JPS6023936B2 - フレキンブル加工システム用工作機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械加工用工作機械に関し、特にトランスファ
ー加工ラインや多用性のあるフレキシブル製作システム
に組み込まれ、複数の異なった工具を装着しうるフレキ
シブル加工システム用工作機械に関する。

この種類の装置においては、種々の工具が定められたプ
ログラムに基づいて待機位置から作業位置へ−っづっ送
られ、使用後再び待機位置へもどこれる。従来より装造
技術の多くの分野で、特殊な型の工作物を多量に製造す
るため、これらのトランスファー加工ラインや多様性の
ある製作システムが採用されている。

しかし、トランスファー加工ラインは一般的に、特別な
単一な目的の機械をいくつか備え、莫大な資本の投入を
必要とする。また、概して単一の型の工作物を製造する
のも目的としており、他の型の工作物製造へラインを切
り替えるには、一般的に、非常な困難と労苦を伴なう上
、時間がかかる事も考慮されねばならない。このため、
工作物送り装置と組み合わされた、多軸ヘッド交換型の
多軸ボール盤やフライス盤、自動工具交換装置付きのマ
シーニングセンター等の種々の工作機械を含む、いわゆ
るフレキシブル製作システムの採用が増加している。こ
れらのフレキシブル製作システムは、たとえば第一段階
または試験段階の加工、加工運転、それに続く部品供給
といった事を実施するように、単一物の製造から他の製
造へと切り替えることが可能である。が、しかし、この
フレキシブル製作システムにおいても、この種の切り替
えは全工程の製造時間を鈍化させてしまい、不経済であ
る。個々の工具類、また工作機械中の多軸ヘッドやカセ
ットなどはそれぞれ正確に調整しなくてはならず、切り
替えは全製造工程の停止状態を招き、いたずらに時間を
消費してしまう。さらに、大きな製作システムに切り替
える際交換する必要のある多数の工具の収納方法に、実
用上の問題が生じる。トランスファー加工ラインが切り
替えに適していたとしても、同様な問題が、トランスフ
ァー加工ラインの切り替え時に生じてしまう。また、そ
れらの工具を長期間にわたって収納する必要性がいよい
よ生じ、さらに大きな問題を作り出すこととなる。特に
、工作状態でない工具が損傷を受けたり、他の目的に使
用されてしまったりする事を妨げる事はむずかしく、次
に使用する時、工具の取り違えによる混乱などに原因し
て生じるミスは確実に妨げることはできない。本発明は
複数の異なった工具を装着可能な工作機械を提供する際
の問題に基づき、実用的で、問題も生ぜず、低コストで
簡素な方法により異なる製品や工作物を製作するため、
工作機械を即かに切り替えできるようにしたものである
。

本発明によれば、工作機械の、あらかじめ決められた工
作工程の中の、少なくとも一箇所に組み合わされた工具
は、待機位置で、回転可能なキャリアユニットに装着さ
れ、工作物の工作変換を実施する際には、キャリアユニ
ットは回転用の駆動装置から離され、装着されている工
具と共に取り除かれ、次に加工される工作物に対応した
他の工具を装着した新たなキャリアユニットに交換され
ることを特徴とする、複数の異なった工具が装着可能で
、特に、あらかじめ定められた計画に基づいて工具の待
機位置から工作位置へ、種々の工具を順次運ばれる、ト
ランスファー加工ラインやフレキシブル製作システムに
組み込まれる工作機械によって、この問題は解決される
。本発明の基礎となる考え方は、工作物の加工に必要な
工具を、各々に組み合わされる駆動装置から分離可能な
キャリアユニットにそれぞれ集中的に装着し、工作機械
の切り替えが必要になった時、該当するキャリアユニッ
トだけを交換するというものである。

