JP2839562B2 - 自動ワーク交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マシニングセンタなどの加工機による加工
位置に対し、ワークを順次交換して供給する自動ワーク
交換装置に関する。

〔従来の技術〕

マシニングセンタなどの各種加工機において、複数の
ワークを順次機械加工する場合、複数のワークを交換す
るための装置として自動ワーク交換装置が使用される。

この自動ワーク交換装置には種々のものがあるが、ワ
ークが設置されたパレットを円周軌跡にて移動させて加
工位置へ交互に供給するものとして実公昭62−25315公
報、実公昭62−31236号公報、実公昭63−2733号公報な
どに記載されているものがある。

これらに記載されている自動ワーク交換装置は、いず
れも、未加工のワークが搭載されたパレットが円周軌跡
のガイドに沿って移動して加工位置へ供給される。また
このときのパレットの移動については、円周軌跡のガイ
ドの中心位置に回転駆動機構が設けられており、パレッ
トがこの回転駆動機構により保持されて前記ガイド上を
周回して移動するように駆動されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例では、作業者が向かっている段取り位置へ
パレットが移動しているときに、このパレット上にワー
クを位置決めして固定する必要がある。このとき従来は
パレット上にワークをボルトなどを用いて固定している
ため、作業性が非常に悪くなっている。パレット上に油
圧などのシリンダ機構によるワーククランプ機構を搭載
することにより上記作業が非常に容易になる。またパレ
ット上に電動式の割出し台を設けることにより、マシニ
ングセンタなどの加工位置へ移動したときにワークの加
工箇所の自動割出しが可能になる。しかしながら上記従
来例では、パレットが周回軌跡にて移動するため、パレ
ット上に配置されたシリンダ機構への油圧などの供給が
困難である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、旋回
部を用いてワークを加工位置と段取り位置へと移動でき
るようにし且つ、旋回部上のワーク取付け部に、油圧な
どの流体供給路を延ばせるようにした自動ワーク交換装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、固定支持部上に回転自在に支持された旋回
部と、この旋回部上の複数箇所に設けられたワーク取付
け部と、前記旋回部を回動させて前記ワーク取付け部を
加工機に対応する加工位置と段取り位置との間にて移動
させる回転駆動機構とを有している自動ワーク交換装置
において、前記固定支持部と旋回部の両部材間を旋回部
の回転中心位置にて貫通するように形成された中空部
と、前記固定支持部の下方から前記中空部に挿入された
固定側の流体継手と、前記旋回部の上方から前記中空部
に挿入された回転側の流体継手とを有し、前記両流体継
手を介して固定支持部の下方から前記ワーク取付け部に
流体が供給可能とされていることを特徴としている。

また、固定支持部は加工機のベッドに固定されて、こ
のベッドには固定支持部の中空部と連通する開口部が形
成されており且つ、固定支持部下面には中空部の開口端
を囲むリング状の油切り突起が下向きに突設され、ベッ
ドには前記開口部を囲むとともに前記固定支持部の油切
り突起に対向する油切り突起が上向きに突設されている
ものである。

〔作用〕

上記手段では、旋回部上の複数箇所に形成されたワー
ク取付け部にワークが取付けられる。そして旋回部の回
動により、段取り位置にて作業者が設置したワークがマ
シニングセンタなどのツールに対応する加工位置へ移動
させられる。また旋回部の回転中心位置にて固定支持部
と旋回部とに形成された中空部には油圧やエアーなどの
流体の通路を配置でき、この流体により前記ワーク取付
け部に設置されるワーククランプ機構などを駆動でき
て、ワークを簡単に且つ確実に取付けることができるよ
うになる。

これらの流体通路は旋回部の回転中心位置にて、旋回
部と固定支持部とを貫通する中空部内に配置されている
ので、旋回部の回動動作は流体などの供給に何ら影響が
ない。また流体通路が必要でないときには、旋回部の開
口端を蓋体により塞ぐことができる。

