JP2007210064A

JP2007210064A - ワーク載置装置

Info

Publication number: JP2007210064A
Application number: JP2006032152A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tomita; 研一冨田
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】ワークを載置するワーク載置台をワークピックアップ装置の昇降位置に倣って水平方向の位置を調整することにより、主軸チャックによる円滑なワークのピックアップを実現する。
【解決手段】本発明は、昇降自在なワークピックアップ装置１７に供給するワークＷを載置するワーク載置装置２５に適用する。ワーク載置装置２５は、ベース部材４０と、ベース部材４０に水平方向の位置を変更可能に支持され、ワークＷを載置するワーク載置台４２とを備える。ワーク載置台４２は、前記ワークピックアップ装置１７との水平方向の位置合わせをするための手段として、ワークピックアップ装置１７の係合部３４と係合する対応係合部４７ｂを有する。ワークピックアップ装置１７がワークＷをピックアップするために下降する際に、ワーク載置台４２がワークピックアップ装置１７に倣って水平方向の位置を変更しながら、前記係合部３４と前記対応係合部４７ｂとが係合する。
【選択図】図６

Description

この発明は、昇降自在なワークピックアップ装置に供給するワークを載置するワーク載置装置に関し、特にワークピックアップ装置がワークを円滑にピックアップすることを可能にするための技術に関する。

主軸ピックアップ旋盤等の主軸移動型工作機械は、ワークピックアップ装置である主軸が移動して、仮置き治具にセットされているワークをピックアップし、加工位置まで搬送する。このような主軸移動型工作機械では、一般的に、ワークを仮置き治具にセットするときのセット誤差や、前加工工程におけるワークの加工誤差により、ワークのピックアップのために下降してきた主軸の軸心と仮置き治具にセットされているワークの中心とが必ずしも合致しない。仮置き治具が単にワークを載置するだけのものである場合には、前記主軸の軸心とワークの中心との差を主軸チャックの爪の開閉ストロークで吸収させることで、主軸チャックによるワークの把握を可能にしている。

また、主軸チャックが、コレットチャックのように開閉ストロークが多く取れないチャックである場合には、図９に示すように、コレット５０のワーク把握面５１の下端部に面取り５２を施し、主軸の下降に伴いワークＷの上縁部が前記面取り５２に案内されて、主軸の軸心とワークの中心との差Ｄの分だけワークの水平方向の位置が調整されるようにしている。

しかし、主軸の軸心とワークの中心との差を主軸チャックの爪の開閉ストロークで吸収させてワークを把持する場合には、ワークが仮置き治具の上をずれながら移動することとなるため、ワークに傷が付くことがあるとともに、主軸チャックの爪の開閉機構に無理な負荷がかかるという問題がある。

主軸チャックがコレットチャックである場合には、コレットに面取りが施されているため、その面取りの分だけコレットのワーク把握面の上下寸法が短くなり、把握力が低下する、あるいはワークによっては把握自体が困難になるという問題がある。また、コレットの面取り部がワークの上縁部に当接する際に、両者が擦れ合ってそれぞれが傷付く可能性があるということも問題である。

この発明の目的は、ワークを載置するワーク載置台をワークピックアップ装置の昇降位置に倣って水平方向の位置を調整することにより、主軸チャックによる円滑なワークのピックアップを実現することである。
この発明の他の目的は、ワーク載置装置全体が水平方向に移動自在である場合に、ワーク載置装置の停止位置の誤差も吸収できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、コンパクトな構成とすることである。

この発明のワーク載置装置は、昇降自在なワークピックアップ装置に供給するワークを載置するものである。ワーク載置装置は、ベース部材と、ベース部材に水平方向の位置を変更可能に支持され、ワークを載置するワーク載置台とを備え、前記ワーク載置台は、前記ワークピックアップ装置との水平方向の位置合わせをするための手段として、ワークピックアップ装置の係合部と係合する対応係合部を有し、前記ワークピックアップ装置がワークをピックアップするために下降する際に、前記ワーク載置台が前記ワークピックアップ装置に倣って水平方向の位置を変更しながら、前記係合部と前記対応係合部とが係合するものである。

この発明のワーク載置装置によると、ワークピックアップ装置がワークをピックアップするために下降する際に、ワーク載置台がワークピックアップ装置に倣って水平方向の位置を変更しながら、ワークピックアップ装置の係合部とワーク載置台対応係合部とが係合する。これにより、ワークピックアップ装置の中心とワーク載置台の中心とが合致するため、ワークピックアップ装置がワーク載置台に載置されているワークを円滑にピックアップすることができる。よって、ワークピックアップ時に、ワークが傷付くことがなく、かつワークピックアップ装置のチャック爪の開閉機構に無理な負荷をかけずに、確実にワークピックアップ装置とワークとの位置合わせをできる。また、経年変化による誤差にも対応できる。

