JP2012091257A

JP2012091257A - 工作機械システム

Info

Publication number: JP2012091257A
Application number: JP2010239615A
Authority: JP
Inventors: Shunitsu Ito; 俊逸伊藤
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-05-17
Also published as: WO2012056837A1

Abstract

【課題】ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる工作機械システムを提供する。
【解決手段】工作機械システムは、工作機械本体１とチャック交換装置３と反転・ローダ装置５とを備える。工作機械本体１は、主軸１１を有し、この主軸１１の先端にワークを把持するチャック２７が着脱自在とされる。チャック交換装置３は、主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在な複数のチャック保持部３０Ａ，３０Ｂを複数有し、主軸対向位置にあるチャック保持部３０Ａと主軸１１間でチャック２７を相互に移し替える。反転・ローダ装置５は、ワーク脱着位置にあるチャック保持部３０Ｂに保持されたチャック２７からワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、ワーク脱着位置にあるチャック保持部３０Ｂに保持されたチャック２７に戻す動作を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、ワークを支持する主軸を有する工作機械において、主軸１つに対してワークの表加工と裏加工の両方を行える工作機械システムに関する。

旋盤等の工作機械によりワークの両端部を旋削加工する場合、ワークの一端部を主軸で把持して加工する表加工と、ワークの他端部を主軸で把持して加工する裏加工とを行う。従来、表加工と裏加工は、複数の工作機械で別々に行うか、あるいは複数（例えば２軸）の主軸を持つ工作機械を使用して行っていた（例えば特許文献１）。

なお、従来、片面加工だけを行う旋盤において、主軸に対してローダ装置からワークを精度良く把持させるには時間がかかるため、主軸のチャックを自動交換するチャック交換装置を設け、主軸での加工中に、待機位置にあるチャックに対してワークを交換し、主軸での加工が終わると、ワークを把持したチャックごと、主軸に対して新たなワークと交換するものが提案されている（例えば特許文献２）。

特開２００７−２２９８９３号公報特開２００９−２２０２０７号公報

通常、表加工と裏加工とで加工に要する時間に差があるため、上記従来のように、複数の工作機械あるいは複数の主軸を持つ工作機械で加工すると、一方の工作機械または主軸が長時間を要する方の加工を行っている間、もう一方の工作機械または主軸は加工が早く終了して待ち時間が発生する。また、複数台の工作機械を設置するのは、設備費が高く付くと共に、広い設置スペースを要する。複数の主軸を持つ工作機械も、単軸の工作機械よりも、主軸が多い分だけ構造が複雑であるため高価格であるうえ、表裏片方だけの加工を行う場合に一方の主軸が使用されずに利用効率が低下する懸念がある。
なお、特許文献２のチャック交換装置は、主軸に対するワーク交換の時間を短縮する装置であり、ワークの表裏加工に寄与するものではない。

この発明の目的は、ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる工作機械システムを提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの表裏反転を、一般的な装置との組合せで実現可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、反転・ローダ装置の構成を簡略にすることである。

この発明の工作機械システムは、主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械本体と、ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対向位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行う反転・ローダ装置とを備える。

この構成の工作機械システムは、例えば以下の一連の動作を行う。
工作機械本体の主軸にチャックが装着された状態とし、そのチャックに把持されたワークに対して表加工を行う。表加工終了後、チャック交換装置により、ワークを把持した状態のチャックを主軸対向位置にあるチャック保持部に移し替える。チャック交換装置は、チャックを保持したチャック保持部を、ワーク脱着位置に位置切換する。反転・ローダ装置により、ワーク脱着位置に位置するチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出し、そのワークの表裏を反転させてから、前記ワーク脱着位置に位置するチャック保持部のチャックに戻す。チャック交換装置により、上記チャック保持部をワーク脱着位置から主軸対向位置に位置切換し、このチャック保持部から主軸に移し替える。これにより、主軸に装着されたチャックにより表加工済みのワークを把持した状態となる。工作機械本体により、表加工済みのワークに対して裏加工を行う。このように動作させることにより、ワークの表裏加工を行える。

