JP4100818B2 - 加工ステーション - 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。
【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。
Claims (8)
- 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ことを特徴とする加工ステーション。 - 請求項１に記載の加工ステーションにおいて、前記受け凹部は、前記ワーク取付用パレットに形成されたシャンク部が嵌合するシャンク嵌合内径部と、加工工具のテーパコーン部が嵌合する加工工具嵌合内径部とを有し、該シャンク嵌合内径部はストレート形状であり、該加工工具嵌合内径部は雌テーパ形状であることを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１または請求項２に記載の加工ステーションにおいて、前記加工工具の自動交換装置は、前記工作機械の上方に配置されていることを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工ステーションにおいて、前記パレット受け枠はパレット載置部を備え、このパレット載置部は工作機械のチルト動中心に向かって傾斜していることを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工ステーションにおいて、前記パレット受け枠は複数段のパレット載置部を備え、それぞれのパレット載置部が工作機械のチルト動中心に向かって傾斜していることを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工ステーションにおいて、前記パレット受け枠はパレット載置部を備え、このパレット載置部は水平であることを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工ステーションにおいて、前記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ことを特徴とする加工ステーション。
- 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工ステーションにおいて、前記工作機械の旋回範囲内にワークの搬入ライン及び搬出ラインの端部が位置し、これらワークの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が配置され、他方の側に前記加工テーブル装置が配置されることを特徴とする加工ステーション。
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