JPH08150536A - 加工物自動交換装置及びその交換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マニシングセンタの主軸に加工物交換用チャ
ックをＡＴＣ機能を用いて装着し、加工物を自動交換し
て、マシニングセンタを無人で連続稼動させる。 【構成】 マシニングセンタの主軸にＡＴＣ１８に格納
させた加工物交換用チャック１７を用いてマシニングセ
ンタのテーブル上に回転可能に配設した加工物ストッカ
１３及びバイス等から構成される加工物保持装置１４間
で加工物１５の授受を行なって加工物を無人連続自動加
工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマシニングセンタに係
り、特にマシニングセンタの加工物自動交換装置及びそ
の交換方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からＮＣ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃ
ｏｎｔｒｏｌ）フライス盤や中ぐりフライス盤等をベー
スにＡＴＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｏｏｌ ｃｈａｎ
ｇｅｒ：自動工具交換機構）をこれら機械に付加して、
加工物を一度ＮＣにセットすれば、あとは自動的に工具
を交換して、所定の加工を施す様に成されたマシニング
センタはよく知られている。

【０００３】図１３は、この様なマシニングセンタを用
いて連続的に且つ無人で自動加工した加工物を交換させ
る様に駆動される加工物交換装置の構成を示すものであ
る。

【０００４】図１３で１はマシニングセンタの例えばＮ
Ｃの中ぐりフライス盤等であり、２は主軸フィンガ、３
はテーブルフィンガ、４は芯押台であり、５は加工物交
換装置、例えば加工物専用ロボットを使用して加工物の
交換を行なうための専用ロボットを示している。この専
用の加工物交換装置５はベッド７上にマガジン装置６を
介し、油圧ユニット８で駆動される構成と成されてい
る。

【０００５】更に、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すものは
ＡＴＣに内蔵させた各種チャックの一例を示す斜視図を
示すもので、図１４Ａの９は多品種部品加工用チャック
であり、図１４Ｂの１０は穴明加工用チャックを示して
いる。これらの工具を用いて、加工された加工物は、専
用の加工物交換装置５によって加工物交換を行ない、連
続無人稼働を行なう様に成されている。

【０００６】又、この様な加工物交換装置５、例えば専
用のロボットを用いることなく、加工物をパレットに格
納し、パレット毎に交換する様な構成も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構成で説明
した様に加工物をパレット毎に交換する様な装置及びそ
の交換方法では、例えば既存のマシニングセンタがパレ
ットチェンジャを有していない仕様であれば、パレット
チェンジャ製造メーカーに委託して、これら構成を付加
することも可能であるが、高額な設備費と構造変更に伴
うマシニングセンタの稼働停止を必要とし、生産を停止
させなければならない弊害を発生する。

【０００８】更に、図１３で示した様な専用ロボットを
用いる場合は専用機と成るために、加工物の種類が混在
していると、段取りに多くの時間を要し、機械停止時間
が増加してコストアップにつながる等の問題があった。

【０００９】本発明は叙上の問題点を解決した加工物自
動交換装置及びその交換方法を提供しようとするもの
で、その目的とするところはマシニングセンタへの取付
及び据付が極めて簡単で機械の停止時間が短く、廉価に
構成可能なものを得るにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の加工物自動交換装置は、マシニングセンタ
のテーブル上に回転自在に配設された加工物ストッカ
と、上記テーブル上に配設された上記加工物を油圧で保
持可能な加工物保持手段と、上記マシニングセンタの自
動工具交換機構内に配設可能で該マシニングセンタの加
工用主軸に着脱自在に枢着可能な加工物交換チャックと
を具備し、上記加工物の加工開始及び終了時に上記自動
工具交換機構内から取り出された上記加工物交換チャッ
クを、上記主軸に挿着及び離脱させ、上記加工物ストッ
カより上記加工物保持手段位置及び該加工物保持手段よ
り該加工物ストッカ位置に自動的に加工物及び加工終了
済加工物を移動させる様に成したものである。