複数のワークを連続加工する場合、工作機械本体でワークの表加工や裏加工を行っている間に、反転・ローダ装置によりワークを表裏反転させたり、工作機機械本体へのワークの搬入・搬出を行わせたりすることにより、工作機械本体の待ち時間の発生を抑えられる。また、主軸に対してワークを保持したチャックごと交換するため、主軸に固定のチャックに対してワークを交換する場合に比べて、短時間でワークの交換を行える。これらのことから、工作機械本体における１つの主軸に対してワークの表裏加工をする場合に、生産性が高く、稼働効率が良い。また、１軸の工作機械本体を１台だけ用いてワークの表裏加工を行えるため、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる。

前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる構成であってよい。
反転・ローダ装置をワーク反転装置とローダ装置とに分ければ、ワーク反転装置とローダ装置とに同時にそれぞれ別の動作を行わせることができるため、従来からある通常のワーク反転装置を用いてワークの表裏反転を行え、特殊な装置が不要となる。

あるいは、前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを１８０°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う構成であってもよい。
この構成によると、ワークを搬送するためのローダヘッド自体にワークの反転機能が付加されているため、特殊な装置となるが、別途にワークの反転装置を設ける必要がなく、構成が簡略になる。

この発明の工作機械システムは、主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械と、ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対応位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対応位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り外して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とを備えるため、ワークの表裏加工を効率良く行うことができ、設備費を低く抑えられ、省スペースで設置できる。

前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる構成である場合は、ワークの表裏反転を、一般的な装置との組合せで実現できる。

前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを１８０°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う構成である場合は、反転・ローダ装置の構成を簡略にできる。

この発明の一実施形態にかかる工作機械システムの正面図である。同工作機械システムの右側面図である。同工作機械システムの左側面図である。同工作機械システムの主軸のチャック結合部およびチャックの左側面図である。同工作機械システムのチャック交換装置の平面図である。同チャック交換装置の要部の正面図である。（Ａ），（Ｂ）は同工作機械システムのワーク反転装置のそれぞれ異なる状態を示す平面図である。同工作機械システムの動作説明図である。（Ａ）この発明の異なる実施形態にかかる工作機械システムの反転・ローダ装置の正面図、（Ｂ）はその側面図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１〜図３に示すように、この工作機械システムは、工作機械本体１、チャック交換装置３、反転・ローダ装置５、およびシステム制御装置８（図１）を備える。

工作機械本体１は主軸移動型の１軸旋盤であり、ベッド１０上に、軸心を前後方向（Ｚ軸方向）に向けて設けた主軸１１を支持する主軸台１２と、工具１３を支持する刃物台１４とが設置されている。主軸１１は、回転駆動源１５により回転駆動される。

主軸台１２は、左右（Ｘ軸方向）および前後（Ｚ軸方向）に移動自在である。詳しくは、ベッド１０に設置した左右方向ガイド１６に沿って移動自在に左右移動台１７を設け、この左右移動台１７に設置した前後移動ガイド１８に沿って移動自在に主軸台１２が設けられている。左右移動台１７は、左右移動機構２０によって左右に移動させられる。左右移動機構２０は、ベッド１０上に設置されたサーボモータ等の左右移動駆動源２０ａと、その回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構（図示せず）とでなる。また、主軸台１２は、前後移動機構２１によって前後に移動させられる。前後移動機構２１は、左右移動台１７上に設置されたサーボモータ等の前後移動駆動源２１ａと、その回転出力を直線動作に変換する送りねじ機構（図示せず）とでなる。

刃物台１４はタレット型のものであり、ベッド１０上に固定された刃物台支持台２３に、左右方向に延びる回転中心軸回りに回転自在に設置されている。この刃物台１４の主軸台１２側を向く面に複数の工具ホルダ１４ａが円周上に配置され、各工具ホルダ１４ａに工具１３がそれぞれ装着される。刃物台支持台２３に設けた割出モータ２４により刃物台１４を回動させることで、任意の工具１３を加工位置に割り出す。なお、図１には、加工位置にある工具ホルダ１４ａおよび工具１３のみを図示してある。刃物台支持台２３には、割出モータ２４の他、ドリル等の回転工具を回転させる回転工具用モータ２５が設けられている。

