(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象となるワークをロケートピンを基準としてマシニングセンタのワークテーブルに位置決めクランプした上で切削加工を施す方法であって、
自動工具交換装置が取り扱う工具群のなかにロケートピンを予め含ませておき、
ワークの位置決めクランプに先立って、マシニングセンタの主軸に装着したロケートピンをその主軸の移動自由度を使ってワークテーブルのワーク着座面に臨ませる工程と、
上記ロケートピンを基準としてワーク着座面にワークを位置決めした上でそのワークをクランプする工程と、
このワークのクランプ完了を待ってロケートピンを上記主軸の移動自由度を使ってワーク着座面から抜き取る工程と、
上記主軸に装着されたロケートピンを自動工具交換装置により切削加工用の工具に持ち替えた上でワークテーブル上のワークに切削加工を施す工程と、
を含んでいて、
ワークテーブルの下方で待機している上下動可能なワーク払い出しトレイを加工完了後に上昇させて、加工後のワークを自重にてワーク払い出しトレイ上に移載したのちに再びそのトレイをワークとともに下降させるようになっているとともに、上記ロケートピンにはワーク払い出しトレイと係合可能な係合手段が予め設けられていて、
加工完了後に上記主軸に装着された工具を自動工具交換装置により再びロケートピンに持ち替えて、その主軸の移動自由度を使ってロケートピンに付帯している係合手段を上記ワーク払い出しトレイに係合させながら該ワーク払い出しトレイの上下動作を行わせることを特徴とするマシニングセンタにおけるワークの加工方法。
【請求項２】
上記ワークテーブルは、ワークの姿勢をそのワークテーブルごと傾動変位させることが可能なチルト式のものであることを特徴とする請求項１に記載のマシニングセンタにおけるワークの加工方法。
【請求項３】
上記ワーク払い出しトレイはヒンジピンを回転中心として上下方向に傾動変位可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のマシニングセンタにおけるワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマシニングセンタにおけるワークの加工方法に関し、特に実際の加工以外のワークの位置決めや加工後のワークの払い出し作業に主軸を関与させることで、ワーク位置決めのためのロケート装置やワーク払い出し装置等の付帯装置の簡略化を可能としたマシニングセンタにおけるワークの加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば図３の（Ａ），（Ｂ）に示すような円筒状ワークＷについて横型３軸のマシニングセンタにて穴Ｈ１，Ｈ２の加工を施す場合の例を図４，５に示す。同図に示すようにマシニングセンタＭＣは直交３軸の移動自由度をもつ主軸１を備えるとともに、ツールマガジン３およびＡＴＣアーム４等を主要素とする自動工具交換装置２、３６０度回転可能ないわゆるチルトタイプのワークテーブル５、ならびにそのワークテーブル５の下方のワーク払い出し装置６等を備えている。
【０００３】
そして、加工手順としては、ワークセット作業を行いやすいようにワークテーブル５を適宜傾けた状態でワークテーブル５に作業者Ｍあるいはワーク投入ロボット等がワークＷをセットする。図５に示すように、ワークテーブル５にはシリンダ６の作動により出没可能なロケートピン７のほか、同じくクランプシリンダ９にて駆動されるクランプレバー１０を主要素とするクランパ８があり、予め突出しているロケートピン７を基準としてこれにワークＷを嵌合させて位置決めした上でクランパ８にてクランプする。ロケートピン７と嵌合する穴Ｈ１の内周は位置決めの際の基準となると同時に加工対象部位でもあるため、ワークＷがクランプされると加工の際の支障とならないようにロケートピン７はその穴Ｈ１から後退する。この後、ワークテーブルＷの角度を適宜変更して実際の切削加工に移行する。この切削加工は、主軸１とツールマガジン３との間で適宜ツール交換を行いながら行われるものであることは周知のとおりである。
【０００４】
加工が完了すると、ワークテーブル５が例えば天地反転した水平状態となり、これに対してワーク払い出し装置６におけるヒンジ式傾動タイプのワーク払い出しトレイ１１がシリンダ１２により押し上げられてワークテーブル５に接近し、クランパ８のアンクランプ動作により自重落下するワークＷを受け取った上で再び下降動作することになる。そして、ワーク払い出しトレイ１１上に残されたワークＷは作業者Ｍあるいはワーク搬出ロボット等により取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構造では、ワークテーブル５に可動式のロケートピン７とその駆動のためのシリンダ６を付帯させる必要があるため、ワークテーブル５の可搬重量を大きくする必要があるほか、可動式のワークテーブル５自体にロータリージョイント等を用いて油空圧配管を配索しなければならず、ワークテーブル５全体のコストアップが余儀なくされる。