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技術 マシニングセンタ及びその工具交換方法

出願人 株式会社牧野フライス製作所
発明者 平元一之高山直士多田圭吾星隆史谷川直純福原剛森口一豊
出願日 2000年9月4日 (20年2ヶ月経過) 出願番号 2000-267842
公開日 2002年3月5日 (18年8ヶ月経過) 公開番号 2002-066850
状態 特許登録済
技術分野 工作機械における自動工具交換 工作機械の検出装置 研削機械のドレッシング及び付属装置 金属の他の加工と複合作業
主要キーワード 旋回移動機構 外形部位 係合域 支持棹 ウォームホイ 保護フード 上下移動用モータ 円筒支持体
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重要な関連分野

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図面 (15)

課題

工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置加工液ノズル主軸の全周に渡って位置決め可能にしたマシニングセンタを提供すること。

解決手段

主軸頭10に回転支持された主軸12に装着された研削砥石Tとテーブル94に取り付けられたワークWとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させてワークWを加工するマシニングセンタMCにおいて、主軸頭10の上部で主軸12に装着された研削砥石Tに対して上下方向へ移動可能に設けられ、研削砥石Tの外周面ツルーイングまたはドレッシングするドレッサ工具DTを着脱可能に装着するドレッサ主軸152を有して成る工具修整手段Dを具備して構成した。

概要

背景

マシニングセンタ工具により金属ワークを加工する場合、特に研削加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必須となる。

従来から用いられるマシニングセンタにおける加工液の供給装置としては例えば、第1の従来技術としてWO99/59774公報に開示の工作機械装置および加工方法がある。第1の従来技術では、工作機械主軸着脱自在に装着される工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の加工領域に加工液を供給する加工液供給装置は、液供給ノズルの先端に液噴出口を備えており、この液供給ノズルは主軸を有した主軸頭周り支持棹および支持ブラケットを介して主軸の軸心に対してラジアル方向の移動と周方向の移動とを各々の移動手段によって与え得るように構成されている。また、工作機械上に自動工具測定装置が設けられており、主軸に装着される工具の直径を測定可能とし、工具径の変化に応じて加工液供給装置における液供給ノズルのラジアル方向および周方向の設定位置を調節するようになっている。

また、第2の従来技術として米国特許第4,619,078公報に開示の研削砥石保護フードを備えた研削盤がある。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、このフードが加工液供給ノズル担持し、この加工液供給ノズルがフードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成され、かつ、同加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成され、研削砥石とワークとの接触点に加工液を供給するものである。つまり、フードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動され、研削砥石の磨耗に応じた縮径に従って、ノズルをフードに対してモータ駆動により調整し、加工液供給方向の調整を図る構成又はフードを研削砥石の半径方向に移動する構成をとるものである。

更に、第3の従来技術として特公平3−35054公報に開示の工作機械の工具交換装置がある。この工具交換装置では、工具を収納する複数の工具ポット工具ソケット)を有したカートリッジを工具収納手段に複数個取り付け、所望のカートリッジを工具受渡位置割り出し位置決めし、その位置と工具交換位置との間で工具転送手段により工具を転送し、工具交換位置と主軸との間で工具を交換するようになっている。

概要

工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを主軸の全周に渡って位置決め可能にしたマシニングセンタを提供すること。

主軸頭10に回転支持された主軸12に装着された研削砥石Tとテーブル94に取り付けられたワークWとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させてワークWを加工するマシニングセンタMCにおいて、主軸頭10の上部で主軸12に装着された研削砥石Tに対して上下方向へ移動可能に設けられ、研削砥石Tの外周面ツルーイングまたはドレッシングするドレッサ工具DTを着脱可能に装着するドレッサ主軸152を有して成る工具修整手段Dを具備して構成した。

目的

本発明の目的は、研削加工中に研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。

本発明の他の目的は、工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを最適の加工液供給位置に位置決めするに当たって主軸周りに全く死角のない回転機構によって加工液供給装置を所望の加工液供給位置まで移動させ、更にラジアル方向へ加工液ノズルを直線移動させる直線移動機構または加工液ノズルを旋回移動させる旋回移動機構との協動により上記最適の加工液供給位置へ位置決めされうるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。

本発明の他の目的は、工具交換をより効率的にすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することとである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面ツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項2

前記マシニングセンタの構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着された研削砥石の砥石径または刃先位置を測定する工具測定手段をさらに具備した請求項1に記載のマシニングセンタ。

請求項3

前記工具修整手段は、前記主軸頭に固定されたベースと、前記ベースに対して上下方向へ移動するスライダと、前記ベースに固定され前記スライダを駆動する上下移動用モータと、前記ドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸と、前記スライダに固定され前記ドレッサ主軸を回転可能に支持するドレッサ主軸頭と、前記スライダに設けられ前記ドレッサ主軸を回転伝達手段を介して回転させる回転駆動用モータとから構成された請求項1に記載のマシニングセンタ。

請求項4

前記工具修整手段のドレッサ主軸頭に設けられ、前記スライダの下動により前記主軸に装着された工具のシャンク部と係合し、前記工具の回転方向位置決めを行う請求項3に記載のマシニングセンタ。

請求項5

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設けられ、前記研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項6

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記研削砥石の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを前記研削砥石の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項7

前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルに設けられたラックと、前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられ前記ラックと噛合するピニオンと、前記ピニオンと一体に前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する直線移動用モータとから構成された請求項6に記載のマシニングセンタ。

請求項8

前記半径方向移動手段は、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルに設けられたピニオンと、前記ピニオンと噛合するピニオンを有し前記円筒支持手段に対して移動可能に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する旋回移動用モータとから構成された請求項6に記載のマシニングセンタ。

