JP4190083B2 - Pallet clamp structure - Google Patents

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JP4190083B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は工作機械の主軸に着脱可能とされたパレットに好適なクランプ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワークの加工或いはワークの搬送を容易にするため、従来からパレットにワークを固定し、このパレットごと加工テーブルに取り付けたりコンベア上に送り出すようにしている。
【0003】
このようにパレットには加工中或いは搬送中にワークを固定しておくためのクランプ爪が設けられている。このクランプ爪のクランプ構造は、特公平4−60772号公報等にも開示されるように、シリンダ内にピストンとこのピストンに一端が取り付けられるロッドを挿入し、シリンダ外に突出したロッドの先端にクランプ爪を取り付け、またピストンとシリンダ内壁との間に皿バネ等の強力な弾発部材を配設し、常時、閉(クランプ)方向にクランプ爪を付勢し、加工中及び搬送中に作業者の不注意等によって、ワークがパレットから落下しないようにして安全を期している。
【0004】
そして、アンクランプ状態にするには、ピストンによってシリンダ内に画成された室のうち、弾発部材が収納された室と反対側の室に圧縮流体を供給し、弾発部材に抗してクランプ爪を開方向に移動するようにしている。
因みに、特公平4−60772号公報にあっては開動作の際の抵抗力を小さくしてスムーズにアンプランプを行えるように、一端にクランプ爪を取り付けたロッドとピストンとを分離し、ボールネジ機構を介してこれらを連結した構造になっている。
【0005】
一方、加工ステーションにおいては、工作機械の数値制御(NC)による正確な位置決め機能を利用してパレットを、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、特開昭55−70543号公報及び特開昭55−112753号公報に提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
クランプ爪にアンクランプ方向の力を付与するのに圧縮空気などの圧縮流体を使用した場合、シリンダ内の流体室の圧力が弾発部材の弾発力に打ち勝つまでに時間がかかる。
【0007】
そこで、非圧縮性の作動油(オイル)を圧縮流体の代りに用いることが考えられる。しかしながら、この考えをそのまま特開昭55−70543号公報や特開昭55−112753号公報に提案された装置に適用すると、工作機械にクランプ爪の開閉を行うための作動油の通路を別途設けなければならない。
【0008】
【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は、弾発部材にてクランプ方向に常時付勢されたクランプ爪を備えるとともに工作機械の主軸に着脱可能とされたパレットのクランプ構造において、前記パレットには工作機械の主軸に形成されたクーラント(切削液)流路につながるクーラント流路を形成し、このクーラント流路を前記弾発部材に抗してクランプ爪にアンクランプ方向の力を作用させるための流体室に連通せしめ、更に前記クーラント流路には前記弾発部材の弾発力よりも大きなアンクランプ方向の力を前記流体室に供給する増圧手段(ブースター)を連結せしめた。
【0009】
斯かる構成とすることで、アンクランプ動作の応答性がよくなり、また、工作機械の主軸に特別な加工を施す必要がなく、既存の主軸のままパレットのクランプ爪の開閉動作を行うことができる。
【0010】
また、前記パレット側に形成したクーラント流路に、工作機械の主軸にパレットを装着した際に工作機械側の部材によって開となり、工作機械の主軸からパレットを外した際に閉となるチェックバルブを設けることが好ましい。
【0011】
斯かる構成とすることで、パレット内のクーラント流路及び流体室内にクーラントが充填された状態で待機することになる。そして、この状態から工作機械の主軸に連結するので、増圧手段(ブースター)によって加圧すると、クーラントは既にパレット内に充填されているので圧力が直ちに伝達され、増圧手段の作動開始とほぼ同時にアンクランプ状態にすることができる。
【0012】
【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は本発明に係るパレット保持構造を備えた工作機械を組込んだ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。
【0013】
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、また、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。
【0014】
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、また前記パレットストッカー300は複数のパレット受け枠301からなり、これらパレット受け枠301及び前記加工テーブル装置200は前記工作機械100の旋回中心を中心として略放射状に配置され、同じく工作機械100の旋回範囲内にワークWの搬入と搬出を兼ねる搬送ラインL1の先端が臨み、この先端をワーク供給位置500としている。
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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の外側ブロック600のストレートシャンク部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。
【0021】
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。
【0022】
そこで、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のストレートシャンク部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。
【0023】
尚、パレットPの外側ブロック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。
【0024】
外側ブロック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。また、環状の凸部602が主軸107端面に当接することで、変形やコジリに起因してストレート部113bとストレートシャンク部601に多少の隙間等が生じてもパレットを正確に保持することができる。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
図9及び図11に示すように、供給源からのクーラントは、チェックバルブ604内のクーラント流路607、パレットP内のクーラント流路611及びクーラント配管612を介してクランプ爪608のアンクランプを行う流体室610に供給される。
【0031】
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はロッド613の一端に取り付けられ、このロッド613の他端はシリンダ614内に挿入されピストン615に連結されている。そしてこのピストン615にてシリンダ614内は前記流体室610と他の室616に画成され、この室616に設けた皿ばね等の強力な弾発部材609にてクランプ爪608はクランプ方向に常時付勢されている。尚、図9において618はストッパである。
上記クランプ爪608のクランプ・アンクランプ動作を以下に説明する。
【0032】
先ず、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にてパレットP内のクーラント流路609及びクーラント配管610は閉じられているので、クーラント流路609内、及びクランプ爪608にアンクランプ方向の力を付与する流体室610にはクーラントが満たされている。ただし、流体室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。
【0033】
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、クーラント流路が連通する。
【0034】
クーラント流路が連通しても、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617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。
【0035】
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。
【0036】
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617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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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、支持ブロック201を垂直軸廻りに180°廻してパレットP1の保持部を主軸107に向け、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。パレットP1を主軸107で保持するには、図28の状態から主軸107によるパレットP2の保持を解除し、次いで、加工テーブル212を水平軸廻りに約180°回転させ、P1の保持部を主軸107に向けてパレットP1を主軸107で保持するとともにパレットP1をワークWから取り外し、再び加工テーブル212を水平軸廻りに約180°回転させ、ワークWを下に向けるようにしてもよい。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、工作機械の主軸に着脱可能とされたパレットにクーラント流路を形成し、アンクランプ用の圧力を発生する流体室に工作機械の主軸を介してクーラントを供給するようにしたので、先ず従来の圧縮流体を用いたアンクランプ機構に比較して応答速度が速く、また、クーラントを作動流体として利用したので、主軸に変更を加える必要がないので、コスト的に遊離である。
