JPH0724678A - 加工システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、加工機本体の主軸を利用して段取
り替えを行なうようにして、加工ステーション周辺の構
成の簡素化とコスト低減を図るとともに、段取り替え時
間を短縮することを目的とする。 【構成】 主軸110を有する加工機本体100と、これに着
脱可能なホルダ部210、減速機構220を内蔵し非回転部11
2に係止される胴体部230並びに減速出力により回転する
締付け部240を有するアクチュエータ200と、ワーク加工
位置近傍の加工テーブル300と、ワーク１の中心を放射
方向移動部材によりその回転位置を当接部材により位置
決めする保持治具付パレット50と、パレット50をテーブ
ル300上に載置する装置と、ワーク１を加工位置に搬送
する装置と、アクチュエータ200とツールを主軸110に選
択的に装着する装置と、を備え、主軸110にアクチュエ
ータ200を装着してパレット50を作動させワーク１を保
持させるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工システム、詳しく
はマシニングセンタ等の加工機によって短時間の段取り
替えで概略形状の類似した多品種のワークを加工できる
ようにした加工システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、多品種少量生産の要求に伴ない、
各種の機械加工分野においてＮＣ（数値制御）工作機械
を加工機とする加工システムが多用されているが、この
ような加工システムでは、各製品毎に専用のワーク保持
パレットを準備し、加工時にはワークをそのパレットご
と加工ステーション上に搬送したり加工ステーション上
のパレットにワークを位置決めさせたりするようになっ
ている。また、加工ステーション又はパレットにはワー
ククランプ用の治具を駆動する複数のアクチュエータが
設けられており、それらのアクチュエータに流体又は電
力を供給する配管や配線が設けられている。さらに、複
数のＮＣ工作機械を所定のワーク搬送ラインに沿って並
設し、複数のワークを前記パレットと共に搬送しながら
加工する場合もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の加工システムにあっては、加工ステーション
又はパレットにワーククランプ用の複数のアクチュエー
タを設ける構成となっていたため、これらの他にその支
持体、配管や制御弁、配線等が必要になり、しかも、そ
の配管や配線が加工ステーション上でのワークの姿勢変
化（加工テーブルの姿勢変化）に追従できなければなら
ないことから、加工ステーションの周辺が構成の複雑な
大がかりなものとなり、コスト高となっていた。

【０００４】また、各製品毎に専用のワーク保持パレッ
トを準備し、それに対応するアクチュエータの作動位置
に調整するため、細部形状は異なるものの概略形状の類
似する多品種の製品を製作するような場合、多種類のワ
ーク保持パレットが必要になってパレット収納スペース
が大きくなるばかりか、製品切換えのためにワークを変
更する度にパレットを入れ換えたり複数のアクチュエー
タの作動位置の調整をしたりしなければならず、段取り
替えに時間がかかって作業効率が低下するという問題が
あった。さらに、段取り替え専用の搬送装置や締付け装
置を別設する必要からも、コスト高を招来していた。

【０００５】そこで、本発明は、加工機本体の主軸を利
用して段取り替えを行なうことができるようにして、加
工ステーション周辺の構成の簡素化とコスト低減を図る
とともに、段取り替え時間を短縮することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明は、ヘッド部に所定のツールが着脱さ
れ所定のワーク加工位置に対し相対移動する主軸を有す
る加工機本体と、前記主軸のヘッド部に着脱可能に装着
されるホルダ部、該ホルダ部の回転を減速する減速機構
を内蔵しホルダ部の主軸への装着時に加工機本体の非回
転部に係止される胴体部、並びに胴体部の先端から突出
し減速機構からの減速出力により回転する締付け部を有
する締付け用のアクチュエータと、前記ワーク加工位置
の近傍に設けられた加工テーブルと、パレット本体およ
び該パレット本体に付設され回転入力によりワークを保
持する保持治具を有する保持治具付パレットと、該保持
治具付パレットを加工テーブル上に載置するパレット搬
送装置と、ワークをワーク加工位置に搬送し保持治具付
パレットにセットするワーク搬送装置と、前記アクチュ
エータおよび複数のツールのうち何れかを主軸のヘッド
部に選択的に装着する自動工具交換装置と、を備え、前
記加工テーブル上に載置された保持治具付パレットに所
定のワークがセットされたとき、前記自動工具交換装置
により前記主軸に前記アクチュエータを装着し、該アク
チュエータにより前記保持治具付パレットの保持治具に
回転を入力してワークを位置決めさせることを特徴とす
るものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記保持治具付パ
レットの前記パレット本体が、前記ワークの所定形状の
被保持軸部を挿入する受口部と、該軸部の軸線方向の所
定位置でワークに当接する軸方向基準面と、を有し、前
記保持治具付パレットに付設された保持治具が、放射方
向移動部材によりワークの被保持軸部を所定の回転軸線
上に位置決めする受口径可変の回転中心位置決め治具
と、ワークに当接する当接部材によりワークを所定回転
位置に位置決めする可変位置決め治具と、アクチュエー
タからの入力回転により放射方向移動部材および当接部
材を移動させる少なくとも２つの運動変換機構と、を含
んでなり、前記運動変換機構に対する入力回転を加減す
ることにより概略形状が類似する多品種のワークに対応
可能にしたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記運動変換機構
のうち少なくとも１つの運動変換機構に、前記アクチュ
エータの締付け部に係脱可能に結合するクラッチ部材
と、前記保持治具付パレットのパレット本体上に設けら
れた固定又は摺動ブロックと、これらのブロックにねじ
結合するとともにクラッチ部材に連結されたねじ部材
と、を設け、該運動変換機構の噛み合いクラッチ部材を
所定割出し位置に回動させることによって、前記当接部
材が所定のワークに対応するクランプ基準位置に位置決
め可能であることを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、前記加工機
本体が前記ワーク加工位置に対し互いに直交する３軸方
向に移動する主軸を有し、前記加工テーブルが前記主軸
と直交する水平軸線回りの傾動および前記主軸と直交す
る垂直軸線回りの旋回が可能であることを特徴とするも
のである。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明では、加工機本体の主軸に
着脱可能なホルダ部と該ホルダ部の回転を減速する減速
機構とを有するアクチュエータが設けられ、このアクチ
ュエータと複数のツールとのうち任意のものが自動工具
交換装置により主軸に装着され、主軸の回転と移動とに
よってアクチュエータによるワークの位置決め・クラン
プあるいはツールによるワークの加工が行なわれる。し
たがって、加工テーブル周辺に複数のワーククランプ用
のアクチュエータやその配管、配線等を設ける必要がな
く、その配管や配線を加工テーブルの姿勢変化に追従さ
せる引回しにする必要もないから、加工ステーション周
辺の構成が簡素なものとなり、コストが低減される。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、回転中心
位置決め治具および可変位置決め治具の運動変換機構に
対するアクチュエータからの入力回転を加減すること
で、概略形状が類似する多品種のワークに対応可能にな
る。したがって、保持治具付パレットが概略形状の類似
する多品種の製品に共用できるものとなり、パレットの
種類を大幅に減らすことが可能になるとともに、製品切
換えのためにワークを変更する度にパレットを入れ換え
るといった手間を省くことができ、段取り替え時間が大
幅に短縮される。

