(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑な形状に対しても効率よくワークの加工が行え、又種々の形状のワークを加工する場合でも、対応が可能であるという汎用性を具備したマシニングセンタを提供する。【解決手段】ワーク支持部２はワーク７を保持するワークチャック部６を有し、加工ヘッド支持部３に２組の加工ヘッド９ａ，９ｂがそれぞれ角度設定機構部１０ａ，１０ｂを介し、前記ワークチャック部に関して対称に配置され、前記角度設定機構部は、加工ヘッド支持部に水平回転軸を中心に水平方向に回転可能に設けられ、所要の水平角で固定可能な水平回転ベースと、該水平回転ベースに水平な傾動軸１８を介して高低方向に傾動可能に設けられ、所要の高低角で固定可能な傾動ブロック１６とを有し、前記加工ヘッドは前記傾動ブロックに取付けられ、回転駆動される主軸３３を軸心方向に進退可能に支持し、又前記主軸を該主軸の軸心に対して直交する２方向に移動可能に支持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフレームがワーク支持部と加工ヘッド支持部とを有し、前記ワーク支持部はワークを保持するワークチャック部を有し、前記加工ヘッド支持部に２組の加工ヘッドがそれぞれ角度設定機構部を介し、前記ワークチャック部に関して対称に配置され、前記角度設定機構部は、加工ヘッド支持部に水平回転軸を中心に水平方向に回転可能に設けられ、所要の水平角で固定可能な水平回転ベースと、該水平回転ベースに水平な傾動軸を介して高低方向に傾動可能に設けられ、所要の高低角で固定可能な傾動ブロックとを有し、前記加工ヘッドは前記傾動ブロックに取付けられ、又該加工ヘッドは、加工具が取付けられ、回転駆動される主軸を軸心方向に進退可能に支持し、又前記主軸を該主軸の軸心に対して直交する２方向に移動可能に支持することを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
請求項１に係るマシニングセンタを用いた加工方法であって、前記主軸を水平方向、高低方向の少なくとも一方に傾斜させた状態で、ワークを対称的に加工することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２の主軸を有し、被加工物を２方向から同時に加工するマシニングセンタ及び加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物（ワーク）を効率よく加工するマシニングセンタとして、複数の主軸を有するものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に示される工作機械は、鉛直方向に設けられた１つの主軸と、水平方向に対向して設けられた２つの主軸を有し、ワークを上面及び左右の側面の３面で加工している。
【０００４】
前記工作機械では、主軸が９０゜，１８０゜で交差しているので、加工面が直角か、平行に限定されてしまい、ワークの形状が限定されてしまうという問題があった。
【０００５】
又、主軸間で異なる加工をする為、１面での加工量と他面での加工量が異なると加工量の少ない方が遊んでしまうという効率の悪さも含んでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、複雑な形状に対しても効率よくワークの加工が行え、又種々の形状のワークを加工する場合でも、対応が可能であるという汎用性を具備したマシニングセンタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ベースフレームがワーク支持部と加工ヘッド支持部とを有し、前記ワーク支持部はワークを保持するワークチャック部を有し、前記加工ヘッド支持部に２組の加工ヘッドがそれぞれ角度設定機構部を介し、前記ワークチャック部に関して対称に配置され、前記角度設定機構部は、加工ヘッド支持部に水平回転軸を中心に水平方向に回転可能に設けられ、所要の水平角で固定可能な水平回転ベースと、該水平回転ベースに水平な傾動軸を介して高低方向に傾動可能に設けられ、所要の高低角で固定可能な傾動ブロックとを有し、前記加工ヘッドは前記傾動ブロックに取付けられ、又該加工ヘッドは、加工具が取付けられ、回転駆動される主軸を軸心方向に進退可能に支持し、又前記主軸を該主軸の軸心に対して直交する２方向に移動可能に支持するマシニングセンタに係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記マシニングセンタを用いた加工方法であって、前記主軸を水平方向、高低方向の少なくとも一方に傾斜させた状態で、ワークを対称的に加工する加工方