JP5808226B2 - 工作機械のワークの機内搬送装置 - Google Patents

Description

この発明は、工具タレットを備えた工作機械内部でのワークの搬送装置に関するもので、工具タレットに流体圧駆動のワーク把持具を装着して行うワークの機内搬送装置に関し、特に旋盤におけるワークのロードアンロードに好適な上記装置に関するものである。

工作機械の刃物台や回転工具台に装着される工具タレット（以下、単に「タレット」と言う）は、その中心軸である割出軸回りに所定の角度単位で回転（割出回転）することにより、その周囲の複数の工具取付部に装着した工具をワークに向けてワークの加工を行うものであり、割出回転によって加工に使用する工具を変更できるようにしたものである。タレットは、本来複数の工具を取り付けるための工具台であるが、その工具取付部の一箇所にチャックやフィンガなどのワーク把持具（以下、単に「把持具」と言う）を取り付けて工作機械内部でのワークの搬送を行うことは、公知である。

タレットに装着する把持具の把持爪に開閉動作を行わせるための駆動源として、流体圧シリンダが多く用いられており、そのような把持具には、刃物台（回転工具台を含む。以下、同じ）からタレットを経由して把持具に流体圧を供給する必要があるが、タレットが割出回転する関係上、刃物台からタレットへ流体圧を供給する手段に制限を受ける。

特許文献１及び２には、タレットと共に回転する割出軸に軸方向の流体通路と、この流体通路に繋がる回転継手とを設けて、刃物台から当該回転継手及び流体通路を経てタレットに液圧を供給する技術が提案されている。なお、特許文献１では、刃物台ないし工作機械本体側に設けた切換弁で把持具に開方向の液圧と閉方向の液圧とを供給するようになっている。一方、特許文献２では、把持具に把持爪を常時開方向に付勢するばねを設けて把持具を閉方向（ワーク把持方向）に駆動する液圧のみを供給している。

工作機械側のワーク固定具（例えば旋盤の主軸チャック）との間でワークの受け渡しを行うときは、把持具はワークに向けられており、割出軸回りのタレットの角度位置は常に一定である。そこで、この角度位置において対向するように、ノズルと当該ノズルの先端を受け入れる受口とを刃物台側とタレット側に設けて、把持具がワークに向けて割り出されたとき、ノズルを進出することによりノズルと受口を連通して流体圧を供給し、タレットを回転するときには、ノズルを後退させてタレットの回転を阻害しないようにする技術が特許文献１に従来技術として示されている。

特許文献３には、タレットに装着して使用するワーク押し付け装置が示されている。このワーク押し付け装置は、エアの切換で開閉する当て金翼を備えており、ワーク押し付け時には当て金翼を開き、使用しないときには当て金翼を閉じる。

特開２００４−２５４０３号公報 実公平２−１２２７０３号公報 実開平５−３７４０４号公報

タレットには、バイトのような固定の工具しか取り付けることができない構造のものと、ドリルやフライスなどの回転工具を取り付けることができるようにしたものとがある。各種の製品に用いられる部品の高精度化、形状の複雑化及び生産性の向上の要請から、各種の加工を同一機械上で行うことができる工作機械に対する需要が増大している。そのため、旋盤に設けるタレットも回転工具を装着可能なタレット（回転工具タレット）が多くなっており、タレットを複数備えた旋盤においても、そのタレットの全てを回転工具タレットとした機械も多くなってきている。

回転工具タレットでは、割出軸の中心に回転工具駆動用の回転軸が通っており、この回転軸の回転が傘歯車対などによってタレット内の工具駆動軸に伝達されるようになっているので、タレットに装着した把持具に割出軸の中心を通して流体圧を供給することは不可能である。中空軸となる割出軸の偏心位置に軸方向の流体通路を設けることも考えられるが、割出軸の外径が大きくなって、刃物台を小型化することの障害になるばかりでなく、回転継手も大型になる問題がある。

一方、タレットに装着した把持具に前出したノズルと受口などで構成されるカプラを介して流体圧を供給する手段は、タレットが回転しているときには、流体圧を供給し続けることができず、ワークを把持した状態でタレットを回転することができないという問題がある。

