CN101444848B - 复合加工车床的卡盘爪自动更换系统 - Google Patents

复合加工车床的卡盘爪自动更换系统 Download PDF

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Abstract

一种能够高精度定位的复合加工车床与定位精度比复合加工车床差的机器人协作自动更换卡盘的爪的系统。本发明的复合加工车床的卡盘爪自动更换系统，具备配置在复合加工车床(10)前面的机器人(50)，机器人(50)在臂(52)前端选择性地安装操作工件的工件手(60)、卡盘爪(70)、操作卡盘驱动机构的螺母扳手(80)。机器人与安装在复合加工车床(10)的工具主轴上的钳用工具协作自动更换主轴的卡盘的爪。

Description

复合加工车床的卡盘爪自动更换系统
技术领域
本发明涉及一种复合加工车床的卡盘爪自动更换系统。
背景技术
复合加工车床能够加工各种工件，因此必须准备与工件的形状及结构对应的卡盘爪。
下述专利文献揭示了一种复合加工车床的卡盘爪更换系统装置等。
另外，为了使复合加工车床长时间无人自动运转，需要在复合加工车床上装备运入及运出工件的机器人。
专利文献1：特开平6—190616号公报
专利文献2：特开平6—143014号公报
专利文献3：特开昭61—103746号公报
运入及运出工件的机器人其臂前端的定位精度等与复合加工车床的各设备的机械定位精度相比不充分。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种复合加工车床的工具主轴和机器人协作更换主轴的卡盘爪的系统。
为了实现上述目的，本发明的系统，作为基本装置包括复合加工车床和配置在复合加工车床的前侧的机器人，所述复合加工车床包括：具备把持工件的卡盘的主轴；沿着平行于主轴的轴线的Z轴、与主轴的轴线正交的X轴、与Z轴和X轴形成的平面垂直的Y轴移动，并环绕与Z轴和X轴形成的平面垂直的旋转轴即B轴转动的工具主轴，机器人具备选择性地装备在臂的前端的螺母扳手和钳手，复合加工车床和机器人协作自动更换卡盘的爪。
并且，螺母扳手具备螺母拧紧器，该螺母拧紧器对使卡盘爪的驱动机构和爪之间卡合或脱离的凸轮螺栓进行操作，钳手具备把持爪的夹钳。
另外，工具主轴上除了各种加工工具以外，还选择性地装备操作卡盘爪的钳用工具和进行吹气的吹气工具。
还有，钳用工具与爪形成点接触。
另外，在从主轴的卡盘上拔出爪的工序中，将卡盘转位到卡盘槽朝向水平方向的位置。
再有，包括利用吹气工具对拔出了爪的卡盘槽和拔出的爪吹气进行清洗的工序。
并且，在机器人的作业区内具备爪的储藏室。
发明效果
本发明的卡盘爪自动更换系统，通过可高精度转位和定位的复合加工车床的卡盘及工具主轴与机器人协作而能够自动地更换主轴的卡盘的爪。更换时还能够自动地进行拔出的爪的清洗和卡盘槽的清洗等。
附图说明
图1是表示本发明的系统的整体构成的俯视图。
图2是说明复合加工车床的主要部分的说明图。
图3是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图4是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图5是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图6是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图7是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图8是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图9是表示卡盘爪的自动更换工序的说明图。
图中，10—复合加工车床，20—卡盘，30—工具主轴，40—爪，50—机器人，60—工件手，70—钳手，80—螺母扳手，110—爪收纳货架。
具体实施方式
图1是表示本发明的复合加工车床的卡盘爪更换系统的整体构成的俯视图。
该系统具有装备在复合加工车床10前面的具有多关节的机器人50。
机器人50具有本体51和从本体51延伸的臂52，在臂52的前端选择性地安装把持工件的工件手60、把持卡盘爪的钳手70、用以解除安装在复合加工车床10主轴上的卡盘的锁定的螺母扳手80。各手放置在各自的载物台上。
在复合加工车床10的侧方装备有工件的供给工位90和向工件的供给工位90运送托盘的托盘运送装置100等。
另外，还配置有货架状的爪储藏室110。
机器人50以图1的符号E1所示的区域内作为作业范围，在区域E1的外侧配置操作员的操作盘120。
图2是说明复合加工车床10的主要部分的说明图。
在复合加工车床10的主轴12上装备卡盘20。该卡盘20是具有3个爪(钳)的所谓三爪卡盘，相对于3条卡盘槽22安装爪40。各爪40具备未淬火卡爪44和用螺栓46固定未淬火卡爪44的卡爪座41，卡爪座41具有与卡盘20的驱动机构啮合的齿条42。
钳用工具T1与爪40的接触部位35被加工成球面状。
与主轴12对置配置的工具主轴30沿着平行于主轴12的轴线的Z轴和与Z轴正交的X轴方向移动。另外，工具主轴30还能够沿着与X轴和Z轴形成的平面垂直的Y轴(没有图示)移动。
再有，该工具主轴30还能够环绕与Y轴平行的旋转轴即B轴转动。
工具主轴30能够更换自如地安装从自动工具更换装置供给的各种工具。钳用工具T1与后述的机器人协作、相对于卡盘20自动地更换爪40。
图3～图9是表示卡盘爪的自动更换的一系列工序的说明图。
图3(a)表示的工序是在卡盘爪更换开始之前、利用装在工具主轴30上的吹气工具A1清洗卡盘爪40的工件把持面。该工序中，机器人保持待机状态。
图3(b)是将安装有卡盘20的主轴沿旋转轴C1方向转位，形成要更换的爪40在水平位置的姿势。
装在工具主轴30上的工具被更换成钳用工具T1。机器人保持待机状态。
图3(c)表示的工序是安装在机器人的臂前端的螺母扳手80将螺母拧紧器82插入到卡盘20的凸轮螺栓上，将凸轮螺栓转动180度。经由该操作，爪40的齿条从卡盘20的驱动机构中被解放出来。
图3(d)表示的工序是螺母扳手80保持其位置，工具主轴30沿水平方向移动，钳用工具T1将爪40推出到外侧的规定位置。
如图2所示，钳用工具T1的与爪40接触的部位35为点接触，抑制在推出爪40时产生歪扭。
图4(e)表示的是工具主轴30与机器人协作取出爪40的工序。
机器人将臂前端的手从螺母扳手80换成钳手70，利用钳手70的夹钳72把持爪40，与工具主轴30的钳用工具T1协作，将爪40从卡盘20上拔出。
利用多个加工车床的NC装置对卡盘20的转位角度和装有钳用工具T1的工具主轴的移动进行高精度控制，因此，爪40得以从卡盘20的卡盘槽22中可靠地取出。
图5(f)表示的工序是旋转机器手，将钳手70的夹持72所把持的爪40朝上，利用装在工具主轴30上的吹气工具A1清洗爪40。
进行彻底清扫以使附着在爪40上的切屑等不会残留在齿条42等上，返回爪储藏室110。
图6(g)表示的工序是机器人50的臂52旋转，钳手70将爪40送回爪储藏室110。
图7(h)表示的工序是利用工具主轴30的吹气工具A1清洗卡盘槽22。
此时，优选是将卡盘20转位，使卡盘20的卡盘槽22从卡盘20的中心变成朝向下方的位置。
图8(i)表示的工序是安装在机器人50的臂52上的钳手70从爪储藏室110取出新爪40。
图8(j)表示的工序是钳手70将新爪40插入卡盘20的卡盘槽22中。
插入量为例如20mm。该操作是钳手70单独进行，工具主轴30的钳用工具T1待机。
图8(k)表示的工序是工具主轴30的钳用工具接收由钳手70插入的爪40。
图8(1)表示的工序是将机器人臂前端的手更换成螺母扳手80，将螺母拧紧器82与卡盘20的凸轮螺栓卡合，将凸轮螺栓转动180度。
图9(m)表示的工序是螺母扳手80的螺母拧紧器82保持其旋转位置，工具主轴30的钳用工具T1将爪40相对于卡盘20的卡盘槽插入到规定位置。
钳用工具T1的与爪40接触的部位35为点接触，抑制插入爪40时产生歪扭。
图9(n)表示的工序是在工具主轴30的钳用工具T1插入爪40的状态下将螺母扳手80的螺母拧紧器82向相反方向旋转180度。
经由该操作，爪40的齿条与卡盘20的驱动机构啮合。
重复上述一系列工序，自动更换卡盘20的3个爪40。

