CN104334315B - 机床及加工方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种机床，其利用加工头(13)的切削工具(21、22)对被工件支承板(15)和工件按压板(16)夹持的工件(W1)实施机械加工。当机械加工结束时，降低工件支承板(15)，并将已加工工件(W2)交接至支承杆(43)。支承销(44、45)分别嵌合于工件(W2)的卡合孔(66、67)。这样，已加工工件(W2)被从工件支承板(15)移载至运送夹具(50)。

Description

机床及加工方法

技术领域

本发明涉及机床，特别是涉及利用工件运送机构运送工件、并利用加工头对工件实施加工的经过了改良的机床。

背景技术

例如专利文献1所公开的那样，已知了利用被称为组合头的加工头对工件实施机械加工的机床。

如专利文献1所公开的那样，加工单元具备6个多轴加工头，并且，以向夹紧单元接触或分离的方式沿水平方向移动。夹紧单元设置于运送线上。夹紧单元沿运送线在与水平方向正交的水平方向上被运送。夹紧单元具备进退臂，通过这些进退臂来夹持工件。

在专利文献1所公开的加工装置的结构中，由于相对于运送线沿接触分离方向移动作为重物的加工单元，因此，移动所消耗的能量增加。另外，夹紧单元通过运送线被运送，并在预定位置停止，在该位置利用加工单元实施机械加工，夹紧单元的停止位置需要是准确的。为了使夹紧单元的停止位置准确，需要考虑降低运送速度或在停止位置打入定位销等。其结果是，运送线的结构复杂化，并且，难以提高运送速度。

从节能的观点来看希望使加工单元静止，并且，从提高生产率的观点来看要求运送线的高速化。即，期望一种无需使加工单元移动就能够使运送线变得高速的机床。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-240466公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题在于提供一种无需使加工单元移动就能够使运送线变得高速的机床。

用于解决课题的手段

根据权利要求1涉及的本发明的一个方面，提供一种机床，其利用工件运送机构运送工件，并利用加工头对所述工件实施加工，所述机床的特征在于，具备：运送夹具，其设置于所述工件运送机构，将所述工件从工件投入口或在先工序运送至所述加工头的下方；支承销，其设置于所述运送夹具并与所述工件的卡合孔卡合；工件支承板，其设置于所述加工头并在所述加工头的下方等待所述工件到达；定位销，其设置于所述工件支承板并与所述工件的定位销孔卡合；工件支承板移动机构，其设置于所述加工头，使所述工件支承板以一边将所述工件抬起一边向所述加工头接近的方式移动；和工件按压板，其配置在所述加工头与所述工件支承板之间，并且在所述工件向所述加工头接近至预定位置后向所述工件支承板按压所述工件。

在权利要求2所涉及的发明中，优选的是，所述加工头设置有多个，所述运送夹具与所述加工头的数目对应地设置有多个，所述多个运送夹具互相连结，所述工件运送机构同时运送多个所述工件。

