JP6696713B2 - 自動旋盤装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを加工する自動旋盤装置に関するものであり、より詳しくは、短尺状のワークを効率的かつ精度良くチャックに装着させるようにした自動旋盤装置に関するものである。

一般的な自動旋盤装置の構造を図６に説明する。

図６において、符号９は主軸であり、スピンドル・ヘッドストックの内側に設けられたスピンドル９１と、そのスピンドル９１の先端側に設けられたチャック９２とを備えてなるものであって、そのチャック９２にワーク７を把持させてスピンドル９１を回転させるようにしたものである。このようなワーク７の両端部分を加工する場合、加工室の左側と右側に主軸を設けるようにしており、左側の主軸９で加工されたワーク７を右側の主軸９に移し替えて、ワーク７の反対側を加工できるようにしている。また、符号９３は刃物であって、回転するワーク７に接触させることによってワーク７を切削できるようにしたものである。

ところで、このような旋盤装置でワークをチャックに装着する場合、加工室の空間が狭いとチャックの前方からワークを装着するのが難しくなる。

そこで、下記の特許文献１には、主軸を一旦後方に退避させて壁面部との間に空間を形成し、その空間内でワークを装着させるようにした方法が提案されている。

この特許文献１に示される構造を図７に説明する。図７において、符号９は主軸であって、主軸移動機構９４によって軸方向にスライド可能に取り付けられるものである。また、符号９５は、壁面部であり、主軸移動機構９４を介して主軸９を前方にスライドさせることによってチャック９２に把持されたワーク７を穴部９６の前方側に突出させ、その壁面部９５に設けられた刃物９３で加工させるようにしたものである。そして、このような装置でワーク７を装着する場合、主軸９を一旦後方に退避させて壁面部９５とチャック９２との間に空間を形成し、上方からワーク供給装置９７によってワーク７をチャック９２の前方まで移動させる。そして、その状態で主軸移動機構９４によって主軸９を前方に移動させてワーク７をチャック９２に装着させ、再び主軸９を後退させるとともにワーク供給装置９７のアームを上方に移動させた後、主軸９を壁面部９５に当接させるまで前進させて加工させるようにしている。このような方法によれば、加工室の空間が狭い場合であっても、主軸９を後退させて形成された空間内でワーク７を装着することができるため、特に、既に工場に設置されている加工室の狭い旋盤装置に対しても若干の改良を加えるだけでワーク７を自動的に装着させることができるようになるというメリットがある。

国際公開２００８／０５０９１２号公報

しかしながら、このように主軸を退避させてワークを装着させる場合、次のような問題がある。

すなわち、このように後退させ主軸と壁面部との隙間を利用してワークを装着させるようにする場合であっても、その隙間を大きく確保することができず、精度良くワークをチャックに装着することができない場合がある。具体的には、ワークをチャックに装着させる場合、ワークがチャックに斜めに装着されて図２（ａ）に示すような状態で把持される場合があり、また、このような底部がない貫通穴に装着させる場合（図２（ｂ））、ワークの突出量が不均一になって精度よく加工することができなくなるといった問題がある。このような問題を解決するために、ワーク供給装置を高精度なものにすることもできるが、このようなワーク供給装置を用いるとコストが高くついてしまうといった問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、主軸を後退させてワークを供給する際に、ワークを精度良くチャックに装着させることができるようにした自動旋盤装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、チャックに装着されたワークを回転させる主軸と、壁面部の後方から当該壁面部に設けられた穴部を介して切削加工室側に向けて主軸をスライドさせる主軸移動機構と、当該穴部における切削加工室側の前方で、主軸に装着されたワークを当接させる位置決め部材と、を備えてなり、前記壁面部に対して前記切削加工室の反対側で、スライド方向に沿って加工時における突出寸法よりも長く突出させてワークを主軸に装着させ、当該主軸を切削加工室までスライドさせて、前記ワークを前記位置決め部材に当接させて突出量を整えた状態でチャックに把持させるようにしたものである。

このように構成すれば、主軸を移動させることによって位置決め部材に当接させてワークを位置決めすることができるため、簡単なワーク供給装置を用いた場合であっても、正確にワークを位置決めして装着させることができるようになる。

また、このような自動旋盤装置において、主軸を後退させた状態から前方にスライドさせることによってワークを把持させ、その後、ワーク供給装置のアームを側方に退避させた後に、さらに前方に主軸をスライドさせるようにする。

このように構成すれば、主軸を前方にスライドさせる途中でワークを把持させることができるため、主軸を一旦後退させて再び前進させる場合と比べて、加工時間を短縮化することができるようになる。

