(57)【要約】      （修正有）【課題】  アンギュラーアタッチメントを自動的に主軸頭から着脱する。主軸頭に用いられる自動工具交換装置でアンギュラーアタッチメントに取り付けられた工具を自動的に交換する。【解決手段】  主軸頭１２と、主軸頭に取り付けられるアンギュラーアタッチメント１４と、アンギュラーアタッチメントを移動させるための移動機構１６を有し、移動機構が、アンギュラーアタッチメントを主軸頭１２の軸心１２ｂと平行に移動させるための第１駆動部１８と、アンギュラーアタッチメントを主軸頭の軸心１２ｂに対して垂直な軸心２０ｄの周りに旋回させるための第２駆動部２０を有していて、主軸頭１２に取り付けられたアンギュラーアタッチメントを、主軸頭１２の軸心１２ｂと平行に移動させるとともに主軸頭１２の軸心１２ｂに対して垂直な軸心２０ｄの周りに旋回させて、アンギュラーアタッチメント１４を主軸頭１２から自動的に着脱する構成のマシニングセンター。【選択図】  図１
2007307640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸頭（１２）と、主軸頭（１２）に取り付けられるアンギュラーアタッチメント（１４）と、アンギュラーアタッチメント（１４）を移動させるための移動機構（１６）を有し、
移動機構（１６）が、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）と平行に移動させるための第１駆動部（１８）と、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して垂直な軸心（２０ｄ）の周りに旋回させるための第２駆動部（２０）を有していて、主軸頭（１２）に取り付けられたアンギュラーアタッチメント（１４）を、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）と平行に移動させるとともに主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して垂直な軸心（２０ｄ）の周りに旋回させて、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）から自動的に着脱する構成のマシニングセンター。
【請求項２】
主軸頭（１２）に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置（２４）を有し、主軸頭（１２）がアンギュラーアタッチメント（１４）と工具を選択的に取り付けるための第１取付穴（１２ａ）を有し、アンギュラーアタッチメント（１４）が工具を取り付けるための第２取付穴（１４ａ）を有し、第１取付穴（１２ａ）と第２取付穴（１４ａ）が同一のテーパ形状で構成されていて、自動工具交換装置（２４）が第１取付穴（１２ａ）に取り付けられた工具と第２取付穴（１４ａ）に取り付けられた工具を交換する構成の請求項１に記載のマシニングセンター。
【請求項３】
主軸頭（１２）に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置（２４）を有し、自動工具交換装置（２４）が、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して平行移動及び主軸頭（１２）に向けて進退移動可能なアーム（２４ａ）と、アーム（２４ａ）の軸心（２４ｆ）を中心に旋回可能な爪（２４ｂ）を有し、アンギュラーアタッチメント（１４）の工具を交換する際に、アンギュラーアタッチメント（１４）の加工軸心（１４ｂ）が、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）とアーム（２４ａ）の軸心（２４ｆ）を含む面内に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のマシニングセンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンギュラーアタッチメントを備えたマシニングセンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マシニングセンターに備えられたアンギュラーアタッチメントは、ワークの側面加工、内面加工、または傾斜面加工等のアングルヘッド加工等に利用されている。
【０００３】
特許文献１には、マシニングセンターの主軸頭に装着されるケーシングに、主軸の延長線上に位置する動力軸と、動力軸と交差する工具回転軸と、動力軸を工具回転軸に連結する動力伝達機構とを内装したアンギュラーアタッチメントが示されている。
