JPH03503747A - 工作機械のモジュラー型マルチ工作物取り付けシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 工作機械のモジュラ−型マルチ工作物 取り付はシステム 技術分野 本発明は工作機械の工作物取り付はシステムに関するものである。

背景技術 数個の工作物を同時に取り付けられる取付具を担持したパレットを有する完全自 動工作機械が公知である。パレットは通常比較的大型で平坦であり、パレット取 り替え装置上に搭載されている。この取り替え装置は加工操作が終了した後に工 作機械上のパレットを、さらに多数の取付具と他の工作物群を担持した新しいパ レットに自動的に交換することができる。

取付具は、パレットの平坦な上側面に湾曲連結部材、またはその他の手段によっ て取り付けられ、強く締め付けられる。工作物は取付具上に他の締め付は手段に よって取り付けられる。

このようなパレットシステムの一例は、英国のブリッジボートマシン社（Ｂｒｉ ｄｇｅｐｏｒｔＭａｃｈｉｎｅｓ　　Ｌｉｍ１ｔｅｄ）によって製造販売されて いる工作機械において使用されている。

この種のシステムは、投資頷と貯蔵スペースとの観点からコスト高である。通常 、取付具は、工作物を保持する手段を含み、一般に、一つの型式の工作物専用に 機械加工された部材である。従って、各種の工作物をバッチ生産で加工するため には、数種の高価な取付具が必要である。

また、２４時間無人生産工程の場合、それぞれ取付具が装着された多数のパレッ トを工作機械上に自動的に脱着するためには、これらのパレットを大型のパレッ ト取扱いシステムの中に貯蔵しなければならない。

本発明の目的は、工作物の保持のための高価な専用取付具を必要とせず、また現 在の大型パレットを貯蔵し交換する必要をなくす工作物取り付はシステムを提供 することにある。

発明の開示 本発明の最も広い形態によれば、工作機械の回転軸線に対して取付けのために用 いられ、回転軸線に対して実、質的に平行な長手方向軸線を有する細長いコアと 、前記コアの外周から突出するように前記コアに対して着脱自在に固着された少 なくとも１つの工作物保持カセットとを含む工作機械用取り付はシステムが提供 される。

この構造においては、コアは工作機械に対して永久的に固着され、カセットのみ を貯蔵する必要がある。

か（て、本発明は通常のパレットを使用せず、従来の高価な取付具の代わりに比 較的安価なカセットを使用することができる。また、カセットをコアの外周に取 り付は回転軸線から片寄らせることにより、コア上のカセットの脱着が容易にな る。

本発明は２つの実施態様で実施することができる。

第１の実施態様によれば、カセットはその中に単数、または複数の工作物配置用 凹部を備え、これらの凹部に工作物が装入され、カセットは工作物を提供する。

この実施態様においては、カセットは取り付はコア上に取り付けられ、加工操作 が終了した後に再び工作物を装入され使用されるべく、取外される。

かわりに、カセットそのものが工作物の素材として作用し、この素材上に単数ま たは複数の製品が直接に加工される工作物をもたらす。従って、この実施態様に おいては、カセットは犠牲的または使い捨てである。

好ましくは、コアは〜その外周上に単数または複数の非常に正確なカセット配置 構造を備え、また各カセットは相補形の配置構造を備えており、かくて各カセッ トは正確にコア上に配置され、同一のカセットまたは他のカセットをコア上の同 一箇所に着脱交換することができるのがよい。カセットが工作物保持体として作 用する場合には、各カセットはその上に工作物配置構造を備え、これにより各カ セット上に単数または複数の工作物が正確に配置される。

しかし、カセットをコアに固着し、あるいは工作物をカセット上に、またはカセ ット中に保持する方法は多様である。取付具をパレット上に保持し、または工作 物を取付具上に保持するために、従来がら多種多様なりランプ装置およびボルト 締め装置が使用されているが、その多（を本発明のシステムにおいて使用するこ とができる。これらの装置は液圧手段、空気圧手段、電磁的手段、機械的手段ま たはその他当業者に公知の手段によって作動させることができる。

下記に説明する実施態様において選択された好ましい方法は、カセットをコア上 のそれぞれの位置に保持し、工作物をカセット上のそれぞれ位置に、ボルトによ って作動されるクランプをもって保持するにある。

先行技術の公知のパレット装入システムと同様に、同一種類または相異なる種類 の製品の工作物が、工作機械から離間した場所でカセットに装入され得るので、 一旦コアが工作機械に対して正確に配置されたならば、同一あるいは異種の工作 物群に対し、工作機械に要求される設定時間はコア上のカセットの交換に要する 時間に短縮される。カセットは比較的小型で取扱い易いので、カセットへの着脱 の設定時間はきわめて短い。

