机械工作系统的制作方法_4

文档序号:9768625阅读:来源:国知局
分别被标准化,为彼此相同形状、尺寸、结构的单元。
[0196]由图1?图6可知,本系统可认为是通过将分别包括I个基台单元16及载置于该基台单元16的2个模块12而构成的2个系统模块并排而构成的。另外,若改变观察方法,则也可以将这2个系统模块分别看作是在作为单一物的I个基台上载置有多个模块的I个机械工作系统。此外,本系统虽然由2个基台单元16构成,但在作为单一物的I个基台上载置有4个模块的系统也可作为可申请发明的系统。
[0197]4个模块12在结构上也彼此大致相同,各模块12如在后面详细说明的那样,是将车床模块化而得到的车床模块,是机床模块的一种。如图4所示,在将4个模块12排列的状态下,进行对工件W4的作业、即对于位于作业位置(进行作业的工件所处的位置)的工件W4的切削加工(对于工件的作业的一种)的空间即作业空间在该系统的前方侧沿排列方向并排。
[0198]本系统以将各模块12单独从基台10拉出为一大特征。换言之,将在该系统工作时模块12应位于的位置、即图1、图3中各模块12所处的位置称为通常时位置(标准位置),各模块12能够从该通常时位置沿交叉方向移动。关于能够将模块12拉出的机构,在后面详细说明,在本系统中,各模块12能够沿着在交叉方向上延伸的轨道从基台10拉出。详细而言,能够向交叉方向的两侧、即向前方和后方拉出。换言之,前方、后方这两方成为模块12的拉出方向。进而言之,各模块12能够拉出至能够从基台10脱离为止。顺便提及,图2表示仅最右侧的I个模块12被向前方拉出的状态。另外,图7是在不同于图1的视点下表示拆下了外装板的状态的立体图,该图7中,示出仅从右起的第2个模块12被向前方拉出的状态。而且,图8表示I个模块12被从基台10、详细而言被从I个基台单元16向后方以从该基台单元16脱离的方式拉出的状态。此外,图8中,表示将外装板拆下后的模块12,但如后面说明的那样,模块12也包括外装板而被模块化,因此,也能够将安装有外装板的状态的模块12以从基台10脱离的方式拉出。另外,外装板的前方侧的部分被支撑于基台10,通过使其前方的部分的上部倒向近前,能够实现模块12向前方的拉出。
[0199]在后面将进行详细说明,模块12向前方的拉出主要在刀具的更换、伴随工件变更的换产调整等时进行,在模块12的更换时,主要将模块12向后方侧拉出。这样,能够将各模块12拉出,因此,在该系统中,尽管模块12接近地配置,也能够简单地进行各模块12的维护、换产调整、更换等作业。
[0200]在此处,图3、图4所示的系统和图7所示的系统中,在细微部分上存在差异,但其差异较小,并且都具有相同的功能,因此任一个系统都能够作为实施例的系统处理。并且,为了方便,在以下的说明中,只要没有特别说明,就设为对图7所示的系统进行。
[0201][B]作业机模块的构成
[0202]作业机模块12如之前说明的那样为车床模块,如图9所示,具备以能够旋转的方式保持多个车轮20的作为可动台的床22、固定在该床22上的作为作业机主体的车床主体24及控制车床主体24的作为控制装置的控制箱26。车床主体24包括立起设置于床22的作为躯体的支柱30、在支柱30上支撑于其下部而用于通过自身的旋转使工件W4旋转的心轴32(所谓的主轴)、各自保持作为刀具的多个车刀34的刀具保持头(以下,有时简称为“头”)36及在支柱30上支撑于其上部而使头36向上下及前后移动的头移动装置38而构成。
[0203]若参照图10详细说明车床主体24,则立起设置并固定于床22的支柱30在下部具有心轴保持部40,心轴32如后面详细说明的,被其心轴保持部40经由心轴罩42而保持。在心轴32的前端安装有具有3根爪44的卡盘46。卡盘46用于在机械加工时把持工件,可认为是一种工件保持工具。省略详细的结构的说明,爪44可自动开闭。在心轴32的后端部外嵌有带轮48。另一方面,在支柱30的后侧,心轴旋转用电动机50经由基台板52而被支撑,带轮54也外嵌于该电动机50的轴。2个带轮48、54上绕挂有V形带56,通过电动机50的旋转,心轴32被驱动旋转。
