JP4052764B2

JP4052764B2 - Whole surface machining method

Info

Publication number: JP4052764B2
Application number: JP21064999A
Authority: JP
Inventors: 要後藤; 昭彦高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: JP2001001234A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多軸の工作機械と加工テーブル装置とを備えた加工ステーションにおいてワークを全面加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−２２５７６１号公報の図１３〜図１７には、多軸の工作機械と加工テーブル装置とを対向配置し、これら工作機械と加工テーブル装置のそれぞれに旋回動とチルト動を行わせることで、工作機械とワークとの相対的な位置決めを容易且つ迅速に行えるようにした加工ステーションが開示されている。
【０００３】
また、上記の先行技術の他に加工ステーションに数値制御（ＮＣ）された多軸の工作機械と加工テーブル装置とを設け、工作機械自身によってワークまたはワークを取付けたパレットを加工テーブル装置へ搬送するようにしたものが特開昭５５−７０５４３号公報、特開昭５５−１１２７５３号公報及び特開平９−２２５７６１号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行例によれば、ワークの任意の面を加工し得るのであるが、唯一ワークのパレットへの取付け面（パレットを用いず直接ワークをテーブルに取付ける場合はテーブルへの取付け面）については加工することができない。
【０００５】
ワークの全面を加工するには、ワークを取り外して再度同じ手順を踏まなければならず、時間がかかってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係るワークの全面加工方法は、主軸に対し加工工具を着脱可能とするとともに当該主軸にワーク取付用パレットを着脱可能とした多軸工作機械と、この多軸工作機械にてワークを加工する際にパレットを固定する多軸加工テーブル装置とを備えた加工ステーションで加工するものとし、その加工手順は以下の工程から構成されるようにした。
▲１▼工作機械によってワークを第１のパレットに取付けるとともに加工テーブル装置に移載する工程。
▲２▼加工テーブル装置に第１のパレットを介して保持されているワークの少なくともパレットに対する取付け面を除いた他の面を加工する工程。
▲３▼加工テーブル装置に第１のパレットを介して保持されているワークの加工された面に工作機械によって第２のパレットを取付ける工程。
▲４▼前記第２のパレットを工作機械によって保持したまま第１のパレットを加工テーブルから取り外す工程。
▲５▼工作機械によって第２のパレットを加工テーブルに取付ける工程。
▲６▼第２のパレットを介して加工テーブルに保持されているワークの未加工面に取付けられている第１のパレットを工作機械で取り外す工程。
▲７▼工作機械の主軸から第１のパレットを外した後に主軸に加工工具を取付け、前記第２のパレットに保持されているワークの未加工面を加工する工程。
【０００７】
以上の構成とすることにより、連続した一連の工程で、ワークのパレットへの取付け面を含む全ての面が加工できる。
【０００８】
ここで、前記ワークの全面加工方法において、ワークを収納する６面体を想定し、この６面を基準にして加工を行うことが好ましい。このように想定することで、加工テーブルでのパレットの旋回角度を９０°を基準として全て行うことが可能となり、制御を単純化することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るワークの全面加工方法を実施するための加工ステーションの一例の全体概略斜視図、図２は同加工ステーションの平面図、図３は同加工ステーションの側面図、図４は同加工ステーションの異なる方向から見た側面図、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図、図７は工作機械の側面図、図８は工作機械の図７とは反対側から見た側面図、図９は工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図、図１０（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図、図１１はパレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図、図１２は工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図、図１３は工作機械がワークを加工している状態を示す側面図、図１４は加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図、図１５は図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図、図１６は別実施例を示す図１４と同様の図、図１７は図１６のＣ−Ｃ方向断面図、図１８は加工テーブル装置のテーブル面を示す図、図１９は図１８の拡大図、図２０は図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
図１〜図４に示すように、加工ステーションにはベース１が設けられ、このベース１の上に工作機械１００及び加工テーブル装置２００が載置され、ベース１の外側に工作機械１００を囲むようにパレットストッカー３００が配置され、また、工作機械１００の上方にオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００が配置されている。
【００１１】
工作機械１００はベース１に対しターンブロック１０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、また前記パレットストッカー３００は複数のパレット受け枠３０１からなり、これらパレット受け枠３０１及び前記加工テーブル装置２００は前記工作機械１００の旋回中心を中心として略放射状に配置され、同じく工作機械１００の旋回範囲内にワークＷの搬入と搬出を兼ねる搬送ラインＬ１の先端が臨み、この先端をワーク供給位置５００としている。
これにより工作機械１００が加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００及びワーク供給位置５００に対し対向する。
【００１２】
また工作機械１００は、前記ターンブロック１０１に対し水平軸１０２を中心として支持部１０３がモータ１０４の駆動により垂直面内でチルト動作可能に取り付けられ、この支持部１０３には主軸受け１０５がモータ１０６の駆動により進退可能に支持され、更に主軸受け１０５内には図示しないモータにて高速回転せしめられる主軸（スピンドル軸）１０７が支持されている。
【００１３】
また、図１２及び図１３にも示すように、前記支持部１０３から後方に向けて延びる雄ネジ棒１１０にナット部材１１１を介して前記主軸受け１０５が取り付けられ、前記モータ１０６の駆動で雄ネジ棒１１０を回転せしめることで、ナット部材１１１がガイドロッド１１２に沿って移動し、このナット部材１１１とともに主軸受け１０５が進退動する。
【００１４】
支持部１０３が垂直面内でチルト動を行うことで、主軸１０７が図３または図４に示すように、加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００或いはオートツールチェンジャー４００の高さに適合する方向を向く。
【００１５】
また、図８に示すように、モータ１０４と反対側の水平軸１０２の端部には、レバー１０８の基端部を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッドを取り付け、主軸受け１０５の進退動に伴う重量のアンバランスを吸収するようにしている。
【００１６】
前記主軸１０７の先端の構造は、ワークＷを取り付けるパレットＰとワークに対して切削、穴開け等の加工を施す加工工具Ｔが選択的に保持し得る構造になっている。
【００１７】
図９〜図１１に基づいて主軸１０７によるパレットＰと加工工具Ｔの保持構造について説明する。
主軸１０７には軸方向に貫通穴１０７ａが形成され、この貫通穴１０７ａの先端部は受け凹部１１３とされ、この受け凹部１１３は図１０に示すように、雌テーパ部１１３ａとこの雌テーパ部１１３ａに連続するストレート部１１３ｂとから構成され、パレットＰを保持する場合には、図１０（ａ）に示すように、パレットＰの外側ブロック６００のストレートシャンク部６０１が受け凹部１１３のストレート部１１３ｂに嵌合し、加工工具Ｔを保持する場合には、図１０（ｂ）に示すように、加工工具Ｔのテーパコーン部７００が受け凹部１１３の雌テーパ部１１３ａに嵌合するようにしている。
【００１８】