この発明において、前記ワークピックアップ装置は、水平方向に移動自在で所定の位置にて停止して昇降するものであり、前記ベース部材は、水平方向に移動自在で前記ワークピックアップ装置が昇降する前記所定の位置に位置決めされるものとしても良い。
ベース部材が水平方向に移動自在である場合に、ベース部材が、ワークピックアップ装置が昇降する所定の水平位置に位置決めされるものとすると、ベース部材の位置決め誤差や取り付け誤差を吸収できる。

また、この発明において、前記ワーク載置台は、リング状のワークを載置するものであり、前記対応係合部は、ワークを載置する部分の中央に設けられるものとしても良い。
ワーク載置台がリング状のワークを載置するものである場合に、対応係合部を、ワーク載置台におけるワークを載置する部分の中央に設けると、全体の構成をコンパクトにすることができる。

この発明のワーク載置装置は、昇降自在なワークピックアップ装置に供給するワークを載置するワーク載置装置であって、ベース部材と、ベース部材に水平方向の位置を変更可能に支持され、ワークを載置するワーク載置台とを備え、前記ワーク載置台は、前記ワークピックアップ装置との水平方向の位置合わせをするための手段として、ワークピックアップ装置の係合部と係合する対応係合部を有し、前記ワークピックアップ装置がワークをピックアップするために下降する際に、前記ワーク載置台が前記ワークピックアップ装置に倣って水平方向の位置を変更しながら、前記係合部と前記対応係合部とが係合するものであるため、ワーク載置台をワークピックアップ装置の昇降位置に倣って水平方向の位置を調整することが可能となり、主軸チャック等のワークピックアップ装置による円滑なワークのピックアップが実現できる。

前記ワークピックアップ装置は、水平方向に移動自在で所定の位置にて停止して昇降するものであり、前記ベース部材は、水平方向に移動自在で前記ワークピックアップ装置が昇降する前記所定の位置に位置決めされるものである場合には、ベース部材の位置決め誤差や取り付け誤差を吸収できる。

また、前記ワーク載置台は、リング状のワークを載置するものであり、前記対応係合部は、ワークを載置する部分の中央に設けられている場合は、コンパクトな構成とすることができる。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この実施形態のワーク載置装置は、図１ないし図３に示す工作機械に設けられたものである。この工作機械は、制御盤および操作盤付きの工作機械であって、立型の主軸移動型旋盤である。図１において、この工作機械である旋盤１は、正面部の形状が縦長の長方形である概ね直方体の機体カバー３を備えた工作機械本体２と、この工作機械本体２の背面に設置された制御盤４と、正面部に設置された操作盤５とを備える。

工作機械本体２は、図２に示すように、主軸チャック６と、加工領域Ｒに設けられて主軸チャック６に支持されたワークＷに対して切削加工を施す加工手段７と、主軸チャック６を上下および左右に移動させる主軸移動手段８と、主軸チャック６の左右方向の移動可能な領域における互いに異なる箇所に設けられ、本発明のワーク載置装置２５をそれぞれ具備するワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２とを備える。

この工作機械本体２は、加工手段７により固定位置に支持された工具に対して、主軸チャック６が上下左右に移動することで、旋削等の切削加工を行うものである。このため、主軸移動手段８およびその配線、配管系等が、加工領域Ｒに対して仕切られる加工機器設置領域Ｓに配置される加工機器１０を構成する。

主軸移動手段８は、ベッド９上の左右方向に延びる案内１３上を左右移動自在な左右移動台１４と、この左右移動台１４に上下方向に延びる案内１５を介して昇降自在に設置された主軸台１６とを備える。主軸台１６に支持された主軸１７の先端に上記主軸チャック６が設けられている。主軸１７はワーク載置装置２５に載置されているワークＷをピックアップするワークピックアップ装置である。また、主軸チャック６は、リング状のワークＷを内周側から把握する形態のコレットチャックとされる。この主軸チャック６の構成については、後で詳しく説明する。

主軸台１６は、詳しくは、左右移動台１４に前記案内１５を介して昇降自在に設置された昇降台１８に搭載されており、この昇降台１８に設置された主軸モータ１９により主軸１７の回転駆動が行われる。主軸台１６の昇降は、左右移動台１４に設置されたモータ等の昇降用駆動源２０と、この昇降用駆動源２０の回転を上下動作に変換するボールねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。左右移動台１４の左右移動は、ベッド９に設置された左右移動用駆動源２１と、この左右移動用駆動源２１の回転を左右動作に変換するねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。

