JP4616073B2 - ワーク供給装置及びワーク供給方法 - Google Patents
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Description
また、薄物ワークを自動旋盤等の工作機械で連続加工する場合に、複数の前記薄物ワークを主軸(ドローチューブ)内部の設けたガイドチューブ内に収納し、このガイドチューブから薄物ワークを一つずつチャックに向けて押し出すワーク自動送り装置も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、ガイドチューブに収容されたワークを全て使い切ってしまった場合、ワークの詰め替え作業に多大な時間を要するため、工作機械の停止時間が長くなり、機械稼働率を低下させるという問題もある。
ワークは、ワーク収容部内に配列して収容される。ワーク収容部に収容されたワークは、第一のワーク規制手段により移動等が規制されているので、ワーク収容部内で姿勢や位置が変化したり、ワーク収容部から脱落したりすることはない。
ワーク収容部を作業機械の所定位置にセットすると、作業機械に設けられた係合部と規制解除手段の非係合部とが係合して、第一のワーク規制手段によるワークの規制が解除される。この場合、第二のワーク規制手段がワークの移動等を規制するので、第一のワーク規制手段による規制が解除されても、ワークがワーク収容部から脱落等することはない。
また、作業位置では、前記ワーク送り手段によって、予め設定された数のワークが作業位置に正確に受け渡される。
この構成によれば、ワーク収容部から送り出されたワークを、ガイドが受け取り、前記作業位置に向けてワークを案内する。この発明は、作業機械にセットされるワーク収容部の一端位置と作業位置との間が離間しているような場合に有効である。
この構成によれば、ワーク収容部を前記作業機械の所定部位にセットすると、ガイドに設けた係合部により第一のワーク規制手段によるワークの規制が解除される。
この構成によれば、ワーク収容部に収容されたワークは、ストッパとワーク付勢部とによってワーク収容部内で移動等しないように規制される。そのためワーク収容部を保管,搬送、作業機械にセットする際等に、ワークがワーク収容部内で移動等するという不都合を防止できる。
この構成によれば、ワーク収容部を作業機械の所定部位に正確に位置決めして固定することができる。また、位置決め・固定手段による押圧を解除するだけで、簡単にワーク収容部を作業機械から取り外すことができる。
前記したバランサとしては、孔や溝の他、重量バランスをとるためのブロック等の部材等を挙げることができる。
このようにすることで、作業位置に位置決め固定したワークを加工する際に、前記ワーク供給装置に収容されたワークを作業位置から離間させることができる。
そのため、例えばワークにドリル等の工具で貫通孔を形成する際に、ワーク供給装置に収容された次のワークにドリル等の工具で傷を付けたり、変形させたりするおそれがない。
このようにすることで、例えば工作機械の主軸のチャックにワークを把持させて加工を行う場合に、ワーク収容部やガイドを主軸とともに回転させることなく、主軸先端のチャックの近傍で次のワークを待機させることが可能になる。
このようにすることで、工作機械の既存の機構を用いて、ワーク収容部からワークを送り出し、チャック爪に正確に受け渡すことが可能になる。
すなわち、複数のワークを、作業機械の作業位置に所定個数ずつ供給し、前記作業位置で位置決め固定して連続的に作業を行わせるためのワーク供給方法であって、複数個のワークを前記作業位置に位置決め固定された前記ワークと同一の軸線上に配列して収容し、複数の前記ワークを第一のワーク規制手段で押さえて脱落しないように規制したワーク収容部を準備し、前記ワーク収容部を前記作業機械の所定部位にセットするとともに前記第一の規制手段による前記ワークの規制を解除する工程と、前記第一の規制手段による前記ワークの規制を解除する際に、第二のワーク規制手段を前記ワーク収容部に収容された複数のワークのうち最も一端側に位置するワークに当接させて、前記ワークを規制する工程と、前記ワーク収容部に収容された前記ワークを前記作業位置に向けて押圧しつつ、前記第二のワーク規制手段を押圧方向と同方向に移動させて、前記ワークを前記作業位置に移動させる工程と、先頭のワークが前記作業位置に到達したときに、前記ワークを前記作業位置で固定する工程と、前記第二のワーク規制手段を、前記ワークから離間させる工程とを有する方法である。
