JP3818794B2 - 加工ステーションにおける加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械自体をワークを取り付けるパレットの搬送手段として利用した加工ステーションでの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の多くは数値制御（ＮＣ）されており、正確な位置決め機能を有している。そこで、この位置決め機能を利用してワークやワークを取り付けたパレットを、加工テーブルに自動的に着脱せしめるようにした先行技術がある。
【０００３】
具体的には、特開昭５５−７０５４３号公報及び特開昭５５−１１２７５３号公報を挙げることができる。特開昭５５−７０５４３号公報に開示される内容は、主軸（スピンドル軸）のチャック部にワーク（パレット）を保持するための専用の部材を設け、特開昭５５−１１２７５３号公報に開示される内容は、加工工具とパレット搬送工具に共通して工具ソケットが挿着され、この工具ソケットを介して加工工具またはパレット搬送工具を主軸に着脱自在としたものである。
【０００４】
尚、工作機械自体がワークの搬送を行わず、加工工具の自動交換装置のアームによって、ワークストッカーとワークセット位置（加工テーブル）との間でワークの受け渡しを行うことが特開平４−２０１０４４号公報に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５５−７０５４３号公報及び特開昭５５−１１２７５３号公報に開示される先行技術は、いずれも主軸にワーク（パレット）を保持するための専用の部材を必要とし、部品点数が増加するとともに、専用の部材を主軸に取り付けるのに手間がかかる。
一方、特開平４−２０１０４４号公報に開示される内容では、工作機械の位置決め機構を利用しておらず、構造的には前２者に比べ複雑になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係る加工ステーションにおける加工方法は、工作機械と、２種類のパレットをストックするパレットストッカーと、工作機械にてワークを加工する際に２種類のパレットを固定する加工テーブル装置とを備えた加工ステーション内で、前記パレットを移載してワークを加工する方法であって、前記工作機械の加工工具を交換自在とした主軸に、前記パレットを直接保持し、工作機械自身の動作でパレットをワーク供給位置とパレットストッカーとの間、若しくはパレットストッカーと加工テーブル装置との間で移載し、一方のパレットにワークを固定した状態でワークを所定の面まで加工し、次いで他方のパレットにワークを移し換えて残りの未加工の面を加工して、ワークの全面を加工するようにした。
【０００７】
このように、工作機械の主軸でパレットを直接保持することで、専用の部材を省いたので、部品点数が少なくなり、またパレットの保持を解除した状態で、そのまま加工工具を取り付けることができるので、パレットの保持とパレットに保持されているワークの加工とを連続して行うことができる。
【０００８】
前記したように、工作機械自身の動作でパレットの搬送を行うには、工作機械の動作自由度が高い方が好ましい。例えば、４軸に自由度を有するようにする。即ち、工作機械にターンブロックと主軸部を設け、ターンブロックは垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とし、主軸部はターンブロックに対し水平軸を中心として垂直面内でチルト動作可能で、主軸の軸方向に進退可能で更に主軸廻りに回転可能とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は加工ステーション全体の概略斜視図、図２は同加工ステーションの平面図、図３は同加工ステーションの側面図、図４は同加工ステーションの異なる方向から見た側面図、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図、図７は工作機械の側面図、図８は工作機械の図７とは反対側から見た側面図、図９は工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図、図１０（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図、図１１はパレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図、図１２は工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図、図１３は工作機械がワークを加工している状態を示す側面図、図１４は加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図、図１５は図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図、図１６は別実施例を示す図１４と同様の図、図１７は図１６のＣ−Ｃ方向断面図、図１８は加工テーブル装置のテーブル面を示す図、図１９は図１８の拡大図、図２０は図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
図１〜図４に示すように、加工ステーションにはベース１が設けられ、このベース１の上に工作機械１００及び加工テーブル装置２００が載置され、ベース１の外側に工作機械１００を囲むようにパレットストッカー３００が配置され、更に工作機械１００の上方にオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００が配置されている。
【００１１】
工作機械１００はベース１に対しターンブロック１０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、これにより工作機械１００が加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００及びワーク供給位置５００に対し対向する。
【００１２】
また工作機械１００は、前記ターンブロック１０１に対し水平軸１０２を中心として支持部１０３がモータ１０４の駆動により垂直面内でチルト動作可能に取り付けられ、この支持部１０３には主軸受け１０５がモータ１０６の駆動により進退可能に支持され、更に主軸受け１０５内には図示しないモータにて高速回転せしめられる主軸（スピンドル軸）１０７が支持されている。
【００１３】
また、図１２及び図１３にも示すように、前記支持部１０３から後方に向けて延びる雄ネジ棒１１０にナット部材１１１を介して前記主軸受け１０５が取り付けられ、前記モータ１０６の駆動で雄ネジ棒１１０を回転せしめることで、ナット部材１１１がガイドロッド１１２に沿って移動し、このナット部材１１１とともに主軸受け１０５が進退動する。
【００１４】
支持部１０３が垂直面内でチルト動を行うことで、主軸１０７が図３または図４に示すように、加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００或いはオートツールチェンジャー４００の高さに適合する方向を向く。
【００１５】
また、図８に示すように、モータ１０４と反対側の水平軸１０２の端部には、レバー１０８の基端部を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッドを取り付け、主軸受け１０５の進退動に伴う重量のアンバランスを吸収するようにしている。
【００１６】
前記主軸１０７の先端の構造は、ワークＷを取り付けるパレットＰとワークに対して切削、穴開け等の加工を施す加工工具Ｔが選択的に保持し得る構造になっている。
【００１７】
図９〜図１１に基づいて主軸１０７によるパレットＰと加工工具Ｔの保持構造について説明する。
主軸１０７には軸方向に貫通穴１０７ａが形成され、この貫通穴１０７ａの先端部は受け凹部１１３とされ、この受け凹部１１３は図１０に示すように、雌テーパ部１１３ａとこの雌テーパ部１１３ａに連続するストレート部１１３ｂとから構成され、パレットＰを保持する場合には、図１０（ａ）に示すように、パレットＰのシャンク部６００のストレート部６０１が受け凹部１１３のストレート部１１３ｂに嵌合し、加工工具Ｔを保持する場合には、図１０（ｂ）に示すように、加工工具Ｔのテーパコーン部７００が受け凹部１１３の雌テーパ部１１３ａに嵌合するようにしている。
【００１８】
