JPH077077Y2 - マシニングセンタの自動ワーク交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、マシニングセンタの自
動ワーク交換装置に関し、特にマシニングセンタが備え
ている移動テーブル及び主軸の３軸制御機能を利用し
て、該マシニングセンタに付設したワークマガジンと、
前記マシニングセンタのワーク割出し保持装置との間で
複数のワークを取り付けたホルダ付き治具を交換するよ
うにした自動ワーク交換装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動ワーク交換装置について
は、例えば特開昭６１−２９３７４９号及び特開昭６２
−２６４８４５号公報に記載されたようなものが存在す
る。

【０００３】上記の装置は、既存のマシニングセンタが
備えている制御機能を利用してワークの自動交換を行な
うので、ワーク交換に専用の制御装置を設ける必要がな
く、設備費を大幅に節約できるといわれている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】一方、上記従来の装置
では、ワークマガジンが工作機械の移動テーブルと共に
移動するように構成されているので、多数のワークを収
容したワークマガジンの大きな重量が常時、移動テーブ
ルに負荷され、機械の精度に悪影響を及ぼすばかりでな
く、前記移動テーブルの移動に余分な動力を必要とする
という点と、ワーク加工の際、切削油などの飛散を防止
するカバーが設けられない点などいくつかの問題点があ
った。

【０００５】本考案は、上記の問題点を解決すべくなさ
れたもので、ワークマガジンは工作機械から離して設置
しながら、前記工作機械が備えている移動テーブル及び
主軸の同時３軸制御機能を有効に利用して、ワークを自
動交換できるようにした自動ワーク交換装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案の自動ワーク交換装置は、前記移動テーブ
ルに受け渡し用ロボットハンドが設けられる一方、前記
ワークマガジンが前記マシニングセンタから離して設置
され、かつ、前記受け渡し用ロボットハンドに向かって
前進後退移動して、前記受け渡し用ロボットハンドとの
間で前記ホルダ付き治具を受け渡すように構成されてい
ること、さらに、前記ホルダ付き治具が前記受け渡し用
ロボットハンドから前記主軸ロボットハンドに受け渡さ
れた後、前記主軸ロボットハンドから前記ワーク割出し
保持装置に受け渡して保持されるように構成されている
ことを特徴とする。

【０００７】前記ホルダ付き治具は、前記マシニングセ
ンタのワーク割出し保持装置にハースカップリングを介
して保持すると共に、前記ワーク割出し保持装置に対向
して配設した心押し台のセンタで押圧して、両持ち状態
に支持することが好ましい。

【０００８】

【作用】上記構成により、ワークマガジンに収容され、
所定の受け渡し位置に割出された前記ホルダ付き治具
は、前記ワークマガジンの前進移動によって、移動テー
ブル上の前記受け渡し用ロボットハンドに受け渡され
る。続いて、前記移動テーブルのＸ軸及びＹ軸方向への
移動と、前記主軸のＺ軸方向への移動とによって、前記
ホルダ付き治具は、前記受け渡し用ロボットハンドから
前記主軸ロボットハンドに受け渡されたのち、該主軸ロ
ボットハンドから前記ワーク割出し保持装置に受け渡し
て保持せしめられる。この状態において、前記ホルダ付
き治具に固定されたワークは所定の加工工程を経て逐次
加工される。全てのワークの加工が完了すると、上記し
た受け渡し手順の逆の順序を経て加工済みワークを取り
付けた前記ホルダ付き治具は再び前記ワークマガジンの
所定位置に収容される。

【０００９】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１０】図１は本考案による自動ワーク交換装置を
備えたマシニングセンタの要部側面図を示し、図２は同
平面図を示している。マシニングセンタ１は、ベッド２
上をＸ軸方向（左右）及びＹ軸方向（前後）に移動可能
な移動テーブル３と、該移動テーブル３上に載置され、
Ｘ軸方向に移動可能なサブテーブル３ａと、Ｚ軸方向
（垂直）に移動可能で、かつ回転自在の主軸４とを備え
ている。また、移動テーブル３にはワーク割出し保持装
置５が固装され、該ワーク割出し保持装置５にＸ軸方向
に対向して心押し台６が配設されている。

