JP2008221403A - 立旋盤システム - Google Patents

Abstract

【課題】 立旋盤の加工領域に出入してワークの搬入を行うワーク搬入装置を備えた立旋盤システムにおいて、ワーク搬入装置のワーク載置台にワークが不適正な状態で載置されることを防ぐことで、各種トラブルを未然に防止して、常に良好な切削加工を行えるようにする。
【解決手段】 前記ワーク搬入装置は、加工領域内の位置と加工領域外の位置とに位置切換するワーク載置台２５を備える。このワーク載置台２５のワーク載置面２５ａに載置されたワークＷが正しく着座しているか否かを検知するワーク着座検知手段８０を設ける。ワーク着座検知手段８０は、ワークＷの下面に接触する接触部８２と、この接触部８２とワークＷの下面との接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部８４とからなる検知機構８１を複数有し、各検知部８４の出力の組合せから、ワーク載置面２５ａに載置されたワークＷの種類を判別するワーク種類判別部８５を設けたものとする。
【選択図】 図１１

Description

この発明は、主軸が下向きの立旋盤と、この立旋盤の加工領域に対してワークの搬入を行うワーク搬入装置とを組み合わせた立旋盤システムに関する。

下向きの主軸が移動することで、ガントリローダに頼らず自らでワークの搬入および搬出を行うことのできる立旋盤が、特許文献１に開示されている。この立旋盤には、加工前のワークを立旋盤の加工領域に搬入するワーク搬入装置、および加工後のワークを前記加工領域から搬出するワーク搬出装置が設けられている。これらワーク搬入装置およびワーク搬出装置は、ワークを載せるワーク載置台を備え、このワーク載置台を加工領域内の位置と加工領域外の位置とに位置切換することで、ワークを搬入および搬出するものである。
また、特許文献２には、本件発明の関連技術となるワークの位置検出方法および装置が開示されている。
特開２００６−１０２９１０号公報 特開２００５−２８８６１０号公報

上記立旋盤では、人手により加工領域外に位置するワーク搬入装置のワーク載置台にワークが供給される。その際、ワーク載置台にワークが正しく載置されないと、主軸がワークをうまく把持できなかったり、不適正な姿勢のまま把持してしまったりする。これらは、ワークの加工不良、およびワークや刃物の破損等のトラブルにつながる。また、同じ現場でサイズや形状が類似するワークを取り扱っている場合、類似の異なるワークを誤ってワーク載置台に載置してしまうトラブルが生じやすい。

この発明の目的は、立旋盤の加工領域に出入してワークの搬入を行うワーク搬入装置を備えた立旋盤システムにおいて、ワーク搬入装置のワーク載置台にワークが不適正な状態で載置されることを防ぐことで、各種トラブルを未然に防止して、常に良好な切削加工を行えるようにすることである。
この発明の他の目的は、類似の異なるワークが誤ってワーク載置台に載置されても、加工すべき正しいワークか否かを判別できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、ワーク載置台にワークが適正な状態で載置されているか否か、およびワーク載置台に正しいワークが載置されているか否かを判別するための具体的な構成を提示することである。

この発明の立旋盤システムは、立旋盤と、この立旋盤の加工領域に対してワークの搬入を行うワーク搬入装置とを備える。前記立旋盤は、ワークを把持する下向きの主軸と、この主軸に把持されたワークに対して切削加工を行う刃物を支持する刃物台とを前記加工領域内に備える。前記ワーク搬入装置は、ワークを載置するワーク載置面を有するワーク載置台と、このワーク載置台を、前記ワーク載置面に載置されたワークを前記主軸が上方から把持することが可能な加工領域内の位置と、加工領域外の位置とに位置切換するワーク載置台位置切換手段とを備える。前記ワーク載置台に、前記ワーク載置面に載置されたワークが正しく着座しているか否かを検知するワーク着座検知手段を設ける。なお、前記加工領域は、刃物によりワークに切削加工を行う空間のことであり、例えば内部に刃物を支持する刃物台や主軸が設けられた機体カバーによって囲まれた空間を指す。

この構成によると、ワーク載置台にワーク着座検知手段が設けられているため、ワーク載置台のワークが正しく着座していない場合に、適切な対応をとることができる。例えば、作業者に異常を報知する。これにより、作業者がワークを載置し直すことができる。その結果、各種トラブルが未然に防止され、常に主軸が正しい姿勢でワークを把持して、良好な切削加工を行える。

前記ワーク着座検知手段は、ワークの下面に接触する接触部と、この接触部とワークの下面との接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部とからなる検知機構を複数有し、各検知部の出力の組合せから、前記ワーク載置面に載置されたワークの種類を判別するワーク種類判別部を設けたものとするのが良い。
この構成とすると、各検知部の出力の組合せからワーク種類判別部によってワークの種類を判別することができる。そのため、類似の異なるワークが誤ってワーク載置台に載置されても、加工すべき正しいワークか否かが判別される。また、ワーク着座検知手段の検知機構を誤ワークの判別に兼用できるため、専用の検知手段を設ける必要がなく、構成を簡略にできる。なお、ここでは、同じワークであっても、置かれた向きが異なれば種類の異なるワークとみなす。

ワーク着座検知手段を上記の構成とする場合、前記検知機構の前記接触部が、前記ワーク載置面に開口してその開口縁部が前記ワークの下面に接触するエア吹出口であり、前記検知部が、前記エア吹出口にエアを供給する経路の圧力を検出するものであるのが良い。
接触部にワークの下面が接触しているときは、エア吹出口からのエアの吹き出しが止るため、エア吹出口にエアを供給する経路の圧力が高くなる。この経路の圧力を検知部が検知することで、接触部とワークの下面との接触・非接触状態が分かる。このようなエアを用いた検知機構とすると、接触部とワークの下面との間に少しでも隙間があれば非接触状態であると検知できる。このため、ワーク着座検知手段により、ワーク載置台にワークが正しく着座しているか否か、およびワーク載置台に正しいワークが載置されているか否かを正確に判別することができる。

