JP2009012154A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】円滑且つ短時間に主軸からワークを取出し、主軸にワークを供給するワーク供給搬出装置を備えた工作機械を提供することを課題としている。
【解決手段】工作機械の主軸３にワークを供給するとともに、ワークの加工後に主軸３からワークを搬出するワーク供給搬出装置２に、主軸３にワークを供給するワーク供給部１２と主軸３からワークを受け取るワーク受取部１３とが設けられた放射状に突出する複数のアーム４を設け、ワーク受取部１３又はワーク供給部１２のいずれか一方をワークの授受が可能な作用位置に選択的に位置させる選択手段９を設け、アーム４の一体回転によって待機姿勢Ｂに切り換えられた際に、待機しているアームとは別のアームのワーク供給部９にワークを供給する搬入手段７と、ワーク受取部１１からワークを搬出する搬出手段８とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク供給搬出装置を備えた工作機械に関する。

従来主軸に装着されたワークを、主軸やテーブルに対して相対的に移動可能な刃物台に装着した工具で加工する工作機械が知られており、該工作機械として、自動的に前記主軸から加工済みのワークを搬出し、且つ主軸に未加工のワークを供給するワーク供給搬出装置が装着されているものが公知となっている（例えば特許文献１，２参照）。

特許文献１及び２の工作機械のワーク供給搬出装置は、二つのチャックを有するローダを主軸チャックに対面させる位置まで下降させ、二つのチャックの高さ位置を切り替えることで、主軸チャックから加工済みのワークを受け取り、未加工のワークを主軸チャックに受け渡す構造となっている。未加工ワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク供給台からローダに供給され、加工済みワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク排出台に搬出されるようになっている。
特許第３４７４０６０号 特許第３６８９９９９号

上記ローダは直線状に複雑な作動を行う必要があるため、主軸から加工済みのワークを搬出すると共に、主軸に未加工のワークを供給した後、再度ワークの搬出と供給を行うために主軸近傍で待機するまでに比較的長い時間を必要とする。このため工作機械のワークの加工終了から加工開始までの時間（サイクルタイム）を短縮することが容易ではないという欠点があった。

上記課題を解決するための本発明の工作機械は、ワークを保持する主軸３と、前記ワークを切削加工する切削工具と、主軸３にワークを供給するとともに、前記切削工具によるワークの加工後に主軸３からワークを搬出するワーク供給搬出装置２とを備えた工作機械において、前記ワーク供給搬出装置２が、放射状に突出する複数のアーム４を備え、各アーム４に、前記主軸３にワークを供給するワーク供給部１２と、主軸３からワークを受け取るワーク受取部１３とを設け、アーム４と主軸３とが対向し、ワーク受取部１３とワーク供給部１２とによりアーム４と主軸３との間でワークの授受を行うワーク授受姿勢Ａと、所定のアーム４が前記ワークの授受を待機する待機姿勢Ｂとに姿勢が切り換えられるように、全アーム４が前記放射中心Ｘを軸心として一体回転自在に支持され、ワーク受取部１３とワーク供給部１２の少なくとも一方とアーム４との間に、ワーク受取部１３又はワーク供給部１２のいずれか一方をワークの授受が可能な作用位置に選択的に位置させる選択手段９を設け、前記待機姿勢Ｂの際に別のアームのワーク供給部１２にワークを供給する搬入手段７と、ワーク受取部１３からワークを搬出する搬出手段８とを設けたことを第１の特徴としている。

第２に各アーム４を回転軸心回りに等間隔で配置したことを特徴としている。

第３に選択手段９が、ワーク供給部１２とワーク受取部１３とを一体的にスライド移動させるアクチュエータからなることを特徴としている。

第４にワーク供給搬出装置２の待機姿勢Ｂ時に、ワークの加工を行うことを特徴としている。

以上のように構成される本発明の構造によると、１つのアームをワーク授受姿勢とし、ワーク受取部とワーク供給部とを選択的に作用位置に位置させることにより、当該アームにおいて、ワーク受取部によって主軸に装着されているワークを受け取り、その後ワーク供給部によって、ワークが取り出された主軸にワークを供給することができる。

