JP5457126B2 - 材料供給装置および加工システム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械等の作業機械に材料を供給する材料供給装置およびそのような材料供給装置を備えている加工システムに関する。

従来から、工作機械等の作業機械において、前端にチャックを有する中空の主軸に後端から材料を押し込み供給することは広く慣用された技術であり、そのための材料供給装置も公知である。

例えば、長尺の材料を自動旋盤等の工作機械に順次送り込んで加工するため、先端に材料を保持するフィンガチャックを備えた押し矢を有するバーフィーダによって中空の主軸の後端から材料を押し込み供給する材料供給装置が知られている（例えば特許文献１等参照。）。

また、個別に加工される短尺の材料を、中空の主軸の後端に供給し、材料押込手段によって中空の主軸の後端から材料を押し込み供給する材料供給装置が知られている（例えば特許文献２等参照。）。

実開昭５９−１５６７０５号公報（第１頁、図１） 実開昭６２−７３０１号公報（第１頁、図１）

しかしながら、前者の場合、前記短尺の材料は前提となっていないため、短尺の材料を自動旋盤に供給することは容易ではないという問題があった。
また、後者の場合、単に材料は押し込むだけであり、材料の形状や寸法等によっては円滑な供給が困難となるという問題があった。

本請求項１に係る発明は、前端にチャックを配設した中空の主軸を有する自動旋盤と、前記主軸に後端から棒材を供給するバーフィーダーとの間に設けられ、予め所定の形状に形成された素形材を前記主軸に供給する材料供給装置において、前記主軸に前記素形材を押し込む材料押込手段と、該材料押込手段に対して前記素形材を個別に供給する材料供給手段と、前記材料押込手段を案内する案内手段とを有し、前記材料供給手段と前記案内手段とが一体的に移動可能に設けられ、前記材料押込手段が、前記バーフィーダの押し矢からなり、該押し矢が前記棒材の前記主軸への押し込み及び前記素形材の保持が可能に構成され、前記材料供給手段が、前記素形材を収容する材料受けと、該材料受けに収容された素形材を前記押し矢側へ移動させる材料移動手段とを備え、前記素形材を前記自動旋盤で加工する際、前記押し矢と前記主軸との間に、前記材料受けが位置する姿勢で、前記素形材を前記材料移動手段により前記材料受けから移動させて前記押し矢に保持させた後、前記押し矢と前記主軸との間に前記案内手段が位置する姿勢で、前記押し矢により前記素形材を前記案内手段を介して前記主軸に供給し、前記棒材を前記自動旋盤で加工する際、前記押し矢と前記主軸との間に前記案内手段が位置する姿勢で、前記案内手段を介して、前記押し矢による前記棒材の前記主軸への供給を許容することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された材料供給装置の構成に加えて、前記材料移動手段が、前記素形材を前記押し矢に対して押圧するプッシャからなることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された材料供給装置の構成に加えて、前記材料供給手段が、前記素形材の保持に際して前記押し矢を位置決めする位置決め手段を有することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された材料供給装置の構成に加えて、前記材料移動手段を、前記押し矢に対して素形材を移動させる作業位置と、前記押し矢による主軸への前記棒材の供給および前記素形材の供給を許容する退避位置とに移動可能に設けたことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項５に係る発明は、前端にチャックを配設した中空の主軸を有する自動旋盤と、前記主軸に後端から棒材を供給するバーフィーダと、請求項１乃至４に記載の材料供給装置とを備えた加工システムにおいて、前記押し矢と前記主軸との間に、前記材料受けが位置する姿勢と、前記案内手段が位置する姿勢とを切り換えることにより、前記棒材と前記素形材の両方共用で、前記押し矢が、前記案内手段を介して前記棒材または前記素形材を前記主軸に供給することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明の材料供給装置は、押し矢の先端に設けられた押し矢に材料を保持させ、主軸後端から材料を主軸内に押し込み供給するため、種々の材料を円滑に供給することができる。

