专利名称：加工中心的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于抑制沿左右方向(X轴方向)的占有宽度的立式加工中心。
背景技术：
立式加工中心通过将工件定位在加工台上，然后将刀具安装在垂直主轴的下端，在对工件进行加工时，使工件与刀具进行三维(3轴方向)相对运动。即，该加工中心使刀具相对于工件沿X轴方向(左右方向)、Y轴方向(前后方向)、Z轴方向(上下方向)进行相对移动而对工件进行加工。
在上述3轴方向的相对移动中，沿X轴方向的相对移动一般为刀具(主轴)不移动而使得加工台移动(例如，参照特开2000-158217号公报)。
但是，由于使加工台沿X轴方向移动，而造成在其结构上难以缩短加工中心整体上在X轴方向(左右方向)的占有宽度(左右方向的尺寸)，即难以在结构上使加工中心整体上宽度减小的问题。
在这一方面，参照图4(a)、(b)，例如，以对沿X轴方向的宽度为最大可加工的宽度Wmax的工件A在其左端部附近加工孔H1、并然后在其右端部附近加工孔H2的情况为例进行说明。
首先，将工件A定位在加工台100上。如(a)所示，使加工台100沿X轴的正方向移动，使得安装在主轴101的前端(下端)的刀具102的下方位于要对工件A进行加工的位置。然后，使主轴101沿着Z轴的负方向移动而进行穿孔加工以形成孔H1。然后，如(b)所示，使加工台100沿X轴的负方向移动，使刀具102的下方位于要对工件A进行下一加工的位置。然后，使主轴101沿着Z轴的负方向移动而进行穿孔加工以形成孔H2。
在对上述的孔H1进行加工时，如(a)所示，基本上整个工件A相对于主轴101位于其右侧，相反地，在对上述的孔H2进行加工时，如(b)所示，基本上整个工件A相对于主轴101位于其左侧。即，工件A沿X轴方向在其最大加工宽度Wmax的大致2倍的范围内移动。因此，该加工中心整体在X轴方向上的占有宽度至少需要为2Wmax，而不能更窄。因此，例如，当沿X轴方向并列设置多个加工中心时，总体上沿X轴方向的占有宽度将变得很大。
因此，希望可以缩短加工中心沿X轴方向的占有宽度，并且可以解决当沿X轴方向并列设置多个(例如3台或3台以上)其X轴方向的占有宽度缩短的加工中心时所带来的问题(例如维修、刀具更换、切屑处理等问题)。
发明内容
本发明提供一种用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征在于它具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Y轴方向(前后方向)以及Z轴方向(上下方向)移动而不能沿X轴方向(左右方向)移动的主轴；具有仅沿C轴方向(绕Z轴旋转)旋转的水平工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；设置在上述装置主体侧上述旋转台的后方、在Y-Z平面具有换刀位置的自动换刀装置；与上述装置主体独立地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台沿C轴方向的旋转以及所述主轴沿Y轴方向以及Z轴方向的移动对所述工件安装面上的工件进行加工，并且基于所述主轴和所述自动换刀装置沿Y轴方向以及Z轴方向的相对移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
在此情况下，通过上述旋转台绕C轴方向的旋转以及所述主轴沿Y轴方向的移动的组合，即，通过使旋转台的工件安装面绕C轴方向旋转、并且垂直的主轴沿Y轴方向移动，可以将工件安装面上的任意点定位在主轴前端(下端)的刀具安装部的正下方。因此，在将工件安装在旋转台的工件安装面上并将刀具安装在主轴的刀具安装部上时，可以将工件上面的任意点定位在刀具的正下方。在该状态下，通过使主轴旋转并且沿Z轴方向下降，可以由刀具对工件上面的任意位置进行加工。
如此，由于可以通过旋转台绕C轴方向的旋转以及所述主轴沿Y-Z平面的移动而将工件上面的任意位置定位在刀具的正下方、并从而进行加工，与使加工台沿X轴方向移动而进行加工的情况相比，可以使装置主体沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于在装置主体的前侧设置旋转台、在旋转台的后方设置自动换刀装置，并在自动换刀装置后方设置与上述装置主体独立地构成的分离式控制盘，从而也可以由该设置而使得加工中心整体上沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于可以通过主轴与自动换刀装置在Y-Z平面内的相对移动，两者都不沿X轴方向移动地在两者之间进行换刀，从而也可以使得加工中心沿X轴方向的占有宽度变窄。
