JP2023068686A - ワーク支持装置及び工作機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの装着に要する時間の短縮を実現するワーク支持装置及び工作機械を提供すること。【解決手段】ワーク支持装置は、ベースに対して所定軸線方向に相対移動可能に設けられ、軸体の所定位置に仮装着されたワークを軸体側に押圧するプッシャーと、ベースに対して支持軸の回りに相対回転可能に設けられ、ワークに当接することによりプッシャーによって押圧されたワークを周方向の所定回転位置に位置決めする位置決め部材と、ベースに対するプッシャーの相対移動を位置決め部材の相対回転に変換して、プッシャーと位置決め部材とを連動させる連動機構と、を備える。【選択図】図2
Description
本明細書は、ワーク支持装置及び工作機械に関するものである。
従来から、例えば、下記特許文献1に開示されたワーク支持装置が知られている。この従来のワーク支持装置は、工作機械の主軸の上部に設けられ、上下方向に延びるシリンダのピストンの下方端部にVヤゲン及びプッシャーが取り付けられている。従来のワーク支持装置は、供給シュートから搬送された機械加工前のワークをVヤゲンが受けて把持する。そして、従来のワーク支持装置は、ピストンによってワークを主軸の中心に移動させた後、プッシャーがワークを押圧して主軸に装着し、チャックがワークを保持するようになっている。
ところで、上記従来のワーク支持装置は、搬送された機械加工前のワークをVヤゲンが受けて把持し、その後、ピストンによって主軸における中心まで移動させたワークをプッシャーが押圧することにより、ワークを主軸に装着する。つまり、上記従来のワーク支持装置では、Vヤゲンがワークを把持する動作とプッシャーによってワークを押圧する動作とが、それぞれ、独立して行われる。このため、ワークの主軸への装着に要する時間が長くなり、ひいては、主軸に装着したワークの機械加工を完了するまでのサイクルタイムが長くなる可能性がある。
又、工作機械によってワークを加工する際には、ワークの周方向における回転位置(或いは、位相)を所定回転位置に位置決めすることが行われる。ところが、上記従来のワーク支持装置では、Vヤゲンがワークを受けて把持する際に、ワークの回転位置(或いは、位相)を所定回転位置に位置決めしない。この場合、例えば、主軸にワークを装着した後に、別途、ワークを所定回転位置に位置決めする必要がある。このため、ワークの主軸への装着に要する時間が長くなり、その結果、サイクルタイムが長くなる可能性がある。従って、生産性を向上させる観点から、ワークの装着に要する時間を短縮できることが望まれる。
本明細書は、ワークの装着に要する時間の短縮を実現するワーク支持装置及び工作機械を提供することを目的とする。
本明細書は、ベースに対して所定軸線方向に相対移動可能に設けられ、軸体の所定位置に仮装着されたワークを軸体側に押圧するプッシャーと、ベースに対して支持軸の回りに相対回転可能に設けられ、ワークに当接することによりプッシャーによって押圧されたワークを周方向の所定回転位置に位置決めする位置決め部材と、ベースに対するプッシャーの相対移動を位置決め部材の相対回転に変換して、プッシャーと位置決め部材とを連動させる連動機構と、を備えるワーク支持装置を開示する。
これによれば、連動機構がプッシャーと位置決め部材とを連動させることにより、プッシャーが仮装着されたワークを押圧して軸体の所定位置に位置決めすると共に、位置決め部材がワークWの回転位置(位相)を所定回転位置に位置決めすることができる。従って、ワーク支持装置は、ワークを軸体に装着する際に、軸体の所定位置及びワークの所定回転位置の位置決めの両方を連動させて一時に行うことができるため、ワークの軸体への装着に要する時間を短縮することができる。その結果、ワークの加工に要するサイクルタイムを短縮することができ、ワークの生産性を向上させることができる。
以下、ワーク支持装置及び工作機械について、図面を参照しながら説明する。本実施形態においては、工作機械がワーク支持装置によって位置決めされたワークに対してセンタ穴を加工する場合を例示して説明する。
1.工作機械10
工作機械10は、図1に示すように、ベッド11上に設けられる。工作機械10は、Z軸駆動装置20及びX軸駆動装置30によって支持された加工ヘッド40と、ワークWを保持する主軸装置50と、加工ヘッド40に取り付けられたワーク支持装置60と、を備えている。
工作機械10は、図1に示すように、ベッド11上に設けられる。工作機械10は、Z軸駆動装置20及びX軸駆動装置30によって支持された加工ヘッド40と、ワークWを保持する主軸装置50と、加工ヘッド40に取り付けられたワーク支持装置60と、を備えている。
Z軸駆動装置20は、Z軸線方向(前後方向)に平行に延設されたボールねじ21と、ボールねじ21に螺合するナット(図示省略)に組み付けられたZ軸スライド22とを有する。ボールねじ21は、Z軸移動用サーボモータ23によって回転駆動される。これにより、Z軸スライド22は、ベッド11上に設けられた一対のガイドレール24と、Z軸スライド22に固定されたガイドブロック25とによって案内されて、Z軸線方向(前後方向)に沿って移動する。
X軸駆動装置30は、Z軸駆動装置20のZ軸スライド22上にて、X軸線方向(左右方向)に平行に延設されたボールねじ31を有する。又、X軸駆動装置30は、ボールねじ31に螺合するナット(図示省略)に組み付けられたX軸スライド32を有する。ボールねじ31は、X軸移動用サーボモータ33によって回転駆動される。これにより、X軸スライド32は、ベッド11上に設けられた一対のガイドレール34によって案内されて、X軸線方向(左右方向)に沿って移動する。