この発明の立旋盤システムは、立旋盤と、この立旋盤の加工領域に対してワークの搬入を行うワーク搬入装置とを備え、前記立旋盤は、ワークを把持する下向きの主軸と、この主軸に把持されたワークに対して切削加工を行う刃物を支持する刃物台とを前記加工領域内に備え、前記ワーク搬入装置は、ワークを載置するワーク載置面を有するワーク載置台と、このワーク載置台を、前記ワーク載置面に載置されたワークを前記主軸が上方から把持することが可能な加工領域内の位置と、加工領域外の位置とに位置切換するワーク載置台位置切換手段とを備え、前記ワーク載置台に、前記ワーク載置面に載置されたワークが正しく着座しているか否かを検知するワーク着座検知手段を設けたため、ワーク搬入装置のワーク載置台にワークが不適正な状態で載置されることを防ぐことができ、各種トラブルを未然に防止して、常に良好な切削加工を行える。

この発明の立旋盤システムにおいて、前記ワーク着座検知手段は、ワークの下面に接触する接触部と、この接触部とワークの下面との接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部とからなる検知機構を複数有し、各検知部の出力の組合せから、前記ワーク載置面に載置されたワークの種類を判別するワーク種類判別部を設けた場合は、類似の異なるワークが誤ってワーク載置台に載置されても、加工すべき正しいワークか否かを判別できる。

特に、前記検知機構の前記接触部が、前記ワーク載置面に開口してその開口縁部が前記ワークの下面に接触するエア吹出口であり、前記検知部が、前記エア吹出口にエアを供給する経路の圧力を検出するものとすると、ワーク載置台にワークが適正な状態で載置されているか否か、およびワーク載置台に正しいワークが載置されているか否かを正確に判別できる。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この立旋盤システムは、下向きの主軸がワーク搬送を行う立旋盤１と、この立旋盤１に対してワークの搬入・搬出を行うワーク搬送装置としてのワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２とを組み合わせたものである。図１において、立旋盤１は、正面部の形状が縦長の長方形である概ね直方体の機体カバー３を備えた旋盤本体２と、この旋盤本体２の背面に設置された制御盤４と、正面部に設置された操作盤５とを備える。

旋盤本体２は、図２に示すように、ワークＷを下向きに支持する主軸チャック６と、加工領域Ｒに設けられて主軸チャック６に支持されたワークＷに対して切削加工を施す刃物２２を支持する刃物支持手段７と、主軸チャック６を上下および左右に移動させる主軸移動手段８とを備える。
この旋盤本体２は、固定して設けた刃物支持手段７の刃物２２に対して、主軸チャック６が上下左右に移動することで、旋削等の切削加工を行うものである。このため、主軸移動手段８およびその配線、配管系等が、加工領域Ｒに対して仕切られる加工機器設置領域Ｓに配置される加工機器１０を構成する。

主軸移動手段８は、ベッド９上の左右方向に延びる案内１３上を左右移動自在な左右移動台１４と、この左右移動台１４に上下方向に延びる案内１５を介して昇降自在に設置された主軸台１６とを備える。主軸台１６に支持された主軸１７の先端に上記主軸チャック６が設けられている。主軸チャック６は、複数のチャック爪６ａでワークＷを把持するものとされる。

主軸台１６は、詳しくは、左右移動台１４に前記案内１５を介して昇降自在に設置された昇降台１８に搭載されており、この昇降台１８に設置された主軸モータ１９により主軸１７の回転駆動が行われる。主軸台１６の昇降は、左右移動台１４に設置されたモータ等の昇降用駆動源２０と、この昇降用駆動源２０の回転を上下動作に変換するボールねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。左右移動台１４の左右移動は、ベッド９に設置された左右移動用駆動源２１と、この左右移動用駆動源２１の回転を左右動作に変換するねじ等の回転・直進変換機構（図示せず）とで行われる。

刃物支持手段７は、切削加工を施すバイトや回転工具等の刃物２２を支持する手段であり、タレット刃物台７Ａと、櫛歯式等の固定型刃物台７Ｂとの２種類が設けられている。タレット刃物台７Ａは、ベッド９の前方の加工領域Ｒにおける側壁部に、左右方向に延びる水平軸心回りに旋回可能に設置されている。タレット刃物台７Ａは、周面に取付けられた刃物の割出の為の旋回動作は可能であるが、移動機能は有しないものとされている。固定型刃物台７Ｂは、上記加工領域Ｒにおけるベッド９の正面に固定設置されている。

機体カバー３内における加工領域Ｒは、スライドカバー７０（図１）によって、加工機器設置領域Ｓと仕切られている。加工領域Ｒは、主軸チャック６および刃物支持手段７が内部にあって、ワークＷの加工を行う空間であり、加工機器設置領域Ｓは、主軸移動手段８等の加工機器１０の設置された空間である。

図１において、機体カバー３は、背面に加工機器１０のメンテナンス等のために作業者が機体カバー３内に進入可能な背面開口部７１を有し、前記制御盤４が背面開口部７１を蓋している。制御盤４は、機体カバー３から後方に延びる上下の支持部材７２，７３に鉛直軸Ｏ１回りに開閉回動自在に支持されている。制御盤４は、機体カバー３の上部に設けられ、制御盤４の下方にはチップコンベア７４が後方へ退避自在に配置されている。

機体カバー３の正面部の幅方向中央には、作業者が機械に進入するための開閉カバー部７５が設けられており、操作盤５は、開閉カバー部７５の上方位置と、この上方位置から退避する退避位置との間で位置切換自在とされている、作業者は、開閉カバー部７５を介して上半身を機械内にいれて、機械内のメンテナンス作業等（チャックや工具の段取り）を行う。操作盤５は、左右の分割操作盤部５Ａ，５Ｂに２分割されており、各分割操作盤部５Ａ，５Ｂは、その外側端で、機体カバー３のブラケット７６に鉛直旋回軸Ｏ２回りに回動自在に支持されている。