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ベースフレームがワーク支持部と加工ヘッド支持部とを有し、前記ワーク支持部はワークを保持するワークチャック部を有し、前記加工ヘッド支持部に２組の加工ヘッドがそれぞれ角度設定機構部を介し、前記ワークチャック部に関して対称に配置され、前記角度設定機構部は、加工ヘッド支持部に水平回転軸を中心に水平方向に回転可能に設けられ、所要の水平角で固定可能な水平回転ベースと、該水平回転ベースに水平な傾動軸を介して高低方向に傾動可能に設けられ、所要の高低角で固定可能な傾動ブロックとを有し、前記加工ヘッドは前記傾動ブロックに取付けられ、又該加工ヘッドは、加工具が取付けられ、回転駆動される主軸を軸心方向に進退可能に支持し、又前記主軸を該主軸の軸心に対して直交する２方向に移動可能に支持するので、主軸を傾斜させた状態でワークの加工ができ、複雑な形状の加工が可能となり、又２軸で対称的に加工するので、加工時間が短縮される。
【００１１】
又本発明によれば、前記マシニングセンタを用いた加工方法であって、前記主軸を水平方向、高低方向の少なくとも一方に傾斜させた状態で、ワークを対称的に加工するので、複雑な形状の加工が可能となり、又２方向から対称的に加工するので、加工時間が短縮されるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るマシニングセンタの斜視図である。
【図２】該マシニングセンタの正面図である。
【図３】同前平面図である。
【図４】同前側面図である。
【図５】主軸の高低角の設定を示す説明図であり、（Ａ）は加工ヘッドをワーク側から見た斜視図、（Ｂ）は加工ヘッドを正面から見た図である。
【図６】主軸の水平角の設定を示す説明図であり、（Ａ）は加工ヘッドを後方から見た斜視図、（Ｂ）は加工ヘッドを上方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１４】
図１〜図５は本発明の実施例に係るマシニングセンタを示しており、図中、１はベースフレームを示している。該ベースフレーム１は、ワーク支持部２と加工ヘッド支持部３とを有している。前記ワーク支持部２は、上面に受皿部４が凹設され、該受皿部４の中央にはワーク支持台５が設けられている。又、該ワーク支持台５にはワークチャック部６が回転自在に設けられている。
【００１５】
前記受皿部４の下方は駆動部収納空間となっており、前記ワークチャック部６の回転軸（図示せず）が前記駆動部収納空間に延出している。該駆動部収納空間には前記ワークチャック部６を回転させる為のワーク回転モータ（図示せず）が設けられ、該ワーク回転モータの出力軸に前記回転軸が連結されている。
【００１６】
前記ワークチャック部６には、ワーク７、例えばインペラ等が固定保持される様になっている。
【００１７】
前記加工ヘッド支持部３の上面は加工ヘッド取付け面８となっており、該加工ヘッド取付け面８は、前記ワークチャック部６の上面と平行、即ち該ワークチャック部６の回転軸に対して垂直となっている。
【００１８】
前記加工ヘッド取付け面８には左右対称に２つの加工ヘッド９ａ，９ｂが設けられ、該加工ヘッド９ａ，９ｂは同一構造を有している。
【００１９】
該加工ヘッド９ａ，９ｂは対称に、且つ対向して配設され、それぞれ角度設定機構部１０ａ，１０ｂを介して前記加工ヘッド支持部３に取付けられている。
【００２０】
以下、１組の角度設定機構部を介して取付けられた１組の加工ヘッドについて説明する。又、左右の加工ヘッド９ａ，９ｂを区別しない場合は、単に加工ヘッド９と記す。又、同様に左右の角度設定機構部１０ａ，１０ｂを区別しない場合は、単に角度設定機構部１０と記す。
【００２１】
先ず、前記角度設定機構部１０について説明する。
【００２２】
前記加工ヘッド取付け面８に水平回転ベース１１が設置され、該水平回転ベース１１の前端部が、垂直な軸心を有する水平回転軸１２を介して前記加工ヘッド取付け面８に枢着されている。前記水平回転ベース１１は複数箇所でボルト１３により前記加工ヘッド取付け面８に固定される。
【００２３】
又、前記ボルト１３を弛めた状態で前記水平回転ベース１１が、前記水平回転軸１２を中心に水平方向に回転可能となっており、前記ボルト１３が挿通する孔１４は回転方向に長い長孔となっており、前記水平回転ベース１１は前記ボルト１３と前記孔１４との余裕の範囲で回転可能となっている。尚、相対向する水平回転ベース１１が当接した状態では傾動軸１８（後述）は平行となる様に構成されている。又、前記水平回転ベース１１をそれぞれ個別の水平回転軸１２で前記加工ヘッド取付け面８に取付けてもよい。
【００２４】
