JP2008207315A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの移動のための専用の搬送装置及び駆動源を必要とせず、そのコントロール及びメンテナンスを容易に行うことができるとともに、加工システムの設置スペース及び設置コストを削減することができる工作機械を提供する。
【解決手段】機台２５上に設けられ、駆動源の駆動により水平面内において移動される主軸装置４５を備える。連結機構６３を介して基端部が主軸装置４５に連結されるとともに、先端部においてワークＷを支持可能な支持アーム５７を設ける。支持アーム５７が主軸装置４５に連結された状態で、主軸装置４５の移動にともなう支持アーム５７の移動により、ワークＷを加工空間Ｅの内外間において搬入及び搬出させ、または所定の搬送経路に沿って搬送させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ワークを工作機械の加工空間の内外間において搬入及び搬出させ、あるいはワークを所定の搬送経路に沿って搬送させるためのワーク搬送装置を備えた工作機械に関するものである。

従来、この種のワーク搬送装置を備えた工作機械としては、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成が提案されている。
特許文献１に記載の従来構成においては、間隔をおいて設置された複数の工作機械間に、専用の搬送装置がそれぞれ独立した状態で設けられている。そして、これらの搬送装置により、ワークが加工ラインに沿って次の工作機械と対応する位置へ順に搬送される。

また、特許文献２に記載の従来構成においては、上下方向に移動可能な主軸頭の側部に、ワークを開閉可能に把持する搬送具が取り付けられている。主軸頭の下方にはテーブルが水平面内で移動可能に配置され、そのテーブル上にはワーク取付治具及びワークマガジンが支持されている。そして、テーブルの移動によりワーク取付治具またはワークマガジンが搬送具と対応する位置に配置された状態で、主軸頭の移動にともなって搬送具が上下方向へ移動される。この上下方向への移動により、ワークが搬送具に把持されて、ワーク取付治具またはワークマガジンに対して着脱され、加工空間の内外間において搬入または搬出される。
特開平７−１４８６３６号公報 特開平５−３０１１４０号公報

ところが、これらの従来構成においては、以下に述べるような問題があった。
すなわち、特許文献１に記載の従来構成では、各工作機械間に専用の搬送装置を設置するための広いスペースを確保する必要があるため、加工システム全体の設置面積が増大する。また、専用の搬送装置を設置することにより、加工システム全体の設置コストが増大するとともに、加工システムの修理やメンテナンスが煩雑になる。

これに対して、特許文献２に記載の従来構成では、専用の搬送装置を設けていないため、加工システム全体の設置面積が増大するおそれはない。しかしながら、この従来構成では、搬送具が主軸頭の側部に取り付けられた状態で、その主軸頭の移動にともなって上下方向のみに一体的に移動される。このため、ワークの加工空間への搬入及び搬出動作は、主軸頭と対応したテーブルの水平面内における移動により行う必要がある。よって、ワークの搬入及び搬出時に、主軸頭とテーブルとを別々の駆動源で作動させる必要があって、その駆動源のコントロールやメンテナンスが煩雑になる。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの移動のための専用の搬送装置及び駆動源を必要とせず、そのコントロール及びメンテナンスを容易に行うことができるとともに、加工システムの設置スペース及び設置コストを削減することができる工作機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、機台上に設けられ、駆動源の駆動により水平面内において移動される主軸装置を備えた工作機械において、連結手段を介して基端部が前記主軸装置に連結されるとともに、先端部においてワークを支持可能な支持アームを設け、主軸装置の移動にともなう支持アームの移動によりワークを移動させるように構成したことを特徴としている。

また、前記の構成において、前記支持アームはワークを加工空間の内外間において搬入及び搬出させるようにするとよい。
さらに、前記の構成において、前記支持アームはワークを所定の搬送経路に沿って搬送させるようにするとよい。

さらに、前記の構成において、前記連結手段による主軸装置と支持アームとの連結を解除するための解除手段を設けるとよい。
さらに、前記の構成において、前記連結手段による連結が解除された状態において支持アームを保持するための保持手段を設けるとよい。

さらに、前記支持アームには、その先端部のワーククランプ部に支持されたワークの姿勢を回動させるための回動手段を設けるとよい。
さらに、前記回動手段は、支持アームの先端側を前記ワーククランプ部とともに水平面内において回動させるための第１回動手段と、ワーククランプ部を回動させるための第２回動手段とを備えるとよい。

さらに、前記の構成において、前記支持アームにはその前面を覆うカバーを設けるとよい。
さらに、前記の構成において、前記ワークの移動ストロークが主軸装置の移動ストロークよりも大きくなるように、ワークの移動ストロークを増幅するための増幅手段を設けるとよい。

以上のように、この発明によれば、主軸装置の移動にともなう支持アームの移動によりワークを移動させるように構成したことにより、ワークの移動のための専用の搬送装置及び駆動源を必要としない。このため、搬送系のコントロールを簡略化することができる。また、専用の搬送装置及び駆動源が設けられていないため、搬送系のメンテナンスを容易に行うことができて、メンテナンスに要する手間やコストを低減することができる。さらに、専用の搬送装置が存在しないため、複数の工作機械により加工システムを構成した場合、加工システムの設置スペース及び設置コストを削減することができる。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した工作機械の第１実施形態を、図１〜図９に基づいて説明する。なお、この実施形態の説明において、工作機械の前方とは図３の紙面左側を意味し、後方とは図３の紙面右側を意味する。また、工作機械の右方とは図４及び図５の紙面右側を意味し、左方とは図４及び図５の紙面左側を意味する。