【特許文献１】特開平６−５５３９５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、アンギュラーアタッチメントの着脱作業には多くの時間と手間が掛かっていた。また、アンギュラーアタッチメントに取り付けられた工具は主軸頭に取り付けられた工具と異なる方向を向いているため、主軸頭用の自動工具交換装置でアンギュラーアタッチメントの工具を自動的に交換することは困難であった。
【０００５】
本発明は、アンギュラーアタッチメントを自動的に主軸頭から着脱できるマシニングセンターを提供することを目的としている。本発明は更に、主軸頭に用いられる自動工具交換装置でアンギュラーアタッチメントに取り付けられた工具を自動的に交換できるマシニングセンターを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。
【０００７】
（１）  主軸頭（１２）と、主軸頭（１２）に取り付けられるアンギュラーアタッチメント（１４）と、アンギュラーアタッチメント（１４）を移動させるための移動機構（１６）を有し、
移動機構（１６）が、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）と平行に移動させるための第１駆動部（１８）と、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して垂直な軸心（２０ｄ）の周りに旋回させるための第２駆動部（２０）を有していて、主軸頭（１２）に取り付けられたアンギュラーアタッチメント（１４）を、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）と平行に移動させるとともに主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して垂直な軸心（２０ｄ）の周りに旋回させて、アンギュラーアタッチメント（１４）を主軸頭（１２）から自動的に着脱する構成のマシニングセンター。
【０００８】
（２）  主軸頭（１２）に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置（２４）を有し、主軸頭（１２）がアンギュラーアタッチメント（１４）と工具を選択的に取り付けるための第１取付穴（１２ａ）を有し、アンギュラーアタッチメント（１４）が工具を取り付けるための第２取付穴（１４ａ）を有し、第１取付穴（１２ａ）と第２取付穴（１４ａ）が同一のテーパ形状で構成されていて、自動工具交換装置（２４）が第１取付穴（１２ａ）に取り付けられた工具と第２取付穴（１４ａ）に取り付けられた工具を交換する構成の先述のマシニングセンター。
【０００９】
（３）  主軸頭（１２）に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置（２４）を有し、自動工具交換装置（２４）が、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）に対して平行移動及び進退移動可能なアーム（２４ａ）と、アーム（２４ａ）の軸心（２４ｆ）を中心に旋回可能な爪（２４ｂ）を有し、アンギュラーアタッチメント（１４）の工具を交換する際に、アンギュラーアタッチメント（１４）の加工軸心（１４ｂ）が、主軸頭（１２）の軸心（１２ｂ）とアーム（２４ａ）の軸心（２４ｆ）を含む面内に位置することを特徴とする先述のマシニングセンター。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載された発明によれば、アンギュラーアタッチメントを移動機構で自動的に着脱でき、着脱に要する時間を短縮することができる。
【００１１】
請求項２に記載された発明によれば、アンギュラーアタッチメントの工具を主軸頭用の自動工具交換装置で自動的に交換でき、工具交換に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
請求項３に記載された発明によれば、主軸頭用の自動工具交換装置の構成を変えずにアンギュラーアタッチメントの工具を交換でき、交換の自動化を低コストで達成することができる。また、アンギュラーアタッチメントの加工軸心が、主軸頭の軸心とアームの軸心を含む面内に位置するため、工具交換を最短距離で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の最良の形態によるマシニングセンターは、主軸頭と、主軸頭に取り付けられるアンギュラーアタッチメントと、アンギュラーアタッチメントを移動させるための移動機構を有する。移動機構が、アンギュラーアタッチメントを主軸頭の軸心と平行に移動させるための第１駆動部と、アンギュラーアタッチメントを主軸頭の軸心に対して垂直な軸心の周りに旋回させるための第２駆動部を有している。主軸頭に取り付けられたアンギュラーアタッチメントを、主軸頭の軸心と平行に移動させるとともに主軸頭の軸心に対して垂直な軸心の周りに旋回させて、アンギュラーアタッチメントを主軸頭から自動的に着脱する構成になっている。
