特表 2024-523279 工具マガジン付き多軸マシニングセンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】工具マガジン付き多軸マシニングセンタ

(51)【国際特許分類】

   B23P 23/00 20060101AFI20240621BHJP

   B23Q 3/157 20060101ALI20240621BHJP

   B23Q 11/00 20060101ALI20240621BHJP

   B23Q 1/48 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

B23P23/00 A

B23Q3/157 C

B23Q11/00 Q

B23Q1/48 F

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023576421

(86)(22)【出願日】2021-10-12

(85)【翻訳文提出日】2024-01-11

(86)【国際出願番号】 EP2021078169

(87)【国際公開番号】W WO2022258208

(87)【国際公開日】2022-12-15

(31)【優先権主張番号】102021000015131

(32)【優先日】2021-06-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523464923

【氏名又は名称】ヴィジェル・ソチエタ・ペル・アツィオーニ

【氏名又は名称原語表記】ＶＩＧＥＬ Ｓ．Ｐ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】スタビオ，ディエゴ

(72)【発明者】

【氏名】フランチェージア ヴィッラ，ダニエーレ

【テーマコード（参考）】

3C002

3C011

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C002AA08

3C002BB04

3C002LL01

3C011BB22

3C048DD10

3C048DD17

(57)【要約】

マシニングセンタが、２つの独立したキャリッジ（１４’，１４”）を備え、キャリッジは、縦方向に沿って延在し且つ支持構造（１２）に上昇位置で固定された一対の平行な水平レール（１６ａ，１６ｂ）により、縦方向並進軸（Ｘ’，Ｘ”）それぞれに沿ってスライド可能に支持されている。キャリッジ（１４’，１４”）の各々は、案内手段（１８’，１８”，２０’，２０”，２４’，２４”）により横方向並進軸（Ｙ’，Ｙ”）及び鉛直並進軸（Ｚ’，Ｚ”）に沿って移動可能な加工ヘッド（２２’，２２”）を支持する。加工ヘッド（２２’，２２”）の各々は、回転支持手段（２６’，２６”）により水平回転軸（Ｙｒ’，Ｙｒ”）周りに回転可能に工具保持スピンドル（２８’，２８”）を支持する。ワーク保持テーブル（３４）は、支持構造（１２）のベース（３０’，３０”）で支持され、水平な縦方向に延在する第１回転軸（Ｘｒ）周りに回転可能である。２つの機械化された工具マガジン（３６’，３６”）は、支持構造（１２）の縦方向両端にあり、スピンドル（２８’，２８”）によってアクセス可能である。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの独立したキャリッジ（１４’，１４”）を備えるマシニングセンタであって、
前記キャリッジの両方が、一対の平行な水平レール（１６ａ，１６ｂ）により、縦方向並進軸（Ｃ’，Ｘ”）それぞれに沿ってスライド可能に支持され、
前記水平レールは、縦方向に沿って延在し、支持構造（１２）に上昇位置で固定され、
前記キャリッジ（１４’，１４”）の各々が、加工ヘッド（２２’，２２”）をそれぞれ支持し、
前記加工ヘッドは、案内手段（１８’，１８”，２０’，２０”，２４’，２４”）それぞれにより、横方向並進軸（Ｕ’，Ｙ”）それぞれ及び鉛直並進軸（Ｚ’，Ｚ”）それぞれに沿って移動可能であり、
前記加工ヘッド（２２’，２２”）の各々は、回転支持手段（２６’，２６”）により水平回転軸（Ｙｒ’，Ｙｒ”）周りに回転可能に工具保持スピンドル（２８’，２８”）を支持し、
当該マシニングセンタ（１０）が、ワーク保持テーブル（３４）と、２つの機械化された工具マガジン（３６’，３６”）とを更に備え、
前記ワーク保持テーブルは、前記支持構造（１２）のベース（３０’，３０”）に支持され、水平な縦方向に延在する第１回転軸（Ｘｒ）周りに回転可能であり、
前記２つの機械化された工具マガジンは、前記スピンドル（２８’，２８”）の各々がアクセス可能となるべく、前記支持構造（１２）の縦方向両端に支持されている、
マシニングセンタ。