図１に示すように、この実施形態の加工システムにおいては、複数の工作機械２１が間隔をおいて並設され、これらの工作機械２１によりワークＷに対して異なった加工が連続して施される。なお、各工作機械２１はカバー２４により前面及び両側面が覆われており、カバー２４の前壁には、後述のワーク搬送装置２２の支持アーム５７が通ったり、ワークＷが出入りしたりするための開口２４ａ，２４ｂが形成されている。

図１〜図３に示すように、各工作機械２１の前部には、ワーク搬送装置２２が装設されている。隣接する工作機械２１間の前方には、ワークＷの仮置き台２３が配置されている。そして、各ワーク搬送装置２２により、ワークＷが各工作機械２１において後述する加工空間Ｅの内外間で搬入及び搬出されるとともに、各工作機械２１の前方において仮置き台２３間の所定の搬送経路に沿って搬送される。

そこで、前記工作機械２１の構成について詳細に説明する。図３〜図５に示すように、前記工作機械２１の機台２５は、間隔をおいて互いに平行に延びる左右一対のサイドフレーム２６と、両サイドフレーム２６間に一体的に架橋連結された連結フレーム２７とによって構成されている。両サイドフレーム２６間において連結フレーム２７の前方位置には、加工空間Ｅが形成されている。加工空間Ｅ内において連結フレーム２７の前部には、ワークＷを装着するためのワークテーブル２８が支軸２９を中心に前後方向において図示しないモータ等の駆動手段により回動可能に配置されている。このワークテーブル２８は、少なくとも水平状態と垂直状態との間の９０度の範囲内において回動する。

図３〜図５に示すように、前記機台２５の両サイドフレーム２６上には、Ｙ軸サドル３０が左右一対のガイドレール３１を介して水平面内でＹ軸方向（図３において紙面の左右方向）へ往復動可能に支持されている。機台２５の連結フレーム２７の上面には、駆動源としてのＹ軸サーボモータ３２が配置されている。そして、このＹ軸サーボモータ３２にてボールネジ３３が回転されることにより、ナット３４を介してＹ軸サドル３０がＹ軸方向に往復動される。

図３〜図５に示すように、前記Ｙ軸サドル３０の前面には、Ｘ軸サドル３５が上下一対のガイドレール３６を介して水平面内でＸ軸方向（図４において紙面の左右方向）へ往復動可能に支持されている。Ｙ軸サドル３０の背面側には、駆動源としてのＸ軸サーボモータ３７が配置されている。そして、このＸ軸サーボモータ３７にてボールネジ３８が回転されることにより、ナット３９を介してＸ軸サドル３５がＸ軸方向に往復動される。

図３〜図５に示すように、前記Ｘ軸サドル３５の前面には、Ｚ軸サドル４０が左右一対のガイドレール４１を介してＺ軸方向（図３において紙面の上下方向）へ往復動可能に支持されている。Ｘ軸サドル３５の上端部には、Ｚ軸サーボモータ４２が配置されている。そして、このＺ軸サーボモータ４２にてボールネジ４３が回転されることにより、ナット４４を介してＺ軸サドル４０がＺ軸方向に往復動される。

図３及び図５に示すように、前記Ｚ軸サドル４０には主軸装置４５が下向き状態で装着され、その主軸４６の下端部にはワークテーブル２８上のワークＷを加工するための工具４７が着脱可能に取り付けられている。Ｚ軸サドル４０には回転用サーボモータ４８が装着され、この回転用サーボモータ４８によって、主軸装置４５の主軸４６が回転される。

図３に示すように、前記機台２５の連結フレーム２７には、主軸４６に装着された工具４７を交換するための工具交換装置４９が装着されている。この工具交換装置４９は、連結フレーム２７の上面に配置されたサーボモータ５０と、そのサーボモータ５０の回転軸に取り付けられたマガジン５１と、そのマガジン５１の外周に所定間隔おきに支持された複数の工具把持部５２とから構成されている。そして、サーボモータ５０によりマガジン５１が割り出し回転されて、所定の工具把持部５２が工具交換位置に配置されるとともに、前記Ｙ軸サーボモータ３２、Ｘ軸サーボモータ３７及びＺ軸サーボモータ４２により、主軸装置４５がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ移動される。このため、主軸４６と工具把持部５２との間で、使用済みの工具４７と新しい工具４７との交換が行われる。

次に、前記ワーク搬送装置２２について詳細に説明する。なお、このワーク搬送装置２２の説明において、搬入とはワークＷが工作機械２１の加工空間Ｅの外部から加工空間Ｅの内部のワークテーブル２８上に移動されることを意味し、搬出とはワークＷが加工空間Ｅの内部のワークテーブル２８上から加工空間Ｅの外部へ移動されることを意味する。また、搬送とはワークＷが１つの工作機械２１から次工程である別の工作機械２１に移動されることを意味する。

