(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】搬送装置付き工作機械
(51)【国際特許分類】
B23Q 7/00 20060101AFI20231212BHJP
B23Q 3/00 20060101ALI20231212BHJP
【FI】
B23Q7/00 H
B23Q7/00 M
B23Q7/00 J
B23Q3/00 A
(21)【出願番号】P 2019108696
(22)【出願日】2019-06-11
【審査請求日】2022-05-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000394
【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】露口 浩二
(72)【発明者】
【氏名】服部 淳二
(72)【発明者】
【氏名】長澤 信寛
【審査官】中川 康文
(56)【参考文献】
【文献】特開昭55-112753(JP,A)
【文献】特開昭50-059881(JP,A)
【文献】実開昭62-156432(JP,U)
【文献】特開2007-296614(JP,A)
【文献】特開昭55-070543(JP,A)
【文献】特開2000-218463(JP,A)
【文献】特開2005-001071(JP,A)
【文献】特開2003-170329(JP,A)
【文献】特開平10-263975(JP,A)
【文献】特開平10-225840(JP,A)
【文献】特開平07-266187(JP,A)
【文献】特開昭63-109932(JP,A)
【文献】特開昭62-094253(JP,A)
【文献】特開昭55-083550(JP,A)
【文献】米国特許第04090287(US,A)
【文献】国際公開第2008/099956(WO,A1)
【文献】国際公開第2007/132507(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23Q 3/00-3/154
B23Q 7/00-7/18
B23Q 39/00
B23Q 41/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークを載置すると共に位置決めクランプするパレットと、
前記パレットを位置決めクランプする治具と、
前記治具の上方に設置され、前記ワークの計測若しくは加工を行う
計測工具若しくは加工工具を有する軸頭と、
前記軸頭をシフトさせて前記ワークに対応させる軸頭シフト装置と、
前記治具上で昇降する昇降ローラコンベアと、
前記昇降ローラコンベアへ前記パレットを搬送する搬送ローラコンベアと、を備え、
前記搬送ローラコンベアの前記パレットの搬送方向と、前記軸頭シフト装置による前記軸頭のシフト方向を同一方向とし、
前記パレットに搬送方向に係合する被係合部材を設置し、
前記パレットの搬送時および前記ワークの計測若しくは加工時において、常に、前記軸頭に前記被係合部材に前記搬送方向に係合する原係合部材を設置し、
前記原係合部材を前記被係合部材に係合する位置と、係合しない非係合位置との間で
前記軸頭に対して上下方向にシフトさせる上下シフト装置を前記軸頭に設け、
前記パレットの搬送時および前記ワークの計測若しくは加工時において、前記
計測工具若しくは前記加工工具と前記原係合部材の交換不要となっている搬送装置付き工作機械。
【請求項2】
請求項1に記載の搬送装置付き工作機械であって、
前記被係合部材と前記原係合部材は、一方に係合突起を有し、他方に係合溝を有し、前記搬送方向と直交する方向に延びている搬送装置付き工作機械。
【請求項3】
請求項2に記載の搬送装置付き工作機械であって、
前記係合突起若しくは前記係合溝には、前記搬送方向に互いに向かい合う、一対の傾斜面を有する搬送装置付き工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送装置付き工作機械に関し、詳しくは、搬送装置によって搬送されたワークを加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ワークをクランプ可能な治具と、治具によってクランプされたワークに対して加工を施す加工装置とを備えた各種の工作機械が既に知られている(特許文献1参照)。このような工作機械の1つの例として、例えば、
図18に示されるものが知られている。この
図18に示す工作機械101における加工装置103は、ワーク110に対して加工を施すための軸頭133と、軸頭133をシフトさせてワーク110に対応させるボールねじ装置137とを備えている。また、この工作機械101には、治具102に対する遠方位置(a)と治具102に対する近傍位置(b)との間でワーク110を搬送する搬送装置104を備えている。すなわち、この工作機械101は、搬送装置104付きのものとなっている。そのため、ワーク110の搬送~加工までを効率よく実施できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した
