JPH02109616A - 工作機械のチャック爪自動交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工作機械のチャック爪自動交換装置に関す
る。更に詳しくは、主軸を割り出してチャック爪を１側
車位に自動的に交換する工作機械のチャック爪自動交換
装置に関する。

［従来技術］ ＮＣ工作機械において、長時間の連続運転を続けるには
自動化のための各種の対策を講じなければならない。工
作物が異なるものを連続的に長時間加工するには困難な
問題がある。とくに、ＮＣ旋盤の場合、工作物の直径に
応じて工作物チャックの爪を交換するか、工作物チャッ
クそのものを交換する必要がある。ＮＣ旋盤のチャック
爪を自動交換するものは、知られている。例えば、特開
昭５５−５２７３号公報には、チャック爪を貯蔵するマ
ガジンと、このマガジン内のチャック爪をつかみ同時に
主軸の工作物チャック爪をつかんで旋回して交換する交
換アームとを備えたチャック爪自動交換装置が記載され
ている。

特公昭６３−３９６３１号公報には、円環状の保持具に
複数のチャック爪を半径方向に取り付け、同時に複数の
チャック爪を自動交換するものが記載されている。また
、特公昭６３−４１６８２号公報には、爪貯蔵マガジン
と、チャックの半径方向にチャック爪を移動させる爪移
動装置を備えたものが記載されている。チャック爪を交
換するときには、爪貯蔵マガジンの爪を爪移動装置によ
りチャックまで移動させてチャック爪を交換している。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記した特開昭５５−５２７３号公報、特公昭６３−４
１６８２号公報に記載されたものは、チャック爪をつか
んで交換するための専用の交換アーム、爪移動装置など
を備える必要がある。この方式は、高速にチャック爪を
交換できるなどの利点があるが、チャック爪の交換機構
が複雑になることはまぬがれない。

特公昭６３−３９３６１号公報に記載されたものは、同
時に複数のチャック爪を交換するため位置決めが難しく
、信頼性の面で問題がある。また、前記した各自動爪交
換装置は、チャック爪交換後にチャック爪が確実にマス
タージョーに密着したか否か判断するセンサーがないの
で確認できず、信頼性の点で問題がある。この発明は、
これらの問題点にかんがみてなされたものである。

この発明の目的は、簡素な構造の工作ａＩｉｉ！のチャ
ック爪自動交換装置を提供することにある。

この発明の他の目的は、チャック爪がチャック本体に密
着したのを確認する検知手段を有する工作機械のチャッ
ク爪自動交換装置を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段］ この発明は、前記課題を解決するため次の手段を採る。

ＮＣ旋盤と、このＮＣ旋盤の主軸に設けた工作物チャッ
クと、この工作物チャックのチャック爪を交換する搬送
手段と、前記主軸を一定角度位置に割出し固定する主軸
割出しモータと、この主軸割出しモータに割り出され停
止した前記工作物チャックに押圧しこの工作物チャック
内に加圧流体を供給する流体継手と、前記加圧流体によ
り駆動され前記工作物チャックの前記チャック爪の固定
を開放する着脱機構と、この着脱機構とは別の流路を介
して供給される前記加圧流体で前記チャック爪が正確な
位置に密着されたか否か判断する密着確認手段とからな
る工作機械のチャック爪自動交換装置である。

前記搬送手段が工作物を搬送する手段と兼用しているこ
とを特徴とする工作機械のチャック爪自動交換装置を兼
用するとなお効果的である。

更に、前記密着確認手段が前記チャック爪の密着部に空
気圧を噴出させて空気圧を検知する圧力スイッチでも良
い。

［作　用］ ＮＣ旋盤の主軸を一定角度位置に割出しし、このＮＣ旋
盤の工作物チャックに流体継手を押圧し、この流体継手
を介して加圧流体を導入し、工作物チャックのチャック
爪の係合の着脱を行い、他方チャック爪が正確な位置に
密着されたか否か密着確認流体回路で確認する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面と共に説明する。第７図
は、この発明の工作機械のチャック爪自動交換装置を適
用したターニングセルの全体を示す正面図である。第８
図は第７図の平面図、第９図は第７図の側面図である。

ＮＣ旋盤１は、工具貯蔵マガジン２を備えている。工具
貯蔵マガジン２内の工具は、自動工具交換装置（図示せ
ず）によりタレット刃物台３の工具との間で自動的に工
具交換される。主軸には、ワークチャック５が取り付け
である。

