JP3057525B2 - 多種少量ワーク加工における自動段取り方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのクランクシ
ャフトのように、中心位置決めおよび回転方向の位置決
め可能な形状を有すると共に、両端に軸部を形成してな
るワークの自動段取り方法および装置に係り、特に前記
ワークが多種少量の場合に好適な多種少量ワーク加工に
おける自動段取り方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンのクランクシャフトのようなワ
ークは、その軸部等の加工の他に、端面加工、各方向か
らの油孔加工等が必要となる。また、ＦＭＳラインで前
記クランクシャフト等のワークを加工する場合には、各
種寸法のものが投入される。すなわち、ＦＭＳラインに
おいて前記クランクシャフトのようなワークを多種少量
で加工する場合には、該ワークを所定位置に迅速、かつ
確実に取り付けて自動加工し得るように自動段取りする
段取り方法および装置が必要となる。しかしながら、従
来技術ではそれに適用される好適なものがなく、それぞ
れの種類のワークに対応してその都度段取りしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】多種少量ワークを順次
自動加工する場合に、前記のようにその都度そのワーク
に見合う段取りを行うと、段取りのために多くの時間を
要し、ラインの稼動率を低下させる問題点が生ずる。ワ
ークの種類に対応して自動段取りを行うようにしても、
自動段取り装置が多種類ある場合には段取り交換作業が
複雑となり、かつその設備費が高くなる。

【０００４】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、１台の段取り装置により多種類のワークを
自動的に段取して引き続き自動加工が円滑に進められる
ようにし、ライン稼動率を向上すると共に、設備コスト
の低減を図る多種少量ワーク加工における自動段取り方
法と装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、中心位置決め用の第１の基準形状部を
形成しその両端に軸部を形成すると共に回転方向の位置
決め用の第２の基準形状部をそれぞれ形成してなる加工
物（ワーク）を自動位置決め固定するための自動段取り
方法であって、まず、自動段取り装置の中心位置決め具
を前記第１の基準形状部に当接係合させてワークの中心
位置決めした後、ワークの軸長に見合って自動送りされ
る軸部受け具により該ワークの両端の軸部を保持すると
共に、自動送りされて前記第２の基準形状部に当接係合
する回転方向受け具により前記ワークの回転方向の自動
位置決めをし、前記ワークを所定位置に固定した後、自
動計測位置補正手段によりワークのＸ，Ｙ，Ｚ方向の自
動測定をしてワークの基準位置を計測し、該ワークの加
工プログラムを呼び出して前記基準位置を基にして自動
加工するようにした多種少量ワーク加工における自動段
取り方法を特徴とする共にと、中心位置決め用の第１の
基準形状を形成しその両端に軸部を形成すると共に回転
方向の位置決め用の第２の基準形状をそれぞれ形成して
なるワークの自動段取り装置において、割出し回動自在
に不動側に支持される回動テーブルと、該回動テーブル
のほぼ中央に固定され前記第１の基準形状に当接係合す
べく自動送りされる中心位置決め具と、前記回動テーブ
ル上に摺動自在に支持されるスライドベース上に固定さ
れ前記ワークの両軸部にそれぞれ当接係合し該ワークの
上下左右方向を保持する軸部受け具と、同じく前記スラ
イドベース上に固定され前記ワークの前記第２の基準形
状に当接係合して前記ワークを所定の回転方向の位置に
保持する回転方向の位置決め具と、前記スライドベース
に着脱可能に係合し、該スライドベースを所定位置に自
動ステップ送りするデジタルシリンダ部と、前記中心位
置決め具，軸部受け具，回転方向位置決め具およびデジ
タルシリンダ部にそれぞれ連結し、装置内に投入された
ワーク種類に基づいて前記各具等に自動送り指令を発し
て予め記憶されたワークデータに基づいて前記各具を所
定位置に移動制御する制御装置と、該制御装置により自
動制御され前記ワークのＸ，Ｙ，Ｚ方向の自動測定を行
うための自動計測位置補正手段とを設けてなる多種少量
ワーク加工における自動段取り装置を構成するものであ
る。

