专利名称：工件加工设备的制作方法
技术领域：
本发明关于一种用来加工细长形工件诸如滚子和滚筒的设备。
技术背景诸如印刷机的滚筒之类的细长形工件很重而且尺寸很大。并且这类工件需 要经过车削加工、铣削加工以及镗削加工。当利用加工中心在各加工步骤中加 工这种工件时，安装需花时间并且每个步骤的工作量增加。在这种情况下，首 先通过升降架将工件悬挂在工件加工设备的主轴和尾架之间。其次，通过升降 架的渐进操作将工件定位，然后通过主轴和尾架支撑。加工后，将工件从所述 设备中送出并用手输送到加工机床进行后续加工步骤。在后续加工步骤中，再 次进行工件的移入移出操作。如上所述，当又长又重的工件如印刷机滚筒进行车削加工、铣削加工以及 镗削加工时，通过升降架的渐进操作将工件定位在主轴和尾架之间很麻烦。公开号为62-292351号的日本专利申请公开了 一种研磨机，具有一对在工 作头(主轴)和反顶尖头(counter head)(尾架)之间支撑工件的支持台。虽 然日本公开专利号62-292351公开了通过一对支持台支撑工件，该专利公开没 有揭示工件可通过两个支持台在主轴和尾架之间移动。发明内容因此，本发明的目的是提供一种工件加工设备，能够使用工件支撑装置作 为装载机，以及在工件被多个工件支撑装置支撑的状态下，通过在主轴和尾架 之间同步移动所述多个工件支撑装置，方便工件移动的自动操作。为达成上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种加工细长形工件的工 件加工设备，所述工件具有第一端和第二端。所述设备包括多个支撑工件的工 件支撑装置，固定所述工件的第一端并使所述工件绕所述工件的轴线转动的旋 转驱动装置，以及具有尾架轴的尾架，所述尾架轴在所述工件的第二端压抵于 工件的端面中央，设置在各个工件支撑装置内的多个行进驱动装置，以及控制 装置。各个行进驱动装置使得各个工件支撑装置在旋转驱动装置和尾架之间行 进。控制装置同步控制行进驱动装置，借此控制所述工件支撑装置的行进。所 述工件支撑装置设置在所述旋转驱动装置和所述尾架之间，所述工件被所述旋 转驱动装置的主轴和所述尾架的尾架轴紧紧地夹持住。所述尾架能够移近和远离所述旋转驱动装置。
根据本发明的第二方面，提供一种加工细长形工件的工件加工设备，所述 工件具有第一端和第二端。所述设备包括支撑所述工件的多个工件支撑装置， 固定所述工件的第一端并使所述工件绕所述工件的轴线转动的第一旋转驱动 装置，以及固定所述工件的第二端并使所述工件绕所述工件的轴线转动的第二 旋转驱动装置，设置在各工件支撑装置内的多个行进驱动装置，以及控制装置。 各行进驱动装置使得各工件支撑装置在所述第一和第二旋转驱动装置之间行 进，控制装置同步控制行进驱动装置，借此控制所述工件支撑装置的行进。工 件支撑装置设置在所述第一和第二旋转驱动装置之间，所述工件被所述第一旋 转驱动装置的第一主轴或第二旋转驱动设备的第二主轴中的至少一个支撑。所 述第二旋转驱动装置能够移近和远离所述第一旋转驱动装置。
图1是示出了根据第一实施例的复合工件加工设备的整体结构示意图2 (A)至2 (D)是工件在不同加工步骤中状态的说明图3 (A)至3 (C)是工件在不同加工步骤中状态的说明图4 (A)至4 (B)是工件在不同加工步骤中状态的说明图5是示出了根据第二实施例的复合工件加工设备的整体结构示意图6 (A)至6 (D)是工件在不同加工步骤中状态的说明图7 (A)至7 (B)是工件在不同加工步骤中状态的说明图8是根据第二实施例的工件状态的说明图。
具体实施例方式
以下，结合图1至5，说明根据本发明第一实施例的复合工件加工设备。 复合工件加工设备20具有床身22，床身端部设有作为第一旋转驱动装置 的第一主轴箱24。第一主轴箱24设有第一主轴26、卡盘28和尾架轴26a。第 二主轴箱30作为第二旋转驱动装置设置在床身22上。第二主轴箱30设置成 与第一主轴箱24相对。第二主轴箱30通过螺母34与设置在床身22内的滚珠 丝杠32耦合。根据滚珠丝杆32通过伺服马达35转动，第二主轴箱30沿着床 身22的纵向方向往复运动，从而移近和远离第一主轴箱24。第二主轴箱30包 括与第一主轴26同轴的第二主轴36、卡盘38和尾架轴36a。