図４に示すように、前記主軸１１の先端には、チャック２７を着脱自在なチャック結合部２８が設けられている。チャック２７は複数のチャック爪２７ａを有し、これら各チャック爪２７ａを径方向に変位させて開閉し、ワークＷを把持および解放するものである。チャック爪２７ａは、チャック２７内に設けられたばね部材を用いた閉じ動作機構２７ｂにより閉じ側に付勢されており、主軸１１内に設けられた進退軸等のチャック開き機構２９によって、主軸１１への装着状態でチャック開き動作が行われる。そのため、チャック２７が主軸１１から外れた状態では、チャック２７は、ワークを把持した状態を維持する。なお、チャック２７は、開閉駆動源（図示せず）を内蔵していても良い。

チャック結合部２８は、円周方向に等配で設けた複数の固定爪２８ａと、これら固定爪２８ａを動作させるソレノイド等からなる固定爪開閉駆動源２８ｂと、チャック２７を主軸１１と同心位置に位置決めする位置決め凹部２８ｃとを有する。チャック２７には、前記固定爪２８ａが嵌り込む切欠き部２７ｃと、前記位置決め凹部２８ｃと整合する位置決め凸部２７ｄとが形成されている。

図４（Ａ）の状態から主軸１１を前進させ、位置決め凹部２８ｃにチャック２７の位置決め凸部２７ｄを嵌合させ、その状態で、固定爪開閉駆動源２８ｂにより各固定爪２８ａを閉じ作動させる。すると、図４（Ｂ）のように、各固定爪２８ａがチャック２７の切欠き部２７ｃに嵌り込み、チャック結合部２８にチャック２７が供回り不能に結合される。また、チャック結合部２８にチャック２７が結合された状態で、チャック開き機構２９を操作して閉じ動作機構２７ｂによる閉じ側への付勢を解除することにより、チャック爪２７ａが開いてワークＷが解放される。

図５に示すように、チャック交換装置３は、チャック２７を保持可能な２つのチャック保持部３０Ａ，３０Ｂを有する。これら２つのチャック保持部３０Ａ，３０Ｂは、工作機械本体１の主軸１１と平行な旋回軸３１回りに旋回可能な旋回部材３２の両端にそれぞれ設けられ、後述する旋回駆動源４３の駆動で旋回部材３２を１８０度旋回させることにより、主軸対向位置Ｐ１とワーク脱着位置Ｐ２とに相互に位置切換自在である。主軸対向位置Ｐ１は主軸１１に対向する位置であり、ワーク脱着位置Ｐ２は主軸１１から側方（この実施形態では左側）に外れた位置である。

上記チャック保持部３０Ａ，３０Ｂは、図６に示す構造である。両チャック保持部３０Ａ，３０Ｂは同じ構造であるので、代表してチャック保持部３０Ａについて説明する。チャック保持部３０Ａは、チャック２７を把持可能な把持具３４を有する。把持具３４は一対の把持用部材３５からなり、旋回部材３２の先端から突出した各把持用部材３５の円弧状部３５ａによりチャック２７を把持する。各把持用部材３５は、前記円弧状部３５ａの一端から旋回部材３２の内部へ向けて基部３５ｂが形成されており、円弧状部３５ａと基部３５ｂとの境界付近で、ピン３７により旋回部材３２に回動自在に取付けられている。把持具開閉機構３８により各把持用部材３５の基部３５ｂを互いに接近および離間するそれぞれ方向に動作させることで、把持具３４が開閉する。把持具開閉機構３８は公知のものであり、把持具開放駆動源４０により駆動される。

図５に示すように、前記旋回部材３２は、軸心が旋回軸３１と一致する旋回支持部材４２に旋回自在に支持され、旋回部材３２に設けた電動モータ等の旋回駆動源４３により旋回駆動される。また、旋回支持部材４２は、支持用部材４４，４５等を介してスライド台４６に支持されている。スライド台４６は、左右方向に延びるスライドレール４７に沿ってスライド自在に設けられ、流体圧シリンダ等からなるスライド駆動源４８の駆動により左右にスライド可能である。つまり、スライド台４６から旋回部材３２までの部分は、左右にスライド可能なスライド部３ａとなっている。なお、スライドレール４７およびスライド駆動源４８は、工作機械本体１のベッド１０から左側方に張り出すフレーム１０ａ（図１、図３）に設置したスライド案内枠４９に設けられている。

