JP2006205278A - 工作機械のローディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機内のワーク把持手段へのワークの着脱と、機外でのワークの受渡し動作を同時に行えて、ローダタクト時間を短縮できる工作機械のローディング装置を提供する。
【解決手段】 このローディング装置１１は、ワーク把持手段５を有する主軸２が平行に２本並設された工作機械１に対するものであって、２本の主軸２の並びの両外側にそれぞれ設置される２つの端側ワーク給排部７と、２本の主軸２の並びの中間に配置される１つの中央ワーク給排部８とを備える。これら各主軸２とワーク給排部７，８の並び方向（Ｙ軸方向）に沿って進退可能なキャリア１３を設け、このキャリア１３に、２本の主軸２間の間隔Ｌの半分のピッチで並ぶ３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃを設ける。これら各ローダアーム１４Ａ〜１４Ｃは、それぞれ主軸２の軸心方向に進退自在なようにキャリア１３に支持され、主軸２のワーク把持手段５に対するワークＷの受渡し、および前記ワーク給排部７，８に対するワークＷの受渡しが可能なものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、２つのワーク把持手段を有する平行２軸旋盤等の工作機械に対して、未加工ワークのローディング、および加工完了ワークのアンローディングを行う工作機械のローディング装置に関する。

従来から、工作機械、主に旋盤にワークを供給，排出するためのローディング装置として、ガントリーローダを付設してワークフィーダから主軸チャックにワークを供給したり、加工後の製品を主軸チャックから受取り、製品をストック装置やコンベヤに搬出するものがある。

図４は、この種のローディング装置の従来例を示す破断正面図である。同図（Ａ）に示すように、このローディング装置３１はガントリ式のものであって、機体カバー２４内に設けられた平行２軸旋盤２１の主軸２２に未加工のワークＷをワーク給排部２７から供給し、かつ加工後のワークＷを前記主軸２２から受け取ってストック装置やコンベヤ等へ搬出する。このローディング装置３１は、平行２軸旋盤２１の一対の主軸２２の並び方向に平行な架設レール３２に沿って移動可能なキャリア３３と、このキャリア３３に昇降自在に設けられたローダアーム３４と、このローダアーム３４の下端に設けられ、前記キャリア３３の移動方向およびローダアーム３４の昇降方向に対して垂直な軸心回りに１８０°の旋回範囲で旋回可能なローダヘッド３５とを備える。このローダヘッド３５は互いに背面合わせに配置されたローディングハンド３５ａとアンローディングハンド３５ｂとを有する。

このローディング装置３１のローディング動作は以下の通りである。図４（Ｂ）のように、１つの主軸２２の真上位置からローダアーム３４が下降することでローダヘッド３５が機体カバー２４内に進入する。ローダヘッド３５の旋回によりアンローディングハンド３５ｂが主軸２２に対向し、アンローディングハンド３５ｂが主軸２２から加工済みワークＷを受け取る。ローダヘッド３５がさらに旋回して、未加工ワークＷを把持しているローディングハンド３５ａが主軸２２に対向し、アンローディングハンド３５ｂから主軸２２に未加工ワークＷを受け渡す。この後、ローダアーム３４が上昇する。他の１つの主軸２２に対しても、同様のローディング動作で加工済みワークＷの受取りと、未加工ワークＷの受渡しが行われる。

図５は、ローディング装置の他の従来例を示す。このローディング装置３１Ａでは、ローダヘッド３６に、ローディングハンド３６ａとアンローディングハンド３６ｂとが互いに９０°の角度をなす姿勢で設けられ、ローダヘッド３６の１８０°旋回により、ローディングハンド３６ａとアンローディングハンド３６ｂの姿勢が入れ替わるようにされている。その他の構成、およびローディング動作は図４のローディング装置３１の場合と略同じである。