１つのアームをワーク授受姿勢の状態から回転させること無く、選択手段の作動のみによって前記ワークの授受を行うことができるため、主軸からのワークの受け取りと主軸へのワークの供給を短時間で行うことができる。

この際前記アームは、ワークを受け取るために待機姿勢で待機している状態で、既にワーク受取部からワークが搬出され、且つワーク供給部にワークが供給されているため、待機姿勢からワーク授受姿勢に切り換えられると、直ちにワークの受け取りと供給を開始することができる。前記のようにワークの授受を容易に且つ短時間で行うことができるため、前記工作機械のワークの加工終了から加工開始までの時間（サイクルタイム）を容易に短縮することができるという効果がある。

各アームを回転軸心回りに等間隔（等角度毎）に配置することによって、アーム間の角度の１／２ずつアームを回転させることで、待機姿勢を挟みながら各アームを順にワーク授受姿勢に切り換えることができる。この場合アームを一体回転させるアクチュエータは単にアームを一定角度ずつ間欠送りすればよく、簡単な間欠割出装置等によって構成することができ、高価なサーボ等の制御装置を使用する必要がない。

選択手段を、ワーク供給部とワーク受取部とを一体的にスライド移動させるアクチュエータ、例えばロッドレスシリンダによって構成することにより、ワーク供給部とワーク受取部の位置の変更（入れ換え）を簡単な構成で行うことができ、所定のアームのワーク授受姿勢において、主軸からのワークの受け取りと主軸へのワークの供給を円滑に切り換えて短時間で実行することができる。選択手段を構成するアクチュエータの作動は、アームを回転させるアクチュエータに対して機械的なタイミングをとって駆動すれば済む。

本工作機械を待機姿勢時にワークの加工を行うように構成することによって、主軸の前方にアームが位置しない状態でワークの加工を行うことができ、アームが加工の妨げになることが防止され、工作機械が主軸の前記前後移動を含めて自由にワークの加工を行うことができる。

図１に示されるように本工作機械１は、ワーク供給搬出装置２が主軸３の前方に設けられている。該ワーク供給搬出装置２が、主軸３の前端にチャック等を介して保持されるワークの供給及び搬出を行う。工作機械１は、ワーク供給搬出装置２により供給されて主軸３に保持されたワークを、切削工具によって、主軸３又は切削工具の移動に基づいて切削加工する。

前記ワーク供給搬出装置２は、複数のアーム４が放射状に突出したアーム体６と、主軸３に供給するワークをアーム４に対して搬入する搬入装置７と、ワークを主軸３からアーム４を介して受け取り搬出する搬出装置８とを備えている。

前記アーム体６は、アーム４の放射中心Ｘを軸心として主軸３及び加工工具に対する固
定側に回転自在に支持されている。本実施形態において、アーム体６には、４本のアーム４が９０度間隔で設けられている。各アーム４の先端側には、前記放射中心Ｘを通過するアーム４の中心線４Ｃに直交する方向にロッドレスシリンダ９のレール９Ｌが取り付けられている。

該ロッドレスシリンダ９のスライド体９Ｓには、主軸３に対してワークの授受を行うワーク授受部１１が一体的に取り付けられている。該ワーク授受部１１には、前記主軸３にワークを供給するワーク供給部１２と主軸３からワークを受け取るワーク受取部１３とが、スライド体９Ｓのスライド方向に並設されている。

ワーク供給部１２及びワーク受取部１３は、各々ワークを保持することができるように構成されている。ワーク受取部１３を主軸３と対向する作用位置に位置決めし、軸心に沿って主軸３をアーム４側に向かって前方に移動させることによって、ワークの加工端側をワーク受取部１３に保持させることができる。

その後主軸３によるワークの把持を解除し、主軸３をアーム４から離れるように後方に向かって移動させたり、主軸３からワークを押し出したりすることによって、ワーク受取部１３は、主軸３からワークを受け取ることができる。