【請求項2】

前記案内手段が、前記キャリッジ（１４’，１４”）の各々に対し、前記キャリッジ（１４’，１４”）と一体であり且つ横方向に延在する水平ガイド（２０’，２０”）に沿ってスライド可能なスライダ（１８’，１８”）と、前記スライダ（１８’，１８”）の各々に対し、前記スライダ（１８’，１８”）と一体であり且つ前記加工ヘッド（２２’，２２”）の一方によりスライド可能に係合される鉛直ガイド（２４’，２４”）とを備える、
請求項１に記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項3】

前記回転支持手段が、フォーク状の支持体（２６’，２６”）を備える、
請求項１又は２に記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項4】

前記支持構造（１２）が、ベースを有し、前記ベースは、チップ排出エリア（３２）内へと繋がる少なくとも１つのシュート（３０’，３０”）を備える、
請求項１から３のいずれかに記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項5】

前記ベースは、縦方向において互いに反対側の２つのシュート（３０，３０”）を備え、前記２つのシュートは、中央のチップ排出エリア（３２）内へと繋がる、
請求項４に記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項6】

前記ワーク保持テーブル（３４）が、縦方向において中心であって横方向にオフセットされた位置に配置されている、
請求項１から５のいずれかに記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項7】

前記工具マガジン（３６’，３６”）の少なくとも１つが、回転保持ドラム（３８’，３８”）を備え、前記回転保持ドラムは、その軸が水平且つ横方向となるように配置され、複数の工具（４０’，４０”）を周方向に支持する、
請求項１から６のいずれかに記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項8】

前記工具マガジン（３６’，３６”）の各々には、加工中に前記工具マガジン（３６’，３６”）それぞれを加工切粉から保護するように構成されたシールド（４２’，４２”）が設けられている、
請求項７に記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項9】

前記シールド（４２’，４２”）は、前記工具保持ドラム（３８’，３８”）それぞれに固定されている、
請求項８に記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項10】

前記回転支持手段（２６’，２６”）の各々が、前記鉛直並進軸（Ｚ’，Ｚ”）に平行又は一致する鉛直回転軸（Ｚｒ’，Ｚｒ”）周りに回転可能である、
請求項１から９のいずれかに記載のマシニングセンタ（１０）。

【請求項11】

前記ワーク保持テーブル（３４）は、前記第１回転軸（Ｘｒ）に直交する第２回転軸（Ｈｒ）周りに回転可能に支持される、
請求項１から１０のいずれかに記載のマシニングセンタ（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機械化された工具マガジンを備えた多軸マシニングセンタに関する。

【背景技術】

【0002】

公知のとおり、多軸マシニングセンタは、一般に、ワークに対して２以上の軸に沿って移動可能なマシニングヘッドに取り付けられた電動工具保持スピンドルを備え、ワークに対し、ミリング、ボーリング、及びタッピング等のような異なる機械加工を連続して施すことができる。

【0003】

スピンドルの軸は、水平又は垂直に配置され得る。

【0004】

上記のタイプのマシニングセンタに、機械化された工具マガジンを設けることも知られている。工具マガジンから、スピンドルは、加工ヘッドの空間内での可動性を利用して、様々な加工工程で使用される工具を自動的にピックアップする。

【0005】

公知のタイプの工具マガジンは、電動工具保持ドラムを備え、特にその信頼性が高く評価されている。水平軸を備えたスピンドルの場合、工具保持ドラムは、その軸が水平且つスピンドルの軸に対して直角になるようにして、スピンドルの前に配置され、ピックアップされるべき工具をスピンドルに提示する。

【0006】

生産性を向上させるため、マシニングセンタには、複数のワークを同時に加工すべく、単一の加工ヘッドに取り付けられた複数の平行なスピンドルが設けられてもよい。

【0007】

上記のタイプのマシニングセンタは、一度の位置決め操作でワークに対して多数の機械加工を行えるため、加工精度及び生産性に関して高く評価されている一方、例えば自動車分野や産業分野における小型機械部品のように、特に中・小型ワークには適していないという限界がある。

