムを
極限に短縮させ、サイクルタイムの短縮に寄与するとと
もに、工具回転主軸の熱変位が小さく品質のよい加工が
可能な多軸マシニングセンタおよび多軸マシニングセン
タによる加工方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の多軸マシニングセンタは、工具
交換式マシニングセンタにおいて、複数個の工具回転主
軸と、前記工具回転主軸に工具を供給交換する自動工具
交換（ＡＴＣ）装置を装備し、前記工具回転主軸の１軸
が加工している間に他軸は次工程工具の自動交換（ＡＴ
Ｃ）動作を行い、加工エリア外で待機していることを特
徴とする。

【００１１】また、本発明の請求項２の多軸マシニング
センタは、請求項１の構成にあって、前記工具回転主軸
が各々独立して数値制御で移動することを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の請求項３の多軸マシニン
グセンタは、請求項１の構成にあって、前記自動工具交
換（ＡＴＣ）装置は、共通の工具保管エリアからランダ
ムに工具を前記各工具回転主軸に供給交換することを特
徴とする。

【００１３】本発明の請求項４の多軸マシニングセンタ
による加工方法は、工具交換式マシニングセンタによる
加工方法において、複数個の工具回転主軸の１軸が工作
物を加工している間に、自動工具交換（ＡＴＣ）装置に
より工具回転主軸の他軸に対して次工程工具の自動工具
交換（ＡＴＣ）動作を行う工程と、工具交換を行った前
記他軸を加工エリア外に待機させるとともに、前記他軸
による加工工程後に使用する工具をあらかじめ保持させ
て自動工具交換（ＡＴＣ）装置を待機させる工程とを有
することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の請求項５の多軸マシニング
センタによる加工方法は、請求項４の構成にあって、前
記工具回転主軸が各々独立して数値制御で移動すること
を特徴とする。

【００１５】さらに、本発明の請求項６の多軸マシニン
グセンタによる加工方法は、請求項４の構成にあって、
前記自動工具交換（ＡＴＣ）装置は、共通の工具保管エ
リアからランダムに工具を前記各工具回転主軸に供給交
換することを特徴とする。

【００１６】請求項１の構成にあっては、第１工程を工
具回転主軸の１軸としての第１主軸で工作物を加工して
いる間に、工具回転主軸の他軸としての第２主軸は次工
程（第２工程）の工具を自動工具交換装置により自動装
着し、加工エリア付近に待機する。第１主軸による第１
工程が終了すると同時に第２主軸が同一の加工物に対し
て第２工程の加工を開始する。この加工の間に第１主軸
は、自動工具交換装置により第１工程の工具から第３工
程の工具に自動交換する。このように第１主軸と第２主
軸を交互に使用することにより、工具交換時間のアイド
ルタイムを短縮する。

【００１７】また、請求項２の構成にあっては、前記第
１主軸と第２主軸は各々独立して数値制御で移動し、加
工している主軸とは関係なく一方の主軸の工具交換を可
能にし、この主軸が加工の次工程をスタートする最適位
置に待機するのを可能にする。また、待機中の主軸は回
転していないため、回転による熱の発生は抑えられ、熱
変位によるＺ軸方向の寸法変化が小さくなる。

【００１８】さらに、請求項３の構成にあっては、各々
の工具回転主軸は、共通の工具保管エリアから工作物の
加工に必要な工具をランダムに選択し、前記第１主軸が
第１工程で使用した工具を前記第２主軸が例えば第４工
程で使用するのを可能にし、工具保管エリアに保管する
工具の本数を少なくするとともに、加工工程の自由度を
増加させる。