【００１４】
移動機構は、主軸頭と一体的に構成するのが好ましいが、本発明は移動機構を主軸頭と別体する構成を含む。この場合既存の主軸頭に移動機構を取り付けて本発明の構成を得ることができる。
【００１５】
好ましくは、本発明によるマシニングセンターは、主軸頭に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置を有し、主軸頭がアンギュラーアタッチメントと工具を選択的に取り付けるための第１取付穴を有し、アンギュラーアタッチメントが工具を取り付けるための第２取付穴を有し、第１取付穴と第２取付穴が同一のテーパ形状で構成されていて、自動工具交換装置が第１取付穴に取り付けられた工具と第２取付穴に取り付けられた工具を交換する構成になっている。
【００１６】
工具は一般的には工具ホルダを介して第１取付穴や第２取付穴に取り付けられる。第１取付穴と第２取付穴を同じ位置に配置して工具交換を行うのが好ましいが、本発明は第１取付穴と第２取付穴を異なる位置に配置し、自動工具交換装置をそれらの異なる位置にそれぞれ移動させて工具交換を行う構成を含む。
【００１７】
好ましくは、本発明によるマシニングセンターにおいて、主軸頭に取り付けられた工具を自動的に交換するための自動工具交換装置を有する。自動工具交換装置が、主軸頭の軸心に対して平行移動及び主軸頭に向けて進退移動可能なアームと、アームの軸心を中心に旋回可能な爪を有する。アンギュラーアタッチメントの工具を交換する際に、アンギュラーアタッチメントの加工軸心が、主軸頭の軸心とアームの軸心を含む面内に位置するようになっている。
【実施例】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１は、本発明のマシニングセンターの主要部を示す概略側面図である。なお、マシニングセンターのコラム、テーブル等は図示省略されている。図２は、アンギュラーアタッチメント付近を示す概略部分断面図である。
【００２０】
マシニングセンター１０は、主軸頭１２を有する。主軸頭１２はコラムに設定されている。主軸頭１２の内部で図示省略された主軸が回転駆動する。主軸頭１２の下部には、第１テーパ−穴１２ａが設けられている。第１テーパ−穴１２ａは本発明における第１取付穴の典型例である。第１テーパ−穴１２ａには後述するアンギュラーアタッチメント１４と工具（又は工具を収容したテーパ状の工具ホルダ）が選択的に取り付けられる。
【００２１】
主軸頭１２の下方には、アンギュラーアタッチメント１４が取り付けられている。アンギュラーアタッチメント１４は、その下部側方に工具を取り付けるための第２テーパ−穴１４ａを有する。第２テーパ−穴１４ａは本発明における第２取付穴の典型例である。主軸頭１２の第１テーパ−穴１２ａとアンギュラーアタッチメントの第２テーパ−穴１４ａは同一のテーパ形状である。第１テーパ−穴１２ａと第２テーパ−穴１４ａに同じ工具（又は同じ工具ホルダ）を取り付けることができるようになっている。
【００２２】
マシニングセンター１０は、アンギュラーアタッチメント１４を移動させるための移動機構１６を有する。移動機構１６は主軸頭１２の側面に取り付けられている。
【００２３】
移動機構１６は、第１駆動部１８を有する。第１駆動部１８は、アンギュラーアタッチメント１４を主軸頭１２の軸心１２ｂと平行に移動させるためのものである
第１駆動部１８は、第１モーター１８ａと、第１モーター１８ａに接続された送りネジ１８ｂを有する。第１モーター１８ａは、図示省略された制御装置により制御される。第１モーター１８ａは、固定部１８ｃを介して主軸頭１２に固定されている。送りネジ１８ｂの下部には、ナット１８ｄが係合している。ナット１８ｄは、昇降部１８ｅに固定されている。昇降部１８ｅは、後述する第２駆動部２０のウォーム２０ｂ、ウォームホイール２０ｃ等を内蔵している。昇降部１８ｅの側面は、主軸頭１２に設けられたレール１８ｆ上を摺動する。第１モーター１８ａを駆動すると、昇降部１８ｅが主軸頭１２の軸心１２ｂと平行に（図示例では上下に）移動するようになっている。
【００２４】
移動機構１６は、更に、第２駆動部２０を有する。第２駆動部２０は、アンギュラーアタッチメント１４を主軸頭１２の軸心１２ｂに対して垂直な軸心２０ｄの周りに旋回させるためのものである。
【００２５】
第２駆動部２０は、第２モーター２０ａと、第２モーター２０ａに接続されたウォーム２０ｂと、ウォーム２０ｂに係合するウォームホイール２０ｃを有する。第２モーター２０ａは、図示省略された制御装置により制御される。第２モーター２０ａは、昇降部１８ｅに固定されている。ウォームホイール２０ｃには、横方向に延在するアーム２０ｅが固定されている。アーム２０ｅには、アンギュラーアタッチメント１４が取り付けられている。アーム２０ｅのアンギュラーアタッチメント１４付近には、契合装置２０ｆが内蔵されている。アンギュラーアタッチメント１４は、契合装置２０ｆによってアーム２０ｅを介して主軸頭１２に固定（又は契合）される。なお、契合装置２０ｆには任意の方式を用いることができる。第２モーター２０ａを駆動すると、アーム２０ｅが主軸頭１２の軸心１２ｂに対して垂直な軸心２０ｄの周りに旋回するようになっている。すなわち、第２モーター２０ａを駆動すると、アンギュラーアタッチメント１４が主軸頭１２の軸心１２ｂと後述するＡＴＣ装置２４のアーム２４ａの軸心２４ｆを面内を旋回するようになっている。
