JP2016074062A - ワーク供給装置及び工作機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】ワークの加工中に、加工領域を閉塞し、加工領域からの切削液等の飛散等を抑制した状態で、加工領域外のワークの補給領域において次に加工を行うワークの補給を行うことができるワーク供給装置等を提供する。
【解決手段】工作機械100を、ワークWの加工室2とローダ室3と開口部5を有する仕切壁4と主軸10と主軸10にワークWを供給するワーク供給装置30とワークWを搬送する搬送装置20と加工終了後のワークWを排出する排出装置40とを備えて構成する。ワーク供給装置30は、ワーク保持部31と移動機構32とカバー部材33とコイルばね333とを備える。加工室2でワークWの加工中に、ローダ室3内でワーク保持部31がワークWを保持できるように、コイルばね333でカバー部材33を押圧付勢し、カバー部材31で開口部5を閉塞する。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動旋盤等の工作機械にワークを供給するワーク供給装置及びこのワーク供給装置を備えた工作機械に関する。
自動旋盤等の工作機械では、ワーク(加工素材)を加工する加工領域にワークを供給するワーク供給装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1のワーク供給装置(ローダ装置)では、加工領域の外部において補給されたワークを保持したローダヘッドが、加工領域を被覆する機体カバーに設けた開口部から加工領域に進入し、ワークを工作機械の主軸に受け渡して供給している。ローダヘッドの移動手段には、開口部を閉塞可能な遮蔽板が設けられ、ローダヘッドが加工領域に位置している間は遮蔽板が開口部を塞ぐことで、加工領域に充満している切削液の蒸気およびミストが開口部から加工領域外へ飛散するのを防止可能となっている。
ワークの受け渡しが完了してローダヘッドが加工領域から出ると、遮蔽板も開口部から離れて開口部が開口するため、機体カバーには開口部を開閉自在なシャッタを閉塞板とは別個に設けている。そして、ワークの供給後にシャッタにより開口部を閉じることで、ワークの加工中に開口部から切削液やその蒸気等が加工領域外に飛散するのを防止している。
特開2014−54676号公報
しかしながら、上記従来技術では、遮蔽板とは別個にシャッタを設け、さらにシャッタの開閉装置を設けているため、シャッタや開閉装置の設置空間や作動空間を確保する必要がある。そのため、工作機械の大型化を招くとともに、部品点数や組み付け工数も多くなる。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ワークの加工中に、加工領域を閉塞し、前記加工領域からの切削液等の飛散等を抑制した状態で、前記加工領域外のワークの補給領域において次に加工を行うワークの補給を行うことができるワーク供給装置を提供することを目的とする。
本発明に係るワーク供給装置は、ワークの補給領域及び加工領域を有する工作機械に対して供給する前記ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワーク保持手段を前記補給領域と前記加工領域との間で移動させる移動手段とを備え、前記ワーク保持手段が、前記補給領域と前記加工領域とを隔てる仕切り部材に設けられた開口部を通って前記両領域間を出入りして、前記工作機械との間で前記ワークの受け渡しを行うワーク供給装置において、前記ワーク保持手段と一体的に移動し、該ワーク保持手段が前記補給領域内に移動したときに前記開口部を閉塞するカバー部材と、前記カバー部材を前記開口部の閉塞方向に付勢する付勢手段とを備え、該付勢手段が、前記加工領域で前記ワークの加工が行われている状態で、前記ワーク保持手段が前記補給領域で前記ワークを保持することができるように、前記カバー部材を、前記仕切り部材側に押圧して前記開口部を閉塞させるように構成されたこと、を特徴とする。
