JP4441761B2

JP4441761B2 - 逆立ち主軸複合ｎｃ旋盤

Info

Publication number: JP4441761B2
Application number: JP2005381284A
Authority: JP
Inventors: 明古正
Original assignee: 株式会社セイキテクノデザイン
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: JP2007175852A

Description

本発明は、立て旋盤を逆立ちにし、主軸を対向にして配置した対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤に関する。

近年、ニース諸国の台頭により、コストの低減や精度の向上は、製造工場のいわば命題となっている。ロボットの導入やロボットとの夜間無人運転により、ニース諸国の低コストに対抗し、人件費を抑えてコストの低減を実現させるなど模索されている。
ＮＣ旋盤においては、旧来の主軸台の固定型から主軸台の移動型の比率が増加傾向にある。この主軸台の移動型は、ちょうど主軸台のチャックがマテハンロボットのハンドの機能をも兼ね備えている。例えば、２台の主軸台を地面に水平に対向させて配置した対向主軸形のＮＣ旋盤では、ベッド上の左側に第１主軸台を配置し、ベッド上の右側に第２主軸台を配置している。この第１主軸台が表加工（第１工程）を担当し、右側の第２主軸台が裏加工（第２工程）を担当する。第１主軸台の表加工と第２主軸台の裏加工が終ると、第２主軸台の完成したワークは搬出されてチャックをカラにした状態で、主軸台同士が接近し、第１主軸台のワークを第２主軸台に受け渡す、いわゆるワークの受け渡しをして、つぎの裏加工（第２工程）を開始する。さらに、第１主軸台にはマテハンロボットが素材のワークを供給することにより、ワーク１個当りのタクト時間を短縮するとともに、同時受け渡しによるワークの位相ずれが生じないことから加工精度の向上が図られ、さらに、夜間無人運転を可能にてコスト低減が図られている。

図６は、従来の逆立ち主軸ＮＣ旋盤の平面図であり、図７はその正面図である。
図６、図７に示すように、従来の逆立ち主軸ＮＣ旋盤１０１は、機械本体であるベッド１０２と、ベッド１０２の左側の下部に設けられた刃物台１２３と、ベッド１０２の上面には移動型の主軸台１０４が配置され、さらに、ベッド１０２の右側にはワーク載置装置１０３を備えている。主軸台１０４はベッド１０２の上面に設けられたＸ軸用のガイドレール１１１と、サドル１１２の正面に設けられたＺ軸用のガイドレール１２５（図６参照）により、Ｚ軸、Ｘ軸方向へ摺動自在に移動する。また、主軸１０５が加工位置Ｐ１からワーク載置装置３のワーク交換位置Ｐ２に移動して、直接、主軸１０５に固定されたチャック１０６で素材のワーク１０７を把持し、加工位置Ｐ１に移動して加工を行い、加工後は加工済ワーク１０８の把持を解除して新たな素材のワーク１０７を把持し、加工位置Ｐ１に移動し、また、加工を開始する。
特開平１１−１９８０２号公報（段落００１４〜００２６、図１，２）