【０００６】

【作用】投入されるワークの寸法，諸元等の必要情報は
予め過去のデータに基づき制御装置内に記憶される。ま
ず、ワークが中心位置決め具上に搭載され、制御装置か
ら各具等に指令が発せられる。該指令により中心位置決
め具はワークの第１の基準形状部に当接する。一方、デ
ジタルシリンダ部により軸部受け具はワークの両端の軸
部と係合し得る位置にステップ送りされワークの前記軸
部を把持し上下左右方向の位置決めをする。同時に回転
位置決め具も自動送りされワークの第２の基準形状部に
当接しワークの回転方向の位置決めをする。以上により
ワークは回転テーブル上の所定位置に位置決め固定され
る。その状態で制御装置は自動計測位置補正手段側に指
令を発し、ワークのＸ，Ｙ，Ｚ方向の測定を指示する。
自動計測位置補正手段はワークの基準位置の計測を行
う。以上の動作が終了すると、制御装置から加工指令が
出され、該ワークの加工プログラムに基づく加工が行わ
れる。回転テーブルにより割出し回動されながらワーク
の所定の加工が行われる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明方法の実施に好適な自動段取り
装置の一実施例を図面に基づき説明する。図１は、本実
施例の全体構造を示す正面図、図２はその平面図、図３
は図１の一部断面を含むＡ矢視の側面図、図４は図１の
Ｂ−Ｂ線断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線断面図、図６は
図１のＤ−Ｄ線断面図である。図１に示すように、自動
段取り装置１は、回転テーブル２と、中心位置決め具３
と、左側の軸部受け具４および右側の軸部受け具５と、
回転方向位置決め具６と、デジタルシリンダ部７，８
と、制御装置９および自動計測位置補正手段１０等とか
ら構成される。なお、本実施例では、ワークとしてエン
ジンのクランクシャフト１１が一例として使用される。
クランクシャフト１１の場合、中心位置決め用の第１の
基準形状部としてその中央部に形成されるアーム部１３
が適用され、両端の軸部としてはそれぞれのジャーナル
部１４，１５が適用され、回転方向の位置決め用の第２
の基準形状部としては図５に示すようにアーム部１３の
バランスウエイト部の逆側に配置されるアームピン１６
がそれぞれ適用される。以下、前記各構成要素の詳細構
造を順次説明する。

【０００８】回転テーブル２は装置の不動側１７に図略
の回動手段により自動割出し回転自在に支持される。

【０００９】回転テーブル２の中央には中心位置決め具
３が固定される。図１，図２，図６に示すように、ピス
トンロッド１９の上端に着脱可能に装着されるテーパ駒
１８はワークの相対向する１対のアーム部１３，１３間
に挿入され両者に当接係合する。ピストンロッド１９
は、回転テーブル２上に載置される台板２０上の第１の
シリンダ２１に保持される。一方、台板２０上には一対
のガイドロッド２２を摺動自在に支持するガイドブロッ
ク２３が固定される。また、一対のガイドロッド２２，
２２間に架設されるガイド板２４はピストンロッド１９
を摺動可能に支持する。以上の構造により第１のシリン
ダ２１を作動することによりテーパ駒１８がアーム部１
３，１３に当接係合し、クランクシャフト１１の中心位
置決めを行う。

【００１０】図１および図２に示すように、回転テーブ
ル２上に形成される係止溝２５上には左側のスライドベ
ース２６および右側のスライドベース２７が後に説明す
る係止駒４３を介してそれぞれ回転テーブル２の中心に
近接又はそれから離隔する方向に沿って摺動自在に支持
される。左側のスライドベース２６上には左側の軸部受
け具４が搭載され、右側のスライドベース２７上には右
側の軸部受け具５がそれぞれ載置される。