本発明では、主軸１０７でパレットＰと加工工具Ｔを保持する。この場合、受け凹部１１３の同じ箇所でパレットＰと加工工具Ｔを保持すると、パレットＰはワークＷを取り付けるとかなりの重量物となり、受け凹部１１３の表面を傷つける虞れがある。そして、内面が傷ついた受け凹部１１３で加工工具Ｔを保持した場合、主軸１０７は加工時に高速回転するので、加工工具Ｔの回転軸芯がブレたり、ガタつき加工精度が悪くなる。
【００１９】
そこで、本発明にあっては、前記したように受け凹部１１３の形状を単純な雌テーパ状とせず、雌テーパ部１１３ａに連続してストレート部１１３ｂを設け、このストレート部１１３ｂでパレットＰのストレート部６０１を保持し、雌テーパ部１１３ａにはパレットＰの一部が接触しないようにした。
【００２０】
尚、パレットＰのシャンク部６００の主軸１０７との対向面には環状の凸部６０２を形成し、保持状態ではこの凸部６０２が主軸１０７端面に当接するようにしている。シャンク部６００の対向面の全面を主軸１０７端面に当接せしめると当接面積が大きいのでガタつきが生じる虞れがあるが、小面積の凸部６０２を当接せしめることで、ガタつきを未然に防止できる。
【００２１】
また、図９に示すように、主軸１０７に形成した貫通穴１０７ａ内には図示しないシリンダにて進退動（図において左右動）せしめられるクランピングスリーブ１１５が臨み、このクランピングスリーブ１１５の外側に軸方向にすり割を形成したグリッパ１１６が設けられ、またクランピングスリーブ１１５内はクーラントの流路１１７とされている。
【００２２】
而して、図９の状態よりもクランピングスリーブ１１５が左側に位置しているときは、グリッパ１１６は縮径し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３から引き抜くことが可能である。そして、斯かる状態から図示しないシリンダを駆動すると、クランピングスリーブ１１５が図中右側に引き込まれる。すると、クランピングスリーブ１１５の雄テーパ部がグリッパ１１６内に入り込み、グリッパ１１６を拡開し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３のストレート部１１３ｂとの間で強固に保持する。
【００２３】
また、パレットＰの保持部の構造は、図９に示すように、パレットＰの本体に固定部材６０３を介して前記シャンク部６００を固着している。固定部材６０３及びシャンク部６００には共通の貫通穴が形成され、この貫通穴にチェックバルブ６０４が挿入されている。
【００２４】
チェックバルブ６０４はパレットＰの本体との間に設けたスプリング６０５によって突出方向に付勢され、主軸１０７に保持されていない状態ではチェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６に密に当接する。
【００２５】
また、チェックバルブ６０４内には通路６０７が形成され、この通路６０７は前記クランピングスリーブ１１５内のクーラントの流路１１７を介してクーラント（切削液）の供給源につながっている。
【００２６】
前記パレットＰにはワークＷを固着するための４個のクランプ爪６０８が設けられている。このクランプ爪６０８のクランプ・アンクランプ動作を図９及び図１１に基づいて説明する。
【００２７】
先ず、クランプ爪６０８は皿ばね等の強力な弾発部材６０９にて常時クランプ方向に付勢されている。そして、パレットＰが主軸１０７に保持されていない状態では、前記したようにチェックバルブ６０４にてクーラントの通路は閉じられているので、パレットＰ内に形成された通路及びクランプ爪６０８にアンクランプ方向の力を付与する室６１０にはクーラントが満たされている。ただし、室６１０内のクーラントから与えられる力よりも弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。
【００２８】
一方、パレットＰが主軸１０７に保持された状態を図９で示しており、この状態ではチェックバルブ６０４がスプリング６０５の弾発力に抗してクランピングスリーブ１１５によって内方に押され、チェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６から離れ、クーラントの通路が連通する。
【００２９】
クーラントの通路が連通しても、弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。弾発部材６０９の力に抗してアンクランプ状態にするには、図１１に示すように、ブースター６１１にて高圧状態でクーラントを供給する。これにより室６１０内の圧力が弾発部材６０９の弾発力よりも大きくなり、クランプ爪６０８がアンクランプ状態となる。
【００３０】
前記したように、クランプ爪６０８を作動させる流体として、作動油を用いずにクーラントを使用している。クーラントは工作機械によって切削或いは穴開け加工をする場合に必要であり、このクーラントを作動流体として用いることで、作動油を供給するための配管が不要で、今までの主軸の構造をそのまま利用することができる。
【００３１】
また、パレットＰ内に形成された通路や室には常にクーラントが満たされているので、クランプ爪６０８をアンクランプさせるためにブースター６１１で加圧した際の圧力伝達が瞬時になされ、クランプ・アンクランプの動作切替が確実且つ遅れ動作なく行える。
【００３２】
一方、加工テーブル装置２００はベース１に対し支持ブロック２０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、この支持ブロック２０１に対し水平軸２０２が取り付けられている。水平軸２０２の一端には水平軸２０２を回転させるためのモータ２０３（図２参照）が設けられている。
【００３３】
水平軸２０２は重量物である加工テーブル更にはワークＷを取り付けたパレットＰとともに加工テーブルを回動させるため、水平軸２０２の他端側にはバランス機構を設けている。
【００３４】
このバランス機構は図１４及び図１５に示すように、支持ブロック２０１にブラケット２０４ａ，２０４ｂを設け、ブラケット２０４ａにはシリンダユニット２０５の基部を取り付け、ブラケット２０４ｂにはロッド２０４ｃの一端を取り付けている。また、前記ブラケット２０４ａにはプレート２０６の下端を溶接等にて固着し、このプレート２０６の先端に前記ロッド２０４ｃの先端をナットを介して位置調整可能に取り付けている。
更に、プレート２０６には軸２０７を回転自在に支持し、軸２０７の一端にはクランク２０８を取り付け、他端にはギヤ２０９を取り付け、クランク２０８には前記シリンダユニット２０５のロッドを連結し、また水平軸２０２の他端側に設けたギヤ２１０と前記ギヤ２０９との間にタイミングベルト２１１を張設している。
ここで、加工テーブル２１２が水平軸２０２に対し側方位置となった状態で停止し、水平軸２０２に対しねじり力を与える位置にあるとき、タイミングベルト２１１の上側または下側（ギヤ２０９，２１０に対して）が引張状態となり、プレート２０６に倒れ方向の力（図１４において右方向の力）が作用する。そして、このままでは、プレート２０６の下端取付部に過大な力が作用することになるので、前記ロッド２０４ｃで突っ張りプレート２０６の倒れを防止している。
【００３５】
尚、水平軸２０２のギヤ２１０よりも外側にはロータリジョイント２１３（図１７参照）を設けている。このロータリジョイント２１３が水平軸２０２端に取付けられているので、工作機械に適用するような一般的なバランス機構を採用することができず上記のような構造を採用している。
【００３６】
而して、水平軸２０２には加工テーブル２１２が取り付けられているので、加工テーブル２１２の重さが水平軸２０２に捩りモーメントとなって作用するが、シリンダユニット２０５を駆動し、この駆動力をクランク２０８、軸２０７、ギヤ２０９、タイミングベルト２１１及びギヤ２１０を介して当該捩り力と反対方向の力を水平軸２０２に付与することでキャンセルされ、バランスが維持されるる。このバランスの維持は、水平軸２０２廻り３６０°の何れの箇所に加工テーブル２１２が位置した場合でも発揮することができる。
【００３７】
図１６及び図１７はバランス機構の別実施例を示す図１４及び図１５と同様の図であり、この実施例にあっては、タイミングベルト２１１の代りにギヤ２１４を用い、他の部材については図１４及び図１５に示した実施例と同一としている。
【００３８】
前記した工作機械１００にあっては、水平軸にレバー１０８を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッド１００を取り付けるようにしたが、スペース的な制約等があって、軸にレバーを取り付けられない場合には、上記したように、軸の動きをタイミングベルトやギヤ列を介して離れた箇所に設けたレバーやクランクを介してバランスシリンダに伝達するようにすればよい。