上記各従来のローディング装置３１，３１Ａでは、いずれも、１本のローダアーム３４が機体カバー２４内に進入した後、主軸２２との間で加工済みワークＷの受取り、および未加工ワークＷの受渡しを終えて、ローダアーム３４が機体カバー２４外へ退避するまでは、次の動作が行えない。すなわち、次の未加工ワークＷをワーク給排部２７から受け取る動作や、加工済みワークＷをストック装置やコンベヤ等へ搬出する動作を行えない。その結果、例えば機体カバー２４内の動作が１０sec であれば、ローダタクトは１０sec ＋機体カバー外動作時間となり、ローダタクト時間が長くなるという問題点がある。

この発明の目的は、機内のワーク把持手段へのワークの着脱と、機外でのワークの受渡し動作を同時に行えて、ローダタクト時間を短縮できる工作機械のローディング装置を提供することである。

この発明の工作機械のローディング装置は、ワーク把持手段を有する主軸が平行に２本並設された工作機械に対するローディング装置であって、２本の主軸の並びの両外側にそれぞれ設置される２つの端側ワーク給排部と、２本の主軸の並びの中間に配置される１つの中央ワーク給排部とを備える。これら各主軸とワーク給排部の並び方向に沿って進退可能なキャリアを設け、このキャリアに、２本の主軸間の間隔の半分のピッチで並ぶ３つのローダアームを設ける。これら各ローダアームは、それぞれ前記主軸の軸心方向に進退可能に前記キャリアに支持され、前記主軸のワーク把持手段に対するワークの受渡しおよび前記ワーク給排部に対するワークの受渡しが可能なものとする。

この構成によると、２本の主軸間の間隔の半分のピッチで並ぶ３つのローダアームをキャリアに設けたため、いずれか１本のローダアームが機内の主軸のワーク把持手段に対して動作をしている間に、残り２本のうちのいずれかのローダアームが、機外でワーク給排部に対して次のワークを受け取る動作、あるいは完成したワークを搬出する動作等を行うことが可能である。これにより、機内、機外のローディング装置の動作バランスが改善されて、無駄な待ち時間がなくなり、ローダタクト時間の短縮が可能となる。

この発明において、両端の２本のローダアームが、対応する並び側の主軸の前記ワーク把持手段に対する未加工ワークの供給を行うローディング専用ローダアームであり、中央のローダアームが両側の主軸のワーク把持手段に把持された加工済ワークの排出を行うアンローディング専用ローダアームであっても良い。
この構成の場合、両端の端側ワーク給排部に未加工ワークが置かれ、その未加工ワークがローディング専用ローダアームにより、対応する側の主軸のワーク把持手段に供給される。各主軸のワーク把持手段における加工済ワークは、中央のアンローディング専用ローダアームにより、中央ワーク給排部に搬出される。このように２本のローディング専用ローダアームとアンローディング専用ローダアームとを設けることで、３つのローダアームの動作が簡素化でき、かつタクトタイムをより短縮できる。

この発明において、各ローダアームを個別に進退駆動させる駆動源、および前記キャリアを進退駆動させる駆動源を有し、これらの駆動源を制御する制御装置は、いずれか１本のローダアームが、２本の主軸および中央ワーク給排部のいずれかに対してその対向位置にあって動作をするときに、残り２本のうちのいずれかのローダアームの端側ワーク給排部に対する動作を同時に行わせるものとしても良い。
この構成の場合、上記のような機内，機外でのローディング装置の動作バランスの改善が実現でき、ローダタクト時間の短縮が可能となる。

この発明において、前記工作機械は、ワーク把持手段を有する主軸が平行に２本並設されたものであれば良く、例えば平行２軸旋盤等の旋盤であっても良い。この他に、前記工作機械は研削盤等であっても良い。