【００１１】本発明の加工物自動交換方法は、マシニン
グセンタのテーブル上に回転自在に配設された加工物ス
トッカ上の被加工物を該マシニングセンタの主軸に嵌着
した加工物交換チャックで把持する工程と、上記加工物
交換チャックで把持した被加工物を、該マシニングセン
タのテーブル上に配設した加工物保持手段上に移動して
所定加工を施した後に、該マシニングセンタの自動工具
交換機構内に収納した上記加工物交換チャックを、再び
上記主軸に枢着する工程と、上記加工物交換チャックに
より上記加工物保持手段上の加工終了済の加工物を把持
して上記加工物ストッカ上に移動する工程と、上記加工
物交換チャックにより上記回転可能な加工物ストッカを
回転させて所定位置に加工物を移動させる工程とより成
るものである。

【００１２】

【作用】本発明の加工物自動交換装置及び加工物自動交
換方法によればマシニングセンタのテーブル上に配設さ
せた加工物ストッカと加工物保持手段並びにＡＴＣ内に
格納した加工物交換チャックによって、加工時はＡＴＣ
から加工物交換チャックを取り出してマシニングセンタ
の加工用主軸に嵌着し、この主軸及び加工物交換チャッ
クを加工物ストッカ位置に移動して被加工物を把持した
後に保持手段位置に被加工物を移動して、被加工物を該
加工物保持手段に保持させた後に、加工物交換チャック
をＡＴＣ内に格納させ、ＡＴＣ内からの加工用工具をマ
シニングセンタの主軸に嵌着して、各種加工が行なわれ
る。

【００１３】被加工物の加工が終了すると、再びマシニ
ングセンタの主軸に加工物交換チャックがＡＴＣから取
り出されて嵌着され、加工物保持手段上に保持されてい
る加工の完了した加工物を把持し、主軸及び加工物交換
チャックを加工物ストッカ位置に移動して、加工の完了
した加工品を加工物ストッカ上に載置し、該加工物スト
ッカを所定角度回転させて、次の被加工物を再び把持し
て上記したと同様の加工動作を行う様に成されているの
で、ワークストッカはコンパクトで加工物交換チャック
はＡＴＣに内蔵可能で多種類の加工物に対応が可能とな
るだけでなく、モータ等の動力やマシニングセンタ内の
制御回路とのコントロール信号の授受も不必要なものが
得られる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の加工物自動交換装置及びその交
換方法を図１乃至図１２によって詳記する。

【００１５】先ず、図１によって、本例の構成を説明す
る。本例に用いるマシニンクセンタはＮＣの付加された
各種部品加工用の加工機で、この加工機本体１１のテー
ブル１２上に加工物ストッカ１３及び加工物保持装置１
４が配設され、マシニングセンタのＡＴＣ１８内に配設
した加工用工具チャック１９と共に加工物交換用チャツ
ク１７が配設されている。加工物１５は加工物ストッカ
１３上に載置され、ＡＴＣ１８内の加工物交換用チャッ
ク１７は加工機本体１６の種軸に図２に示す様に嵌着さ
れる。

【００１６】上述の加工テーブル１２上に回動自在に配
設される加工物ストッカ１３の構成を図１０（Ａ）及び
図１０（Ｂ）で説明する。図１０（Ａ）は加工物ストッ
カの一部を断面とする側面図、図１０（Ｂ）は平面図を
示すものてある。

【００１７】同図に於いて、回転テーブル１３ａは円盤
状と成され、中心部に下方に延設した中心軸１３ｂを有
すると共に回転テーブル１３ａの所定円周上に深さ方向
の断面がＶ字状と成されたクリック溝１３ｃを、本例で
は図１０（Ｂ）のように円周４等配の９０度の角度位置
に形成する。このクリック溝１３ｃは後述する加工物或
は被加工物の回転テーブル１３ａ上への載置数に応じて
適宜角度位置に選択される。