一对工件支撑装置40和42设置在第一主轴箱24和第二主轴箱30之间。 在各个工件支撑装置40、 42的下部分别设有行进驱动装置50、 60。行进驱动 装置50、 60分别具有伺服马达52、 62，齿轮机构54、 64，以及螺母56、 66。 各伺服马达52、 62分别通过齿轮机构54、 64与螺母56、 66耦合。螺母56、66各自与安装在床身22上的滚珠丝杆44配合。为了让每个工件支撑装置40、 42行进，行进驱动装置50和60由数值控制单元100单独或同步控制。
如图1到2 (D)所示，在工件支撑装置40、 42各自的上部设有支撑件70。 支撑件70各自设有具有自定心机构的固定架装置72。固定架装置72各自包括 多个可开口的固定臂74。固定架装置72各自通过固定臂74分别夹持邻近第一 主轴箱26的工件W第一杆部(第一端)Wal和邻近第二主轴箱36的工件W 第二杆部(第二端)Wa2。在夹持的时候，第一和第二杆部Wal、 Wa2设置成 与第一及第二主轴箱26、 36同轴，并也由稳定臂74支撑以使其不会被晃动。 例如，可以使用SMW—AUTOBLOK的型号为SLU5.1的产品作为固定架装置 72。
如图1所示，复合工件加工设备20包括床身22上方的柱体80，柱体80 设有刀架82。柱体80可沿床身22的纵向方向移动。柱体80可移近和远离第 一及第二主轴箱26和36的轴线。刀架82可垂直移动。
刀架82设有工具夹紧部84，在工具夹紧部84上可拆卸地安装有诸如旋转 刀具的刀具86以及工件检测器87，如图2 (D)所示。与工具夹紧部84安装 在一起的工具可通过自动工具交换机构(图中未示)与各种工具交换。
现在说明复合工件加工设备20的数值控制单元100。
作为控制装置的数值控制单元IOO包括中央处理单元(CPU) 102，只读存 储器(ROM) 104以及随机存取存储器(RAM)106。加工程序存储在RAM106 上。数值控制单元100控制第一主轴26和第二主轴36的转动，柱体80和刀 架82的移动，以及根据加工程序的刀具转动。数值控制单元100通过驱动器 108至110也伺服控制各个伺服马达35、 52和62。进一步，数值控制单元100 控制固定臂74的开闭。
下一步，参考图2 (A)到4 (B)，说明将滚筒形工件W移入移出复合工 件加工设备20的各种操作。如图1所示，在工件W搬入之前，第二主轴箱30 设置在远离第一主轴箱24的初始位置。以下说明的各种操作由作为控制装置 的数值控制单元100执行。
1)移入工件W
如图2 (A)所示，工件W，例如由龙门架(gantry)(图中未示)悬吊着 被移入复合工件加工设备20。工件W放在临时接收部70a上，临时接收部70a 设置在各个工件支撑装置40、 42的支撑部70上。这时，为了接收工件W的第 一杆部Wal和第二杆部Wa2，打开各个工件支撑装置40、 42内固定架装置72 的固定臂74。之后，各个固定架装置72的固定臂74夹住工件W的第一杆部 Wal和第二杆部Wa2，将工件W从各个工件支撑装置40、42的临时接收部70a 上升起。2) 移动各个工件支撑装置并进行中心钻孔
随后，同步控制工件支撑装置40和42，使其移向第一主轴26，借此工件 W被移送到第一主轴26，如图2 (B)所示。
工件W被移送之后，第一主轴26的卡盘28夹紧工件W的第一杆部Wal 。 随后，解除工件支撑装置40的固定臂74对工件W的第一杆部Wal的夹持， 并保持工件支撑装置42的固定臂74对工件W的第二杆部Wa2的夹持。
在这种状态下，第一主轴26转动工件W，并且刀架82上的刀具在第二杆 部Wa2的端面的中心上制出中心孔(图中未示)。
然后，工件支撑装置40的固定臂74夹持工件W的第一杆部Wal，并且解 除第一主轴26的卡盘28对工件W的第一杆部Wal的卡合。
在保持各个工件支撑装置40、42的固定臂74夹住工件W的第一杆部Wal 和第二杆部Wa2的状态下，同步控制工件支撑装置40、 42，使其移向处于初 始状态的第二主轴36，借此，工件W被移送到第二主轴36。