あらかじめ外部から所定の方法で調整可能なキャリアユ
ニットが新たに設置された後、工作機械及び全製作シス
テムは、ほとんど時間遅れもなく再び運転を開始するこ
とができる。特定の工作物を製作したり、特定の運転を
実施するためのキャリアユニットは、再び必要となるま
で保管され、損傷や混乱を防止する。特に優れた点は、
工具がキャリアユニットの中であらかじめ調整されてお
り、このユニットが工作機械と一体に設けられた回転用
の駆動装置、即ち製作工程を有効ならしめるべくキャリ
アユニットの位置決めを行ない、工具または工具カセッ
トをキャリアユニットから分離することなく工作位置に
導くため必要とされる駆動装置、と接合されることにあ
る。その駆動される工具は、製作工程の持続のため工作
機械の工具駆動装置に接続される。上述のごとく、調整
作業に費される時間は製作システムから事実上無視でき
、しかも任意に行なうことができる。また、キャリアユ
ニットと工作機械間の工具移動及び工具交換の手続が避
けられるので工作機械は非常に早く切り替え作業をする
ことができる。さらに、この操作方法は特に問題を生じ
ることもない。もし、極端に高い精度が要求されるよう
な特別のケースの時は、キャリアユニットの中ですでに
調整されている工具や工具カセットが装着されている工
作機械を、もう一度微調整する必要があるが、キャリア
ユニットは工具を除去することなく交換でき、一度、微
調整をすればその効果も失われることがなく、次にその
キャリアユニットを使用する場合にはすでに微調整され
た状態で提供されることになる。

このように、たとえ全システムが頻繁に切り替えを行な
わなくてはならない時でも、本発明の装置により非常に
高い機械利用が成しとげられるのである。準備に際し、
特に調整作業は外側から行なうことができ、それは製作
システムを運転する間、この調整作業を実施するのに必
要な人員が最適条件で使用できることを意味する。特に
利点としてあげられるのは、交換可能なキャリアユニッ
トに少なくとも一部分は静止型工具を装着しており、工
作物の加工のため必要な、工作物と工具の間の相対的な
動きは、工作物駆動装置がその回転運動や摺動連動と、
キャリアユニットに援縞されている工作機械の酒動運動
と連係して発生させており、その静止型工具による機械
工作への変換およびその反対においては、工作物の固定
はそのままの状態に維持されている。

キャリアユニットへの駆動型および静止型工具の装着に
際しては、希望どおり装着したキャリアユニットが工作
機械本体に設置できるので任意に組合せや順序を選ぶこ
とが可能である。駆動される工具はその工作位置で工作
機械の工具駆動装置に連結されるように常になっている
。しかし、静止型工具がその工作位置にある時は、工具
駆動装置は機能させないか、または工作機械からの駆動
装置の連結部分の前に空間を設けるような手段を演じる
。この空間は、駆動型工具に関連して設けられ、工作機
械からの駆動装置の伸縮可能な連結部材が、対応する工
具からの駆動力伝達部材に連結するための空間としての
役割りをする。結果として、本発明によるシステムの有
用性は高く、実用上生じる問題全てに困難もなく対処で
きる。

本発明を実施するため特に改良を加えられた装置は、工
具用のキャリアユニットが工作機械本体へ設置し固定で
きる交換可能な夕レットとして構成され、そのタレット
は複数からなる駆動型及び静止型工具をその外周部に配
置するための設置台を有し、タレットの一方は工作機械
の回転用駆動装置に接続され、また他の一方は中心出し
部を介して工作機械の所定の位置に取り付けられること
によって特徴づけられる。

キャリアユニットをタレットの形に、簡素で扱い易く構
成したことにより、キャリアユニットは問題もなく保存
しておくことができる。

中心出し部は、タレットが工作機械に取り付けられ操作
される時、タレットを問題もなく即かに設置できるよう
にする役割りを果す。工作機械の正確な調整は、タレッ
トが機械に固定されるとすぐになされる。適切なアダプ
ターを用いることにより、他の製作工程から流用できる
多藤ボーリングヘッドや、トランスファー加工ライン等
ですでに用いられた工具や工具カセットなどをタレット
の設置台に取り付け、固定し、調整することができる。

このようにすれば、以前はトランスファー加工ラインで
のみ製作されていた工作物も、たとえば本発明によって
構成されたフレキシブル製作システムで製作されること
になる。このトランスファー加工ラインは、これにより
装備をはずされ新たに得られた余地は他の目的に使われ
ることになる。中心出し部は波状歯形の位置決めリング
で構成されるのが望ましく、位置決めリングの一方は工
作機械のリングキャリア座部に固定され、他方は環状の
ベル形構造をしたタレットの下方部分へ固定される。