加工手段７は、切削加工を施すバイトや回転工具等の工具２２を支持するものであり、タレット刃物台７Ａと、櫛歯式等の固定型刃物台７Ｂとの２種類が設けられている。タレット刃物台７Ａは、ベッド９の前方の加工領域Ｒにおける側壁部に、左右方向に延びる水平軸心回りに旋回可能に設置されている。タレット刃物台７Ａは、周面に取付けられた工具の割出の為の旋回動作は可能であるが、移動機能は有しないものとされている。固定型刃物台７Ｂは、上記加工領域Ｒにおけるベッド９の正面に固定設置されている。

ワーク搬送装置１１およびワーク搬送装置１２は、機体カバー３の正面部左右両側に形成され前方に開口する凹部２３，２４にそれぞれ個別に設けられている。ワーク搬入装置１１およびワーク搬送装置１２はいずれも、ワークＷの受け渡しを行うためのワーク載置装置２５を備えている。このワーク載置装置２５は、凹部２３（または２４）に位置する中立位置Ｎ１（またはＮ２）と、その前方に位置するワーク供給位置Ｑ１（またはワーク排出位置Ｑ２）との間を前後移動自在、かつ前記中立位置Ｎ１（またはＮ２）と、加工領域Ｒの内側に位置するワーク渡し位置Ｐ１（またはワーク受け位置Ｐ２）との間を回動自在である。ワーク載置装置２５の構成については、後で詳しく説明する。

ワーク搬送装置１１およびワーク搬送装置１２の動作について説明する。まず、ワーク供給位置Ｑ１に位置するワーク搬入装置１１のワーク載置装置２５にワークＷが供給される。このワーク載置装置２５が、中立位置Ｎ１を経由して、ワーク渡し位置Ｐ１へ移動する。主軸チャック６は、上下左右の移動によりワーク搬入装置１１のワーク載置装置２５からワークＷをピックアップし、加工手段７による旋削加工を受け、ワーク受け位置Ｐ２に位置するワーク搬出装置１２のワーク載置装置２５にワークＷを渡す。ワークＷを受けたワーク搬出装置１２のワーク載置装置２５は、中立位置Ｎ２を経由して、ワーク排出位置Ｑ２へ移動して、そこでワークＷの排出が行われる。

図１において、機体カバー３は、背面に加工機器１０のメンテナンス等のために作業者が機体カバー３内に進入可能な背面開口部７１を有し、前記制御盤４が背面開口部７１を蓋している。制御盤４は、機体カバー３から後方に延びる上下の支持部材７２，７３に鉛直軸Ｏ１回りに開閉回動自在に支持されている。制御盤４は、機体カバー３の上部に設けられ、制御盤４の下方にはチップコンベア７４が後方へ退避自在に配置されている。

機体カバー３の正面部の幅方向中央には、作業者が機械に進入するための開閉カバー部７５が設けられており、操作盤５は、開閉カバー部７５の上方位置と、この上方位置から退避する退避位置との間で位置切換自在とされている、作業者は、開閉カバー部７５を介して上半身を機械内にいれて、機械内のメンテナンス作業等（チャックや工具の段取り）を行う。操作盤５は、左右の分割操作盤部５Ａ，５Ｂに２分割されており、各分割操作盤部５Ａ，５Ｂは、その外端側で、機体カバー３のブラケット７６に鉛直旋回軸Ｏ２回りに回動自在に支持されている。

次に、図４ないし図７に従い、主軸チャック６およびワーク載置装置２５について説明する。図６は、前記ワーク渡し位置Ｐ１における主軸チャック６の要部およびとワーク載置装置２５を示す図である。
前述したように、主軸チャック６はコレットチャックであり、主軸１７に取り付けられたチャックケース３０と、このチャックケース３０と一体で、先端部の外周面が先細りの円すい面状の案内面３１ａとなったコレットガイド３１と、前記チャックケース３０およびコレットガイド３１に対し軸方向に摺動自在なチャックベース３２と、このチャックベース３２に取り付けられ、外面がワーク把持面となったコレット３３とを備える。コレット３３は縦に６等分された割コレットで、各割コレット体３３ａの内面３３ｂが前記コレットガイド３１の前記案内面３１ａに摺接しており、コレット３３が案内面３１ａに沿って軸方向に移動することで各割コレット体３３ａが開閉するようになっている。割コレット体３３ａの先端部外面がワーク把握面３３ｂとされている。このワーク把握面３３ｂの外側には、割コレット体３３ａが一定以上開くのを規制するチャックケース３０の規制部３０ａが設けられている。コレットガイド３１の先端部には、端面に開口し、軸方向に延びる円形の係合孔３４が形成されている。この係合孔３４は、主軸１７と後記ワーク載置台４２との水平方向の位置合わせをするための係合部である。係合孔３４の入り口部には面取り３４ａが施されている。