また、本発明に係る工作機械は、上述のようなワーク供給装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ワークの加工中に、加工領域を密閉状態で閉塞し、ワーク加工中の加工領域から補給領域への切削液等の飛散等を抑制した状態で、前記加工領域外のワークの補給領域において次に加工を行うワークの補給を行うことができる簡易な構成のワーク供給装置を提供することができる。また、このようなワーク供給装置を備えることで、ワーク加工中の切削液等の飛散が効果的に抑制される、より簡易で小型の工作機械を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るワーク供給装置を備えた工作機械の概略的な外観を示す斜視図である。 図1に示したワーク供給装置の主要部分を示す拡大斜視図である。 図1に示したワーク供給装置の排出装置の主要部分を示す拡大斜視図である。 図1に示したワーク供給装置の作動図であり、カバー部材が開口部を閉塞し、ワーク保持部がローダ室側に位置している状態を示す。 図1に示したワーク供給装置の作動図であり、ワーク保持部のハンドでワークを保持した状態を示す。 図1に示したワーク供給装置の作動図であり、ワークを保持したワーク保持部が加工室内に進入した状態を示す。 図1に示したワーク供給装置の移動機構の概略を示す平面図である。
以下、本発明に係るワーク供給装置を備えた工作機械(自動旋盤)の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態のワーク供給装置を備えた自動旋盤の概略的な外観を示す斜視図である。なお本実施形態の工作機械は、カバーで被覆されているが、図1では、内部構造の視認を容易とするため、一部カバーの図示を省略している。
図1に示すように、本自動旋盤100は、装置本体1内に主軸10が配置されている。主軸10には、ワークWを把持するチャック11が設けられている。主軸10は、主軸台12に回転可能に支持されている。本実施形態では、主軸軸線Cに沿った方向をZ軸方向、Z軸方向に直交する水平方向をX軸方向、Z軸方向及びX軸方向に直交する上下方向をY軸方向とする。主軸10に対応して、工具を保持するタレット13を備えた刃物台14(図2参照)がX、Y、Z軸方向に移動自在に設けられている。
装置本体1には、主軸10の先端側が配置されるワークWの加工を行う加工室(加工領域)2が設けられ、加工室2に隣接して、ワークWの搬送装置20及びワークWを主軸10に供給するワーク供給装置30を備えたローダ室(補給領域)3が設けられている。
ローダ室3は、搬送装置20により搬送されるワークWをワーク供給装置30が受け取って保持する領域である。加工室2は、主軸10に把持されたワークWに対して刃物台14で選択された工具によって切削等の加工が行われる領域である。ワークWの加工時には、加工点付近に切削液が供給されるため、加工室2内では切削液が飛散するとともに、その蒸気やミストが充満している。
このような切削液や蒸気、ミスト等がローダ室3内に飛散するのを防止するため、ローダ室3と加工室2とは、仕切壁4によって隔絶されている。図2に示されるように、仕切壁4には、ワーク供給装置30のワーク保持部(ワーク保持手段)31がローダ室3と加工室2とを出入りする開口部5が設けられている。
搬送装置20は、搬送用コンベア装置21と、該搬送用コンベア装置21及びワーク供給装置30の間に配置された受渡装置22とを備えている。搬送用コンベア装置21は、装置本体1外からローダ室3内へワークWを搬送する装置であり、ワークWを載置して搬送するベルトコンベア23、及び該ベルトコンベア23を回転駆動する駆動機構24等から構成される。
受渡装置22は、搬送用コンベア装置21によりローダ室3内に搬送されてくるワークWをワーク供給装置30に受け渡す装置であり、開閉自在に駆動される一対のハンド25、該ハンド25が設けられた支持台26、及びハンド25とともに支持台26を搬送装置20とワーク供給装置30との間で旋回させる旋回機構27等から構成される。