【００３９】
次に前記加工テーブル２１２の構造を図１８〜図２０に基づいて説明する。加工テーブル２１２の取付面側の四隅には、パレットＰをクランプする爪２１５を備え、このクランプ爪２１５の内側位置には、パレットＰの着座を確認するためのセンサ２１６を設けている。このセンサ２１６の構造としては、例えば、常時エアを噴出するものとし、パレットＰが着座した際にパレットＰによってエア噴出口を塞ぎ、これを検知する構造とする。
【００４０】
また、加工テーブル２１２の裏面側には爪２１５によるクランプを解除した状態でパレットを旋回（９０°）せしめる旋回用モータ２１７を設け、クランプを解除した状態でパレットＰの落下を防ぐためのチャック２１８を加工テーブル２１２の取付面側の中央に設けている。
このチャック２１８は図示しないシリンダユニットとリンク機構を組み合わせることで開閉動を行う。
【００４１】
また、加工テーブル２１２には前記旋回用モータ２１７によってパレットＰと一体的に旋回するアーム２１９を設け、また、このアーム２１９の旋回位置を規制する近接スイッチ２２０，２２１を加工テーブル２１２側に９０°離間して設け、更に、アーム２１９には三角形状のプレート２２２を取り付け、この旋回限においてプレート２２２を加工テーブル２１２に設けたダンパ２２３，２２４に当てることでパレットＰの旋回を衝撃なく停止せしめるようにしている。
【００４２】
尚、ダンパ２２３，２２４は外周部に雄ネジが刻設され、ナット部材２２５，２２６を介して支持プレート２２７に位置調整可能に取り付けられ、位置調整することにより旋回範囲を調整し得る構成にしている。
【００４３】
また、加工テーブル２１２の裏面側の中心から離れた位置には、２つの昇降用シリンダ２２８，２２９が設けられ、この昇降用シリンダ２２８，２２９の作動によりパレットＰの位置決めを行うロケートピン２３０，２３１が加工テーブル２１２の取付面側に出没する。
【００４４】
次に、パレットストッカー３００について説明する。パレットストッカー３００は、図２に示すように工作機械１００を囲むように複数のパレット受け枠３０１を配置している。各パレット受け枠３０１には１枚のパレットＰが収納される。
【００４５】
ところで、本発明にあっては、ワークＷの６面（全面）を加工することを可能にしている。パレットＰにワークＷを固定した状態でワークＷを加工する場合、加工テーブル２１２を回動したり、加工テーブル２１２に保持されたままでパレットＰを旋回することにより、最大５面までは加工することができる。しかしながら、残る１面、即ち、パレットＰに取り付けられた面についてはパレットＰ自体が邪魔になって加工することができない。
【００４６】
そこで、本発明にあっては後述するように、ワークＷを所定の面まで加工したならば、別のパレットＰを用意し、このパレットＰにワークＷを移し換え、残りの未加工の面を加工するようにしている。
【００４７】
したがって、ワークＷの全面を加工するためには、２種類のパレットＰが必要となり、図２に示す例では６つのパレット受け枠３０１を配置しているので、３種類のワークＷを加工することができる。
【００４８】
パレット受け枠３０１の構造は、図１及び図３に示すように、パレット載置部３０２が工作機械１００の水平軸１０２に向かって前上がりに傾斜し、後端部にパレットＰのストッパ３０３を設け、パレット載置部３０２からパレットＰを受け取るには、工作機械１００の支持部１０３のチルト動によって主軸受け１０５をパレット載置部３０２に平行にし、この状態のまま、主軸受け１０５をパレット載置部３０２に向けて伸張し、この後は図９に示したように、主軸１０７の受け凹部１１３にパレットＰのストレート部６０１を嵌合するとともに、クランピングスリーブ１１５を引き込み、グリッパ１１６を拡開して、主軸１０７でパレットＰを保持する。
【００４９】
図１〜図４に全体構成を示した実施例では、パレットストッカー３００が工作機械１００の周囲約１８０°を囲み、ワーク搬入ラインＬ１がワーク搬出ラインを兼ねる構成としている。
斯かる構成とすることで、前記したように３種類のワークＷの加工に対処できるのであるが、ワーク搬入ラインＬ１が搬出ラインを兼ねるため、加工手順等に制約が生じる。
【００５０】
そこで、ワークＷの搬入ラインと搬出ラインとを別々にした例を図５及び図６に示す。ここで、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図である。
【００５１】
この実施例にあっては、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設け、この間に工作機械１００が位置し、ラインの一方側にパレットストッカー３００を、他方側に加工テーブル装置２００を配置し、全体として左右対象とし、他の装置の配置との兼ね合い等に自由度が高くなるレイアウトになっている。
【００５２】
その反面、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設けため、パレットストッカー３００を配置するスペースが狭まってしまう。そこで、この実施例にあっては、パレット受け枠３０１にパレット載置部３０２を上下２段設け、１つのパレット受け枠３０１に２種類のパレットＰをストックするようにしている。
【００５３】
尚、下段のパレット載置部３０２は前記と同じであるが、上段のパレット載置部３０２は、工作機械１００の水平軸１０２に向かって前下がり傾斜し、前端部にパレットＰのストッパ３０３を設けている。
【００５４】
また、工作機械１００の上方に配置されるオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００は、図１に示すように、多数の加工工具Ｔをガンベルト状に保持した工具ストッカー４０１と、この工具ストッカー４０１と前記主軸１０７との間で工具Ｔの交換を行う交換装置４０２とからなる。
【００５５】
工具ストッカー４０１は環状に移動可能とされ、交換装置４０２は図４に示すように、軸４０３を中心として旋回するアーム４０４の両端に工具ホルダ４０５を設け、これら２つの工具ホルダ４０５の一方に工作機械１００から工具ストッカー４０１に戻す工具を、他方に工具ストッカー４０１から新たに工作機械１００の主軸１０７に取り付ける工具Ｔを保持し、旋回と進退動を組み合わせることで交換を行う。
【００５６】
次に、以上の構成からなる加工ステーションにおけるシリンダブロック等のワークＷの６面（全面）を加工する手順を図２１〜図３４に基づいて説明する。尚、図２１〜図３４のうち、図２１〜図２３、図２５、図２６、図３０、図３１、図３３及び図３４は加工ステーションの概略平面図、残りの図は概略側面図である。
【００５７】
先ず、図２１に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図２２に示すように工作機械１００の主軸１０７をパレットＰ１に向け、次いで、主軸１０７でパレットＰ１を保持する。この状態を図３でも示している。
【００５８】
そして、上記の状態のまま工作機械１００を垂直軸廻りに前記とは反対方向に旋回させ、図２３に示すように、主軸１０７をパレットＰ１をワーク供給位置５００に向け、ワークＷの上方に主軸１０７に保持された状態のパレットＰ１を臨ませる。
【００５９】
この後、クーラントを作動流体とした前記クランプ・アンクランプ機構により、クランプ爪６０８を開とし、ワークＷの位置決めが終了したらクランプ爪６０８によってパレットＰ１にワークＷを固着する。
【００６０】
次いで、図２３及び図２４に示すように、パレットＰ１にワークＷを固着したまま、主軸１０７を上方にチルト動せしめるとともに工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７に保持されたパレットＰ１を下向きの加工テーブル２１２の下方に位置せしめ、更に主軸１０７を上方にチルト動せしめることで、パレットＰ１の裏面（ワーク保持面の反対側面）を加工テーブル２１２の取付面に押し当て、パレットＰ１を加工テーブル２１２側に受け渡す。
【００６１】
この後、パレットＰ１が外れた主軸１０７に、加工工具Ｔを取付け、図１３に示すように、加工工具ＴにてワークＷの所定面を加工する。
図１３に示した状態での加工が終了したならば、パレットＰ１を右に９０°旋回させ右側面を、次いで左に９０°旋回させ左側面を加工し、更に、水平軸２０２を中心として加工テーブル２１２を垂直面内で９０°回動せしめ、ワークの上面を加工する。
【００６２】
