JPH1015760A - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 次工程のワークヘッドに工作物を正確に受け
渡して加工精度を向上させる。さらに、その工作物を受
け渡すための作業者やロボットを不要にする。 【解決手段】 複数のカッタヘッド４，５を設け、チャ
ック２ａ，３ａを開閉するチャック駆動部と、チャック
２ａ，３ａの軸方向の向きを変更自在に設定する旋回駆
動部とを有する複数のワークヘッド２，３をそれぞれ可
動体に装着し、工作物の加工終了時に、旋回駆動部によ
りチャック２ａ，３ａを同軸上で対向させ、隣接するワ
ークヘッド２，３のチャック２ａ，３ａを接離させるよ
うに可動体の動作を制御し、隣接するチャック２ａ，３
ａが所定の接近位置に達したときにチャック駆動部の動
作を制御することにより、チャック２ａ，３ａ同士での
工作物の受け渡しを正確に行い、加工精度を向上させ
る。さらに、工作物を受け渡すための作業者やロボット
を不要にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークヘッドのチャックに工作物
を装着し、カッタヘッドにカッタを装着し、カッタを駆
動し、ワークヘッドとカッタヘッドとを相対的に移動さ
せて工作物にカッタを接触させることにより、工作物を
加工するようにしたマシニングセンタがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】カッタヘッドに把持さ
れた工作物を加工する場合、工作物の把持された部分は
加工することができない。従来のマシニングセンタは、
ワークヘッドとカッタヘッドとをそれぞれ一つしか具備
していないので、同一部品を連続して多数生産する場合
には、一台のマシニングセンタにより所望個数の工作物
を加工した後に、そのマシニングセンタの段取りを変更
した上でワークヘッドに工作物を装着し、それまで把持
されていた工作物の未加工部分を加工するか、工程毎に
複数のマシニングセンタにより工作物を加工している
が、何れにしても、ワークヘッドへの工作物の装着回数
が増える。

【０００４】ワークヘッドへの工作物の装着は、手作業
或いはロボットにより行っているが、作業者による場合
には装着ミスが発生し易い。ロボットによる場合には、
ロボットが複数のアームを関節機構により連結し、アク
チュエータにより各アームを駆動することにより人間の
手に近い動作を行わせる構造であるため、各部の動作量
の調整が極めて困難である。アームが長い場合には基部
での調整誤差が先端部で拡大されるためアームの先端の
移動量の誤差が非常に大きくなる。このような場合には
ワークヘッドに工作物を正しく装着することができな
い。この工作物の装着不良は、部品の加工精度に重大な
影響を及ぼし、不良発生の原因になる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１のマシニングセ
ンタは、装着されたカッタを駆動する複数のカッタヘッ
ドを所定の間隔を開けて配列し、前記カッタヘッドの配
列方向と平行な方向に往復駆動される複数の可動体を設
け、チャックを開閉させて工作物の把持および解放を行
うチャック駆動部と、前記可動体の移動面と平行な平面
内での旋回方向における前記チャックの軸方向の向きを
変更自在に設定する旋回駆動部とを有して前記可動体に
装着された複数のワークヘッドを設け、前記工作物の加
工終了時に前記チャックを同軸上で対向させるように前
記旋回駆動部の動作を制御し、隣接する前記ワークヘッ
ドのチャックを接離させるように前記可動体の動作を制
御し、隣接するチャックが所定の接近位置に達したとき
に前記チャック駆動部の動作を制御して、前記チャック
同士での前記工作物の受け渡しをする工作物受け渡し手
段を設けた。したがって、工作物の加工終了時に、複数
のワークヘッドのチャックが旋回駆動部の動作により同
軸上で対向配置され、可動体の動作により隣接するワー
クヘッドが接近および離反される。このワークヘッドの
接近時に、チャック駆動部によりチャックを開閉するこ
とで、隣接するワークヘッドのチャック同士での工作物
の受け渡しが正確になされる。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載のマシニ
ングセンタであって、チャック同士での工作物の受け渡
し時に、工作物を受給する側の前記チャックが閉じた後
に供給側の前記チャックを開放するようにした。したが
って、工作物は供給側のチャックで把持された安定状態
で受給側のチャックに把持され、受給側のチャックで把
持された安定状態で供給側のチャックから解放されるた
め、工作物をより一層安定状態で受け渡しすることがで
きる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
づいて説明する。図１はマシニングセンタの主要部を示
す平面図、図２は正面図である。図１に示すように、マ
シニングセンタ１は、複数のワークヘッド２，３と、複
数のカッタヘッド４，５と、工作物を供給する工作物自
動供給装置６とを具備する。また、図２に示すように、
マシニングセンタ１のメインテーブル７には、それぞれ
ワークヘッド２，３を支持する可動体としてのテーブル
８，９が往復駆動自在に設けられている。これらのテー
ブル８，９はテーブル駆動部（図示せず）により駆動さ
れる。