工件W被移送之后，第二主轴36的卡盘38夹紧工件W的第二杆部Wa2。 随后，解除工件支撑装置42的固定臂74对工件W的第二杆部Wa2的夹持， 并保持工件支撑装置40的固定臂74对工件W的第一杆部Wal的夹持。
在这种状态下，第二主轴36转动工件W，并且刀架82上的刀具在第一杆 部Wal的端面的中心上制出中心孔(图中未示)。
然后，工件支撑装置42的固定臂74夹住工件W的第二杆部Wa2，并且解 除第二主轴36的卡盘38对工件W的第二杆部Wa2的卡合。这时，工件W的 第一杆部Wal保持被工件支撑装置40的固定臂74夹持。
之后，如图2 (B)所示，工件支撑装置40、 42被同步移向第一主轴26， 借此，工件W被移送到第一主轴26。
3) 移动第二主轴箱30 第二主轴箱30被移向第一主轴箱24。
4) 通过第一主轴箱30向工件W施加推力
如图2 (C)所示，尾架轴36a与工件W的第二杆部Wa2的中心孔配合。 在这种状态下，通过第二主轴箱30的推力，尾架轴36a被压抵于工件W。通 过这种压力，工件W被压抵于第一主轴箱24，并且尾架轴26a与第一杆部Wal 的端面中心孔配合。
5) 随后，打开各个固定架装置72的固定臂74，通过第一主轴26的卡盘 28夹紧工件W的第一杆部Wal ，并通过第二主轴36的卡盘38抓紧工件W的 第二杆部Wa2。工件W可以同时被第一主轴26和第二主轴36夹紧。之后， 解除各个工件支撑装置40、 42的固定架装置72对工件W的第一杆部Wal和 第二杆部Wa2的夹持。6) 加工操作
随后，如图2(D)所示，在转动第一主轴26和第二主轴36的同时，利用 不同的工具86和工件检测器87，进行粗加工、半精加工、工件检测和精加工。
7) 如图3 (A)所示，通过工件支撑装置42的固定架装置72夹住工件W 的第二杆部Wa2，并解除第二主轴36的卡盘38对工件W的第二杆部Wa2的 卡合。之后，第二主轴30移向其初始位置。
8) 如图3 (B)所示，通过第一主轴26的转动或静止，利用工具86对工 件支撑装置42支撑的工件W的第二杆部Wa2和端面Wb进行加工。
9) 下一步，如图3 (C)所示，第二主轴箱30移向第一主轴箱24。 如图3 (C)所示，尾架轴36a与工件W的第二杆部Wa2的中心孔配合。
在这种状态下，通过第二主轴箱30的推力，尾架轴36a被压抵于工件W。通 过这种压力，尾架轴26a与工件W的第一杆部Wal的端面中心孔配合。
10) 然后，打开工件支撑装置42的固定臂74，并通过第二主轴36的卡盘 38夹紧工件W的第二杆部Wa2。其次，工件支撑装置40的固定架装置72夹 持工件W的第一杆部Wal。之后，解除第一主轴26的卡盘28对工件W的第 一杆部Wal的卡合。
11) 随后，如图4 (A)所示，同步控制各个工件支撑装置40、 42以及第 二主轴箱30，使其连同第二主轴箱30的第二主轴36和工件支撑装置40所支 撑的工件W—起朝第一主轴26相反的方向移动。以这种方式，第二主轴箱30 移动到其初始位置，借此，工件W被移送到第二主轴箱30的初始位置。
12) 随后，如图4 (A)所示，通过第二主轴36的转动或静止，利用工具 86对被工件支撑装置40支撑的工件W的第一杆部Wal和端面Wc进行加工。
13) 移出工件W
下一步，工件支撑装置42的固定架装置72夹住工件W的第二杆部Wa2。 然后，解除第二主轴36的卡盘38对工件W的第二杆部Wa2的卡合。
各个工件支撑装置40、42的固定架装置72保持对工件W的第一杆部Wa2 和第二杆部Wa2的夹持的同时，同步控制工件支撑装置40、 42的行进，借此， 工件W移到第一主轴箱24和第二主轴箱30的中间。之后，解除各个工件支撑 装置40、 42的固定架装置72对工件W的夹持。通过龙门架(图中未示)将工 件W移送出复合工件加工设备20。如图4 (B)所示，工件W由悬吊于龙门 架的悬吊件支撑。
