JPS59214524A - 交換型組立用機能ユニツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は工作機械にワーク組立機能、例えばボルト締付
け、ノック打ち等の機能を持たせることのできる交換型
組立用機能ユニットに関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 近年のＦＭＳ　（フレキシブル生産システム）化に伴い
、工作機械の一層の多目的化が要求され、工作機械の切
削、研削等の加工機能を拡大するため、加工用主軸部を
ユニット化し、この主軸ユニットを、工作機械のコラム
に沿って移動するサドルに着脱自在に装着する技術が開
発されている（例えば、特願昭５５−１０６４５９、特
開昭５７−１１４３３７　）。 ワークの切削加工においては、複数のワークを組合せ、
合せ加工を行うような、切削機械上で組立を行う場合が
ある。このような場合、従来は、−次加工済みのワーク
をそれぞれ工作機械から取外し、これらを作業者がノッ
クピン、ボルト等を用いて糺付けし、再び工作機械へ取
付けて合せ加］二を行っていた。このため、ワークの取
外し、組伺け、工作機械へ取付けた後の心出し等の作業
を要し、加工時間がかかるとともに、加工の自動化を図
る上でネックとな、っていた。 〔発明の目的〕 本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
工作機械にワークの組立機能を持たせることのできる交
換型組立用機能ユニットを提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明による交換型組立用機能ユニットは、前端間に組
立用工具の装着用開口が設けられ、工作機械のコラムに
沿って移動可能とされたサドルに着脱自在な機能ユニッ
ト本体と、この機能ユニット本体内に装着用開口に向け
て回転および軸方向移動可能に配設された作動軸と、機
能ユニット本体に増刊けられた作動軸の回転駆動用モー
タ、と、）機能ユニット本体内の作動軸後部位置に配設
され

【 ドーアー・・ン＝と、機能−＝・ト本体内の装着用開口付近に配設された組立用工具締付機構とを備えてなることを特徴としている。 本発明によれば、主軸ユニッ）Ｋより切削加工を行った工作機械に対し、この主軸ユニットと交換に＆Ｕ立用機能ユニットを装着し、続いてこの組立用機能ユニッ）Ｋ組立機能、例えばボルト締付けあるいはノック打ち機能等に応じて、所要の組立用工具をＡＴＯ’（自動工具交換装置）を用いて装着し、他の工作機械にチャッキングされているワークに対し、加工に必要なワ二りの組立て作業を行うことができる。 〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。 第１図は本発明による組立用機能ユニットの側断面図で
ある。図において符号１１は機能ユニット本体である。 機能ユニット本体１１は、工作機械のコラムに沿って移
動可能にされたサドルに対し着脱自在に装着可能であり
、その外部に装着用の窪み部（図示せず）およびカーピ
ックカップリング】２が設けられている。窪み部には、
例えば、特開昭５７−１１４３３７号（特願昭５５７１
０６４５９号）公報に開示されていると同様の手段、す
なわち油圧シリンダにより揺動される揺動ピンが挿入さ
れ、サドルに設けられたカーピックカップリングと機能
ユニット本体１１ニ設けられたカーピックカップリング
Ｊ２とが係合して、着脱自在に装着されるようになって
いる。機能ユニット本体１１の前端間１１ａには、後述
する組立用工具の装着される装着用量Ｃｌ１ｌｂが設け
られている。 機能ユニット本体１１内には、装着用開口１１ｂ［向け
て、作動軸１３が回転および軸方向移動可能に配設され
ている。作動軸１３の先端には、組立用工具３（］のピ
ストンロッド３１の後端に係合する係合部１３ａが形成