以上により、ワークＷの正面、左右の側面及び上面の加工が終了する。このときワークＷの４面が加工され、ワークＷの後面及び底面（加工テーブル２１２への取付け面）が未加工のまま残る。
【００６３】
そこで、図２５に示すように、主軸１０７を後退させ、主軸１０７の先端部に保持されている工具Ｔを工具ストッカー４０１に戻し、主軸１０７先端は空の状態として、第２のパレットＰ２方向に工作機械１００を旋回せしめる。ここで、パレットＰ２にはワークＷの上面を取り付けるための位置決め穴等が設けられている。
【００６４】
第２のパレットＰ２方向に工作機械１００が向いたならば、図２６に示すように、主軸１０７でパレットＰ２を保持し、この状態のまま工作機械１００を前記とは反対方向に旋回させ、図２７に示すように、パレットＰ２をパレットＰ１に固着されたワークＷの上方に位置させる。
【００６５】
この後、パレットＰ２をワークＷの上面に取り付ける。このとき、ワークＷはパレットＰ１及びパレットＰ２でサンドイッチされた状態になる。この後、加工テーブル２１２によるパレットＰ１の保持状態を解除し、加工テーブル２１２のみ水平軸廻りに約１８０°回転させ、パレットＰ２の上方に加工テーブル２１２を位置せしめる。
【００６６】
次いで、図２８に示すように、加工テーブル２１２にパレットＰ２を保持せしめる。この状態で、パレットＰ２は加工テーブル２１２と主軸１０７の双方に保持されている。
この後、主軸１０７をパレットＰ２から外し、図２９に示すように、主軸１０７にてパレットＰ１を保持し、ワークＷとパレットＰ１との係合状態を解除する。
【００６７】
この後、図３０に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７先端で保持するパレットＰ１をパレットストッカーに戻す。そして、図３１に示すように、主軸１０７先端に工具Ｔを取り付け、この工具Ｔによって未加工年て残された面を加工する。
【００６８】
このようにして、ワークＷの６面が加工されたならば、再び主軸１０７先端から工具Ｔを取り外し、図３２に示すように、主軸１０７先端でパレットＰ２を保持し、加工テーブル２１２による保持状態を解除し、主軸１０７先端でパレットＰ２を保持したまま、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図３３に示すように、加工後のワークＷをワーク供給位置５００に戻す。
【００６９】
そして、図３４に示すように、パレットＰ２を元のパレットストッカーの位置に戻して一連の作業が終了する。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、加工ステーションにおける工作機械に２つの機能、即ち、工作機械の主軸に加工工具の保持とパレットの保持の２つの機能を設け、工作機械自身の動作でパレットをパレットストッカーと加工パレットテーブル装置との間で移載するようにしたので、従来であれば、パレットをストッカーから加工テーブルに移載する間、工作機械は何もしない待機状態のままであったのを、本発明によれば、工作機械自身が待機状態になることは殆んどなく、効率よく加工作業を行うことができる。
また、２種類のパレットを備えることにより、ワークの全面を加工することが可能になり、効率よく加工作業を行うことができる。
【００７１】
また、中間の部材を介在することなく、工作機械の主軸（スピンドル）にて直接パレットを保持するようにしたので、部品点数が少なくなり、またパレットの保持を解除した状態で、そのまま工作機械の主軸に加工工具を取り付けることができるので、パレットの保持とパレットに保持されているワークの加工とを連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る加工方法を適用した加工ステーションの概略斜視図
【図２】同加工ステーションの平面図
【図３】同加工ステーションの側面図
【図４】同加工ステーションの異なる方向から見た側面図
【図５】別実施例に係る加工ステーションの平面図
【図６】別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図
【図７】工作機械の側面図
【図８】工作機械の図７とは反対側から見た側面図
【図９】工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図
【図１０】（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図
【図１１】パレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図
【図１２】工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図
【図１３】工作機械がワークを加工している状態を示す側面図
【図１４】加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図
【図１５】図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図
【図１６】別実施例を示す図１４と同様の図
【図１７】図１６のＣ−Ｃ方向断面図
【図１８】加工テーブル装置のテーブル面を示す図
【図１９】図１８の拡大図
【図２０】図１９のＡ−Ａ線断面図
【図２１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２５】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２６】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２７】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２８】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２９】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３０】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【符号の説明】
１…ベース、１００…工作機械、１０１…ターンブロック、１０２…水平軸、１０３…支持部、１０４…モータ、１０５…主軸受け、１０６…モータ、１０７…主軸、１０８…レバー、１０９…バランスシリンダ、１１０…雄ネジ棒、１１１…ナット部材、１１２…ガイドロッド、１１３…受け凹部、１１３ａ…雌テーパ部、１１３ｂ…ストレート部、１１５…クランピングスリーブ、１１６…グリッパ、１１７…クーラント流路、２００…加工テーブル装置、２０１…支持ブロック、２０２…水平軸、２０３…モータ、２０４ａ，２０４ｂ…ブラケット、２０５…シリンダユニット、２０６…プレート、２０７…軸、２０８…クランク、２０９，２１０，２１４…ギヤ、２１１…タイミングベルト、２１２…加工テーブル、２１３…ロータリージョイント、２１５…クランプ爪、２１６…センサ、２１７…旋回用モータ、２１８…チャック、２１９…アーム、２２０，２２１…近接スイッチ、２２２…プレート、２２３，２２４…ダンパ、２２５，２２６…ナット部材、２２７…支持プレート、２２８，２２９…昇降用シリンダ、２３０，２３１…ロケートピン、３００…パレットストッカー、３０１…パレット受け枠、３０２…パレット載置部、３０３…ストッパ、、４００…オートツールチェンジャー（ＡＴＣ）、４０１…工具ストッカー、４０２…工具交換装置、５００…ワーク供給位置、６００…シャンク部、６０１…ストレート部、６０２…凸部、６０３…固定部材、６０４…チェックバルブ、６０５…スプリング、６０６…バルブシート面、６０７…通路、６０８…クランプ爪、６０９…弾発部材、６１０…室、６１１…ブースター、７００…加工工具Ｔのテーパコーン部、Ｌ１…ワーク搬入ライン、Ｌ２…ワーク搬出ライン、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…パレット、Ｔ…加工工具、Ｗ…ワーク。
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械自体をワークを取り付けるパレットの搬送手段として利用した加工ステーションでの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の多くは数値制御（ＮＣ）されており、正確な位置決め機能を有している。そこで、この位置決め機能を利用してワークやワークを取り付けたパレットを、加工テーブルに自動的に着脱せしめるようにした先行技術がある。