[0204]在支柱30的上部,滑动件60以能够沿I对引导件62上下滑动的方式被支撑。滑动件60是大致四角筒状,使梁64插通滑动件60自身,以梁64能够前后滑动的状态保持梁64。滑动件60通过滑动件升降机构70而升降,滑动件升降机构70由以滑动件升降用电动机66、螺杆68为主要构成要素的滚珠丝杠机构等构成。另一方面,在支柱30的后侧固定有支撑框72,通过梁前后移动机构78使梁64前后移动,梁前后移动机构78由以支撑于该支撑框72的梁前后移动用电动机74、螺杆76为主要构成要素的滚珠丝杠机构等构成。上述的头36固定于梁64的前端,头36通过滑动件60的升降而上下移动,通过梁64的前后移动而前后移动。即,之前说明的头移动装置38由这些滑动件60、梁64、滑动件升降机构70、梁前后移动机构78等构成。
[0205]头36包括基体82、保持于基体82的回转头84、保持于基体82而用于间歇地使回转头84旋转的回转头间歇旋转机构86及作为通过该回转头间歇旋转机构86使回转头84旋转的驱动源的回转头旋转用电动机88而构成。回转头84形成比较短的大致八棱柱形状,如图10所示,在外周面或下表面,能够经由车刀保持工具90安装最多8个车刀34。例如,通过间歇旋转,利用位于最后方侧的车刀84进行切削加工。顺便提及,省略详细的说明,但回转头间歇旋转机构86为如下的结构:在使回转头84下降的状态下使其间歇旋转,在任意的间歇旋转位置使其上升,由此在该位置将回转头84固定。此外,也可以取代上述头36,而采用具有梳齿型的车刀保持器、即保持多个车刀且以能够进行这多个车刀中的任意I个车刀的切削的方式移动的车刀保持器的头。
[0206]此外,也可以取代上述刀具保持头36,而采用例如图11所示的刀具保持头100。头100是各自能够保持作为刀具的钻头、铣刀等旋转刀具并使它们旋转的头。图11表示安装有作为旋转刀具的直线型的钻头102、倾斜型的钻头104、端铣刀106的状态。头100与头36同样,包括基体108、保持于基体108的回转头110、保持于基体108而用于使回转头间歇地旋转的作为回转头间歇旋转机构发挥功能的旋转机构112及作为通过该旋转机构112使回转头110旋转的驱动源的旋转用电动机114而构成。例如,通过间歇旋转,利用位于最后方侧的旋转刀具,进行开孔加工或铣削加工。
[0207]对详细的结构省略说明,旋转用电动机114也作为用于使旋转刀具自身旋转的电动机发挥功能,旋转机构112也作为通过该电动机114的旋转使旋转刀具旋转的旋转传递机构发挥功能。即,该头100为通过I个电动机114选择性地进行回转头110的旋转和旋转刀具的旋转的结构,旋转机构112及旋转用电动机114构成使刀具绕其轴线旋转的刀具旋转装置。此外,在采用头100的情况下,正在通过旋转刀具对工件进行加工时,除了螺旋面加工等的特殊加工,原则上不使心轴32旋转。在该情况下,心轴32构成所谓的分度工作台(用于工件的分度的装置)。即,采用头100的模块12成为如下的钻床/铣床模块:在通过心轴32的旋转使工件位于任意的旋转位置的状态下固定该工件,各自通过作为刀具的钻头和铣刀中的至少一方对该工件进行开孔加工和铣削加工中的至少一方。
[0208]根据上述结构,模块12以心轴32沿作为上述交叉方向的前后方向延伸的姿势配置,因此能够称为所谓的心轴水平配置型模块,由于为水平心轴型模块,因此能够减小模块宽度。另外,头移动装置38在心轴32的上方、更详细而言在心轴32的轴线即心轴轴线的正上方,以梁64与心轴轴线平行地延伸的姿势配置,这也有助于减小模块宽度。另外,头36、100构成为,将多个刀具以能够选择性地利用其中一个刀具的方式保持,通过多个刀具中的被选择的一个刀具对工件进行加工。因此,本系统能够通过比较少的模块进行比较复杂的机械加工。