さらに、前記チャックが、ワークを位置決めする底部を有するものである場合に、前記穴部の前方に設けられた位置決め部材を、ワークに当接することによって軸方向に退避する弾性部材を設けるように構成する。

このように構成すれば、底部に斜めになった状態でチャックに装着されている場合に、弾性部材で押圧して正常な姿勢に整えることができ、正常な状態でワークを装着させることができるようになる。

本発明によれば、チャックに装着されたワークを回転させる主軸と、壁面部の後方から当該壁面部に設けられた穴部を介して切削加工室側に向けて主軸をスライドさせる主軸移動機構と、当該穴部における切削加工室側の前方で、主軸に装着されたワークを当接させる位置決め部材と、を備えてなり、前記壁面部に対して前記切削加工室の反対側で、スライド方向に沿って所定の空間を設けた状態でワークを主軸に装着させ、当該主軸を切削加工室までスライドさせて、前記ワークを前記位置決め部材に当接させて突出量を整えた状態でチャックに把持させるようにしたので、簡単なワーク供給装置を用いた場合であっても、ワークを位置決め部材に当接させて正確に位置決めした状態で装着させることができるようになる。

本発明の一実施の形態を示す自動旋盤装置の全体概略図 同形態におけるチャックの把持状態を示す図 同形態におけるワークのローディングの状態を示す図 同形態におけるワークの移動状態を示す図 同形態におけるワークの移動状態を示す図 従来例を示す図 従来例を示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態における自動旋盤装置１は、図１に示すように、チャック２３に装着されたワーク７を回転させる主軸２と、この主軸２を軸方向に沿ってスライドさせる主軸移動機構２６と、壁面部３の穴部３１から突出した状態で回転するワーク７を切削する刃物３２とを有するように構成されるものである。そして、特徴的に、ワーク供給装置４を用いてチャック２３にワーク７を装着させる際に、主軸移動機構２６を用いて壁面部３から主軸２を後退させて壁面部３と主軸２との間に空間を形成し、その後、ワーク供給装置４のアーム４２を下方に延出させてワーク７をチャック２３に装着させるとともに、そのワーク７を壁面部３まで前進させ、その際に、主軸２の前方に設けられた位置決め部材５にワーク７を当接させてチャック２３からの突出量を整えて把持させるようにしたものである。以下、本実施の形態における自動旋盤装置１の構造について説明する。

まず、主軸２は、スピンドル・ヘッドストック２１の内側に設けられたスピンドル２２と、そのスピンドル２２の先端側に設けられたチャック２３とを備えて構成されるものであって、スピンドル２２を回転させることにより、そのチャック２３に装着されたワーク７を回転させるように構成されている。このチャック２３は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、主軸２の軸線に沿ってワーク７を挿入させるための空間を有しており、外周方向からワーク７を押圧することでスピンドル２２と一体的に回転させるようにしている。なお、このチャック２３については、図２（ａ）に示すように、空間の奥方にワーク７の外形に対応した底部２４を設けるようにしたものや、あるいは、そのような底部２４を設けることなく、図２（ｂ）に示すように、貫通穴を有するものなどを用いることができる。

この主軸２は、主軸台２５に載置された状態で、主軸移動機構２６を介して軸線方向に沿った方向に往復運動できるように構成されている。この主軸２の移動は、ワーク７をチャック２３に装着させる際や、ワーク７を加工する際に行われ、コンピュータプログラムによってその移動幅が決定される。

この主軸２の先端側は、壁面部３に設けられた穴部３１を通ってワーク７を前面側に突出させるようになっており、これによって壁面部３の前方側に設けられた刃物３２にワーク７を接触させて切削できるようにしている。なお、この刃物３２は主軸２と直交する方向や主軸２の軸方向に移動し、プログラミングされた寸法に従って前後左右上下方向に制御される。

このような主軸２や主軸移動機構２６、刃物３２や壁面部３については、図１に示すように、加工室を挟んで左右に設けられており、加工室に設けられた受渡装置８を用いて左側の主軸２から右側の主軸２へとワーク７を受け渡し、これによってワーク７の両端側を加工させるようにしている。このように加工されたワーク７については、シューター６に落下させて回収されるようになっている。