なお、以下の説明では、本発明のワーク供給装置及びワーク供給方法が適用される作業機械として、ワークを主軸前端に設けたチャックに把持させ、バイトやドリル等の工具で切削加工や孔明け加工等の作業を行う自動旋盤を例に挙げて説明する。
図1は、本発明のワーク供給装置の第一の実施形態にかかり、その構成を説明する断面図である。なお、以下の説明において「前」と記載するときには、図1の右方を指すものとして、「後」と記載するときには同左方を指すものとする。また、図においては、本発明のワーク供給装置以外の部分を仮想線で示すものとする。
マガジン110は、円筒状に形成され、同一形状のワークwを、主軸軸線C上で多数配列して収容する。マガジン110の中心には、ワークwの外形形状及び寸法にほぼ一致する形状及び寸法のワーク収容孔110aが、マガジン110の前端面111から後端まで貫通形成されている。この実施形態では、マガジン110が、主軸軸線C上で多数個のワークを配列して収容するワーク収容部を構成する。
マガジン110の前端には、保管の際や搬送の際にマガジン110の前端からからワークwが脱落しないようにするためのストッパ130が設けられている。
図1のワーク供給装置の要部の詳細にかかり、図2(a)はマガジン110の前端部分の拡大図、図2(b)は図2(a)のマガジン110の前端部分を図中I方向から見た拡大図である。
図示するように、マガジン110には、外周面の一部を前端面111側から主軸軸線Cと同方向に切り欠いて凹状の第一の溝112が形成されている。また、マガジン110の前端には、第一の溝112とワーク収容孔110aとを連通状に連結するする第二の溝114が形成されている。
マガジン110の後端には、ワーク収容孔110aに配列して収容されたワークwをストッパ130の係合部132に向けて付勢するワーク付勢部140が設けられている。
このワーク付勢部140は、ワーク収容孔110aの後端に形成された大径部110c内に設けられている。ワーク付勢部140は、大径部110cに挿入された筒状の押圧部材141と、大径部110cの開口部分に螺着された筒状のキャップ142と、このキャップ142と押圧部材141との間に介在し、押圧部材141を前方に向けて付勢するコイルばね143とからなっている。
押圧部材141の外周面の途中部位には、径方向外側に張り出すフランジ141aが形成されていて、このフランジ141aがワーク収容孔110aと大径部110cとの境界部分に形成された段付き部に当接することで、押圧部材141の前進限界が決定される。
ガイドスリーブ120は、ワークwの把持及び把持の解除を行うコレットチャック220の内部に挿入される。ガイドスリーブ120に貫通形成されたガイド孔120aは、ワークwの外形形状及び外径寸法とほぼ同一の形状及び内径寸法を有し、かつ、マガジン110の前端から送り出されたワークwをコレットチャック220のチャック爪221まで確実に案内して受け渡すことができるように、その前端がチャック爪221に隣接して位置している。
この実施形態では、図1に示すように、ガイドスリーブ120の後端側に張り出し形成されたフランジ121が、コレットチャック220の後端にばね201によって押し付けられることで、コレットチャック220に対してガイドスリーブ120が位置決めされる。
図3(a)は、主軸貫通孔200内でマガジン110が位置決め固定されたときの状態を示す主要部の断面図、図3(b)は、図3(a)のII方向矢視図である。
主軸貫通孔200内でマガジン110が位置決め固定される際には、図3に示すように、大径部110bに凸部122が挿入され、この凸部122がストッパ130の傾斜部133と係合する。これにより、基部131のばね力に抗して係合部132が径方向外側に移動させられ、ストッパ130によるワークwの規制が解除される。すなわち、この実施形態では、凸部122が規制解除手段を構成する。
主軸貫通孔200aに挿入されたマガジン110を後方から押すことで、マガジン110を主軸貫通孔200a内で位置決め固定するためのマガジンプッシャ170は、主軸軸線C上に配置された押圧部材171と、この押圧部材171を回転自在に支持するアーム172と、押圧部材171及びアーム172を主軸軸線C上で前後方向に進退移動させる図示しない駆動機構とから構成される。