また、材料供給手段が、押し矢に保持させるように材料を移動させる材料移動手段を有することにより、押し矢への材料の供給を自動化することができ、多数の短尺の材料を連続して容易に供給することができる。
さらに、案内手段が押し矢の往復動をガイドし、円滑に材料を供給することができるとともに、長尺材を供給する際のガイドとして機能させることもできる。
また、従前の長尺棒材の供給用のバーフィーダをほとんど改造することなく本発明の材料供給装置を適用することができ、本発明の材料供給装置あるいはバーフィーダから様々な材料を自動旋盤等に供給することができる。

本請求項２に係る発明の材料供給装置は、請求項１係る発明の材料供給装置の奏する効果に加えて、材料移動手段が素形材を押し矢に対して押圧するプッシャからなることにより、簡単な構成で種々の材料を押し矢に容易に保持させることができる。

本請求項３に係る発明の材料供給装置は、請求項１または請求項２に係る発明の材料供給装置の奏する効果に加えて、素形材の保持に際して押し矢を位置決めする位置決め手段を有することにより、押し矢による材料の保持をより円滑に、確実に行うことができる。

本請求項４に係る発明の材料供給装置は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の材料供給装置の奏する効果に加えて、材料移動手段を押し矢に対して素形材を移動させる作業位置と、押し矢による主軸への棒材の供給および素形材の供給を許容する退避位置とに移動可能に設けたことによって、押し矢への素形材の移動と、押し矢による棒材の供給および素形材の供給とを簡単に切り換えて行うことができる。

本請求項５に係る発明の加工システムは、前端にチャックを配設した中空の主軸を有する自動旋盤と、主軸に後端から棒材を供給するバーフィーダと、請求項１乃至４のいずれかに係る発明の材料供給装置とを備え、押し矢と主軸との間に、材料受けが位置する姿勢と、案内手段が位置する姿勢とを切り換えることにより、主軸への棒材の供給と素形材などの材料の供給とを行って棒材と素形材などの短尺材との両方を加工することができる。

本発明の材料供給装置を備えた自動加工システムの側面図。 本発明の材料供給装置を備えた自動加工システムの平面図。 本発明の材料供給装置の初期位置の平面図。 本発明の材料供給装置のフィンガチャックへの材料保持動作開始時の平面図。 本発明の材料供給装置のプッシャ作動時の平面図。 本発明の材料供給装置のフィンガチャックへの材料保持後の平面図。 本発明の材料供給装置の材料押し込み開始時の平面図。 本発明の材料供給装置の材料押し込み時の平面図。 本発明の材料供給装置の材料押し込み完了後の平面図。

図１、図２に本発明の実施例である材料供給装置１００および材料供給装置１００を備えた加工システムを示す。
該加工システムは、自動旋盤ＭとバーフィーダＢとの間に前記材料供給装置１００が配置されて構成されている。

前記自動旋盤Ｍは公知の自動旋盤であり、回転駆動自在な中空の主軸１０１を有し、主軸１０１の前端部に図８に示すチャックＨが設けられ、チャックＨによって把持された材料を加工用工具により加工する。

前記バーフィーダＢは公知のバーフィーダであり、本体内に長尺棒材が収容されるとともに自動旋盤Ｍの主軸１０１の軸線方向にスライド移動自在な押し矢１１２を有しており、バーフィーダＢと自動旋盤Ｍは押し矢１１２と主軸１０１が同一軸線上に位置するように配置されている。

押し矢１１２の前端には、棒材の後端を保持するフィンガチャック１１１が装着され、該フィンガチャック１１１によって材料を保持する保持手段が構成されており、押し矢１１２は、主軸１０１の後端より後方の主軸１０１から離反した位置と主軸１０１内との間を移動することができる。