また旋回部の開口端に流体取り出し口を有する中継部
材を固定することも可能である。

さらに中空部内に流体供給のための回転継手を配置す
ることにより、ワーク取付け部に流体を確実に供給する
ことが可能になる。

また、加工機のベッド上に固定支持部を配置し、固定
支持部下部の中空部開口端と、ベッドに形成された開口
部の縁とに、互いに重なって突出する油切り突起を設け
ることにより、中空部内に位置する流体通路などに切削
剤が付着するのを防止できるとともに、切削剤や切り屑
などがベッドの開口部から外部へ漏れることが防止され
るようになる。

しかも、ベッド上に装置を取付けた後でも何ら周辺部
材を取り外すことなく、中空部の上方および下方より容
易に上記回転継手を取付けることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明の第１実施例による自動ワーク交換装
置と加工機とを示す断面図、第２図はその旋回部を示す
平面図、第３図は第１図の一部拡大図、第４図は回転継
手の分解斜視図、第５図は旋回部に蓋体が固定された状
態を示す断面図である。

第１図において符号Ａは本発明による自動ワーク交換
装置である。この自動ワーク交換装置Ａは、加工機であ
るマシニングセンタＢのベッド１に設置されている。

このマシニングセンタＢは、ベッド１上にサドル２が
Ｘ方向（第１図の紙面に直交する方向）へ移動自在に設
置されており、このサドル２上にコラム３がＹ方向へ移
動自在に設けられている。そして、このコラム３に加工
ヘッド４がＺ方向へ昇降自在に設けられ、この加工ヘッ
ド４に設けられた主軸５にツールＴが保持されている。
図示を省略するが、加工ヘッド４の側方位置にはツール
マガジンが配置されており、このツールマガジンに保持
されている複数種類のツールが、ツール交換アームによ
り主軸５に供給され、ツールＴの交換が行なわれる。

第１図に示すように、ベッド１の上面1aは図示左方向
が下降するように傾斜している。上面1aの図示右側上方
には切削剤ノズル６が配置されている。この切削剤ノズ
ル６から噴出される切削剤により、ベッド１の上面1aに
落下した切り屑などが上面1aの傾斜面に沿って流され
る。ベッド１の上面1aには自動ワーク交換装置Ａを設置
するための取付け座1bが突設されている。第２図に示す
ように、この取付け座1bの平面形状は、後述の旋回部の
回転中心を囲むほぼＵ字形状である。そしてこの取付け
座1bの図示左側（傾斜面の下流側）に落し口1cが開口し
ている。前記切削剤ノズル６から噴出される切削剤によ
り流された切り屑などは、ベッド１の上面1aの傾斜面に
沿って流され、取付け座1bの外側を伝わって前記落し口
1cから落下する。第１図に示す実施例では、ベッド１の
側方下部に位置する切削剤タンク７が設けられ、そのホ
ッパ7aが落し口1cの下側に対向している。この切削剤タ
ンク７はその下部に車輪7bを有しており、床面を転動さ
せて移動させることができるようになっている。

また前記ベッド１の取付け座1bに囲まれた中心には開
口部1dが形成されている。第３図に拡大して示すよう
に、この開口部1dの縁には上方へ突出するリング状の油
切り突起1eが形成されている。

自動ワーク交換装置Ａは、固定支持部10とその上にて
回動する旋回部20とから構成されている。第１図に示す
ように、固定支持部10の支持台11は前記ベッド１の取付
け座1bにボルト12により固定されている。第３図に拡大
して示すように、固定支持部10では、上記支持台11の下
面に下部固定ピース13がボルト14によって固定されてい
る。この下部固定ピース13の中央部には中空部13aが形
成されている。この中空部13aは前記ベッド１の開口部1
dの上方にほぼ同心にて対向している。下部固定ピース1
3の下面には、中空部13aを囲むリング状の油切り突起13
bが下向きに突出している。この油切り突起13bは、ベッ
ド１から突出する前記油切り突起1eの外側に一定の間隔
にて対向している。このようにベッド１と下部固定ピー
ス13の両者には、開口部1dと中空部13aを囲む油切り突
起1eならびに13bが形成されており、さらにこれらの外
周が、第２図に示すようにＵ字形状に形成された取付け
座1bにより囲まれているため、ベッド１の上面1aを流れ
る切削剤および切り屑などがベッド１の開口部1dから漏
れることが防止される。