本発明では、主軸１０７でパレットＰと加工工具Ｔを保持する。この場合、受け凹部１１３の同じ箇所でパレットＰと加工工具Ｔを保持すると、パレットＰはワークＷを取り付けるとかなりの重量物となり、受け凹部１１３の表面を傷つける虞れがある。そして、内面が傷ついた受け凹部１１３で加工工具Ｔを保持した場合、主軸１０７は加工時に高速回転するので、加工工具Ｔの回転軸芯がブレたり、ガタつき加工精度が悪くなる。
【００１９】
そこで、前記したように受け凹部１１３の形状を単純な雌テーパ状とせず、雌テーパ部１１３ａに連続してストレート部１１３ｂを設け、このストレート部１１３ｂでパレットＰのストレートシャンク部６０１を保持し、雌テーパ部１１３ａにはパレットＰの一部が接触しないようにした。
【００２０】
尚、パレットＰの外側ブロック６００の主軸１０７との対向面には環状の凸部６０２を形成し、保持状態ではこの凸部６０２が主軸１０７端面に当接するようにしている。
【００２１】
外側ブロック６００の対向面の全面を主軸１０７端面に当接せしめると当接面積が大きいのでガタつきが生じる虞れがあるが、小面積の凸部６０２を当接せしめることで、ガタつきを未然に防止できる。また、環状の凸部６０２が主軸１０７端面に当接することで、変形やコジリに起因してストレート部１１３ｂとストレートシャンク部６０１に多少の隙間等が生じてもパレットを正確に保持することができる。
【００２２】
また、図９に示すように、主軸１０７に形成した貫通穴１０７ａ内には図示しないシリンダにて進退動（図において左右動）せしめられるクランピングスリーブ１１５が臨み、このクランピングスリーブ１１５の外側に軸方向にすり割を形成したグリッパ１１６が設けられ、またクランピングスリーブ１１５内はクーラントの流路１１７とされている。
【００２３】
而して、図９の状態よりもクランピングスリーブ１１５が左側に位置しているときは、グリッパ１１６は縮径し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３から引き抜くことが可能である。そして、斯かる状態から図示しないシリンダを駆動すると、クランピングスリーブ１１５が図中右側に引き込まれる。すると、クランピングスリーブ１１５の雄テーパ部がグリッパ１１６内に入り込み、グリッパ１１６を拡開し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３のストレート部１１３ｂとの間で強固に保持する。
【００２４】
また、パレットＰの保持部の構造は、図９に示すように、パレットＰの本体に固定部材６０３を介して前記シャンク部６００を固着している。固定部材６０３及びシャンク部６００には共通の貫通穴が形成され、この貫通穴にチェックバルブ６０４が挿入されている。
【００２５】
チェックバルブ６０４はパレットＰの本体との間に設けたスプリング６０５によって突出方向に付勢され、主軸１０７に保持されていない状態ではチェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６に密に当接する。
【００２６】
また、チェックバルブ６０４内にはクーラント通路６０７が形成され、この通路６０７は前記クランピングスリーブ１１５内のクーラントの流路１１７を介してクーラント（切削液）の供給源につながっている。
【００２７】
図９及び図１１に示すように、供給源からのクーラントは、チェックバルブ６０４内のクーラント流路６０７、パレットＰ内のクーラント流路６１１及びクーラント配管６１２を介してクランプ爪６０８のアンクランプを行う流体室６１０に供給される。
【００２８】
前記パレットＰにはワークＷを固着するための４個のクランプ爪６０８が設けられている。このクランプ爪６０８はロッド６１３の一端に取り付けられ、このロッド６１３の他端はシリンダ６１４内に挿入されピストン６１５に連結されている。そしてこのピストン６１５にてシリンダ６１４内は前記流体室６１０と他の室６１６に画成され、この室６１６に設けた皿ばね等の強力な弾発部材６０９にてクランプ爪６０８はクランプ方向に常時付勢されている。尚、図９において６１８はストッパである。
上記クランプ爪６０８のクランプ・アンクランプ動作を以下に説明する。
【００２９】
先ず、パレットＰが主軸１０７に保持されていない状態では、前記したようにチェックバルブ６０４にてパレットＰ内のクーラント流路６０９及びクーラント配管６１０は閉じられているので、クーラント流路６０９内、及びクランプ爪６０８にアンクランプ方向の力を付与する流体室６１０にはクーラントが満たされている。ただし、流体室６１０内のクーラントから与えられる力よりも弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。
【００３０】
一方、パレットＰが主軸１０７に保持された状態を図９で示しており、この状態ではチェックバルブ６０４がスプリング６０５の弾発力に抗してクランピングスリーブ１１５によって内方に押され、チェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６から離れ、クーラント流路が連通する。
【００３１】
クーラント流路が連通しても、弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。弾発部材６０９の力に抗してアンクランプ状態にするには、図１１に示すように、ブースター６１７にて高圧状態でクーラントを供給する。これにより室６１０内の圧力が弾発部材６０９の弾発力よりも大きくなり、クランプ爪６０８がアンクランプ状態となる。
【００３２】
前記したように、クランプ爪６０８を作動させる流体として、作動油を用いずにクーラントを使用している。クーラントは工作機械によって切削或いは穴開け加工をする場合に必要であり、このクーラントを作動流体として用いることで、作動油を供給するための配管が不要で、今までの主軸の構造をそのまま利用することができる。
【００３３】
また、パレットＰ内に形成された通路や室には常にクーラントが満たされているので、クランプ爪６０８をアンクランプさせるためにブースター６１７で加圧した際の圧力伝達が瞬時になされ、クランプ・アンクランプの動作切替が確実且つ遅れ動作なく行える。
【００３４】
一方、加工テーブル装置２００はベース１に対し支持ブロック２０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、この支持ブロック２０１に対し水平軸２０２が取り付けられている。水平軸２０２の一端には水平軸２０２を回転させるためのモータ２０３（図２参照）が設けられている。
【００３５】
水平軸２０２は重量物である加工テーブル更にはワークＷを取り付けたパレットＰとともに加工テーブルを回動させるため、水平軸２０２の他端側にはバランス機構を設けている。
【００３６】
このバランス機構は図１４及び図１５に示すように、支持ブロック２０１にブラケット２０４ａ，２０４ｂを設け、ブラケット２０４ａにはシリンダユニット２０５の基部を取り付け、ブラケット２０４ｂにはロッド２０４ｃの一端を取り付けている。また、前記ブラケット２０４ａにはプレート２０６の下端を溶接等にて固着し、このプレート２０６の先端に前記ロッド２０４ｃの先端をナットを介して位置調整可能に取り付けている。
更に、プレート２０６には軸２０７を回転自在に支持し、軸２０７の一端にはクランク２０８を取り付け、他端にはギヤ２０９を取り付け、クランク２０８には前記シリンダユニット２０５のロッドを連結し、また水平軸２０２の他端側に設けたギヤ２１０と前記ギヤ２０９との間にタイミングベルト２１１を張設している。
ここで、加工テーブル２１２が水平軸２０２に対し側方位置となった状態で停止し、水平軸２０２に対しねじり力を与える位置にあるとき、タイミングベルト２１１の上側または下側（ギヤ２０９，２１０に対して）が引張状態となり、プレート２０６に倒れ方向の力（図１４において右方向の力）が作用する。そして、このままでは、プレート２０６の下端取付部に過大な力が作用することになるので、前記ロッド２０４ｃで突っ張りプレート２０６の倒れを防止している。
【００３７】
尚、水平軸２０２のギヤ２１０よりも外側にはロータリジョイント２１３（図１７参照）を設けている。このロータリジョイント２１３が水平軸２０２端に取付けられているので、工作機械に適用するような一般的なバランス機構を採用することができず上記のような構造を採用している。
【００３８】
而して、水平軸２０２には加工テーブル２１２が取り付けられているので、加工テーブル２１２の重さが水平軸２０２に捩りモーメントとなって作用するが、シリンダユニット２０５を駆動し、この駆動力をクランク２０８、軸２０７、ギヤ２０９、タイミングベルト２１１及びギヤ２１０を介して当該捩り力と反対方向の力を水平軸２０２に付与することでキャンセルされ、バランスが維持されるる。このバランスの維持は、水平軸２０２廻り３６０°の何れの箇所に加工テーブル２１２が位置した場合でも発揮することができる。
【００３９】
図１６及び図１７はバランス機構の別実施例を示す図１４及び図１５と同様の図であり、この実施例にあっては、タイミングベルト２１１の代りにギヤ２１４を用い、他の部材については図１４及び図１５に示した実施例と同一としている。
【００４０】
前記した工作機械１００にあっては、水平軸にレバー１０８を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッド１００を取り付けるようにしたが、スペース的な制約等があって、軸にレバーを取り付けられない場合には、上記したように、軸の動きをタイミングベルトやギヤ列を介して離れた箇所に設けたレバーやクランクを介してバランスシリンダに伝達するようにすればよい。