【０００３】
具体的には、特開昭５５−７０５４３号公報及び特開昭５５−１１２７５３号公報を挙げることができる。特開昭５５−７０５４３号公報に開示される内容は、主軸（スピンドル軸）のチャック部にワーク（パレット）を保持するための専用の部材を設け、特開昭５５−１１２７５３号公報に開示される内容は、加工工具とパレット搬送工具に共通して工具ソケットが挿着され、この工具ソケットを介して加工工具またはパレット搬送工具を主軸に着脱自在としたものである。
【０００４】
尚、工作機械自体がワークの搬送を行わず、加工工具の自動交換装置のアームによって、ワークストッカーとワークセット位置（加工テーブル）との間でワークの受け渡しを行うことが特開平４−２０１０４４号公報に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５５−７０５４３号公報及び特開昭５５−１１２７５３号公報に開示される先行技術は、いずれも主軸にワーク（パレット）を保持するための専用の部材を必要とし、部品点数が増加するとともに、専用の部材を主軸に取り付けるのに手間がかかる。
一方、特開平４−２０１０４４号公報に開示される内容では、工作機械の位置決め機構を利用しておらず、構造的には前２者に比べ複雑になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係る加工ステーションにおける加工方法は、工作機械と、２種類のパレットをストックするパレットストッカーと、工作機械にてワークを加工する際に２種類のパレットを固定する加工テーブル装置とを備えた加工ステーション内で、前記パレットを移載してワークを加工する方法であって、前記工作機械の加工工具を交換自在とした主軸に、前記パレットを直接保持し、工作機械自身の動作でパレットをワーク供給位置とパレットストッカーとの間、若しくはパレットストッカーと加工テーブル装置との間で移載し、一方のパレットにワークを固定した状態でワークを所定の面まで加工し、次いで他方のパレットにワークを移し換えて残りの未加工の面を加工して、ワークの全面を加工するようにした。
【０００７】
このように、工作機械の主軸でパレットを直接保持することで、専用の部材を省いたので、部品点数が少なくなり、またパレットの保持を解除した状態で、そのまま加工工具を取り付けることができるので、パレットの保持とパレットに保持されているワークの加工とを連続して行うことができる。
【０００８】
前記したように、工作機械自身の動作でパレットの搬送を行うには、工作機械の動作自由度が高い方が好ましい。例えば、４軸に自由度を有するようにする。即ち、工作機械にターンブロックと主軸部を設け、ターンブロックは垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とし、主軸部はターンブロックに対し水平軸を中心として垂直面内でチルト動作可能で、主軸の軸方向に進退可能で更に主軸廻りに回転可能とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は加工ステーション全体の概略斜視図、図２は同加工ステーションの平面図、図３は同加工ステーションの側面図、図４は同加工ステーションの異なる方向から見た側面図、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図、図７は工作機械の側面図、図８は工作機械の図７とは反対側から見た側面図、図９は工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図、図１０（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図、図１１はパレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図、図１２は工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図、図１３は工作機械がワークを加工している状態を示す側面図、図１４は加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図、図１５は図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図、図１６は別実施例を示す図１４と同様の図、図１７は図１６のＣ−Ｃ方向断面図、図１８は加工テーブル装置のテーブル面を示す図、図１９は図１８の拡大図、図２０は図１９のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
図１〜図４に示すように、加工ステーションにはベース１が設けられ、このベース１の上に工作機械１００及び加工テーブル装置２００が載置され、ベース１の外側に工作機械１００を囲むようにパレットストッカー３００が配置され、更に工作機械１００の上方にオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００が配置されている。
【００１１】
工作機械１００はベース１に対しターンブロック１０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、これにより工作機械１００が加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００及びワーク供給位置５００に対し対向する。
【００１２】
また工作機械１００は、前記ターンブロック１０１に対し水平軸１０２を中心として支持部１０３がモータ１０４の駆動により垂直面内でチルト動作可能に取り付けられ、この支持部１０３には主軸受け１０５がモータ１０６の駆動により進退可能に支持され、更に主軸受け１０５内には図示しないモータにて高速回転せしめられる主軸（スピンドル軸）１０７が支持されている。
【００１３】
また、図１２及び図１３にも示すように、前記支持部１０３から後方に向けて延びる雄ネジ棒１１０にナット部材１１１を介して前記主軸受け１０５が取り付けられ、前記モータ１０６の駆動で雄ネジ棒１１０を回転せしめることで、ナット部材１１１がガイドロッド１１２に沿って移動し、このナット部材１１１とともに主軸受け１０５が進退動する。
【００１４】
支持部１０３が垂直面内でチルト動を行うことで、主軸１０７が図３または図４に示すように、加工テーブル装置２００、パレットストッカー３００或いはオートツールチェンジャー４００の高さに適合する方向を向く。
【００１５】
また、図８に示すように、モータ１０４と反対側の水平軸１０２の端部には、レバー１０８の基端部を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッドを取り付け、主軸受け１０５の進退動に伴う重量のアンバランスを吸収するようにしている。
【００１６】
前記主軸１０７の先端の構造は、ワークＷを取り付けるパレットＰとワークに対して切削、穴開け等の加工を施す加工工具Ｔが選択的に保持し得る構造になっている。
【００１７】
図９〜図１１に基づいて主軸１０７によるパレットＰと加工工具Ｔの保持構造について説明する。
主軸１０７には軸方向に貫通穴１０７ａが形成され、この貫通穴１０７ａの先端部は受け凹部１１３とされ、この受け凹部１１３は図１０に示すように、雌テーパ部１１３ａとこの雌テーパ部１１３ａに連続するストレート部１１３ｂとから構成され、パレットＰを保持する場合には、図１０（ａ）に示すように、パレットＰのシャンク部６００のストレート部６０１が受け凹部１１３のストレート部１１３ｂに嵌合し、加工工具Ｔを保持する場合には、図１０（ｂ）に示すように、加工工具Ｔのテーパコーン部７００が受け凹部１１３の雌テーパ部１１３ａに嵌合するようにしている。
【００１８】
本発明では、主軸１０７でパレットＰと加工工具Ｔを保持する。この場合、受け凹部１１３の同じ箇所でパレットＰと加工工具Ｔを保持すると、パレットＰはワークＷを取り付けるとかなりの重量物となり、受け凹部１１３の表面を傷つける虞れがある。そして、内面が傷ついた受け凹部１１３で加工工具Ｔを保持した場合、主軸１０７は加工時に高速回転するので、加工工具Ｔの回転軸芯がブレたり、ガタつき加工精度が悪くなる。
【００１９】
そこで、本発明にあっては、前記したように受け凹部１１３の形状を単純な雌テーパ状とせず、雌テーパ部１１３ａに連続してストレート部１１３ｂを設け、このストレート部１１３ｂでパレットＰのストレート部６０１を保持し、雌テーパ部１１３ａにはパレットＰの一部が接触しないようにした。
【００２０】
