JPH0248147A - ワーク着脱方法および同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、旋削加工工作機械の主軸に取付けられている
チャックに把持されるワークの主軸への着脱を迅速且つ
正確に行ないつるワーク着脱方法および同装置に関する
。

［従来の技術］ 従来の旋削加工工作機械の主軸に対するワークの着脱は
、旋削加工終了後、主軸の回転を停止し、該主軸に装着
されているチャックの把持力をゆるめ、該チャックから
加工終了のワークを取り外し、前記チャックに未加工の
別のワーク粗材を把持せしめ、主軸を再び回転せしめ、
次のワーク加工に移る工程の繰り返しであった。

また大小、形状を異にするワークの加工工程に穆る場合
は、該ワークを把持するためチャックを交換し、別形状
のワーク粗材を該チャックに把持せしめ、次の加工工程
に移るのを常とした。

従来のワークローディング方式としては、ａ、リフトア
ンドキャリ型 す、スイングアーム型 Ｃ・シャツトル型 ｄ、ガントリ型 Ｅ、ロボット 等の諸方式がある。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来の諸方式は、いずれもワークの運搬にローダ
を用いるが、ワークを主軸のチャックに直接装着するダ
イレクトローディング方式のものであり、ワーク着脱の
ためのローディング所要時間が長くなり、そのためワー
ク加工全工程の所要時間が長くなり、生産性の向上上問
題視されていた。

すなわち、ローディングの動作としては、チャックにお
けるワークのクランプ動作・・・・・・・・・・・・２
動作 チャックによりワークを抜き上げる動作・・・・・・・
・・・・・２動作 ローダハンドルのクランプ動作 ・・・・・・・・・・・・２動作 加工完成ワークとワーク粗材との入替動作・・・・・・
・・・・・・１動作 チャックにローダがアプローチする動作・・・・・・・
・・・・・２動作 という計９動作を必要とするため、最短ワークローディ
ング所要時間の短縮に限界がある。

また前述のワークローディング各動作を迅速。

正確に行わしめるには難があり、前記迅速、正確なロー
ディングの要請に応えうるためには、機構が複雑となり
、かつ高価なものになるため実現が困難である。

更に、ワークの形状等が変わり、工作機械としての段取
替を必要とする場合、工作精度の復元性、操作性の向上
に劣る点があり、前記工作精度の復元性、操作性の向上
に対しては、更に特別の装置や、特別な配慮を必要とし
、前述の諸欠点を克服する特別の装置や配慮を必要とし
ないワーク着脱方法および同装置の実現が望まれていた
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、旋削加工工作機械において、主軸に取付けら
れるチャックと前記主軸外のチャック取替位置にある別
のチャックとをチャックチェンジャを用いて交換し、ま
たワーク移送装置上にあるワークと前記チャック取替位
置にあるチャック上のワークとをワークローダを用いて
交換し、前記主軸上のワークの旋削加工中に、次の加工
用のチャックの交換準備とワークの交換とを完了してお
くことを特徴とするワーク着脱方法によりワークローデ
ィング所要時間の短縮をはかり、かつワーク取付の正確
さを向上することができ前述の課題を解決することがで
きたものであり、またチャックチェンジャ旋回中心軸の
周りに旋回可能なチャックチェンジャとワークローダ旋
回中心軸の周りに旋回可能なワークローダとが設けられ
、前記チャックチェンジャの旋回範囲は、チャックを旋
削加工工作機械の主軸中心軸位置で主軸を取付けつる主
軸取付位置と該主軸取付位置と前記チャックチェンジャ
旋回中心軸に対し対称位置であるチャック取替位置との
２位置間を移動させつる範囲とされ、また前記ワークロ
ーダの旋回範囲は、ワークをワーク移送装置上のワーク
取替位置と該ワーク取替位置と前記ワークローダ旋回中
心軸に対し対称位置である前記チャック取替位置との２
位置間を移動させつる範囲とされているところのワーク
着脱装置を用いることにより、ワークローディングの所
要時間の短縮化、ワーク取付の正確さを向上することが
可能となり、更にチャックチェンジャによりチャック取
替位置と主軸取付位置との２位置間を旋回移送されるチ
ャックが、底面座上に立設される台形状であり、上面に
ワーク取付面が形成され、軸心上端にワークを保持しつ
る爪機構が突設され、該爪機構は、上先端がワーク把持
部とされ、該ワーク把持部が上昇により軸心寄りに相互
に接近せしめられ、下降により相互に開かれるごとく斜
めに昇降可能に装着されている複数の爪と、前記複数の
爪を把持し軸心方向へ進退可能で常時下方へ付勢されて
いる爪把持体と、該爪把持体とともに軸心方向へ進退可
能な支持体とよりなり、前記底面圧が主軸上端への取付
部とされている構成のチャックをワーク着脱装置に用い
ることにより、前述のワークローディング所要時間の短
縮化とワーク取付の正確さとを更に向上し、前述の課題
を解決することができたものである。