【００４１】
次に前記加工テーブル２１２の構造を図１８〜図２０に基づいて説明する。加工テーブル２１２の取付面側の四隅には、パレットＰをクランプする爪２１５を備え、このクランプ爪２１５の内側位置には、パレットＰの着座を確認するためのセンサ２１６を設けている。このセンサ２１６の構造としては、例えば、常時エアを噴出するものとし、パレットＰが着座した際にパレットＰによってエア噴出口を塞ぎ、これを検知する構造とする。
【００４２】
また、加工テーブル２１２の裏面側には爪２１５によるクランプを解除した状態でパレットを旋回（９０°）せしめる旋回用モータ２１７を設け、クランプを解除した状態でパレットＰの落下を防ぐためのチャック２１８を加工テーブル２１２の取付面側の中央に設けている。
このチャック２１８は図示しないシリンダユニットとリンク機構を組み合わせることで開閉動を行う。
【００４３】
また、加工テーブル２１２には前記旋回用モータ２１７によってパレットＰと一体的に旋回するアーム２１９を設け、また、このアーム２１９の旋回位置を規制する近接スイッチ２２０，２２１を加工テーブル２１２側に９０°離間して設け、更に、アーム２１９には三角形状のプレート２２２を取り付け、この旋回限においてプレート２２２を加工テーブル２１２に設けたダンパ２２３，２２４に当てることでパレットＰの旋回を衝撃なく停止せしめるようにしている。
【００４４】
尚、ダンパ２２３，２２４は外周部に雄ネジが刻設され、ナット部材２２５，２２６を介して支持プレート２２７に位置調整可能に取り付けられ、位置調整することにより旋回範囲を調整し得る構成にしている。
【００４５】
また、加工テーブル２１２の裏面側の中心から離れた位置には、２つの昇降用シリンダ２２８，２２９が設けられ、この昇降用シリンダ２２８，２２９の作動によりパレットＰの位置決めを行うロケートピン２３０，２３１が加工テーブル２１２の取付面側に出没する。
【００４６】
次に、パレットストッカー３００について説明する。パレットストッカー３００は、図２に示すように工作機械１００を囲むように複数のパレット受け枠３０１を配置している。各パレット受け枠３０１には１枚のパレットＰが収納される。
【００４７】
ところで、本発明にあっては、ワークＷの６面（全面）を加工することを可能にしている。パレットＰにワークＷを固定した状態でワークＷを加工する場合、加工テーブル２１２を回動したり、加工テーブル２１２に保持されたままでパレットＰを旋回することにより、最大５面までは加工することができる。しかしながら、残る１面、即ち、パレットＰに取り付けられた面についてはパレットＰ自体が邪魔になって加工することができない。
【００４８】
そこで、本発明にあっては後述するように、ワークＷを所定の面まで加工したならば、別のパレットＰを用意し、このパレットＰにワークＷを移し換え、残りの未加工の面を加工するようにしている。
【００４９】
したがって、ワークＷの全面を加工するためには、２種類のパレットＰが必要となり、図２に示す例では６つのパレット受け枠３０１を配置しているので、３種類のワークＷを加工することができる。
【００５０】
パレット受け枠３０１の構造は、図１及び図３に示すように、パレット載置部３０２が工作機械１００の水平軸１０２に向かって前上がりに傾斜し、後端部にパレットＰのストッパ３０３を設け、パレット載置部３０２からパレットＰを受け取るには、工作機械１００の支持部１０３のチルト動によって主軸受け１０５をパレット載置部３０２に平行にし、この状態のまま、主軸受け１０５をパレット載置部３０２に向けて伸張し、この後は図９に示したように、主軸１０７の受け凹部１１３にパレットＰのストレート部６０１を嵌合するとともに、クランピングスリーブ１１５を引き込み、グリッパ１１６を拡開して、主軸１０７でパレットＰを保持する。
【００５１】
図１〜図４に全体構成を示した実施例では、パレットストッカー３００が工作機械１００の周囲約１８０°を囲み、ワーク搬入ラインＬ１がワーク搬出ラインを兼ねる構成としている。
斯かる構成とすることで、前記したように３種類のワークＷの加工に対処できるのであるが、ワーク搬入ラインＬ１が搬出ラインを兼ねるため、加工手順等に制約が生じる。
【００５２】
そこで、ワークＷの搬入ラインと搬出ラインとを別々にした例を図５及び図６に示す。ここで、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図である。
【００５３】
この実施例にあっては、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設け、この間に工作機械１００が位置し、ラインの一方側にパレットストッカー３００を、他方側に加工テーブル装置２００を配置し、全体として左右対象とし、他の装置の配置との兼ね合い等に自由度が高くなるレイアウトになっている。
【００５４】
その反面、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設けため、パレットストッカー３００を配置するスペースが狭まってしまう。そこで、この実施例にあっては、パレット受け枠３０１にパレット載置部３０２を上下２段設け、１つのパレット受け枠３０１に２種類のパレットＰをストックするようにしている。
【００５５】
尚、下段のパレット載置部３０２は前記と同じであるが、上段のパレット載置部３０２は、工作機械１００の水平軸１０２に向かって前下がり傾斜し、前端部にパレットＰのストッパ３０３を設けている。
【００５６】
また、工作機械１００の上方に配置されるオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００は、図１に示すように、多数の加工工具Ｔをガンベルト状に保持した工具ストッカー４０１と、この工具ストッカー４０１と前記主軸１０７との間で工具Ｔの交換を行う交換装置４０２とからなる。
【００５７】
工具ストッカー４０１は環状に移動可能とされ、交換装置４０２は図４に示すように、軸４０３を中心として旋回するアーム４０４の両端に工具ホルダ４０５を設け、これら２つの工具ホルダ４０５の一方に工作機械１００から工具ストッカー４０１に戻す工具を、他方に工具ストッカー４０１から新たに工作機械１００の主軸１０７に取り付ける工具Ｔを保持し、旋回と進退動を組み合わせることで交換を行う。
【００５８】
次に、以上の構成からなる加工ステーションにおけるシリンダブロック等のワークＷの６面（全面）を加工する手順を図２１〜図３４に基づいて説明する。尚、図２１〜図３４のうち、図２１〜図２３、図２５、図２６、図３０、図３１、図３３及び図３４は加工ステーションの概略平面図、残りの図は概略側面図である。
【００５９】
先ず、図２１に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図２２に示すように工作機械１００の主軸１０７を第１のパレットＰ１に向け、次いで、主軸１０７で第１のパレットＰ１を保持する。この状態を図３でも示している。
【００６０】
そして、上記の状態のまま工作機械１００を垂直軸廻りに前記とは反対方向に旋回させ、図２３に示すように、主軸１０７を第１のパレットＰ１をワーク供給位置５００に向け、ワークＷの上方に主軸１０７に保持された状態の第１のパレットＰ１を臨ませる。
【００６１】
この後、クーラントを作動流体とした前記クランプ・アンクランプ機構により、クランプ爪６０８を開とし、ワークＷの位置決めが終了したらクランプ爪６０８によって第１のパレットＰ１にワークＷを固着する。
【００６２】
次いで、図２３及び図２４に示すように、第１のパレットＰ１にワークＷを固着したまま、主軸１０７を上方にチルト動せしめるとともに工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７に保持された第１のパレットＰ１を下向きの加工テーブル２１２の下方に位置せしめ、更に主軸１０７を上方にチルト動せしめることで、第１のパレットＰ１の裏面（ワーク保持面の反対側面）を加工テーブル２１２の取付面に押し当て、第１のパレットＰ１を加工テーブル２１２側に受け渡す。
【００６３】
この後、第１のパレットＰ１が外れた主軸１０７に、加工工具Ｔを取付け、図１３に示すように、加工工具ＴにてワークＷの所定面を加工する。
図１３に示した状態での加工が終了したならば、第１のパレットＰ１を右に９０°旋回させ右側面を、次いで左に９０°旋回させ左側面を加工し、更に、水平軸２０２を中心として加工テーブル２１２を垂直面内で９０°回動せしめ、ワークの上面を加工する。
【００６４】
以上により、ワークＷの正面、左右の側面及び上面の加工が終了する。このときワークＷの４面が加工され、ワークＷの後面及び底面（加工テーブル２１２への取付け面）が未加工のまま残る。
【００６５】
そこで、図２５に示すように、主軸１０７を後退させ、主軸１０７の先端部に保持されている工具Ｔを工具ストッカー４０１に戻し、主軸１０７先端は空の状態として、第２のパレットＰ２方向に工作機械１００を旋回せしめる。ここで、第２のパレットＰ２にはワークＷの上面を取り付けるための位置決め穴等が設けられている。