旋回駆動源４３は、図示のように旋回部材３２に設けるのではなく、旋回部材３２から離して設けても良い。例えば、スライド案内枠４９に旋回駆動源（図示せず）を設けることができる。その場合、旋回部材３２へ回転を伝達する回転伝達軸（図示せず）を旋回軸３１上に設け、旋回駆動源の出力軸から回転伝達軸へ、一対のスプロケットとタイミングベルトとでなるベルト伝動機構（図示せず）で回転を伝達するのが良い。

チャック交換装置３のスライド部３ａが左右にスライドすることにより、２つのチャック保持部３０Ａ，３０Ｂの位置が左右に変位する。スライド部３ａがスライド可能範囲の右端にあるときの主軸対向位置、ワーク脱着位置がＰ１，Ｐ２であり、左端にあるときの主軸対向位置、ワーク脱着位置がＰ１´，Ｐ２´である。したがって、チャック保持部３０Ａ（または３０Ｂ）が実際に主軸１１と対向するのは、チャック保持部３０Ａ（３０Ｂ）が主軸対向位置Ｐ１に位置するときである。また、後で説明するように、チャック保持部３０Ｂ（または３０Ａ）からワークを脱着するのは、チャック保持部３０Ｂ（３０Ａ）がワーク脱着位置Ｐ２´に位置するときである。

図１〜図３において、反転・ローダ装置５は、この実施形態の場合、ワーク反転装置５０とローダ装置６０とでなる。
ワーク反転装置５０は、ワークの表裏を反転させる装置であり、図示しないフレームによりハウジング５０ａが支持されて主軸２１の上方に配置されている。ワーク反転装置５０は、左右横並びの２つの反転用チャック５１Ａ，５１Ｂを有する。これら反転用チャック５１Ａ，５１Ｂは、複数のチャック爪５１ａを有し、これら各チャック爪５１ａを径方向に変位させて開閉することで、ワークを把持および解放する。

図７に示すように、各反転用チャック５１Ａ，５１Ｂは、上下方向に沿う回動中心軸５２回りに回動自在で、流体圧シリンダ等の姿勢切換駆動源５３の駆動により、前向きの姿勢（図７（Ａ））と互いに向き合う姿勢（図７（Ｂ））とに姿勢を切り換えられる。また、右側の反転用チャック５１Ａは、左右方向ガイド５４に沿って移動自在に設けられ、流体圧シリンダ等の左右移動駆動源５５の駆動により左右移動させられる。

図１〜図３において、ローダ装置６０は、工作機械本体１の左右両側に設置された素材供給部および製品搬出部（図示せず）と、工作機械本体１の主軸１１と、ワーク反転装置５０との間でワークＷの受け渡しをする装置である。この実施形態のローダ装置６０は、ガントリ式のものであり、架設レール６１上を走行する走行体６２と、この走行体６２に対し前後に進退自在な前後進退台６３と、この前後進退台６３に固定の上下に長い昇降ガイド６４と、この昇降ガイド６４に沿って対し昇降自在な昇降体６５と、この昇降体６５の下端に前後方向に進退自在に設けられた前記ローダヘッド６６とを備える。上記走行体６２、前後進退台６３、および昇降体６５は、それぞれ走行駆動源６７、進退駆動源６８、および昇降駆動源６９により駆動されて動作する。これらの各駆動源６７，６８，６９は、例えばサーボモータである。

ローダヘッド６６は、下端に下向き姿勢および横向き姿勢の２つのローダチャック７０Ａ，７０Ｂを有する。これら２つのローダチャックチャック７０Ａ，７０Ｂは、ローダヘッド６６の固定部６６ａに対して傾斜軸心７１回りに回動自在な回転部６６ｂに設置されており、回転部６６ｂを１８０°回転させることで、互いの姿勢が切換えられる。回転部６６ｂは、電動モータ等の姿勢切換駆動源７２により回転させられる。各ローダチャック７０Ａ，７０Ｂは、複数のチャック爪７０ａを有し、これら各チャック爪７０ａを径方向に変位させて開閉することで、ワークを把持および解放する。