請求項9

前記円周方向移動手段は、前記円筒支持手段と一体に設けられたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合するウォームと、前記コラムに固定され前記ウォームを回転駆動する回転移動用モータとから構成された請求項6に記載のマシニングセンタ。

請求項10

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設けられ、前記研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルと前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルとを有して成る加工液供給手段と、前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記研削砥石の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを前記研削砥石の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項11

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、前記テーブルに設けられ前記研削用加工液ノズルが複数個収納されたノズルマガジンと、を具備し、前記主軸とテーブルとの間のX、Y、Z軸方向の相対移動により、前記主軸と前記ノズルマガジンとの間で前記研削用加工液ノズルを授受して交換することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項12

前記テーブルに設けられ、背中合わせの2つのワーク取付面を有して少なくとも1つの回転送り軸を有した回転テーブルと、前記回転テーブルのワーク取付面に取り付けたワークに回転送りを与えるワーク回転手段とさらに具備し、前記回転テーブルの1つのワーク取付面に前記ノズルマガジンを設けた請求項11に記載のマシニングセンタ。

請求項13

研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、前記研削砥石またはドレッサを工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置工具交換位置との間で90度旋回して転送する工具転送手段と、前記工具転送手段により前記工具交換位置に転送された研削砥石及びドレッサと前記主軸に装着されている研削砥石及び前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとをそれぞれ交換する工具交換手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

請求項14

研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段とを具備したマシニングセンタの工具交換方法であって、(a)前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して工具収納手段に複数個収納する工程、(b)前記工具収納手段に収納された研削砥石及びドレッサを工具転送手段の工具把持アームにより工具ポットごと把持する工程、(c)前記工具転送手段を90度旋回して前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置から工具交換位置へ転送する工程、(d)前記工具修整手段のドレッサ主軸を上方へ移動させ、前記工具交換位置に転送された研削砥石と前記主軸に装着されている研削砥石とを工具交換手段により交換する工程、(e)研削砥石及びドレッサを把持した状態の前記工具転送手段の工具把持アームを180度回転させる工程、(f)前記主軸を下方へ移動させ、前記工具交換位置に転送されたドレッサと前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとを工具交換手段により交換する工程、(g)前記工具転送手段を90度旋回して前記工具把持アームで把持した使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具交換位置から前記工具受渡位置へ転送する工程、(h)前記工具受渡位置に転送された前記使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段に工具ポットごと収納する工程、を含むことを特徴としたマシニングセンタの工具交換方法。

請求項15

工具とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記工具を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記工具を工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、前記工具を工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した工具を前記工具収納手段における工具受渡位置と工具交換位置との間で90度旋回して転送する工具転送手段と、前記工具転送手段により前記工具交換位置に転送された工具と前記主軸に装着されている工具とを交換する工具交換手段と、を具備することを特徴としたマシニングセンタ。

技術分野

0001

本願発明は、マシニングセンタ及びその工具交換方法に関し、特に、研削加工中に研削砥石外周面ツルーイングまたはドレッシングすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法、また、研削砥石によってワークに研削加工を施す際に、常に加工液を加工部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去および冷却作用を最適に達成するマシニングセンタおよびその工具交換方法に関する。本願発明は、また、上記マシニングセンタに切削工具を装着しアクチュエータ場合に該切削工具の回転を防止したマシニングセンタに関する。

背景技術

0002

マシニングセンタの工具により金属ワークを加工する場合、特に研削加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必須となる。

0003

従来から用いられるマシニングセンタにおける加工液の供給装置としては例えば、第1の従来技術としてWO99/59774公報に開示の工作機械装置および加工方法がある。第1の従来技術では、工作機械主軸着脱自在に装着される工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の加工領域に加工液を供給する加工液供給装置は、液供給ノズルの先端に液噴出口を備えており、この液供給ノズルは主軸を有した主軸頭周り支持棹および支持ブラケットを介して主軸の軸心に対してラジアル方向の移動と周方向の移動とを各々の移動手段によって与え得るように構成されている。また、工作機械上に自動工具測定装置が設けられており、主軸に装着される工具の直径を測定可能とし、工具径の変化に応じて加工液供給装置における液供給ノズルのラジアル方向および周方向の設定位置を調節するようになっている。

0004

また、第2の従来技術として米国特許第4,619,078公報に開示の研削砥石用保護フードを備えた研削盤がある。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、このフードが加工液供給ノズル担持し、この加工液供給ノズルがフードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成され、かつ、同加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成され、研削砥石とワークとの接触点に加工液を供給するものである。つまり、フードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動され、研削砥石の磨耗に応じた縮径に従って、ノズルをフードに対してモータ駆動により調整し、加工液供給方向の調整を図る構成又はフードを研削砥石の半径方向に移動する構成をとるものである。

0005

更に、第3の従来技術として特公平3−35054公報に開示の工作機械の工具交換装置がある。この工具交換装置では、工具を収納する複数の工具ポット工具ソケット)を有したカートリッジを工具収納手段に複数個取り付け、所望のカートリッジを工具受渡位置割り出し位置決めし、その位置と工具交換位置との間で工具転送手段により工具を転送し、工具交換位置と主軸との間で工具を交換するようになっている。

発明が解決しようとする課題

0006

第1の従来技術は研削加工用の加工液供給ノズルを研削砥石を半径方向および周方向に位置決め可能であるが、加工液供給ノズルを全周に渡って位置決めすることができず、ワークの形状によっては加工液供給ノズルを最適位置に位置決めすることができない問題がある。

0007

第2の従来技術は、平面研削盤等の研削専用のマシニングセンタで、かつ研削砥石用保護フードを有する構造を基礎構成要件にしている。この結果、マシニングセンタのように自動工具交換によって主軸に工具を着脱自在に装着しようとすると、フードがじゃまになって自動工具交換は行えないという問題点があり、また、第2の従来技術では、フードがじゃまになって加工液供給ノズルを研削砥石の周りの全周にわたる位置決めが行えないという問題点もある。