【００１１】まず、図１乃至図４により左側の軸部受け
具４を説明する。スライドベース２６上に固定される一
対の支持ブラケット２８，２８にはねじロッド２９が枢
支される。ねじロッド２９には右ねじ３０および左ねじ
３１が適宜長さだけ螺刻される。ねじロッド２９の右ね
じ３０および左ねじ３１には一対の把持具３２，３３が
それぞれ螺着される。把持具３２，３３にはクランクシ
ャフト１１のジャーナル部１４に直接当接係合する把持
部材３４，３５が着脱可能に固定される。また、把持具
３２，３３は支持ブラケット２８，２８間に架設される
案内軸３６によりねじロッド２９の軸線方向に沿って摺
動自在に支持される。図１，図２および図４に示すよう
に、ねじロッド２９の一端側には大歯車３７が固定され
る。一方、スライドベース２６上には第１のパルスモー
タ３８が固定され、第１のパルスモータ３８には大歯車
３７に噛合する小歯車３９が固定される。一方、スライ
ドベース２６上にはスライドベース２６を回転テーブル
２上の所定位置に固定するためのロック手段４０が装着
される。図３に示すように、ロック手段４０はスライド
ベース２６上に固定する本体ケース４１と、本体ケース
４１内にスプリング４２を介して摺動自在に支持される
係止駒４３とからなり、係止駒４３は係止溝２５に係止
する。なお、係止駒４３は係止溝２５に案内され係止溝
２５に沿って摺動し得る形状のものから形成される。な
お、スプリング４２は係止駒４３を係止溝２５に押圧し
てその位置にロックし得るスプリング力を有するものか
ら形成される。以上の構造により、第１のパルスモータ
３８を駆動することにより小歯車３９，大歯車３７を介
してねじロッド２９が回転し、それに螺合する把持具３
２，３３を互いに近接又は離隔する方向に移動する。把
持具３２，３３をジャーナル部１４に近づけ把持部材３
４，３５でジャーナル部１４を把持することによりクラ
ンクシャフト１１の上下，左右の位置決めが行われる。

【００１２】次に、図１，図２および図５により、右側
の軸部受け具５を説明する。スライドベース２７上には
一対の支持ブラケット４４，４４が固定される。支持ブ
ラケット４４，４４間には右ねじおよび左ねじを形成す
るねじロッド４５が枢支される。ねじロッド４５の右ね
じおよび左ねじには一対の把持具４６，４６が螺合す
る。把持具４６，４６には把持部材４７，４７（図５）
が着脱可能に固定される。把持部材４７，４７は右側の
ジャーナル部１５に当接係合する。ねじロッド４５の一
端部には大歯車４８が固定される。一方、スライドベー
ス２７上には第２のパルスモータ４９が支持され、第２
のパルスモータ４９には大歯車４８に噛合する小歯車５
０が固定される。以上の構造により、第２のパルスモー
タ４９を駆動することにより、小歯車５０，大歯車４８
を介してねじロッド４５が回転し、それに螺合する把持
具４６，４６を互いに近接又は離隔する方向に作動させ
る。把持部材４７，４７が互いに近接することにより、
右側のジャーナル部１５が把持され、クランクシャフト
１１の上下，左右の位置決めが行われる。

【００１３】次に、回転方向位置決め具６を図１，図２
および図５により説明する。本実施例では回転方向位置
決め具６はスライドベース２７上に載置される。図５に
示すように、アームピン１６を把持する一対の把持部材
５２，５２は把持具５１，５１に着脱可能に装着され
る。一方、スライドベース２７上には把持具支持ブロッ
ク５３が固定される。把持具支持ブロック５３にはラッ
ク棒５４が摺動自在に支持され、ラック棒５４はスライ
ドベース２７上に保持される第２のシリンダ５５に連結
される。図５に示すように、ラック棒５４のラックには
ピニオンギヤ５６が噛合し、ピニオンギヤ５６には歯車
５７が噛合すると共に、中間歯車５８を介して歯車５９
が噛合する。一方、把持具５１，５１は歯車５７，５９
に基端側を連結し、歯車５７，５９の回動により互いに
近接又は離隔する方向に揺動する。以上の構造により、
第２のシリンダ５５を駆動することにより、ラック棒５
４，ピニオンギヤ５６，歯車５７，５９等を介して把持
具５１，５１が揺動し、把持部材５２，５２をアームピ
ン１６に近接することによりアームピン１６が挟持され
る。アームピン１６はクランクシャフト１１の中心軸線
と偏心した位置に配置されるため、アームピン１６を把
持部材５２，５２で把持することによりクランクシャフ
ト１１の回転方向の位置決めが行われる。なお、スライ
ドベース２７側にもロック手段４０が設けられ、回転テ
ーブル２の適宜位置にスライドベース２７を固定する。

