JPH0731250U - マシニングセンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用の装置を増設することなくワークの自動
着脱を可能にする。 【構成】 主軸ヘッド３にツールチェンジャフレーム４
を上下動自在に嵌装し、エアシリンダ５により上下方向
に駆動する。フレーム４に主軸ヘッド３を囲むようにエ
アシリンダ６，７を配設して下方の平行リンク機構８，
９を回動する。平行リンク機構８，９の先端に工具１，
把持具２を取り付け支持する。ワークＷを加工位置へセ
ットする場合は、フレーム４および平行リンク機構８，
９を作動させて主軸１２に把持具２を取り付けた後、主
軸１２を移動させてストッカのワークＷを把持具２によ
り把持し、加工位置へ移動して固定する。次いで、主軸
１２の把持具２を工具１に換えてワークＷを加工し、加
工が終了したら、再び主軸１２の工具１を把持具２に換
えて、加工位置のワークＷを把持しストッカへ運ぶ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ワークの供給と取り外しを自動的に行うことのできるコラム移動型 のマシニングセンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、マシニングセンタでは、ワークを連続加工する場合、ロボットやガント リローダを設置し、ワークをストッカ等から取り出して加工位置まで運び固定し 、加工が済んだワークを再び取り外して排出するようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ロボットやガントリローダは設置のための容積を要しマシニン グセンタ全体を大きくし、また、専用の制御装置を備えてマシニングセンタの制 御部と連動させるため制御が複雑になる等の問題があった。 本考案は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところ は、余分なスペースや制御を必要とせずに、しかも高速でワークの着脱を行うこ とができるマシニングセンタを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、３軸方向の移動が可能な主軸ヘッドと 、主軸ヘッドの周囲に主軸と平行に複数の工具マガジンを配設し、軸方向の移動 機構と平行リンク機構とにより工具マガジンに保持した工具を主軸に着脱する自 動工具交換装置とを備えたマシニングセンタにおいて、自動工具交換装置および 主軸への取り付けが可能であるとともに主軸へ取り付けられた状態でワークを把 持することができる把持具を工具マガジンの一つに保持させたことを特徴とする 。

【０００５】

【作用】

本考案においては、工具マガジンに把持具が保持されたことにより、自動工具 交換装置が作動して把持具が主軸へ取り付けられた状態で主軸ヘッドの移動と把 持具の把持動作を組み合わせることで、ワークの待機位置と加工位置の間の搬送 が可能になる。すなわち、自動工具交換装置により、ワークの着脱搬送時には把 持具が、ワークの加工時には工具がそれぞれ主軸に取り替えられることで、ワー クの搬送および加工が主に主軸の制御により連続して行われる。

【０００６】

【実施例】

以下、図に沿って本考案の実施例を説明する。 図１は本考案の第１の実施例に係るマシニングセンタの自動工具交換装置部に ついての構成および工具と把持具の交換動作を示す説明図である。図において、 Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向の移動が可能な主軸ヘッド３に、ツールチェンジャフレー ム４が上下動自在に嵌装され、フレーム４はエアシリンダ５により上下方向に駆 動される。また、フレーム４には、主軸ヘッド３を囲むようにエアシリンダ６， ７が配設され、それぞれ下方に接続されている平行リンク機構８，９を回動する 。平行リンク機構８，９の先端には、工具１，把持具２が取り付けられて平行に 支持されている。

【０００７】 これら工具１，把持具２が主軸ヘッド３の周囲に保持されて工具マガジンが形 成される。主軸ヘッド３とフレーム４の間にはバネ１１が装着されており、エア シリンダ５によりフレーム４が上昇する際の補助力として作用する。図１の左端 の最初の工程では、主軸１２に工具１が嵌着されており、このときフレーム４は 、エアシリンダ５により引き上げられて上方に位置している。この状態で、工具 １によるワーク（図示せず）の加工が可能である。ここで、工具１を取り外すた めにエアシリンダ５のロッドを前進させてフレーム４を下降させる。

【０００８】 すると、第２の工程のように、フレーム４に支持されている工具１が下降して 主軸１２から外れる。次に、工具１を待機位置へ移動するため、エアシリンダ６ のロッドを後退させる。すると、第３工程のように、平行リンク機構８の先端が 右上方に移動して、工具１が主軸１２の右横の待機位置へ移動する。さらに、エ アシリンダ７のロッドを前進させると、第４工程のように、平行リンク機構９の 先端が右下方に移動して、把持具２が主軸１２の左横の待機位置から主軸１２の 真下の位置へ移動する。

【０００９】 次に、把持具２を取り付けるために、エアシリンダ５のロッドを後退させてフ レーム４を上昇させる。すると、第５の工程のように把持具２の上部テーパ面が 主軸１２のテーパ穴へ嵌着して固定される。この状態で主軸ヘッド３をマシニン グセンタの数値制御により移動させるとともに把持具２の把持・解除動作を行わ せることで、ワークをストッカから取り出して加工位置にセットし、さらに加工 がすんだワークを加工位置から取り出してストッカへ戻すことが可能になる。ま た、把持具２を外して工具１に取り換えたい場合は、図１の逆の工程を経ること により交換される。