ＮＣ旋盤１の開位置には、爪・フィンガー用ストッカ６
が設置しである。爪・フィンガー用ストッカ６には、ワ
ークチャック５のチャック爪３３と、搬送ロボット１０
のフィンガーを多種類内蔵している。ＮＣ旋盤１と爪・
フィンガー用ストッカ６と、更にトレーチェンジャー７
が同一線上に設置固定しである。このトレーチェンジャ
ー７は、複数の工作物を整列したトレー箱を収納したも
のである。トレー箱は、順次必要に応じて他のトレー箱
と交換できるものである。

搬送ロボット１０とトレーチェンジャー７と協働して工
作物を整列させる。このトレーチェンジャー７は、公知
の技術であり本出願人の特許出願も既に公開されている
。このトレーチェンジャー７についてはここでは詳記し
ない。ＮＣ旋盤１、爪フィンガー用ストッカ６、トレー
チェンジャー７の上には、直線の搬送レール８が支柱９
に支持されて配置しである。

搬送ロボット 搬送レール８上には、搬送ロボット１０が移動自在に載
置しである。この搬送ロボット１０の移動の制御はＮＣ
制御される。搬送口ボッ１０の先端には、チャック爪を
把持するためのハンド１１を備えている。ハンド１１の
先端のフィンガーは、把持する対象によって自由に交換
できる。

チャック爪３３と搬送ロボット１０のフィンガー２０が
収納されている。通常、ロボットの先端のハンドは、用
途に応じて変えられる。

例えば、組立ロボットであれば組立用ハンド、溶接用で
あれば溶接用ハンド、搬送用であれば搬送ハンドなど用
途ごとに最適な構造機能を有したものに取り換えられる
。本実施例の搬送ロボット１０の場合は、ハンド１１全
体を交換せずに必要最小限のフィンガー２０のみを交換
するものである。このフィンガー２０は、工作物の直径
、把持対象物が変わるときに交換するものである９更に
、チャック爪３１を交換するときも専用のフィンガー２
０に交換する。

本例では、工作物の直径が変化したときと、チャック爪
３３を把持するときにフィンガー２０を交換する。第５
図（ａ）　　　（ｂ）に示すものは、フィンガー２０を
ロボットハンド１１の本体に着脱自在に取り付ける構造
である。フィンガー２０の根元には、ビン２１がビスで
固定しである。ビン２１には、凹溝状の外周溝２２が形
成しである。一方、ロボットハンド１１の本体には、２
本のフィンガー本体２５がビン２１を中心に揺動自在に
設けである。

２木のフィンガー本体２５の一端は、ビン２７に挿入さ
れている。ビン２７は、油圧、サーボモータなどで駆動
され、フィンガー本体２５の先端は開閉する。フィンガ
ー本体２５の先端には、ビン孔部材２８がボルトにより
固定しである。このビン孔部材２８には、ビン孔２つが
形成しである。ビン孔２つには、ビン２１が挿入しであ
る。

ビン孔２９には、半径方向に２か所からノツチ２４が突
き出している。

ノツチ２４は、スプリングによりビン孔２９の中心方向
に常時押されているが、半径方向に押されるとスプリン
グを圧縮してビン孔２９から引き込む。ビン２１のビン
孔２９内に挿入すると、ノツチ２４がビン２１の円周溝
２２内に挿入される。このためフィンガー２０は、ビン
孔２９から抜は出ることはない。また、フィンガー２０
には、段部２３が形成しであるので、この段部２３とビ
ン孔部材２８の側面が接しているのでフィンガー２０は
ビン２１を中心に回転することはない。図示されていな
いが、このロボットハンド１１は、フィンガー２０を２
組備えているタイプで、いわゆるダブルハンドタイプで
ある。

チャック 第１図に示すものは、工作物チャック５の概観を示す。

工作物チャック５は、チャック爪３３を円周方向等角度
に３個有する三つ爪チャックである。チャックボディ３
０の中心に向かって３方向からマスタージョー３２が公
知の油圧機構で摺動溝３１内を同時に摺動する。マスタ
ージョー３２の前端面は、チャック爪３３が着脱自在に
設けである。マスタージョー３２の前面には、二つのダ
ブテイル３４ａ、３４ａが形成しである。このダブテイ
ル３４ａ、３４ａ間には、チャック爪３３のダブテイル
３４ｂが挿入されている。

