JP4651878B2 - 工作物搬送装置および加工システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸が略鉛直方向の軸線を有し主軸先端のチャックにより工作物の授受および搬送を行う主軸移動型立形工作機械、または、この主軸移動型立形工作機械を複数台並設した加工システムにおける工作物搬送装置に関するものであり、詳しくは、搬送ローダが簡素な構成となり全体の構成も簡素なものとすることができる工作物搬送装置、および、その工作物搬送装置を使用した加工システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主軸が水平方向を向いている通常の旋盤を用いた加工システムにおいては、旋盤のスプラッシュガードの上方に走行路を設け、その走行路上に工作物把持部材を備えた走行体を走行させて工作物を搬送し、未加工の工作物を旋盤に搬入するとともに、加工済みの工作物を旋盤から搬出することが従来から行われている。このような工作物搬送装置は、特開２０００−２４６５７９号公報、特開平７−２５１３４６号公報等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、旋盤上方の走行路に工作物把持部材を備えた走行体を走行させて工作物を搬送する工作物搬送装置では、旋盤の主軸およびチャックが水平方向を向くように設置されているため、搬送ローダの工作物把持部材と旋盤のチャックとの間で工作物を受け渡すために、搬送ローダに旋回部や直線移動部等の可動機構を必要とした。このため、工作物搬送装置、特に搬送ローダの構成が複雑となり、信頼性の低下やコストの上昇を招くという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、主軸移動型立形工作機械、または、この主軸移動型立形工作機械を複数台並設した加工システムにおいて、搬送ローダが簡素な構成となり全体の構成も簡素なものとすることができる工作物搬送装置、および、その工作物搬送装置を使用した加工システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の工作物搬送装置は、下端にチャックを備えた主軸を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械に工作物を搬送するための工作物搬送装置であって、前記主軸移動型立形工作機械の上方の空間部に、前記第２の方向と平行に延設された案内部材と、前記案内部材に前記第２の方向に移動可能に設けられた走行本体と、前記走行本体に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材と、前記主軸の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャックとの間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台とを有し、前記案内部材は、前記工作物把持部材の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材と前記工作物載置台との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである。
【０００６】
また、上記の工作物搬送装置において、前記主軸移動型立形工作機械は、前記主軸支持体が工作物の加工を行うための加工領域に移動したときには、前記工作物載置台の上方が開放され、前記工作物把持部材と前記工作物載置台との間で工作物を授受可能となるものであることが好ましい。
【０００７】
また、上記の工作物搬送装置において、前記工作物載置台は、未加工の工作物を載置する未加工工作物載置部と、加工済みの工作物を載置する加工済工作物載置部とを備えたものであることが好ましい。
【０００８】
また、上記の工作物搬送装置において、前記走行本体には、複数の前記工作物把持部材が昇降移動可能に設けられており、前記工作物把持部材は、前記工作物載置台との間で未加工の工作物および加工済みの工作物の授受をほぼ同時に行うことが可能なものであることが好ましい。
【０００９】
また、上記の工作物搬送装置において、未加工の工作物を載置する第１の載置部と、加工済みの工作物を載置する第２の載置部とを有し、前記案内部材は、前記工作物把持部材が前記第１の載置部との間で工作物を授受可能な位置まで移動可能であり、かつ、前記工作物把持部材が前記第２の載置部との間で工作物を授受可能な位置まで移動可能であるように延設されているものであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の加工システムは、下端にチャックを備えた主軸を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械が複数並設された加工システムであって、未加工の工作物を載置する第１の載置部と、加工済みの工作物を載置する第２の載置部と、前記主軸移動型立形工作機械の上方の空間部に、前記第２の方向と平行に延設され、前記第１の載置部および前記第２の載置部の上方まで延設された案内部材と、前記案内部材に前記第２の方向に移動可能に設けられた走行本体と、前記走行本体に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材と、複数の前記主軸移動型立形工作機械のそれぞれに対して設けられ、前記主軸の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャックとの間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台とを有し、さらに、複数の前記主軸移動型立形工作機械は、前記第２の方向に並ぶように配置されており、前記案内部材は、前記工作物把持部材の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材と前記工作物載置台との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである。