根据本发明，其特征为所述自动换刀装置可以沿Y轴方向移动。
此时，因为自动换刀装置可以沿Y轴方向移动，当在主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀时，通过使得两者沿Y轴方向互相靠近地移动，与仅使其中之一移动的情况相比，可以缩短换刀时间。
本发明提供一种用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征为它具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Z轴方向移动而不能沿Y轴以及X轴方向移动的主轴；具有仅沿C轴方向旋转的水平工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；使所述旋转台沿Y轴方向移动的滑动基座；设置在上述装置主体侧的上述旋转台的后方、在Y-Z平面具有换刀位置并且可以沿Y轴方向移动的自动换刀装置；以及与上述装置主体独立/分开地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台沿C轴方向的旋转、所述滑动基座沿Y轴方向的移动以及所述主轴沿Z轴方向的移动对所述工件安装面上的工件进行加工，并且基于所述主轴沿Z轴方向的移动和所述自动换刀装置沿Y轴方向的移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
在此情况下，通过上述旋转台绕C轴方向的旋转以及滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动的组合，即，通过使旋转台的工件安装面绕C轴方向旋转和滑动基座的移动，使得工件安装面沿Y轴方向移动，可以将工件安装面上的任意点定位在主轴前端(下端)的刀具安装部的正下方。因此，在将工件安装在旋转台的工件安装面上并将刀具安装在主轴的刀具安装部上时，可以将工件上面的任意点定位在刀具的正下方。在该状态下，通过使主轴旋转并且沿Z轴方向下降，可以由刀具对工件上面的任意位置进行加工。
如此，由于可以通过旋转台绕C轴方向的旋转以及滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的移动而将工件上面的任意位置定位在刀具的正下方、并从而进行加工，与使加工台沿X轴方向移动而进行加工的情况相比，可以使装置主体沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于在装置主体的前侧设置旋转台、在旋转台的后方设置自动换刀装置，并在自动换刀装置后方设置与上述装置主体独立地构成的分离式控制盘，从而也可以由该设置而使得加工中心整体上沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于可以通过主轴与自动换刀装置在Y-Z平面内的相对移动，两者都不沿X轴方向移动地在两者之间进行换刀，从而也可以使得加工中心沿X轴方向的占有宽度变窄。
根据本发明，其特征为所述自动换刀装置安装在所述滑动基座上，伴随着所述滑动基座沿Y轴方向的移动而与所述旋转台一起沿Y轴方向。
此时，由于自动换刀装置安装在使旋转台沿Y轴方向移动的所述滑动基座上，即，旋转台与自动换刀装置安装在同一滑动基座上，所以不需要专门用以使该自动换刀装置移动的机构或驱动源，从而可以简化该部分结构。
根据本发明的加工中心，其特征为具有从所述旋转台的下方经由所述自动换刀装置朝向后方延伸设置、将切屑输送至设置在所述自动换刀装置与所述分离式控制盘之间的回收地点的切屑输送装置。
此时，因为分离式控制盘与上述装置主体独立地构成、并设置在所述自动换刀装置后方，所以可以在自动换刀装置与分离式控制盘之间设定切屑的回收地点。从而可以通过切屑输送装置将在装置主体侧产生的切屑从所述旋转台的下方经由所述自动换刀装置输送至该回收地点。
如此，因为分离式控制盘与上述装置主体独立地构成、在自动换刀装置与分离式控制盘之间设定切屑的回收地点、并通过切屑输送装置将切屑沿Y轴方向朝该切屑回收地点输送至后方，从而可以容易地将该切屑输送装置容纳在该加工中心的X轴方向的占有宽度内。
