JP2006130626A - 工作機械のワークチャッキング不良検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特殊形状のワークであっても、ローダから工作機械に受け渡されたワークの姿勢不良を検出できる工作機械のワークチャッキング不良検出装置を提供する。
【解決手段】 工作機械１と、この工作機械１にワークＷを渡すローダとを設ける。ローダ１１には、ローダ１１が工作機械１に渡したワークＷの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段２１を設ける。このワーク姿勢検出手段２１が検出したワークＷの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることを、別に設けたワーク姿勢不良判断手段２２で判断する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、ガントリー式等のローダによりワークの受渡しが行われる旋盤等の工作機械のワークチャッキング不良検出装置に関する。

旋盤等の工作機械において、ローダよりワークを主軸チャックに受け取った際に、受渡し時のワークの傾き等により、ワークが正しい姿勢で主軸チャックに把持されない場合がある。ワーク姿勢不良の状態で加工を行うと加工誤差が生じる。
このため、従来、このようなワークのチャッキング不良を検出するものとして、例えば、主軸チャックの着座面に孔を設けてエアを吹き付け、主軸チャックの着座面にワークが密着状態に正しく着座されているか否かを、エア供給系の背圧で検出する空圧式のエア漏れ検知装置などが用いられていた。

しかし、ワークの形状によっては主軸チャックの着座面に密着する面を確保できない場合が有り、このような場合には上記した空圧式検出装置でワークのチャッキング不良を検出することはできない。例えば、ベルト溝付きプーリでは、ワーク外周の溝内でチャックを行い、その溝内面を基準としてワークの加工を行うため、主軸チャックへの着座面が得られない。
加工されたワークは、加工後に機外計測等で加工適否を確認するが、前記のようなワーク形状の場合、チャック姿勢の不良により発生する加工不良を、加工前に未然に防ぐことができなかった。

この発明の目的は、着座面が得られないような特殊形状のワークであっても、ローダから工作機械に受け渡されたワークの姿勢不良を検出することができる工作機械のワークチャッキング不良検出装置を提供することである。
この発明の他の目的は、ローダヘッドがチャッキング不良の検出のための手段を設けることができない構成であっても、ローダへの設置を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、チャッキング不良の検出の確実を図ることである。

この発明の工作機械のワークチャッキング不良検出装置は、工作機械にワークを渡すローダに設けられて前記ローダが工作機械に渡したワークの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段と、検出したワークの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることを判断するワーク姿勢不良判断手段とを備えたものである。
この構成によると、ローダに設けられたワーク姿勢検出手段が、前記ローダにより工作機械に渡されたワークの姿勢を検出する。前記ワーク姿勢不良判断手段は、前記ワーク姿勢検出手段により検出した姿勢が、所定のワーク姿勢と異なるか否かを判断する。このため、着座面が得られないような特殊形状のワークであっても、ローダから工作機械に受け渡されたワークの姿勢不良を検出することができる。また、ローダにワーク姿勢検出手段が設けられているため、工作機械に渡したワークの姿勢不良を直ぐに検出することができる。

この発明において、前記ワーク姿勢検出手段は、工作機械に渡すワークを把持するローダヘッドとは別の箇所に設けられたものであっても良い。
前記ワーク姿勢検出手段はローダヘッドに設けても良いが、ローダヘッドはローダチャック等があって、機構上、ワーク姿勢検出手段の設置が難しい場合がある。このような場合でも、ローダヘッドとは別の箇所にワーク姿勢検出手段を設けることで、ワーク姿勢検出手段のローダへの設置が可能になる。また、ワーク姿勢検出手段をローダヘッドと複合した構成とする必要がなく、既設のローダに対しても設置が可能となる。

この発明において、前記ワーク姿勢検出手段は、基台と、この基台に設けられた球面軸受により揺動自在に支持されてローダが工作機械に渡したワークの前側に当て付けられる当て付け部材と、この当て付け部材の傾斜を検出する検出手段とよりなるものであっても良い。
この構成の場合、当て付け部材をワークに当て付けて検出するため、ワークの姿勢不良を確実に検出することができる。