0008

第3の従来技術では、一回に1つの工具しか工具マガジンから転送して交換できないので、インプロセスで、すなわち加工中に研削と工具修整とを同時に行う場合に、研削砥石とツルーイングまたはドレッシングするドレッサとを交換する必要が生じた場合に、工具交換の効率が悪い問題がある。

0009

本発明の目的は、研削加工中に研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。

0010

本発明の他の目的は、工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを最適の加工液供給位置に位置決めするに当たって主軸周りに全く死角のない回転機構によって加工液供給装置を所望の加工液供給位置まで移動させ、更にラジアル方向へ加工液ノズルを直線移動させる直線移動機構または加工液ノズルを旋回移動させる旋回移動機構との協動により上記最適の加工液供給位置へ位置決めされうるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。

0011

本発明の他の目的は、工具交換をより効率的にすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することとである。

課題を解決するための手段

0012

請求項1に記載の本発明は、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、を具備するマシニングセンタを要旨とする。

0013

請求項1に記載の本発明によれば、研削砥石に対してドレッサ主軸が上下方向に移動できるので、インプロセスで研削加工を行いながら同時に研削砥石の修整が可能となる。

0014

本発明の他の特徴によれば、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設けられ、前記研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、を具備するマシニングセンタが提供される。

0015

更に、本発明の他の特徴によれば、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記研削砥石の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを前記研削砥石の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段と、を具備するマシニングセンタが提供される。

0016

更に、本発明の他の特徴によれば、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設けられ、前記研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルと前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルとを有して成る加工液供給手段と、前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記研削砥石の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを前記研削砥石の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段と、を具備するマシニングセンタが提供される。

0017

本発明の他の特徴によれば、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段と、前記テーブルに設けられ前記研削用加工液ノズルが複数個収納されたノズルマガジンと、を具備し、前記主軸とテーブルとの間のX、Y、Z軸方向の相対移動により、前記主軸と前記ノズルマガジンとの間で前記研削用加工液ノズルを授受して交換するマシニングセンタが提供される。

0018

本発明の他の特徴によれば、研削砥石とワークとをX、Y、Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、前記研削砥石またはドレッサを工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置と工具交換位置との間で90度旋回して転送する工具転送手段と、前記工具転送手段により前記工具交換位置に転送された研削砥石及びドレッサと前記主軸に装着されている研削砥石及び前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとをそれぞれ交換する工具交換手段とを具備するマシニングセンタが提供される。

0019

本発明の他の特徴によれば、研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段とを具備したマシニングセンタの工具交換方法であって、(a)前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して工具収納手段に複数個収納する工程、(b)前記工具収納手段に収納された研削砥石及びドレッサを工具転送手段の工具把持アームにより工具ポットごと把持する工程、(c)前記工具転送手段を90度旋回して前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置から工具交換位置へ転送する工程、(d)前記工具修整手段のドレッサ主軸を上方へ移動させ、前記工具交換位置に転送された研削砥石と前記主軸に装着されている研削砥石とを工具交換手段により交換する工程、(e)研削砥石及びドレッサを把持した状態の前記工具転送手段の工具把持アームを180度回転させる工程、(f)前記主軸を下方へ移動させ、前記工具交換位置に転送されたドレッサと前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとを工具交換手段により交換する工程、(g)前記工具転送手段を90度旋回して前記工具把持アームで把持した使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具交換位置から前記工具受渡位置へ転送する工程、(h)前記工具受渡位置に転送された前記使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段に工具ポットごと収納する工程を含むマシニングセンタの工具交換方法が提供される。

0020

本発明の他の特徴によれば、工具とワークとをX,Y,Z軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、前記工具を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、前記ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記工具を工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、前記工具を工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した工具を前記工具収納手段における工具受渡位置と工具交換位置との間で90度旋回して転送する工具転送手段と、前記工具転送装置により前記工具交換位置に転送された工具と前記主軸に装着されている工具とを交換する工具交換手段と、を具備するマシニングセンタが提供される。

発明を実施するための最良の形態

0021

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。まず、図1から図6を参照すると、本発明の一実施形態のマシニングセンタMCが図示され、このマシニングセンタMCは、主軸頭10を有し、この主軸頭10の内部に高速回転が可能に主軸12が備えられ、この主軸12が有する工具装着部12aに研削砥石Tを装着するようになっている。そして、上記主軸頭10は、コラム14に搭載されて、コラム14と共に図示されていない基台に対して、またコラム14に対して相対的に、図示のように直交する二軸(X軸方向、Y軸方向)に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭10および同主軸頭10が保持した主軸12の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器(図示せず)を介して検出される構成になっている。なお、本明細書では、垂直方向をY軸、Y軸に直交する主軸12の中心軸線方向をZ軸、Y軸およびZ軸に直交する方向をX軸と定義する。また、マシニングセンタMCには機械制御装置102(図13参照)が接続されており、この機械制御装置102からの指令に応じて既述した加工液供給装置18の位置決め、姿勢設定を始めとする機械の全ての可動部の動作制御遂行される構成となっている。

0022

マシニングセンタMCは、主軸12に工具装着部12aを介して装着された研削砥石Tに対してツルーイングやドレッシング等の工具修整処理を研削加工途中に施すことができる工具修整装置Dを有し、この工具修整装置Dの最前部にドレッサ工具DTを装着、具備している。図2を参照すると、工具修整装置Dは、主軸頭10に連結され該主軸頭10と共にX軸およびY軸方向に移動可能に設けられたドレッサベース140を具備している。ドレッサベース140の前面には、一対の案内140a、140bがY軸方向に平行に延設されており、案内140a、140bに沿ってスライダベース146が摺動自在に取り付けられている。スライダベース146は、ドレッサベース140内においてY軸方向に延設されたボールねじ142に係合するナット(図示せず)を有しており、ボールねじ142の上端に連結されたサーボモータ144によりY軸方向に駆動される。

