JP5155854B2 - 工作機械装置 - Google Patents

Description

本発明は、治具に保持された被加工物と工具との相対位置を制御することで、工具による被加工物の加工が行われる工作機械装置に関する。

従来の工作機械において、座標値によって特定される工具や被加工物の位置情報を制御装置が把握し、この位置情報に基づいて制御装置が工作機械に内蔵された駆動モータを駆動させることにより工具や被加工物が動作して加工が行われる工作機械がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３１３２３９号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載されている工作機械にあっては、一般的に加工対象となる被加工物を治具に取り付けて加工を行う際に、被加工物の加工作業が終了するたびに、工作機械を休止し、工具による被加工物の加工が行われる加工位置にて、該加工位置に固定された治具から加工後の被加工物を取り外し、未加工の被加工物を治具に取り付けなければならず、被加工物を交換する着脱作業に時間がかかってしまうため、工作機械を休止させる時間が長くなり、工作機械の稼働率が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、工作機械を用いた被加工物の加工作業において、被加工物の加工作業を休止する時間を短縮することができ、稼働率を向上させることができる工作機械を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の工作機械装置は、
治具に保持された被加工物と工具との相対位置を制御することで、該工具による前記被加工物の加工が行われる工作機械装置において、
前記治具は、前記被加工物の加工位置に配置される第１治具と、該第１治具とは別個に、かつ移動自在に構成され、前記被加工物が着脱自在に保持されるとともに手動投入用の把持部が設けられた第２治具と、から少なくとも構成され、
前記第１治具及び前記第２治具は、該第１治具に対して前記第２治具を着脱自在に取り付ける着脱手段を備え、
前記加工位置とは別に、前記第２治具に対する被加工物の着脱を行うための待機位置が設けられているとともに、該待機位置とは別に、前記第２治具を前記加工位置から退避させる退避位置が設けられており、
前記第２治具を前記加工位置と前記退避位置との間で移動自在に案内する案内手段と、前記第２治具を前記加工位置で停止させる停止手段と、を備え、
前記案内手段は、前記第２治具を加工位置にほぼ水平に案内する固定レール部材と、該第２治具を前記第１治具上で昇降させる昇降レール部材と、を有し、
前記把持部を把持した状態で前記第２治具を前記案内手段に沿って前記加工位置に向かって手動で投入するときに、前記昇降レール部材が該第２治具の投入方向に向かって下降するような傾斜状態にあり、該昇降レール部材上の第２治具が自重によって投入方向に移動されて前記第１治具と前記第２治具の着脱位置で前記停止手段により停止され、該昇降レール部材が前記傾斜状態を維持しつつ降下されて前記第１治具に対して前記第２治具が嵌合されることを特徴としている。
この特徴によれば、加工が終了した後、被加工物を第２治具とともに加工位置から退避させた後、代わりに予め被加工物が取り付けられた前記第２治具とは別の新たな第２治具を、第１治具、すなわち加工位置に取り付けできるため、被加工物の取り付け、取り外し作業を加工位置で行う必要がなく、被加工物の加工作業を休止する時間を短縮できるため、これにより工作機械装置の稼働率を効果的に向上させることができる。また、第２治具に保持された加工後の被加工物と、未加工の被加工物との着脱作業作業を、加工位置とは別の待機位置にて安全に、かつ個々に行うことができる。また、第２治具を加工位置と退避位置との間で移動させる際に案内手段により案内されるため、第２治具に力を加えるだけで加工位置と退避位置との間で確実に移動させることができる。

本発明の請求項２に記載の工作機械装置は、請求項１に記載の工作機械装置であって、
前記第１治具には、前記第２治具と嵌合する凸部が設けられ、前記第２治具には、前記凸部に嵌合する凹部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第１治具の凸部に第２治具の凹部が嵌合されることによって、第１治具に対する第２治具の位置決めを正確に行うことができる。