受渡装置22は、一対のハンド25を開作動し、図4に二点鎖線で示すように、旋回機構27によって支持台26を、両ハンド25が水平状態となるように、搬送用コンベア装置21の方向に旋回させることで、開状態の両ハンド25の間にワークWを挿入する。このワークWの挿入状態で両ハンド25を閉動作することで搬送用コンベア装置21上のワークWを保持する。次に、受渡装置22は、ワークWを保持した状態で、図4に実線で示すように旋回機構27によって支持台26を、両ハンド25が垂直状態となるように、ワーク供給装置30の方向に90度旋回させることで、ワーク供給装置30がワークWを保持する所定の位置(保持位置)にワークWを配置する。
ワーク供給装置30は、図2に示すように、ワークWを保持するワーク保持部31と、該ワーク保持部31をワークWの保持位置及び主軸10への受け渡し位置に移動させる移動機構(移動手段)32と、仕切壁4の開口部5を開閉するカバー部材33とを備えている。
ワーク保持部31は、ベース板34と、該ベース板34に固定されたアーム部35と、該アーム部35の一端に設けられたローダヘッド36とを備えている。
ローダヘッド36には、開閉自在に駆動される一対のハンド37が設けられている。開状態の一対の両ハンド37の間にワークWを挿入し、両ハンド37を閉動作することによって、ワークWを両ハンド37で挟持して保持することができる。
カバー部材33は、加工室2側に配置され、加工室2の内側から開口部5を被覆して閉塞する。カバー部材33は、仕切壁4の開口部5の開口面積よりも広い面積を有し、開口部5を気密的及び液密的に密閉可能に形成されている。この密閉性や互いの接続性を向上させるため、カバー部材33及び開口部5の対向面に嵌合用のフランジを設けたり、シール部材等を配置したりすることもできる。カバー部材33の開口部5側の面には、ローダ室3の方向に突出する複数のシャフト331がZ軸方向に平行に設けられている。カバー部材33が開口部5を閉塞したときに、図4に示すように、シャフト331が開口部5からローダ室3側に突出し、その先端がローダ室3内に設けられた板状のストッパ6に突き当たり、カバー部材33を仕切壁4に当接した状態で位置決めするように形成されている。
また、シャフト331には、ワーク保持部31のベース板34の両側に設けられたフランジ341に一体的に設けられたカラー342が挿通され、カバー部材33に対してベース板34が相対的に進退動可能に連結されている。シャフト331の先端付近の外周に装着した受け332とベース板34との間には、付勢手段としてのコイルばね333が、シャフト331に外嵌されて装着されている。該コイルばね333により、図4に示すように、通常はカラー342がカバー部材33に押圧されるように、ワーク保持部31がカバー部材33と近接する位置に押圧付勢されている。
移動機構32は、図7に示すように、Z軸方向に平行に配置されたシャフト321と、該シャフト321をZ軸方向に進退動させるスライド機構322と、該シャフト321を回転させる回転機構323とを備えている。シャフト321の一端には、ワーク保持部31のベース板34が一体的に固定されている。シャフト321の他端側は、ブラケット324に一体的に固定されたスリーブ325内に挿入され、ブラケット324側で回転可能に支持されている。
スライド機構322は、Z軸方向に平行かつシャフト321と並列に設置されたリニアガイド3221とスライドアクチュエータ3222とを備えている。リニアガイド3221には、Z軸方向に延出するスライドレール3223が設けられ、該スライドレール3223に、スライド子3224を介してブラケット324がスライド移動自在に支持されている。またブラケット324は、スライドアクチュエータ3222に設けられたスライダ3225に一体的に固定されている。回転機構323は、ブラケット324に一体的に取り付けられたシリンダ3231を備え、該シリンダ3231のシリンダ軸3232が、シャフト321に連結されている。
上記構成の移動機構32において、スライド機構322のスライダ3225をZ軸方向に移動駆動することによって、ブラケット324と一体的にシャフト321が、リニアガイド3221に案内されてZ軸方向に移動する。また、回転機構323のシリンダ3231を駆動し、シリンダ軸3232を進退駆動することによって、シャフト321を軸線を中心に回転させることができる。
