(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持するチャックを備えた主軸と、主軸の軸線に平行なＺ軸と、主軸の軸線に直交するＸ軸と、Ｚ軸とＸ軸が形成する平面に垂直なＹ軸に沿って移動し、Ｚ軸とＸ軸が形成する平面に垂直な旋回軸であるＢ軸まわりに旋回動する工具主軸を備えた複合加工旋盤と、複合加工旋盤の前側に配置されるロボットを備え、
ロボットはアームの先端に選択的に装備されるナットランナーハンドと、ジョーハンドを備えるとともに、
工具主軸は、チャック爪を操作するジョー用工具を備え、
複合加工旋盤とロボットが共同してチャックの爪を自動的に交換する複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項２】
ナットランナーハンドは、チャック爪の駆動機構と爪の間を係合・離脱させるカムボルトを操作するナットランナーを備え、
ジョーハンドは、爪を把持するグリッパーを備える請求項１記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項３】
工具主軸には、各種の加工工具に加えて、チャック爪を操作する前記のジョー用工具と、エアーブローを行うエアーブロー工具が選択的に装備される請求項１記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項４】
ジョー用工具は、爪と接触する部位が点である請求項３記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項５】
主軸のチャックから爪を抜き出す工程においては、チャック溝が水平方向に向く位置にチャックを割り出す請求項１記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項６】
爪が抜き出されたチャック溝と抜き出された爪をエアーブロー工具によりエアーブローして洗浄する工程を備える請求項３記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【請求項７】
ロボットの作業エリア内に爪のストッカーを備える請求項１記載の複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合加工旋盤におけるチャック爪自動交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複合加工旋盤は、各種のワークを加工することが可能であるので、ワークの形状・構造に対応するチャック爪を用意する必要がある。
下記の特許文献は複合加工旋盤のチャック爪交換システム装置等を開示している。
また、複合加工旋盤を長時間にわたり無人で自動運転するためには、複合加工旋盤にワークを搬入・搬出するロボットを装備する必要がある。
【特許文献１】特開平６−１９０６１６号公報
【特許文献２】特開平６−１４３０１４号公報
【特許文献３】特開昭６１−１０３７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ワークを搬入・搬出するロボットは、アーム先端における位置決め精度等が複合加工旋盤の各機器の機械的な位置決め精度に比べては不充分である。
そこで、本発明の目的は、複合加工旋盤の工具主軸とロボットが共同して主軸のチャック爪を交換するシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明のシステムは、基本手段として、ワークを把持するチャックを備えた主軸と、主軸の軸線に平行なＺ軸と、主軸の軸線に直交するＸ軸と、Ｚ軸とＸ軸が形成する平面に垂直なＹ軸に沿って移動し、Ｚ軸とＸ軸が形成する平面に垂直な旋回軸であるＢ軸まわりに旋回動する工具主軸を備えた複合加工旋盤と、複合加工旋盤の前側に配置されるロボットを備え、ロボットはアームの先端に選択的に装備されるナットランナーハンドと、ジョーハンドを備え、複合加工旋盤とロボットが共同してチャックの爪を自動的に交換する手段を備える。
そして、ナットランナーハンドは、チャック爪の駆動機構と爪の間を係合・離脱させるカムボルトを操作するナットランナーを備え、ジョーハンドは、爪を把持するグリッパーを備える。
また、工具主軸には、各種の加工工具に加えて、チャック爪を操作するジョー用工具と、エアーブローを行うエアーブロー工具が選択的に装備される。
なお、ジョー用工具は爪と点接触する。
また、主軸のチャックから爪を抜き出す工程においては、チャック溝が水平方向に向く位置にチャックを割り出すものである。
さらに、爪が抜き出されたチャック溝と抜き出された爪をエアーブロー工具によりエアーブローして洗浄する工程を備える。
そして、ロボットの作業エリア内に爪のストッカーを備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のチャック爪自動交換システムは、高精度な割り出しと位置決めが可能な複合加工旋盤のチャック及び工具主軸と、ロボットが共同して主軸のチャックの爪を自動的に交換することができる。交換の際には、抜き出された爪の洗浄やチャック溝の洗浄等も自動的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の複合加工旋盤のチャック爪交換システムの全体構成を示す平面図である。
このシステムは、複合加工旋盤１０の前面に装備される多関節を有するロボット５０を有する。
ロボット５０は、本体５１と本体５１から延びるアーム５２を有し、アーム５２の先端にはワークを把持するワークハンド６０、チャック爪を把持するジョーハンド７０、複合加工旋盤１０の主軸にとりつけられたチャックのロックを解除するためのナットランナーハンド８０が選択的にとりつけられる。各ハンドは、それぞれの置き台上に置かれる。
【０００７】
複合加工旋盤１０の側方にはワークの供給ステーション９０や、ワークの供給ステーション９０にパレットを搬送するパレット搬送装置１００等が装備される。
また、棚状のジョーストッカー１１０も配置される。
【０００８】
ロボット５０は、図１の符号Ｅ１で示すエリア内を作業範囲とし、エリアＥ１の外側にオペレータの操作盤１２０が配置される。
【０００９】
図２は、複合加工旋盤１０の主要部を示す説明図である。
複合加工旋盤１０の主軸１２にはチャック２０が装備されている。このチャック２０は３本の爪（ジョー）を有する、いわゆる三つ爪チャックであり、３本のチャック溝２２に対して爪４０が装着される。各爪４０は、生爪４４と生爪４４がボルト４６で固定されるマスタージョー４１を備え、マスタージョー４１はチャック２０の駆動機構に噛み合うラック４２を有する。