バーフィーダＢは、棒材を１本選択し、該棒材の後端をフィンガチャック１１１によって保持した状態で、押し矢１１２を主軸１０１の軸心方向に移動することによって、主軸１０１の後端から主軸１０１内に棒材を押し込み供給する。

前記加工システムは、バーフィーダＢによって自動旋盤Ｍの主軸１０１内に主軸１０１の後方から前記のように棒材を挿入して供給し、該棒材を自動旋盤Ｍによって順次自動的に加工することができる。

本材料供給装置１００は、図３に示すように、主軸１０１の軸線と直交する水平方向に進退移動自在に設けられた往復テーブル１２４を備え、往復テーブル１２４上には、材料受け１２１、プッシャ１２２、フィンガ押え機構１２５、ガイド部材１２６が設けられている。

往復テーブル１２４は、前記進退移動によって、主軸１０１から離反した押し矢１１２と主軸１０１の後端との間に、ガイド部材１２６が位置するガイド姿勢と、材料受け１２１が位置する供給姿勢とに姿勢が切り換えられるように構成されている。

ガイド部材１２６は、往復テーブル１２４のガイド姿勢時に、押し矢１１２をフィンガチャック１１１と一体的に主軸１０１の軸線方向に沿って案内することができるように、主軸１０１の軸線方向に延出している。

材料受け１２１には、短尺の材料として、予め所定の形状に形成された材料である素形材が収容され、該素形材は材料受け１２１に収容されることによって位置決めされ、材料受け１２１は素形材の位置決め手段を構成している。
なお、本実施例において、前記材料受け１２１には、従来公知のパーツフィーダ等によって前記素形材が１つずつ供給される。
また、材料受け１２１は、素形材を高精度に位置決めするために真空吸着や開閉式チャック等を使用して構成することもできる。

プッシャ１２２は材料受け１２１に対向して配置されるシリンダからなり、該シリンダからピストンロッド１２３を突出させることによって、材料受け１２１内の素形材を押圧して材料受け１２１から押し出し、材料を移動させる材料移動手段を構成する。

プッシャ１２２は、フィンガチャック１１１と対向する往復テーブル１２４の供給姿勢時に、前記のように材料受け１２１から素形材を押し出すことによって、材料をフィンガチャック１１１に向かって移動させ、前記フィンガチャック１１１に素形材を挿入供給することができる。なお材料移動手段として材料を把持するチャックを使用し、材料を把持したチャックとフィンガチャック１１１とを相対的に移動させるように構成することもできる。

フィンガ押え機構１２５は、材料受け１２１を挟んでプッシャ１２２の反対側に配置され、往復テーブル１２４の供給姿勢時に、フィンガチャック１１１を挟持等によって位置決めし、前記素形材のフィンガチャック１１１への保持に際してフィンガチャック１１１を位置決めする位置決め手段を構成する。ただしフィンガ押え機構１２５は、フィンガチャック１１１を、他の機構で固定するものであっても良い。

フィンガ押え機構１２５でフィンガチャック１１１を位置決めすることによって、押し矢１１２の振れ等によるフィンガチャック１１１の振れを防止し、プッシャ１２２によるフィンガチャック１１１への素形材の挿入供給を安定して行うことができる。前記プッシャ１２２と材料受け１２１、フィンガ押え機構１２５によって、フィンガチャック１１１に素形材を個別に供給する材料供給手段１２０が構成されている。

フィンガチャック１１１に素形材を供給した後、往復テーブル１２４をガイド姿勢とすることによって、プッシャ１２２，材料受け１２１，フィンガ押え機構１２５が、フィンガチャック１１１の対向位置から退避し、ガイド部材１２６がフィンガチャック１１１と対向するため、押し矢１１２をガイド部材１２６によりフィンガチャック１１１と一体的にガイドしながら、主軸１０１の軸線方向に沿って移動させ、素形材を主軸１０１の後端から主軸１０１内に押し込み供給することができる。