図３に示すように、機体カバー３の正面部左右両側には、機体カバー３の左右端から中央側に向かって凹む凹部２３，２４が設けられている。そして、凹部２３内にワーク搬入装置１１、凹部２４内にワーク搬出装置１２がそれぞれ設けられている。つまり、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、機体カバー３の左右幅内に、加工領域Ｒを挟んで左右に振り分けて配置されている。なお、凹部２３，２４には、加工領域Ｒへのワーク搬入口、加工領域Ｒからのワーク搬出口となる後記開口部６０がそれぞれ形成されている。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、加工領域Ｒ内の位置と加工領域Ｒ外の位置に位置切換可能なワーク載置台２５を備え、このワーク載置台２５によって主軸チャック６とワークＷの受け渡しを行う。ワークＷの受け渡しの概略を示すと、次のようになる。加工領域Ｒ外に位置するワーク搬入装置１１のワーク載置台２５にワークＷが供給され、このワーク載置台２５が加工領域Ｒ内へ移動する。主軸チャック６は、上下左右の移動によりワーク搬入装置１１のワーク載置台２５からワークＷをピックアップし、刃物支持手段７に支持された刃物２２による旋削加工を受け、加工領域Ｒ内に位置するワーク搬出装置１２のワーク載置台２５にワークＷを渡す。ワークＷを受けたワーク搬出装置１２のワーク載置台２５は加工領域Ｒ外へ移動して、そこでワークＷの排出が行われる。

以下、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２の詳細について説明するが、両装置１１，１２は基本的に互いに左右対称の同一構成であるので、ここでは代表してワーク搬入装置１１について説明する。図４ないし図６はワーク搬入装置のそれぞれ異なる状態を示す全体斜視図、図７はワーク搬入装置の側面図、図８ないし図１８はワーク搬入装置の各部を示す図である。

ワーク搬入装置１１（またはワーク搬出装置１２）は、前記ワーク載置台２５を含むワーク載置装置２６と、ワーク載置台２５を加工領域Ｒ内の位置と加工領域Ｒ外の位置とに位置切換する内外ワーク載置台位置切換手段２７と、加工領域Ｒの外側に位置するワーク載置台２５の前後位置を切り換える前後ワーク載置台位置切換手段２８とよりなる。

図８に示すように、ワーク載置装置２６は、内外ワーク載置台位置切換手段２７のカムケース４１から下方に突出する旋回中心軸４２にベース部材３０を一体に設け、このベース部材３０によりワーク載置台２５を支持させたものである。前記ベース部材３０は、旋回中心軸４２側の基部３０ａと、この基部３０ａよりも先端側で基部３０ａとは別部材の揺動部３０ｂとでなり、揺動部３０ｂに前記ワーク載置台２５が支持されている。基部３０ａに対して揺動部３０ｂは、旋回中心軸４２側の端部が基部３０ａの下面に設けた水平方向の揺動中心軸４３により上下揺動自在に支持され、かつ留め部材４４により前記上下揺動が規制されている。留め部材４４は揺動中心軸４２よりも強度が弱い部材とされており、通常時には揺動部３０ｂの上下揺動が留め部材４４により規制されているが、ワーク載置台２５に下向きの大きな荷重がかかると留め部材４４が他の部品よりも先に破損して、図８（Ｂ）において２点鎖線で示すように、ワーク載置台２５ごと揺動部３０ｂが下方に回動するようになっている。

この実施形態では、図１０に示すように、前記留め部材４４は、ベース部材基部３０ａの先端部に形成された基部側ピン挿通孔４５と、ベース部材揺動部３０ｂの上面に設けたサポート部材４６に形成された揺動部側ピン挿通孔４７とに挿通したピンとされている。この留め部材４４であるピンは、前記基部側ピン挿通孔４５に挿通された基部側部位４４ａと前記揺動部側ピン挿通孔４７に挿通された揺動部側部材４４ｂとの境界の周辺部に、断面を部分的に狭くしてせん断強度を弱くした低強度部４４ｃが形成されている。これにより、ワーク載置台２５に下向きの大きな荷重がかかったとき、低強度部４４ｃに応力が集中して、留め部材４４が他の部品よりも先に折損する。このため、留め部材４４以外の部材、例えばギヤやカム等の高価な部品が内蔵されているカムケース４１に影響が及ばない。低強度部４４ｃのせん断強度を弱くするには、低強度部４４ｃの断面を部分的に狭くする代わりに、低強度部４４ｃに他の箇所よりも強度の弱い材質を用いてもよい。

ワーク載置台２５は、平面形状が円形の板材で、その上面がワークを載置するワーク載置面２５ａとされている。このワーク載置台２５は、ベース部材３０の上方に、ワーク載置台傾斜許容支持手段３１を介して支持されている。ワーク載置台傾斜許容支持手段３１は、ワーク載置台２５の中心Ｏ３と同心円周上の複数箇所（この実施形態では６箇所）に等間隔で配置されている。

ワーク載置台傾斜許容支持手段３１について説明する。図９に示すように、ベース部材３０に形成された上下に連通するガイド孔３３に昇降ガイド３４が昇降自在に遊嵌し、その昇降ガイド３４の上端が、ワーク載置台２５の下面に固定された上プレート３５に固定され、昇降ガイド３４の下端が、ベース部材３０の下方に位置する下プレート３６に固定されている。昇降ガイド３４は、ガイド孔３３の内側面に対して間隔３４ａをもって挿入されている。これら複数組のガイド孔３３および昇降ガイド３４でワーク載置台傾斜許容支持手段３１を構成する。このワーク載置台傾斜許容支持手段３１は、主軸チャック６および主軸移動手段８からなる主軸装置が下降してワーク載置台２５のワークをピックアップする際に、ワーク載置台２５のワーク載置面２５ａが水平に対して傾斜することを許容するように作用する。

