JP2008246611A - ワーク加工システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数並設されたワーク加工用の主軸における隣合う2つの主軸1A,2Aの一方の主軸1Aからワーク供給搬出装置4がワークHWを中継装置3の受取り手段に引き渡した後、上記ワーク供給搬出装置4が、他方の主軸2Aに対して加工用のワークHWを供給するワーク供給装置6と中継装置3とによる他方の主軸2AへのワークHWの供給作業と平行して、別のワークNWの主軸1Aへの供給作業を開始する構造とした。
【選択図】図1
Description
さらに、複数台の旋盤を並設し、反転装置でワークを反転しながら前記複数台の旋盤間で順次ワークを受け渡して加工を行う加工システムも公知である(例えば特許文献3参照)。
この際ローディング装置は、半加工材を半加工材反転装置に供給した後、半加工材の第2主軸への供給終了まで第1主軸に供給する新たなワークを取りに行くことができない。これにより1つのワークを2つの主軸に連続的に供給して加工を行う場合、第1主軸へのワークの供給が遅れ、ワークの加工効率が低下するという欠点があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、複数の主軸間でワークを受け渡しながら連続して加工を行うワーク加工システムにおいて、各主軸へのワーク供給が無駄時間なく行うことができ、かつ、ワークを反転させる際にも、その構成が複雑にならず、加工効率とコスト性に優れたワーク加工システムの提供を目的とする。
この構成によれば、ワークの加工と主軸への供給、搬出は、個別に設けられたワーク搬送装置が行うので、各主軸へのワーク供給が無駄時間なく行うことができる。また、本発明の中継装置は、ワーク搬送装置との間でワークを倒立姿勢で授受するため、ワーク保持部のチャックは少なくともワーク搬送装置との間でワークの授受を行う際に、ワークと干渉しないように開放されていればよく、開閉のタイミングを厳密に設定する必要はなくなる。そのため、中継装置の構成及び制御が簡単になる。
この構成によれば、隣合う2つの主軸の間に段差があったり、ワーク加工システムの一部が水平面に対して傾斜した面内に設置されているような場合にも、ワーク搬送装置と中継装置との間でワークの授受を正確に行わせることが可能になる。
この構成によれば、2つの主軸が例えば同一水平面内で非平行状態に設置されている場合等に、ワークの回転角度位置を修正して一方の主軸で加工されたワークを他方の主軸に受け渡すことが可能になる。
この場合、複数の前記主軸のうちの隣合う二つの主軸の軸線が同一平面内で非平行に設けられている場合において、前記回転角度位置調整手段が、前記隣合う二つの主軸の相対角度から割り出された調整角度に基づき、前記ワークを回転させるようにするとよく、前記回転角度位置調整手段が、前記ワークを倒立姿勢で載置する載置台と、この載置台を所定角度回転させる駆動体とを有する構成としてもよい。
なお、前記ワーク保持部に回転角度調整手段を設ける代わりに、隣合う前記主軸の少なくとも一方に、把持した前記ワークをその軸線の回りに回転させて、回転角度位置の調整を行う機能を備えさせてもよい。
このようにすることで、これらを一体的にワーク加工システムのフレーム等に着脱することができるようになる。
また、この場合、前記基板が、一方の前記ワーク保持部の軸線上に回転中心を有し、前記ワーク加工システムのフレームに回転角度位置調整可能に取り付けられるようにするとよい。このようにすることで、隣合う主軸や工作機械等のワーク加工機の位置に多少のずれがあっても、前記主軸や前記ワーク加工機の位置調整を行うことなく、前記基板の回転角度位置を調整するだけで、正確なワークの授受を行うために必要なワーク保持部と前記ワーク搬送装置との位置関係を容易に調整することができるようになる。
さらに、前記ワーク搬送装置は、前記中継装置に対して倒立状態の第一の姿勢でワークの授受を行う第一のワークチャックと、前記主軸の軸線と平行な第二の姿勢でワークの授受を行う第二のワークチャックとを有する構成としてもよい。
そして、隣合う二つの主軸で順次ワークの加工を行う場合において、隣合う二つの主軸で順次ワークの加工を行う場合において、
(1) 前記一方の主軸に加工すべきワークを受け渡した後、前記一方の主軸に対して次に加工すべきワークを準備する一方のワーク搬送装置の動作,
前記一方の主軸から取り出した加工済みのワークを前記中継装置のワーク保持部に受け渡した後、前記一方の主軸に対して次に加工すべきワークを準備する一方のワーク搬送装置の動作
又は、前記一方の主軸から取り出した加工済みのワークを前記中継装置のワーク保持部に受け渡す一方のワーク搬送装置の動作
(2) 一方のワーク搬送装置によって加工すべきワークが供給された後に、前記ワークの加工を行う前記一方の主軸の動作
(3) 前記中継装置から前記一方の主軸で加工されたワークを受け取り、このワークを他方の主軸に受け渡す他方のワーク搬送装置の動作
又は、前記他方の主軸で加工されたワークを、前記他方の主軸から取り出し所定位置まで搬送する前記他方のワーク搬送装置の動作
(4) 前記他方のワーク搬送装置によって供給されたワークを加工する前記他方の主軸の動作
(5) 一方のワーク搬送装置から受け取ったワークを他方のワーク搬送装置に受け渡すための準備をする中継装置の動作
の各動作を独立して行う制御装置を設けることで、それぞれの動作を独立して同時並行的に行うことができる。
なお、上記の(5)の動作には、ワークを反転させる動作が含まれていてもよい。
この構成によれば、ワーク搬送装置や主軸において待機時間が短くなり、ワークの加工効率を高めることができる。