一方ワーク供給部１２を主軸３と対向する作用位置に位置決めし、軸心に沿って主軸３をアーム４側に向かって前方に移動させることによって、ワーク供給部１２に保持されているワークを主軸３が把持できる。主軸３はワークを把持した状態で前記同様に後方に移動することによって、ワーク供給部１２からワークを取り出すことができる。ワーク供給部１２は前記のような主軸３の作動によって主軸３にワークを供給する。

前記のようにワーク受取部１３及びワーク供給部１２は、前記のように少なくともワークの保持ができればよいため、ワークを保持するチャックや孔等によって簡単に構成することができる。

各ロッドレスシリンダ９は、エア等によってレール９Ｌに装着されたスライド体９Ｓをレール９Ｌに沿って移動させる従来公知のものである。スライド体９Ｓによるワーク授受部１１のスライド移動によって、ワーク供給部１２とワーク受取部１３のいずれか一方を選択的に、前記放射中心Ｘを中心とする１つの円弧Ｃ上に位置させるように設定されている。アーム体６は、主軸３の中心が前記円弧Ｃ上に位置するように配置されている。

このためアーム体６を回転させ、任意のアーム４を主軸３に対向させると、当該アーム４のロッドレスシリンダ９によってワーク供給部１２又はワーク受取部１３のいずれか一方を選択的に作用位置に位置決めすることができ、該アーム４によって主軸３からのワークの受け取り、又は主軸３へのワークの供給を行うことができる。ロッドレスシリンダ９は、前述のように２つのポジションを切り換えればよいため、エア式等の簡単な構成のもので済む。

前述の搬入装置７は、未加工ワークを搬送するベルトコンベアやエア搬送装置等からなる。所定のアーム４のワーク供給部１２が近接して位置すると、押し出しやエア圧送等によって搬入装置のワークをワーク供給部１２に供給することができる。ワーク供給部１２は、搬入装置７からのワークの供給によってワークを保持する。なおチャックや孔等からなるワーク供給部１２へのワークの供給構造は公知であるため詳細な説明は割愛する。

前述の搬出装置８は、前記工作機械１で加工済みのワークを次工程位置まで搬送するベルトコンベアやパレット等からなる。所定のアーム４のワーク受取部１３が近接して位置
すると、押し出し等によってワーク受取部１３からワークを受け取ることができる。なおチャックや孔等からなるワーク受取部１３からワークを受け取る構造は公知であるため詳細な説明は割愛する。

アーム体６は、図示しないアクチュエータによって、図２，図３に示されるように、各アーム４と主軸３とが対向するワーク授受ポジションＡと、図１に示されるように隣接する２つのアーム４の間に主軸３が位置して主軸３の前方にアーム４が位置しない待機ポジションＢとで停止するように一方向に回転駆動される。

本実施形態においてはアーム４が等間隔（９０度間隔）で４つ設けられているため、１／８回転（４５度）ずつアーム体６を回転させることによって、待機ポジションＢを挟みながら各アーム４を順にワーク授受ポジションＡとすることができる。

アーム４を等間隔（等角度毎）に設けることによって、アーム４間の角度の１／２ずつ等角度でアーム体６を間欠回転させて前記のようにポジションを切り換えることができる。この場合アクチュエータは単にアーム体６を一定角度ずつ間欠送りし、回転間欠割出すればよく、簡単な割出装置等によって構成することができ、サーボ等の高価で複雑な制御装置を使用する必要はない。

本ワーク供給搬出装置２は、アーム体６の回転により、まず所定のアーム４がワーク授受ポジションＡで停止し、その後待機ポジションＢで停止する。次に回転上手側（アーム体６の回転により後で主軸３と対向する側）のアーム４がワーク授受ポジションＡで停止し、以上のように順次待機ポジションＢでの停止を挟みながら各アーム４がワーク授受ポジションＡで停止し、各々のポジションに姿勢が切り換えられる。

ワーク授受部１１は、ワーク授受ポジションＡにおいて、ロッドレスシリンダ９によって、ワーク受取部１３が作用位置に位置する受取ポジションＡ１と、ワーク供給部１２が作用位置に位置する供給ポジションＡ２とに切り換えられる。