【００６６】
第２のパレットＰ２方向に工作機械１００が向いたならば、図２６に示すように、主軸１０７で第２のパレットＰ２を保持し、この状態のまま工作機械１００を前記とは反対方向に旋回させ、図２７に示すように、第２のパレットＰ２を第１のパレットＰ１に固着されたワークＷの上方に位置させる。
【００６７】
この後、第２のパレットＰ２をワークＷの上面に取り付ける。このとき、ワークＷは第１のパレットＰ１及び第２のパレットＰ２でサンドイッチされた状態になる。この後、加工テーブル２１２による第１のパレットＰ１の保持状態を解除し、加工テーブル２１２のみ水平軸廻りに約１８０°回転させ、第２のパレットＰ２の上方に加工テーブル２１２を位置せしめる。
【００６８】
次いで、図２８に示すように、加工テーブル２１２に第２のパレットＰ２を保持せしめる。この状態で、第２のパレットＰ２は加工テーブル２１２と主軸１０７の双方に保持されている。
この後、主軸１０７を第２のパレットＰ２から外し、次いで、図２９に示すように、加工テーブル２１２を水平軸廻りに約１８０°回転させ、Ｐ１の保持部を主軸１０７に向け、パレットＰ１を主軸１０７で保持するとともにパレットＰ１をワークＷから取り外し、この後、図３０に示すように再び加工テーブル２１２を水平軸廻りに約１８０°回転させ、ワークＷを下に向ける。
【００６９】
この後、図３１に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７先端で保持する第１のパレットＰ１をパレットストッカーに戻す。そして、図３２に示すように、主軸１０７先端に工具Ｔを取り付け、この工具Ｔによって未加工年て残された面を加工する。
【００７０】
このようにして、ワークＷの６面が加工されたならば、再び主軸１０７先端から工具Ｔを取り外し、図３３に示すように、主軸１０７先端で第２のパレットＰ２を保持し、加工テーブル２１２による保持状態を解除し、主軸１０７先端で第２のパレットＰ２を保持したまま、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図３４に示すように、加工後のワークＷをワーク供給位置５００に戻す。
【００７１】
そして、図３５に示すように、第２のパレットＰ２を元のパレットストッカーの位置に戻して一連の作業が終了する。
【００７２】
尚、図示例では、ワークの全面加工方法にあたり、ワークを収納する６面体を想定し、この６面を基準にして加工を行うようにしたが、特に６面体に限定されるわけではなく、ワークの形状に応じて５面体、７面体、８面体等を想定して行うようにしてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、パレットを主軸で着脱可能とした工作機械と、この工作機械にてワークを加工する際にパレットを固定する加工テーブル装置とを備えた加工ステーションでワークを加工するに当り、２つのパレットを用意し、所定の加工が終了したら別のパレットにワークを移し換え、再び加工テーブル装置に装着して残りの面の加工を行うようにしたので、連続した一連の工程で、ワークのパレットへの取付け面を含む全ての面が加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワークの全面加工方法を実施するための加工ステーションの一例の全体概略斜視図
【図２】同加工ステーションの平面図
【図３】同加工ステーションの側面図
【図４】同加工ステーションの異なる方向から見た側面図
【図５】別実施例に係る加工ステーションの平面図
【図６】別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図
【図７】工作機械の側面図
【図８】工作機械の図７とは反対側から見た側面図
【図９】工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図
【図１０】（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図
【図１１】パレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図
【図１２】工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図
【図１３】工作機械がワークを加工している状態を示す側面図
【図１４】加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図
【図１５】図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図
【図１６】別実施例を示す図１４と同様の図
【図１７】図１６のＣ−Ｃ方向断面図
【図１８】加工テーブル装置のテーブル面を示す図
【図１９】図１８の拡大図
【図２０】図１９のＡ−Ａ線断面図
【図２１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２５】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２６】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２７】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２８】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２９】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３０】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３５】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【符号の説明】
１…ベース、１００…工作機械、１０１…ターンブロック、１０２…水平軸、１０３…支持部、１０４…モータ、１０５…主軸受け、１０６…モータ、１０７…主軸、１０８…レバー、１０９…バランスシリンダ、１１０…雄ネジ棒、１１１…ナット部材、１１２…ガイドロッド、１１３…受け凹部、１１３ａ…雌テーパ部、１１３ｂ…ストレート部、１１５…クランピングスリーブ、１１６…グリッパ、１１７…クーラント流路、２００…加工テーブル装置、２０１…支持ブロック、２０２…水平軸、２０３…モータ、２０４ａ，２０４ｂ…ブラケット、２０５…シリンダユニット、２０６…プレート、２０７…軸、２０８…クランク、２０９，２１０，２１４…ギヤ、２１１…タイミングベルト、２１２…加工テーブル、２１３…ロータリージョイント、２１５…クランプ爪、２１６…センサ、２１７…旋回用モータ、２１８…チャック、２１９…アーム、２２０，２２１…近接スイッチ、２２２…プレート、２２３，２２４…ダンパ、２２５，２２６…ナット部材、２２７…支持プレート、２２８，２２９…昇降用シリンダ、２３０，２３１…ロケートピン、３００…パレットストッカー、３０１…パレット受け枠、３０２…パレット載置部、３０３…ストッパ、、４００…オートツールチェンジャー（ＡＴＣ）、４０１…工具ストッカー、４０２…工具交換装置、５００…ワーク供給位置、６００…外側ブロック、６０１…ストレートシャンク部、６０２…凸部、６０３…固定部材、６０４…チェックバルブ、６０５…スプリング、６０６…バルブシート面、６０７…通路、６０８…クランプ爪、６０９…弾発部材、６１０…流体室、６１１…パレット内のクーラント流路、６１２…クーラント配管、６１３…ロッド、６１４…シリンダ、６１５…ピストン、６１６…弾発部材を収納するシリンダ内の室、６１７…ブースター、７００…加工工具Ｔのテーパコーン部、Ｌ１…ワーク搬入ライン、Ｌ２…ワーク搬出ライン、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…パレット、Ｔ…加工工具、Ｗ…ワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of machining a whole surface of a workpiece in a machining station having a multi-axis machine tool and a machining table device.
[0002]
[Prior art]
In FIGS. 13 to 17 of Japanese Patent Laid-Open No. 9-225761, a multi-axis machine tool and a machining table device are arranged to face each other, and the machine tool and the machining table device are caused to rotate and tilt, respectively. A processing station is disclosed in which the relative positioning between the machine tool and the workpiece can be performed easily and quickly.