【0076】
また、チェックバルブを設けることによって、工作機械からパレットを外した状態で、パレット内のクーラント流路及び流体室はクーラントが充填された状態が維持され、したがって、パレットを工作機械の主軸に装着した時点で、パレット内のクーラント流路及び流体室にクーラントを行き渡らせる必要がないので、直ちにアンクランプが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパレットのクランプ構造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…外側ブロック、601…ストレートシャンク部、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…流体室、611…パレット内のクーラント流路、612…クーラント配管、613…ロッド、614…シリンダ、615…ピストン、616…弾発部材を収納するシリンダ内の室、617…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。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clamp structure suitable for a pallet that can be attached to and detached from a spindle of a machine tool.
[0002]
[Prior art]
In order to facilitate the processing of the workpiece or the transfer of the workpiece, the workpiece is conventionally fixed to a pallet, and the pallet is attached to the processing table or sent out on a conveyor.
[0003]
In this way, the pallet is provided with clamp claws for fixing the workpiece during processing or conveyance. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-60772 and the like, this clamping claw clamping structure has a piston inserted into a cylinder and a rod having one end attached to the piston, and is attached to the tip of the rod protruding outside the cylinder. A clamp claw is attached, and a strong elastic member such as a disc spring is arranged between the piston and the inner wall of the cylinder, and the clamp claw is always urged in the closing (clamping) direction to work during processing and conveyance. Safety is ensured so that the work does not fall off the pallet due to carelessness of the worker.
[0004]
And in order to make an unclamped state, compressed fluid is supplied to the chamber on the opposite side to the chamber in which the elastic member is stored among the chambers defined in the cylinder by the piston, and resists the elastic member. The clamp pawl is moved in the opening direction.
By the way, in Japanese Patent Publication No. 4-60772, the rod screw with a clamp pawl attached to one end and the piston are separated so that the resistance during opening operation can be reduced and the amp lamp can be smoothly operated. It has the structure which connected these through.
[0005]
On the other hand, in a processing station, a prior art in which a pallet is automatically attached to and detached from a processing table using an accurate positioning function by numerical control (NC) of a machine tool is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-70543. And JP-A-55-112753.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a compressed fluid such as compressed air is used to apply a force in the unclamping direction to the clamp pawl, it takes time until the pressure of the fluid chamber in the cylinder overcomes the elastic force of the elastic member.
[0007]
Therefore, it is conceivable to use incompressible hydraulic oil (oil) instead of the compressed fluid. However, if this idea is applied as it is to the apparatus proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 55-70543 and 55-112753, a working oil passage for opening and closing the clamp pawl is provided in the machine tool. There must be.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a pallet clamping structure that includes a clamp claw that is constantly urged in a clamping direction by a resilient member and is detachable from a spindle of a machine tool. A fluid chamber for forming a coolant channel connected to a coolant (cutting fluid) channel formed on the main shaft of the cylinder and causing the coolant channel to act on the clamp pawl against the elastic member in the unclamping direction. Further, pressure increasing means (booster) for supplying a force in the unclamping direction larger than the elastic force of the elastic member to the fluid chamber was connected to the coolant channel.
[0009]
With such a configuration, the responsiveness of the unclamping operation is improved, and it is not necessary to perform special processing on the spindle of the machine tool, and the pallet clamping claw can be opened and closed with the existing spindle. it can.
[0010]
In addition, a check valve that is opened by a member on the machine tool side when the pallet is mounted on the spindle of the machine tool and closed when the pallet is removed from the spindle of the machine tool is installed in the coolant channel formed on the pallet side. It is preferable to provide it.