また、シリンダ６を設けることにより必然的にワークテーブル５の回転半径ひいては干渉領域が大きくなり、治具設計上の自由度が制約されることとなって好ましくない。同様に、ワーク払い出し装置６についてもシリンダ１２が必須であるため、これによってもまたコストアップが余儀なくされることとなる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたもので、とりわけ従来と同等もしくはそれ以上の機能を確保しつつも、上記ロケートピンの駆動のためのシリンダやワーク払い出し装置のシリンダ等を廃止することで設備の大幅な簡素化を可能とした加工方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、加工対象となるワークをロケートピンを基準としてマシニングセンタのワークテーブルに位置決めクランプした上で切削加工を施す方法であることを前提としている。
【０００８】
その上で、自動工具交換装置が取り扱う工具群のなかにロケートピンを予め含ませておくものとし、ワークの位置決めクランプに先立って、マシニングセンタの主軸に装着したロケートピンをその主軸の移動自由度を使ってワークテーブルのワーク着座面に臨ませる工程と、上記ロケートピンを基準としてワーク着座面にワークを位置決めした上でそのワークをクランプする工程と、このワークのクランプ完了を待ってロケートピンを上記主軸の移動自由度を使ってワーク着座面から抜き取る工程と、上記主軸に装着されたロケートピンを自動工具交換装置により切削加工用の工具に持ち替えた上でワークテーブル上のワークに切削加工を施す工程と、を含んでいる。
【０００９】
そして、ワークテーブルの下方で待機している上下動可能なワーク払い出しトレイを加工完了後に上昇させて、加工後のワークを自重にてワーク払い出しトレイ上に移載したのちに再びそのトレイをワークとともに下降させるようになっているとともに、上記ロケートピンにはワーク払い出しトレイと係合可能な係合手段が予め設けられていて、加工完了後に上記主軸に装着された工具を自動工具交換装置により再びロケートピンに持ち替えて、その主軸の移動自由度を使ってロケートピンに付帯している係合手段を上記ワーク払い出しトレイに係合させながら該ワーク払い出しトレイの上下動作を行わせるようになっていることを特徴としている。
【００１０】
この場合、請求項２に記載の発明のように、上記ワークテーブルはワークの姿勢をそのワークテーブルごと傾動変位させることが可能なチルト式のものであることが姿勢自由度拡大化の上で望ましい。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、上記ワーク払い出しトレイはヒンジピンを回転中心として上下方向に傾動変位可能となっていることが構造の簡素化の上で望ましい。
【００１２】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、ロケートピンを切削加工用の工具と同様に工具交換の対象となる工具の一つとして取り扱い、しかもＮＣ制御される工具主軸そのものの自由度を使ってワークテーブルに対するロケートピンの脱着が行われる。
【００１３】
同時に、上記のロケートピンの脱着動作に加えてワーク払い出しトレイの上下動作までも工具主軸の動作自由度を使って行われることになる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、通常は切削加工以外のワーク入れ替え時等は原点位置にて待機していて何ら稼動していない主軸を、本来の主軸の機能である切削以外のロケートピンの脱着に積極的に関与させるようにしたものである。したがって、ＮＣ制御される主軸自身にて直接ワークの位置決めを行った上で同じ主軸上の工具にて切削加工を行うため、ワーク位置決め誤差に起因する加工誤差が小さくなり、従来のものより加工精度が向上するほか、ワークテーブル側にロケートピンやその駆動のためのシリンダを付帯させる必要がなくなって、ワークテーブルの軽量化とその油空圧配管の簡素化ならびにそのコストダウンを図ることができ、さらにワークテーブルの回転半径をも小さくして治具設計上の自由度の拡大化にも寄与できるようになる。
【００１６】
また、ワーク払い出しトレイの上下動作までも主軸の移動自由度を使って行うようにしているから、従来は必須とされたトレイ駆動用のシリンダまでも廃止できるようになり、設備の簡素化とコストダウンを図る上で一層貢献できるようになる。
【００１７】