［作用］ 前述の構成とすることにより、主軸にチャックとともに
装着されたワーク粗材の旋削加工中に、チャック取替位
置にあるチャックを異種のチャックと交換することもで
きるし、ワークローダを用いることにより、前記チャッ
ク取替位置にあるチャックに載置されている加工済のワ
ークを、チャックから離してコンベヤのごときワーク移
送装置上に移し変えることと、同時にワーク移送装置上
にある別のワーク粗材を前記チャック取替位置にあるチ
ャックまで運搬し、該チャックにクランプするまての段
取りを主軸位置外で行なうことができ、旋削那工完了後
、予め前記チャック取替位置においてチャックに正確に
クランプされているワーク粗材と主軸上にあるチャック
に把持された加工完了のワークとを、チャックチェンジ
ャを１８０°旋回するという最小限のワーク交換動作の
みによって交換可能とし、加工完了のワークとワーク粗
材との交換時間を短縮し、かくしてワーク加工の全工程
を短縮し、生産性の向上を招来し得たのである。

加工すべきワークの形状等が変り、チャックを交換する
必要かある場合も、すへて旋削加工中にチャック取替準
備と次のワーク粗材のチャック装着とが行なわれ、生産
性の低下を来たさない。

更にチャックを特別の構成のものとすることにより、ワ
ーク交換作業の迅速化、主軸へのワークの取付のより正
確さを実現することができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例により、本発明の詳細な説明す
る。

第１図、第２図に示すごとく、旋削加工工作機械（図示
例は、竪型旋盤）にチャックチェンジャ２とワークロー
ダ３とが設けられ、主軸１０に取付けられるチャック７
と、前記主軸１０外のチャック取替位置８にある別のチ
ャック７とを、チャックチェンジャ２を用いて交換し、
またワーク移送装置１４上にある加工前のワーク１３と
前記チャック取替位置８にあるチャック７上の加工後の
ワーク１３とをワークローダ３を用いて交換し、前記主
？ｌＩ！１０上のワク１３の旋削加工中に、次の加工用
のチャック７の交換準備と加工曲後のワーク１３．１３
の交換とを完了しておく。

前記チャックチェンジャ２とワークローダ３との実施例
としては、第１図、第２図に示すごときものであり、チ
ャックチェンジャ２はチャックチェンジャ旋回中心軸４
周りに旋回可能とされ、チャックチェンジャ駆動モータ
５を介して旋回駆動される。また前記ワークローダ３は
ワークローダ旋回中心軸６周りに旋回可能とされている
。前記チャックチェンジャ２の旋回範囲は、チャック７
を旋削加工工作機械１の主軸中心軸位置９で主軸１０に
取付けうる主軸取付位置と該主軸取付位置と前記チャッ
クチェンジャ旋回中心軸４に対し対称位置であるチャッ
ク取替位置８との２位置間を移動させつる範囲とされ、
また前記ワークローダ３の旋回範囲は、ワーク１３をワ
ーク移動装置１４上のワーク取替位置１５と前記ワーク
ローダ旋回中心軸６に対し対称位置である前記チャック
取替位置８との２位置間を移動させつる範囲とされてお
り、前記チャックチェンジャ２とワークローダ３との両
者を具備することにより前述の課題を解決しうるもので
ある。

