JP2014073559A - 竪型工作機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】多種類の加工を行うことが可能であって、機械の設置スペースの小さな工作機械を提供する。また、工作物の供給から加工後の排出までのタイムサイクルを短くすると共に、工作物の供給位置と排出位置について自由度の高い工作機械を提供する。
【解決手段】把捉機構９の上側に、Ｘ軸移動機構２を設け、Ｘ軸移動機構２により個別に移動するＺ軸移動機構３を２式設け、２式のＺ軸移動機構３にそれぞれにサドル４を取り付け、２式のサドル４はＸ軸方向とＺ軸方向に個別に移動可能にすると共に、２式のサドル４にそれぞれ把持具５を取り付けることにより、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂを構成する。さらに、把捉具５に対して把捉機構９に近い側に、工具６や回転工具７を取り付けてなる竪型工作機械１ａ、１ｂ、１ｃとする。
【選択図】図１
【解決手段】把捉機構９の上側に、Ｘ軸移動機構２を設け、Ｘ軸移動機構２により個別に移動するＺ軸移動機構３を２式設け、２式のＺ軸移動機構３にそれぞれにサドル４を取り付け、２式のサドル４はＸ軸方向とＺ軸方向に個別に移動可能にすると共に、２式のサドル４にそれぞれ把持具５を取り付けることにより、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂを構成する。さらに、把捉具５に対して把捉機構９に近い側に、工具６や回転工具７を取り付けてなる竪型工作機械１ａ、１ｂ、１ｃとする。
【選択図】図１
Description
本発明は旋盤加工、フライス加工、研削加工など多種類の加工を行うことが可能な工作機械において、設置スペースをできる限り小さくした機械であって、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械に関するものである。
従来、水平に設けた主軸、水平の２軸方向に移動可能な送り台、並びに、送り台に設けた供給装置、バイトホルダ及び取出装置を有するＮＣ旋盤の発明があった（例えば、特許文献１参照）。また、主軸チャックに対して相対的に移動可能に設けたベース上に、刃物台と、ローダーチャック及びアンローダーチャックからなるオートローダを取り付けた発明があった（例えば、特許文献２参照）。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
また、特許文献１、２に係る発明は、供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを同一の駆動機構により移動させる構成である。このため、引用文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合は、加工後の工作物を排出する搬出サイクルと、次に加工する工作物を主軸に供給する搬入サイクルとを、同時に行うことができずタイムサイクルに無駄が生じた。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行い、多種類の加工を行うことを可能にすると共に、機械の設置スペースを小さくした工作機械を提供する。また、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械を提供する。さらに、工作物の供給位置と排出位置について設備設計上の自由度の高い工作機械を提供する。
工作物の把捉機構と、把捉機構の上側に取り付けた、水平方向たるＸ軸方向に個別に移動可能であって、かつ、垂直方向たるＺ軸方向に個別に移動可能な２式のサドルと、２式のサドルにそれぞれ取り付けた工作物の把持具を設ける。そして、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、サドルに工具を取り付けてなる竪型工作機械とする。
そして、２式の搬入出装置のＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
そして、２式の搬入出装置のＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
把捉機構の上側に搬入出装置と工具を取り付けたため、設置スペースの小さな工作機械を提供することができた。また２式の搬入出装置について、それぞれ個別に移動可能とすると共に、Ｘ軸方向の移動範囲が互いに重なり合う構成とし、さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける構成としたため、２式の搬入出装置の移動ストロークが短くなり、機械の省スペース化が可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、及び、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、及び、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
工作物の把捉機構と、把捉機構の上側に取り付けた、Ｘ軸方向への移動機構であるＸ軸移動機構を設け、またＸ軸移動機構に取り付けた、Ｚ軸方向への移動機構であるＺ軸移動機構を２式設け、２式のＺ軸移動機構にそれぞれサドルを取り付け、２式のサドルをＺ軸方向に個別に移動可能に構成する。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置を２式有し、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置を２式有し、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
水平に設けた１式のＸ軸レールと、垂直に設けたレールであってＸ軸レールを個別に走行する２式のＺ軸レールと、２式のＺ軸レールにそれぞれ取り付けたサドルであって、Ｚ軸レールを個別に走行可能なサドルを有するものとする。そして、Ｘ軸レール及び２式のＸ軸駆動機構とで２式のＸ軸移動機構を構成すると共に、Ｚ軸レール及びＺ軸駆動機構を有するＺ軸移動機構を２式設けた竪型工作機械とする。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
把捉機構を垂直軸を中心として回転可能な構成とした竪型工作機械とする。工具にはドリルやフライスのように回転しながら切削する回転工具、及び、回転しながら研削する回転砥石などがある。そして、工作物の把捉機構を非回転とした場合は、回転工具や回転砥石を使用して工作物を加工すればよい。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けた竪型工作機械とする。このようにすると、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に、搬入装置により次に加工する工作物の搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置により加工後の工作物の搬出サイクルを行っている間に、搬入装置に取り付けた工具による工作物の加工を開始することが可能になり、タイムサイクルを短縮することができるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
本発明の実施例１を図１〜図４に示し説明する。実施例１の竪型工作機械１ａは、コラム１１の手前に設けた、垂直軸を中心として回転する主軸９ａと、主軸９ａに取り付けたチャック９ｂとからなる把捉装置９を有するＮＣ竪型工作機械とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