[0003]
In addition to the above prior art, the machining station is provided with a numerically controlled (NC) multi-axis machine tool and a machining table device, and the machine tool itself conveys a workpiece or a pallet to which the workpiece is mounted to the machining table device. These are disclosed in JP-A-55-70543, JP-A-55-112753 and JP-A-9-225761.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the preceding example, any surface of the workpiece can be processed, but the only mounting surface of the workpiece on the pallet (if the workpiece is directly mounted on the table without using the pallet) It cannot be processed.
[0005]
To process the entire surface of the workpiece, it is necessary to remove the workpiece and repeat the same procedure, which takes time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for machining a whole surface of a workpiece according to the present invention includes a multi-axis machine tool in which a machining tool can be attached to and detached from a spindle and a workpiece mounting pallet can be attached to and detached from the spindle. When machining a workpiece with a machine, machining is performed at a machining station provided with a multi-axis machining table device for fixing a pallet, and the machining procedure is configured by the following steps.
(1) A step of attaching a workpiece to a first pallet by a machine tool and transferring it to a processing table device.
(2) A step of machining at least the other surface of the workpiece held on the machining table device via the first pallet except for the attachment surface to the pallet.
(3) A step of attaching a second pallet by a machine tool to the machined surface of the workpiece held on the machining table device via the first pallet.
(4) A step of removing the first pallet from the processing table while holding the second pallet by a machine tool.
(5) A step of attaching the second pallet to the processing table by a machine tool.
(6) A step of removing with a machine tool the first pallet attached to the unmachined surface of the work held on the machining table via the second pallet.
(7) A step of attaching a machining tool to the spindle after removing the first pallet from the spindle of the machine tool, and machining an unmachined surface of the workpiece held on the second pallet.
[0007]
By setting it as the above structure, all the surfaces including the attachment surface to the pallet of a workpiece | work can be processed in a series of continuous processes.
[0008]
Here, in the whole surface processing method of the workpiece, it is preferable to perform a processing based on the six surfaces assuming a hexahedron for storing the workpiece. By assuming in this way, it becomes possible to perform all the turning angles of the pallet on the processing table on the basis of 90 °, and the control can be simplified.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is an overall schematic perspective view of an example of a processing station for carrying out the entire surface processing method for a workpiece according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the processing station, FIG. 3 is a side view of the processing station, and FIG. FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment, and FIG. 7 is a side view of the machine tool. FIG. 8 is a side view of the machine tool as viewed from the opposite side to FIG. 7, FIG. 9 is a view showing the connection structure between the spindle tip of the machine tool and the pallet, and FIG. 10A is the spindle of the machine tool. (B) is an enlarged view of a state in which a machining tool is held by the spindle of the machine tool, FIG. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit for opening and closing the pallet clamping pawl, and FIG. For processing table device FIG. 13 is a side view showing a state where the machine tool is processing a workpiece, FIG. 14 is a side view showing a balance mechanism of the processing table device, and FIG. FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment, FIG. 17 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 16, and FIG. FIG. 19 is an enlarged view of FIG. 18, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0010]
As shown in FIGS. 1 to 4, the processing station is provided with a base 1, a machine tool 100 and a processing table device 200 are placed on the base 1, and the machine tool 100 is surrounded outside the base 1. A pallet stocker 300 is disposed on the machine tool 100, and an auto tool changer (ATC) 400 is disposed above the machine tool 100.
[0011]
In the machine tool 100, a turn block 101 can be swiveled in a horizontal plane around a vertical axis with respect to a base 1, and the pallet stocker 300 includes a plurality of pallet receiving frames 301. These pallet receiving frames 301 and the processing table device 200 is arranged substantially radially around the turning center of the machine tool 100, and the tip of the transfer line L <b> 1, which serves as both loading and unloading of the workpiece W, faces the workpiece supply position 500. It is said.
As a result, the machine tool 100 faces the processing table device 200, the pallet stocker 300, and the workpiece supply position 500.
[0012]
In the machine tool 100, a support portion 103 is attached to the turn block 101 around a horizontal axis 102 so as to be tiltable in a vertical plane by driving a motor 104. A main bearing 105 is attached to the support portion 103 with a motor 106. Further, a main shaft (spindle shaft) 107 that is rotated at a high speed by a motor (not shown) is supported in the main bearing 105.
[0013]
As shown in FIGS. 12 and 13, the main bearing 105 is attached to a male screw rod 110 extending rearward from the support portion 103 via a nut member 111, and the male screw is driven by the motor 106. By rotating the rod 110, the nut member 111 moves along the guide rod 112, and the main bearing 105 moves forward and backward together with the nut member 111.
[0014]
As the support portion 103 tilts in the vertical plane, the main shaft 107 faces a direction that matches the height of the processing table device 200, the pallet stocker 300, or the auto tool changer 400 as shown in FIG. 3 or FIG. .
[0015]
Further, as shown in FIG. 8, the base end of the lever 108 is attached to the end of the horizontal shaft 102 opposite to the motor 104, and the rod of the balance cylinder 109 is attached to the tip of the lever 108, so that the main bearing It absorbs the imbalance of the weight accompanying the forward / backward movement of 105.
[0016]
The structure of the tip of the main shaft 107 is a structure that can be selectively held by a pallet P on which the workpiece W is mounted and a machining tool T that performs machining such as cutting and drilling on the workpiece.
[0017]
The holding structure of the pallet P and the processing tool T by the main shaft 107 will be described with reference to FIGS.
A through hole 107a is formed in the main shaft 107 in the axial direction, and a tip portion of the through hole 107a is a receiving recess 113. The receiving recess 113 is, as shown in FIG. 10, a female tapered portion 113a and a female tapered portion 113a. When holding the pallet P, the straight shank portion 601 of the outer block 600 of the pallet P is connected to the straight portion 113b of the receiving recess 113 as shown in FIG. When fitting and holding the processing tool T, the tapered cone portion 700 of the processing tool T is fitted to the female tapered portion 113a of the receiving recess 113 as shown in FIG.
[0018]
In the present invention, the main shaft 107 holds the pallet P and the processing tool T. In this case, if the pallet P and the processing tool T are held at the same portion of the receiving recess 113, the pallet P becomes a heavy weight when the work W is attached, and the surface of the receiving recess 113 may be damaged. When the machining tool T is held in the receiving recess 113 whose inner surface is damaged, the main shaft 107 rotates at a high speed during machining, so that the rotational axis of the machining tool T is shaken or the backlash machining accuracy is deteriorated.
[0019]
Therefore, as described above, the shape of the receiving recess 113 is not a simple female taper shape, but a straight portion 113b is provided continuously to the female taper portion 113a, and the straight shank portion 601 of the pallet P is held by the straight portion 113b. A part of the pallet P was prevented from contacting the female taper portion 113a.
[0020]
An annular convex portion 602 is formed on the surface of the outer block 600 of the pallet P facing the main shaft 107, and this convex portion 602 is in contact with the end surface of the main shaft 107 in the holding state.
[0021]
If the entire opposing surface of the outer block 600 is brought into contact with the end surface of the main shaft 107, the contact area is large, and there is a risk of rattling. However, by causing the convex portion 602 with a small area to contact, Can be prevented. Further, since the annular convex portion 602 contacts the end surface of the main shaft 107, the pallet can be accurately held even if a slight gap or the like occurs in the straight portion 113b and the straight shank portion 601 due to deformation or twisting. .