また固定支持部10では、前記支持台11の上部に上部固
定ピース15が設けられ、これがボルト17によって支持台
11に固定されている。また支持台11の外周には固定側カ
ップリング17がボルト18により固定されており、その上
面には歯17aが形成されている。この歯17aは旋回部20の
回転中心を囲む円周上に連続的に形成されている。

第３図に拡大して示すように、固定部10の支持台11な
らびに上部固定ピース15の内周にはピストン19が昇降自
在に支持されている。S₁，S₂，S₃は、ピストン19と支持
台11ならびに上部固定ピース15との間に位置するシール
リングである。ピストン19と支持台11ならびに上部固定
ピース15との間には下部加圧室P₁と上部加圧室P₂とが形
成されている。この下部加圧室P₁に供給される油圧によ
りピストン19は上昇させられ、上部加圧室P₂に供給され
る油圧によりピストン19が下降させられる。またピスト
ン19の内周には、旋回用スリーブ19aが固定されてい
る。

前記旋回部20は、円盤状のテーブル21を有している。
また第３図に示すように、テーブル21の下部には旋回軸
22がボルト23により固定されている。この旋回軸22は前
記ピストン19の内周の旋回用スリーブ19aによって回動
自在に支持されている。なお符号24aならびに24bは旋回
部とピストン19との間に設けられたスラストベアリング
である。そして旋回軸22の下部外周にはピニオンギヤを
構成する歯22aが形成されている。この歯22aにはラック
31が噛み合っている。第１図に示すように、ラック31は
シリンダ機構32により進退駆動される。シリンダ機構32
の駆動力により、ラック31はラックガイド33と34とに支
持された状態にて進退駆動される。図の実施例では、ラ
ック31の進退動作により、旋回軸22ならびにこれと一体
のテーブル21とが180度の範囲にて旋回駆動される。

旋回部20を構成する前記テーブル21の中心には中空部
21aが形成され、旋回軸22の中心部には中空部22bが形成
されている。この両中空部21aと22bは、旋回部20の回転
中心に位置しており互いに同心にて連通している。また
この中空部21aと22bは前記固定支持部10の下部固定ピー
ス13の中空部13aと同心に連通し、ならびにベッド１の
開口部1dとほぼ同心にて連通している。これらの内部に
何も装着されていない状態では、ベッド１の下方位置か
らテーブル21の上面が、開口部1dならびに各中空部13a,
22b,21aを介して貫通されている。

また旋回部20のテーブルの外周下面には旋回側カップ
リング25がボルト26により固定されている。この旋回側
カップリング25の下面には旋回中心を囲んで連続する歯
25aが形成されており、この歯25aが前記固定側カップリ
ング17の歯17aに対向し且つ歯25aと歯17aは同じピッチ
にて形成されている。前記ピストン19が油圧により上昇
させられると、このピストン19と共に旋回軸22とテーブ
ル21とが上昇し、このときに両カップリング17と25の歯
17aと25aが互いに離れる。このとき前記ラック31により
旋回軸22が旋回駆動される。またピストン19が下降する
と、旋回軸22とテーブル21とが下降して両カップリング
17と25の歯17aと25aとが噛み合って旋回部20の位置決め
が行なわれる。

旋回部20のテーブル21の上面の中心には、リング27が
ボルト28により固定されている。また第１図と第２図に
示すように、テーブル21の上面には２個のパレット状の
ワーク取付け部たるワーク取付け台29aと29bが設置され
ている。このワーク取付け台29aと29bはテーブル21の上
面に固定されていてもよいし、交換自在に位置決めされ
て設置されていてもよい。図の実施例では、一方のワー
ク取付け台29aがツールＴに対向する加工位置へ移動し
ており、他方のワーク取付け台29bが作業者が向かう段
取り位置へ移動している。

またテーブル21の上方にはシャッタ36が設けられてお
り、シリンダ機構37により昇降動作できるように支持さ
れている。ツールＴによりワークの加工を行なっている
ときには、シャッタ36が下降し、切り屑などが作業者の
居る段取り側に飛び散らないようになっている。