Ｚ軸レール１６の左右のレールにそれぞれ２個、合計４個のＺリニア軸受２２を取り付け、４個のＺリニア軸受２２に対してサドル４を取り付けた。さらにサドル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構３ａを設けた。このようにして、Ｚ軸レール１６、４個のＺリニア軸受２２及びＺ軸駆動機構３ａからなるＺ軸移動機構３を２式設けた。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と工具６を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。図４（ａ）に示した搬出装置８ｂのサドル４の位置と、（ｃ）に示した搬入装置８ａのサドル４の位置は、互いに重なり合う位置に配置している。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を排出コンベア１４に排出するサイクルである。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を排出コンベア１４に排出するサイクルである。
そして、把捉機構９のチャック９ｂにより工作物１８を把捉した状態で、主軸９ａを回転させながら、Ｘ軸移動機構２によりサドル４をＸ軸方向に移動させ又は移動させつつ、Ｚ軸移動機構３によりサドル４をＺ軸方向に移動させ又は移動させつつ、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂに取り付けた複数の工具６により工作物１８を加工する。図４（ｂ）に示したように、搬入装置８ａと搬出装置８ｂに取り付けた工具６の両方を使用して同時に加工することも、時期をずらして個別の工具６により加工することも可能である。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
本発明の実施例２を図５及び図６に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｂは、搬入装置８ａのサドル４に回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付け、搬出装置８ｂのサドル４に工具６を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
本発明の実施例３を図７及び図８に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｃは、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂの両方のサドル４に、回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
上記各実施例では、搬入装置８ａと搬出装置８ｂの両方に刃物を取り付けた実施例を記載したが、一方に刃物を取り付け他方に芯押台センタを取り付けると、センタリングしながら加工することが可能になり、長尺な工作物の加工に適したＮＣ竪型工作機械とすることができる。また、垂直軸を中心として回転する回転工具７ではなく、水平軸を中心として回転する回転工具を取り付けたＮＣ竪型工作機械とすることもできる。
本発明は、工作機械を製造販売する産業だけでなく機械加工品を製造する産業においても利用される。
１ａ：竪型工作機械 １ｂ：竪型工作機械 １ｃ：竪型工作機械
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
本発明は旋盤加工、フライス加工、研削加工など多種類の加工を行うことが可能な工作機械において、設置スペースをできる限り小さくした機械であって、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械に関するものである。
従来、水平に設けた主軸、水平の２軸方向に移動可能な送り台、並びに、送り台に設けた供給装置、バイトホルダ及び取出装置を有するＮＣ旋盤の発明があった（例えば、特許文献１参照）。また、主軸チャックに対して相対的に移動可能に設けたベース上に、刃物台と、ローダーチャック及びアンローダーチャックからなるオートローダを取り付けた発明があった（例えば、特許文献２参照）。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
また、特許文献１、２に係る発明は、供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを同一の駆動機構により移動させる構成である。このため、引用文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合は、加工後の工作物を排出する搬出サイクルと、次に加工する工作物を主軸に供給する搬入サイクルとを、同時に行うことができずタイムサイクルに無駄が生じた。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行い、多種類の加工を行うことを可能にすると共に、機械の設置スペースを小さくした工作機械を提供する。また、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械を提供する。さらに、工作物の供給位置と排出位置について設備設計上の自由度の高い工作機械を提供する。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、水平方向たるＸ軸方向に個別に移動可能であって、かつ、垂直方向たるＺ軸方向に個別に移動可能な２式のサドルと、２式のサドルにそれぞれ取り付けた工作物の把持具を設ける。そして、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、サドルに工具を取り付けてなる竪型工作機械とする。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
把捉機構の上側に搬入出装置と工具を取り付けたため、設置スペースの小さな工作機械を提供することができた。また２式の搬入出装置について、それぞれ個別に移動可能とすると共に、サドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合う構成とし、さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける構成としたため、２式の搬入出装置の移動ストロークが短くなり、機械の省スペース化が可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、及び、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、及び、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、Ｘ軸方向への移動機構であるＸ軸移動機構を設け、またＸ軸移動機構に取り付けた、Ｚ軸方向への移動機構であるＺ軸移動機構を２式設け、２式のＺ軸移動機構にそれぞれサドルを取り付け、２式のサドルをＺ軸方向に個別に移動可能に構成する。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置を２式有し、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置を２式有し、さらにサドルに工具を取り付けた竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
