JP6587873B2 - ワーク保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動旋盤等の工作機械の主軸との間で授受されるワークを保持するワーク保持装置に関する。

自動旋盤等の工作機械には、工作機械にワーク（加工素材）を供給するワーク供給装置を、工作機械と一体的に備えているものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１のワーク供給装置（オートローダー装置）は、ローダーアームの先端部に設けた一対のハンド爪（爪部）でワークの一端側を把持した状態でローダーアームを移動させて、ワークの他端側を主軸チャックの先端側対向位置に供給する。

この際、主軸の主軸軸線（主軸チャックの軸線）と前記ハンド爪に把持されたワークの軸線とを一致させて、主軸にワークを供給することが可能となるように、ハンド爪の位置が調整されている。

特開平６−７４６号公報

ところで、ワークを把持した状態で保持するハンド爪は、ワーク径の変更、もしくはハンド爪の摩耗等のために交換される。交換されたハンド爪は、交換前のハンド爪とは仕上がり寸法が多少異なるため、ハンド爪でワークを把持した状態で保持したときのワークの軸線と主軸の軸線（主軸チャックの軸線）とが一致せずにずれることがある。このため、ハンド爪の交換後においては、ローダーアーム全体で、主軸の主軸軸線とハンド爪に把持されるワークの軸線とが一致するように調整する必要があり、調整作業が煩雑なものとなっていた。

そこで、本発明は、ワークを保持するハンド爪を交換した場合でも、ハンド爪に保持されるワークの軸線を主軸の軸線方向に一致させる調整を作業性よく、かつ容易に行うことができるワーク保持装置を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク保持装置は、工作機械の主軸との間で授受されるワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部が取り付けられる取付部とを有し、前記ワーク保持部が、前記取付部と一体的に所定の授受姿勢に維持されることによって、前記主軸の軸線に沿って、前記主軸との間で前記ワークの授受を行うワーク保持装置において、前記取付部に、前記授受姿勢の状態で、前記主軸と同一軸線上に配置される調整治具を着脱自在に設け、前記ワーク保持部と前記取付部との間に、前記取付部に取り付けられた前記調整治具を前記ワーク保持部が保持するように、前記ワーク保持部の位置を調整する調整手段を設け、前記調整治具は、前記ワーク保持部によって保持される円筒部と前記取付部に着脱自在に固定される突起部とを有し、前記突起部が前記取付部に固定された状態で、前記円筒部の軸線が前記主軸と同一線上に配置されることを特徴としている。

本発明に係るワーク保持装置によれば、ワークを保持するワーク保持部を交換した場合でも、ワーク保持部に保持されるワークの軸線を主軸の軸線方向に一致させる調整を作業性よく、かつ容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係るワーク保持装置が設置されている自動旋盤の主軸付近を示す概略斜視図。 本発明の実施形態に係るワーク保持装置が設置されている自動旋盤の主軸付近を示す概略平面図。 本発明の実施形態に係るワーク保持装置の外観を示す概略斜視図。 一対のハンド爪間にワークが保持された状態を示す概略図。 ワーク保持装置の固定プレート付近の外観を示す概略斜視図。 固定プレートを示す側面図。 締結ボルトでエアチャックユニットを固定プレートに締結固定した状態を示す概略断面図。 ハンド爪の位置調整を行うための第１、第２調整治具を示す図。 ハンド爪の位置調整時に、第１調整治具をワーク受取付部材と第２調整治具によって固定した状態を示す図。 ハンド爪の位置調整時に、第１調整治具の円筒部に一対のハンド爪を当接させた状態を示す図。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るワーク保持装置が設置されている工作機械の一例である自動旋盤の主軸付近を示す概略斜視図、図２は、前記ワーク保持装置が設置されている自動旋盤の主軸付近を示す概略平面図である。

自動旋盤１の主軸２は、ワークを着脱自在に把持する主軸チャック（図示しない）を先端部に備え、主軸台３に回転駆動自在に支持されている。主軸台３は、ベッド４上に設置された送り機構５によって主軸軸線Ｃ（図２参照）に沿ったＺ軸方向に進退可能に設けられている。なお、本実施形態では、前記Ｚ軸方向に直交する上下方向をＸ軸方向、前記Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する水平方向をＹ軸方向とする。

主軸２と近接してＺ軸方向に沿ってガイドレール台６上に設置されたガイドレール７には、スライダ８がＺ軸方向に移動可能に設けられている。スライダ８に、ワーク供給ユニット１０が取り付けられている。ワーク供給ユニット１０は、移動機構１１ｂを介してスライダ８に対しＹ軸方向に移動可能に設けられたアーム部１１の先端側に、連結部材１１ａを介してワーク保持装置１２が固定されて構成されている。移動機構１１ｂは駆動用エアシリンダ等から構成されている。

