JP4100818B2 - Processing station - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械と、パレットストッカーと、加工テーブル装置とを備えた加工ステーションに関する。
【0002】
【従来の技術】
工作機械を備えた加工ステーションとして、特開昭55−70543号公報、特開昭55−112753号公報及び特開平9−225761号公報に開示されるものが知られている。
【0003】
特開昭55−70543号公報には、工作機械と加工テーブル装置とワークストッカーが配置された加工ステーションが開示され、この加工ステーションでは、工作機械の数値制御(NC)による位置決め機能を利用して、ストッカーと加工テーブル装置との間でワークをに自動的に搬送するようにしている。
【0004】
特開昭55−112753号公報にも前記同様に、工作機械の数値制御(NC)による位置決め機能を利用して、ワークを保持したパレットを加工テーブル装置まで移送する内容が開示されている。
【0005】
また、特開平9−225761号公報の図13〜図17には、工作機械と加工テーブル装置とを対向配置し、これら工作機械と加工テーブル装置のそれぞれに旋回動とチルト動を行わせることで、工作機械とワークとの相対的な位置決めを容易且つ迅速に行えるようにした加工ステーションが開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭55−70543号公報に開示される加工ステーションにあっては、工作機械が直線動することで、ストッカーと加工テーブル装置との間の移載を行う構成になっている。このため、工作機械の直線動を許容するためのスペースが必要になる。また、加工ステーション全体として占めるスペースが大きくなり、更に、ストッカーと加工テーブル装置とを並列して置くことが必要となるので、レイアウト上の制約が大きい。
【0007】
また、特開昭55−112753号公報に開示される加工ステーションには、パレットストッカーについての具体的な開示がない。更に、工作機械は直線動する構成になっているので、前記した特開昭55−70543号公報と同じ問題がある。
【0008】
また、特開平9−225761号公報に開示される加工ステーションにあっては、工作機械はあくまでもワークを加工するだけであり、ワークを保持したパレットを加工テーブル装置へ搬送する間及び加工テーブル装置に取り付ける間は、工作機械は待機状態で実働に関与していないので作業効率が悪い。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明に係る加工ステーションは、垂直軸を中心として旋回可能且つ水平軸を中心としてチルト動可能な工作機械と、ワーク取付用パレットをストックするパレットストッカーと、前記工作機械にてワークを加工する際にパレットを固定する加工テーブル装置とを備えた加工ステーションであって、前記パレットストッカーは複数のパレット受け枠からなり、また、これらパレット受け枠及び前記加工テーブル装置は前記工作機械の旋回中心を中心として略放射状に配置され、前記工作機械の旋回範囲内に加工工具の自動交換装置が配置され、前記工作機械は、主軸に対し加工工具を着脱可能とするとともに当該主軸にワーク取付用パレットを着脱可能とし、前記主軸は前記加工工具に形成された嵌合軸部が嵌合する加工工具嵌合内径部が形成された受け凹部を有し、この受け凹部の前記加工工具の嵌合軸部を保持する箇所とは異なる箇所で前記ワーク取付用パレットを着脱自在に保持する構成とした。
【0010】
上記構成とすることで、工作機械の無駄な待機時間をなくすことができるとともに、限られたスペース内に、工作機械、パレットストッカー及び加工テーブル装置を配置することができる。
【0011】
加工工具の自動交換装置(ATC)については、工作機械の上方に配置することが最も効率的である。
【0012】
また、ワーク搬送ラインを含めた構成としては、工作機械の旋回範囲内にワークの搬入と搬出を兼ねるワーク搬送ラインの一端が位置する構成とするか、或いはワークの搬入ライン及び搬出ラインを別々とし、これらワークの搬入ライン及び搬出ラインの端部(ワークの授受位置)が前記工作機械の旋回範囲内に位置するようにし、更に、搬入ライン及び搬出ラインの端部を結んだ線の一方の側に前記パレットストッカーを配置し、他方の側に前記加工テーブル装置を配置する構成にすることが好ましい。
【0013】
また、本発明にあっては、工作機械の移動動作を基本的に旋回動若しくはチルト動とし、直線動をなくすことで、占有スペースを小さくしている。
【0014】
また、本発明にあっては、パレットストッカーに設けるパレット載置部を工作機械のチルト動中心に向かって傾斜せしめた。パレット載置部を2段或いはそれ以上にすることで更に装置全体のコンパクト化を図れるが、この場合も各段のパレット載置部をチルト動中心に向かって傾斜せしめる。
尚、パレット載置部を水平にすることも可能である。水平にすることで、パレットのストッパ機構を省略若しくは簡略化できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る加工ステーション全体の概略斜視図、図2は同加工ステーションの平面図、図3は同加工ステーションの側面図、図4は同加工ステーションの異なる方向から見た側面図、図5は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図6は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図、図7は工作機械の側面図、図8は工作機械の図7とは反対側から見た側面図、図9は工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図、図10(a)は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、(b)は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図、図11はパレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図、図12は工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図、図13は工作機械がワークを加工している状態を示す側面図、図14は加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図、図15は図14のB方向から見た部分を一部切欠した拡大図、図16は別実施例を示す図14と同様の図、図17は図16のC−C方向断面図、図18は加工テーブル装置のテーブル面を示す図、図19は図18の拡大図、図20は図19のA−A線断面図である。
【0016】
図1〜図4に示すように、加工ステーションにはベース1が設けられ、このベース1の上に工作機械100及び加工テーブル装置200が載置され、ベース1の外側に工作機械100を囲むようにパレットストッカー300が配置され、また、工作機械100の上方にオートツールチェンジャー(ATC)400が配置されている。
【0017】
工作機械100はベース1に対しターンブロック101が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、また前記パレットストッカー300は複数のパレット受け枠301からなり、これらパレット受け枠301及び前記加工テーブル装置200は前記工作機械100の旋回中心を中心として略放射状に配置され、同じく工作機械100の旋回範囲内にワークWの搬入と搬出を兼ねる搬送ラインL1の先端が臨み、この先端をワーク供給位置500としている。
これにより工作機械100が加工テーブル装置200、パレットストッカー300及びワーク供給位置500に対し対向する。
【0018】