例えば図１に示す２主軸３タレット（回転工具タレット）を備えた旋盤において、主軸軸線ａの手前側（オペレータ側）に配置した２個の回転工具タレット３（３ａ、３ｂ）にそれぞれワーク把持具４（４ａ、４ｂ）を装着し、素材ワーク及び加工済ワークを機械の手前側に設けられているドア１６のすぐ内側の位置７（７ａ、７ｂ）で供給及び排出するためには、把持具４でワークを把持した状態でタレットを回転させる必要がある。

このような場合、カプラを介して供給した流体圧で把持具を閉じる従来装置では、タレット３の回転中に把持具４に流体圧を供給し続けることができず、ワークを把持し続けることができない。特許文献３の当て金翼の開閉構造を把持具の開閉に適用して、把持具を閉じた状態で保持するばねを設けて流体圧で把持具を開く構造としても、把持具４が主軸軸線ａ側を向いていないワークの供給・排出位置７では、把持具の開閉動作を行うことができず、主軸軸線ａの反対側にある供給・排出位置７で把持具を開閉することができない。

特許文献３記載の発明のおける当て金翼の開閉は、ワーク押し付け装置を主軸軸線ａ上に位置させたときに行われるだけなので、当て金翼を開いた、又は閉じた状態でタレットを回転させるという課題ないし必要は生じない。

更に、タレットに把持具を装着して、ワークの機内搬送を行いたいという要求は、全ての工作機械に対して求められるものではないので、そのような要求のためにタレットに大幅な設計変更を行うことは、機械コストを上昇させる原因となる。従って、把持具を装着することを考慮していない一般的な構造のタレットに簡単な部品の追加や追加加工を行うだけで把持具の装着を可能にすることが望ましい。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、タレットの工具取付部に装着した把持具を空気圧で開閉動作させてワークを把持した状態でタレットを回転させることができると共に、その回転先の位置で把持具の開閉を行うことが可能で、回転工具タレットにも採用することができ、把持具を装着することを予定していないタレットに対して簡単な加工と流体部品の追加によって、把持具を装着可能なタレットに改造することができる技術手段を得ることを課題としている。

この発明のワークの機内搬送装置は、工作機械の刃物台２１、３１（３１ａ、３１ｂ）に軸支されて割出回転するタレット２、３（３ａ、３ｂ）と、刃物台側に装着されてタレット２、３の背面に向けて進退する進退ノズル３４と、タレット２、３の背面同一円周上に開口して進出した進退ノズル３４とそれぞれのタレット回動位置で連通する複数の逆止弁付き受口５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）と、タレット２、３の工具取付部の少なくとも１箇所に対して設けられた接続口５９と、接続口５９と全ての受口５１とを連通するタレット内の流体通路５４とを備えている。接続口５９を設けた工具取付部に装着される把持具４は、その把持爪４１を閉方向に付勢する復帰ばね４９と、前記接続口から流体圧の供給を受けたときに把持爪４１を開く加圧室５２とを備えている。

流体通路５４は、タレット２、３の正面側に割出軸の軸心を中心にしてリング状に形成された円環路と、この円環路と前記受口５１及び接続口５９を連結する枝孔５６、５８とを備えている。円環路は、タレット本体とその正面蓋３６とのリング状の締結面に形成した円環溝３７と、この円環溝の外径及び内径側に設けた液封リング３８、３９とで形成され、タレット本体に正面蓋３６を締着することにより密閉される。

複数の受口５１は、タレット２、３の工具取付部のうちの予め定めた箇所に装着した把持具４を、主軸チャック１（１ａ、１ｂ）に向けたとき、及び、ワークの供給・排出位置７に向けたときに、進退ノズル３４に対向する位置に設ける。