ワーク載置装置２５は、水平な面内で前後移動自在かつ回動自在なベース部材４０と、このベース部材４０にフローティング機構４１を介して支持されたワーク載置台４２とを備える。図６において、ベース部材４０は図のワーク渡し位置Ｐ１とこの右方に位置する中立位置Ｎ１との間で水平（Ｘ方向）に回動するものとされる。

フローティング機構４１は、ワーク載置台４２に外力がかからない状態では、ワーク載置台４２を中立位置（図６の状態ではワーク渡し位置Ｐ１と同一位置）に保持し、ワーク載置台４２に外力がかかるとその外力に応じて、前記中立位置から所定の範囲内でワーク載置台４２を水平方向に移動自在に支持するものであり、この実施形態では、ベース部材４０の上面に設けたバネ取付部材４３とワーク載置台４２の外周面との間に張設した複数の引っ張りバネ４４を、周方向に等間隔で配したものとされている。また、ワーク載置台４２のほぼ中央部に穿設された円形の水平規制孔４５と、ベース部材４０に固定され上部が水平規制孔４５内に挿入された断面円形の水平規制ピン４６とにより、フローティング機構４１によるワーク載置台４２の水平方向の移動可能範囲を規制する規制手段が構成されている。水平規制ピン４６の外径は水平位置規制孔４５の内径よりも小さく、この寸法差の範囲内でワーク載置台４２が水平方向に移動可能となっている。

ワーク載置台４２の中央部には、ワークＷの水平方向の位置合わせ用のテーパピン４７が上向きに突設されている。このテーパピン４７は、基部４７ａと、対応係合部４７ｂと、案内部４７ｃとからなる３段構造で、少なくとも対応係合部４７ｂおよび案内部４７ｃは水平断面が円形とされている。対応係合部４７ｂは、主軸チャック６の前記係合孔３４に対応するものであり、係合孔３４にほとんど隙間無く嵌合する外径寸法となっている。案内部４７ｃは、対応係合部４７ｂよりも外径寸法が小さく形成されている。対応係合部４７ｂと案内部４７ｃとの間の段部４７ｄは上位側ほど縮径するテーパ状に形成され、また案内部の上部４７ｅも上位側ほど縮径するテーパ状に形成されている。

主軸チャック６がワーク載置装置２５に載置されているワークをピックアップする際の動作を説明する。
ワークＷはリング状のものであり、ワークＷがゲージ（図示せず）等を用いてワーク載置台４２上の所定位置に精度良く載置される（図６の状態）。この状態から主軸１７が下降し、主軸チャック６の係合孔３４にワーク載置台４２のテーパピン４７上端部が挿入される（図８（Ａ））。このとき、主軸１７の軸心とワークＷの中心（テーパピン４７の中心）とが合致していなくても、テーパピン４７の案内部４７ｃの外径は係合孔３４の内径よりも小さく、しかも案内部４７ｃの上部４７ｅがテーパ状に形成されているため、無理なく係合孔３４にテーパピン４７が挿入される。

主軸１７がさらに下降することにより、テーパピン４７が係合孔３４の奥深くまで挿入され、テーパピン４７の係合案内部４７ｂが係合孔３４に嵌合するとともに、コレット３３がリング状のワークＷの内側に挿入される（図８（Ｂ））。この過程で、係合孔３４の内面に対するテーパピン４７の接点が、案内部の上部４７ｅ、案内部４７ｃの本体部、対応係合部と案内部との間の段部４７ｄ、対応係合部４７ｂと順に推移し、それに伴いワーク載置台４２がフローティング機構４１により主軸１７に倣って水平方向の位置を変更する。これにより、テーパピン４７の係合案内部４７ｂが係合孔３４に嵌合した状態では、主軸１７の軸心とワークＷの中心とが合致する。このため、各割コレット体３３ａの下端部に面取りが施されていなくても、コレット３３がリング状のワークＷの内側に挿入することが可能である。