【００１９】請求項４の構成にあっては、第１工程を工
具回転主軸の１軸としての第１主軸で工作物を加工して
いる間に、工具回転主軸の他軸としての第２主軸は次工
程（第２工程）の工具を自動工具交換装置により自動装
着し、加工エリア付近に待機するとともに、自動工具交
換装置は第２工程につづく第３工程に用いる工具を保持
して待機する。第１主軸による第１工程が終了すると同
時に第２主軸が同一の工作物に対して第２工程の加工を
開始する。この加工の間に第１主軸は、自動工具交換装
置により第１工程の工具から第３工程の工具に自動交換
する。このように第１主軸と第２主軸を交互に使用して
工作物を加工することにより、工具交換時間のアイドル
タイムを短縮する。

【００２０】また、請求項５の構成にあっては、前記第
１主軸と第２主軸は各々独立して数値制御で移動し、加
工している主軸とは関係なく一方の主軸の工具交換を可
能にし、この主軸が加工の次工程をスタートする最適位
置に待機するのを可能にする。また、待機中の主軸は回
転していないため、回転による熱の発生は抑えられ、熱
変位によるＺ軸方向の寸法変化が小さくなる。

【００２１】さらに、請求項６の構成にあっては、各々
の工具回転主軸は、共通の工具保管エリアから工作物の
加工に必要な工具をランダムに選択し、前記第１主軸が
第１工程で使用した工具を前記第２主軸が例えば第４工
程で使用するのを可能にし、工具保管エリアに保管する
工具の本数を少なくするとともに、加工工程の自由度を
増加させる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜４
に基いて説明する。図１は多軸マシニングセンタを示す
斜視図、図２は自動工具交換装置を示す斜視図、図３は
多軸マシニングセンタの一部を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、図４は多軸マシニン
グセンタを示す斜視図である。

【００２３】図１において、架台１の上には工作物１０
を保持するテーブル３が設けられており、このテーブル
３は架台１上でＸ軸移動用モータ４および不図示のＹ軸
移動用モータにより、Ｘ軸Ｙ軸方向に摺動され、保持し
た工作物１０を所定の位置へ移動制御し得るようになっ
ている。

【００２４】架台１には、架台１と隣接して一体に構成
されたコラム２が配設されており、このコラム２の上部
は、架台１の上方に位置するように対をなす腕部２ａが
所要の間隔を有してＸ軸方向に対向して形成され、コの
字型となっている。

【００２５】両方の腕部２ａには、対向する内側の対向
位置に、前記テーブル３に垂直となるＺ軸方向に摺動す
る工具回転主軸としての第１スピンドル５と第２スピン
ドル１５が設けられている。第１スピンドル５と第２ス
ピンドル１５は、第１スピンドル５に装着した第１工程
の工具８や第２スピンドル１５に装着する第２工程の工
具１８および他工程の工具３０類によって工作物１０を
加工する時に、切り粉や切削油がかからない程度に離れ
た位置に間隔を有して配置され、腕部２ａに配置された
第１スピンドルＺ軸移動用モータ７と第２スピンドルＺ
軸移動用モータ１７でＺ軸方向に、コラム２の側壁に取
り付けたＮＣ装置１１により制御されるようなってい
る。すなわち、第１スピンドル５と第２スピンドル１５
は、各々独立に数値制御で上下に移動する。さらに、第
１スピンドル５と第２スピンドル１５は、ＮＣ装置１１
により、第１スピンドル回転用モータ６と第２スピンド
ル回転用モータ１６でＺ軸回りの回転が制御されるよう
になっている。

【００２６】前記工具８，１８，３０は、工具ホルダ８
ａ，１８ａ，３０ａと一体となって構成されており、工
具ホルダ８ａ，１８ａ，３０ａは、第１スピンドル５や
第２スピンドル１５への装着部とこの装着部の下で所要
の間隔を有して上下に設けたフランジ部（図３（ｃ）参
照）からなっている。前記加工に必要な工具８，１８，
３０は共通の工具保管エリアとなる工具保管帯１２に納
められており、必要に応じて工具保管帯１２から自動工
具交換装置９により第１スピンドル５や第２スピンドル
１５に装着され、使用済みの工具８等は工具保管帯１２
に戻される。