駆動機構としては、エアシリンダや油圧シリンダ等の流体圧シリンダ、ボールねじ・ナットとモータの組み合わせ、ソレノイド等の公知のものを用いることができる。
マガジン110が主軸貫通孔200a内で位置決めして固定される際には、ストッパ130によるワークwの規制が解除されるので、マガジン110の前端からのワークwの送り出しが可能になる。ワークwの送り出しは、マガジン110内のワークwを後方から押すワークプッシャ160によって行われる。
ワークプッシャ160は、マガジン110の後方から、マガジンプッシャ170の押圧部材171及びワーク付勢部140を挿通してワーク収容孔110aに挿入された押し棒161と、この押し棒161を所定速度で前進させる図示しない駆動機構とを有する。
ワーク押さえ150は、ストッパ130によるワークwの規制を解除する際に、先頭のワークw1を前方から押さえることで、マガジン110内のワークwが不用意に移動したり、倒れたりしないようにする。また、ワークプッシャ160と協働して、先頭のワークwをチャック爪221まで移動させ、チャック爪221に正確に把持させる。
ワーク押さえ150及びワークプッシャ160とともにワークwをチャック爪221まで送るワーク送り手段は、主軸軸線Cと同方向に移動自在で、かつ、精密な位置決めが可能であれば種々のものを用いることができる。例えば、主軸軸線C方向に移動自在な刃物台,対向主軸台又はテールストッカ等を挙げることができる。
次に、本発明の第二の実施形態を、図4を参照しながら説明する。
この実施形態のワーク供給装置は、ストッパの構成が異なるだけで、他の部分については第一の実施形態と同様である。そのため、以下の説明ではストッパ部分についてのみ説明し、その他の部分についての詳しい説明は省略する。
この実施形態では、マガジン110の前端に、マガジン110の外周面からワーク収容孔110aまで貫通する溝115が形成されている。この溝115の壁面に、主軸軸線Cと直交する方向に軸135aが取り付けられ、この軸135aを支点とする爪135が回動自在に設けられている。
この実施形態においても、溝115は主軸軸線Cを中心とする対称位置に二カ所形成され、二つの爪135が設けられている。
爪135の前部は、ガイドスリーブ120の凸部122と係合する傾斜面135bとして形成されていて、凸部122が傾斜面135bと係合しながら大径部110bに挿入されることで、爪135が軸135aを支点として回動し、溝115内に格納される。これにより、爪135によるワークwの規制が解除される。
本発明の第三の実施形態を、図5を参照しながら説明する。
この実施形態においてマガジン110に収容されるワークw′は、図5(a)に示すように、外周縁の一部を切り欠いた略D字状のものである。
この場合は、図5(b)及び図5(c)に示すように、マガジン110内で主軸軸線Cの周りにワークw′が回転しないようにするために、ワーク収容孔110aの内周面に回り止めを設ける。この回り止めは、ワーク収容孔110aの内周面に形成され、ワーク収容孔110aの全長にわたって主軸軸線Cと同方向に延びる溝110dと、この溝110dに嵌入されたキー状の回り止め部材118とを有している。
なお、この実施形態では、ワーク収容孔110aの内部にキー状の回り止め部材118を設けることで、マガジン110の重量バランスが変化し、マガジン110の重心が主軸軸線Cと一致しなくなる。そのため、マガジン110を主軸200とともに高速で回転させると、主軸200に振動が発生するおそれがある。そこで、回り止め部材118の材質としてマガジン110の材質よりも軽量のものを採用したり、回り止め部材118に孔や溝を設けたり、回り止め部材118と対称位置に重量バランスをとるための部材を設けたりする等して、マガジン110の重心を可能な限り主軸軸線C上又はその近傍に位置させるのが好ましい。
また、この実施形態では、回り止め部材118を設けた部位を避けてストッパ130を設けるが、マガジン110の重量バランスを考慮した位置にストッパ130を一つ又は複数設けるのが好ましい。
上記の実施形態では、マガジン110とは別体のガイドスリーブ120がコレットチャック220内に設けられ、マガジン110から送り出されたワークwがガイドスリーブ120によってコレットチャック220のチャック爪221まで案内されるものとして説明した。
