JP5149289B2 - ワーク供給搬出装置及びこのワーク供給搬出装置を備えた工作機械 - Google Patents
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Description
さらに、二つのアームが前記待機位置(IV)及び前記未加工ワーク搬入位置(III)にあるときに、他のアームが、前記待機位置(IV)から前記未加工ワーク搬入位置(III)へ前記アームが移動する途中に設けられた加工済みワーク搬出位置(II)に位置するように配置し、前記ワーク授受位置(I)において前記ワーク加工装置(1)から加工済みワークを受け取ったアームが、前記加工済みワーク搬出位置(II)において前記加工済みワークを搬出するように構成してもよい。
また、1つのアームに未加工ワーク保持部と加工済みワーク保持部とを近接させて設けることができるので、主軸等から加工済みワークを受け取り、未加工ワークを前記主軸等に受け渡すまでの工程において、前記主軸等とアームとの相対的な移動量を最小にすることができ、サイクルタイムを短縮することができる。
特に、同一の円周(A)上に未加工ワーク保持部と加工済みワーク保持部とを設けることで、アームの僅かな回転動作だけで主軸等とアームとの間で加工済みワーク及び未加工ワークの授受が可能になる。
10:主軸台
13:主軸
2:ワーク供給搬出装置
21:加工済みワーク保持部
24,240,340:アーム
26,260,360:アーム体
27:搬入装置
28:搬出装置
29:未加工ワーク保持部
なお、この実施形態では、本発明のワーク供給搬出装置を、ワーク加工装置の一例である工作機械に適用したものとして説明する。
図1は、本発明のワーク供給搬出装置を備えた工作機械の一実施形態にかかり、(a)は刃物台を省略したその正面図、(b)はアーム先端部の拡大図、図2は、図1の工作機械の平面図ある。
図1(a)及び図2に示すように、工作機械1は、基台11に設けられ、Z方向(図1の紙面に直交する方向)に進退移動自在な主軸台10と、この主軸台10に回転自在に支持され、前端にワークを把持するためのチャック(図示せず)を備えた主軸13と、主軸13の前方に対向して配置され、複数の工具Tを装着した櫛刃形の刃物台12とを有している。前記チャックに把持されたワークは、刃物台12と主軸13との相対移動によって加工される。
なお、この明細書において「相対移動」とは、主軸13が刃物台12に対して移動する場合、刃物台12が主軸13に対して移動する場合及び主軸13及び刃物台12の双方が移動する場合を含む概念である。
ワーク供給搬出装置2は、主軸3,刃物台12及び工具Tと干渉しない位置に設けられる。ワーク供給搬出装置2は、主軸3の前端のチャックに未加工ワークを受け渡し、前記チャックから加工済みワークを受け取って工作機械1から搬出する。
支持部20には、図示しない駆動体によって回転される回転軸20aが、アーム24の回転中心C1の軸線上に配置されている。アーム体26は、この回転軸20aの先端に取り付けられている。
図1(b)に拡大して示すように、各アーム24の先端には、主軸13に未加工ワークを受け渡す未加工ワーク保持部29と主軸13から加工済みワークを受け取る加工済みワーク保持部21とが隣接して設けられている。
全てのアーム24,24・・・の全ての未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21は、回転中心C1を中心とする共通の円周A上に配置されている。この実施形態においてアーム体26は、工作機械1を正面視して反時計回り方向(図1(a)(b)中矢印で示す方向)に回転し、主軸13から見て回転方向下流側に加工済みワーク保持部21が配置され、同上流側に未加工ワーク保持部29が配置される。
加工済みワーク保持部21と未加工ワーク保持部29とは、そのうちの一方(例えば加工済みワーク保持部21)が主軸13のチャックとの間でワークの授受を行う際に、他方(例えば未加工ワーク保持部29)に保持されたワークが主軸13と干渉しない範囲内で、可能な限り近接して設けるのが好ましい。
この実施形態において、ワーク供給搬出装置2は、主軸13に受け渡す未加工ワークWBをアーム24に対して供給する搬入装置27と、主軸13からアーム24に受け渡された加工済みワークWAを工作機械1の機外に搬出する搬出装置28とを備えている。
未加工ワークを搬送する搬入装置27及び加工済みワークを搬出する搬出装置28としては、ベルトコンベア,ローダ装置,ロボットハンド,パーツフィーダ等の公知のものを使用することができる。
従って、一つのアーム24が待機位置IVで待機している間に、他のアーム24への未加工ワークの供給と、さらに他のアーム24からの加工済みワークの搬出とを同時に行うことができ、無駄時間が発生しない。