【００１１】
また、本発明の加工システムは、下端にチャックを備えた主軸を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械が複数並設された加工システムであって、未加工の工作物を載置する第１の載置部と、加工済みの工作物を載置する第２の載置部と、各前記主軸移動型立形工作機械の上方の空間部に、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に延設され、前記第１の載置部および前記第２の載置部の上方まで延設された案内部材と、前記案内部材に前記第３の方向に移動可能に設けられた走行本体と、前記走行本体に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材と、複数の前記主軸移動型立形工作機械のそれぞれに対して設けられ、前記主軸の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャックとの間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台とを有し、さらに、複数の前記主軸移動型立形工作機械は、前記第３の方向に並ぶように配置されており、前記案内部材は、前記工作物把持部材の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材と前記工作物載置台との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の加工システムの例を示す平面図である。この加工システムには、複数の主軸移動型立形工作機械１，１ａが並設されている。主軸移動型立形工作機械１，１ａはほぼ同じ構成の工作機械であるが、主軸移動型立形工作機械１は第１工程の加工を行い、主軸移動型立形工作機械１ａは第２工程の加工を行う。図２は、この加工システムを図１における右側から見た側面図である。工作機械としては鉛直方向に主軸軸線を有する立て旋盤の場合の例である。
【００１３】
主軸移動型立形工作機械１，１ａは両者ともほぼ同じ構成であるから、主軸移動型立形工作機械１の構成について説明する。主軸移動型立形工作機械１は、ベッド２に刃物台２３が設けられている。刃物台２３には割り出し回転可能なタレット２１が設けられており、タレット２１の外周部には外径加工用バイト、内径加工用工具等の加工工具が保持されている。また、主軸移動型立形工作機械１には、後述の直交する２方向（Ｘ，Ｚ軸方向）に移動可能に主軸台４が設けられている。主軸台４には鉛直方向（Ｚ軸方向）の回転軸線を有する主軸５が回転可能に軸支されており、主軸５の下端にはチャック６が設けられている。チャック６はチャックシリンダ２８の駆動力により把持爪が開閉動作する。また、主軸５は、ビルトイン型の主軸モータ（図示せず）によって所望の回転速度に回転制御される。
【００１４】
主軸５の回転軸線と平行な方向（Ｚ軸方向）と直交する水平方向（Ｘ軸方向）に沿って、Ｘ軸ガイドレール１１が設けられており、Ｘ軸ガイドレール１１上にはサドル１２がＸ軸方向に移動可能に設けられている。Ｘ軸ガイドレール１１は、ベッド２の後部側に設けられている。なお、ベッド２は、工作物授受領域１８側に張り出した部位を別体に形成し、ボルト等の固定部材で固定したものであってもよい。
【００１５】
サドル１２は、Ｘ軸用サーボモータ２９により歯付プーリ・歯付ベルト機構（図示せず）を介して回転駆動されるＸ軸送りねじ１３、ナット１４によりＸ軸ガイドレール１１に案内されてＸ軸方向に移動される。サドル１２にはＺ軸ガイドレール１２１によりＺ軸方向に移動可能に主軸台４が設けられており、Ｚ軸用サーボモータ２６によってＺ軸送りねじ（図示せず）を回転駆動することにより主軸台４をＺ軸方向に移動する。これにより、主軸５および主軸台４はＸ，Ｚ軸方向に移動可能となっている。主軸５をＮＣ（数値制御）装置１５により回転制御するとともに、主軸台４をＸ，Ｚ軸方向に移動制御して、チャック６に把持した工作物をタレット２１に保持した加工工具により加工する。
【００１６】
加工中に主軸台４が移動する領域は加工領域１７として、カバー、スプラッシュガードに覆われている。そして、この加工領域１７に隣接して、工作物授受領域１８が設けられている。主軸台４および主軸５は、加工領域１７と工作物授受領域１８との間を相互に移動できる。また、主軸台４が加工領域１７にあるときには、加工領域１７と工作物授受領域１８との間は仕切手段により遮蔽されている。すなわち、加工中は切削屑や切削油剤等が工作物授受領域１８に漏れ出ないようにされている。
【００１７】
主軸移動型立形工作機械１の工作物授受領域１８には、工作物載置台３が設置されている。工作物載置台３の上面には、未加工の工作物を載置する未加工工作物載置部３１および加工済みの工作物を載置する加工済工作物載置部３２が設けられている。工作物載置台３の上面と、未加工工作物載置部３１および加工済工作物載置部３２との間には、各載置部について少なくとも３本の圧縮ばね等が設けられており、これらの載置部が所定量の上下移動、水平移動および傾斜動作を行うことが可能となっている。また、これによりチャック６との間で工作物の授受を行う際に、工作物をチャック６に押し付けることができる。さらに、未加工の工作物にある軸線方向の寸法差を吸収することができる。
【００１８】
未加工工作物載置部３１および加工済工作物載置部３２は主軸５のＸ軸方向の移動軌跡上に配置されており、Ｘ軸ガイドレール１１はＸ軸方向に工作物載置台３の位置まで延びている。すなわち、主軸５は未加工工作物載置部３１および加工済工作物載置部３２の直上位置に移動可能である。主軸５がこの位置まで移動可能であるから、チャック６と未加工工作物載置部３１および加工済工作物載置部３２との間で工作物の授受を行うことができる。未加工工作物載置部３１から受け取った未加工の工作物は加工領域１７に移動して加工され、加工が終了した工作物は加工済工作物載置部３２に戻される。