コアは、施こされる加工の種類に対応して、その外周上に複数の着脱自在のカセ ットを備えてもよい。装着されるカセットの選定数は、工作機械上で同時に加工 される工作物の数を最大にすることと、カセットを取外さねばならなくなる前に 、工作物の露出された面に対してできるだけ多数の加工を実施することが許され るかとの妥協によって決定される。

コアは工作機械の回転軸線上に搭載されるのであるから、各カセットが順次に切 削工具に対してもたらされるようコアが回転され得るのみならず、工作物の相異 なる面が相異なる加工操作に対してももたらされ得る。

本発明の他の利点は、カセットが工作物を担持するために比較的安価な材料で形 成できることである。例えば、比較的製造コストの低い一定断面のアルミニウム 押出物を使用することができる。従って、カセットそのものから工作物を加工す ることができ、カセットは完全に消費される。

コア上のカセット配置構造とカセット上の相補形の配置構造の適正な設計により 、カセットは工作機械上に手動でまたは自動的に着脱することができる。

以下、本発明を図面に示す実施例についてさらに詳細に説明する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によるモジュラ−型マルチ工作物取り付はシステムを示す工作機 械の一部の立面図、第２図は本発明によるモジュラ−型マルチ工作物取り付はシ ステムの拡大端面図、 第３図は工作物を配置された本発明のシステムのカセットの第２図Ａ方向に見た 断面図、 第４図は第３図のカセットの第２図Ｂ方向に見た立面図、および 第５図はカセットの上側面に複数の工作物の配置構造を示す本発明の他の実施態 様の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 付図を参照するに、第１図には垂直スピンドル弐ＣＮＣ工作機械の一部が図示さ れ、この工作機械は回転軸線１０Ａを有する割り出し可能な主軸台１０と、取付 具１２と、主軸台１０の反対側末端において取付具を支持するための心押台１４ とを含む。この工作機械は垂直に搭載されたスピンドル１６を有し、このスピン ドルの中に、取付具に保持された工作物２０に対して各種の加工を実施するため の各種の工具１８が担持される。

この工作機械は垂直スピンドルまたは水平スピンドルを備えた任意の設計形態の ものであってもよく、本発明は取付具とその使用法のみに関するものであるので 、工作機械については詳細に説明しない。

第２図について述べれば、取付具１２はモジュラ−構造を有し、細長いコア２２ から成り、コアの外周には複数の着脱自在な要素、カセット２４が搭載されてい る。この実施例においては、コアの軸線２６回りに１２０”間隔で取り付けられ た３個のカセット２４が図示されている。

コアは、これを主軸台１０の中に配置するための通常の取り付は部材２３を備え る。コアは長手方向軸線２６を有し、この軸線２６が工作機械の回転軸線１０Ａ と実質的に同軸または平行となるように搭載される。

カセットをコア２２上に配置するために、図示のコアはその外周上に３個の配置 構造を備え、これらの配置構造は相互に１２０”離間され、また軸線２６に対し て実質的に平行に延在する。この配置構造はコアの外側面に機械加工された３個 の外向き平坦面２８から成り、これらの平坦面２８はコアの全長に亘って延在し 、またこれらの面２８の間に他の対の平坦面３０および３２が存在する。平坦面 ３０．３２はカセット配置部材３４．３６を配置するために使用され、この実施 例においては、これらの部材３４．３６はそれぞれコアの全長に亘って延在する 能動および反動締め付は板の形をとる。

反動締め付は板３６はボルト４０によって面３０に固着され、永久的にその位置 に固定される。能動締め付は板３４はボルト４２によって面３２に固着されるが 、カセットをコアに対して着脱自在に取り付けることができるように、ボルト（ ネジ）４２によって緩められまた締め付けられる。各能動および反動締め付は板 ３４．３６は、それぞれの支持面３２．３０から突出してその内側平坦面３４Ａ 、３６Ａを対応のカセット上の配置構造に係合させるような寸法に設定されてい る。平坦面部分３４Ａ、３６Ａはそれぞれ面３２．３０と共に４５°の角度を成 す。

カセット２４のそれぞれはコア上の配置構造に対し相補形を成す配置構造を備え ている。この実施例において、これらの配置構造は、コア２２の平坦面２８に係 合する平坦底面２８ＡとＶ形溝５０とから成り、そのいずれもカセットの全長に 亘って延在する。各■形溝５０は９０°の夾角を有するので、カセットが対応の 平坦面２８上に配置された時、これらの■形溝が面２８に対して４５°の角度を なす配置面５２をもたらし、これらの配置面５２はそれぞれ締め付は板３４．３ ６の突出面部分によって係合される。

