JPH0747253B2

JPH0747253B2 - 工具退避装置付多軸スピンドル型マシニングセンタ

Info

Publication number: JPH0747253B2
Application number: JP1255211A
Authority: JP
Inventors: 良文渡辺
Original assignee: 日立精機株式会社
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH03121731A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、工具退避装置付多軸スピンドル型マシニン
グセンタに関する。更に詳しくは、この発明は、複数の
工具主軸を備えたマシニングセンタにおいて、加工途中
に干渉する工具を一時的に退避させる機能を有した工具
退避装置付多軸スピンドル型マシニングセンタに関す
る。

［従来技術］マシニングセンタは、１回の取り付けで工作物の複数の
面に、種々の作業（例えばフライス削り、穴明け、中ぐ
り、リーマ加工、タップ加工など）ができ、この加工用
工具を加工内容に応じて工具マガジンと主軸との間で自
動的に交換する自動工具交換装置を備えた数値制御工作
機械である。このマシニングセンタのなかで、加工能率
を向上させるために二つの主軸を備えたものが提案され
ている（例えば、実開昭63−110336号など）。このタイ
プのマシニングセンタは、例えば複数の穴を加工すると
きなどは二つの穴を同時に加工できるので加工能率が良
い。

［発明が解決しようとする課題］しかし、二つの穴の加工を進めて行くと、穴が機数個の
場合、最後の穴加工は一つの主軸を使用するのみで良
い。このとき、加工しない主軸側の工具が被加工物に干
渉することがある。この発明は、こうした技術的背景の
ものとで発明されたものであり、次の目的を達成する。

この発明の目的は、複数の主軸を有する多軸スピンドル
型マシニングセンタにおいて、被加工物と工具との干渉
を防ぐために、一時的に工具を退避させる手段を備えた
工具退避装置付多軸スピンドル型マシニングセンタを提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］前記課題を解決するために、この発明は次のような手段
を採る。

同一主軸頭に加工中に間隔が固定して配置され、工具を
取り付けて回転させる複数の主軸と、複数の前記工具を貯蔵した工具マガジンと、前記主軸と前記工具マガジンとの間で工具を交換する自
動工具交換装置とを備えた多軸スピンドル型マシニング
センタにおいて、前記主軸頭の移動経路の近傍に配置され、前記主軸にク
ランプされた使用しない前記工具を主軸から取り外して
一時的に退避させることにより、加工中の被加工物と前
記工具との干渉を防ぐ工具一時退避手段とを設けたことを特徴とする工具退避装置付多軸スピンド
ル型マシニングセンタである。

前記工具一時退避手段は前記工具を一時的に貯蔵するた
めの工具貯蔵手段であると効果的である。

前記工具一時退避手段は前記主軸から工具を取り出し、
かつ前記工具を前記主軸へ戻すためのアーム手段である
と更に良い。

［作用］多軸スピンドル型マシニングセンタで被加工物を複数の
工具を装備した主軸で同時加工を行う。このうちの一部
の主軸に取り付けた工具が被加工物に干渉するとき、工
具一時退避手段で干渉する工具を主軸から抜き取り、干
渉しない位置に退避させる。この退避中に残りの主軸の
工具で加工を行う。

［実施例］以下、この発明を２軸スピンドル型マシニングセンタに
適用した実施例を図面とともに説明する。

第１図に示すものは、２軸スピンドル型マシニングセン
タ１の外観図である。ベッド２は、長方体状の形状をな
しており、この実施例では熔接構造の鋼板で作られてい
る。ベッド２の上面には、Ｘ軸線方向のＸ軸案内面（Ｘ
軸案内面カバー11で隠れて見えない）が形成してある。
Ｘ軸案内面上には、サドル台３がＸ軸案内面に沿って移
動自在に設けてある。サドル台３のＸ軸線方向の駆動
は、Ｘ軸サーボモータによって駆動されるＸ軸送りねじ
軸によって行なわれる（図示せず）。サドル台３の上面
には、Ｚ軸線方向に移動自在にＺ軸案内面４が設けてあ
る。

Ｚ軸案内面４上には、長方体状の構造体である立コラム
５が移動自在に設けてある。立コラム５のＺ軸線方向の
駆動は、Ｚ軸サーボモータ（図示せず）によって回転駆
動されるＺ軸送りねじ軸によって行う。立コラム５内で
は、この長手方向、すなわちＹ軸線方向には主軸頭７が
移動自在に設けてある。二つの主軸頭７には、主軸８、
主軸９がＺ軸線方向でかつＹ軸線方向に並列に間隔おい
て設けてある。本例では、主軸８、主軸９の間隔は固定
されており、間隔の調節はできない。