[0022]
Further, as shown in FIG. 9, a clamping sleeve 115 that is advanced and retracted (moved left and right in the figure) by a cylinder (not shown) faces in a through hole 107 a formed in the main shaft 107, and outside the clamping sleeve 115. A gripper 116 having a slit in the axial direction is provided, and the inside of the clamping sleeve 115 is a coolant flow path 117.
[0023]
Thus, when the clamping sleeve 115 is located on the left side of the state of FIG. 9, the gripper 116 is reduced in diameter, and the straight portion 601 of the pallet P can be received and pulled out from the recess 113. When a cylinder (not shown) is driven from such a state, the clamping sleeve 115 is pulled to the right side in the drawing. Then, the male taper portion of the clamping sleeve 115 enters the gripper 116, expands the gripper 116, receives the straight portion 601 of the pallet P, and firmly holds it between the straight portion 113 b of the recess 113.
[0024]
Further, as shown in FIG. 9, the structure of the holding part of the pallet P is such that the shank part 600 is fixed to the main body of the pallet P via a fixing member 603. A common through hole is formed in the fixing member 603 and the shank portion 600, and a check valve 604 is inserted into the through hole.
[0025]
The check valve 604 is urged in a protruding direction by a spring 605 provided between the main body of the pallet P, and a valve seat surface 606 in which a land portion of the check valve 604 is formed on the fixing member 603 when not being held by the main shaft 107. Abuts closely.
[0026]
A coolant passage 607 is formed in the check valve 604, and this passage 607 is connected to a coolant (cutting fluid) supply source via a coolant passage 117 in the clamping sleeve 115.
[0027]
As shown in FIGS. 9 and 11, the coolant from the supply source unclamps the clamp claws 608 via the coolant channel 607 in the check valve 604, the coolant channel 611 in the pallet P, and the coolant pipe 612. The fluid is supplied to the fluid chamber 610.
[0028]
The pallet P is provided with four clamp claws 608 for fixing the workpiece W. The clamp pawl 608 is attached to one end of the rod 613, and the other end of the rod 613 is inserted into the cylinder 614 and connected to the piston 615. The piston 615 defines the inside of the cylinder 614 as the fluid chamber 610 and another chamber 616, and the clamp pawl 608 is always in the clamping direction by a strong resilient member 609 such as a disc spring provided in the chamber 616. It is energized. In FIG. 9, reference numeral 618 denotes a stopper.
The clamping / unclamping operation of the clamp pawl 608 will be described below.
[0029]
First, in a state where the pallet P is not held by the main shaft 107, the coolant passage 609 and the coolant pipe 610 in the pallet P are closed by the check valve 604 as described above. The fluid chamber 610 that applies a force in the unclamping direction to the clamp pawl 608 is filled with a coolant. However, since the force of the elastic member 609 is larger than the force applied from the coolant in the fluid chamber 610, the clamp pawl 608 maintains the clamped state.
[0030]
On the other hand, FIG. 9 shows a state in which the pallet P is held by the main shaft 107. In this state, the check valve 604 is pushed inward by the clamping sleeve 115 against the elastic force of the spring 605, and the check valve The land portion of 604 is separated from the valve seat surface 606 formed on the fixing member 603, and the coolant flow path communicates.
[0031]
Even if the coolant flow path communicates, the force of the resilient member 609 is large, so that the clamp pawl 608 maintains the clamped state. In order to enter the unclamped state against the force of the elastic member 609, as shown in FIG. Thereby, the pressure in the chamber 610 becomes larger than the elastic force of the elastic member 609, and the clamp pawl 608 is in an unclamped state.
[0032]
As described above, the coolant is used as the fluid for operating the clamp claw 608 without using hydraulic oil. The coolant is necessary when cutting or drilling with a machine tool. By using this coolant as the working fluid, piping for supplying hydraulic oil is unnecessary and the structure of the main spindle is used as it is. be able to.
[0033]
Further, since the coolant and the passage formed in the pallet P are always filled with the coolant, the pressure transmission when the booster 617 is pressurized in order to unclamp the clamp claw 608 is instantaneously performed. Clamp operation can be switched reliably and without delay.
[0034]
On the other hand, in the processing table apparatus 200, the support block 201 can be swiveled in a horizontal plane around the vertical axis with respect to the base 1, and a horizontal shaft 202 is attached to the support block 201. One end of the horizontal shaft 202 is provided with a motor 203 (see FIG. 2) for rotating the horizontal shaft 202.
[0035]
The horizontal shaft 202 is provided with a balance mechanism on the other end side of the horizontal shaft 202 in order to rotate the processing table together with the processing table, which is a heavy object, and the pallet P to which the workpiece W is attached.
[0036]
As shown in FIGS. 14 and 15, this balance mechanism is provided with brackets 204a and 204b on a support block 201, a base portion of a cylinder unit 205 is attached to the bracket 204a, and one end of a rod 204c is attached to the bracket 204b. The lower end of the plate 206 is fixed to the bracket 204a by welding or the like, and the tip of the rod 204c is attached to the tip of the plate 206 via a nut so that the position can be adjusted.
Further, a shaft 207 is rotatably supported on the plate 206, a crank 208 is attached to one end of the shaft 207, a gear 209 is attached to the other end, a rod of the cylinder unit 205 is connected to the crank 208, and A timing belt 211 is stretched between the gear 210 provided on the other end of the horizontal shaft 202 and the gear 209.
Here, when the machining table 212 is stopped in a state where it is in a lateral position with respect to the horizontal axis 202 and is in a position where a torsional force is applied to the horizontal axis 202, the upper side or lower side of the timing belt 211 (gears 209, 210 ) Is in a tension state, and a force in the direction of falling (rightward force in FIG. 14) acts on the plate 206. In this state, an excessive force acts on the lower end mounting portion of the plate 206, and the rod 204c prevents the tension plate 206 from falling down.
[0037]
A rotary joint 213 (see FIG. 17) is provided outside the gear 210 of the horizontal shaft 202. Since this rotary joint 213 is attached to the end of the horizontal shaft 202, a general balance mechanism as applied to a machine tool cannot be adopted, and the above-described structure is adopted.
[0038]
Thus, since the machining table 212 is attached to the horizontal shaft 202, the weight of the machining table 212 acts as a torsional moment on the horizontal shaft 202, but the cylinder unit 205 is driven and this driving force is applied. By applying a force in a direction opposite to the torsional force to the horizontal shaft 202 via the crank 208, the shaft 207, the gear 209, the timing belt 211, and the gear 210, the horizontal shaft 202 is canceled and the balance is maintained. This balance can be maintained even when the processing table 212 is located at any position of 360 ° around the horizontal axis 202.
[0039]
FIGS. 16 and 17 are views similar to FIGS. 14 and 15 showing another embodiment of the balance mechanism. In this embodiment, a gear 214 is used instead of the timing belt 211, and other members are described. It is the same as the embodiment shown in FIGS.
[0040]
In the above-described machine tool 100, the lever 108 is attached to the horizontal shaft, and the rod 100 of the balance cylinder 109 is attached to the tip of the lever 108. If it cannot be attached, as described above, the movement of the shaft may be transmitted to the balance cylinder via a lever or a crank provided at a location separated via a timing belt or a gear train.
[0041]
Next, the structure of the processing table 212 will be described with reference to FIGS. Claws 215 for clamping the pallet P are provided at the four corners on the mounting surface side of the processing table 212, and sensors 216 for confirming the seating of the pallet P are provided at positions inside the clamp claw 215. As a structure of the sensor 216, for example, air is constantly ejected, and when the pallet P is seated, the pallet P closes the air ejection port and detects this.
[0042]
Further, on the back side of the processing table 212, a turning motor 217 for turning the pallet (90 °) in a state in which the clamp by the claw 215 is released is provided, and a chuck 218 for preventing the pallet P from dropping in the state in which the clamp is released. Is provided at the center on the mounting surface side of the processing table 212.