【００１４】次に、スライドベース２６，２７に着脱可
能に係着し、それ等をスライドさせるデジタルシリンダ
部７，８について説明する。なお、デジタルシリンダ部
７，８をほぼ同一構造のものからなる。図１，図２，図
３に示すように、スライドベース２６，２７上には係止
具６０が固定される。係止具６０内にはＴ形状の係止溝
６１が形成される。なお、係止溝６１は回転テーブル２
の回転方向に沿って開口している。一方、装置の不動側
１７には第３のシリンダ６２および第４のシリンダ６３
が固定される。第３のシリンダ６２および第４のシリン
ダ６３のシリンダロッドの先端には係止駒６４，６５が
着脱可能に固定される。係止駒６４，６５はスライドベ
ース２６，２７の係止具６０，６０に着脱可能に係合す
る。以上の構造により、第３および第４のシリンダ６
２，６３を駆動することによりスライドベース２６，２
７が移動される。なお、第３および第４のシリンダ６
２，６３はデジタルシリンダ部から形成されるもので、
制御装置９の指令により所定のストローク長だけ正確に
移動するように構成される。

【００１５】制御装置９は自動段取り装置１の各構成部
を動作制御するもので、図１に示すように第１のシリン
ダ２１，第２のシリンダ５５，第３のシリンダ６２およ
び第４のシリンダ６３に油圧制御装置１２を介して連結
され、それ等の自動制御を行う。また、制御装置９には
第１および第２のパルスモータ３８，４９が連結され、
それ等の自動制御を行う。また、制御装置９には自動計
測位置補正手段１０が連結される。自動計測位置補正手
段１０は公知の自動計測方法であり、クランクシャフト
１１に係合してそのＸ，Ｙ，Ｚの測定を行うものであ
る。制御装置９には予め自動段取り装置１内に投入され
る多種類のクランクシャフト１１に関するデータが記録
され、クランクシャフト１１が自動段取り装置１に投入
された場合に必要な指令を各構成部に送るようにする。