図4及び図5は、未加工ワークを搬入装置27から受け取り、加工済みワークを搬出装置28に受け渡すまでの動作を説明する図、図6は、主軸13とアーム24との間でワークの授受を行うときのアーム24の回転の様子を説明する要部の拡大正面図である。
図4(a)は、アーム24の未加工ワーク保持部29に対して搬入装置27から未加工ワームWBが供給される様子を示すものである。図示するように、未加工ワークWBは、例えば搬入装置27に設けられた押し棒275により、ストッパ292に当接するまで未加工ワーク保持部29のホルダ291内に押し込まれる。なお、押し棒133の他、例えばエアによる圧送も使用することもできる。
待機位置IVに位置しているアーム24は、未加工ワーク搬入位置IIIに位置していた際にワーク供給部29に未加工ワークWBが供給されているため、待機位置IVでの待機時には、次に加工を行うべき未加工ワークWBを保持している。
この後、主軸13が前進して、前述のように、必要に応じて押し棒133を使用して、加工済みワークWAの先端を加工済みワーク保持部21のホルダ291内に挿入する。
この後、チャック131が閉じられて主軸13の前端に未加工ワークWBが把持されると、主軸13が、アーム24の回転を妨げない位置まで後退する。
アーム24から主軸13に受け渡された未加工ワークWAは、次に加工すべき未加工ワークWBを保持したアーム24が待機位置IVに到達する前後に、刃物台12の工具Tによって加工が開始される(図5(c)参照)。
以上のようにアーム体26の各アーム24が順にワーク授受位置I、ワーク排出位置II,ワーク供給位置III,待機位置IVに切り替えられ、各位置において前述の各動作を行う。
このように、本発明のワーク供給搬出装置2は、ワークの受け渡し作動をアーム体26の回転によって容易に行うことができ、上記ワークの受け渡し作動によって工作機械1のワークの加工終了から加工開始までの時間(サイクルタイム)を短縮することができる。
図7は、本発明の第二の実施形態にかかり、(a)はワーク供給搬出装置を備えた工作機械の主要部の正面図、(b)はその平面図である。
この実施形態のワーク供給搬出装置は、異なる種類の未加工ワークを供給する二つの搬入装置(第一の搬入装置30及び第二の搬入装置31)を備えている。
この実施形態では、第一の搬入装置30は、先の実施形態の搬入装置27と同じ位置に配置され、第二の搬入装置31は、先の実施形態の搬出装置28と同じ位置に、アーム24の未加工ワーク保持部29に対向するように配置される。以下の説明では、主軸13から見て回転方向の下流に位置し、第一の搬入装置30からアーム24の未加工ワーク保持部29に未加工ワークを受け渡す位置を、第一の未加工ワーク搬入位置IIIaとし、同上流に位置し、第二の搬入装置31からアーム24の未加工ワーク保持部29に未加工ワークを受け渡す位置を、第二の未加工ワーク搬入位置IIIbとして表す。
従って、この実施形態においても、一つのアーム24が次に加工すべき未加工ワークを保持して待機位置IVで待機している間に、第一の未加工ワーク搬入位置IIIa及び第二の未加工ワーク搬入位置IIIbのいずれか一方からのアーム24への未加工ワークの供給と、アーム24から搬出装置28への加工済みワークの搬出とを同時に行うことができる。
主軸13の先端に設けられたチャック231の把持爪は、大径部231aと小径部231bとからなる段付き状に形成されていて、(a)に示すように、小径部231bに小径のワークW1を把持させ、(b)に示すように、大径部231aに大径のワークW2を把持させることによって、径の異なる二種類のワークW1,W2を把持できるようになっている。
また、この場合は、未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21に設けるホルダ及びストッパとして、小径のワークW1用のホルダ293及びストッパ294を準備するとともに、大径用のワークW2用のホルダ295及びストッパ296を準備し、ワークW1,W2の切り替えに応じてホルダ293,ストッパ294及びホルダ295,ストッパ296を交換する。
以下の説明では、最初に第一の搬入装置30から供給された未加工ワークを加工した後に、第二の搬入装置31から供給された未加工ワークを加工するものとして説明する。
第一の搬入装置30から供給された未加工ワークを加工する場合は、第二の搬入装置31は駆動を停止させる。第一の搬入装置30からアーム24に未加工ワークを供給し、主軸13との間で未加工ワークと加工済みワークの授受を行い、加工済みワークを搬出装置28に受け渡して搬出するまでの手順は、搬出装置28の位置(加工済みワーク搬出位置II)が異なる以外は、先の実施形態と同じである。