ジョー用の工具Ｔ１は、爪４０との接触部位３５が球面状に加工されている。
【００１０】
主軸１２に対向して配備される工具主軸３０は、主軸１２の軸線に平行なＺ軸と、Ｚ軸に直交するＸ軸方向に移動する。また、工具主軸３０はＸ軸とＺ軸が形成する平面に垂直なＹ軸（開示せず）に沿って移動することもできる。
さらに、この工具主軸３０は、Ｙ軸に平行な回転軸であるＢ軸まわりに旋回動することもできる。
【００１１】
工具主軸３０は、自動工具交換装置から供給される各種の工具を交換自在に装着することができる。ジョー用の工具Ｔ１は後述するロボットと共同して、チャック２０に対して爪４０を自動で交換する。
【００１２】
図３から図９は、チャック爪の自動交換の一連の工程を説明する説明図である。
図３の（ａ）は、チャック爪の交換に先立ち、工具主軸３０に装着したエアーブロー工具Ａ１によりチャック爪４０のワーク把持面を洗浄する工程を示す。この工程では、ロボットは待機状態を保つ。
【００１３】
図３の（ｂ）は、チャック２０をとりつけた主軸を回転軸Ｃ１方向に割り出して、交換すべき爪４０が水平位置となる姿勢にする。
工具主軸３０に装着する工具は、ジョー用の工具Ｔ１に交換される。ロボットは待機状態を保つ。
【００１４】
図３の（ｃ）は、ロボットのアームの先端にとりつけたナットランナーハンド８０がナットランナー８２をチャック２０のカムボルトに挿入して、カムボルトを１８０度回動させる工程を示す。この操作により爪４０のラックは、チャック２０の駆動機構から解放される。
【００１５】
図３の（ｄ）は、ナットランナーハンド８０は、その位置を保ち、工具主軸３０が水平方向に移動して、ジョー用工具Ｔ１が爪４０を外側の所定位置まで押し出す工程を示す。
図２に示すように、ジョー用工具Ｔ１の爪４０との接触する部位３５は、点接触となっており、爪４０を押し出す際にコジレの発生を抑制する。
【００１６】
図４の（ｅ）は、工具主軸３０とロボットが共同して爪４０を取り出す工程を示す。
ロボットは、アーム先端のハンドをナットランナーハンド８０からジョーハンド７０に持ち換え、ジョーハンド７０のグリッパー７２で爪４０を把持し、工具主軸３０のジョー用工具Ｔ１と共同して爪４０をチャック２０から抜き出す。
チャック２０の割り出し角度やジョー用工具Ｔ１が装着された工具主軸の移動は、複数加工旋盤のＮＣ装置により高精度で制御されるので、爪４０はチャック２０のチャック溝２２から確実に取り出される。
【００１７】
図５の（ｆ）は、ロボットハンドを旋回させてジョーハンド７０のグリッパー７２が把持する爪４０を上に向け、工具主軸３０に装着したエアーブロー工具Ａ１により爪４０を洗浄する工程を示す。
爪４０に付着した切粉等をラック４２等に残らないように、確実に清掃し、ジョーストッカー１１０に戻す。
【００１８】
図６の（ｇ）は、ロボット５０のアーム５２が旋回してジョーハンド７０がジョーストッカー１１０に爪４０を返却する工程を示す。
【００１９】
図７の（ｈ）は、工具主軸３０のエアーブロー工具Ａ１によりチャック溝２２を洗浄する工程を示す。
この際には、チャック２０を割り出して、チャック２０のチャック溝２２がチャック２０の中心から下方に向く位置にすることが望ましい。
【００２０】
図８の（ｉ）はロボット５０のアーム５２にとりつけたジョーハンド７０が、ジョーストッカー１１０から新しい爪４０を取り出す工程を示す。
【００２１】
図８の（ｊ）は、ジョーハンド７０が新しい爪４０をチャック２０のチャック溝２２に挿入する工程を示す。
挿入量は、例えば２０ｍｍとする。この操作はジョーハンド７０が単独で行い、工具主軸３０のジョー用工具Ｔ１は待機する。
【００２２】
図８の（ｋ）は、ジョーハンド７０で挿入された爪４０を工具主軸３０のジョー用工具が受け取る工程を示す。
【００２３】
図８の（ｌ）は、ロボットのアーム先端のハンドをナットランナーハンド８０に交換し、ナットランナー８２をチャック２０のカムボルトに係合してカムボルトを１８０度回動する工程を示す。
【００２４】
図９の（ｍ）は、ナットライナーハンド８０のナットランナー８２はその回転位置を保ち、工具主軸３０のジョー用工具Ｔ１が爪４０をチャック２０のチャック溝に対して所定の位置まで挿入する工程を示す。
ジョー用工具Ｔ１の爪４０との接触する部位３５は、点接触となっており、爪４０を挿入する際に、コジレの発生を抑制している。
【００２５】
図９の（ｎ）は、工具主軸３０のジョー用工具Ｔ１が爪４０を挿入した状態で、ナットランナーハンド８０のナットランナー８２を１８０度反対方向に回転させる工程を示す。
この操作により、爪４０のラックはチャック２０の駆動機構に噛み合う。
【００２６】
上述した一連の工程をくり返してチャック２０の３本の爪４０を自動的に交換する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のシスステムの全体構成を示す平面図。
【図２】複合加工旋盤の主要部を示す説明図。
【図３】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図４】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図５】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図６】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図７】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図８】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【図９】チャック爪の自動交換の工程を示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０  複合加工旋盤
２０  チャック
３０  工具主軸
４０  爪
５０  ロボット
６０  ワークハンド
７０  ジョーハンド
８０  ナットランナーハンド
１１０  爪収納棚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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