この発明の工作機械のローディング装置は、ワーク把持手段を有する主軸が平行に２本並設された工作機械に対するローディング装置であって、２本の主軸の並びの両外側にそれぞれ設置される２つの端側ワーク給排部と、２本の主軸の並びの中間に配置される１つの中央ワーク給排部とを備え、これら各主軸とワーク給排部の並び方向に沿って進退可能なキャリアを設け、このキャリアに、２本の主軸間の間隔の半分のピッチで並ぶ３つのローダアームを設け、これら各ローダアームは、それぞれ前記主軸の軸心方向に進退可能に前記キャリアに支持され、前記主軸のワーク把持手段に対するワークの受渡しおよび前記ワーク給排部に対するワークの受渡しが可能なものとしたため、機内のワーク把持手段へのワークの着脱と、機外でのワークの受渡し動作を同時に行えて、ローダタクト時間を短縮することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この実施形態のローディング装置および工作機械を概略的に示す破断正面図である。工作機械１は縦形の平行２軸旋盤であり、平行に並設された２本の主軸２と両主軸２に共用される１つの加工手段３とを備え、機体カバー４内に配置されている。主軸２は、その先端にワーク把持手段である主軸チャック５を有し、ベッド（図示せず）上の主軸台２Ａにそれぞれ回転自在に設置され、主軸モータにより回転駆動される。加工手段３は、主軸チャック５に支持されたワークＷを加工する刃物台であり、送り台６を介して主軸２の並び方向（Ｙ軸方向）と主軸２の軸心方向（Ｚ軸方向）とに移動可能とされる。

主軸チャック５へはローディング装置１１によってワークＷの搬入，搬出が行われる。機体カバー４の天井部には、２本の主軸２の並びの両外側にそれぞれ位置する２つの端側ワーク給排部７と、２本の主軸２の並びの中間に位置する１つの中央ワーク給排部８とが設けられている。端側ワーク給排部７は、機体カバー４の外側からワークフィーダ等により搬入されて来る未加工ワークＷを、主軸チャック５にローディングするまで待機させておく場所である。中央ワーク給排部８は、主軸チャック５からアンローディングされてきた加工済みワークＷをコンベヤ等で排出されるまで待機させておく場所である。各端側ワーク給排部７と中央ワーク給排部８との間隔は、２本の主軸２間の間隔Ｌと等しく、端側ワーク給排部７と中央ワーク給排部８の間隔の中間位置が主軸２の軸心と一致するように設定されている。また、機体カバー４の天井部における各主軸２と対向する位置には、後述するローディング装置１１のローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが機体カバー４内へ進入可能な開口９，１０が設けられている。

ローディング装置１１は、内部に工作機械１が配置される機体カバー４の上方に設置されて、直交座標系で駆動されるガントリ式のものである。このローディング装置１１は、図１に正面図で示すように、架設レール１２が、各主軸２とワーク給排部７，８の並び方向（Ｙ軸方向）に延びて機体カバー４の上方に設置されている。ローディング装置１１は、前記架設レール１２に沿って進退可能なキャリア１３に、３つのローダアーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを設置したものである。これら３つのローダアーム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、２本の主軸２間の間隔Ｌの半分のピッチでキャリア１３の進退方向に並んでおり、それぞれ主軸２の軸心方向（Ｚ軸方向）に進退可能に支持されている。

各ローダアーム１４Ａ〜１４Ｃの下端には、ワーク把持手段であって各主軸２の主軸チャック５との間、および各ワーク給排部７，８との間でワークＷの受渡しを行うローダハンド１５がそれぞれ設けられている。
キャリア１３には、各ローダアーム１４Ａ〜１４Ｃを個別に進退駆動させる駆動源１６と、キャリア１３を進退駆動させる駆動源（図示せず）とが搭載され、これらの駆動源を制御装置１７で制御するようにされている。