【００１２】請求項３記載の発明では、アクチュエータ
がクラッチ部材を所定割出し位置に回動させると、ねじ
部材を介して固定又は摺動ブロックにねじ結合した当接
部材がワークに対応するクランプ基準位置に位置決めさ
れる。したがって、各製品の種類に対応して当接部材が
正確にかつ迅速に位置決めされるとともに、パレット本
体に位置検出器等のセンサ類を設ける必要がなくなり、
それに付随する配線等も不要になる。

【００１３】請求項４記載の発明では、加工機本体が直
交３軸方向に移動する主軸を有し、加工テーブルが主軸
と直交する水平軸線回りの傾動および主軸と直交する垂
直軸線回りの旋回が可能なものであるから、ワークの姿
勢を適宜選択することで主軸に装着したツールで加工テ
ーブル上のワークを任意の方向から加工することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１〜図８は請求項１〜４記載の発明に
係る加工システムの一実施例を示す図である。まず、そ
の構成を説明する。

【００１５】図１〜図３において、１は所定形状の製品
を製作するたるために加工されるワークであり、ワーク
１には所定径の被保持軸部１ａと、その軸部１ａの軸線
に対して交差するようそれぞれ所定方向に突出した複数
の突出部１ｂ、１ｃ、１ｄとが形成されている。このワ
ーク１は詳細を後述する保持治具付パレット50に保持さ
れている。

【００１６】100は、ワーク１を所定のツールＴにより
加工する加工機本体である。この加工機本体10は例えば
マシニングセンタ等のＮＣ工作機械で、ヘッド部111に
所定のツールが着脱される主軸110を有しており、この
主軸110はコラム102に昇降自在に支持され、サーボモー
タ105、106および107によってコラム102と共にベッド10
3上で水平方向に移動するようになっている。すなわ
ち、加工機本体100の主軸110は所定のワーク加工位置
（そこに位置するワーク１）に対して直交する３軸方向
（図中Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）に移動するようになっている。

【００１７】また、加工機100の主軸ヘッド部111の一側
方には、アクチュエータ200および複数のツールＴのう
ち何れかを主軸110のヘッド部111に選択的に装着する自
動工具交換装置（以下、ＡＴＣという）80が設けられて
いる。このＡＴＣ80はアクチュエータ200を他のツール
同様に保持可能である点以外は公知のものと同様な構成
で、マガジン81内に収納された複数のツールＴと１つあ
るいは複数のアクチュエータ200とのうちから何れか１
つを選択して主軸110に装着する。加工機100の主軸ヘッ
ド部111の他側方には、公知のクーラントユニット114が
配設されている。なお、図２において、108、109はそれ
ぞれ図示しないコラム102の水平方向（Ｘ、Ｚ方向）移
動機構を覆う伸縮可能なカバーユニットである。

