(57)【要約】【課題】加工回数や工具交換回数を極力少なくすることができ、１台の機械で加工効率を高めることができる工作機械を提供する。【解決手段】ベッド３と、ベッド３上を個別に移動可能に設けられた複数のコラム７ａ，７ｂと、これらコラム７ａ，７ｂに移動可能に設けられ、加工工具を取付可能な加工ヘッド１９ａ，１９ｂと、ベッド３上に設けられ、ワーク２を支持するテーブル４と、を備えた工作機械において、複数のコラム７ａ，７ｂのうち少なくとも１つのコラム７ｂの加工ヘッド１９ｂには、複数の加工工具５を備えた多軸工具ヘッド３６が取り付けられるように構成した。【選択図】図１
2008114307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、該ベッド上を個別に移動可能に設けられた複数のコラムと、
該コラムに移動可能に設けられ、加工工具を取付可能な加工ヘッドと、
前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルと、を備えた工作機械において、
前記複数のコラムのうち少なくとも１つのコラムの加工ヘッドには、複数の加工工具を備えた多軸工具ヘッドが取り付けられる
ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記複数のコラムのうち少なくとも１つのコラムの加工ヘッドは加工工具を着脱可能な主軸を有し、
前記主軸を有する前記コラムにそれぞれ対応して工具マガジンを設けた
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
前記加工工具を着脱可能な主軸を有したコラムの加工ヘッドに対して加工工具としてのアングルヘッドを着脱可能にした
ことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベッド上に、加工工具を着脱可能な主軸を移動可能に備えたコラムが複数設けられた工作機械に係り、特に加工効率を高めるように改良された工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の複雑な加工を要するワークに対して、複数の工具を着脱可能に装着する主軸を移動可能に備えたコラムが複数設けられた工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された工作機械は、支持体に、その高さ方向および長手方向に沿って互いに独立して移動可能に支持された２つの主軸台（コラム）を備えており、このコラム前方には単一のワークテーブルが設けられている。
【特許文献１】特開２０００−８４７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された工作機械では、コラムには単軸の主軸が設けられており、多数の加工が必要なワークに対しては、その加工箇所ごとにそれぞれ別個に加工を行わなければならず、多くの加工時間を要し、加工効率が低下するといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は前記の問題を解決するために案出されたものであって、加工回数や工具交換回数を極力少なくすることができ、１台の機械で加工効率を高めることができる工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、ベッドと、該ベッド上を個別に移動可能に設けられた複数のコラムと、該コラムに移動可能に設けられ、加工工具を取付可能な加工ヘッドと、前記ベッド上に設けられ、ワークを支持するテーブルと、を備えた工作機械において、前記複数のコラムのうち少なくとも１つのコラムの加工ヘッドには、複数の加工工具を備えた多軸工具ヘッドが取り付けられることを特徴とする工作機械である。
【０００７】
前記構成によれば、多数箇所の加工を要するワークに対して一度に多くの加工を施すことが可能となり、加工回数や工具交換回数を極力少なくすることができるため、加工時間を短縮することが可能となり、加工効率を高めることができる。さらに、１台の工作機械で多数の加工を行えるので、加工ラインのスペースを小さくできる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記複数のコラムのうち少なくとも１つのコラムの加工ヘッドは加工工具を着脱可能な主軸を有し、前記主軸を有する前記コラムにそれぞれ対応して工具マガジンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械である。
【０００９】
前記構成によれば、加工工具を着脱可能な主軸と工具マガジンを設けたことによって、加工を行うワークの同一箇所に対して複数種の加工（例えばドリルによる穴あけ後にタップ加工を行う等）が必要な箇所に対して工具交換可能としたコラムにより加工を行うことで、単一の工作機械で加工を行うことができる幅が広がり、加工時間のさらなる短縮が可能となる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記加工工具を着脱可能な主軸を有したコラムの加工ヘッドに対して加工工具としてのアングルヘッドを着脱可能にしたことを特徴とする請求項２に記載の工作機械である。