【００１９】
主軸台４が加工領域１７に移動したときには、工作物載置台３の上方は開放された状態となり、工作物載置台３と工作機械外部との間の工作物の移動を容易に行うことができる。すなわち、後述の工作物搬送装置７によって、未加工工作物を搬入して未加工工作物載置部３１上に載置したり、加工済工作物載置部３２上の加工済工作物を外部に搬出したりすることができる。
【００２０】
主軸移動型立形工作機械１のベッド２の背面側には、主軸移動型立形工作機械１の動作を制御するためのＮＣ装置１５が取付部材１９を介して設けられている。ＮＣ装置１５は背面側に保守用の開閉ドアが設けられている。
【００２１】
主軸移動型立形工作機械１ａの構成は、主軸移動型立形工作機械１とほぼ同じであるから、詳しい説明は省略する。主軸移動型立形工作機械１ａの工作物授受領域には工作物載置台３ａが設置されており、工作物載置台３ａの上面には未加工工作物載置部３１ａおよび加工済工作物載置部３２ａが設けられている。主軸台４ａは未加工工作物載置部３１ａおよび加工済工作物載置部３２ａの直上位置まで移動可能であり、チャックとこれらの工作物載置部との間で工作物の授受を行うことができる。主軸台４ａが加工領域に移動したときには、工作物載置台３ａの上方は開放された状態となり工作物の搬出入が可能となる。
【００２２】
主軸移動型立形工作機械１，１ａに対して工作物の搬入および搬出を行うために、工作物搬送装置７が設けられている。工作物搬送装置７の案内部材７１は、主軸台４，４ａの上方に各工作機械にまたがって延設されている。案内部材７１は、支柱部材７０によって支持され、各工作機械が並設されている方向すなわちＸ軸方向と平行に延設されている。また、案内部材７１は、主軸台４，４ａと干渉することがないように、その高さが主軸台４，４ａの最大高さ（すなわち工作機械の最大高さ）よりも高くなるように設置されている。
【００２３】
案内部材７１には、Ｘ軸方向に２本のガイドレール７１１，７１２が設けられている。そして、このガイドレール７１１，７１２には走行本体７２，７３に固定されたスライド本体が移動可能に設けられている。ガイドレール７１１，７１２とスライド本体とは直動ころがり案内を構成するものであり、案内部材７１に対して走行本体７２，７３が移動可能になっている。また、案内部材７１の上面にはＸ軸方向にラック７１３が設けられており、走行本体７２には走行用モータ７２５が設けられている。走行本体７２は、走行用モータ７２５によってラック・ピニオン機構等を介して駆動され、ガイドレール７１１，７１２に沿って走行する。走行本体７３も同様の駆動機構により走行する。
【００２４】
走行本体７２には、昇降用モータ７２４により昇降移動可能に昇降部材７２３が設けられている。詳しくは、走行本体７２にスライド本体７２８が固定され、昇降部材７２３にガイドレール７２９が固定されている。スライド本体７２８とガイドレール７２９とは直動ころがり案内を構成するものである。また、昇降部材７２３にはラック（図示せず）が設けられており、走行本体７２には昇降用モータ７２４が設けられている。すなわち、昇降部材７２３は昇降用モータ７２４によってラック・ピニオン機構等を介して駆動され、ガイドレール７２９と一体となって昇降する。
【００２５】
昇降部材７２３の下端部には、図３に示すように、２つの工作物把持部材７２１，７２２が設けられている。図３は、工作物把持部材７２１，７２２を示す正面図である。昇降部材７２３が２つの工作物把持部材７２１，７２２を備えているので、工作物載置台３の未加工工作物載置部３１に未加工工作物Ｗ１を搬入載置する動作と、加工済工作物載置部３２上の加工済工作物Ｗ２を把持搬出する動作を１回の昇降動作中に同時に、または、ほぼ同時に行うことができる。なお、２つの工作物把持部材７２１，７２２に各々昇降用モータを設け、それぞれが独立して昇降動作を行えるようにしてもよい。
【００２６】
走行本体７３にも同様に昇降移動可能に２つの工作物把持部材７３１，７３２が設けられている。工作物把持部材７２１，７２２，７３１，７３２は、圧力流体の供給によって把持爪が開閉動作を行い、工作物の把持および把持解除を行う。工作物載置台３，３ａがこれらの工作物把持部材７２１，７２２，７３１，７３２の移動軌跡上になるように、案内部材７１の位置が設定されている。
【００２７】
主軸移動型立形工作機械１の図１における右方には、ワークフィーダ８が設置されている。ワークフィーダ８には、複数の工作物載置部８１がチェーンによって連接され旋回可能に設けられている。各工作物載置部８１には、未加工の工作物が載置されている。各工作物載置部８１を順次所定の工作物授受位置Ａに停止させ、走行本体７２の工作物把持部材７２１によってその工作物を把持して搬送することができる。
【００２８】
主軸移動型立形工作機械１ａの図１における左方には、加工済みの工作物を一時貯留するための貯留装置９が設置されている。貯留装置９はワークフィーダ８と同様の構成であり、複数の工作物載置部９１がチェーンによって連接され旋回可能に設けられている。各工作物載置部９１は最初は何も載置されていない空の状態であり、空の工作物載置部９１を順次所定の工作物授受位置Ｂに位置決め停止させる。加工済みの工作物は、走行本体７３の工作物把持部材７３２によって搬送され工作物授受位置Ｂの空の工作物載置部９１上に載置される。
【００２９】
主軸移動型立形工作機械１と主軸移動型立形工作機械１ａとの間の位置には、工作物反転装置９０が設置されている。工作物反転装置９０は、主軸移動型立形工作機械１によって加工された中間工作物の上下の向きを反転させて、主軸移動型立形工作機械１ａにおける第２工程の加工の準備を行うものである。この工作物反転装置９０も、工作物把持部材７２１，７２２，７３１，７３２の移動軌跡上に配置されている。
【００３０】