さらに、ワークの回転角度位置を正確に位置決めして一方の主軸から他方の主軸に受け渡す必要がある場合には、一方の主軸及び他方の主軸の少なくとも一方に精密な回転角度位置調整機能を備えさせ、かつ、前記制御装置が、加工の終了したワークを前記一方の主軸から前記一方のワーク搬送装置に受け渡すに先立ち、前記一方の主軸を回転させて前記ワークの回転角度位置調整を行うか、又は、前記他方のワーク搬送装置から前記他方の主軸にワークが受け渡された後であって前記他方の主軸で前記ワークの加工が開始される前に、前記他方の主軸を回転させて前記ワークの回転角度位置調整を行う指令を出力するよ
この場合中継装置を、隣合う工作機械の少なくとも一方のフレームに着脱可能に取り付けられるようにユニット化することによって、中継装置の脱着が容易となり、システムの構築は更に容易に行うことができる。ただしワーク供給搬送装置とワーク供給装置とが異なる装置であった場合でも、並設された複数台の工作機械と隣合う工作機械の少なくとも一方のフレームに着脱可能に取り付けられるようにユニット化された中継装置によって、本システムを比較的容易に且つ低コストで構築することはできる。
また、中継装置をユニットごと一方の前記ワーク保持部の軸線を中心にある程度の範囲内で回転できるようにすることで、例えば、隣合う主軸やワーク加工機の位置に多少のずれがあって、主軸軸線が非平行であっても、前記主軸や前記ワーク加工機の位置調整を行うことなく、前記中継装置の回転角度位置を調整するだけで、中継装置のワーク保持部とワーク搬送装置とを正確に位置合わせすることができるようになる。
図1,図2に示されるように、本ワーク加工システムは、並べて配置された2台のNC旋盤1,2と、両NC旋盤1,2の間に配置される中継装置である反転中継装置3と、各NC旋盤1,2のそれぞれに対応して設けられた2つのワーク搬送装置であるワークローダ4,6とを備えている。
第1NC旋盤1には、未加工のワークが収容される供給パレット7が設けられている。上記供給パレット7には、複数の未加工ワークが、第1NC旋盤1の主軸1Aのコレットチャックに把持される側の端部を下にして、倒立姿勢で並べて収容される。なお、この供給パレット7は、従来公知のものであるため、詳細な説明は省略する。
さらに、第1ワークローダ4は、第1NC旋盤1によって加工されたワーク(半加工ワークという)を主軸1Aから取り出し、反転中継装置3に受け渡す。反転装置3は、受け取った半加工ワークを反転させる。また、第2ワークローダ6は、反転中継装置3によって反転された半加工ワークを反転中継装置3から受け取り、第2NC旋盤2の主軸2Aのコレットチャックに受け渡す。
このようにして、一つのワークの両端部分が、二台のNC旋盤1,2によって順次加工されるわけである。
横ガイドレール9は、図示しない支柱やブラケット等を介して、第1NC旋盤1のフレームに固定されている。縦ガイドレール11は、横ガイドレール9案内されながらX方向に移動自在なスライダに取り付けられている。チャックユニット12は、縦ガイドレール11に案内されながらY方向に移動(昇降)自在なスライダに取り付けられている。
これによりチャックユニット12は、縦ガイドレール11に沿ってY方向に、横ガイドレール9に沿ってX方向に各々第1NC旋盤1の主軸1Aの軸線と直交する方向に移動することができる。
なお、以下の説明において、Z方向におけるNC旋盤1,2の機械正面側を「前」とし、その反対側を「後」とする。
チャックユニット12は、縦ガイドレール11(図1参照)側に取り付けられるフレーム13と、該フレーム13側に取り付けられるロータリシリンダ14と、主軸1A,2Aの軸線と同方向であるZ方向及びこれに直交する上下方向であるY方向を向くワークチャックとしての2つのチャック16,17と、該チャック16,17を支持するとともにロータリシリンダ14の駆動によって回転し、回転することでチャック16,17の位置を入れ替える支持体18とを備えている。
上記フレーム13は、縦ガイドレール11の昇降自在なスライダに取り付けられるベースフレーム13aと、該ベースフレーム13a側に上下スライド可能に取り付けられる縦移動フレーム13bと、該縦移動フレーム13bに前後(Z方向)スライド可能に取り付けられる前後移動フレーム13cとからなる。
縦移動フレーム13bと前後移動フレーム13cとの間には、弾性部材としてスプリング22が前後方向に介設されている。該スプリング22は、縦移動フレーム13bに対して前方に移動する前後移動フレーム13cを初期位置に復帰させるように後方に付勢している。前後移動フレーム13cと縦移動フレーム13bとの間には、前後移動フレーム13cの移動量を検出することができる近接スイッチ等の前後移動検出手段23が設けられている。
そして、前後移動フレーム13cが、予め設定された値を超えて縦移動フレーム13bに対して相対的に後退すると、この前後移動検出手段23が、その移動を検出し、主軸1A,2Aの前進動作を停止させるための信号を出力する。
両スプロケット25,26の間にはタイミングベルト27が介設されている。支持体18は、ロータリシリンダ14の駆動による回転軸14aの回転によって支軸24をその軸線の回りに回転させる。支持体18はロータリシリンダ14の駆動によって180度揺動する。
前述の両チャック16,17は、開閉自在な複数の爪28からなる把持部29が一端面側に形成されている。両チャック16,17の把持部29は、チャック16,17の軸線とワークの軸線とが一致した状態で開状態の爪28の間にワークが挿入され、この状態から爪28を閉じることによって、爪28の間に挿入されたワークを把持する。
上記両チャック16,17は、各々の把持部29が外側を向き、互いに90度向きが異なるように支持体18に装着されている。これにより一方のチャック(例えばチャック17)の把持部29が下方(Y方向)を向いているときには、他方のチャック(同チャック16)の把持部29が後方向を向いている。そして、支軸24を軸線とする支持体18の180度揺動によって両チャック16,17は、互いにその位置が入れ替わる。