【００１１】
前記構成によれば、少なくとも多軸工具ヘッドの多数本の工具と、アングルヘッドとを１台の工作機械で同時に用いることができ、ワークの複数の面（例えば、後面および側面の２面）を同時に加工することができるので、加工時間のさらなる短縮が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工回数や工具交換回数を極力少なくすることができ、１台の機械で加工効率を高めることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る工作機械の最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した正面図、図２は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した側面図、図３は本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した平面図である。
【００１５】
まず、本実施形態に係る工作機械の構成について説明する。
【００１６】
なお、本実施形態においては、本発明に係る工作機械の一例として、２つのコラムを有する横型のマシニングセンタについて説明するが、これに限定されるものではなく、縦型のマシニングセンタであっても同様である。また、本実施形態においては、図１に示すように、ワークがコラムの手前に配置される面を正面とし、正面から見た場合の左右方向（ワークの搬送方向）をＸ軸とし、前後方向（紙面表裏方向）をＺ軸とし、上下方向をＹ軸とする。
【００１７】
図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る工作機械１について説明する。ベッド３上には、テーブル４と、加工工具（以下、単に「工具」と称する）５を着脱可能に装着する主軸６を有する加工ヘッド１８を備えたコラム７ａと、複数の工具５を備えた多軸工具ヘッド３６が取り付けられる加工ヘッド１９を備えた多軸用コラム７ｂ（以下、単に「コラム７ｂ」と記載する場合がある）が設けられている。また、工作機械１は、加工ヘッド１８，１９をワーク２に対してコラム７ａ（あるいは多軸用コラム７ｂ）ごと図１の左右方向に移動させるＸ軸移動機構１０と、図１の紙面表裏方法に移動させるＺ軸移動機構２０（図２および図３参照）と、加工ヘッド１８，１９をワーク２に対して図１の上下方向にコラム７ａ（あるいは多軸用コラム７ｂ）と相対移動させるＹ軸移動機構３０とを備えている。
【００１８】
図１ないし図３に示すように、コラム７の前方（図１における手前側）には、テーブル４がベッド３上に配置されている。テーブル４には、ワーク２を保持する保持機構（図示せず）が設けられており、ワーク２の加工時にこれを固定するようになっている。テーブル４の周囲には、ホッパ状の傾斜面９が形成されており、加工時の切り屑を集めて下方に排出するように構成されている。
【００１９】
テーブル４の後方には、コラム７ａおよび多軸用コラム７ｂが立設されている。２つのコラム７ａ，７ｂはＸ軸方向に沿って並んで配置されている。コラム７ａは、Ｘ軸サドル１６と、このＸ軸サドル１６の上部にＺ軸方向に移動可能に設けられたＺ軸サドル１７と、このＺ軸サドル１７の前面にＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸サドル３８と、このＹ軸サドル３８に設けられた加工ヘッド１８とを備えて構成されている。加工ヘッド１８は、Ｚ軸に沿って水平方向前方に延出して設けられており、加工ヘッド１８の内部前方には、主軸６が回転可能に設けられている。加工ヘッド１８の内部後方には、主軸６を回転させる主軸モータ（図示せず）が設けられている。なお、多軸用コラム７ｂは、コラム７ａの主軸６を備えた加工ヘッド１８に代えて、多軸工具ヘッド３６を取付け可能な加工ヘッド１９を備えた構成となっている。
【００２０】
図１中、左側のコラム７ａの主軸６は、工具５を着脱可能な構成となっている。主軸６は、例えば、主軸６の呼び径が＃４０となっている。なお、主軸６の形状は一例であって、主軸端の形状はテーパ形状に限られるものではなく、ストレート形状等の他の形状であってもよく、主軸６部分を交換可能に構成されており、ＢＴ、ＫＭ、ＨＳＫ等、種々の工具把持部形状に対応可能となっている。また、主軸６の呼び径も、＃３０、＃５０等の他の寸法を採用してもよいのは勿論である。
【００２１】