【００１０】 なお、図１では、説明の都合上、工具１と把持具２しか示していないが、主軸 ヘッド３の周囲には、さらに他の工具が取り付け可能である。また、把持具２は 、２個または３個の爪を備え、空圧または電磁力により爪を開閉する周知の構成 であり、これら動力供給用のケーブルまたはホースおよび動作検知用信号ケーブ ルが把持具２と主軸ヘッド３の間に配設される。また、把持具２には、他に真空 吸着式、マグネット式のものを用いることも可能である。

【００１１】 このようにして、主軸ヘッド３の周囲に配設される自動工具交換装置に工具の 代わりに把持具２を保持させ、工具を取り付けた場合と同じ要領で主軸１２を移 動させるとともに、把持具２の把持および解除の動作をマシニングセンタ本体側 の指令で制御することで、ワークを搬送することが可能になる。これらの制御は 、従来のマシニングセンタの数値制御内において充分に可能な範囲である。つま り、自動工具交換装置に把持具２を取り付けたことで、別途、ロボットやローダ を増設することなく、ワークの搬送および着脱が可能になる。

【００１２】 図２、図３は、本考案に係るマシニングセンタの第２の実施例であり、図２は テーブル部についての平面図であり、図３は図２のＡ矢視図である。図２におい て、テーブル２１の上面に、中心軸２２を中心にして回転可能な回転テーブル２ ３が支持されている。回転テーブル２３の奥側（図面上方）が作業面となり、固 定治具２０であるところの心押し台２４、エアチャック２５、回転割り出し装置 ２６が設置されている。

【００１３】 また、回転テーブル２３の手前側（図面下方）が段取り面となり、ワークスト ッカ２７が取り付けられている。ワークストッカ２７には、図３にも示されるよ うに、１組４本の平行ピン２８がワークＷの外形に合わせてそれぞれ挿入・支持 され、４３箇所のワーク支持部Ｓが形成されている。 次に動作について説明すると、先ず、図示された回転テーブル２３の位置でワ ークストッカ２７の、空のワーク支持部Ｓとなる１箇所を除いた４２箇所にそれ ぞれ３個ずつのワークＷを重ねてセットする。

【００１４】 次いで、回転テーブル２３を図示の位置から１８０度回転させて、ワークスト ッカ２７を主軸ヘッドが位置しているテーブル２１の奥側へ移動する。ここでワ ークストッカ２７の上方に位置する自動工具交換装置（図示せず）を図１のよう に作動させて、主軸１２に把持具２を取り付ける。次いで、把持具２を主軸１２ とともに移動することにより、ワークストッカ２７上のワーク支持部Ｓからワー クＷを把持して持ち上げる。ここで再び回転テーブル２３を１８０度回転させて 、図示のように、固定治具２０を奥の位置に戻す。

【００１５】 次いで、把持具２が把持しているワークＷを心押し台２４とエアチャック２５ の間に移動し、エアチャック２５を作動させてワークＷを加工位置にセットする 。次に、把持具２を上昇させて自動工具交換装置を作動させ、主軸１２の把持具 ２を外し工具１を取り付ける。次いで、主軸１２とともに工具１を固定治具２０ のワーク固定位置まで下降させてワークＷの加工を行う。加工が終了したら、主 軸１２を上昇させて、再び工具１を外して把持具２にかえ、さらに主軸１２を下 降させてワークＷを把持し、同時にエアチャック２５を解除して把持具２を上昇 させる。

【００１６】 次いで、回転テーブル２３を１８０度回転させて、ワークストッカ２７を奥側 に移動させる。さらに、ワークＷを把持した把持具２を空いているワーク支持部 Ｓ上へ移動して把持具２を解除しワークＷをワーク支持部Ｓへ置く。次いで、新 たに未加工のワークＷのあるワーク支持部Ｓの位置へ把持具２を移動してワーク Ｗを把持し、以後の動作を繰り返してワークＷの加工を続ける。 この実施例の場合は、主軸の位置の下方へワークストッカ２７と固定治具２０ を交互に回転させることにより、ワークＷの加工位置への取り付けおよび取り出 しとワークＷの加工が、主軸の制御と回転テーブル２３の回転制御により行われ ることになる。それにより、主軸の水平方向の移動範囲が狭まり、その分、作業 効率が向上する。

【００１７】 図４、図５は、本考案に係るマシニングセンタの第３の実施例であり、図４は 加工部とワークの搬送経路を示す平面図であり、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図で ある。両図において、３１は本体ベースであり、ブラケット３２を介して固定治 具３０であるところの心押し台３３、エアチャック３４、回転割り出し装置３５ を支持している。図４において、本体ベース３１の手前側と右側には、Ｌ字形を したパレットコンベア３６が敷設さており、このコンベア３６によりワークＷを 載せた３０個のパレット３７が運ばれる。