なお、ロータリシリンダ14側には、回転軸14aの回転角度を検出し、両チャック16,17が下方向き及び後方向きのどちらを向いているかチェックする角度検出手段31が構成されている。また両チャック16,17側には、各チャック16,17のオーバーストロークを検出するオーバーストローク検出手段32が設けられていて、ワークの有無やワークが正常に把持されたか否かを検出するようにしている。
なお、上記チャックユニット12は、前述のようにX方向及びY方向の二軸方向のみに移動可能である。そのため、供給パレット7はZ方向に移動可能なテーブル上に載置されていて、並べて収容された未加工ワークのX方向列を一列ずつ順にチャックユニット12のX方向の移動経路上に位置させることができるようになっている。このようにすることで、次に供給パレット7から取り出すべき未加工ワークを、下向きのチャック16の真下に位置させることができる。
第1ワークローダ4は、上記のように供給パレット7から未加工ワークNWを取り出した後、支持体18を180度揺動させて、図4(D)に示されるように、両チャック16,17の位置の入れ替えを行うことによって、チャック16に下向きに把持された未加工ワークNWの姿勢を、横向きの姿勢に変更することができる。
第1ワークローダ4は、チャックユニット12をX方向とY方向に移動させて、横向きの姿勢の未加工ワークNWの軸線と上記主軸1Aの軸線とを一致させる。
これにより第1NC旋盤1は、図5(A)に示されるように、未加工ワークNWの軸線と主軸1Aの軸線とが一致した状態から、図5(B)に示されるように、上記主軸1Aを前方に移動させ、未加工ワークNWの自由端側を主軸1A(コレットチャック1B)のワーク挿入孔Hに挿入し、主軸1Aのコレットチャック1Bを閉じることによって、未加工ワークNWの自由端を把持することができる。
第1ワークローダ4は、主軸1Aに未加工ワークNWを受け渡した後は、上記と同様の動作を繰り返すことによってチャック16の爪28に未加工ワークNWを把持し、主軸1Aの上方位置で、先に主軸1Aに受け渡した未加工ワークNWの加工が終了するまで待機する。このとき、第1ワークローダ4は、未加工ワークNWを下向き把持した状態であり、従って、未加工ワークNWを把持しない空のチャック17が、図4のときと同様に前後方向(Z方向)を差し向いている。
上記のようにチャック17の把持部29に半加工ワークHWが挿入された状態からチャック17の爪28を閉じることによって、第1ワークローダ4はチャック17により上記半加工ワークHWを把持することができる。上記のようにチャック17に半加工ワークHWが把持された後、図6(C)に示されるように、第1NC旋盤1の主軸1Aのコレットチャック1Bを開き、且つ主軸1Aを後方に移動させることによって、第1ワークローダ4は、チャック17によって第1NC旋盤1の主軸1Aから半加工ワークHWを取り出すことができる。
これにより未加工ワークNWのチャック部分の径と半加工ワークHWのチャック部分の径が加工等によって異なった場合であっても供給チャック16の把持径と搬出チャック17の把持径を別々に設定しておくことによって、未加工ワークNW及び半加工ワークHWの両方を確実に把持することができる。
また、第2ワークローダ6が反転中継装置3から受け取った半加工ワークNWを第2NC旋盤2の主軸2Aに受け渡す手順については後述するものとし、まず、第2NC旋盤2の主軸2Aで加工が終了した加工完了のワークFWを第2ワークローダ6が搬出する手順について説明する。
これにより図8に示されるように、第2NC旋盤2の主軸2Aから取り出した加工完了ワークFWの真下に収納パレット8における当該加工完了ワークFWの収納部分が位置するようにチャックユニット36をスライド移動させると、前記第1ワークローダ4が供給パレット7から未加工ワークNWを取り出す場合の反対の作動によって、第2ワークローダ6は加工完了ワークFWを収納パレット8の所定位置に収容し、第2NC旋盤2の主軸2Aから収納パレット8に加工完了ワークFWを搬出することができる。
また、第1ワークローダ4と第1NC旋盤1(主軸1A)とによる未加工ワークNWを第1NC旋盤1の主軸1Aに供給する作動と同様の作動によって、第2ワークローダ6は、チャック39により反転中継装置3から取り出したワークを第2NC旋盤2の主軸2Aに供給することができる。
なお、第2ワークローダ6及び第2NC旋盤2は、第2ワークローダ6のチャックユニット36が第1ワークローダのチャックユニット12に、第2ワークローダ6の搬出チャック37が、第1ワークローダ6の搬出チャック17に、第2ワークローダ6の供給チャック39が、第1ワークローダ6の供給チャック16に、第2ワークローダ6の支持体38が、第1ワークローダ6の支持体18に、第2NC旋盤2の主軸2Aが第1NC旋盤1の主軸1Aに、第2NC旋盤2(主軸2A)のコレットチャック2Bが第1NC旋盤1(主軸1A)のコレットチャック1Bに、加工完了ワークFWが半加工ワークHWに各々対応して、各第1ワークローダ4及び第1NC旋盤1と同様の動作を行う。
この実施形態の反転中継装置3の詳細を図9及び図10に示す。
図9は、反転中継装置3の平面図、図10は主軸1A,1B及び反転中継装置3の正面図である。
反転中継装置3は、図9,図10に示されるように、第1NC旋盤1と第2NC旋盤2との間に架設されたベース板41上に構成されている。該ベース板41はブラケット40A,40Bを介して、ボルト41b等で両NC旋盤1,2のフレーム1F,2Fに着脱可能に取り付けられている。これにより、反転中継装置3は、主軸1A,2Aの軸線よりも高い位置であって、且つ主軸1A,2Aの前端より前方に、一体のユニットとして固定的に配置されることになる。
チャック58の軸線C2上には、ピン41aが設けられている。ベース板41は、ボルト41bを緩めた状態で、このピン41aを軸として支持板40C上で回転できるようになっている。ボルト41bが挿通するブラケット40Aの孔は、特に図示はしないが、ピン41aを曲率中心とする円弧状の長孔として形成されている。