その結果必要な中心出し１こ対し、高い精度を満たすこ
とのできる簡便で単純な構造のものが得られる。タレッ
トは軸受けを介して中央の昇降及び固定装置と軸受けの
まわりを回転運動するための回転駆動装置の両方に接続
されている。

この昇降及び固定装置は軸受けの内部リングに固定接続
され、回転駆動装置は軸受けの歯形外部リングと接合し
ている。個々の装置やユニットを組み合わせて構成した
多機能により、この構成は単純化されるばかりでなく、
操作上の信頼性も向上する。本発明の一実施例によれば
、その昇降および固定装置は自縛構造を持ち中央支持部
の下端に設置されているネジ回し装置を介して動かされ
る。

この様にして、中央部坦体の動き高いを精度で制御する
ことや、簡素にして機能的で信頼性のある構造が確実な
ものとなる。また、本発明の特に進んだ点は、中央支持
部のタレット端部への給油が、給油ユニットを用いて容
易に行なわれる。

これは、中央部駆動ユニットがタレツトの下に位置し、
歯車伝達装置を介してかみ合わせ装置を有する連結ユニ
ットに接続されてし、事の結果である。タレットは、一
般的に対応する機械の中心に配され、原則的にはいかな
る方法によっても取りつけることができるが、もしクイ
ックコネクターを用いて固定するならば、さらに進んだ
形となるだろう。

このクイックコネクターは、たとえば差込みコネクター
にような構造であり、タレットを交換する時間を縮小す
ることができる。中央部駆動ユニットは一定速度で回転
するモーターから成り、たてえば一分間に７００回転と
いう比較的低速回転で駆動され、実際の工具に必要な回
転速度は、一体化した工具カセットの中に配されている
歯車機構を介して得ることができる。

機械駆動装置とカセットの駆動軸との接続をする係合装
置は、本発明の一実施例によればシリンダー装置のピス
トンにより連結状態と分離状態を制御する。係合装置は
つめ形の構造が望ましく、そのつめ形構造には個々のつ
め部材がその固定されていない端をナイフ状に形成して
おり、それに対応するカセット側の結合部は結合用ロー
ラーから成っている。つまり、そのローラー部が個々の
つめ部材の間に組み合わされ、ナイフ状のつめの両端と
かみ合うことにより、カセットと係合装置は問題もなく
それぞれ対応した位置で、確実に結合が維持される。以
下、図面に示す実施例により、本発明を詳細に説明する
。

第１図において、それぞれの工作物を取り付けるための
パレット３は、ガイドトラック２を介して工作機械１へ
導かれる。

一体的に取り付けられた冷却剤槽を有した従釆の削りか
す除去装置４を工作機械１へ一体的に酌り付ける。パレ
ット３に固定された工作物は矢印Ｚで示される方向に動
き、また矢印狐で示されるように回転することができる
。工作機械１には交換可能なタレット５が取り付けられ
、タレット５の外周部には工具カセット取付け台６が構
成されている。個々の工具または工具カセットは必要に
応じて駆動されたり静止されたりする。駆動型工具の場
合、工具カセット位置が対応するガイドトラック２にあ
る時、カセット駆動装置は工作機械の中央駆動装置７に
接続される。これは後に詳細に説明する。工作機械中に
あるタレット５は矢印ＸＲで示されるように回転運動と
、フラィス削り行程に必要な矢印Ｘに対応する直線運動
をすることができる。

第２図は工作機械が矢印×の方向に横レ−ルー２上を動
きうるための方法について示したものである。

回転台１０はパレット３を矢印ＺＲのように回転させ、
また摺動台１１がパレット３を矢印Ｚ方向に移動させる
。

力セット取付台６を装着したタレット５は環状のベル形
構造を有し、タレットを工作機械上に設置したり除去し
たりする時必要となる取っ手９を、その上部に有する。

ガイド・ドーム８はタレツト５を取り付けたり、除去す
る際、初めに中心あわせを行なうために設けられている
。交換可能なタレット５を装着した工作機械の構造は、
第３図に示すとおりである。