また工作機械100は、前記ターンブロック101に対し水平軸102を中心として支持部103がモータ104の駆動により垂直面内でチルト動作可能に取り付けられ、この支持部103には主軸受け105がモータ106の駆動により進退可能に支持され、更に主軸受け105内には図示しないモータにて高速回転せしめられる主軸(スピンドル軸)107が支持されている。
【0019】
また、図12及び図13にも示すように、前記支持部103から後方に向けて延びる雄ネジ棒110にナット部材111を介して前記主軸受け105が取り付けられ、前記モータ106の駆動で雄ネジ棒110を回転せしめることで、ナット部材111がガイドロッド112に沿って移動し、このナット部材111とともに主軸受け105が進退動する。
【0020】
支持部103が垂直面内でチルト動を行うことで、主軸107が図3または図4に示すように、加工テーブル装置200、パレットストッカー300或いはオートツールチェンジャー400の高さに適合する方向を向く。
【0021】
また、図8に示すように、モータ104と反対側の水平軸102の端部には、レバー108の基端部を取り付け、このレバー108の先端部にバランスシリンダ109のロッドを取り付け、主軸受け105の進退動に伴う重量のアンバランスを吸収するようにしている。
【0022】
前記主軸107の先端の構造は、ワークWを取り付けるパレットPとワークに対して切削、穴開け等の加工を施す加工工具Tが選択的に保持し得る構造になっている。
【0023】
図9〜図11に基づいて主軸107によるパレットPと加工工具Tの保持構造について説明する。
主軸107には軸方向に貫通穴107aが形成され、この貫通穴107aの先端部は受け凹部113とされ、この受け凹部113は図10に示すように、雌テーパ部113aとこの雌テーパ部113aに連続するストレート部113bとから構成され、パレットPを保持する場合には、図10(a)に示すように、パレットPのシャンク部600のストレート部601が受け凹部113のストレート部113bに嵌合し、加工工具Tを保持する場合には、図10(b)に示すように、加工工具Tのテーパコーン部700が受け凹部113の雌テーパ部113aに嵌合するようにしている。
【0024】
本発明では、主軸107でパレットPと加工工具Tを保持する。この場合、受け凹部113の同じ箇所でパレットPと加工工具Tを保持すると、パレットPはワークWを取り付けるとかなりの重量物となり、受け凹部113の表面を傷つける虞れがある。そして、内面が傷ついた受け凹部113で加工工具Tを保持した場合、主軸107は加工時に高速回転するので、加工工具Tの回転軸芯がブレたり、ガタつき加工精度が悪くなる。
【0025】
そこで、本発明にあっては、前記したように受け凹部113の形状を単純な雌テーパ状とせず、雌テーパ部113aに連続してストレート部113bを設け、このストレート部113bでパレットPのストレート部601を保持し、雌テーパ部113aにはパレットPの一部が接触しないようにした。
【0026】
尚、パレットPのシャンク部600の主軸107との対向面には環状の凸部602を形成し、保持状態ではこの凸部602が主軸107端面に当接するようにしている。シャンク部600の対向面の全面を主軸107端面に当接せしめると当接面積が大きいのでガタつきが生じる虞れがあるが、小面積の凸部602を当接せしめることで、ガタつきを未然に防止できる。
【0027】
また、図9に示すように、主軸107に形成した貫通穴107a内には図示しないシリンダにて進退動(図において左右動)せしめられるクランピングスリーブ115が臨み、このクランピングスリーブ115の外側に軸方向にすり割を形成したグリッパ116が設けられ、またクランピングスリーブ115内はクーラントの流路117とされている。
【0028】
而して、図9の状態よりもクランピングスリーブ115が左側に位置しているときは、グリッパ116は縮径し、パレットPのストレート部601を受け凹部113から引き抜くことが可能である。そして、斯かる状態から図示しないシリンダを駆動すると、クランピングスリーブ115が図中右側に引き込まれる。すると、クランピングスリーブ115の雄テーパ部がグリッパ116内に入り込み、グリッパ116を拡開し、パレットPのストレート部601を受け凹部113のストレート部113bとの間で強固に保持する。
【0029】
また、パレットPの保持部の構造は、図9に示すように、パレットPの本体に固定部材603を介して前記シャンク部600を固着している。固定部材603及びシャンク部600には共通の貫通穴が形成され、この貫通穴にチェックバルブ604が挿入されている。
【0030】
チェックバルブ604はパレットPの本体との間に設けたスプリング605によって突出方向に付勢され、主軸107に保持されていない状態ではチェックバルブ604のランド部が固定部材603に形成したバルブシート面606に密に当接する。
【0031】
また、チェックバルブ604内には通路607が形成され、この通路607は前記クランピングスリーブ115内のクーラントの流路117を介してクーラント(切削液)の供給源につながっている。
【0032】
前記パレットPにはワークWを固着するための4個のクランプ爪608が設けられている。このクランプ爪608のクランプ・アンクランプ動作を図9及び図11に基づいて説明する。
【0033】
先ず、クランプ爪608は皿ばね等の強力な弾発部材609にて常時クランプ方向に付勢されている。そして、パレットPが主軸107に保持されていない状態では、前記したようにチェックバルブ604にてクーラントの通路は閉じられているので、パレットP内に形成された通路及びクランプ爪608にアンクランプ方向の力を付与する室610にはクーラントが満たされている。ただし、室610内のクーラントから与えられる力よりも弾発部材609の力が大きいため、クランプ爪608はクランプ状態を維持する。
【0034】
一方、パレットPが主軸107に保持された状態を図9で示しており、この状態ではチェックバルブ604がスプリング605の弾発力に抗してクランピングスリーブ115によって内方に押され、チェックバルブ604のランド部が固定部材603に形成したバルブシート面606から離れ、クーラントの通路が連通する。
【0035】
クーラントの通路が連通しても、弾発部材609の力が大きいため、クランプ爪608はクランプ状態を維持する。弾発部材609の力に抗してアンクランプ状態にするには、図11に示すように、ブースター611にて高圧状態でクーラントを供給する。これにより室610内の圧力が弾発部材609の弾発力よりも大きくなり、クランプ爪608がアンクランプ状態となる。
【0036】
前記したように、クランプ爪608を作動させる流体として、作動油を用いずにクーラントを使用している。クーラントは工作機械によって切削或いは穴開け加工をする場合に必要であり、このクーラントを作動流体として用いることで、作動油を供給するための配管が不要で、今までの主軸の構造をそのまま利用することができる。
【0037】
また、パレットP内に形成された通路や室には常にクーラントが満たされているので、クランプ爪608をアンクランプさせるためにブースター611で加圧した際の圧力伝達が瞬時になされ、クランプ・アンクランプの動作切替が確実且つ遅れ動作なく行える。
【0038】
一方、加工テーブル装置200はベース1に対し支持ブロック201が垂直軸を中心として水平面内で旋回可能とされ、この支持ブロック201に対し水平軸202が取り付けられている。水平軸202の一端には水平軸202を回転させるためのモータ203(図2参照)が設けられている。
【0039】
水平軸202は重量物である加工テーブル更にはワークWを取り付けたパレットPとともに加工テーブルを回動させるため、水平軸202の他端側にはバランス機構を設けている。
【0040】
このバランス機構は図14及び図15に示すように、支持ブロック201にブラケット204a,204bを設け、ブラケット204aにはシリンダユニット205の基部を取り付け、ブラケット204bにはロッド204cの一端を取り付けている。また、前記ブラケット204aにはプレート206の下端を溶接等にて固着し、このプレート206の先端に前記ロッド204cの先端をナットを介して位置調整可能に取り付けている。