【００１１】主軸４には後述するホルダ付き治具２０を
把持する主軸ロボットハンド７が着脱自在に装着されて
いる。該主軸ロボットハンド７は、マシニングセンタ１
が備えている図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）に
より工具マガジン（図示せず）に収容した工具と交換可
能になっている。サブテーブル３ａには受け渡し用ロボ
ットハンド８が固装されている。

【００１２】ワークマガジン１０は、マシニングセンタ
１から離してその近傍位置に設置されている。該ワーク
マガジン１０は、基台１１に載置したマガジン本体１２
に多数のカップ１４を一定ピッチに連結した無端チェイ
ン１３が配設され、各カップ１４を所定の受け渡し位置
Ａに割出し可能となっている。また、マガジン本体１２
は基台１１に対してリニアガイド１５を介してＹ軸方向
に摺動自在に取り付けられていて、受け渡し位置Ａに割
出されたカップ１４に装着されているホルダ付き治具２
０（図２参照）を受け渡し用ロボットハンド８に向かっ
て前進、後退移動させ得るようになっている。各カップ
１４は、図４に示すように、ホルダ付き治具２０を着脱
自在に装着して保持するために、テーパ穴１６と、ばね
１７により付勢されているボールクランプ１８とを備え
ている。

【００１３】ホルダ付き治具２０は、多数のワーク（図
示せず）を取り付けた治具本体２１の一端にホルダ２２
を一体的に設けた構造である。ホルダ２２は、図４に示
すように、主軸ロボットハンド７及び受け渡し用ロボッ
トハンド８の把持部となる環状溝２４及び回り止めキー
溝２５を設けたフランジ部２３と、該フランジ部２３に
連設した短いテーパ嵌合部２６と、該テーパ嵌合部２６
の端面に突設したプルスタッド２７とを有し、かつフラ
ンジ部２３の端面にハースカップリングＣ１の歯部２８
がリング状に形成されている。また、フランジ部２３の
端面に位置決めキー２９が固着されていて、該キー２９
をカップ１４の入口端に設けた位置決め溝１９に係合さ
せることにより、ホルダ付き治具２０がカップ１４に位
置決め保持されるようになっている。

【００１４】ワーク割出し保持装置５は、図５に示すよ
うに、一定角度ずつ割出し回転される割出し円盤３０を
有し、該円盤３０に短い円筒状の支持体３１が固着され
ている。支持体３１は中心部分にホルダ付き治具２０の
プルスタッド２７が進入する空所３２を有し、かつ端部
に固着したリング体３３にハースカップリングＣ２の歯
部３４が設けられている。そして、リング体３３に外嵌
して固着したシールリング３５が歯部３４を覆ってい
る。該シールリング３５は歯部３４にホルダ付き治具２
０の歯部２８を噛み合わせたとき、噛み合い部分を密閉
する構造を有している。一方、支持体３１には接続口３
７を有するロータリーカップリング３６が回転自在に外
嵌されていて、接続口３７を通じて供給される圧空気が
支持体３１に設けた環状流路３８と歯部３４の谷に開孔
するエアブロー孔３９を通じてハースカップリングＣ
１、Ｃ２の歯部３４と歯部２８の噛み合い部分に吹き出
し、両歯部３４，２８の係合面を清掃するようになって
いる。

【００１５】主軸ロボットハンド７は、図６に示すよう
に、主軸４の嵌合穴にテーパシャンクホルダ（図示せ
ず）を介し挿入してクランプされるシャンク４０には支
持枠４１が固着され、該支持枠４１に２つ爪のフィンガ
４２と１つ爪のフィンガ４３が上下に相対向し、かつピ
ン４４を支点に回動自在に取り付けられている。両フィ
ンガ４２，４３はばね４５によって閉じ勝手に付勢され
ると共に、ストッパピン４６によって回動が制限されて
いる。支持枠４１には回り止め爪４７が固着されてい
る。

【００１６】受け渡し用ロボットハンド８は、図７に示
すように、サブテーブル３ａに固着突設した支柱５０に
支持枠５１が横方向に突出して固着され、該支持枠５１
に１つ爪のフィンガ５２と２つ爪のフィンガ５３とが上
下に相対向し、かつピン５４を支点に回動自在に取り付
けられている。両フィンガ５２，５３は、支持枠５１に
付設した復動油圧シリンダ５５のピストンロッド５６，
５６に連結され、同時に開閉動作を行なうようになって
いる。支持枠５１には回り止め爪５７が固着されてい
る。