このような構成において、左側の主軸２にはワーク供給装置４が設けられる。このワーク供給装置４は、主軸２を後退させることによって壁面部３との間に空間を形成し、その空間内でワーク７をチャック２３に把持させるようにしたものであって、搬送されてきたワーク７を把持部４１で両側面を挟み込み、その状態でアーム４２をチャック２３の前方まで下降させるようにしている（図３（ａ）など）。なお、図３などにおいてはワーク７を下降させる場合について説明するが、側方や下方からワーク７を供給させるようにしてもよい。このワーク７の両側面を把持する場合、可能な限りワーク７の先端側を把持してチャック２３へ挿入させるようにしておく。ただし、このようにワーク７をチャック２３に挿入する場合、加工時におけるチャック２３からの突出寸法よりも若干長く突出させるようにしておく。そして、その後、そのアーム４２を上方に移動させて、主軸移動機構２６を介して主軸２を壁面部３に当たるまで前進させる（図４（ｄ））。

このようにチャック２３に装着されたワーク７は、主軸移動機構２６を介して壁面部３の前方に突出するようになり、そこで位置決め部材５に当接する。この位置決め部材５は、チャック２３の前方と側方との間でアーム５２や駆動機構を介して往復動できるようになっており、これによって加工時やワーク７を右側の主軸２に受け渡す際などに邪魔にならないようにしている。また、この位置決め部材５には、図２（ａ）に示すように、ワーク７が当接した際にワーク７をチャック２３の底部２４に押圧させるようにするためのバネ５１が設けられており、これによって前進してきたワーク７の先端側を押圧してワーク７をチャック２３の底部２４に押し込んで傾斜状態を修正させるようにしている。なお、この位置決め部材５にワーク７を当接させる際、チャック２３の把持状態を一旦軽く解除し、位置決め部材５に当接させた後、再び強く把持させるようにしておく。

一方、チャック２３に底部２４がない場合（図２（ｂ）の場合）、このような位置決め部材５にバネ５１が設けられていると、その押圧力によってワーク７がチャック２３の奥方に押し込まれて突出寸法が短くなる可能性があるため、チャック２３に底部２４が設けられていない場合はバネ５１を設けないようにしておく。そして、同様に、ワーク７を位置決め部材５に当接させた後、再び強く把持させるようにする。

このような構成における自動旋盤装置の一連の動作について、図３から図５を用いて説明する。

まず、短尺状のワーク７を加工する場合、ワーク７に方向性がある場合はあらかじめワーク供給装置４でその方向を整列させた状態で搬送し、アーム４２先端の把持部４１に把持させるようにする。このとき、ワーク７の先端側の側面を把持させるようにする。

そして、この状態で主軸移動機構２６を用いて主軸台２５に載置された主軸２を後方にスライドさせ、壁面部３と主軸２の先端部分との間に空間を形成させて、ワーク供給装置４のアーム４２を下降させる（図３（ａ））。

そして、ワーク７をチャック２３の前方に位置させた状態で、主軸２を前方側に移動させる（図３（ｂ））。

すると、アーム４２の把持部４１に把持されたワーク７の後端側がチャック２３の内側空間に挿入され、チャック２３に把持される。ところで、このようなワーク供給装置４でワーク７の先端側の側面を把持させる場合、ワーク７の重みなどによってワーク７が傾いてしまう場合があり、底部２４のあるチャック２３に対しては、図２（ａ）に示すように傾いた状態でワーク７が把持されることになる。また、底部２４を有しないチャック２３（図２（ｂ））に対してはチャック２３からの突出量が不均一な状態になってしまう可能性がある。そのため、ここではチャック２３で軽く把持させて、後に位置決め部材５で位置決めした後に強く把持させる。

このようにワーク７をチャック２３に把持させた後、主軸２を前進させる（図４（ｃ））。この主軸２を前進させる場合、一旦、そのワーク供給装置４のアーム４２を上方まで移動させ、その状態で主軸２を後退させて再び前進させる方法や、あるいは、その位置からさらに前進させる方法などを用いることができる。このとき、主軸２をワーク７の取り付け位置からそのまま前進させる方法を用いると、主軸２を一旦後退させて再び前進させる場合と比べて往復時間が短くなり、加工工程を短縮化させることができるというメリットがある。

そして、このように主軸２を前進させ、主軸２を壁面部３の穴部３１に当接させて穴部３１の前方にワーク７を突出させる。このとき、そのワーク７の前方に位置決め部材５を下降させた位置させているため、その主軸２の前進に伴ってワーク７の先端が位置決め部材５に当接するようになる。