更に、プレート206には軸207を回転自在に支持し、軸207の一端にはクランク208を取り付け、他端にはギヤ209を取り付け、クランク208には前記シリンダユニット205のロッドを連結し、また水平軸202の他端側に設けたギヤ210と前記ギヤ209との間にタイミングベルト211を張設している。
ここで、加工テーブル装置が水平軸202に対し側方位置となった状態で停止し、水平軸202に対しねじり力を与える位置にあるとき、タイミングベルト211の上側または下側(ギヤ209,210に対して)が引張状態となり、プレート206に倒れ方向の力(図14において右方向の力)が作用する。そして、このままでは、プレート206の下端取付部に過大な力が作用することになるので、前記ロッド204cで突っ張りプレート206の倒れを防止している。
【0041】
尚、水平軸202のギヤ210よりも外側にはロータリジョイント213(図17参照)を設けている。このロータリジョイント213が水平軸202端に取付けられているので、工作機械に適用するような一般的なバランス機構を採用することができず上記のような構造を採用している。
【0042】
而して、水平軸202には加工テーブル212が取り付けられているので、加工テーブル212の重さが水平軸202に捩りモーメントとなって作用するが、シリンダユニット205を駆動し、この駆動力をクランク208、軸207、ギヤ209、タイミングベルト211及びギヤ210を介して当該捩り力と反対方向の力を水平軸202に付与することでキャンセルされ、バランスが維持されるる。このバランスの維持は、水平軸202廻り360°の何れの箇所に加工テーブル212が位置した場合でも発揮することができる。
【0043】
図16及び図17はバランス機構の別実施例を示す図14及び図15と同様の図であり、この実施例にあっては、タイミングベルト211の代りにギヤ214を用い、他の部材については図14及び図15に示した実施例と同一としている。
【0044】
前記した工作機械100にあっては、水平軸にレバー108を取り付け、このレバー108の先端部にバランスシリンダ109のロッド100を取り付けるようにしたが、スペース的な制約等があって、軸にレバーを取り付けられない場合には、上記したように、軸の動きをタイミングベルトやギヤ列を介して離れた箇所に設けたレバーやクランクを介してバランスシリンダに伝達するようにすればよい。
【0045】
次に前記加工テーブル212の構造を図18〜図20に基づいて説明する。加工テーブル212の取付面側の四隅には、パレットPをクランプする爪215を備え、このクランプ爪215の内側位置には、パレットPの着座を確認するためのセンサ216を設けている。このセンサ216の構造としては、例えば、常時エアを噴出するものとし、パレットPが着座した際にパレットPによってエア噴出口を塞ぎ、これを検知する構造とする。
【0046】
また、加工テーブル212の裏面側には爪215によるクランプを解除した状態でパレットを旋回(90°)せしめる旋回用モータ217を設け、クランプを解除した状態でパレットPの落下を防ぐためのチャック218を加工テーブル212の取付面側の中央に設けている。
このチャック218は図示しないシリンダユニットとリンク機構を組み合わせることで開閉動を行う。
【0047】
また、加工テーブル212には前記旋回用モータ217によってパレットPと一体的に旋回するアーム219を設け、また、このアーム219の旋回位置を規制する近接スイッチ220,221を加工テーブル212側に90°離間して設け、更に、アーム219には三角形状のプレート222を取り付け、この旋回限においてプレート222を加工テーブル212に設けたダンパ223,224に当てることでパレットPの旋回を衝撃なく停止せしめるようにしている。
【0048】
尚、ダンパ223,224は外周部に雄ネジが刻設され、ナット部材225,226を介して支持プレート227に位置調整可能に取り付けられ、位置調整することにより旋回範囲を調整し得る構成にしている。
【0049】
また、加工テーブル212の裏面側の中心から離れた位置には、2つの昇降用シリンダ228,229が設けられ、この昇降用シリンダ228,229の作動によりパレットPの位置決めを行うロケートピン230,231が加工テーブル212の取付面側に出没する。
【0050】
次に、パレットストッカー300について説明する。パレットストッカー300は、図2に示すように工作機械100を囲むように複数のパレット受け枠301を配置している。各パレット受け枠301には1枚のパレットPが収納される。
【0051】
ところで、本発明にあっては、ワークWの6面(全面)を加工することを可能にしている。パレットPにワークWを固定した状態でワークWを加工する場合、加工テーブル212を回動したり、加工テーブル212に保持されたままでパレットPを旋回することにより、最大5面までは加工することができる。しかしながら、残る1面、即ち、パレットPに取り付けられた面についてはパレットP自体が邪魔になって加工することができない。
【0052】
そこで、本発明にあっては後述するように、ワークWを所定の面まで加工したならば、別のパレットPを用意し、このパレットPにワークWを移し換え、残りの未加工の面を加工するようにしている。
【0053】
したがって、ワークWの全面を加工するためには、2種類のパレットPが必要となり、図2に示す例では6つのパレット受け枠301を配置しているので、3種類のワークWを加工することができる。
【0054】
パレット受け枠301の構造は、図1及び図3に示すように、パレット載置部302が工作機械100の水平軸102に向かって前上がりに傾斜し、後端部にパレットPのストッパ303を設け、パレット載置部302からパレットPを受け取るには、工作機械100の支持部103のチルト動によって主軸受け105をパレット載置部302に平行にし、この状態のまま、主軸受け105をパレット載置部302に向けて伸張し、この後は図9に示したように、主軸107の受け凹部113にパレットPのストレート部601を嵌合するとともに、クランピングスリーブ115を引き込み、グリッパ116を拡開して、主軸107でパレットPを保持する。
【0055】
図1〜図4に全体構成を示した実施例では、パレットストッカー300が工作機械100の周囲約180°を囲み、ワーク搬入ラインL1がワーク搬出ラインを兼ねる構成としている。
斯かる構成とすることで、前記したように3種類のワークWの加工に対処できるのであるが、ワーク搬入ラインL1が搬出ラインを兼ねるため、加工手順等に制約が生じる。
【0056】
そこで、ワークWの搬入ラインと搬出ラインとを別々にした例を図5及び図6に示す。ここで、図5は別実施例に係る加工ステーションの平面図、図6は別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図である。
【0057】
この実施例にあっては、ワーク搬入ラインL1とワーク搬出ラインL2とを一直線上に設け、この間に工作機械100が位置し、ラインの一方側にパレットストッカー300を、他方側に加工テーブル装置200を配置し、全体として左右対象とし、他の装置の配置との兼ね合い等に自由度が高くなるレイアウトになっている。
【0058】
その反面、ワーク搬入ラインL1とワーク搬出ラインL2とを一直線上に設けため、パレットストッカー300を配置するスペースが狭まってしまう。そこで、この実施例にあっては、パレット受け枠301にパレット載置部302を上下2段設け、1つのパレット受け枠301に2種類のパレットPをストックするようにしている。
【0059】
尚、下段のパレット載置部302は前記と同じであるが、上段のパレット載置部302は、工作機械100の水平軸102に向かって前下がり傾斜し、前端部にパレットPのストッパ303を設けている。
【0060】