在第一实施例的复合工件加工设备20中，设于第一和第二主轴箱24和30 之间的各个工件支撑装置40、 42的行进被设置成，当工件W被第一主轴26 或第二主轴36抓紧以及当工件W被移出时，通过各个行走驱动装置50、 60 的同步控制来进行控制。结果，当工件W保持被一对工件支撑装置40和42支撑的状态时，通过在 第一主轴箱24和第二主轴箱30之间同步移动工件W，可将各个工件支撑装置 40、 42作为装载机使用。因此，方便了工件移动的自动控制。另外，装载机是 将工件提供到工件加工设备内预定位置的设备。根据第一实施例的复合工件加工设备20，数值控制单元100同步控制各个 行进驱动装置50， 60以及第二主轴箱30并使它们行进。结果，工件W可以移 动到被工件支撑装置和第二主轴箱30支撑的状态。因此，所有将工件加工成 产品的各种加工都可以通过单个设备来完成。并且，根据第一实施例的复合工件加工设备20，各个工件支撑装置40、 42 包括具有自定心机构的固定架装置72。因为这个原因，当各个工件支撑装置 40、 42作为装载机使用时，第一及第二主轴26、 36的轴线O和工件的轴线可 以互相对准。后续的加工可以立即开始。第二实施例以下，结合图5至图8，说明第二实施例的复合工件加工设备120。省略 了与第一实施例相同或对应装置的详细说明。第二实施例的复合工件加工设备120包括尾架130，代替第一实施例的第 二主轴箱30。尾架130设置有尾架轴136a。尾架130利用螺母134与设置在床 身22上的滚珠丝杠32耦合。根据滚珠丝杠32通过伺服马达35的转动，尾架 130沿着床身22的纵向方向往复运动，借此移近和远离主轴箱124。尾架130 包括与主轴126同轴的尾架轴136a。在第二实施例中，主轴箱124对应旋转驱 动装置。随后，结合图6(A)至8，说明将滚筒形工件W从移入到移出复合工件加工 设备120的多个操作。提前在工件W的第一及第二杆部Wal和Wa2的端面中 央设置中心孔(图中未示出)。并且，如图6 (A)至6(D)所示，在搬入工件 W之前，尾架130设置在其远离主轴箱124的初始位置。1) 移入工件W如图6 (A)所示，工件W例如由龙门架(图中未示)悬吊着被移入复合 工件加工设备120。工件W放在各个工件支撑装置40、 42的临时接收部70a 上。在这时，为了接收工件W的第一杆部Wal和第二杆部Wa2，各个工件支 撑装置40、 42的固定架装置72的固定臂74打开。之后，各个固定架装置72 的固定臂74夹紧工件W的第一杆部Wal和第二杆部Wa2，并将工件W从各 个工件支撑装置40、 42的临时接收部70a上提升起。2) 移动工件支撑装置40、 42下一步，如图6 (B)所示，同步控制工件支撑装置40、 42，使其移向主轴126，借此，工件W被移送到主轴126。3) 移动尾架130尾架130也被移向主轴箱124。4) 通过尾架130向工件W施加推力如图6(C)所示，尾架轴136a与工件W的第二杆部Wa2的中心孔配合。在 这种状态下，通过尾架130的推力，主轴尾架136a压抵于工件W。通过这种 压力，工件W压抵于主轴箱124，并且尾架轴126a与第一杆部Wal的端面上 的中心孔配合。5) 随后，打开各个工件支撑装置40、 42的固定臂74，并且主轴126的卡 盘128夹紧工件W的第一杆部Wal。之后，解除各个工件支撑装置40、 42的 固定架装置72对工件W的第一杆部Wal和第二杆部Wa2的夹持。6) 加工操作之后，如图6 (D)所示，在转动主轴126的同时，利用不同的刀具86和 工件检测器87，进行粗加工、半精加工、工件检测和精加工。7) 如图7 (A)所示，工件支撑装置42的固定架装置72夹住工件W的第 二杆部Wa2，并且尾架130移向其初始位置。8) 随后，如图7 (B)所示，通过主轴126的转动或静止，利用刀具86 对工件支撑装置42支撑的工件W的第二杆部Wa2和端面Wb进行加工。9) 移出工件W下一步，各个工件支撑装置40、 42的固定臂74夹住工件W的第一杆部 Wal和第二杆部Wa2。之后，解除主轴126的卡盘128对工件W的卡合。在 保持工件W的第一杆部Wal和第二杆部Wa2被各个工件支撑装置40、 42的 固定臂74夹住的状态下，同步控制和移动工件支撑装置40、 42，借此工件W 移动到主轴箱124和尾架130的中间。之后，解除各个工件支撑装置40、 42 的固定架装置72对工件W的夹持。通过龙门架(图中未示)，工件W被移送 出复合工件加工设备120。