【００１８】200は、締付け用の回転アクチュエータで
ある。このアクチュエータ200は、主軸110のヘッド部11
1に着脱可能に装着されるテーパシャンク状のホルダ部2
10と、そのホルダ部210の回転を減速する公知の遊星歯
車減速機構220を内蔵しホルダ部210の主軸110への装着
時に加工機本体100の非回転部112に係止される胴体部23
0と、胴体部230の先端から突出し減速機構220からの減
速出力により回転する締付け部240と、胴体部240の先端
部に内蔵されたトルクセンサ250とを有しており、締付
け部240には噛み合いクラッチ部材241とこのクラッチ部
材241の結合時にこれを外方に付勢する圧縮ばね242とが
設けられている。加工機100の非回転部112に係止される
胴体部230の係止部231は、電気的な接続をするためのプ
ラグ部材を兼ねており、非回転部112に装着された凹状
プラグ部材113（例えば所謂キャノンプラグ）に嵌入さ
れることで、トルクセンサ250と加工機100の制御盤150
（後述する）とを配線251、252を介して接続するように
なっている。また、アクチュエータ200の胴体部230には
クラッチ部材241の結合の有無とその結合時の原点位置
を検出する結合検出手段270が付設されており、結合検
出手段270は、クラッチ部材241の結合時に保持治具付パ
レット50のパレット本体10に当接して後方（主軸110
側）に移動する検出体271と、検出体271の移動時にその
後端部に接近および離隔する近接スイッチ272と、これ
らを支持してアクチュエータ200の胴体部230に固定され
た支持部材273とからなる。この結合検出手段270の検出
情報は、胴体部230の係止部231、凹状プラグ部材113、
アンプ280および配線281を介して加工機本体100の制御
盤150に与えられる。

【００１９】なお、減速機構220は、図４に示すよう
に、ホルダ部210に設けられた入力ギヤ221と、その周り
に所定ピッチで配された複数の第１ピニオン222と、第
１ピニオン222と一体的に連結された第２ピニオン223
と、各一対のピニオン222、223を周方向所定位置で回転
自在に支持するとともに出力軸226にスプライン結合し
たキャリア224と、第２ピニオン223に噛合する固定サン
ギヤ225と、を有しており、減速されたキャリア224の回
転を出力軸226から締付け部240に出力する。そして、こ
の出力トルクが公知のトルクセンサ250によって検出さ
れ、そのトルク情報が制御盤150に与えられる。

【００２０】300は前記ワーク加工位置の近傍に設けら
れた加工テーブルである。この加工テーブル300は、公
知のＡ軸インデックステーブル310およびＢ軸インデッ
クステーブル320を有し、Ａ軸インデックステーブル310
によってワーク１を主軸110と直交する水平軸線（Ｘ
軸）回りに傾動させることができ、かつ、Ｂ軸インデッ
クステーブル320によってワーク１を主軸110と直交する
垂直軸線（Ｙ軸）回りに旋回させることができる。

【００２１】なお、図２において、60は保持治具付パレ
ット50を加工テーブル300上に載置するパレット搬送装
置、例えばゴンドラ式のストッカーを採用した公知のガ
ントリーローダであり、70はワーク１を前記所定のワー
ク加工位置に搬送して保持治具付パレット50にセットす
る公知のワーク搬送装置である。ワーク搬送装置70は、
詳細を図示しないが、ワーク保持用のハンドを有するロ
ボット等で構成される。

【００２２】一方、図５、図６に示すように、保持治具
付パレット50は、パレット本体10とそのパレット本体10
に付設され回転入力によりワーク１を保持する保持治具
20、30、40とからなり、保持治具付パレット50のパレッ
ト本体10は、ワーク１の一端側に形成された被保持軸部
１ａを挿入する受口部11と、その軸部１ａの軸線方向の
所定位置でワーク１に当接する軸方向基準面12と、加工
テーブル300上での位置決めに使用する位置決め穴13と
を有している。そして、受口部11に挿入され軸方向基準
面12に当接したワーク１は、保持治具20、30および40に
よって位置決め保持される。

【００２３】パレット本体10に付設された保持治具20
は、複数の放射方向移動部材21Ａ、21Ｂによりワーク１
の被保持軸部１ａを所定の回転軸線上に位置決めしてワ
ーク１をセンタリングする受口径可変の回転中心位置決
め手段となっており、放射方向移動部材21Ａ、21Ｂはク
ラッチ部材23を介してアクチュエータ200から回転を入
力する運動変換機構22によって駆動されるようになって
いる。具体的には、運動変換機構22は、パレット本体10
に固定された固定ブロック121と、固定ブロック121に軸
受122ａ、122ｂを介して回転自在に支持されクラッチ部
材23と一体に連結された雌ねじ部材123と、雌ねじ部材1
23に螺合した一端側の雄ねじ部124ａおよび他端側の傾
斜面部124ｂを有し固定ブロック121に軸方向摺動のみ可
能に案内された摺動カム124と、摺動カム124の傾斜面部
124ｂに当接する穴部125ａおよび図中上端のくさび部12
5ｂを有し圧縮ばね126により図中下方から上方に付勢さ
れることで摺動カム124の摺動位置に応じて図中上下に
変位する変位部材125と、変位部材125のくさび部125ｂ
に係合して互いに接近および離隔する複数対の摺動軸12
7Ａ、127Ｂ（一対のみ図示しているが例えば２対設けら
れている）と、摺動軸127Ａ、127Ｂの摺動位置に応じて
回動するよう固定ブロック121に回動自在に支持された
リンク部材128Ａ、128Ｂと、リンク部材128Ａ、128Ｂの
回動により放射方向移動部材21Ａ、21Ｂを移動させる摺
動軸129Ａ、129Ｂと、を具備している。なお、本実施例
において、放射方向移動部材21Ａ、21Ｂは図７(ａ)に示
すに所定径範囲の円周面に対し周方向２箇所で当接可能
な凹部21ａを有するもので、一対の放射方向移動部材21
Ａ、21Ｂによってワーク１を所定軸線上に位置決めでき
るが、図７(ｂ)に示すように放射方向移動部材21Ａ、21
Ｂを先端の平坦なものとし、これらの接近・離間方向と
直交する方向に移動しワーク１を所定の基準面に押し付
ける放射方向移動部材を設けることもできる。この場
合、ワーク１の被保持軸部１ａが円周面部でなく、例え
ば平行な一対の平坦面を有するもの等、異形状であって
もよい。