また、工作機械100の上方に配置されるオートツールチェンジャー(ATC)400は、図1に示すように、多数の加工工具Tをガンベルト状に保持した工具ストッカー401と、この工具ストッカー401と前記主軸107との間で工具Tの交換を行う交換装置402とからなる。
【0061】
工具ストッカー401は環状に移動可能とされ、交換装置402は図4に示すように、軸403を中心として旋回するアーム404の両端に工具ホルダ405を設け、これら2つの工具ホルダ405の一方に工作機械100から工具ストッカー401に戻す工具を、他方に工具ストッカー401から新たに工作機械100の主軸107に取り付ける工具Tを保持し、旋回と進退動を組み合わせることで交換を行う。
【0062】
次に、以上の構成からなる加工ステーションにおけるシリンダブロック等のワークWの6面(全面)を加工する手順を図21〜図34に基づいて説明する。尚、図21〜図34のうち、図21〜図23、図25、図26、図30、図31、図33及び図34は加工ステーションの概略平面図、残りの図は概略側面図である。
【0063】
先ず、図21に示すように、工作機械100を垂直軸廻りに旋回させ、図22に示すように工作機械100の主軸107をパレットP1に向け、次いで、主軸107でパレットP1を保持する。この状態を図3でも示している。
【0064】
そして、上記の状態のまま工作機械100を垂直軸廻りに前記とは反対方向に旋回させ、図23に示すように、主軸107をパレットP1をワーク供給位置500に向け、ワークWの上方に主軸107に保持された状態のパレットP1を臨ませる。
【0065】
この後、クーラントを作動流体とした前記クランプ・アンクランプ機構により、クランプ爪608を開とし、ワークWの位置決めが終了したらクランプ爪608によってパレットP1にワークWを固着する。
【0066】
次いで、図23及び図24に示すように、パレットP1にワークWを固着したまま、主軸107を上方にチルト動せしめるとともに工作機械100を垂直軸廻りに旋回させ、主軸107に保持されたパレットP1を下向きの加工テーブル212の下方に位置せしめ、更に主軸107を上方にチルト動せしめることで、パレットP1の裏面(ワーク保持面の反対側面)を加工テーブル212の取付面に押し当て、パレットP1を加工テーブル212側に受け渡す。
【0067】
この後、パレットP1が外れた主軸107に、加工工具Tを取付け、図13に示すように、加工工具TにてワークWの所定面を加工する。
図13に示した状態での加工が終了したならば、パレットP1を右に90°旋回させ右側面を、次いで左に90°旋回させ左側面を加工し、更に、水平軸202を中心として加工テーブル212を垂直面内で90°回動せしめ、ワークの上面を加工する。
【0068】
以上により、ワークWの正面、左右の側面及び上面の加工が終了する。このときワークWの4面が加工され、ワークWの後面及び底面(加工テーブル212への取付け面)が未加工のまま残る。
【0069】
そこで、図25に示すように、主軸107を後退させ、主軸107の先端部に保持されている工具Tを工具ストッカー401に戻し、主軸107先端は空の状態として、第2のパレットP2方向に工作機械100を旋回せしめる。ここで、パレットP2にはワークWの上面を取り付けるための位置決め穴等が設けられている。
【0070】
第2のパレットP2方向に工作機械100が向いたならば、図26に示すように、主軸107でパレットP2を保持し、この状態のまま工作機械100を前記とは反対方向に旋回させ、図27に示すように、パレットP2をパレットP1に固着されたワークWの上方に位置させる。
【0071】
この後、パレットP2をワークWの上面に取り付ける。このとき、ワークWはパレットP1及びパレットP2でサンドイッチされた状態になる。この後、加工テーブル212によるパレットP1の保持状態を解除し、加工テーブル212のみ水平軸廻りに約180°回転させ、パレットP2の上方に加工テーブル212を位置せしめる。
【0072】
次いで、図28に示すように、加工テーブル212にパレットP2を保持せしめる。この状態で、パレットP2は加工テーブル212と主軸107の双方に保持されている。
この後、主軸107をパレットP2から外し、支持ブロック201を垂直軸廻りに180°廻してパレットP1の保持部を主軸107に向け、図29に示すように、主軸107にてパレットP1を保持し、ワークWとパレットP1との係合状態を解除する。パレットP1を主軸107で保持するには、図28の状態から主軸107によるパレットP2の保持を解除し、次いで、加工テーブル212を水平軸廻りに約180°回転させ、P1の保持部を主軸107に向けてパレットP1を主軸107で保持するとともにパレットP1をワークWから取り外し、再び加工テーブル212を水平軸廻りに約180°回転させ、ワークWを下に向けるようにしてもよい。
【0073】
この後、図30に示すように、工作機械100を垂直軸廻りに旋回させ、主軸107先端で保持するパレットP1をパレットストッカーに戻す。そして、図31に示すように、主軸107先端に工具Tを取り付け、この工具Tによって未加工年て残された面を加工する。
【0074】
このようにして、ワークWの6面が加工されたならば、再び主軸107先端から工具Tを取り外し、図32に示すように、主軸107先端でパレットP2を保持し、加工テーブル212による保持状態を解除し、主軸107先端でパレットP2を保持したまま、工作機械100を垂直軸廻りに旋回させ、図33に示すように、加工後のワークWをワーク供給位置500に戻す。
【0075】
そして、図34に示すように、パレットP2を元のパレットストッカーの位置に戻して一連の作業が終了する。
【0076】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明に係る加工ステーションによれば、工作機械を垂直軸を中心として旋回可能且つ水平軸を中心としてチルト動可能とし、且つ工作機械の主軸に、加工工具とパレットの両方を着脱する機能を持たせ、更に工作機械を囲むようにパレットストッカーと加工テーブル装置を配置したので、工作機械の無駄な待機時間をなくすことができるとともに、限られたスペース内に、工作機械、パレットストッカー及び加工テーブル装置を配置することができる。
【0077】
また、パレットストッカー及び加工テーブル装置の配置は工作機械の旋回範囲内であればよいので、加工ステーション内での装置の配置に自由度が高い。
【0078】
また、加工工具の自動交換装置(ATC)を、工作機械の上方に配置するようにすれば、工作機械がチルト動を行うので、工具の交換は短時間のうちに効率よく行うことができる。
【0079】
また、本発明に係る加工ステーションによれば、ワークの搬入・搬出を行う搬送ラインに対する組み合わせにおいても自由度が高く、工作機械の旋回範囲内にワークの搬入と搬出を兼ねる搬送ラインの一端を臨ませたり、ワークの搬入ラインと搬出ラインとの間に工作機械を配置し、このラインを基準として一方側にパレットストッカーを、他方側に加工テーブル装置を配置することもできる。
【0080】
更に、パレットストッカーに設けるパレット載置部を工作機械のチルト動中心に向かって傾斜せしめることで、パレットの移載をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る加工ステーションの概略斜視図
【図2】同加工ステーションの平面図
【図3】同加工ステーションの側面図
【図4】同加工ステーションの異なる方向から見た側面図
【図5】別実施例に係る加工ステーションの平面図
【図6】別実施例に係る加工ステーションのパレットストッカーを示す側面図
【図7】工作機械の側面図
【図8】工作機械の図7とは反対側から見た側面図
【図9】工作機械の主軸先端とパレットとの結合構造を示す図
【図10】(a)は工作機械の主軸でパレットを保持した状態の拡大図、(b)は工作機械の主軸で加工工具を保持した状態の拡大図
【図11】パレットのクランプ爪を開閉する油圧回路を示す図
【図12】工作機械が加工テーブル装置にパレットを移載している状態を示す側面図
【図13】工作機械がワークを加工している状態を示す側面図