ダブテイル３４ｂの傾面３５とダブテイル３４ａの傾面
３６とは密着して結合している。ダブテイル３４ｂには
、ロック孔３７が明けである。

ロック孔３７には、ロックビン４０が挿入しである。ロ
ックビン４０の先端はテーパー４１になっていて、この
テーパー４１は、ロック孔３７のテーパー面３８に接触
している。ロックビン４０の後端は、ピストン４２が一
体に設けである。ピストン４２は、シリンダー４３内に
挿入されている。

ピストン４２とマスタージョー３２の間には、コイルバ
ネ４４が介在しである。このコイルバネ４４はピストン
４２を常に押している。シリンダー４３の前方には、空
気圧路４５が後述する空気圧源と連通している。更に、
マスタージョー３２には、空気圧路４７が設けられ、こ
の空気圧路４７の前端面は開放している。この開放した
孔は、チャック爪３３の後端面４８をマスタージョー３
２の前端面４９に密着させているので、空気圧は漏れる
ことはない。

ただし、この密着面に切粉などの異物の介在、位置ずれ
などで空気圧は漏れる。第３図は、チャック爪３３の密
着確認とピン引抜きのための流体継手５０の一部断面図
である。流体継手５０は、チャックボディ３０の後端部
の外周位置に位置している。チャックボディ３０の一部
には、空気圧路４７．４５が半径方向に開口している。

この開口面は一部平面に形成してあり、継手面４６を作
る。継手面４６に対向してピストン５１の前端面５２が
接触している。ピストン５１は、シリンダー５３内に挿
入されている。

ピストン５１とシリンダー５３の間には、コイルスプリ
ング５４が介在させてあり、常にピストン５１を後方に
押している。このため、ピストン５１の前端面５２とチ
ャックボディ３０の継手面４６とは接触していない。し
かし、ピストン５１の後端のシリンダ−５３内番こ空気
圧を供給すると、ピストン５１は前進し、継手面４６と
ピストン５１の前端面５２は接触する。ピストン５１の
軸線方向には、二つの空気圧路５５．５６が設けである
。

ピストン５１が前進時に空気圧路５５．５６は、空気圧
路４７．４５とそれぞれ連通する。第４図は、チャック
爪３３の密着確認の検出と、ロックビン４０の引抜きを
制御する空圧回路図である。空気圧源６０からの空気圧
は、切換弁６１を介して空気圧路５６．４５に連通ずる
。空気圧は、ピストン４２を移動させコイルスプリング
４４を圧縮し、ロックビン４０をロック孔３７から引き
抜く。チャック爪３３はチャック５の半径方向に移動可
能となる。

一方、切換弁６２からの空気圧は、フィルタ、圧力制御
弁、流量制御弁、一定圧を検知する圧力スイッチ６３を
介して空気圧路５５に連通する。

空気圧路５５の空気圧は、空気圧路４７に連通ずる。空
気圧路４７の空気は、マスタージョー３２の前端面４９
に達する。しかし、チャ・７り爪３３の後端面４８がマ
スタージョー３２の前端面４９に密着しているときは、
空気圧は流出しない。このため、空気圧が圧力スイッチ
６３を作動させるのでこの信号を取り出し両者の密着を
確認する。

り・　の　　フロー 以下、前記した爪自動交換装置の動作の概要を説明する
。第６図（ａ）、（ｂ）に示すものは、チャック爪自動
交換装置の動作を示すフロー図である。まず、ＮＣ旋盤
１の主軸を低速回転にし、同時に工作物チャック５周囲
の付着物をエアーで吹き飛ばしながら主軸を停止させる
（ステップＰ凰）。主軸の割出しモータ（図示せず）を
制御して爪交換位置に工作物チャック５を割出す（Ｐ２
）。切換弁６４を作動して空気圧をシリンダ５３に導入
し、ピストン５１を前方に移動させる。

ピストン５１の前端面５２がチャックボディ３０の継手
面４６に密着接触する（Ｐ、）。搬送ロボット１０が下
降して、゛前工程のチャック爪３３を把持する（Ｐ４　
、Ｐｓ　）。次に切換弁６１を切り換える、空気圧路５
６．４５に空圧が導入されて、ピストン４２がコイルス
プリング４４を圧縮する。ロックビン４０は、ロック孔
３７から引き抜かれる（Ｐ６）。搬送ロボットハンド下
降し工作物チャックの回転軸線方向（Ｚ軸方向）に退避
し、ハンド１１を旋回して、もう一方のハンド１■を割
出す（Ｐ７−　Ｐｇ　）。