【００２４】また、図５、図８に示すように、保持治具
30は、ワーク１の突出部１ｂに当接するようパレット本
体10上に位置調整可能に設けられた当接部材31および外
部からの入力回転を当接部材31の位置調整時の変位に変
換する運動変換機構32を有する可変位置決め手段となっ
ており、保持治具40は、ワーク１の突出部１ｂに当接部
材31とは反対の側から当接、離隔するようパレット本体
10上に移動可能に設けられた当接部材41および外部から
の入力回転を当接部材41の移動に変換する運動変換機構
42を有し、保持治具30と協働してワーク１の突出部１ｂ
をクランプするクランプ手段となっている。すなわち、
保持治具30、40はワーク１の突出部１ｂに当接する当接
部材31、41によりワーク１を所定回転位置に位置決めし
てクランプするようになっている。

【００２５】運動変換機構32、42はそれぞれ３つのクラ
ッチ部材33、34、35あるいは43、44、45を介して外部か
らの回転を入力するようになっており、両運動変換機構
32、42には、保持治具付パレット50のパレット本体10上
に固定された固定ブロック131、141と、固定ブロック13
1又は141にねじ結合するとともに一端でクラッチ部材33
又は43に連結されたねじ部材132、142と、ねじ部材13
2、142の他端に回転自在に連結されて固定ブロック13
1、141上で図中Ｚ方向に駆動される摺動ブロック133、1
43と、摺動ブロック133、143にねじ結合するとともに一
端でクラッチ部材34、44に連結されたねじ部材134、144
と、ねじ部材134、144の他端に回転自在に連結されて摺
動ブロック133、143上で図中Ｘ方向に駆動される摺動ブ
ロック135、145と、摺動ブロック135、145にねじ結合す
るとともに上端でクラッチ部材35、45に連結されたねじ
部材136、146と、当接部材31、41を支持するとともにね
じ部材136、146の下端に回転自在に連結され摺動ブロッ
ク135、145に沿って図中Ｙ方向に駆動される摺動ブロッ
ク137、147と、を具備している。すなわち、運動変換機
構32、42のそれぞれには、アクチュエータ200の締付け
部240に係脱可能に結合するクラッチ部材33、34、35又
は43、44、45と、保持治具付パレット50のパレット本体
10上に設けられた固定又は摺動ブロック131、133、135
又は141、143、145と、これらのブロック131、133、135
又は141、143、145にねじ結合するとともにクラッチ部
材33、34、35又は43、44、45に連結されたねじ部材13
2、134、136又は142、144、146とが設けられている。

【００２６】前記パレット搬送装置60、ワーク搬送装置
70、ＡＴＣ80、加工機100（アクチュエータ200の装着時
にはアクチュエータ200を含む）および加工テーブル300
は、制御盤150によって制御されるようになっており、
この制御盤150は所定のＮＣ制御プログラムに従い、主
操作盤160からの操作入力やトルクセンサ250、結合検出
手段270等の各種センサ情報に基づいて制御を実行す
る。そして、制御盤150は、加工テーブル300上に載置さ
れた保持治具付パレット50に所定のワーク１がセットさ
れたとき、ＡＴＣ80により主軸110にアクチュエータ200
を装着させ、そのアクチュエータ200により保持治具付
パレット50の保持治具20、30、40に必要に応じて回転を
入力することでワーク１を保持させる。また、制御盤15
0は、ワーク１が他品種のものに切り替えられるときに
は、主軸110の回転を制御することによりアクチュエー
タ200の減速出力を加減し、少なくとも１つの運動変換
機構32のクラッチ部材33、34、35を所定割出し位置に回
動させ、当接部材31を切り替え後のワーク１に対応する
クランプ基準位置に位置決めするようになっている。す
なわち、保持治具付パレット50は、アクチュエータ200
から運動変換機構22、32、42への入力回転を加減するこ
とにより、概略形状が類似する多品種のワーク１に対応
可能である。

【００２７】なお、図１〜図８において、55は所謂びび
り止め用のクランプユニット、321は保持治具付パレッ
ト50を加工テーブル300上にクランプする公知のクラン
パユニット、322は保持治具付パレット50を加工テーブ
ル300上の所定位置に位置決めする位置決めピンであ
る。次に、作用を説明する。