【０００８】ここで、ワークヘッド２，３は、チャック
２ａ，３ａを開閉させて工作物の把持および解放を行う
チャック駆動部（図示せず）と、テーブル８，９の移動
面と平行な平面内での旋回方向（図１の旋回中心Ｃ参
照）におけるチャック２ａ，３ａの軸方向の向きを変更
自在に設定する旋回駆動部（図示せず）と、チャック２
ａ，３ａをカッタヘッド４，５の軸心（Ｚ軸）と平行に
移動させる送り駆動部（図示せず）とを有し、それぞれ
前記テーブル８，９に装着されている。また、カッタヘ
ッド４，５は、図１においては紙面に垂直な方向、図２
においてはテーブル８，９の移動方向（Ｘ軸）と直交す
る方向（Ｙ軸）に移動自在に設けられている。このよう
なワークヘッド２，３およびカッタヘッド４，５の構造
については、従来のマシニングセンタと同様であるので
詳述を避ける。但し、従来のマシニングセンタは、前述
したように、ワークヘッド、カッタヘッドが一つであ
る。

【０００９】このようなマシニングセンタ１は、工作物
の加工終了時にチャック２ａ，３ａを同軸上（図２のＸ
軸上）で対向させるように前述した旋回駆動部の動作を
制御し、隣接するワークヘッド２，３のチャック２ａ，
３ａを接離させるようにテーブル８，９の動作を制御
し、隣接するチャック２ａ，３ａが所定の接近位置に達
したときに前述したチャック駆動部の動作を制御して、
チャック２ａ，３ａ同士での工作物の受け渡しをする工
作物受け渡し手段（図示せず）をさらに具備している。

【００１０】この工作物受け渡し手段は、それぞれカッ
タヘッド４，５による加工の終了を検出したときに、Ｒ
ＯＭに書き込まれたプログラムに基づいてＣＰＵが各部
の動作を制御することにより、次工程としての加工を担
うワークヘッド３のチャック３ａを開き、ワークヘッド
２，３の旋回駆動部を駆動してチャック２ａ，３ａを同
一軸心上（図２のＸ軸上）で対向させ、テーブル８，９
の少なくとも一方をＸ軸方向に移動させてワークヘッド
２，３を接近させ、供給側のチャック２ａに把持された
工作物が受給側のチャック３ａに挿入されたときに、テ
ーブル８，９を停止させるとともにチャック駆動部によ
り受給側のチャック３ａを閉じ、その直後に供給側のチ
ャック２ａを開くように構成されている。

【００１１】このような構成において、カッタヘッド
４，５に所望のカッタを装着し、工作物自動供給装置６
に工作物をセットし、マシニングセンタ１を駆動する
と、ワークヘッド２のチャック２ａには図１に実線で示
す位置で工作物が挿入される。その直後にワークヘッド
２のチャック２ａがチャック駆動部により閉じられるた
め工作物が把持される。続いて、ワークヘッド２は旋回
駆動部によりチャック２ａの軸心がＺ軸と平行になるま
で旋回中心Ｃを中心に旋回駆動され、この動作の進行中
或いは終了後に、ワークヘッド２はテーブル８のＸ軸方
向への移動によりカッタヘッド４と対向する位置に移動
される。