なお、このとき、第一の未加工ワーク搬入位置IIIa及び待機位置IVに位置しているアーム24には、切り換え前の未加工ワークが保持されているから、NC装置からの切り換え指令は、現在加工しているワークの残個数が2個になったときに出力されるようにするとよい。
この実施形態のワーク供給搬出装置は、例えば、未加工ワークに一次加工を施して半完成品を形成した後に、前記半完成品に二次加工を施して完成品に仕上げるような場合にも有用である。
第一の搬入装置,第二の搬入装置及び搬出装置の配置は上記に限られない。図9は、本発明の第三の実施形態にかかり、第一の搬入装置,第二の搬入装置及び搬出装置の配置を変更した第二の実施形態の変形例である。
この実施形態では、第一の実施形態における搬入装置27と同じ位置に第二の搬入装置33が配置され、第一の実施形態における搬出装置28と同じ位置に搬出装置28が配置されている。なお、搬出装置28は第二の実施形態の搬出装置28と同じ位置に設けてもよい。そして、第一の搬入装置32は、待機位置IVに位置するアーム24の未加工ワーク保持部29と対向して設けられている。
この実施形態においても、主軸13から見て回転方向の下流に位置し、第一の搬入装置32からアーム24の未加工ワーク保持部29に未加工ワークを受け渡す位置を第一の未加工ワーク搬入位置IIIaとし、同上流に位置し、第二の搬入装置31からアーム24の未加工ワーク保持部29に未加工ワークを受け渡す位置を、第二の未加工ワーク搬入位置IIIbとして表す。第一の未加工ワーク搬入位置IIIaは待機位置IVでもある。
この実施形態のワーク供給搬出装置も、第二の実施形態のワーク供給搬出装置と同様に作用する。なお、この実施形態では、待機位置IV(第一の未加工ワーク搬入位置IIIa)に位置しているアーム24には、切り換え前の未加工ワークが保持されているから、NC装置からの切り換え指令は、現在加工しているワークの残個数が1個になったときに出力されるようにするとよい。
図10は、本発明の第四の実施形態にかかり、第二の実施形態のワーク供給搬出装置のさらに他の変形例である。
この実施形態では、第一の搬入装置34が、第一の未加工ワーク搬入位置IIIaに位置するアーム24の未加工ワーク保持部29に対向して設けられ、第一の搬出装置28aが第一の未加工ワーク搬入位置IIIaに位置するアーム24の加工済みワーク保持部21に対向して設けられている。この実施形態において、第一の未加工ワーク搬入位置IIIaは第一の加工済みワーク搬出位置IIaでもある。
また、第二の搬入装置35が、第二の未加工ワーク搬入位置IIIbに位置するアーム24の未加工ワーク保持部29に対向して設けられ、第二の搬出装置28bが第二の未加工ワーク搬入位置IIIbに位置するアーム24の加工済みワーク保持部21に対向して設けられている。この実施形態において、第二の未加工ワーク搬入位置IIIbは第二の加工済みワーク搬出位置IIbでもある。
そして、アーム体26に設けられた四つのアームを、同じ軸線上に位置する二つのアームの対(アーム24a,24a及びアーム24b,24b)に分け、一方のアーム24a,24aの対が第一の搬入装置34から未加工ワークを受け取り、他方のアーム24b,24bの対が第二の搬入装置35から未加工ワークを受け取るようにする。
この実施形態では、アーム体26は、時計回り方向及び反時計回り方向に回転が可能である。
アーム24a,24aには、第一の搬入装置34から未加工ワークが供給される。また、アーム24b,24bには、第二の搬入装置35から未加工ワークが供給される。
主軸13でワークの加工が行われている間は、未加工ワークを保持したアーム24a,24bがそれぞれの待機位置IVa,IVbに待機している。
例えば、今回加工すべきワークが、アーム24bに保持されている未加工ワークである場合は、アーム体26を反時計回り方向に回転させて、第二の待機位置IVbで待機しているアーム24bを主軸13に対向したワーク授受位置Iに移動させる。ワーク授受位置Iにおける主軸13とアーム24bとの間のワーク授受動作は、上記で説明したとおりである。
以後、第二の待機位置IVb,授受位置I,第二の未加工ワーク搬入位置IIIbの順でアーム24bを反時計回り方向に回転させながら、前記未加工ワークの搬入,加工及び加工済みワークの搬出を繰り返す。
以後、第一の待機位置IVa,授受位置I,第二の未加工ワーク搬入位置IIIaの順でアーム24aを時計回り方向に回転させながら、前記未加工ワークの搬入,加工及び加工済みワークの搬出を繰り返す。
この実施形態のワーク供給搬出装置においては、第二及び第三の実施形態と同様に、異なる種類のワークのうち、一方のワークを所定個数連続加工した後に、他方のワークを所定個数連続加工することの他、異なる種類のワークを交互に加工することも可能である。
図11は、本発明の第五の実施形態にかかり、アーム体の構成を説明する正面図である。