図18に示す従来技術では、治具102の近傍位置(b)にあるワーク110を治具102に搬送する作業を自動化する場合、2つのシリンダ136、236(昇降エアシリンダ136、搬送油圧シリンダ236)を必要としていた。この昇降エアシリンダ136とは、その先端に設けられたピン136bを上方からワーク110が載せられたパレット111に設けられた挿込溝112aに挿し込み可能なものである。また、この搬送油圧シリンダ236とは、治具102の近傍位置(b)にあるワーク110を治具102に搬送する搬送方向に沿って昇降エアシリンダ136をシフト(横スライド)可能なものである。このように2つのシリンダ136、236を必要とするため、工作機械101の構造が複雑なものとなった。
【0005】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、治具の近傍位置にあるワークを治具に搬送する作業を自動化できる搬送装置付き工作機械において、その構造を簡素化することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の1つの特徴によると、搬送装置付き工作機械は、ワークを載置すると共に位置決めクランプするパレットと、パレットを位置決めクランプする治具と、治具の上方に設置され、ワークの計測若しくは加工を行う軸頭と、軸頭をシフトさせてワークに対応させる軸頭シフト装置と、治具上で昇降する昇降ローラコンベアと、昇降ローラコンベアへパレットを搬送する搬送ローラコンベアとを備えている。搬送ローラコンベアのパレットの搬送方向と、軸頭シフト装置による軸頭のシフト方向は、同一方向となっている。パレットには、搬送方向に係合する被係合部材が設置されている。軸頭には、被係合部材に搬送方向に係合する原係合部材が設置されている。原係合部材を被係合部材に係合する位置と、係合しない非係合位置との間で上下方向にシフトさせる上下シフト装置を軸頭に設けている。
【0007】
そのため、従来技術で説明した搬送油圧シリンダを必要としなくても、従来技術と同様に、治具の近傍位置にあるワークを治具に搬送する作業を自動化できる。また、搬送油圧シリンダを必要とすることがないため、搬送装置付き工作機械の構造を簡素化できる。
【0008】
本開示の他の特徴によると、被係合部材と原係合部材は、一方に係合突起を有し、他方に係合溝を有し、搬送方向と直交する方向に延びている。
【0009】
そのため、ワークの搬送時、ワークが載せられているパレットに対して係合突起が挿し込まれている。したがって、安定した状態でワークを搬送できる。
【0010】
また、本開示の他の特徴によると、係合突起若しくは係合溝には、搬送方向に互いに向かい合う、一対の傾斜面を有している。
【0011】
そのため、一対の傾斜面により、被係合部材の係合溝に対する係合突起の挿し込みを案内できる。したがって、この挿し込みをスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】実施形態に係る工作機械を正面から見た模式図である。
【
図2】
図1の工作機械における治具の概略を説明する正面から見た縦断面の模式図である。
【
図3】
図2において、パレットと共にワークが下降した状態を示す図である。
【
図4】
図1の工作機械の一連の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図5】
図4の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図6】
図5の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図7】
図6の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図8】
図7の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図9】
図8の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図10】
図9の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図11】
図10の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図12】
図11の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図13】
図12の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図14】
図13の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図15】
図14の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図16】
図15の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図17】
図16の次の動作を説明する正面から見た模式図である。
【
図18】従来技術に係る工作機械の正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための形態を、
図1~17を用いて説明する。なお、以下の説明にあたって、
図1の紙面における左-右の方向を、X軸方向とする。これと同様に、
図1の紙面における上-下の方向を、Y軸方向とする。また、これと同様に、
図1の紙面における手前-奥の方向を、Z軸方向とする。そのため、これらX軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交している。このことは、