図３及び図８（ａ）（ｂ）に示すように、前記工作機械２１の機台２５の前部には保持手段としての保持部材５５がブラケット５６を介して取り付けられている。この保持部材５５は、前記ブラケット５６の上面に設置され、前記ワーク搬送装置２２の後述する支持アーム５７における水平アーム部５８の両側間の架設バー２２ａを載置状態で受けるための左右一対の受け部材５５ａと、別の架設バー２２ａを載置状態で受けるとともに、載置状態において架設バー２２ａを把持する左右一対の把持部材５５ｂとを備えている。両把持部材５５ｂは、ブラケット５６に軸５５ｅを介して支持された一対の把持爪５５ｃと、両把持爪５５ｃを把持方向に付勢するスプリング５５ｄとよりなる。

図３〜図７に示すように、前記支持アーム５７は、前後方向へ水平に延びる梯子状の水平アーム部５８と、その水平アーム部５８の前端から下方に向かって垂直に延びる梯子状の垂直アーム部５９と、その垂直アーム部５９の下端の取付板部５９ａに回動軸６０を介して水平面内で回動可能に支持された梯子状の回動アーム部６１とから構成されている。

図３及び図８（ａ）に示すように、前記支持アーム５７の基端部と主軸装置４５との間には、支持アーム５７を主軸装置４５に対して解除可能に連結するための連結手段としての連結機構６３が設けられている。すなわち、支持アーム５７の水平アーム部５８の後端には被連結部材６４が突設され、その被連結部材６４には上下方向に延びる係合孔６４ａが形成されている。主軸装置４５におけるＺ軸サドル４０の前面には連結部材６５が固定され、その連結部材６５には被連結部材６４を嵌合可能な連結孔６５ａが形成されている。Ｚ軸サドル４０の前面には解除手段を兼用する連結解除用シリンダ６６が配置され、その作動ロッドの先端には被連結部材６４の係合孔６４ａに係脱可能な係合部材６７が取り付けられている。

そして、図８（ａ）に示すように、連結部材６５の連結孔６５ａに被連結部材６４が嵌合された状態で、連結解除用シリンダ６６が突出動作されることにより、係合部材６７が被連結部材６４の係合孔６４ａに係合されて、支持アーム５７が主軸装置４５に対して一体移動可能に連結される。この連結状態において、主軸装置４５が水平面内でＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動されることにより、支持アーム５７が同方向へ一体的に移動される。また、前記の連結状態おいて、連結解除用シリンダ６６が没入動作されることにより、係合部材６７が被連結部材６４の係合孔６４ａから離脱されて、支持アーム５７と主軸装置４５との連結が解除される。そして、Ｚ軸サドル４０が下方へ移動して、支持アーム５７の水平アーム部５８の架設バー２２ａが保持部材５５の受け部材５５ａ及び把持部材５５ｂ上に載置されて、把持部材５５ｂに把持され、この状態で待機される。すなわち、前記架設バー２２ａが両把持爪５５ｃの先端間の部分に上方から押し付けられることにより、両把持爪５５ｃがスプリング５５ｄのバネ力に抗して開放されるのに続いて架設バー２２ａは把持爪５５ｃ間に把持される。また、この把持状態において、架設バー２２ａが引き上げられることにより、両把持爪５５ｃがスプリング５５ｄのバネ力に抗して開放されて、架設バー２２ａは把持爪５５ｃ間から上方へ離脱される。

図３〜図７に示すように、前記支持アーム５７における回動アーム部６１の先端の取付板部６１ａにはクランプ基板７０が支軸７１を介して水平面内で回動可能に支持されている。クランプ基板７０の両側上面には一対のクランプ用シリンダ７２が配置され、それらのクランプ用シリンダ７２の作動ロッドの先端にはワーククランプ部を構成するクランプアーム７３が取り付けられている。そして、両クランプアーム７３がクランプ用シリンダ７２にて開閉されることにより、そのクランプアーム７３間でワークＷが解放可能にクランプされる。

また、このワークＷのクランプ状態で、前記連結機構６３により支持アーム５７が主軸装置４５に連結されるとともに、主軸装置４５がＹ軸方向の後方または前方に移動されたとき、支持アーム５７も同方向に一体的に移動されて、ワークＷが工作機械２１の加工空間Ｅの外部と加工空間Ｅ内のワークテーブル２８上との間で搬入または搬出される。さらに、ワークＷのクランプ状態及び支持アーム５７と主軸装置４５との連結状態で、主軸装置４５がＸ軸方向に移動されたとき、支持アーム５７も同方向に一体的に移動されて、ワークＷが１つの工作機械２１から次工程である別の工作機械２１の方向に向かって搬送される。

図３〜図７に示すように、前記支持アーム５７における垂直アーム部５９下端の取付板部５９ａの上面には、第１回動手段及び増幅手段としてのロータリシリンダよりなる第１回動用シリンダ７４が配置されている。そして、前記ワークＷの搬送に際して、この第１回動用シリンダ７４が作動されたとき、前記回動軸６０を介して回動アーム部６１が回動される。この回動により、ワークＷが水平面内で回動されて、その姿勢が反転変更されるとともに、主軸装置４５の移動ストロークが実質的に増幅されて、ワークＷが主軸装置４５の移動ストロークを超えた大きなストロークにて工作機械２１の前方の仮置き台２３間で搬送される。

