(57)【要約】  ２基のパレットを配置して長尺のワークも効率良く加工するマシニングセンタを提供する。  マシニングセンタ（１）はベッド（１０）上をＹ軸方向に移動するサドル（３０）を備え、サドル（３０）上をテーブルユニット（５０）はＸ軸方向に移動する。ベッド（１０）の前面の左右端部には、段取ステーション（１１０，１２０）が配設される。一方のパレット（１４０）をテーブルユニット（５０）に載せて主軸ヘッド（８０）によりワーク（Ｗ２）を加工中に他方のパレット（１３０）に対してワーク（Ｗ１）を段取りすることができる。テーブルユニット（５０）上に２基のパレット（１３０．１４０）を載置して長尺のワークを加工することもできる。
2013186915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸を備えたマシニングセンタであって、
２基のパレットと、該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションと、第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段を備えるマシニングセンタ。
【請求項２】
ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションの間に形成される幅寸法は、テーブルユニット上に配設される２基のパレットのＸ軸方向の長さ寸法より大きな寸法を備える請求項１記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸と、２基のパレットと、該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションと、第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段と、前記構成部材を覆うカバーとを備えるマシニングセンタであって、
カバーは、第１及び第２の段取ステーションが配設される第１及び第２の段取ステーションエリアにアクセスするために第１及び第２の段取ステーションの前面に配設されるドアと、テーブルユニットが配設される加工エリアにアクセスするためにベッド前面に配設されるドアを備えるマシニングセンタ。
【請求項４】
第１及び第２の段取ステーションエリアと加工エリアとの間を開閉するドアを備える請求項３記載のマシニングセンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２基のパレットを載置して長尺のワークを効率良く加工するマシニングセンタに関する。
【従来技術】
【０００２】
例えば下記の特許文献１は、複数のパレットと長尺テーブルを装備して、長尺のワークを加工する工作機械を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−９５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した工作機械は、複数のパレットを交換して加工を行うためのパレットと、長尺テーブルを夫々専用に設けており、一方を使用しているときには他方が使用不可の状態となり、無駄を生じている。また、交換用パレットも長尺テーブルも機械内部に配置されており、段取りに関する操作性は考慮されていない。更に、交換用パレット、長尺テーブルが直列に配置されており、機械幅を大きくしている。加えて、長尺ワークの加工領域と通常のパレット加工領域を夫々別々に固定的に配置し、主軸をＸ・Ｙ・Ｚの３軸全て移動駆動する構成を採用しているため、主軸を移動駆動する機構が、剛性を考慮することに加えて制御線・動力線の配線や油圧・空圧の配管の考慮等も必要となり、機械が複雑且つ大型化している。
そこで本発明の目的は、上述した問題を解消する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】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明のマシニングセンタは、ベッドと、ベッドの中央後部に立設されるコラムと、ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸を備え、２基のパレットと、該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションと、第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段を備えるものである。
そして、ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションの間に形成されるスペースは、テーブルユニット上の２基のパレットに対して長尺のワークを段取りするスペースである。