この工作機械システムは、システム制御装置８により制御される。システム制御装置８はコンピュータ式の制御装置であって、工作機械本体１を制御する工作機械本体制御手段８１と、チャック交換装置３を制御するチャック交換装置制御手段８２と、反転・ローダ装置５を制御する反転・ローダ装置制御手段８３とを備える。反転・ローダ装置制御手段８３は、ワーク反転制御部８４とローダ制御部８５とに分かれる。

工作機械本体制御手段８１は、数値制御装置およびプログラマブルコントローラ等からなり、加工プログラム８１ａを演算制御部８１ｂで実行して、工作機械本体１を制御する。チャック交換装置制御手段８２は、チャック交換プログラム８２ａを演算制御部８２ｂで実行して、チャック交換装置３を制御する。反転・ローダ装置制御手段８３のワーク反転制御部８４は、ワーク反転プログラム８４ａを演算制御部８４ｂで実行して、ワーク反転装置５０を制御する。反転・ローダ装置制御手段８３のローダ制御部８５は、ローダプログラム８５ａを演算制御部８５ｂで実行して、ローダ装置６０を制御する。

なお、図示の例では、工作機械本体制御手段８１とチャック交換装置制御手段８２と反転・ローダ装置制御手段８３のワーク反転制御部８４とを別々に示したが、これら工作機械本体制御手段８１、チャック交換装置制御手段８２、および反転・ローダ装置制御手段８３のワーク反転制御部８４は、一つの工作機械制御装置で構成されていても良い。また加工プログラム８１ａ、チャック交換プログラム８２ａ、およびワーク反転プログラム８４ａは、一つの加工プログラムとされていても良い。

上記構成の工作機械システムの動作の一例について説明する。
（１）ローダ装置６０のローダヘッド６６が素材供給部まで移動し、下向き姿勢にあるローダチャック（仮に７０Ａとする）により素材供給部の素材ワークを把持する。ローダヘッド６６は、工作機械本体１の主軸１１に対向する位置まで移動する。この間に、素材ワークを把持したローダチャック７０Ａが横向き姿勢となるように、各ローダチャック７０Ａ，７０Ｂを姿勢変換する。

（２）主軸１１のチャック結合部２８には、ワークを把持していない空のチャック２７が装着されている。また、ワーク交換装置３のスライド部３ａはスライド可能範囲の左端に退避している。その状態で、ローダチャック７０Ａを主軸１１に向けて前進させ、素材ワークの先端がチャック２７の各チャック爪２７ａの内側に挿入されたら、チャック２７のチャック爪２７ａが閉じ、かつローダチャック７０Ａのチャック爪７０ａが開くことで、チャック２７が素材ワークを受け取る。チャック２７が素材ワークを受け取ると、工作機械本体１は、主軸１１を回転させながら主軸台１２を前後左右に移動させて、素材ワークの一端側を表加工する。この表加工により、素材ワークは表加工済みワークとなる。

（３）表加工が終了すると、チャック交換装置３のスライド部３ａがスライド可能範囲の右端まで移動して、主軸対向位置Ｐ１に位置する一方のチャック保持部（仮に３０Ａとする）を主軸１１に対向させる。次いで、主軸台１２が前進して、主軸１１からチャック保持部３０Ａへ、表加工済みワークを把持したままのチャック２７を移し替える。このチャック２７の移し替えは、チャック保持部３０Ａの把持具３４がチャック２７を把持し、主軸１１のチャック結合部２８の固定爪２８ａがチャック２７を解放することにより行われる。

（４）チャック２７がチャック保持部３０Ａに移し替えられると、チャック交換装置３のスライド部３ａがスライド可能範囲の左端まで移動し、さらに旋回部材３２を１８０°旋回させて、チャック保持部３０Ａ，３０Ｂを互いに位置変換する。これにより、チャック保持部３０Ａは、ワーク脱着位置Ｐ２´に位置する。次いで、ローダヘッド６６がチャック保持部３０Ａに対向する位置まで移動してきて、ローダヘッド６６のローダチャック７０Ａが、チャック保持部３０Ａに保持されたチャック２７から表加工済みワークを取り出す。この表加工済みワークの取出しは、ローダチャック７０Ａの各チャック爪７０ａが表加工済みワークを把持し、チャック２７の各チャック爪２７ａが表加工済みワークを解放することにより行われる。