前述のように、旋回部20の回転中心にて、固定支持部
10と旋回部20とを貫通しさらにはベッド１の下部に通じ
る中空部21a,22b,13aならびに開口部1dが形成されてい
るが、第１図と第３図に示す実施例では、これらの中空
部と開口部内に油圧通路を構成する回転流体継手40が挿
入されている。この回転流体継手40は固定側継手41と旋
回側継手42とから構成されている。固定側継手41はベッ
ド１の下側から開口部1dを通過して下部固定ピース13の
中空部13a内に装着され、さらに旋回部20の中空部22bと
21a内に挿入されている。そして固定側継手41は下部固
定ピース13に対しボルト43により固定されている。一
方、旋回側継手42は旋回部20のテーブル21の上方からテ
ーブル21の中空部21aを経て旋回軸22の中空部22b内に向
けて挿入されている。そして旋回側継手42は前記リング
27に対しボルト44によって固定されている。また旋回側
継手42の外周部にはシールリングS₄が設けられており、
旋回側継手42とリング27との隙間から切削剤などが侵入
しないように対処されている。

この実施例では、固定側継手41内に、その軸方向に沿
う４つの通路41a,41b,41c,41dが穿設されている。この
各通路は固定側継手41内にて円周方向に並んで穿設され
ているものであり、第３図の断面図ではそのうちの２つ
の通路41aと41bだけが現われている（第３図は第４図の
III−III断面を示している）。また固定側継手41の外周
部には下から順にリング状の溝41e,41f,41g,41hが形成
されている。そして前記通路41aは溝41eに連通し、通路
41bは溝41fに連通し、同様に通路41cは溝41gに通路41d
は溝41hにそれぞれ対応するように連通されている。ま
た第４図に示すように、各溝41e〜41hを上下から挟む位
置にはシールリング46a,46b,46c,46d,46eが嵌着されて
いる。

一方、第４図に示すように、旋回側継手42には、その
中心部に旋回穴42eが穿設されており、この旋回穴42eが
前記固定側継手41に対して旋回自在に挿通される。旋回
側継手42の内部には上記旋回穴42eを囲む状態にて軸方
向に伸びる通路42a,42b,42c,42dが穿設されている。第
３図と第４図では通路42aと42bのみが現われている。そ
して通路42aは固定側継手41の溝41eに対向し、通路42b
は溝41fに対向している。さらに通路42cは溝41gに、通
路42dは溝41hにそれぞれ対向している。すなわち固定側
継手41の各通路のそれぞれは旋回側継手42のそれぞれの
通路に１対１に関係で連通されている。固定側継手41の
下部には４個の継手47a,47b,47c,47dが取付けられ（図
では２個の継手47aと47bのみを示している）、このそれ
ぞれの継手が、固定側継手41内の各通路41a〜41dに１対
１に連通されている。また旋回側継手42の上部にも継手
48a,48b,48c,48dが設けられ、それぞれ旋回側継手42内
の通路42a〜42dに１対１にて連通されている。そして固
定側の継手47a〜47dから延びる配管49a〜49d（図では49
aと49bのみ示している）が、油圧ユニット55の電磁弁5
6,57の出入力部に接続されている。

以上の構造から、旋回側継手42に設けられた継手48a
〜48dから延びる配管50a〜50dに対し、油圧ユニット55
から、※−１、※−２、※−３、※−４で示すようにそ
れぞれ対応する油圧供給ができるようになっている。

第１図に示す実施例では、ワーク取付け台29aの上面
にワーククランプ機構60が設置されている。このワーク
クランプ機構60では、ワークＷが位置決めブロック62に
当接した状態で油圧シリンダ61によりワークＷが押しつ
けられて、ワークＷの位置決めとクランプが行なわれ
る。この油圧シリンダ61に対し※−１と※−２に対応す
る配管50aと50bを接続することにより、油圧ユニット55
によってワーククランプ機構60を制御できる。また他方
のワーク取付け台29aに設けられる他のワーククランプ
機構に、※−３と※−４に対応する配管50c,50dを接続
することにより、ワーク取付け台29b側の油圧シリンダ
を制御することが可能である。