前記ガイド孔３３は上部側の径が大きい段付きの孔で、その大径部３３ａの段面と上プレート３５の下面との間に、前記昇降ガイド３４の外周に遊嵌させた圧縮バネ３７が設けられている。この圧縮バネ３７は、主軸装置が下降してワーク載置台２５のワークをピックアップする際に、主軸装置の下降に抗してワークを主軸装置に押し付けると共に、主軸装置が上昇した際にはワーク載置台２５を水平に保持する弾性手段となっている。

また、ベース部材３０の下面には、前記中心Ｏ３と同心円周上の複数箇所（この実施形態では３箇所）に位置決め凹部３８が形成されている。この凹部３８に対向して、前記下プレート３６の上面に位置決めピン３９が上向きに突出させて設けられている。これら位置決め凹部３８および位置決めピン３９は、ワーク載置台２５の上昇状態でワーク載置台２５とベース部材３０とを水平移動不能な係合状態とし（図９（Ａ））、主軸装置の下降によるワーク載置台２５の下降によって前記係合状態が解消される（図９（Ｂ））ように作用する位置決め手段となっている。

ワークＷが載置されていない状態またはワークＷが静止して載置されている状態では、図９（Ａ）に示すように、圧縮バネ３７によってワーク載置台２５が持ち上げられて、位置決めピン３９が位置決め凹部３８に係合しているため、ワーク載置台２５は水平位置が正確に位置決めされている。詳しくは、位置決め凹部３８のテーパ状の底面と位置決めピン３９のテーパ状の先端面との係合により、ワーク載置台２５の水平位置は常に精度良く位置決めされる。また、中心Ｏ３と同心円上の複数個所に設けられた弾性部材である圧縮バネ３７によって、ワーク載置台２５に水平復元力が与えられているため、このときワーク載置台２５は水平に保たれる。
ワーク載置台２５が水平でないと、その上に載置されているワークＷが傾斜する。ワークＷの形状にもよるが、ワークＷが傾斜していると、ワークＷの外形部が主軸チャック６のチャック爪６ａの位置よりも水平方向の外側に位置することとなり、ワークピックアップのために下降してきた主軸チャック６がワークＷと干渉してワークＷをピックアップできない恐れがある。このため、ワーク載置台２５を水平に保つ必要がある。

主軸チャック６によりワーク載置台２５からワークＷをピックアップする際には、主軸チャック６がワークＷを下に押しながら把持する。これにより、図９（Ｂ）に示すように、ワークＷを介してワーク載置台２５が押し下げられ、位置決めピン３９と位置決め凹部３８との係合が解消され、ワーク載置台２５は自由に傾くことができるようになる。同時に、圧縮バネ３７の張力により、ワークＷが主軸チャック６に押し付けられるため、主軸チャック６がワークＷを正確に把持することができる。主軸チャック６がワークＷをピックアップした後は、圧縮バネ３７によってワーク載置台２５が持ち上げられて、図９（Ａ）の状態に戻る。

また、図１１ないし図１６に示すように、ワーク搬入装置１１のワーク載置台２５には、ワーク載置面２５ａに載置されたワークが正しく着座しているか否かを検知するワーク着座検知手段８０が設けられている。
図１１は、ワーク着座検知手段８０の構成を概念的に示す説明図である。ワーク着座検出手段８０は、ワークＷの下面に接触する接触部と、この接触部とワークＷとの接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部とから成る検知機構８１を複数有する。この実施形態では、前記接触部が、ワーク載置面２５ａに開口してその開口縁部８２ａがワークＷの下面に接触するエア吐出口８２であり、前記検知部が、エア吐出口８２にエアを供給する経路８３の圧力が一定圧以上になるとＯＮ・ＯＦＦが切り換わる圧力スイッチ８４である。例えば、経路８３の圧力が一定以上になると圧力スイッチ８４がＯＮになるものとする。各検知機構８１の圧力スイッチ８４の出力は、ワーク種類判別部８５に送信される。また、ワーク種類判別部８５には、異常報知部８６が接続されている。ワーク種類判別部８５は、各圧力スイッチ８４の圧力の組合せによって、ワーク載置面２５ａに載置されたワークＷの着座確認、およびワークＷの種類の判別を行うものである。異常報知部８６は、ワーク種類判別部８５による判定結果に応じて、異常を知らせる警報を出力するものである。警報としては、音、光、その他の報知手段を用いることができる。

図１２に示すように、前記エア吹出口８２はエア吹出口形成部材８７に形成されていて、このエア吹出口形成部材８７は、ワーク載置台２５の中央部に位置する円形の凹部２５ｂに収容されている。エア吹出口形成部材８７は、ワーク載置台２５の中心Ｏ３から６本の径方向部８７ａが放射状に延びた形状をしている。そして、一つおきの径方向部８７ａに、前記中心Ｏ３を中心とする円周８８上に位置させて、外側エア吹出口８２Ａが形成されている。また、残りの径方向部８７ａに、前記円周８８と同心で円周８８よりも径が小さい円周８９上に位置させて、内側エア吐出口８２Ｂが形成されている。各外側エア吹出口８２Ａは互いに連通し、共通の経路８３Ａによりエアが供給される。同様に、各内側エア吹出口８２Ｂは互いに連通し、共通の経路８３Ｂによりエアが供給される。エア吹出口形成部材８７の上面８７ｂは、ワーク載置面２５ａと同じ高さか、またはワーク載置面２５ａよりも若干高くなっており、ワーク載置面２５ａにワークを載置したとき、ワークＷの下面がエア吹出口形成部材８７の上面８７ｂに接触するようになっている。

この実施形態のワーク着座検知手段８０は、図１３ないし図１６に示す互いに形状が類似するワークＷ１，Ｗ２を対象ワークとし、ワークＷ１を加工するときはワークＷ１を正しいワークとして、またワークＷ２を加工するときはワークＷ２を正しいワークとして判別するものである。ワークＷ１，Ｗ２は、その底面に全周にわたり一定幅の円環部Ｗａ１，Ｗａ２を有する。ワークＷ１の円環部Ｗａ１は、ワーク載置面２５ａの正常位置にワークＷ１を載置したとき、各外側エア吹出口８２Ａの上側に位置して蓋をするものとされる。また、ワークＷ２の円環部Ｗａ２は、ワーク載置面２５ａの正常位置にワークＷ２を載置したとき、各外側エア吹出口８２Ａおよび各内側エア吹出口８２Ｂの両方の上側に位置して蓋をするものとされる。

