JPH07237077A - ワーク加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多数のワークを順次に連続して加工するＮＣ工
作機械を小型・省スペースで低コストなものにするとと
もにワークの種々取付け姿勢に対応できるようにする。 【構成】 前後左右の２軸方向に軸送りされる水平なテ
ーブル２上に、複数のワーク１を整列させて保持するワ
ークストッカー４と、ワーク１の単品を保持するワーク
加工用取付治具７を設置し、テーブル２の上方定位置に
主軸ヘッド９を設置し、主軸ヘッド９にワーク搬送機構
11を取り付ける。ワーク搬送機構11は、上下動するチャ
ック12の動きとテーブル２の軸送り機能を利用して、ワ
ークストッカー４と取付治具７の間でワーク１の受け渡
しを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ（数値制御）工作
機械で機械部品などの多数のワークを連続して加工する
ワーク加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】軸受などの小物ワークについて、フライ
ス加工などの特定の加工を全自動で行う場合、従来、Ｎ
Ｃ（ Numerical Control）機能を持つ工作機械と、複数
のワークを整列させて保持するワークストッカーと、ワ
ークストッカーと工作機械間でワークの自動受け渡しを
するワーク搬送装置（ロボット）とを、それぞれ別々に
設置して使用するのが普通であった。

【０００３】ワーク搬送装置はＮＣ制御されるいわゆる
ロボットで、ワークストッカーに収納されている複数の
ワークのうち１つを取り出し、そのワークを搬送して取
付治具に引き渡す。取付治具は、受け取ったワークを自
動的にクランプして保持する。次に、この状態から主軸
ヘッドと取付治具を相対接近移動させて、主軸ヘッドの
工具で取付治具に保持されたワークに所定の加工を行
う。

【０００４】１個のワークの加工が完了すると、ワーク
搬送装置が加工済みワークを取付治具から取り出して搬
送し、ワークストッカーに戻す。引き続いてワーク搬送
装置がワークストッカーから別のワークを取り出し、上
述のワーク搬送ならびに加工の動作が繰り返し行われ
る。

【０００５】また、工作機械の主軸にワーク交換フィン
ガーを装着し、主軸ヘッドとテーブルとの相対移動によ
り、ワークマガジンとワーク取付け治具との間でワーク
の受け渡しを自動的に行うようにした自動ワーク交換装
置も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置は、工
作機械とワークストッカー、ワーク搬送装置が別体で、
しかも、それぞれ独自の駆動手段を必要とするため、設
備全体が大型化し、全体の設備費が高くなっていた。特
に、ワーク搬送装置は、ワークストッカーと工作機械の
取付治具との間でチャックを上下前後左右に移動させて
ワークの受け渡しを行う機構のために、搬送装置全体が
複雑で大きな設置スペースを必要とし、ＮＣ式ワーク加
工装置全体を大型化、高コスト化させていた。

【０００７】また、工作機械の主軸にワーク交換フィン
ガーを装着するタイプの従来技術の場合、ワーク搬送機
構（ロボット）を使用するものに比べると全体としてコ
ンパクトな構造が得られるものの、ワーク交換フィンガ
ーが主軸と同軸方向にしか移動し得ないため、加工の種
類によって要求されるワークの取付け姿勢との関係から
使用できないこともあり、用途に限界がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、この種のワーク
加工装置を小形コンパクト化するとともに、ワークの種
々取付け姿勢に対応できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ＮＣ制御により前後左右の２軸方向に送
り駆動されるテーブルと、前記テーブルの上方定位置に
昇降可能に設置され、ワークを加工するための工具を着
脱自在に保持し得る主軸ヘッドを具備するものにおい
て、前記テーブル上に、複数のワークを着脱自在に保持
するワークストッカーと、ワークを着脱自在に位置決め
保持するワーク取付治具とを設置し、かつ、前記主軸ヘ
ッドに、前記ワークストッカーと前記取付治具との間で
ワークの自動受け渡しを行うワーク搬送機構を設置して
なり、前記テーブルの送り機能と主軸ヘッドの送り機能
とを利用して前記ワーク搬送機構によるワークの自動受
け渡しを行うことを特徴とするワーク加工装置を提供す
るものである。テーブルは、前記２軸方向のほかに上下
方向にも移動可能なものであってもよい。