【0008】

現在、車両のシャシー又はボディの部品等の大型のワークは、異なる加工工具で連続した機械加工を施されている。ワークが、ある加工工具から次の加工工具へと移送されるたびに位置決めし直す必要があるため、結果的に生産性及び加工精度が大幅に低下する。

【0009】

いわゆる複合加工機（multitasking machines）が知られている。複合加工機は、大型のワークに異なる機械加工を行うことができるが、多数の軸、例えば５軸に対して移動可能なスピンドルが単一であり、生産性の点で限界がある。

【0010】

更に、公知の複合加工機は、使用しているスピンドルが単一であるにも関わらず、非常にかさばるため、生産施設内に設置することが困難である。

【発明の概要】

【0011】

したがって、本発明は、車両のシャシー又はボディの部品等の大型のワークを加工できる一方で、中・小型のワークを対象とするマシニングセンタと同様の加工汎用性及び大きさを有する、機械化された工具マガジン付きの多軸マシニングセンタを提供することを目的とする。

【0012】

この目的の範囲内で、本発明は、現在公知の大型ワーク加工用の複合加工機よりもはるかに高い生産性を有する多軸マシニングセンタを提供することを目的とする。

【0013】

この目的、及び以下の説明からより明らかになる他の目的は、請求項１に記載のマシニングセンタによって達成され、従属請求項は本発明の他の有利な特徴を定義する。

【0014】

次に、添付の図面に非限定的な例として示された、いくつかの好ましいが排他的ではない実施形態を参照して、本発明についてより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係るマシニングセンタの概略平面図。

【図2】図１のマシニングセンタの概略側面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面を参照して、本発明に係るマシニングセンタ１０は、支持構造１２を備える。図示される概略実施形態において、支持構造１２は、作業領域ＭＡが画定される箱状の外形を有する。

【0017】

２つの独立したキャリッジ１４’，１４”は、一対の平行な水平レール１６ａ，１６ｂによってスライド可能に支持されている。水平レール１６ａ，１６ｂは、支持構造１２の上昇位置（raised position）、好ましくは上端に固定され、縦方向（longitudinal direction）に延在する。

【0018】

したがって、２つのキャリッジ１４’，１４”の各々が、それぞれの縦方向並進軸Ｘ’，Ｘ”に沿ってスライド可能である。

【0019】

２つのキャリッジ１４’，１４”の各々は、水平ガイド２０’，２０”それぞれに沿ってスライド可能なスライダ１８’，１８”をそれぞれ支持する。水平ガイド２０’，２０”は、キャリッジ１４’，１４”と一体であり、横方向並進軸Ｙ’，Ｙ”それぞれに沿って延在する。

【0020】

スライダ１８’，１８”の各々は、加工ヘッド２２’，２２”をそれぞれ支持している。加工ヘッド２２’，２２”は、それぞれ鉛直ガイド２４’，２４”にスライド可能に支持されている。鉛直ガイド２４’，２４”は、スライダ１８’，１８”と一体であり、鉛直並進軸Ｚ’，Ｚ”それぞれに沿って延在する。

【0021】

特に、加工ヘッド２２’，２２”には、その下端に、フォーク状の支持体２６’，２６”（図２）が設けられている。支持体２６’，２６”は、工具保持スピンドル２８’，２８”を支持し、工具保持スピンドル２８’，２８”が、水平回転軸Ｙｒ’，Ｙｒ”周りに回転可能になる。好ましくは、フォーク状の支持体２８’，２８”は、鉛直回転軸Ｚｒ’，Ｚｒ”周りに回転可能である。鉛直回転軸Ｚｒ’，Ｚｒ”は、それぞれの鉛直並進軸Ｚ’，Ｚ”に平行であり、又は一致する。

【0022】

スピンドル２８’，２８”は、ミリング、ボーリング、タッピング等の機械加工用の異なるタイプの工具を取り付けることができる。

【0023】

本発明の好ましい実施形態によれば、支持構造１２は、チップ排出エリアへと繋がる少なくとも１つのシュート、有利には２つのシュート３０’，３０”を備えるベースを有する。これら２つのシュート３０’，３０”は、縦方向において相互に対向し、中央のチップ排出エリア３２に繋がっている。