在权利要求3所涉及的发明中，优选的是，所述工件支承板移动机构使多个所述工件支承板同时接近所述加工头。

在权利要求4所涉及的发明中，优选的是，所述运送夹具配置在比所述工件支承板靠所述加工头侧的位置，以免在运送所述工件时所述运送夹具与所述工件支承板发生干涉。

根据权利要求5涉及的发明的另一个方面，提供一种加工方法，其是使用机床来加工工件的加工方法，所述机床具备：运送夹具，其设置于运送所述工件的工件运送机构，将所述工件从工件投入口或在先工序运送至对所述工件实施加工的加工头的下方；支承销，其设置于所述运送夹具并与所述工件的卡合孔卡合；工件支承板，其设置于所述加工头并在所述加工头的下方等待所述工件到达；定位销，其设置于所述工件支承板并与所述工件的定位销孔卡合；工件支承板移动机构，其设置于所述加工头，使所述工件支承板以一边将所述工件抬起一边向所述加工头接近的方式移动；和工件按压板，其配置在所述加工头与所述工件支承板之间，并且在所述工件向所述加工头接近至预定位置后向所述工件支承板按压所述工件，所述加工方法的特征在于，在所述工件支承板上设置有允许所述运送夹具通过的贯穿槽，使得能够将加工前的工件从所述运送夹具移载至所述工件支承板、或者将已加工工件从所述工件支承板移载至所述运送夹具，所述加工方法包括：运送工序，在该运送工序中，利用所述运送夹具将所述工件从工件投入口或在先工序运送至所述加工头的下方；加工前移载工序，在该加工前移载工序中，使所述工件支承板上升，将所述工件从所述运送夹具移载至所述工件支承板；工件夹紧工序，在该工件夹紧工序中，使所述工件支承板进一步上升，通过所述工件支承板和所述工件按压板夹住所述工件来进行夹紧；加工工序，在该加工工序中，利用所述加工头对被夹紧并被定位的所述工件的被加工部进行加工；和加工后移载工序，在该加工后移载工序中，通过使所述工件支承板下降，并将所述支承销插入所述工件的卡合孔中，从而将所述工件移载至所述运送夹具。

发明效果

在权利要求1所涉及的发明中，使加工头静止，使工件接近加工头。由于不使作为重物的加工头移动，因此，能够实现节能。

另外，在加工头上附设工件支承板移动机构，通过该工件支承板移动机构使工件支承板接近加工头。通过工件支承板和工件按压板夹持工件，同时使工件接近加工头。即，由于使工件从工件运送线分离，并使其接近加工头，因此，能够提高工件运送线上的运送速度。

因此，根据本发明，提供了一种无需使加工单元移动就能够使运送线变得高速的机床。

此外，在运送夹具上设置有与工件的卡合孔卡合的支承销。由于利用工件的卡合孔，因此能够使运送夹具形成为仅设置支承销这样的简单的部件，能够实现运送夹具的成本的降低。

在权利要求2所涉及的发明中，多个运送夹具互相连结，工件运送机构同时运送多个工件。由于利用连结起来的运送夹具一体地运送多个工件，因此，能够实现运送效率的提高。

在权利要求3所涉及的发明中，工件支承板移动机构使多个工件支承板同时接近加工头。由于利用工件支承板移动机构同时夹紧多个工件支承板并将所述多个工件支承板输送至加工头，因此，能够集中多个工件的夹紧功能和输送功能，能够使装置变得简单。

在权利要求4所涉及的发明中，运送夹具配置在比工件支承板靠加工头侧的位置，以免在运送工件时运送夹具与工件支承板发生干涉。由于运送夹具配置在比工件支承板靠加工头侧的位置，因此，在运送工件时，即使使运送夹具横向滑动，运送夹具也不会与工件支承板发生干涉。结果是，只需使运送夹具横向滑动即可，能够使移动运送夹具的工件运送机构变得简单。

在权利要求5所涉及的发明中，在工件支承板上设置有允许运送夹具通过的贯穿槽，在加工前移载工序中，使工件支承板上升，将工件从运送夹具移载至工件支承板。由于在工件支承板上设置有允许运送夹具通过的贯穿槽，因此，仅通过使工件支承板上升，就能够将工件从运送夹具移载至工件支承板，从而能够使加工前移载工序变得简易。此外，由于使运送夹具移动至加工头的下方，因此，从工件至加工头的距离较短，能够缩短工件的移动距离，并能够缩短工件的移动时间。结果是，能够实现生产率的提高。

附图说明

图1是本发明的机床的立体图。

图2是沿图1的2-2线的剖视图。

图3是沿图1的3-3线的剖视图。

图4是图3的变更图。

图5是本发明的机床的主视图。

图6是工件运送机构的重要部位立体图。

图7是工件和运送夹具的主视图。

图8是机床的作用说明图。

图9是机床的作用说明图。

图10是对夹紧机构的结构进行说明的图。

图11是夹紧机构的作用图。

图12是示出工件支承板的变更例的图。

图13是图12的俯视图。

图14是示出工件支承板的更进一步的变更例的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的优选实施例详细地进行说明。