本発明の請求項３に記載の工作機械装置は、請求項２に記載の工作機械装置であって、
前記着脱手段は、前記凸部及び前記凹部の互いの嵌合終端部付近に設けられ、前記凸部と前記凹部との嵌合が完了した後、前記着脱手段による取り付け機能が働くようになっていることを特徴としている。
この特徴によれば、第１治具と第２治具との着脱を行う部材と、着脱を行う際の位置決めを行う部材とを兼用できるため、製造コストを低減できるばかりか、位置決め完了後に第２治具が第１治具に取り付けられるので、第２治具の取り付けを確実なものとできる。

本発明の請求項４に記載の工作機械装置は、請求項２または３に記載の工作機械装置であって、
前記凸部が前記第１治具の上面に設けられるとともに、前記凹部が前記第２治具の下面に設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２治具は、加工位置方向にほぼ水平に移動された後、降下移動して第１治具と嵌合されるため、凸部と凹部を利用した確実かつ効率的な位置固定が可能となる。

本発明の請求項５に記載の工作機械装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の工作機械装置であって、
１つの前記退避位置に対して少なくとも２つの前記待機位置が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、第２治具を１つの待機位置に移動させ、もう１つの待機位置に待機していた他の治具を、退避位置を介して加工位置まで移動させることができるため、迅速に第２治具の交換ができる。

本発明の請求項６に記載の工作機械装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の工作機械装置であって、
前記退避位置の左右に前記待機位置が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、使用者が加工位置に対して可能な限り近づいた場所で着脱及び第２治具の加工位置への移動操作ができる。

実施例１におけるＮＣ工作機械を示す斜視図である。 クランプパレットと載置台を示す平面図である。 クランプパレットを示す正面図である。 ワークパレットを示す平面図である。 ワークパレットを示す正面図である。 ワークパレットを示す底面図である。 （ａ）は、連結前のクランプ装置を示す縦断正面図であり、（ｂ）は、連結後のクランプ装置を示す縦断正面図である。 ＮＣ工作機械を用いたワークの加工作業を示す側面図である。 ＮＣ工作機械を用いたワークの加工作業を示す側面図である。 ＮＣ工作機械を用いたワークの加工作業を示す側面図である。 ＮＣ工作機械を用いたワークの加工作業を示す側面図である。 実施例２におけるＮＣ工作機械を示す斜視図である。 実施例３におけるＮＣ工作機械を示す斜視図である。 実施例４におけるＮＣ工作機械を示す斜視図である。

符号の説明

１、１ａ、 ＮＣ工作機械（工作機械装置）
１ｂ、１ｃ ＮＣ工作機械（工作機械装置）
２，２ｂ 筐体
３ ドリル工具（工具）
５，５ｂ クランプパレット（第１治具，加工位置）
８ ワーク（被加工物）
１１，１１ａ 載置台（待機位置，退避位置）
１１ｂ，１１ｂ’ 載置台（待機位置，退避位置）
１１ｃ 載置台（待機位置，退避位置）
１３ パレットガイド（待機位置，退避位置）
１４，１４ｂ ワークパレット（第２治具）
１４ｃ ワークパレット（第２治具）
１７ クランプ装置（凸部）
１８，１８ｂ 昇降レール部材（案内手段，昇降手段）
２１ アクチュエータ（昇降手段）
２２，２２ｂ 固定レール部材（案内手段）
２４，２５ ローラ
２６ 当接片（停止手段）
３２， 把手（把持部）
３２ｂ，３２ｂ’ 把手（把持部）
３３ 係合溝
３４ クランプリング（凹部）
３４’ 係合部（着脱手段）
３５’ 摺動面（摺動部）
４４ ボール（着脱手段）
４８ 移送レール部材（案内路）