【００２７】工具保管帯１２は、回転移動可能にコラム
２に内装され、不図示の駆動装置によって、工具保管帯
１２で支持している次に使用予定の工具を受け渡し位置
に回転移動する（あるいは使用済みの工具を受け取るた
めの受け取り位置に回転移動する）ように、割り出し位
置決めがＮＣ装置１１の指令によって行われるようにな
っている。この工具保管帯１２には、複数個の工具８，
１８，３０等が工具ホルダ８ａ，１８ａ，３０ａを上に
して着脱自在に保持できるようになっており、前記割り
出し位置決めは保持している工具８，１８，３０等の順
にかかわらず、必要な工具８，１８，３０等をランダム
に受け渡し位置、すなわち工具交換位置に回転移動でき
るようになっている。

【００２８】コラム２の両腕部２ａ間には、自動工具交
換装置９を介して工具保管帯１２と各スピンドル５，１
５との間で工具８等の受け渡しをできるように、工具移
動用の窓１４が設けられている。窓１４は、蛇腹式のシ
ャッタ３１（図３参照）で開閉されるようになってお
り、自動工具交換装置９は、工具交換の動作をしないと
きには窓１４を介してコラム２の内部に収納されるよう
になっている。すなわち、工具保管帯１２および自動工
具交換装置９が収納されるコラム２内のエリアと、第１
スピンドル５および第２スピンドル１５が配置される側
の加工エリアとは窓１４を介して連通されている。この
窓１４は、シャッタ３１で常時遮断されて工具８等によ
る工作物１０の加工時に切り粉や切削油がコラム２内に
入らないようになっており、自動工具交換装置９で工具
交換するときのみ開口されるようになっている。

【００２９】自動工具交換装置９は、工具保管帯１２と
の工具交換位置（図３（ａ）に示す工具保管取り出し位
置Ａ）と第１スピンドル５および第２スピンドル１５と
の間で移動可能に配置されており、第１スピンドル５ま
たは第２スピンドル１５へ前進あるいは後退移動して工
具交換動作を行うようになっている。自動工具交換装置
９には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように窓１４の底面
と内側の壁に取り付けられたべース２４が備えられ、こ
のベース２４はコラム２の内部に配設されている。べー
ス２４には、図２に示すようにべース２４に取り付けた
スピンドル位置切替用シリンダ２０（もしくはサーボモ
ータ、駆動源）によりべース２４上でＸ軸方向に往復駆
動される摺動板Ａ２５が配置されている。スピンドル位
置切替用シリンダ２０は、べース２４の中央の工具保管
取り出し位置Ａ、左右のそれぞれ第１スピンドル交換待
機位置Ｂや第２スピンドル交換待機位置Ｄの３箇所で摺
動板Ａ２５を位置決めできるようになっている。

【００３０】摺動板Ａ２５の上には摺動板Ｂ２６が配置
されている。摺動板Ｂ２６は、工具保管取出用シリンダ
２１（もしくはサーボモータ、駆動源）により摺動板Ａ
２５上をＹ軸方向に駆動され、工具保管取出用シリンダ
２１のロッドの前進端は第１スピンドル交換位置Ｃや第
２スピンドル交換位置Ｅ、後退端は工具保管取り出し位
置Ａの３箇所で摺動板Ｂ２６を位置決めできるようにな
っている。この工具保管取出用シリンダ２１は、工具保
管帯１２の下方で摺動板Ａ２５に取り付けられ、工具保
管帯１２や工具保管帯１２に保持される工具８等に当接
しない位置に配置されている。

【００３１】摺動板Ｂ２６の上には、工具着脱用シリン
ダ２２（もしくはサーボモータ、駆動源）が取り付けら
れ、そのロッド先端に工具ローダ２３が固着されてい
る。工具ローダ２３は、その長手方向の中心が工具着脱
用シリンダ２２に支持され、工具着脱用シリンダ２２に
より上下方向（Ｚ軸方向）に移動されるとともに、１８
０度旋回されるようになっている。工具ローダ２３の両
端はＵ字形状の工具保持部２３ａ，２３ｂが形成されて
おり、工具保持部２３ａ，２３ｂを工具ホルダ８ａ等の
フランジ部間に挿入して図３（ｃ）に示すように工具８
等を保持できるようになっている。