根据本发明的特征在于，所述分离式控制盘可以向后方移动，并且在移动至后方的状态下在所述分离式控制盘与所述装置主体之间形成操作空间。
在该情况下，因为分离式控制盘可以向后方移动，并且在移动至后方时在该分离式控制盘与所述装置主体之间形成操作空间，从而可以提高操作者进入该操作空间例如在自动换刀装置上安置或卸下刀具时的操作性。
根据本发明的特征在于，具有与所述分离式控制盘电连接的、设置成在所述装置主体的前侧可以向上方退让的操作盘。
在该情况下，由于操作盘设置成位于所述装置主体的前侧并可以向上方退让，所以该操作盘在例如操作者相对旋转台安装或拆卸工件时不会造成防碍。而且，由于操作盘退让至上方，即使是在例如沿X轴方向(左右方向)并列设置多个加工中心时，处于退让状态的操作盘也不会进入相邻的加工中心一侧。
本发明提供一种用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征在于它具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Z轴方向以及Y轴方向移动而不能沿X轴移动的主轴；具有仅沿C轴方向旋转的水平工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；使所述旋转台沿Y轴方向移动的滑动基座；设置在上述装置主体侧上述旋转台的后方、在Y-Z平面具有换刀位置并且可以沿Y轴方向移动的自动换刀装置；以及与上述装置主体独立地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台绕C轴方向的旋转、所述滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动以及所述主轴沿Z轴方向的移动，对所述工件安装面上的工件进行加工，或基于所述主轴沿Z轴方向的移动和所述自动换刀装置相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
在此情况下，通过上述旋转台绕C轴方向的旋转以及滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动的组合，即，通过使旋转台的工件安装面绕C轴方向旋转和滑动基座相对于所述主轴的相对移动，使得工件安装面沿Y轴方向移动，可以将工件安装面上的任意点定位在主轴前端(下端)的刀具安装部的正下方。因此，在将工件安装在旋转台的工件安装面上并将刀具安装在主轴的刀具安装部上时，可以将工件上面的任意点定位在刀具的正下方。在该状态下，通过使主轴旋转并且沿Z轴方向下降，可以由刀具对工件上面的任意位置进行加工。
如此，由于可以通过旋转台绕C轴方向的旋转以及滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的移动而将工件上面的任意位置定位在刀具的正下方、并从而进行加工，与使加工台沿X轴方向移动而进行加工的情况相比，可以使装置主体沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于在装置主体的前侧设置旋转台、在旋转台的后方设置自动换刀装置，并在自动换刀装置后方设置与上述装置主体独立地构成的分离式控制盘，从而也可以由该设置而使得加工中心整体上沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄。
此外，由于可以通过主轴与自动换刀装置在Y-Z平面内的相对移动，两者都不沿X轴方向移动地在两者之间进行换刀，从而也可以使得加工中心沿X轴方向的占有宽度变窄。
图1为从右侧观察时实施例1的加工中心1沿Y-Z平面的剖面图；图2为除去支柱17、Z轴滚珠丝杠43、Z轴用伺服马达48等时的加工中心1的俯视图；图3是示出该加工中心的工作的模式图；图4(a)、(b)为说明传统的加工中心的工作的模式图；图5为示出与图1相似的、实施例2的加工中心1A的图。
具体实施例方式
下面根据
本发明的实施例。在各附图中具有相同符号的部分具有相同的结构和作用，将不对其进行重复说明而适当地省略。
<实施例1>
在图1、图2中示出了作为本发明所涉及的加工中心的一个示例的实施例1的加工中心1。其中，图1为从右侧观察时加工中心1沿Y-Z平面的剖面图，而图2为示出加工中心1的装置主体10以及旋转台12的俯视图。只是在图2中为了便于说明，省略了支柱17、Z轴用滚珠丝杠43、Z轴用伺服马达48等。