環状のベル形構造のタレツト５はすでに工具及び工具カ
セットを装着しており、実際、それらの工具カセット類
はタレットを機械に取り付ける前に調整される。

調整は、たとえばストーンプレートや特殊な調整装置（
前調整機）等により行なわれる。このタレット５はガイ
ド・ドーム８の上に昇降装置により置かれ、タレット５
が上部支持リング１３と係合するように、初めの中心決
めをガイド・ドーム８によって行なわれる。このリング
１３は、支持用ボールベアリング１８，１９を介して軸
状の調整可能な中央支持部２川こ接続され、中央支持部
２川まタレットを取り付ける間は上昇状態にあるのが望
ましい。タレットはその下端に、歯形の位置決めリング
１４を有したスカート状部分を構成しており、中央支持
部２０の下降によってタレットが下降するとその位置決
めリング１４は機械側にある支持リング１６に固着され
ている歯形の位置決めリング１５に、係合する。位置決
めリング１４，１５の歯形構造は望ましくは、キャリア
ユニットやタレツトの中心出しや位置の割り出しが確実
にできるハース（Ｈｉｒ比）歯構造である。この歯形は
第３図中のＡに詳細に示してある。中央支持部２０は、
その下端に設けたネジ回し駆動装置２２により上下運動
する昇降および固定装置を構成要素とし、ネジ回し駆動
装置２２は中央支持部に設けたネジ切り部２３と、回転
可能なジャーナル形ナット２４、それにナットと共に歯
車を介して動く駆動部２５から構成される。

タレット５はこの小型の駆動装置２２によって、タレッ
トが回転できるよう位置決めリング１４，１５の係合歯
がはずれる程度、上昇させることができる。つまり、必
要とされる方法やあらかじめ定め得る方法で位置決めが
行なわれる。この回転は支持用軸受け部の歯形の外リン
グ１８と共に動く駆動装置２１により起こされる。この
駆動装置２１はつまり実施される製作工程の各々の段階
に応じたタレットの回転運動を作るわけである。タレツ
トの中心位置が決められると、差し込みコネクターのよ
うな構造でその差し込み接続に締つけリングを用いたク
イックコネクター１７によってタレットの位置が固定さ
れる。

中央支持部の上端タレット側には、オイルの給油、循環
ユニット２６を設け、迅速な連結によりフレキシブルな
給油管２７に連結する。給油ユニット２６からの給油方
向は点線２８で示される。工作機械の駆動ユニット７は
タレットの真下に設置され、歯車２９を介して係合装置
３川こ接続される。

係合装置３川まシリンダー装置３１のピストンにより、
連結位置と分離位置の間を往復することができる。連結
位置においては、係合装置３川よ、取り付け台６に固定
、調整されている工具カセットの駆動軸３３に係合し動
力を伝える。この装置の長所の一つは、各々の工具カセ
ットの工具に必要な回転速度はカセット内部に設けられ
た歯車機構により得られる。動力源のモーターの回転速
度は比較的遅く、たとえば約７００回転／分であり、そ
れゆえに工作機械の中は適切な温度条件に保たれる。高
速回転によりカセット内に高熱が生じても、工具カセッ
トの使用時間は短く、タレットの位置を交換すれば冷却
することができる。係合装置３０はつめ形の構造をして
おり、その中の個々のつめ部材３２はその固定されてい
ない端をナイフ状に構成されている。

それに対応する工具カセット側の係合部材は回転可能な
軸受けローラーより成り、特につめ部材３３と係合する
ボール・ベアリングから成る。このようにして、工作機
械側の係合装置３０がそれに対応する工具側の係合部に
進入し、それぞれの係合部村が確実に結合する。工具カ
セットが装着しているタレット５の交換手順は、複雑な
取りはずし作業を必要としない。

即ち、タレットの交換には、もし給油装置があるならば
、それに接続されている給油管を艮０かにはずすだけで
あり、クイックコネクター１７を解放した後、タレット
は直ちに持ち上げられ他の工作物用に調整された工具カ
セットを装着した新たなタレットと交換される。第４図
において、交換可能なキャリアユニットまたはタレット
５を装着した旋削加工や中ぐり加工を行なう工作機械を
示す。