図６及び図７に示すように、前記クランプ基板７０の支軸７１上にはロータリシリンダよりなる第２回動手段としての第２回動用シリンダ７５が配置されている。そして、前記ワークＷの搬入、搬出もしくは搬送に際して、この第２回動用シリンダ７５が作動されたとき、回動板７６を介してクランプ基板７０が回動される。この回動により、ワークＷが水平面内で回動されて、その姿勢が反転変更される。

図１〜図４、図６及び図７に示すように、前記支持アーム５７の垂直アーム部５９の前面には、カバー７７がスプリング等の弾性支持部材７８を介して取り付けられている。そして、カバー７７は弾性支持部材７８のスプリングの弾性力に抗して全方向においてわずかに傾動可能である。このカバー７７により、支持アーム５７の前面部分が作業者と接触しないように覆われている。カバー７７の裏面には安全スイッチ７９が配置され、カバー７７が作業者との接触により所定量を超えて傾動されたとき、この安全スイッチ７９が作動されて、工作機械２１の運転が停止される。

次に、前記のように構成された工作機械２１及びワーク搬送装置２２を含む加工システムの動作を説明する。
さて、図９に示すように、隣接配置された複数の工作機械２１の前方において、ワークＷが矢印方向に沿って紙面の右側から左側に向かって搬送される場合、前工程の工作機械２１で加工されたワークＷが、搬送方向の上流側に配置された仮置き台２３上の第１位置Ｐ１に配置される。

この仮置き台２３上のワークＷを工作機械２１の加工空間Ｅ内に搬入する場合には、図８（ａ）に示すように、連結機構６３によりワーク搬送装置２２の支持アーム５７が主軸装置４５のＺ軸サドル４０に連結される。

そして、ワークＷの搬入時においては、まずワーク搬送装置２２の第１回動用シリンダ７４により支持アーム５７の回動アーム部６１が回動されて、図９において、ワークＷが仮置き台２３上の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までＸ軸方向に搬送される。その後、主軸装置４５のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動にともなう支持アーム５７の移動により、ワークＷが第２位置Ｐ２からワークテーブル２８上の第３位置Ｐ３に搬入される。

そして、このワークＷの搬入状態で、そして、前記クランプアーム７３によるワークＷのクランプが解除されるとともに、ワークテーブル２８上の図示しないクランプ装置により、ワークＷがワークテーブル２８上でクランプ固定される。また、前記連結機構６３による支持アーム５７と主軸装置４５との連結が解除される。次いで、主軸装置４５の主軸４６に装着された工具４７が回転用サーボモータ４８により回転されるとともに、主軸装置４５がＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動されて、工具４７によりワークテーブル２８上のワークＷに対して所定の加工が施される。

このように、ワークＷに対する加工が終了すると、連結機構６３によりワーク搬送装置２２の支持アーム５７が主軸装置４５に対して再び連結される。そして、加工後のワークＷに対するワークテーブル２８上の前記クランプ装置によるクランプが解除され、代わりに、ワークＷはワーク搬送装置２２のクランプアーム７３間でクランプされる。この状態で、ワークＷが第３位置Ｐ３から加工空間Ｅ外の第４位置Ｐ４に搬出され、第４位置Ｐ４から次工程の工作機械２１と対応する仮置き台２３上の第１位置Ｐ１に搬送される。

すなわち、この加工システムにおいては、ワーク搬送装置２２の支持アーム５７が主軸装置４５に連結された状態で、図９において、主軸装置４５がＹ軸方向の後方へ移動されることにより、ワークＷが第２位置Ｐ２からワークテーブル２８上の第３位置Ｐ３までＹ軸方向に搬入移動される。また、主軸装置４５がＹ軸方向の前方へ移動されることにより、ワークＷが第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４までＹ軸方向に搬出移動される。さらに、主軸装置４５がＸ軸方向へ移動されることにより、ワークＷが第２位置Ｐ２から第３位置Ｐ３へとＸ軸方向へ移動される。

この場合、主軸装置４５の移動にともなうワークＷのＸ軸方向への移動ストロークは、ワーク搬送装置２２の第１回動用シリンダ７４による回動アーム部６１の回動によって増幅される。このため、加工前のワークＷが仮置き台２３上の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までＸ軸方向に移動されるとともに、加工後のワークＷが第４位置Ｐ４から次工程の工作機械２１と対応する仮置き台２３上の第１位置Ｐ１までＸ軸方向に移動される。

また、前記ワークＷが仮置き台２３上の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２を介してワークテーブル２８上の第３位置Ｐ３に搬入されるとき、あるいはワークＷがワークテーブル２８上の第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４を介して次工程の工作機械２１と対応する仮置き台２３上の第１位置Ｐ１に搬出されるとき、必要に応じてワークＷの姿勢を変更させることができる。この場合には、ワーク搬送装置２２の第２回動用シリンダ７５によるクランプ基板７０が水平面内の回動と、ワークテーブル２８の垂直面内の回動との少なくとも一方あるいはそれらの両方向への回動の組み合わせが実行される。従って、ワークＷの所要の面を上向きにして、その面に対して加工を施すことができる。