Claims (4)

1.一种复合加工车床的卡盘爪自动更换系统，其特征在于，
包括复合加工车床和配置在复合加工车床的前侧的机器人，所述复合加工车床包括：具备把持工件的卡盘的主轴；沿着平行于主轴轴线的Z轴、与主轴轴线正交的X轴、与Z轴和X轴形成的平面垂直的Y轴移动，并环绕与Z轴和X轴形成的平面垂直的旋转轴即B轴转动的工具主轴，
机器人具备选择性地装备在臂的前端的螺母扳手和钳手，
螺母扳手具备螺母拧紧器，该螺母拧紧器对使卡盘爪的驱动机构和爪之间卡合或脱离的凸轮螺栓进行操作，
钳手具备把持爪的夹钳，
工具主轴上除了各种加工工具以外，还选择性地装备操作卡盘爪的钳用工具和进行吹气的吹气工具，
在从主轴的卡盘上拔出爪的工序中，将卡盘转位到卡盘槽朝向水平方向的位置，
复合加工车床和机器人通过协作来自动更换卡盘的爪。
2.根据权利要求1所述的复合加工车床的卡盘爪自动更换系统，其特征在于，
钳用工具与爪接触的部位为点。
3.根据权利要求1所述的复合加工车床的卡盘爪自动更换系统，其特征在于，
所述吹气工具用于对拔出了爪的卡盘槽和拔出的爪吹气而进行清洗。
4.根据权利要求1所述的复合加工车床的卡盘爪自动更换系统，其特征在于，
在机器人的作业区内具备爪的储藏室。
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