JPH074712B2 - マシニングセンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はマシニングセンタに関し、特にワークホルダ
を水平方向に着脱可能に設置するＸ−Ｙテーブルとワー
クマガジンを備えたマシニングセンタに関するものであ
る。

従来の技術とその問題点 前述したタイプのマシニングセンタのワークマガジンに
おいては、ワークを取付けた多数のワークホルダは同一
水平面上に配置される。ワークホルダは通常ホルダの軸
が鉛直方向に向くようにワークマガジンに収容される。

一方、Ｘ−Ｙテーブルにおいてワークホルダはホルダ軸
が水平になるように取付けられる。

ワークチェンジャはワークマガジンに鉛直方向向きに収
容されたワークホルダを抜きとり、水平方向に向くよう
に回転しつつ、Ｘ−Ｙテーブルまで移送する。

逆にワークチェンジャはＸ−Ｙテーブルに水平方向向き
に収容されたワークホルダを抜きとり、鉛直方向に向く
ように回転しつつ、ワークマガジンまで移送する。

ワークチェンジャはこれらの動作のための駆動機構と駆
動手段を必要とする。従ってその通常が複雑化、大型化
し、故障が起き易かった。

発明の目的 前述の従来技術の問題点を鑑み、本発明は簡単な構造を
持ち、ワーク交換を迅速に行え、駆動手段を少なくした
ワークチェンジャを備えたマシニングセンタを提供する
ことを目的としている。

発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は請求項１に記
載のマシニングセンタを要旨としている。

問題点を解決するための手段 本発明のマシニングセンタはワークホルダを水平方向に
取付ける構成のＸ−Ｙテーブル24を設け、 ワークを取付けた多数のワークホルダを鉛直方向に収容
して所定方向に送るワークマガジン３を設け、 上下方向と水平面内の一方向に移動可能な第１グリップ
手段51と、第１グリップ手段51を上下方向、一方向に移
動させる第1,2駆動手段48,39とを備えた第１ワークチェ
ンジャ４を設け、 第１かさ歯車74を持つ鉛直軸71と、鉛直軸71の回りに回
転可能に設けたケース72と、ケース72を鉛直軸回りに回
転させる第３駆動手段75〜78と、第１かさ歯車74にかみ
合う第２かさ歯車83を持ちケース72に回転可能に設けた
水平軸81と、この水平軸81に固定関係に設けたフィンガ
フレーム80と、フィンガフレーム80に回転可能に設けた
フィンガ軸84と、フィンガ軸84に固定関係に設けたロー
タリブラケット85と、ロータリブラケット85に設けられ
フィンガ軸84に関し対称な位置関係に配置された第2,第
３のグリップ手段86a,86bと、フィンガ軸84を回転させ
る第４駆動手段90とを備え、第２かさ歯車74が第１かさ
歯車の２倍の歯数をもち鉛直軸が180゜回転するとフィ
ンガフレーム80が90゜回転する構成の第２ワークチェン
ジャ５を設け、 未加工ワークを取付けたワークホルダがワークマガジン
３から第１ワークチェンジャ４、第２ワークチェンジャ
５を経てＸ−Ｙテーブル24に搬送され、反対に加工済ワ
ークを取付けたワークホルダがＸ−Ｙテーブル24から第
２ワークチェンジャ５、第１ワークチェンジャを経てワ
ークマガジン４に搬送されることを特徴とする。

作用 鉛直向きにワークマガジン３に設けられたワークホルダ
を第１ワークチェンジャ４で抜き取り、第２ワークチェ
ンジャ５に渡す。ワークホルダは第２ワークチェンジャ
５によって鉛直向きから水平向きに回転され、Ｘ−Ｙテ
ーブル24に水平向きに挿入される。このように、未加工
ワークを取付けたワークホルダがワークマガジン３から
Ｘ−Ｙテーブル24に搬送される。