以上のように、案内部材７１は、第１の載置部としてのワークフィーダ８、主軸移動型立形工作機械１、工作物反転装置９０、主軸移動型立形工作機械１ａ、第２の載置部としての貯留装置９のそれぞれの間で工作物を搬送可能となるように延設されている。なお、第１の載置部、第２の載置部は、工作物が載置可能な載置台であってもよい。その場合には、ロボット等の他の搬送手段や作業者などによって、工作物が載置されたり、取り出されたりすればよい。
【００３１】
次に、この加工システムにおける工作物の搬送動作を説明する。ここで、主軸移動型立形工作機械１は未加工工作物（素材）の一方の側に第１工程の加工を行い、主軸移動型立形工作機械１ａは第１工程の加工が終了した中間工作物の他方の側に第２工程の加工を行う。それぞれの工作機械では、第１工程および第２工程の加工が、並行してほぼ同時に行われているものとする。これらの主軸移動型立形工作機械１，１ａのそれぞれの加工時間は、なるべく差が少ない方が効率よく加工を行うことができ好ましい。
【００３２】
ここで、工作物載置台３の加工済工作物載置部３２には第１工程の加工が終了した中間工作物が載置され、工作物載置台３ａの加工済工作物載置部３２ａには第１工程および第２工程の両方の加工が終了した加工済工作物（完成品）が載置されているものとする。このような状態は、この加工システムにより工作物を連続加工している途中の状態を示している。
【００３３】
ワークフィーダ８の各工作物載置部８１には未加工工作物が載置されている。
未加工工作物が載置された工作物載置部８１は、工作物授受位置Ａに位置決めされる。工作物搬送装置７は、工作物把持部材７２１，７２２を搬送位置に上昇させ、走行本体７２を走行させる。工作物把持部材７２１が工作物授受位置Ａの上方位置となったら停止させる。
【００３４】
そして、工作物把持部材７２１，７２２を授受位置まで下降させ、工作物載置部８１上の未加工工作物を工作物把持部材７２１に把持させる。未加工工作物を把持した工作物把持部材７２１は、搬送位置まで上昇した後、走行本体７２により工作物載置台３の位置に移動される。それと同時に、ワークフィーダ８は、次の未加工工作物が載置された工作物載置部８１を工作物授受位置Ａに移動位置決めする。
【００３５】
次に、工作物把持部材７２１，７２２を授受位置まで下降させる。そして、工作物把持部材７２１を把持解除して工作物載置台３の未加工工作物載置部３１に搬送してきた未加工工作物Ｗ１を載置すると同時（または、ほぼ同時）に、加工済工作物載置部３２に載置されている加工済工作物Ｗ２（中間工作物）を工作物把持部材７２２により把持する。これは、図３に示された状態である。なお、工作物把持部材７２１，７２２と工作物載置台３との間の工作物授受動作は、主軸移動型立形工作機械１が工作物の加工を行っているとき、すなわち、主軸台４が加工領域１７側に移動しているときに行われる。
【００３６】
次に、工作物把持部材７２１，７２２を搬送位置まで上昇させ、工作物反転装置９０の位置まで移動させる。そして、工作物把持部材７２２，７２１を工作物反転装置９０との授受位置まで下降させるとともに、工作物把持部材７２２を把持解除して中間工作物を工作物反転装置９０に載置する。工作物反転装置９０は中間工作物の上下の向きを反転させる。
【００３７】
主軸移動型立形工作機械１の主軸台４は、第１工程の加工が終了した後、工作物授受領域１８に移動する。主軸台４のＺ軸方向、Ｘ軸方向の移動により、第１工程の加工が終了した中間工作物を加工済工作物載置部３２上に移動させた後、チャック６を把持解除して中間工作物を加工済工作物載置部３２に載置する。続いて、未加工工作物を載置している未加工工作物載置部３１上に移動し、チャック６で未加工工作物を把持する。このようにして未加工工作物を受け取ると、主軸台４は加工領域１７に移動し第１工程の加工を行う。
【００３８】
このとき、工作物把持部材７２１，７２２による工作物の搬送時間の方が、主軸移動型立形工作機械１による工作物への加工時間より短いことがほとんどであり、工作物把持部材７２１，７２２による工作物の搬送はほとんどの場合加工中に終了している。したがって、主軸移動型立形工作機械１が加工を終了したときには、未加工工作物載置部３１には既に次の未加工工作物が載置されている。すなわち、主軸移動型立形工作機械１は、加工領域１７内での加工と工作物授受領域１８での工作物授受動作とを連続して行うことができ、工作物の搬送による稼働率の低下は生じない。
【００３９】
一方、工作物反転装置９０には上下の向きが反転された中間工作物が載置されている。工作物搬送装置７は、工作物把持部材７３１，７３２を搬送位置に上昇させ、走行本体７３を工作物反転装置９０の位置まで走行させる。そして、工作物把持部材７３１，７３２を授受位置まで下降させ、工作物反転装置９０上の中間工作物を工作物把持部材７３１に把持させる。
【００４０】
中間工作物を把持した工作物把持部材７３１は、搬送位置まで上昇した後、工作物載置台３ａの位置まで移動する。そして、工作物把持部材７３１，７３２を授受位置まで下降させ、工作物把持部材７３１を把持解除して工作物載置台３ａの未加工工作物載置部３１ａに搬送してきた中間工作物を載置すると同時（または、ほぼ同時）に、加工済工作物載置部３２ａに載置されている加工済工作物を工作物把持部材７３２によって把持する。なお、工作物把持部材７３１，７３２と工作物載置台３ａとの間の工作物授受動作は、主軸移動型立形工作機械１ａが工作物の加工を行っているとき、すなわち、主軸台４ａが加工領域側に移動しているときに行われる。
【００４１】
次に、工作物把持部材７３１，７３２を搬送位置まで上昇させ、貯留装置９の位置まで移動させる。そして、工作物把持部材７３１，７３２を授受位置まで下降させるとともに、工作物把持部材７３２を把持解除して加工済工作物を工作物授受位置Ｂの空の工作物載置部９１に載置する。貯留装置９は、工作物載置部９１を旋回移動させ、次の空の工作物載置部９１を工作物授受位置Ｂに位置決めする。
【００４２】