【００３２】次に、前記構成からなる多軸マシニングセ
ンタによる加工方法を図１を用いて説明する。

【００３３】テーブル３に保持した工作物１０を加工す
るための第１工程で使用する工具８が装着された第１ス
ピンドル５が、第１スピンドル回転用モータ６により工
具８を回転させつつ工作物１０の加工を始めると、前の
工作物の加工で使用された使用済みの工具である最終工
程の工具３０を装着している第２スピンドル１５は、Ｎ
Ｃ装置１１で制御される第２スピンドルＺ軸移動用モー
タ１７によりＺ軸方向に上昇されて工具交換点で停止さ
れる。

【００３４】このとき、自動工具交換装置９にはあらか
じめ第２工程の工具１８を保持しており、すなわち自動
工具交換装置９の工具ローダ２３の例えば一方の工具保
持部２３ａに工具１８を保持しており、他の工具保持部
２３ｂは空いた状態となっている。そして、第２スピン
ドル１５に装着してある前記最終工程の工具３０を、工
具ローダ２３の他方の工具保持部２３ｂで工具３０と一
体の工具ホルダ３０ａを介して保持し、第２スピンドル
１５から外す（図１の状態）。と同時に、工具ローダ２
３を１８０度反転して工具保持部２３ａに保持している
第２工程の工具１８を第２スピンドル１５に装着する。
工具１８の装着を完了した自動工具交換装置９は、保持
している最終工程の工具３０を窓１４を介して工具保持
帯１２に納め、ＮＣ装置１１により割り出し位置決めさ
れた工具保管帯１２に保持されている次の第３工程の工
具を工具ローダ２３の工具保持部２３ｂに保持する。

【００３５】次に、第２工程の工具１８を装着した第２
スピンドル１５は、ＮＣ装置１１で制御される第２スピ
ンドルＺ軸移動用モータ１７によりＺ軸方向に下降さ
れ、工作物１０と干渉しない位置にて第１工程の加工が
完了するまで待機する。前記第２スピンドル１５への工
具交換と第２スピンドル１５の待機は、第１スピンドル
５による工作物１０の加工中に行われる。

【００３６】加工の第１工程が完了すると、第１スピン
ドル５は第１スピンドルＺ軸移動用モータ７によりＺ方
向に上昇する。と同時に、テーブル３はＸ軸Ｙ軸駆動に
より移動して保持した工作物１０を第２スピンドル１５
の加工位置まで移動し、第２スピンドル回転用モータ１
６により回転される第２工程の工具１８によって工作物
１０へ加工の第２工程を開始する。そして、第２工程の
加工を行っている間に、前記第２スピンドル１５の工具
交換と同じ動作で、第１スピンドル５に対し自動工具交
換装置９により第１工程の工具８と第３工程の工具との
工具交換を行い、その後、第１スピンドル５は工作物１
０と干渉しない位置で待機する。

【００３７】以上、縦型の多軸マシニングセンタを事例
に説明したが、横型の多軸マシニングセンタでも同様で
あり、各スピンドル５，１５の移動方向であるＺ軸が水
平になったと考えればよい。

【００３８】次に、自動工具交換装置９による工具の交
換を図３および図４を用いて詳細に説明する。ここで
は、前工程の工具２９が第１スピンドル５に装着されて
おり、自動工具交換装置９の工具ローダ２３の工具保持
部２３ａに次工程で使用する工具８を保持して、工具ロ
ーダ２３が第１スピンドル交換待機位置Ｂに待機してい
る状態から説明する（図３（ａ）参照）。このとき、工
具ローダ２３の他方の工具保持部２３ｂは、工具を保持
していない解放状態となっており、工具保持部２３ｂは
第１スピンドル５へ向いた状態となっているとともに、
自動工具交換装置９はコラム２の内部に収納され、窓１
４はシャッタ３１により閉じられた状態となっている。