[0209]作为车床主体24的控制装置的控制箱26在图中省略,后方侧为门,在模块12排列载置于基台10的状态下,从该系统的后方侧起,任一个模块12的控制箱26都能容易地进行其内部的检修、调整、维护等。此外,本系统中,模块12也包括该控制箱26而被模块化,因此可以说该模块12被相当高度地模块化。顺便提及,本系统中,模块12也包括该模块12的外装板而被模块化。
[0210]在此处,若详细说明心轴32向支柱30的安装,则如图12(a)所示,心轴32经由心轴罩42插入到设于支柱30的心轴保持部40的保持孔120而安装。心轴罩42为在前端具有突缘122的大致圆筒形状,也可称为套管。心轴罩42利用穿设于突缘122的安装孔124,利用螺栓连结于心轴保持部40。心轴32被3个轴承126、128、130支撑,由此相对于心轴罩42、即相对于支柱30能够旋转。
[0211]根据工件的大小、切削负荷的大小等,还存在想要安装不是直径d的心轴32、而是与其直径不同的心轴的情况。例如,在安装直径D(>d)的心轴132的情况下,如图12(b)所示,采用不同于心轴罩42的心轴罩134,详细而言外形的尺寸、形状相同而内径不同的心轴罩134,由此能够容易地安装该心轴132。此外,设于突缘122的安装孔124的直径、数量、配置间距等与心轴罩42的直径、数量、配置间距等相同。如果换个观察方法,则通过实现心轴罩的外形的尺寸及形状的统一化、即心轴罩的标准化,该系统中,能够容易地进行心轴的变更或使具有直径互不相同的心轴的2种机床模块混合存在。
[0212][C]作业机模块从基台的拉出
[0213]如图13所示,各基台单元16上,与其上载置的模块12的数量对应的数量的轨道对150、具体而言是2个轨道对150在排列方向(左右方向)上并排设置。I个轨道对150由以隔开间隔地在交叉方向(前后方向)上延伸的方式铺设的I对轨道152构成。轨道152作为界定模块12的拉出时的模块12移动的轨道的部件、即轨道界定构件发挥功能。另一方面,各模块12中,前后各I对车轮20、S卩2对车轮20以能够旋转的方式保持于床22。I对车轮20的间隔与构成轨道对150的I对轨道152的间隔相等,I对车轮20中的一方在I对轨道152中的一个轨道转动,另一方在另一轨道转动。基台10整体中,对应于4个模块12而设有4个轨道对150。通过这样的结构,模块12能够容易地从基台10、详细而言从载置有模块12自身的基台单元16在交叉方向上拉出。此外,若参照表示I对轨道152和I对车轮20的卡合的图14(a)进行说明,则构成一对轨道对150的2个轨道152中的一方(右侧的轨道)具有山形的截面形状,相对于此,另一方(左侧的轨道)形成为具有相互平行的两侧面的形状。I对车轮20中的一方(左侧的车轮)形成为几乎没有间隙地夹持上述两侧面的形状,因此载置于基台10时的模块12的排列方向上的位置被准确地规定。
[0214]本系统中,模块12向前方的拉出能够不依赖人力而利用电动机的力进行。如图15所示,在各模块12的床22上,在其前方右侧,从其向前方延伸出的状态下,附设有齿条杆(也可简称为“齿条”)160(参照图8)。该齿条杆160在下表面形成有齿条齿。另一方面,在基台10的上表面的前端部,配置有作为驱动源的模块拉出用电动机162(参照图8、图13)、在该电动机162的电动机轴上固定有小齿轮164。该小齿轮164在模块12位于通常时位置的状态下与齿条杆160的前端部啮合。通过使电动机162正转,将模块12向前方驱动,通过使电动机162反转,将模块12向后方驱动。即,包括这些齿条杆160、电动机162、小齿轮164在内,构成在交叉方向上对模块12进行驱动的模块驱动机构166。