【００２８】まず、保持治具付パレット50がパレット搬
送装置60によって加工テーブル300上に搬送され、位置
決め穴13を位置決めピン322に係合させることで所定位
置に位置決めされると、クランパユニット321によって
保持治具付パレット50が加工テーブル300上にクランプ
される。次いで、ＡＴＣ80によって主軸110にアクチュ
エータ200を装着した後、加工機本体100の主軸110を
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動させ、締付け部240のク
ラッチ部材241をクラッチ部材23に噛み合せてこれを緩
み側に回転させ、結合検出手段270の検出情報に基づい
て放射方向移動部材21Ａ、21Ｂを原点位置まで戻す。

【００２９】次いで、主軸110を移動させ、締付け部240
のクラッチ部材241を保持治具30のクラッチ部材33、3
4、35順次に噛み合せてこれらを緩み側に回転させて、
結合検出手段270の検出情報に基づいて当接部材31を原
点位置まで戻すとともに、保持治具40のクラッチ部材4
3、44、45を緩み方向に回転させて当接部材41を原点位
置に戻す。

【００３０】この状態においては、保持治具付パレット
50は装着可能な複数種のワーク１のうち任意のワーク１
を保持可能になる。次いで、アクチュエータ200の割出
しによってクラッチ部材33、34、35をそれぞれ所定割出
し位置に回動させることで複数のねじ部材132、134、13
6を調整し、当接部材31をワーク１に対応するクランプ
基準位置に位置決めする。

【００３１】このような当接部材31の基準位置への位置
決めが終了すると、段取り替えが終了する。次いで、ワ
ーク搬送装置70により保持治具付パレット50の受口部11
にワーク１の被保持軸部１ａを挿入するとともに、ワー
ク１の突出部１ｂが当接部材31に近接するようワーク１
をセットする。

【００３２】次いで、アクチュエータ200の締付け部240
により保持治具20のクラッチ部材23を締付け、パレット
本体10の軸方向基準面12に当接しているワーク１を所定
軸線上に位置決めするとともに、保持治具40のクラッチ
部材43、44、45を順次締め付けて当接部材41をワーク１
に押し付け、当接部材31、41によって突出部１ｂを挟持
されたワーク１が前記回転軸線回りの所定回転位置に位
置決めされ、保持治具付パレット50上の所定の加工位置
に固定される。

【００３３】次いで、ＡＴＣ80によりアクチュエータ20
0を主軸110から取り外し、アクチュエータ200をマガジ
ン81に収納した後、必要なツールＴをマガジン81から取
り出して主軸110に装着して、主軸110をＸ、Ｙ、Ｚ方向
に適宜移動させながらツールＴによりワーク１を所定形
状に加工する。また、１つのツールＴによる加工が終了
すると、ツールＴを次のものに取り替えて次工程の加工
を行なう。

【００３４】加工機本体100による必要な加工が全て終
了すると、ワーク１が保持治具付パレット50から取り外
される。すなわち、ＡＴＣ80により主軸110からツール
Ｔが取り外されてアクチュエータ200が再度装着され、
保持治具20および保持治具40のクラッチ部材23、43、4
4、45が緩められることにより、保持治具付パレット50
からワーク１が取り外し可能になる。そして、ワーク搬
送装置70によって加工済みの製品が所定の製品収納部に
移動される。

【００３５】次いで、同一の製品を加工する場合、上記
と同種のワーク１をワーク搬送装置70によって保持治具
付パレット50上に搬送し、そのワーク１の被保持軸部１
ａをパレット本体10の受口部11に挿入した後、保持治具
20のクラッチ部材23を締付け部240により締付けるとと
もに、保持治具40のクラッチ部材43、44、45を順次締め
付けてワーク１を保持治具付パレット50上の所定の加工
位置に固定して、上記と同様なツールＴによる加工を行
なう。

【００３６】必要数の同種のワーク１に対する加工が終
了すると、ワーク１を上記のものと概略形状の類似する
他品種のもの（例えば被保持軸部１ａや突出部１ｂは形
成されているが、被保持軸部１ａの径や突出部１ｂの位
置や向きが異なっているもの）に切り替えるが、このと
き、保持治具20のクラッチ部材23および保持治具40のク
ラッチ部材43、44、45は緩められた状態になっている。

【００３７】したがって、段取り替え時には、まず、最
初に説明したようにＡＴＣ80によって主軸110にアクチ
ュエータ200を装着した後、加工機本体100の主軸110を
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にそれぞれ移動させて締付け部240のク
ラッチ部材241を保持治具30のクラッチ部材33、34、35
順次に噛み合せてこれらを緩み側に回転させ、結合検出
手段270の検出情報に基づいて当接部材31を原点位置ま
で戻す。

【００３８】次いで、次のワーク１に対応するアクチュ
エータ200の割出しにより、当接部材31を次のワーク１
に対応する所定の基準位置に位置決めする。この状態に
おいて、ワーク搬送装置70により次の他品種のワーク１
が保持治具付パレット50に搬送され、セットされると、
保持治具20および保持治具40を締め付けてそのワーク１
を所定の加工位置に固定でき、このワーク１に対応する
加工が可能になる。

