JP2001179565A - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削および研削を行う際にも、精度の高い仕
上加工を行うことができるマシニングセンタを提供す
る。 【解決手段】 主軸４には、ワークＷの仕上加工を行う
仕上砥石５が固定して配設されている。また、主軸４に
は、荒砥石Ｔを交換可能となるように取り付けるツール
取付部６が形成されている。この荒砥石Ｔによってワー
クＷの荒研削を行い、荒砥石Ｔを取り外した状態で、仕
上砥石５によってワークＷの仕上研削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
に係り、特に、その主軸構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマシニングセンタは、主軸に対
し、複数種の工具を自動交換可能に取り付けて、主軸内
のクランプ機構により工具をクランプした状態で、被加
工物に対して加工を施すようになっている。そして、高
い加工精度を必要とする、たとえばフライスカッターや
仕上砥石などの仕上加工工具も同様にして取り付けられ
て仕上加工が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、仕上加工工具
も、主軸に対しクランプによるのみで完全に固定された
状態にはないため、回転時に発生する振動や取り付け誤
差が加工精度を低下させ、必要とする仕上精度を確保す
ることが困難であった。このような従来のマシニングセ
ンタを用いて研削作業を行う場合、主軸に形成された工
具把持部に対して最初に荒砥石を装着して荒削りを行
い、その後自動工具交換装置によって荒砥石を仕上砥石
に交換して仕上処理を行うことになる。

【０００４】ここで、工具把持部が把持する状態では、
砥石を完全に固定した状態とはなっていない。このよう
な状態でも荒研削であれば精度上特に問題とはならない
が、仕上加工を行う場合には、仕上精度が低くなってし
まうという問題があった。

【０００５】そこで、本発明の課題は、切削および研削
においても、精度の高い仕上加工を行うことができるマ
シニングセンタを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決した本発
明は、主軸に取り付けられた工具によって被加工物を加
工するマシニングセンタにおいて、前記主軸には、前記
被加工物の仕上加工を行う仕上加工工具が固定して配設
されているとともに、工具を交換可能となるように取り
付ける工具取付部が形成されていることを特徴とするマ
シニングセンタである。

【０００７】請求項１に係る発明においては、仕上加工
を行う仕上加工工具は主軸に固定して配設されているの
で、主軸の回転に伴う振動が小さい。このため、仕上加
工の精度を高く維持することができる。しかも、工具取
付部には、種々の工具を取り付けることができるので、
これに荒加工工具を取り付けることもできる。また、研
削を行う際には、荒研削を番手の荒いもの、やや細かい
ものと２段以上とし、仕上研削をさらに番手の細かいも
のとした場合でも、仕上研削の際の振動が少なく、良好
な研削を行うことができる。しかも、適当な砥石と各砥
石での適当な取りしろを組み合わせることで、加工時間
を短縮させることができる。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、前記仕上加
工工具と前記工具取付部とが同心状に配設されており、
前記工具取付部に取り付けられた工具が前記仕上加工工
具よりも前記被加工物側に位置するように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタ
である。

【０００９】請求項２に係る発明では、仕上加工工具と
工具取付部が同心状に配置されている。さらには、工具
取付部に取り付けられた工具が仕上加工工具よりも被加
工物側に位置するので、仕上加工工具を退避させる手段
や退避場所などは必要としない。このため、さらにマシ
ニングセンタ全体の簡素化および小型化に寄与すること
ができる。

【００１０】請求項３に係る発明は、前記工具取付部に
取り付けられる工具を、工具マガジンに収納されている
他の工具と交換可能にする自動工具交換装置を備えるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマシニ
ングセンタである。

【００１１】請求項３に係る発明においては、自動工具
交換装置を備えている。このため、たとえば荒研削から
仕上研削を行う場合であっても、マシニングセンタの運
転を停止させる必要がない。したがって、時間効率の向
上にも寄与するものとなる。

【００１２】そして、請求項４に係る発明は、前記工具
取付部に、前記被加工物の荒加工を行う荒加工工具が取
り付けられることを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれか１つに記載のマシニングセンタである。