ワーク載置面２５ａには、ワークＷ１，Ｗ２の位置決め用ガイド９０，９１が４箇所に設けられている。前後（Ｙ方向）に対向するガイド９０は、ワーク載置面２５ａの正常位置に載置されたワークＷ１（図１３）およびワークＷ２（図１５）に対し、同ワークの前後の側面Ｆｙ１，Ｆｙ２に当接するように設けられている。また、左右（ｘ方向）に対向するガイド９１は、ワーク載置面２５ａの正常位置に載置されたワークＷ１（図１３）およびワークＷ２（図１５）に対しては、同ワークの左右の側面Ｆｘ１，Ｆｘ２との間に隙間を有し、かつ正常位置から９０度位相をずらして載置されたワークＷ１（図１４）およびワークＷ２（図１６）に対しては、前後の側面Ｆｙ１，Ｆｙ２の一部に形成された張出部Ｆｙａ１，Ｆｙａ２と干渉してワークＷ１，Ｗ２をワーク載置面２５ａから浮き上がらせるように設けられている。

まず、ワークＷ１をワーク載置台２５に載置する場合について説明する。図１３に示すように、ワークＷ１がワーク載置台２５のワーク載置面２５ａの正常位置に適正に載置されると、円環部Ｗａ１により外側エア吹出口８２Ａが蓋をされて、外側エア吹出口８２Ａからのエアの吹き出しがないため、経路８３Ａの圧力が高くなり、圧力スイッチ８４ＡがＯＮになる。内側エア吹出口８２Ｂからはエアが吹き出されたままであるので、圧力スイッチ８４ＢはＯＦＦになる。このように、圧力スイッチ８４ＡがＯＮ、圧力スイッチ８４ＢがＯＦＦであるとき、ワーク種類判別部８５は、ワークＷ１が正しく着座していると判定する。
図１４に示すように、ワークＷ１が向きを間違えてワーク載置台２５に載置されると、ワークＷ１がワーク載置面２５ａから浮き上った状態となるため、外側エア吹出口８２Ａおよび内側エア吹出口８２Ｂのいずれからもエアが吹き出されたままとなり、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＦＦになる。このように、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＦＦであるとき、ワーク種類判別部８５は、ワークＷ１が正しく着座していないと判定する。ワークＷ１が正しく着座していないと判定された場合、異常報知部８６から異常を知らせる警報が出力される。ワークＷ１が正しく着座していないという判定には、ワーク載置台２５にワークＷ１が載置されていない場合も含む。

次に、ワークＷ２をワーク載置台２５に載置する場合について説明する。図１５に示すように、ワークＷ２がワーク載置台２５のワーク載置面２５ａの正常位置に適正に載置されると、円環部Ｗａ２により外側エア吹出口８２Ａおよび内側エア吹出口８２Ｂが共に蓋をされて、経路８３Ａ，８３Ｂの圧力が高くなり、圧力スイッチ８４Ａ，８４ＢがＯＮになる。このように、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＮであるとき、ワーク種類判別部８５は、ワークＷ２が正しく着座していると判定する。
図１６に示すように、ワークＷ２が向きを間違えてワーク載置台２５に載置されると、ワークＷ２がワーク載置面２５ａから浮き上った状態となるため、外側エア吹出口８２Ａおよび内側エア吹出口８２Ｂのいずれからもエアが吹き出されたままとなり、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＦＦになる。このように、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＦＦであるとき、ワーク種類判別部８５はワークＷ２が正しく着座していないと判定する。ワークＷ２が正しく着座していないと判定された場合、異常報知部８６から異常を知らせる警報が出力される。ワークＷ２が正しく着座していないという判定には、ワーク載置台２５にワークＷ２が載置されていない場合も含む。

また、ワーク載置台２５にワークＷ１を供給しているときに、誤ってワークＷ２が供給された場合、正しくは圧力スイッチ８４ＡがＯＮ、圧力スイッチ８４ＢがＯＦＦとなるべきであるのに、圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂが共にＯＮとなるため、ワーク種類判別部８５により、ワークの種類が違っていると判定される。この場合も、異常報知部８６から異常を知らせる警報が出力される。ワーク載置台２５にワークＷ２を供給しているときに、誤ってワークＷ１が供給された場合も同様である。

内外ワーク載置台位置切換手段２７および前後ワーク載置台位置切換手段２８は、図７に図示されている。内外ワーク載置台位置切換手段２７は、内外ワーク載置台位置切換駆動用のモータ４０と、このモータ４０と一体のカムケース４１とからなり、カムケース４１から下方に突出する旋回中心軸４２に前記ワーク載置台２５のベース部材３０の後端部が固定支持されている。カムケース４１内のカム機構（図示せず）により、モータ４０の回転が旋回中心軸４２の所定の角度範囲内での正逆反復回動として出力される。旋回中心軸４２の反復回動の範囲は、例えば９０°とされる。旋回中心軸４２の回動により、ワーク載置台２５が水平に回動し、ワーク載置台２５が加工領域Ｒの外側に位置する中立位置Ｎと、加工領域Ｒの内側に位置するワーク渡し位置Ｐ１（ワーク搬出装置１２の場合、ワーク受け位置Ｐ２）とに切り換わる。ワーク渡し位置Ｐ１およびワーク受け位置Ｐ２の前後方向位置は、主軸チャック６の軸心Ｏ４と同じ位置である。

