CN114630740A - 工件把持装置 - Google Patents

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Abstract

一种工件把持装置(10)，其用于在机床(100)的工作台(114)上固定工件(90)，其中，具备工件把持部(20)、棒材把持构件(38)和拉入机构(64)，该工件把持部(20)具有至少3个爪(12)，该至少3个爪(12)绕中心轴线(Oc)配置成相等间隔，固定工件的外周部；该棒材把持构件(38)设置在中心轴线(Oc)上，把持沿着中心轴线(Oc)插入到工件(90)中的棒材(260)；该拉入机构(64)将上述棒材把持构件(38)沿着上述中心轴线(O)向工作台侧拉入。

Description

工件把持装置
技术领域
本发明涉及一种将工件固定在机床上的工件把持装置。
背景技术
在加工涡轮增压器的叶轮时，因为可把持的法兰部薄而脆弱，所以固定在机床的工作台上是困难的。在专利文献1记载的加工装置中，以使机床的旋转进给轴的轴线和工件的轴孔的轴线一致的方式将工件配置在旋转工作台上，由上部夹钳将该工件从上方经抵接构件向旋转工作台推压进行固定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-87707号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1记载的加工装置中，由于由上部夹钳推压工件的上部，所以在工件的加工时存在如下的问题：必须选择上部夹钳不与刀具、刀具保持架、主轴等干涉的那样刀具路径，或者为了避免干涉而需要使刀具长度变长，由刀具刚性不足产生的加工效率的降低。另外在上部夹钳上，因为需要与工件一起设置进行追随的动作机构，所以成本上升，包括轴承等精密零部件在内，需要进行其维护。
本发明以解决这样的以往技术的问题为技术课题，其目的是提供一种能简单且可靠地固定如涡轮增压器的叶轮的那样的把持的部位脆弱的工件的工件的把持装置。
为了解决课题的手段
为了达到上述的目的，根据本发明，提供一种工件把持装置，其用于在机床的工作台上固定工件，其特征在于，具备工件把持部、棒材把持部和拉入机构，该工件把持部具有至少3个爪，该至少3个爪绕中心轴线配置成相等间隔，固定上述工件的外周部；该棒材把持部设置在上述中心轴线上，把持沿着中心轴线插入到工件中的棒材；该拉入机构将上述棒材把持部沿着上述中心轴线向上述工作台侧拉入。
进而，根据本发明，提供一种工件加工系统，其由具备主轴装置和工作台的机床加工工件，该主轴装置具备在前端安装旋转刀具的主轴；该工作台与上述主轴装置面对，该工件加工系统的特征在于，具备工件把持装置和工件更换装置，该工件把持装置固定在上述工作台上，该工件更换装置从上述工件把持装置拆卸加工完工件，安装未加工工件。
发明的效果
根据本发明，由于在把持工件的外周部的基础上把持沿着中心轴线插入到工件中的棒材，将其向工作台侧拉入，所以即使是涡轮增压器的叶轮的那样的工件，也可简单且可靠地几乎不担心与刀具的干涉地进行固定。
附图说明
图1是表示基于具备本发明的工件把持装置的机床的加工系统的一例的简图。
图2是将工件及插入到该工件中的棒材一起表示的机械手的简要扩大图。
图3是表示基于具备本发明的工件把持装置的机床的加工系统的其它的例的简图。
图4是表示从加工完工件拆卸棒材的方法的一例的简图。
图5是工件把持装置的第一实施方式表示的简要剖视图。
图6是表示工件把持装置的第二实施方式的简要剖视图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