主軸移動型立形工作機械１ａの主軸台４ａは、第２工程の加工が終了した後、工作物授受領域に移動する。主軸台４ａのＺ軸方向、Ｘ軸方向の移動により、第２工程の加工が終了した加工済工作物を加工済工作物載置部３２ａ上に移動させた後、チャックを把持解除して加工済工作物を載置する。続いて、中間工作物を載置している未加工工作物載置部（中間工作物載置部）３１ａ上に移動し、チャックに中間工作物を把持する。このようにして中間工作物を受け取ると、主軸台４ａは加工領域に移動し第２工程の加工を行う。
【００４３】
この状態は、以上の動作の説明の最初の状態に戻っている。このような一連の動作を繰り返すことにより、ワークフィーダ８に載置された未加工工作物を順次搬送して、未加工工作物に対して第１工程の加工、反転、第２工程の加工等の処理を連続して施すことができる。そして、ワークフィーダ８上の未加工工作物がなくなるまで連続して加工を行うことができる。
【００４４】
なお、第１工程の主軸移動型立形工作機械１と工作物把持部材７２１，７２２の動作は、第２工程の主軸移動型立形工作機械１ａと工作物把持部材７３１，７３２の動作と並行してほぼ同時に行われている。このように、第１工程および第２工程の加工を並行して行うことにより高能率の自動加工が可能となる。また、走行本体が２台設けられているため、走行本体７２がワークフィーダ８に未加工工作物を受け取りに行く動作と、走行本体７３が工作物反転装置９０に中間工作物を受け取りに行く動作をほぼ同時に実行でき、さらに、走行本体７２が工作物反転装置９０に中間工作物を渡しに行く動作と、走行本体７３が貯留装置９に加工済み工作物を渡しに行く動作をほぼ同時に実行でき、より高能率の自動加工が可能となっている。
【００４５】
このようにして、工作物搬送装置７によって、ワークフィーダ８上の未加工工作物が順次、主軸移動型立形工作機械１、主軸移動型立形工作機械１ａに搬送されて、それぞれ第１工程、第２工程の加工が施される。加工が終了した加工済み工作物は、工作物搬送装置７によって貯留装置９上に載置され貯留される。工作物の搬送が自動的に能率よく行われるために、高能率の自動運転を長時間連続して行うことが可能である。
【００４６】
なお、ここでは工作物搬送装置７が２台の走行本体７２，７３を備えているが、走行本体を１台としてもよく、または、３台以上の走行本体を備えるようにしてもよい。また、主軸移動型立形工作機械を２台並設した加工システムを示したが、主軸移動型立形工作機械は１台でもよく、または、３台以上並設するようにしてもよい。さらに、この例では、主軸移動型立形工作機械の一方で第１工程、他方で第２工程の加工を行うようにしたが、第１工程の加工を２台の工作機械で行い、第２工程の加工を１台の工作機械で行うというように、任意の工程配分とすることができる。
【００４７】
また、ここでは１台の走行本体に対して工作物把持部材を２つ設けているが、工作物把持部材は１つであってもよい。この場合の工作物載置台（未加工工作物載置部、加工済工作物載置部）との工作物授受動作を第１の主軸移動型立形工作機械を例にして説明する。工作物把持部材がワークフィーダから把持してきた未加工工作物を工作物載置台の未加工工作物載置部上方に搬送する。そして、工作物把持部材を授受位置に下降させ、把持解除して未加工工作物を未加工工作物載置部に載置する。次に、工作物把持部材を搬送位置に上昇させ、走行本体を移動させて工作物把持部材を加工済工作物載置部上方に位置させる。そして、工作物把持部材を授受位置に下降させ、加工済工作物載置部に載置されている中間工作物を把持する。次に、工作物把持部材を搬送位置に上昇させ、中間工作物を工作物反転装置に搬送する。
【００４８】
なお、ここでは工作物把持部材を昇降動作させる駆動部をモータおよびラック・ピニオン機構として説明を行っているが、モータの回転力をねじ機構等の他の機構で直線運動に変換して昇降動作させるものであってもよく、または、流体圧シリンダやリニアモータ等によって昇降動作させるものでもよい。すなわち、工作物把持部材を昇降動作させる駆動部は、工作物把持部材を昇降移動および位置決めできるものであればよい。
【００４９】
駆動部に流体圧シリンダを使用したものでは、工作物把持部材を搬送位置（上昇位置）と授受位置（下降位置）の２位置にのみ移動・位置決めが可能であるが、ここでは、駆動部のモータを制御可能なサーボモータ、ステッピングモータ等の制御モータとしているので、工作物把持部材を昇降方向の任意の位置に位置決めして授受動作を行うことができる。
【００５０】
また、走行本体を案内部材に沿って走行移動させる駆動機構をモータとラック・ピニオン機構として説明を行っているが、モータとねじ機構、リニアモータ等の他の駆動機構であってもよい。要するに、走行本体を移動・位置決めできるものであればよい。さらに、ここでは走行動作および昇降動作の案内部を直動ころがり案内として説明を行っているが、他のころがり案内、すべり案内、静圧案内等であってもよい。
【００５１】
また、工作物載置台上の未加工工作物載置部、加工済工作物載置部に、工作物を保持可能なチャック等の部材を設けてもよい。このようにすると、工作物の回転方向の位相を保持しながら加工システムで加工することができる。さらに、加工システムの工作物搬送装置の工作物把持部材の移動軌跡上に計測装置、位相位置決め装置等を設けてもよい。計測装置を設けると、工作物の加工寸法の合否判定をして、不良品をコンベアとは別のＮＧ用シュータ（ＮＧ用コンベア）に搬出することもできる。位相位置決め装置を設けると、未加工工作物（素材）に被位置決め部がある工作物の位相位置決めができる。
【００５２】
なお、工作物載置台の上面と未加工工作物載置部および加工済工作物載置部との間に圧縮ばね等が設けられているので、未加工工作物と加工済工作物の軸線方向の寸法に多少の差があっても、その寸法差を圧縮ばね等によって吸収することができ、工作物把持部材による未加工工作物および加工済工作物の授受をほぼ同時に行うことができる。未加工工作物と加工済工作物の軸線方向の寸法差が大きくて、圧縮ばねだけでは寸法差を吸収できない場合には、未加工工作物載置部と加工済工作物載置部の載置面の上下位置に差を設けることにより、または、２つの工作物把持部材の上下位置に差を設けることにより、または、その両方により、工作物把持部材による未加工工作物および加工済工作物の授受をほぼ同時に行うことができる。