各面２８．３０．３２および５２は、すべて正確に加工されているので、カセッ ト２４をコア２２上に配置して締め付けるには、能動締め付は板３４上のボルト ４２を緩め、■形溝５０の配置面５２を締め付は板３４．３６の下に配置した状 態で、カセットを軸線方向に面２８の上まで滑らせ、つぎにボルト４２を締め付 けるだけである。

従って、コア２２が一旦正確に主軸台１０上に設定されれば、カセット２４はコ ア上に簡単かつ正確に配置されることがわかる。この簡単で新規な締め付は構造 の故に、■形溝の面５２の相補形構造を有する任意数のカセットをコアに対して 着脱することができ、各カセットはコアに対して交換されたカセットと同一の位 置をとる。従って、新しい工作物の一群に対する工作機械での設定時間は、３個 のカセットをその仕上がり工作物と共に取外し、新しい工作物が装着された３個 の新しいカセットと置換えるだけの時間にすぎない。

前記の新規な配置構造は、その低価格と使用の容易さから、コア上にカセットを 搭載するのに好ましいものであるが、当業者においてなし得る他の多（の代替的 配置構造がある。例えば、コアがその外周から外側に延在する複数対の万力のよ うなジョーを備え、これらのジョーがカセットを把持し保持するために、液体圧 、空気圧、または機械的アクチュエータによって周方向に可動とされている。こ のような構造の場合、各カセットの表面区域はそれに適合すべ（用意されなけれ ばならない。あるいは機械的クランプの替わりに電磁的クランプも考えられる。

前述の機械的クランプ構造はカセット上の外側の■形溝構造を使用している。こ の構造の変形として、カセット上に内側または外側のありつぎ（ｄｏｖｅｔａｉ 　１）溝穴を備えコア上に対応形状の構造を配置することによって同一の効果が 得られることは明かである。

コアおよびカセットの外周上の配置構造の重要な一面は、これらの配置構造が回 転軸線に対して平行方向に相当の長さを有し、カセットをこの軸線に対して平行 方向の運動によって着脱できることにある。この配置構造はカセットを押出工程 によって最小限コストで製造するのに適しているので、この実施例においてはコ アおよびカセットの全長に亘っている。

配置構造を必ずしもコアの全長に延在させる必要のないことは明らかである。簡 単な変形構造は、コアの長手方向に相互に離間された複数の短い配置構造を備え るにある。

第３図および第４図について述べれば、各カセット２４は、複数の工作物配置凹 部６０が配列された長方形本体から成る。各凹部には種々の型の工作物のために 相異なる配置構造（図示されず）が設けられており、それによって、工作物が凹 部の中に一旦挿入されると、本体に対して全て同一方向を向（ことが保証される 。

カセットの一方の側面において、凹部６０の間にクランプ６２がねじ込みビン６ ４によって配備されている。クランプは工作物をそれぞれの凹部の中に保持し、 １つのクランプの両端が隣接する工作物に対して締め付は力を加える。

凹部６０は実際にカセットを貫通し、工作物の両端面が露出される。従って、工 作物をカセットから取外すことな（あるいはカセットをコアから取外すことなく 、両端面を加工することができる。

従って、各カセットが図示のように４個の工作物を配置し、コアに対して３個の カセットが取り付けられれば、本発明の取り付はシステムは、同時に１２個の工 作物が機械に対して存在することを許容するのみならず、工作機械上に一旦設定 されたコアを取外すことなく、同−型または別型のさらに１２個の工作物からな る群をコア上に正確に配置することができる。

本発明は特に、カセットの両側面および両端面を使用して多数の小工作物を取り 付ける場合に有効である。

部品の製造コストをさらに低下させるため、カセットは低品位鋼またはアルミニ ウムなどの比較的安い材料で構成し、また押出工程を使用できるように一定断面 の設計とすることができる。しかしこれは　−明の本質的特徴ではない。

また、本発明の取り付はシステムは、軸方向に延在する単純な溝を備えた各カセ ットが、その軸方向運動によってコアに自動的に着脱されるように完全に自動化 された機械システムに役立つ。

このようにして、多数のカセットに工作物を装着して、これらのカセットを自動 機械システムの近傍に貯蔵することができる。カセットまたはカセットの中に貯 蔵された工作物上に識別用特徴をつけ、または装着された工作物の型式を検出す るために機械上のプローブあるいは他の装置を使用することによって、この機械 は各種の工作物に働くように予めプログラムすることができ、このようにして機 械の長時間の無人運転が可能となる。

本発明の取り付はシステムは、水平スピンドル式１作機械上に垂直に装着するこ とができ、この場合には心押台は不要である。コア上にカセットを自動着脱する 際に、カセットは一斉に取外される場合があり、あるいはコア支持体からの干渉 なしに取外されつる箇所にカセットを割り出さなければならない場合がある。