[0011]
By setting it as such a structure, it waits in the state with which the coolant flow path in the pallet and the fluid chamber were filled. And since it is connected to the main spindle of the machine tool from this state, when the pressure is increased by the pressure increasing means (booster), the coolant is already filled in the pallet, so the pressure is immediately transmitted, and almost the same as the start of the operation of the pressure increasing means. At the same time, it can be in an unclamped state.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic perspective view of an entire processing station incorporating a machine tool having a pallet holding structure according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the processing station, FIG. 3 is a side view of the processing station, and FIG. FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment, and FIG. 7 is a side view of the machine tool. FIG. 8 is a side view of the machine tool as viewed from the opposite side to FIG. 7, FIG. 9 is a view showing the connection structure between the spindle tip of the machine tool and the pallet, and FIG. 10A is the spindle of the machine tool. (B) is an enlarged view of a state in which a machining tool is held by the spindle of the machine tool, FIG. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit for opening and closing the pallet clamping pawl, and FIG. For processing table device FIG. 13 is a side view showing a state where the machine tool is processing a workpiece, FIG. 14 is a side view showing a balance mechanism of the processing table device, and FIG. FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment, FIG. 17 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 16, and FIG. FIG. 19 is an enlarged view of FIG. 18, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 4, the processing station is provided with a base 1, a machine tool 100 and a processing table device 200 are placed on the base 1, and the machine tool 100 is surrounded outside the base 1. A pallet stocker 300 is disposed on the machine tool 100, and an auto tool changer (ATC) 400 is disposed above the machine tool 100.
[0014]
In the machine tool 100, a turn block 101 can be swiveled in a horizontal plane around a vertical axis with respect to a base 1, and the pallet stocker 300 includes a plurality of pallet receiving frames 301. These pallet receiving frames 301 and the processing table device 200 is arranged substantially radially around the turning center of the machine tool 100, and the tip of the transfer line L <b> 1, which serves as both loading and unloading of the workpiece W, faces the workpiece supply position 500. It is said.
As a result, the machine tool 100 faces the processing table device 200, the pallet stocker 300, and the workpiece supply position 500.
[0015]
In the machine tool 100, a support portion 103 is attached to the turn block 101 around a horizontal axis 102 so as to be tiltable in a vertical plane by driving a motor 104. A main bearing 105 is attached to the support portion 103 with a motor 106. Further, a main shaft (spindle shaft) 107 that is rotated at a high speed by a motor (not shown) is supported in the main bearing 105.
[0016]
As shown in FIGS. 12 and 13, the main bearing 105 is attached to a male screw rod 110 extending rearward from the support portion 103 via a nut member 111, and the male screw is driven by the motor 106. By rotating the rod 110, the nut member 111 moves along the guide rod 112, and the main bearing 105 moves forward and backward together with the nut member 111.
[0017]
As the support portion 103 tilts in the vertical plane, the main shaft 107 faces a direction that matches the height of the processing table device 200, the pallet stocker 300, or the auto tool changer 400 as shown in FIG. 3 or FIG. .
[0018]
Further, as shown in FIG. 8, the base end of the lever 108 is attached to the end of the horizontal shaft 102 opposite to the motor 104, and the rod of the balance cylinder 109 is attached to the tip of the lever 108, so that the main bearing It absorbs the imbalance of the weight accompanying the forward / backward movement of 105.
[0019]
The structure of the tip of the main shaft 107 is a structure that can be selectively held by a pallet P on which the workpiece W is mounted and a machining tool T that performs machining such as cutting and drilling on the workpiece.
[0020]
The holding structure of the pallet P and the processing tool T by the main shaft 107 will be described with reference to FIGS.
A through hole 107a is formed in the main shaft 107 in the axial direction, and a tip portion of the through hole 107a is a receiving recess 113. The receiving recess 113 is, as shown in FIG. 10, a female tapered portion 113a and a female tapered portion 113a. When holding the pallet P, the straight shank portion 601 of the outer block 600 of the pallet P is connected to the straight portion 113b of the receiving recess 113 as shown in FIG. When fitting and holding the processing tool T, the tapered cone portion 700 of the processing tool T is fitted to the female tapered portion 113a of the receiving recess 113 as shown in FIG.
[0021]
In the present invention, the main shaft 107 holds the pallet P and the processing tool T. In this case, if the pallet P and the processing tool T are held at the same portion of the receiving recess 113, the pallet P becomes a heavy weight when the work W is attached, and the surface of the receiving recess 113 may be damaged. When the machining tool T is held in the receiving recess 113 whose inner surface is damaged, the main shaft 107 rotates at a high speed during machining, so that the rotational axis of the machining tool T is shaken or the backlash machining accuracy is deteriorated.
[0022]
Therefore, as described above, the shape of the receiving recess 113 is not a simple female taper shape, but a straight portion 113b is provided continuously to the female taper portion 113a, and the straight shank portion 601 of the pallet P is held by the straight portion 113b. A part of the pallet P was prevented from contacting the female taper portion 113a.