[0215]利用模块驱动机构166的模块12从通常时位置的拉出及向通常时位置的拉回能够通过操作员向该模块12的操作盘14的操作输入来进行。顺便提及,在基于该操作输入的模块12的拉出中,模块12移动至从通常时位置向设定距离前方移动的位置、即后述的设定后的拉出位置。此外,本系统中,构成模块驱动机构166的齿条杆160是配置于作为可动台的床22的模块侧构成要素,电动机162及小齿轮164是配置于基台12的基台侧构成要素。进而言之,作为可动台的床22可以说也包括作为模块侧构成要素的齿条杆160而被模块化。此外,也能够将齿条杆作为基台侧构成要素配置于基台10,将电动机及小齿轮作为模块侧构成要素配置于模块12,由此构成模块驱动机构。另外,本系统中,对应于4个模块12而设有4个模块驱动机构,但也可以仅对应于作为4个模块12的一部分的I个以上模块12,而设置I个以上模块驱动机构。
[0216]模块12向后方的拉出如图8所示,利用移载台车170进行。移载台车170如图16所示,包括基台172、支撑于基台172并且固定有I对轨道174的框架176、在使该移载台车170移动时供操作员捏住的手把178及用于实现该移载台车170的移动的3个脚轮180而构成。移载台车170如图8所示,在基台1的后方附近,使由设于基台1的4个轨道对150中的I个轨道对150界定的上述的轨道延长而固定。I对轨道174分别具有与设于基台10的I对轨道152大致相同的截面形状,并且左右方向的间隔与I对轨道152的间隔相等,具体而言,如图8所示,以I对轨道174分别使I对轨道152延长的方式,将移载台车170相对于基台10进行设置。顺便提及,框架176能够相对于基台172左右移动,通过转动调整手柄182,利用省略图示的滚珠丝杠机构,框架176向左右移动。即,利用能够使这些手柄182、滚珠丝杠机构、框架176相对于基台172移动的结构等,构成用于调整I对轨道174的左右方向的位置的轨道位置调整机构184,利用该调整机构184,在移载台车170被固定的状态下,能够进行I对轨道174相对于I对轨道152的左右方向的对位。
[0217]移载台车170可以在仅模块12的一部分载置于移载台车170的程度地拉出模块12时利用,也可以在以模块12从基台10脱离的方式拉出而模块12的整体载置于移载台车170时利用。在后者时,通过使移载台车170移动,能够容易地搬运载置的模块12。另外,相反地,将载置有模块12的移载台车170固定于基台10附近,将该模块12向基台10上拉入,由此也能够将该模块12配置于基台10。即,移载台车170在模块12的更换等中能够适宜地利用。此外,本系统中,移载台车170利用于模块12向后方的拉出,但本系统也能够采用也适合于向前方的拉出的移载台车。
[0218]移载台车170上,为了容易进行模块12的拉出、拉入,设有模块移动装置190。若参照图16说明,则在框架176的左右方向的中央,形成有外螺纹的螺杆192沿前后延伸而能够旋转地被支撑,设有保持与该螺杆192螺合的螺母并且通过螺杆192的旋转而前后移动的可动构件194。可动构件194作为与模块12的床22的后端面能够脱离地卡合的可动卡合体而发挥功能,在该可动构件194与床22卡合的状态下,利用手柄196使螺杆192旋转,由此模块12前后移动。即,包括螺杆192、可动构件194、手柄196等而构成模块移动装置190,利用该模块移动装置190,操作员能够利用人力容易地进行模块12的拉出、拉回。