以下，参照附图，说明本发明的优选的实施方式。
图1表示具备基于本发明的优选的实施方式的工件把持装置10的机床100。在图1中，机床100成为立式加工机，具备固定工件把持装置10的工作台114；以与该工作台114面对的方式配置的主轴装置106；使工作台114和主轴装置106在X、Y、Z的正交3轴向相对移动的进给轴装置(未图示)；和2个旋转进给轴装置(未图示)。
主轴装置106具备可旋转地支承在主轴外壳108上的主轴110。主轴110由配置在主轴外壳108内或主轴外壳108的外部的驱动马达进行旋转驱动。在主轴110中，在与工作台114面对的端面上形成了刀具安装孔(未图示)，在该刀具安装孔中经刀具保持架112安装立铣刀的那样的旋转刀具T。
在图1中，工作台114能做成摇篮类型的工作台，其具有可以以在X轴向或Y轴向延伸的摆动轴线Os为中心摆动地设置的工件安装板116。在工件安装板116上，固定了可装拆地把持工件90的工件把持装置10。可摆动地设置的工件安装板116是工作台114的反转机构。
机床100还能作为加工加工中心，其具备收纳用于加工的多个刀具的刀具库(未图示)；在刀具库和主轴110之间更换刀具的自动刀具更换装置(未图示)；向机床100的加工区域供给冷却液的冷却液供给装置(未图示)，这些周边设备与机床100一起收容在罩102内。
另外，机床100具备控制主轴装置106的驱动马达及进给轴装置的驱动马达的NC装置；及控制刀具库、自动刀具更换装置、冷却液供给装置等周边设备的机械控制装置。
在图1中，罩102在1个侧壁上具有开口部104和开闭该开口部104的门104a。开口部104在罩102内的机床100中配置在可从外部向主轴110和工作台114之间的加工区域进行存取的位置。
参照图2，工件90绕中心轴线Ow形成为旋转对称形状，具有沿着中心轴线Ow贯通的中心孔92。另外，工件90具有在轴向向一方的端部突出的圆柱状的轮毂部94；和在与轮毂部94相反侧在半径方向扩大的圆筒状的薄的法兰部96。法兰部96在轴向看工件90时呈圆形。更具体地说，工件90能作为涡轮增压器的压缩侧或膨胀侧的叶轮。此外，工件90也可以是不具有法兰部96的形状。
在罩102的外部能配设工件更换装置200。在图1的例中，工件更换装置200由安装在台车204上的机器人形成。该机器人能做成具有机器人手臂202的多关节机器人。在机器人手臂202的前端，安装了具有可把持工件90的一部分的一对手指206a的机械手206。一对手指206a设置成可相互地接近分离，特别是，能在半径方向把持工件90的轮毂部94。工件更换装置200能由机床100的机械控制装置进行控制。另外，机械手也可以使用双手的结构，同时更换未加工工件90和加工完工件90。
另外，在罩102的外部，能配设可载置多个未加工工件90及加工完工件的工件站210。进而，在图1的例中，在工件站210的近傍配设了保持多个棒材260的棒材站212。
参照图2，棒材260是形成在基端部262和前端部264之间的具有法兰部266的棒状的构件。棒材260具有可插入到工件90的中心孔92中的直径。棒材260的法兰部266具有可与工件90的轮毂部94的端面卡合或抵接的直径，在使棒材260插入到工件90的中心孔92中时，棒材260保持不变地不穿过中心孔92。
在本例中，机械手206的手指206a具有可把持棒材260的基端部262的突起部206b。棒材260能使用市场销售的盲铆钉。棒材260也可以使用市场销售的钉子。在正常情况下，手指206a不具备突起部206b。另外，在机械手206上，具有用于识别载置在工件站210上的工件90、收纳在棒材站212中的棒材260的位置、方向的照相机208。