本実施例の場合チャック７は前記チャックチェンジャ２
にチャック取替位置８で交換して取付けることができ、
前記チャックチェンジャ２に取付けられたチャック７は
、前記チャックチェンジャ２の回動により、前記チャッ
クチェンジャ旋回中心軸４周りを前記旋削加工工作機械
１の主軸中心軸位置９まで回動し、この位置で主軸１０
に取付けられる。前記チャックチェンジャ２の回動によ
り、回動前主軸１０に取付けられていた別のチャック７
はチャック取替位置８まで回動されている。該別のチャ
ック７には主軸１０上で旋削加工されたワーク１３が把
持されている。

前記主軸１０は、図示例では、主軸駆動ベルト１１を介
して主軸駆動モータ１２により駆動される。

ワーク１３はワーク移送装置１４（図示例ではチェンコ
ンベヤ）上を順次搬送される。加工前のワーク（粗材）
１３は、前記ワーク穆送装置１４上のワーク取替位置１
５で前記ワークローダ３に吊上げられ、該ワークローダ
の回動により、ワークローダ旋回中心軸６周りに回動さ
れ、前記チャック取替位置８に至り、該チャック取替位
置８に位置する空のチャック７に吊下げられ該チャック
７に把持される。前記ワークローダ３の回動により、回
動前前記チャック取替位置８にあるチャック７に把持さ
れていた旋削加工済のワーク１３は前記ワークローダに
吊上げられて前記ワーク取替位置１５まで回動され、該
位置１５で前記ワーク移動装置１４上に吊下げられ外部
に搬送される。

なお前記ワークローダ３は直線的にワーク１３を移送す
る形式のものであってもよい。

前述のごとく、主軸１０上にあって加工済のワーク１３
は、チャック７に把持されたまま主軸１０から外され、
チャックチェンジャ２の回動とともに、チャック取替位
置８に別のチャック７に把持、準備されているワーク（
粗材）１３と交換されて、前記チャック取替位置８に至
る。

前述のチャックチェンジャ２の回動によるワーク１３、
ワーク（粗材）１３の交換は数秒以下の高速で行なわれ
る。前述のワーク（粗材）１３を把持するチャック７は
主軸１０に取付けられ、ただちに刃物台１６に取付けら
れている刃物により旋削加工が施される。

ワーク（粗材）１３が旋削加工されている間に、前述の
ワーク取替位置１５とチャック取替位置８との間の加工
済のワーク１３とワーク（粗材）１３との交換、および
必要な場合チャツク取替位置８におけるチャック７の交
換が行われ、これらの交換所要時間は旋削加工所要時間
に何等影響を及ぼさない。すなわち、生産性の向上に役
立つ。

前記加工済のワークの搬出はすべて次のワーク粗材の加
工中に行なわれる。

第２図中１８は加工中の作業安全および飛沫防止のため
の昇降可能なバックル休である。

前記チャック７は主軸１０との着脱およびワーク１３の
着脱を迅速且つ正確に、特に主軸１０上での加工を精度
高く行いつる形状のものか要請される。例えば、第３図
〜第５図に示す実施例の構成のものか用いられる。

この場合主軸１０は垂直軸である。

前記チャック７は筒状のチャック本体３８の底面圧１９
上に立設される台形状であり、チャック交換の際前記チ
ャックチェンジャ２により回動せしぬられる際、前記チ
ャック７は前記底面圧１９の下面を円形の固定レール１
７．１７上に支承滑動せしめられつつ、前記チャック取
替位置８と主軸中心軸位置９との間を回動せしめられる
。

前記チャック７はチャック本体３８の上面３５に複数の
ワーク取付面３６．３６（第３図の図示例では６面）が
形成され、前記チャック本体３８内には矢印Ａで示す軸
心方向に昇降可能な爪機構２９が内装されている。該爪
機構２９は複数の爪３９（図示例ては３本）、爪把持体
４０、および支持体４１よりなり、前記風３９．３９は
爪把持体４０に斜めに把持され、上先端がワーク１３を
保持しうるワーク把持部３７とされ、該ワーク把持部３
７は前記チャック本体３８の軸心上端に突設され、前記
爪把持体４０の矢印Ａ方向への上昇により前記ワーク把
持部３７，３７は軸心寄りに相互に接近せしめられ、前
記爪把持体４０の下降により相互に開かれるごとく矢印
Ｂ方向に斜めに昇降可能に装着され、前記爪把持体４０
は前記支持体４１に螺着され、該支持体４１は前記爪把
持体４０とともに矢印Ａ方向へ昇降可能とされ、かつス
プリング４２により常時下方へ付勢されている。