図８（Ｂ）の状態からコレット３３が開動作を行い、割コレット体３３ａの外面のワーク把握面３３ｂにより、ワークＷが把持される（図８（Ｃ））。各割コレット体３３ａに面取りが施されていないため、コンパクトでありながら広いワーク把握面３３ｂを確保することができ、十分な把握力でワークＷを把握することができる。

このワーク載置装置２５によると、主軸１７の主軸チャック６がワークＷをピックアップするために下降する際に、ワーク載置台４２がフローティング機構４１により主軸１７に倣って水平方向の位置を変更しながら、主軸チャック６の係合部３４とワーク載置台４２の対応係合部４７ｂとが係合する。これにより、ワークピックアップ装置である主軸１７の軸心とワーク載置台４２の中心とが合致する状態で、主軸チャック６のコレット３３が開動作を行うため、主軸チャック６がワークＷを円滑に把持してピックアップすることができる。よって、ワークピックアップ時に、ワークＷが傷付くことがなく、かつ主軸チャック６のコレット３３の開閉機構に無理な負荷をかけずに、確実に主軸１７とワークＷとの位置合わせをできる。また、経年変化による誤差にも対応できる。

この実施形態では、ワーク載置装置２５全体が水平に回動するものとされているため、ベース部材４０の取付部や回動機構に位置決め誤差や取付誤差が生じて、ワーク載置装置２５の回動停止位置が狂うことがある。しかし、そのような場合でも、ワーク載置台４２がフローティング機構４１により主軸１７に倣って水平方向の位置を変更することにより、上記ベース部材４０の位置決め誤差や取付誤差を吸収することができる。

また、この実施形態は、ワーク載置台４２がリング状のワークＷを載置するものであり、その場合に、一部が対応係合部４７ｂであるテーパピン４７をワーク載置台４２におけるワークＷを載置する部分の中央に設けたため、全体の構成をコンパクトなものとすることができる。

なお、この実施形態では、主軸１７側の係合部を孔とし、ワーク載置台４２側の対向係合部をピンとしたが、孔とピンを逆にしてもよい。また、孔とピン以外の係合としてもよい。さらに、この実施形態では、工作機械を立型の主軸移動型旋盤としているが、本発明は他の工作機械にも適用することができる。

この発明にかかるワーク載置装置が適用された工作機械の斜視図である。（Ａ）は同工作機械の内部構造を示す破断正面図、（Ｂ）は同工作機械の破断側面図である。同工作機械の破断平面図である。同工作機械の主軸チャックの破断側面図である。同主軸チャックの底面図である。主軸チャックの要部およびワーク載置装置の破断側面図である。同ワーク載置装置の平面図である。主軸のワークピックアップ動作の説明図である。従来のコレットチャックの一部分の断面図である。

符号の説明

１…旋盤（工作機械）
２…工作機械本体
３…機体カバー
４…制御盤
５…操作盤
６…主軸チャック
７…加工手段
８…主軸移動手段
９…ベッド
１１…ワーク搬入装置
１２…ワーク搬出装置
１４…左右移動台
１６…主軸台
１７…主軸
２５…ワーク載置装置
３１…コレットガイド
３３…コレット
３３ａ…割コレット体
３３ｂ…ワーク把握面
３４…係合孔（係合部）
４０…ベース部材
４１…フローティング機構
４２…ワーク載置台
４５…水平規制孔
４６…水平規制ピン
４７…テーパピン
４７ｂ…対応係合部
４７ｃ…案内部
Ｒ…加工領域
Ｗ…ワーク

Claims

昇降自在なワークピックアップ装置に供給するワークを載置するワーク載置装置であって、ベース部材と、ベース部材に水平方向の位置を変更可能に支持され、ワークを載置するワーク載置台とを備え、前記ワーク載置台は、前記ワークピックアップ装置との水平方向の位置合わせをするための手段として、ワークピックアップ装置の係合部と係合する対応係合部を有し、前記ワークピックアップ装置がワークをピックアップするために下降する際に、前記ワーク載置台が前記ワークピックアップ装置に倣って水平方向の位置を変更しながら、前記係合部と前記対応係合部とが係合するものであるワーク載置装置。
前記ワークピックアップ装置は、水平方向に移動自在で所定の位置にて停止して昇降するものであり、前記ベース部材は、水平方向に移動自在で前記ワークピックアップ装置が昇降する前記所定の位置に位置決めされるものである請求項１記載のワーク載置装置。
前記ワーク載置台は、リング状のワークを載置するものであり、前記対応係合部は、ワークを載置する部分の中央に設けられる請求項１または請求項２記載のワーク載置装置。