[0023]
An annular convex portion 602 is formed on the surface of the outer block 600 of the pallet P facing the main shaft 107, and this convex portion 602 is in contact with the end surface of the main shaft 107 in the holding state.
[0024]
If the entire opposing surface of the outer block 600 is brought into contact with the end surface of the main shaft 107, the contact area is large, and there is a risk of rattling. However, by causing the convex portion 602 with a small area to contact, Can be prevented. Further, since the annular convex portion 602 contacts the end surface of the main shaft 107, the pallet can be accurately held even if a slight gap or the like occurs in the straight portion 113b and the straight shank portion 601 due to deformation or twisting. .
[0025]
Further, as shown in FIG. 9, a clamping sleeve 115 that is advanced and retracted (moved left and right in the figure) by a cylinder (not shown) faces in a through hole 107 a formed in the main shaft 107, and outside the clamping sleeve 115. A gripper 116 having a slit in the axial direction is provided, and the inside of the clamping sleeve 115 is a coolant flow path 117.
[0026]
Thus, when the clamping sleeve 115 is located on the left side of the state of FIG. 9, the gripper 116 is reduced in diameter, and the straight portion 601 of the pallet P can be received and pulled out from the recess 113. When a cylinder (not shown) is driven from such a state, the clamping sleeve 115 is pulled to the right side in the drawing. Then, the male taper portion of the clamping sleeve 115 enters the gripper 116, expands the gripper 116, receives the straight portion 601 of the pallet P, and firmly holds it between the straight portion 113 b of the recess 113.
[0027]
Further, as shown in FIG. 9, the structure of the holding part of the pallet P is such that the shank part 600 is fixed to the main body of the pallet P via a fixing member 603. A common through hole is formed in the fixing member 603 and the shank portion 600, and a check valve 604 is inserted into the through hole.
[0028]
The check valve 604 is urged in a protruding direction by a spring 605 provided between the main body of the pallet P, and a valve seat surface 606 in which a land portion of the check valve 604 is formed on the fixing member 603 when not being held by the main shaft 107. Abuts closely.
[0029]
A passage 607 is formed in the check valve 604, and this passage 607 is connected to a coolant (cutting fluid) supply source via a coolant passage 117 in the clamping sleeve 115.
[0030]
As shown in FIGS. 9 and 11, the coolant from the supply source unclamps the clamp claws 608 via the coolant channel 607 in the check valve 604, the coolant channel 611 in the pallet P, and the coolant pipe 612. The fluid is supplied to the fluid chamber 610.
[0031]
The pallet P is provided with four clamp claws 608 for fixing the workpiece W. The clamp pawl 608 is attached to one end of the rod 613, and the other end of the rod 613 is inserted into the cylinder 614 and connected to the piston 615. The piston 615 defines the inside of the cylinder 614 as the fluid chamber 610 and another chamber 616, and the clamp pawl 608 is always in the clamping direction by a strong resilient member 609 such as a disc spring provided in the chamber 616. It is energized. In FIG. 9, reference numeral 618 denotes a stopper.
The clamping / unclamping operation of the clamp pawl 608 will be described below.
[0032]
First, in a state where the pallet P is not held by the main shaft 107, the coolant passage 609 and the coolant pipe 610 in the pallet P are closed by the check valve 604 as described above. The fluid chamber 610 that applies a force in the unclamping direction to the clamp pawl 608 is filled with a coolant. However, since the force of the elastic member 609 is larger than the force applied from the coolant in the fluid chamber 610, the clamp pawl 608 maintains the clamped state.
[0033]
On the other hand, FIG. 9 shows a state in which the pallet P is held by the main shaft 107. In this state, the check valve 604 is pushed inward by the clamping sleeve 115 against the elastic force of the spring 605, and the check valve The land portion of 604 is separated from the valve seat surface 606 formed on the fixing member 603, and the coolant flow path communicates.
[0034]
Even if the coolant flow path communicates, the force of the resilient member 609 is large, so that the clamp pawl 608 maintains the clamped state. In order to enter the unclamped state against the force of the elastic member 609, as shown in FIG. Thereby, the pressure in the chamber 610 becomes larger than the elastic force of the elastic member 609, and the clamp pawl 608 is in an unclamped state.
[0035]
As described above, the coolant is used as the fluid for operating the clamp claw 608 without using hydraulic oil. The coolant is necessary when cutting or drilling with a machine tool. By using this coolant as the working fluid, piping for supplying hydraulic oil is unnecessary and the structure of the main spindle is used as it is. be able to.
[0036]
Further, since the coolant and the passage formed in the pallet P are always filled with the coolant, the pressure transmission when the booster 617 is pressurized in order to unclamp the clamp claw 608 is instantaneously performed. Clamp operation can be switched reliably and without delay.
[0037]
On the other hand, in the processing table apparatus 200, the support block 201 can be swiveled in a horizontal plane around the vertical axis with respect to the base 1, and a horizontal shaft 202 is attached to the support block 201. One end of the horizontal shaft 202 is provided with a motor 203 (see FIG. 2) for rotating the horizontal shaft 202.