【００１３】請求項４に係る発明においては、工具取付
部に取り付ける工具を荒加工工具としている。このた
め、荒研削から仕上加工まで、工具を交換しながら行う
とともに、最後に仕上工具によって仕上加工を行うこと
ができ、これらの作業を連続して行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら、具体的に説明する。図１は本発明に
係るマシニングセンタの主軸部近傍の拡大側面図、図２
は本発明に係るマシニングセンタの正面図である。図２
に示すように、本発明に係るマシニングセンタＭは、ベ
ース１を備えている。このベース１上には図１にも示す
コラム２が前後左右方向に移動自在に配設され、このコ
ラム２には主軸ヘッド３が上下動可能に支持されてい
る。また、主軸ヘッド３には主軸４が回転自在に設けら
れており、主軸４の先端部には、図３および図４にも示
すように、仕上加工工具である仕上砥石５がその砥石台
５Ａを介してボルトＢ，Ｂ等によって固定されている。
さらに、主軸４の先端部における仕上砥石５の内側に
は、工具、たとえば荒砥石Ｔがそのホルダ部Ｔａを介し
て交換可能となるように取り付けられる工具取付部６が
形成されている。この工具取付部６は、その内周面がテ
ーパ状に形成され、仕上砥石５と同心状に配設されてい
る。この工具取付部６の内部には、ボール１２やクラン
プロッド１３などよりなるクランプ機構Ｃが設けられて
いる。この工具取付部６に荒砥石Ｔを取り付けると、工
具取付部６の内周面とボール１２とクランプロッド１３
とによって、荒砥石Ｔのホルダ部Ｔａ部分がいわゆる二
面拘束式に主軸４にクランプされる。この状態で主軸４
を回転させることによって、仕上砥石５および荒砥石Ｔ
が一体となって回転させられる。

【００１５】また、荒砥石Ｔが工具取付部６に取り付け
られた場合には、荒砥石Ｔが仕上砥石５よりも図１に仮
想線で示す被加工物であるワークＷ側に位置するように
なっている。そして、ワークＷの方向にコラム２が移動
して工具ＴによってワークＷに対して所定の荒研削が行
われる。このとき、工具取付部６に荒砥石Ｔが取り付け
られていれば、主軸４によって荒砥石Ｔを回転させてワ
ークＷを荒研削する。一方、工具取付部６に荒砥石Ｔが
取り付けられていなければ、主軸４によって仕上砥石５
を回転させてワークＷを仕上研削する。このとき、工具
取付部６は、図示しないキャップ状のホルダでその開口
部を閉塞しておくことができる。このホルダで開口部を
閉塞することにより、ワークＷを加工する際に飛散する
切粉などから工具取付部６の内部を保護することができ
る。

【００１６】また、ベース１上には、水平部を有するフ
レーム７が設けられており、フレーム７における水平部
の端部は主軸ヘッド３の上方位置まで延在している。こ
のフレーム７における水平部の端部であって、主軸ヘッ
ド３の上方位置には、工具交換装置８が、その長手方向
を通り、主軸４の軸線と平行な軸回りに回動可能となる
ように支持されている。さらに、工具交換装置８の両端
には、それぞれ工具把持部８Ａ，８Ｂが形成されてい
る。そして、主軸ヘッド３が上方位置に配置された状態
で工具交換装置８の回動動作によって、工具交換位置Ｐ
１における荒砥石Ｔ１と、工具取付位置Ｐ２における荒
砥石Ｔ２とを同時に工具把持部８Ａ，８Ｂによりホルダ
部Ｔａの把持溝１４を把持して脱着交換する。

【００１７】フレーム７における水平部の上には、工具
ローダ９が設けられている。この工具ローダ９は、いわ
ゆるリニアマガジンタイプであり主軸４の軸線方向に延
在する横長平板形状の工具マガジン１０に収納された荒
砥石Ｔ，Ｔ…を工具交換位置Ｐ１まで搬送するものであ
る。工具マガジン１０の上側縁には、複数の保持溝１０
ａ，１０ａ…が所定のピッチを持って配設され、それぞ
れ同一方向である上方に向かって開口している。これら
保持溝１０ａ，１０ａ…には、互いに荒さの異なる荒砥
石Ｔ，Ｔ…がそれぞれ保持されて収納されている。

【００１８】次に、本発明に係るマシニングセンタＭを
用いてワークの研削加工を行う手順について説明する。
最初に荒研削するための所定の荒砥石Ｔを、工具マガジ
ン１０から工具ローダ９によって工具交換位置Ｐ１まで
搬送する。このときの荒砥石は、ワークＷおよび研削の
程度に応じて適宜決定されるが、まずは比較的荒さの大
きい荒砥石Ｔが用いられる。工具交換位置Ｐ１では、工
具ローダ９によって搬送されてきた荒砥石Ｔを、工具交
換装置８における工具把持部８Ａによって把持する。こ
のとき、主軸４における工具取付部６には、荒砥石は取
り付けられてないので、この工具取付部６に荒砥石Ｔを
取りつけるために、主軸４を工具取付位置Ｐ２に移動さ
せる。