このようにワーク７が当接すると、その当接に伴って傾いた状態で把持されていたワーク７がチャック２３の底部２４に押圧されて正しい姿勢となり、また、突出量が不均一であったワーク７の突出量が揃えられるようになる。そして、そのようにワーク７を正しい姿勢や突出量に整えた状態でチャック２３を強く締め付ける。

そして、この位置決め部材５を上方に移動させるとともに、スピンドル２２を回転させてワーク７を刃物３２で加工する。

次に、このように加工が終了した後、今度はそのワーク７を受渡装置８を用いて対向する右側主軸２に移動させてチャック２３に把持させる。そして、同様に、スピンドル２２を回転させてワーク７を加工し、その後、そのワーク７を落下させてシューター６で回収する。

このように上記実施の形態によれば、チャック２３に装着されたワーク７を回転させる主軸２と、壁面部３の後方から当該壁面部３に設けられた穴部３１を介して切削加工室側に向けて主軸２をスライドさせる主軸移動機構２６と、当該穴部３１における切削加工室側の前方で、主軸２に装着されたワーク７を当接させる位置決め部材５と、を備えてなり、前記壁面部３に対して前記切削加工室の反対側で、スライド方向に沿って加工時における突出寸法よりも長く突出させてワーク７を主軸２に装着させ、当該主軸２を切削加工室までスライドさせて、前記ワーク７を前記位置決め部材５に当接させて突出量を整えた状態でチャック２３に把持させるようにしたので、ワーク供給装置４を簡単な構成にした場合であっても、ワーク７を位置決め部材５に当接させて正確に位置決めした状態で装着させることができるようになる。

また、主軸２を前方にスライドさせることによってワーク７を把持させ、その後、ワーク供給装置４のアーム４２を上方に移動させた後に、さらに前方に主軸２をスライドさせるようにしたので、主軸２を前方にスライドさせる途中でワーク７を把持させることができるため、加工時間を短縮化することができるようになる。

さらに、チャック２３にワーク７を位置決めするための底部２４が設けられている場合、前記穴部の前方に設けられた位置決め部材５を、ワーク７に当接することによって軸方向に退避するバネ５１を設けるようにしたので、そのバネ５１で押圧して正常な姿勢に整えることができ、正常な状態でワーク７を装着させることができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、左右に主軸２を設けるようにしているが、左側にのみ主軸２を設ける場合についても同様の構成を適用することができる。

また、上記実施の形態では、加工時に位置決め部材５が邪魔にならないように上方へ退避させるようにしているが、このような位置決め部材５を独立の部材で設けることなく、例えば、刃物３２をワーク７の先端に当接させることによってワーク７を整えるようにしてもよい。この場合においては、刃物３２をワーク７の正確な突出量の位置まで移動させておき、その状態でワーク７に当接させるようにしておく。

さらに、上記実施の形態では、ワーク７を装着させる場合、主軸２を移動させることによってワーク７を装着させるようにしたが、ワーク供給装置４側を主軸２の軸方向に移動させることでワーク７をチャック２３に装着させるようにしてもよい。

１・・・自動旋盤装置
２・・・主軸
２４・・・底部
２６・・・主軸移動機構
３・・・壁面部
３１・・穴部
３２・・・刃物
４・・・ワーク供給装置
４１・・・把持部
４２・・・アーム
５・・・位置決め部材
５１・・・弾性部材（バネ）
５２・・・アーム
７・・・ワーク

Claims (3)

1. チャックに装着されたワークを回転させる主軸と、
   壁面部の後方から当該壁面部に設けられた穴部を介して切削加工室側に向けて主軸をスライドさせる主軸移動機構と、
   当該穴部における切削加工室側の前方で、主軸に装着されたワークを当接させる位置決め部材と、を備えてなり、
   前記壁面部に対して前記切削加工室の反対側で、スライド方向に沿って、加工時における突出寸法よりも長く突出させてワークを主軸に装着させ、当該主軸を切削加工室までスライドさせて、前記ワークを前記位置決め部材に当接させて突出量を整えた状態でチャックに把持させるようにしたことを特徴とする自動旋盤装置。
2. 前記自動旋盤装置において、主軸移動機構が、
   後方に退避された状態から前方にスライドすることによってワークを把持させ、その後、ワーク供給装置のアームを側方に退避させた後に、さらに前方に主軸をスライドさせるようにしたものである請求項１に記載の自動旋盤装置。
3. 前記チャックが、ワークを位置決めする段差を有するものであり、
   前記穴部の前方に設けられた位置決め部材が、ワークに当接することによって軸方向に退避する弾性部材を設けて構成されるものである請求項１に記載の自動旋盤装置。

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