尚、パレットＰのシャンク部６００の主軸１０７との対向面には環状の凸部６０２を形成し、保持状態ではこの凸部６０２が主軸１０７端面に当接するようにしている。シャンク部６００の対向面の全面を主軸１０７端面に当接せしめると当接面積が大きいのでガタつきが生じる虞れがあるが、小面積の凸部６０２を当接せしめることで、ガタつきを未然に防止できる。
【００２１】
また、図９に示すように、主軸１０７に形成した貫通穴１０７ａ内には図示しないシリンダにて進退動（図において左右動）せしめられるクランピングスリーブ１１５が臨み、このクランピングスリーブ１１５の外側に軸方向にすり割を形成したグリッパ１１６が設けられ、またクランピングスリーブ１１５内はクーラントの流路１１７とされている。
【００２２】
而して、図９の状態よりもクランピングスリーブ１１５が左側に位置しているときは、グリッパ１１６は縮径し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３から引き抜くことが可能である。そして、斯かる状態から図示しないシリンダを駆動すると、クランピングスリーブ１１５が図中右側に引き込まれる。すると、クランピングスリーブ１１５の雄テーパ部がグリッパ１１６内に入り込み、グリッパ１１６を拡開し、パレットＰのストレート部６０１を受け凹部１１３のストレート部１１３ｂとの間で強固に保持する。
【００２３】
また、パレットＰの保持部の構造は、図９に示すように、パレットＰの本体に固定部材６０３を介して前記シャンク部６００を固着している。固定部材６０３及びシャンク部６００には共通の貫通穴が形成され、この貫通穴にチェックバルブ６０４が挿入されている。
【００２４】
チェックバルブ６０４はパレットＰの本体との間に設けたスプリング６０５によって突出方向に付勢され、主軸１０７に保持されていない状態ではチェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６に密に当接する。
【００２５】
また、チェックバルブ６０４内には通路６０７が形成され、この通路６０７は前記クランピングスリーブ１１５内のクーラントの流路１１７を介してクーラント（切削液）の供給源につながっている。
【００２６】
前記パレットＰにはワークＷを固着するための４個のクランプ爪６０８が設けられている。このクランプ爪６０８のクランプ・アンクランプ動作を図９及び図１１に基づいて説明する。
【００２７】
先ず、クランプ爪６０８は皿ばね等の強力な弾発部材６０９にて常時クランプ方向に付勢されている。そして、パレットＰが主軸１０７に保持されていない状態では、前記したようにチェックバルブ６０４にてクーラントの通路は閉じられているので、パレットＰ内に形成された通路及びクランプ爪６０８にアンクランプ方向の力を付与する室６１０にはクーラントが満たされている。ただし、室６１０内のクーラントから与えられる力よりも弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。
【００２８】
一方、パレットＰが主軸１０７に保持された状態を図９で示しており、この状態ではチェックバルブ６０４がスプリング６０５の弾発力に抗してクランピングスリーブ１１５によって内方に押され、チェックバルブ６０４のランド部が固定部材６０３に形成したバルブシート面６０６から離れ、クーラントの通路が連通する。
【００２９】
クーラントの通路が連通しても、弾発部材６０９の力が大きいため、クランプ爪６０８はクランプ状態を維持する。弾発部材６０９の力に抗してアンクランプ状態にするには、図１１に示すように、ブースター６１１にて高圧状態でクーラントを供給する。これにより室６１０内の圧力が弾発部材６０９の弾発力よりも大きくなり、クランプ爪６０８がアンクランプ状態となる。
【００３０】
前記したように、クランプ爪６０８を作動させる流体として、作動油を用いずにクーラントを使用している。クーラントは工作機械によって切削或いは穴開け加工をする場合に必要であり、このクーラントを作動流体として用いることで、作動油を供給するための配管が不要で、今までの主軸の構造をそのまま利用することができる。
【００３１】
また、パレットＰ内に形成された通路や室には常にクーラントが満たされているので、クランプ爪６０８をアンクランプさせるためにブースター６１１で加圧した際の圧力伝達が瞬時になされ、クランプ・アンクランプの動作切替が確実且つ遅れ動作なく行える。
【００３２】
一方、加工テーブル装置２００はベース１に対し支持ブロック２０１が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、この支持ブロック２０１に対し水平軸２０２が取り付けられている。水平軸２０２の一端には水平軸２０２を回転させるためのモータ２０３（図２参照）が設けられている。
【００３３】
水平軸２０２は重量物である加工テーブル更にはワークＷを取り付けたパレットＰとともに加工テーブルを回動させるため、水平軸２０２の他端側にはバランス機構を設けている。
【００３４】
このバランス機構は図１４及び図１５に示すように、支持ブロック２０１にブラケット２０４ａ，２０４ｂを設け、ブラケット２０４ａにはシリンダユニット２０５の基部を取り付け、ブラケット２０４ｂにはロッド２０４ｃの一端を取り付けている。また、前記ブラケット２０４ａにはプレート２０６の下端を溶接等にて固着し、このプレート２０６の先端に前記ロッド２０４ｃの先端をナットを介して位置調整可能に取り付けている。
更に、プレート２０６には軸２０７を回転自在に支持し、軸２０７の一端にはクランク２０８を取り付け、他端にはギヤ２０９を取り付け、クランク２０８には前記シリンダユニット２０５のロッドを連結し、また水平軸２０２の他端側に設けたギヤ２１０と前記ギヤ２０９との間にタイミングベルト２１１を張設している。
ここで、加工テーブル２１２が水平軸２０２に対し側方位置となった状態で停止し、水平軸２０２に対しねじり力を与える位置にあるとき、タイミングベルト２１１の上側または下側（ギヤ２０９，２１０に対して）が引張状態となり、プレート２０６に倒れ方向の力（図１４において右方向の力）が作用する。そして、このままでは、プレート２０６の下端取付部に過大な力が作用することになるので、前記ロッド２０４ｃで突っ張りプレート２０６の倒れを防止している。
【００３５】
尚、水平軸２０２のギヤ２１０よりも外側にはロータリジョイント２１３（図１７参照）を設けている。このロータリジョイント２１３が水平軸２０２端に取付けられているので、工作機械に適用するような一般的なバランス機構を採用することができず上記のような構造を採用している。
【００３６】
而して、水平軸２０２には加工テーブル２１２が取り付けられているので、加工テーブル２１２の重さが水平軸２０２に捩りモーメントとなって作用するが、シリンダユニット２０５を駆動し、この駆動力をクランク２０８、軸２０７、ギヤ２０９、タイミングベルト２１１及びギヤ２１０を介して当該捩り力と反対方向の力を水平軸２０２に付与することでキャンセルされ、バランスが維持されるる。このバランスの維持は、水平軸２０２廻り３６０°の何れの箇所に加工テーブル２１２が位置した場合でも発揮することができる。
【００３７】
図１６及び図１７はバランス機構の別実施例を示す図１４及び図１５と同様の図であり、この実施例にあっては、タイミングベルト２１１の代りにギヤ２１４を用い、他の部材については図１４及び図１５に示した実施例と同一としている。
【００３８】
前記した工作機械１００にあっては、水平軸にレバー１０８を取り付け、このレバー１０８の先端部にバランスシリンダ１０９のロッド１００を取り付けるようにしたが、スペース的な制約等があって、軸にレバーを取り付けられない場合には、上記したように、軸の動きをタイミングベルトやギヤ列を介して離れた箇所に設けたレバーやクランクを介してバランスシリンダに伝達するようにすればよい。
【００３９】
次に前記加工テーブル２１２の構造を図１８〜図２０に基づいて説明する。加工テーブル２１２の取付面側の四隅には、パレットＰをクランプする爪２１５を備え、このクランプ爪２１５の内側位置には、パレットＰの着座を確認するためのセンサ２１６を設けている。このセンサ２１６の構造としては、例えば、常時エアを噴出するものとし、パレットＰが着座した際にパレットＰによってエア噴出口を塞ぎ、これを検知する構造とする。
【００４０】
また、加工テーブル２１２の裏面側には爪２１５によるクランプを解除した状態でパレットを旋回（９０°）せしめる旋回用モータ２１７を設け、クランプを解除した状態でパレットＰの落下を防ぐためのチャック２１８を加工テーブル２１２の取付面側の中央に設けている。