されている。この保合部１３ａは先端面とされ、断面が
正ｎ角形をしている。作動軸１３の中間部には、スプラ
イン１４が形成され、このスプライン１４と軸方向移動
可能に係合す、るスブラ、イン溝が形成された中間軸１
５に嵌合している。中間軸１５は機能ユニット本体１１
に設けられた軸受１６ａ。 １６ｂ　Ｋより、回転可能に両端支持され、この中間、
卿に嵌合されている。また、機能ユニット本体１１内に
は、中間軸１５と平行に動力伝導軸１９が、軸受２０ａ
　、　２０ｋｌにより回転可能に両端支持され、このＩ して連結されている。動力伝導軸１９ニは、動力伝導用
の小歯車２３ａおよび大歯車２’３ｂが嵌着され、さら
に小歯車２３ａと大歯車２３ｂの間に小歯車と大歯車の
糺合せからなる減速用中間歯車２４が、軸受を介して回
転可能に取付けられている。中間軸１５にも、小歯車と
大歯車の組合せからなる減速用中間歯車２５が、軸受を
介して回転可能に取付けられ、これらの歯車の絹合せに
より、駆動用モータ２１の回転速度を２段階変速して作
動軸１３に伝達し得るようにされている。符号２６は変
速用エアシリンダであり、先端に保合レバー２７の取付
けられたピストンロッド２８が進退移動可能に挿入され
ている。 ピストンロッド２８はエアシリンダ２６の前・後端に開
口された空気ボー）Ｅ、Ｆから供給される圧縮空気によ
り進退移動させられる。また、係合レバー２７は変速用
歯車１８の端部に設けられた係合溝１８ａ［挿入係合し
、ピストンロッド２８の進退移動により変速用歯車］８
を軸方向移動させて、噛合い歯車比の変更が行えるよう
になっている。 作動ｒＪｌｕ３の前方部は、逆加力用エアシリンダ２９
を挿通し、部分的に形成された大径部１３ｂが逆加力用
エアシリンダ２９のピストンとしての（幾能を有・し−
〔いる。逆加力用エアシリンダ２９の前端には空１（ ゛漁ボートＤが開口され、この、ｙ　−）　Ｄ−から圧
縮空゛、へ１ □気を供給することにより、作動軸１．３に後退移動方
向の力が作用するようＫなっている。 作動軸】３の後方部は、加力用エアシリンダ３３に挿入
され、加力用エアシリンダ３３内に配設されたエアーハ
ンマ３４と対向されている。 第２図は、この加力用エアシリンダ３３および内部に配
設されたエアーハンマ３４の詳細部分断面図である。加
力用エアシリンダ３３には、その前端から後端に向けて
、所定の位置に圧縮空気の供給、排気用の空気ボー）Ｇ
、Ｈ，Ｈ，Ｊが設けられている。エアーハンマ３４は、
加力用エアシリンダ３３内に軸方向に摺動自在に挿入さ
れたシリンダ３５と、このシリンダ３５内に軸方向に摺
動自在に挿入されたフリーピストン３６と、シリンダ３
５の前蓋３７および後蓋３８と、前蓋３７に摺動自在に
挿通保持されている打ちヘッド３９とから構成され、空
気ボー）１から供給された圧縮空気によりフリーピスト
ン３６が自励振動を発生するよう、シリンダ３５および
フシダ３５内にエアーハンマシリンダ内室ａ、ｉ、ｊが
形成されている。これらのエアー流通孔ｔ）、ｆ。 ｇ、ｍおよび環状溝ｃ、ｅ、ｈの位置ならびに形状ン３
６に自励揚動を発生させるため、フリーピストン摺動部
の直径は、前方部直径ｄ１と後方部直径ｄ２どが真なる
ように゛され、ｄｌ＜ｄ２とされている。また、エア−
ハンマ３４自体を前進あるいは後退させるために、加力
用エアシリンダ３３内には、エアーハンマ３４の後方お
よび前方に、それぞれ前進用空気室におよび後退用空気
室４が設けられており、前進用空気室ｋＶｃは空気ポー
トＪが、後退用空気室ｌＫは空気ボー）Ｇがそれぞれ開
口されている。 楼：能ユニット本体１１の装着用開口１１ｂＫ対し、交
換可能に装着される組立用工具３０は、ＡＴＯのクラン
プ部により把持される■溝の形成されている被把持部４
１を有するとともに、機能ユニット本体１１に連結され
るための連結部を有している。連結部は、機能ユニット
本体１１の前端とカニピックカップリング連結するため