在以下说明中，加工中心1的X轴、Y轴、Z轴按照立式加工中心的一般定义设定如下。将图2中的上下方向作为加工中心1的“X轴方向(左右方向)”，图1以及图2中的左右方向作为加工中心1的“Y轴方向(前后方向)”，图1中的上下方向作为加工中心1的“Z轴方向(上下方向)”。此外，将X轴、Y轴、Z轴的正负方向定为如图所示。为了便于说明，将X轴、Y轴、Z轴的原点设定为后面所述的旋转台12的工件安装面52的旋转中心O。
如图1、图2所示，加工中心1具有构成该装置主体10的一部分的主轴11、设置在该装置主体10的前侧的旋转台12、设置在该旋转台12后面的自动换刀装置(ATC)13、设置在该ATC13后面的分离式控制盘14、设置在该装置主体10前侧的可以退让的操作盘15。下面从装置主体10开始依次说明。
装置主体10由将该装置主体10整体设置在机床地面F上时作为基础的基体16、通过该基体16而沿Y轴方向可移动地支持的支柱17、通过该支柱17沿Z轴方向可移动地支持的头部18、通过该头部18而可旋转地支持的主轴11作为主要构成部件而构成。
其中，如图2所示，在基体16的上部形成有一对导轨20、21。该导轨20、21分别沿Y轴方向设置在基体16上部左端部附近(图2的上端部附近)以及右端部附近(图2的下端部附近)。该导轨20、21例如分别由两个其中与长方向方向垂直的方向的截面形成为朝向上方的凸不等边三角形的倾斜面所组成。
所述导轨20、21为沿Y轴方向引导后述的支柱17的导向面。在基体16的上部沿X轴方向的大致中央部位，如图1所示，在Y轴方向的前侧与后端形成有支持部22和23。该支持部22和23是用于直接保持一用于使后述的支柱17沿Y轴方向移动的Y轴用滚珠丝杠31的丝杠轴32的支持部。基体16形成为其前面视图为大致门形，而在Y轴方向形成为贯穿的空间S。该空间S用以在其中设置后述的ATC13以及切屑输送装置60。
支柱17安装在上述基体16的导轨20、21的导向面上，使得该导轨20、21可以沿Y轴方向移动。在支柱17的下面，沿X轴方向的大致中央部位在后侧形成有支持部24。该支持部24设置在上述基体16侧的后侧的支持部23的前方。该支持部24用于支持后面所述的Y轴用滚珠丝杠31的螺母33。在基体16侧的前侧的支持部22的后方以二点划线所示出的支持部24示出了当支柱17移动至前方时的支持部24的位置。
如图2所示，在支柱17的前端形成有一对导轨26、27。该导轨26、27分别沿Z轴方向设置在支柱17的前端的左端部附近(图2的上端部附近)以及右端部附近(图2的下端部附近)。该导轨26、27用于引导后面所述的头部18的Z轴方向的移动。在支柱17的前端沿X轴方向的大致中央部位，如图1所示，在上侧以及下侧分别形成有支持部28、30。该支持部28、30是用于直接保持一用于使得后面所述的头部18沿Z轴方向移动的Z轴用滚珠丝杠43的丝杠轴44的支持部。
在上述支柱17和上述基体16之间安装有Y轴用滚珠丝杠31。该Y轴用滚珠丝杠31具有丝杠轴32、螺母33、以及安装它们之间的多个滚珠(未示出)。其中丝杠轴32沿Y轴方向设置。更具体地，设置在Y-Z平面上并与Y轴平行。该丝杠轴32在其前端侧由上述基体16的前侧的支持部22通过轴承而可旋转地支承，在其后端侧由上述基体16的后侧的支持部23通过轴承而可旋转地支承。在丝杠轴32的后端即从支持部23向后方突出的部分通过联轴器35而与Y轴伺服马达36的输出轴37连接。与丝杠轴32相对，螺母33固定在上述支柱17的支持部24上并与该丝杠轴32螺纹接合。该螺母33为双螺母并消除了间隙。
如上结构的Y轴用滚珠丝杠31通过Y轴伺服马达36的正转经联轴器35使得丝杠轴32正转，从而使得螺纹接合的螺母33朝Y轴方向的正方向(后方)移动。如此，使得与螺母33接合成一体的支柱17朝后方移动。另一方面，通过Y轴伺服马达36的反转经联轴器35使得丝杠轴32反转，从而使得螺母33朝Y轴方向的负方向(前方)移动。如此，使得与螺母33接合成一体的支柱17朝前方移动。此时，支柱17的Y轴方向(前后方向)的移动经由上述基体16的导轨20、21的引导而以良好的精度进行。此外，通过控制Y轴伺服马达36的旋转角度可能精确地控制支柱17在Y轴方向的位置。