ガイドレール７とスライダ８を有するＺ軸方向の移動機構と、ワーク供給ユニット１０などによって、ワークＷを主軸２に供給するワーク供給装置４０が構成されている。

ワーク供給ユニット１０は、ガイドレール台６内に設けられたスライダ８の移動機構によってスライダ８と一体的にガイドレール７上をＺ軸方向に移動可能であり、ワーク受け取り位置（図１、２に示したガイドレール７の右端付近）で、外部からのワークの供給装置（図示しない）からワーク保持装置１２に、ワークが受け渡されて供給される。ワーク保持装置１２は、受け渡されたワークＷを保持し、主軸２に供給する。

図３に示すように、ワーク保持装置１２は、一対のチャック爪１４ａ，１４ｂを有するエアチャックユニット１５と、チャック爪１４ａ，１４ｂに取付部材１６ａ，１６ｂを介して固定されたハンド爪１３ａ，１３ｂと、エアチャックユニット１５を取り付けた取付部としての固定プレート１７等を備えている。固定プレート１７の先端部１７ａは、チャック爪１４ａ，１４ｂの端面側に突出している。固定プレート１７は、連結部材１１ａに固定されている。なお、連結部材１１ａは、ボルト締結された複数の部材によって構成されており、アーム部１１の端面に固定されている（図５参照）。

取付部材１６ａ，１６ｂはチャック爪１４ａ，１４ｂに各々ボルト固定され、各ハンド爪１３ａ，１３ｂは、Ｘ軸方向に対向するようにして各々取付部材１６ａ，１６ｂにボルト１８を介してボルト固定されている。ハンド爪１３ａ，１３ｂはボルト１８によって、取付部材１６ａ，１６ｂを介してチャック爪１４ａ，１４ｂに着脱自在に取り付けられている。

エアチャックユニット１５は、エア接続部１９ａ，１９ｂを通して給排気されるエアによって、チャック爪１４ａ，１４ｂがＹ軸方向に沿って開閉動可能に構成された従来公知の構造を有している。チャック爪１４ａ，１４ｂが開閉動することで、ハンド爪１３ａ，１３ｂもワーク保持部として一体的にＸ軸方向に沿って開閉動し、内側への閉移動によって、主軸２との間で授受されるワークＷを把持した状態で保持することができる。ハンド爪１３ａ，１３ｂの内面側は、断面形状がＶ字状に形成されており、ワークＷが安定してハンド爪１３ａ，１３ｂ間に保持（把持）されるようにしている。

ハンド爪１３ａ，１３ｂが、ワーク受け取り位置において供給されるワークＷを保持した状態で、ワーク供給ユニット１０が、ワークローディング待機位置（ガイドレール７の左端付近）まで移動し、図２に示すように、所定のタイミングでアーム部１１が主軸２側（Ｙ軸方向側）に移動することによって、ワーク保持装置１２が、主軸２に対してワークＷを供給する供給姿勢に維持される。ワーク保持装置１２は、供給姿勢に切り替えられることによって、ハンド爪１３ａ，１３ｂに保持されたワークＷを、主軸２の前方付近のワークローディング位置Ａに送ることができる。この際、ワークＷはハンド爪１３ａ，１３ｂにＹ軸方向から保持されており、ワークローディング位置Ａでは、ワークＷの軸線と主軸２（主軸チャック）の主軸軸線Ｃとが一致している。

そして、ワークＷの先端側が主軸チャック内に挿入されるように、主軸２がワークＷ側に移動し、主軸チャックが閉じることによって、ワーク保持装置１２から主軸２にワークが供給され、主軸２がワークＷを把持する。主軸２がワークＷを受け取った後、ハンド爪１３ａ，１３ｂでのワークＷの保持を解除し、アーム部１１を後退移動させて、ワーク供給ユニット１０をガイドレール７に沿ってワーク受け取り位置まで移動させることによって、ワーク保持装置１２は、次のワークの受け取り動作に備えることができる。

主軸２にワークＷが装着されると、主軸２の回転駆動や、主軸台３のＺ軸方向への移動、加工用の工具を保持した刃物台（ともに図示しない）の移動等により、ワークＷの切削加工等が行われる。