本発明に係る工作機械装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図１は、実施例１におけるＮＣ工作機械を示す斜視図であり、図２は、クランプパレットと載置台を示す平面図であり、図３は、クランプパレットを示す正面図であり、図４は、ワークパレットを示す平面図であり、図５は、ワークパレットを示す正面図であり、図６は、ワークパレットを示す底面図であり、図７（ａ）は、連結前のクランプ装置を示す縦断正面図であり、図７（ｂ）は、連結後のクランプ装置を示す縦断正面図であり、図８から図１１は、ＮＣ工作機械を用いたワークの加工作業を示す側面図である。以下、図１の紙面手前側をＮＣ工作機械の正面側（前方側）とし、図２及び図４の紙面下方側をＮＣ工作機械の正面側（前方側）とし、図６の紙面上方側をＮＣ工作機械の正面側（前方側）とし、図８から図１１の紙面左側をＮＣ工作機械の正面側（前方側）として説明する。

図１の符号１は、本発明の工作機械装置としてのＮＣ工作機械１であり、このＮＣ工作機械１の筐体２の内部には、複数のドリル工具３が取り付けられた工具ユニット４が配置されている。工具ユニット４の下方側には、本発明の第１治具としてのクランプパレット５を有する作業台６が配置されており、作業台６にはクランプパレット５を動作させるための駆動モータ７が配置されている（図２参照）。

ＮＣ工作機械１では、工具ユニット４の位置や後述する被加工物としてのワーク８の位置が座標値によって定義されており、その位置情報に基づいて制御装置（図示略）が、工具ユニット４やクランプパレット５を動作させるようになっている。つまり、ワーク８と工具ユニット４との相対位置の制御が自動化されている。尚、クランプパレット５が設けられている作業台６の配置位置がワーク８（被加工物）が加工される加工位置となっている。

また、筐体２の正面側には、後述するワークパレット１４を出し入れするための開口部Ｓが形成されており、制御装置（図示略）により自動で開閉されるスライド式のスライド扉９が、開口部Ｓに設けられている。筐体２内で加工作業が行われる際には、スライド扉９を閉鎖することで研削液や切粉などが筐体２の外部に飛び散らないようになっている。尚、開口部Ｓの近傍には操作パネル１０が設けられており、使用者は操作パネル１０を操作することで制御装置（図示略）に指示を与えて加工作業を行うようになっている。

筐体２の正面側には、長手が左右水平方向に延びる載置台１１が設けられており、この載置台１１の上面には２本のガイドレール部材１２が長手方向に沿って設けられ、このガイドレール部材１２上を左右方向に摺動されるパレットガイド１３が設けられている。尚、パレットガイド１３の上面の高さは、固定レール部材２２の高さをほぼ同じになっている。

図２に示すように、パレットガイド１３は、平面視で矩形状をなす板部材の上面に、本発明における第２治具としてのワークパレット１４を左右に２つ並べて載置できるようになっており、パレットガイド１３における正面側及び側面側の縁辺にワークパレット１４の落下防止用の立設片１３’が形成されている。パレットガイド１３は、載置台１１上をガイドレール部材１２に沿って左右方向に移動できるようになっており、パレットガイド１３に左右に載置される２つのワークパレット１４のうち一方のワークパレット１４が、筐体２の開口部Ｓ正面に配置されているときに、他方のワークパレット１４は載置台１１の左右のいずれかの領域にまで移動されるようになっている。

尚、載置台１１における開口部Ｓの正面側の領域が本発明の退避位置αを構成し、載置台１１における左右側の領域、すなわち退避位置αの左右に設けられた領域が本発明の待機位置βを構成している。例えば、図２においては、パレットガイド１３が載置台１１の右側に移動されており、このときにパレットガイド１３の左側が退避位置αとなり、パレットガイド１３の右側が待機位置βとなっている。また、パレットガイド１３が載置台１１の左側に移動された場合には、パレットガイド１３の右側が退避位置αとなり、パレットガイド１３の左側が待機位置βとなる。