のカーピックカップリング部４２および円周突起の形成
されたプルスタッドを受けるようにされている。クラン
プ機構４４は、エアシリンダ４５内に摺動自在に配設さ
れたヒ：ストンロッド４６、ピストンロッド４６の先端
に設けられたクランプ爪４７、ピストンロッド４６の前
方側のエアシリンダ４５内に配設されたクランプ用ばね
４８とプ・ら構成され、エアシリンダ４５の後方には空
気ポ、１１（ 一ン□′ダ４９内に軸方向に摺動自在に配設されたピス
トンロッド３１の前端面３１ａおよび後端ト３１ｂは平
面状とされている。また、エアシリンダ４９の前方部に
は、ピストンロッド３１の延長線上に打込み用ノックピ
ン５０カ保持されている。このノックピン５゜は、通常
複数本用いられ、適宜な取柄方法により組立用工具３０
に内蔵されている。また、エアシリンダ４９には、ピス
トンロッド３１を進退移動させるための空気ボー）Ａ、
Ｂが所要の位置関係で穿設されており、この空気ボー）
Ａ、ｌｌｊはカーピック４２の内径及びプルスタッド４
３の外径の間で機能ユニット本体とエアカップラにより
結合し、エアーの供給を行うようになっている。 なお、本実施例では、ノッ゛り打ち用の糺立用工具を示
したが、この他の組立用工具、例えばポルト締イ」け用
の組立用工具も装着可能である。この場合には、ピスト
ンロッド３１の前端面３１ａおよび後端面３１１）には
、締伺トルク伝達用の正ｎ角形断面部が形成されて′お
り、作動軸先端１３ａと嵌合しトルク伝達を行うように
なっている。 次にこのような構成からなる本実施例の作用について説
明する。 ４第３図は本発明による交換型組立用機能ユニソ’、ｊ
ｌ）　１０を用いてワークの組立て作業を行う例を示す
巾ｌ用状態図である。 この実施例において〔ま、２台の工作機械６０　、７０
を互いに対向するよう配置し、一方の工作機械６０にワ
ークをチャックする機能を有するチャック機能ユニット
１００を装着し、他方の工作機械７０に組立用機能ユニ
ット１０を装着しである。これらの機能ユニッ）　Ｚｏ
ｏ　、　１０は、工作機械のコラム６１　、７］に沿っ
て上下動可能に取付けられたサドル６２　、７２に対し
て着脱可能に装着されている。このサドル６２　、７２
への装着は、例えば特開昭５７−１１４３３７号（特願
昭５５−１０６４５９号）に記載されているように、サ
ドル６２，７２にガイドレール６３　、７３を水平方向
に増刊°けておき、このガイドレール６３　、７３に沿
って、機能ユニット本体１１の側面に設けられた複数の
ローラ６４　、７４を転がせながらサドル６２　、７２
を貫通するよう機能ユニット本体１１を挿入し、続いて
サドル６２　、７２側に固定された油圧シリンダによ１
２により結合される。 ゛ユニットを装着する。すなわち、チャック機能ユニッ
）１００Ｋは、チャック用爪６６ａを有するチャック６
６を装着し、組立用機能ユニッ）］、ＯＫは、組立用工
具３０を装着する。チャック機能ユニット１００のチャ
ック６６には、ワーク本体（例えばケーシング）６７と
取付用ワーク（例えばカバー）６８がチャッキングされ
る。このワークのチャッキングば、例え（′］次のよう
な作動により行うことができる。 すなわち、２つの工作機械６０　、７０とＴ字型を形成
するよう第３の工作機械を配設し、この第３の工作機械
によりチャック６６ニチヤツキングされているワーク本
体６７を加工する。続いて第３の工作機１１Ｑ、の主軸
ユニット（加工のために使用したユニット）を交換し、
ノック打ち用枳能ユニットを装着機械または第３の工作
機械を前進させることにより行うことが可能である。こ
のようＫして取付用ワーク６８が引掛けられた状態で、
工作機械６ｏのチャック機能ユニット１００は、工作機
械７ｏの組立用機能ユニノ）ＩＯＫ向い合う位置まで移
動する。（第３図に示す状態）。組立用機能ユニッ）Ｉ
ＯＫより、取付用ワーク６８をワーク本体６７に組立て