しかしながら、従来の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤では、主軸台が１つしかないため、前記した第１主軸台の表加工（第１工程）しかできない。そのため、段取り替えをして裏加工（第２工程）を行わなければならないという問題があった。また、表加工（第１工程）が終り、第２主軸台にワークの受け渡しをした後、素材のワークをワーク搬送コンベヤへ第１主軸台のチャックを下げた状態でベッド左端近傍へ移動（Ｙ_１軸方向）すると、第１刃物台のタレットに固定されたツールと干渉するため、第１主軸台の通り抜けは困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するために創案されたものであり、表加工（第１工程）と裏加工（第２工程）ができ、主軸間同時でワークの受け渡しができるとともに、第１主軸台のチャックを下げた状態でベッド左端近傍へ移動（Ｙ_１軸方向）しても、第１刃物台のタレットと干渉することなく通過できる対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤（１０）であって、ベッド（１）と、前記ベッド（１）上に載置され、上部正面に左右方向のＹ_１軸、Ｙ_２軸兼用のガイドレール（７，７）が配置されたコラム（２）と、前記ベッド（１）上の左側には、前後方向のＸ_１軸用のガイドレール（８，８）が配置されたその上に載置され、複数のツールを固定したタレット（３ａ）を旋回自在に保持した第１刃物台（３）と、前記第１刃物台（３）の上方には、前記Ｙ_１軸用のガイドレール（７，７）に載置された第１サドル（４）と、前記第１サドル（４）の正面に上下方向のＺ_１軸のガイドレール（９，９）が配置され、そのガイドレール（９，９）の上に載置された第１主軸台（５）と、前記ベッド（１）上の右側には、前後方向のＸ_２軸用のガイドレール（１８，１８）が配置されたその上に載置され、ワークを把持しながら回転させる第２主軸台（１５）と、を備え、前記第２主軸台（１５）の上方には、前記Ｙ_２軸用のガイドレール（７，７）に載置された第２サドル（１４）と、前記第２サドル（１４）の正面に上下方向のＺ_２軸のガイドレール（１９，１９）が配置され、そのガイドレール（１９，１９）の上に載置された複数のツールを固定したタレット（１３ａ）を旋回自在に保持した第２刃物台（１３）と、を備え、前記コラム（２）の下部には２つの通し穴が形成され、一方の左側通し穴（２ａ）の下部には前後方向に摺動可能なＸ _１軸用のガイドレール（８，８）が配置され、その上に第１刃物台（３）が載置され、他方の右側通し穴（２ｂ）の下部には前後方向に摺動可能なＸ _２軸用のガイドレール（１８，１８）が配置され、その上に第２主軸台（１５）が載置されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ベッドと、ベッド上に載置され、上部正面に左右方向のＹ_１軸、Ｙ_２軸兼用のガイドレールが配置されたコラムと、ベッド上の左側には、前後方向のＸ_１軸用のガイドレールが配置されたその上に載置され、複数のツールを固定したタレットを旋回自在に保持した第１刃物台と、前記第１刃物台の上方には、前記Ｙ_１軸用のガイドレールに載置された第１サドルと、第１サドルの正面に上下方向のＺ_１軸のガイドレールが配置され、そのガイドレールの上に載置された第１主軸台と、ベッド上の右側には、前後方向のＸ_２軸用のガイドレールが配置されたその上に載置され、ワークを把持しながら回転させる第２主軸台と、を備え、第２主軸台の上方には、前記Ｙ_２軸用のガイドレールに載置された第２サドルと、前記第２サドルの正面に上下方向のＺ_２軸のガイドレールが配置され、そのガイドレールの上に載置された複数のツールを固定したタレットを旋回自在に保持した第２刃物台と、を備えたことにより、表加工（第１工程）と裏加工（第２工程）ができ、主軸間同時でワークの受け渡しができるとともに、第１主軸台のチャックを下げた状態であっても、第１刃物台のタレットのツールと干渉することなくベッド左端近傍へ移動できる。

さらに、前記コラムの下部には２つの通し穴が形成され、一方の左側通し穴の下部には前後方向に摺動可能なＸ_１軸用のガイドレールが配置され、その上に第１刃物台が載置され、他方の右側通し穴の下部には前後方向に摺動可能なＸ_２軸用のガイドレールが配置され、その上に第２主軸台が載置されたことにより、それぞれの第１刃物台と第２主軸台は、コラム内に設けた通し穴に退避できるため、第１主軸台がチャックを下げた状態でベッド左端近傍へ移動（Ｙ_１軸方向）しても、第１刃物台のタレットと干渉することなく通り抜けができる。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤の正面図であり、図３は図１に示すＡ−Ａ線の縦断面図である。前記した図７と図１に示すように、従来の対向主軸形の逆立ち主軸ＮＣ旋盤は、Ｘ，Ｚ軸の２軸で構成されているのに対し、本発明の対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸で構成されている。この他に、たとえば、第１主軸台５の第１主軸５ａの回転方向を制御するＣ軸が付加されている。このように、合計４軸制御以上で構成することにより、ターニングセンタと同様の複合加工が可能であるため、この逆立ちＮＣ旋盤を逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤と呼んでいる。