【0024】

ベース３０’，３０”は、回転工具保持ドラム３５を支持する。回転工具保持ドラム３５の回転軸Ｘｒは、水平且つ縦方向に延在する。ワーク保持テーブル３４が、ワーク保持ドラム３５に支持される。好ましくは、ワーク保持テーブル３４は、自身の回転軸Ｈｒ周りに回転可能であり、回転軸Ｈｒは、ワーク保持ドラム３５の回転軸に対して直交する。

【0025】

この実施形態において、ワーク保持テーブル３４は、後により詳細に明確化される目的で、有利には、縦方向における中心であって横方向にはオフセットされた位置に配置される（すなわち、ワーク保持ドラム３５の軸が、マシニングセンタの中心線に対して横方向にオフセットされている）。

【0026】

それ自体公知の方法で、加工されるべきワークＷ（破線で略示）は、ワーク保持固定具Ｅ（破線で略示）により、ワーク保持テーブル３４に固定され得る。

【0027】

マシニングセンタ１０には、２つの機械化された工具マガジン３６’，３６”が設けられている。工具マガジン２６’，２６”は、２つのスピンドル２８’，２８”それぞれによってアクセスできるように、支持構造１２の縦方向の両端に配置されている。

【0028】

この実施形態において、２つの工具マガジン３６’，３６”は、複数の工具４０’，４０”を周方向に支持する回転工具保持ドラム３８’，３８”を備える。回転工具保持ドラム３８’，３８”は、これらの軸が水平且つ横方向並進軸Ｙ’，Ｙ”に平行となるように、配置されている。工具マガジン３６’，３６”の各々の内部において、工具４０’，４０”は、１列に、又は２列に、又は工具保持ドラム３８’，３８”それぞれの角度的に離れた複数の列に配列される。このような列は、工具保持ドラム３８’，３８”それぞれの軸に平行に延在する。

【0029】

スピンドル２８’，２８”は、加工ヘッド２２’，２２”それぞれの空間内での可動性を利用して、機械化された工具マガジン３６’，３６”から、様々な加工工程で使用されるべき工具４０’，４０”を自動的にピックアップする。工具が工具保持ドラム３８’，３８”上のどこに配置されているのかに応じて、ドラムは、スピンドル２８’，２８”それぞれに対し、或る列又はその他の列の工具を提示するように回転される。

【0030】

有利には、工具マガジン３６’，３６”には、シールド４２’，４２”が設けられている。本実施形態では、シールド４２’，４２”は、工具保持ドラム３８’，３８”それぞれに固定されている。加工中、工具保持ドラム３８’，３８”は、シールド４２’，４２”それぞれを作業領域ＭＡに向けるようにして回転され、工具マガジン３６’，３６”それぞれを隠して加工切粉から保護する。

【0031】

代替の実施形態において、シールドは、ドラムそれぞれとは独立して移動可能であってもよい。

【0032】

もちろん、上記したマシニングセンタの可動部品の全てが、従来型の駆動システムによって電動化される。従来型の駆動システムは、例えば、電気アクチュエータ、油圧アクチュエータ、及び／又は空圧アクチュエータであり、本分野において慣用的な方法で制御ユニット（図示せず）の影響を受ける。

【0033】

電気／流体制御ユニット４４（図では破線で略示）は、支持構造１２の縦方向両端のうちの１つに選択的に配置される。

【0034】

当然、支持構造１２には、それ自体本分野では慣用的な方法で、１以上の側面に、検査用の扉及び窓（図示せず）が設けられていてもよい。

【0035】

動作中、加工されるべきワークＷは、固定具Ｅで回転テーブル３４に固定される。

【0036】

ワークＷは、両方のスピンドル２８’，２８”によって同時に加工されてもよく、それにより生産性を向上でき、場合によっては公知の解決策に対して生産性が２倍になることさえある。

【0037】

例えば、スピンドル２８’，２８”は、ワークＷの２つの互いに反対側の面に同じ動作を実行してもよく、あるいは、工具マガジン３６’，３６”それぞれから異なるタイプの工具を取り出すことによって完全に独立した異なる動作を実行してもよい。