図３、図４に示すように、固定プレート１７の先端部１７ａに中央開口部１７ｂが穿設されている。中央開口部１７ｂは、ワーク保持装置１２の供給姿勢で、主軸２と互いの軸線が一致するように予め配置されている。中央開口部１７ｂには、ワーク受取付部材２０がスライド移動自在に装着されている。ワーク受取付部材２０の中央に形成された開口部２０aには部品受け２１が取り付けられている。ワーク受け取り位置で、ワーク保持装置１２に、ワークが供給されると、ワークＷは、部品受け２１と当接し、ワーク受取付部材２０を固定プレート１７側に押圧し、ワーク保持装置１２へのワークＷの供給が検出され、ハンド爪１３ａ，１３ｂによってワークＷが保持される。

図５、図６に示すように、エアチャックユニット１５は、固定プレート１７に２個の締結ボルト２２ａ，２２ｂによって固定されている。図７に示すように、固定プレート１７に形成されたボルト孔１７ｃ，１７ｄは、締結ボルト２２ａ，２２ｂのボルト径よりも少し大きく設定され、締結ボルト２２ａ，２２ｂをボルト孔１７ｃ，１７ｄに挿通したときに、締結ボルト２２ａ，２２ｂとボルト孔１７ｃ，１７ｄとの間に所定の隙間が形成される。

締結ボルト２２ａ，２２ｂを座金２４ａ，２４ｂを介して固定プレート１７のボルト孔１７ｃ，１７ｄに挿通し、エアチャックユニット１５側のネジ部１５ａ，１５ｂに螺合してボルト締結することによって、エアチャックユニット１５を固定プレート１７に、前記隙間分位置調節して固定することができる。

ハンド爪１３ａ，１３ｂは、ワーク径の変更、もしくはハンド爪１３ａ，１３ｂのワーク保持面の摩耗等で、別のハンド爪１３ａ´，１３ｂ´（図１０参照）に交換される場合がある。ハンド爪１３ａ，１３ｂの交換は、ボルト１８によって、取付部材１６ａ，１６ｂに対して容易に行うことができる。

ハンド爪１３ａ，１３ｂの交換によって、交換されたハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の交換前のハンド爪１３ａ，１３ｂに対する仕上がり寸法や形状等の誤差により、交換されたハンド爪１３ａ´，１３ｂ´でワークＷを保持し、ワーク保持装置１２が供給姿勢に維持されると、ワークＷの軸線Ｃ’と主軸２の主軸軸線Ｃ（主軸チャックの軸線）とがずれる場合がある。

これに対して、ワーク保持装置１２は、図８に示される、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の位置調整を行うための第１、第２調整治具３０，３１が着脱自在に装着される。第１調整治具３０には、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´に保持されるワークの径と同径の円筒部３０ａと、ワーク受取付部材２０の開口部２０ａに挿入可能な小径突起部３０ｂが形成されている。小径突起部３０ｂの先端側には、ネジ部３０ｃが形成されている。

第２調整治具３１の一端側の外周面３１ａは、固定プレート１７（先端部１７ａ）の中央開口部１７ｂに挿入可能に、中央開口部１７ｂの径と同径に形成されている。第２調整治具３１の内側には、第１調整治具３０の小径突起部３０ｂが挿入可能となるように、小径突起部３０ｂの径と略同径の中央開口部３１ｂが形成されている。

そして、ワーク受取付部材２０から部品受け２１を取り外し、図９に示すように、第２調整治具３１を、外周面３１ａが固定プレート１７の中央開口部１７ｂに密接するように挿入して装着し、さらに第１調整治具３０の小径突起部３０ｂを、ワーク受取付部材２０の開口部２０ａと第２調整治具３１の中央開口部３１ｂに密接して貫通するように挿入する。そして小径突起部３０ｂの先端側のネジ部３０ｃを、固定プレート１７（先端部１７ａ）の中央開口部１７ｂ内を通して、先端部１７ａの端面側（ワーク受取付部材２０と反対側）に突出させる。

第２調整治具３１は、外周面段部３１ｃが固定プレート１７の先端部１７ａの縁部に当接して位置決めされる。小径突起部３０ｂのネジ部３０ｃにナット３２を螺合することによって、第１調整治具３０の円筒部３０ａの端面がワーク受取付部材２０に押圧されて密着されるとともに、第２調整治具３１がプレート１７（先端部１７ａ）に押圧して密着固定される。

これにより、第１調整治具３０の軸線Ｃ”と中央開口部１７ｂの軸線とが一致した状態で第１調整治具３０が固定プレート１７に固定される。これによりワーク保持装置１２の供給姿勢で、第１調整治具３０の軸線Ｃ”は主軸２の主軸軸線Ｃ（図４参照）と一致する。