この発明の工作機械のワークチャッキング不良検出装置は、工作機械にワークを渡すローダに設けられてローダが工作機械に渡したワークの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段と、検出したワークの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることを判断するワーク姿勢不良判断手段とを備えたものであるため、着座面が得られないような特殊形状のワークであっても、ローダから工作機械に受け渡されたワークの姿勢不良を検出することができ、またローダから工作機械に渡されたワークの姿勢不良を直ぐに検出することができる。
前記ワーク姿勢検出手段は、工作機械に渡すワークを把持するローダヘッドとは別の箇所に設けられたものである場合は、ローダヘッドがチャッキング不良の検出のための手段を設けることができない構成であっても、ローダへの設置を可能とすることができる。
前記ワーク姿勢検出手段は、基台と、この基台に設けられた球面軸受により揺動自在に支持されてローダが工作機械に渡したワークの前側に当て付けられる当て付け部材と、この当て付け部材の傾斜を検出する検出手段とよりなる場合は、ワークに当てて検出するので、チャッキング不良の検出が確実となる。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１は、この実施形態の工作機械のワークチャッキング不良検出装置が適用されるローダおよび工作機械を概略的に示す正面図である。工作機械１は旋盤であり、主軸２と加工手段５とを備える。主軸２は、その先端にワーク支持手段である主軸チャック３を有し、ベッド７の上に設けられた主軸台４に回転自在に支持されている。主軸チャック３は、ワークＷを把持する複数のチャック爪３ａを有している。加工手段５は、前記主軸チャック３に支持されたワークＷを加工する刃物台５ａを有し、刃物台５ａはタレットとされている。刃物台５ａは、送り台６を介して主軸軸心に沿う方向（Ｚ軸方向）と主軸軸心に直交する水平方向（Ｘ軸方向）とに移動可能とされる。前記主軸チャック３へはローダ１１によってワークＷの受け渡しが行われる。

ローダ１１は、工作機械１の上方に設置されて、直交座標系で駆動されるガントリ式のものである。このローダ１１は、図１および図２に正面図および側面図で示すように、架設レール１２に沿って走行する走行体１３に前後移動台１４を介して昇降アーム１５を設け、その下端にローダヘッド１６を設けたものである。

ローダヘッド１６は、図２に示すようにワークＷを把持する２個のローダチャック１７Ａ，１７Ｂを取付けた回転台１８を有し、回転台１８が傾斜した回転中心Ｑ回りで回転することにより、両ローダチャック１７Ａ，１７Ｂが、下向き位置と主軸チャック対面位置とに入れ替えられる。各ローダチャック１７Ａ，１７Ｂは、それぞれ連動してチャック中心に対して径方向に遠近移動する複数のチャック爪２３によりワークＷを把持するものである。

図３は、上記ローダヘッド１６およびその近傍部を、一部破断して示す側面図である。同図において、両ローダチャック１７Ａ，１７Ｂはそれぞれ爪ガイド部材１９を有し、この爪ガイド部材１９に形成されたガイド孔（図示せず）に案内されて、各チャック爪２３がチャック中心に対して径方向に遠近移動可能とされている。このローダヘッド１６で扱われるワークＷは、概形が円筒状のものである。ローダチャック１７Ａは、それらの複数の爪２３をワークＷの中央孔ａに挿入してから外径側に移動して、ワークＷの内径面に押し付けることにより、ワークＷを把持するものとされている。

ローダ１１における上記ローダヘッド１６とは別の箇所には、ローダチャック１７Ａ，１７Ｂから工作機械１の主軸チャック３に渡したワークＷの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段２１が設けられている。ここでは、昇降アーム１５の下端部におけるローダヘッド１６の近傍で、ローダヘッド１６の昇降により主軸チャック３に対向可能な位置に、前記ワーク姿勢検出手段２１が設けられている。