図１および図３に示すように、Ｘ軸サドル１６の下方には、各コラム７ａ，７ｂをおのおのＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構１０が設けられている。Ｘ軸移動機構１０は、Ｘ軸方向に互いに平行に配置される一対のボールねじ１１，１１と、このボールねじ１１，１１にそれぞれ螺合するナット１２，１２と、ボールねじ１１，１１を回転させる駆動モータ１３，１３と、ボールねじ１１，１１と平行に配置されたＸ軸ガイド１４，１４とを備えている。ボールねじ１１，１１の端部は、カップリング（図示せず）によりそれぞれ駆動モータ１３，１３の出力軸と一体に回転可能に固定されている。ナット１２，１２は、各ボールねじ１１，１１にそれぞれ一つずつ螺合しており、２つのコラム７ａ，７ｂのＸ軸サドル１６，１６にそれぞれ一つずつ固定されている。したがって、一方の駆動モータ１３の駆動によって一方のボールねじ１１が回転すると、その回転にともなって一方のナット１２が、一方のコラム７ａ（７ｂ）とともにボールねじ１１の長手方向（Ｘ軸方向）に移動する。このとき、コラム７ａ（７ｂ）のＸ軸サドル１６は、ボールねじ１１と平行に配置された直線状のＸ軸ガイド１４，１４に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにコラム７ａ，７ｂが個別に移動することによって、加工ヘッド１８，１９もＸ軸方向に個別に移動する。
【００２２】
図２に示すように、各コラム７ａ，７ｂのＸ軸サドル１６の上部には、各Ｚ軸サドル１７を各々Ｚ軸方向に移動させるＺ軸移動機構２０，２０（図２および図３参照）がそれぞれ設けられている。Ｚ軸移動機構２０は、Ｚ軸方向に延びて配置されるボールねじ２１と、このボールねじ２１に螺合するナット２２と、ボールねじ２１を回転させる駆動モータ２３と、ボールねじ２１と平行に配置されたＺ軸ガイド２４，２４とを備えている。ボールねじ２１はＺ軸サドル１７の下部に固定されており、このボールねじ２１は、カップリング（図示せず）を介して駆動モータ２３に接続されている。ナット２２は、ボールねじ２１に螺合しており、Ｘ軸サドル１６の上部に固定されている。したがって、駆動モータ２３の駆動によってボールねじ２１が回転すると、その回転にともなってボールねじ２１が、Ｚ軸サドル１７とともにＺ軸方向に移動する。このとき、Ｚ軸サドル１７は、ボールねじ２１と平行に配置された直線状のＺ軸ガイド２４，２４に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにＺ軸サドル１７が移動することによって、加工ヘッド１８，１９もＺ軸方向に移動する。
【００２３】
図１および図２に示すように、Ｚ軸サドル１７の前部には、内部前方に主軸６が設けられた各加工ヘッド１８，１９を各々Ｙ軸方向（上下方向）に移動させるＹ軸移動機構３０，３０が設けられている。Ｙ軸移動機構３０は、Ｙ軸方向に延びて配置されるボールねじ３１と、このボールねじ３１に螺合するナット３２と、ボールねじ３１を回転させる駆動モータ３３と、ボールねじ３１と平行に配置されたＹ軸ガイド３４，３４とを備えている。ボールねじ３１は、カップリング（図示せず）を介して駆動モータ３３に接続されている。Ｙ軸サドル３８は加工ヘッド１８，１９に固定されている。ナット３２は、ボールねじ３１に螺合しており、Ｙ軸サドル３８に固定されている。したがって、駆動モータ３３の駆動によってボールねじ３１が回転すると、その回転にともなってナット３２が、Ｙ軸サドル３８とともにボールねじ３１の長手方向（Ｙ軸方向）に移動する。このとき、Ｙ軸サドル３８は、ボールねじ３１と平行に配置された直線状のＹ軸ガイド３４，３４に移動可能に支持されているので、移動方向に案内され円滑に移動する。このようにＹ軸サドル３８が移動することによって、加工ヘッド１８，１９もＹ軸方向に移動する。
【００２４】
なお、本実施形態では、Ｘ軸移動機構１０、Ｚ軸移動機構２０およびＹ軸移動機構３０は、ボールねじ１１，２１，３１によるナット１２，２２，３２の送り機構と、可動部をガイドするＸ軸ガイド１４，Ｚ軸ガイド２４，Ｙ軸ガイド３４とを組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、油圧機構やリニアモータによる移動機構を採用することもできる。
【００２５】
また、本実施形態では、直交する３軸方向に移動する移動機構１０，２０，３０を備えた工作機械１について説明したが、３軸に限定する趣旨ではなく、少なくとも３軸を備えたものであればよく、直交する３軸方向に移動する移動機構の他に、テーブル４が回転するものや加工ヘッド１８，１９の首振り機構を備えたものであってもよいのは勿論である。
【００２６】
工具５を着脱可能な主軸６を有する加工ヘッド１８を備えたコラム７ａに対応して、工具マガジン８が設けられている。工具マガジン８は、複数の工具５を収容するとともに任意の工具５を選択してコラム７に供給するものである。なお、工具マガジン８は、工具５の交換が可能な主軸６を備えたコラム７ａに対してそれぞれ設けられるようになっており、工具５の交換が可能な主軸６を備えたコラム７ａが複数設けられた場合は、工具マガジン８も複数設けられる。
【００２７】
工具マガジン８は、ベッド３上に設けられたフレーム３７に取り付けられ、コラム７ａの前部上方にそれぞれ配置されており、コラム７ａで使用される加工用の工具５等が収容されている。
【００２８】
工具マガジン８は、上下方向に所定の間隔をあけて配置された一対のスプロケット２５，２５と、このスプロケット２５，２５に架け渡された無端チェーン２６と、この無端チェーン２６の外周側に複数設けられた工具把持部２７，２７，２７・・・とを備えている。一方（本実施形態では上方）のスプロケット２５には、駆動モータ２８（図２参照）が設けられており、スプロケット２５を回転させることで、無端チェーン２６および工具把持部２７，２７，２７・・・が回動し、所望の工具を工具交換位置２９（工具マガジン８の下端部）に移動させるように構成されている。このように、工具マガジン８は、上下方向に延出して形成されているので、水平方向のスペースを節約できる。