タレット５は工具や工具カセット３５，４１，４３，４
４を装着するための取り付け台６をその外周に設けてあ
り、工具または工具カセットの一部は回転をする。つま
り、駆動型工具や一部には静止型工具が取り付けられて
いる。摺敷台１１に設けた回転台１０はタレット５を則
かに交換し得る工作機械に組み合わせ、駆動装置とチャ
ック３８を備えた回転軸３７を設けている。チャック３
８に固定調整された工作物３６は回転軸３７により駆動
され、摺動台および回転台によって静止型工具に対して
動くことになる。第５図の平面図は工作物用の装着装置
を示し、加えてタレット５が異なったタイプの工具類、
すなわち、工作位置に回転する駆動型工具４１，４３，
４４と静止型工具３５等を装着している状態を示す。

工作機械は矢印Ｘ方向に平面摺動し取り去ることができ
、しかも製作順序に応じて各々の工具が工作位置へ動け
るように回転駆動装置により従来通り回転することがで
きる。本発明によって得られる操作上の利点は、工作物
３９について、その工作工程を例として考えれば、明ら
かになる。

すなわち、チャック３８に取り付けられ固定された工作
物３６は第一番目に静止型工具３５に対し目から回転し
て、その内、外部の形状の加工をし、次に工作物３６の
回転を停止して周辺部の孔４２が、工作物３６はその位
置に固定された状態で多軸ヘッド４１により形成される
。最終的に、夕レットの回転により次の、多蝋型ネジ切
りヘッド４３が工作位置に来て孔の中にネジが切られる
。この例から分るように、本発明によって成された交換
可能なキャＩＪアュニット装着の自在性により、適切な
製作工程を前もって決めることができ、しかも工程の切
り替え時間を極端に短くできるという効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて構成された工作機械と工作物
供給トラックの略平面図、第２図は第１図の装置の側面
図、第３図は第１図の工作機械の略断面図、第４図は本
発明に基づき構成、操作された製作台の略側面図、第５
図は、第４図の製作台の平面図である。 １・・・・・・工作機械、２・・・・・・ガイドトラッ
ク、３…・・・パレット、４・・・・・・削りかす除去
装置、５・・…・タレット、６・・・・・・取り付け台
、７・・・・・・中央駆動装層、１０・・・・・・回転
台、１１・・・・・・損動台、２０・・・・・・中央支
持部、２６・・・・・・給油循環ユニット、３５，４１
，４３，４４……工具または工具カセット、３６・・・
・・・工作物、３７・・・・・・回転軸、３８・・・・
・・チャツク。 Ｆｉｇ．３ Ｆｉｇ．ム 〇 山 Ｎ 印 Ｕ Ｆｉｇ．５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作物用の支持手段と、フレキシブル加工システム
   の工作過程に組み込まれ、駆動型工具を一種以上有した
   複数の工具を装着するため所定間隔をとつて設置した複
   数の工具設置台を有し、その複数の設置台の各々を順番
   に工作位置に合わすための位置決め可能な工具キヤリア
   ユニツトを有する工作タレツトから成る工作機械におい
   て、該工作タレツトは第１の面歯形状位置決めリングを
   有する基部及び、該工具キヤリアユニツトは該基部と係
   合可能であり、補足的に該第１面歯形状位置決めリング
   と係合可能である該工具キヤリアユニツト上の第２の面
   歯形状位置決めリング及び、該基部と相対運動が可能で
   あり、該キヤリアユニツトを該第１位置決めリングと第
   ２位置決めリングが互いに確実に締め付けている状態に
   ある第１の位置と、該第１位置決めリングと第２位置決
   めリングが互いに無拘束状態にある第２の位置の間を該
   基部に対して動かすように操作する締めつけ手段及び、
   該キヤリアユニツトが上記第２の位置にある時、該工具
   キヤリアと該基部間の回転位置決めを行う軸受け手段及
   び、該基部内の工具駆動部と、該駆動型工具に該工作位
   置で該工具駆動部を離脱自在に結合させる結合手段及び
   、該基部に軸支されたピニオンギアと該工具キヤリアユ
   ニツトに接合した環状リングギアから成り、工作過程に
   応じて複数の工作位置の各々に該工具キヤリアユニツト
   を位置決めするため、該第２の位置にある時該工具キヤ
   リアユニツトを該基部に対して回転させる駆動手段及び
   、該締めつけ手段に離脱自在にキヤリアユニツトを接合
   させ、キヤリアユニツトに装着した工具類を迅速に交換
   できるようにする瞬間離脱接合手段及び、該支持手段に