また、第１及び第２の段取ステーションが配設される第１及び第２の段取ステーションエリアにアクセスするために第１及び第２の段取ステーションの前面に配設されるドアと、第１及び第２の段取ステーションエリアとテーブルユニットが配設される加工エリアとの間を開閉する仕切ドアを夫々備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のマシニングセンタは、２基のパレットをテーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットを備えるので、加工頻度の少ない長尺のワークであっても２基のパレットを使用することで加工が可能であり、長尺ワーク専用のパレットを持つ無駄を省くことができる。そして、段取スペースを十分に確保したので、段取り時の操作性も向上する。また一方のパレットをテーブルユニットにクランプしてワークを加工している間に、他方のパレットを段取ステーションに移動することでワークの段取りを行うことができ、生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図
【図２】本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図
【図３】長尺の丸物ワークを加工する状態を示す説明図
【図４】長尺の角物ワークを加工する状態を示す説明図
【図５】本発明のマシニングセンタの機械構成をカバーで覆った状態を示す説明図
【図６】本発明のパレット交換中の状態を示す説明図
【図７】本発明のパレット交換中の状態を示す説明図
【図８】本発明のパレット交換中の状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１及び図２は本発明のマシニングセンタの機械構成を示す斜視図である。
マシニングセンタ１はベッド１０を有し、ベッド１０の中央部にＹ軸リニアガイド２０がとりつけられる。Ｙ軸リニアガイド２０上にはサドル３０が搭載され、サドル３０はＹ軸方向に移動制御される。
サドル３０上にはＸ軸リニアガイド４０が取り付けられ、Ｘ軸リニアガイド４０上にはテーブルユニット５０が搭載されている。テーブルユニット５０はＸ軸リニアガイド４０に沿ってＸ軸方向に移動制御される。テーブルユニット５０上にはＹ軸方向に２組のリニアガイド５１、リニアガイド５２が設けられる。
【０００９】
ベッド１０上にはサドル３０に対向してコラム６０が取り付けられる。コラム６０の前面にはＺ軸リニアガイド７０が取り付けられ、主軸ヘッド８０が搭載される。主軸ヘッド８０はＺ軸リニアガイド７０に沿ってＺ軸方向に移動制御される。主軸ヘッド８０は工具マガジン９０から適宜の工具を受け取り、ワークに対して加工を施す。
【００１０】
ベッド１０の前面の正面向って左側部には第１の段取ステーション１１０が配置される。第１の段取ステーション１１０はＹ軸に平行なリニアガイド１１２を有し、第１の段取ステーション１１０の側部にはサーボモータ１１４が取り付けられる。サーボモータ１１４はボールネジ１１５を駆動する。ボールネジ１１５のナットにはパレット交換用フック１１６が装備される。
【００１１】
ベッド１０の前面の正面向って右側部には第２の段取ステーション１２０が配置される。第２の段取ステーション１２０はＹ軸に平行なリニアガイド１２２を有し、第２の段取ステーション１２０の側部にはサーボモータ１２４が取り付けられる。サーボモータ１２４はボールネジ１２５を駆動し、ボールネジ１２５のナットにはパレット交換用フック１２６が装備される。
以上のように、このベッド１０は２基のパレットが搭載される。
【００１２】
図１は第１の段取ステーション１１０上に第１のパレット１３０が載置された状態を示す。第１のパレット１３０はチャック１３２を備え、第１のワークＷ１が段取りされる。
第２のパレット１４０は、ロータリーテーブル１４２が第２のワークＷ２を把持した状態でテーブルユニット５０上にクランプされ、主軸ヘッド８０は、工具マガジン９０から選択された工具を受け取り、第２のワークＷ２に加工を施す。
【００１３】
第２のワークＷ２の加工が完了すると、第２のパレット１４０の第２の段取ステーション１２０への返却が行われる。まず、パレット交換用フック１２６が前進し、加工エリアＫに進入する、と同時に、テーブルユニット５０はＹ軸リニアガイド２０に沿ってパレット交換位置（Ｙ軸機械原点）への位置決めを行う。次に、テーブルユニット５０は第２のパレット１４０が第２の段取ステーション１２０に対向する位置にＸ軸リニアガイド４０に沿って移動する。この位置ではリニアガイド５２とリニアガイド１２２が対向する。また、この移動によりパレット交換用フック１２６が第２のパレット１４０の係合溝（非図示）に係合する。クランプユニット５４をアンクランプし、サーボモータ１２４を駆動して、第２のパレット１４０をテーブルユニット５０から第２の段取ステーション１２０側へ引き出す。
【００１４】