加工ヘッド40は、X軸駆動装置30のX軸スライド32上にて支持されている。これにより、加工ヘッド40は、Z軸駆動装置20及びX軸駆動装置30の駆動により、ベッド11に対してZ軸線方向(前後方向)及びX軸線方向(左右方向)、即ち、水平面内の方向に移動することができる。
加工ヘッド40は、図1に示すように、タレット41とタレット回転装置42とを備えている。タレット41は、多角形状(例えば、十角形)の刃物台(工具台)であり、ワークを加工する複数の工具43及び工具44を保持する。又、タレット41は、後述するワーク支持装置60も保持する。
ここで、本実施形態においては、3つの工具43がセンタ穴ドリルであり、1つの工具44が端面切削工具である場合を例示する。尚、工具43,44については、これらに限られるものではなく、バイト等の切削工具や、エンドミル等の回転工具であっても良い。
タレット回転装置42は、図1に示すように、タレット41を回転駆動するタレット駆動用モータ45を備えている。これにより、加工ヘッド40においては、タレット回転装置42が回転駆動することによってタレット41が回転し、ワークWの加工に対応する工具43又は工具44が旋回割出しによって選択され、又、ワーク支持装置60が旋回割出しによって選択される。
主軸装置50は、ベッド11上において、加工ヘッド40のZ軸線方向(前後方向)における前進端の位置近傍に設けられている。主軸装置50は、Y軸線方向(上下方向)に平行に延設されたボールねじ51と、ボールねじ51に螺合するナット(図示省略)に組み付けられたY軸スライド52とを有する。ボールねじ51は、Y軸移動用サーボモータ53によって回転駆動される。これにより、Y軸スライド52は、ベッド11上に立設された一対のガイドレール54によって案内されて、Y軸方向(上下方向)に沿って移動(昇降)する。
又、主軸装置50は、Y軸スライド52に組み付けられたチャック保持台55に支持された軸体であり主軸としてのチャック56を備える。チャック56は、所定軸線であるZ軸線方向(前後方向)に沿って水平に配置されている。又、チャック56の先端部には、後述するワーク支持装置60によって位置決めされるワークWの所定回転位置に対応する位置決めピン56aが設けられる(図6を参照)。
又、チャック56の先端部には、チャック爪57及び着座部材58が設けられている。チャック爪57は、チャック56の先端部に設けられている。そして、チャック爪57は、鉤状に形成されており(図6を参照)、例えば、Z軸線方向(前後方向)に平行な回転軸線回りに回転することにより、ワークWを着座部材58と共に挟持してワークWを保持する。
尚、チャック保持台55は、内部に回転角度を制御可能な回転駆動モータ等を含むチャック回転装置(図示省略)を備えている。これにより、チャック56、チャック爪57及び着座部材58と、チャック56(より詳しくは、着座部材58)に着座し且つチャック爪57によって保持されたワークWは、チャック回転装置によって加工ヘッド40の回転軸線に直角な回転軸線回りに回転することができる。
ここで、Z軸移動用サーボモータ23、X軸移動用サーボモータ33及びY軸移動用サーボモータ53の各回転位置は、図示を省略するエンコーダによって検出されるようになっている。これにより、Z軸スライド22、X軸スライド32及びY軸スライド52の各々の位置が把握できるようになっている。又、本実施形態においては、サーボモータを用いるが、回転角度を制御可能なモータであれば、如何なるモータであってもよく、例えば、サーボモータに代えてステップモータを用いることも可能である。
2.ワーク支持装置60
ワーク支持装置60は、図2に示すように、ベース61、プッシャー62、位置決め部材63、及び、連動機構64を有している。ベース61は、例えば、金属製であり、複数のブロックからなるベース本体611と、加工ヘッド40のタレット41に取り付けるための取付プレート612とを有する。そして、本実施形態においては、ベース61は、ベース本体611が取付プレート612に固定された状態でタレット41に組み付けられる。
ワーク支持装置60は、図2に示すように、ベース61、プッシャー62、位置決め部材63、及び、連動機構64を有している。ベース61は、例えば、金属製であり、複数のブロックからなるベース本体611と、加工ヘッド40のタレット41に取り付けるための取付プレート612とを有する。そして、本実施形態においては、ベース61は、ベース本体611が取付プレート612に固定された状態でタレット41に組み付けられる。
2-1.プッシャー62
プッシャー62は、ベース61、より詳しくは、ベース本体611に対して所定軸線方向であるZ軸線方向(前後方向)に相対移動可能に設けられ、主軸装置50のチャック56の所定位置に仮装着されたワークWをチャック56側(即ち、主軸装置50側)に押圧する。このため、本実施形態において、プッシャー62は、押圧部621、ロッド622、第一スプリング623、プレート部材624、及び、第二スプリング625を有する。
プッシャー62は、ベース61、より詳しくは、ベース本体611に対して所定軸線方向であるZ軸線方向(前後方向)に相対移動可能に設けられ、主軸装置50のチャック56の所定位置に仮装着されたワークWをチャック56側(即ち、主軸装置50側)に押圧する。このため、本実施形態において、プッシャー62は、押圧部621、ロッド622、第一スプリング623、プレート部材624、及び、第二スプリング625を有する。
押圧部621は、チャック56に仮装着されたワークWに接触し、ワークWをZ軸線方向(前後方向)にてチャック56側に押圧する。このため、押圧部621は、ロッド622のワークW側の端部に固定される(例えば、図3を参照)。そして、押圧部621は、ベース61(ベース本体611)の端面からワークW側に向けて突出している(例えば、図3を参照)。