以上のようなスライド機構322の制御により、ワーク保持部31は開口部5を通過して加工室2とローダ室3とを出入りする。一方、カバー部材33は加工室2内のみを進退動してローダ室3側には移動することがなく、ワーク保持部31がローダ室3側に移動すると、カバー部材33は仕切壁4に突き当たって移動を停止する。この停止後、スライド機構322をさらに作動させることで、コイルばね333の付勢力に抗してワーク保持部31をZ軸に沿ってワークWの保持位置の方向に移動させることができる。
そのため、ハンド37でワークWを保持し易い位置にワーク保持部31を自在に移動させることが可能となる。例えば、製造誤差等でワークWの軸線方向の長さにばらつきがある場合や、長さの異なる複数種のワークWの加工を行う場合であっても、ワークWの長さ等に応じてハンド37で保持し易い位置にワーク保持部31を移動させて、ワークWを容易に保持することが可能となる。
また、回転機構323によりシャフト321を回転させることで、カバー部材33とともにワーク保持部31をシャフト321の軸線を中心に回転させることができる。この回転により、ハンド37に保持されたワークが加工室2内の主軸10に対向する位置と、ワーク保持部31が開口部5を通過でき、ローダヘッド36が、ローダ室3内で受渡装置22が保持するワークWに対向する位置とに、カバー部材33とワーク保持部31を一体的に揺動させることが可能となっている。
また装置本体1には、加工後のワークWを装置本体1外に排出する排出装置40が設けられている。排出装置40は、図3に示すように、主軸10から排出されるワークWを受け取るカゴ状のワーク受部41と、該ワーク受部41から渡されるワークWを外部に移送する排出用コンベア装置42とを備えている。ワーク受部41は、Z軸に平行な軸を中心軸として回転可能に仕切壁4側に軸支されている。排出用コンベア装置42は、ベルトコンベア43と、該ベルトコンベア43を部分的に覆うフード44と、ベルトコンベア43を回転駆動する駆動機構45とを備えている。
主軸10でのワークWの加工が終了すると、図3に実線で示すように、ワーク受部41が主軸10の方向に揺動し、主軸10に保持されたワークWの下方で待機する。次に、主軸10のチャック11が開動作するとともに主軸10内に設けられたイジェクタ装置等が作動して、ワークWを主軸10から押し出すことで、ワークWがワーク受部41内に落下する。
ワークWを収容した状態で、図3に二点鎖線で示すように、ワーク受部41が軸支部を回転軸としてフード44の方向に揺動し、フード44に開口した投入口441からフード44内にワークWを投入する。フード44内に投入されたワークWは、ベルトコンベア43によって装置本体1外に移送され、ワーク回収部等に排出される。
以下、ワーク供給装置30によって行われる主軸10に対するワーク供給動作を、図4〜図6の作動図を参照しながら説明する。これらの図では、説明を容易とするために、移動機構32の回転機構323、スライド機構322等の記載を省略している。
図4は、ワーク供給装置30のカバー部材33によって仕切壁4の開口部5を被覆して閉塞している状態を示す。図4に示すように、ワーク保持部31がローダ室3側に移動し、カバー部材33に突出したシャフト331の先端が、ローダ室3のストッパ6に突き当たると、カバー部材33は仕切壁4に突き当たって移動を停止し、開口部5を閉塞した状態で位置決めされる。ワーク保持部31は、コイルばね333によってカバー部材33側に押圧付勢されている状態で、ローダ室3内に配置される。
また、シャフト331がストッパ6に突き当たることで、カバー部材33が仕切壁4に密着するように位置決めされて開口部5を閉塞するため、カバー部材33を仕切壁4に密着させる力を、カバー部材33の仕切壁4との当接部分の他、シャフト331側で受けることができ、カバー部材33側に過大な負荷をかけることなく、ローダ室3及び加工室2間の密閉性が保持されている。したがって、カバー部材33によって開口部5を閉塞した状態で、切削液等が加工室2からローダ室3内に飛散するのを防止しながら、加工室2内で、主軸10に把持されたワークWの加工を行うことができる。
一方、加工室2内でのワークWの加工中に、ローダ室3内で、搬送装置20の搬送用コンベア装置21によってワークWを搬送することによって、図4に示すように、搬送装置20の受渡装置22によって、ワークWを保持位置に配置することができる。