従って、この円弧状の長孔の範囲内で、ピン41aを中心としてベース板41を回転させ、適切な回転角度位置で、フレーム1Fにベース板41を固定することができる(図9においてベース板41を回転させた状態を仮想線で示す)。そして、この際、ベース板41の回転中心となるピン41aは、前記したようにチャック58の軸線C2上に設けられているため、ベース板41を回転させてもチャック58と第2ワークローダ6のチャックユニット36との位置関係を変化させることはない。
一方(左側)のアーム49Lとブロック47との間には軸49Lに外嵌された圧縮バネ51が介設されている。上記アーム49Lは軸48Lの端部に設けられたストッパ52に弾力的に押接されている。両アーム49L,49Rの前端部分は連結体53によって連結されている。
一方ブロック47には、上記近接センサ55L,55Rの作動用のセンシング板60L,60Rが取り付けられている。センシング板60は、左側の近接センサ55L用の検知突起60Lと右側の近接センサ55R用の検知突起60Rとを備えている。
左側の近接センサ55Lによる検知突起60Lの検出及び非検出と右側の近接センサ55Rによる検知突起60Rの検出及び非検出との組み合わせによって、ブロック47に対するスライド体44のスライド位置を検出することができる。両近接センサ55L,55Rとセンシング板60とによってスライド体44の上記スライド位置を検出する位置検出手段が構成されている。すなわち、ロッドレスシリンダ42の駆動によってピストン46とともにブロック47及びスライド体44が図9中の左方に移動し、スライド体44が左端限界に達してその移動が規制されると、ブロック47がスライド体44に対して相対的に移動し、近接センサ55L用の検知突起60L及び検知突起60Rとそれぞれに対応する近接センサ55L,55Rとの位置関係が変わって、近接センサ55L,55Rの信号出力が変化する。この信号を受けて、後述する反転受けチャック58と反転渡しチャック66との間でのワークの授受が正常に行われたか否かが判断できる。
例えば、反転受けチャック58と反転渡しチャック66との間でのワークの授受が正常に行われたときの近接センサ55L,55Rの信号出力パターンはON−OFF、ワーク無しのときの同信号出力パターンがOFF,OFF、ワークが途中で引っ掛かる等の挿入ミスが生じたときの同信号出力パターンがON,ONとなるように、予め検知突起60L,60Rと近接センサ55L,55Rとの位置関係を設定しておくことで、反転受けチャック58と反転渡しチャック66との間でのワークの授受が正常に行われたか否かを判断することができる。
該プレート62側にはアーム63が取り付けられている。該アーム63には、ベース板41に基部が上下揺動自在に取り付けられたエアシリンダ64のX方向に伸縮自在なピストンロッド64aが連結されている。上記プレート62には、反転渡しチャック66が取り付けられている。
前述のエアシリンダ64の駆動によってプレート62がZ方向の軸62aを中心に回動する。またエアシリンダ57の駆動によってプレート65がZ方向の軸65aを中心に回動する。そして、チャック66からチャック58に半加工ワークHWの向きが変更される。
なお、図10において符号69は、プレート65にY方向に取り付けられたアジャストボルトで、プレート65から突出するアジャストボルト69の先端がベース板41の表面に当接することで、エアシリンダ57のピストンロッド57aが伸長したときにおけるチャック58の回動限界を決定するものである。
通常、NC旋盤は水平な床面上に載置され、かつ、正確に水平割り出しを行って設置されるべきである。しかし、設置環境上、どうしても隣合う2台のNC旋盤のうち他方(例えば第2NC旋盤2)の水平割り出しが正確には行えず、一方の第1NC旋盤1に対して他方の第2NC旋盤2が僅かに傾いて設置されることがある。また、隣合う2台のNC旋盤が段差のある2つの水平面内に設置されることもある。
図12(A)は、一方(第1NC旋盤1)は水平面内に正確に設置されているが、他方(第2NC旋盤2)が水平面に対して僅かに傾斜して設置された場合を示しており、図12(B)は、2台のNC旋盤1,2が段差のある水平面内に設置されている場合を示している。
このような場合に、基準となる第1NC旋盤1に合わせて反転中継装置3を水平に設置すると、反転受けチャック58に把持されたワークの軸線と第2ワークローダ6のチャックユニット36の軸線とが一致せず、反転受けチャック58からチャックユニット36に半加工ワークが正確に受け渡せないという不具合が生じる。
アジャストボルト69は、反転受けチャック58側だけでなく反転渡しチャック66側にも設けることで、反転受けチャック58又は反転渡しチャック66のいずれかで初期状態における回動角度位置の調整が行えるようになり、反転中継装置3をどのように取り付けても対処することが可能になる。
従って、第1NC旋盤1及び第2NC旋盤2のいずれか一方又は双方が水平面に対して傾斜して設置されたり、第1NC旋盤1及び第2NC旋盤2が異なる高さの水平面内に設置されることで反転中継装置3が傾斜して取り付けられたとしても、反転中継装置3と第1ワークローダ4との間のワークの授受及び反転中継装置3と第2ワークローダ64との間のワークの授受が確実かつ正確に行えるようになる。
なお、アジャストボルト69のような回動角度位置の調整手段は、ベース板41の方に設けてもよいし、回動角度位置の調整ができるのであれば、アジャストボルト69に限らず、例えば長さの異なる複数種類のピンを準備し、所望の回動角度位置になるように前記ピンを取り替えるようにしてもよい。
図14(A)に示されるように、半加工ワークHWをチャックした第1ワークローダ4の下向きの搬出チャック17の軸線と、倒立姿勢Yの反転渡しチャック66の軸線とを一致させる。この状態から、図14(B)に示されるように、第1ワークローダ4がチャックユニット12を下降させ、半加工ワークHWの自由端側を反転渡しチャック66の把持部68に前述のように挿入する。そして、反転渡しチャック66の爪67を閉じることによって、反転渡しチャック66が半加工ワークHWの自由端側を把持する。なお、本発明では、チャックユニット12の爪28の開閉と反転渡しチャック66の爪67の開閉とは厳密にタイミング合わせをする必要がない。すなわち、本発明では、両者間での半加工ワークHWの授受は倒立状態で行われることから、反転渡しチャック66に半加工ワークHWが載置された後に、爪67を閉じるようにタイミングを設定してもよいわけである。