また上記の回転流体継手40は、取り外し自在である。
まず固定側継手41はボルト43を外すことによりベッド１
の下方向へ抜き出すことができ、旋回側継手42はボルト
44を外すことによりテーブル21の上方へ抜き取ることが
できる。これらを外すと、テーブル21の中心部に中空部
21aが開口する。この場合、第５図に示すように蓋体65
が取付けられる。この蓋体65は前記リング27に対しボル
ト44により固定される。また蓋体65の外周にはシールリ
ングS₄が設けられ、中空部21a内に切削剤などが侵入す
るのが防止される。すなわち前記旋回側継手42と蓋体65
は互換性を有する形状に形成されている。

次に上記第１実施例による自動ワーク交換装置の動作
について説明する。

第１図の左側が段取り側であり、作業者はこの段取り
側に向かっている。この段取り側に位置しているワーク
取付け台29aまたは29b上にワークＷを設置し、油圧ユニ
ット55を動作させ、ワーククランプ機構60のシリンダ機
構61を動作させ、ワークＷを位置決めブロック62に当接
させて位置決めクランプする。このワークＷの設置作業
が完了し、しかも第１図の右側の加工側に移動している
ワークＷの加工が完了したときに、まず第３図に示すピ
ストン19の下側に位置する下部加圧室P₁に油圧を供給し
てピストン19を上昇させる。ピストン19と共に旋回部20
すなわち旋回軸22とテーブル21などが上昇し、テーブル
21に設けられた旋回側カップリング25の歯25aが固定側
カップリング17の歯17aから離れる。さらに第１図に示
すシリンダ機構32によりラック31を伸出または退行さ
せ、ピニオンギヤを構成する歯22aを介して旋回軸22を
旋回させ、テーブル21などの旋回部20を180度の範囲に
て旋回させる。そして旋回部20が180度旋回したことが
図示しない検知装置により確認されると、シリンダ機構
32による駆動動作が停止する。そして油圧動作によって
ピストン19が下降させられ、これと共に旋回軸22とテー
ブル21などが下降して、テーブル21に設けられた旋回側
カップリング25の歯25aが固定側カップリング17の歯17a
と噛み合って旋回部20が位置決めされる。なおテーブル
21の上方に位置するシャッタ36は、旋回部20が旋回する
間、シリンダ機構37によって上昇させられており、旋回
部20の旋回が完了したときにシャッタ36はシリンダ機構
37により下降させられる。そしてマシニングセンタのツ
ールＴにより加工が行なわれるときに、切り屑などがシ
ャッタ36により遮断され、図の左側の段取り側に飛散す
るのが防止される。

またツールＴによる加工が行なわれている間、第１図
の右側に示す切削剤ノズル６から切削剤が噴出される。
ベッド１の上面1aに飛散した切り屑などはこの切削剤に
よりベッド上面1aの傾斜面に沿って図の左方向へ流され
る。第２図に示すように、旋回部20の回転中心に位置す
るベッド１の開口部1dはベッド１の取付け座1bに囲まれ
ているため、切削剤が開口部1dに及ぶことがない。また
切削剤が開口部1dの周辺に及んだとしても、開口部1dの
周囲には油切り突起1eが突設され、また固定部10の下部
固定ピース13からも下方向へリング状に突出する油切り
突起13bが設けられているため、切削剤が開口部1dから
下側へ漏れることが阻止される。そしてベッド１の上面
1aに沿って流れる切削剤などは落し口1cから切削剤タン
ク７内に流れ落ちる。

このようにＵ字形状の取付け座1bと油切り突起1e,13b
を設けることにより、ベッド１に開口部1dを設けること
が可能となっている。そして上記の切削剤に対する対策
を施した開口部1dを設けることにより、回転流体継手40
の固定側継手41をベッド１の下側から挿入して取付ける
ことが可能となっている。