【００１８】又、回転テーブル１３ａの外周部の一側端
に突出片１３ｄを設け、該突出片１３ｄにテーブル回転
用テーパ孔１３ｅを穿設する。

【００１９】台座１３ｆは下端にフランジ部１３ｇを有
する略々円柱状と成され、回転テーブル１３ａの下端に
延設した中心軸１３ｂに遊嵌する中心孔１３ｉを有し、
更に、クリック溝１３ｃと対応する円周上に台座１３ｆ
の上面から下方に穿設したメクラ穴１３ｈ内にコイルス
プリング１３ｊを挿着して位置決めボール１３ｋをメク
ラ穴１３ｈ内で上下摺動自在に配設する。フランジ部１
３ｇの４等配角度位置にはテーブル固定用孔１３ｍが形
成され、加工機本体１１の加工テーブル１２に螺子を介
して螺合される。尚、台座１３ｆの上面と中心孔１３ｉ
にはベアリング１３ｎが配設され。台座に対して回転テ
ーブル１３ａが中心軸１３ｂを中心に回転自在に枢着さ
れてれいる。

【００２０】又、後述するテーブル回転用テーパ孔１３
ｅにピンを挿入して回転テーブル１３ａを所定方向に回
転させると、位置決めボール１３ｋが回転テーブル１３
ａの下端に設けられたメクラ穴１３ｈにクリックモーシ
ョン的に嵌合して所定角度範囲内で回転テーブル１３ａ
を停止させることができる。

【００２１】更に、加工テーブル１２上に固定される加
工物保持装置１４は既存の油圧バイス等であり、油圧シ
リンダによって加工物１５を強力に保持する。例えば、
この加工物保持装置は津田工業株式会社製の油圧式ＶＦ
ファインマシンバイスであり、その構成の大要を図１１
に示す。

【００２２】図１１で加工物保持装置を構成する油圧式
ＶＦファインマシンバイスは１４ａがバイス本体であ
り、油圧で摺動する摺動部１４ｂと固定部１４ｃ間に加
工物１５を強力に保持する構成とされている。１４ｅの
油圧ホース接続口１４ｃにエアハイドロユニット１４ｆ
からの油圧ホース１４ｇを接続して摺動部１４ｂを移動
させて加工物をクランプする。

【００２３】エアハイドロユニット１４ｆにはレベルゲ
ージ１４ｈや給油口１４ｉ並びにエア供給口１４ｊを有
し、ハイドロバルブユニット１４ｋと空圧チューブを内
蔵したプレート被覆チューブ１４Ｌで連結されている。
尚、１４ｍは油圧ホース１４ｇの接続口である。

【００２４】ハイドロバルブユニット１４ｋはハンドバ
ルブ取付ボルト１４ｎでバイス本体１４ａに固定される
様に成され、ハンドル１４ｐの操作によりマニアル的に
加工物の解除及び締付けが可能と成されているが、本例
ではこのハンドル部分にスイッチを設けて電気的に「オ
ン」「オフ」制御させて加工物の解除及び締付けを行う
様に成される。

【００２５】更に、ＡＴＣ内に格納可能な加工物交換用
チャック１７の構成は、マシニングセンタの主軸テーパ
に適合した形状となされ、その先端部分はエア（液体）
にて開閉することが出来る把持用爪を有する。この把持
用爪はマシニングセンタ主軸端に設けたノズルによりエ
ア等を供給し、コントローラの電気信号で「オン」「オ
フ」制御が出来て把持用爪を開閉する様に成されてい
る。

【００２６】図１２はこの様な加工物交換用チャックを
示し、マシニングセンタの主軸に形成したテーパ穴に嵌
り合うテーパ軸１７ａの上端にはプルスタッド１７ｂを
有し、下端にはオリエンテンションリング１７ｃが設け
られ、このオリエンテンションリングの下端に形成され
たケーシング１７ｄにはエアブロック１７ｅがＬ字状に
突出され、このエア用ブロック１７ｅのエア通路はケー
シング１７ｄ内の中心部からエアチャック１７ｆに供給
される。