ベッド１は矩形状に形成されており、ベッド１の後方（図２の右側）にコラム２が載置されている。また、ベッド１の左上面には、第１タレット３ａのツールと干渉防止のため、さらに、切粉はけをよくするためにコの字状に逃げが設けられている。また、ベッド１の右上面には、第２主軸台１５の下端部とベッド１との干渉防止のため、さらに、切粉はけをよくするためにコの字状に逃げが設けられている。さらに、コラム２に形成された一方の左側通し穴２ａの下部（つまり、下部はベッド１の上面）には、前後方向に摺動可能なＸ_１軸用のガイドレール８，８が配置され、そのガイドレール８，８の上に第１スライドベース６が載置され、その第１スライドベース６の上に第１刃物台（３）が固定されている。

コラム２は矩形状に形成されており、ベッド１の後方（図２の右側）に載置されている。コラム２の下部には左側通し穴２ａと右側通し穴２ｂの２つの通し穴が形成され、コラム２の上部正面にはＹ_１軸、Ｙ_２軸兼用のガイドレール７，７が配置されている。
さらに、コラム２の後面には電装品を収納したパネル１２（図３参照）を備えている。
第１刃物台３はベッド１上の左側通し穴２ａの位置に配置されており、タレット３ａの面を正面に向けて第１スライドベース６に固定されている。タレット３ａの角数は１２角であるが、それ以外の６角や８角、１０角、１６角であっても構わない。タレット３ａの各面には複数のツール（刃物）、たとえば、外径加工用のバイトや回転工具が配置され、固定されている。そして、第１刃物台３は、タレット３ａを旋回自在に、そして、割り出しや位置決め機構と、クランプ機構を内蔵している。
図３に示すように、第１刃物台３は、とんがり屋根の形状をしたスライドカバー３ｂに覆われており、切粉の飛散があっても、上部に堆積しないようになっている。このスライドカバー３ｂはテレスコープ式カバーであり、複数枚の薄いスライドカバーから構成されているため、伸縮性が高く、コンパクトにできている。

第１主軸台５は、第１刃物台３の上方に配置されている。また、Ｙ_１軸用のガイドレール７，７に第１サドル４が載置されている。その第１サドル４の正面には上下方向のＺ_１軸のガイドレール９が配置されており、その上に第１主軸台５が載置されている。したがって、第１主軸台５は、Ｙ_１軸とＺ_１軸の２軸を有している。
また、第１主軸台５には第１主軸５ａが回転自在に軸支され、この第１主軸５ａの端面にワークを把持する第１チャック５ｂが固定されている。

図４は、第１主軸台と第１刃物台との干渉を確認する断面図である。図４に示すように、第１主軸台５のチャック５ｂを下げた状態でベッド左端近傍へ移動（Ｙ_１軸方向）する場合は、第１刃物台３をコラム２内の左側通し穴２ａに退避させる。そして、第１タレット３ａとツールが、ちょうどスペースＳに収まるようになるため、第１刃物台３のタレット３ａと干渉することなく通り抜けができる対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤を提供することができる。

図５は、図１に示すＢ−Ｂ線の縦断面図である。図５に示すように、コラム２の下部には、他方の右側通し穴２ｂが形成されている。その右側通し穴２ｂの下部（つまり、下部はベッド１の上面）には前後方向に摺動可能なＸ_２軸用のガイドレール１８，１８が配置され、その上に第２主軸台１５が載置されている。
なお、コラム２に形成された左側通し穴２ａと右側通し穴２ｂは、ここでは通し穴としたが、くぼみであっても構わない。また、Ｘ_２軸用のガイドレール１８，１８は、ベッド１の上面に載置されているが、コラム２であってもよい。