【００３９】第１スピンドル５による工作物１０の加工
が完了した後、第１スピンドル５が第１スピンドルＺ軸
移動用モータ７により上昇されて工具交換点に移動する
と、ＮＣ装置１１よりシャッタ３１の窓１４の閉鎖を解
除するとともに、第１スピンドル５および自動工具交換
装置９に工具交換指令を出す。このとき、工作物１０は
テーブル３により第２スピンドルによる加工位置に移動
されるとともに、前記指令により自動工具交換装置９の
工具ローダ２３は、工具保管取出用シリンダ２１の駆動
によりＹ軸方向に前進されて、第１スピンドル交換待機
位置Ｂから第１スピンドル交換位置Ｃまで移動し、第１
スピンドル５に装着されている前記工具２９に一体形成
された工具ホルダ２９ａのフランジ部間にＵ字形状の工
具保持部２３ｂを挿入し、工具ローダ２３により工具２
９を保持する（図３（ｃ）参照）。工具ローダ２３が工
具２９を保持すると、第１スピンドル５は工具２９の保
持を解除すると同時に、工具ローダ２３は工具着脱用シ
リンダ２２により下降され、工具２９は第１スピンドル
５から取り外される。

【００４０】次に、工具ローダ２３は工具着脱用シリン
ダ２２により１８０度旋回される。このとき、工具ロー
ダ２３はその長手方向の中心で工具着脱用シリンダ２２
に固着されているので、工具ローダ２３の工具保持部２
３ａに保持されている次工程の工具８は第１スピンドル
５の工具装着位置の下方に位置決めされる。その後、工
具ローダ２３は工具着脱用シリンダ２２により上昇さ
れ、工具ローダ２３の工具保持部２３ａに保持している
工具８を第１スピンドル５に装着する。

【００４１】次に、工具ローダ２３は、工具保管取出用
シリンダ２１により第１スピンドル交換待機位置Ｂまで
後退する。この後退によって自動工具交換装置９は、窓
１４を介してコラム２内に入るとともに、シャッタ３１
により窓１４を閉じ、第１スピンドル５に装着した工具
８で次工程の加工を開始する。この加工の間に、スピン
ドル位置切替用シリンダ２０によって、工具ローダ２３
はＸ軸方向へ第１スピンドル交換待機位置Ｂから工具保
管取り出し位置Ａに移動され、第１スピンドル５に新た
に取り付けられた次工程加工用の工具８が保持されてい
た工具保管帯１２の位置に、工具ローダ２３が工具着脱
用シリンダ２２によって下降して工具保持部２３ｂに保
持している工具２９を置く。

【００４２】その後、工具ローダ２３が工具２９から離
れる退避位置Ａ’まで工具保管取出用シリンダ２１によ
り摺動板Ｂ２６が移動する。その時点で、前工程の工具
２９が工具保管帯１２のどこの位置に保管されたか記憶
装置に記憶される。この次工程を第１工程と呼ぶことに
する。

【００４３】次に、第２工程の工具（例えば、工具１８
とする）を選択し、工具保管帯１２を回転動作させて工
具１８を工具保管取り出し位置Ａに割り出す。工具ロー
ダ２３は工具保管取出シリンダ２１により再び工具保管
取り出し位置Ａに移動し、第２工程の工具１８を工具保
持部２３ｂで保持した状態で、工具着脱用シリンダ２２
により上昇させ、第２工程の工具１８を工具保管帯１２
から取り出す。そして、スピンドル位置切替用シリンダ
２０により摺動板Ａ２５等を介して工具ローダ２３を工
具保管取り出し位置Ａから第２スピンドル交換待機位置
Ｄに移動し、第１スピンドル５の工具交換と同様な動作
で、第２工程の工具１８を第２スピンドル交換位置Ｅで
第２スピンドル１５に装着する。