[0038]
The horizontal shaft 202 is provided with a balance mechanism on the other end side of the horizontal shaft 202 in order to rotate the processing table together with the processing table, which is a heavy object, and the pallet P to which the workpiece W is attached.
[0039]
As shown in FIGS. 14 and 15, this balance mechanism is provided with brackets 204a and 204b on a support block 201, a base portion of a cylinder unit 205 is attached to the bracket 204a, and one end of a rod 204c is attached to the bracket 204b. The lower end of the plate 206 is fixed to the bracket 204a by welding or the like, and the tip of the rod 204c is attached to the tip of the plate 206 via a nut so that the position can be adjusted.
Further, a shaft 207 is rotatably supported on the plate 206, a crank 208 is attached to one end of the shaft 207, a gear 209 is attached to the other end, a rod of the cylinder unit 205 is connected to the crank 208, and A timing belt 211 is stretched between the gear 210 provided on the other end of the horizontal shaft 202 and the gear 209.
Here, when the machining table 212 is stopped in a state where it is in a lateral position with respect to the horizontal axis 202 and is in a position where a torsional force is applied to the horizontal axis 202, the upper side or lower side of the timing belt 211 (gears 209, 210 ) Is in a tension state, and a force in the direction of falling (rightward force in FIG. 14) acts on the plate 206. In this state, an excessive force acts on the lower end mounting portion of the plate 206, and the rod 204c prevents the tension plate 206 from falling down.
[0040]
A rotary joint 213 (see FIG. 17) is provided outside the gear 210 of the horizontal shaft 202. Since this rotary joint 213 is attached to the end of the horizontal shaft 202, a general balance mechanism as applied to a machine tool cannot be adopted, and the above-described structure is adopted.
[0041]
Thus, since the machining table 212 is attached to the horizontal shaft 202, the weight of the machining table 212 acts as a torsional moment on the horizontal shaft 202, but the cylinder unit 205 is driven and this driving force is applied. By applying a force in a direction opposite to the torsional force to the horizontal shaft 202 via the crank 208, the shaft 207, the gear 209, the timing belt 211, and the gear 210, the horizontal shaft 202 is canceled and the balance is maintained. This balance can be maintained even when the processing table 212 is located at any position of 360 ° around the horizontal axis 202.
[0042]
FIGS. 16 and 17 are views similar to FIGS. 14 and 15 showing another embodiment of the balance mechanism. In this embodiment, a gear 214 is used instead of the timing belt 211, and other members are described. It is the same as the embodiment shown in FIGS.
[0043]
In the above-described machine tool 100, the lever 108 is attached to the horizontal shaft, and the rod 100 of the balance cylinder 109 is attached to the tip of the lever 108. If it cannot be attached, as described above, the movement of the shaft may be transmitted to the balance cylinder via a lever or a crank provided at a location separated via a timing belt or a gear train.
[0044]
Next, the structure of the processing table 212 will be described with reference to FIGS. Claws 215 for clamping the pallet P are provided at the four corners on the mounting surface side of the processing table 212, and sensors 216 for confirming the seating of the pallet P are provided at positions inside the clamp claw 215. As a structure of the sensor 216, for example, air is constantly ejected, and when the pallet P is seated, the pallet P closes the air ejection port and detects this.
[0045]
Further, on the back side of the processing table 212, a turning motor 217 for turning the pallet (90 °) in a state in which the clamp by the claw 215 is released is provided, and a chuck 218 for preventing the pallet P from dropping in the state in which the clamp is released. Is provided at the center on the mounting surface side of the processing table 212.
The chuck 218 opens and closes by combining a cylinder unit (not shown) and a link mechanism.
[0046]
The machining table 212 is provided with an arm 219 that pivots integrally with the pallet P by the turning motor 217. Proximity switches 220 and 221 that regulate the turning position of the arm 219 are 90 ° on the machining table 212 side. In addition, a triangular plate 222 is attached to the arm 219, and the rotation of the pallet P is stopped without impact by applying the plate 222 to the dampers 223 and 224 provided on the processing table 212 in this turning limit. I have to.
[0047]
The dampers 223 and 224 have external threads engraved on the outer periphery and are attached to the support plate 227 via nut members 225 and 226 so that the position of the dampers 223 and 224 can be adjusted. Yes.
[0048]
In addition, two lifting cylinders 228 and 229 are provided at positions away from the center on the back side of the processing table 212, and locating pins 230 and 231 for positioning the pallet P by the operation of the lifting cylinders 228 and 229 are provided. It appears on the mounting surface side of the processing table 212.
[0049]
Next, the pallet stocker 300 will be described. In the pallet stocker 300, a plurality of pallet receiving frames 301 are arranged so as to surround the machine tool 100 as shown in FIG. Each pallet receiving frame 301 stores one pallet P.
[0050]
By the way, in the present invention, it is possible to machine the six surfaces (entire surface) of the workpiece W. When processing the workpiece W while the workpiece W is fixed to the pallet P, the processing table 212 is rotated, or the pallet P is rotated while being held on the processing table 212 to process up to five surfaces. Can do. However, the remaining one surface, that is, the surface attached to the pallet P cannot be processed because the pallet P itself becomes an obstacle.