【００１０】ワーク搬送機構は、主軸ヘッドに進退自在
に支持された、ワークを着脱自在に把持するチャック
と、チャックを主軸ヘッドの軸線と平行な位置と主軸ヘ
ッドの軸線に対して傾斜した位置との間で揺動させるた
めの第一の駆動手段と、チャックを進退駆動するための
第二の駆動手段とで構成することができる。第一および
第二の駆動手段としては、たとえばエアシリンダあるい
はそれと同等の機能を有するものを採用することができ
る。

【００１１】ワークストッカーは、一例として、軸線と
平行な複数列のワーク保持部を外周に配設した回転可能
なドラムの形態を取ることができ、ワーク保持部が所定
の割出し位置に来るように回転させる駆動源を備えるの
が望ましい。

【００１２】また、主軸ヘッドに、取付治具に保持され
たワークの位置を検出するためのセンサを設置すること
ができる。

【００１３】

【作用】ＮＣ機能を持った工作機械のテーブル上にワー
クストッカーと取付治具を設置し、主軸ヘッドにワーク
搬送機構を設置したことで、テーブルと主軸ヘッドのＮ
Ｃ送り機能を利用して、ワークストッカーとワーク搬送
機構間、及び、ワーク搬送機構と取付治具間のワーク受
け渡しや、取付治具と主軸ヘッド間の相対移動によるワ
ーク加工が可能となって、設備全体の駆動源の共用によ
る縮小化、設備全体の小型化、低コスト化が容易とな
る。

【００１４】ワーク搬送機構に、チャックを主軸ヘッド
の軸線と平行な位置と主軸ヘッドの軸線に対して傾斜し
た位置との間で揺動させるための第一の駆動手段を設け
ることにより、チャックで把持したワークの姿勢ないし
は向きを主軸ヘッドの軸線に対して傾斜させることがで
きるので、加工の種類に応じた姿勢でワークを取付治具
に供給することが可能となる。

【００１５】ワークストッカーが回転ドラムの形態をと
る場合、テーブル上のより小さいスペースで多くのワー
クを収納できる。さらに、回転駆動源を備えることによ
り、テーブルの駆動と回転ドラムの駆動の組合せでワー
ク搬送機構との間のワーク受け渡し動作の高速化が可能
となる。

【００１６】主軸ヘッドにセンサを設置して、このセン
サの検出信号に基づいて取付治具のワークの位置出しを
行うことにより、加工精度が向上するばかりでなく、テ
ーブルまたは主軸ヘッドの駆動源が位置センサの駆動源
として利用でき、ワーク位置検出機能を有する多機能な
ワーク加工装置のよりコンパクト化、低コスト化が可能
となる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例について図面を参照して説明す
ると、図１に示されるワーク加工装置はワーク１をフラ
イス加工等するＮＣ機であって、ワーク１として等速自
在継手の外輪が例示されてある。

【００１８】このワーク加工装置は、水平なテーブル２
上にワークストッカー４と取付治具７を設置し、その上
方に主軸ヘッド９とワーク搬送機構１１を設置してあ
る。主軸ヘッド９はＺ方向に昇降可能で、下端部に突出
した回転駆動される主軸に工具１０が着脱自在に装着さ
れる。図示実施例では、ワーク１の大径部 1ａの内面に
軸方向に形成された溝を仕上げるためのボールエンドミ
ルが工具１０として例示されてある。

【００１９】テーブル２は、ＮＣ機のテーブル駆動部３
に支持され、水平方向に前後左右、つまり、Ｘ軸とＹ軸
（図の紙面に垂直な方向）の２軸方向に軸送りされる。
ワークストッカー４と取付治具７は、テーブル２と一体
となって移動する。なお、テーブル２は、Ｘ軸、Ｙ軸に
加えてＺ軸方向にも送り駆動されるものであってもよ
い。