ロッド622は、図2に示すように、押圧部621が固定されてベース61(ベース本体611)の端面からワークW側に向けて突出している先端側に比べて、基端側が大径となる段付き形状に形成されている。そして、ロッド622は、大径部分がベース本体611の内部に収容されており、大径部分がベース本体611の内部においてスリーブ部材613によって摺動可能に(相対移動可能)に支持される。ここで、ロッド622の大径部分は、ベース本体611に組み付けられたストッパ部材614によって、ベース本体611から離脱することが防止されている。又、ロッド622の基端側には、第一スプリング623を収容する収容凹部622aが設けられている。
第一スプリング623は、ロッド622の収容凹部622aに収容される。第一スプリング623は、収容凹部622aの底面(図2において収容凹部622aの左側)とプレート部材624との間において圧縮状態とされている。これにより、ロッド622は、第一スプリング623の付勢力により、常に、大径部分がストッパ部材614に当接する方向、即ち、押圧部621がワークWを押圧する方向に付勢されている(例えば、図3を参照)。
プレート部材624は、例えば、円盤状に形成されており、ベース本体611に対して相対移動可能に設けられている。プレート部材624には、第二スプリング625を収容する凹部624aが設けられる。第二スプリング625は、第一スプリング623よりも大径であり、第一スプリング623よりも大きな付勢力を発生する。
ここで、プレート部材624及び第二スプリング625は、ワーク支持装置60がワークWを押圧する際に、ワークW及びプッシャー62が破損することを防止する安全装置として機能する。例えば、ワークWを押圧する際にプッシャー62に過大な反力が作用した場合、第一スプリング623の付勢力に抗して押圧部621及びロッド622が後退し、ロッド622の基端側がプレート部材624に当接する場合がある。この場合、プレート部材624が、第一スプリング623よりも大きな第二スプリング625の付勢力に抗してロッド622と共に後退する。これにより、プレート部材624及び第二スプリング625は、押圧部621からワークWに作用する押圧力を低減してワークWが破損することを防止することができ、又、プッシャー62が過大な反力によって破損することも防止することができる。
2-2.位置決め部材63
位置決め部材63は、ベース61、より詳しくは、ベース本体611に対して相対回転可能に設けられ、チャック56の所定位置に仮装着されたワークWの外周面に当接することにより、プッシャー62によって押圧されたワークWを周方向の所定回転位置に位置決めする。このため、本実施形態において、位置決め部材63は、図2に示すように、レバー631、支持軸632、当接部としてのVヤゲン633、付勢部材としての第三スプリング634、及び、ばね受け635を有する。
位置決め部材63は、ベース61、より詳しくは、ベース本体611に対して相対回転可能に設けられ、チャック56の所定位置に仮装着されたワークWの外周面に当接することにより、プッシャー62によって押圧されたワークWを周方向の所定回転位置に位置決めする。このため、本実施形態において、位置決め部材63は、図2に示すように、レバー631、支持軸632、当接部としてのVヤゲン633、付勢部材としての第三スプリング634、及び、ばね受け635を有する。
レバー631は、棒状に形成されており、ベース本体611の内部に設けられた支持軸632の回りに相対回転する。そして、レバー631は、支持軸632よりも先端側、即ち、ワークW側(例えば、図3を参照)がベース61(ベース本体611)の端面から突出し、支持軸632よりも基端側がベース61(ベース本体611)の内部に収容されている。
支持軸632は、図2に示すように、プッシャー62及び位置決め部材63のレバー631を含む仮想平面Sの面内において、レバー631をベース61(ベース本体611)に対して相対回転するように支持する軸である。ここで、本実施形態において、支持軸632は、図2に紙面に垂直な方向に延びる軸として設けられ、仮想平面Sは、支持軸632に直交する平面である。
当接部としてのVヤゲン633は、レバー631の先端において、支持軸632と平行な軸線の回りで回転可能に設けられる。Vヤゲン633は、Z軸線方向から見た場合に、Z軸線に沿って延びるV字状の溝633aを有する。これにより、後述するように、Vヤゲン633の溝633aがワークWの周面に設けられた凸部W1に当接した場合、V字状の溝633aは、凸部W1を二点で当接する。そして、Vヤゲン633は、後述するように、溝633aの内部に凸部W1を案内することにより、ワークWを周方向に沿って回転させて所定回転位置に位置決めする。
尚、本実施形態においては、所定回転位置をチャック56に設けられた位置決めピン56aにより決定するようにする。しかし、例えば、Vヤゲン633の溝633aが凸部W1を二点で支持した回転位置を所定回転位置として決定することも可能である。又、本実施形態においては、当接部としてV字状の溝633aを有するVヤゲン633を用いるが、当接部としてU字状の溝を有するUブロック等を用いることが可能であることは言うまでもない。
付勢部材としての第三スプリング634は、レバー631の基端側に設けられた収容凹部631aに収容される。第三スプリング634は、収容凹部631aの底面(図2において収容凹部631aの上側)と、ベース本体611に固定されたばね受け635との間において圧縮状態とされている。これにより、レバー631は、第三スプリング634の付勢力により、常に、支持軸632よりも基端側がロッド622の基端に向けて付勢されている。