【００５３】
次に、本発明の加工システムおよび工作物搬送装置の変形例を説明する。図４は、主軸移動型立形工作機械１を１台だけ設置した場合の加工システムを示す平面図である。この加工システムでは、第１の載置部と第２の載置部が一体に構成されたものとしてのワークフィーダ８と、１台の主軸移動型立形工作機械１とが並設されている。工作物搬送装置７は、ワークフィーダ８と工作物載置台３との間で工作物を搬送する。
【００５４】
主軸移動型立形工作機械１の構成および工作物載置台３の構成は、図１から図３で説明したものと同様であるため説明は省略する。工作物搬送装置７の案内部材７１は、支柱部材７０によって支持され、Ｘ軸方向と平行に延設されている。また、案内部材７１は、主軸台４と干渉することがないように、その高さが主軸台４の最大高さ（すなわち工作機械の最大高さ）よりも高くなるように設置されている。この案内部材７１には、Ｘ軸方向に移動可能に走行本体７２が設けられている。そして、走行本体７２には昇降移動可能に２つの工作物把持部材７２１，７２２（図３参照）が設けられている。
【００５５】
次に、この加工システムにおける工作物の搬送動作を説明する。説明の都合上、ワークフィーダ８の工作物授受位置Ｃには未加工工作物が載置された工作物載置部８１が位置決めされ、工作物授受位置Ｄには加工済工作物を載置するため空の工作物載置部８１が位置決めされているものとする。また、主軸移動型立形工作機械１では工作物に対する加工が開始されている。そして、工作物載置台３は、未加工工作物載置部３１が空の状態、加工済工作物載置部３２には加工済工作物が載置されている状態であるものとする。
【００５６】
工作物把持部材７２１，７２２は、ワークフィーダ８の工作物授受位置Ｃ，Ｄの真上位置に移動し、さらに工作物授受位置まで下降する。そして、工作物把持部材７２１は工作物授受位置Ｃの未加工工作物を把持し、工作物把持部材７２２は工作物授受位置Ｄの空の工作物載置部８１に加工済工作物を渡す。次に、工作物把持部材７２１，７２２は工作物載置台３との工作物授受位置に移動し、ワークフィーダ８は工作物載置部８１を１ピッチ右回りに旋回して割り出す。すなわち、工作物授受位置Ｃには次の未加工工作物が載置された工作物載置部８１が位置決めされ、工作物授受位置Ｄには空の工作物載置部８１が位置決めされる。
【００５７】
工作物把持部材７２１，７２２は工作物載置台３との工作物授受位置に移動後、工作物把持部材７２１を把持解除して未加工工作物載置部３１に未加工工作物を載置すると同時に、工作物把持部材７２２で加工済工作物を把持する。そして、工作物把持部材７２１，７２２は、搬送位置まで上昇した後、ワークフィーダ８の上方位置に移動し、ワークフィーダ８の工作物授受位置Ｃの工作物載置部８１から未加工工作物を把持すると同時に、工作物授受位置Ｄの工作物載置部８１に加工済工作物を載置する。
【００５８】
一方、主軸移動型立形工作機械１では、加工が終了した後、主軸台４が加工領域から工作物授受領域に移動し、加工の終了した工作物を加工済工作物載置部３２に載置する。その後、未加工工作物載置部３１から未加工工作物を受け取り、加工領域に移動して加工を行う。以下、同様の手順により、ワークフィーダ８上の全ての未加工工作物を連続して加工することができる。
【００５９】
図５は、主軸移動型立形工作機械の配置を変更した加工システムを示す平面図である。この加工システムでは、複数の主軸移動型立形工作機械１，１ａがＹ軸方向に並ぶように配置されている。したがって、工作物搬送装置７の案内部材７１は、Ｙ軸方向と平行に延設されている。また、案内部材７１は、主軸台４，４ａと干渉することがないように、その高さが主軸台４，４ａの最大高さ（すなわち工作機械の最大高さ）よりも高くなるように設置されている。
【００６０】
この案内部材７１には、Ｙ軸方向に移動可能に走行本体７４が設けられている。そして、走行本体７４には昇降移動可能に昇降部材７４３が設けられており、昇降部材７４３の下面側に２つの工作物把持部材７４１，７４２が設けられている。工作物把持部材７４１，７４２の構成は、図３に示した工作物把持部材７２１，７２２とほぼ同様である。
【００６１】
それぞれの主軸移動型立形工作機械１，１ａには工作物載置台３，３ａが設けられており、これらの工作物載置台３，３ａは工作物把持部材の移動軌跡上に配置されている。案内部材７１の搬送路端部には、図１に示した加工システムと同様に第１の載置部としてのワークフィーダ８、および、第２の載置部としての貯留装置９が設けられている。工作物の搬送は、図１に示した加工システムにおける搬送とほぼ同様である。
【００６２】
以上に説明したような加工システムにより、ワークフィーダ等に載置された未加工工作物を、順次、１台または２台以上の主軸移動型立形工作機械に搬送し、連続的に加工を施すことができる。加工が終了した加工済み工作物は、再びワークフィーダ等に戻されるか、または、貯留装置等に載置され搬出される。工作物の搬送が自動的に能率よく行われるために、高能率の自動運転を長時間連続して行うことが可能である。
【００６３】
本発明の工作物搬送装置および加工システムでは、各工作機械に対して工作物載置台を設けておくだけで、工作物搬送装置により工作物載置台に未加工工作物を搬入し、また、工作物載置台から加工済工作物を搬出することができる。各工作機械の加工中は、工作物載置台の上方が開放状態となるため、工作物の搬出入に際して開閉扉等を開閉する必要もない。工作物載置台は可動部が不要であり、位置が固定された台でよい。さらに、工作物搬送装置の工作物把持部材は、昇降移動と工作物の把持および解放ができるだけでよく、その構成を簡素なものとすることができる。このようにして、工作物搬送装置および加工システム全体のコストを低減することができる。
【００６４】