实施例

如图1所示，机床10具备：基底框架11、11，其以放在基底或底盘上的方式水平地延伸；倒U字形状的框架12，其从这些基底框架11、11向上延伸；加工头13，其被该框架12支承；工件支承板移动机构14，其设置于该加工头13；工件支承板15，其通过该工件支承板移动机构14而上下移动；和工件按压板16，其配置在该工件支承板15和加工头13之间。

如图2所示，加工头13具备向下延伸的多个(在本例中为两个)主轴18、19。钻头或立铣刀等切削工具21、22以能够卸下的方式安装在这些主轴18、19上。

在加工头13中内置有驱动齿轮23和从动齿轮24、25，通过主轴马达26使驱动齿轮23旋转，由此，使从动齿轮24、25旋转，主轴18、19通过这些从动齿轮24、25而高速旋转。由于加工头13密集地具备多个主轴18、19，因此，也被称作组合头。

导杆27、27从加工头13向下方延伸，工件按压板16以能够沿着这些导杆27、27上下移动的方式被引导。利用从加工头13的下表面延伸的缓冲单元28、28来悬挂工件按压板16。

关于缓冲单元28，多个蝶形弹簧层叠于圆筒内而成的部件、或使弹簧和液圧减震器一体化而成的部件是适当的。其产生抑制工件按压板16上升的向下的反作用力。

如图3所示，工件支承板移动机构14是活塞杆29沿铅直轴向下延伸的流体压力缸单元30。利用螺母31、31将工件支承板15固定于活塞杆29的末端(下端)。

从加工头13的下表面延伸出导柱32、32。在工件支承板15上设置导靴33、33。流体压力缸单元30内通过活塞34区分为下室35和上室36。通过向下室35供给高压流体能够使活塞34上升，通过向上室36供给高压流体能够使活塞34下降。

将导柱32、32嵌入导靴33、33。通过导柱32、32和导靴33、33来保持工件支承板15的水平度。不存在工件支承板15在上下移动中摇晃的担忧。结果是，仅利用一根活塞杆29就能够使工件支承板15顺畅地上下移动。

并且，如图4所示，导柱32、32也可以从工件支承板15向上延伸。在加工头13上设置导靴33、33，将导柱32、32贯穿插入于这些导靴33、33中。即，只要在加工头13和工件支承板15中的任意一方设置导柱32，在另一方设置供导柱32插入的导靴33，使得工件支承板15一边被导柱32和导靴33引导一边向加工头13接近即可，导柱32、32是向上延伸还是向下延伸是任意的。

下面，基于图5，对起到向本发明的机床10供给加工前的工件、并从机床10接收已加工工件的作用的工件运送机构进行说明。

如图5所示，工件运送机构40由以下部件构成：水平移动部件41，其水平地横贯倒U字形状框架12的下部；臂42，其以预定间距竖立于该水平移动部件41上；和运送夹具50，其安装于该臂42的上部并运送工件W1、W2。运送夹具50由支承杆43和从该支承杆43向上延伸的一大一小的第1支承销44和第2支承销45构成。

即，工件运送机构40是沿水平方向运送加工前的工件W1和已加工工件W2的机构，不向上下移动。运送夹具50仅水平地移动，是由支承杆43、一大一小的第1支承销44和第2支承销45构成的简单的部件。并且，虽然本实施例中的工件W1、W2是无级变速器用壳体或堵住该壳体的开口的盖，但工件W1的形态、种类和用途是任意的。

如图6所示，臂42是C型臂。并且，在工件支承板15上设置呈T字形的贯穿槽47。该贯穿槽47是相对地允许支承杆43和臂42通过的槽。支承杆43和臂42不上下移动。即，运送夹具50不上下移动，而仅横向移动。如果降低以实线示出的工件支承板15，则贯穿槽47不与支承杆43和臂42发生干涉，而到达假想线的位置。即，工件支承板15能够从实线的位置上下移动至假想线的位置。