【００１６】次に、本実施例の作用を説明する。制御装
置９にはクランクシャフト１１のアーム部１３の形状，
その軸長，ジャーナル部１４，１５の直径，アームピン
１６の位置，外径等の必要な諸元が入力されると共に、
それ等に中心位置決め具３等の各具が当接係合するため
に必要な制御値が予め記録される。その制御値は過去の
加工データを基にして作成される。図７のフローチャー
トに示すように、ワーク（クランクシャフト１１）が選
定されると（ステップ１００）、前記の記録データが制
御装置９内で抽出される（ステップ１０１）。次に、投
入されたクランクシャフト１１に見合う指令が制御装置
９から発せられ（ステップ１０２）、中心位置決め具
３、軸部受け具４，５、回転方向位置決め具６等のシリ
ンダおよびモータの駆動制御が行われる（ステップ１０
３）。すなわち、クランクシャフト１１が中心位置決め
具３のテーパ駒１８上にその中央のアーム部１３，１３
を乗せて中心支持され、第１のシリンダ２１が作動しク
ランクシャフト１１は中心位置決めされる（ステップ１
０４）。回転テーブル２から離れた位置にあった係止駒
６４，６５が第３および第４のシリンダ６２，６３の駆
動によりスライドベース２６，２７側に近接し、それ等
に係着する。制御装置９の指令に基づき、デジタルシリ
ンダ部からなる第３および第４のシリンダ６２，６３が
作動し、スライドベース２６，２７を所定の位置まで移
動させる。同時に左側の軸部受け具４の第１のパルスモ
ータ３８が駆動され、前記したように把持具３２，３３
が左側のジャーナル部１４に近接し、把持部材３４，３
５が左側のジャーナル部１４を把持する。同時に右側の
軸部受け具４の第２のパルスモータ４９が駆動され、把
持具４６，４６が移動し、把持部材４７，４７により右
側のジャーナル部１５が把持される。以上により、クラ
ンクシャフト１１の上下左右の位置決めが完了する（ス
テップ１０５）。スライドベース２７の移動により回転
方向位置決め具６が所定位置に移動する。第２のシリン
ダ５５を駆動することにより把持具５１，５１が移動
し、把持部材５２，５２によりアームピン１６が把持さ
れる。それにより、回転方向の位置決めが行われる（ス
テップ１０６）。以上によりクランクシャフト１１の中
心位置決め，上下左右位置決めおよび回転方向の位置決
めが終了し、クランクシャフト１１は回転テーブル２上
の所定位置にロックされる（ステップ１０７）。なお、
クランクシャフト１１は自動段取り装置１上に支持され
た状態で本質的には正規の位置に位置決めされるが、若
干の位置ずれがあるため自動計測位置補正手段１０によ
る自動計測が行われる（ステップ１０８）。自動計測位
置補正手段１０の自動計測は制御装置９からの指令によ
り行われ、クランクシャフト１１のＸ，Ｙ，Ｚ座標の測
定が行われる。以上によりクランクシャフト１１の基準
位置が設定される（ステップ１０９）。次に、制御装置
９は投入されたクランプシャフト１１に見合う加工プロ
グラムを呼び出す（ステップ１１０）。回転テーブル２
が所定位置に回動し、クランクシャフト１１は図１に示
す加工具６６，６７等によりワーク加工される（ステッ
プ１１１）。寸法，形状の異なるクランクシャフトが投
入された場合には、以上のフローチャートに基づくステ
ップにより段取り，計測および加工が同様に行われる。
但し、クランクシャフトの形状，寸法によっては、中心
位置決め具３のテーパ駒１８，軸部受け具３，４の把持
部材３４，３５，４６および回転方向位置決め具６の把
持部材５２等が合わず、クランクシャフトの形状に合う
ものと交換する必要がある。以上により多種類のクラン
クシャフトを順次効率よく段取りして加工することが出
来る。

【００１７】以上の実施例において、ワークとしてクラ
ンプシャフト１１を採用したが、勿論それに限定するも
のでなく、第１の基準形状部，軸部および第２の基準形
状部をそれぞれ形成するワークに対しては同様に適用さ
れる。また、中心位置決め具３、軸部受け具４，５およ
び回転方向位置決め具６の詳細構造に関しては本実施例
のものに限定するものでない。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 （１）形状，寸法の異なる多種少量なワークを単一の自
動段取り装置に自動装着することが出来るため、加工効
率を向上することが出来る。 （２）ワークが変るたびにそのワークに見合う段取り換
えをする必要がなく、機械稼動率を向上することが出来
る。 （３）装置が極めてコンパクトな構造に形成され、装置
のスペース専有率が低減する。 （４）ワークが安定支持されるため、加工精度の向上が
図れる。 （５）比較的安価に実施することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す正面図であ
る。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のＡ矢視の側面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】図１のＣ−Ｃ線断面図である。