固定する作業が行われるが、通常この組立作業としては
、まずボルト締付は作業が行われる。この場合、組立用
工具３０としては、締付用ボルトの内蔵された組立用工
具が選択されて、機能ユニット本体１１の装着用開口１
１１）Ｋ装着される。２つの工作機械６０゜７０をそれ
ぞれ相ｉ動させて、ワーク６７、　、６８と組立用工具
３０の位置合せを行う。 次に空気ポー）Ｇより圧縮空気をエアシリンダ３３内の
空気室ｌＫ供給し、エアーハンマ３４を後退させて打ち
ヘッド３９を作動軸１３の後端より離すと同時に作動軸
１３を前方に押し出す。作動軸１３の先端保合部１３ａ
が組立用工具３０のビス′トンロッド３１の後端面に係
合しくボルト締付は用工具においてる。この場合（工具
内ピストン有効面積）＜（作動軸断面積）となる必要が
ある〕、さらにビストィロッド３１を押し進めることに
より、組立用工具３０の前方部に内蔵されている締付用
ボルトの頭部に設けられた六角穴に、ピストンロッド３
１の先端が係合するとともに、ボルトの先端をワークに
穿設されたねじ穴に当接さぜる。 この状態でモータ２１を駆Ｍ１すれば、歯車列を介して
動力伝達刺１１９０回転が作動軸１３に伝えられ、組立
用工具３０のピストンロッド３１および締付用ボルトを
回転させる。ボルトの回転動作に、作動軸１３の前進移
動によるボルトの押出し動作を糺合せろことにより、ボ
ルトの締付は動作が行われる。 この場合、歯車列は、第１図に示した糺合せとなってお
り、作動軸１３には低速高トルクが伝達される。 このボルト締付は作巣か終了すると“、クランプ機構４
４のエアシリンダ４５内に空気ボー）０から圧縮空気を
供給し、ピストンロッド４６を移動させてクランプ爪４
７によるクランプ状態を解除し、ＡＴＯを用いて組立用
仔、・能ユニット１０からボルト締伺用↓組立用工具を
外し、キリ加工可能な組立用、工具ガ十装着する。この
組立用工具には、キリ加工に用いられるドリルが保持さ
れており、このドリルの゛） ・・・〉”）ＰＫ圧縮空気を供給し、ピストンロッド２
８を後退させ、係合レバー２７ニより変速用歯車１８を
軸方向移動させて大歯車２３ｂと噛合せろ。これにより
、作動軸には高速低トルクが伝達される。 キリ加工が終了すると同様Ｋ　ＡＴＯを用いて清掃用工
具と交換し、キリ穴の清掃を行う。続いてＡＴＯを用い
てリーマ加工用の組立用工具と交換する。 リーマ加工用の組変用工具にはリーマが保持されており
、リーマの後端に作動軸】３の先端保合部】３ａを嵌合
し、回転駆動しつつ前進させることによりキリ加工によ
りあげられた下穴に対しリーマ加工がなされる。 リーマ加工後、ＡＴＣを用いて・清掃用工具で清掃後注
油工具で穴内注油した後ノック打ち用の組立用工具を交
換装着する。ノック打ち込み動作は、まず、空気ボート
Ｊから圧縮空気を供給し、エアーハンマ３４を前進させ
、作動軸１３を前進させて組立用工具３０内のピストン
ロッド３１を押し進め、組立用工具３０に内蔵されてい
る頭付きのノックピン５０を取付用ワーク６８に穿設さ
れたり−マ穴に当接させる。続いてエアーハンマ３４に
自励撮動を発生させノックピン５０の打ち込み動作を行
うが、このｍ、ｇを通り、シリンダ内室１およびｊＫ入
る。 シリンダ内室１．ｊの断面積差により、フリーピストン
３６は前進させられる。この場合、流通孔ｍが環状？Ｆ
ｔ　ｅを通過すると、シリンダ内室ｊには圧縮空気が供
給されなくなるが、シリンダ内室１［は圧縮空気の供給
が続けられ、フリーピストン３６に逆方向力が作用する
。しかしながら初期力が大きいため、フリーピストン３
６は逆方向力にかかわらず慣性により前進し続け、打ち
ヘッド３９の後面＋ｆｉ’Ｇキ１イ灯ねへ、１．　ト鴇
ｑπ崎頬力をハキる。これは作動軸１３に伝達され、ノ
ックピン５０に対し衝撃力が加えられる。フリーピスト
ン３６が打ちヘッド３９ニ衝突する位置において、シリ
ンダ３５の内室ａの流通孔すとフリーピストン３６の流