在第二实施例的复合工件加工设备120中，设于主轴箱124和尾架130之 间的各个工件支撑装置40、 42的行进被设置成，当工件W被主轴126夹紧时 以及工件W被移出时，通过各个行进驱动装置50、 60的同步控制来进行控制。结果，当工件W被一对工件支撑装置40和42支撑时，通过在主轴箱126 和尾架130之间同步移动工件W，可将各个工件支撑装置40、 42作为装载机 使用。因此，方便了工件移动的自动操作。并且，根据第二实施例的复合工件加工设备120，各个工件支撑设备40、 42包括具有自定心机构的固定架装置72。因为这个原因，当各个工件支撑装 置40、 42作为装载机使用时，主轴箱126与尾架130的尾架轴136a的轴线0以及工件W的轴线可以互相对准。因此，后续的加工可以立即开始。 例如本发明的实施例可作如下修改。如果滚筒形工件在其中部具有一个或两个直径较小的部分，通过在上述各 实施例中的工件支撑装置上设置一个或两个支撑直径较小部分的固定架装置 72，复合工件加工设备可以包括共计三个或四个工件支撑装置。类似的，复合工件加工设备可以包括五个或五个以上具有自定心机构的固定架装置72的工件支撑装置。在上述各实施例中，各个工件支撑装置40、 42可以利用线性马达代替各个 伺服马达52、 62进行移动。在各实施例中，工件不限于滚筒形，也可以是其它的形状。
权利要求
1、一种用于加工细长形工件的工件加工设备，所述工件具有第一端和第二端，所述设备包括多个支撑所述工件的工件支撑装置，固定所述工件第一端并使所述工件绕所述工件轴线转动的旋转驱动装置，以及具有尾架轴的尾架，所述尾架轴在所述工件的第二端压抵于所述工件端面的中央，所述工件支撑装置设置在所述旋转驱动装置和所述尾架之间，所述工件被所述旋转驱动装置的主轴和所述尾架的尾架轴紧紧地夹持住，并且所述尾架能够移近和远离所述旋转驱动装置，其特征在于，还包括设置在各工件支撑装置中的多个行进驱动装置，各个行进驱动装置使得所述各工件支撑装置在所述旋转驱动装置和所述尾架之间行进，以及同步控制行进驱动装置，借此控制所述工件支撑装置行进的控制装置。
2、 如权利要求l所述的工件加工设备，其特征在于所述工件支撑装置支 撑的所述工件与所述旋转驱动装置和所述尾架的尾架主轴同轴。
3、 一种加工细长形工件的工件加工设备，所述工件具有第一端和第二端， 所述设备包括支撑所述工件的多个工件支撑装置，固定所述工件的第一端并使 所述工件绕所述工件的轴线转动的第一旋转驱动装置，以及固定所述工件的第 二端和使所述工件绕所述工件的轴线转动的第二旋转驱动装置，所述工件支撑 装置设置在所述第一和第二旋转驱动装置之间，所述工件被所述第一旋转驱动 装置的第一主轴或第二旋转驱动装置的第二主轴中的至少一个支撑，并且所述 第二旋转驱动装置能够移近和远离所述第一旋转驱动装置，其特征在于，还包 括设置在各工件支撑装置中的多个行进驱动装置，各行进驱动装置使得各个 工件支撑装置在所述第一和第二旋转驱动装置之间行进，以及同步控制行进驱 动装置，借此控制所述工件支撑装置行进的控制装置。
4、 如权利要求3所述的工件加工设备，其特征在于控制装置同步控制 行进驱动装置和第二旋转驱动装置，借此使得所述行进驱动装置和第二旋转驱 动装置行进。
5、 如权利要求3或4所述的工件加工设备，其特征在于所述工件支撑装 置支撑的所述工件与所述第一转动驱动装置的第一主轴和所述第二转动驱动 装置的第二主轴同轴。
全文摘要
复合工件加工设备(20)包括一对支撑细长形工件的工件支撑装置(40)和(42)，第一和第二主轴箱(24)和(30)位于工件支撑装置(40)、(42)的外部。第二主轴箱(30)能够移近和远离第一主轴箱(24)。工件支撑装置(40)、(42)分别包括在第一和第二主轴箱(24)和(30)之间行进的行进驱动装置(50)、(60)。数值控制单元(100)通过同步控制行进驱动装置(50)、(60)来控制各个工件支撑装置(40)、(42)的行进。
文档编号B23Q1/25GK101234470SQ20071030503
公开日2008年8月6日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年1月31日
发明者河合伸浩, 田中直哉, 龙田虎晴 申请人:山崎马扎克公司