水平に設けた１式のＸ軸レールと、垂直に設けたレールであってＸ軸レールを個別に走行する２式のＺ軸レールと、２式のＺ軸レールにそれぞれ取り付けたサドルであって、Ｚ軸レールを個別に走行可能なサドルを有するものとする。そして、Ｘ軸レール及び２式のＸ軸駆動機構とで２式のＸ軸移動機構を構成すると共に、Ｚ軸レール及びＺ軸駆動機構を有するＺ軸移動機構を２式設けた竪型工作機械とする。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
把捉機構を垂直軸を中心として回転可能な構成とした竪型工作機械とする。工具にはドリルやフライスのように回転しながら切削する回転工具、及び、回転しながら研削する回転砥石などがある。そして、工作物の把捉機構を非回転とした場合は、回転工具や回転砥石を使用して工作物を加工すればよい。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けた竪型工作機械とする。このようにすると、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に、搬入装置により次に加工する工作物の搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置により加工後の工作物の搬出サイクルを行っている間に、搬入装置に取り付けた工具による工作物の加工を開始することが可能になり、タイムサイクルを短縮することができるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
本発明の実施例１を図１〜図４に示し説明する。実施例１の竪型工作機械１ａは、コラム１１の手前に設けた、垂直軸を中心として回転する主軸９ａと、主軸９ａに取り付けたチャック９ｂとからなる把捉装置９を有するＮＣ竪型工作機械とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
Ｚ軸レール１６の左右のレールにそれぞれ２個、合計４個のＺリニア軸受２２を取り付け、４個のＺリニア軸受２２に対してサドル４を取り付けた。さらにサドル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構３ａを設けた。このようにして、Ｚ軸レール１６、４個のＺリニア軸受２２及びＺ軸駆動機構３ａからなるＺ軸移動機構３を２式設けた。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と工具６を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。図４（ａ）に示した搬出装置８ｂのサドル４の位置と、（ｃ）に示した搬入装置８ａのサドル４の位置は、互いに重なり合う位置に配置している。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を排出コンベア１４に排出するサイクルである。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を排出コンベア１４に排出するサイクルである。
そして、把捉機構９のチャック９ｂにより工作物１８を把捉した状態で、主軸９ａを回転させながら、Ｘ軸移動機構２によりサドル４をＸ軸方向に移動させ又は移動させつつ、Ｚ軸移動機構３によりサドル４をＺ軸方向に移動させ又は移動させつつ、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂに取り付けた複数の工具６により工作物１８を加工する。図４（ｂ）に示したように、搬入装置８ａと搬出装置８ｂに取り付けた工具６の両方を使用して同時に加工することも、時期をずらして個別の工具６により加工することも可能である。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
本発明の実施例２を図５及び図６に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｂは、搬入装置８ａのサドル４に回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付け、搬出装置８ｂのサドル４に工具６を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
本発明の実施例３を図７及び図８に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｃは、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂの両方のサドル４に、回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
上記各実施例では、搬入装置８ａと搬出装置８ｂの両方に刃物を取り付けた実施例を記載したが、一方に刃物を取り付け他方に芯押台センタを取り付けると、センタリングしながら加工することが可能になり、長尺な工作物の加工に適したＮＣ竪型工作機械とすることができる。また、垂直軸を中心として回転する回転工具７ではなく、水平軸を中心として回転する回転工具を取り付けたＮＣ竪型工作機械とすることもできる。
本発明は、工作機械を製造販売する産業だけでなく機械加工品を製造する産業においても利用される。
１ａ：竪型工作機械 １ｂ：竪型工作機械 １ｃ：竪型工作機械
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
本発明は旋盤加工、フライス加工、研削加工など多種類の加工を行うことが可能な工作機械において、設置スペースをできる限り小さくした機械であって、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械に関するものである。
従来、水平に設けた主軸、水平の２軸方向に移動可能な送り台、並びに、送り台に設けた供給装置、バイトホルダ及び取出装置を有するＮＣ旋盤の発明があった（例えば、特許文献１参照）。また、主軸チャックに対して相対的に移動可能に設けたベース上に、刃物台と、ローダーチャック及びアンローダーチャックからなるオートローダを取り付けた発明があった（例えば、特許文献２参照）。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
また、特許文献１、２に係る発明は、供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを同一の駆動機構により移動させる構成である。このため、引用文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合は、加工後の工作物を排出する搬出サイクルと、次に加工する工作物を主軸に供給する搬入サイクルとを、同時に行うことができずタイムサイクルに無駄が生じた。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行い、多種類の加工を行うことを可能にすると共に、機械の設置スペースを小さくした工作機械を提供する。また、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械を提供する。さらに、工作物の供給位置と排出位置について設備設計上の自由度の高い工作機械を提供する。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、水平方向たるＸ軸方向に個別に移動可能であって、かつ、垂直方向たるＺ軸方向に個別に移動可能な２式のサドルを設け、２式のサドルにそれぞれ工作物の把持具と工具を取り付ける。そして、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、把持具は昇降機構とハンドを有するものとし、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