以下に説明する第四の実施形態では、マガジン310の前端がチャック爪221の直近に位置していて、マガジン330から送り出されたワークwがすぐにチャック爪221に受け渡されるようになっている。なお、以下の説明において、第一の実施形態と同一部位,同一部材には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
マガジン310の前端部分は、他の部分よりも径の小さい小径部310bとして形成されている。また、マガジン310の外周面には、前端面311から主軸軸線Cと同方向に延びる第一の溝312aと、この第一の溝312aの後端に位置し、第一の溝312aよりも浅い第二の溝312bと、第一の溝312aの前端で第一の溝312aとワーク収容孔110aとを連通状に連結する第三の溝314とが形成されている。
なお、ワークwの規制が解除されるときは、先の実施形態と同様に、最先端に位置するワークw1がワーク押さえ150(図1参照)によって押さえられているから、ワークwがマガジン310から脱落したり、倒れたりすることはない。
本発明のワーク供給方法を、図8〜図10を参照しながら、上記構成のワーク供給装置の作用とともに説明する。
なお、以下では、第一の実施形態で説明したワーク供給装置を例に挙げて説明するが、他の実施形態のワーク供給装置でもその作用は基本的に同じであるので、詳しい説明は省略する。
なお、マガジン110内のワークwは、ストッパ130とワーク付勢部140とによって保持されているので、マガジン110の保管の際、搬送の際及び主軸貫通孔220aにマガジン110を挿入する際に、ワークwがマガジン110から脱落したり、マガジン110内で不用意に移動したり、倒れたりすることはない。
このとき、先に図3を参照しながら説明したように、ワーク収容孔110aの前端に形成された大径部110bにガイドスリーブ120の突部122が挿入されることで、ストッパ130によるワークwの規制が解除される。なお、先頭のワークw1がワーク押さえ150に当接しているので、ストッパ130による規制が解除されても、ワークwが不用意に移動したり倒れたりすることはない。
先頭のワークw1がチャック爪221で把持される位置まで到達したら、図示しない駆動機構を駆動させてドローバ230を前進させ、チャック爪221を閉じて、ワークw1を把持させる。
加工終了後、ワーク押さえ150が前進して、図9(c)に示すように加工が終了したワークw1に当接し、ワークw1を押さえる。この状態で、チャック爪221による把持を解除する。次いで、図10(a)に示すように、押し棒161及びワーク押さえ150を同期させた速度でワークw一つ分だけ前進させる。これにより、次回加工のワークwが、チャック爪221の把持位置に位置する。
次回加工のワークwをチャック爪221で把持させた後、図10(b)に示すようにワーク押さえ150を前進させると、加工の終了したワークw1の押さえが解除される。ワークw1は、主軸200の前端から落下して、回収箱4に回収される。そして、工具Tによる次回加工のワークwの加工が開始される。
マガジン110内のワークwを全て使い終わったら、マガジンプッシャ170及び押し棒161を後退させてマガジン110の位置決め・固定を解除し、マガジン110を主軸200の貫通孔200aから抜き取る。そして、次回使用のマガジン110を準備し、図8(a)に示すように主軸貫通孔200aに挿入する。以後、図8(b)〜図10(b)の動作を繰り返す。
図11は、本発明の第五の実施形態にかかり、ワーク供給装置の前端部分の断面図である。
この実施形態におけるワーク供給装置400の基本構成は、第一の実施形態のワーク供給装置100と同じである。そこで、図11において、第一の実施形態と同一部位,同一部材には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施形態では、第一の実施形態の主軸200の代わりに、円筒状の保持筒401の内部に、マガジン110,ガイドスリーブ120,ばね130,ドローバ230,コレットチャック220,カバー202等を収容している。
前記した進退移動手段としては、例えば、主軸を主軸台に対して進退移動させる公知のものを利用することができる。また、主軸台の後方に配置したバーフィーダ等の棒材送り機構を利用することも可能である。