次に、上記構成のローディング装置１１の動作について説明する。図１は、工作機械１における一方の主軸２（ここでは同図において左側の主軸２）に対するローディング動作の途中の状態を示している。
（１） 先ず、３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが、それぞれ左端の端側ワーク給排部７、左側の主軸２、および中央の中央ワーク給排部８に対向する位置まで、キャリア１３が架設レール１２に沿って移動する。左端のローダアーム１４Ａは対向する左端の端側ワーク給排部７で待機する未加工ワークＷを取り上げるために下降する。これと並行して、中央のローダアーム１４Ｂは左側の主軸２の主軸チャック５から加工済みワークＷを受け取るために下降し、機体カバー４の天井部開口９から機体カバー４内に進入する。
（２） 次に、端側ワーク給排部７から未加工ワークＷを受け取ったローダアーム１４Ａは元の待機位置まで上昇する。これと並行して、左側の主軸２の主軸チャック５から加工済みワークＷを受け取った中央のローダアーム１４Ｂが元の待機位置まで上昇する。

（３） 次に、図２（Ａ）のように、３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが、それぞれ左側の主軸２、中央ワーク給排部８、および右側の主軸２に対向する位置まで、キャリア１３が架設レール１２に沿って移動する。この後、未加工ワークＷを把持している左端のローダアーム１４Ａが左側の主軸２の主軸チャック５に加工済みワークＷを受け渡すために下降する。これと並行して、加工済みワークＷを把持した中央のローダアーム１４Ｂも下降して、中央ワーク給排部８に加工済みワークＷを載置する。中央ワーク給排部８に載置された加工済みワークＷは、コンベヤ等で搬出される。この間、左側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷは、加工手段３で加工され続ける。
（４） 次に、図２（Ｂ）のように、左端および中央のローダアーム１４Ａ、１４Ｂが元の位置まで上昇し、３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが、それぞれ中央ワーク給排部８、右側の主軸２、右端の端側ワーク給排部７に対向する位置まで、キャリア１３が架設レール１２に沿って移動する。このとき、右側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷの加工は完了しており、加工手段３は移動して、左側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷの加工に取りかかる。

図３は、工作機械１における他方の主軸２（ここでは同図において右側の主軸２）に対するローディング動作の途中の状態を示している。
（１） 図２（Ｂ）の状態から、図３（Ａ）のように、右端のローダアーム１４Ｃが対向する右端の端側ワーク給排部７で待機する未加工ワークＷを取り上げるために下降する。これと並行して、中央のローダアーム１４Ｂも右側の主軸２の主軸チャック５から加工済みワークＷを受け取るために下降し、機体カバー４の天井部開口１０から機体カバー４内に進入する。
（２） 次に、端側ワーク給排部７から未加工ワークＷを取り上げたローダアーム１４Ｃは元の待機位置まで上昇する。これと並行して、右側の主軸２の主軸チャック５から加工済みワークを受け取った中央のローダアーム１４Ｂも元の待機位置まで上昇する。

（３） 次に、図３（Ｂ）のように、３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが、それぞれ左側の主軸２、中央の中央ワーク給排部８、および右側の主軸２に対向する位置まで、キャリア１３が架設レール１２に沿って移動する。この後、未加工ワークＷを把持している右端のローダアーム１４Ｃは、右側の主軸２の主軸チャック５に未加工のワークＷを受け渡すために下降する。これと並行して、加工済みワークＷを把持した中央のローダアーム１４Ｂも下降して、中央ワーク給排部８に加工済みワークＷを載置する。中央ワーク給排部８に載置された加工済みワークＷは、コンベヤ等で搬出される。この間、左側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷは、加工手段３で加工され続ける。
（４） 次に、右端および中央のローダアーム１４Ｃ、１４Ｂが元の位置まで上昇し、３つのローダアーム１４Ａ〜１４Ｃが、それぞれ左端の端側ワーク給排部７、左側の主軸２、中央の中央ワーク給排部８に対向する位置まで、キャリア１３が架設レール１２に沿って移動する。このとき、左側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷの加工は完了しており、加工手段３は移動して、右側の主軸２の主軸チャック５に把持されているワークＷの加工に取りかかる。
以上の動作サイクルを繰り返すことにより、ローディング装置１１により未加工ワークＷが端側ワーク給排部７から２つの主軸２の主軸チャック５に順次搬入され、加工済みワークＷが２つの主軸２の主軸チャック５から中央ワーク給排部８に排出される。