2-3.連動機構64
連動機構64は、ベース61(ベース本体611)に対するプッシャー62の相対移動を位置決め部材63の相対回転に変換して、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させる機構である。このため、連動機構64は、図2に示すように、押圧面641及び被押圧面642を有する。
連動機構64は、ベース61(ベース本体611)に対するプッシャー62の相対移動を位置決め部材63の相対回転に変換して、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させる機構である。このため、連動機構64は、図2に示すように、押圧面641及び被押圧面642を有する。
押圧面641は、プッシャー62のロッド622の基端に設けられる。押圧面641は、仮想平面Sにおいて断面直線状に形成され、且つ、所定軸線方向であるZ軸線方向(前後方向)に対して傾斜した斜面である。本実施形態において、押圧面641は、図2に示すように、Z軸線方向においてロッド622の基端側(後側であって第一スプリング623側))からロッド622の先端側(前側であって押圧部621側)に向けてY軸線方向に下がる傾斜した斜面に形成されている(例えば、図6を参照)。
被押圧面642は、支持軸632に対してVヤゲン633と反対側であるレバー631の基端に設けられる。被押圧面642は、仮想平面Sにおいて断面曲線状の凸状曲面である(例えば、図6を参照)。そして、凸状曲面の被押圧面642は、第三スプリング634の付勢力によって斜面の押圧面641に向けて付勢されており、常に、押圧面641と被押圧面642とは接触した状態が維持される。
本実施形態の連動機構64においては、プッシャー62がベース61(ベース本体611)に対して相対的に後退すると(相対移動が生じると)、ロッド622に設けられた斜面の押圧面641がレバー631に設けられた凸状曲面の被押圧面642に対して相対的に後退する。これにより、押圧面641は、被押圧面642をY軸線方向にて下方に向けて押圧する。
その結果、レバー631が支持軸632の回り(図2においては時計回り)に相対回転移動するため、レバー631の先端に設けられたVヤゲン633は、支持軸632の回りに相対回転移動し、Y軸線方向にて上方に向けて移動する。従って、連動機構64は、プッシャー62のベース61(ベース本体611)に対する相対移動を位置決め部材63のベース61(ベース本体611)に対する支持軸632の回りに相対回転に変換することにより、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させることができる。
3.工作機械10の作動
3-1.ワークWの搬入及び仮装着
次に、工作機械10の作動について説明する。本実施形態の工作機械10においては、先ず、自動搬送機であるロボット(図示省略)が機械加工前のワークWを搬送して工作機械10まで搬入する。具体的に、ロボットは、例えば、ロボットハンドによって把持(クランプ)している機械加工前のワークWを、図3に示すように、主軸装置50のチャック56に対して仮装着する。
3-1.ワークWの搬入及び仮装着
次に、工作機械10の作動について説明する。本実施形態の工作機械10においては、先ず、自動搬送機であるロボット(図示省略)が機械加工前のワークWを搬送して工作機械10まで搬入する。具体的に、ロボットは、例えば、ロボットハンドによって把持(クランプ)している機械加工前のワークWを、図3に示すように、主軸装置50のチャック56に対して仮装着する。
この場合、ワークWは、チャック56に設けられた受け部材としての同軸調整部材Maにより、チャック56(より詳しくは、着座部材58)に対して同軸となるように、且つ、チャック56の所定位置に仮装着される。そして、工作機械10は、チャック爪57により、仮装着されたワークWを一時的に保持する。このように、ワークWがチャック爪57によって一時的に保持されると、ロボットは、工作機械10から退避する。
3-2.ワーク支持装置60によるワークWの押圧
次に、工作機械10においては、加工ヘッド40のタレット回転装置42を駆動させることにより、タレット41を回転させる。そして、工作機械10においては、タレット41における旋回割出しにより、タレット41に取り付けられたワーク支持装置60を、図3に示すように、所定軸線方向であるZ軸線方向にてチャック56即ち仮装着されたワークWと同軸となるように対向させる。
次に、工作機械10においては、加工ヘッド40のタレット回転装置42を駆動させることにより、タレット41を回転させる。そして、工作機械10においては、タレット41における旋回割出しにより、タレット41に取り付けられたワーク支持装置60を、図3に示すように、所定軸線方向であるZ軸線方向にてチャック56即ち仮装着されたワークWと同軸となるように対向させる。
そして、工作機械10においては、Z軸駆動装置20及びX軸駆動装置30を駆動させると共に、主軸装置50のY軸移動用サーボモータ53を駆動させ、加工ヘッド40に取り付けられたワーク支持装置60とワークW(チャック56)とを同軸配置させる。続いて、工作機械10においては、Z軸駆動装置20を駆動させ、加工ヘッド40即ちワーク支持装置60をZ軸線方向に沿ってワークWに向けて移動させる。