【図６】図１のＤ−Ｄ線断面図である。

【図７】本実施例の作用を説明するためのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 自動段取り装置 ２ 回転テーブル ３ 中心位置決め具 ４ 左側の軸部受け具 ５ 右側の軸部受け具 ６ 回転方向位置決め具 ７ デジタルシリンダ部 ８ デジタルシリンダ部 ９ 制御装置 １０ 自動計測位置補正手段 １１ クランクシャフト １２ 油圧制御装置 １３ アーム部 １４ ジャーナル部 １５ ジャーナル部 １６ アームピン １７ 不動側 １８ テーパ駒 １９ ピストンロッド ２０ 台板 ２１ 第１のシリンダ ２２ ガイドロッド ２３ ガイドブロック ２４ ガイド板 ２５ 係止溝 ２６ スライドベース ２７ スライドベース ２８ 支持ブラケット ２９ ねじロッド ３０ 右ねじ ３１ 左ねじ ３２ 把持具 ３３ 把持具 ３４ 把持部材 ３５ 把持部材 ３６ 案内軸 ３７ 大歯車 ３８ 第１のパルスモータ ３９ 小歯車 ４０ ロック手段 ４１ 本体ケース ４２ スプリング ４３ 係止駒 ４４ 支持ブラケット ４５ ねじロッド ４６ 把持具 ４７ 把持部材 ４８ 大歯車 ４９ 第２のパルスモータ ５０ 小歯車 ５１ 把持具 ５２ 把持部材 ５３ 把持具支持ブロック ５４ ラック棒 ５５ 第２のシリンダ ５６ ピニオンギヤ ５７ 歯車 ５８ 中間歯車 ５９ 歯車 ６０ 係止具 ６１ 係止溝 ６２ 第３のシリンダ ６３ 第４のシリンダ ６４ 係止駒 ６５ 係止駒 ６６ 加工具 ６７ 加工具

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心位置決め用の第１の基準形状部を形
   成しその両端に軸部を形成すると共に回転方向の位置決
   め用の第２の基準形状部をそれぞれ形成してなる加工物
   （ワーク）を自動位置決め固定するための自動段取り方
   法であって、まず、自動段取り装置の中心位置決め具を
   前記第１の基準形状部に当接係合させてワークの中心位
   置決めした後、ワークの軸長に見合って自動送りされる
   軸部受け具により該ワークの両端の軸部を保持すると共
   に、自動送りされて前記第２の基準形状部に当接係合す
   る回転方向受け具により前記ワークの回転方向の自動位
   置決めをし、前記ワークを所定位置に固定した後、自動
   計測位置補正手段によりワークのＸ，Ｙ，Ｚ方向の自動
   測定をしてワークの基準位置を計測し、該ワークの加工
   プログラムを呼び出して前記基準位置を基にして自動加
   工をすることを特徴とする多種少量ワーク加工における
   自動段取り方法。
2. 【請求項２】 中心位置決め用の第１の基準形状を形成
   しその両端に軸部を形成すると共に回転方向の位置決め
   用の第２の基準形状をそれぞれ形成してなるワークの自
   動段取り装置において、割出し回動自在に不動側に支持
   される回動テーブルと、該回動テーブルのほぼ中央に固
   定され前記第１の基準形状に当接係合すべく自動送りさ
   れる中心位置決め具と、前記回動テーブル上に摺動自在
   に支持されるスライドベース上に固定され前記ワークの
   両軸部にそれぞれ当接係合し該ワークの上下左右方向を
   保持する軸部受け具と、同じく前記スライドベース上に
   固定され前記ワークの前記第２の基準形状に当接係合し
   て前記ワークを所定の回転方向の位置に保持する回転方
   向位置決め具と、前記スライドベースに着脱可能に係合
   し、該スライドベースを所定位置に自動ステップ送りす
   るデジタルシリンダ部と、前記中心位置決め具，軸部受
   け具，回転方向位置決め具およびデジタルシリンダ部に
   それぞれ連結し、装置内に投入されたワーク種類に基づ
   いて前記各具等に自動送り指令を発して予め記憶された
   ワークデータに基づいて前記各具を所定位置に移動制御
   する制御装置と、該制御装置により自動制御され前記ワ
   ークのＸ，Ｙ，Ｚ方向の自動測定を行うための自動計測
   位置補正手段とを設けることを特徴とする多種少量ワー
   ク加工における自動段取り装置。
3. 【請求項３】 前記中心位置決め具，軸部受け具および
   回転方向位置決め具が、各種ワークの前記第１の基準形
   状部，軸部および第２の基準形状部に見合う当接部をそ
   れぞれ着脱可能に装着するものからなる請求項２に記載
   の多種少量ワーク加工における自動段取り装置。