自動旋盤Ｍは、前記のように主軸１０１に押し込み供給された素形材をチャックＨによって把持し、前記工具によって加工することができる。
なお、押し矢１１２は、主軸１０１のチャックＨによる素形材の把持後、主軸１０１から抜け、主軸１０１の後端から離反する。

前記のようにプッシャ１２２は材料受け１２１と一体的に往復テーブル１２４上に設けられ、往復テーブル１２４の進退動作により往復テーブル１２４と一体的に移動し、往復テーブル１２４の供給姿勢時に、材料を押圧してフィンガチャック１１１に対して移動させる作業位置に位置し、往復テーブル１２４のガイド姿勢時に、押し矢１１２による主軸１０１への素形材の供給を許容する退避位置に位置する。

上記のように、本実施例においては、バーフィーダＢの押し矢１１２とフィンガチャック１１１が、主軸１０１に後端から素形材を押し込み供給する材料供給装置１００の材料押込手段と、素形材を保持するように前記材料押込手段の先端に設けられる保持手段を兼用している。
プッシャ１２２は、素形材のフィンガチャック１１１への供給作業時以外は、往復テーブル１２４のガイド姿勢への姿勢変更による退避位置への移動によって、棒材及び素形材の両方の主軸１０１への押し込み挿入作業を妨げることはない。

また、往復テーブル１２４のガイド姿勢時には、ガイド部材１２６は、押し矢１１２をフィンガチャック１１１と一体的にガイドし、主軸１０１への棒材の供給を妨げることなく、主軸１０１への棒材の供給は、ガイド部材１２６によって押し矢１１２（フィンガチャック１１１を含む）が案内されることにより安定して行われ、棒材及び素形材の主軸１０１への押し込み挿入作業は円滑に行うことができる。ガイド部材１２６によって材料を案内することもできる。

従って、前記加工システムは、往復テーブル１２４をガイド姿勢としてバーフィーダＢによって棒材を主軸１０１に供給することと、バーフィーダＢをそのまま利用し、前述のように往復テーブル１２４を姿勢変更しながら、押し矢１１２によって素形材を主軸１０１に供給することを、構成を何ら変更することなしに行うことができる。上記構造により、ガントリローダ等の他のローダが不要で、ローコスト且つ省スペースな棒材と素形材等の短尺材の両方を加工することができる加工システムとすることができる。

この際主軸１０１のチャックＨは、通常の棒材と素形材の両方の把持が可能な３つ爪チャック等を使用することできる。なお材料供給装置１００が自動旋盤ＭとバーフィーダＢとの間に設けられていることで、自動旋盤ＭとバーフィーダＢとの間隔が広がる場合もあるが、材料供給装置１００のガイド部材１２６が軸線上に位置するため、長尺棒材を主軸１０１に円滑に供給することができる。

また、従来の自動旋盤とバーフィーダとからなる棒材の加工システムに対して、本材料供給装置１００を追加することによって、簡単に本加工ステムとすることもできる。
これにより棒材と素形材の加工システムを別々に用意する必要がなく、材料の加工を効率よく行うことができる。
また従来のバーフィーダに対して本材料供給装置１００を追加することによって、棒材と素形材の両方を供給することができる材料供給システムとすることもできる。

なお、フィンガチャック１１１は、素形材が挿入されるものと、棒材を保持するものとを交換して押し矢１１２に装着する他、素形材用と棒材用とを共通化することもできる。
また、材料受け１２１は、異なる形状、寸法の素形材に応じて交換可能なものであっても良い。
また、プッシャ１２２のピストンロッド１２３の突出、退避の駆動力は機械式、電磁式、流体圧式等のいかなる機構で発生させても良い。