水平向きにＸ−Ｙテーブル24に設置されたワークホルダ
は第２ワークチェンジャ５を経由して第１ワークチェン
ジャ４に渡される。この時第２ワークチェンジャ５は水
平向きのワークホルダを鉛直向きに回転する。ワークホ
ルダは第１ワークチェンジャ４によってワークマガジン
３に返去される。このように、加工剤ワークを取付けた
ワークホルダがＸ−Ｙテーブル24からワークマガジン３
に搬送される。

実 施 例 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明のマシニングセンタ１は第１図に示すように大別
するとマシニングセンタ本体２、ワークマガジン３、第
１及び第２ワークチェンジャ4,5から構成される。以下
では各構成要素を項目別に説明するが、第1,2ワークチ
ェンジャ4,5を中心に説明し、他の構成は周知のものを
採用できるので簡単に説明する。

［マシニングセンタ本体］ 第１図はマシニングセンタ１の正面図である。第２図は
マシニングセンタ本体２の側面図である。

ベッド10の上にコラム11が設けてある。コラム11にはス
ピンドルヘッド12が上下方向に移動可能に設けてある。
スピンドルヘッド12内にはスピンドル13が水平方向に配
置してある。スピンドル13はモータ14によって回転され
る。スピンドルヘッド12の上下移動はＹ方向送り手段に
よって行われる。

コラム11の上部にはツールチェンジャ15が設けてある。
ツールチェンジャ15は、２つのグリップ部をもつツール
チェンジャアーム16によって新旧２つのツールを交替す
る構成になっている。ツールチェンジャ15はエンドレス
タイプのツールマガジン17を備えている。ツールチェン
ジアームとツールマガジンの構成は周知であり、詳細は
簡単のために図示しない。

ベッド10の上にはサドル18がＺ方向に移動可能に設けて
ある。サドル18はＺ方向送り手段19によってＺ方向に移
動する。Ｚ方向送り手段19は送りネジ20、サドル下部に
固定したナット21、送りネジ20を回転するためのモータ
22を備えている。送りネジ20の両端はベアリングによっ
て支持されている。

サドルの側方にはスライドカバー23が設けてあり、サド
ルのＺ方向移動にあわせて伸縮して切屑や油の侵入を防
ぐ。

サドル18の上部にはＸ−Ｙテーブル24が設けてあり、こ
のテーブル24はＸ方向移動手段27によってＸ方向に移動
する。

テーブル24の横にはスライドカバー29が設けてある。

Ｘ方向移動手段27はＺ方向移動手段と同様に構成でき
る。

テーブル24の上部にはロータリステージ25が設けてあ
る。ロータリステージ25は図示しない回転手段によって
鉛直軸を中心に回転する構成になっている。ロータリス
テージ25は第２図に示すように断面Ｌ字型に形成されて
いて、ワークスピンドル26が水平方向に設けてある。ワ
ークスピンドル26はモータ28によって水平軸回りに回転
する。

ベッド10にはチップコンベア30、切削油トイ31、油タン
ク32が設けてある。また工作機械本体２の外側にはチッ
プガード９が設けてある。

［ワークマガジン］ 第７図はワークマガジン３の概観を示す斜視図である。
ワークマガジン３はドーナツ型にワークホルダを収容す
るエンドレスタイプの装置で、その上部に第１ワークチ
ェンジャ４が設置してある。

周知のワークマガジン３はワークを取付けた多数のワー
クホルダＨを鉛直向きに配置し、ワークホルダＨを順次
送る構成になっている。ワークマガジン３の中央上部に
第１ワークチェンジャ４が設置してある。また、ワーク
マガジン３はインデックス動作時にワークを検出するた
めの検出手段40を備えている。

［第１ワークチェンジャ］ 第5,6図は第１ワークチェンジャ４を示す一部断面をと
った側面図、上面図である。なお第5,6図でワークマガ
ジン３は簡単化して示している。

ワークマガジン３の上部にガイドベース43が固定してあ
る。ガイドベース43上にはリニアウェイ44を備えたスラ
イドベース45がＺ方向に移動可能に配置してある。スラ
イドベースはワークマガジン３に設けたシリンダ39のロ
ッド38に接続してあり、シリンダ39の作動によってＺ方
向に移動する。