头部18可以沿上述支柱17的导轨26、27在Z轴方向移动。在该头部18的后面，沿X轴方向的左端部附近(图2的上端部附近)以及右端部附近(图2的下端部附近)分别形成有可沿上述导轨26、27滑动的导向部38、40。此外，在该头部18的后面，在X轴方向的大致中央部位的上侧形成有支持部41。该支持部41设置在上述支柱17的上侧的支持部28的下方。该支持部41用于支承后面所述的Z轴用滚珠丝杠43的螺母45。在支柱17的下侧的支持部30的上方以二点划线所示出的支持部41示出了当头部18移动至下方时的支持部41的位置。
在上述头部18和上述支柱17之间安装有Z轴用滚珠丝杠43。该Z轴用滚珠丝杠43具有丝杠轴44、螺母45、以及安装于它们之间的多个滚珠(未示出)。其中丝杠轴44沿Z轴方向设置。更具体地，设置在Y-Z平面上并与Z轴平行。该丝杠轴44在其上端侧由上述支柱17的上侧的支持部28通过轴承而可旋转地支承，在其下端侧由上述支柱17的下侧的支持部30通过轴承而可旋转地支承。在丝杠轴44的上端即在该丝杠轴44的从支持部28向上方突出的部分通过联轴器47而与Z轴伺服马达48的输出轴50连接。与丝杠轴44相对，螺母45固定在上述头部18的支持部41上并与该丝杠轴44螺纹接合。
如上结构的Z轴用滚珠丝杠43通过Z轴伺服马达48的正转经联轴器47使得丝杠轴44正转，从而使得螺纹接合的螺母45朝Z轴方向的正方向(上方)移动。如此，使得与螺母45接合成一体的头部18朝上方移动。另一方面，通过Z轴伺服马达48的反转经联轴器47使得丝杠轴44反转，从而使得螺母45朝Z轴方向的负方向(下方)移动。如此，使得与螺母45接合成一体的头部18朝下方移动。此时，头部18的Z轴方向(上下方向)的移动经由支柱17的导轨26、27的引导而以良好的精度进行。此外，通过控制Z轴伺服马达48的旋转角度可精确地控制头部18在Z轴方向的位置。
主轴11具有沿Z轴方向的旋转中心(垂直的旋转中心)，通过上述头部18而被可旋转地自由支承。该主轴11具有在其前端即下端部的刀具安装部51，并通过主轴电机(未示出)而沿正反方向被旋转地驱动。
如上所述，装置主体10具有基体16、支柱17、头部18以及主轴11。因此，支柱17经由Y轴伺服马达36的旋转而通过Y轴用滚珠丝杠31相对于基体16沿Y轴方向移动。此外，头部18经由Z轴伺服马达48的旋转而通过Z轴用滚珠丝杠43相对于支柱17沿Z轴方向移动。通过上述头部18而被可旋转地自由支承的主轴11以及安装在其下端的刀具安装部51上的刀具可以设置成经分别由Y轴伺服马达36和Z轴伺服马达48的旋转而沿Y轴方向以及Z轴方向移动。即，主轴11以及刀具可以通过Y轴和Z轴伺服马达36、48的旋转而在Y-Z平面上移动。
如图1、图2所示，旋转台12设置在装置主体10的前侧。在本实施例中，该旋转台12形成为俯视呈正方形的形状，在其上面具有工件安装面52。该旋转台12由电机(未示出)而沿C轴(以Z轴为中心的旋转控制轴)方向以旋转中心O为中心进行旋转驱动。如上所述，该旋转中心O为X轴、Y轴以及Z轴的原点。在本实施例中，该旋转台12不沿A轴(以X轴为中心的旋转控制轴)以及B轴(以Y轴为中心的旋转控制轴)的方向旋转，亦不沿X轴、Y轴、Z轴中的任一方向移动。此外，对于该旋转台12，从本发明的目的即缩短该加工中心1的X轴方向(左右方向)的占有宽度考虑，并非一定要禁止沿Y轴方向以及Z轴方向的移动。但是从简化结构的观点来考虑仅沿C轴方向的旋转已足够。
ATC(自动换刀装置)13位于上述旋转台12的后方并设置在上述基体16的空间S内。如图1、图2所示，该ATC13具有水平的圆板状的刀库(刀具箱)53、以及驱动其旋转的伺服马达54。如图2所示，该刀库53在其外周附近沿周边方向等分位置上形成有多个刀具保持部55。该刀库53的直径形成为与装置主体10(或基体16)的X轴方向的占有宽度基本相同。由此ATC不沿装置主体10的左右方向鼓出，并且应确保尽可能多的刀具保持部55。
伺服马达54设置在上述刀库53的旋转中心上直接驱动该刀库53，并控制其旋转角度。该刀库53以及伺服马达54总是与旋转中心垂直(与Z轴平行)并且位于Y-Z平面上。ATC13整体可通过移动机构(未示出)而沿Y轴方向移动。即，从图1所示的退让位置朝箭头K方向(Y轴方向的负方向)移动，使刀具保持部55位于换刀位置(ATC点)P，在换刀后从该ATC点P回复到退让位置。如此，通过使得ATC13可以沿Y轴方向移动，与ATC13不能沿Y轴方向移动而只有主轴11可以沿Y轴方向移动的情况相比，可以缩短换刀时间。