【００３９】なお、ワーク１の形状が大きく異なる場
合、そのワーク１に対応する保持治具付パレット50をパ
レット搬送装置60により加工テーブル300上に搬送して
セットし、上述の場合と同様な作業を行なってそのワー
ク１を所定形状に加工する。このように本実施例におい
ては、加工機本体100の主軸110に着脱可能なホルダ部21
0と該ホルダ部210の回転を減速する遊星歯車減速機構22
0とを有するアクチュエータ200を準備しておき、加工機
本体100の主軸110にこのアクチュエータ200と複数のツ
ールＴとのうちから任意のものを主軸110に装着できる
ようにしている。したがって、保持治具付パレット50に
位置決め用のアクチュエータを設けないで、保持治具2
0、30、40をすべてアクチュエータ200からの回転により
作動させることができ、加工テーブル300の周辺にアク
チュエータ作動用の流体配管や電気配線を引回したりそ
れらが加工テーブル300の姿勢変化に追従できるように
保持したりする必要がない。この結果、加工ステーショ
ン周辺の構成が簡素なものとなり、コストが低減され
る。

【００４０】また、本実施例では、アクチュエータ200
の締付け部240によって保持治具20、30、40の運動変換
機構22、32、42に回転を入力して保持治具付パレット50
にワーク１を保持させたり、運動変換機構22、32、42へ
の入力回転を加減してパレット本体10の受口径等を変化
させ多品種のワーク１に対応可能にしたりしている。し
たがって、保持治具付パレット50が概略形状の類似する
多品種の製品に共用できるものとなり、ワーク保持パレ
ットの種類（総数に比例する）を大幅に減らすことが可
能になって、加工システムにおけるパレット収納スペー
スを削減できるとともに、製品切換えのためにワークを
変更する度にパレットを入れ換えるといった手間を省く
ことができ、段取り替え時間が大幅に短縮される。しか
も、段取り替え専用の搬送装置や締付け装置を別設する
必要がないから、低コストの加工システムとなる。ま
た、アクチュエータ200をマガジン81内に収納し、ＡＴ
Ｃ80を利用して主軸110に着脱するから、一連の作業が
ＮＣプログラム制御により実行可能になる。

【００４１】さらに、アクチュエータ200を割り出すこ
とにより当接部材31を所定基準位置に位置決めできるか
ら、各製品の種類に対応して当接部材31が正確にかつ迅
速に位置決めされるとともに、パレット本体10に位置検
出器等のセンサ類を設ける必要がなく、それに付随する
配線等も不要である。したがって、パレット構成を簡素
化しつつ段取り替え時間を短縮することが可能になる。

【００４２】また、トルクセンサ250の検出情報に基づ
いて保持治具20、40を締め付けることによりワーク１の
保持力を歪みのない最適値にすることができる。したが
って、各製品の種類に対応して当接部材31を所定位置に
正確にかつ迅速に位置決めし、しかも最適なクランプ力
でワーク１を保持することができ、加工精度の向上を図
ることができる。

【００４３】また、加工機本体100が前記所定のワーク
加工位置に対し互いに直交する３軸方向に移動する主軸
110を有し、加工テーブル300が主軸110と直交する水平
軸線回りの傾動および主軸110と直交する垂直軸線回り
の旋回が可能であるから、ワーク１の姿勢を適宜選択す
ることで主軸110に装着したツールＴで加工テーブル300
上のワーク１を任意の方向から加工することができる。

【００４４】図９〜図11は請求項１〜４記載の発明に係
る加工システムの他の実施例を示す図である。なお、本
実施例は上述例の保持治具付パレット50に保持治具20に
代えて回転中心位置決め治具としての保持治具420を付
設したものであり、その他の構成は上述例と同様であ
る。図９、図10において、保持治具付パレット50のパレ
ット本体10に付設された保持治具420は、複数（例えば
４つの）の放射方向移動部材421Ａ、421Ｂ、421Ｃ、421
Ｄによりワーク１の被保持軸部１ａを所定の回転軸線上
に位置決めしてワーク１をセンタリングする受口径可変
の回転中心位置決め手段となっており、各放射方向移動
部材421Ａ、421Ｂ、421Ｃ、421Ｄはクラッチ部材23を介
してアクチュエータ200から回転を入力する運動変換機
構422によって駆動されるようになっている。