【００１２】この状態で、カッタを駆動するカッタヘッ
ド４に対してワークヘッド２を相対的に移動させる。こ
の例では、使用するカッタ及び加工箇所に応じてワーク
ヘッド２をＸＺ軸方向又は旋回中心Ｃを中心とする旋回
方向の何れか一方又は合成方向に移動させ、或いはカッ
タヘッド４，５をＹ軸方向に移動することにより、工作
物に対して回転するカッタが送りをかけられ、カッタが
工作物を切削する。その様子を図３（ａ）に示す。工作
物Ｗは、チャック２ａにより把持されている外周面ｗ１
および一方の端面ｗ２を除き、反対側の外周面ｗ３、内
周面ｗ４，ｗ５、段付面ｗ６、他方の端面ｗ７等の加工
が可能である。

【００１３】カッタヘッド４による加工の終了は検出部
により検出される。カッタヘッド５が加工をしていない
場合も加工終了状態として検出される。この検出によ
り、次工程としての加工を担うワークヘッド３のチャッ
ク３ａがチャック駆動部により開かれ、旋回駆動部の動
作によりワークヘッド２，３が旋回するためにチャック
２ａ，３ａが同一軸心上（図２のＸ軸上）で対向する。
そして、テーブル８，９のＸ軸方向への移動により、図
２に仮想線で示すようにワークヘッド２，３が接近す
る。そして、供給側のチャック２ａに把持された工作物
がチャック３ａに挿入されたときに、テーブル８，９が
停止されるとともに受給側のチャック３ａがチャック駆
動部により閉じられ、その直後に供給側のチャック２ａ
がチャック駆動部により開放される。

【００１４】したがって、チャック２ａ，３ａの間で工
作物の受け渡しがなされる。この場合、チャック２ａ，
３ａは同軸上に配置され、テーブル８，９は正確な移動
量をもって移動するため、工作物を受給側のチャック３
ａに正しく装着することができる。しかも、工作物は供
給側のチャック２ａで把持された安定状態で受給側のチ
ャック３ａに把持され、受給側のチャック３ａで把持さ
れた安定状態で供給側のチャック２ａから解放されるた
め、工作物をより一層安定状態で受け渡しすることがで
きる。

【００１５】工作物の受け渡し後には、ワークヘッド２
は次の工作物を受けるために図１に実線で示す位置に移
動し、工作物の供給を受けた後に前述した動作によりカ
ッタヘッド４と対向する位置に移動する。また、前述し
たようにワークヘッド２から工作物を受け取ったワーク
ヘッド３は、工作物がカッタヘッド５に対向する位置に
移動する。この状態で、ワークヘッド２，３による切削
加工が平行して行われる。

【００１６】ワークヘッド３に把持された工作物に対す
るカッタヘッド５の切削加工は、基本的に、ワークヘッ
ド２に把持された工作物に対するカッタヘッド４の切削
加工と同様である。但し、ワークヘッド３上では、図３
（ｂ）に示すように、それまでワークヘッド２のチャッ
ク２ａでは把持されなかった部分がチャック３ａにより
把持される。この例では、ワークＷの内周面ｗ４が把持
される。すなわち、前工程において、加工された内周面
ｗ４の中心を基準として外周面ｗ１や端面ｗ２を正確に
切削加工することができる。

【００１７】このように、工作物を複数のカッタヘッド
４，５により加工し、その加工終了の都度、工作物の受
け渡しの準備をするために、ワークヘッド３のチャック
３ａを開いたときには、それまで把持されていた工作物
はチャック３ａから外れ、図示しないシュート等の排出
手段上に落下し、所定の位置に排出される。

【００１８】なお、カッタヘッド４，５が多軸ヘッドで
ある場合はそれぞれ複数箇所の切削加工が可能である。
この場合には、両者の加工時間の差が最小となるように
加工箇所を分担することにより、工作物の加工サイクル
を最小にして生産高を高めることができる。さらに、マ
シニングセンタ１は複数のワークヘッド２，３および複
数のカッタヘッド４，５を具備するため、複雑な部品を
製造する場合でも一台のマシニンングセンタ１で済ませ
ることができる。これは設備投資、設置スペースの効率
化の点で有利である。