ワーク支持装置60は、加工ヘッド40の移動により、プッシャー62の押圧部621がワークWに接触し、引き続き加工ヘッド40が移動することにより、押圧部621がワークWをZ軸線方向に沿ってチャック56(即ち、主軸装置50)に向けた押圧を開始する。そして、押圧部621がワークWの押圧を開始した後、更に加工ヘッド40がワークWに向けて移動することにより、図4に示すように、押圧部621を支持するロッド622が第一スプリング623に付勢力に抗して、ベース61(ベース本体611)に対して後方に相対移動する。この場合、押圧部621は、ワークWを押圧することによって同軸調整部材Maと共にワークWを挟持するため、チャック56に対して同軸且つ所定位置にワークWを位置決めすることができる。
3-3.ワーク支持装置60によるワークWの回転位置(位相)決め
ロッド622がベース61に対して相対移動すると、連動機構64を形成する押圧面641が、連動機構64を形成する被押圧面642をY軸線方向(上下方向)にて下方に向けて押し下げる。これにより、レバー631は、付勢部材としての第三スプリング634の付勢力に抗して基端が押し下げられる。従って、レバー631は、図4において支持軸632を中心とする時計回りに、ベース61(ベース本体611)に対して相対回転する。これにより、レバー631の先端側に連結された当接部としてのVヤゲン633は、支持軸632の回りに相対回転移動することにより、ワークWに向けて接近する。
ロッド622がベース61に対して相対移動すると、連動機構64を形成する押圧面641が、連動機構64を形成する被押圧面642をY軸線方向(上下方向)にて下方に向けて押し下げる。これにより、レバー631は、付勢部材としての第三スプリング634の付勢力に抗して基端が押し下げられる。従って、レバー631は、図4において支持軸632を中心とする時計回りに、ベース61(ベース本体611)に対して相対回転する。これにより、レバー631の先端側に連結された当接部としてのVヤゲン633は、支持軸632の回りに相対回転移動することにより、ワークWに向けて接近する。
更に、加工ヘッド40がワークWに向けて移動することにより、図5に示すように、Vヤゲン633は、溝633aにおいてワークWの周方向に設けられた凸部W1に二点で当接する。このとき、Vヤゲン633は、凸部W1を溝633aの内部に案内することにより、図6に示すように、ワークWを周方向に回転させる。そして、ワークWが回転することにより、例えば、ワークWの凸部W1と位置決めピン56aとが当接し、ワークWの回転位置(位相)が所定回転位置に位置決めされる。このように、ワーク支持装置60がワークWをチャック56の所定位置に位置決めすると共にワークWの回転位置(位相)を所定回転位置に位置決めすると、工作機械10においては、チャック爪57を作動させて最終的にワークWを保持する。これにより、ワークWのチャック56への装着が完了する。
3-4.工作機械10による加工(ドリル加工)
ワークWのチャック56への装着が完了すると、工作機械10においては、Z軸駆動装置20を駆動させ、加工ヘッド40をZ軸線方向に沿って移動させ、ワーク支持装置60をワークWから退避させる。これにより、押圧部621がワークWから離間し、ロッド622は図3に示す初期位置に向けて相対移動する。この相対移動に伴い、押圧面641による被押圧面642の下方への押圧量(被押圧面642の下方への移動距離)が小さくなり、その結果、レバー631が第三スプリング634の付勢力(及び、本実施形態においては重力)により、支持軸632を中心として、図4及び図5にて反時計回りに相対回転する。従って、レバー631の先端に連結されたVヤゲン633は、ワークWの凸部W1からZ軸線方向にて下方に離間して退避する。
ワークWのチャック56への装着が完了すると、工作機械10においては、Z軸駆動装置20を駆動させ、加工ヘッド40をZ軸線方向に沿って移動させ、ワーク支持装置60をワークWから退避させる。これにより、押圧部621がワークWから離間し、ロッド622は図3に示す初期位置に向けて相対移動する。この相対移動に伴い、押圧面641による被押圧面642の下方への押圧量(被押圧面642の下方への移動距離)が小さくなり、その結果、レバー631が第三スプリング634の付勢力(及び、本実施形態においては重力)により、支持軸632を中心として、図4及び図5にて反時計回りに相対回転する。従って、レバー631の先端に連結されたVヤゲン633は、ワークWの凸部W1からZ軸線方向にて下方に離間して退避する。
続いて、工作機械10においては、加工ヘッド40のタレット回転装置42が駆動することにより、端面切削工具である工具44を旋回割出しにより選択する。そして、工作機械10においては、Z軸駆動装置20が駆動し、ワークWの軸状部分に対して端面切削加工を施す。
又、工作機械10においては、加工ヘッド40のタレット回転装置42が駆動することにより、センタ穴ドリルである工具43を旋回割出しにより選択する。そして、工作機械10においては、Z軸駆動装置20が駆動し、ワークWの加工位置、例えば、ワークWの凸部W1に対して、ドリル加工を施す。尚、このドリル加工において、主軸装置50は、チャック保持台55に内蔵されたチャック回転装置を作動させ、上述したワーク支持装置60によって位置決めされた所定回転位置を基準として、加工位置に対応する位置までチャック56、チャック爪57及び着座部材58と共にワークWを回転させる。
3-5.ワークWの搬出
端面切削加工及びドリル加工後においては、例えば、ロボットがロボットハンドを用いて機械加工後のワークWを把持(クランプ)する。このように、ロボットハンドによってワークWが把持(クランプ)されると、工作機械10においては、主軸装置50のチャック爪57を解放する。これにより、ロボットは、ロボットハンドによって把持(クランプ)した機械加工後のワークWをチャック56から取り外して搬出する。これにより、ワークWに対する加工が完了する。