【図14】加工テーブル装置のバランス機構を示す側面図
【図15】図14のB方向から見た部分を一部切欠した拡大図
【図16】別実施例を示す図14と同様の図
【図17】図16のC−C方向断面図
【図18】加工テーブル装置のテーブル面を示す図
【図19】図18の拡大図
【図20】図19のA−A線断面図
【図21】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図22】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図23】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図24】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図25】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図26】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図27】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図28】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図29】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図30】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図31】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図32】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図33】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【図34】加工ステーションでの作業の手順を示す平面図
【符号の説明】
1…ベース、100…工作機械、101…ターンブロック、102…水平軸、103…支持部、104…モータ、105…主軸受け、106…モータ、107…主軸、108…レバー、109…バランスシリンダ、110…雄ネジ棒、111…ナット部材、112…ガイドロッド、113…受け凹部、113a…雌テーパ部、113b…ストレート部、115…クランピングスリーブ、116…グリッパ、117…クーラント流路、200…加工テーブル装置、201…支持ブロック、202…水平軸、203…モータ、204a,204b…ブラケット、205…シリンダユニット、206…プレート、207…軸、208…クランク、209,210,214…ギヤ、211…タイミングベルト、212…加工テーブル、213…ロータリージョイント、215…クランプ爪、216…センサ、217…旋回用モータ、218…チャック、219…アーム、220,221…近接スイッチ、222…プレート、223,224…ダンパ、225,226…ナット部材、227…支持プレート、228,229…昇降用シリンダ、230,231…ロケートピン、300…パレットストッカー、301…パレット受け枠、302…パレット載置部、303…ストッパ、、400…オートツールチェンジャー(ATC)、401…工具ストッカー、402…工具交換装置、500…ワーク供給位置、600…シャンク部、601…ストレート部、602…凸部、603…固定部材、604…チェックバルブ、605…スプリング、606…バルブシート面、607…通路、608…クランプ爪、609…弾発部材、610…室、611…ブースター、700…加工工具Tのテーパコーン部、L1…ワーク搬入ライン、L2…ワーク搬出ライン、P,P1,P2…パレット、T…加工工具、W…ワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing station including a machine tool, a pallet stocker, and a processing table device.
[0002]
[Prior art]
As processing stations equipped with machine tools, those disclosed in JP-A-55-70543, JP-A-55-112753 and JP-A-9-225761 are known.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 55-70543 discloses a processing station in which a machine tool, a processing table device, and a work stocker are arranged. In this processing station, a positioning function by numerical control (NC) of the machine tool is used. The workpiece is automatically conveyed between the stocker and the processing table device.
[0004]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 55-112753 also discloses the contents of transferring a pallet holding a workpiece to a machining table device using a positioning function by numerical control (NC) of a machine tool, as described above.
[0005]
Further, in FIGS. 13 to 17 of Japanese Patent Laid-Open No. 9-225761, a machine tool and a machining table device are arranged to face each other, and a turning motion and a tilting motion are performed on each of the machine tool and the machining table device. A processing station is disclosed in which relative positioning between a machine tool and a workpiece can be performed easily and quickly.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the processing station disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-70543, the machine tool moves in a straight line to transfer between the stocker and the processing table device. For this reason, a space for allowing linear movement of the machine tool is required. In addition, the space occupied by the entire processing station becomes large, and furthermore, since it is necessary to place the stocker and the processing table device in parallel, restrictions on the layout are large.