【００４５】具体的には、運動変換機構422は、パレッ
ト本体10に固定された固定ブロック431と、固定ブロッ
ク431の突出部431ａおよび内筒部431ｂに軸受432ａ、43
2ｂおよび432ｃを介して回転自在に支持されクラッチ部
材23と一体に連結された入力軸433と、入力軸433の内端
側に一体形成されたベベルギヤ434と、ベベルギヤ434に
噛合するよう固定ブロック431に軸受432ｄ、432ｅを介
して回転自在に支持されかさベベルホイール435と、ベ
ベルホイール435に図11に示すように形成された放射方
向駆動溝435ａに係合する複数のピン部材436Ａ、436
Ｂ、436Ｃ、436Ｄと、ピン部材436Ａ〜Ｄが軸直角方向
に嵌入されベベルホイール435の回転により各放射方向
移動部材421Ａ〜Ｄを放射方向に移動させるよう固定ブ
ロック431に摺動自在に案内された摺動部材437Ａ、437
Ｂ、437Ｃ、437Ｄと、摺動部材437Ａ〜Ｄ同士の間に配
設された放射方向移動部材421Ａ〜Ｄが最も外方まで移
動したとき（ワーク１の受口部11への挿入時）にワーク
１の被保持軸部１ａに当接するよう固定ブロック431に
装着された固定受口部材438Ａ、438Ｂ、438Ｃ、438Ｄ
と、を具備している。なお、上述例の軸方向基準面12に
代えて固定受口部材438Ａ〜Ｄのうち少なくとも３つの
基準面形成部からをワーク軸方向の基準面を形成するこ
ともできる。本実施例においても、アクチュエータ200
の締付け部240によって保持治具420の運動変換機構432
および保持治具30、40の運動変換機構32、42に回転を入
力して保持治具付パレット50にワーク１を保持させた
り、運動変換機構422、32、42への入力回転を加減して
パレット本体10の受口径等を変化させ多品種のワーク１
に対応可能にしたりすることができる。したがって、保
持治具付パレット50が概略形状の類似する多品種の製品
に共用できるものとなり、ワーク保持パレットの種類
（総数に比例する）を大幅に減らすことが可能になっ
て、加工システムにおけるパレット収納スペースを削減
できるとともに、製品切換えのためにワークを変更する
度にパレットを入れ換えるといった手間を省くことがで
き、段取り替え時間が大幅に短縮される。この結果、上
述例と同様の効果を得ることができる。

【００４６】なお、上記各実施例においては、アクチュ
エータ200の割出し動作によって当接部材31を位置決め
したが、これに限らず、複数の運動変換機構のうち少な
くとも１つの運動変換機構について各ブロックと各クラ
ッチ部材との間に挿入される所定厚さのスペーサを準備
しておき、各ブロックとクラッチ部材の間にそのスペー
サを挿入して、当接部材をＸ、Ｙ、Ｚの各方向について
ワーク１に対応するクランプ基準位置に位置決めするこ
ともできる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、加工機本
体の主軸に着脱可能なホルダ部と該ホルダ部の回転を減
速する減速機構とを有するアクチュエータを設け、この
アクチュエータと複数のツールとのうち任意のものを自
動工具交換装置により主軸に装着し、主軸の回転と移動
とによってアクチュエータによるワークの位置決め・ク
ランプあるいはツールによるワークの加工を行なうよう
にしているので、加工テーブル周辺に複数のワーククラ
ンプ用のアクチュエータやその配管、配線等を設ける必
要がなく、その配管や配線を加工テーブルの姿勢変化に
追従させる引回しにする必要もないから、加工ステーシ
ョン周辺の構成が簡素なものとなり、加工システムのコ
ストが低減される。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、回転中心位
置決め治具によりワークの被保持軸部を所定の回転軸線
上に位置決めするとともに、可変位置決め治具によりワ
ークを所定回転位置に位置決めするようにし、さらに、
その回転中心位置決め治具および可変位置決め治具の運
動変換機構に対する入力回転を加減することで、概略形
状が類似する多品種のワークに対応可能にしているの
で、一種類の保持治具付パレットを概略形状の類似する
多品種の製品に共用でき、パレットの種類を大幅に減ら
すことができる。この結果、製品切換えのためにワーク
を変更する度にパレットを入れ換えるといった手間を省
くことができ、段取り替え時間を大幅に短縮することが
できる。

【００４９】請求項３記載の発明によれば、アクチュエ
ータによりクラッチ部材を所定割出し位置に回動させて
当接部材をクランプ基準位置に位置決めするので、加工
する製品の種類に対応して当接部材を正確にかつ迅速に
位置決めでき、所定のワーク位置決め精度を保ちつつ段
取り替え時間を更に短縮し、パレット構成を簡素化する
ことができる。

【００５０】請求項４記載の発明によれば、加工機本体
が直交３軸方向に移動する主軸を有し、加工テーブルが
主軸と直交する水平軸線回りの傾動および主軸と直交す
る垂直軸線回りの旋回が可能なものとなっているので、
ワークの姿勢を適宜選択することで主軸に装着したツー
ルで加工テーブル上のワークを任意の方向から加工する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加工システムの一実施例の全体構
成を示す側面図である。