前記水平回転ベース１１には水平軸支持部１５が、所定間隔で複数（図示では３つ）櫛歯状に上方に突設されている。
【００２５】
前記水平軸支持部１５に連結される傾動ブロック１６は、前記水平軸支持部１５，１５間の凹部に嵌合する被支持部１７を有している。該被支持部１７は櫛歯状に形成され、前記水平軸支持部１５と交互に嵌合する構成となっている。前記水平軸支持部１５、前記被支持部１７を水平方向に傾動軸１８が貫通し、前記傾動ブロック１６は前記傾動軸１８によって前記水平回転ベース１１に連結され、又前記傾動軸１８を中心に傾動可能となっている。
【００２６】
前記傾動ブロック１６の前端面、後端面に当接する様に、Ｌ字状の固定部材１９，１９が配設され、該Ｌ字状の固定部材１９は前記水平回転ベース１１に固定される。前記傾動ブロック１６の前端面、後端面には、前記固定部材１９，１９の垂直部分１９ａが当接し、該垂直部分１９ａがボルト２１によって前記傾動ブロック１６に固定される。又、前記ボルト２１が前記垂直部分１９ａを挿通する孔２２は前記傾動軸１８を中心とする円弧状の長孔となっており、前記ボルト２１を弛めた状態で、前記傾動ブロック１６は前記孔２２と前記ボルト２１との余裕分だけ傾動可能となっている。
【００２７】
前記ボルト２１で前記傾動ブロック１６を固定することで、該傾動ブロック１６を所定の角度で固定することができる。前記傾動ブロック１６、前記水平回転ベース１１及びこれらの取付け機構は、前記角度設定機構部１０を構成する。
【００２８】
次に、前記加工ヘッド９について説明する。
【００２９】
該加工ヘッド９は、前記角度設定機構部１０の前記傾動ブロック１６に取付けられる。
従って、前記角度設定機構部１０によって水平角、高低角の２方向の角度が調整できる。
【００３０】
前記傾動ブロック１６の前記被支持部１７とは反対側に位置する面（外端面）は、スライド面となっており、該スライド面には上下方向、即ち、前記傾動軸１８の軸心に対して直交する方向（Ｚ軸方向）に延びるＺ軸ガイド２４が設けられている。
【００３１】
該Ｚ軸ガイド２４にＺ軸スライドベース２５が摺動自在に設けられ、該Ｚ軸スライドベース２５はモータ等のＺ軸スライド駆動手段（図示せず）によって上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。
【００３２】
前記Ｚ軸スライドベース２５の上面には前記傾動軸１８の軸心と平行で前後方向、即ち、前記Ｚ軸ガイド２４と直交する水平方向（Ｙ軸方向）に延びるＹ軸ガイド２６が設けられ、前記Ｚ軸スライドベース２５の上面にＹ軸スライダ２７が設けられ、該Ｙ軸スライダ２７は前記Ｙ軸ガイド２６に摺動自在に嵌合している。前記Ｙ軸スライダ２７には駆動手段としての水平駆動モータ２８が設けられ、該水平駆動モータ２８によって前記Ｙ軸スライダ２７が前記Ｙ軸ガイド２６に沿って前記傾動軸１８の軸心と平行に移動可能となっている。
【００３３】
前記Ｙ軸スライダ２７の前端面には左右方向に延出する、即ち前記Ｚ軸ガイド２４及び前記Ｙ軸ガイド２６と直交する方向（Ｘ軸方向）に延出するＸ軸ガイド２９が設けられ、該Ｘ軸ガイド２９にＸ軸スライダ３１が摺動自在に嵌合する。前記Ｙ軸スライダ２７には駆動手段としてのＸ軸駆動モータ３２が設けられ、該Ｘ軸駆動モータ３２によって前記Ｘ軸スライダ３１が前記Ｘ軸ガイド２９に沿って前記ワークチャック部６に対して近接離反可能となっている。
【００３４】
前記Ｘ軸スライダ３１には前記Ｘ軸ガイド２９と平行に延出する主軸３３が軸心（Ｘ軸）を中心に回転自在に支持され、該主軸３３の先端にはエンドミル等の工具３４が着脱可能となっている。
【００３５】
前記Ｘ軸スライダ３１には主軸駆動手段としての主軸モータ３５が設けられ、該主軸モータ３５によって前記主軸３３が回転される様になっている。
【００３６】
前記ワーク７と前記傾動ブロック１６との間にはバランスシリンダ３６が設けられ、該バランスシリンダ３６は前記加工ヘッド９の重量とバランスする押上げ力を前記加工ヘッド９に付勢している。
【００３７】
上記したマシニングセンタにワーク７をセットし、前記工具３４の初期状態の姿勢の設定をする場合について説明する。尚、加工するワーク７は、左右対称形状のものが好ましい。又、対称形状のワーク７を加工する場合は、左右の前記加工ヘッド９ａ，９ｂについて同様の設定を行う。
【００３８】
先ず、前記ワークチャック部６にワーク７をセットし、前記主軸３３に工具３４を装着する。
【００３９】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）を参照して前記主軸３３の傾斜の設定について説明する。
【００４０】
前記ボルト２１を弛め、前記傾動ブロック１６の垂直方向の傾き角度（以下、高低角）を設定する。尚、高低角の設定は、０°〜約３０゜の範囲で設定可能である。