[0007]
Further, the processing station disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-112753 has no specific disclosure about the pallet stocker. Further, since the machine tool is configured to move linearly, there is the same problem as the above-mentioned JP-A-55-70543.
[0008]
Further, in the processing station disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-225761, the machine tool only processes the workpiece, and while the pallet holding the workpiece is conveyed to the processing table device and in the processing table device. During installation, the machine tool is in a standby state and is not involved in actual work, so work efficiency is poor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a processing station according to the present invention includes a machine tool that can turn about a vertical axis and that can tilt about a horizontal axis, a pallet stocker that stocks a pallet for mounting a work, and the machine tool. Te a processing station with a processing table device for fixing a pallet when machining a workpiece, the pallet stocker comprises a plurality of pallets received frame, also these pallets caddy and said machining table device the tool The machine tool is disposed substantially radially around the center of rotation of the machine , and a machine tool automatic changer is disposed within the rotation range of the machine tool. The machine tool can be attached to and detached from the spindle while the machine tool is detachable. The workpiece mounting pallet is detachable, and the spindle is fitted with a fitting shaft formed on the machining tool. It has a receiving recess the tool fitting bore is formed, and configured to hold detachably the pallet the workpiece mounting at a different location than the location which holds the fitting shaft portion of the working tool of the receiving recess .
[0010]
With the above configuration, it is possible to eliminate useless waiting time of the machine tool, and it is possible to arrange the machine tool, the pallet stocker, and the processing table device in a limited space.
[0011]
It is most efficient to dispose the machine tool automatic changer (ATC) above the machine tool.
[0012]
In addition, the configuration including the workpiece transfer line is configured such that one end of the workpiece transfer line serving as both loading and unloading of the workpiece is located within the turning range of the machine tool, or the workpiece loading line and the unloading line are separated. The end of the workpiece carry-in line and the carry-out line (work delivery position) is positioned within the turning range of the machine tool, and one side of the line connecting the ends of the carry-in line and the carry-out line. It is preferable that the pallet stocker is arranged on the other side and the processing table device is arranged on the other side.
[0013]
In the present invention, the moving operation of the machine tool is basically a turning motion or a tilting motion, and the occupied space is reduced by eliminating the linear motion.
[0014]
In the present invention, the pallet placing portion provided in the pallet stocker is inclined toward the tilt movement center of the machine tool. By making the pallet placement part two or more stages, the entire apparatus can be further reduced in size, but in this case as well, the pallet placement part at each stage is inclined toward the tilt movement center.