前記Ｘ_２軸用のガイドレール１８，１８の上には第２スライドベース１６が載置されている。そして、第２スライドベース１６の正面に第２主軸台１５が固定されている。また、第２主軸台１５の先端部（図中の上部）には第２主軸１５ａが回転自在に軸支され、この第２主軸１５ａの端面にワークを把持する第２チャック１５ｂが固定されている。
図５に示すように、第２刃物台１５を固定する第２スライドベース１６の上部には、前記同様に、とんがり屋根の形状をしたスライドカバー１６ａに覆われており、切粉の飛散があっても、傾斜したカバーにより堆積しないようになっている。このスライドカバー１６ａは、前記同様テレスコープ式カバーとなっているため、伸縮性が高く、コンパクトにできている。

第２主軸台１５の上方には、第２刃物台１３が配置されている。第２刃物台１３は、タレット３ａの面を正面に向けて第２サドル１４に載置されている。その第２サドル１４の正面には上下方向のＺ_２軸のガイドレール１９が配置されており、その上に載置されている。したがって、第２刃物台１３は、Ｙ_２軸とＺ_２軸の２軸を有している。タレット１３ａの角数は１２角であるが、それ以外の６角や８角、１０角、１６角であっても構わない。複数のツール（刃物）を固定したタレット１３ａを旋回自在に、割り出し機構と位置決めとクランプ機構を備えている。また、機械全体は、図示しないカバーで覆われており、切粉やクーラント液の飛散を防止している。

つぎに、本発明の対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤のワークの受け渡しを説明する。図２は、図１に示す対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤のワークの受け渡しを図示した正面図である。図２に示すように、ワークの受け渡しをする場合は、つぎの手順で行う。
１）第１主軸台５による表加工（第１工程）と、第２主軸台１５による裏加工（第２工程）が共に終了すると、第２主軸台１５は加工済みのワークを第２刃物台１３に渡して待機する。
この加工済みのワークの排出方法は、第２刃物台１３のタレット１３ａの一面にチャックを設け、このチャックで第１主軸台１５の加工済みワークを把持し、アンローディング位置（図１参照）まで移動し、機外に排出する。なお、その他の排出方法として、例えば、チャック１５ｂ内にワーク跳ね出し装置を設け、このワーク跳ね出し装置のバネの付勢力により、チャックの外に排出しても構わない。
２）第２刃物台１３がＹ_２軸（左右）方向の右端部のアンローディング位置まで移動して機外にワークを排出して待機する。
３）第１主軸台５が、第２主軸台１５の軸線ｓを一致するところまで、Ｙ_１軸（左右）方向の右側に移動する。
４）第１主軸台５がＺ_１軸（上下）方向の下方に移動し、ジョー（爪）５とジョー１５との位相を合わせて接近する。
５）第２主軸台１５の第２チャック１５ｂに「開」から「閉」に切り換え、第１主軸台５の第１チャック５ｂを「閉」から「開」に切り換えて、主軸間同士でワークの受け渡しを行う。
６）第１主軸台５は、左端のローディング位置へ新たな素材のワークを取りに行くためにＹ_１軸左へ移動し、第１チャック５ｂが素材のワークを把持し、元の位置に戻る（図１参照）。同時に第２刃物台１３も、Ｙ_２軸左へ移動し、元の位置に戻る（図１参照）。さらに、退避していた第１刃物台３も、Ｘ_１軸前へ移動し、元の位置に戻り、２個目の加工が開始される。このようにして、連続加工がおこなわれる。
この結果、第１刃物台３と第２主軸台１５は、コラム２内に設けた通し穴に退避できるようにしたため、第１刃物台のタレットのツールと第１主軸台５の第１チャック５ｂとの干渉を無くすことができる。また、ワーク搬送のためのコンベヤの設置も可能であり、生産効率の高い工作機械を提供できる。