上記のように反転渡しチャック66が半加工ワークHWの自由端側を把持した状態から、図14(C)に示されるように、第1ワークローダ4の搬出チャック17の爪28を開き、チャックユニット12を上方にスライド移動させることによって、第1ワークローダ4が前述のように第1NC旋盤1の主軸1Aから取り出した半加工ワークHWを反転中継装置3に搬出して供給し、反転渡しチャック66に引き渡すことができる。
一方、反転中継装置3は、図15(A)に示されるように、半加工ワークHWの一端側が反転渡しチャック66の把持部68に把持されている状態から、図15(B)に示されるように、両チャック66,58を横向き姿勢Xに姿勢変更して対向させ、図15(C)に示されるように、反転受けチャック58を反転渡しチャック66に近接するようにスライド移動させることによって、半加工ワークHWの自由端を反転受けチャック58の把持部61に挿入することができ、この状態で反転受けチャック58の爪59を閉じることによって反転受けチャック58が半加工ワークHWの自由端側を把持することができる。
反転受けチャック58は上記半加工ワークHWの授受完了時には、スライド方向の位置は初期位置に復帰する。半加工ワークHWは反転渡しチャック66から反転受けチャック58への引き渡しによって、反転渡しチャック66に把持されていた端部の反対側の端部(第1ワークローダ4の搬出チャック17に把持されていた側の端部)が反転受けチャック58に把持される。
その後、図15(E)に示されるように、両チャック66,58は、上向き姿勢Yに姿勢変更され、第1ワークローダ4又は第2ワークローダ6との間のワークの授受の準備状態となる。
この際も、前述と同様に、チャックユニット36の爪28の開閉と反転受けチャック58の爪59の開閉とは厳密にタイミング合わせをする必要がない。反転受けチャック58が爪59を開いて半加工ワークHWの把持を解除した後に、チャックユニット36の爪28を閉じるようにタイミングを設定してもよい。
半加工ワークHWは反転中継装置3から第2ワークローダ6への引渡し(供給)によって、反転受けチャック58に把持されていた端部(第1ワークローダ4の搬出チャック17に把持されていた側の端部)の反対側の端部が供給チャック39に把持される。上記のように反転中継装置3は、第1ワークローダ4から第2ワークローダ6に半加工ワークHWを反転して受け継がせる。
本ワーク加工システムは以上のように構成されている。そして本ワーク加工システムによるワークの加工は、上記コントローラの作動によって、図17〜図19に示される各ステップに基づいて実行される。
第1ワークローダ4においては、図17に示されるように、ステップS1として前述のようにチャックユニット12を供給パレット7上にスライド移動させ、ステップS2として供給チャック16によって供給パレット7から未加工ワークNWを取り出す。次にステップS3として前述のように上記チャックユニット12を第1NC旋盤1の主軸1Aの前方に移動させ、ステップS4として支持体18を180度揺動させ、供給チャック16と搬出チャック17の位置を入れ替える。
次にステップS9として前述のようにチャックユニット12を第1NC旋盤1の主軸1Aの前方に移動させ、ステップS10として前述のように搬出チャック17による第1NC旋盤1の主軸1Aからの半加工ワークHWの取り出しを行う。一方第1NC旋盤1は、上記ステップS6の開始時点(ステップS5の終了時点)では、主軸1Aへの未加工ワークNWの供給が完了しているため、加工を開始することができる。
次にステップS13として、前述のようにチャックユニット12を反転中継装置3上に移動させ、ステップS14として下方向きに姿勢が入れ替えられた搬出チャック17によって反転中継装置3の反転渡しチャック66に半加工ワークHWを引渡す。次にステップS15として支持体18を180度揺動させ、供給チャック16と搬出チャック17の位置を入れ替え、ステップS16として前述のようにチャックユニット12を供給パレット7上にスライド移動させる。
一方第1NC旋盤1は、上記ステップS13の開始時点(ステップS12の終了時点)では、主軸1Aへの未加工ワークNWの供給が完了しているため、加工を開始することができる。ただしステップS18から戻るステップS10において主軸1Aからの半加工ワークHWの取り出しが行われるため、加工はステップS13の開始時点からステップS18の終了時点までの間で行う。
なおステップS6,S15のチャック16,17の入れ替え作業は、ステップS8又はS17の未加工ワークNWの取り出しを開始するまでに終了していればよいため、ステップS6とステップS7とが入れ替わる場合や、ステップS15とステップS16とが入れ替わる場合、あるいはチャックユニット12が供給パレット7上に移動しながらチャック16,17の入れ替え作業を行う場合等も考えられる。
次にステップS23として前述のように反転受けチャック58をスライド移動させ、反転渡しチャック66から反転受けチャック58に半加工ワークHWを引渡して反転渡しチャック66と反転受けチャック58との間のワークの授受を行う。
次にステップS24として第2ワークローダ6の供給チャック39に半加工ワークHWを引渡すために、反転受けチャック58を上向き姿勢Yに姿勢変更するとともに、第1ワークローダ4からの半加工ワークHWの受取りのために、反転渡しチャック66を上向き姿勢Yに姿勢変更する。