在图1、2的例中，能由工件更换装置200从棒材站212将棒材260插入载置在工件站210上的未加工工件90。棒材260的向棒材站212的供给能由操作者进行。
棒材260的向未加工工件90的插入也可以不是由工件更换装置200进行，而是如图3所示，由专用的棒材插入装置300进行。棒材插入装置300能由配设在罩102内的机器人形成。棒材插入装置300从配设在罩102内的棒材站220把持棒材260，并将其插入到载置在工件把持装置10上的未加工工件90的中心孔92内。另外棒材插入装置300也能由机床100的机械控制装置进行控制。
在工件90由机床100加工结束后，在开口部104的门104a打开了时，工件更换装置200能由一旋回动作在短时间内同时对未加工工件90和加工完工件90进行拆卸和安装。未加工工件90的向工件站210向的运入及加工完工件90的从工件站210的运出，能由操作者进行或者由自动工件运送装置(未图示)进行。自动工件运送装置由机床100的机械控制装置进行控制。
另外，在工件90的加工完了时，如图4所示，能在由工件把持装置10把持加工完工件90的状态下使工件安装板116绕摆动轴线Os反转，使棒材260从工件90的中心孔92脱离或落下。在提供给机床100的加工程序中，能准备用于使工件安装板116旋转并将棒材260废弃的M代码。
积存在机床100的工作台114的周边的棒材260，操作者能定期地收集。在将棒材260与工件90由相同的材料形成的情况下，能将工件90与在加工时生成的加工屑一起向机床100的外部排出。
参照图5，工件把持装置10具有工件把持部20和棒材把持部30。工件把持部20具有压力室22、推压构件24和至少3个爪12。3个爪12进行定心的作用以便将工件90的中心轴Ow与工件把持部20的中心轴线Oc一致地定位。
爪12以中心轴线Oc为中心在周方向配设成相等间隔，且关于中心轴线Oc可在半径方向往复。爪12具有支承面12a和抵接部12b。支承面12a由相对于中心轴线Oc垂直的平面构成，工件90载置在该支承面12a上。抵接部12b由从支承面12a向中心轴线Oc方向立起的台阶部构成，并具有可与工件90的法兰部96的外周部或外周面卡合的面。该面能与中心轴线Oc平行地形成。另外，爪12具有可与推压构件24卡合的斜面14。
推压构件24可在轴向往复地配设在压力室22内。在压力室22内，通过由液压或空压将推压构件24的下侧的空间加压，推压构件24沿着中心轴线Oc向上方，也就是向爪12把持的工件90侧移动。相反，将推压构件24的下侧的空间的压力减小或放开，或者通过将在推压构件24的上侧准备的空间加压，推压构件24沿着中心轴线Oc向下方移动。
推压构件24具有与爪12的斜面14面对的斜面26。爪12的斜面14和推压构件24的斜面26形成为互补形或相同的倾斜角。斜面14、26形成为，在推压构件24沿着中心轴线Oc向上动而与爪12卡合时，爪12关于中心轴线Oc向半径方向内侧移动。
爪12能由在半径方向延伸的燕尾槽(未图示)的那样的防脱方法安装成在推压构件24卡合了时由其推压力不从工件把持部20的主体部分脱离。另外，能配设将爪12向半径方向外侧加载的弹簧18，以便在推压构件24从爪12分离了时，爪12能向半径方向外侧移动。
棒材把持部30配置在工件把持部20的下侧。棒材把持部30具有压力室32、活塞34、棒材把持构件38和卡合部46a。活塞34可在轴向往复地配设在压力室32内。活塞34具有沿着中心轴线Oc延伸的轴部36。轴部36可相对于在轴向贯通工件把持部20地延伸的空心的套筒40的内周面滑动。
在压力室32内，通过由液压或空压将活塞34的下侧的空间加压，活塞34沿着中心轴线Oc向上方，也就是向爪12把持的工件90侧移动(向上动)，相反，通过将活塞34的上侧的空间加压，沿着中心轴线Oc向下方移动(向下动)。