そして、締結ボルト２２ａ，２２ｂを少し緩めることによって、エアチャックユニット１５と固定プレート１７との固定を緩めた状態で、図１０に示すように、交換したハンド爪１３ａ´，１３ｂ´が、第１調整治具３０の円筒部３０ａを、均等に当接して保持する位置に、エアチャックユニット１５をハンド爪１３ａ´、１３ｂ´の閉動により微動させ、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´間の中心位置（芯位置）のずれを吸収して、第１調整治具３０の軸線Ｃ”の位置に一致する位置でエアチャックユニット１５と固定プレート１７とを固定することができる。

このように、締結ボルト２２ａ，２２ｂとボルト孔１７ｃ，１７ｄとの間の隙間が、交換したハンド爪１３ａ´，１３ｂ´間の中心位置（芯位置）を調整するための調整手段として機能する。

つまり第１調整治具３０は、円筒部３０ａが、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´に保持されるワークの径と同径であり、且つワーク保持装置１２の供給姿勢で、第１調整治具３０の軸線Ｃ”が主軸２の軸線Ｃと一致するため、ワーク受け取り位置で受け取ったワークを、ワーク保持装置１２の供給姿勢で、主軸２に供給することができるように、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の位置を、エアチャックユニット１５の固定位置の調整によって、ハンド爪の交換に応じて容易に行うことができる。

またエアチャックユニット１５の固定位置の調整によるハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の位置調整は、エアチャックユニット１５が固定される固定プレート１７に一体的に設けられる第１調整治具３０によって行われるため、ワーク供給ユニット１０を任意の位置に移動させて行うことができ、例えば調整作業用に比較的大きなスペースを確保することができるワーク受け取り位置等で、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の交換と位置調整を、作業性よく、かつ容易に行うことが可能となる。

なお、上記した調整動作を複数回繰り返してもよい。このように、上記した調整動作を複数回繰り返すことで、ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´間の中心位置（芯位置）を第１調整治具３０の軸線Ｃ”により精度よく一致させることができる。

ハンド爪１３ａ´，１３ｂ´の位置調整が終了後、ナット３２を外すことによって、第１、第２調整治具３０，３１は、固定プレート１７から取り外される。

１ 自動旋盤（工作機械）
２ 主軸
３ 主軸台
１０ ワーク供給ユニット
１１ アーム部
１２ ワーク保持装置
１３ａ，１３ｂ、１３ａ´，１３ｂ´ ハンド爪（ワーク保持部）
１４ａ，１４ｂ チャック爪
１５ エアチャックユニット
１７ 固定プレート
１７ａ 先端部
１７ｂ，１７ｃ ボルト孔
１８ ボルト
２０ ワーク受取付部材
２１ 部品受
２２ａ，２２ｂ 締結ボルト
３０ 第１調整治具（調整治具）
３０ａ 円筒部
３０ｂ 小径突起部
３１ 第２調整治具（調整治具）
４０ ワーク供給装置

Claims (3)

1. 工作機械の主軸との間で授受されるワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部が取り付けられる取付部とを有し、前記ワーク保持部が、前記取付部と一体的に所定の授受姿勢に維持されることによって、前記主軸の軸線に沿って、前記主軸との間で前記ワークの授受を行うワーク保持装置において、
   前記取付部に、前記授受姿勢の状態で、前記主軸と同一軸線上に配置される調整治具を着脱自在に設け、
   前記ワーク保持部と前記取付部との間に、前記取付部に取り付けられた前記調整治具を前記ワーク保持部が保持するように、前記ワーク保持部の位置を調整する調整手段を設け、
   前記調整治具は、前記ワーク保持部によって保持される円筒部と前記取付部に着脱自在に固定される突起部とを有し、前記突起部が前記取付部に固定された状態で、前記円筒部の軸線が前記主軸と同一線上に配置されることを特徴とするワーク保持装置。
2. 前記円筒部と前記突起部とが同軸に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
3. 前記調整手段は、前記取付部に形成されたボルト孔と、該ボルト孔を通して前記取付部に前記ワーク保持部を締結して固定するボルトとを有し、前記ボルト孔の径は前記ボルトの径よりも大きく形成されて、前記ボルトと前記ボルト孔との間に隙間を有しており、
   前記ワーク保持部の位置調整時には、前記ボルトの締め付けを緩めることで、前記隙間の範囲で前記取付部に対して前記ワーク保持部を移動可能状態にすることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク保持装置。