スライドベース45には２本のガイドロッド46が鉛直方向
に固定してある。ガイドロッド46の上端には連結板47が
固定してあり、連結板47の上には油圧シリンダ48が設け
てある。

ガイドロッド46にはフィンガブラケット50が上下方向に
移動可能に設けてある。フィンガブラケット50の一方の
端部には１組の爪が設けてある。他の端部には円筒状の
ガイド体57が２個設けてあり、ガイド体57の穴にガイド
ロッド46が貫通している。

２個のガイド体の中間部にはロッドブラケット54が形成
してあり、そこには油圧シリンダ48のロッド49が固定し
てある。フィンガブラケットは油圧シリンダ48の作用に
より上下に移動する。

爪51の一端にはワークホルダＨの形状に合致した弓形形
状をもつホルダ支持部55a,55bが形成してある。爪51の
他端にはピニオン52が固定してある。２個のガイド体の
中間部、ロッドブラケット54の下方には薄型油圧シリン
ダ53が設けてある。シリンダ53のロッドにはラック軸56
が固定してあり、ラック軸54の先端にはラック58が形成
してある。ラック58は爪51に設けた１組のピニオン52と
かみ合っている。ラック58がシリンダ53によってＺ方向
に移動すると爪が開閉し、ワークホルダＨを開放・保持
する。

［第２ワークチェンジャ］ 第３図は第２ワークチェンジャ５の一部断面をとった側
面図、第４図は上図面である。第２ワークチェンジャ５
は第１図に示すように、テーブル24と第１ワークマガジ
ン40の中間位置、特にワークチェンジャ４からロータリ
ステージ25へワークホルダを搬送できる位置に設ける。

フレーム70の上部に形成したチェンジャ取付け台69に鉛
直軸71が固定してある。鉛直軸71の上部にはかさ歯車74
が取付けてある。

鉛直軸71の外側には全体的に円筒（又は角筒）形状のケ
ース72がベアリング73を介して、鉛直軸71に対し回転可
能に設けてある。ケース72の下部には平歯車75が固定し
てある。

チェンジャ取付け台69の上面には、シリンダ76が水平方
向に配置してある。シリンダ76のロッド77にはラック78
が形成してあり、ラック78は平歯車75にかみ合ってい
る。シリンダ76によってラック78が移動すると平歯車75
及びケース72が矢印Ｂ方向に回転する。

ケース72の上部には水平軸81がベアリング82,82′を介
して回転可能に設けてある。水平軸81の一端にはフィン
ガフレーム80が固定されている。軸81にはかさ歯車83が
固定してあり、このかさ歯車83は軸71上部のかさ歯車74
にかみ合っている。かさ歯車83の歯数はかさ歯車74の２
倍、つまり径が２倍、に設定してある。従ってかさ歯車
74が矢印Ｂ方向に180゜回転する時にかさ歯車83は90゜
回転する。

フィンガフレーム80は第3,4図に示すように２枚の側板
と水平軸81に固定された後板から構成される。

フィンガフレーム80の先端部にはフィンガ軸84が回転可
能に設けてある。フィンガ軸84は、水平軸81と鉛直軸71
を含む平面に直角に配置される。フィンガ軸84はフィン
ガフレーム80に設けた油圧ハイロータ90により回転す
る。

フィンガ軸84にはロータリブラケット85が固定してあ
り、ロータリブラケット85は両端部に２組の爪86a,86b
を備えている。２組の爪86a,86bは反対向きにかつフィ
ンガ軸84に関し対称に設けてあり、ワークホルダ42を一
方の爪では上向き、他方では下向きに保持する構成とな
っている。

ロータリブラケット85の端部にはロックプレート87が設
けてある。ロックプレート87には２つの切欠き87aが形
成してある。爪86の後端には切欠き87aに対応するフォ
ロワ89が設けてある。

ロックプレート87は薄型空圧シリンダ90に接続してあ
り、シリンダ90によって所定の巾でスライド可能であ
る。ロックプレート87はバネ88により一方向に加圧され
ている。爪86の間にもバネ91が設けてある。