【００２６】
移動機構１６は、更に、第３駆動部２２を有する。第３駆動部２２は、第３モーター２２ａと、第３モーター２２ａによって駆動する旋回機構２２ｂを有する。第３モーター２２ａは、図示省略された制御装置により制御される。旋回機構２２ｂは、第３モーター２２ａによってアンギュラーアタッチメント１４を主軸頭１２の軸心１２ｂの周りに９０°毎に旋回させることができる。
【００２７】
マシニングセンター１０は、ＡＴＣ装置２４を有する。ＡＴＣ装置２４は、本発明における自動工具交換装置に相当する。ＡＴＣ装置２４は、主軸頭１２に取り付けられた工具を自動的に交換可能である。
【００２８】
ＡＴＣ装置２４は、アーム２４ａと、アーム２４ａの上部に設けられた一対の爪２４ｂを有する。ＡＴＣ装置２４は、図示省略された制御装置に接続されている。アーム２４ａは、主軸頭１２の軸心１２ｂに対して平行移動及び主軸頭１２に向けて進退移動可能である。爪２４ｂは、アーム２４ａの軸心２４ｆを中心に旋回可能である。爪２４ｂには、図示省略された工具ホルダが装着される。アンギュラーアタッチメント１４の工具を交換する際に、アンギュラーアタッチメント１４の加工軸心１４ｂが、主軸頭１２の軸心１２ｂとアーム２４ａの軸心２４ｆを含む面内に位置するようになっている。
【００２９】
次に、図３〜図６を参照して移動機構の動作の一例を説明する。
【００３０】
図３は、マシニングセンターの主軸頭にアンギュラーアタッチメントが取り付けられた状態の一例を示す概略側面図である。図３のアンギュラーアタッチメントの位置は、図１のＡで示されたアンギュラーアタッチメントの位置に相当する。
【００３１】
まず、図３に示された状態から、図１に示された契合装置２０ｆ及び主軸頭１２のツールクランプ装置（図示省略）をゆるめる。なお、この操作は自動で行うこともできる。第１駆動部１８の第１モーター１８ａを駆動させて、アンギュラーアタッチメント１４を下方に移動させる。こうしてアンギュラーアタッチメント１４を主軸頭１２から抜き出す。図４は、アンギュラーアタッチメントを主軸頭から抜き出した状態の一例を示す概略側面図である。
【００３２】
次に、第２駆動部２０の第２モーター２０ａを駆動させて、アンギュラーアタッチメント１４を９０°旋回させる。図５は、アンギュラーアタッチメントを図４の状態から９０°旋回させた状態を示す概略側面図である。図５のアンギュラーアタッチメントの位置は、図１のＢで示されたアンギュラーアタッチメントの位置に相当する。
【００３３】
次に、第１駆動部１８の第１モーター１８ａを駆動させて、アンギュラーアタッチメント１４の第２テーパ−穴１４ａと主軸頭１２の第１テーパ−穴１２ａが同じ高さになるように、アンギュラーアタッチメント１４を持ち上げる。図６は、アンギュラーアタッチメントを持ち上げた状態を示す概略側面図である。図６のアンギュラーアタッチメントの位置は、図１のＣで示されたアンギュラーアタッチメントの位置に相当する。ＡＴＣ装置２４を用いてアンギュラーアタッチメント１４の工具（図示省略）を交換する。交換手順は後に詳述する。
【００３４】
ＡＴＣ装置２４を用いて工具を交換した後、アンギュラーアタッチメント１４を、図６の状態から図５、図４、図３の順に戻して新しい工具での加工を行う。
【００３５】
図７を参照して、ＡＴＣ装置の動作の一例を詳細に説明する。
【００３６】
図７は、ＡＴＣ装置の動作の一例を説明するための説明図である。図７のアンギュラーアタッチメントの位置は、図１のＣで示されたアンギュラーアタッチメントの位置に相当するとともに、Ｙ軸、Ｚ軸原点位置となる（矢印ａ）。
【００３７】
図７に示された状態から、アーム２４ａを主軸頭１２に向けて前進させる（矢印ｂ）。こうしてアーム２４ａ上部の爪２４ｂをアンギュラーアタッチメント１４の直下に配置する。
【００３８】
アンギュラーアタッチメント１４の図示省略されたスピンドルから図示省略された工具ホルダをアンクランプする（矢印ｃ）。こうして爪２４ｂに工具ホルダを載置する。
【００３９】
アーム２４ａを下降させる（矢印ｄ）。こうして工具ホルダをアンギュラーアタッチメント１４から抜き出す。
【００４０】
爪２４ｂを旋回する（矢印ｅ）。こうして新しい工具ホルダ２４ｃをアンギュラーアタッチメント１４の直下に配置する。
【００４１】
アーム２４ｂを上昇させる（矢印ｆ）。こうして新しい工具ホルダ２４ｃをアンギュラーアタッチメント１４に挿入する。