図1~17の図において、同様である。なお、このX軸方向が、ワーク10を載せたパレット11の搬送方向、すなわち、ワーク10の搬送方向である。
【0014】
まず、搬送装置4付き工作機械1の全体構成を説明する(
図1~3参照)。この工作機械1は、治具2と加工装置3と搬送装置4とを備えている。以下に、これら治具2と加工装置3と搬送装置4とを個別に説明する。なお、この工作機械1は、パレット11に載せられることで位置決めクランプされたワーク10に対して加工を施すものである。なお、このワーク10には、予め、ワーク10の搬送方向に沿って4個のボア(第1ボア10a、第2ボア10b、第3ボア10c、第4ボア10d)が形成されている。
【0015】
このパレット11の下面には、後述するテーブル22の複数のピン22cが挿し込まれる複数のピン穴11aが形成されている。また、このパレット11の上面には、ボス12が設けられている。このボス12が、特許請求の範囲に記載の「被係合部材」に相当する。このボス12には、後述する加工装置3の油圧シリンダ36のピン36bを挿し込み可能な挿込溝12aがZ軸方向に沿って形成されている。この挿込溝12aが、特許請求の範囲に記載の「係合溝」に相当する。この挿込溝12aの入口には、先細りを成すテーパ状の傾斜面12bが形成されている。挿込溝12aはZ軸方向に平行に形成された溝であり、傾斜面12bはZ軸方向に平行に形成された面であり、ピン36bはZ軸方向に平行に形成された突起である。
【0016】
はじめに、治具2を説明する(
図2~3参照)。なお、この治具2は、公知のものであるため、その詳細な構成の説明を省略して概略の構成のみを説明する。この治具2は、床フロアFに載せられた一対のベース20と、一対のベース20に凹部20aを掛け渡すような形で組み付けられたテーブル22とを備えている(
図2参照)。このベース20の平面視における中央には、凹部20aが形成されている。この凹部20aの凹面20bには、油圧シリンダ23がY軸方向に沿って設けられている。
【0017】
この油圧シリンダ23のシリンダロッド23aの先端には、X軸方向に沿って昇降ローラコンベア24が設けられている。すなわち、昇降ローラコンベア24は、ベース20の凹部20aに設けられている。そのため、この油圧シリンダ23のシリンダロッド23aを伸ばすと、昇降ローラコンベア24が上昇する。これとは逆に、この油圧シリンダ23のシリンダロッド23aの縮ませると、昇降ローラコンベア24が下降する。また、このテーブル22には、複数のピン22cが設けられている。
【0018】
これにより、パレット11が載せられた昇降ローラコンベア24が下降すると、この昇降ローラコンベア24と共に下降するパレット11の複数のピン穴11aにテーブル22の複数のピン22cが挿し込まれる(
図3参照)。そのため、パレット11が昇降ローラコンベア24から複数のピン22cに乗り移る。したがって、ワーク10を載せたパレット11を位置決めクランプできる。結果として、治具2に対してワーク10を位置決めクランプできる。このようにして位置決めクランプされた状態で、後述する軸頭33によってワーク10の各ボア10a、10b、10c、10dに対して仕上げ加工を施すことができる。
【0019】
なお、ワーク10に対する加工の施しが完了した後、油圧シリンダ23によって、昇降ローラコンベア24が上昇する。すると、この昇降ローラコンベア24と共に上昇するパレット11の複数のピン穴11aに対するテーブル22の複数のピン22cの挿し込みが解消される(
図2参照)。そのため、パレット11が複数のピン22cから昇降ローラコンベア24に乗り移る(戻される)。したがって、ワーク10を載せたパレット11の位置決めクランプを解消できる。結果として、治具2に対してワーク10の位置決めクランプを解消できる。治具2は、このように構成されている。
【0020】
次に、加工装置3を説明する(
図1参照)。この加工装置3は、床フロアFに載せられた図示略のフレームと、フレーム上にX軸方向に設置されたガイドレール30と、ガイドレール30上をX軸方向にシフト(横スライド)可能な軸頭33と、軸頭33に対してブラケット35を介してY軸方向に沿って組み付けられた油圧シリンダ36と、軸頭33をシフトさせるボールねじ装置37とを備えている。すなわち、ボールねじ装置37による軸頭33のシフト方向は、X軸方向である。そのため、軸頭33をX軸方向にシフト(横スライド)させる駆動源と、軸頭33に組み付けられた油圧シリンダ36をX軸方向にシフト(横スライド)させる駆動源とは、いずれもボールねじ装置37である。
【0021】
この油圧シリンダ36が、特許請求の範囲に記載の「上下シフト装置」に相当する。また、このボールねじ装置37が、特許請求の範囲に記載の「軸頭シフト装置」に相当する。この油圧シリンダ36のシリンダロッド36aの伸縮によってパレット11の挿込溝12aに油圧シリンダ36のシリンダロッド36aのピン36bが挿し込まれる状態と、挿し込まれることがない状態とに切り替えることができる。軸頭33は、例えば、ワーク10に対して仕上げ加工を施す軸頭である。もちろん、軸頭33は、ワーク10に対して計測を施しても構わない。
【0022】