シリンダ90を操作してロックプレート87を移動し、切欠
き87aがフォロワ89と並んだ時に爪86がアンロック状態
になる。このとき、ワークホルダの開放・保持動作を行
う。逆に第４図のように両者がオフセット位置にある場
合には爪86はロックされワークホルダ42を確実に保持す
る。

次に第８〜24図を参照してマシニングセンタ１の動作の
１例を説明する。

［第８図］ ワークマガジンを操作し次に加工すべきワークW2を装え
たワークホルダH2を位置P1にインデックスし、第１ワー
クチェンジャ４の爪51でワークW2を保持する。爪51の開
閉は薄型油圧シリンダ53により行う。第２ワークチェン
ジャはワークを受け取れる位置P2にあらかじめ待機させ
てある。なお、位置P1はワークマガジンにおけるワーク
交換位置である。油圧シリンダ48を作動し、ワークW2を
保持したままフィンガブラケット50をY₂方向に移動す
る。さらにシリンダ39を作動し、フィンガブラケットを
Z₁方向に移動する。なお、インデックス動作では検出手
段40を利用する。

［第９図］ 第８図の動作によってワークホルダH2（ワークW2）が第
２ワークチェンジャ５の爪86bの間に挿入される。この
とき爪86bはアンロック状態にしておき、挿入し終った
らロック状態にする。薄型油圧シリンダ53を作動して爪
51を開く。フィンガブラケット50をZ₂方向に移動する。
次にモータ90を作動してロータリブラケット85を矢印Ａ
方向に180゜回転する。

［第10図］ 第２ワークチェンジャ５のケース72を矢印B₁方向に180
゜回転する。ケース72の回転はシリンダ76を作動し、平
歯車75にかみ合ったラック78を移動させることにより行
う。このときかさ歯車74と83の作用により、フィンガフ
レーム80が90゜回転する。

［第11,12図］ 第12図は第11図を上から見た図である。前の動作により
ワークホルダH2は第11,12図に示す位置に移送される。
ロータリステージ25をこの位置まで移動し、さらに矢印
Z₂方向に移動する。ロータリステージ25には加工ずみワ
ークW1を取付けたワークホルダH1が設定してある。

［第13,14図］ 第14図は第13図を上から見た図である。前述の動作でワ
ークホルダH1が第２ワークチェンジャ５の爪86aに挿入
される。このとき爪86aはアンロック状態にしておき、
挿入した終ったらロック状態にする。

次に、ロータリステージ25を矢印X₁方向に移動する。こ
の移動の前にロータリステージ25におけるワークホルダ
H1の保持を解除しておく。

ロータリステージ25の移動が完了したら、モータ90を作
動してロータリブラケット84を矢印Ｃ方向に180゜回転
する。この回転によってワークホルダH1とH2及びワーク
W1とW2の位置が入れ替る。

［第15,16図］ 第16図は第15図を上から見た図である。ロータリテーブ
ル25をX₂方向に移動する。

［第17,18図］ 第18図は第17図を上から見た図である。前の動作によっ
てテーブルにワークホルダH2が挿入される。そしてワー
クホルダH2をテーブルにグリップ（クランプ）し、爪86
aをアンロックする。しかる後にロータリテーブル25をZ
₁方向に移動する。

［第19図］ ロータリテーブル25を十分にZ₁方向に移動したら、モー
タ90を作動してロータリステージ25を矢印Ｄ方向に180
゜回転する。

［第20図］ 前述の動作によってW1が第20図に示す位置に移動する。
この後ケース72を矢印B₂方向に180゜回転する。この時
かさ歯車74と83の作用によってフィンガフレームが90゜
回転し、ワークホルダの向きが水平向きから鉛直向きに
替わる。

［第21図］ 前述の動作によりワークホルダH1は第21図の位置に移動
する。この後第１ワークチェンジャ４のフィンガブラケ
ット50をZ₁方向に移動する。その時爪51は開いた状態に
しておく。