The chuck 218 opens and closes by combining a cylinder unit (not shown) and a link mechanism.
[0043]
The machining table 212 is provided with an arm 219 that pivots integrally with the pallet P by the turning motor 217. Proximity switches 220 and 221 that regulate the turning position of the arm 219 are 90 ° on the machining table 212 side. In addition, a triangular plate 222 is attached to the arm 219, and the rotation of the pallet P is stopped without impact by applying the plate 222 to the dampers 223 and 224 provided on the processing table 212 in this turning limit. I have to.
[0044]
The dampers 223 and 224 have external threads engraved on the outer periphery and are attached to the support plate 227 via nut members 225 and 226 so that the position of the dampers 223 and 224 can be adjusted. Yes.
[0045]
In addition, two lifting cylinders 228 and 229 are provided at positions away from the center on the back side of the processing table 212, and locating pins 230 and 231 for positioning the pallet P by the operation of the lifting cylinders 228 and 229 are provided. It appears on the mounting surface side of the processing table 212.
[0046]
Next, the pallet stocker 300 will be described. In the pallet stocker 300, a plurality of pallet receiving frames 301 are arranged so as to surround the machine tool 100 as shown in FIG. Each pallet receiving frame 301 stores one pallet P.
[0047]
By the way, in the present invention, it is possible to machine the six surfaces (entire surface) of the workpiece W. When processing the workpiece W while the workpiece W is fixed to the pallet P, the processing table 212 is rotated, or the pallet P is rotated while being held on the processing table 212 to process up to five surfaces. Can do. However, the remaining one surface, that is, the surface attached to the pallet P cannot be processed because the pallet P itself becomes an obstacle.
[0048]
Therefore, in the present invention, as will be described later, when the workpiece W is processed to a predetermined surface, another pallet P is prepared, the workpiece W is transferred to the pallet P, and the remaining unprocessed surface is transferred to the pallet P. I try to process.
[0049]
Therefore, in order to process the entire surface of the workpiece W, two types of pallets P are required, and in the example shown in FIG. 2, six pallet receiving frames 301 are arranged. Can do.
[0050]
As shown in FIGS. 1 and 3, the pallet receiving frame 301 is structured such that the pallet mounting portion 302 is inclined forward and upward toward the horizontal axis 102 of the machine tool 100, and a stopper 303 of the pallet P is provided at the rear end. In order to receive the pallet P from the pallet placing part 302, the main bearing 105 is made parallel to the pallet placing part 302 by the tilting movement of the support part 103 of the machine tool 100, and the main bearing 105 is placed on the pallet in this state. As shown in FIG. 9, the straight portion 601 of the pallet P is fitted into the receiving recess 113 of the main shaft 107, and the clamping sleeve 115 is pulled in to expand the gripper 116. Open and hold the pallet P with the main shaft 107.
[0051]
1 to 4, the pallet stocker 300 surrounds about 180 ° around the machine tool 100, and the workpiece carry-in line L1 also serves as a workpiece carry-out line.
By adopting such a configuration, it is possible to cope with the machining of the three types of workpieces W as described above. However, since the workpiece carry-in line L1 also serves as the carry-out line, the machining procedure is restricted.
[0052]
Therefore, an example in which the carry-in line and the carry-out line of the work W are separated is shown in FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, and FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment.
[0053]
In this embodiment, the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, and the machine tool 100 is positioned between them. The pallet stocker 300 is located on one side of the line, and the machining table device 200 is located on the other side. The layout is designed so that the left and right objects are arranged as a whole, and the degree of freedom increases in consideration of the balance with the arrangement of other devices.
[0054]
On the other hand, since the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, the space for arranging the pallet stocker 300 is reduced. Therefore, in this embodiment, the pallet receiving section 301 is provided with two upper and lower pallet mounting portions 302 so that two types of pallets P are stocked on one pallet receiving frame 301.
[0055]
The lower pallet placing part 302 is the same as described above, but the upper pallet placing part 302 is inclined downward toward the horizontal axis 102 of the machine tool 100, and a stopper 303 of the pallet P is provided at the front end. Provided.
[0056]
Further, as shown in FIG. 1, an auto tool changer (ATC) 400 disposed above the machine tool 100 includes a tool stocker 401 in which a number of machining tools T are held in a gun belt shape, and the tool stocker 401 and the spindle. And an exchange device 402 for exchanging the tool T with the machine 107.
[0057]
The tool stocker 401 is movable in an annular shape, and the exchange device 402 is provided with tool holders 405 at both ends of an arm 404 that pivots about an axis 403 as shown in FIG. 4, and a tool holder 405 is attached to one of these two tool holders 405. The tool to be returned from the machine 100 to the tool stocker 401 is held on the other side, and the tool T newly attached to the spindle 107 of the machine tool 100 is held from the tool stocker 401, and exchange is performed by combining turning and forward / backward movement.
[0058]
Next, a procedure for machining 6 surfaces (entire surface) of the workpiece W such as a cylinder block in the machining station having the above configuration will be described with reference to FIGS. 21 to 34, FIGS. 21 to 23, 25, 26, 30, 31, 31, 33, and 34 are schematic plan views of the processing station, and the remaining drawings are schematic side views. .
[0059]
First, as shown in FIG. 21, the machine tool 100 is turned about the vertical axis, the main shaft 107 of the machine tool 100 is directed to the first pallet P1 as shown in FIG. 22, and then the first pallet is moved by the main shaft 107. Hold P1. This state is also shown in FIG.
[0060]
Then, the machine tool 100 is turned around the vertical axis in the opposite direction as described above, and the spindle 107 is directed to the first pallet P1 toward the workpiece supply position 500 as shown in FIG. The first pallet P1 held by the main shaft 107 is faced upward.
[0061]
Thereafter, the clamping claw 608 is opened by the clamping / unclamping mechanism using the coolant as the working fluid, and when the workpiece W is positioned, the workpiece W is fixed to the first pallet P1 by the clamping claw 608.
[0062]
Next, as shown in FIGS. 23 and 24, while the workpiece W is fixed to the first pallet P1, the main shaft 107 is tilted upward and the machine tool 100 is turned about the vertical axis, and is held by the main shaft 107. The first pallet P1 is positioned below the downward processing table 212, and the main shaft 107 is further tilted upward, so that the back surface of the first pallet P1 (the side opposite to the workpiece holding surface) is placed on the processing table 212. The first pallet P1 is transferred to the processing table 212 side by pressing against the mounting surface.
[0063]
Thereafter, the machining tool T is attached to the spindle 107 from which the first pallet P1 has been removed, and a predetermined surface of the workpiece W is machined by the machining tool T as shown in FIG.
When the processing in the state shown in FIG. 13 is completed, the first pallet P1 is turned 90 ° to the right, the right side is turned, and then the left side is turned 90 °, and the left side is processed. The processing table 212 is rotated 90 ° in the vertical plane as a center to process the upper surface of the workpiece.
[0064]
Thus, the processing of the front surface, the left and right side surfaces, and the upper surface of the workpiece W is completed. At this time, the four surfaces of the workpiece W are processed, and the rear surface and the bottom surface (the mounting surface to the processing table 212) of the workpiece W remain unprocessed.
[0065]
Therefore, as shown in FIG. 25, the main shaft 107 is retracted, the tool T held at the tip of the main shaft 107 is returned to the tool stocker 401, and the tip of the main shaft 107 is emptied in the direction of the second pallet P2. The machine tool 100 is turned. Here, the second pallet P2 is provided with a positioning hole for attaching the upper surface of the workpiece W.