ワーク供給装置30では、受渡装置22からワークWを受け取るため、移動機構32のスライド機構322(図7参照)を駆動し、コイルばね333の付勢力に抗してワークWの方向にワーク保持部31を移動させる。図5に示すように、開状態の一対のハンド37の間にワークWが挿入されたら、ワーク保持部31の移動を停止させるとともに両ハンド37を閉動作することで、両ハンド37でワークWを保持する。次いで、受渡装置22の両ハンド25を開動作することで、受渡装置22からワーク保持部31へのワークWの受け渡しが行われる。
次に、スライド機構322により、一対のハンド37でワークWを保持した状態でワーク保持部31をカバー部材33の方向に移動させる。ローダ室3内において、ワークWの方向にワーク保持部31を移動させることによって、コイルばね333が縮状態となるため、コイルばね333の押圧付勢力により、受け332を介してシャフト331がストッパ6の方向に押圧付勢され、カバー部材33自体も開口部5を閉塞する方向に付勢される。そのため、カバー部材33が開口部5から離脱することはなく、開口部5の閉塞状態が保持され、ローダ室3及び加工室2間の密閉性が保持され、ローダ室3内において、加工室2側からの切削液等の飛散が防止されたクリーンな環境状態で、搬送装置20から受渡装置22を介したワークWのワーク保持部31への補給を行うことができる。
加工室2でのワークWの加工及び排出が行われたら、ワーク供給装置30により、ワーク保持部31のハンド37で保持したワークWを主軸10へ受け渡す動作を行う。そのため、ワーク供給装置30は、移動機構32のスライド機構322を駆動し、ワークWを保持した状態でワーク保持部31を加工室2の方向に移動させる。この移動により、カバー部材33が開口部5から離れて加工室2の内部方向にワーク保持部31と一体的に移動し、ワーク保持部31が開口した開口部5から加工室2内に進入する。
図6に示すように、主軸10の前方にワークWが配置された状態で、ワーク保持部31の移動を停止し、回転機構323(図7参照)によりシャフト321とともにワーク保持部31を揺動させることで、ローダヘッド36を、ワークWが主軸10に対向するように配置させることができる。
次に、Z軸方向においてワーク保持部31を主軸10の方向に移動させ、開状態のチャック11内にワークWを挿入する。この挿入状態で、主軸10のチャック11を閉動作し、ワーク保持部31の一対のハンド37を開動作させることで、主軸10にワークWを受け渡す。その後、Z軸方向においてワーク保持部31を主軸10から離れる方向に移動させた後、ワーク保持部31を先の回転方向とは反対方向にシャフト321とともに揺動させ、ワーク保持部31を、開口部5を通過できる姿勢に位置決めする。
以上の動作によってワーク供給装置30から主軸10へのワークWの供給が完了すると、ワーク供給装置30は、スライド機構322によって、開口部5からワーク保持部31をローダ室3内に移動させ、図4に示すようにカバー部材33によって開口部5を閉塞する。
その後、加工室2内では、刃物台14の刃物によって主軸10に把持されたワークWの加工が行われる。開口部5がカバー部材33により閉塞され、ローダ室3及び加工室2間の密閉性が保持されているため、加工時の切削液やその蒸気、ミスト等がローダ室3側に飛散するのを防止することができる。
また、カバー部材33によって開口部5を密閉閉塞した状態で、加工室2でワークWの加工を行いつつ、ローダ室3内ではワーク保持部31によって次に主軸10に受け渡すワークWを予め保持させることができる。したがって、加工終了後は、主軸10へのワークWの受け渡しをより迅速に行うことができる。