ワーク授受ポジションＡに所定のアーム４が位置すると、まず図２に示されるように、当該アーム４のワーク授受部１１が、受取ポジションＡ１でワーク受取部１３により主軸３からワークを受け取り、次に図３に示されるように、供給ポジションＡ２に切り換えられ、ワーク供給部１２により主軸３にワークを供給する。

待機ポジションＢ時には、主軸３を挟む２つのアームを除く他のアームのうち、回転上手側のアームが搬出装置８に、回転下手側（アーム体６の回転により先に主軸３と対向する側）のアームが搬入装置７に各々近接する。待機ポジションＢの時に、搬出装置８に近接するアーム４のワーク受取部１３から搬出装置８がワークを受け取り、搬入装置７に近接するアーム４のワーク供給部１２に搬入装置７からワークが供給される。

搬出装置８に近接するアーム４のワーク授受部１１が供給ポジションＡ２の状態で、ワーク受取部１３から搬出装置８にワークの引渡しを行うことができるように構成することで、主軸３へのワークの供給後、ワーク授受部１１のポジションを切り換えることなく、円滑にワークを搬出することができる。

搬入装置７に近接するアーム４のワーク授受部１１を受取ポジションＡ１に切り換えることによって、ワーク供給部１２に搬入装置７からワークを供給できるように構成することで、搬入装置７からワークが供給された後は、ワーク授受部１１のポジションを切り換えることなく、当該アームがワーク授受ポジションＡとなった後、直ちに主軸３からのワークの受け取り作業を開始することができる。

本工作機械１は、待機ポジションＢの状態で切削工具によりワークの切削加工を行うように構成されている。主軸３の前方にアーム４が位置しない状態でワークの加工を行うため、アーム４が加工の妨げになることが防止され、工作機械１が主軸３の前記前後移動を含めて自由にワークの加工を行うことができる。

本ワーク供給搬出装置は、上記構造により、１つのアーム４のワーク授受ポジションＡで、主軸３に装着されているワークをワーク受取部１３が受け取った後、ワーク授受部１１のポジションを切り換えることにより、ワークが取り出された主軸３にワークを供給することができる。

主軸３に対するワークの授受が行われるワーク受取部１３とワーク供給部１２とが同一アーム４に設けられ、ロッドレスシリンダ９によりワーク受取部１３とワーク供給部１２とを選択的に作用位置に切り換えることによって、該アーム４を簡単に且つ短時間でワークの受取状態と供給状態とに切り換えることができる。従ってアーム４をワーク授受ポジションＡとすることによって、主軸３からのワークの受け取りと主軸３へのワークの供給を短時間で行うことができる。

上記のように主軸３にワークを供給した後、アーム体６が待機ポジションＢとなると、主軸３にワークを供給した直後のアーム４が、主軸３に近接する回転下手側に移動するとともに、次に主軸３にワークを供給するアーム４が、主軸３に近接する回転上手側で待機する。

この際主軸３の回転上手側で待機するアームは、この待機状態の１つ前の待機ポジションＢの時にワーク供給部１２にワークが供給され、ワーク受取部１３が作用位置に切り換えられているため、前記待機前に既に搬入装置７からワークを受け取り、アーム４がワークの受取状態に切り換えられている。

またワークが供給される１つ前の待機ポジションＢの時にワーク受取部１３のワークが搬出装置８によって搬出されている。このため待機ポジションＢでのワークの加工が終了すると、直ちに主軸３からのワークの受け取りと主軸３へのワークの供給を開始することができる。

以上により各アーム４によって順に主軸３からのワークの受け取りと主軸３へのワークの供給を行い、主軸３から受け取った加工済みのワークを搬出装置８に搬出すると共に、ワークが搬出装置８によって搬出された後のアーム４（ワーク供給部１２）に新たに加工するワークを、主軸３の回転上手側で待機する前に予め供給することができる。