以上のように、この実施形態においては、以下に示す効果を得ることができる。
（１） 主軸装置４５の水平面内における移動を利用して、ワークＷの搬入、搬出及び搬送移動を行わせることができる。このため、ワークＷを移動させるための専用の搬送装置や駆動源を必要とせず、搬送系のコントロールを簡略化することができる。

（２） ワークＷの搬入、搬出及び搬送移動に関する専用の搬送装置及び駆動源が不要であるため、搬送系のメンテナンスを容易に行うことができて、メンテナンスに要する手間やコストを低減することができる。

（３） 同じく専用の搬送装置が存在しないため、複数の工作機械２１により加工システムを構成した場合、加工システムの設置スペース及び設置コストを削減することができる。

（４） 主軸装置４５と支持アーム５７との連結を解除することができるため、ワークＷに対する加工時には、前記連結を解除することにより主軸装置４５を軽負荷で移動させることができる。従って、加工精度を確保できるとともに、省エネルギも達成できる。

（５） 主軸装置４５と支持アーム５７との連結が解除された状態において、保持部材５５により支持アーム５７を待機状態で保持することができる。このため、支持アーム５７を退避位置に移動させることが不要になり、加工のサイクルタイム短縮に寄与できるとともに、ワークＷの加工中は支持アーム５７が加工の邪魔をすることはなく、スムーズな加工が可能となる。

（６） 支持アーム５７のクランプアーム７３の回動により、ワークＷの姿勢を反転させることができるため、ワークＷの複数の面に対して加工を施すことができる。特に、ワークテーブル２８の回動とクランプアーム７３の回動とを組み合わせることにより、ワークＷの任意の面に対して加工を施すことができる。

（７） 支持アーム５７の回動アーム部６１の回動により、ワークＷの移動ストロークを主軸装置４５の移動ストロークよりも増幅することができる。従って、隣接する工作機械２１間にコンベア等の搬送手段を設けなくても、ワークＷを隣接する工作機械２１間において受け渡すことができる。

（８） サイドフレーム前方にフレーム及びこのフレームに固定された把持爪を設けたので、ワークＷの加工中はワーク把持アームが加工の邪魔をすることはなく、スムーズな加工及びワーク搬送動作が可能となる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、図１０〜図１２に従って前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、この第２実施形態の構成において、第１実施形態と同一または近似する部材については同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

図１０及び図１２に示すように、各工作機械２１の前方には仮置き台２３が配置されるとともに、隣接する工作機械２１間の前方にはコンベア９１が敷設されている。図１１に示すように、各ワーク搬送装置２２の支持アーム５７は、前後方向に延びる水平アーム部５８と、その水平アーム部５８の前端から下方に延びる垂直アーム部５９と、その垂直アーム部５９の下端から後方に延びる折り返しアーム部９２とにより一体状に形成されている。折り返しアーム部９２の後端下面にはクランプ基板７０が水平面内において回動可能に取り付けられるとともに、そのクランプ基板７０の両側下部には一対のクランプアーム７３が開閉可能に支持されている。

そして、この実施形態のワーク搬送装置２２においては、図１２に示すように、支持アーム５７が主軸装置４５に連結された状態で、主軸装置４５の移動にともないＹ軸方向の後方及びＸ軸方向に移動されることにより、加工前のワークＷが仮置き台２３上の搬入位置Ｐａから工作機械２１のワークテーブル２８上の加工位置Ｐｂに搬入される。また、ワークＷの加工後に、支持アーム５７が主軸装置４５との連結状態でＹ軸方向の前方及びＸ軸方向に移動されることにより、加工後のワークＷがワークテーブル２８上の加工位置Ｐｂからコンベア９１上の搬出位置Ｐｃに搬出される。さらに、この搬出位置ＰｃのワークＷは、コンベア９１により自動または手動にて、次工程の工作機械２１と対応する仮置き台２３上の搬入位置Ｐａまで移動される。

また、この第２実施形態においても、前記第１実施形態の場合とほぼ同様に、ワークＷが仮置き台２３上の搬入位置Ｐａからワークテーブル２８上の加工位置Ｐｂに搬入されるとき、あるいはワークＷがワークテーブル２８上の加工位置Ｐｂからコンベア９１上の搬出位置Ｐｃに搬出されるとき、必要に応じて第２回動用シリンダ７５によりクランプ基板７０が回動されて、ワークＷの姿勢が変更される。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態における回動アーム部６１に関する効果を除いた効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を、図１３〜図１８に従って前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、この第３実施形態の構成においても、第１実施形態と同一または近似する部材については同一の符号を付けて、その詳細な説明を省略する。