棒材把持构件38安装在轴部36的前端(上端)。在轴部36的前端，使棒材把持构件38不从轴部36脱离地安装了可在轴向移动地安装的固定件44。固定件44由空心构件构成，在内部配设棒材把持构件38。棒材把持构件38由空心的构件构成，该空心的构件具有比用于把持的棒材260的外径、特别是前端部264的外径稍微小的内径。
固定件44具有与轴部36相同的外径，与轴部36一起相对于套筒40的内周面在轴向滑动。棒材把持构件38由弹簧50向从轴部36在轴向分离的方向，或向与工件把持部20把持的工件90接近的方向加载。另外，棒材把持构件38由固定件44以其内周面的中心与工件把持装置10的中心轴线Oc一致的方式安装在轴部36的前端。
在套筒40的上端，也就是与工件把持装置10把持的工件90邻接的端部，安装盖46。盖46形成了以工件把持装置10的中心轴线Oc为中心的中心孔。在由工件把持装置10把持插入了棒材260的工件90时，通过该中心孔，将棒材260收容在棒材把持部30内。
另外，盖46具有以中心轴线Oc为中心以与棒材把持构件38面对的方式设置的卡合部46a。卡合部46a从盖46的下面沿着中心轴线Oc向下方突出，在棒材把持构件38与活塞34一起沿着中心轴线O向上动时，可与该棒材把持构件38的前端部卡合。
棒材把持构件38，通过与卡合部46a卡合进行推压，向半径方向外侧打开，也就是内径扩大，由此，将把持的棒材260放开，或插入到由爪12把持的工件90中的棒材260可进入棒材把持部38内。
相反，棒材把持构件38，通过从卡合部46a分离，向半径方向内侧关闭，也就是内径缩小(缩径)，由此，把持或夹紧进入到棒材把持部38内的棒材260。
接着，参照图6，说明工件把持装置的其它的实施方式。
在图6中，工件把持装置10具有工件把持部20和棒材把持部60。工件把持部20与图5的工件把持装置10的工件把持部20同样地形成，以下省略详细的说明。
棒材把持部60配置在工件把持部20的下侧。棒材把持部60具有压力室62、活塞64、棒材把持构件68和作为卡合部的的锥面72。活塞64可在轴向往复地配设在压力室62内。活塞64具有沿着中心轴线Oc延伸的轴部66。轴部66可相对于在轴向贯通工件把持部20地延伸的空心的套筒70的内周面滑动。
在压力室62内，通过由液压或空压将活塞64的下侧的空间加压，活塞64沿着中心轴线Oc向上方，也就是向爪12把持的工件90侧移动(向上动)，相反，通过将活塞64的上侧的空间加压，沿着中心轴线Oc向下方移动(向下动)。
棒材把持构件68由有缝夹套构成，安装在轴部66的前端(上端)。棒材把持构件68由与轴部66的前端进行螺纹结合等的组件固定以便不从轴部66分离。
形成在套筒70的前端(上端)的作为卡合部的锥面72，以如下的方式形成为锥状：可与轴部66的前端的棒材把持构件68的外周部卡合，沿着中心轴线Oc向下方，也就是向从工件把持装置10把持的工件90分离的方向，内径变小。
棒材把持构件68，通过活塞64向下动，与锥面72卡合进行推压，向半径方向内侧关闭，也就是内径缩小(缩径)，由此，把持或夹紧进入到棒材把持部38内的棒材260。相反，通过活塞64向上动，从锥面72分离，向半径方向内侧扩大，也就是内径扩大，由此，将把持的棒材260放开，或插入到由爪12把持的工件90中的棒材260可进入棒材把持构件68内。
机床100能具备向工件把持装置10供给空压或液压的空压源(未图示)或液压源(未图示)。空压源能包括生成压缩空气的压缩机(未图示)、储存压缩空气的罐(未图示)、工件把持装置10和罐之间的配管，设置在该配管上的截止阀、泄压阀、压力调整阀等。液压源能包括储存工作油的罐(未图示)、从罐吸入工作油并进行加压的泵(未图示)、工件把持装置10和泵及罐之间的配管、设置在该配管上的截止阀、泄压阀、压力调整阀等。该空压源或液压源能由机床100的机械控制装置进行控制。