タレット２、３の工具取付部に装着した把持具４は、主軸チャック１やワークの供給・排出位置７に把持具４を向けたときにそれぞれの受口５１に連通する進退ノズル３４から流体圧を受けることにより、把持爪４１を開いてワークの把持ないし解放を行うことができる。把持爪４１は、復帰ばね４９の付勢力でワークを把持するので、進退ノズル３４を後退させてタレット２、３を割出回転する状態でもワークを把持し続けることができ、ワークを把持したまま回転できる。回転先の位置では、再び進退ノズル３４と受口５１の１個とが対向するので、進退ノズル３４から流体圧を供給して把持具４の開閉を行うことができ、当該位置でワークの解放を行うことができる。

刃物台２１、３１は、旋盤であればＺ−Ｘ平面を、更にはＹ軸及びＢ軸方向に移動位置決めできるので、把持具４で把持したワークを自由な位置に搬送でき、当該位置でのタレット２、３の回転により、ワークを工作機械の加工領域の周縁にまで搬送することができる。

更に、タレット２、３に簡単な流体通路５４を形成し、刃物台２１、３１及び把持具４に幾つかの流体部品を配置するだけで実現できるので、回転工具タレットにも採用することができ、把持具を装着することを予定していないタレットに対する簡単な加工と流体部品の追加によって、ワークの搬送が可能になるという効果がある。

この発明のワークの機内搬送装置を備えた旋盤を模式的に示す図 機内搬送装置のブロック図 受口の位置を例示するタレットの背面図 タレットと把持具間の流体配管を示す分解斜視図 タレット内の流体通路を示すタレットの断面図 図１の旋盤における他の搬送動作を模式的に示す図 図１の旋盤における更に他の搬送動作を模式的に示す図

図１は、この発明の機内搬送装置を備えた２主軸３タレット旋盤を模式的に示した図で、１ａ及び１ｂは、第１チャック及び第２チャックで、主軸軸線ａ上に配置した第１主軸と第２主軸（図には現れていない）の対向端に装着されている。１１ａ及び１１ｂは、第１主軸及び第２主軸を軸支している第１主軸台及び第２主軸台である。第１主軸台１１ａは、定位置に固定して設けられており、第２主軸台１１ｂは、主軸軸線ａに沿って第１主軸台１１ａに近接離隔する方向に移動位置決め自在である。

２は、主軸軸線ａの上方に配置した旋回タレット、３（３ａ、３ｂ）は主軸軸線ａを挟んで旋回タレット２の反対側に配置した下タレット、２１及び３１は、旋回タレット２及び下タレット３を搭載している上刃物台及び下刃物台である。

上刃物台２１は、主軸軸線ａと平行なＺ軸方向、主軸軸線ａと直交する工具の切込み送り方向であるＸ軸方向及びこれらの軸と直交するＹ軸方向に移動位置決め自在である。旋回タレット２は、Ｙ軸回りであるＢ軸方向に旋回位置決めされる旋回台２２を備えた刃物台である。

一方、下タレット３は、Ｚ軸及びＸ軸方向に移動位置決めされる下刃物台３１に割出軸をＺ軸方向にして搭載されている。図１の例では、下タレット３にこの発明のワークの機内搬送装置が装着されており、４がワーク把持具である。

図２は、機内搬送装置を示すブロック図で、上記２主軸３タレット旋盤のいずれのタレットにも設けることができるものである。

下刃物台３１（旋回タレットの場合は旋回刃物台２１）には、機械本体に設けた空気圧源１２及び電磁切換弁１３からフレキシブルホース１４を介して空気圧が供給されている。下刃物台３１には、作動圧を設定するためのリリーフバルブ３３及びカプラの進退ノズル３４が設けられている。また、下刃物台３１には、ノズル３４を進退させるばね復帰型のシリンダ３５を進出させるための空気圧が電磁切替弁１５を介して供給されている。

一方、ノズル３４に対向する下タレット３の受口５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）は、図３に示すように、タレット背面（刃物台側に向く面）の同一円周上に１８０度異なる位置と、その一方から１単位の割出角度ずれた位置とに設けられている。受口の１個５１ａの位置は、把持具４が主軸軸線ａを向く方向に割り出されたときに、ノズル３４と対向する位置である。他の２個５１ｂ、５１ｃは、把持具４をワークの排出位置７ｂに回動させたとき及び素材ワークを受け取る位置７ａに回動させたときにそれぞれノズル３４と対向する位置に設けられている。