0023

スライダベース146の前面には、更に、プーリブラケット148が取り付けられており、該プーリブラケット148の下面には、ドレッサ主軸152を回転自在に支持するドレッサ主軸頭150が取り付けられている。ドレッサ主軸152は、プーリベルトから成る動力伝達装置148aを介して、スライダベース148内に配設されたドレッサ主軸モータ(図示せず)により回転駆動される。

0024

こうして、ドレッサ工具DTは、ドレッサ主軸頭150と共に、主軸10に対して案内140a、140bに沿ってY軸方向に相対的に移動可能に設けられているために、研削砥石TがワークWを研削すること、および、ドレッサ工具DTにより形状修整を受けることにより小さくなる、つまり研削砥石Tの直径が減少したときでも、ドレッサ主軸頭150を案内140a、140bに沿って研削砥石Tへ向けて移動させることにより、常に最適な押圧力を以て研削砥石Tの外周面に接触可能となる。

0025

他方、上記の主軸頭10と対向した位置には基台92上においてZ軸方向に移動可能にテーブル94が搭載されている。このテーブル94の上方にはロータリヘッド98がロータリヘッドベース96を介して搭載されており、このロータリヘッド98の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具100に被加工対象としてのワークWが取着されるようになっている。なお、ワーク把持具100はロータリヘッド98の内部に収納されたサーボモータからなる駆動モータ(図示せず)によって割り出し回転自在に設けられている。

0026

また、マシニングセンタMCは、ドレッサ工具DTへ向けて、或いは、ドレッサ工具DTと研削砥石Tとの接触点へ向けて加工液を噴出するためのドレッサノズル160を具備している。図3を参照すると、ドレッサノズル160は、ドレッサノズルブラケット162を介してドレッサノズルスライダ164に取り付けられており、ドレッサノズルスライダ164は、Z軸方向に延設されたドレッサノズルガイド166に沿って摺動自在に取り付けられている。ドレッサノズルガイド166は、ドレッサ主軸頭150の外表面に取り付けられており、ドレッサ主軸頭150と共にY軸方向に移動する。ドレッサノズルガイド166は、また、プーリブラケット148に取り付けてもよい。ドレッサノズル160の後端は、入口ポート160aを介してポンプおよびタンク等から成る加工液供給源(図示せず)に接続されている。

0027

マシニングセンタMCは、更に、上記主軸頭10の外周域に後述する軸受装置を介して回転可能に設けられた円筒支持体16を備え、この円筒支持体16に加工液供給装置18が担持され、円筒支持体16の回転に従って主軸頭10の中心軸周り、従って主軸12の回転軸心周りに回転可能に設けられている。この加工液供給装置18は、加工液供給源(図示せず)に接続した加工液受承部18aと、配管部18bと、配管部18bの先端18cに適宜の回転形接続具18d(図5参照)を介して取付けられた加工液供給ノズル20を備えている。そして、この加工液供給ノズル20の開口端から研削砥石TとワークW(図4参照)との加工部、つまり研削砥石TとワークWとの接触域Pに向けて加工液を吐出、供給する構成がとられている。

0028

次に、上記マシニングセンタMCの加工液供給装置18における加工液供給ノズル20をワークWの研削加工作業進捗時に常に上記接触域Pに最適の供給条件、つまり研削加工の進捗と研削砥石Tの磨耗等に伴って研削砥石TとワークWとの接触域Pは時々刻々と変位するが、この変位に追従してノズル開口端をその接触域Pに正しく指向させるように、上記円筒支持体16を介して加工液供給ノズル20を移動させ、位置決めと姿勢設定とを行う回転移動機構(回転移動手段)と直線移動機構(直線移動手段)とに就いて説明する。

0029

さて、加工液供給装置18を担持する円筒支持体16は、既述のように主軸頭10および主軸12の軸心の周りに360度、すなわち全周に渡って回転可能なように、周知のボールベアリング等からなる回転軸受22a、22b(図6参照)を介して取付けられている。従って、円筒支持体16の回転に従って加工液供給装置18も主軸頭10および主軸12の軸心の周りに360度の全周に渡って回転移動することが可能に構成されている。

0030

他方、円筒支持体16の前縁側の一部にはラジアル方向の外向きにL字状に突出、形成された直線案内部16aが形成され、この直線案内部16aの案内ブロック16bに形成された直線案内溝16cに直線摺動が可能に嵌着された直進棹17に加工液供給装置18が一体に結合されることによって、加工液供給装置18も直線移動が可能に構成され、この加工液供給装置18の直線移動は、加工液供給ノズル20を主軸12の軸心に対してラジアル方向に遠近移動させるように予め設計、設定されている。この結果、図1において加工液供給ノズル20の開口端は主軸12に装着された研削砥石Tの回転軸心に対してラジアル方向に遠近移動可能に構成されているものである。

0031

ここで、円筒支持体16は、直線案内部16aを有した前縁側とは軸方向に隔たる後縁側に回転移動機構30を構成する第1ウォームホイール32が適宜の固定手段を介して固着されており、この第1ウォームホイール32に第1ウォーム34が噛合されている。そして、この第1ウォーム34が回転駆動されることにより、第1ウォームホイール32に回転力が付与され、この結果、円筒支持体16が回転軸受22a、22bを介して主軸頭10および主軸12の軸心の周りに360度の回転が可能となる構成が設けられている。このとき、第1ウォーム34は、図5に明示するように主軸頭10に取り付けられたブラケット38に設けられた一対の回転保持部38a、38bの間に軸36が適宜の回転軸受を介して回動可能に保持されており、また、同第1ウォーム34の軸36の一端にはプーリ36aが装着されている。他方、上記ブラケット38にはサーボモータ等から成る駆動モータ40が保持されており、その出力軸40aの先端にはプーリ42aが装着され、この駆動モータ40側のプーリ42aと上記第1ウォーム34側のプーリ36aとが周知のタイミングベルト44によって接続されることにより、第1ウォーム34は駆動モータ40の回転駆動力を受けて回動する構成を有している。