従って前記風３９のワーク把持部３７は常時は軸心より
開く方向にすなわちワーク１３を把持し且つ該ワーク１
３をワーク取付面３６に圧着せしめる方向に付勢されて
いる。該ワーク取付面３６．３６のうちのいくつか（図
示例では３面）にはチャックエア吹出口４３が穿設され
、該チャックエア吹出口４３よりのエア吹出量の有無、
大小によりワーク１３のワーク取付面３６への取付の適
否を判別する。

前記チャック７はチャック取替位置８において、第８図
に示すごとくチャックチェンジャ２の両端の支承部３０
に穿設されている支承部３１内に、第７図に示すごとく
、遊嵌せしめられ、前記チャック７の前記支承部３０へ
の位置決めは、前記チャック７の側面に突設されるピン
２４．２４を前記支持腔３１に凹設されるピン溝３２に
挿入することにより行われ、前記チャックチェンジャ２
の回動中、チャック７と支承部３０との相対位置は変ら
ない。前記底面圧１９には、第５図に示すごとく、切欠
２０２０が凹設され、前記ピン２４のピン溝３２への挿
入によりチャックチェンジャ２に対し位置決めされたチ
ャック７は前記チャックチェンジャ２の回動に際し、主
軸中心軸位置９において、第６図、第７図に示すごとく
、主軸１０の取付座２１に突設されている取付鍔３３．
３３間に挿入せしめられる。前記チャック７の主軸１゜
への更に正確な取付位置は、前記取付座１９の下面に凹
設されている基準ビン孔３４．３４への主軸１０上端よ
り突出される基準ビン（図示せず）の嵌挿位置決めによ
り行なわれる。

前記チャック７とワーク１３との軸心位置における正確
な係合は以下のごとくして行なわれる。

この取付位置において前記チャックエア吹出口４３に連
通するチャックエア路２２のチャックエア供給口２６は
、第７図に示すごとく、主軸１０側の取付座２１に開口
する主軸エア路２３と正対せしめられる。前記主軸中心
軸位置９に停止したチャック７の底面座１９の下方よシ
ステム２５が矢印Ｐ方向に上昇すると該ステム２５上端
のテーパ面４４と底面座１９の下面軸心に凹設されてい
るテーバ凹面４５とが圧着嵌合されてチャック７と主軸
１０との軸心は正確に合致せしめられ、同時に前記チャ
ックエア路２２のチャックエア供給口２６は主軸エア路
２３の開口に圧着せしめられる。この位置でチャック７
は上昇せしめられ前記ビン２４はビン溝３２より外れる
。前述のチャック７の主軸１０への正確な取付の後前記
ステム２５の軸心に装着されているステムビン４６を上
昇せしめ前記爪機構２９の支持体４１に当接後頁に上昇
せしめると前記ワーク把持部３７によるワ〜り１３の把
持が外れ、再びステムビン４６を下降せしめるとワーク
把持部３７によるワーク１３の把持および該ワーク１３
のワーク取付面３６への圧着が行なわれる。ここで主軸
エア路２３に通気し、チャックエア吹出口４３よりのエ
ア漏れの有無、大小を判定することによりワーク１３の
チャック７への正確な取付の適否が判別される。

ワーク１３の主軸１０への正確な取付が確認されると、
ただちに主軸１０が回転せしめられワーク１３の旋削加
工が行なわれる。旋削加工終了後、前述と逆にチャック
７と主軸１０との係合が外され、チャックチェンジャの
回動により加工済のワーク１３がチャック７とともにチ
ャック取替位置８間で回動せしめられ該チャック取替位
置８で加工済のワーク１３がチャ・ンク７から取外され
る。