[0051]
Therefore, in the present invention, as will be described later, when the workpiece W is processed to a predetermined surface, another pallet P is prepared, the workpiece W is transferred to the pallet P, and the remaining unprocessed surface is transferred to the pallet P. I try to process.
[0052]
Therefore, in order to process the entire surface of the workpiece W, two types of pallets P are required, and in the example shown in FIG. 2, six pallet receiving frames 301 are arranged. Can do.
[0053]
As shown in FIGS. 1 and 3, the pallet receiving frame 301 is structured such that the pallet mounting portion 302 is inclined forward and upward toward the horizontal axis 102 of the machine tool 100, and a stopper 303 of the pallet P is provided at the rear end. In order to receive the pallet P from the pallet placing part 302, the main bearing 105 is made parallel to the pallet placing part 302 by the tilting movement of the support part 103 of the machine tool 100, and the main bearing 105 is placed on the pallet in this state. As shown in FIG. 9, the straight portion 601 of the pallet P is fitted into the receiving recess 113 of the main shaft 107, and the clamping sleeve 115 is pulled in to expand the gripper 116. Open and hold the pallet P with the main shaft 107.
[0054]
1 to 4, the pallet stocker 300 surrounds about 180 ° around the machine tool 100, and the workpiece carry-in line L1 also serves as a workpiece carry-out line.
By adopting such a configuration, it is possible to cope with the machining of the three types of workpieces W as described above. However, since the workpiece carry-in line L1 also serves as the carry-out line, the machining procedure is restricted.
[0055]
Therefore, an example in which the carry-in line and the carry-out line of the work W are separated is shown in FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, and FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment.
[0056]
In this embodiment, the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, and the machine tool 100 is positioned between them. The pallet stocker 300 is located on one side of the line, and the machining table device 200 is located on the other side. The layout is designed so that the left and right objects are arranged as a whole, and the degree of freedom increases in consideration of the balance with the arrangement of other devices.
[0057]
On the other hand, since the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, the space for arranging the pallet stocker 300 is reduced. Therefore, in this embodiment, the pallet receiving section 301 is provided with two upper and lower pallet mounting portions 302 so that two types of pallets P are stocked on one pallet receiving frame 301.
[0058]
The lower pallet placing part 302 is the same as described above, but the upper pallet placing part 302 is inclined downward toward the horizontal axis 102 of the machine tool 100, and a stopper 303 of the pallet P is provided at the front end. Provided.
[0059]
Further, as shown in FIG. 1, an auto tool changer (ATC) 400 disposed above the machine tool 100 includes a tool stocker 401 in which a number of machining tools T are held in a gun belt shape, and the tool stocker 401 and the spindle. And an exchange device 402 for exchanging the tool T with the machine 107.
[0060]
The tool stocker 401 is movable in an annular shape, and the exchange device 402 is provided with tool holders 405 at both ends of an arm 404 that pivots about an axis 403 as shown in FIG. 4, and a tool holder 405 is attached to one of these two tool holders 405. The tool to be returned from the machine 100 to the tool stocker 401 is held on the other side, and the tool T newly attached to the spindle 107 of the machine tool 100 is held from the tool stocker 401, and exchange is performed by combining turning and forward / backward movement.
[0061]
Next, a procedure for machining 6 surfaces (entire surface) of the workpiece W such as a cylinder block in the machining station having the above configuration will be described with reference to FIGS. 21 to 34, FIGS. 21 to 23, 25, 26, 30, 31, 31, 33, and 34 are schematic plan views of the processing station, and the remaining drawings are schematic side views. .
[0062]
First, as shown in FIG. 21, the machine tool 100 is turned around the vertical axis, the main shaft 107 of the machine tool 100 is directed to the pallet P1 as shown in FIG. 22, and then the pallet P1 is held by the main shaft 107. This state is also shown in FIG.
[0063]
Then, the machine tool 100 is swung around the vertical axis in the opposite direction as described above, and the spindle 107 is directed to the workpiece supply position 500 and the spindle 107 is placed above the workpiece W as shown in FIG. The pallet P1 held in the state 107 is exposed.
[0064]
Thereafter, the clamping claw 608 is opened by the clamping / unclamping mechanism using the coolant as the working fluid, and when the workpiece W is positioned, the workpiece W is fixed to the pallet P1 by the clamping claw 608.
[0065]
Next, as shown in FIGS. 23 and 24, while the workpiece W is fixed to the pallet P1, the main shaft 107 is tilted upward and the machine tool 100 is turned about the vertical axis to hold the pallet P1 held on the main shaft 107. Is positioned below the processing table 212 facing downward, and the main shaft 107 is further tilted upward to press the back surface of the pallet P1 (the side opposite to the workpiece holding surface) against the mounting surface of the processing table 212, and the pallet P1 is moved. Delivered to the processing table 212 side.
[0066]
Thereafter, the machining tool T is attached to the spindle 107 from which the pallet P1 has been removed, and a predetermined surface of the workpiece W is machined by the machining tool T as shown in FIG.