0032

つまり、加工液供給装置18の加工液供給ノズル20を円筒支持体16を介して回転移動させる回転移動機構30は、駆動モータ40、タイミングベルト44、プーリ36a、42aを有したベルト・プーリ機構、第1ウォーム34、第1ウォームホイール32等を含んで構成されている。すなわち、駆動モータ40と駆動モータ50との回転駆動を同期制御することにより、円筒支持体16の主軸軸心周りの全周にわたる回転移動量を制御して所望の周方向位置に位置決め、設定することが可能になっているのである。

0033

一方、円筒支持体16において、その前後端の中間部位には円筒形状をした歯車担持体50がボールベアリング52a、52bを介して主軸頭10および主軸12の軸心周りに回転可能に設けられている。そして、この歯車担持体50の外周には上記の第1ウォームホイ−ル32と並列配置で第2ウォームホイール54が固着されている。つまり、第2ウォームホイール54は歯車担持体50と一体に回転可能に取付けられているものである。また、歯車担持体50には第2ウォームホイール54と並列ピニオン56が固着されており、このピニオン56に図6に明示のようにラック60の内面に形成されたラック歯58が噛合し、かつ同ラック60は既述した直進棹17とボルト等の適宜固定手段を用いて結合され、故に加工液供給装置18と一体化されている。このため、歯車担持体50が回転すると、ピニオン56とラック60の噛合により後者のラック60はその長尺方向に直線移動を行う。この結果、直進棹17を介してラック60と一体化された加工液供給装置18が直線移動され、故に加工液供給ノズル20が主軸頭10、主軸12の軸心に対してラジアル方向に直線移動を行うものである。

0034

ここで、上述した第2ウォームホイール54には図5に明示のごとく、第2ウォーム66が噛合されており、この第2ウォーム66は、軸68を有し、主軸頭10に取付けられたブラケット70に設けられた一対の回転保持部72a、72bに回転軸受(図示せず)を介して回転可能に取付けられている。そして、第2ウォーム66の軸68の一端にはプーリ74が固着され、他方、ブラケット70に保持されたサーボモータからなる駆動モータ76の出力軸76aの先端にはプーリ78aが取着され、このプーリ78aと第2ウォーム66のプーリ74との間にタイミングベルト78bが張設されている。このため、駆動モータ76の回転駆動を制御することにより、タイミングベルト78b、プーリ74、78aから成るベルト・プーリ機構、第2ウォーム66、第2ウォームホイール54、ピニオン56、ラック60等から成る直線移動機構80によって加工液供給装置18の加工液供給ノズル20が既述のように、主軸頭10、主軸12の軸心に対してラジアル方向に移動するものである。このときには、駆動モータ40を停止させて第1ウォームホイール32が回転しないようにして、円筒支持体16を固定しておく必要がある。この際に第2ウォームホイール54、ピニオン56の回転方向を正逆変更することによって加工液ノズル20はラジアル方向において軸心側へ接近する移動と遠ざかる移動を行いえることは言うまでもない。

0035

なお、加工液供給ノズル20を主軸12等の軸心に対して遠近直線移動させる場合に、使用される研削砥石Tの径の最大値に応じて必要とされる最大直線移動量や最小直線移動単位量等に従ってラック60の長さ、ラック歯58及びピニオン56の歯の大きさ、歯数等を適宜、選定設計すればよく、所要に応じてピニオン56は部分歯を有した歯車として形成しても良い。

0036

上述した加工液供給装置18の加工液供給ノズル20を回転移動させる回転移動機構30、直線移動させるための直線移動機構80は、いずれも円筒支持体16を回転可能に装着した主軸頭10の周辺外側領域に設けられたブラケット38、70によって駆動モータ40、76を担持し、かつ比較的小さな第1、第2ウォーム34、66を介して円筒支持体16とそれに取り付けた第1、第2ウォームホイール42、54とを回転駆動する構成としたことから、円筒支持体16の回転に対して機械的な干渉を与える部材や機械部品がなく、この結果、加工液供給装置18および加工液供給ノズル20が主軸12の軸心周りに全周に渡って360度の回転が可能となり、ラジアル方向の直線移動と組み合わせて加工液供給ノズル20の開口端を研削砥石TとワークWとの接触域Pに対して最適の加工液供給位置と姿勢に位置決め、設定することができるのである。

0037

上述した実施形態とは別の実施形態を図7を参照して説明する。なお、上述した図1から図6に示した実施形態と同様の参照番号はその説明を省略する。図7に示す実施形態と図1から図6に示した実施形態との相違点は、直線移動機構80に代わり旋回移動機構120が設けられていることである。旋回移動機構120は、円筒支持体16を回転可能に装着した主軸頭10の周辺の外側領域に設けられたブラケット70によって駆動モータ122を担持し、第3ウォーム124を介して円筒支持体16に取り付けた第3ウォームホイール126を回転駆動する構成となっている。駆動モータ122の駆動力を第3ウォーム124に伝達するのは、直線移動機構80と同様に、ベルト・プーリ機構である。第3ウォームホイール125と一体的にピニオン126が設けられ、ピニオン126にピニオン128が噛合しており、ピニオン128と一体的に加工液供給ノズル20を先端部に有する軸部130が設けられ、軸部130は加工液供給装置18の内部で周知のベアリング等により回転可能に支持されている。すなわち駆動モータ122を駆動することにより、第3ウォーム124、第3ウォームホイール125、ピニオン126、ピニオン128を介して加工液供給ノズル120を有した軸部130がその軸線回り旋回可能になっている。