【００２０】ワークストッカー４は、複数のワーク１を
整列させて離脱可能に保持するもので、例えば図１及び
図３に示されるような多角筒体の回転ドラム５と、回転
ドラム５を間欠回転させるインデックス機構付きの駆動
源６を備える。回転ドラム５の外周の軸方向の複数列そ
れぞれに、所定間隔で複数のワーク１が嵌挿されて自動
クランプされる。ワーク１は、例えばカップ状の大径部
1ａと、大径部 1ａから一体に同軸に延在する小径部 1
ｂから成り、小径部 1ｂが回転ドラム５に嵌挿される。

【００２１】取付治具７は、ＮＣ機に用いられるワーク
加工用治具で、自動クランプ機能を備える上部でワーク
単品を着脱自在に保持する。取付治具７は、ワーク１の
加工内容に対応した取付角度に設置され、例えばワーク
１の大径部 1ａの内面に軸方向に溝などをフライス加工
する場合は、図１及び図２に示されるように、テーブル
２上に固定された傾斜台８上に取付治具７が一定の傾斜
角θで傾斜させて設置される。そして、ワーク１は、取
付治具７に傾斜角θの方向から挿入されて保持される。

【００２２】ワーク搬送機構１１は、ワークストッカー
４と取付治具７の間で単品のワーク１の自動受け渡しを
するもので、ワーク１を把持するための開閉式のチャッ
ク１２を有する。このワーク搬送機構１１は、主軸ヘッ
ド９の側壁に固定された固定ブラケット１３に、チャッ
ク１２を上下動可能に、かつ、搬送機構全体がＸ方向に
所定の傾斜角θの範囲で揺動するように取り付けられ
る。

【００２３】例えばワーク搬送機構１１は、全体を支持
する揺動板１４と、揺動板１４を揺動させる第１シリン
ダ１６と、チャック１２を上下動させる第２シリンダ１
７を備える。揺動板１４はその下部にて支軸１５で固定
ブラケット１３に連結され、支軸１５を中心として揺動
可能である。第１シリンダ１６は、固定ブラケット１３
の上部に揺動可能に支持され、そのピストンロッドの先
端が揺動板１４の上部に連結される。この第１シリンダ
１６の作動で、揺動板１４が支軸１５を支点にして、所
定の傾斜角θの範囲で往復回転揺動する。揺動板１４の
前面の上下２箇所に上部支持板１８と下部支持板１９が
一体に突設され、上部支持板１８の下面に第２シリンダ
１７が固定される。上下の支持板１８、１９を摺動可能
に貫通する４本のガイドロッド２０の上端に昇降板２１
が固定され、この昇降板２１に第２シリンダ１７のピス
トンロッドの先端が結合される。下部支持板１９の下方
に突出する各ガイドロッド２０の下端にチャック１２と
その開閉駆動源２２を取り付ける。第２シリンダ１７の
作動でチャック１２とガイドロッド２０のユニットが所
定のストロークで上下動する。

【００２４】主軸ヘッド９の固定ブラケット１３には、
必要に応じて位置センサ２３がワーク搬送機構１１に併
設させて取り付けられる。位置センサ２３は、固定ブラ
ケット１３から下方に延びるパイプ部材２４の下端に取
り付けられたタッチセンサなどで、後述するように取付
治具７に保持されたワーク１の位置等を検出する。

【００２５】次に、上記実施例のワーク加工装置の動作
例を説明する。

【００２６】図１のワーク加工前の平常状態において、
ワーク搬送機構１１はＺ方向に設置され、チャック１２
は上限位置にある。外部からワークストッカー４に収納
されたワークのうちの選択された１つのワーク１を加工
する指令が出されると、駆動源６により、指令されたワ
ーク１が真上に来るように割り出しが行われて回転ドラ
ム５が回転するとともに、テーブル２がＸＹ方向に移動
して、指令されたワーク１をワーク搬送機構１１のチャ
ック１２の真下に位置させる。