When the machining in the state shown in FIG. 13 is completed, the pallet P1 is turned 90 ° to the right, the right side is turned 90 ° to the left, and the left side is machined, and further, the machining is performed about the horizontal axis 202. The table 212 is rotated 90 ° in the vertical plane to process the upper surface of the workpiece.
[0067]
Thus, the processing of the front surface, the left and right side surfaces, and the upper surface of the workpiece W is completed. At this time, the four surfaces of the workpiece W are processed, and the rear surface and the bottom surface (the mounting surface to the processing table 212) of the workpiece W remain unprocessed.
[0068]
Therefore, as shown in FIG. 25, the main shaft 107 is retracted, the tool T held at the tip of the main shaft 107 is returned to the tool stocker 401, and the tip of the main shaft 107 is emptied in the direction of the second pallet P2. The machine tool 100 is turned. Here, the pallet P2 is provided with a positioning hole or the like for attaching the upper surface of the workpiece W.
[0069]
If the machine tool 100 is directed in the direction of the second pallet P2, as shown in FIG. 26, the pallet P2 is held by the main shaft 107, and the machine tool 100 is swung in the opposite direction as shown in FIG. As shown in FIG. 27, the pallet P2 is positioned above the work W fixed to the pallet P1.
[0070]
Thereafter, the pallet P2 is attached to the upper surface of the workpiece W. At this time, the workpiece W is sandwiched between the pallet P1 and the pallet P2. Thereafter, the holding state of the pallet P1 by the processing table 212 is released, and only the processing table 212 is rotated about 180 ° around the horizontal axis, and the processing table 212 is positioned above the pallet P2.
[0071]
Next, as shown in FIG. 28, the pallet P <b> 2 is held on the processing table 212. In this state, the pallet P2 is held on both the machining table 212 and the main shaft 107.
Thereafter, the main shaft 107 is removed from the pallet P2, the support block 201 is rotated 180 ° around the vertical axis, the holding portion of the pallet P1 is directed to the main shaft 107, and the pallet P1 is held by the main shaft 107 as shown in FIG. Then, the engagement state between the workpiece W and the pallet P1 is released. In order to hold the pallet P1 with the main spindle 107, the holding of the pallet P2 by the main spindle 107 is released from the state of FIG. 28, and then the processing table 212 is rotated about 180 ° around the horizontal axis, and the holding section of P1 is moved to the main spindle 107. Alternatively, the pallet P1 may be held by the main shaft 107 and the pallet P1 may be removed from the workpiece W, and the processing table 212 may be rotated about 180 ° around the horizontal axis again so that the workpiece W faces downward.
[0072]
Thereafter, as shown in FIG. 30, the machine tool 100 is turned around the vertical axis, and the pallet P1 held at the tip of the main shaft 107 is returned to the pallet stocker. And as shown in FIG. 31, the tool T is attached to the front-end | tip of the main axis | shaft 107, and the surface left in the unprocessed year with this tool T is processed.
[0073]
After the six surfaces of the workpiece W have been machined in this way, the tool T is removed again from the tip of the spindle 107, and the pallet P2 is held at the tip of the spindle 107 as shown in FIG. And the machine tool 100 is turned around the vertical axis while holding the pallet P2 at the tip of the main spindle 107, and the processed workpiece W is returned to the workpiece supply position 500 as shown in FIG.
[0074]
Then, as shown in FIG. 34, the pallet P2 is returned to the original position of the pallet stocker, and a series of operations is completed.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the coolant flow path is formed in the pallet that can be attached to and detached from the spindle of the machine tool, and the coolant is generated in the fluid chamber that generates the pressure for unclamping via the spindle of the machine tool. First, the response speed is faster than the conventional unclamping mechanism using compressed fluid, and the coolant is used as the working fluid, so there is no need to change the main shaft. Free.