分离式控制盘14设置在上述ATC13的后面。该分离式控制盘14与装置主体10分离地单独(独立)形成。在该分离式控制盘14中，容纳有用于控制上述Y轴伺服马达36、Z轴伺服马达48、主轴电机、旋转台12驱动电机的动作的控制盘。该分离式控制盘14可以从图1所示的预定位置朝该位置后方向(Y轴方向的正方向)的退让位置(未示出)移动。
该分离式控制盘14与装置主体10通过机床上的导管56连接。该机床上的导管56上，设置有使该分离式控制盘14与装置主体10电气连接的电线。该机床上的导管56中的水平部分57设置在比操作者M高的位置上以使当操作者M在后面所述的操作空间R内进行操作时不会受到防碍，并且，为使得其一部分可以向分离式控制盘14的后方退让而构成为可以伸缩(未示出)。当将分离式控制盘14设置在退让位置时，在该分离式控制盘14与装置主体10之间形成有操作空间R。
操作盘15通过设置在该机床上的导管56中的电线与上述分离式控制盘14电气连接。该操作盘15设置在以箱状覆盖上述旋转台12的上方的加工空间N的盖58的前面。在该盖58的前面下侧部分，设置有用于在旋转台12上安装工件、拆卸加工后的工件的开关门(未示出)。该操作盘15可以在当操作者M进行操作时的操作位置(图1中的虚线)以及其上方的退让位置(图1中的实线)之间沿Z轴方向(上下方向)移动。当该操作盘15位于退让位置时不会防碍操作者M对旋转台12安装、拆卸工件。
在上述加工中心1中还设置有用于排出因加工工件而产生的切屑的切屑输送装置60。如图1所示，该切屑输送装置60从旋转台12下方开始经ATC13的下方朝装置主体10的后方延伸。该切屑输送装置60例如由输送机(带)构成，将因加工在旋转台12上而产生的切屑经ATC13的下方输送至ATC13与分离式控制盘14之间的回收地点61。所输送的切屑落入设置在该回收地点61上的斗/桶62即其上面作为投入口而开口的桶62内而进行回收。回收切屑的桶62通过使上述分离式控制盘14朝退让位置移动从而在加工中心1的后方(背面侧图1的右侧)取出。
如图2所示，上述加工中心1构成为从具有主轴11的装置主体10开始、其它的构成要件的全部即旋转台12、ATC13、分离式控制盘14、操作盘15以及切屑输送装置60都容纳在该装置主体10沿X轴方向的占有宽度内，以使得沿装置主体10的X轴方向(左右方向)的占有宽度相同以及位于其内侧位置。
下面说明具有上述结构的加工中心1的动作。
在加工中心1中，其主轴11在加工工件时可以通过基体16相对于支柱17的Y轴方向的移动以及支柱17相对于头部18的Z轴方向的移动而在Y-Z平面上的图1中由a、b、c、d所包围的区域内移动。其中在Y轴方向上，旋转台12可以从旋转中心O(X轴、Y轴、Z轴的原点)稍前方(b，c)至旋转台12后端的后方(a，d)之间移动。因此，从原理上讲，可以加工具有沿Y轴方向从旋转中心O至d之间的距离的2倍大小的尺寸的工件。此外，主轴11可以在换刀时移动至图1中的e、f、g位置。
下面参照图3的模式图进一步进行说明。在该图中，示出了以在其俯视图与旋转台12具有相同形状的、即正方形的工件W的4个角落上开孔H3、H4、H5和H6的例子。使旋转台12沿C轴方向旋转，可以使孔H3-H6中的任一个在该图中的Y轴以及主轴11的移动范围c(b)-d(a)内移动。如此，通过旋转台12沿C轴方向的旋转、主轴11沿Y轴方向的移动，可以将孔H3-H6中的任一个设置在主轴11的可加工范围即移动范围c-d内，而且可以通过使主轴11沿Z轴方向移动而加工孔H3-H6。
同样地，可以通过主轴11对工件W的任意地方进行加工。如图3中的示例，在原理上，加工中心1的X轴方向(左右方向)的占有宽度具有正方形的旋转台12的对角线的长度就已足够。与此相对，如现有技术中的说明，使加工台沿X轴方向移动的加工中心需要具有为旋转台12一边长度的大致2倍的长度的X轴方向占有宽度。
如上所述，根据本实施例1的加工中心1，通过使主轴11沿Y轴方向以及Z轴方向移动并使得旋转台12沿C轴方向旋转，可以构成X轴方向的占有宽度较窄的加工中心1。
因此，在该加工中心1沿左右方向(X轴方向)并列布置多台(例如3台或3台以上)时可缩短总体上沿X轴方向(左右方向)的占有宽度。
而且，在3台或3台以上的加工中心1沿左右方向并列布置时，除了布置在两端位置的2台以外，对于位于中间部位的另一加工中心1，就不能从装置主体10的侧面一侧(在左侧面一侧或右侧面一侧)进行装置主体10的维修或对ATC13的刀库53进行人工换刀或切屑处理。