In addition, it is also possible to make a pallet mounting part horizontal. By making it horizontal, the stopper mechanism of the pallet can be omitted or simplified.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic perspective view of the entire processing station according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the processing station, FIG. 3 is a side view of the processing station, and FIG. 4 is a side view of the processing station viewed from different directions. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment, FIG. 7 is a side view of the machine tool, and FIG. 9 is a side view seen from the opposite side, FIG. 9 is a view showing a connecting structure of the spindle tip of the machine tool and the pallet, FIG. 10A is an enlarged view of a state where the pallet is held by the spindle of the machine tool, and FIG. Fig. 11 is an enlarged view of a state in which the machining tool is held by the spindle of the machine tool, Fig. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit for opening and closing the pallet clamp pawl, and Fig. 12 is a state in which the machine tool is transferring the pallet to the machining table device. Showing side view, figure 3 is a side view showing a state in which the machine tool is processing a workpiece, FIG. 14 is a side view showing a balance mechanism of the processing table device, and FIG. 15 is an enlarged view in which a part seen from the direction B in FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment, FIG. 17 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 16, FIG. 18 is a view showing the table surface of the processing table device, and FIG. 19 is an enlarged view of FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
[0016]
As shown in FIGS. 1 to 4, the processing station is provided with a
[0017]
In the
As a result, the
[0018]
In the
[0019]
As shown in FIGS. 12 and 13, the
[0020]
As the
[0021]
Further, as shown in FIG. 8, the base end of the
[0022]
The structure of the tip of the
[0023]
The holding structure of the pallet P and the processing tool T by the
A through hole 107a is formed in the
[0024]
In the present invention, the
[0025]
Therefore, in the present invention, as described above, the shape of the receiving
[0026]
An annular
[0027]
Further, as shown in FIG. 9, a clamping
[0028]
Thus, when the clamping
[0029]
Further, as shown in FIG. 9, the structure of the holding part of the pallet P is such that the
[0030]
The
[0031]
A
[0032]
The pallet P is provided with four
[0033]
First, the
[0034]
On the other hand, FIG. 9 shows a state in which the pallet P is held by the
[0035]
Even if the coolant passage communicates, the force of the
[0036]
As described above, the coolant is used as the fluid for operating the
[0037]
Also, since the passages and chambers formed in the pallet P are always filled with coolant, the pressure transmission when the booster 611 is pressurized in order to unclamp the
[0038]
On the other hand, in the
[0039]
The
[0040]
As shown in FIGS. 14 and 15, this balance mechanism is provided with
Further, a
Here, when the processing table device stops in a state where it is in a lateral position with respect to the
[0041]
A rotary joint 213 (see FIG. 17) is provided outside the
[0042]
Thus, since the machining table 212 is attached to the
[0043]
FIGS. 16 and 17 are views similar to FIGS. 14 and 15 showing another embodiment of the balance mechanism. In this embodiment, a
[0044]
In the above-described
[0045]
Next, the structure of the processing table 212 will be described with reference to FIGS.
[0046]
Further, on the back side of the processing table 212, a turning
The
[0047]
The machining table 212 is provided with an
[0048]
The
[0049]
In addition, two lifting
[0050]
Next, the
[0051]
By the way, in the present invention, it is possible to machine the six surfaces (entire surface) of the workpiece W. When processing the workpiece W while the workpiece W is fixed to the pallet P, the processing table 212 is rotated, or the pallet P is rotated while being held on the processing table 212 to process up to five surfaces. Can do. However, the remaining one surface, that is, the surface attached to the pallet P cannot be processed because the pallet P itself becomes an obstacle.
[0052]
Therefore, in the present invention, as will be described later, when the workpiece W is processed to a predetermined surface, another pallet P is prepared, the workpiece W is transferred to the pallet P, and the remaining unprocessed surface is transferred to the pallet P. I try to process.
[0053]
Therefore, in order to process the entire surface of the workpiece W, two types of pallets P are required, and in the example shown in FIG. 2, six
[0054]
As shown in FIGS. 1 and 3, the
[0055]
1 to 4, the
By adopting such a configuration, it is possible to cope with the machining of the three types of workpieces W as described above. However, since the workpiece carry-in line L1 also serves as the carry-out line, the machining procedure is restricted.
[0056]
Therefore, an example in which the carry-in line and the carry-out line of the work W are separated is shown in FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment, and FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment.
[0057]
In this embodiment, the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, and the
[0058]
On the other hand, since the workpiece carry-in line L1 and the workpiece carry-out line L2 are provided on a straight line, the space for arranging the
[0059]
The lower
[0060]
Further, as shown in FIG. 1, an auto tool changer (ATC) 400 disposed above the
[0061]
The
[0062]
Next, a procedure for machining 6 surfaces (entire surface) of the workpiece W such as a cylinder block in the machining station having the above configuration will be described with reference to FIGS. 21 to 34, FIGS. 21 to 23, 25, 26, 30, 31, 31, 33, and 34 are schematic plan views of the processing station, and the remaining drawings are schematic side views. .
[0063]
First, as shown in FIG. 21, the
[0064]
Then, the
[0065]
Thereafter, the clamping
[0066]
Next, as shown in FIGS. 23 and 24, while the workpiece W is fixed to the pallet P1, the
[0067]
Thereafter, the machining tool T is attached to the
When the machining in the state shown in FIG. 13 is completed, the pallet P1 is turned 90 ° to the right, the right side is turned 90 ° to the left, and the left side is machined, and further, the machining is performed about the
[0068]
Thus, the processing of the front surface, the left and right side surfaces, and the upper surface of the workpiece W is completed. At this time, the four surfaces of the workpiece W are processed, and the rear surface and the bottom surface (the mounting surface to the processing table 212) of the workpiece W remain unprocessed.