[0219]此外,在移载台车170的框架176的上表面,在I对轨道174的左右方向的中间,沿前后方向延伸地附设有卡止构件198。该卡止构件198的截面形成为大致T字形状。在模块12的床22的下部,如图14(a)所示,截面呈大致倒三角形的槽200(在后面详细说明)沿前后方向贯通地形成,在模块12被向后方拉出时,卡止构件198插入到槽200。通过该卡止构件198的插入,保证模块12载置于移载台车170的状态下的该模块12的稳定性。
[0220][D]作业机模块向基台的固定
[0221]本系统中,具备用于将模块12固定于基台的模块固定机构。模块固定机构对于各模块12而设置。另外,模块固定机构具有在将模块12在交叉方向上设定的多个位置(以下,有时称为“固定位置”)处固定于基台10的功能。以下,对该模块固定机构的结构及功能进行说明。
[0222]如图13所示,在基台10上,设有与载置的模块12的数量对应的数量的卡定杆动作装置210。详细而言,在载置2个模块12的基台单元16上,设有4个卡定杆动作装置210。即,对于I个模块12,将2个卡定杆动作装置210沿前后方向并排配置。
[0223]卡定杆动作装置210如图17所示,大致由执行器212、在上端部具有将圆锥台颠倒的形状的杆头部214的卡定杆216及用于使该卡定杆216升降的杆升降装置218构成。执行器212包括气缸壳体220、在该壳体220的内部能够前后滑动的活塞(省略图示)及与该活塞连结而从壳体220伸出的活塞杆222而构成,成为利用压缩空气的力使活塞杆222进退的结构。杆升降装置218包括能够前后移动地保持于壳体224而在中间部具有楔面226的楔杆228、与卡定杆216在其下端部利用套管230及螺栓232连结而自身上下移动从而使卡定杆216上下移动的升降片234及从下方弹性地支撑升降片234的弹簧236而构成。在楔杆228上,形成有上下贯通楔面226并且沿前后延伸的长孔238,卡定杆216在贯通该长孔238的状态下,包括杆头部214的上部从壳体220伸出。执行器212的活塞杆222的前端和楔杆228的后端连结,伴随活塞杆212的进退,楔杆228前后移动。升降片234为具有与楔杆228的楔面226接触的面的形状,伴随楔杆228的前后方向的移动而升降,与升降片234连结的卡定杆216也升降。即,通过执行器212的动作,卡定杆216升降。具体而言,图17所示的状态是活塞杆222前进了的状态,通过弹簧236的力,卡定杆216处于上升了的状态。通过活塞杆222后退,在图中如双点划线所示,抵抗弹簧236的力而卡定杆216下降。此外,2个卡定杆动作装置210同时动作,2个卡定杆216同时升降。
[0224]若还参照图14(c)说明,则在模块12的床22上,如之前说明的那样,形成沿前后方向贯通的槽200,在模块12载置于基台10的状态下,卡定杆216的杆头部214位于槽200的内部。在卡定杆216上升的情况下,卡定杆216不与槽200卡合,模块12成为在基台10上能够沿上述的轨道前后移动的状态。槽200中,在预定的部位具有锪孔部244,锪孔部244被实施了具有与杆头部214的锥面240—致的形状的锥面242的锪孔,杆头部214位于该部位时,通过卡定杆216的下降,杆头部214的锥面240成为与锪孔部244的锥面242紧密接触的状态。在该状态下,卡定杆216使锪孔部244、即模块12卡定,模块12固定于基台12上。即,模块12禁止沿上述轨道的移动。顺便提及,作为卡定部动作装置的卡定杆动作装置210利用执行器212的力对作为卡定部的卡定杆216朝向作为被卡定部的铭孔部244施力,模块固定机构将模块12以按压于基台10的状态进行固定。
[0225]如之前说明的那样,对于I个模块12,将2个卡定杆动作装置210设于基台10,对应于这2个卡定杆动作装置210各自的卡定杆216,锪孔部244如图15
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