図１３〜図１５に示すように、この第３実施形態のワーク搬送装置２２では、工作機械２１における機台２５の連結フレーム２７に、ほぼ門型の支持フレーム９５がブラケット９６を介して固定されている。支持フレーム９５の前面には、前方フレーム９７が突出固定されている。支持フレーム９５の上部中央には、弾性を有する保持手段としての保持爪９８が取付板９９を介して下向き状態で取り付けられている。保持爪９８の下方には、ワークＷを支持するための支持アーム１００が着脱保持可能に配置されている。

図１３及び図１６に示すように、前記支持アーム１００は、前後方向に延びる水平アーム部１００ａと、その水平アーム部１００ａの前端から下方に延びる垂直アーム部１００ｂと、その垂直アーム部１００ｂの下端から後方に延びる折り返しアーム部１００ｃとにより一体状に形成されている。支持アーム１００の基端部と主軸装置４５との間には、支持アーム１００を主軸装置４５に対して解除可能に連結するための連結手段としての連結機構１０１が設けられている。

すなわち、この連結機構１０１においては、図１６に示すように、支持アーム１００の水平アーム部１００ａの後端に、アームホルダ１０２がベアリング１０３を介して相対回転可能に取り付けられている。アームホルダ１０２の後端にはテーパ状の連結軸部１０２ａが突設されるとともに、中央部の外周には前記保持爪９８に係脱可能な係合フランジ部１０２ｂが形成されている。主軸装置４５におけるＺ軸サドル４０の前面には連結部材１０４が配置され、その連結部材１０４にはアームホルダ１０２の連結軸部１０２ａを着脱可能に嵌合させるための嵌合孔１０４ａが形成されている。また、連結部材１０４内には、アームホルダ１０２の連結軸部１０２ａを嵌合孔１０４ａに対する嵌合状態にクランプするための図示しないクランプ機構が設けられている。

そして、アームホルダ１０２の連結軸部１０２ａが連結部材１０４の嵌合孔１０４ａに嵌着されることにより、支持アーム１００が主軸装置４５に対して一体移動可能に連結される。また、アームホルダ１０２の連結軸部１０２ａが連結部材１０４の嵌合孔１０４ａから離脱されて、支持アーム１００と主軸装置４５との連結が解除されたときには、アームホルダ１０２の係合フランジ部１０２ｂに保持爪９８が係合されることにより、支持アーム１００が保持爪９８に係止保持される。

図１６（ａ）に示すように、前記支持アーム１００の水平アーム部１００ａの前端面には第１軸１０５がベアリング１０６を介して相対回転可能に支持され、その第１軸１０５の前端部の外周面には平面状の係合部１０５ａが切欠形成されている。支持アーム１００の折り返しアーム部１００ｃには、第２軸１０７がベアリング１０８を介して回転可能に支持されている。支持アーム１００の垂直アーム部１００ｂ内において、第１軸１０５及び第２軸１０７には歯付きプーリ１０９，１１０が取り付けられ、それらの歯付きプーリ１０９，１１０間には歯付きベルト１１１が掛装されている。

図１４、図１６及び図１７に示すように、前記支持アーム１００の折り返しアーム部１００ｃの後方において、第２軸１０７の後端にはクランプ基板１１２が中央部において固定されている。クランプ基板１１２の両端部には、ワークＷをクランプするためのワーククランプ部を構成する一対のクランプアーム１１３がリンク１１４を介して開閉回動可能に取り付けられている。クランプ基板１１２の内部両側には、一対のシリンダ室１１５が形成されている。各シリンダ室１１５にはピストン１１６が移動可能に収容され、それらのピストン１１６のロッド先端部がピン１１７により各クランプアーム１１３に連結されている。各シリンダ室１１５の内壁とピストン１１６との間にはスプリング１１８が介装され、これらのスプリング１１８により、両クランプアーム１１３がアンクランプ方向に付勢されている。

図１６及び図１７に示すように、前記主軸装置４５とクランプ基板１１２との間には、エア供給路１１９が支持アーム１００に沿って延びるように配置されている。そして、このエア供給路１１９を介して、図示しないエア供給源からクランプ基板１１２内の両シリンダ室１１５にエアが供給されることにより、両ピストン１１６がスプリング１１８の付勢力に抗して図１７の内側に移動される。この移動により、両クランプアーム１１３がクランプ状態に移動される。

図１３〜図１６に示すように、前記支持アーム１００の前方において、前方フレーム９７の後面には左右一対のストッパ１２０が固定されている。各ストッパ１２０の後面には、支持アーム１００上の第１軸１０５の係合部１０５ａに係脱可能な上下方向に延びる係合溝１２０ａが形成されている。そして、図１８（ａ）に示すように、両クランプアーム１１３間にワークＷがクランプされるとともに、図１６に示すように、連結機構１０１により支持アーム１００が主軸装置４５に連結された状態で、支持アーム１００が主軸装置４５と一体的に移動されたとき、第１軸１０５がいずれか一方のストッパ１２０の後方に対応配置される。この状態で、支持アーム１００が主軸装置４５とともにＹ軸方向の前方に移動されることにより、第１軸１０５の係合部１０５ａがストッパ１２０の係合溝１２０ａに係合されて、その第１軸１０５のＸ軸方向への移動及び回転が規制される。