   支持されや工作物を効果的に工作するため工作タレツト
   と該支持手段の間の相対運動を起こす手段から構成され
   、該軸受け手段は第一レース及び第二レースを有するボ
   ールベアリングから成り、該締めつけ手段は該基部に対
   して軸方向に可動で、該第一、第二レースの一方を装着
   した上端部を有する中央支持部から成り、該第一、第二
   レースの他の一方は該瞬時離脱接合手段を経て該工具キ
   ヤリアユニツトに接続したことを特徴とするフレキシブ
   ル加工システム用工作機械。 ２ 該環状リングギアを、該工具キヤリアユニツトに接
   続したベアリングレースに設けたことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項に記載の工作機械。 ３ 該中央支持部は下端のネジ切り駆動装置によつて作
   動可能であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の工作機械。 ４ 該ネジ切り駆動装置は、該中央支持部に設けたネジ
   切り部と、該基部に回転可能に軸支したナツト部と、歯
   車を介してナツト部と共に動く駆動部から成ることを特
   徴とする、特許請求の範囲第３項記載の工作機械。 ５ 該瞬時離脱接合手段は差し込みコネクターから成る
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至第４項の
   いずれかに記載の工作機械。 ６ 該工具キヤリアユニツトは略ベル形状であり、該基
   部上に該工具キヤリアユニツトを係合し易くするための
   中心出し用に形成した、略円筒状の外部ドームを該基部
   が有することを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至
   第５項のいずれかに記載の工作機械。 ７ １個以上の駆動型工具を駆動するためのものであり
   、該工作タレツトの下に設置され歯車等を介して、工作
   位置に来た時該駆動型工具に離脱自在に結合させるため
   の離脱自在駆動係合装置を有する結合部に接続した駆動
   部から成ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃
   至第６項のいずれかに記載の工作機械。 ８ 該駆動係合装置は、連結位置と分離位置間を、ピス
   トン入りシリンダー装置を介して軸方向に可逆であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の工作機
   械。 ９ 該中央支持部は該基部内で軸方向に運動可能なよう
   に該基部内の中心に設置し、該駆動係合装置は該中央支
   持部内に余地を残して伸びていることを特徴とする、特
   許請求の範囲第８項に記載の工作機械。 １０ 該駆動係合装置は、ナイフ形状の固定されていな
   い端部を有するつめ部材から成り、該つめ部材は、該設
   置台に設置した工具カセツトに設けた係合ローラーと組
   み合わせられるように作られることを特徴とする、特許
   請求の範囲第８項又は第９項に記載の工作機械。 １１ 該第１の面歯形状リングは、該基部の基部端に設
   置したことを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至第
   １０項のいずれかに記載の工作機械。 １２ 該工具キヤリアユニツトは、昇降リングを設置し
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至第１１
   項のいずれかに記載の工作機械。 １３ 該中央支持システムの上端に、オイル循環供給ユ
   ニツトを設けたことを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項乃至第１２項のいずれかに記載の工作機械。 １４ 工作物支持手段は、第一軸を中心に回転可能なチ
   ヤツク手段と、該チヤツク手段を装着する回転可能なテ
   ーブルとその駆動部、そして該工作タレツトに対し接近
   、離脱運動をするための、該回転可能なテーブルを装着
   した摺動部から成ることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項乃至第１３項のいずれかに記載の工作機械。 １５ 該工作タレツトは該摺動部に対し横方向に運動可
   能である事を特徴とする、特許請求の範囲第１項乃至第
   １４項のいずれかに記載の工作機械。