このチャック２１８は図示しないシリンダユニットとリンク機構を組み合わせることで開閉動を行う。
【００４１】
また、加工テーブル２１２には前記旋回用モータ２１７によってパレットＰと一体的に旋回するアーム２１９を設け、また、このアーム２１９の旋回位置を規制する近接スイッチ２２０，２２１を加工テーブル２１２側に９０°離間して設け、更に、アーム２１９には三角形状のプレート２２２を取り付け、この旋回限においてプレート２２２を加工テーブル２１２に設けたダンパ２２３，２２４に当てることでパレットＰの旋回を衝撃なく停止せしめるようにしている。
【００４２】
尚、ダンパ２２３，２２４は外周部に雄ネジが刻設され、ナット部材２２５，２２６を介して支持プレート２２７に位置調整可能に取り付けられ、位置調整することにより旋回範囲を調整し得る構成にしている。
【００４３】
また、加工テーブル２１２の裏面側の中心から離れた位置には、２つの昇降用シリンダ２２８，２２９が設けられ、この昇降用シリンダ２２８，２２９の作動によりパレットＰの位置決めを行うロケートピン２３０，２３１が加工テーブル２１２の取付面側に出没する。
【００４４】
次に、パレットストッカー３００について説明する。パレットストッカー３００は、図２に示すように工作機械１００を囲むように複数のパレット受け枠３０１を配置している。各パレット受け枠３０１には１枚のパレットＰが収納される。
【００４５】
ところで、本発明にあっては、ワークＷの６面（全面）を加工することを可能にしている。パレットＰにワークＷを固定した状態でワークＷを加工する場合、加工テーブル２１２を回動したり、加工テーブル２１２に保持されたままでパレットＰを旋回することにより、最大５面までは加工することができる。しかしながら、残る１面、即ち、パレットＰに取り付けられた面についてはパレットＰ自体が邪魔になって加工することができない。
【００４６】
そこで、本発明にあっては後述するように、ワークＷを所定の面まで加工したならば、別のパレットＰを用意し、このパレットＰにワークＷを移し換え、残りの未加工の面を加工するようにしている。
【００４７】
したがって、ワークＷの全面を加工するためには、２種類のパレットＰが必要となり、図２に示す例では６つのパレット受け枠３０１を配置しているので、３種類のワークＷを加工することができる。
【００４８】
パレット受け枠３０１の構造は、図１及び図３に示すように、パレット載置部３０２が工作機械１００の水平軸１０２に向かって前上がりに傾斜し、後端部にパレットＰのストッパ３０３を設け、パレット載置部３０２からパレットＰを受け取るには、工作機械１００の支持部１０３のチルト動によって主軸受け１０５をパレット載置部３０２に平行にし、この状態のまま、主軸受け１０５をパレット載置部３０２に向けて伸張し、この後は図９に示したように、主軸１０７の受け凹部１１３にパレットＰのストレート部６０１を嵌合するとともに、クランピングスリーブ１１５を引き込み、グリッパ１１６を拡開して、主軸１０７でパレットＰを保持する。
【００４９】
図１〜図４に全体構成を示した実施例では、パレットストッカー３００が工作機械１００の周囲約１８０°を囲み、ワーク搬入ラインＬ１がワーク搬出ラインを兼ねる構成としている。
斯かる構成とすることで、前記したように３種類のワークＷの加工に対処できるのであるが、ワーク搬入ラインＬ１が搬出ラインを兼ねるため、加工手順等に制約が生じる。
【００５０】
そこで、ワークＷの搬入ラインと搬出ラインとを別々にした例を図５及び図６に示す。ここで、図５は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図６は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図である。
【００５１】
この実施例にあっては、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設け、この間に工作機械１００が位置し、ラインの一方側にパレットストッカー３００を、他方側に加工テーブル装置２００を配置し、全体として左右対象とし、他の装置の配置との兼ね合い等に自由度が高くなるレイアウトになっている。
【００５２】
その反面、ワーク搬入ラインＬ１とワーク搬出ラインＬ２とを一直線上に設けため、パレットストッカー３００を配置するスペースが狭まってしまう。そこで、この実施例にあっては、パレット受け枠３０１にパレット載置部３０２を上下２段設け、１つのパレット受け枠３０１に２種類のパレットＰをストックするようにしている。
【００５３】
尚、下段のパレット載置部３０２は前記と同じであるが、上段のパレット載置部３０２は、工作機械１００の水平軸１０２に向かって前下がり傾斜し、前端部にパレットＰのストッパ３０３を設けている。
【００５４】
また、工作機械１００の上方に配置されるオートツールチェンジャー（ＡＴＣ）４００は、図１に示すように、多数の加工工具Ｔをガンベルト状に保持した工具ストッカー４０１と、この工具ストッカー４０１と前記主軸１０７との間で工具Ｔの交換を行う交換装置４０２とからなる。
【００５５】
工具ストッカー４０１は環状に移動可能とされ、交換装置４０２は図４に示すように、軸４０３を中心として旋回するアーム４０４の両端に工具ホルダ４０５を設け、これら２つの工具ホルダ４０５の一方に工作機械１００から工具ストッカー４０１に戻す工具を、他方に工具ストッカー４０１から新たに工作機械１００の主軸１０７に取り付ける工具Ｔを保持し、旋回と進退動を組み合わせることで交換を行う。
【００５６】
次に、以上の構成からなる加工ステーションにおけるシリンダブロック等のワークＷの６面（全面）を加工する手順を図２１〜図３４に基づいて説明する。尚、図２１〜図３４のうち、図２１〜図２３、図２５、図２６、図３０、図３１、図３３及び図３４は加工ステーションの概略平面図、残りの図は概略側面図である。
【００５７】
先ず、図２１に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図２２に示すように工作機械１００の主軸１０７をパレットＰ１に向け、次いで、主軸１０７でパレットＰ１を保持する。この状態を図３でも示している。
【００５８】
そして、上記の状態のまま工作機械１００を垂直軸廻りに前記とは反対方向に旋回させ、図２３に示すように、主軸１０７をパレットＰ１をワーク供給位置５００に向け、ワークＷの上方に主軸１０７に保持された状態のパレットＰ１を臨ませる。
【００５９】
この後、クーラントを作動流体とした前記クランプ・アンクランプ機構により、クランプ爪６０８を開とし、ワークＷの位置決めが終了したらクランプ爪６０８によってパレットＰ１にワークＷを固着する。
【００６０】
次いで、図２３及び図２４に示すように、パレットＰ１にワークＷを固着したまま、主軸１０７を上方にチルト動せしめるとともに工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７に保持されたパレットＰ１を下向きの加工テーブル２１２の下方に位置せしめ、更に主軸１０７を上方にチルト動せしめることで、パレットＰ１の裏面（ワーク保持面の反対側面）を加工テーブル２１２の取付面に押し当て、パレットＰ１を加工テーブル２１２側に受け渡す。
【００６１】
この後、パレットＰ１が外れた主軸１０７に、加工工具Ｔを取付け、図１３に示すように、加工工具ＴにてワークＷの所定面を加工する。
図１３に示した状態での加工が終了したならば、パレットＰ１を右に９０°旋回させ右側面を、次いで左に９０°旋回させ左側面を加工し、更に、水平軸２０２を中心として加工テーブル２１２を垂直面内で９０°回動せしめ、ワークの上面を加工する。
【００６２】
以上により、ワークＷの正面、左右の側面及び上面の加工が終了する。このときワークＷの４面が加工され、ワークＷの後面及び底面（加工テーブル２１２への取付け面）が未加工のまま残る。
【００６３】
そこで、図２５に示すように、主軸１０７を後退させ、主軸１０７の先端部に保持されている工具Ｔを工具ストッカー４０１に戻し、主軸１０７先端は空の状態として、第２のパレットＰ２方向に工作機械１００を旋回せしめる。ここで、パレットＰ２にはワークＷの上面を取り付けるための位置決め穴等が設けられている。
【００６４】
第２のパレットＰ２方向に工作機械１００が向いたならば、図２６に示すように、主軸１０７でパレットＰ２を保持し、この状態のまま工作機械１００を前記とは反対方向に旋回させ、図２７に示すように、パレットＰ２をパレットＰ１に固着されたワークＷの上方に位置させる。
【００６５】