その後、主軸装置４５のＸ軸方向への移動にともなって、支持アーム１００の水平アーム部１００ａが同方向に移動されると、図１８（ｂ）に示すように、支持アーム１００が第１軸１０５を中心に回動される。この回動により、支持アーム１００の下端において、両クランプアーム１１３間にクランプされたワークＷが主軸装置４５のＸ軸移動方向と左右反対方向へ搬送移動される。この場合、図１６及び図１８（ａ）に示すように、支持アーム１００の回動中心としての支点である第１軸１０５の軸心と、作用点である第２軸１０７の軸心との間隔Ｌ３が、第１軸１０５の軸心と力点であるアームホルダ１０２の軸心との間隔Ｌ４よりも大きくなるように設定されている。この設定により、主軸装置４５のＸ軸方向への移動ストロークが増幅されて、ワークＷが主軸装置４５の移動ストロークを超えた大きなストロークで搬送移動される。

また、前記支持アーム１００の回動時には、第１軸１０５の係合部１０５ａとストッパ１２０の係合溝１２０ａとの係合により、第１軸１０５の回転が規制されるとともに、第２軸１０７が歯付きプーリ１０９，１１０及び歯付きベルト１１１を介して第１軸１０５に作動連結されている。このため、第２軸１０７の後端に固定されたクランプ基板１１２が、支持アーム１００に対して相対回動されて水平状態に維持される。よって、両クランプアーム１１３間にクランプされたワークＷは、支持アーム１００に追従して回動されることなく、水平状態に姿勢変更して保持される。

すなわち、この実施形態においては、前記第１軸１０５、第２軸１０７、歯付きプーリ１０９，１１０、歯付きベルト１１１及びストッパ１２０により、ワークＷの姿勢を回動変更するための回動手段と、ワークＷの移動ストロークを増幅するための増幅手段が構成されている。

よって、この第３実施形態のワーク搬送装置２２においても、前記第１実施形態の場合とほぼ同様に、主軸装置４５の移動にともなって支持アーム１００が作動されることにより、工作機械２１のワークテーブル２８上へのワークＷの搬入及び搬出と、工作機械２１の前方におけるワークＷの搬送が行われる。すなわち、連結機構１０１により支持アーム１００が主軸装置４５に連結された状態で、主軸装置４５がＹ軸方向の後方または前方へ移動されることにより、支持アーム１００が主軸装置４５と一体的に同方向へ移動されて、クランプアーム１１３間にクランプされたワークＷが、工作機械２１の前方の仮置き台２３と加工空間Ｅ内のワークテーブル２８との間で搬入または搬出される。

また、支持アーム１００と主軸装置４５との連結状態で、支持アーム１００上の第１軸１０５の係合部１０５ａがストッパ１２０の係合溝１２０ａに係合された後、主軸装置４５がＸ軸方向に移動されることにより、支持アーム１００が第１軸１０５を中心に回動される。これにより、クランプアーム１１３間にクランプされたワークＷが工作機械２１の前方において、主軸装置４５の移動方向と反対方向へ大きな移動ストロークで搬送される。

なお、前記第１軸１０５の回動を阻止する構成として、第１軸１０５の外周面の係合部１０５ａを設けることなく、図１６（ｂ）に示すように、第１軸１０５の先端面に凹状の係合部１０５ｂを形成するとともに、ストッパ１２０の係合溝１２０ａの底部に凸部１２０ｂを設けてもよい。この構成においては、前記係合部１０５ｂが凸部１２０ｂに嵌ることにより、第１軸１０５の回動が阻止される。

従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができるとともに、この第３実施形態においては、以下の効果を得ることができる。

（９） 機台２５の前方の支持フレーム９５に、支持アーム１００を支持するための連結部材１０４を設けたため、ワークＷの加工中は支持アーム１００が加工の邪魔をすることはなく、スムーズな加工が可能となる。

（１０） 機台２５の前方に前方フレーム９７を設け、この前方フレーム９７に係合溝１２０ａを持つストッパ１２０を設け、さらに支持アーム５７第１軸１０５を設けた。この構成により、主軸装置４５の移動ストローク以上にワークＷの搬送が可能となり、次工程へのワーク搬送動作が専用のワーク搬送装置を必要とすることなく、主軸装置４５の移動のみで実現可能となる。これため、前記と同様にワーク搬送装置の設置面積の削減、費用削減、メンテナンスが容易になる等の効果がある。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記第３実施形態において、図１６に示す支持アーム１００内の歯付きプーリ１０９，１１０として、相手方に対して外径寸法の異なったものを設けること。このように構成した場合には、第１軸１０５の係合部１０５ａとストッパ１２０の係合溝１２０ａとの係合により、第１軸１０５の回転が規制された状態で、主軸装置４５の移動にともなって支持アーム１００が回動されるとき、外径の差に基づいて歯付きプーリ１０９，１１０及び歯付きベルト１１１を介して第２軸１０７が回動される。この回動により、図１８（ｂ）に鎖線で示すように、クランプ基板１１２が傾動されて、ワークＷの姿勢が変更される。従って、ワークＷが傾斜していても、それを修正できる。