第2ワークローダにおいては、前述のステップS24の特に反転受けチャック58の上向き姿勢Yへの姿勢変更終了時点で作動を開始し、図19に示されるように、ステップS31として前述のようにチャックユニット36を反転中継装置3上にスライド移動させ、ステップS32として反転中継装置3の反転受けチャック58から供給チャック39が半加工ワークHWを受け取る。
次にステップS33として前述のようにチャックユニット36を第2NC旋盤2の主軸2Aの前方に移動させ、ステップS34として支持体38を180度揺動させ、供給チャック39と搬出チャック37の位置を入れ替える。
次にステップS37として再度前述のようにチャックユニット36を反転中継装置3上にスライド移動させ、ステップS38として供給チャック39によって反転中継装置3の反転受けチャック58から半加工ワークHWを受け取る。
次にステップS39として前述のようにチャックユニット36を第2NC旋盤2の主軸2Aの前方に移動させ、ステップS40として前述のように排出チャック37による第2NC旋盤2の主軸2Aからの加工完了ワークFWの取り出しを行う。
次に第2ワークローダ6側においては、ステップS41として支持体36を180度回転させ、供給チャック39と搬出チャック37の位置を入れ替え、ステップS42として前述のように後方向きに姿勢が入れ替えられた供給チャック39から第2NC旋盤2の主軸2Aに半加工ワークHWを供給する。
次にステップS43として、前述のようにチャックユニット36を収納パレット8上に移動させ、ステップS44として下方向きに姿勢が入れ替えられた搬出チャック37によって収納パレット8に加工完了ワークFWを収納する。次にステップS45として支持体36を180度揺動させ、供給チャック39と搬出チャック37の位置を入れ替え、ステップS46として前述のようにチャックユニット36を反転中継装置3上にスライド移動させる。
一方第2NC旋盤2は、上記ステップS43の開始時点(ステップS42の終了時点)では、主軸2Aへの半加工ワークHWの供給が完了しているため、加工を開始することができる。ただしステップS48から戻るステップS40において主軸2Aからの加工完了ワークFWの取り出しが行われるため、加工はステップS43の開始時点からステップS48の終了時点までの間で行われる。
なおステップS36,S45のチャック39,37の入れ替え作業は、ステップS38又はS47の半加工ワークHWの取り出しを開始するまでに終了していればよいため、ステップS36とステップS37とが入れ替わる場合や、ステップS45とステップS46とが入れ替わる場合、あるいはチャックユニット36が反転中継装置3上に移動しながらチャック39,37の入れ替え作業を行う場合等も考えられる。
このため主軸1Aによる未加工ワークNWの加工終了時、及び主軸2Aによる半加工ワークHWの加工終了時に、次加工用のワークを主軸1A及び主軸2Aの前方に把持して待機することができる。これにより加工が終了したワークを主軸1A,2Aの前方で待機したチャックユニット12,36によって短時間に且つ円滑に搬出することができるとともに、次加工用のワークを短時間に且つ円滑に主軸1A,2Aに供給することができ、これにより加工効率が向上する。
また反転中継装置3における反転渡しチャック66と反転受けチャック58との間の半加工ワークHWの授受は、位置検出手段によってチェックされ、例えば半加工ワークHWの授受が正常に行われた場合は、右側の近接センサ55Rのみが検知突起60Rを検出するように構成することにより、容易に半加工ワークHWの授受ミスを検出することができる。
以下、NC旋盤を3台配置した場合の他の実施形態について、図20を参照しつつ説明する
また、第3NC旋盤1′の上方に設けられた第3ワークローダ4′も、横ガイドレール9′の長さが異なる以外は第1ワークローダ4と同一構成であるため、第1ワークローダ4と同一部位,同一部材には同一の符号の右肩に「′」を付けて表すものとする。
第3ワークローダ4′は、図20の左側の反転中継装置3から、第1NC旋盤1によって加工された半加工ワーク(以下、第1半加工ワークと記載する)を受け取り、第3NC旋盤1′の主軸1A′に受け渡す。
この受け取り及び受け渡しの動作は、先の実施形態において第2ワークローダ6が反転中継装置3から半加工ワークを受け取り、第2NC旋盤2の主軸2Aに受け渡すときの動作と同じであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
第3ワークローダ4′は、主軸1A′から加工の終了した半加工ワーク(第2半加工ワークと記載する)を取り出し、図20中の右方の反転中継装置3に受け渡す。
このときの動作は、先の実施形態において第1ワークローダ4が第1NC旋盤1の主軸1Aから半加工ワークを取り出し、反転中継装置3に半加工ワークを受け渡すときの動作と同じであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
隣り合う2台のNC旋盤は、通常、水平面内で正確に水平割り出しが行われ、かつ、2つの主軸の軸線が同一の水平面内で平行になるように位置合わせされる。
しかし、NC旋盤が設置される設置場所の環境や次の工程との関係上、どうしても隣り合う2台のNC旋盤の主軸の位置関係が同一の水平面内で非平行状態で配置されることがある。
図21(A)は、隣り合う2台のNC旋盤(第1NC旋盤1及び第2NC旋盤2)の主軸1A,2Aが、同一の水平面内で非平行状態に並べて配置された一例を示す平面図で、図21(B)は、第1NC旋盤1を基準として反転中継装置3のベース板41を取り付けたときにおける半加工ワークHWの回転角度位置HWaのずれを説明する概略平面図である。
なお、以下の説明では、主軸1Aと主軸2Aとは同一の水平面内に位置しているか、一方のNC旋盤(例えば第2NC旋盤2)が水平面に対して若干傾斜した面上に設置されているとしても、図12及び図13で示したように、反転受けチャック58の軸線C2と第2ワークローダ6のチャックユニット36の昇降軸線C3とが平行になるように調整済みであるものとする。