ワーク姿勢検出手段２１は、基台２４と、この基台２４に設けられた球面軸受２５により揺動自在に支持された当て付け部材２６と、この当て付け部材２６の傾斜を検出する傾斜検出手段２７とよりなる。前記基台２４は、主軸チャック３に対向する向きに開口する円筒状のガイド孔２４ａを有し、このガイド孔２４ａに前記球面軸受２５が前後（Ｚ軸方向）に進退自在に嵌合している。球面軸受２５は先端部に凹球面２５ａを有する円筒状とされ、コイルばね２８により進出側に付勢されている。

当て付け部材２６は、主軸チャック３に渡したワークＷの前側に当て付けられる円板状の板部２６ａと、この板部２６ａの中心部から背面側に突出するように形成され前記球面軸受２５の凹球面２５ａに摺接する凸球面部２６ｂとでなる。この凸球面部２６ｂから球面軸受２５に貫通させたボルト２９により、当て付け部材２６が球面軸受２５に揺動自在に支持されている。

傾斜検出手段２７は、前記当て付け部材２６における円板状板部２６ａの裏面側の周縁部に対面させて配置された近接スイッチからなり、支持部材３０を介して基台２４に取付けられている。ここでは１つの近接スイッチで傾斜検出手段２７が構成されているが、当て付け部材２６の中心回りの周方向に複数の近接スイッチを等配して傾斜検出手段を構成しても良い。

ワーク姿勢検出手段２１が検出するワークＷの姿勢の情報、つまり傾斜検出手段２７の出力は、ワーク姿勢不良判断手段２２に入力される。ワーク姿勢不良判断手段２２は、ワーク姿勢検出手段２１が検出したワークＷの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることを判断するものである。このワーク姿勢不良判断手段２２は、電子回路またはコンピュータ等からなり、例えばローダ１１の制御を行うコンピュータ式のローダ制御装置（図示せず）等に設けられる。ワーク姿勢不良判断手段２２は、工作機械１を制御する数値制御装置（図示せず）等に設けても良い。
このワーク姿勢不良判断手段２２と前記ワーク姿勢検出手段２１とにより、この実施形態の工作機械のワークチャッキング不良検出装置２０が構成される。

図６は、ワークＷの一例を示す。このワークＷは外周溝付きプーリであり、円筒状の芯金Ｗａの外周に合成樹脂製のプーリ本体Ｗｂを設けたものである。プーリ本体Ｗｂは、外周に円周溝からなるベルト溝Ｗｃを有しており、主軸チャック３ａのチャック爪３ａは、同図のように並びの一端のベルト溝Ｗｃに噛み込み状態にワークＷをチャックする。この場合、ベルト溝Ｗｃの内周面を基準面としてワークＷのチャック時の位置決めを行い、芯金Ｗａの内径面の旋削を行う。したがって、ワークＷは主軸チャック３に対する着座面を有しない形状となる。また、同図のように複数のベルト溝Ｗｃを有するため、主軸チャック３の一部のチャック爪３ａが、正規の位置決め用のベルト溝Ｗｃの隣のベルト溝Ｗｃに噛み込むことなどで、ワークＷのチャック姿勢の傾きが生じる。

次に、上記工作機械１におけるワークチャッキング不良検出装置２０の動作を説明する。未加工のワークＷの待機位置（図示せず）でワークＷを把持したローダ１１は、架設レール１２に沿って走行する走行体１３の左右移動（Ｘ軸方向）と、前後移動台１４の前後移動（Ｚ軸方向）と、昇降アーム１５の昇降（Ｙ軸方向）とにより、ワークＷを主軸チャック３の前面まで搬送する。ワークＷを把持した例えばローダチャック１７Ａは、回転台１８の回転により、下向き姿勢から主軸チャック３に対面する横向き姿勢に入れ替えられる。この状態で、図４のように、ローダチャック１７Ａの把持するワークＷが主軸チャック３に対して所定の軸方向位置に近づくまで、ローダヘッド１６が主軸チャック３に向けて進出する。次に、ワークＷを主軸チャック３のチャック爪３ａが把持し、ローダチャック１７Ａのチャック爪２３が把持を解くことにより、ワークＷが主軸チャック３に受け渡される。