・ 前記第３実施形態において、図１９及び図２０に示すように、主軸装置４５とクランプ基板１１２との間に２系統のエア供給路１１９を並設して、一方のクランプアーム１１３が開いたときには、他方のクランプアーム１１３が閉じるように構成すること。この構成によれば、ワークＷの搬入出はクランプアーム１１３の開放動作で行うことができる。

・ 前記第３実施形態において、図２０に示すように、支持アーム１００の折り返しアーム部１００ｃにワーク押し込みアーム部１２５を突設すること。このように構成した場合には、クランプアーム１１３によるワークＷのクランプ状態で、ワークＷの搬入及び搬出を行い、ワークＷのアンクランプ状態で、ワーク押し込みアーム部１２５の搬送方向への押し込み動作により、ワークＷの搬送を行わせることができる。

・ 前記実施形態では、保持手段としての保持部材５５が工作機械２１の機台２５に取り付けられているが、この保持部材５５を他の位置、例えば工作機械２１を覆うカバー２４の内面に取り付けること。

第１実施形態の工作機械を備えた加工システムを示す要部斜視図。 図１の加工システムにおける１つの工作機械を拡大して示す斜視図。 同工作機械の側断面図。 同工作機械の拡大正面図。 同工作機械の平断面図。 同工作機械におけるワーク支持アームを拡大して示す斜視図。 同ワーク支持アームを異なった方向から示す斜視図。 （ａ）は主軸装置に対するワーク支持アームの連結構成を示す部分拡大断面図、（ｂ）は一部平面図。 図１の加工システムにおけるワークの移動状態を示す概略平面図。 第２実施形態の工作機械を備えた加工システムを示す要部斜視図。 図１１の加工システムにおける１つの工作機械を拡大して示す部分側断面図。 図１１の加工システムにおけるワークの移動状態を示す概略平面図。 第３実施形態の工作機械を示す側断面図。 図１３の工作機械の拡大正面図。 同工作機械の平断面図。 （ａ）は同工作機械におけるワーク支持アームを拡大して示す断面図、（ｂ）は変形例を示す一部平面図。 ワーク支持アームの先端のクランプアームを示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）はワーク支持アーム及びワークの異なった姿勢状態を示す正面図。 第２実施形態の工作機械におけるクランプアームの変更例を示す断面図。 第２実施形態の工作機械におけるワーク支持アームの変更例を示す断面図。

符号の説明

２１…工作機械、２２…ワーク搬送装置、２３…仮置き台、２５…機台、２８…ワークテーブル、３０…Ｙ軸サドル、３２…駆動源としてのＹ軸サーボモータ、３５…Ｘ軸サドル、３７…駆動源としてのＸ軸サーボモータ、４０…Ｚ軸サドル、４２…Ｚ軸サーボモータ、４５…主軸装置、４６…主軸、４７…工具、５５…保持手段を構成する保持部材、５７…支持アーム、５８…水平アーム部、５８…垂直アーム部、６１…回動アーム部、６３…連結手段としての連結機構、６４…被連結部材、６５…連結部材、６６…連結及び解除手段を兼用する連結解除用シリンダ、６７…係合部材、６８…保持手段を構成する押圧用シリンダ、６９…保持手段を構成する押圧部材、７０…クランプ基板、７２…クランプ用シリンダ、７３…クランプアーム、７４…第１回動手段及び増幅手段を構成する第１回動用シリンダ、７５…第２回動手段としての第２回動用シリンダ、７７…カバー、９１…コンベア、９２…折り返しアーム部、９８…保持手段を構成する保持爪、１００…支持アーム、１０１…連結手段としての連結機構、１０２…アームホルダ、１０４…連結機構、１０５…第１軸、１０７…第２軸、１０９，１１０…歯付きプーリ、１１１…歯付きベルト、１１２…クランプ基板、１１３…クランプアーム、１２０…回動手段及び増幅手段を構成するストッパ、Ｅ…加工空間、Ｌ１…移動ストローク、Ｌ２…移動ストローク、Ｗ…ワーク。

Claims (9)

1. 機台上に設けられ、駆動源の駆動により水平面内において移動される主軸装置を備えた工作機械において、
   連結手段を介して基端部が前記主軸装置に連結されるとともに、先端部においてワークを支持可能な支持アームを設け、
   主軸装置の移動にともなう支持アームの移動によりワークを移動させるように構成したことを特徴とする工作機械。
2. 前記支持アームはワークを加工空間の内外間において搬入及び搬出させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記支持アームはワークを所定の搬送経路に沿って搬送させることを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械。
4. 前記連結手段による主軸装置と支持アームとの連結を解除するための解除手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
5. 前記連結手段による連結が解除された状態において支持アームを保持するための保持手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
6. 前記支持アームには、その先端部のワーククランプ部に支持されたワークの姿勢を回動させるための回動手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
7. 前記回動手段は、支持アームの先端側を前記ワーククランプ部とともに水平面内において回動させるための第１回動手段と、ワーククランプ部を回動させるための第２回動手段とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の工作機械。
8. 前記支持アームにはその前面を覆うカバーを設けたことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
9. 前記ワークの移動ストロークが主軸装置の移動ストロークよりも大きくなるように、ワークの移動ストロークを増幅するための増幅手段を設けたことを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の工作機械。

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