【００４４】次に、工具ローダ２３は、第３工程の工具
が割り出された工具保管取り出し位置Ａに移動されて工
具保管帯１２から第１スピンドル５に装着する第３工程
の工具を保持し、第１スピンドル交換待機位置Ｂで第１
工程の加工が終了するまで待機する。

【００４５】本実施の形態によれば、第１スピンドル５
と第２スピンドル１５に加工の工程順に工具を交互に装
着し、工作物１０の加工をするようにしたので、人間の
手作業を例にとれば、片手（１個のスピンドル）で種々
の道具（各工程の工具）を持ち替えて作業する従来の加
工装置および加工方法に対して、両手（２個のスピンド
ル）を交互に使い分け作業する加工装置および加工方法
に対応し明らかに効率良く作業ができ、作業スピードも
速くまた疲労も少ない。

【００４６】また、工作物１０を、例えば第１スピンド
ル５の工具（例えば第１工程の工具８）で加工している
最中に、次工程の工具（例えば第２工程の工具１８）を
第２スピンドル１５に装着でき、マシニングセンタの欠
点である工具交換時間をなくし、サイクルタイムを短縮
することができる。また、第１スピンドル５と第２スピ
ンドル１５を交互に使用することで熱変位も小さく抑え
ることができ、品質のよい加工を行うことができる。

【００４７】さらに、ある工程の工具を他工程の工具に
用いるなど、同一の工具を各々のスピンドル５，１５に
共通使用することにより、工具本数を減らすことがで
き、コンパクトでしかもイニシャルコストを低減するこ
とができる。

【００４８】なお、上記した具体的実施の形態から次の
ような構成の技術的思想が導き出される。 （付記） （１）工具交換式マシニングセンタにおいて、複数個の
工具回転主軸と、前記工具回転主軸に装着する工具を収
納する回転制御可能な工具保管エリアと、前記工具回転
主軸と工具保管エリアとの間で工具の交換を行う自動工
具交換装置と、前記工具回転主軸と工具保管エリアおよ
び自動工具交換装置の動作を制御するＮＣ装置を装備
し、前記工具回転主軸の１軸が加工している間に他軸は
次工程工具の自動交換（ＡＴＣ）動作を行い、加工エリ
ア外で待機していることを特徴とする多軸マシニングセ
ンタ。

【００４９】付記（１）によれば、多工程にわたるマシ
ニング加工において、工具交換時間というアイドルタイ
ムの積算を考慮する必要がなく、実質的にサイクルタイ
ムを短縮することができる。複数の工具回転主軸を交互
に使用することにより、回転による発熱を抑えることが
できるため、熱変位が小さくなり、高精度で安定した加
工を行うことができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の多軸マシニングセンタによれば、多工程にわたるマシ
ニング加工において、工具回転主軸の１軸が工作物の加
工を行っている間に、工具回転主軸の他軸の工具交換を
行い、前記１軸の加工終了後の工作物の加工に用いる工
具を装着してあらかじめ前記他軸が待機しているので、
工具交換時間というアイドルタイムの積算を考慮する必
要がなく、実質的にサイクルタイムを短縮することがで
きる。

【００５１】また、本発明の請求項２の多軸マシニング
センタによれば、工具回転主軸を交互に使用することに
より、使用していない工具回転主軸の回転を停止させて
おくことで、回転による発熱を抑えることができるた
め、熱変位が小さくなり、高精度で安定した加工を行う
ことができる。

【００５２】さらに、本発明の請求項３の多軸マシニン
グセンタによれば、加工に必要な工具をランダムに共通
使用することにより、工具本数の低減、設備のコンパク
ト化、加工工程の自由度の増加が達成できる。