なお、以下の説明では、先の実施形態と同一部材、同一部位には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施形態では、アーム体260に三本のアーム240が均等間隔(120°間隔)で設けられている。アーム240の先端には、先の実施形態のアーム24と同様に、未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21が同一の円周A上に設けられている。
図12は、本発明の第六の実施形態にかかり、アーム体の構成を説明する正面図である。
なお、以下の説明では、先の実施形態と同一部材、同一部位には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
この実施形態では、アーム体360に二本のアーム340が均等間隔(180°間隔)で設けられている。アーム340の先端には、先の実施形態のアーム24,240と同様に、未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21が円周A上に設けられている。
待機位置IVに位置しているアーム340の未加工ワーク保持部29には、搬入装置27から供給された未加工ワークWBが保持されている。
主軸13でのワークの加工が終了すると、アーム体360が反時計周り方向に回転して、待機位置IVに位置している一方のアーム340がワーク授受位置Iに移動(移動した状態を仮想線で示す)すると、先の実施形態と同様の手順で、アーム340と主軸13との間で加工済みワーク及び未加工ワークWBの授受が行われる。
このようにすることで、アーム24,24a,24b,240,340をワークWに対して揺動させることで、アーム24,24a,24b,240,340に装着した工具TでワークWの加工を行うことが可能になる。なお、加工に使用するアーム24,24a,24b,240,340は、未加工ワークWBを保持した待機中のものでもよいし、主軸13から受け取った加工済みワークWAを保持したものであってもよい。
例えば、上記の説明でアーム体は、均等間隔で配置された二つ〜四つのアームを有するものとして説明したが、アームの数は五つ以上であってもよい。
また、未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21は筒状のホルダ291にワークを挿入するものとして説明したが、未加工ワーク保持部29及び加工済みワーク保持部21は未加工ワーク及び加工済みワークを保持できればよく、チャックによるものや、エア吸引によるもの、磁着によるもの等種々のものとすることが可能である。
さらに、第二〜第四の実施形態では、異なる種類のワークを切り換えながら加工を行うものとして説明したが、複数の搬入装置から同一種類のワークを供給するように構成することも可能で、一つの搬入装置についてワークが無くなったり、ワーク詰まり等のトラブルが発生しても、ただちに他の一つの搬入装置からワークが供給されるようにして、長時間の連続運転が可能になる。
Claims (11)
- 回転中心(C1)から径方向に伸びる複数のアーム(24)を備え、前記回転中心を中心に一方向に回転させることで、前記アームを、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置(III)から、前記ワーク加工装置(1)との間でワークの授受を行うワーク授受位置(I)に順に移動させるワーク供給搬出装置において、
前記アーム(24)のうちの二つを、前記未加工ワーク搬入位置(III)と、この未加工ワーク搬入位置(III)と前記ワーク授受位置との間の待機位置(IV)とに同時に位置するように配置し、前記ワーク加工装置(1)によるワークの加工中に、未加工ワーク搬入位置(III)でアームに未加工ワークの供給を行うとともに、未加工ワークを保持したアームが待機位置(IV)で待機するように構成したこと、
を特徴とするワーク供給搬出装置。 - 前記アームの先端に、未加工ワークを保持する未加工ワ-ク保持部(29)と加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部(21)とを、前記回転中心を中心とする共通の円周上に配置し、
前記ワーク授受位置(I)にある時に、前記アームが一方向に回転することで、前記加工済みワーク保持部(21)が前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取る加工済みワーク受取り位置(Ia)と、前記未加工ワ-ク保持部(29)から前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡す未加工ワーク受渡し位置(Ib)との間で前記アームを移動させること、