把持具４は、把持爪４１を開閉するばね復帰型の空気圧シリンダ４２を備えている。シリンダのピストン４３の軸方向移動を把持爪４１の開閉動作に変換する機構には、種々のものがあるが、図の例では、ピストンロッド４４の進退動作を支点軸４５の軸回りに回動して開閉する把持爪４１の基端から延びるレバー４６の先端の図で上下方向に細長い長孔４７と、ピストンロッド４４の先端に装着したピン４８との係合により、変換する構造を例示してある。ピストン４３は、復帰ばね４９によって図の左方向に付勢されており、復帰ばね４９がピストン４３を図の左方向に押動することにより、把持爪４１が互いに接近する方向、すなわちワークを把持する方向に動く。シリンダ４２の復帰ばね４９を収容した室には、サイレンサ５０ａを取り付けた排気口が設けられている。

シリンダ４２の加圧室５２（ばね４９を設けた室と反対側の室）は、フレキシブルパイプ５３を介してタレット３に設けた流体通路５４に連通されている。このパイプ５３には、サイレンサ５０ｂを備えた急速排気弁５５が介装されている。急速排気弁５５は、加圧室５２の空気圧が設定圧以上になったときに、過剰な空気を排気して空気圧を設定圧に維持するものである。

タレット３内には、流体通路５４が設けられ、この流体通路５４は、枝孔５６（５６ａ、５６ｂ、５６ｃ）によってそれぞれ逆止弁５７（５７ａ、５７ｂ、５７ｃ）を介して受口５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）に連通されており、また、枝孔５８を介してパイプ５３に連通され、更に流量調整弁６０を介して大気解放されている。ここで逆止弁５７は、３個の受口５１の内の１個から空気圧が供給されているときに、他の受口から当該空気圧が漏出しないようにするためのものであり、流量調整弁６０は、ピストン４３がばね４９で復帰するときの復帰速度を設定するものである。この流量調整弁は、ノズル３４から流体通路５４に空気圧が供給されているときにも、当該空気の一部を大気に流出させているので、ノズル３４から供給される空気量は、流量調整弁６０を通る空気量よりも多くなければならない。

タレット３（３ａ、３ｂ）内に流体通路５４及び枝孔５６、５８は、図５に示すようにして、タレット３内に形成されている。タレット３の正面側には、円形ないし多角形状の蓋３６が設けられているので、その蓋の外周部を受けるタレット本体側のリング状の締着面に円環溝３７を加工し、その内径側及び外径側の溝にＯリング３８、３９を配置する。これにより円環溝３７は、密閉された円環状の流体通路５４となるので、この円環溝から受口５１及びパイプ５３の接続口５９にドリル孔を穿設して枝孔５６、５８とする。流体通路５４が円周方向に形成され、枝孔５６、５８は、タレットの工具取付部に設けた図５に破線で示した工具装着用の嵌合孔の間の位置に設けることができるので、タレット内の工具駆動軸及びその軸受けなどに干渉することなく、容易に加工することができる。

次に上記構造における把持爪４１の開閉動作について、図１の下タレット３（３ａ、３ｂ）でワークを主軸チャック１と供給・排出位置７（７ａ、７ｂ）の間で搬送する場合を例にして、説明する。

ノズル３４が後退して、その先端がタレット３の背面から離れているときは、タレット３は自由に回転することができ、そのときシリンダの加圧室５２の空気は、流量調整弁６０を通って大気解放されるので、把持爪４１はばね４９の付勢力に対応する力で閉じている。