特に請求項２に記載の発明のようにワークテーブルがいわゆるチルト式のものであると、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、ワークテーブルそのものもしくはワークの姿勢自由度の拡大化の上で有利となる利点がある。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明のように上記トレイがヒンジ傾動式のものであると、主軸によってそのトレイ自体の上下動作を容易に且つ確実に行え、動作信頼性が高くなる利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る加工方法の好ましい実施の形態としてその基本原理を示す図で、特に図４に示したマシニングセンタＭＣの使用を前提とした上でチルト式のワークテーブル（以下、単にテーブルという）２５とロケートピン２７との関係を示している。なお、図３〜５と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２０】
テーブル２５はその中心Ｐを回転中心として図４に示したフレーム１３に回転可能に支持されているとともに、図示外の駆動モータにより回転駆動されるようになっていて、３６０度任意の位置で停止させることが可能である。ワークベース２５にはワーク着座面２１ａをもつワークシート２１が固定されているとともに、クランプ手段として複数のクランパ８が設けられていて、ワークＷはワークシート２１に押し付けられるようにしてクランプされる。なお、クランパ８は、ワークＷの軸心方向に変位可能で且つスイング動作可能なクランプレバー１０とそのクランプレバー１０をクランプ，アンクランプ動作させる油圧もしくは空圧タイプのクランプシリンダ９とから構成されている。そして、上記テーブル２５およびワークシート２１には後述するロケートピン２７が挿入可能なようにこれよりもわずかに大径の挿入孔２２が形成されている。
【００２１】
一方、ロケートピン２７はその根元部から屈曲した略くの字状のものとして形成されているとともに、図４に示した自動工具交換装置２のツールマガジン３にて管理される他の切削工具と共通のツールホルダ２３に装着されていて、それらの切削工具と全く同様に管理されながらそのツールマガジン３とマシニングセンタＭＣの主軸１との間での自動工具交換の対象とされる。
【００２２】
そして、加工対象となるワークＷをテーブル２５にセットする際には、図１に示すようにテーブル２５は所定角度傾斜していて、なお且つクランパ８がアンクランプ状態にある。これに先立って、自動工具交換装置２は工具交換指令を受けて工具交換を行い、主軸１にロケートピン２７を装着する。さらに、主軸１は移動指令を受けて直交３軸の自由度を使って予め指定された軌跡に沿って移動しながらテーブル２５に近付いて、その自律動作により図１に示すようにテーブル２５の背面側から挿入孔２２にロケートピン２７を挿入する。すなわち、主軸１は、テーブル２５に対してロケートピン２７がワークシート２１から所定量だけ突出するように予め指定された三次元位置に位置決めした上、その状態にて待機する。
【００２３】
次いで、作業者Ｍあるいはワーク投入ロボット等によりワークシート２１に着座するようにワークＷがセットされると、そのワークＷはロケートピン２７を基準に位置決めされる。この後、起動スイッチを投入すると最初に各クランパ８が作動して先に位置決めされたワークＷをワークシート２１との間に圧締するかの如く堅固にクランプする。
【００２４】
このクランプ完了を待って主軸１が再び作動し、主軸１はテーブル２５からロケートピン２７を抜き取った上で工具交換が可能な位置まで戻り、主軸１は自動工具交換装置２によってロケートピン２７から切削加工用の所定の工具に持ち替える。
【００２５】
そして、ロケートピン２７が抜き取られたテーブル２５が所定の加工姿勢に姿勢変更されたならば、切削加工用用の工具に持ち替えた主軸１が再びテーブル２５に接近して穴Ｈ１，Ｈ２について実際の切削加工を施すことになる。
【００２６】
この場合、ワークＷには図３に示したように方向が異なる複数の穴加工が必要なことから、主軸１は何回か切削加工用の工具を持ち替えながら加工を行うことになる。
【００２７】
こうして、一つのワークＷに必要な全ての穴加工が終了すると、主軸１は次のワークＷのセットに備えて再びロケートピン２７に持ち替え、以降は上記の動作を繰り返すことになる。
【００２８】
このように、ロケートピン２７をあたかも切削加工用の工具と同じように主軸１に持たせた上で、テーブル２５との相対位置関係を保ちながらワークＷの位置決めを行うものであり、したがってＮＣ制御される主軸１自身にて直接ワークＷの位置決めを行った上で同じ主軸１に取り付けられることになる所定の工具にて切削加工を行うため、ワーク位置決め誤差に起因する加工誤差が小さくなって加工精度が向上するほか、従来のようにロケートピン７やそのロケートピン７を出没動作させるためのシリンダ６等を常にテーブル２５に付帯させる必要がなくなる。
【００２９】