【００２７】エア用ブロック１７ｅにはマシニングセン
タの主軸に取り付けられたエアノズルからのエア１７ｈ
の供給を受ける様に成されている。エアチャック１７ｆ
は例えばＳＭＣ（燒結工業株式会社）製のＭＨＰ型平行
開閉エアチャックの如きもので把持用爪１７ｇで加工物
１５を把握する様に成されている。

【００２８】次に図１乃至図９を用いて、本例の加工物
自動交換方法を詳記する。

【００２９】先ず、マシニングセンタのＡＴＣ１８内に
図１２で説明した、例えば種類の異なる複数の加工物に
対応した複数の加工物交換チャック１７を他の加工用工
具チャック１９と共に格納して置く。更にマシニングセ
ンタの加工テーブル１２上に回転自在に枢着した加工物
ストッカ１３上に図１の様に加工物１５を載置する。

【００３０】次に図２に示す様にマシニングセンタが有
するＡＴＣ機能及びオリエンテンション機能を用いてＡ
ＴＣ１８から所定の加工物交換用チャック１７をピック
アップしてマシニングセンタの主軸１６に加工物交換用
チャック１７をテーパ軸１７ａ及びオリエンテーション
リング１７ｃ等を介して嵌挿固着する。

【００３１】主軸１６へ加工交換用チャック１７を嵌着
した状態ではエアチャック１７ｆの先端の把握用爪１７
ｇはバネ等で開状態を維持しているが、図３に示す様に
主軸１６の端部に形成されたエアノズル２０からエア用
ブロック１７ｅにエアを吹き込むことで加工物交換用チ
ャック３の把握用爪１７ｇは閉状態となされる。

【００３２】従って、マシニングセンタのコントローラ
に基づいて主軸１６を加工物ストッカ１３位置まで移動
させ、加工物１３をエアの吹き込みによって把握用爪１
７ｇで挾着保持する。

【００３３】次に図４に示す様に、マシニングセンタの
コントローラの主軸移動指令に基づいて、主軸１６を加
工物１５と共に加工物保持装置１４位置に持ち来たし、
加工物交換用チャック１７のエア用ブロック１７ｅにエ
アノズル１８から吹き込むエアを遮断することで、把握
用爪１７ｇは開状態となり、加工物１５を加工物保持装
置１４上に載置する。ここで加工保持装置１４のバイス
の流体シリンダーに圧力を掛けて加工物１５をクランプ
する。

【００３４】次の工程ではマシニングセンタのＡＴＣ機
能を用いて、加工物交換用チャック１７をＡＴＣ１８内
に格納し、加工物１５を加工するための加工用工具チャ
ック１９を主軸１６に装着する。次に他の種類の加工用
工具チャック１９を用いて図５の様に加工を行ない所定
の加工が終了したら、再び図６の様にＡＴＣ１８内から
加工具交換用チャック１７をピックアップして主軸１６
に嵌着する。

【００３５】次に図７に示す様にマシニングセンタのコ
ントローラにより主軸１６及び加工物交換用チャック１
７を加工物保持装置１４の加工が完了した加工物１５Ａ
上に移動し、把握用爪１７ｇを閉じて加工物１５Ａを挾
着する。

【００３６】次に、図８に示す様に同じくマシニングセ
ンタのコントローラによって、主軸１６を加工物ストッ
カ１３上に移動して加工の完了した加工物１５Ａを把握
用爪１７ｇを開いて加工物ストッカ１３の回転テーブル
１３ａ上に載置する。

【００３７】次に図９に示す様に加工物交換チャック１
７をＡＴＣ１８に格納し、同じく１８内に格納されてい
る加工物ストッカ回転用アダプタ２１にＡＴＣ機能を用
いて交換して、該加工物ストッカ回転用アダプタ２１の
テーパピンを図１０で説明した突出片１３ｄに形成した
テーブル回転用テーパ孔１３ｅに挿入してコントローラ
の主軸移動指令に基づいて加工物ストッカ１３の回転テ
ーブル１３ａを回転させると位置帰路ボール１３ｋが割
り出し位置のクリック溝１３ｃに係止されて停止する。