把捉機構の上側に搬入出装置と工具を取り付けたため、設置スペースの小さな工作機械を提供することができた。また２式の搬入出装置について、それぞれ個別に移動可能とすると共に、サドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合う構成とし、さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける構成としたため、２式の搬入出装置の移動ストロークが短くなり、機械の省スペース化が可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、並びに、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、並びに、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、Ｘ軸方向への移動機構であるＸ軸移動機構を設ける。またＸ軸移動機構に取り付けた、Ｚ軸方向への移動機構であるＺ軸移動機構を２式設け、２式のＺ軸移動機構にそれぞれサドルを取り付け、２式のサドルをＺ軸方向に個別に移動可能に構成する。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ昇降機構とハンドを有する工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設ける。さらにサドルに工具を取り付け、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置であって、工作物を回転させることなく把捉機構に搬入出する装置を２式有する竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ昇降機構とハンドを有する工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設ける。さらにサドルに工具を取り付け、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置であって、工作物を回転させることなく把捉機構に搬入出する装置を２式有する竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
水平に設けた１式のＸ軸レールと、垂直に設けたレールであってＸ軸レールを個別に走行する２式のＺ軸レールと、２式のＺ軸レールにそれぞれ取り付けたサドルであって、Ｚ軸レールを個別に走行可能なサドルを有するものとする。そして、Ｘ軸レール及び２式のＸ軸駆動機構とで２式のＸ軸移動機構を構成すると共に、Ｚ軸レール及びＺ軸駆動機構を有するＺ軸移動機構を２式設けた竪型工作機械とする。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
把捉機構を垂直軸を中心として回転可能な構成とした竪型工作機械とする。工具にはドリルやフライスのように回転しながら切削する回転工具、及び、回転しながら研削する回転砥石などがある。そして、工作物の把捉機構を非回転とした場合は、回転工具や回転砥石を使用して工作物を加工すればよい。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けた竪型工作機械とする。このようにすると、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に、搬入装置により次に加工する工作物の搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置により加工後の工作物の搬出サイクルを行っている間に、搬入装置に取り付けた工具による工作物の加工を開始することが可能になり、タイムサイクルを短縮することができるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
本発明の実施例１を図１〜図４に示し説明する。実施例１の竪型工作機械１ａは、コラム１１の手前に設けた、垂直軸を中心として回転する主軸９ａと、主軸９ａに取り付けたチャック９ｂとからなる把捉装置９を有するＮＣ竪型工作機械とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
Ｚ軸レール１６の左右のレールにそれぞれ２個、合計４個のＺリニア軸受２２を取り付け、４個のＺリニア軸受２２に対してサドル４を取り付けた。さらにサドル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構３ａを設けた。このようにして、Ｚ軸レール１６、４個のＺリニア軸受２２及びＺ軸駆動機構３ａからなるＺ軸移動機構３を２式設けた。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と工具６を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。図４（ａ）に示した搬出装置８ｂのサドル４の位置と、（ｃ）に示した搬入装置８ａのサドル４の位置は、互いに重なり合う位置に配置している。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を回転させることなく把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を回転させることなく排出コンベア１４に排出するサイクルである。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を回転させることなく把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を回転させることなく排出コンベア１４に排出するサイクルである。
そして、把捉機構９のチャック９ｂにより工作物１８を把捉した状態で、主軸９ａを回転させながら、Ｘ軸移動機構２によりサドル４をＸ軸方向に移動させ又は移動させつつ、Ｚ軸移動機構３によりサドル４をＺ軸方向に移動させ又は移動させつつ、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂに取り付けた複数の工具６により工作物１８を加工する。図４（ｂ）に示したように、搬入装置８ａと搬出装置８ｂに取り付けた工具６の両方を使用して同時に加工することも、時期をずらして個別の工具６により加工することも可能である。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
本発明の実施例２を図５及び図６に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｂは、搬入装置８ａのサドル４に回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付け、搬出装置８ｂのサドル４に工具６を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