【００１９】本実施の形態では、ワークヘッド２，３お
よびカッタヘッド４，５を、それぞれ二つずつ設けた状
態で説明したが、二つ以上設けてもよい。また、ワーク
ヘッド２，３はＺ軸方向への切削送りをかけるために送
り駆動部を有してするが、このＺ軸方向の送り駆動部を
カッタヘッド４，５側に具備するようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、上述したよう
に、複数のカッタヘッドを所定の間隔を開けて配列し、
前記カッタヘッドの配列方向と平行な方向に往復駆動さ
れる複数の可動体を設け、チャックを開閉させるチャッ
ク駆動部と、前記チャックの軸方向の向きを変更自在に
設定する旋回駆動部とを有して前記可動体に装着された
複数のワークヘッドを設け、前記工作物の加工終了時に
前記チャックを同軸上で対向させるように前記旋回駆動
部の動作を制御し、隣接する前記ワークヘッドのチャッ
クを接離させるように前記可動体の動作を制御し、隣接
するチャックが所定の接近位置に達したときに前記チャ
ック駆動部の動作を制御して、前記チャック同士での前
記工作物の受け渡しをする工作物受け渡し手段を設けた
ので、工作物の加工終了時に、複数のワークヘッドのチ
ャックを旋回駆動部の動作により同軸上で対向させ、可
動体の動作により隣接するワークヘッドを接近および離
反させ、このワークヘッドの接近時に、チャック駆動部
によりチャックを開閉させることで、隣接するワークヘ
ッドのチャック同士での工作物の受け渡しを正確に行う
ことができる。これにより、工作物の加工精度を向上さ
せることができ、さらに、工作物を受け渡すための作業
者やロボットを不要にすることができる。さらに、複数
のワークヘッドおよび複数のカッタヘッドを具備するた
め、複雑な部品を製造する場合でも一台のマシニンング
センタで済ませることができる。これにより、設備投資
額の節減、設置スペースの効率化に寄与することができ
る。

【００２１】請求項２の発明によれば、チャック同士で
の工作物の受け渡し時に、工作物を受給する側の前記チ
ャックが閉じた後に供給側の前記チャックを開放するよ
うにしたので、工作物は供給側のチャックで把持された
安定状態で受給側のチャックに把持され、受給側のチャ
ックで把持された安定状態で供給側のにより解放される
ため、工作物をより一層安定状態で受け渡しすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるマシニングセン
タの主要部を示す平面図である。

【図２】その正面図である。

【図３】工作物の把持状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２，３ ワークヘッド ２ａ，３ａ チャック ４，５ カッタヘッド ８，９ 可動体 Ｗ 工作物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着されたカッタを駆動するとともに所
   定の間隔を開けて配列された複数のカッタヘッドと、 前記カッタヘッドの配列方向と平行な方向に往復駆動さ
   れる複数の可動体と、 チャックを開閉させて工作物の把持および解放を行うチ
   ャック駆動部と、前記可動体の移動面と平行な平面内で
   の旋回方向における前記チャックの軸方向の向きを変更
   自在に設定する旋回駆動部とを有して前記可動体に装着
   された複数のワークヘッドと、 前記工作物の加工終了時に前記チャックを同軸上で対向
   させるように前記旋回駆動部の動作を制御し、隣接する
   前記ワークヘッドのチャックを接離させるように前記可
   動体の動作を制御し、隣接するチャックが所定の接近位
   置に達したときに前記チャック駆動部の動作を制御し
   て、前記チャック同士での前記工作物の受け渡しをする
   工作物受け渡し手段と、を具備することを特徴とするマ
   シニングセンタ。
2. 【請求項２】 チャック同士での工作物の受け渡し時
   に、工作物を受給する側の前記チャックが閉じた後に供
   給側の前記チャックを開放するようにしたことを特徴と
   する請求項１記載のマシニングセンタ。