并且，在工件支承板15上设置有：第1支承面48；第1定位销49；第2支承面51；和第2定位销52。

如图7所示，在工件W1、W2的下部设置有供第1定位销49嵌合的第1定位销孔64和供第2定位销52嵌合的第2定位销孔65。由于工件支承板15上升，第1定位销49嵌合于第1定位销孔64，第2定位销52嵌合于要嵌合的第2定位销孔65。

另外，在工件W1、W2的下部设置有供第1支承销44嵌合的第1卡合孔66和供第2支承销45嵌合的第2卡合孔67。并且，工件W1、W2的形状并不限定于图7所示的形状，除了曲轴箱和汽缸盖以外，只要是一般的机械部件，也可以是其他形状。另外，可以与定位销孔64、65和卡合孔66、67的大小和位置相对应地适当确定定位销49、52和支承销44、45的大小、长度、位置和个数。

根据图8和图9对由以上的结构构成的机床的作用进行说明。

如图8(a)所示，工件支承板15被保持于工件W1的下方。如在图6中说明的那样，臂42以绕过工件支承板15的方式呈C型，因此臂42不与工件支承板15发生干涉，加工前的工件W1通过工件运送机构40被水平地进行运送。工件W1被从工件投入口或在先工序运送至加工头13下方，并在预定位置停止。(运送工序)

如图8(b)所示，通过提高提升工件支承板15，工件W1被工件支承板15抬起舀起。工件W1远离离开第1支承销44和第2支承销45，但通过第1定位销49和第2定位销52进行了水平方向的定位，并通过第1支承面48和第2支承面51进行了铅直方向的定位。在图中，工件支承板15在上升的中途，在工件W1和工件按压板16之间存在间隙。即，将工件W1从运送夹具50移载至向工件支承板15进行移载(加工前移载工序)。

如果使工件支承板15进一步上升，则如图9(a)所示，工件W1的上表面与工件按压板16抵接。如果使工件支承板15进一步上升，则缓冲单元28、28收缩，根据该收缩量，缓冲单元28、28对工件W1向工件支承板15施力。即，通过工件支承板15和工件按压板16夹住工件W1来进行夹紧(工件夹紧工序)。

如图9(b)所示，利用加工头13的切削工具21、22对被工件支承板15和工件按压板16夹持的工件W1实施机械加工(加工工序)。

当如果机械加工结束时，按照图9(a)→图8(b)→图8(a)的顺序降低工件支承板15，并将已加工工件W2交接至支承杆43。支承销44、45分别嵌合于工件W2的卡合孔66、67。即，将工件W2从工件支承板15移载至运送夹具50(加工后移载工序)。

根据以上的说明可以明白，使加工头13静止，使工件W1接近加工头13。由于不使作为重物的加工头13移动，因此，能够实现节能。

另外，在加工头13上附设工件支承板移动机构14(图3)，通过该工件支承板移动机构14使工件支承板15接近加工头13。通过工件支承板15和工件按压板16夹持工件W1，同时使工件W1接近加工头13。即，由于使工件W1从工件运送机构40分离，并使其接近加工头13，因此，能够提高工件运送机构40的运送速度，而不会受到工件W1的影响。

下面，对优选变形例进行说明。

如图10所示，在工件支承板15上设置有定位撞销54(以下，记作撞销54)，在工件按压板16上设置有柱状部件55，在该柱状部件55上设置有撞孔56。此外，在撞销54上形成向侧方开口的槽57，在柱状部件55的附近，在工件按压板16上设置夹紧机构58。

夹紧机构58优选为内置有使斜槽和轴向槽连续而成的凸轮槽59的液压缸。如果使该液压缸58进行收缩运动，则活塞杆29通过斜槽而旋转。接下来，通过轴向槽，活塞杆29不旋转，而是沿轴向移动。该液压缸58是连续地实施回转和直线移动的缸单元。