つぎに、逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤の複合加工について説明する。
図３に示すように、複合加工はＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸のほかに、第１主軸台５の第１主軸５ａの回転方向を制御するＣ軸が付加されている。たとえば、旋削加工が終了すると、第１主軸５ａは停止し、クランプ装置が働いて第１主軸台５はクランプ状態になる。そこで、第１刃物台３の第１タレット３ａの一面に設けられた、たとえば、回転工具のエンドミルが回転をはじめ、ワークの端面にカム溝を加工する。このカム溝の溝位置はＹ_１軸とＣ_１軸によって決定し、カム溝の溝幅はＹ_１軸によって決定し、カム溝の溝深さはＺ_１軸によって決定する。このように、多軸制御で、かつ、同期制御され、複合加工を行うことができる。

なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、機械正面の左側には、上に第１主軸台５、下に第１刃物台３、右側には、上に第２刃物台１３、下に第２主軸台１５、という配置にしたが、これを左右反対にして、機械正面の左側には、上に第２刃物台１３、下に第２主軸台１５、右側には、上に第１主軸台５、下に第１刃物台３、としても構わない。また、図１において、符号１をベッド、符号２をコラムとしたが、符号１をベース、符号２をベッドとしてもよい。

本発明の対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤の正面図である。本発明の対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤のワークの受け渡しを図示した正面図である。図１に示すＡ−Ａ線の縦断面図である。第１主軸台と第１刃物台との干渉を確認する断面図である。図１に示すＢ−Ｂ線の縦断面図である。従来の逆立ち主軸ＮＣ旋盤の平面図である。図６に示す逆立ち主軸ＮＣ旋盤の正面図である。

符号の説明

１ベッド
２コラム
２ａ左側通し穴
２ｂ右側通し穴
３第１刃物台
３ａ第１タレット
３ｂスライドカバー
４第１サドル
５第１主軸台
５ａ第１主軸
５ｂ第１チャック
５ｃジョー（爪）
６第１スライドベース
７Ｙ _１，Ｙ _２軸用ガイドレール
８，１８Ｘ _１，Ｘ _２軸用ガイドレール
９，１９Ｚ_１，Ｚ_２軸用ガイドレール
１０逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤
１２パネル
１３第２刃物台
１４第２サドル
１５第２主軸台
１５ａ第２主軸
１５ｂ第２チャック
１５ｃジョー（爪）
１６第２スライドベース
１６ａスライドカバー
ｓ軸線
Ｓスペース

Claims

ベッド（１）と、前記ベッド（１）上に載置され、上部正面に左右方向のＹ_１軸、Ｙ_２軸兼用のガイドレール（７，７）が配置されたコラム（２）と、前記ベッド（１）上の左側には、前後方向のＸ_１軸用のガイドレール（８，８）が配置されたその上に載置され、複数のツールを固定したタレット（３ａ）を旋回自在に保持した第１刃物台（３）と、
前記第１刃物台（３）の上方には、前記Ｙ_１軸用のガイドレール（７，７）に載置された第１サドル（４）と、前記第１サドル（４）の正面に上下方向のＺ_１軸のガイドレール（９，９）が配置され、そのガイドレール（９，９）の上に載置された第１主軸台（５）と、前記ベッド（１）上の右側には、前後方向のＸ_２軸用のガイドレール（１８，１８）が配置されたその上に載置され、ワークを把持しながら回転させる第２主軸台（１５）と、を備え、
前記第２主軸台（１５）の上方には、前記Ｙ_２軸用のガイドレール（７，７）に載置された第２サドル（１４）と、前記第２サドル（１４）の正面に上下方向のＺ_２軸のガイドレール（１９，１９）が配置され、そのガイドレール（１９，１９）の上に載置された複数のツールを固定したタレット（１３ａ）を旋回自在に保持した第２刃物台（１３）と、
を備え、
前記コラム（２）の下部には２つの通し穴が形成され、一方の左側通し穴（２ａ）の下部には前後方向に摺動可能なＸ _１軸用のガイドレール（８，８）が配置され、その上に第１刃物台（３）が載置され、他方の右側通し穴（２ｂ）の下部には前後方向に摺動可能なＸ _２軸用のガイドレール（１８，１８）が配置され、その上に第２主軸台（１５）が載置されたことを特徴とする対向主軸形の逆立ち主軸複合ＮＣ旋盤（１０）。