【００４１】
前記ボルト２１を弛めると、前記バランスシリンダ３６に前記加工ヘッド９の重量が作用する。該バランスシリンダ３６は、前記加工ヘッド９の重量相当の押上げ量を作用させているので、前記加工ヘッド９は軽微な力で傾動が可能である。
【００４２】
前記主軸３３が所定の角度（高低角）となった位置で前記ボルト２１を締付け、前記傾動ブロック１６を固定する。
【００４３】
角度の設定は、例えば、前記傾動ブロック１６と前記水平回転ベース１１との間に角度ゲージを挾み設定してもよく、或は前記傾動軸１８を前記傾動ブロック１６と一体に回転する様にし、又前記傾動軸１８に指標線を刻印し、前記水平軸支持部１５に角度目盛を刻印し、指標線と目盛との関係から前記傾動軸１８の回転角を検出する様にしてもよい。
【００４４】
次に、図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照して前記主軸３３の水平方向の角度（以下水平角）の設定について説明する。
【００４５】
前記水平回転ベース１１を固定している前記ボルト１３を弛める。前記水平回転ベース１１を前記水平回転軸１２を中心に所定角度回転させる。前記水平回転ベース１１の角度の設定は、例えば、該水平回転ベース１１の所要位置に指標線を刻印し、前記加工ヘッド取付け面８に角度目盛を刻印し、指標線と角度目盛との関係から前記水平回転ベース１１の回転量を設定する。尚、予め、設定する角度が分っていれば、角度設定治具を用いてもよい。
【００４６】
如上の如く、本実施例によれば、被切削物の形状に対応して前記主軸３３の傾斜を２次元で設定することができる。尚、被切削物の形状に対応させ、水平方向、高低方向の少なくとも１方のみに傾斜させてもよい。
【００４７】
前記ワーク７に対する前記主軸３３の傾斜が設定されると、前記主軸モータ３５を駆動し、前記工具３４を回転させる。
【００４８】
その後、前記Ｘ軸駆動モータ３２を駆動して前記Ｘ軸スライダ３１を前記ワーク７に接近（Ｘ軸方向の変位）、又Ｙ軸スライダ２７のＹ軸方向の変位、前記Ｚ軸スライドベース２５の変位の協働で、前記工具３４の先端を３次元に移動させることができ、更に前記ワーク７の回転を協働させることで、前記ワーク７を所望の形状に切削することができる。
【００４９】
尚、前記ワーク７は対称形状であり、前記加工ヘッド９ａと前記加工ヘッド９ｂとは同一構造で対称に設置させているので、前記加工ヘッド９ａと前記加工ヘッド９ｂとが対称な動きになる様に制御することで、前記ワーク７の加工時間を半分に短縮することができる。
【００５０】
被加工物であるワークとしては、ワーク回転中心を中心軸として円周上に連続形状を有するもの、例えばインペラやスクリュの様なものがある。インペラやスクリュの加工では、２つの主軸３３を同時に同じ動きをさせ、又ワークを回転させることで、対称な位置の２枚の羽根を同時に加工することができる。従って、１軸のマシニングセンタで加工していた場合に比べて大幅に加工時間が短縮する。
【００５１】
勿論、非対称の形状のワークを加工する場合は、前記加工ヘッド９ａ、前記加工ヘッド９ｂの主軸の角度設定を個々に行い、更に前記加工ヘッド９ａ、前記加工ヘッド９ｂについて個別に制御してワークを加工してもよい。この場合も、前記加工ヘッド９ａ、前記加工ヘッド９ｂについて、ワークの形状に合わせて個別に主軸の角度設定ができるので、複雑な形状にも対応が可能であり、更に２本の主軸で同時に加工するので、加工時間は大幅に短縮する。
【符号の説明】
【００５２】
１              ベースフレーム
２              ワーク支持部
３              加工ヘッド支持部
６              ワークチャック部
７              ワーク
９              加工ヘッド
１０            角度設定機構部
１１            水平回転ベース
１２            水平回転軸
１５            水平軸支持部
１６            傾動ブロック
１７            被支持部
１８            傾動軸
１９            固定部材
２５            Ｚ軸スライドベース
２７            Ｙ軸スライダ
３１            Ｘ軸スライダ
３３            主軸
３４            工具
３６            バランスシリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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