【００２７】このワーク移動にタイミングを合わせてワ
ーク搬送機構１１の第２シリンダ１７が作動し、図４に
示すようにチャック１２が降下して閉じ、指令されたワ
ーク１の大径部 1ａを把持する。チャック１２がワーク
１を把持すると、第２シリンダ１７でチャック１２を上
昇させて、ワーク１をワークストッカー４から上方に取
り出す。

【００２８】ワークストッカー４からチャック１２でワ
ーク１を取り出すと、図５に示すように、ワーク搬送機
構１１の第１シリンダ１６が作動して揺動板１４を所定
の傾斜角θに傾斜させる。この傾斜によりチャック１２
に保持されたワーク１と取付治具７が軸合わせされる。
この状態から、第２シリンダ１７を作動させてチャック
１２を取付治具７に向けて前進させ、ワーク１を取付治
具７に挿入する。すると、取付治具７は挿入されたワー
ク１を自動クランプする。このようにしてワーク１が取
付治具７に引き渡されると、チャック１２が開いてワー
ク１から離脱し、第２シリンダ１７の、続いて第１シリ
ンダ１６の作動で、ワーク搬送機構１１が元の位置まで
後退する。

【００２９】次に、図６に示すように、テーブル２がＸ
Ｙ方向に移動して、また、主軸ヘッド９がＺ方向に移動
して、取付治具７のワーク１の大径部 1ａ内に位置セン
サ２３が挿入される。図示する実施例では、ワーク１が
等速自在継手の外輪であって、その椀状の開口部に複数
の溝が形成されており、工具１０はこの溝を仕上げるた
めのものである。したがって、この場合、位置センサ２
３はワーク１の大径部1ａの内面にある溝の位置、つま
り、ワークの軸線を中心とした溝の角度位置を検出する
ことになる。そして、仮に溝の角度位置がずれているこ
とが検出されたときは、そのまま開始すると工具１０が
ワーク１の溝以外の部分を加工してしまうことになるの
で、位置センサ２３からの検出信号に基づいて、取付治
具７がワーク１の角度位置を自動的に修正する。このた
めに取付治具７は、工作機械の分野でよく知られている
ような自動割出機能を備えている。

【００３０】次に、主軸ヘッド９が上方に退避した状態
でテーブル２がＸＹ方向に移動して工具１０の下方にワ
ーク１を位置させた後、図７に示すように、主軸ヘッド
９がＺ方向に下降して、取付治具７に位置決め保持され
たワーク１の大径部 1ａ内面に工具１０が進入し、上記
溝のような所定位置の加工が開始される。

【００３１】ワーク１の加工が完了すると、主軸ヘッド
９が上昇して工具１０を退避させた後、ワーク搬送機構
１１が上記と逆の動作を遂行し、その結果、加工された
ワーク１が取付治具７からチャック１２で取り出され、
ワークストッカー４に戻される。

【００３２】以後、上記動作が繰り返し行われて、ワー
クストッカー４に保持された複数のワーク１の加工が順
次に連続して行われる。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限るものでは
ない。例えば、テーブル上で複数のワークを保持するワ
ークストッカーは、ワークをテーブル上の定位置に平面
状に整列させるもの等であってもよいが、回転ドラムで
複数のワークを上下多段に、かつ、テーブル上で上下に
回転移動可能に保持するようにすると、テーブル上のよ
り小さいスペースで多くのワークが保持でき、更に、テ
ーブルの駆動と回転ドラムの駆動の組合せでワーク搬送
機構との間のワーク受け渡し動作の高速化が可能とな
る。

【００３４】また、ワークの加工内容によっては、テー
ブル上に取付治具を垂直に設置する場合もあり、このよ
うな場合のワーク搬送機構は、チャックを上下動だけさ
せる構造のものが適用される。また、ワーク搬送機構の
チャックは、ワークの形状に対応するものが適用され
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上の構成により、次なる効果
を奏する。