この後、パレットＰ２をワークＷの上面に取り付ける。このとき、ワークＷはパレットＰ１及びパレットＰ２でサンドイッチされた状態になる。この後、加工テーブル２１２によるパレットＰ１の保持状態を解除し、加工テーブル２１２のみ水平軸廻りに約１８０°回転させ、パレットＰ２の上方に加工テーブル２１２を位置せしめる。
【００６６】
次いで、図２８に示すように、加工テーブル２１２にパレットＰ２を保持せしめる。この状態で、パレットＰ２は加工テーブル２１２と主軸１０７の双方に保持されている。
この後、主軸１０７をパレットＰ２から外し、図２９に示すように、主軸１０７にてパレットＰ１を保持し、ワークＷとパレットＰ１との係合状態を解除する。
【００６７】
この後、図３０に示すように、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、主軸１０７先端で保持するパレットＰ１をパレットストッカーに戻す。そして、図３１に示すように、主軸１０７先端に工具Ｔを取り付け、この工具Ｔによって未加工年て残された面を加工する。
【００６８】
このようにして、ワークＷの６面が加工されたならば、再び主軸１０７先端から工具Ｔを取り外し、図３２に示すように、主軸１０７先端でパレットＰ２を保持し、加工テーブル２１２による保持状態を解除し、主軸１０７先端でパレットＰ２を保持したまま、工作機械１００を垂直軸廻りに旋回させ、図３３に示すように、加工後のワークＷをワーク供給位置５００に戻す。
【００６９】
そして、図３４に示すように、パレットＰ２を元のパレットストッカーの位置に戻して一連の作業が終了する。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、加工ステーションにおける工作機械に２つの機能、即ち、工作機械の主軸に加工工具の保持とパレットの保持の２つの機能を設け、工作機械自身の動作でパレットをパレットストッカーと加工パレットテーブル装置との間で移載するようにしたので、従来であれば、パレットをストッカーから加工テーブルに移載する間、工作機械は何もしない待機状態のままであったのを、本発明によれば、工作機械自身が待機状態になることは殆んどなく、効率よく加工作業を行うことができる。
また、２種類のパレットを備えることにより、ワークの全面を加工することが可能になり、効率よく加工作業を行うことができる。
【００７１】
また、中間の部材を介在することなく、工作機械の主軸（スピンドル）にて直接パレットを保持するようにしたので、部品点数が少なくなり、またパレットの保持を解除した状態で、そのまま工作機械の主軸に加工工具を取り付けることができるので、パレットの保持とパレットに保持されているワークの加工とを連続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る加工方法を適用した加工ステーションの概略斜視図
【図２】同加工ステーションの平面図
【図３】同加工ステーションの側面図
【図４】同加工ステーションの異なる方向から見た側面図
【図５】別実施例に係る加工ステーションの平面図
【図６】別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図
【図７】工作機械の側面図
【図８】工作機械の図７とは反対側から見た側面図
【図９】工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図
【図１０】（ａ）は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、（ｂ）は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図
【図１１】パレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図
【図１２】工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図
【図１３】工作機械がワークを加工している状態を示す側面図
【図１４】加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図
【図１５】図１４のＢ方向から見た部分を一部切欠した拡大図
【図１６】別実施例を示す図１４と同様の図
【図１７】図１６のＣ−Ｃ方向断面図
【図１８】加工テーブル装置のテーブル面を示す図
【図１９】図１８の拡大図
【図２０】図１９のＡ−Ａ線断面図
【図２１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２５】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２６】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２７】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２８】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図２９】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３０】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３１】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３２】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３３】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図３４】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【符号の説明】
１…ベース、１００…工作機械、１０１…ターンブロック、１０２…水平軸、１０３…支持部、１０４…モータ、１０５…主軸受け、１０６…モータ、１０７…主軸、１０８…レバー、１０９…バランスシリンダ、１１０…雄ネジ棒、１１１…ナット部材、１１２…ガイドロッド、１１３…受け凹部、１１３ａ…雌テーパ部、１１３ｂ…ストレート部、１１５…クランピングスリーブ、１１６…グリッパ、１１７…クーラント流路、２００…加工テーブル装置、２０１…支持ブロック、２０２…水平軸、２０３…モータ、２０４ａ，２０４ｂ…ブラケット、２０５…シリンダユニット、２０６…プレート、２０７…軸、２０８…クランク、２０９，２１０，２１４…ギヤ、２１１…タイミングベルト、２１２…加工テーブル、２１３…ロータリージョイント、２１５…クランプ爪、２１６…センサ、２１７…旋回用モータ、２１８…チャック、２１９…アーム、２２０，２２１…近接スイッチ、２２２…プレート、２２３，２２４…ダンパ、２２５，２２６…ナット部材、２２７…支持プレート、２２８，２２９…昇降用シリンダ、２３０，２３１…ロケートピン、３００…パレットストッカー、３０１…パレット受け枠、３０２…パレット載置部、３０３…ストッパ、、４００…オートツールチェンジャー（ＡＴＣ）、４０１…工具ストッカー、４０２…工具交換装置、５００…ワーク供給位置、６００…シャンク部、６０１…ストレート部、６０２…凸部、６０３…固定部材、６０４…チェックバルブ、６０５…スプリング、６０６…バルブシート面、６０７…通路、６０８…クランプ爪、６０９…弾発部材、６１０…室、６１１…ブースター、７００…加工工具Ｔのテーパコーン部、Ｌ１…ワーク搬入ライン、Ｌ２…ワーク搬出ライン、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…パレット、Ｔ…加工工具、Ｗ…ワーク。
Claims (1)
- 工作機械と、２種類のパレットをストックするパレットストッカーと、工作機械にてワークを加工する際に２種類のパレットを固定する加工テーブル装置とを備えた加工ステーション内で、前記パレットを移載してワークを加工する方法であって、前記工作機械の加工工具を交換自在とした主軸に、前記パレットを直接保持し、工作機械自身の動作でパレットをワーク供給位置とパレットストッカーとの間、及びパレットストッカーと加工テーブル装置との間で移載し、一方のパレットにワークを固定した状態でワークを所定の面まで加工し、次いで他方のパレットにワークを移し換えて残りの未加工の面を加工して、ワークの全面を加工することを特徴とする加工ステーションにおける加工方法。
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