本発明の実施例３を図７及び図８に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｃは、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂの両方のサドル４に、回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
上記各実施例では、搬入装置８ａと搬出装置８ｂの両方に刃物を取り付けた実施例を記載したが、一方に刃物を取り付け他方に芯押台センタを取り付けると、センタリングしながら加工することが可能になり、長尺な工作物の加工に適したＮＣ竪型工作機械とすることができる。また、垂直軸を中心として回転する回転工具７ではなく、水平軸を中心として回転する回転工具を取り付けたＮＣ竪型工作機械とすることもできる。
本発明は、工作機械を製造販売する産業だけでなく機械加工品を製造する産業においても利用される。
１ａ：竪型工作機械 １ｂ：竪型工作機械 １ｃ：竪型工作機械
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
本発明は旋盤加工、フライス加工、研削加工など多種類の加工を行うことが可能な工作機械において、設置スペースをできる限り小さくした機械であって、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械に関するものである。
従来、水平に設けた主軸、水平の２軸方向に移動可能な送り台、並びに、送り台に設けた供給装置、バイトホルダ及び取出装置を有するＮＣ旋盤の発明があった（例えば、特許文献１参照）。また、主軸チャックに対して相対的に移動可能に設けたベース上に、刃物台と、ローダーチャック及びアンローダーチャックからなるオートローダを取り付けた発明があった（例えば、特許文献２参照）。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
しかしこれらの発明は、水平の主軸に対して供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを、平面上に並べる構成であるため、機械の設置スペースが過大となり、狭いスペースに設置することが困難になる問題と、限られた床面積を有効に活用することができない問題があった。
さらに、特許文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合や、特許文献２に係る発明のように、ローダーチャックとアンローダーチャックの外側に刃物台を取り付けた場合は、工作物の供給、排出及び加工時の移動ストロークが長くなり省スペース化できない問題があった。
また、特許文献１、２に係る発明は、供給装置（ローダーチャック）と取出装置（アンローダーチャック）とを同一の駆動機構により移動させる構成である。このため、引用文献１に係る発明のように、供給装置と取出装置の間の距離を長尺にした場合は、加工後の工作物を排出する搬出サイクルと、次に加工する工作物を主軸に供給する搬入サイクルとを、同時に行うことができずタイムサイクルに無駄が生じた。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
一方、特許文献２に係る発明のように、工作物の供給位置と主軸中心との間の距離と、主軸中心と工作物の排出位置との間の距離と、ローダーチャックとアンローダーチャックとの間の距離を同一の距離にすれば、排出サイクルと供給サイクルを同時に行うことは可能であるが、設備を配置する上で自由な設計ができない問題があった。
さらに特許文献１、２に係る発明は、主軸で把捉した工作物の加工中に搬出サイクルや搬入サイクルを行うことができず、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルが過大になる問題があった。
ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行い、多種類の加工を行うことを可能にすると共に、機械の設置スペースを小さくした工作機械を提供する。また、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くした工作機械を提供する。さらに、工作物の供給位置と排出位置について設備設計上の自由度の高い工作機械を提供する。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、水平方向たるＸ軸方向に個別に移動可能であって、かつ、垂直方向たるＺ軸方向に個別に移動可能な２式のサドルを設け、２式のサドルにそれぞれ工作物の把持具と工具を取り付ける。そして、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設け、把持具は昇降機構とハンドを有するものとし、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
そして、２式の搬入出装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成する。さらに各搬入出装置において、工作物の搬入出時における把持具のＸ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＸ軸方向の移動、並びに、工作物の搬入出時おける把持具のＺ軸方向の移動及び工作物の加工時における工具のＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構により行う。
また、搬入出装置において把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。例えば、２式の搬入出装置の内の一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては工具を把持具に対して搬出装置側に取り付け、搬出装置においては工具を把持具に対して搬入装置側に取り付けることにより、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けることができる。
把捉機構の上側に搬入出装置と工具を取り付けたため、設置スペースの小さな工作機械を提供することができた。また２式の搬入出装置について、それぞれ個別に移動可能とすると共に、サドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合う構成とし、さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける構成としたため、２式の搬入出装置の移動ストロークが短くなり、機械の省スペース化が可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、並びに、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
さらに、ガントリーローダやロボットを使うことなく工作物の搬入出を行うと共に、搬入出装置において、工作物の搬入出時についても加工時についても、Ｘ軸及びＺ軸方向の移動について、それぞれ単一の駆動機構を使用して行う構成としたため、複雑な制御が不要となり、設備の単純化、省スペース化及び安価な設備の提供が可能になった。