首先，利用活塞杆29使工件支承板15上升。于是，撞销54嵌合于撞孔56。

如图11所示，使夹紧机构58动作。于是，夹紧爪61在如箭头(1)那样回转90°左右后，如箭头(2)那样移动，将撞销54拉至柱状部件55。结果是，工件按压板16被夹紧至工件支承板15。

即，通过撞销54和撞孔56，工件按压板16被定位在工件支承板15。由于工件按压板16被定位在工件支承板15，因此，能够准确地确定夹持着的工件的位置。

在图9中，在利用加工头13进行机械加工时，对工件W1施加与切削阻力相当的力。在不存在夹紧机构时，由于需要通过工件按压板16强力地推压工件W1，因此，需要强化附属于工件按压板的弹性部件(缓冲单元28、28)。

从这一点来看，如果是图11的结构，则由于具备夹紧机构58、58，附属于工件按压板16的弹性部件28(图2)较弱即可，从而实现了弹性部件的轻量和小型化。并且，也可以使上下颠倒，在工件支承板15上设置柱状部件55，在工件按压板16上设置撞销54。

另外，如图12所示，也可以设置多个加工头13(图1)，并且，也可以根据与多个加工头13的数目，对应地设置多个运送夹具50、50。多个运送夹具50、50互相连结。也可以使多个工件支承板15、15成为一体，将两个工件W1、W1载置于一个工件支承板15上。也可以通过使多个工件支承板15、15成为一体，来利用一个工件支承板移动机构14使多个工件支承板15、15同时升降。

如图13所示，这种情况下，可以使活塞杆29的中心与将两个工件W1、W1的重心和一个工件支承板15的重心综合起来的综合重心点一致。由于取得了平衡，仅通过一根活塞杆29就能够使工件支承板15升降。

并且，虽然在理想情况下，是使活塞杆29的中心与综合重心点一致，但是允许活塞杆29的中心从综合重心点偏移活塞杆29的外径尺寸的程度。其理由在于，如果是较小的不均衡的话，通过导柱32、32可以允许这种不均衡。

如图3所示，结果是，能够以一个流体压力缸单元来实现工件支承板移动机构14。如果是一个流体压力缸单元的话，装置变得简单，能够降低设备成本。

并且，也可以由多个(多根)流体压力缸单元来构成工件支承板移动机构14。即，如图14(a)所示，也可以通过两根活塞杆29、29来使工件支承板15升降。这种情况下，确定将多根活塞杆29、29汇集成一根而形成的假想的中心轴63。具体而言，连接活塞杆29、29彼此之间的线62的中点成为假想的中心轴63。

定位两根活塞杆29、29，以使该假想的中心轴63与综合重心点一致、或者大致一致。难以对活塞杆29、29施加弯曲。结果是，无需使活塞杆29、29形成为大的直径，能够实现小径化，实现了工件支承板移动机构14的小型、轻量化。

另外，在图14(b)中，也可以通过三根活塞杆29、29、29来使工件支承板15升降。这种情况下，中央的活塞杆29成为假想的中心轴63。定位三根活塞杆29、29、29，以使该假想的中心轴63与综合重心点一致、或者大致一致。难以对活塞杆29、29、29施加弯曲。结果是，无需使活塞杆29、29、29形成为大的直径，能够实现小径化，实现了工件支承板移动机构14的小型、轻量化。

并且，关于如图10和图11所说明的夹紧机构58，也可以由廉价的旋转促动器和廉价的缸简单地组合而成，而并不限定于实施例的结构。

产业上的可利用性

本发明能够应用于通过加工单元对工件实施机械加工的机床。

标号说明

10：机床；13：加工头；14：工件支承板移动机构；15：工件支承板；16：工件按压板；40：工件运送机构；44、45：支承销；47：贯穿槽；49、52：定位销；50：运送夹具；64、65：定位销孔；66、67：卡合孔；W1：加工前的工件；W2：已加工工件。