端面切削加工及びドリル加工後においては、例えば、ロボットがロボットハンドを用いて機械加工後のワークWを把持(クランプ)する。このように、ロボットハンドによってワークWが把持(クランプ)されると、工作機械10においては、主軸装置50のチャック爪57を解放する。これにより、ロボットは、ロボットハンドによって把持(クランプ)した機械加工後のワークWをチャック56から取り外して搬出する。これにより、ワークWに対する加工が完了する。
以上の説明からも理解できるように、ワーク支持装置60は、ベース61に対して所定軸線方向であるX軸線方向に相対移動可能に設けられ、軸体としての主軸であるチャック56の所定位置に仮装着されたワークWをチャック56(主軸装置50)側に押圧するプッシャー62と、ベース61に対して支持軸632の回りに相対回転可能に設けられ、ワークWに当接することによりプッシャー62によって押圧されたワークWを周方向の所定回転位置に位置決めする位置決め部材63と、ベース61に対するプッシャー62の相対移動を位置決め部材63の相対回転に変換して、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させる連動機構64と、を備える。
これによれば、ワーク支持装置60は、連動機構64がプッシャー62と位置決め部材63とを連動させることにより、仮装着されたワークWを押圧してチャック56のZ軸線方向における所定位置に位置決めすると共に、ワークWの回転位置(位相)を所定回転位置に位置決めすることができる。従って、ワーク支持装置60は、ワークWをチャック56に装着する際に、チャック56の所定位置及びワークWの所定回転位置の位置決めの両方を連動させて一時(ほぼ同時)に行うことができるため、ワークWのチャック56への装着に要する時間を短縮することができる。その結果、ワークWの加工に要するサイクルタイムを短縮することができ、ワークWの生産性を向上させることができる。
又、ワーク支持装置60は、連動機構64を有することにより、プッシャー62と位置決め部材63とを一体化することができる。これにより、ワーク支持装置60の小型化を達成することができる。又、プッシャー62と位置決め部材63とを一体化したワーク支持装置60を用いることにより、例えば、工作機械10のタレット41にプッシャーと位置決め部材とを別々に取り付ける必要がない。これにより、工具43,44の取付数(例えば、10個)が限られたタレット41においては、プッシャー及び位置決め部材を別々に取り付けることに起因して他の工具43,44がタレット41に取り付けられない等の問題を解消することができる。
4.変形例
4-1.第一変形例
上述した実施形態においては、ワーク支持装置60を工作機械10の加工ヘッド40(より詳しくは、タレット41)に取り付けるようにした。しかし、ワーク支持装置60を、例えば、工作機械10のベッド11上に独立して設けることも可能である。この場合、ワーク支持装置60は、上下方向(Y軸線方向)及び前後方向(Z軸線方向)に沿って移動させる移動装置を備えることが好ましい。尚、工作機械10とは異なる他の工作機械として、例えば、主軸装置が水平方向にも移動可能である場合には、ワーク支持装置60に向けてワークを相対的に移動させることができる。従って、ワーク支持装置60が移動装置を備えない場合であっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
4-1.第一変形例
上述した実施形態においては、ワーク支持装置60を工作機械10の加工ヘッド40(より詳しくは、タレット41)に取り付けるようにした。しかし、ワーク支持装置60を、例えば、工作機械10のベッド11上に独立して設けることも可能である。この場合、ワーク支持装置60は、上下方向(Y軸線方向)及び前後方向(Z軸線方向)に沿って移動させる移動装置を備えることが好ましい。尚、工作機械10とは異なる他の工作機械として、例えば、主軸装置が水平方向にも移動可能である場合には、ワーク支持装置60に向けてワークを相対的に移動させることができる。従って、ワーク支持装置60が移動装置を備えない場合であっても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
4-2.第二変形例
上述した実施形態においては、ワークWの押圧に伴ってロッド622がベース61に対して相対的に後方に相対移動し、押圧面641が被押圧面642をY軸線方向(上下方向(鉛直方向))にて下方に押し下げることによってプッシャー62と位置決め部材63を連動させ、Vヤゲン633をワークWに向けて相対回転移動させるようにした。ところで、ワーク支持装置60が、例えば、図示省略の油圧機構や電動機構等の駆動装置を備え、ワークWを押圧する際に駆動装置の駆動によって押圧部621及びロッド622をベース61に対して相対移動させることも可能である。
上述した実施形態においては、ワークWの押圧に伴ってロッド622がベース61に対して相対的に後方に相対移動し、押圧面641が被押圧面642をY軸線方向(上下方向(鉛直方向))にて下方に押し下げることによってプッシャー62と位置決め部材63を連動させ、Vヤゲン633をワークWに向けて相対回転移動させるようにした。ところで、ワーク支持装置60が、例えば、図示省略の油圧機構や電動機構等の駆動装置を備え、ワークWを押圧する際に駆動装置の駆動によって押圧部621及びロッド622をベース61に対して相対移動させることも可能である。