【００１８】 固定治具３０の手前のコンベア３６は、ワークＷの着脱する部分を除いてダス トカバ３８に覆われている。コンベア３６上であって、固定治具３０のワーク固 定位置に近いところにダストカバ３８の開口部が形成され、この部分にパレット ３７を強制的に停止させるストッパ４１，４２が設置されている。このストッパ ４１，４２はマシニングセンタ本体の制御部（図示せず）からの指令により作動 する。

【００１９】 次に動作について説明すると、先ず、コンベア３６の固定治具３０手前の位置 に流れてきた未加工のワークＷを載せているパレット３７を、上手側のストッパ ４１により停止させる。次いで、固定治具３０のワーク固定位置の上方に位置す る自動工具交換装置（図示せず）を図１のように作動させて、主軸１２に把持具 ２を取り付ける。さらに、把持具２を主軸１２とともに移動して、ストッパ４１ により停止されているパレット３７からワークＷを把持して持ち上げる。

【００２０】 次に、把持具２を移動し、心押し台３３とエアチャック３４の間にワークＷを 運び、エアチャック３４を作動させてワークＷを加工位置にセットする。さらに 、把持具２を上昇させて自動工具交換装置を作動させ、主軸１２から把持具２を 外して工具１を取り付ける。次いで、主軸１２とともに工具１を固定治具３０の ワーク固定位置まで下降させてワークＷの加工を行う。加工が終了したら、主軸 １２を上昇させて再び工具１を外し、把持具２にかえる。次いで、主軸１２を下 降させてワークＷを把持し、同時にエアチャック３４を解除して把持具２を持ち 上げる。

【００２１】 次に、把持した把持具２を、下手側のストッパ４２により停止されている空の パレット３７上へ移動して把持を解除してワークＷをパレット３７へ置く。なお 、下手側のストッパ４２により停止されているパレット３７は、先にストッパ４ １の位置で未加工のワークＷを取り上げられたパレット３７が、ワークＷの加工 中にストッパ４１が解除されて次のストッパ４２の位置まで移動したものである 。また、このとき同様にして、ストッパ４１には次の未加工のワークＷが到達し て停止されている。

【００２２】 こうして加工がすんだワークＷを下手側のストッパ４２のパレット３７へ置い たら、ただちに隣の上手側のストッパ４１に停止されているパレット３７へ把持 具２を移動して、次の未加工のワークＷを把持し、以後の動作を繰り返してワー クＷの加工を続ける。また、加工がすんだワークＷを載せたパレット３７は、コ ンベア３６により右奥の位置まで送られて、ストッパ４３に停止される。この位 置で他のパレット３７とともに、ワークＷがまとめて取り出され、次の未加工の ワークＷがセットされる。

【００２３】 この実施例では、ワークＷの加工位置への取り付けおよび取り出しが、主軸の 制御とストッパ４１〜４３の制御により行われる。また、主軸１２の位置の下方 に固定治具２０とワークＷを載せたパレット３７とが近接して配置され、しかも 、第２の実施例のような回転テーブルの回転工程がないため、ワークＷのセット のための時間が短縮され作業効率が向上する。

【００２４】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、工具マガジンに把持具を保持させた自動工 具交換装置により工具と把持具を交互に主軸に取り付け、ワークの搬送および加 工を主に主軸の制御により連続して行うことが可能になる。 その結果、ワーク交換の自動化に従来必要であったロボットやガントリローダ が不要になり、その分制御が簡単になるとともにマシニングセンタの構成が小型 になる。また、そのため、ワークの着脱動作が高速となり、マシニングセンタの 全体の稼働率が改善されて生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る第１の実施例における自動工具交
換装置の構成および動作を示す説明図である。

【図２】本考案に係る第２の実施例の平面図である。

【図３】図２のＡ矢視図である。

【図４】本考案に係る第３の実施例の平面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ 工具 ２ 把持具 ３ 主軸ヘッド ４ ツールチェンジャフレーム ５〜７ エアシリンダ ８，９ 平行リンク機構 １１ バネ １２ 主軸 ２０ 固定治具 ２１ テーブル ２２ 中心軸 ２３ 回転テーブル ２４ 心押し台 ２５ エアチャック ２６ 回転割り出し装置 ２７ ワークストッカ ２８ 平行ピン ３０ 固定治具 ３１ 本体ベース ３２ ブラケット ３３ 心押し台 ３４ エアチャック ３５ 回転割り出し装置 ３６ パレットコンベア ３７ パレット ３８ ダストカバ ４１〜４３ ストッパ Ｓ ワーク支持部 Ｗ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 岩井田 勉 東京都品川区西五反田５−５−15 浜井産 業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３軸方向の移動が可能な主軸ヘッドと、
   主軸ヘッドの周囲に主軸と平行に複数の工具マガジンを
   配設し、軸方向の移動機構と平行リンク機構とにより工
   具マガジンに保持した工具を主軸に着脱する自動工具交
   換装置とを備えたマシニングセンタにおいて、自動工具
   交換装置および主軸への取り付けが可能であるとともに
   主軸へ取り付けられた状態でワークを把持することがで
   きる把持具を工具マガジンの一つに保持させたことを特
   徴とするマシニングセンタ。