また、油圧シリンダ36のシリンダロッド36aの先端には、パレット11の挿込溝12aに挿し込み可能なピン36bが設けられている。このシリンダロッド36aが、特許請求の範囲に記載の「原係合部材」に相当する。このピン36bが、特許請求の範囲に記載の「係合突起」に相当する。このピン36bの先端には、先細りを成すテーパ状の傾斜面36cが形成されている。この挿込溝12aの傾斜面12bとピン36bの傾斜面36cとにより、ボス12の挿込溝12aに対する油圧シリンダ36のピン36bの挿し込みを案内できる。そのため、この挿し込みをスムーズに行うことができる。
【0023】
ボールねじ装置37は、両端がフレーム30に軸受けされたねじ軸37aと、ねじ軸37aに螺合されるナット37bと、ナット37bを包み込んだ状態で軸頭33に組み付けられたハウジング37cと、ねじ軸37aを回転可能なサーボモータ37dとを備えている。
【0024】
そのため、サーボモータ37dを正転させると、軸頭33をX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)させることができる。これとは逆に、サーボモータ37dを逆転させると、軸頭33をX軸方向に沿った他方向に向けてシフト(横スライド)させることができる。加工装置3は、このように構成されている。
【0025】
最後に、搬送装置4を説明する(
図1参照)。搬送装置4は、治具2に対する遠方位置と治具2に対する近傍位置との間でワーク10を載せたパレット11を搬送するものである。この遠方位置とは、
図1において、パレット11が(A)で示される位置のことである。また、この近傍位置とは、
図1において、パレット11が(B)で示される位置のことである。また、
図1~2において、パレット11が(C)で示される位置をパレット11の搬入位置とする。また、
図3において、パレット11が(D)で示される位置をパレット11の位置決めクランプ位置とする。
【0026】
この搬送装置4は、X軸方向に沿った搬送ローラコンベア40と、複数のスプロケット(図示しない)に掛け渡された無端チェーン(図示しない)とを備えている。この無端チェーンには、搬送ローラコンベア40が組み付けられている。そのため、無端チェーンを一方向に回転させると、搬送ローラコンベア40がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する。したがって、搬送ローラコンベア40に載せたパレット11を遠方位置(A)から近傍位置(B)へ搬入できる。
【0027】
これとは逆に、無端チェーンを他方向に回転させると、搬送ローラコンベア40がX軸方向に沿った他方向に向けてシフト(横スライド)する。したがって、搬送ローラコンベア40に載せたパレット11を近傍位置(B)から遠方位置(A)へ搬出できる。すなわち、搬送ローラコンベア40によるパレット11の搬送方向は、X軸方向である。このようにパレット11の搬送方向は、X軸方向であるため、このパレット11の搬送方向と、ボールねじ装置37による軸頭33のシフト方向とは、同一方向(X軸方向)となる。搬送装置4は、このように構成されている。
【0028】
続いて、上述した治具2と加工装置3と搬送装置4とを備えた工作機械1の一連の動作を説明する(
図4~17参照)。この一連の動作の説明にあたって、ワーク10を載せたパレット11が遠方位置(A)にあるときから説明する(
図4参照)。まず、搬送装置4によって遠方位置(A)にあるパレット11を近傍位置(B)へ搬入する動作(第1動作)を行う(
図5参照)。次に、加工装置3の油圧シリンダ36のシリンダロッド36aを伸ばす動作(第2動作)を行う(
図6参照)。これにより、シリンダロッド36aのピン36bがパレット11のボス12の挿込溝12aに挿し込まれる。
【0029】
次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する(第3動作、
図7参照)。そのため、ワーク10を載せたパレット11を近傍位置(B)から搬入位置(C)へ搬入できる。次に、加工装置3の油圧シリンダ36のシリンダロッド36aを縮ませる動作(第4動作)を行う(
図8参照)。次に、治具2によってワーク10を載せたパレット11を搬入位置(C)から位置決めクランプ位置(D)へ下降させる動作(第5動作)を行う。
【0030】
次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った他方向に向けてシフト(横スライド)する(第6動作、
図9参照)。そのため、ワーク10の第1ボア10aと加工装置3の軸頭33とが対応(対向)する。したがって、軸頭33によってワーク10の第1ボア10aに対して仕上げ加工を施すことができる。
【0031】
次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する(第7動作、
図10参照)。そのため、ワーク10の第2ボア10bと加工装置3の軸頭33とが対応(対向)する。したがって、軸頭33によってワーク10の第2ボア10bに対して仕上げ加工を施すことができる。
【0032】
次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する(第8動作、
図11参照)。そのため、ワーク10の第3ボア10cと加工装置3の軸頭33とが対応(対向)する。したがって、軸頭33によってワーク10の第3ボア10cに対して仕上げ加工を施すことができる。