0038

本実施形態では、旋回移動機構120による旋回移動、回転移動機構30による回転移動の2つの移動の組み合わせにより、研削砥石TとワークWとの接触域Pに対する加工液供給ノズル20の位置決めを行うものである。上述の実施形態との相違点は、旋回移動機構120により加工液供給ノズル20の研削砥石Tのラジアル方向への位置決めを行うことである。すなわち、回転移動機構30と旋回移動機構120とを同期動作させる等によって、研削砥石TとワークWとの接触域Pに対する加工液供給ノズル20の位置決めを行うことができる。

0039

ここで、回転移動機構30の回転動作による加工液供給ノズル20の研削砥石Tの周方向への位置決めと旋回移動機構120の旋回動作による加工液供給ノズル20の研削砥石Tのラジアル方向への位置決めとを別々に行うこともできる。また、このときの各動作の順序については特に制限はない。旋回移動機構120を設けたとしても、加工液供給ノズル20が何らの干渉を発生せずに主軸12の軸心周りに全周にわたって360度の回転が可能であることは、上述した実施形態と変わりない。

0040

さて、ここで、マシニングセンタMCに具備された上述の加工液供給装置18から加工液の供給を受けてワークWを研削加工する場合に、主軸頭10がコラム14に対して直交二軸方向に移動可能であることはもちろん、ワークWを平面内で上記直交二軸(X軸、Y軸)方向と直交した他の一軸、すなわちZ軸方向に移動するワークテーブル(図示せず)を設け、このワークテーブル上に設置したワークWに研削砥石Tを用いて研削加工を施す構成とすれば、主としてワークWに最適な加工液の供給下で平面研削を遂行可能となる。

0041

研削加工を行う場合に、使用する研削砥石Tの種類や寸法、ワークWの形状や材質等により最適な加工液供給ノズル20を選択して様々に変更することがある。図8、9を参照すると、加工液供給ノズル20の自動交換方法の一例が示されている。図8、9に示す実施形態では、既述したロータリヘッド98の背面にノズルボックス170が取り付けられており、該ノズルボックス170内に複数種類の加工液供給ノズル20が垂直方向に並べられてノズル固定部172に着脱自在に固定されている。また、加工液供給ノズル20を自動交換するために、加工液供給装置18は、配管部18bを着脱自在に接続する接続部18eを有しており、配管部18bの基端部は接続部18eに着脱自在に嵌合するアダプタ部18fとなっている。

0042

加工液供給ノズル20の交換に際して、先ず、ロータリヘッド98が、ノズルボックス170を主軸12に対面するように図1に示す状態から180°回転させられる(図8参照)。次いで、ノズルボックス170の蓋170aが開かれ、マシニングセンタMCの位置決め機能を利用して、使用済みの加工液供給ノズル20がノズル固定部172の開いている部分に返却される。次いで、加工液供給装置18の接続部18eを次工程において使用すべき加工液供給ノズル20の配管部18bに対して一直線上に配置して、Z軸方向に接近させて配管部18bのアダプタ部18fに嵌合させる。こうして、加工液供給ノズル20の交換が完了すると、加工液供給ノズル20を再び加工領域へ向けて所定位置に移動させ、ロータリヘッド98を180度回転させて、ワークWを主軸12に対面させる。

0043

次に、図10を参照して、マシニングセンタMCの自動工具交換に就いて説明する。工具格納装置290は、マシニングセンタMCにおいて使用される複数の研削砥石T並びにドレッサ工具DTを保持している。工具格納装置290内において、研削砥石Tおよびドレッサ工具DTは工具ポット294に装着されて、垂直方向に立設された複数の工具固定部292の所定位置に着脱自在に取り付けられている。本実施形態では、特に工具格納装置290は、マシニングセンタMCのZ軸に対して垂直な方向に研削砥石Tを配設するように構成されている。工具交換に際して工具格納装置290のスライダ296が、次工程において使用すべき研削砥石Tおよびドレッサ工具DTを選択し工具ポット294に装着された状態で工具ポット294を把持して、工具移送装置180との間の受渡位置移送する。

0044

工具転送装置180は、鉛直軸線O1を中心として90度、水平な中心軸線O2を中心として180度回転自在に設けられた工具保持板182を具備している。工具保持板182は、その両端に一対の工具ポット保持部184を有しており、一回の移送動作の間に研削砥石Tおよびドレッサ工具DTを自動工具交換装置190へ移送可能となっている。

0045

自動工具交換装置190は、マシニングセンタMCのZ軸に平行な軸線O3を中心として180度回転し、軸線O3に沿って前進後退自在の工具交換アーム192を有している。工具交換アーム192は、その両端に研削砥石Tの工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部194を有しており、旧工具つまり使用済みの研削砥石Tまたはドレッサ工具DTと、新工具つまり次工程で使用する研削砥石Tまたはドレッサ工具DTとを同時に保持、交換するようになっている。

0046

次に、図10並びに図11、12を参照して、自動工具交換工程を順を追って説明する。先ず、工具転送装置180が使用済みの研削砥石Tおよびドレッサ工具DTを、マシニングセンタMCから工具格納装置90へ移送する。このとき、工具転送装置180は、その中心軸線O2がZ軸に対して垂直な位置にある。次いで、工具格納装置290のスライダ296が、工具転送装置180が保持する研削砥石Tとドレッサ工具DTのうち工具受渡位置にある研削砥石Tまたはドレッサ工具DTの工具ポット294を把持して、該研削砥石Tまたはドレッサ工具DTを所定位置に移送し、その工具ポット294を工具固定部292に固定する。次いで、スライダ296は、次工程で使用する研削砥石Tまたはドレッサ工具DTを工具受渡位置へ移送し、それを工具転送装置180の工具ポット保持部184へ装着する。

