簡介
工作機械將交換多個托盤來進行加工的托盤和較長工作臺分別設為專 用狀，在使用其中一個時另一個處於無法使用狀態，出現浪費現象。並且，交換用托盤和較 長工作臺均配置在機械內部，沒有考慮到有關準備的操作性。並且，串聯配置交換用托盤和 較長工作臺，從而增大機械寬度。而且分別固定性配置較長工件的加工區域和通常的托盤 加工區域，移動並驅動三個主軸 X、Y、Z 軸，因此移動並驅動主軸的機構中需要考慮剛性的 同時還要考慮控制線、動力線的佈線或液壓、氣壓的配管等，機械變為複雜且大型化。
雙交換工作臺數控立式加工中心
加工中心 1 包括床 10，床 10 的中央部安裝有 Y 軸線性滑軌 20。Y 軸線性滑軌 20 上裝載有滑板 30，滑板 30 在 Y 軸方向受控移動。滑板 30 上安裝有 X 軸線性滑軌 40，X 軸線性滑軌 40 上裝載有工作臺單元 50。工 作臺單元 50 沿 X 軸線性滑軌 40 在 X 軸方向受控移動。工作臺單元 50 上沿 Y 軸方向設有 兩組的線性導軌 51、線性導軌 52。床 10 上與滑板 30 相對安裝有立柱 60。立柱 60 的前表面安裝有 Z 軸線性導軌 70， 裝載主軸頭 80。主軸頭 80 沿 Z 軸線性滑軌 70 在 Z 軸方向受控移動。主軸頭 80 從工具庫 90 接受恰當的工具，對工件進行加工。面向床 10 的前表面的正面，左側配置第一準備站 110。第一準備站 110 包括平行 於 Y 軸的線性滑軌 112，第一準備站 110 的側部安裝有伺服電動機 114。伺服電動機 114 用 於驅動滾珠絲槓 115。滾珠絲槓 115 的螺母配備有托盤交換用鉤子 116。面向床 10 的前表面的正面，右側配置第二準備站 120。第二準備站 120 包括平行 於 Y 軸的線性滑軌 122，第二準備站 120 的側部安裝有伺服電動機 124。伺服電動機 124 用 於驅動滾珠絲槓 125，滾珠絲槓 125 的螺母配備有托盤交換用鉤子 126。在該床 10 上裝載有兩臺托盤。 圖 1 示出了第一準備站 110 上放著第一托盤 130 的狀態。第一托盤 130 包括夾具 132，準備有第一工件 W1。第二托盤 140 以轉盤 142 把持第二工件 W2 的狀態夾緊在工作臺單元 50 上，主軸 頭 80 接受從工具庫 90 選擇的工具，對第二工件 W2 進行加工。一旦結束第二工件 W2 的加工，將第二托盤 140 歸還給第二準備站 120。首先，托盤 交換用鉤子 126 前進，進入加工區域 K，與此同時，工作臺單元 50 沿 Y 軸線性滑軌 20 定位於 托盤交換位置（Y 軸機械原點）
其次，工作臺單元 50 沿 X 軸線性滑軌 40 移動到第二托盤 140 與第二準備站 120 相對的位置。在該位置，線性滑軌 52 與線性滑軌 122 相對。並且， 通過該移動，托盤交換用鉤子 126 與第二托盤 140 的齧合槽（未圖示）齧合。解開夾緊單元 54，驅動伺服電動機 124，將第二托盤 140 從工作臺單元 50 朝第二準備站 120 側拉出。 將第二托盤 140 歸還第二準備站 120 之後，對夾緊單元 50 和主軸頭 80 進行定位， 使夾緊單元 53 與未圖示的冷卻液噴嘴和噴氣嘴中的至少一個相對，利用冷卻液或空氣清 洗堆積在夾緊單元 53 上的切屑。其次，移動工作臺單元 50，使線性滑軌 51 與第一準備站 110 的線性滑軌 112 相對。
驅動伺服電動機 114，將第一托盤 130 推到工作臺單元 50 上，夾 緊夾緊單元 53，將第一托盤 130 固定於工作臺單元 50 上。其次，通過將工作臺單元 50 沿 X 軸方向移動，解除托盤交換用鉤子 116 與第一托盤 130 的齧合槽之間的齧合，之後將托盤交 換用鉤子 116 返回第一準備站 110 側。 一旦結束上述托盤交換工作，如圖 2 所示，將工作臺單元 50 移動到第一工件 W1 與 主軸頭 80 相對的位置，由主軸頭 80 進行必要的加工。
圖 6、圖 7、圖 8 以第二準備站為例子詳細示出了交換托盤時的準備站與工作臺單 元之間的位置關係。對於與上述實施例不同的形狀部分，變更其編號來進行說明。另外，動 作說明中適當省略了不需要的部分。圖 6 示出了為了將第二托盤 140 從工作臺單元 50 移動到第二準備站 121，工作臺 單元 50 在 Y 軸機械原點（Y 軸的托盤交換位置）將 X 軸移動到托盤交換位置的狀態，或者， 將第二托盤 140 從第二準備站 121 移動到工作臺單元 50 之後，X 軸脫離托盤交換位置的狀 態。 圖 7 和圖 8 示出了分別從不同角度觀察開始將第二托盤 140 從工作臺單元 50 移 動到第二準備站 121 時，或者已經從第二準備站 121 移動到工作臺單元 50 時的狀態的圖。托盤交換用鉤子 127 進入加工區域 K，在前進端位置與工作臺單元 50 上的第二託 盤 140 的齧合槽 128 齧合，或者脫離。沿線性滑軌 52、線性滑軌 122 朝第二準備站 121 拉出 齧合的第二托盤 140，停在後退端。在托盤交換用鉤子 127 停止期間，托盤 140 的移動受到 限制，在準備站不需要其他制動機構。圖 6 和圖 8 示出的托盤交換用鉤子 127 的位置就是 前進端位置。通過工作臺單元 50 的 X 軸移動來進行托盤交換用鉤子 127 和第二托盤 140 的齧合、脫離。