【００３６】ＮＣ駆動するテーブル上にワークストッカ
ーと工作機械の取付治具を設置し、工作機械の主軸ヘッ
ドにワーク搬送機構を設置して、テーブルおよび主軸ヘ
ッドの動きを利用してワークストッカー、ワーク搬送機
構、取付治具の間のワーク受け渡しを自動化したので、
テーブルおよび主軸ヘッドの駆動源がワーク搬送機構の
駆動源として共用でき、ワーク加工装置全体の小型化、
低コスト化が実現できる。

【００３７】また、チャックを主軸ヘッドの軸線と平行
な位置と主軸ヘッドの軸線に対して傾斜した位置との間
で揺動させることができるので、チャックで把持したワ
ークの姿勢ないしは向きを主軸ヘッドの軸線に対して傾
斜させることができ、加工の種類に応じた姿勢でワーク
を取付治具に供給することが可能となる。これにより、
主軸にワーク交換フィンガーを装着するタイプの従来技
術のような用途に限界があるといった問題が解消する。

【００３８】回転ドラムの形態をしたワークストッカー
を採用することにより、テーブル上のより小さいスペー
スで多くのワークを収納できるので、一層の小型化、省
スペースが図れる。さらに、回転駆動源を備えることに
より、テーブルの駆動と回転ドラムの駆動の組合せでワ
ーク搬送機構との間のワーク受け渡し動作の高速化が可
能となる。

【００３９】主軸ヘッドにセンサを設置して、そのセン
サからの検出信号に基づいて取付治具のワークの位置出
しを行うようにすれば、加工精度が向上するばかりでな
く、テーブルまたは主軸ヘッドの駆動源が位置センサの
駆動源として利用でき、ワーク位置検出機能を有する多
機能なワーク加工装置のよりコンパクト化、低コスト化
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるワーク加工装置の要部の
側面図。

【図２】図１装置のＡ−Ａ矢印からの部分正面図。

【図３】図１装置のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】図１装置のワークストッカーからのワーク取出
し時の側面図。

【図５】図１装置の取付治具へのワーク挿入時の側面
図。

【図６】図１装置のワーク位置検出時の側面図。

【図７】図１装置のワーク加工時の側面図。

【符号の説明】

１ ワーク ２ テーブル ４ ワークストッカー ６ 回転駆動源 ７ 取付治具 ９ 主軸ヘッド １０ 工具 １１ ワーク搬送機構 ２３ 位置センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＣ制御により前後左右の２軸方向に送
   り駆動されるテーブルと、前記テーブルの上方定位置に
   昇降可能に設置され、ワークを加工するための工具を着
   脱自在に保持し得る主軸ヘッドを具備するものにおい
   て、 前記テーブル上に、複数のワークを着脱自在に保持する
   ワークストッカーと、ワークを着脱自在に位置決め保持
   するワーク取付治具とを設置し、かつ、前記主軸ヘッド
   に、前記ワークストッカーと前記取付治具との間でワー
   クの自動受け渡しを行うワーク搬送機構を設置してな
   り、前記テーブルの送り機能と主軸ヘッドの送り機能と
   を利用して前記ワーク搬送機構によるワークの自動受け
   渡しを行うことを特徴とするワーク加工装置。
2. 【請求項２】 前記ワーク搬送機構が、前記主軸ヘッド
   に進退自在に支持された、ワークを着脱自在に把持する
   チャックと、前記チャックを主軸ヘッドの軸線と平行な
   位置と主軸ヘッドの軸線に対して傾斜した位置との間で
   揺動させるための第一の駆動手段と、前記チャックを進
   退駆動するための第二の駆動手段を具備することを特徴
   とする請求項１のワーク加工装置。
3. 【請求項３】 前記ワークストッカーが、軸線と平行な
   複数列のワーク保持部を外周に配設した回転可能なドラ
   ムの形態を有し、ワーク保持部が所定の割出し位置に来
   るように回転させる駆動源を備えることを特徴とする請
   求項１又は２のワーク加工装置。
4. 【請求項４】 前記主軸ヘッドに、前記取付治具に保持
   されたワークの位置を検出するためのセンサを設置した
   ことを特徴とする請求項１又は２のワーク加工装置。