【0033】
次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する(第9動作、
図12参照)。そのため、ワーク10の第4ボア10dと加工装置3の軸頭33とが対応(対向)する。したがって、軸頭33によってワーク10の第4ボア10dに対して仕上げ加工を施すことができる。
【0034】
次に、治具2によってワーク10を載せたパレット11を位置決めクランプ位置(D)から搬入位置(C)へ上昇させる動作(第10動作)を行う。次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った一方向に向けてシフト(横スライド)する(第11動作、
図13参照)。そのため、ワーク10を載せたパレット11と加工装置3の油圧シリンダ36とが対応(対向)する。
【0035】
次に、加工装置3の油圧シリンダ36のシリンダロッド36aを伸ばす動作(第12動作)を行う(
図14参照)。これにより、シリンダロッド36aのピン36bがパレット11のボス12の挿込溝12aに挿し込まれる。次に、加工装置3のボールねじ装置37のサーボモータ37dによって軸頭33がX軸方向に沿った他方向に向けてシフト(横スライド)する(第13動作、
図15参照)。そのため、ワーク10を載せたパレット11を搬入位置(C)から近傍位置(B)へ搬出できる。
【0036】
次に、加工装置3の油圧シリンダ36のシリンダロッド36aを縮ませる動作(第14動作)を行う(
図16参照)。最後に、搬送装置4によって近傍位置(B)にあるパレット11を遠方位置(A)へ搬出する動作(第15動作)を行う(
図17参照)。この第15動作により、この一連の動作が完了する。この一連の動作により、従来技術と同様に、治具2の近傍位置(B)にあるワーク10を治具2に搬送する作業を自動化できる。また、この一連の動作により、ワーク10の搬送~加工までを効率よく実施できる。
【0037】
本発明の実施形態に係る搬送装置4付き工作機械1は、上述したように構成されている。この構成によれば、軸頭33をX軸方向にシフト(横スライド)させる駆動源と、軸頭33に組み付けられた油圧シリンダ36をX軸方向にシフト(横スライド)させる駆動源とは、いずれもボールねじ装置37である。そのため、従来技術で説明した搬送油圧シリンダ236を必要としなくても、従来技術と同様に、治具2の近傍位置(B)にあるワーク10を治具2に搬送する作業を自動化できる。また、搬送油圧シリンダ236を必要とすることがないため、搬送装置4付き工作機械1の構造を簡素化できる。
【0038】
また、この構成によれば、パレット11のボス12には、油圧シリンダ36のピン36bを挿し込み可能な挿込溝12aがZ軸方向に沿って形成されている。また、油圧シリンダ36のシリンダロッド36aの先端には、パレット11のボス12の挿込溝12aに挿し込み可能なピン36bが設けられている。そのため、ワーク10の搬送時、ワーク10が載せられているパレット11に対してピン36bが挿し込まれている。したがって、安定した状態でワーク10を搬送できる。
【0039】
また、この構成によれば、パレット11のボス12の挿込溝12aの入口には、先細りを成すテーパ状の傾斜面12bが形成されている。また、油圧シリンダ36のシリンダロッド36aのピン36bの先端には、先細りを成すテーパ状の傾斜面36cが形成されている。そのため、この挿込溝12aの傾斜面12bとピン36bの傾斜面36cとにより、ボス12の挿込溝12aに対する油圧シリンダ36のピン36bの挿し込みを案内できる。したがって、この挿し込みをスムーズに行うことができる。
【0040】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
【0041】
実施形態では、パレット11のボス12には、油圧シリンダ36のピン36bを挿し込み可能な挿込溝12aがZ軸方向に沿って形成されている形態を説明した。また、油圧シリンダ36のシリンダロッド36aの先端には、パレット11のボス12の挿込溝12aに挿し込み可能なピン36bが設けられている形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、これとは逆に、パレット11のボス12には、油圧シリンダ36の挿込溝を挿し込み可能なピンがZ軸方向に沿って形成されていても構わない。その場合、油圧シリンダ36のシリンダロッド36aの先端には、パレット11のボス12のピンに挿し込み可能な挿込溝が設けられている。
【0042】
また、実施形態では、軸頭33が1個であり、ワーク10には4個のボア(第1ボア10a、第2ボア10b、第3ボア10c、第4ボア10d)が形成されている形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、軸頭33が複数であり、ワーク10には1個のボアが形成されている形態でも構わない。もちろん、軸頭33も複数であり、ワーク10にも複数のボアが形成されている形態でも構わない。
【符号の説明】
【0043】
1 工作機械
2 治具
4 搬送装置
10 ワーク
11 パレット
12 ボス(被係合部材)
24 昇降ローラコンベア
33 軸頭
36 油圧シリンダ(上下シフト装置)
36a シリンダロッド(原係合部材)
37 ボールねじ装置(軸頭シフト装置)
40 搬送ローラコンベア