圖 7 和圖 8 示出的工作臺單元 50 上的線性滑軌 52 和第二準備站 121 上的線性滑 軌 122 在托盤交換位置沿 Y 軸方向正確配置在一個直線上。工作臺單元 50 在 X 軸上定位 在托盤交換位置上時的線性滑軌 52 與線性滑軌 122 之間的間隙實際上設為 1mm，但是對於 相對的線性滑軌 52 與線性滑軌 122 的相對的各自的端面進行了指定的倒角加工，並且，對 線性滑軌的兩個側面以 100mm 進行 0.5mm 的錐形研磨，以使橫跨兩個線性滑軌工作時沒有 障礙。圖 3 是示出了利用床 10 來加工較長的圓形工件 W3 的狀態說明圖。 在工作臺單元 50 上夾緊第一托盤 130 和第二托盤 140。第一托盤 130 配備轉盤 134，第二托盤 140 配備尾架 144。這樣，通過將兩個托盤夾緊在工作臺單元 50，可以對較長 工件進行加工。從而，無需持有較長工件專用的托盤，尤其在加工較長工件的頻率非常低時 有效。在床 10 的前表面，在第一準備站 110 和第二準備站 120 之間存在寬度尺寸為 L1 的較長空間。寬度尺寸大於配置在工作臺單元 50 上的兩個托盤 130、140 的 X 軸方向的長 度尺寸 L2。利用該空間，能夠將較長的工件 W3 輕易地放在第一托盤 130、第二托盤 140 上。 圖 4 是利用床 10 對較長的角物工件 W4 進行加工的狀態說明圖。 [0064] 在第一托盤 130 和第二托盤 140 上固定四個安裝夾具 150 來夾緊工件 W4。利用圖 3 中也說明的床 10 前表面的第一準備站 110 與第二準備站 120 之間的較大空間，能夠簡單 地準備較長的工件 W4。另外，圖中示出了第一托盤 130 與第二托盤 140 在工作臺單元 50 上相鄰配置，但 是，托盤之間的間隙可以不是零或極小。當然，在安裝兩個托盤時，為了防止切屑等咬合，設 置一定程度的距離為好。具體為 10mm ～ 100mm 左右。
圖 5 是示出了用蓋子覆蓋加工中心 1 的機械結構的狀態說明圖。 主門 200 是用於接近加工區域 K 的門，面向主門 200 的左側設有接近第一準備站 區域 S1 的第一準備站門 210。利用第一隔門 212 開關第一準備站區域 S1 與加工區域 K 之 間。通過關閉隔門 212，即使在加工區域 K 進行加工的過程中，也可以對第一托盤 130 進行 準備。另一方面，在面向主門 200 的左側設有接近第二準備站區域 S2 的第二準備站門 220。 利用第二隔門 222 開關第二準備站區域 S2 與加工區域 K 之間。通過關閉第二隔門 222，即 使在加工區域 K 進行加工的過程中，也可以對第二托盤 140 進行準備。可以裝載在一個托盤上進行加工的尺寸的工件時，分別利用第一托盤 130 和第二托盤 140 進行加工，能夠在未停止自動運轉的情況下進行下一個工件的準備作 業，能夠進行連續的自動運轉，可實現較高的生產率。並且，通過將第一托盤 130 和第二托盤 140 均夾緊在工作臺單元 50 上，可以實現 較長工件的加工。這時，在第一準備站和第二準備站之間的機械前面確保了超過兩個托盤 長度的空間，因此即使是較長工件，也可以容易準備
。並且，機械寬度為托盤寬度的大致 4 倍左右，這僅用於較長工作臺（托盤寬度為約 2 倍）的加工，不會增加機械的寬度，追加了交換托盤方式。即，在較窄的空間內，能夠實現 對應自動運轉的托盤交換方式和可對應較長工件的長托盤方式。並且，並不是將三個主軸同時移動驅動的結構，水平方向的兩個軸用於移動並驅 動重量較輕且控制對象較少的工作臺，從而結構簡單，與主軸移動型相比，能夠降低製造費 用。並且，作為托盤交換機構採用僅設置線性滑軌和交換用鉤子的簡單的機構。驅動 部只是交換用鉤子，故障出現率較低，易於維護。並且，對設在工作臺單元上的線性滑軌和與該線性滑軌相對設在準備站的線性滑 軌的相對的兩個線性滑軌的端面分別進行倒角加工，並且將各自的線性滑軌的兩側面形成 為錐形面，從而能夠使托盤在線性滑軌之間順利換乘。 另外，以由伺服電動機 114、124和滾珠絲槓 115、125驅動托盤交換用鉤子 116、126 為例子進行了說明，但是還可以利用液壓或氣壓的汽缸和活塞驅動，或者利用齒條和小齒 輪驅動。
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