第２のパレット１４０を第２の段取ステーション１２０に返却後、クランプユニット５３を図示しないクーラントノズルとエアノズルの少なくとも一方の噴出口に対向させるようにテーブルユニット５０及び主軸ヘッド８０を位置決めし、クランプユニット５３に堆積した切屑をクーラントやエアを用いて洗浄する。次に、テーブルユニット５０を移動して、リニアガイド５１を第１の段取ステーション１１０のリニアガイド１１２に対向させる。サーボモータ１１４を駆動して第１のパレット１３０をテーブルユニット５０上に押し出し、クランプユニット５３をクランプして第１のパレット１３０をテーブルユニット５０上に固定する。次に、テーブルユニット５０をＸ軸方向に移動させることで、パレット交換用フック１１６と第１のパレット１３０の係合溝との係合を外した後、パレット交換用フック１１６を第１の段取ステーション１１０側に戻す。
以上のパレット交換動作が終了すると、図２に示すように、第１のワークＷ１が主軸ヘッド８０に対向する位置にテーブルユニット５０を移動させ、主軸ヘッド８０により必要な加工を施す。
【００１５】
図６、図７、図８は、パレットチェンジ動作時の段取ステーションとテーブルユニットの位置関係を、第２の段取ステーションを例に詳細に示したものである。一部前述の実施例とは異なる形状部分は、示す番号を変更して説明する。なお、動作の説明には不要な部分は適宜省略した。
図６は、第２のパレット１４０をテーブルユニット５０から第２の段取ステーション１２１に移動するために、テーブルユニット５０がＹ軸機械原点（Ｙ軸のパレット交換位置）にて、Ｘ軸をパレット交換位置に移動している状態、または、第２のパレット１４０を第２の段取ステーション１２１からテーブルユニット５０に移動完了し、Ｘ軸がパレット交換位置から離れた状態を示す。
図７及び図８は、第２のパレット１４０をテーブルユニット５０から第２の段取ステーション１２１に移動開始した時点、または、第２の段取ステーション１２１からテーブルユニット５０に移動完了した時点の状態を夫々別の角度から見た図である。
パレット交換用フック１２７は、加工エリアＫに進入し、前進端位置でテーブルユニット５０上の第２のパレット１４０の係合溝１２８に係合、あるいは離脱する。係合した第２のパレット１４０をリニアガイド５２、リニアガイド１２２に沿って第２の段取ステーション１２１へ引き出し、後退端で停止する。パレット交換用フック１２７が停止している間、パレット１４０の移動は規制され、段取ステーションでは別途ブレーキ機構を必要としない。図６及び図８に示されるパレット交換用フック１２７の位置は、前進端位置である。パレット交換用フック１２７と第２のパレット１４０の係合・離脱は、テーブルユニット５０のＸ軸移動によってなされる。
図７及び図８に示されるテーブルユニット５０上のリニアガイド５２と第２の段取ステーション１２１上のリニアガイド１２２は、パレット交換位置にてＹ軸方向に正確に一直線上に配置される。テーブルユニット５０がＸ軸でパレット交換位置に位置決めした時のリニアガイド５２とリニアガイド１２２の間隙は実際には１ｍｍと設定しているが、対向するリニアガイド５２とリニアガイド１２２の相対する夫々の端面には、所定の面取り加工が施され、更に、リニアガイドの両側面は１００ｍｍで０．５ｍｍのテーパ加工が施され、２つのリニアガイド間を渡って動作するのに支障がない処置がなされている。
【００１６】
図３はベッド１０により長尺の丸物ワークＷ３を加工する状態を示す説明図である。
テーブルユニット５０上に第１のパレット１３０と第２のパレット１４０をクランプする。第１のパレット１３０にロータリーテーブル１３４を装備し、第２のパレット１４０はテールストック１４４を装備する。この様に、２基のパレットをテーブルユニット５０にクランプすることで、長尺ワークの加工が可能となる。従って、長尺ワーク専用のパレットを持つ必要がなく、特に長尺ワークの加工頻度が極めて少ない場合に有効である。
ベッド１０の前面には第１の段取ステーション１１０と第２の段取ステーション１２０の間に幅寸法Ｌ１とする大きなスペースが存在する。幅寸法はテーブルユニット５０上に配置された２基のパレット１３０，１４０のＸ軸方向の長さ寸法Ｌ２より大きな寸法を備える。そこで、このスペースを利用して長尺のワークＷ３を第１のパレット１３０、第２のパレット１４０上に容易に段取りすることができる。
【００１７】
図４は、ベッド１０により長尺の角物のワークＷ４を加工する状態を示す説明図である。
第１のパレット１３０と第２のパレット１４０上に４個の取付治具１５０を固定してワークＷ４をクランプする。図３でも説明したベッド１０前面の第１の段取ステーション１１０と第２の段取ステーション１２０との間の大きなスペースを利用して長尺のワークＷ４を容易に段取りすることができる。
なお、第１のパレット１３０と第２のパレット１４０がテーブルユニット５０上で隣接して配設される、と表現したが、パレット間の間隙はゼロあるいは、極小である必要はない。むしろ、２つのパレットを装着したときに、切屑等の噛み込みを回避するために、ある程度の距離を置いたほうが良い。具体的には、１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。
【００１８】
図５は、マシニングセンタ１の機械構成をカバーで覆った状態を示す説明図である。