前後ワーク載置台位置切換手段２８は、ワーク載置台２５を前後方向に移動可能に案内する上下２本のガイド棒５０，５１と、このガイド棒５０，５１に沿ってワーク載置台２５を移動させる前後ワーク載置台位置切換駆動用のシリンダ５２とからなる。上下のガイド棒５０，５１は両端を機体カバー３に固定して設けられ、前記カムケース４１に固定の上垂直板５３の上端部に設けられたスライド部材５４が上のガイド棒５０に摺動自在に嵌合し、同じくカムケース４１に固定の下垂直板５５の下端部に設けられたスライド部材５６が下のガイド棒５１に摺動自在に嵌合している。また、シリンダ５２は基部を機体カバー３に固定して設けられ、このシリンダ５２のピストンロッド５２ａの先端部が前記上垂直板５３に連結されている。これにより、シリンダ５２を伸縮作動させると、モータ４０およびカムケース４１と共にワーク載置台２５が、ガイド棒５０，５１に沿って前後に移動する。前後移動行程の後端が中立位置Ｎで、前端がワーク供給位置Ｑ１（ワーク搬出装置１２の場合、ワーク排出位置Ｑ２）である。

図１７および図１８に示すように、前記凹部２３，２４と加工領域Ｒとのそれぞれの境界部には、ワーク載置台２５が出入りするための開口部６０が形成され、その開口部６０に開閉カバー６１が設けられている。この開閉カバー６１は、開閉カバー６１の下端部の前後２箇所に設けられた回動支持部６２により、前後方向に沿う回動軸心６３回りに上下回動自在となっている。開閉カバー６１が回動範囲の上端の立ち位置Ａ（図１７）にあるときは開口部６０が塞がれ、開閉カバー６１が回動範囲の下端の倒れ位置Ｂ（図１８）にあるときは開口部６０が開放された状態となる。なお、図１８（Ｃ）は開閉途中の状態を示す。

この開閉カバー６１の開閉作動は、前記ワーク載置台２５の加工領域Ｒ内外の位置切換動作に連動する。その載置台・開閉カバー連動機構６５は、左右方向に移動自在な左右移動板６６に形成されたカム溝６７にワーク載置台２５に設けたガイドピン６８を係合させて、ワーク載置台２５の水平回動を左右移動板６６の左右移動に変換し、また左右移動板６６と開閉カバー６１とを前後２箇所でリンク６９を介して連結して、左右移動板６６の左右移動に連動して開閉カバー６１が回動軸心６３回りに上下回動するようにしている。

前記カム溝６７は、後側へいくほど左右内側に位置し、かつ左右内側に凸となる曲線状の溝とされている。この形状とすることにより、ワーク載置台２５の回動によるガイドピン６８の左右方向の変位を左右移動板６６に円滑に伝えることができ、またワーク載置台２５の回動時における左右移動板６６の移動速度の変化を小さくし、開閉カバー６１の開閉動作をスムーズなものとしている。なお、上記曲線状のカム溝６７の前端部に続いて前方に形成されている前後方向に直線状のガイド溝６９は、ワーク載置台２５が中立位置Ｎとワーク供給位置Ｑ１との間で前後移動する際にガイドピン６８を案内する。

ワーク搬入装置１１は次のように作動する。初期状態では、ワーク載置台２５は中立位置Ｎで待機し、開閉カバー６１が開口部６０を塞いだ状態となっている（図４）。作業を開始すると、ワーク載置台２５がワーク供給位置Ｑ１まで前進する（図５）。そして、このワーク供給位置Ｑ１で、人手等により、ワーク載置台２５の上にワークＷが載置される。ワークＷを載せたワーク載置台２５は、中立位置Ｎまで後退し、さらにワーク渡し位置Ｐ１まで回動する（図６）。その際、ワーク載置台２５の回動に連動して、開閉カバー６１が開く。ワーク渡し位置Ｐ１で、主軸チャック６により、ワーク載置台２５からワークＷがピックアップされる。ワークＷを渡したワーク載置台２５は中立位置Ｎまで回動する。その際、ワーク載置台２５の回動に連動して、開閉カバー６１が閉じる。以後、これまでと同じ動作を繰り返す。

上記動作におけるワーク載置台２５にワークＷを載置する過程で、ワーク着座検知手段８０により、ワーク載置面２５ａにワークＷが正しく着座していないと判定されるか、あるいはワーク載置面２５ａに載置されたワークＷの種類が違っている判定されると、異常報知部８６から異常を知らせる報知がなされる。その場合、作業者は、ワークＷを載置し直すか、あるいはワークＷを正しいものと交換する。その結果、ワーク着座検知手段８０により正常であると判定されたなら、そのまま立旋盤システムの動作が継続される。しかし、ワーク載置台２５がワーク供給位置Ｑ１から中立位置Ｎへ後退する時点で、ワーク着座検知手段８０により正常であると判定されていない場合は、立旋盤システムの動作を停止させるのが良い。これにより、ワークＷが姿勢の正しくない状態で加工領域Ｒに搬入されること、種類の異なるワークＷが加工領域Ｒに搬入されること、ワーク載置面２５ａにワークＷが載置されていない状態でワーク載置台２５が搬入動作を行うことを防止できる。

一方、ワーク搬出装置１２は次のように作動する。旋削加工が終了するまでに、ワーク載置台２５がワーク受け位置Ｐ２まで移動しており、このワーク受け位置Ｐ２で、主軸チャック６から加工後のワークＷを受け取る。ワークＷを受け取ったワーク載置台２５は、中立位置Ｎまで回動し、さらにワーク排出位置Ｑ２まで前進する。そして、このワーク排出位置Ｑ２で、人手等により、ワーク載置台２５からワークＷが排出される。ワークＷが排出されたワーク載置台２５は、中立位置Ｎまで後退し、さらにワーク受け位置Ｐ２まで回動する。以後、これまでと同じ動作を繰り返す。ワーク搬出装置１２の場合も、ワーク載置台２５の回動に連動して、開閉カバー６１が開閉する。