しかし、第1NC旋盤1の主軸1Aの軸線と第2NC旋盤2の主軸2Aの軸線とが、上記のように水平面内で非平行である場合に、そのまま第1NC旋盤1の主軸1Aから反転中継装置3を経由して第2NC旋盤2の主軸2Aに半加工ワークHWを供給すると、第1NC旋盤1の主軸1Aに対する第2NC旋盤2の主軸2Aの傾斜角度α分だけ半加工ワークHWの回転角度位置HWaがずれてしまい、第2NC旋盤2で半加工ワークの正確な加工ができなくなる。
もちろん、第1主軸1Aや第2主軸2Aの精密回転割り出し機能を利用して、第1主軸1Aから半加工ワークHWを取り出す前又は第2主軸2Aが半加工ワークHWを把持した後に、角度α分だけ割り出し回転を行い、半加工ワークHWの回転角度位置HWaを正確に位置決めすることは可能であるが、割り出し回転を行う分だけ半加工ワークHWの加工開始時期が遅れ、加工時間が長くなることがある。
なお、以下の説明において先の実施形態の反転中継装置3と同一部材,同一部位には同一の符号を付して詳しい説明は省略し、先の実施形態の反転中継装置3と異なる部分だけについて説明する。
この実施形態では、軸65aを中心に回動自在なプレート65の先端に、反転受けチャック158が設けられている。この反転受けチャック158は、前後一対のチャック爪159,159を互いに接近方向又は離間方向に開閉させることで半加工ワークの途中部位を把持又は把持の解除を行うものである。
そして、チャック爪159,159を開いて半加工ワークの把持を解除し、載置台170aに半加工ワークを載置した状態で、半加工ワークを載置台170aとともに角度α分だけ回転させることで、半加工ワークの回転角度位置のずれを修正することができる。
なお、この実施形態では、ベース板41の左右両側に半加工ワークの回転角度位置を割り出すためのモータ170,171を設けているが、いずれか一方で回転角度位置の割り出しが行えればよく、必ずしも両側に設ける必要はない。
そのため、いずれか一方のNC旋盤(第1NC旋盤1又は第2NC旋盤2)の設置位置を、Δz分だけ主軸の軸線((i)又は(ii))方向に移動させる必要がある。
しかし、重量物であるNC旋盤を正確にΔz分だけ移動させるのは困難で、作業負担も大きく、かつ、正確な位置合わせに多大な時間を要し、その分NC旋盤の停止時間が長くなって加工効率を低下させるという不都合がある。また、上記の理由から、一度決定したNC旋盤のレイアウトを容易に変更できないという不都合もある。
ずなわち、図23(B)に示すように、ボルト41bを緩めた状態で、ピン41aを中心にベース板41を回転させて。反転渡しチャック66の中心(図中では把持された半加工ワークHWの中心)を、チャックユニット12の移動経路(v)の直下に位置させ、この位置でボルト41bを締め付けてベース板41を固定する。
このときのベース板41の回転角度をβとすると、半加工ワークHWの回転角度位置HWaは、主軸1Aの軸線(i)及び主軸2Aの軸線(ii)の傾斜角度αにベース板41の回転角度βを加えたα+β分だけ、正規の位置からずれることになる。
この回転角度位置HWaのずれは、上記した二つのモータ170,171を利用して、例えば、最初に左方の載置台171aで角度β分だけ半加工ワークHWを回転させ、次に右方の載置台170aで角度α分だけ半加工ワークHWを回転させることで、修正することができる。
もちろん、この場合も、モータ170,171のうちのいずれか一方を用いて角度α+β分半加工ワークHWを回転させ、回転角度位置HWaの修正を一回で行うことも可能である。
例えば、複数の主軸が並設された複数主軸タイプの旋盤等の工作機械の隣合う主軸間に上記反転中継装置を配置して本システムを構築することもできる。これにより省スペース且つ低コスト化を図ることができる。
また、回転角度位置HWaの調整機構を備えた反転中継装置3の他の実施形態では、主軸1A,2Aの傾斜角α,βから回転角度位置HWaのずれの修正を行うものとして説明したが、キー溝や孔のように、ワークに基準となる部分が形成されているような場合には、例えばベース板41にキー溝や孔を検出できるセンサを設け、このセンサがキー溝や孔を検出したときに、モータ170,171の駆動を停止させるようにしてもよい。このようにすれば、傾斜角α,βの計測と入力が不要になり、オペレータの負担を軽減できるという利点がある。
1A 主軸
2 第2NC旋盤(旋盤)
2A 主軸
3 反転中継装置(中継装置)
4 第1ワークローダ(ワーク供給搬出装置)
6 第2ワークローダ(ワーク供給装置)
16 供給チャック
17 搬出チャック
37 搬出チャック
39 供給チャック
58 反転受けチャック(チャック)
66 反転渡しチャック(チャック)
NW 未加工ワーク(ワーク)
HW 半加工ワーク(ワーク)
FW 加工完了ワーク(ワーク)
X 上向き姿勢(ワーク授受姿勢)
Y 横向き姿勢(中継姿勢)
Claims (15)
- 加工するワークを把持するチャックを備えた複数の主軸と、この主軸に対して加工するワークを供給するとともに、加工の終了したワークを前記主軸から搬出する複数のワーク搬送装置と、隣合う二つの主軸の間に設けられ、前記隣合う二つの主軸のうちの一方の主軸で加工の終了したワークを前記ワーク搬送装置から受け取り、他方の主軸に前記ワークを供給する前記ワーク搬送装置に受け渡す中継装置とを備えたワーク加工システムにおいて、
前記中継装置は、少なくとも前記ワーク搬送装置との間で前記ワークの授受を行う際に、前記ワークを倒立姿勢で保持するワーク保持部を備え、
前記ワーク搬送装置は、前記主軸の個々に対応して設けられるとともに、前記中継装置の前記ワーク保持部との間でワークの授受が可能な倒立姿勢と、対応する前記主軸との間でワークの授受が可能な姿勢との間で把持するワークの姿勢変更が可能な姿勢変更手段を備えること、