0047

次いで、工具転送装置180の工具保持板182は、その中心軸線O2を中心として180度回転し、反対側の工具ポット保持部184に保持されているドレッサ工具DTまたは研削砥石Tを工具受渡位置に配置する。すると、同様にスライダ296は該ドレッサ工具DTまたは研削砥石Tを所定の工具固定部に固定し、次工程で使用するドレッサ工具DTまたは研削砥石Tを選択して、それを空いている工具ポット保持部184へ装着する。

0048

次いで、工具転送装置180は、垂直な軸線O1を中心として90度回転して、新工具を自動工具交換装置190へ移送する。このとき、工具転送装置180は、その中心軸線O2がZ軸と平行な位置にあり、その状態が図11(a)に略示されている。こうして、工具交換の準備が整うと、自動工具交換装置190は機械制御装置102からの工具交換指令待機する。

0049

機械制御装置102から工具交換指令が発せられると、ドレッサ主軸頭150が上動し、ドレッサ工具DTが研削砥石Tから離反する。次いで、工具交換アーム192が中心軸線O3を中心として矢印Rで示す方向(図11、12において時計回りの方向)に回転し、その両端の工具ホルダ保持部194において、旧工具Tおよび新工具T′を同時に保持する。次いで、工具交換アーム192は中心軸線O3に沿って前方に移動し、旧工具Tを主軸12の工具装着部12aから抜去し、新工具T′を工具ポット294から抜去する。この状態で、工具交換アーム192は更に回転し(図11(b))、新工具T′を主軸12の中心軸線(Z軸)に合致させ、旧工具Tを工具転送装置180の工具保持板182に保持されている工具ポット294の中心軸線に合致させる。次いで、工具交換アーム192は中心軸線O3に沿って後退して、新工具T′を主軸12の工具装着部12aに装着し、旧工具Tを工具ポット294に装着する。

0050

次いで、工具交換アーム192は中心軸線O3を中心として図11、12において反時計回りの方向R′に回転して、主軸12および工具ポット294に装着された新工具T′および旧工具Tから係合解除され、図12(a)に示すように垂直位置にて待機する。次いで、主軸頭10がドレッサ主軸頭150と共に下動し、かつ、工具転送装置180の工具保持板182が時計回りの方向に回転して、旧工具Tと新ドレッサ工具DT′の位置を入れ替える(図12(a)参照)。旧工具Tと新ドレッサ工具DT′の位置の入れ替えが完了すると、工具交換アーム192は中心軸線O3を中心として回転し、既述したように、旧ドレッサ工具DTと、新ドレッサ工具DT′とを交換する。

0051

次に、図13を参照すると、マシニングセンタMCは、工具格納装置290に格納された研削砥石Tおよび後述のワークWの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置MRを周知の工具交換アーム等の工具交換手段(図示せず)を用いて主軸頭10の主軸12に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図1上段側に実線で示す場合には、工具格納装置290から工具交換手段によって主軸12に工具Tの一例として研削砥石Tが装着された様子を示し、また、下段破線で示す場合は、主軸12にワーク測定装置MR が装着された様子を示している。

0052

また、テーブル94上において、所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置110が設けられている。すなわち、テーブル94においてX、Y、Z軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置110が設けられ、その位置データ(X、Y、Z軸方向の座標値)は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図13に示すように、同自動工具測定装置110はテーブル94の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋112で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置110は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端110aを有し、主軸頭10およびコラム14のX、Y軸の二軸方向の移動とテーブル94のZ軸方向の移動とによって主軸12に装着された研削砥石Tを同自動工具測定装置110の測定先端110aに当接させることにより、研削砥石Tの外径寸法が測定可能になっている。つまり、自動工具測定装置110における測定先端110aの基台92に対するX、Y、Z軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置102に予め記憶されていることから、研削砥石Tと測定先端110aとの接触時における機械側の位置検出器から入力されるX、Y、Z軸における位置データを機械制御装置102に入力することにより、研削砥石Tの外径寸法の実測値演算により求めることが可能になっている。

0053

なお、既述したワーク測定装置MRが主軸12に装着された場合にも、主軸12の中心位置は既知データとして機械制御装置102に予め記憶されており、主軸12およびテーブル94が既述の三軸方向(X、Y、Z軸方向)に相対的に接近送り動作されることによって、ワーク把持具100に取着したワークWの外形部位にワーク測定装置MR の測定先端が接触したとき、送り動作量測定値と主軸12の位置に関する既知データとから機械制御装置102においてワークWの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置110は、ワークWと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。

0054

さて、本実施形態に係るマシニングセンタにおいては、主軸12を有した主軸頭10の外周域に加工液供給装置18とツルーイングまたはドレッシング処理用の工具修整装置Dとが常設されており、この加工液供給装置18は、加工液供給ノズル20の開口端を有し、また図13には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有していることは先の実施形態に関連して記載したとおりである。上記の加工液供給ノズル20は、研削砥石TによってワークWの加工作用が行われる際に、最先端の開口端から加工液を研削砥石TとワークWとが係合して加工を進捗させる接触領域Pに加工液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を研削砥石TとワークWとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進捗させるように設けられている。