前述のワーク１３の主軸との着脱はすべて自動的に迅速
且つ正確に行なわれる。

次のワーク１３の加工の間に前記チャック取替位置８に
ある加工済のワーク１３はチャック７から取外され、ワ
ークローダ３により、前記ワーク移送装置１４上のワー
ク取替位置１５にあるワーク粗材と交換移送さね、ワー
ク移送装置１４上に移された加工済のワーク１３はワー
ク移送装置１４により外部へ搬送される。

本発明は、前述のチャック７およびワーク１３の迅速交
換を可能とするチャックチェンジャ２、ワークローダ３
等の採用により、第９図に示すごとくチャックストッカ
２７よりの双矢印Ｃ方向のチャック交換、ワークストッ
カ２８よりの双矢印り方向のワーク交換を可能とし、前
記双矢印Ｃ，Ｄ方向のチャック交換、ワーク交換を連動
せしめ、双矢印Ｅ方向のチャック７に装着されたワーク
１３の交換の自動化も可能となり、ＦＭＳシステム全体
の迅速且つ加工精度を落さない自動化にも貢献しうる。

［発明の効果］ 本発明はチャックチェンジャとワークローダとを組合せ
、ワーク加工中にチャックの交換、ワークの交換を可能
とし、予めチャックにワークを装着したまま交換しつる
ため、ワーク粗材と加工済ワークとの主軸における交換
を高速化することができ、短時間に交換可能となり、ま
たワーク加工中に段取替の高精度化、高速化をはかるこ
とが可能となり、旋盤等旋削加工作業におけるネックエ
ンジニアリングの解消が実現でき、チャックの改良とも
あいまって、異形のワーク間の連続加工も可能となり、
工作システム全体としてのＦＭＳ化、ＦＡ化への加工性
を高めることが可能となる効果を奏しつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の平面図、第２図は同上側面図、第３図
はチャックの平面図、第４図は同上（第５図中ＩＶ　−
ＩＶ線）縦断面図、第５図は同上底面図、第６図は主軸
頂面図、第７図はワークチャック装着時の主軸頂部の略
示縦断面図、第８図は第７図中■−■線部分断面図、第
９図はシステム配置線図である。 １・旋削加工工作機械、２　チャックチェンジャ、３　
ワークローダ、４　チャックチェンジャ旋回中心軸、６
：ワークローダ旋回中心軸、７・チャック、８．チャッ
ク取替位置、９：主軸中心軸位置、１０：主軸、１３：
ワーク、１４　ワーク移送装置、１５：ワーク取替位置
、１９　底面座、２９・爪機構、３５；上面、３６・ワ
ーク取付面、３７　ワーク把持部、３８　チャック本体
、３９．爪、４０・爪把持体、 支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、旋削加工工作機械において、主軸に取付けられるチ
   ャックと前記主軸外のチャック取替位置にある別のチャ
   ックとをチャックチェンジャを用いて交換し、またワー
   ク移送装置上にあるワークと前記チャック取替位置にあ
   るチャック上のワークとをワークローダを用いて交換し
   、前記主軸上のワークの旋削加工中に、次の加工用のチ
   ャックの交換準備とワークの交換とを完了しておくこと
   を特徴とするワーク着脱方法。 ２、チャックチェンジャ旋回中心軸の周りに旋回可能な
   チャックチェンジャとワークローダ旋回中心軸の周りに
   旋回可能なワークローダとが設けられ、前記チャックチ
   ェンジャの旋回範囲は、チャックを旋削加工工作機械の
   主軸中心軸位置で主軸に取付けうる主軸取付位置と該主
   軸取付位置と前記チャックチェンジャ旋回中心軸に対し
   対称位置であるチャック取替位置との２位置間を移動さ
   せうる範囲とされ、また前記ワークローダの旋回範囲は
   、ワークをワーク移送装置上のワーク取替位置と該ワー
   ク取替位置と前記ワークローダ旋回中心軸に対し対称位
   置である前記チャック取替位置との２位置間を移動させ
   うる範囲とされていることを特徴とするワーク着脱装置
   。