を特徴とする請求項1に記載のワーク供給搬出装置。 - 二つのアームが前記待機位置(IV)及び前記未加工ワーク搬入位置(III)にあるときに、他のアームが、前記待機位置(IV)から前記未加工ワーク搬入位置(III)へ前記アームが移動する途中に設けられた加工済みワーク搬出位置(II)に位置するように配置し、前記ワーク授受位置(I)において前記ワーク加工装置(1)から加工済みワークを受け取ったアームが、前記加工済みワーク搬出位置(II)において前記加工済みワークを搬出するように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のワーク供給搬出装置。
- 前記未加工ワーク搬入位置(III)と同じ位置を加工済みワーク搬出位置(II)とし、前記ワーク授受位置(I)において前記ワーク加工装置(1)から加工済みワークを受け取ったアームが、前記加工済みワーク搬出位置(II)で前記加工済みワークを搬出するように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のワーク供給搬出装置。
- ワークを保持する主軸と、
この主軸に保持された前記ワークを加工するための工具を装着した刃物台と、
前記主軸との間でワークの授受を行うワーク供給搬出装置とを備え、
前記ワーク供給搬出装置は、
回転中心(C1)から径方向に伸びる複数のアーム(24)を備え、前記回転中心を中心に一方向に回転させることで、前記アームを、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置(III)から、前記ワーク加工装置(1)との間でワークの授受を行うワーク授受位置(I)に順に移動させ、
前記アーム(24)のうちの二つを、前記未加工ワーク搬入位置(III)と、この未加工ワーク搬入位置(III)と前記ワーク授受位置との間の待機位置(IV)とに同時に位置するように配置し、前記ワーク加工装置(1)によるワークの加工中に、未加工ワーク搬入位置(III)でアームに未加工ワークの供給を行うとともに、未加工ワークを保持したアームが待機位置(IV)で待機するように構成されていること、
を特徴とする工作機械。 - 前記アームの先端に、未加工ワークを保持する未加工ワ-ク保持部(29)と加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部(21)とを、前記回転中心を中心とする共通の円周上に配置し、
前記ワーク授受位置(I)にある時に、前記アームが一方向に回転することで、前記加工済みワーク保持部(21)が前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取る加工済みワーク受取り位置(Ia)と、前記未加工ワ-ク保持部(29)から前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡す未加工ワーク受渡し位置(Ib)との間で前記アームを移動させること、
を特徴とする請求項5に記載の工作機械。 - 前記複数のアームのうちの一つが待機位置(IV)にあるときに、前記主軸に把持した前記ワークの加工を行うことを特徴とする請求項5又は6に記載の工作機械。
- 二つのアームが前記待機位置(IV)及び前記未加工ワーク搬入位置(III)にあるときに、他のアームが、前記待機位置(IV)から前記未加工ワーク搬入位置(III)へ前記アームが移動する途中に設けられた加工済みワーク搬出位置(II)に位置するように配置し、前記ワーク授受位置(I)において前記ワーク加工装置(1)から加工済みワークを受け取ったアームが、前記加工済みワーク搬出位置(II)において前記加工済みワークを搬出するように構成されたことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のワーク供給搬出装置。
- 未加工ワーク搬入位置に、前記ワーク授受位置において前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取ったアームから加工済みワークを搬出する搬出装置を設けたことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の工作機械
- 未加工ワークを搬入する搬入装置を複数備え、この搬入装置から供給された異なる種類のワークを切り換えながら、前記ワークの加工を行うことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の工作機械。
- 前記アームに工具を装着し、前記アームの揺動動作で前記工具により前記ワークを加工することを特徴とする請求項5〜10のいずれかに記載の工作機械。
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