図12(a)に示すように、初期状態では、保持筒401は後退した位置にあって、保持筒401に収容されたコレットチャック220の前端(チャック爪221)と主軸500のチャック爪511とは離間している。この状態で、保持筒401にマガジン110を保持筒401の後端から挿入する。保持筒401へのマガジン110の挿入手順は、図8(a)(b)に示す通りである。
そして、この状態で、図12(c)に示すように押し棒150で先頭のワークw1を押さえながら、ワークwをチャック爪511による把持位置まで移動させる。このときの手順は、図8(c)及び図9(a)に示す通りである。
加工終了後は、図9(c)、図10(a)(b)と同様の手順でワークw1を回収するが、チャック爪511によるワークw1の把持解除に先立って保持筒401を前進させ、次のワークwを加工の終了したワークw1に当接させる。
例えば、第一〜第四の実施形態では、ワークwの加工中は常にマガジンプッシャ170でマガジン110,310を前方に押して位置決め・固定を行っているが、主軸貫通孔200a内でマガジン110,310の位置決め・固定を行うことができるのであれば、例えば主軸200の後方にマガジン110を把持するチャックを設け、このチャックでマガジン110,310の位置決めと固定を行うようにしてもよい。
また、上記の第五の実施形態では、保持筒401を主軸500に対して回転自在かつ進退移動自在としているが、どちらか一方としてもよい。
また、上記の説明では主軸の後方からワーク収容部を挿入するものとしているが、ワーク収容部は主軸の先端から挿入するものであってもよい。
また、上記の説明では主軸が水平方向の横型の工作機械(自動旋盤)を例に挙げて説明したが、主軸が立て方向の立て型の工作機械にも適用が可能である。
110:マガジン(ワーク収容部)
110a:貫通孔
111:前端面
120:ガイドスリーブ(ガイド)
121:フランジ
122:凸部(規制解除手段)
120a:ガイド孔
130:ストッパ(第一のワーク規制手段)
131:基部
140:ワーク付勢部
150:ワーク押さえ(第二のワーク規制手段)
160:ワークプッシャ(ワーク押圧手段)
170:マガジンプッシャ(位置決め・固定手段)
200:主軸
200a:主軸貫通孔
201:ばね
202:カバー
203:テーパ面
210:軸受
220:コレットチャック
221:チャック爪
230:ドローバ
A:加工位置(作業位置)
T:工具
Claims (14)
- 複数のワークを、作業機械の作業位置に所定個数ずつ供給し、前記作業位置で位置決め固定して連続的に作業を行わせるためのワーク供給装置であって、
複数の前記ワークを、前記作業位置に位置決め固定されたワークと同一の軸線上で配列して収容するワーク収容部と、
このワーク収容部に設けられ、前記ワーク収容部に収容された前記ワークと係合して前記ワークが動かないように規制する第一のワーク規制手段と、
前記ワーク収容部を前記作業機械の所定位置にセットしたときに、前記作業機械に設けられた係合部と係合して前記第一のワーク規制手段によるワークの規制を解除する規制解除手段と、
この規制解除手段によりワークの規制を解除する際に、前記ワーク収容部に収容された複数のワークのうち最先に位置する前記ワークと当接して、前記ワークの動きを規制する第二のワーク規制手段と、
この第二のワーク規制手段で規制されている前記ワーク収容部内のワークを、他端側から前記作業位置に向けて押圧するワーク押圧手段と、
このワーク押圧手段及び前記第二のワーク規制手段とともに前記ワーク収容部内のワークを前記作業位置に向けて移動させ、前記所定個数のワークを前記作業位置に位置させるワーク送り手段と、
を有することを特徴とするワーク供給装置。 - 前記ワーク収容部と前記作業位置との間に、ワークを案内するガイドを設けたことを特徴とする請求項1に記載のワーク供給装置。
- 前記ガイドが前記作業機械の所定部位に予めセットされる場合において、前記第一のワーク規制手段による規制を解除するための前記係合部を、前記ガイドに設けたことを特徴とする請求項2に記載のワーク供給装置。
- 前記第一のワーク規制手段は、前記ワーク収容部の一端に設けられ、前記ワーク収容部に出没自在なストッパと、前記ワーク収容部の他端に設けられ、前記ワーク収容部に収容された前記ワークを前記ストッパに向けて付勢するワーク付勢部とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 前記作業機械の所定部位で前記ワーク収容部を押圧し、前記作業機械の前記所定部位に位置決めして固定する位置決め・固定手段をさらに有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 前記作業機械が筒状の主軸と、この主軸の先端に設けられたチャックとを有し、前記チャックのチャック爪で前記ワークを前記作業位置に位置決め固定して所定の作業を行う場合において、