主軸頭７は、Ｙ軸サーボモータ10により回転駆動される
Ｙ軸送りねじ軸により、Ｙ軸線方向に移動自在に駆動さ
れる。したがって、この駆動により主軸頭７内の二つを
主軸８、主軸９も同時に移動する。Ｘ軸案内面を切削
液、切粉などから保護するＸ軸案内面カバー11と、Ｚ軸
すべり案内面４を保護するＺ軸案内面カバー12とがそれ
ぞれ設けてある。Ｘ軸案内面カバー11、Ｚ軸案内面カバ
ー12の両カバーは、入れ子式で多段になっていて、その
カバーの長さは立コラム５の移動に従って伸縮自在であ
る。

ベッド２の側面には、工具マガジン15が設置してある
（駆動機構は図示せず）。工具マガジン15は、無端チェ
ーン16上に工具ソケット17が複数個設けてある。無端チ
ェーン16は、両スプロケット18間に掛け渡してある。工
具マガジン15内の工具を選択するには、スプロケット18
を回転駆動させて、所望位置に工具を割り出して行な
う。工具マガジン15には、アームスライド19がＸ軸線方
向に設けてある。アームスライド19上には、自動工具交
換装置14がＸ軸線方向に移動自在に取り付けてある。

この自動工具交換装置14は、同時に二つの工具を交換で
きるタイプのものである。アーム本体内には、クロスア
ーム13を回転とＺ軸線方向に前後動するシリンダ装置
（図示せず）が設けてある。第２図は、工具退避装置20
の平面図である。工具退避装置20は、立コラム５の側面
に設けてある。工具退避装置20は、工具と被加工物の干
渉を防ぐため加工中にどちらか一方の主軸8,9から工具
を一時的に退避させるためのものである。退避アーム21
は、自動工具交換アームと同様な構造のツインアームタ
イプである。

退避アーム21の両端は、工具を把持する把持部である。
退避アーム21の中心部は、揺動軸22に固定してあり、揺
動軸22の一端は揺動体23に固定してある。揺動体23内に
は、退避アーム21に主軸8,9から工具を引き抜くための
進退動作（Ｚ軸線方向）と揺動軸を中心とする180度の
回転動作を行うための油圧装置（図示せず）を内蔵して
いる。更に、揺動体23は、交換時には主軸8,9の側に面
し、退避するときは、角度θだけ揺動した位置で待機す
る（一点鎖線）。したがって、揺動体23は、この角度θ
だけ揺動するための揺動シリンダも内蔵している。

なお、本実施例では、油圧装置で前記動作を実現してい
るが、カム、リンクなど公知のメカニズム機構で前記動
作を実現しても良い（例えば、特開昭61−164743号）。

立コラム５の前方には、工作物テーブル30が設けてあ
り、工作物テーブル30は被加工物を取り付けるものであ
る。工作物テーブル30はテーブル割出台31上に回転自在
に設けてあり、被加工物のどの面でも加工できるように
工作物テーブル30の面に垂直なＢ軸回りに割出し位置決
めができる。第３図に示す被加工物Ｗを例にとると、被
加工物ＷのＰ位置をテーブル30のＢ軸に合わせる。工作
物ＷはＰを中心に回転自在となるので、Ａで示されるボ
ア部が複数あればテーブルを割り出して順に加工を施
す。

また、被加工物Ｗは、パレットに載置しテーブルへ搬送
して取り付ける構成にしてもよい。被加工物Ｗの加工量
が多い場合は、その方が有効であり被加工物Ｗの自動搬
送も可能となる。テーブル割出台31は、本実施例ではベ
ッド２に固定されたもので移動できない。数値制御（N
C）装置35は、立コラム５の側面に配置されている。

工具を交換するときは、NC装置35の工具交換指令で主軸
頭７と、立コラム５とを各々Ｙ、Ｚ軸方向に移動させ主
軸８、主軸９を予め決められた工具交換位置に待機させ
る。一方、自動工具交換装置14のクロスアーム13は、ア
ームスライド19上を摺動して工具マガジン15側へ移動
し、工具マガジン15の二つの工具を工具把持部で同時に
つかむ。シリンダ装置を前方に作動させて、クロスアー
ム13をＺ軸方向移動させて工具マガジン15の工具ソケッ
ト17から工具を抜き取る。抜き取りが完了すると工具を
把持した状態で立コラム５側の中間位置までクロスアー
ム13はアームスライド19上を摺動して移動させる。