上記ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２の作動において、ワーク搬入装置１１のワーク載置台２５がワーク渡し位置Ｐ１とワーク供給位置Ｑ１とを往復してワークＷを供給する動作、およびワーク搬出装置１２のワーク載置台２５がワーク受け位置Ｐ２とワーク排出位置Ｑ２とを往復してワークＷを排出する動作は、ワークＷを把持した主軸チャック６が上下および左右に移動してワークＷの旋削加工を行う動作と並行して行われる。
また、主軸チャック６は、常時は機体の左右幅方向の中央となる原点位置で待機し、ワークの搬入、搬出時にワーク渡し位置Ｐ１またはワーク受け位置Ｐ２まで移動して、搬入側または搬出側のワーク載置台２５と出会うようになっている。その際、主軸チャック６の移動とワーク載置台２５の移動が並行して行われる。

この構成の立旋盤システムによると、上記のようにワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２が設けられており、それぞれ内外ワーク載置台位置切換手段２７により、ワーク載置台２５を加工領域Ｒの内外に出入り可能とされている。このため、主軸チャック６の移動範囲が加工領域Ｒ内で済み、立旋盤システム全体を幅狭にすることができる。また、ワークＷの搬入、搬出は、ワーク載置台２５の移動と主軸チャック６の移動とで行われるため、ワークＷの搬入、搬出に際する主軸チャック６の移動距離が短くて済み、しかもワーク載置台２５の移動と主軸チャック６の移動とが並行して行えるため、ワークＷの搬入、搬出に要する時間が短縮される。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は異なる箇所に設けられているため、ワーク搬入装置１１のワーク載置台２５への素材ワークＷの搬入に、完成品ワークＷの搬出を待つ必要がなく、加工領域Ｒ外にあるときに、何時でもワーク載置台２５に対するワークの搬入、搬出が行える。これらのため、ワークの供給、排出時間が短縮できる。

さらに、ワーク載置台２５の移動は、内外ワーク載置台位置切換手段２７による加工領域Ｒ内外の出入りと、前後ワーク載置台位置切換手段２８による加工領域Ｒ外での前後移動とを組み合せたものであるため、ワーク載置台２５を加工領域Ｒ外における旋盤本体２から前方に離れた位置まで前進させ、その位置でワークのセッティングおよび取り外し作業を行うことができる。この位置であれば、旋盤本体２が邪魔にならないため、上記セッティングおよび取り外し作業を行いやすい。また、ワークのセッティングおよび取り外しを旋盤本体２の前に立った作業者が行う場合、作業者はワーク着脱一連動作の流れにのって作業を行うだけで、これらの作業を行うことができるので、作業能率が向上する。

ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２は、加工領域Ｒを挟んで左右に振り分けて配置されているため、ワークの流れが一方向になる加工ラインの構築が行い易い。
また、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２が機体カバー３の左右幅内に収められるため、全体をすっきりした外観でコンパクトな構成とすることができる。機体カバー３に凹部２３，２４を設け、加工領域Ｒとこの凹部２３，２４との間でワーク載置台２５を出入りさせるため、ワーク載置台２５が加工領域Ｒ外にあるときでも、機体カバー３の両側にワーク載置台２５が飛び出すことがなく、ワーク搬入装置１１およびワーク搬出装置１２を常に機体カバー３の幅内に収められる。また、ワーク載置台２５を前記凹部２３，２４から前方へ移動させられるため、その前方へ移動させた位置でワーク載置台２５へのワークＷのセッティングまたは取り外しを行うことができ、ワークの搬入搬出作業性を向上させることができる。

ワーク搬入装置１１にワーク着座検知手段８０が設けられているため、ワーク載置台２５のワーク載置面２５ａにワークＷが正しく着座しているか否かの確認、ワーク載置台２５に載置されているワークＷが正しいワークであるか否かの判別、およびワーク載置台２５にワークＷが載置されているか否かの判別を行うことができる。これにより、ワークＷが姿勢の正しくない状態で加工領域Ｒに搬入されること、種類の異なるワークＷが加工領域Ｒに搬入されること、ワーク載置面２５ａにワークＷが載置されていない状態でワーク載置台２５が搬入動作を行うことを防止でき、常に主軸チャック６が正しい姿勢でワークＷを把持して、良好な切削加工を行える。

上記ワークの着座確認、ワーク種類の識別、およびワークの有無判別は、同じ機構を用いて行うため、ワーク着座検知手段８０の構成が簡略である。詳しくは、ワーク着座検知手段８０を、ワークＷの下面に接触する接触部であるエア吹出口８２Ａ，８２Ｂと、このエア吹出口８２Ａ，８２ＢとワークＷの下面との接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部である圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂとからなる検知機構８１を複数有し、各圧力スイッチ８４Ａ，８４Ｂの出力の組合せから、ワークの着座確認、ワーク種類の識別、およびワークの有無判別を行う構成とすることで、構成の簡略化を達成している。
また、接触部がエア吹出口８２Ａ，８２Ｂであると、接触部とワークＷの下面との間に少しでも隙間があれば非接触状態であると検知することができ、ワーク載置台２５にワークＷが適正な状態で載置されているか否か、およびワーク載置台２５に正しいワークＷが載置されているか否かを正確に判別することができる。

開閉カバー６１は、その下端に設けた前後方向に沿う回動軸心６３回りに上下方向に開閉させ、開口部６０を塞ぐ立ち位置Ａと加工領域Ｒ内に位置する倒れ位置Ｂとに切り換わるため、倒れ位置Ｂにあるときの開閉カバー６１の位置がワーク載置台２５および主軸チャック６の下方に位置し、ワーク載置台２５と主軸チャック６とのワークの受け渡しに制限を与えることが少なく、また開閉カバー６１が主軸チャック６に対して邪魔にならない。このため、ワークの受け渡し終了後、主軸チャック６が加工のための動作を素早く開始することができ、１ワーク当たりの加工に要するサイクルタイムが短縮され、加工の効率が向上する。