而在本实施例中，如上所述，控制盘作为与装置主体10独立的分离式控制盘14可以向后方进行退让，并在向后方退让时在装置主体10与分离式控制盘14之间形成操作空间R。因此，可以确保以较大的操作空间R进行装置主体10的维修或对ATC13的人工换刀或切屑处理等。此外，因为通过切屑输送装置60而将切屑输送至位于ATC13与分离式控制盘14之间设置的回收地点61、即设置在操作空间R的回收地点61，所以可以在分离式控制盘14退让时简单地将回收切屑的桶62取出。
<实施例2〉在图5中示出实施例2所涉及的加工中心1A。该图与上述实施例1中的图1相当。将主要说明在图5中与图1所示结构及作用的不同点。因此，对上述图1所示的部分以及相同结构或作用的部件标以相同的符号并适当省略对其重复说明。
在上述实施例1中使得旋转台12不沿Y轴方向移动而是使得支柱17沿Y轴方向移动。在本实施例2中，与此相反，使得支柱17A不沿Y轴方向移动而是使得旋转台71沿Y轴方向移动。
如图5所示，本实施例所涉及的加工中心1A具有构成装置主体10A的一部分的主轴11A、设置在该装置主体10A的前侧的旋转台12A、设置在该旋转台12A后面的自动换刀装置(ATC)13A、和设置在该ATC13A后面的分离式控制盘14。
装置主体10A具有基体16A、固定在机床面F上的支柱17A、通过该支柱17A沿Z轴方向可移动地支持的头部18A、通过该头部18A而可旋转地支持的主轴11A。
在基体16A的上面形成有沿Y轴方向的Y轴滑动面70。该Y轴滑动面70上安装有滑动基座71。该滑动基座71构成为可沿Y轴滑动面70滑动而沿Y轴方向移动。在滑动基座71的前端侧安装有以旋转中心O为中心沿C轴方向(以Z轴为中心的旋转方向)旋转的旋转台12A。
在该旋转台12A的上面设置有用于放置工件(未示出)的平面状的工件放置面52A。此外，在安装该旋转台12A的滑动基座71的后端侧固定有撑杆72。在该撑杆72上固定着自动换刀装置13A。该自动换刀装置13A本身与图1所示实施例1中的自动换刀装置13相同，也具有刀库53、以及直接旋转驱动该刀库53旋转的伺服马达54。
上述滑动基座71通过设置在基体16A后端的伺服马达36A经由滚珠丝杠(未示出)而沿Y轴方向移动。该滚珠丝杠与图1所示Y轴用滚珠丝杠31相同。滑动基座71的移动范围在图5中以两点划线(符号71a，71b)示出。
其中符号71a表示在起始点(以实线示出)的滑动基座71的前端的移动限度(前进界限)。从该起始点至该前进限度的距离与该图中行程St2(ATC的行程)相当。这行程相当于当起始点(以实线示出)的自动换刀装置13A移动至换刀位置P时的移动距离。另一方面符号71b表示在起始点(以实线示出)的滑动基座71的后端的移动限度(后退界限)。因此，从符号71a至符号71b之间形成滑动基座71的移动范围，该移动范围相当于行程St1(Y轴行程)。
在图5中操作空间R的上方，位于装置主体10侧的导管56A与位于分离式控制盘14侧的导管56B断开、而在该两者之间以松弛的状态悬置有用于电气连接该装置主体10和分离式控制盘14的配线。这样可使得当分离式控制盘14向后方退让时具有充足的长度。
此外，在本实施例中，也可以使得支柱17A的例如上半部如同上述实施例1可沿Y轴方向移动、主轴11A可沿Y轴方向移动。此时，在加工工件以及换刀时，也可以通过主轴11A以及滑动基座71的共同移动(相对移动)而使得主轴11A沿Y轴方向移动。
此外，自动换刀装置13A并非一定要安装在滑动基座71上，只要在可沿Y轴方向移动的范围内，也可以与滑动基座71独立/分开地设置。此时，在换刀时使自动换刀装置13A移动就足以满足要求，从而可以避免在加工工件时的不必要的移动。
如上所述，根据本发明所涉及的加工中心(如实施例1、2所涉及的加工中心1、1A)，可以使得沿X轴方向(左右方向)的占有宽度变窄，并且可以解决当沿左右方向并列设置多台加工中心时所带来的问题、即如上所述装置主体10、10A维修、ATC13、13A的刀具更换、切屑处理等问题。
上面基于本发明的实施例进行了说明，但是本发明所述实施例是例示性的而非限制性的。此外，本发明的范围如后附技术方案所述而不限于所述实施例的内容。因此，在技术方案范围内的变形或变更都属于本发明的范围内。
权利要求