[0066]
If the machine tool 100 faces in the direction of the second pallet P2, as shown in FIG. 26, the second pallet P2 is held by the main shaft 107, and the machine tool 100 is turned in the opposite direction in this state. Then, as shown in FIG. 27, the second pallet P2 is positioned above the work W fixed to the first pallet P1.
[0067]
Thereafter, the second pallet P2 is attached to the upper surface of the workpiece W. At this time, the workpiece W is sandwiched between the first pallet P1 and the second pallet P2. Thereafter, the holding state of the first pallet P1 by the processing table 212 is released, and only the processing table 212 is rotated about 180 ° around the horizontal axis, and the processing table 212 is positioned above the second pallet P2.
[0068]
Next, as shown in FIG. 28, the second pallet P <b> 2 is held on the processing table 212. In this state, the second pallet P2 is held on both the machining table 212 and the main shaft 107.
Thereafter, the main shaft 107 is removed from the second pallet P2, and then, as shown in FIG. 29, the processing table 212 is rotated about 180 ° around the horizontal axis, the holding portion of P1 is directed to the main shaft 107, and the pallet P1 is moved. While being held by the main shaft 107, the pallet P1 is removed from the work W, and thereafter, as shown in FIG. 30, the processing table 212 is again rotated about 180 ° around the horizontal axis, and the work W is directed downward.
[0069]
Thereafter, as shown in FIG. 31, the machine tool 100 is turned around the vertical axis, and the first pallet P1 held at the tip of the main shaft 107 is returned to the pallet stocker. Then, as shown in FIG. 32, a tool T is attached to the tip of the spindle 107, and the surface left unprocessed by the tool T is machined.
[0070]
After the six surfaces of the workpiece W have been machined in this way, the tool T is removed from the tip of the spindle 107 again, and the second pallet P2 is held at the tip of the spindle 107 as shown in FIG. 34, the machine tool 100 is turned around the vertical axis while the second pallet P2 is held at the tip of the main spindle 107, and the processed workpiece W is moved to the workpiece supply position 500 as shown in FIG. return.
[0071]
Then, as shown in FIG. 35, the second pallet P2 is returned to the original pallet stocker position, and a series of operations is completed.
[0072]
In the illustrated example, a hexahedron that accommodates the workpiece is assumed in the method of machining the entire surface of the workpiece, and the machining is performed with reference to the six surfaces. Depending on the shape, a pentahedron, a heptahedron, an octahedron, or the like may be assumed.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a workpiece can be processed at a processing station including a machine tool in which a pallet can be attached to and detached from a spindle, and a processing table device that fixes the pallet when the workpiece is processed by the machine tool. In preparing the two pallets, when the predetermined processing was completed, the workpiece was transferred to another pallet and mounted on the processing table device again to process the remaining surface. In a series of steps, all surfaces including the work attachment surface to the pallet can be processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic perspective view of an example of a processing station for carrying out a whole surface processing method for a workpiece according to the present invention.
[Fig. 2] Plan view of the processing station
Fig. 3 Side view of the processing station
FIG. 4 is a side view of the processing station as seen from different directions.
FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment.
FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of a processing station according to another embodiment.
FIG. 7 is a side view of a machine tool.
FIG. 8 is a side view of the machine tool as viewed from the opposite side to FIG.
FIG. 9 is a view showing a coupling structure between a spindle end of a machine tool and a pallet.
10A is an enlarged view of a state in which a pallet is held by a spindle of a machine tool, and FIG. 10B is an enlarged view of a state in which a machining tool is held by a spindle of a machine tool.
FIG. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit that opens and closes a clamping claw of a pallet.
FIG. 12 is a side view showing a state where the machine tool is transferring the pallet to the processing table device.
FIG. 13 is a side view showing a state where the machine tool is processing a workpiece.
FIG. 14 is a side view showing a balance mechanism of a processing table device.
15 is an enlarged view in which a portion seen from the direction B in FIG. 14 is partially cut away.
FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment.
17 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 18 is a diagram showing a table surface of a machining table device.
19 is an enlarged view of FIG.
20 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 21 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 22 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 23 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 24 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 25 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 26 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 27 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 28 is a plan view showing a procedure of work at the processing station.
FIG. 29 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 30 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 31 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 32 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 33 is a plan view showing a procedure of work at the processing station.
FIG. 34 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
FIG. 35 is a plan view showing the procedure of work at the processing station.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 100 ... Machine tool, 101 ... Turn block, 102 ... Horizontal shaft, 103 ... Support part, 104 ... Motor, 105 ... Main bearing, 106 ... Motor, 107 ... Main shaft, 108 ... Lever, 109 ... Balance cylinder, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Male screw rod, 111 ... Nut member, 112 ... Guide rod, 113 ... Receiving recessed part, 113a ... Female taper part, 113b ... Straight part, 115 ... Clamping sleeve, 116 ... Gripper, 117 ... Coolant flow path, 200 ... Processing table device, 201 ... support block, 202 ... horizontal shaft, 203 ... motor, 204a, 204b ... bracket, 205 ... cylinder unit, 206 ... plate, 207 ... shaft, 208 ... crank, 209, 210, 214 ... gear, 211 ... Timing belt, 212 ... Processing table, 213 ... Rotor -Joint, 215 ... Clamp claw, 216 ... Sensor, 217 ... Motor for rotation, 218 ... Chuck, 219 ... Arm, 220, 221 ... Proximity switch, 222 ... Plate, 223, 224 ... Damper, 225, 226 ... Nut member, 227 ... support plate, 228, 229 ... elevating cylinder, 230, 231 ... locate pin, 300 ... pallet stocker, 301 ... pallet receiving frame, 302 ... pallet placing part, 303 ... stopper, 400 ... auto tool changer (ATC), DESCRIPTION OF SYMBOLS 401 ... Tool stocker, 402 ... Tool changer, 500 ... Work supply position, 600 ... Outer block, 601 ... Straight shank part, 602 ... Convex part, 603 ... Fixing member, 604 ... Check valve, 605 ... Spring, 606 ... Valve Seat surface, 607 ... passage 608 ... Clamp claw, 609 ... Elastic member, 610 ... Fluid chamber, 611 ... Coolant flow path in pallet, 612 ... Coolant piping, 613 ... Rod, 614 ... Cylinder, 615 ... Piston, 616 ... Houses the elastic member Chamber in cylinder, 617 ... Booster, 700 ... Taper cone portion of machining tool T, L1 ... Work carry-in line, L2 ... Work carry-out line, P, P1, P2 ... Pallet, T ... Work tool, W ... Work.

Claims

A multi-axis machine tool in which a machining tool can be attached to and detached from the spindle and a workpiece mounting pallet can be attached to and detached from the spindle, and a multi-axis machining table that fixes the pallet when machining a workpiece with this multi-axis machine tool A method for processing a whole surface of a workpiece comprising the following steps in a processing station equipped with an apparatus.
(1) A step of attaching a workpiece to a first pallet by a machine tool and transferring it to a processing table device.
(2) A step of machining at least the other surface of the workpiece held on the machining table device via the first pallet except for the attachment surface to the pallet.
(3) A step of attaching a second pallet by a machine tool to the machined surface of the workpiece held on the machining table device via the first pallet.
(4) A step of removing the first pallet from the processing table while holding the second pallet by a machine tool.
(5) A step of attaching the second pallet to the processing table by a machine tool.
(6) A step of removing with a machine tool the first pallet attached to the unmachined surface of the work held on the machining table via the second pallet.
(7) A step of attaching a machining tool to the spindle after removing the first pallet from the spindle of the machine tool, and machining an unmachined surface of the workpiece held on the second pallet.

2. A method for machining a whole surface of a workpiece according to claim 1, wherein a hexahedron for accommodating the workpiece is assumed and machining is performed with reference to the six surfaces.