前記シリンダ装置を再び作動させＺ軸方向に引き込む。
クロスアーム13を立コラム５側に移動させて工具マガジ
ン15と反対側のクロスアーム13の工具把持部で主軸８、
主軸９の工具をクランプする。主軸８、主軸９の工具ク
ランプ手段をアンクランプにし、クロスアーム13を再び
Ｚ軸方向に前進させて主軸８、主軸９から工具を抜き出
す。クロスアーム13を旋回させて、工具マガジン側15側
の工具と、主軸８、主軸９側の工具との位置を入れ換え
る。シリンダ装置を作動させてクロスアーム13をＺ軸方
向に後退させる。主軸８、主軸９内の工具クランプ手段
で工具をクランプする。再び工具マガジン15側にクロス
アーム13は摺動して最初の中間位置で待機している。

主軸8,9の工具は、加工を開始する。例えば、第３図
（ａ），（ｂ）に示すような複数のボア部Ａを有する被
加工物Ｗの加工の場合で説明する。この例では、ボア部
Ａは縦方向に３個の穴を有している。最初に下方の穴２
個を加工した後、上方のボア部A1個の加工のみとなる。
しかし、このボア部Ａの加工中、上部の主軸８の工具が
被加工物Ｗに干渉して加工ができない。そこで、下の２
個のボア部Ａの加工が終了した後、主軸８を工具退避装
置20の近くまで移動させる。

揺動体23を主軸頭７側に揺動させて退避アーム21の把持
部で主軸８の工具Ｔをつかむ。揺動軸22を前進させて、
主軸８から工具Ｔを抜く。揺動体23を角度θ揺動させ、
揺動軸22を引き込み工具Ｔを退避させる。この退避中
に、主軸９はボア部A1の加工を行う。加工が終了した
ら、最後工具Ｔを主軸８に再び取り付ける。

［他の実施例］この発明は、前記実施例に限定されるものでなく、この
発明の範囲内で以下の変形例も取り得る。前記した実施
例は、退避アーム21で工具Ｔを退避させている。第４図
に示すものは、一時的に工具を貯蔵する貯蔵マガジンを
兼用した工具退避装置を示す。退避工具マガジン25は、
円板状の外周に複数の退避中の工具を保持しておくもの
である。退避工具マガジン25に主軸8,9からアームを介
せず直接的に保持し、退避するものである。この退避工
具マガジン25は、主軸が多い場合に、退避する工具も増
加するので便利である。

前記実施例では、二つの主軸間隔は加工中は調節できな
いが、被加工物の大きさなどに応じてねじ機構などで機
械の稼動中に間隔を調節できるタイプでも良い。また、
前記実施例では、二つの主軸と限定したが必ずしも二つ
の主軸に限定する必要はなく複数の主軸であれば良い。
更に、前記実施例では、主軸は、横軸であったが縦軸で
も良い。工具マガジン15は、工具の配置を円周上の位置
に配置したもの、マトリックス状に配置したものなどそ
の工具貯蔵の形式を問わない。また、自動工具交換装置
14は、同時に工具を２本交換するものであるが、１本単
位で交換するタイプでも良い。

［発明の効果］以上、詳記したように、この発明は一時的に工具を退避
させる手段を設けたので、工具が被加工物に干渉するこ
となく多軸スピンドル型マシニングセンタを効率的に使
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の実施例を示す立体外観図、第２図は工具
退避装置の平面図、第３図（ａ）は被加工物の断面図、
第３図（ｂ）は被加工物を加工中の正面図、第３図
（ｃ）は被加工物を加工中の側面図、第４図はこの発明
の工具退避装置の他の実施例を示す図である。１……２軸スピンドル型マシニングセンタ、２……ベッ
ド、３……サドル台、５……立コラム、８……主軸、９
……主軸、10……Ｙ軸サーボモータ、20……工具退避装
置、30……工作物テーブル、35……NC装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一主軸頭に加工中に間隔が固定して配置
され、工具を取り付けて回転させる複数の主軸と、複数の前記工具を貯蔵した工具マガジンと、前記主軸と前記工具マガジンとの間で工具を交換する自
動工具交換装置とを備えた多軸スピンドル型マシニング
センタにおいて、前記主軸頭の移動経路の近傍に配置され、前記主軸にク
ランプされた使用しない前記工具を主軸から取り外して
一時的に退避させることにより、加工中の被加工物と前
記工具との干渉を防ぐ工具一時退避手段とを設けたことを特徴とする工具退避装置付多軸スピンド
ル型マシニングセンタ。
【請求項２】請求項１において、前記工具一時退避手段は前記工具を一時的に貯蔵するた
めの工具貯蔵手段であることを特徴とする工具退避装置付多軸スピンドル型マシ
ニングセンタ。
【請求項３】請求項１または２において、前記工具一時退避手段は前記主軸から工具を取り出し、
かつ前記工具を前記主軸へ戻すためのアーム手段であることを特徴とする工具退避装置付多軸スピンドル型マシ
ニングセンタ。