なお、以上の実施の形態においては、主軸移動型立形工作機械としては立て旋盤を例にして説明したが、本発明は、立て旋盤以外にも、主軸支持体が少なくとも第１の方向（Ｚ軸方向）と第２の方向（Ｘ軸方向）に移動可能な工作機械、例えば、ターニングセンタ、研削盤、マシニングセンタ等の他の任意の工作機械にも適用できる。本発明をマシニングセンタに適用する場合には、工作物が固定されたパレット等を回転可能にする軸が本発明の主軸に相当し、パレット等をクランプする部材が本発明のチャックに相当する。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００６６】
工作物搬送装置の案内部材が、工作物把持部材の移動軌跡が工作物載置台の上方を通り、工作物把持部材と工作物載置台との間で工作物を授受可能となるように設けられているので、各工作機械に対して位置が固定された工作物載置台を設けておくだけで、工作物搬送装置により工作物の搬出入を行うことができる。工作物搬送装置の工作物把持部材は、昇降移動と工作物の把持および解放ができるだけでよく、その構成を簡素なものとすることができる。そして、工作物搬送装置および加工システム全体のコストを低減することができる。
【００６７】
主軸支持体が加工領域に移動したときに工作物載置台の上方が開放されるものであるため、工作物の搬出入に際して開閉扉等を開閉する必要もなく、工作物搬送装置の構成をさらに簡素なものとすることができ、工作物搬送装置および加工システム全体のコストをさらに低減することができる。
また、主軸支持体が加工領域に移動して工作物を加工しているときに工作物把持部材と工作物載置台との間で工作物の授受を行い、加工終了後にチャックと工作物載置台との間で工作物の授受を行うため、主軸移動型立形工作機械の稼働率を低下させることなく、能率よく工作物の搬送を行うことができる。
【００６８】
工作物載置台が未加工の工作物を載置する未加工工作物載置部と加工済みの工作物を載置する加工済工作物載置部とを備えたものであるため、工作機械の主軸先端のチャックと工作物載置台との間の工作物の授受、および、工作物搬送装置の工作物把持部材と工作物載置台との間の工作物の授受を能率よく行うことができる。
【００６９】
工作物搬送装置の走行本体には、複数の前記工作物把持部材が昇降移動可能に設けられているので、工作物把持部材と工作物載置台との間で未加工の工作物および加工済みの工作物の授受をほぼ同時に行うことが可能となり、工作物の搬送時間を短縮することができる。
【００７０】
未加工の工作物を載置する第１の載置部と、加工済みの工作物を載置する第２の載置部とを備えているので、工作物搬送装置により工作物を第１の載置部から順次１台または２台以上の主軸移動型立形工作機械に搬送し連続的に加工を施すことができる。加工が終了した加工済み工作物は、第２の載置部に搬送され載置される。工作物の搬送が自動的に能率よく行われるために、高能率の自動運転を長時間連続して行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の加工システムの例を示す平面図である。
【図２】図２は、加工システムの側面図である。
【図３】図３は、工作物把持部を示す正面図である。
【図４】図４は、主軸移動型立形工作機械が１台の場合の加工システムを示す平面図である。
【図５】図５は、主軸移動型立形工作機械の配置を変更した加工システムを示す平面図である。
【符号の説明】
１，１ａ…主軸移動型立形工作機械
２…ベッド
３，３ａ…工作物載置台
４，４ａ…主軸台
５…主軸
６…チャック
７…工作物搬送装置
８…ワークフィーダ
９…貯留装置
１０…ブラケット
１１…Ｘ軸ガイドレール
１２…サドル
１３…Ｘ軸送りねじ
１４…ナット
１５…ＮＣ装置
１７…加工領域
１８…工作物授受領域
１９…取付部材
２１…タレット
２３…刃物台
２６…Ｚ軸用サーボモータ
２８…チャックシリンダ
２９…Ｘ軸用サーボモータ
３１，３１ａ…未加工工作物載置部
３２，３２ａ…加工済工作物載置部
７０…支柱部材
７１…案内部材
７２，７３，７４…走行本体
８１，９１…工作物載置部
９０…工作物反転装置
７１１…ガイドレール
７１３…ラック
７２１，７２２，７３１，７３２，７４１，７４２…工作物把持部材
７２３…昇降部材
７２４…昇降用モータ
７２５…走行用モータ

Claims (7)

1. 下端にチャック（６）を備えた主軸（５）を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体（４）が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）に工作物を搬送するための工作物搬送装置であって、
   前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）の上方の空間部に、前記第２の方向と平行に延設された案内部材（７１）と、
   前記案内部材（７１）に前記第２の方向に移動可能に設けられた走行本体（７２，７３）と、
   前記走行本体（７２，７３）に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）と、
   前記主軸（５）の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャック（６）との間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台（３，３ａ）とを有し、
   前記案内部材（７１）は、前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）と前記工作物載置台（３，３ａ）との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである工作物搬送装置。
2. 請求項１に記載した工作物搬送装置であって、