通孔ｍとが連通ずるようにしておくと、フリーピストン
３６の流通孔ｍ、ｇおよび内室ｊ内の残存圧縮空気は、
流通孔ｍより内室ａ、流通孔ｂ、環状溝Ｃを通り空より
フリーピストン３６は後退し、後蓋３８に当接しること
ばない。このようにしてフリーピストン３６の動作の１
サイクルが終了するが、空気ポートエからは常時圧縮空
気が供給されているので、フリーピストン３６は同様の
動作を繰返し、自励倣動としての連続動作を行う。 ノックピンの打込みにより、加工に必要な組立て作業は
終了し、続いてワーク本体６７と組立用ワ′−り６８と
の合せ加工、例えば中ぐり加工が行われる。この中ぐり
加工は、中ぐりバイトを備えた主軸ユニットを、工作機
械７ｏに組立用機能ユニット１０と交換に装着して行う
ことができる。この主軸ユニットの交換は、工作機械７
ｏの後部に設けられたユニット交換装置７６上に主軸ユ
ニッ）８０を載置しておけば比較、的容易に行うことが
できる。 合せ加工の終了後は、再び組立用機能ユニット１０を工
作機械７ｏに装着し、ノック抜き作業とボルト外し作業
を行う。ノック抜き作業は、組立用工′ができる。また
、ボルト外し作業は、前述したボ１ルト締伺は作業と反
対方向に作動軸、３を回転駆動ヤ 作動軸１３の後退移動を同時に行う必要がある。 なお、空気ポートＤは作動軸１３の前進速度が早過ぎた
り、その慣性の影響を少なくするためおよび作動軸１３
の後退用（工具から完全に離す為）Ｋ設けられており、
空気ボートＤに圧縮空気を供給して作動軸１３に逆方向
力を作用させるか、あるいは空気ボー）ＤＫ絞り弁を接
続しておき、この絞り弁を閉じることによりエアーダン
パとして作用させることができる。 また、組立用工具内には、組立用部品（ボルト、ノック
ビンなど）の有無検出や、ピストンロッドのストローク
検出のためのセンサー、あるいは作動用のエアシリンダ
などを糾込む必要があり、組立用工具３０と機能ユニッ
ト本体１１との当接面には、電気および空気回路の接合
器が設けられている。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、工作機−マ加工
、ボルト外し作業、ノヅク抜き作業等を］。 ・ｂｌうことができる。 本発明による組立用機能ユニットは、工作機械の高精度
３次元位置決め能力を利用し、複数の工作機械を絹合せ
ることにより、ワークの切削加工とともに、加工に必要
なワークの組立てを行うことのできる、いわゆる複合生
産システムにおいて用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による組立用機能ユニットの一実施例を
示す側断面図、第２図はエアーハンマの詳細断面図、第
３図は本発明の使用状態の一例を示す側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前端面に組立用工具の装着用開口が設けられ、工作
   機械のコラムに沿って移動可能とされたサドルに着脱１
   在な機能ユニット本体と；　前記機能ユニット本体内に
   、前記装着用開口に向けて、回転および軸方向移動可能
   に配設された作動軸と；　前記機能ユニット本体に取付
   けられた前記作動軸の回転駆動用モータと；　前記機能
   ユニット本体内の前記作動軸後方部位置に配設されたエ
   アーハンマと；　前記機能ユニット本体内の前記装着用
   開口付近に配設された絹立用工具締伺機構と；を備えて
   なる交換型組立用機能ユニット。 ２、作動軸の先端は正ｎ角形断面をしていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の交換型組立用機能ユ
   ニット。 ３、作動軸は変速機構を介して回転駆動用モータと連結
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の交換型組立用機能ユニット。