この場合、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させるために、ロッド622のワークWに向けた移動(前進)に伴って押圧面641が被押圧面642をY軸線方向(上下方向)にて下方に押し下げるようにする。具体的には、例えば、押圧面641がロッド622の先端側(前側であって押圧部621側)からロッド622の基端側(後側であって第一スプリング623側)に向けてY軸線方向に下がる傾斜するように形成する。これにより、ロッド622の前進に伴い、押圧面641が被押圧面642をY軸線方向(上下方向)にて下方に押し下げることが可能となる。従って、この場合においても、プッシャー62と位置決め部材63とを連動させることができ、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
4-3.第三変形例
上述した実施形態においては、押圧面641を仮想平面Sにおいて断面直線状の平面とし、被押圧面642を仮想平面Sにおいて断面曲線状の凸状曲面とした。しかし、押圧面641及び被押圧面642の仮想平面Sにおける断面形状については、これらに限られず、位置決め部材63の作動態様(例えば、位置決め部材63の作動タイミング等)に合わせて適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、押圧面641の仮想平面Sにおける断面形状を断面曲線状としたり、被押圧面642の仮想平面Sにおける断面形状を断面直線状としたりすることが可能である。又、被押圧面642を仮想平面Sにおいて断面曲線状となる凸状球面とすることも可能である。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
上述した実施形態においては、押圧面641を仮想平面Sにおいて断面直線状の平面とし、被押圧面642を仮想平面Sにおいて断面曲線状の凸状曲面とした。しかし、押圧面641及び被押圧面642の仮想平面Sにおける断面形状については、これらに限られず、位置決め部材63の作動態様(例えば、位置決め部材63の作動タイミング等)に合わせて適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、押圧面641の仮想平面Sにおける断面形状を断面曲線状としたり、被押圧面642の仮想平面Sにおける断面形状を断面直線状としたりすることが可能である。又、被押圧面642を仮想平面Sにおいて断面曲線状となる凸状球面とすることも可能である。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
4-4.第四変形例
上述した実施形態においては、位置決め部材63が当接部としてVヤゲン633を有し、ワークWに設けられた凸部W1を二点で当接可能なV溝を有するようにした。しかしながら、当接部がワークWに当接する部分に凹部が設けられている場合には、当接部が凹部に嵌ることによって所定回転位置に位置決めするように、当接部を棒状に形成することも可能である。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
上述した実施形態においては、位置決め部材63が当接部としてVヤゲン633を有し、ワークWに設けられた凸部W1を二点で当接可能なV溝を有するようにした。しかしながら、当接部がワークWに当接する部分に凹部が設けられている場合には、当接部が凹部に嵌ることによって所定回転位置に位置決めするように、当接部を棒状に形成することも可能である。この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
又、上述した実施形態においては、円盤状のワークWの外周面に凸部W1を設けると共に、位置決め部材63が当接部としてのVヤゲン633を有し、Vヤゲン633が凸部W1を溝633aに案内することによってワークWを所定回転位置に位置決めするようにした。しかし、上述したように当接部がワークWの凹部に当接可能な場合には、例えば、環状或いは筒状のワークWの内周面に凹部を設けることができる。そして、この場合には、当接部は、例えば、プッシャー62によるワークWの押圧に連動してワークWの内周面に進入し、内周面に設けられた凹部に当接することによってワークWを所定回転位置に位置決めすることが可能になる。従って、この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が期待できる。
4-5.第五変形例
上述した実施形態においては、工作機械10の主軸装置50におけるチャック56がZ軸線方向(即ち、水平方向)に延設され、ワーク支持装置60がZ軸線方向(即ち、水平方向)にてワークWに対して移動するようにした。しかし、工作機械10とは異なる他の工作機械において、例えば、ワークWを保持する主軸がY軸線方向(即ち、上下方向であって鉛直方向)に沿って配置される場合には、ワーク支持装置60がY軸線方向(即ち、鉛直方向)にてワークWに対して移動するようにすることも可能である。この場合、位置決め部材63のVヤゲン633は、プッシャー62によるワークWの押圧に伴い、Z軸線方向又はX軸線方向(即ち、水平方向)に沿って相対回転移動し、ワークWに対して移動するようになる。従って、この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
上述した実施形態においては、工作機械10の主軸装置50におけるチャック56がZ軸線方向(即ち、水平方向)に延設され、ワーク支持装置60がZ軸線方向(即ち、水平方向)にてワークWに対して移動するようにした。しかし、工作機械10とは異なる他の工作機械において、例えば、ワークWを保持する主軸がY軸線方向(即ち、上下方向であって鉛直方向)に沿って配置される場合には、ワーク支持装置60がY軸線方向(即ち、鉛直方向)にてワークWに対して移動するようにすることも可能である。この場合、位置決め部材63のVヤゲン633は、プッシャー62によるワークWの押圧に伴い、Z軸線方向又はX軸線方向(即ち、水平方向)に沿って相対回転移動し、ワークWに対して移動するようになる。従って、この場合においても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