（５）ローダチャック７０Ａが表加工済みワークを取り出すと、ローダヘッド６６はワーク反転装置５の固定側の反転用チャック５１Ｂに対向する位置まで移動して、反転用チャック５１Ｂに表加工済みワークを渡す。この表加工済みワークの受け渡しは、反転用チャック５１Ｂの各チャック爪５１ａが表加工済みワークを把持し、ローダチャック７０Ａの各チャック爪７０ａが表加工済みワークを解放することにより行われる。

（６）反転用チャック５１Ｂが表加工済みワークを受け取ると、各反転用チャック５１Ａ，５１Ｂが互いに向き合う姿勢に切り換わる。これにより、未加工端を固定側の反転用チャック５１Ｂに把持された加工済みワークの加工済み端が、可動側の反転用チャック５１Ａの方を向く状態となる。可動側の反転用チャック５１Ａが固定側の反転用チャック５１Ｂの方へ移動して、表加工済みワークの加工済み端を把持する。次いで、固定側の反転用チャック５１Ｂが表加工済みワークの未加工端を解放する。その後、各反転用チャック５１Ａ，５１Ｂが共に前向きの姿勢に切り換わる。上記一連の動作により、表加工済みワークが表裏反転されたことになる。

（７）表加工済みワークが表裏反転されると、ローダヘッド６６がワーク反転装置５の移動側の反転用チャック５１Ａに対向する位置まで移動して、反転用チャック５１Ａから表加工済みワークを取り出す。この表加工済みワークの取出しは、ローダチャック７０Ａの各チャック爪７０ａが表加工済みワークを把持し、反転用チャック５１Ａの各チャック爪５１ａが表加工済みワークを解放することにより行われる。そして、ローダヘッド６６がチャック交換装置３のチャック保持部３０Ａに対向する位置まで移動して、前記反転用チャック５１Ａから取出した表加工済みワークをチャック保持部３０Ａに保持された空のチャック２７に渡す。この表加工済みワークの受け渡しは、ローダチャック７０Ａの各チャック爪７０ａが表加工済みワークを把持し、反転用チャック５１Ａの各チャック爪５１ａが表加工済みワークを解放することにより行われる。

（８）その後、チャック交換装置３は、旋回部材３２を１８０°旋回させて、チャック保持部３０Ａ，３０Ｂを互いに位置変換し、スライド部３ａをスライド可能範囲の右端まで移動させる。これにより、チャック２７を保持したチャック保持部３０Ａが、主軸対向位置Ｐ１に位置するようになる。次いで、主軸台１２が前進し、チャック保持部３０Ａから主軸１１へ、チャック２７を移し替える。このチャック２７の移し替えは、主軸１１のチャック結合部２８の固定爪２８ａがチャック２７を把持し、チャック保持部３０Ａの把持具３４がチャック２７を解放することにより行われる。チャック２７の移し替え後、チャック交換装置３のスライド部３ａは、スライド可能範囲の右端まで移動する。

（９）表加工済みワークを把持したチャック２７が主軸１１に装着されると、工作機械本体１は、主軸１１を回転させながら主軸台１２を前後左右に移動させて、加工済みワークの未加工端を裏加工する。これにより、ワークの表裏加工が完了する。表裏加工が完了した製品ワークは、ローダ装置６０により製品搬出部へ搬出される。

上記過程（１）〜（９）は、１個の素材ワークを製品ワークに加工する動作である。実際には複数のワークを連続して加工することが多く、その場合、２つのチャック２７を用いて、チャック交換装置３、および反転・ローダ装置５のローダ装置６０を以下のように動作させる。

過程（２）において、主軸１１のチャック結合部２８に装着されているチャック２７が、加工済みの製品ワークを把持している場合、ローダ装置６０は、ローダヘッド６６の空のローダチャック（仮に７０Ｂとする）により、チャック２７から製品ワークを取出してから、ローダチャック７０Ａが把持している素材ワークをチャック２７に渡す。そして、工作機械本体１が素材ワークに対し表加工を行っている間に、ローダ装置６０が、製品ワークを製品搬出部へ搬出し、かつ素材供給部から素材ワークを搬入する。