【００１７】次に、上記構成からなる自動ワーク交換装
置の作動について説明する。

【００１８】先ず、ワークマガジン１０の無端チェイン
１３を駆動して交換すべきホルダ付き治具２０を受け渡
し位置Ａに移動させる。続いて、マガジン本体１２が受
け渡し用ロボットハンド８に向かって前進し、前記ホル
ダ付き治具２０のホルダ２２を受け渡し用ロボットハン
ド８で把持させる。このとき、受け渡し用ロボットハン
ド８のフィンガ５２がホルダ２２の環状溝２４に係合す
ると共に、フィンガ５３がホルダ２２のフランジ部２３
に係合し、かつ、キー５７が回り止めキー溝２５に係合
して、治具２０を定姿勢に把持する。続いて、移動テー
ブル３上に載置されたサブテーブル３ａがＸ軸方向に移
動し、治具２０をカップ１４から引き抜く。治具２０が
カップ１４から引き出されると、マガジン本体１２が図
１及び図２に示す位置に後退する。しかるのち、サブテ
ーブル３ａが主軸４にテーパシャンクホルダを介して挿
着された主軸ロボットハンド７の位置までＸ・Ｙ軸方向
に移動し、治具２０を受け渡し用ロボットハンド８から
主軸ロボットハンド７に受け渡す。この受け渡しは、図
８に示すように、主軸ロボットハンド７の２つ爪のフィ
ンガ４２がホルダ２２のフランジ部２３に係合すると共
に、１つ爪のフィンガ４３が環状溝２４に係合すること
によって、受け渡しロボットハンド８の両フィンガ５
２，５３と干渉することなく行なわれる。治具２０を主
軸ロボットハンド７に受け渡したロボットハンド８はア
ンクランプの状態となり、かつ、サブテーブル３ａが図
２に示す位置まで移動して待機位置に戻る。一方、治具
２０を把持した主軸ロボットハンド７がＺ軸方向に移動
し、治具２０のホルダ２２をワーク割出し保持装置５に
対向位置させる。このとき、ワーク割出し保持装置５及
び心押し台６を設置した移動テーブル３をＸ軸方向及び
Ｙ軸方向に移動して主軸ロボットハンド７との位置合わ
せを行ない、主軸ロボットハンド７に把持されている治
具２０のホルダ２２に設けたハースカップリングの歯部
２８をワーク割出し保持装置５側のハースカップリング
Ｃ２の歯部３４に接近させて、両歯部２８，３４を緩く
噛み合わせる。この状態で、接続口３７を通じて供給さ
れる圧空気がエアブロー孔３９から両歯部３４，２８の
噛み合い部分に吹き出し、両歯部３４，２８の係合面を
清掃する。続いて心押し台６のセンタにより治具本体２
１の端面を押圧して、両歯部２８，３４を完全に密着状
態に噛み合わせ、治具２０をワーク割出し保持装置５に
固定保持させる。この時、両歯部３４，２８の噛み合い
部分がシールリング３５によって密閉されるので、エア
ブロー孔３９を通じて供給される圧空気の圧力が上昇す
る。この圧力の上昇を圧力スイッチによって検出するよ
うにすれば、ハースカップリングＣ１，Ｃ２の噛み合い
を容易に確認することができる。この様に治具２０がワ
ーク割出し保持装置５に固定保持されたことを確認する
と、移動テーブル３を移動させることによって治具２０
を主軸ロボットハンド７から外す。しかるのち、マシニ
ングセンタ１のＡＴＣにより主軸ロボットハンド７と加
工工具（図示せず）とを交換し、該工具によって治具本
体２１に取り付けられているワーク（図示せず）を加工
する。このとき、ワーク割出し保持装置５の割出し操作
によって、ワークの複数面を加工することが可能であ
る。加工が完了すると、ＡＴＣにより再び主軸ロボット
ハンド７を主軸４に挿着して、上記と反対の動作を行な
い、治具２０をワークマガジン１０に戻す。以下、上記
動作を繰り返す。