以上の構成の本実施例の材料供給装置１００の動作について説明する。
まず、図３に示すように、往復テーブル１２４は、主軸１０１から離反した押し矢１１２と主軸１０１の後端との間にガイド部材１２６が位置するガイド姿勢の位置（材料移動手段の退避位置）にあり、フィンガチャック１１１は、材料受け１２１に供給された材料Ｗを受け取れる位置まで退避している。
プッシャ１２２のピストンロッド１２３も、材料受け１２１に供給された前記素形材等の短尺の材料Ｗの主軸側に退避している。

次に、図４に示すように、往復テーブル１２４が、主軸１０１から離反した押し矢１１２と主軸１０１の後端との間に材料受け１２１が位置する供給姿勢の位置（材料移動手段の作業位置）まで移動し、材料受け１２１がフィンガチャック１１１に対峙する。
この時、フィンガ押え機構１２５が作動しフィンガチャック１１１が位置決め固定される。

そして、図５に示すように、プッシャ１２２のピストンロッド１２３が突出し、材料Ｗがフィンガチャック１１１方向に押し出されてフィンガチャック１１１に保持される。
本実施例ではフィンガチャック１１１には先端側からスリット１１３が設けられており、材料Ｗがフィンガチャック１１１の先端部に挿入されることで弾性により保持されるが、エアや磁力による吸着機構等、他の構造の保持手段で保持されても良い。

次に、フィンガ押え機構１２５がフィンガチャック１１１の位置決め固定を解除した後、図６に示すように、材料Ｗを保持したフィンガチャック１１１が後退して材料Ｗを材料受け１２１から完全に取り出される位置まで移動する。

そして、図７に示すように、往復テーブル１２４が前述したガイド姿勢時の位置（材料移動手段の退避位置）まで移動し、ガイド部材１２６が材料Ｗを保持したフィンガチャック１１１に対峙する。
この時、次の材料Ｗが材料受け１２１に供給可能なようにプッシャ１２２のピストンロッド１２３も退避する。

次に、図８に示すように、材料Ｗは、フィンガチャック１１１に保持されてガイド部材１２６を通過し、主軸１０１の前端まで押し込まれる。材料ＷがチャックＨに把持された後、図９に示すように、フィンガチャック１１１は材料Ｗの供給を完了して材料受け１２１に供給された材料Ｗを受け取れる位置に復帰する。
そして、次の材料Ｗが材料受け１２１に供給され、再び一連の動作が繰り返されて多数の材料Ｗが連続して主軸１０１の前端のチャックＨに供給される。

図３に示す状態から、図７に示す状態までの動作、すなわち、往復テーブル１２４がガイド姿勢の位置から供給姿勢時の位置（材料移動手段の作業位置）に移動し、材料Ｗが材料受け１２１から押し出されてフィンガチャック１１１に保持され、フィンガチャック１１１が後退し、往復テーブル１２４がガイド姿勢時の位置（材料移動手段の退避位置）まで移動しガイド部材１２６が材料Ｗを保持したフィンガチャック１１１に対峙するまでの動作は、直前に供給された材料Ｗが主軸１０１の前端のチャックＨに把持されて加工されている間に併行して行うことができるため、加工に関与しないハンドリング時間を短縮し全体としての材料１個当たりの処理時間を短縮することができる。特に材料受け１２１への材料の補給は、フィンガチャック１１１に材料を保持させ、往復テーブル１２４を供給姿勢に切り換えた際に行うことができ、フィンガチャックへ１１１への材料Ｗの供給を円滑に且つ短時間で行うことができる。

また、主軸１０１での材料Ｗの加工中や、材料を主軸１０１から背面主軸に受け渡す際等に、主軸１０１内に押し矢１１２を挿入し、次に加工する材料を主軸１０１内で待機させることもできる。なお次に加工する材料を主軸１０１内で待機させる場合、材料をチャックＨの直後に位置させることが望ましい。