なお第１図と第３図の実施例では、回転流体継手40を
用いてテーブル21の上面に油圧を供給しているが、他の
構造により油圧を供給することも可能である。例えば第
５図に示す蓋体65とほぼ同じ構造の中継部材をテーブル
21の中空部21aの開口端に取付けて、この中継部材に油
圧の取り出し口を設け、また中継部材の下面に回転継手
を介して油圧供給管を接続し、この油圧供給管をテーブ
ル21の中空部21a、旋回軸22の中空部22b、下部固定ピー
ス13の中空部13aさらにベッド１の開口部1dへ通過させ
てベッド１の下側へ延ばすようにすることも可能であ
る。

〔効果〕

以上のように、本発明によれば、旋回部の回転中心位
置にて固定支持部と旋回部とを貫通する中空部が形成さ
れているため、この中空部に油圧やエアーなどの流体の
通路を配置でき、この流体により前記ワーク取付け部に
設置されるワーククランプ機構などを駆動でき、ワーク
を簡単に且つ確実に取付けることができるようになる。
これらの流体通路は旋回部の回転中心位置に設けられて
いるので、旋回部の回動動作は流体などの供給に何ら影
響がない。また流体通路が必要でないときには、旋回部
の開口端を蓋体により塞ぐことができる。また旋回部の
開口端に流体取り出し口を有する中継部材や配線中継部
材を固定することも可能である。さらに中空部内に流体
供給のための回転継手を配置することによりワーク取付
け部に流体を確実に供給することが可能になる。また、
加工機のベッド上に固定支持部を配置し、固定支持部下
部の中空部開口端と、ベッドに形成された開口部の縁と
に互いに向き合って突出する油切り突起を設けることに
より、中空部内に位置する流体通路などに切削剤が付着
するのを防止できるとともに、ベッドの開口部から切削
剤や切り屑などが外部へ漏れることが防止される。

しかも、ベッド上に装置を取付けた後でも何ら周辺部
材を取り外すことなく、中空部の上方およびベッドの開
口部より容易に回転継手を取付けることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発
明の第１実施例による自動ワーク交換装置と加工機の一
部を示す断面図、第２図はその旋回部を示す平面図、第
３図は第１図の部分拡大図、第４図は回転流体継手を示
す分解斜視図、第５図は旋回部の中空部の開口端に蓋体
が設置された状態を示す断面図、である。 Ａ…自動ワーク交換装置、Ｂ…加工機としてのマシニン
グセンタ、１…ベッド、1b…取付け座、1d…開口部、1e
…油切り突起、1c…落し口、10…固定支持部、11…支持
台、13…下部固定ピース、13a…中空部、13b…油切り突
起、20…旋回部、21…テーブル、21a…中空部、22…旋
回軸、22a…ピニオンギヤを構成する歯、22b…中空部、
29a,29b…ワーク取付け台、31…ラック、32…シリンダ
機構、40…回転流体継手、41…固定側継手、42…旋回側
継手、55…油圧ユニット、60…ワーククランプ機構、

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定支持部上に回転自在に支持された旋回
   部と、この旋回部上の複数箇所に設けられたワーク取付
   け部と、前記旋回部を回動させて前記ワーク取付け部を
   加工機に対応する加工位置と段取り位置との間にて移動
   させる回転駆動機構とを有している自動ワーク交換装置
   において、前記固定支持部と旋回部の両部材間を旋回部
   の回転中心位置にて貫通するように形成された中空部
   と、前記固定支持部の下方から前記中空部に挿入された
   固定側の流体継手と、前記旋回部の上方から前記中空部
   に挿入された回転側の流体継手とを有し、前記両流体継
   手を介して固定支持部の下方から前記ワーク取付け部に
   流体が供給可能とされていることを特徴とする自動ワー
   ク交換装置。
2. 【請求項２】固定支持部は加工機のベッドに固定され
   て、このベッドには固定支持部の中空部と連通する開口
   部が形成されており且つ、固定支持部下面には中空部の
   開口端を囲むリング状の油切り突起が下向きに突設さ
   れ、ベッドには前記開口部を囲むとともに前記固定支持
   部の油切り突起に対向する油切り突起が上向きに突設さ
   れている請求項１記載の自動ワーク交換装置。