【００２９】
なお、本実施形態では、工具マガジン８は、チェーンタイプのものであるがこれに限られるものではない。例えば、円盤タイプ等、他の方式であってもよく、収容する工具の形状や数量、スペース効率等を考慮して適宜設定される。
【００３０】
工具５を交換するに際しては、コラム７を適宜移動させて主軸６を工具マガジン８の下部の工具交換位置２９に移動させて、使用済み工具を空の工具把持部２７に受け渡して把持させる。その後、所望の工具を把持した工具把持部２７を工具交換位置２９まで移動させて、主軸６に装着する。これらの各部の動作は、図示しない制御部に格納された制御プログラムによりワーク２の加工工程に対応して適宜指令される。
【００３１】
ここで、工具マガジン８には、種々の工具５が収容されている。具体的には、フライス、ドリル、タップやエンドミル等の工具５が、工具把持部２７，２７，２７・・・に把持されている。
【００３２】
また、本実施形態では、工具５としてアングルヘッド５ａ（図２および図３参照）が用いられている。このアングルヘッド５ａは、コラム７ａの主軸６に、着脱可能に装着されている。アングルヘッド５ａは、例えばドリル等の加工部が主軸６と交差する方向に設けられたものであって、ワーク２の側面を加工することができる。アングルヘッド５ａは、その先端部が回動可能に構成されており、加工部の主軸６との交差角度が調整可能となっている。アングルヘッド５ａも、勿論、他の工具と同様に、工具マガジン８に収容可能となっており、他の工具５と交換可能である。
【００３３】
多軸用コラム７ｂに設けられた加工ヘッド１９に取り付けられる多軸工具ヘッド３６は、１つのヘッド本体内で複数の主軸を有し、それぞれに工具５が装着され、多数本の工具５にて一度に多くの加工を行うことができる。工具５の装着位置および種類は、加工されるワーク２の形状に応じて適宜設計製作される。多軸工具ヘッド３６を作動させる駆動モータは、多軸工具ヘッド３６の加工トルクに応じて大容量のものが用いられている。
【００３４】
なお、本実施形態では、多軸工具ヘッド３６は、加工ヘッド１９に対し固定型であるが、交換可能なタイプの多軸工具ヘッドを用いて、交換機構を別途設けるようにしてもよい。
【００３５】
このような構成の工作機械１によれば、複数のコラム７ａ，７ｂのうち少なくとも１つのコラム７ｂの加工ヘッド１９は、複数の工具５を備えた多軸工具ヘッド３６が取り付けられているので、多数箇所の加工を要するワーク２に対して一度に多くの加工を施すことが可能となり、加工回数や工具交換回数を極力少なくすることができる。したがって、加工時間を大幅に短縮することが可能となり、加工効率を高めることができる。さらに、１台の工作機械１で多数の加工を行えるので、必要とする工作機械の台数を少なくすることができ、加工ラインにおける工作機械の台数を減らすことができ、大幅な設備費のコストダウンと省スペース化を達成できる。
【００３６】
また、加工工具を着脱可能な主軸６と工具マガジン８を設けたことによって、加工を行うワーク２の同一箇所に対して複数種の加工（例えばドリルによる穴あけ後にタップ加工を行う等）が必要な箇所に対して、工具交換可能としたコラム７ａにより加工を行うことができる。したがって、単一の工作機械１で加工を行うことができる種類の幅が広がり、加工時間のさらなる短縮が可能となる。
【００３７】
特に、コラム７ａの主軸にアングルヘッド５ａを装着すれば、ワーク２の複数面を異なる方向から同時に加工することができるので、さらに加工効率を高めることができる。また、両コラム共に多軸工具ヘッド３６が設けられる構成とすることで、さらに多くの加工を一台の工作機械１で一斉に行うことができるので、加工のサイクルタイムを短縮できるとともに、加工ラインにおける工作機械の台数を減らすことができ、大幅なコストダウンと省スペース化を達成できる。
【００３８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記した実施形態では、コラム７ａ，７ｂは２つ設けられているが、さらに多数のコラムが設けられた構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した正面図である。
【図２】本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した側面図である。
【図３】本発明に係る工作機械の最良の実施形態を示した平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      工作機械
２      ワーク
３      ベッド
５      工具
５ａ    アングルヘッド
６      主軸
７ａ    コラム
７ｂ    多軸用コラム
８      工具マガジン
１８    加工ヘッド
１９    加工ヘッド
３６    多軸工具ヘッド
【図１】
2008114307.tif 000003
【図２】
2008114307.tif 000004
【図３】
2008114307.tif 000005