[0069]
Therefore, as shown in FIG. 25, the
[0070]
If the
[0071]
Thereafter, the pallet P2 is attached to the upper surface of the workpiece W. At this time, the workpiece W is sandwiched between the pallet P1 and the pallet P2. Thereafter, the holding state of the pallet P1 by the processing table 212 is released, and only the processing table 212 is rotated about 180 ° around the horizontal axis, and the processing table 212 is positioned above the pallet P2.
[0072]
Next, as shown in FIG. 28, the pallet P <b> 2 is held on the processing table 212. In this state, the pallet P2 is held on both the machining table 212 and the
Thereafter, the
[0073]
Thereafter, as shown in FIG. 30, the
[0074]
After the six surfaces of the workpiece W have been machined in this way, the tool T is removed again from the tip of the
[0075]
Then, as shown in FIG. 34, the pallet P2 is returned to the original position of the pallet stocker, and a series of operations is completed.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the machining station of the present invention, the machine tool can be turned around the vertical axis and tilted around the horizontal axis, and both the machining tool and the pallet can be placed on the main axis of the machine tool. Since the pallet stocker and the processing table device are arranged so as to surround the machine tool, the waiting time of the machine tool can be eliminated, and the machine tool, A pallet stocker and processing table device can be arranged.
[0077]
Further, since the pallet stocker and the processing table device need only be arranged within the turning range of the machine tool, the degree of freedom in arranging the devices in the processing station is high.
[0078]
Further, if the machine tool automatic changer (ATC) is arranged above the machine tool, the machine tool performs a tilt movement, so that the tool can be exchanged efficiently in a short time.
[0079]
In addition, the processing station according to the present invention has a high degree of freedom in combination with a transfer line for loading and unloading workpieces, so that one end of the transfer line serving as both loading and unloading of workpieces is exposed within the turning range of the machine tool. Alternatively, a machine tool can be arranged between the workpiece carry-in line and the carry-out line, a pallet stocker can be arranged on one side, and a machining table device can be arranged on the other side with reference to this line.
[0080]
Furthermore, the pallet can be transferred smoothly by inclining the pallet placement portion provided in the pallet stocker toward the tilt movement center of the machine tool.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a processing station according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of the processing station. FIG. 3 is a side view of the processing station. 5 is a plan view of a processing station according to another embodiment. FIG. 6 is a side view showing a pallet stocker of the processing station according to another embodiment. FIG. 7 is a side view of the machine tool. Fig. 9 is a side view as seen from the opposite side. Fig. 9 is a view showing a connecting structure of the spindle tip of the machine tool and the pallet. Fig. 10 is an enlarged view of a state where the pallet is held by the spindle of the machine tool. ) Is an enlarged view of a state in which the machining tool is held by the spindle of the machine tool. FIG. 11 is a diagram showing a hydraulic circuit that opens and closes a pallet clamp claw. FIG. 12 shows the machine tool transferring the pallet to the machining table device. Side view showing the state 3] Side view showing a state in which the machine tool is processing a workpiece. [FIG. 14] Side view showing a balance mechanism of the processing table device. [FIG. 15] Enlarged view partially cut away from the portion B in FIG. FIG. 16 is a view similar to FIG. 14 showing another embodiment. FIG. 17 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 16. FIG. 18 is a view showing the table surface of the processing table device. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 19. FIG. 21 is a plan view showing a procedure of work at the processing station. FIG. 22 is a plan view showing a procedure of work at the processing station. FIG. 24 is a plan view showing the work procedure at the processing station. FIG. 25 is a plan view showing the work procedure at the processing station. FIG. 26 is a plan view showing the work procedure at the processing station. Plan view shown [FIG. 27] FIG. 28 is a plan view showing the work procedure at the machining station. FIG. 29 is a plan view showing the work procedure at the machining station. FIG. 30 is a plan view showing the work procedure at the machining station. FIG. 31 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. FIG. 32 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. FIG. 33 is a plan view showing the procedure of work at the processing station. FIG. 34 is a plan view showing the work procedure at the processing station.
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記パレットストッカーは複数のパレット受け枠からなり、また、これらパレット受け枠及び前記加工テーブル装置は前記工作機械の旋回中心を中心として略放射状に配置され、
前記工作機械の旋回範囲内に加工工具の自動交換装置が配置され、
前記工作機械は、主軸に対し加工工具を着脱可能とするとともに当該主軸にワーク取付用パレットを着脱可能とし、前記主軸は前記加工工具に形成された嵌合軸部が嵌合する加工工具嵌合内径部が形成された受け凹部を有し、この受け凹部の前記加工工具の嵌合軸部を保持する箇所とは異なる箇所で前記ワーク取付用パレットを着脱自在に保持することを特徴とする加工ステーション。 A machine tool capable of turning about a vertical axis and capable of tilting about a horizontal axis, a pallet stocker for stocking workpiece mounting pallets, and a processing table device for fixing a pallet when processing a workpiece with the machine tool A processing station equipped with
The pallet stocker comprises a plurality of pallets received frame, also these pallets caddy and said machining table device is arranged substantially radially around a turning center of the machine tool,
An automatic changer for processing tools is disposed within the turning range of the machine tool,
In the machine tool, a machining tool can be attached to and detached from the spindle and a workpiece mounting pallet can be attached to and detached from the spindle, and the spindle is fitted with a machining tool fitting that is fitted with a fitting shaft portion formed on the machining tool. A machining having a receiving recess formed with an inner diameter portion, and holding the work mounting pallet detachably at a location different from the location of the receiving recess where the fitting shaft portion of the machining tool is held. station.
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