を特徴とするワーク加工システム。 - 前記中継装置が、隣合う2つの主軸のうちの一方の主軸側と前記他方の主軸側の両側に一対の前記ワーク保持部を備え、この一対のワーク保持部間で、前記ワークを反転させるワーク反転手段と、反転したワークを前記一対のワーク保持部間で授受可能にするワーク授受手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載のワーク加工システム。
- 前記ワーク反転手段は、前記一対のワーク保持部を互いに接近する方向及び互い離間する方向に回動させる保持部回動手段と、前記一対のワーク保持部を相対的に接近する方向及び離間する方向に進退移動させる保持部進退移動手段とを有し、
前記保持部回動手段によって前記ワーク保持部を回動させることで前記ワークを倒立姿勢と横臥姿勢との間で姿勢変更を行い、
前記保持部進退移動手段によって前記ワーク保持部を互いに接近する方向に相対移動させ、横臥姿勢の前記ワークを前記一対のワーク保持部間で授受すること、
を特徴とする請求項2に記載のワーク加工システム。 - 前記ワーク保持部の少なくとも一つが、前記ワーク搬送手段との間でワークの授受を行う際に、前記ワーク搬送装置のワーク把持部の軸線と前記ワーク保持部の軸線とが同一の軸線上に位置するように、回動角度の調整手段を備えていることを特徴とする請求項2又は3のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記ワーク保持部の少なくとも一つが、倒立姿勢の前記ワークをその軸線の回りに回転させて、回転角度位置の調整を行う回転角度位置調整手段を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 複数の前記主軸のうちの隣合う二つの主軸の軸線が同一平面内で非平行に設けられている場合において、前記回転角度位置調整手段が、前記隣合う二つの主軸の相対角度から割り出された調整角度に基づき、前記ワークを回転させることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記回転角度位置調整手段が、前記ワークを倒立姿勢で載置する載置台と、この載置台を所定角度回転させる駆動体とを有することを特徴とする請求項5又は6に記載のワーク加工システム。
- 隣合う前記主軸の少なくとも一方が、把持した前記ワークをその軸線の回りに回転させて、回転角度位置の調整を行う回転角度位置調整機能を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記ワーク保持部、前記ワーク反転手段、前記ワーク授受手段、前記回動角度の調整手段、ワーク回転角度位置調整手段その他の前記中継装置の構成部材が、ワーク加工システムのフレームに対して着脱可能な基板上に設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記基板が、一方の前記ワーク保持部の軸線上に回転中心を有し、前記ワーク加工システムのフレームに回転角度位置調整可能に取り付けられることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記ワーク搬送装置が、前記中継装置に対して倒立姿勢でワークの授受を行う第一のワークチャックと、前記主軸の軸線と平行な姿勢でワークの授受を行う第二のワークチャックとを有することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 前記主軸が、併設された複数台のワーク加工機の主軸であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のワーク加工システム。
- 隣合う二つの主軸で順次ワークの加工を行う場合において、以下の各動作を独立して制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のワーク加工システム。
(1) 前記一方の主軸に加工すべきワークを受け渡した後、前記一方の主軸に対して次に加工すべきワークを準備する一方のワーク搬送装置の動作,
前記一方の主軸から取り出した加工済みのワークを前記中継装置のワーク保持部に受け渡した後、前記一方の主軸に対して次に加工すべきワークを準備する一方のワーク搬送装置の動作
又は、前記一方の主軸から取り出した加工済みのワークを前記中継装置のワーク保持部に受け渡す一方のワーク搬送装置の動作
(2) 一方のワーク搬送装置によって加工すべきワークが供給された後に、前記ワークの加工を行う前記一方の主軸の動作
(3) 前記中継装置から前記一方の主軸で加工されたワークを受け取り、このワークを他方の主軸に受け渡す他方のワーク搬送装置の動作
又は、前記他方の主軸で加工されたワークを、前記他方の主軸から取り出し所定位置まで搬送する前記他方のワーク搬送装置の動作
(4) 前記他方のワーク搬送装置によって供給されたワークを加工する前記他方の主軸の動作
(5) 一方のワーク搬送装置から受け取ったワークを他方のワーク搬送装置に受け渡すための準備をする中継装置の動作 - 請求項13に記載のワーク加工システムにおいて、(5)の中継装置の動作には、ワークを反転させる動作が含まれることを特徴とするワーク加工システム。
- 隣合う前記主軸の少なくとも一方が、把持した前記ワークをその軸線の回りに回転させて、回転角度位置の調整を行う回転角度位置調整機能を備える場合において、前記制御装置が、加工の終了したワークを前記一方の主軸から前記一方のワーク搬送装置に受け渡すに先立ち、前記一方の主軸を回転させて前記ワークの回転角度位置調整を行うか、又は、前記他方のワーク搬送装置から前記他方の主軸にワークが受け渡された後であって前記他方の主軸で前記ワークの加工が開始される前に、前記他方の主軸を回転させて前記ワークの回転角度位置調整を行う指令を出力することを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のワーク加工システム。
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