再びハンド１１を工作物チャック５ヘアプローチして、
次工程のチャック爪３３をダブテイル３４ａに係合させ
る（Ｐ９　、Ｐ＋。）。切換弁６１を切り換えて空気圧
の供給を遮断する。空気圧の供給がなくなったのでコイ
ルスプリング４４がピストン４２を押し出す。ロックピ
ン４０のテーパー４１がテーパー孔３８を押圧する。こ
の押圧で、傾面３５と傾面３６が密着して、チャック爪
３３は、マスタージョー３２に固定される（　Ｐ　＋＋
）。

ハンド１１のフィンガー２０が開＜（Ｐ＋２）。

切換弁６２が切り換えられ、空気圧が空気圧路５５．４
７に導入される。マスタージョー３２の前端面４９と、
チャック爪３３の後端面４８が密着していれば、空気圧
路４７の開放端から空気は流出しないので、圧力スイッ
チ６３がこれを検知する（　Ｐ　１３、Ｐ＋４）、もし
、この確認がとれないようであれば、前記と逆の作動で
チャック爪３３を取り外して、再度エアーブローを行っ
てチャック爪３３をはめ込む。

密着を′＠認すると、切換弁６２を切り換えて空気の供
給を遮断する。ハンド１１をＺ軸線方向に退避させて上
昇させて、交換した旧チャック爪３３を把持して、搬送
レール８上を移動して爪・フィンガー用ストッカ６に戻
す。すべてのチャック爪３３の交換が終了していれば終
了であり、交換が終了していなければ新しいチャック爪
３３をフィンガー２０で把持し、再び前記同様の繰り返
し動作を行う（Ｐ　１６、Ｐｌ？、ｐｔａ、Ｐ＋９、Ｐ
２Ｏ）。

［発明の効果］ 以上詳記したように、この発明は、工作物の搬送ロボッ
トと兼用のロボットでチャック爪を自動的に交換できる
。その交換機構も簡素なもので済む。また、チャック爪
の交換が正確に行われているか確認するための密着確認
検知機構を設けたのでチャック爪交換の信頼性が向上し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作物チャックの概観を示す図、第２図は工作
物チャックの第１図の■−■断面面、第３図は流体継手
の断面図、第４図はチャック爪交換のための空圧回路図
、第５図（ａ）、（ｂ）は搬送ロボットのハンドの正面
図と断面図、第６図（ａ）、（ｂ）は自動チャック爪交
換の動作の概要を示すフロー図、第７図はターニングセ
ルの概要を示ず正面図、第８図は第１図の平面図、第９
図は第１図の側面図である。 ｌ・・・ＮＣ旋盤、２・・・工具貯蔵マガジン、５・・
・工作物チャック、６・・・爪・フィンガー用スＩ・ツ
カ、８・・・搬送レール、１０・・・搬送ロボット、３
３・・・チャック爪、５０・・・流体継手、６３・・・
圧力スイッチ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＣ旋盤と、このＮＣ旋盤の主軸に設けた工作物チ
   ャックと、この工作物チャックのチャック爪を交換する
   搬送手段と、前記主軸を一定角度位置に割出し固定する
   主軸割出しモータと、この主軸割出しモータに割り出さ
   れ停止した前記工作物チャックに押圧しこの工作物チャ
   ック内に加圧流体を供給する流体継手と、前記加圧流体
   により駆動され前記工作物チャックの前記チャック爪の
   固定を開放する着脱機構と、この着脱機構とは別の流路
   を介して供給される前記加圧流体で前記チャック爪が正
   確な位置に密着されたか否か判断する密着確認手段とか
   らなる工作機械のチャック爪自動交換装置。 ２、請求項１において、前記搬送手段が工作物を搬送す
   る手段と兼用していることを特徴とする工作機械のチャ
   ック爪自動交換装置。 ３、請求項１において、前記密着確認手段が前記チャッ
   ク爪の密着部に空気圧を噴出させて空気圧を検知する圧
   力スイッチであることを特徴とする工作機械のチャック
   爪自動交換装置。