符号的说明
10：工件把持装置
12：爪
20：工件把持部
30：棒材把持部
38：棒材把持构件
60：棒材把持部
68：棒材把持构件
90：工件
92：中心孔
96：法兰部
100：机床
110：主轴
114：工作台
200：工件更换装置
202：机器人手臂。

Claims (11)

1.一种工件把持装置，其用于在机床的工作台上固定工件，其特征在于，具备工件把持部、棒材把持部和拉入机构，
该工件把持部具有至少3个爪，该至少3个爪绕中心轴线配置成相等间隔，固定上述工件的外周部；
该棒材把持部设置在上述中心轴线上，把持沿着中心轴线插入到工件中的棒材；
该拉入机构将上述棒材把持部沿着上述中心轴线向上述工作台侧拉入。
2.根据权利要求1所述的工件把持装置，其特征在于，
上述工件绕中心轴线呈旋转对称形状，具有沿着上述中心轴线贯通的中心孔，
通过将具有法兰部的棒材插入到上述中心孔中，并在使上述法兰部与上述工件的上面卡合的状态下由上述棒材把持部把持该棒材，沿着上述中心轴线向工作台侧拉入，在轴向将上述工件固定。
3.根据权利要求2所述的工件把持装置，其特征在于，
上述工件把持部的各爪设置成关于上述中心轴线可在半径方向往复，上述工件把持部具有支承面和抵接部，该支承面由相对于上述中心轴线垂直的平面构成，载置上述工件；该抵接部相对于该支承面垂直地形成，设置成可与上述工件的外周部卡合，如果在将上述工件载置在支承面上的状态下向半径方向内侧驱动各爪，则由上述抵接部在半径方向推压并把持上述工件的外周部。
4.根据权利要求3所述的工件把持装置，其特征在于，
上述工件是在一方的端部具有法兰部的涡轮增压器的叶轮，该工件的法兰部由上述工件把持部的爪把持。
5.根据权利要求1所述的工件把持装置，其特征在于，
上述棒材把持部具有把持插入到上述工件的中心孔中的棒材的前端的棒材把持构件，上述拉入机构沿着上述中心轴线往复驱动上述棒材把持构件。
6.根据权利要求5所述的工件把持装置，其特征在于，
具有卡合部，该卡合部在轴向与上述棒材把持构件卡合，在半径方向开闭该棒材把持构件。
7.一种工件加工系统，其由具备主轴装置和工作台的机床加工工件，该主轴装置具备在前端安装旋转刀具的主轴；该工作台与上述主轴装置面对，该工件加工系统的特征在于，
具备根据权利要求1～6中的任一项所述的工件把持装置和工件更换装置，
该工件把持装置固定在上述工作台上，
该工件更换装置从上述工件把持装置拆卸加工完工件，安装未加工工件。
8.根据权利要求7所述的工件加工系统，其特征在于，
还具备将上述棒材插入到未加工工件的中心孔中的棒材插入装置。
9.根据权利要求8所述的工件加工系统，其特征在于，
上述工件更换装置将上述棒材插入到未加工工件的中心孔中。
10.根据权利要求7～9中的任一项所述的工件加工系统，其特征在于，
上述工作台具有反转机构，该反转机构进行上下反转，在放开了上述棒材把持部时，上述棒材从上述工件的中心落下。
11.一种机器人，其向机床运送工件及棒材，该机床具有工件把持装置，该工件把持装置将上述棒材插入到上述工件中，将该棒材拉入来将上述工件固定在工作台上，该机器人的特征在于，具备手部，该手部具有工件保持部和棒材支承部，
该工件保持部保持上述工件；
该棒材支承部在上述工件保持部保持工件时，以上述棒材不落下的方式支承上述棒材。
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