【0038】

加工中、シールド４２’，４２”は、加工切粉から工具マガジン３６’，３６”を保護し、それにより、加工切粉は、シュート３０’，３０”を介してチップ収集エリア３２内へと落ちる。

【0039】

スピンドル２８’，２８”は、３つのデカルト軸に沿って移動可能であり、更に横方向回転軸Ｙｒ’，Ｙｒ”及び鉛直回転軸Ｚｒ’，Ｚｒ”それぞれを中心に回転可能である。追加の自由度が、ワーク保持テーブル３４の自身の軸周り及びワーク保持ドラム３５の軸周りの回転によって提供される。いかなる大型のワークも、単一の位置決め操作で、実質的に任意の方向及び任意の側で加工され、作業領域ＭＡに向けられる。

【0040】

代替の実施形態において、フォーク状の支持体２６’，２６”は、鉛直回転軸Ｚｒ’，Ｚｒ”を中心として回転できなくてもよい。

【0041】

ワーク保持テーブル３４は、軸Ｈｒ周りに回転可能ではなく、ワーク保持ドラム３５に固定されるようにして取り付けられていてもよい。

【0042】

当業者であれば理解できるように、本発明の利点の１つは、２つのキャリッジ１４’，１４”が、縦方向の並進のため、同じトラック１６ａ，１６ｂを共有していることにある。このように、２つのスピンドル２８’２８”の各々が、他のスピンドルが占める作業領域の半分に縦方向に「進入（trespass）」でき、高い汎用性が得られる。

【0043】

この好ましい実施形態において、回転テーブルの横方向オフセット位置により、スピンドル２８’，２８”は、水平ガイド２０’，２０”（横軸Ｙ’，Ｙ”）の有効ストロークよりも大きなワーク（約２倍の寸法）でさえも加工できる。

【0044】

本発明のいくつかの好ましい実施形態について説明してきたが、当業者であれば当然、クレームの範囲内で様々な修正及び変更を適用することができる。

【0045】

例えば、ワーク保持ドラム３５は、２つのワーク保持テーブルを支持してもよく、２つのスピンドル２８’，２８”が、ワーク保持テーブルそれぞれに取り付けられた２つのより小さなワークを同時に加工してもよい。ここで説明及び図示されたマシニングセンタは、自動車、航空、船舶等の分野におけるシャシー又はボディの部品等のような、より大きなワークを加工するために考案されているが、実際には同じ原理が中・小型ワーク加工用のマシニングセンタにも適用可能であり、いくつかの利点を達成できることが観察されている。

【0046】

更に、ワーク保持テーブルの横方向オフセット位置は、有利ではあるが、本発明の必須の特徴ではないと理解されるべきである。

【0047】

マシニングセンタの様々な可動要素の並進又は回転を許容する案内手段が、例えば転がり軸受や低摩擦スライダ等のような回転支持体又はスライド支持体のように、当業者にとってよく知られており本分野で一般的に使用される技術によって、提供されてもよい。

【0048】

スピンドル２８’，２８”を回転可能に支持するフォーク状の支持体２６’，２６”は、当然、異なる形状の回転支持手段に置き換えられてもよく、例えば、フォークの場合のような２つの平行アームに代えて、単一のアームを備えた回転支持体に置き換えられてもよい。

【0049】

上述のタイプの工具マガジンは、信頼性の点で高く評価されているが、一方又は両方の工具マガジンは、当然、例えばチェーンタイプの工具マガジンのように、異なるタイプであってもよい。

【0050】

最後に、並進／回転軸の機能的順序は当然、説明及び図示されたものに対して変更又は逆転されてもよい。

【0051】

本願が優先権を主張するイタリア特許出願第１０２０２１００００１５１３１号における開示は、参照によりここに組み込まれる。

【0052】

いずれかの請求項で言及されている技術的特徴の後に参照符号が付いている場合、参照符号は、特許請求の範囲の明瞭性の向上のみを目的として含まれている。したがって、このような参照符号は、このような参照符号により例示された各要素の解釈に制限的な影響を及ぼさない。

【図1】

【図2】

【国際調査報告】