以上、本実施形態のワーク供給装置30を備えた自動旋盤100によれば、ワークWの加工中に、ローダ室3及び加工室2間を密閉状態で閉塞し、ワーク加工中の加工室2からローダ室3への切削液等の飛散を防止することができる。また、カバー部材33によって開口部5の密閉性が担保できるため、従来のようにワークWの加工中に開口部5を閉塞するシャッタやその駆動手段を設ける必要がない。そのため、シャッタやその駆動手段用のスペースを設ける必要がなく、部品点数や組み付け工数を低減し、ワーク供給装置30や自動旋盤100の簡易化が可能となるとともに小型化も可能となる。さらに、ワークWの加工と並行してワーク保持部31によるワークWの保持を行うことができ、主軸10へのワークWの供給動作に係る時間を短縮することができ、ワーク供給の作業効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、カバー部材33に対してワーク保持部31を進退動可能に連結したことで、ワークWの軸線方向の長さにばらつきがある場合や、長さの異なる複数種のワークWの加工を行う場合でも、ワークWを保持することが可能となる。
また、コイルばね333の押圧付勢力により、カバー部材33が開口部5を閉塞する方向に押圧付勢されるため、ワーク保持部31が進退動しても、カバー部材33が開口部5から不測に離れることがなく、開口部5の閉塞状態を保つことができる。また、カバー部材33は、加工室2側に配置され、加工室2の内側から開口部5を被覆して閉塞する構成である。そのため、カバー部材33は、加工室2内のみを移動してローダ室3側には移動せず、カバー部材33に付着した切削液等がローダ室3内に落下するのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、カバー部材33を開口部5の閉塞方向に付勢する付勢手段は、ワーク保持部31が進退動しても、カバー部材33による開口部5の閉塞が解除されないように付勢することができれば、板ばねやねじりばね等、コイルばね333以外の押圧付勢手段を用いることもできる。また、ベース板34とカバー部材33との間に引っ張りばね(引っ張り発条)等の付勢手段を設けることで、引っ張り力によりカバー部材33を開口部5の閉塞方向に付勢するように構成することもできる。
2 加工室(加工領域) 3 ローダ室(補給領域) 4 仕切壁(仕切部材)
5 開口部 10 主軸 30 ワーク供給装置
31 ワーク保持部(ワーク保持手段) 32 移動機構(移動手段)
33 カバー部材 333 コイルばね(付勢手段)
100 自動旋盤(工作機械)

Claims (4)

  1. ワークの補給領域及び加工領域を有する工作機械に対して供給する前記ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワーク保持手段を前記補給領域と前記加工領域との間で移動させる移動手段とを備え、
    前記ワーク保持手段が、前記補給領域と前記加工領域とを隔てる仕切り部材に設けられた開口部を通って前記両領域間を出入りして、前記工作機械との間で前記ワークの受け渡しを行うワーク供給装置において、
    前記ワーク保持手段と一体的に移動し、該ワーク保持手段が前記補給領域内に移動したときに前記開口部を閉塞するカバー部材と、
    前記カバー部材を前記開口部の閉塞方向に付勢する付勢手段とを備え、
    該付勢手段が、前記加工領域で前記ワークの加工が行われている状態で、前記ワーク保持手段が前記補給領域で前記ワークを保持することができるように、前記カバー部材を、前記仕切り部材側に押圧して前記開口部を閉塞させるように構成されたこと、を特徴とするワーク供給装置。
  2. 前記ワーク保持手段は、前記カバー部材に対して相対的に進退動可能に該カバー部材に連結されるとともに、前記付勢手段により前記カバー部材と近接する方向に付勢され、
    前記カバー部材が前記開口部を閉塞した状態で、前記ワーク保持手段が前記付勢手段の付勢力に抗して前記補給領域内を移動し、該補給領域に配置された前記ワークを保持することを特徴とする請求項1に記載のワーク供給装置。
  3. 前記カバー部材が、前記加工領域内に配置されるとともに前記開口部の開口面積よりも大きな面積で形成され、前記カバー部材が前記加工領域の内部側から前記開口部を被覆して閉塞することを特徴とする請求項2に記載のワーク供給装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載のワーク供給装置を備えたことを特徴とする工作機械。
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