【００１９】続いて、工具把持部８Ａで荒砥石Ｔを把持
し、工具把持部８Ｂでは荒砥石を把持しない、いわば空
の状態で工具交換装置８を回転させる。そして、工具交
換位置Ｐ１にあった荒砥石Ｔを工具取付位置Ｐ２に移動
させて、主軸４における工具取付部６に取り付ける。工
具取付位置Ｐ２で荒砥石Ｔを主軸４における工具取付部
６に取り付け、荒砥石Ｔが主軸４にクランプされた状態
で、主軸台３を下降させるとともに、コラム２を前進さ
せて、ワークＷの研削加工を行う。このとき、工具取付
部６に荒砥石Ｔを取り付けた状態では、工具取付部６に
取り付けられた荒砥石６が仕上砥石５よりもワークＷ側
に位置している。このため、主軸４を回転させることに
よって、荒砥石ＴでワークＷを荒加工することができる
ようになっている。荒砥石Ｔで所定の研削作業を行って
いる間、工具ローダ９は工具マガジン１０の位置に戻っ
て、次に使用する荒砥石Ｔを工具交換位置Ｐ１まで搬送
してくる。

【００２０】このようにして、最初の荒砥石Ｔによる研
削作業が終了したら、主軸台３を移動させ、主軸４にお
ける工具取付部６に取り付けられた荒砥石Ｔを工具取付
位置Ｐ２まで移動させる。このとき、工具交換位置Ｐ１
には、工具ローダ９によって次に使用される荒砥石Ｔが
搬送されてきている。このときの次に使用する荒砥石Ｔ
は、最初に使用した荒砥石よりも荒さの小さいものが用
いられる。ただし、ここで用いられる荒砥石は荒さが小
さいものであるが、仕上砥石として使用される精度が要
求されるほど荒さの小さいものではない。

【００２１】いま、工具交換装置８は、図１および図２
に示す状態から１８０°回転して工具把持部８Ｂが工具
交換位置Ｐ１に位置しており、工具把持部８Ｂが工具取
り付け位置Ｐ２に位置している。したがって、工具ロー
ダ９によって工具交換位置Ｐ１に搬送されてきた使用前
の荒砥石Ｔを工具把持部８Ｂで把持するとともに、主軸
台３によって工具取付位置２に搬送された使用済みの荒
砥石Ｔを工具把持部８Ａで把持する。

【００２２】それぞれ荒砥石Ｔ，Ｔを把持したら、工具
交換装置８を１８０°回転させて、工具把持部８Ａを工
具交換位置Ｐ１に移動させるとともに、工具把持部８Ｂ
を工具取付位置Ｐ２に移動させる。工具交換位置Ｐ１で
は、使用済みの荒砥石Ｔを工具ローダで受け取って、工
具マガジン１０における所定の位置まで搬送して収納す
る。一方、工具取付位置Ｐ２では、使用前の荒砥石Ｔを
主軸４における工具取付部６に取り付ける。そして、主
軸台３を下降してさらにコラム２を前進させて、ワーク
Ｗの研削を再開する。

【００２３】同様の操作を数回繰り返すと、やがてワー
クＷの仕上研削を行うときがやってくる。仕上研削を行
うときには、主軸台３を移動させ、その前段階で主軸４
における工具取付部６に取り付けて使用していた荒砥石
Ｔを工具取付位置Ｐ２まで搬送する。このとき、工具交
換位置Ｐ１には、新たな荒砥石Ｔを工具ローダ９によっ
て搬送してくることはない。続いて、工具取付位置Ｐ２
で荒砥石を工具交換装置８における工具把持部８Ａ（ま
たは８Ｂ）に受け渡したら、主軸台３を下降させ、コラ
ム２を前進させて、主軸４をワークＷの位置まで移動さ
せる。

【００２４】このとき、主軸４には、仕上砥石５が取り
付けられているので、主軸４を回転させて仕上砥石５を
回転させることによってワークＷの仕上加工を行うこと
ができる。

【００２５】次に、本発明に係るマシニングセンタの変
形例について説明する。図５は、本発明に係るマシニン
グセンタの変形例における主軸部分の側断面図である。
図５に示すように、本変形例に係るマシニングセンタに
おいては、主軸ヘッド３１に主軸３２が回転自在に設け
られている。この主軸３２には、ボルト孔３２ａ，３２
ａが周方向に離間して複数穿設されている。このボルト
孔３２ａ，３２ａに対向して仕上砥石３３の砥石台３６
にボルト孔３６ａ，３６ａが形成されている。このボル
ト孔３６ａ，３６ａにボルトＢ，Ｂを挿入して、主軸３
２におけるボルト孔３２ａ，３２ａに螺合する。このよ
うにして仕上砥石３３を主軸３２に固定する。荒砥石３
４は、プルスタッド３７を有する工具ホルダ３８に保持
されており、主軸３２の工具取付部３５に着脱される。