また、前記自動旋盤Ｍのように、主軸１０１に対向する背面主軸１０２を設ける場合、押し矢１１２を、主軸１０１内を通過させ、材料Ｗを直接背面主軸１０２のチャックに把持させて供給することができる。特に内径チャックを必要とする材料の場合、背面主軸１０２に内径チャックを取り付けることによって、該内径チャックに材料Ｗを把持させて背面主軸１０２において材料Ｗを加工することが可能となる。

なお、プッシャ１２２のピストンロッド１２３の退避、および、次の材料Ｗの材料受け１２１への供給のタイミングは、上記に限定されず、一連の動作の中で適宜のタイミングで行えば良い。

なお、上記実施例では本発明の材料供給装置１００を自動旋盤Ｍに適用した例によって説明したが、前端にチャックを有する中空の主軸に後端から材料を押し込み供給するものであれば、いかなる加工機械、組立装置、処理装置に使用されても良い。

１００ ・・・材料供給装置
１０１ ・・・主軸
１１１ ・・・フィンガチャック
１１２ ・・・押し矢
１１３ ・・・スリット
１２０ ・・・材料供給手段
１２１ ・・・材料受け
１２２ ・・・プッシャ
１２３ ・・・ピストンロッド
１２４ ・・・往復テーブル
１２５ ・・・フィンガ押え機構
１２６ ・・・ガイド部材
Ｗ ・・・材料
Ｍ ・・・自動旋盤
Ｈ ・・・チャック
Ｂ ・・・バーフィーダ

Claims (5)

1. 前端にチャックを配設した中空の主軸を有する自動旋盤と、前記主軸に後端から棒材を供給するバーフィーダーとの間に設けられ、予め所定の形状に形成された素形材を前記主軸に供給する材料供給装置において、
   前記主軸に前記素形材を押し込む材料押込手段と、該材料押込手段に対して前記素形材を個別に供給する材料供給手段と、前記材料押込手段を案内する案内手段とを有し、
   前記材料供給手段と前記案内手段とが一体的に移動可能に設けられ、
   前記材料押込手段が、前記バーフィーダの押し矢からなり、該押し矢が前記棒材の前記主軸への押し込み及び前記素形材の保持が可能に構成され、
   前記材料供給手段が、前記素形材を収容する材料受けと、該材料受けに収容された素形材を前記押し矢側へ移動させる材料移動手段とを備え、
   前記素形材を前記自動旋盤で加工する際、前記押し矢と前記主軸との間に、前記材料受けが位置する姿勢で、前記素形材を前記材料移動手段により前記材料受けから移動させて前記押し矢に保持させた後、前記押し矢と前記主軸との間に前記案内手段が位置する姿勢で、前記押し矢により前記素形材を前記案内手段を介して前記主軸に供給し、
   前記棒材を前記自動旋盤で加工する際、前記押し矢と前記主軸との間に前記案内手段が位置する姿勢で、前記案内手段を介して、前記押し矢による前記棒材の前記主軸への供給を許容することを特徴とする材料供給装置。
2. 前記材料移動手段が、前記素形材を前記押し矢に対して押圧するプッシャからなることを特徴とする請求項１の材料供給装置。
3. 前記材料供給手段が、前記素形材の保持に際して前記押し矢を位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の材料供給装置。
4. 前記材料移動手段を、前記押し矢に対して素形材を移動させる作業位置と、前記押し矢による主軸への前記棒材の供給および前記素形材の供給を許容する退避位置とに移動可能に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の材料供給装置。
5. 前端にチャックを配設した中空の主軸を有する自動旋盤と、前記主軸に後端から棒材を供給するバーフィーダと、請求項１乃至４に記載の材料供給装置とを備え、前記押し矢と前記主軸との間に、前記材料受けが位置する姿勢と、前記案内手段が位置する姿勢とを切り換えることにより、前記棒材と前記素形材の両方共用で、前記押し矢が、前記案内手段を介して前記棒材または前記素形材を前記主軸に供給することを特徴とする加工システム。
   

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