各コア上のカセットの数は妥協の問題である。相互に１８０°離間したカセット は、工作物回りのスピンドルの運動の最大限自由度を与えるが、加工できる工作 物の数を減少させる。４台のカセットを装着すれば、加工される工作物の数を倍 加させるが、特定の工作物については、工作機械によって実施される加工の数が 減少する。

１２０”離間した３力セツト方式が、大部分の工作物に対して機械のスピンドル の運動に十分な自由度を与えることがわかった。

割り出し主軸台または回転盤上に取付具を搭載することによって、工作物を取り 外すことな（工作物の両端またはその数例面を加工することができる。カセット 上の工作物についてすべての加工を実施した後に次のカセットでの加工を開始す るか、あるいはすべてのカセットにおいてすべての工作物に対して同一の加工を 実施した後に、次の加工に移行するかは選択の問題である。

他の実施態様においては、カセットの側面に工作物を配置する代わりに、第５図 に図示のようにカセットの露出した上側面に工作物を配置する。

明らかに、工作物に対する加工操作を最適化するため、カセット上の所望の位置 に配置構造を配置することは本発明の範囲内である。

各カセットをその素材から仕上がり形状まで加工する工程は、整列精度を保持す るために、次の工作物加工に使用される工作機械と同一の工作機械上で実施する ことがもっとも好ましい。

カセットが工作物そのものの素材を成す実施態様については詳細に説明しないが 、この実施態様は前記のカセットについて、工作物配置凹部とクランプを省略し 、また長方形素材２４から単数または複数の工作物を加工するように工作機械を プログラミングすること以外は、前記と同様に実施される。つぎに仕上がり工作 物は他の機械において別個の操作として分離される。

もちろん、仕上がり工作物の分離はその工作機械から工作物を離脱させることな （実施でき、あるいは工作物を工作機械上でほとんど完全に分離し、薄いウェブ のみを残し、工作物の離脱後に前記ウェブを剥離することができる。

国際調査報告 国際調査報告 ＧＢ　９００１４６０ Ｓ＾　　　４０３７９

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．工作物が取り付けられる回転軸線を有する工作機械の工作物取り付けシステ ムにおいて、前記取り付けシステムは、 長手方向軸線を有する細長いコアと、 コアの長手方向軸線を工作機械の回転軸線に対して実質的に平行に保持するよう にコアを工作機械上に取り付ける手段と、 コアの外周に取り付けられ、その外側に延在するように成された少なくとも１つ の工作物支持カセットと、 各カセットをコア上に定置固着する手段とを含む工作物取り付けシステム。
2. ２．コアはその長手方向軸線に対して実質的に平行に延在する細長い配置構造を その外周上に備え、これによりカセットはその軸方向装着運動によってコア上に 装着されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工作物取り付けシステム 。
3. ３．前記配置構造は、コアの実質的に全長に亘って延在する少なくとも１つの外 向き平坦面を含むことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の工作物取り付けシ ステム。
4. ４．前記配置構造は、コアの外周に沿って軸方向に延在する溝を画成する手段を 含むことを特徴とする請求の範囲第２項または第３項のいずれかに記載の工作物 取り付けシステム。
5. ５．コアは少なくとも３つのカセットを支持することを特徴とする請求の範囲第 １項ないし第４項のいずれかに記載の工作物取り付けシステム。
6. ６．各カセットをコア上に定置固着する手段は締め付け手段を含むことを特徴と する請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の工作物取り付けシステム 。
7. ７．コアはその外周に、その長手方向軸線に対して平行に延在する少なくとも１ つの外向き平坦面と、前記平坦面の両側に１つづつ配置された一対の締め付け板 とを備え、各締め付け板は前記平坦面の一部に対して一定角度で載置されて一対 のＶ形溝を成し、カセットの対応形状の面に係合するように成されたことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の工作物取り付けシステム。
8. ８．カセットはその上に少なくとも１つの工作物を固着するための工作物配置構 造を備えることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の 工作物取り付けシステム。
9. ９．カセットそのものが工作物を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし 第８項のいずれかに記載の工作物取り付けシステム。
10. １０．カセットは押出し工程によって形成され、一定断面を有することを特徴と する請求の範囲第１項なし第９項のいずれかに記載の工作物取り付けシステム。
11. １１．カセットはアルミニウムから成ることを特徴とする請求の範囲第１０項に 記載の工作物取り付けシステム。
12. １２．請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれかに記載の取り付けシステムを 含む垂直スピンドル式工作機械。
13. １３．請求の範囲第１項ないし第１１項のいずれかに記載の取り付けシステムを 含む水平スピンドル式工作機械。