【００５３】本発明の請求項４の多軸マシニングセンタ
による加工方法によれば、多工程にわたるマシニング加
工において、工具回転主軸の１軸が工作物の加工を行っ
ている間に、工具回転主軸の他軸の工具交換を行い、前
記１軸の加工終了後の工作物の加工に用いる工具を装着
してあらかじめ前記他軸が待機しているので、工具交換
時間というアイドルタイムの積算を考慮する必要がな
く、実質的にサイクルタイムを短縮することができる。

【００５４】また、本発明の請求項５の多軸マシニング
センタによる加工方法によれば、工具回転主軸を交互に
使用することにより、使用していない工具回転主軸の回
転を停止させておくことで、回転による発熱を抑えるこ
とができるため、熱変位が小さくなり、高精度で安定し
た加工を行うことができる。

【００５５】さらに、本発明の請求項６の多軸マシニン
グセンタによる加工方法によれば、加工に必要な工具を
ランダムに共通使用することにより、工具本数の低減、
設備のコンパクト化、加工工程の自由度の増加が達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の多軸マシニングセンタ
を示す斜視図である。

【図２】多軸マシニングセンタに備えた自動工具交換装
置を示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施の形態の多軸マシニングセンタ
の一部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）は側面図である。

【図４】本発明の一実施の形態の加工方法の説明に用い
る多軸マシニングセンタを示す斜視図である。

【図５】従来のマシニングセンタを示す図である。

【符号の説明】

１ 架台 ３ テーブル ５ 第１スピンドル ６ 第１スピンドル回転用モータ ７ 第１スピンドルＺ軸移動用モータ ８，１８，２９，３０ 工具 ９ 自動工具交換装置 １０ 工作物 １１ ＮＣ装置 １２ 工具保管帯 １５ 第２スピンドル １６ 第２スピンドル回転用モータ １７ 第２スピンドルＺ軸移動用モータ ２０ スピンドル位置切替シリンダ ２１ 工具保管取出用シリンダ ２２ 工具着脱用シリンダ ２４ べース ２５ 摺動板Ａ ２６ 摺動板Ｂ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具交換式マシニングセンタにおいて、
   複数個の工具回転主軸と、前記工具回転主軸に工具を供
   給交換する自動工具交換（ＡＴＣ）装置を装備し、前記
   工具回転主軸の１軸が加工している間に他軸は次工程工
   具の自動交換（ＡＴＣ）動作を行い、加工エリア外で待
   機していることを特徴とする多軸マシニングセンタ。
2. 【請求項２】 前記工具回転主軸が各々独立して数値制
   御で移動することを特徴とする請求項１に記載の多軸マ
   シニングセンタ。
3. 【請求項３】 前記自動工具交換（ＡＴＣ）装置は、共
   通の工具保管エリアからランダムに工具を前記各工具回
   転主軸に供給交換することを特徴とする請求項１に記載
   の多軸マシニングセンタ。
4. 【請求項４】 工具交換式マシニングセンタによる加工
   方法において、複数個の工具回転主軸の１軸が工作物を
   加工している間に、自動工具交換（ＡＴＣ）装置により
   工具回転主軸の他軸に対して次工程工具の自動工具交換
   （ＡＴＣ）動作を行う工程と、工具交換を行った前記他
   軸を加工エリア外に待機させるとともに、前記他軸によ
   る加工工程後に使用する工具をあらかじめ保持させて自
   動工具交換（ＡＴＣ）装置を待機させる工程とを有する
   ことを特徴とする多軸マシニングセンタによる加工方
   法。
5. 【請求項５】 前記工具回転主軸が各々独立して数値制
   御で移動することを特徴とする請求項４に記載の多軸マ
   シニングセンタによる加工方法。
6. 【請求項６】 前記自動工具交換（ＡＴＣ）装置は、共
   通の工具保管エリアからランダムに工具を前記各工具回
   転主軸に供給交換することを特徴とする請求項４に記載
   の多軸マシニングセンタによる加工方法。