【００２６】主軸３２には、荒砥石３４を取り付けるた
めの工具取付部３５が形成されている。この工具取付部
３５は、その内周面がテーパ状に形成され、仕上砥石３
３と同心状に配設されている。この工具取付部３５の内
周奥方には、工具ホルダ３８のプルスタッド３７をクラ
ンプする周知のクランプ機構３９が設けられている。し
たがって、この工具取付部３５に荒砥石３４を取り付け
る際には、前記実施形態と同様の工具交換装置を用いる
ことができる。

【００２７】以上、本発明の好適な実施形態について説
明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるもので
はない。たとえば、仕上加工工具として仕上砥石を用
い、工具取付部に取り付けられる工具として荒砥石を用
いたが、たとえば仕上加工工具として高精度を要求され
るようなフライスカッターを主軸に固定することもでき
る。また、工具取付部に取り付けられる工具としては荒
砥石のほか、ドリルなど、研削加工に用いるものではな
い工具とすることもできる。この場合には、たとえばド
リル加工と研削加工を同時に行い、最終的に高精度で被
加工物表面の仕上研削を行うことができる。さらには、
精度をあまり必要としない研磨布を精密研削後の仕上工
具として、工具取付部に取り付けることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のとおり、請求項１に係る発明によ
れば、仕上加工工具は主軸に固定されているため、仕上
加工の精度を高く維持することができる。

【００２９】請求項２に係る発明によれば、仕上加工工
具と工具取付部が同心状に配置されている。さらには、
工具取付部に取り付けられた工具が仕上加工工具よりも
被加工物側に位置するので、仕上加工工具を退避させる
手段や退避場所などは必要とせず、構成を簡素化するこ
とができる。

【００３０】請求項３に係る発明によれば、たとえば荒
研削から仕上研削を行う場合であっても、マシニングセ
ンタの運転を停止させる必要がない。したがって、時間
効率の向上にも寄与するものとなる。

【００３１】請求項４に係る発明によれば、荒研削から
仕上加工まで、工具を交換しながら行うとともに、最後
に仕上工具によって仕上加工を行うことができ、これら
の作業を連続して行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマシニングセンタの主軸部近傍の
側面図である。

【図２】本発明に係るマシニングセンタの正面図であ
る。

【図３】本発明に係るマシニングセンタにおける主軸部
分の側断面図である。

【図４】本発明に係るマシニングセンタにおける主軸部
分の斜視図である。

【図５】本発明の変形例に係るマシニングセンタにおけ
る主軸部分の側断面図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ コラム ３ 主軸台 ４ 主軸 ５ 仕上砥石 ６ 工具取付部 ７ フレーム ８ 工具交換装置 ８Ａ，８Ｂ 工具把持部 ９ 工具ローダ １０ 工具マガジン １０ａ 保持溝 Ｔ 荒砥石 Ｍ マシニングセンタ Ｗ ワーク Ｐ１ 工具交換位置 Ｐ２ 工具取付位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 豊尚 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 (72)発明者 河津 知之 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 Ｆターム(参考） 3C002 AA05 DD04 FF03 GG02 LL01 3C034 AA19 BB02 BB66 DD20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸に取り付けられた工具によって被加
   工物を加工するマシニングセンタにおいて、 前記主軸には、前記被加工物の仕上加工を行う仕上加工
   工具が固定して配設されているとともに、工具を交換可
   能となるように取り付ける工具取付部が形成されている
   ことを特徴とするマシニングセンタ。
2. 【請求項２】 前記仕上加工工具と前記工具取付部とが
   同心状に配設されており、前記工具取付部に取り付けら
   れた工具が前記仕上加工工具よりも前記被加工物側に位
   置するように構成されていることを特徴とする請求項１
   に記載のマシニングセンタ。
3. 【請求項３】 前記工具取付部に取り付けられる工具
   を、工具マガジンに収納されている他の工具と交換可能
   にする自動工具交換装置を備えることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載のマシニングセンタ。
4. 【請求項４】 前記工具取付部には、前記被加工物の荒
   加工を行う荒加工工具が取り付けられることを特徴とす
   る請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のマシニ
   ングセンタ。