そして、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させると共に、工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けたため、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に搬入サイクルを開始したり、搬出サイクルを行っている間に搬入装置に取り付けた工具による加工を開始することが可能になった。
以上のように、工作物の加工中に、次に加工する工作物の搬入サイクルや加工後の工作物の搬出サイクルを開始することが可能になったこと、並びに、搬入出装置、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークが短くなったことから、工作物の供給から加工後の工作物の排出までのタイムサイクルを短くすることができた。
さらに、搬入装置及び搬出装置を個別に移動させる構成とし、互いに衝突しない範囲で、制限を受けることなくそれぞれ移動することを可能にしたので、工作物の供給位置と排出位置を自由に設定することが可能になった。
固定のコラムと、工作物の把捉機構と、把捉機構の上側においてコラムに取り付けた、Ｘ軸方向への移動機構であるＸ軸移動機構を設ける。またＸ軸移動機構に取り付けた、Ｚ軸方向への移動機構であるＺ軸移動機構を２式設け、２式のＺ軸移動機構にそれぞれサドルを取り付け、２式のサドルをＺ軸方向に個別に移動可能に構成する。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ昇降機構とハンドを有する工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設ける。さらにサドルに工具を取り付け、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置であって、工作物を回転させることなく把捉機構に搬入出する装置を２式有する竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬出入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
そしてＸ軸移動機構は、２式のＺ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、またサドルにそれぞれ昇降機構とハンドを有する工作物の把持具を取り付けることにより、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設ける。さらにサドルに工具を取り付け、把持具と工具とを横に並べて配置した竪型工作機械とする。
このようにすれば、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドル２式と、２式のサドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けてなる搬入出装置であって、工作物を回転させることなく把捉機構に搬入出する装置を２式有する竪型工作機械を得ることができる。このとき、２式の搬出入装置のサドルのＸ軸方向の移動範囲が互いに重なり合うよう構成すると、省スペース化が可能になり好ましい。
さらに、把捉機構の上側に２式の搬入出装置を設けることができる。２式の搬入出装置を有する竪型工作機械では、２式の搬入出装置を交互に使用して、右側から供給した工作物と左側から供給した工作物を交互に加工することが可能である。
水平に設けた１式のＸ軸レールと、垂直に設けたレールであってＸ軸レールを個別に走行する２式のＺ軸レールと、２式のＺ軸レールにそれぞれ取り付けたサドルであって、Ｚ軸レールを個別に走行可能なサドルを有するものとする。そして、Ｘ軸レール及び２式のＸ軸駆動機構とで２式のＸ軸移動機構を構成すると共に、Ｚ軸レール及びＺ軸駆動機構を有するＺ軸移動機構を２式設けた竪型工作機械とする。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付ける。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
このとき、上下２本のレールによって１式のＸ軸レールを構成し、左右２本のレールによって１式のＺ軸レールを構成することが好ましい。さらに、上下２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＸリニア軸受により１式のＺ軸レールを保持する構成とし、左右２本のレールにそれぞれ２個ずつ取り付けた合計４個のＺリニア軸受によりサドルを保持する構成とすることが好ましい。
このようすれば、Ｚ軸移動機構、サドル及び把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、互いに衝突しない範囲で個別に移動可能な搬入出装置を２式、把捉機構の上側に重ねて配置することが可能になる。さらに、把持具に対して把捉機構に近い側に工具を取り付けたことにより、搬入出装置の移動ストロークを短くすることができる。このため、設置スペースの小さな工作機械を得ることができる。
把捉機構を垂直軸を中心として回転可能な構成とした竪型工作機械とする。工具にはドリルやフライスのように回転しながら切削する回転工具、及び、回転しながら研削する回転砥石などがある。そして、工作物の把捉機構を非回転とした場合は、回転工具や回転砥石を使用して工作物を加工すればよい。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
しかし、把捉機構を回転可能な構成にすることにより、バイトのように非回転で旋削する工具やホーニングなど非回転の砥石を使用して、工作物を回転させつつ加工することが可能になる。また、工作物を回転させて角度位置を変更しつつ又は角度位置を変更した後に工作物を固定して、回転工具や回転砥石により工作物を加工するなど、多種類の加工を行うことが可能になりさらに好ましいからである。
また、２式の搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、搬入装置においては把捉具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、搬出装置においては把捉具に対して工具を搬入装置側に取り付けた竪型工作機械とすることが好ましい。このようにすると、工作物の供給装置や排出装置をそれぞれ２式設ける必要がなくなる。また、搬入装置及び搬出装置の移動ストロークを短くすることができる。さらに工作物を一方から供給し、加工後の工作物を他方に流すレイアウトの方が好ましい場合が多いからである。
搬入出装置の把持具の昇降機構によりハンドを下降させた状態として、ハンドにより工作物を把持する構成とする。このようにすると、工作物と工具との干渉を避けつつ、把持具と工具とを接近させて取り付けることができるからである。
工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けた竪型工作機械とする。このようにすると、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に、搬入装置により次に加工する工作物の搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置により加工後の工作物の搬出サイクルを行っている間に、搬入装置に取り付けた工具による工作物の加工を開始することが可能になり、タイムサイクルを短縮することができるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