【００３８】以降、図１乃至図９で説明した動作を繰り
返すことで加工物ストッカ１３上に載置されているすべ
ての加工物を無人状態で加工することが出来る。

【００３９】本発明の加工物自動交換装置及びその交換
方法は、上述の様に構成し動作するので加工物の交換装
置を持っていないマシニングセンタでも加工物交換が自
動化出来るだけでなく、加工物ストッカがコンパクトで
構造も簡単で廉価に構成出来て、マシニングセンタのコ
ントローラと加工物自動交換装置間での制御信号の授受
は必要がなく、モータ等の動力も不要である。更に、加
工物交換用チャックや加工物ストッカ回転アダプタ等も
ＡＴＣ内に格納出来、且つ多種類格納可能なため、多種
類の加工にも対応出来てマシニングセンタを連続的に無
人稼働させることが出来る。

【００４０】

【発明の効果】本発明の加工物自動交換装置及びその交
換方法によれば、加工物交換装置を持たないマシニング
センタであっても、短時間に且つ低コストで加工物の連
続した自動交換装置に改良可能であり、夜間、休日等無
人稼働が出来て加工物のコストを大幅に引き下げること
が出来る。更に、主軸に取りつけられる加工物交換用チ
ャックは、複数個、ＡＴＣ内に格納出来るので異種類の
加工物に対応出来る加工物自動交換装置及びその交換方
法が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工物自動交換装置の略線的構成説明
図である。

【図２】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（１）である。

【図３】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（２）である。

【図４】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（３）である。

【図５】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（４）である。

【図６】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（５）である。

【図７】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（６）である。

【図８】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（７）である。

【図９】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換方
法説明図（８）である。

【図１０】本発明の加工物自動交換装置及び加工物交換
方法説明図（９）である。

【図１１】本発明の加工物自動交換装置及びその交換方
法に用いる加工物ストッカの構造図であり、（Ａ）は一
部側断面図、（Ｂ）は平面図である。

【図１２】本発明の加工物交換装置及びその交換方法に
用いるバイスの一例を示す斜視図である。

【図１３】本発明の加工物交換装置及びその交換方法に
用いる加工物交換用チャックの構成図である。

【図１４】従来のマシニングセンタと加工物交換装置の
構成図である。

【符号の説明】

１２ 加工テーブル １３ 加工物ストッカ １４ 加工物保持装置 １５ 加工物 １６ 主軸 １７ 加工物交換用チャック １８ ＡＴＣ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マシニングセンタのテーブル上に回転自
   在に配設された加工物ストッカと、 上記テーブル上に配設された上記加工物を油圧で保持可
   能な加工物保持手段と、 上記マシニングセンタの自動工具交換機構内に配設可能
   で該マシニングセンタの加工用主軸に着脱自在に枢着可
   能な加工物交換チャックとを具備し、 上記加工物の加工開始及び終了時に上記自動工具交換機
   構内から取り出された上記加工物交換チャックを、上記
   主軸に挿着及び離脱させ、上記加工物ストッカより上記
   加工物保持手段位置及び該加工物保持手段より該加工物
   ストッカ位置に自動的に加工物及び加工終了済加工物を
   移動させる様に成したことを特徴とする加工物自動交換
   装置。
2. 【請求項２】 マシニングセンタのテーブル上に回転自
   在に配設された加工物ストッカ上の被加工物を該マシニ
   ングセンタの主軸に嵌着した加工物交換チャックで把持
   する工程と、 上記加工物交換チャックで把持した被加工物を、該マシ
   ニングセンタのテーブル上に配設した加工物保持手段上
   に移動して所定加工を施した後に、該マシニングセンタ
   の自動工具交換機構内に収納した上記加工物交換チャッ
   クを、再び上記主軸に枢着する工程と、 上記加工物交換チャックにより上記加工物保持手段上の
   加工終了済の加工物を把持して上記加工物ストッカ上に
   移動する工程と、 上記加工物交換チャックにより上記回転可能な加工物ス
   トッカを回転させて所定位置に加工物を移動させる工程
   とより成ることを特徴とする加工物自動交換方法。