また、開閉カバー６１の支持構造を上記のようにしたため、ワーク載置台２５の動作に連動して開閉カバー６１を開閉させる載置台・開閉カバー連動機構６５を、ワーク載置台２５と干渉させずに設けることが可能となり、開閉カバーの開閉動作を駆動する駆動源が不要な簡略な構成の旋盤とすることができるようになった。

上記実施形態のワーク着座検知手段８０は、経路８３の圧力が一定以上になると圧力スイッチ８４がＯＮになるようにしてあるが、これとは逆に、経路８３の圧力が一定以下になると圧力スイッチ８４がＯＮになるようにしてもよい。その場合、図１９（Ａ）に示すように、下面の径の大きいワークＷ３がワーク載置面２５ａに正しく着座しているときには、外側エア吹出口８２Ａおよび内側エア吹出口８２ＢのいずれもがＯＦＦとなる。また、図１９（Ｂ）に示すように、ワークＷ３よりも下面の径が小さいワークＷ４がワーク載置面２５ａに正しく着座しているときには、外側エア吹出口８２ＡがＯＮで、内側エア吹出口８２ＢがＯＦＦとなる。この構成とした場合でも、前記ワーク種類判別部８５の設定を少し変更するだけで対応できる。

また、上記実施形態では、検知機構８１の接触部をエア吹出口８２Ａ，８２Ｂとしているが、図２０に示すように、接触部をワーク載置面２５ａに対して出入りするピン９２としてもよい。このピン９２は、通常は上端がワーク載置面２５ａよりも上に突出しているが、ワーク載置面２５ａにワークＷが載置されるとワークＷの下面で上から押さえられて上端がワーク載置面２５ａよりも下方に引っ込むように動作する。このピン９２の動作を検知部（図示せず）が検知するものとする。

この発明の一実施形態にかかる立旋盤システムの斜視図である。 （Ａ）は同立旋盤システムの立旋盤の内部構造を示す破断正面図、（Ｂ）は同立旋盤の破断側面図である。 同立旋盤システムのワーク搬入装置およびワーク搬出装置と主軸チャックとの関係を示す破断平面図である。 ワーク搬入装置の一状態を示す斜視図である。 ワーク搬入装置の異なる状態を示す斜視図である。 ワーク搬入装置のさらに異なる状態を示す斜視図である。 ワーク搬入装置の側面図である。 （Ａ）はワーク載置装置の平面図、（Ｂ）はその側面図である。 （Ａ）は一部を拡大して表示したワーク載置装置の一部断面側面図、（Ｂ）は同ワーク載置装置の異なる状態を示す一部断面側面図である。 留め部材によるベース部材基部とベース部材揺動部との連結部の断面図である。 ワーク着座検知手段の構成を概念的に示す説明図である。 （Ａ）はエア吹出口形成部材の平面図、（Ｂ）はその断面図である。 ワーク載置台とそれに載置されたワークとの関係を示す説明図その１である。 ワーク載置台とそれに載置されたワークとの関係を示す説明図その２である。 ワーク載置台とそれに載置されたワークとの関係を示す説明図その３である。 ワーク載置台とそれに載置されたワークとの関係を示す説明図その４である。 （Ａ）は主に開閉カバーおよび載置台・開閉カバー連動機構の一状態を示す正面図、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）は主に開閉カバーおよび載置台・開閉カバー連動機構の異なる状態を示す正面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は開閉カバーの開閉途中の状態を示す平面図である。 異なるワーク着座検知手段のワーク載置台とそれに載置されたワークとの関係を示す説明図である。 異なる接触部を示す説明図である。

符号の説明

１…立旋盤
２…旋盤本体
３…機体カバー
４…制御盤
５…操作盤
６…主軸チャック
７…刃物支持手段
８…主軸移動手段
９…ベッド
１１…ワーク搬入装置（ワーク搬送装置）
１２…ワーク搬出装置（ワーク搬送装置）
１４…左右移動台
１６…主軸台
１７…主軸
２２…刃物
２５…ワーク載置台
２５ａ…ワーク載置面
２６…ワーク載置装置
２７…内外ワーク載置台位置切換手段
２８…前後ワーク載置台位置切換手段
３１…ワーク載置台傾斜許容支持手段
８０…ワーク着座検知手段
８１…検知機構
８２Ａ…外側エア吹出口（接触部）
８２Ｂ…内側エア吹出口（接触部）
８３Ａ，８３Ｂ…経路
８４Ａ，８４Ｂ…圧力スイッチ（検知部）
８５…ワーク種類判別部
８６…異常報知部
Ｒ…加工領域
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…ワーク
Ｗａ１，Ｗａ２…円環部

Claims (3)

1. 立旋盤と、この立旋盤の加工領域に対してワークの搬入を行うワーク搬入装置とを備え、
   前記立旋盤は、ワークを把持する下向きの主軸と、この主軸に把持されたワークに対して切削加工を行う刃物を支持する刃物台とを前記加工領域内に備え、
   前記ワーク搬入装置は、ワークを載置するワーク載置面を有するワーク載置台と、このワーク載置台を、前記ワーク載置面に載置されたワークを前記主軸が上方から把持することが可能な加工領域内の位置と、加工領域外の位置とに位置切換するワーク載置台位置切換手段とを備え、
   前記ワーク載置台に、前記ワーク載置面に載置されたワークが正しく着座しているか否かを検知するワーク着座検知手段を設けた立旋盤システム。
2. 前記ワーク着座検知手段は、ワークの下面に接触する接触部と、この接触部とワークの下面との接触・非接触状態が変わることにより出力が変わる検知部とからなる検知機構を複数有し、各検知部の出力の組合せから、前記ワーク載置面に載置されたワークの種類を判別するワーク種類判別部を設けた請求項１記載の立旋盤システム。
3. 前記検知機構の前記接触部が、前記ワーク載置面に開口してその開口縁部が前記ワークの下面に接触するエア吹出口であり、前記検知部が、前記エア吹出口にエアを供給する経路の圧力を検出するものである請求項２記載の立旋盤システム。

Images