【００４２】
アンギュラーアタッチメント１４のスピンドルに新しい工具ホルダ２４ｃをクランプする（矢印ｇ）。
【００４３】
アーム２４ａをＡＴＣ装置２４のマガジン２４ｄに向けて後退させる（矢印ｈ）。その後、アーム２４ａを下降（矢印ｉ）、後退（矢印ｊ）、上昇（ｋ）、前進（ｍ）させ、爪２４ｂを旋回（ｎ）することにより、使用済みの工具ホルダをマガジン２４ｄに取り付けるとともに次の工具ホルダ２４ｅを準備する。
【００４４】
なお、主軸頭１２に取り付けられた工具を交換する場合には、主軸頭１２を矢印ａで示すＹ軸、Ｚ軸原点位置に移動させて、上記方法と同様にＡＴＣ装置２４で工具を交換する。このときアンギュラーアタッチメント１４を上方に退避させる。この退避手順は後に詳述する。
【００４５】
爪２４ｂに次の工具ホルダ２４ｅを準備する動作を説明する。
【００４６】
まず、マガジン２４ｄを旋回して次の工具ホルダ２４ｅを準備する。
【００４７】
アーム２４ａを後退させて爪２４ｂに次の工具ホルダ２４ｅを載置する。
【００４８】
その後、アーム２４ａを下降、前進及び上昇させて次の工具ホルダ２４ｅを図７に示される位置に配置する。
【００４９】
マガジン２４ｄを旋回してスピンドル工具（又は工具ホルダ）の番号とマガジン２４ｄの番号を一致させる。
【００５０】
図８及び図９を参照して、アンギュラーアタッチメントを退避させる動作の一例を説明する。なお、工具は予めアンギュラーアタッチメント１４から取り外しておくのが好ましい。
【００５１】
アンギュラーアタッチメント１４を退避させる場合、まず第１駆動部１８の第１モーター１８ａを駆動して、アンギュラーアタッチメント１４を図８の状態まで引き上げる。図８は、アンギュラーアタッチメントを引き上げた状態を示す概略側面図である。図８のアンギュラーアタッチメントの位置は、図１のＤで示されたアンギュラーアタッチメントの位置に相当する。
【００５２】
第２駆動部２０の第２モーター２０ａを駆動して、アンギュラーアタッチメント１４を更に９０°旋回させる。図９は、アンギュラーアタッチメントを退避させた状態を示す概略側面図である。この状態で主軸頭１２と移動機構１６がＡＴＣ装置２４に向けて移動しても、ＡＴＣ装置２４に干渉しない。こうして、主軸頭１２や駆動機構１６がＡＴＣ装置２４と干渉しないように、アンギュラーアタッチメント１４を退避させる。このように主軸頭１２を図７の矢印ａで示すＹ軸、Ｚ軸原点位置に移動させることにより、主軸頭１２や駆動機構１６とＡＴＣ装置２４の干渉を避けつつ、主軸頭１２の工具交換を行うことが可能となる。
【００５３】
なお、本発明は図示された実施例に限定されない。移動機構やＡＴＣ装置は本発明の範囲内で種々の構成のものを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のマシニングセンターの主要部を示す概略側面図である。
【図２】アンギュラーアタッチメント付近を示す概略部分断面図である。
【図３】マシニングセンターの主軸頭にアンギュラーアタッチメントが取り付けられた状態の一例を示す概略側面図である。
【図４】アンギュラーアタッチメントを主軸頭から抜き出した状態の一例を示す概略側面図である。
【図５】アンギュラーアタッチメントを図４の状態から９０°旋回させた状態を示す概略側面図である。
【図６】アンギュラーアタッチメントを持ち上げた状態を示す概略側面図である。
【図７】ＡＴＣ装置の動作の一例を説明するための説明図である。
【図８】アンギュラーアタッチメントを引き上げた状態を示す概略側面図である。
【図９】アンギュラーアタッチメントを退避させた状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  マシニングセンター
１２  主軸頭
１２ａ  第１テーパ−穴（第１取付穴）
１２ｂ、２０ｄ、２４ｆ  軸心
１４  アンギュラーアタッチメント
１４ａ  第２テーパ−穴（第２取付穴）
１６  移動機構
１８  第１駆動部
１８ａ  第１モーター
１８ｂ  送りネジ
１８ｃ  固定部
１８ｄ  ナット
１８ｅ  昇降部
１８ｆ  レール
２０  第２駆動部
２０ａ  第２モーター
２０ｂ  ウォーム
２０ｃ  ウォームホイール
２０ｅ、２４ａ  アーム
２０ｆ  契合装置
２２  第３駆動部
２２ａ  第３モーター
２２ｂ  旋回機構
２４  ＡＴＣ装置（自動工具交換装置）
２４ｂ  爪
２４ｃ  新しい工具ホルダ
２４ｄ  マガジン
２４ｅ  次の工具ホルダ
【図１】
2007307640.tif 000003
【図２】
2007307640.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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