工作物の加工工程において最初に使用する工具を搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を搬出装置に取り付けた竪型工作機械とする。このようにすると、搬出装置に取り付けた工具による工作物の加工中に、搬入装置により次に加工する工作物の搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置により加工後の工作物の搬出サイクルを行っている間に、搬入装置に取り付けた工具による工作物の加工を開始することが可能になり、タイムサイクルを短縮することができるからである。
竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成とした竪型工作機械とする。把捉機構として、チャックを取り付けた主軸を使用すれば、把捉機構により把捉した工作物を高速で回転させながら加工することが可能になり、割出テーブルを使用すれば、工作物の角度位置を変えて加工することが可能になるからである。
本発明の実施例１を図１〜図４に示し説明する。実施例１の竪型工作機械１ａは、コラム１１の手前に設けた、垂直軸を中心として回転する主軸９ａと、主軸９ａに取り付けたチャック９ｂとからなる把捉装置９を有するＮＣ竪型工作機械とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
また、コラム１１の上部に水平に取り付けた２本のレールからなるＸ軸レール１５を設け、上下のレールにそれぞれ４個、合計８個のＸリニア軸受２１を取り付けた。そして上下それぞれ２個、合計４個のＸリニア軸受２１に対して垂直に取り付けた、２本のレールからなるＺ軸レール１６を設けた。このようにして、合計８個のＸリニア軸受２１に対して、それぞれ左右２本のレールを有するＺ軸レール１６を２式設けた。
さらに、２式のＺ軸レール１６をＸ軸方向に個別に移動させるＸ軸駆動機構２ａを２式設けた。そして、２式のＸ軸移動機構２はＸ軸レール１５を共通に使用するが、４個のＸリニア軸受２１及びＸ軸駆動機構２ａを個別に有する構成とした。
また、Ｘ軸駆動機構２ａはサーボモータ、ボールネジ及びＸナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＸナットをＸ軸方向に移動させることにより、Ｘナットと連結したＺ軸レール１６を移動させる構成とした。
Ｚ軸レール１６の左右のレールにそれぞれ２個、合計４個のＺリニア軸受２２を取り付け、４個のＺリニア軸受２２に対してサドル４を取り付けた。さらにサドル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動機構３ａを設けた。このようにして、Ｚ軸レール１６、４個のＺリニア軸受２２及びＺ軸駆動機構３ａからなるＺ軸移動機構３を２式設けた。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
そしてＺ軸駆動機構３ａはサーボモータ、ボールネジ及びＺナットを有するものとし、数値制御することによりサーボモータを回転させ、サーボモータによりボールネジを回転させ、ボールネジに取り付けたＺナットをＺ軸方向に移動させることにより、Ｚナットと連結したサドル４を移動させる構成とした。
また左右２式のサドル４には、それぞれ把持具５と工具６を取り付け、把持具５は昇降機構５ａとハンド５ｂを有するものとした。そしてＸ軸移動機構２、Ｚ軸移動機構３、サドル４及び把持具５からなる搬入出装置を２式設けると共に、２式の搬入出装置の内の左側を搬入装置８ａとし右側を搬出装置８ｂとした。
さらに、左側に供給コンベア１２を右側に排出コンベア１４を設け、平面視において、供給コンベア１２及び排出コンベア１４の工作物の搬送中心、主軸９ａ中心、並びに、搬入装置８ａ及び搬出装置８ａによる工作物の搬送中心が一直線上になるよう配置した。
図４（ａ）〜（ｃ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と工具６を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。図４（ａ）に示した搬出装置８ｂのサドル４の位置と、（ｃ）に示した搬入装置８ａのサドル４の位置は、互いに重なり合う位置に配置している。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を回転させることなく把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を回転させることなく排出コンベア１４に排出するサイクルである。
搬入装置８ａによる搬入サイクルは、図４（ａ）の左側に示したように、供給コンベア１２上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により把捉機構９の上部まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の左側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、供給コンベア１２上の工作物１８を回転させることなく把捉機構９に供給するサイクルである。
搬出装置８ｂによる搬出サイクルは、図４（ａ）の右側に示したように、把捉機構９上において、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させて工作物１８を把持する工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させた後又は上昇させながら、Ｘ軸移動機構２により排出コンベア１４の上まで工作物１８をＸ軸方向に移動させる工程と、Ｘ軸方向へ移動させた後又は移動させながら、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを下降させる工程と、図４（ｃ）の右側に示したように、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４に置く工程と、Ｚ軸移動機構３及び昇降機構５ａによりハンド５ｂを上昇させる工程とからなる、把捉機構９上の工作物１８を回転させることなく排出コンベア１４に排出するサイクルである。
そして、把捉機構９のチャック９ｂにより工作物１８を把捉した状態で、主軸９ａを回転させながら、Ｘ軸移動機構２によりサドル４をＸ軸方向に移動させ又は移動させつつ、Ｚ軸移動機構３によりサドル４をＺ軸方向に移動させ又は移動させつつ、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂに取り付けた複数の工具６により工作物１８を加工する。図４（ｂ）に示したように、搬入装置８ａと搬出装置８ｂに取り付けた工具６の両方を使用して同時に加工することも、時期をずらして個別の工具６により加工することも可能である。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
また、最初の加工に使用する工具６を搬入装置８ａに取り付け、最後の加工に使用する工具６を搬出装置８ｂに取り付けることが好ましい。このようにすると、搬出装置８ｂに取り付けた工具６による最後の加工中に、搬入装置８ａによる搬入サイクルを開始することが可能であり、また、搬出装置８ｂによる加工後の工作物１８の搬出サイクル中に、搬入装置８ａに取り付けた工具６による加工を開始することができるからである。