0055

図14に示す実施形態では、マシニングセンタMCは工具Tとして主軸12には切削工具、特にブローチ工具が装着されている。一般的に、切削工具を主軸に固定する場合、工具が主軸の回転方向に回転しないように、例えば、主軸モータの静止トルクにより固定している。主軸モータの静止トルクは十分に大きくとも、切削工具の位置を正確に検知することが困難であり、高精度の切削加工が困難である。本実施形態では、切削工具Tは、その基端部に工具ブラケット202を具備しており、工具ブラケット202の上面にはプルスタッド204が立設、固定されている。

0056

一方、油圧式ボールコレット208がコレットブラケット206を介してドレッサ主軸150の側面に取着されている。なお、油圧式ボールコレット208への油圧供給は、ボールコレット204の後端(上端)に設けられた油圧配管より行われる。

0057

本実施形態によれば、主軸12に切削工具Tを装着した後にドレッサ主軸頭150を下動させて、ボールコレット208をプルスタッド204に係合させ、該プルスタッド204をクランプすることにより、主軸モータを用いることなく切削工具Tの回転を防止可能となる。

発明の効果

0058

上述したような構成により、本発明によるマシニングセンタ及びその工具交換方法によれば、ドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段を、主軸頭の上部で主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けたので、研削加工中であっても研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができる。また、研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルを工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設け、研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴射する研削用加工液ノズルを研削砥石の半径方向に位置決め、かつ研削砥石の周りの全周にわたって位置決め可能に設けたので、常に加工液を加工部に対して最適な位置及び方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去及び冷却作用を最適に達成することができる。

図面の簡単な説明

0059

図1本発明のマシニングセンタの一実施形態を示した略示側面図である。
図2本発明のマシニングセンタの工具修整手段の駆動機構を示した要部斜視図である。
図3本発明のマシニングセンタのドレッサノズルの駆動機構を示した要部斜視図である。
図4本発明のマシニングセンタの主軸、ドレッサ主軸、ドレッサノズル、及び加工液供給ノズルの位置関係を示した要部斜視図である。
図5本発明のマシニングセンタの直線移動手段及び回転移動手段により円周方向及びラジアル方向に加工液供給ノズルを有した加工液供給手段を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
図6本発明のマシニングセンタの加工液供給手段を円周方向及びラジアル方向に移動させる直線移動手段及び回転移動手段を構成するウォームホイールとウォームとの係合状態及びラックとピニオンとの噛合状態を示した要部斜視図である。
図7本発明のマシニングセンタの旋回移動手段及び回転移動手段により円周方向及びラジアル方向に加工液供給ノズルを有した加工液供給手段を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
図8本発明のマシニングセンタの加工液供給ノズルの交換方法を示した略示斜視図であり、ノズルボックスを閉鎖した状態を示したものである。
図9本発明のマシニングセンタの加工液供給ノズルの交換方法を示した略示斜視図であり、ノズルボックスを開放した状態を示したものである。
図10本発明のマシニングセンタの主軸、工具収納手段、工具転送手段、及び工具収納手段の位置関係を示した要部斜視図である。
図11本発明のマシニングセンタの研削砥石及びドレッサの交換方法を示した略示正面図であり、(a)は研削砥石の交換準備中の状態、(b)は研削砥石の交換中の状態を示したものである。
図12本発明のマシニングセンタの研削砥石及びドレッサの交換方法を示した略示正面図であり、(a)はドレッサの交換準備中の状態、(b)はドレッサの交換中の状態を示したものである。
図13本発明のマシニングセンタのテーブルに自動工具測定装置を取り付けた状態を示した要部正面図である。
図14本発明のマシニングセンタの主軸にブローチ工具を取り付けた状態を示した要部斜視図である。

--

0060

10…主軸頭
12…主軸
12a…工具装着部
14…コラム
16…円筒支持体
16a…直線案内部
16b…案内ブロック
16c…直線案内溝
17…直進棹
18…加工液供給装置
18a…加工液受承部
18b…配管部
18c…先端
18d…接続具
18e…接続部
18f…アダプタ部
20…加工液供給ノズル
22a…回転軸受
22b…回転軸受
30…回転駆動機構
32…第1ウォームホイール
34…第1ウォーム
36…軸
36a…プーリ
38…ブラケット
38a…回転保持部
38b…回転保持部
40…駆動モータ
40a…出力軸
42a…プーリ
44…タイミングベルト
50…駆動モータ
51…主軸担持体
52a…ボールベアリング
52b…ボールベアリング
54…第2ウォームホイール
56…ピニオン
58…ラック歯
60…ラック
66…第2ウォーム
68…軸
70…ブラケット
74…プーリ
76…駆動モータ
76a…出力軸
78a…プーリ
78b…タイミングベルト
80…直線移動機構
90…工具格納装置
92…基台
94…テーブル
96…ロータリヘッドベース
98…ロータリヘッド
100…ワーク把持具
102…機械制御装置
110…自動工具測定装置
112…蓋
110a…測定先端
120…旋回移動機構
122…駆動モータ
124…第3ウォーム
125…第3のウォームホイール
126…ピニオン
128…ピニオン
130…軸部
140…ドレッサベース
140a…案内
140b…案内
142…ボールねじ
144…サーボモータ
146…スライダベース
148…プーリブラケット
148a…動力伝達装置
150…ドレッサ主軸頭
152…ドレッサ主軸
160…ドレッサノズル
160a…入口ポート
162…ドレッサノズルブラケット
164…ドレッサノズルスライダ
166…ドレッサノズルガイド
170…ノズルボックス
172…固定部
180…工具転送装置
182…工具保持板
184…工具ポット保持部
190…自動工具交換装置
192…工具交換アーム
194…工具ホルダ保持部
290…工具格納装置
292…工具固定部
294…工具ポット
296…スライダ
D…工具修整装置
DT…ドレッサ工具
T…工具
MC…マシニングセンタ
MR…ワーク測定装置
W…ワーク
P…接触域

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