図２は、図４に示したマシニングセンタＭＣの使用のほか図１の技術思想の使用を前提とした加工方法において、ワーク払い出しトレイ３１とロケートピン３７との関係を示している。すなわち、図２では、テーブル２５に対するロケートピン３７の脱着のみならず、加工後のワークＷをテーブル２５から受け取るためのワーク払い出しトレイ３１の上下動作までも主軸１に行わせるようにしたものである。
【００３０】
図２に示すように、テーブル２５の下方のベース３０にはヒンジピン３２を介して回動可能なワーク払い出しトレイ（以下、単にトレイという）３１が用意されており、このトレイ３１は待機位置Ｑ１とワーク受け取り位置Ｑ２との間で回動変位可能である。なお、トレイ３１のさらに下方にはストッパを兼ねたダンパー装置３３が設けられている。
【００３１】
先に従来の技術でも説明したように、上記テーブル２５に位置決めクランプされたワークＷの加工が終了したならば、そのワークＷ側が下側となるようにテーブル２５を天地反転させる一方、トレイ３１をテーブル２５に近接するようにワーク受け取り位置Ｑ２まで傾動変位させ、その状態でそれまでワークＷをクランプしていたクランパ８をアンクランプ動作させると、ワークＷは自重によりトレイ３１上に落下しつつそのトレイ３１の最低位位置Ｒまで滑落し、この後にトレイ３１を待機位置Ｑ１まで戻せば作業者Ｍあるいはワーク搬出ロボット等によるワークＷの取り出しが可能となるものであり、上記トレイ３１の上下動作を主軸１に持たせたロケートピン３７を介して行うものとする。
【００３２】
ロケートピン３７は、図１に示したものと同様にして自動工具交換装置２（図４参照）による工具交換が可能なようにツールホルダ２３に装着されているとともに、ロケートピン３７の根元部には係合手段として略鉤状のフック部３４が一体に設けられている。また、トレイ３１には上記フック部３４が係合可能なエクステンション３６が設けられている。
【００３３】
そして、このロケートピン３７は自動工具交換装置２による工具交換の対象とされ、加工対象となるワークＷをテーブル２５にセットする際には図１と全く同様の形態をもって主軸１に装着された上でテーブル２５に挿入されて、テーブル２５に対するワークＷの位置決め基準とされる。この後、主軸１はロケートピン３７を上記と同様に切削加工用の工具に持ち替えて、ワークＷに対する所定の切削加工を施すことになる。
【００３４】
その一方、ワークＷの切削加工が終了すると、テーブル２５はワークＷが下側になるように天地反転動作するとともに、主軸１は再び切削加工用の工具からロケートピン３７に持ち替え、図２に示すように直交３軸の自由度を使って待機位置Ｑ１にあるトレイ３１に近付いて、そのフック部３４をトレイ３１側のエクステンション３６に係合させた上、主軸１はその自律動作によりトレイ３１をワーク受け取り位置Ｑ２まで上昇させながら傾けてその位置に保持する。
【００３５】
すると、テーブル２５側のクランパ８がアンクランプ動作することにより加工を終えたワークＷがトレイ３１上に自重落下しつつ最低位位置Ｒまで滑落し、主軸１はワークＷを載せたトレイ３１を再び待機位置Ｑ１まで戻すことになる。
【００３６】
このように本実施の形態によれば、主軸１はテーブル２５に対するロケートピン３７の脱着のみならずそのロケートピン３７を使ってのトレイ３１の上下動作までも自律的に行うものであるから、テーブル２５にロケートピンを付帯させる必要がないだけでなく、加工後のワークＷを受け取るためのトレイ３１の上下動作にシリンダ等の駆動手段を一切必要としないことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施の形態としてその基本原理を示す図で、ワークテーブルとロケートピンおよび主軸との相互関係を示す説明図。
【図２】  図１の技術思想の使用を前提とした加工方法を示す図で、ワーク払い出しトレイとロケートピンおよび主軸との相互関係を示す説明図。
【図３】（Ａ）はマシニングセンタでの加工対象となるワークの一例を示す断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の縦断面図。
【図４】マシニングセンタでの従来の加工形態を示す概略説明図。
【図５】図４におけるワークテーブルの詳細を示す構成説明図。
【符号の説明】
１…主軸
２…自動工具交換装置
８…クランパ
２１ａ…ワーク着座面
２３…ツールホルダ
２５…ワークテーブル
２７…ロケートピン
３１…ワーク払い出しトレイ
３２…ヒンジピン
３４…フック部（係合手段）
３６…エクステンション
３７…ロケートピン
Ｈ１，Ｈ２…穴
ＭＣ…マシニングセンタ
Ｗ…ワーク
【図１】
0003767401.tif 000002
【図２】
0003767401.tif 000003
【図３】
0003767401.tif 000004
【図４】
0003767401.tif 000005
【図５】
0003767401.tif 000006