この後、ローダヘッド１６は主軸チャック３から後退し、ついで、前記ワーク姿勢検出手段２１が主軸チャック３に対面する高さまで下降し、この高さ位置で、所定距離まで主軸チャック３に向けて進出する。この進出距離は、主軸チャック３に受け渡されたワークＷにワーク姿勢検出手段２１における当て付け部材２６の円板状板部２６ａが当て付けられる規定の距離である。このとき、ワークＷの姿勢が所定のワーク姿勢（正常の姿勢）の場合には、これに当て付けられる前記円板状板部２６ａは垂直姿勢となる。このとき円板状板部２６ａと傾斜検出手段２７との間には所定の隙間δが保たれる。
これに対して、主軸チャック３に受け渡されたワークＷが、例えば図５のように傾斜したワーク姿勢の場合には、前記円板状板部２６ａもワークＷに倣って傾斜することから、円板状板部２６ａと傾斜検出手段２７との間の隙間は正常時の隙間δに対して異なる値となる。この隙間情報を、傾斜検出手段２７がワーク姿勢情報として検出する。この検出値を受けたワーク姿勢不良判断手段２２は、その検出値を前記正常時の隙間δと比較することで、ワーク姿勢が不良であるか否かを判定する。

このように、このワークチャッキング不良検出装置２０は、ローダ１１が工作機械１に渡したワークＷの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段２１をローダ１１に設け、このワーク姿勢検出手段２１の検出したワークＷの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることをワーク姿勢不良判断手段２２で判断するようにしたので、着座面を持たないような特殊形状のワークであっても、ローダ１１から主軸チャック３に受け渡されたワークＷの姿勢不良を短時間で検出することができる。

また、前記ワーク姿勢検出手段２１は、工作機械１に渡すワークＷを把持するローダヘッド１６とは別の箇所に設けられているので、ローダヘッド１６と複合した構成とする必要がない。そのため、既設のローダ１１に対しても、ワーク姿勢検出手段２１を容易に設置することができる。

また、この実施形態では、前記ワーク姿勢検出手段２１を、基台２４と、この基台２４に設けられた球面軸受２５により揺動自在に支持された当て付け部材２６と、この当て付け部材２６の傾斜を検出する傾斜検出手段２７とで構成し、ワークＷに当て付け部材２６を実際に当ててワークＷの姿勢を検出するため、ワークＷの傾斜等のチャック姿勢不良を確実に検出することができる。

なお、上記実施形態は、ローダ１１がガントリ式のものである場合につき説明したが、この発明は、ローダ１１が多関節式等のものや、その他種々の形式のものである場合にも適用することができる。また、工作機械１も旋盤に限らず、各種のものに適用できる。

この発明の一実施形態にかかるワークチャッキング不良検出装置が適用される工作機械およびローダの概略構成を示す正面図である。 同ローダの側面断面図である。 同ローダにおけるローダヘッドの拡大側面図である。 同ローダによるワークの工作機械への受渡し動作の説明図である。 ワーク姿勢検出手段の動作説明図である。 ワークの一例を示す断面図である。

符号の説明

１…工作機械
１１…ローダ
１６…ローダヘッド
２０…ワークチャッキング不良検出装置
２１…ワーク姿勢検出手段
２２…ワーク姿勢不良判断手段
２４…基台
２５…球面軸受
２６…当て付け部材
２７…傾斜検出手段
Ｗ…ワーク

Claims (3)

1. 工作機械にワークを渡すローダに設けられてこのローダが工作機械に渡したワークの姿勢を検出するワーク姿勢検出手段と、検出したワークの姿勢が所定のワーク姿勢と異なることを判断するワーク姿勢不良判断手段とを備えた工作機械のワークチャッキング不良検出装置。
2. 前記ワーク姿勢検出手段は、工作機械に渡すワークを把持するローダヘッドとは別の箇所に設けられた請求項１記載の工作機械のワークチャッキング不良検出装置。
3. 前記ワーク姿勢検出手段は、基台と、この基台に設けられた球面軸受により揺動自在に支持されてローダが工作機械に渡したワークの前側に当て付けられる当て付け部材と、この当て付け部材の傾斜を検出する検出手段とよりなる請求項１または請求項２記載の工作機械のワークチャッキング不良検出装置。

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