一つのチャック２７が主軸１１に装着されているとき、もう一つのチャック２７は、チャック交換装置３のチャック保持部３０Ａ，３０Ｂのいずれかに保持されている。例えば、チャック保持部３０Ｂに保持されているとする。工作機械本体１による素材ワークの表加工が終了すると、表加工済みワークを把持したチャック２７が、主軸１１から空のチャック保持部３０Ａを移され、次いでチャック保持部３０Ａ，３０Ｂの位置変換を行った後、チャック保持部３０Ｂに保持されているチャック２７を主軸１１に装着する。このチャック２７には、前回搬入分の表加工済みワークが、表裏反転された状態で把持されている。表裏反転動作である過程（５）〜（７）は、工作機械本体１が素材ワークに対して表加工を行っている間、または表加工済みワークに対して裏加工を行っている間に行われる。

このように二つのチャック２７を用いて、主軸１１とチャック交換装置３のチャック保持部３０Ａ，３０Ｂとの間で、表加工済みワークを把持したチャック２７を移し替えすることにより、工作機械本体１が素材ワークに対する表加工が終了後、すぐに表加工済みワークに対する裏加工を行うことができる。そのため、工作機械本体１の待ち時間が無く、工作機械システム全体の稼動率が高い。

また、この実施形態の反転・ローダ装置５は、ワーク反転装置５０とローダ装置６０とに分かれており、ワーク反転装置５０とローダ装置６０とに同時にそれぞれ別の動作を行わせることができる。そのため、作業能率を高めることができる。

次に、工作機械システムの異なる動作例を、図８と共に説明する。同図において、チャック２７を示す円の中に「空」が表示されたものは、ワークを把持していないチャック２７を表し、「素」が表示されたものは、素材ワークを把持しているチャック２７を表し、「表」が表示されているものは、表加工済みワークを把持しているチャック２７を表し、「製」が表示されているものは、表裏の加工が完了した製品ワークを把持しているチャック２７を表す。また、ワーク反転装置５０を示す円の中に表示した「表」、「空」は、ワーク反転装置５０に表加工済みワークがある状態、ワークが無い状態をそれぞれ示す。なお、図８では、チャック交換装置３のスライド部３ａにスライド動作については無視している。

図８（Ａ）は、あるワークの表裏の加工が終了した状態を示す。このとき、ワーク脱着位置Ｐ２に位置するチャック保持部３０Ｂのチャック２７に、素材ワークが供給されている。図８（Ａ）の状態から、主軸１１に装着されているチャック２７を、製品ワークを把持したまま、主軸対向位置Ｐ１に位置するチャック保持部３０Ａに移し替える（同図（Ｂ））。次いで、チャック保持部３０Ａ，３０Ｂを位置切換する（同図（Ｃ））。そして、主軸対向位置Ｐ１にきたチャック保持部３０Ｂのチャック２７を、主軸１１に移し替える（同図（Ｄ））。このチャック２７に把持されている素材ワークに対して、表加工を開始する。また、ワーク脱着位置Ｐ２にきたチャック保持部３０Ａのチャック２７から製品ワークを取出して、製品搬出部へ搬出する（同図（Ｅ））。

空になったチャック保持部３０Ａのチャック２７に対し、ワーク反転装置５０から、表裏反転された前回分の表加工済みワークが渡される（同図（Ｆ））。主軸１１でのワークの表加工が終了し、表加工済みワークを把持したチャック２７を、主軸１１から主軸対向位置Ｐ１に位置するチャック保持部３０Ｂに移し替える（同図（Ｇ））。次いで、チャック保持部３０Ａ，３０Ｂを位置切換する（同図（Ｈ））。主軸対向位置Ｐ１にきたチャック保持部３０Ａのチャック２７を、主軸１１に移し替える（同図（Ｉ））。このチャック２７には、表裏反転された表加工済みワークが把持されている。そして、この表加工済みワークに対して、裏加工を開始する。また、ワーク脱着位置Ｐ２にきたチャック保持部３０Ｂのチャック２７に把持されている表加工済みワークを、ワーク反転装置５０に渡す（同図（Ｊ））。ワーク反転装置５０は、表加工済みワークを表裏反転させる。

空になったチャック保持部３０Ｂのチャック２７に、素材供給部から素材ワークを搬入する（同図（Ｋ））。主軸１１でのワークの裏加工が終了すると、同図（Ａ）の状態に戻り、これまでと同じ動作を繰り返す。