10…工作機械、11…ベッド、20…Z軸駆動装置、30…X軸駆動装置、40…加工ヘッド、41…タレット、50…主軸装置、56…チャック(軸体(主軸))、56a…位置決めピン、57…チャック爪、58…着座部材、60…ワーク支持装置、61…ベース、611…ベース本体、612…取付プレート、613…スリーブ部材、614…ストッパ部材、62…プッシャー、621…押圧部、622…ロッド、622a…収容凹部、623…第一スプリング、624…プレート部材、624a…凹部、625…第二スプリング、63…位置決め部材、631…レバー、631a…収容凹部、632…支持軸、633…Vヤゲン(当接部)、633a…溝、634…第三スプリング(付勢部材)、635…ばね受け、64…連動機構、641…押圧面、642…被押圧面、W…ワーク、W1…凸部、S…仮想平面、Ma…同軸調整部材(受け部材)
Claims (13)
- ベースに対して所定軸線方向に相対移動可能に設けられ、軸体の所定位置に仮装着されたワークを前記軸体側に押圧するプッシャーと、
前記ベースに対して支持軸の回りに相対回転可能に設けられ、前記ワークに当接することにより前記プッシャーによって押圧された前記ワークを周方向の所定回転位置に位置決めする位置決め部材と、
前記ベースに対する前記プッシャーの前記相対移動を前記位置決め部材の前記相対回転に変換して、前記プッシャーと前記位置決め部材とを連動させる連動機構と、
を備えた、ワーク支持装置。 - 前記位置決め部材は、前記支持軸よりも前記ワーク側において前記ワークに当接して、前記ワークを前記所定回転位置に位置決めする当接部を有しており、
前記連動機構は、
前記プッシャーに設けられた押圧面と、
前記位置決め部材において前記支持軸に対して前記当接部と反対側に設けられて、前記押圧面に接触して押圧される被押圧面と、を有し、
前記プッシャーの前記相対移動に伴って前記押圧面が前記被押圧面を押圧することにより、前記当接部を前記支持軸の回りに相対回転移動させて前記ワークに当接させる、請求項1に記載のワーク支持装置。 - 前記押圧面は、前記支持軸に直交する仮想平面において断面直線状に形成され且つ前記所定軸線方向に対して傾斜した斜面を有し、
前記被押圧面は、前記仮想平面において断面曲線状の凸状曲面を有する、請求項2に記載のワーク支持装置。 - 前記当接部は、前記ワークの周面に当接した状態で、前記ワークを周方向に沿って回転させて前記所定回転位置に位置決めする、請求項2又は3に記載のワーク支持装置。
- 前記当接部は、前記ワークの周面に設けられた凸部を二点で当接可能な溝を有し、
前記溝の内部に前記凸部を案内することにより、前記ワークを周方向に沿って回転させて前記所定回転位置に位置決めする、請求項4に記載のワーク支持装置。 - 前記位置決め部材は、前記支持軸の回りに相対回転移動する棒状のレバーを有し、
前記レバーの前記支持軸よりも前記ワーク側に前記当接部が設けられ、且つ、前記レバーの前記支持軸に対して前記当接部と反対側に前記被押圧面が設けられる、請求項2-5の何れか一項に記載のワーク支持装置。 - 前記被押圧面を前記押圧面に向けて付勢する付勢部材を有する、請求項2-6の何れか一項に記載のワーク支持装置。
- 前記位置決め部材が位置決めした後において、前記プッシャー及び前記位置決め部材は、前記ワークから離間して退避する、請求項1-7の何れか一項に記載のワーク支持装置。
- 請求項1-8の何れか一項に記載の前記ワーク支持装置を備え、
前記ワーク支持装置により前記軸体に対して周方向に位置決めされた前記ワークに機械加工を施す工作機械。 - 主軸を前記所定軸線の回りに回転可能に支持する主軸装置を備え、
前記プッシャーは、前記主軸の前記所定位置に仮装着された前記ワークを前記主軸装置側に押圧し、
前記位置決め部材は、前記連動機構による前記プッシャーとの連動により、前記ワークと当接して前記ワークの前記所定回転位置に位置決めする、請求項9に記載の工作機械。 - 前記主軸装置は、前記主軸における前記所定位置に組み付けられて、前記ワークを前記主軸と同軸に配置する受け部材を有しており、
前記プッシャーが前記受け部材と共に前記ワークを挟持して前記ワークを押圧することにより、前記ワークが前記主軸と同軸に配置されて仮装着された状態で、前記位置決め部材が前記ワークの前記所定回転位置に位置決めする、請求項10に記載の工作機械。 - 前記プッシャーは、前記ベースから前記ワーク側に突出して設けられており、前記ワークを前記主軸装置に向けて押圧することに伴い、前記所定軸線方向に沿って前記ベース側に相対移動する、請求項10又は11に記載の工作機械。
- 前記主軸装置は、前記ワークが前記位置決め部材によって前記所定回転位置に位置決めされた後、前記ワークを前記主軸に対して固定して装着する、請求項10-12の何れか一項に記載の工作機械。
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JP2021179901A JP2023068686A (ja) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | ワーク支持装置及び工作機械 |
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