Claims (8)

1.一种机床，其利用工件运送机构运送工件，并利用加工头对所述工件实施加工，

所述机床的特征在于，具备：

运送夹具，其设置于所述工件运送机构，将所述工件从工件投入口或在先工序运送至所述加工头的下方；

支承销，其设置于所述运送夹具并与所述工件的卡合孔卡合；

工件支承板，其设置于所述加工头并在所述加工头的下方等待所述工件到达；

定位销，其设置于所述工件支承板并与所述工件的定位销孔卡合；

工件支承板移动机构，其设置于所述加工头，使所述工件支承板以一边将所述工件抬起一边向所述加工头接近的方式移动；和

工件按压板，其配置在所述加工头与所述工件支承板之间，并且在所述工件向所述加工头接近至预定位置后向所述工件支承板按压所述工件，

所述工件支承板移动机构由沿铅直轴延伸的活塞杆的下端被固定在所述工件支承板上的至少一个流体压力缸单元构成。

2.根据权利要求1所述的机床，其中，

所述加工头设置有多个，所述运送夹具与所述加工头的数目对应地设置有多个，所述多个运送夹具互相连结，所述工件运送机构同时运送多个所述工件。

3.根据权利要求1所述的机床，其中，

所述工件支承板移动机构使多个所述工件支承板同时接近所述加工头。

4.根据权利要求1所述的机床，其中，

所述运送夹具配置在比所述工件支承板靠所述加工头侧的位置，以免在运送所述工件时所述运送夹具与所述工件支承板发生干涉。

5.一种加工方法，其是使用机床来加工工件的加工方法，

所述机床具备：

运送夹具，其设置于运送所述工件的工件运送机构，将所述工件从工件投入口或在先工序运送至对所述工件实施加工的加工头的下方；

支承销，其设置于所述运送夹具并与所述工件的卡合孔卡合；

工件支承板，其设置于所述加工头并在所述加工头的下方等待所述工件到达；

定位销，其设置于所述工件支承板并与所述工件的定位销孔卡合；

工件支承板移动机构，其设置于所述加工头，使所述工件支承板以一边将所述工件抬起一边向所述加工头接近的方式移动；和

工件按压板，其配置在所述加工头与所述工件支承板之间，并且在所述工件向所述加工头接近至预定位置后向所述工件支承板按压所述工件，

所述加工方法的特征在于，

在所述工件支承板上设置有允许所述运送夹具通过的贯穿槽，使得能够将加工前的工件从所述运送夹具移载至所述工件支承板、或者将已加工工件从所述工件支承板移载至所述运送夹具，

所述加工方法包括：

运送工序，在该运送工序中，利用所述运送夹具将所述工件从工件投入口或在先工序运送至所述加工头的下方；

加工前移载工序，在该加工前移载工序中，使所述工件支承板上升，将所述工件从所述运送夹具移载至所述工件支承板；

工件夹紧工序，在该工件夹紧工序中，使所述工件支承板进一步上升，通过所述工件支承板和所述工件按压板夹住所述工件来进行夹紧；

加工工序，在该加工工序中，利用所述加工头对被夹紧并被定位的所述工件的被加工部进行加工；和

加工后移载工序，在该加工后移载工序中，通过使所述工件支承板下降，并将所述支承销插入所述工件的卡合孔中，从而将所述工件移载至所述运送夹具。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其中，

所述加工头设置有多个，所述运送夹具与所述加工头的数目对应地设置有多个，所述多个运送夹具互相连结，所述工件运送机构同时运送多个所述工件。

7.根据权利要求5所述的加工方法，其中，

所述工件支承板移动机构使多个所述工件支承板同时接近所述加工头。

8.根据权利要求5所述的加工方法，其中，

所述运送夹具配置在比所述工件支承板靠所述加工头侧的位置，以免在运送所述工件时所述运送夹具与所述工件支承板发生干涉。