このように、このローディング装置１１によると、３本のローダアーム１４Ａ〜１４Ｃのうち１本のローダアームが機体カバー４内で動作しているのに並行して、他のローダアームの１本が機体カバー４外で、次の未加工ワークＷを受け取ったり、加工済みワークＷを搬出する動作を行うようにしているので、機体カバー４の内外でのローディング装置１１の動作バランスが改善され、ローダタクト時間のさらなる短縮が可能となる。

また、この実施形態では、短い距離の間でキャリア１３を移動させることで、１つの主軸２へのワークＷのローディング動作と、他の１つの主軸２へのワークＷのローディング動作とが可能となり、ローディングの待ち時間を短縮することができる。例えば１モーションを０．５sec とすると、８sec で次のワークＷをローディングできる状態となり、ローディング待ち時間を大幅に短縮することができる。これにより、ローダタクト時間の短縮が可能となる。また、従来例のローディング装置のように、機体カバー４内でローダハンド１５を旋回またはスイングさせる必要がないので、工作機械１の２つの主軸２の軸間距離Ｌを短く構成することもできる。

なお、上記実施形態のローディング装置１１では、ローディング対象となる工作機械１が縦形の並行２軸旋盤である場合につき説明したが、縦型と横型、１サドルと２サドルのいずれのタイプにも適用可能である。

この発明の一実施形態にかかるローディング装置の１つの主軸に対するローディング動作の前半部の状態を示す説明図である。 同ローディング動作の後半部の説明図である。 同ローディング装置の他の１つの主軸に対するローディング動作の説明図である。 従来例の動作説明図である。 他の従来例の正面図である。

符号の説明

１…工作機械
２…主軸
５…主軸チャック（ワーク把持手段）
７…端側ワーク給排部
８…中央ワーク給排部
１１…ローディング装置
１３…キャリア
１４Ａ〜１４Ｃ…ローダアーム
１６…ローダアームの駆動源
１７…制御装置
Ｗ…ワーク

Claims (4)

1. ワーク把持手段を有する主軸が平行に２本並設された工作機械に対するローディング装置であって、２本の主軸の並びの両外側にそれぞれ設置される２つの端側ワーク給排部と、２本の主軸の並びの中間に配置される１つの中央ワーク給排部とを備え、これら各主軸とワーク給排部の並び方向に沿って進退可能なキャリアを設け、このキャリアに、２本の主軸間の間隔の半分のピッチで並ぶ３つのローダアームを設け、これら各ローダアームは、それぞれ前記主軸の軸心方向に進退可能に前記キャリアに支持され、前記主軸のワーク把持手段に対するワークの受渡しおよび前記ワーク給排部に対するワークの受渡しが可能なものである工作機械のローディング装置。
2. 請求項１において、両端の２本のローダアームが、対応する並び側の主軸の前記ワーク把持手段に対する未加工ワークの供給を行うローディング専用ローダアームであり、中央のローダアームが両側の主軸のワーク把持手段に把持された加工済ワークの排出を行うアンローディング専用ローダアームである工作機械のローディング装置。
3. 請求項１または請求項２において、各ローダアームを個別に進退駆動させる駆動源、および前記キャリアを進退駆動させる駆動源を有し、これらの駆動源を制御する制御装置は、いずれか１本のローダハンドが、２本の主軸および中央ワーク給排部のいずれかに対しその対向位置にあって動作をするときに、残り２本のうちのいずれかのローダハンドの端側ワーク給排部に対する動作を同時に行わせるものとした工作機械のローディング装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記工作機械は旋盤である工作機械のローディング装置。

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