さらに、搬入サイクルの満了時における搬入装置８ａの位置と最初の加工に使用する工具６との位置が近く、また最後の加工に使用する工具６の位置と搬出サイクルの開始時における搬入装置８ａとの位置が近いため、搬入サイクル満了位置から工作物１８の加工を開始する位置までの搬入装置８ａの移動時間及び工作物１８の加工終了位置から搬出サイクルを開始する位置までの搬出装置８ｂの移動時間を短縮することができた。
本発明の実施例２を図５及び図６に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｂは、搬入装置８ａのサドル４に回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付け、搬出装置８ｂのサドル４に工具６を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図６の（ｄ）〜（ｆ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と工具６を示したものである。そして、図６の（ｄ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図６の（ｅ）左側に、回転工具７により工作物１８を加工する状態を示し、右側に次の加工に備えて工具６を待機させた状態を示した。さらに図６の（ｆ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側にハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例２の竪型工作機械１ｂにおいて、回転工具７によって加工する場合は、主軸９ａにより工作物１８の角度位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく工作物１８を加工し、工具６によって加工する場合は、主軸９ａを回転させながら加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
本発明の実施例３を図７及び図８に示して説明する。実施例２の竪型工作機械１ｃは、搬入装置８ａ及び搬出装置８ｂの両方のサドル４に、回転駆動機構７ａによって駆動する回転工具７を取り付けた点で実施例１と異なるだけである。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
図８の（ｇ）〜（ｉ）はいずれも、左側に搬入装置８ａの把持具５と回転工具７を示し、右側に搬出装置８ｂの把持具５と回転工具７を示したものである。そして図８の（ｇ）の左側に、供給コンベア１２上において工作物１８を把持する状態を示し、右側に、把捉機構９上において工作物１８を把持する状態を示した。
また図８の（ｈ）に、搬入装置８ａの回転工具７と搬出装置８ｂの回転工具７により、工作物１８を同時に加工する状態を示した。さらに図８（ｉ）の左側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を把捉機構９上に置く状態を示し、右側に、ハンド５ｂを開放して工作物１８を排出コンベア１４上に置く状態を示した。
実施例３の竪型工作機械１ｃでは、主軸９ａにより工作物１８の平面位置を割り出し、主軸９ａを回転させることなく、回転工具７によって工作物１８を加工する。その他については、実施例１と同じ説明になるので、重複した記載を避け省略する。
上記各実施例では、搬入装置８ａと搬出装置８ｂの両方に刃物を取り付けた実施例を記載したが、一方に刃物を取り付け他方に芯押台センタを取り付けると、センタリングしながら加工することが可能になり、長尺な工作物の加工に適したＮＣ竪型工作機械とすることができる。また、垂直軸を中心として回転する回転工具７ではなく、水平軸を中心として回転する回転工具を取り付けたＮＣ竪型工作機械とすることもできる。
本発明は、工作機械を製造販売する産業だけでなく機械加工品を製造する産業においても利用される。
１ａ：竪型工作機械 １ｂ：竪型工作機械 １ｃ：竪型工作機械
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
２ ：Ｘ軸移動機構 ２ａ：Ｘ軸駆動機構 ３ ：Ｚ軸移動機構
３ａ：Ｚ軸駆動機構 ４ ：サドル ５ ：把持具
５ａ：昇降機構 ５ｂ：ハンド ６ ：工具
７ ：回転工具 ７ａ：回転駆動機構 ８ａ：搬入装置
８ｂ：搬出装置 ９ ：把捉機構 ９ａ：主軸
９ｂ：チャック １１ ：コラム １２ ：供給コンベア
１４ ：排出コンベア １５ ：Ｘ軸レール １６ ：Ｚ軸レール
１８ ：工作物 ２１ ：Ｘリニア軸受 ２２ ：Ｚリニア軸受
Claims (8)
- 工作物の把捉機構と、前記把捉機構の上側に取り付けた、水平方向たるＸ軸方向への移動機構であるＸ軸移動機構を設け、また前記Ｘ軸移動機構に取り付けた、垂直方向たるＺ軸方向への移動機構であるＺ軸移動機構を２式設け、２式の前記Ｚ軸移動機構にそれぞれサドルを取り付け、２式の前記サドルをＺ軸方向に個別に移動可能に構成し、
前記Ｘ軸移動機構は、２式の前記Ｚ軸移動機構を個別に移動させるＸ軸駆動機構を有するものとし、また前記サドルにそれぞれ工作物の把持具を取り付けることにより、前記Ｚ軸移動機構、前記サドル及び前記把持具を有する搬入出装置を２式設け、さらに前記サドルに工具を取り付けたことを特徴とする竪型工作機械。 - 工作物の把捉機構と、前記把捉機構の上側に、Ｘ軸方向に個別に移動可能、かつ、Ｚ軸方向に個別に移動可能なサドルを２式設け、さらに、２式の前記サドルに工作物の把持具をそれぞれ取り付けることにより、前記サドル及び前記把持具を有する搬入出装置を２式設けると共に、前記サドルに工具を取り付けたことを特徴とする竪型工作機械。
- 請求項１又は請求項２のいずれかに記載した竪型工作機械であって、水平に設けた１式のＸ軸レールと、垂直に設けたレールであって前記Ｘ軸レールを個別に走行する２式のＺ軸レールと、２式の前記Ｚ軸レールにそれぞれ設けたサドルであって、前記Ｚ軸レールを個別に走行可能なサドルを有するものとし、
前記Ｘ軸レール及び２式のＸ軸駆動機構とで２式のＸ軸移動機構を構成すると共に、前記Ｚ軸レール及びＺ軸駆動機構を有するＺ軸移動機構を２式設けたことを特徴とする竪型工作機械。 - 請求項１〜請求項３のいずれかに記載した竪型工作機械であって、２式の前記搬入出装置において、前記把持具に対して前記把捉機構に近い側に工具を取り付けたことを特徴とする竪型工作機械。
- 請求項１〜請求項４のいずれかに記載した竪型工作機械であって、前記把捉機構を垂直軸を中心として回転可能な構成としたことを特徴とする竪型工作機械。
- 請求項１〜請求項５のいずれかに記載した竪型工作機械であって、２式の前記搬入出装置の内の、一方を搬入装置とし他方を搬出装置とし、前記搬入装置においては前記把持具に対して工具を搬出装置側に取り付け、かつ、前記搬出装置においては前記把持具に対して工具を搬入装置側に取り付けたことを特徴とする竪型工作機械。
- 請求項６に記載した竪型工作機械であって、工作物の加工工程において最初に使用する工具を前記搬入装置に取り付け、加工工程において最後に使用する工具を前記搬出装置に取り付けたことを特徴とする竪型工作機械。
- 請求項１〜７のいずれかに記載した竪型工作機械であって、主軸を有する把捉機構の構成、又は、割出テーブルを有する把捉機構の構成の内の、いずれかの構成としたことを特徴とする竪型工作機械。
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|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131010 |