ワーク供給搬出装置２はアーム体６の回転とワーク授受部１１のスライド移動によってアーム４のポジションを容易に切り換え、上記ワークの受け渡し作動によって工作機械１のワークの加工終了から加工開始までの時間（サイクルタイム）を短縮することができる。アーム体６の回転駆動機構は、アーム体６を同一角度ずつ順次回転させるだけで済むため、簡単な割出装置等を使用し、コストダウンを図ることができる。

本実施形態ではワーク授受部１１のポジションの切り換え（ワーク供給部１２とワーク受取部１３との位置の切り換え）を行う選択手段としてロッドレスシリンダ９を使用した例について説明したが、ワーク供給部１２とワーク受取部１３とを選択的に作用位置に切り換えることができれば、通常のシリンダやアーム体６の回転駆動力等を利用した機械的な切換機構、電気的な切換機構等どのようなアクチュエータや機構を使用してもよい。

また選択手段（ロッドレスシリンダ９）を、本実施形態のように一体的に設けられたワーク供給部１２及びワーク受取部１３とアーム４との間に設ける他、ワーク供給部１２又はワーク受取部１３のいずれか一方とアーム４との間に介設したり、ワーク供給部１２とワーク受取部１３の両方とアーム４との間に各々設けたりすることもできる。

これにより本実施形態のように、ワーク供給部１２とワーク受取部１３とを一体的に移動させる他、ワーク供給部１２又はワーク受取部１３のいずれか一方を移動させたり、ワーク供給部１２とワーク受取部１３とを別々に移動させたりして、ワーク供給部１２とワーク受取部１３とを選択的に作用位置に切り換えるように構成することができる。

本工作機械の正面図である。 ワーク授受ポジションでの受取ポジション状態を示すワーク供給搬出装置の要部正面図である。 ワーク授受ポジションでの供給ポジション状態を示すワーク供給搬出装置の要部正面図である。

符号の説明

３ 主軸
２ ワーク供給搬出装置
４ アーム
７ 搬入装置（搬入手段）
８ 搬出装置（搬出手段）
９ ワーク供給部
１１ ワーク受取部
Ｃ アームの放射中心を中心とした円弧
Ｘ アームの放射中心
Ａ ワーク授受ポジション（ワーク授受姿勢）
Ｂ 待機ポジション（待機姿勢）

Claims (4)

1. ワークを保持する主軸（３）と、前記ワークを切削加工する切削工具と、主軸（３）にワークを供給するとともに、前記切削工具によるワークの加工後に主軸（３）からワークを搬出するワーク供給搬出装置（２）とを備えた工作機械において、前記ワーク供給搬出装置（２）が、放射状に突出する複数のアーム（４）を備え、各アーム（４）に、前記主軸（３）にワークを供給するワーク供給部（１２）と、主軸（３）からワークを受け取るワーク受取部（１３）とを設け、アーム（４）と主軸（３）とが対向し、ワーク受取部（１３）とワーク供給部（１２）とによりアーム（４）と主軸（３）との間でワークの授受を行うワーク授受姿勢（Ａ）と、所定のアーム（４）が前記ワークの授受を待機する待機姿勢（Ｂ）とに姿勢が切り換えられるように、全アーム（４）が前記放射中心（Ｘ）を軸心として一体回転自在に支持され、ワーク受取部（１３）とワーク供給部（１２）の少なくとも一方とアーム（４）との間に、ワーク受取部（１３）又はワーク供給部（１２）のいずれか一方をワークの授受が可能な作用位置に選択的に位置させる選択手段（９）を設け、前記待機姿勢（Ｂ）の際に別のアームのワーク供給部（１２）にワークを供給する搬入手段（７）と、ワーク受取部（１３）からワークを搬出する搬出手段（８）とを設けた工作機械。
2. 各アーム（４）を回転軸心回りに等間隔で配置した請求項１の工作機械。
3. 選択手段（９）が、ワーク供給部（１２）とワーク受取部（１３）とを一体的にスライド移動させるアクチュエータからなる請求項１又は２の工作機械。
4. ワーク供給搬出装置（２）の待機姿勢（Ｂ）時に、ワークの加工を行う請求項１又は２又は３の工作機械。

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