［第22図］ 爪51がワークホルダH1を保持できる位置までフィンガブ
ラケットが移動したら、爪51を閉じてワークホルダH1を
保持し、爪86aをアンロックする。しかる後、フィンガ
ブラケット50をZ₂方向、Y₁方向に移動する。

［第23図］ 前述のフィンガブラケット50の移動でワークホルダH1を
ワークマガジン３の所定位置に返去する。この後、フィ
ンガブラケット50をZ₂方向に少し移動する。

［第24図］ ワークマガジン３を作動して次に加工するワークW3を取
付けているワークホルダH3を位置P1にインデックスす
る。

発明の効果 本発明のマシニングセンタにおけるワークチェンジャは
簡単な構造をもち、ワークチェンジャ動作を迅速に行
え、故障が起きにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマシニングセンタを示す正面図、
第２図はマシニングセンタ本体を示す側面図、第３図は
第２ワークチェンジャの一部断面をとった側面図、第４
図は第２ワークチェンジャの上面図、第５図はワークマ
ガジンと第１ワークチェンジャを示す一部断面にとった
平面図、第６図は第５図の一部を上から見た上面図、第
７図はワークマガジンと第1,2ワークチェンジャの概観
を示す斜視図、第８〜24図はマシニングセンタの動作を
示す動作図である。 W1,W2,W3……ワーク H1,H2,H3……ワークホルダ １……マシニングセンタ ２……マシニングセンタ本体 ３……ワークマガジン ４……第１ワークチェンジャ ５……第２ワークチェンジャ 24……Ｘ−Ｙテーブル 39……第１駆動手段 48……第２駆動手段 51……第１グリップ手段 71……鉛直軸 72……ケース 74……第１かさ歯車 75……平歯車 76……シリンダ 77……ロッド 78……ラック 80……フィンガフレーム 81……水平軸 83……第２かさ歯車 84……フィンガ軸 85……ロータリブラケット 86a,86b……第2,第３グリップ手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークホルダを水平方向に着脱可能に設置
   するＸ−Ｙテーブル（24）を設け、 ワークホルダを鉛直方向に収容して所定方向に送るワー
   クマガジン（３）を設け、 上下方向と水平面内の一方向に移動可能な第１グリップ
   手段（51）と、第１グリップ手段（51）を上下方向及び
   一方向に移動させる第１および第２駆動手段（48,39）
   とを備えた第１ワークチェンジャ（４）を設け、 第１かさ歯車（74）を持つ鉛直軸（71）と、鉛直軸（7
   1）の回りに回転可能に設けたケース（72）と、ケース
   （72）を鉛直軸回りに回転させる第３駆動手段（76,77,
   78,75）と、第１かさ歯車（74）にかみ合う第２かさ歯
   車（83）を持ちケース（72）に回転可能に設けた水平軸
   （81）と、この水平軸（81）に固定関係に設けたフィン
   ガフレーム（80）と、フィンガフレーム（80）に回転可
   能に設けたフィンガ軸（84）と、フィンガ軸（84）に固
   定関係に設けたロータリブラケット（85）と、ロータリ
   ブラケット（85）に設けられフィンガ軸（84）に関し対
   称な位置関係に配置された第2,第３のグリップ手段（86
   a,86b）と、フィンガ軸（84）を回転させる第４駆動手
   段（90）とを備え、第２かさ歯車（83）が第１かさ歯車
   （74）の２倍の歯数をもち鉛直軸が180゜回転するとフ
   ィンガフレーム（80）が90゜回転する構成の第２ワーク
   チェンジャ（５）を設け、 未加工ワークを取付けたワークホルダがワークマガジン
   （３）から第１ワークチェンジャ（４）、第２ワークチ
   ェンジャ（５）を経てＸ−Ｙテーブル（24）に搬送さ
   れ、加工済ワークを取付けたワークホルダが反対の経路
   でつまりＸ−Ｙテーブル（24）から第２ワークチェンジ
   ャ（５）、第１ワークチェンジャ（４）を経てワークマ
   ガジン（３）に搬送されることを特徴とするマシニング
   センタ。