【図２】その一実例の平面図である。

【図３】その要部拡大平面図である。

【図４】その主軸にアクチュエータを装着したときの主
軸ヘッド部付近の側面断面図である。

【図５】その保持治具付パレットのワークセット状態を
示す一部断面を含む平面図である。

【図６】その保持治具付パレットの回転中心位置決め治
具の構成を示す断面図である。

【図７】その放射方向移動部材の先端面形状を示す図
で、(ａ)は２つの傾斜面を有する凹状の場合、(ｂ)は平
坦面の場合を示している。

【図８】その可変位置決め治具の運動変換機構の斜視図
である。

【図９】本発明に係る加工システムの他の実施例を示す
その保持治具付パレットの回転中心位置決め治具の断面
図である。

【図10】その回転中心位置決め治具の平面図である。

【図11】その回転中心位置決め治具の放射方向移動部材
を駆動するための溝形状を示す図である。

【符号の説明】

１ａ 被保持軸部 11 受口部 12 軸方向基準面 20 保持治具（回転中心位置決め治具） 21Ａ、21Ｂ 放射方向移動部材 22、422 運動変換機構 30、40 保持治具（可変位置決め治具） 31、41 当接部材 32 運動変換機構（少なくとも１つの運動変換機構） 33、34、35 クラッチ部材 42 運動変換機構 43、44、45 クラッチ部材 50 保持治具付パレット 60 パレット搬送装置 70 ワーク搬送装置 80 自動工具交換装置 100 加工機本体 110 主軸 111 ヘッド部 112 非回転部 131、133、135 ブロック 132、134、136 ねじ部材 141、143、145 ブロック 142、144、146 ねじ部材 200 アクチュエータ 210 ホルダ部 220 減速機構 230 胴体部 240 締付け部 300 加工テーブル 420 保持治具（回転中心位置決め治具） 421Ａ、421Ｂ、421Ｃ、421Ｄ 放射方向移動部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嘉悦 辰美 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッド部(111)に所定のツールが着脱され
   所定のワーク加工位置に対し相対移動する主軸(110)を
   有する加工機本体(100)と、 前記主軸(110)のヘッド部(111)に着脱可能に装着される
   ホルダ部(210)、該ホルダ部(210)の回転を減速する減速
   機構(220)を内蔵しホルダ部(210)の主軸(110)への装着
   時に加工機本体(100)の非回転部(112)に係止される胴体
   部(230)、並びに胴体部(230)の先端から突出し減速機構
   (220)からの減速出力により回転する締付け部(240)を有
   する締付け用のアクチュエータ(200)と、 前記ワーク加工位置の近傍に設けられた加工テーブル(3
   00)と、 パレット本体(10)および該パレット本体(10)に付設され
   回転入力によりワーク(１)を保持する保持治具(20、3
   0、40)を有する保持治具付パレット(50)と、 該保持治具付パレット(50)を加工テーブル(300)上に載
   置するパレット搬送装置(60)と、 ワーク(１)をワーク加工位置に搬送し保持治具付パレッ
   ト(50)にセットするワーク搬送装置(70)と、 前記アクチュエータ(200)および複数のツールのうち何
   れかを主軸(110)のヘッド部(111)に選択的に装着する自
   動工具交換装置(80)と、 を備え、 前記加工テーブル(300)上に載置された保持治具付パレ
   ット(50)に所定のワーク(１)がセットされたとき、前記
   自動工具交換装置(80)により前記主軸(110)に前記アク
   チュエータ(200)を装着し、該アクチュエータ(200)によ
   り前記保持治具付パレット(50)の保持治具(20、30、40)
   に回転を入力してワーク(１)を位置決めさせることを特
   徴とする加工システム。
2. 【請求項２】前記保持治具付パレット(50)の前記パレッ
   ト本体(10)が、前記ワーク(１)の所定形状の被保持軸部
   (１ａ)を挿入する受口部(11)と、該軸部(１ａ)の軸線方
   向の所定位置でワーク(１)に当接する軸方向基準面(12)
   と、を有し、 前記保持治具付パレット(50)に付設された保持治具(2
   0、30、40)が、放射方向移動部材(21Ａ、21Ｂ)によりワ
   ーク(１)の被保持軸部(１ａ)を所定の回転軸線上に位置
   決めする受口径可変の回転中心位置決め治具(20)と、ワ
   ーク(１)に当接する当接部材(31、41)によりワーク(１)
   を所定回転位置に位置決めする可変位置決め治具(30、4
   0)と、アクチュエータ(200)からの入力回転により放射
   方向移動部材(21Ａ、21Ｂ)および当接部材(31、41)を移
   動させる少なくとも２つの運動変換機構(22、32、42)
   と、を含んでなり、 前記運動変換機構(22、32、42)に対する入力回転を加減
   することにより概略形状が類似する多品種のワーク(１)
   に対応可能にしたことを特徴とする請求項１記載の加工
   システム。
3. 【請求項３】前記運動変換機構(32、42)のうち少なくと
   も１つの運動変換機構(32)に、前記アクチュエータ(20
   0)の締付け部(240)に係脱可能に結合するクラッチ部材
   (33、34、35)と、前記保持治具付パレット(50)のパレッ
   ト本体(10)上に設けられた固定又は摺動ブロック(131、
   133、135)と、これらのブロック(131、133、135)にねじ
   結合するとともにクラッチ部材(33、34、35)に連結され
   たねじ部材(132、134、136)と、を設け、 該運動変換機構(32)の噛み合いクラッチ部材(33、34、3
   5)を所定割出し位置に回動させることによって、前記当
   接部材(31)が所定のワーク(１)に対応するクランプ基準
   位置に位置決め可能であることを特徴とする請求項２記
   載の加工システム。
4. 【請求項４】前記加工機本体(100)が前記ワーク加工位
   置に対し互いに直交する３軸方向に移動する主軸(110)
   を有し、 前記加工テーブル(300)が前記主軸(110)と直交する水平
   軸線回りの傾動および前記主軸(110)と直交する垂直軸
   線回りの旋回が可能であることを特徴とする請求項１〜
   ３の何れかに記載の加工システム。