[0076]
Also, by providing a check valve, the coolant flow path and the fluid chamber in the pallet are maintained filled with the coolant when the pallet is removed from the machine tool. Therefore, the pallet is mounted on the spindle of the machine tool. At this point, it is not necessary to distribute the coolant to the coolant flow path and the fluid chamber in the pallet, so that unclamping is possible immediately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a processing station to which a pallet clamping structure according to the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view of the processing station. FIG. 3 is a side view of the processing station. FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment. FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment. FIG. 7 is a side view of a machine tool. FIG. 9 is a side view of the machine tool as viewed from the opposite side to FIG. 7. FIG. 9 is a view showing a coupling structure between the spindle tip of the machine tool and the pallet. FIG. Fig. 11B is an enlarged view of the state in which the machining tool is held by the spindle of the machine tool. Fig. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit that opens and closes the clamp pawl of the pallet. Palette FIG. 13 is a side view showing a state where the machine tool is processing a workpiece. FIG. 14 is a side view showing a balance mechanism of the processing table device. FIG. FIG. 16 is an enlarged view with a part cut away. FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. FIG. 19 is an enlarged view of FIG. 18. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 19. FIG. 21 is a plan view showing a work procedure at the processing station. FIG. 23 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. FIG. 24 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. FIG. 25 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. Fig. 26 Hands working at the processing station FIG. 27 is a plan view showing the work procedure at the processing station. FIG. 28 is a plan view showing the work procedure at the processing station. FIG. 29 is a plan view showing the work procedure at the processing station. 30 is a plan view showing a procedure of work at the processing station. FIG. 31 is a plan view showing a procedure of work at the processing station. FIG. 32 is a plan view showing a procedure of work at the processing station. [Figure 34] Plan view showing work procedure at the work station [Fig. 34] Plan view showing work procedure at the processing station [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 100 ... Machine tool, 101 ... Turn block, 102 ... Horizontal shaft, 103 ... Support part, 104 ... Motor, 105 ... Main bearing, 106 ... Motor, 107 ... Main shaft, 108 ... Lever, 109 ... Balance cylinder, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Male screw rod, 111 ... Nut member, 112 ... Guide rod, 113 ... Receiving recessed part, 113a ... Female taper part, 113b ... Straight part, 115 ... Clamping sleeve, 116 ... Gripper, 117 ... Coolant flow path, 200 ... Processing table device, 201 ... support block, 202 ... horizontal shaft, 203 ... motor, 204a, 204b ... bracket, 205 ... cylinder unit, 206 ... plate, 207 ... shaft, 208 ... crank, 209, 210, 214 ... gear, 211 ... Timing belt, 212 ... Processing table, 213 ... Rotor -Joint, 215 ... Clamp claw, 216 ... Sensor, 217 ... Motor for rotation, 218 ... Chuck, 219 ... Arm, 220, 221 ... Proximity switch, 222 ... Plate, 223, 224 ... Damper, 225, 226 ... Nut member, 227 ... support plate, 228, 229 ... elevating cylinder, 230, 231 ... locate pin, 300 ... pallet stocker, 301 ... pallet receiving frame, 302 ... pallet placing part, 303 ... stopper, 400 ... auto tool changer (ATC), DESCRIPTION OF SYMBOLS 401 ... Tool stocker, 402 ... Tool changer, 500 ... Work supply position, 600 ... Outer block, 601 ... Straight shank part, 602 ... Convex part, 603 ... Fixing member, 604 ... Check valve, 605 ... Spring, 606 ... Valve Seat surface, 607 ... passage 608 ... Clamp claw, 609 ... Elastic member, 610 ... Fluid chamber, 611 ... Coolant flow path in pallet, 612 ... Coolant piping, 613 ... Rod, 614 ... Cylinder, 615 ... Piston, 616 ... Houses the elastic member Chamber in cylinder, 617 ... Booster, 700 ... Taper cone portion of machining tool T, L1 ... Work carry-in line, L2 ... Work carry-out line, P, P1, P2 ... Pallet, T ... Work tool, W ... Work.

Claims (2)

弾発部材にてクランプ方向に常時付勢されたクランプ爪と、
この爪をクランプアンクランプ方向に動作させるクランプ構造とを備えるとともに、工作機械の主軸に着脱自在とされたクランプ構造付きパレットにおいて、
前記クランプ構造には、工作機械の主軸に形成されたクーラント流路につながるクーラント流路が形成され、
このパレット側に形成したクーラント流路は、前記弾発部材に抗してクランプ爪にアンクランプ方向の力を作用させるための流体室に連通すると共に、
工作機械の主軸にパレットを装着した際に工作機械側の部材によって開となり、工作機械の主軸からパレットを外した際に閉となるチェックバルブを設け、
前記クランプ構造には、クーラントが充填されていること
を特徴とするクランプ構造付きパレット
A clamp claw always biased in the clamping direction by a resilient member ;
The pawl provided with a clamp structure for operating the clamping and unclamping direction, Oite the clamp structure with palette which is detachable to the main spindle of a machine tool,
In the clamp structure, a coolant flow path connected to a coolant flow path formed on the spindle of the machine tool is formed,
The coolant channel formed on the pallet side communicates with a fluid chamber for applying a force in the unclamping direction to the clamp pawl against the elastic member ,
A check valve is provided that opens when a pallet is mounted on the machine tool spindle, and closes when the pallet is removed from the machine tool spindle.
A pallet with a clamp structure , wherein the clamp structure is filled with a coolant .
請求項1に記載のクランプ構造付きパレットと、
前記クランプ構造付きパレットが主軸に着脱可能とされ、このパレットに形成されたクーラント流路につながり、この主軸に形成されるクーラント流路とを備える工作機械において、
更に前記クーラント流路には前記弾発部材よりも大きなアンクランプ方向の力を前記流体室に供給する増圧手段が連結していること
を特徴とする工作機械。
A pallet with a clamp structure according to claim 1 ;
In a machine tool comprising the pallet with a clamp structure detachably attached to a main shaft, connected to a coolant passage formed on the pallet, and a coolant passage formed on the main shaft.
Further, a pressure increasing means for supplying a force in the unclamping direction larger than that of the elastic member to the fluid chamber is connected to the coolant channel.
A machine tool characterized by
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