【００１９】

【考案の効果】本考案は、上述のような構成を有してい
るので、マシニングセンタから離して設置したワークマ
ガジンに収容されているワークを、前記工作機械が備え
ている移動テーブル及び主軸の３軸制御機能を有効に利
用して自動交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る自動ワーク交換装置を備えたマシ
ニングセンタの要部側面図である。

【図２】同平面図である。

【図３】同主要構成部の斜視図である。

【図４】ワークマガジンの要部縦断側面図である。

【図５】ワーク割出し保持装置の要部縦断側面図であ
る。

【図６】主軸ロボットハンドの側面図（ａ）及び正面図
（ｂ）である。

【図７】受け渡し用ロボットハンドの正面図（ａ）及び
側面図（ｂ）である。

【図８】受け渡し用ロボットハンドから主軸ロボットハ
ンドにワークを受け渡す状態を示す要部の平面図であ
る。

【符号の説明】

１ マシニングセンタ ３ 移動テーブル ３ａ サブテーブル ４ 主軸 ５ ワーク割出し保持装置 ６ 心押し台 ７ 主軸ロボットハンド ８ 受け渡し用ロボットハンド １０ ワークマガジン ２０ ホルダ付き治具 ２１ 治具本体 ２２ ホルダ ２８，３４ ハースカップリングの歯部 ３５ シールリング ３９ エアブロー孔

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のワークを取り付けたホルダ付き治
   具が多数収容され、かつ所定の受け渡し位置に割出し可
   能となっているワークマガジンをマシニングセンタに付
   設し、前記マシニングセンタが備えている移動テーブル
   及び主軸の３軸制御機能を利用し、かつ、前記主軸に装
   着した主軸ロボットハンドによって、前記マシニングセ
   ンタに設けたワーク割出し保持装置と前記ワークマガジ
   ンとの間で前記ホルダ付き治具を交換するように構成さ
   れている自動ワーク交換装置であって、 前記移動テーブルに受け渡し用ロボットハンドが設けら
   れる一方、 前記ワークマガジンが前記マシニングセンタから離して
   設置され、かつ、前記受け渡し用ロボットハンドに向か
   って前進後退移動して、前記受け渡し用ロボットハンド
   との間で前記ホルダ付き治具を受け渡すように構成され
   ていること、さらに、 前記ホルダ付き治具が前記受け渡し用ロボットハンドか
   ら前記主軸ロボットハンドに受け渡された後、前記主軸
   ロボットハンドから前記ワーク割出し保持装置に受け渡
   して保持されるように構成されていることを特徴とする
   マシニングセンタの自動ワーク交換装置。
2. 【請求項２】 前記ホルダ付き治具のホルダは、前記主
   軸ロボットハンド及び受け渡し用ロボットハンドの把持
   部となるフランジ部と、該フランジ部に連設したテーパ
   嵌合部と、該テーパ嵌合部の端面に突設したプルスタッ
   ドとを有し、かつ前記フランジ部の端面にハースカップ
   リングの一方の歯部が環状に設けられており、 前記ワーク割出し保持装置は、前記ホルダのハースカッ
   プリングの歯部と噛み合う前記ハースカップリングの他
   方の歯部が設けられており、 前記主軸ロボットハンドにより把持した前記ホルダ付き
   治具のホルダを、前記両ハースカップリングの歯部を噛
   み合わせたのち、前記ワーク割出し保持装置に対向して
   配設した心押し台のセンタにより前記ホルダ付き治具の
   端面を押圧して、前記ホルダ付き治具を支持するように
   構成されている請求項１記載のマシニングセンタの自動
   ワーク交換装置。
3. 【請求項３】 前記ワーク割出し保持装置が、前記ハー
   スカップリングの両歯部の噛み合い部分を切削屑やクー
   ラントなどから保護するシールリングと、前記噛み合い
   部分を清掃する目的で圧空気を供給するエアブロー孔と
   を備えている請求項２記載のマシニングセンタの自動ワ
   ーク交換装置。
4. 【請求項４】 前記エアブロー孔内のエア圧上昇によっ
   て、前記ハースカップリングの噛み合いを確認、検出す
   るように構成されている請求項３記載のマシニングセン
   タの自動ワーク交換装置。