   前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）は、前記主軸支持体（４）が工作物の加工を行うための加工領域に移動したときには、前記工作物載置台（３，３ａ）の上方が開放され、前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）と前記工作物載置台（３，３ａ）との間で工作物を授受可能となるものである工作物搬送装置。
3. 請求項１，２のいずれか１項に記載した工作物搬送装置であって、前記工作物載置台（３，３ａ）は、未加工の工作物を載置する未加工工作物載置部（３１）と、加工済みの工作物を載置する加工済工作物載置部（３２）とを備えたものである工作物搬送装置。
4. 請求項３に記載した工作物搬送装置であって、
   前記走行本体（７２，７３）には、複数の前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）が昇降移動可能に設けられており、
   前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）は、前記工作物載置台（３，３ａ）との間で未加工の工作物および加工済みの工作物の授受をほぼ同時に行うことが可能なものである工作物搬送装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載した工作物搬送装置であって、
   未加工の工作物を載置する第１の載置部（８）と、
   加工済みの工作物を載置する第２の載置部（９）とを有し、
   前記案内部材（７１）は、前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）が前記第１の載置部（８）との間で工作物を授受可能な位置まで移動可能であり、かつ、前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）が前記第２の載置部（９）との間で工作物を授受可能な位置まで移動可能であるように延設されているものである工作物搬送装置。
6. 下端にチャック（６）を備えた主軸（５）を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体（４）が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）が複数並設された加工システムであって、
   未加工の工作物を載置する第１の載置部（８）と、
   加工済みの工作物を載置する第２の載置部（９）と、
   前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）の上方の空間部に、前記第２の方向と平行に延設され、前記第１の載置部（８）および前記第２の載置部（９）の上方まで延設された案内部材（７１）と、
   前記案内部材（７１）に前記第２の方向に移動可能に設けられた走行本体（７２，７３）と、
   前記走行本体（７２，７３）に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）と、
   複数の前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）のそれぞれに対して設けられ、前記主軸（５）の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャック（６）との間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台（３，３ａ）とを有し、さらに、
   複数の前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）は、前記第２の方向に並ぶように配置されており、
   前記案内部材（７１）は、前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材（７２１，７２２，７３１，７３２）と前記工作物載置台（３，３ａ）との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである加工システム。
7. 下端にチャック（６）を備えた主軸（５）を回転可能に、かつ、主軸軸線がほぼ鉛直方向に向くように支持する主軸支持体（４）が、少なくとも前記主軸軸線と平行な第１の方向および前記第１の方向と直交する第２の方向に移動可能な主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）が複数並設された加工システムであって、
   未加工の工作物を載置する第１の載置部（８）と、
   加工済みの工作物を載置する第２の載置部（９）と、
   各前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）の上方の空間部に、前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に延設され、前記第１の載置部（８）および前記第２の載置部（９）の上方まで延設された案内部材（７１）と、前記案内部材（７１）に前記第３の方向に移動可能に設けられた走行本体（７４）と、
   前記走行本体（７４）に対して昇降移動可能に設けられ、工作物を把持可能な工作物把持部材（７４１，７４２）と、
   複数の前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）のそれぞれに対して設けられ、前記主軸（５）の前記第２の方向の移動軌跡上の工作物授受位置において前記チャック（６）との間で工作物を授受可能に設けられた工作物載置台（３，３ａ）とを有し、さらに、
   複数の前記主軸移動型立形工作機械（１，１ａ）は、前記第３の方向に並ぶように配置されており、
   前記案内部材（７１）は、前記工作物把持部材（７４１，７４２）の移動軌跡が前記工作物授受位置の上方を通り、かつ、前記工作物授受位置において前記工作物把持部材（７４１，７４２）と前記工作物載置台（３，３ａ）との間で工作物を授受可能となるように設けられているものである加工システム。

Images