メインドア２００は加工エリアＫへのアクセス用のものであり、メインドア２００の向かって左側には第１の段取ステーションエリアＳ１にアクセスする第１の段取ステーションドア２１０が設けられる。第１の段取ステーションエリアＳ１と加工エリアＫとの間は第１の仕切ドア２１２で開閉される。仕切ドア２１２を閉じることにより、加工エリアＫで加工中にも第１のパレット１３０に対する段取りを行うことができる。一方、メインドア２００の向かって右側には第２の段取ステーションエリアＳ２にアクセスする第２の段取ステーションドア２２０が設けられる。第２の段取ステーションエリアＳ２と加工エリアＫとの間は第２の仕切ドア２２２で開閉される。仕切ドア２２２を閉じることにより、加工エリアＫで加工中にも第２のパレット１４０に対する段取りを行うことができる。
【００１９】
以上記載した様に、１枚のパレットに載置して加工が可能なサイズのワークは、第１のパレット１３０と第２のパレット１４０を別々に用いて加工することにより、自動運転を止めることなく次加工ワークの段取作業が行えるため、自動運転が連続的に可能となり、高い生産性を達成することができる。
また第１のパレット１３０と第２のパレット１４０を、ともにテーブルユニット５０上にクランプすることで、長尺ワークにも対応することができる。この場合、第１の段取ステーションと第２の段取ステーションの間の機械前面に、２枚のパレットの長さを超えるスペースを確保したため、長尺ワークであっても容易に段取りを行うことができる。
また機械の幅は、パレットの幅の略４倍程度であるが、これは長尺用テーブル（パレット幅が約２倍）の加工に必要なストロークにほかならず、機械の幅を増加させることなく、パレットチェンジ仕様を追加したものである。すなわち、より狭いスペースで、自動運転対応のパレットチェンジ仕様と、長尺ワークに対応可能なロングパレット仕様を実現することができる。
また主軸を３軸とも移動駆動させる構成ではなく、水平方向の２軸は、より軽量であり制御対象の少ないテーブルを移動駆動させることで、より簡便な構成とすることができ、主軸移動型に比較して安価に製造することが可能となる。
またパレット交換の機構は、リニアガイドと交換用フックを設けるだけの簡便な機構を採用した。駆動部が交換用フックのみであり、故障頻度が少なく、保守が容易である。
またテーブルユニット上に設けたリニアガイドと、該リニアガイドに対向して段取ステーションに設けたリニアガイドの相対する２つのリニアガイドの端面には夫々面取りを施した上、夫々のリニアガイドの両側面をテーパ面としたことにより、パレットのリニアガイド間の乗り継ぎをスムーズに行うことができる。
【００２０】
なお、パレット交換用フック１１６、１２６を、サーボモータ１１４、１２４とボールネジ１１５、１２５で駆動する例で説明したが、油圧又は空圧によるシリンダとピストンで駆動したり、ラックとピニオンで駆動することも可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１    マシニングセンタ
１０    ベッド
２０    Ｙ軸リニアガイド
３０    サドル
４０    Ｘ軸リニアガイド
５０    テーブルユニット
５１    リニアガイド
５２    リニアガイド
５３    クランプユニット
５４    クランプユニット
６０    コラム
７０    Ｚ軸リニアガイド
８０    主軸ヘッド
９０    工具マガジン
１１０    第１の段取ステーション
１１２    リニアガイド
１１４    サーボモータ
１１５    ボールネジ
１１６    パレット交換用フック
１２０    第２の段取ステーション
１２１    第２の段取ステーション
１２２    リニアガイド
１２４    サーボモータ
１２５    ボールネジ
１２６    パレット交換用フック
１２７    パレット交換用フック
１２８    係合溝
１３０    第１のパレット
１３２    チャック
１３４    ロータリーテーブル
１４０    第２のパレット
１４２    ロータリーテーブル
１４４    テールストック
１５０    取付治具
２００    メインドア
２１０    第１の段取ステーションドア
２１２    第１の仕切ドア
２２０    第２の段取ステーションドア
２２２    第２の仕切ドア
Ｋ        加工エリア
Ｓ１       第１の段取ステーションエリア
Ｓ２       第２の段取ステーションエリア
【図１】
2013186915.tif 000003
【図２】
2013186915.tif 000004
【図３】
2013186915.tif 000005
【図４】
2013186915.tif 000006
【図５】
2013186915.tif 000007
【図６】
2013186915.tif 000008
【図７】
2013186915.tif 000009
【図８】
2013186915.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月16日(2012.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