この状態でタレット３を回動して把持爪４１をワークに向け、ワークを把持する直前の段階でノズル３４を進出させ、切換弁１３を開いてタレット３に空気圧を供給する。この空気は一部が流量調整弁６０を通って漏出するが、残りの大部分は、パイプ５３及び急速排気弁５５を通って加圧室５２に流入する。これによりピストン４３が図で右動して把持爪４１が開くので、その状態で刃物台３１をワーク側に移動してワークを開いた把持爪４１の間に挿入する。この間に流体通路５４の圧力が設定した圧力より高くなると、急速排気弁５５から余分な空気が排気されて、加圧室５２の圧力が設定された圧力に保持される。

ワークが把持爪４１の間に挿入されたら、切換弁１３を切換えて空気圧の供給を停止する。すると、加圧室５２の空気は、流量調整弁６０を通って流出し、把持爪４１がワークを傷つけない速度で閉じて復帰ばね４９の付勢力に対応する力でワークを把持する。そして、ノズル３４を後退させて刃物台３１を移動させると共に、タレット３を回動して、ワークの搬送元の位置（素材ワークであればワーク供給位置７ａ、加工済ワークであれば主軸軸線ａ側）から搬送先の位置（素材ワークであれば主軸軸線側、加工済ワークであればワーク排出位置７ｂ）に移動する。この移動先の状態では、受口５１ｂ又は５１ｃがノズル３４に対向するので、当該状態でノズル３４を進出させ、切換弁１３を切換えて空気圧を供給すれば、把持爪４１が開いてワークの把持が解放される。

そして、ノズル３４が後退した後、タレット３の回転により必要な工具を割り出して、主軸チャック１に装着されているワークの加工を行う。

図６、７は、この発明の機内搬送装置を旋回タレット２に設けてワークのロードアンロードを行う例を示した図である。図中、図１と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。図１に示した把持具４ａ、４ｂは、ワークの胴部を把持するフィンガ構造であるが、図６、７に示す把持具４は、ワークの端部を把持するチャック構造のものである。把持具４は、旋回タレット２に装着されており、旋回タレット２側に図２で説明した機内搬送装置が設けられている。６は、加工されるワークの供給・排出装置である。図の供給・排出装置６は、先端にワークを把持するハンド６１を備えた昇降装置６２が主軸軸線方向のガイド６３に沿って往復移動する構造のもので、ハンド６１でストッカ６４上の素材ワークを取り上げて昇降装置６２の移動端に設定したワーク供給・排出位置６に供給するというものである。

２ 旋回タレット
3(3a,3b) 下タレット
４ ワーク把持具
21 旋回刃物台
31(31a,31b) 下刃物台
34 進退ノズル
36 正面蓋
37 円環溝
38,39 Ｏリング
41 把持爪
49 復帰ばね
51(51a,51b,51c) 逆止弁付き受口
52 加圧室
54 流体通路
56,58 枝孔
59 接続口

Claims (3)

1. 刃物台に軸支されて割出回転する工具タレットと、
   刃物台側に装着されてタレット背面に向けて進退する進退ノズルと、
   この進退ノズルに流体圧を適時供給する流体圧源と、
   タレットの背面同一円周上に開口して進出した進退ノズルとそれぞれのタレット回動位置で連結する複数の逆止弁付きの受口と、
   タレットの工具取付部の少なくとも１個に対して設けられた接続口と、
   接続口と前記受口の全てとを連通するタレット内の流路と、
   接続口を設けた工具取付部に装着される把持具とを備え、
   当該把持具は、把持爪を閉方向に付勢する復帰ばねと流体圧の供給を受けたときに把持爪を開く加圧室とを備えている、工作機械のワークの機内搬送装置。
2. 前記複数の受口が、タレットの工具取付部のうちの予め定めた箇所に装着した把持具を、主軸チャックに向けたとき並びにワークの供給及び排出位置に向けたときに、進退ノズルに対向する位置に設けられている、請求項１記載のワークの機内搬送装置。
3. 前記流路は、タレットに割出軸の軸心を中心にしてリング状に形成された円環路と、この円環路と前記受口及び接続口を連結する枝孔とを備え、当該円環路は、タレット本体とその蓋とのリング状の締結面に形成した円環溝と、この円環溝の外径及び内径側に設けた液封リングとで形成されている、請求項１記載のワークの機内搬送装置。

Images