このように工作機械システムを動作させることによっても、前記同様、工作機械本体１が素材ワークに対する表加工が終了後、すぐに表加工済みワークに対する裏加工を行うことができる。また、この動作例の場合、主軸１１から外れた状態にあるチャック２７に対して、ワークの着脱を行う。チャック２７へのワークの着脱は、ワークを正確に着座させるために、ゆっくりと時間をかけて行う必要がある。このため、主軸１１外でチャック２７にワークを着脱すれば、工作機械本体１の稼動時間をより一層長くとることができる。なお、主軸１１へのチャック２７の着脱は、チャック２７へのワークの着脱よりも短時間で行える。

この実施形態の場合、工作機械本体１は１軸であり、複数軸の工作機械本体（図示せず）よりも構造が簡単であるため、設備費を低く抑えられる。また、１軸の工作機械本体は複数軸の工作機械本体よりもコンパクトであり、省スペースで設置できる。なお、この発明は複数の主軸を持った工作機械本体１にも適用できる。その場合、少なくとも１つの主軸に対してワークの表加工と裏加工とを行うものとする。

図９は、反転・ローダ装置５の異なる実施形態を示す。この実施形態の反転・ローダ装置５は、前記実施形態のローダ装置６０と同様に、架設レール６１上を走行する走行体６２と、この走行体６２に対し前後に進退自在な前後進退台６３と、この前後進退台６３に固定の上下に長い昇降ガイド６４と、この昇降ガイド６４に沿って対し昇降自在な昇降体６５と、この昇降体６５の下端に前後方向に進退自在に設けられた前記ローダヘッド６６とを備える。前記実施形態のローダ装置６０と異なる点は、反転機構７４により、昇降体６５に対しローダヘッド６６を鉛直軸回りに１８０°反転自在としたことである。昇降ガイド６４に対し昇降体６５を反転自在としても良い。また、ローダヘッド６６は、下端に横向き姿勢のワークＷを把持するローダチャック７５を備える。ローダチャック７５は、円弧状の一対の把持部材７５ａでワークＷの軸心方向中間部をつかんで把持する構成である。

この構成の反転・ローダ装置５によると、ローダチャック７５でワークＷを把持した状態で昇降体６５を鉛直軸回りに１８０°反転させることにより、ワークＷを表裏反転させることができる。そのため、前記実施形態におけるワーク反転装置５０を設ける必要がなく、反転・ローダ装置５の構成を簡略にできる。

１…工作機械本体
３…チャック交換装置
５…反転・ローダ装置
８…システム制御装置
１１…主軸
２７…チャック
３０Ａ，３０Ｂ…チャック保持部
５０…ワーク反転装置
６０…ローダ装置
６１，７５…ローダチャック
６２…ローダヘッド
６１…架設レール
６２…走行体
６５…昇降体
Ｐ１，Ｐ１´…主軸対向位置
Ｐ２，Ｐ２´…ワーク脱着位置
Ｗ…ワーク

Claims

主軸を有し、この主軸の先端にワークを把持するチャックを着脱自在とした工作機械本体と、
ワークを把持した状態の前記チャックを保持可能なチャック保持部を複数有し、これら複数のチャック保持部を主軸対向位置とワーク脱着位置とに位置切換自在で、前記主軸対向位置にあるチャック保持部と前記主軸間でチャックを相互に移し替えするチャック交換装置と、
前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して、このワークを表裏反転させ、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行う反転・ローダ装置とを備えた工作機械システム。
前記反転・ローダ装置は、ワークの表裏を反転させるワーク反転装置と、前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックからワークを取り出して前記ワーク反転装置に渡す動作、および前記ワーク反転装置により反転されたワークを受け取って前記ワーク脱着位置にあるチャック保持部に保持されたチャックに戻す動作を行うローダ装置とでなる請求項１記載の工作機械システム。
前記反転・ローダ装置は、レールに沿って走行する走行体と、この走行体に昇降可能に設けられた昇降体と、この昇降体の下端に設けられてワークを把持するローダチャックを有するローダヘッドと、このローダヘッドを１８０°反転させる反転機構とを有し、このローダヘッド反転機構により前記ワークの表裏反転を行う請求項１記載の工作機械システム。