1.一种加工中心，是用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征在于具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Y轴方向以及Z轴方向移动而不能沿X轴方向移动的主轴；具有仅沿C轴方向旋转的水平的工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；设置在上述装置主体侧的上述旋转台的后方、在Y-Z平面上具有换刀位置的自动换刀装置；与上述装置主体独立地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台沿C轴方向的旋转以及所述主轴沿Y轴方向以及Z轴方向的移动对所述工件安装面上的工件进行加工，或基于所述主轴和所述自动换刀装置沿Y轴方向以及Z轴方向的相对移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
2.根据权利要求1所述的加工中心，其特征在于所述自动换刀装置可以沿Y轴方向移动。
3.一种加工中心，是用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征在于具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Z轴方向移动而不能沿Y轴以及X轴方向移动的主轴；具有仅沿C轴方向旋转的水平工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；使所述旋转台沿Y轴方向移动的滑动基座；设置在上述装置主体侧的上述旋转台的后方、在Y-Z平面上具有换刀位置并且可以沿Y轴方向移动的自动换刀装置；与上述装置主体独立地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台沿C轴方向的旋转以及所述滑动基座沿Y轴方向的移动以及所述主轴沿Z轴方向的移动对所述工件安装面上的工件进行加工，或基于所述主轴沿Z轴方向的移动和所述自动换刀装置沿Y轴方向的移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
4.根据权利要求3所述的加工中心，其特征在于所述自动换刀装置安装在所述滑动基座上，伴随着所述滑动基座沿Y轴方向的移动而与所述旋转台一起沿Y轴方向。
5.根据权利要求1所述的加工中心，其特征在于具有从所述旋转台的下方经由所述自动换刀装置的下方朝向后方延伸设置、将切屑输送至设置在所述自动换刀装置与所述分离式控制盘之间的回收地点的切屑输送装置。
6.根据权利要求1所述的加工中心，其特征在于所述分离式控制盘可以向后方移动，在移动至后方的状态下在所述分离式控制盘与所述装置主体之间形成操作空间。
7.根据权利要求1所述的加工中心，其特征在于具有与所述分离式控制盘电连接的、设置成在所述装置主体的前侧可以向上方退让的操作盘。
8.一种加工中心，是用于加工安装在加工台上的工件的立式加工中心，其特征在于具有在前端具有刀具安装部、可相对于装置主体沿Z轴方向以及Y轴方向移动而不能沿X轴方向移动的主轴；具有仅沿C轴方向旋转的水平的工件安装面、并设置在上述装置主体的前侧的旋转台；使所述旋转台沿Y轴方向移动的滑动基座；设置在上述装置主体侧的上述旋转台的后方、在Y-Z平面上具有换刀位置并且可以沿Y轴方向移动的自动换刀装置；与上述装置主体独立地构成、设置在所述自动换刀装置后方的分离式控制盘，基于上述旋转台沿C轴方向的旋转以及所述滑动基座相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动以及所述主轴沿Z轴方向的移动对所述工件安装面上的工件进行加工，并且基于所述主轴沿Z轴方向的移动和所述自动换刀装置相对于所述主轴沿Y轴方向的相对移动在所述主轴和所述自动换刀装置之间进行换刀。
全文摘要
本发明提供一种加工中心，它可以通过旋转台沿C轴方向的旋转以及所述主轴在Y－Z平面上的移动而将工件的任意位置定位在刀具正下方而进行加工，与使加工台沿X轴方向移动而加工时相比，可以使得装置主体沿X轴方向的占有宽度变窄。此外，通过在装置主体的前侧设置旋转台、在其后设置ATC，并在ATC后方设置与装置主体独立的分离式控制盘，可以使得加工中心沿X轴方向的占有宽度变窄。
文档编号B23P23/00GK1575894SQ20041006978
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月19日 优先权日2003年7月18日
发明者谷口孝男, 安藤敏行, 山田光广, 村井和孝, 吉村雄一郎, 西田二郎, 小滨笃, 野间重人, 乘松途夫, 儿玉诚一, 小池治彦 申请人:爱信艾达株式会社, 山崎马扎克株式会社