ベッドの中央後部に立設されるコラムと、
ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、
コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸を備えたマシニングセンタであって、
２基のパレットと、
該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、
ベッド前面の左右端部に配設されて非長尺ワークの搬入搬出を行う第１及び第２の段取ステーションと、
第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段と、
テーブルユニットが配設される加工エリアにアクセスするためにベッド前面に配設され長尺ワークの搬入搬出が可能なドアと
を備えるマシニングセンタ。
【請求項２】
ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションの間に形成される幅寸法は、テーブルユニット上に配設される２基のパレットのＸ軸方向の長さ寸法より大きな寸法を備える請求項１記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
ベッドと、
ベッドの中央後部に立設されるコラムと、
ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、
コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸と、
２基のパレットと、
該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、
ベッド前面の左右端部に配設されて非長尺ワークの搬入搬出を行う第１及び第２の段取ステーションと、
第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段と、
テーブルユニットが配設される加工エリアにアクセスするためにベッド前面に配設され長尺ワークの搬入搬出が可能なドアと、
前記構成部材を覆うカバーと
を備えるマシニングセンタであって、
第１及び第２の段取ステーションが配設される第１及び第２の段取ステーションエリアにアクセスするために第１及び第２の段取ステーションの前面に配設されるドアを備えるマシニングセンタ。
【請求項４】
第１及び第２の段取ステーションエリアと加工エリアとの間を開閉するドアを備える請求項３記載のマシニングセンタ。
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月14日(2013.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、
ベッドの中央後部に立設されるコラムと、
ベッド上に装備されて水平面上の直交２軸であるＸ軸とＹ軸に沿って移動するテーブルユニットと、
コラム前面に装備されて鉛直軸であるＺ軸に沿って移動する主軸を備えたマシニングセンタであって、
２基のパレットと、
該２基のパレットを夫々テーブルユニット上に隣接して装着可能な２基のクランプユニットと、
ベッド前面の左右端部に配設されて一基のパレットにワークを段取りする第１及び第２の段取ステーションと、
第１及び第２の段取ステーションとテーブルユニットの間でパレットを移動する手段と、
ベッド前面の第１の段取ステーションと第２の段取ステーションとの間に形成されるスペースとを備え、
テーブルユニットに２基のクランプユニットにてクランプされた２基のパレットに対して前記スペースから長尺ワークの段取りを行い、
長尺ワークを加工する際はテーブルユニットに２基のパレットをクランプし、
第１または、第２のパレットに載置したワークを加工する際は、テーブルユニットにいずれか１基のパレットをクランプすることを特徴とするマシニングセンタ。
【請求項２】
ベッド前面の左右端部に配設される第１及び第２の段取ステーションの間に形成されるスペースの幅寸法は、テーブルユニット上に２基のクランプユニットにてクランプされる２基のパレットのＸ軸方向の長さ寸法より大きな寸法を備える請求項１記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
前記スペースの正面に、テーブルユニットが配設される加工エリアにアクセスするメインドアを備え、
第１及び第２の段取ステーションが配設される第１及び第２の段取ステーションエリアにアクセスするために第１及び第２の段取ステーションの前面に配設されるドアを備える請求項１乃至請求項２記載のマシニングセンタ。
【請求項４】
第１及び第２の段取ステーションエリアと加工エリアとの間を開閉するドアを備える請求項３記載のマシニングセンタ。
【国際調査報告】
2013186915.tif 000011
2013186915.tif 000012
2013186915.tif 000013
2013186915.tif 000014