前記主軸の貫通孔内に挿入されるワーク収容部と、前記主軸の貫通孔内に設けられた係合部と係合して前記第一のワーク規制手段による規制を解除する規制解除手段と、
前記主軸の貫通孔内に一端側から挿入され、前記ワーク収容部の最先端に位置するワークと当接する第二のワーク規制手段と、
前記主軸の貫通孔内に他端側から挿入され、前記ワーク収容部に収容された前記ワークを前記他端側から押圧するワーク押圧手段と、
を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のワーク供給装置。 - 前記ワークが異形ワークである場合又は前記ワークの少なくとも一部に切欠部,溝部,凹部又は凸部を有する場合において、前記ワーク収容部及び前記ガイドの内周面に、異形ワークの一部,前記切欠部,溝部,凹部又は凸部と係合して前記ワークの回転を規制する回転規制手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 前記ワーク収容部及び/又は前記ガイドが前記軸線を中心として回転する場合において、前記軸線を中心とした前記ワーク収容部及び/又は前記ガイドの重量分布が均一になるように、前記ワーク収容部及び/又は前記ガイドにバランサを設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 前記ワーク収容部及び前記ガイドを収容する保持筒と、この保持筒を前記作業位置に対して進退移動させる進退移動手段と、前記保持筒の先端に設けられ、先頭に位置するワークを把持する把持手段とを有することを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 前記保持筒は、前記作業位置に位置決め固定されたワークに対して相対的に回転自在であることを特徴とする請求項9に記載のワーク供給装置。
- 前記作業機械が工作機械で、前記ワーク送り手段が、移動自在な刃物台,対向主軸,テールストックその他の移動体であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のワーク供給装置。
- 複数のワークを、作業機械の作業位置に所定個数ずつ供給し、前記作業位置で位置決め固定して連続的に作業を行わせるためのワーク供給方法であって、
複数個のワークを前記作業位置に位置決め固定された前記ワークと同一の軸線上に配列して収容し、複数の前記ワークを第一のワーク規制手段で押さえて脱落しないように規制したワーク収容部を準備し、
前記ワーク収容部を前記作業機械の所定部位にセットするとともに前記第一の規制手段による前記ワークの規制を解除する工程と、
前記第一の規制手段による前記ワークの規制を解除する際に、第二のワーク規制手段を前記ワーク収容部に収容された複数のワークのうち最も一端側に位置するワークに当接させて、前記ワークを規制する工程と、
前記ワーク収容部に収容された前記ワークを前記作業位置に向けて押圧しつつ、前記第二のワーク規制手段を押圧方向と同方向に移動させて、前記ワークを前記作業位置に移動させる工程と、
先頭のワークが前記作業位置に到達したときに、前記ワークを前記作業位置で固定する工程と、
前記第二のワーク規制手段を、前記ワークから離間させる工程と、
を有することを特徴とするワーク供給方法。 - 前記ワークを前記作業位置に位置決め固定した後に、前記ワーク収容部に収容された先頭の前記ワークを把持手段で把持し、前記ワーク収容部を後退させて前記作業位置の前記ワークから前記先頭のワークを離間させることを特徴とする請求項12に記載のワーク供給方法。
- 前記作業機械が工作機械である場合に、主軸貫通孔に前記ワーク収容部を挿入する工程と、前記ワーク収容部を他端側から押圧して、前記ワーク収容部を前記主軸貫通孔内で位置決め・固定する工程とをさらに有することを特徴とする請求項12又は13に記載のワーク供給方法。
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