図２に示すように、駆動モータ７及びクランプパレット５は、作業台６の上部に設けられており、クランプパレット５は平面視で矩形の板状をなし、その左端側に配置される駆動モータ７からの動力が、回動ギア１５を介してクランプパレット５に伝達されるようになっている。クランプパレット５の右端側には、揺動軸受１６が設けられ、制御装置（図示略）が駆動モータ７を駆動させるとクランプパレット５が垂直方向に回動されるようになっている（図１１参照）。

クランプパレット５の上面には、本発明の凸部を構成する３つのクランプ装置１７が設けられるとともに、前後水平方向に延びる２本の昇降レール部材１８（昇降手段）が設けられている。この昇降レール部材１８は、図３に示すように、クランプパレット５に設けられた孔部１９を介してクランプパレット５を貫通する支持棒２０の上端に固定されており、この支持棒２０はクランプパレット５の下面に設けられた本発明の昇降手段としてのアクチュエータ２１と連結されている。アクチュエータ２１を駆動させることにより、昇降レール部材１８をクランプパレット５に対して相対的に上下動させ、昇降レール部材１８をクランプパレット５に近づけたり遠ざけたりすることができる。

また、図２に示すように、クランプパレット５の正面側には、２本の固定レール部材２２が前後水平方向に延びるように配置されており、この固定レール部材２２は、支持金具２３を介して作業台６に固定され（図８参照）、昇降レール部材１８の前端部近傍から開口部Ｓの近傍まで延設されている。昇降レール部材１８及び固定レール部材２２の側部には、複数のローラ２４，２５が設けられている。尚、昇降レール部材１８と固定レール部材２２とが本発明の案内手段を構成している。

図８に示すように、昇降レール部材１８及びクランプパレット５は、ワークパレット１４の後方側（ワークパレット１４の投入方向）に向かって下がるように若干傾斜されており、その傾斜角度は約２〜３度になっている。尚、クランプパレット５の後端側には、本発明の停止手段としての当接片２６が立設されている。

次にワークパレット１４について詳述すると、図４に示すように、ワークパレット１４は平面視で矩形の板状をなし、その上面には、６つの保持手段としてのチャッカ２７が設けられており、複数（本実施例では３つ）のワーク８を着脱自在に保持できるようになっている。図５に示すように、チャッカ２７はワークパレット１４の上面に配置されたシリンダ２８の上部に設けられ、シリンダ２８の内部に配置されたコイルバネ（図示略）によって、常に下方に移動するようにバネ付勢されている。その付勢力によってワーク８を固定するようになっている。

図６に示すように、ワークパレット１４の内部には、シリンダ２８に連結された流体枝管２９が配管されおり、この流体枝管２９はワークパレット１４の正面側の縁辺に設けられたソケット３０と連結されている。使用者がワークパレット１４からワーク８を取り外す際には、ソケット３０にエアホース３１を接続し、流体枝管２９の内部に圧縮空気（流体）を流入させると、その流体圧がシリンダ２８内部のコイルバネ（図示略）の付勢力に抗し、コイルバネ（図示略）を圧縮させてチャッカ２７を上方に押し上げ、ワーク８の保持状態を解除して、ワーク８をワークパレット１４から取り外すことができる。

また、ワークパレット１４の正面側の縁辺には、本発明の把持部としての把手３２が２つ設けられている。更に、ワークパレット１４の底面には、前後方向に延びる係合溝３３が形成されている。この係合溝３３は、金属板を正面視でＬ字状になるように屈曲させて形成しており、係合溝３３の左右幅が固定レール部材２２及び昇降レール部材１８の左右幅とほぼ同じになっている。

ワークパレット１４を載置台１１とクランプパレット５との間で移動させる際には、係合溝３３が固定レール部材２２及び昇降レール部材１８に係合される（図５参照）。尚、固定レール部材２２及び昇降レール部材１８が係合溝３３に係合されると、固定レール部材２２及び昇降レール部材１８に設けられたローラ２４，２５が、係合溝３３に当接される。

尚、ワークパレット１４の底面における正面側，背面側，側面側の縁辺には、ガイド片３５が設けられ、ワークパレット１４がパレットガイド１３上に載置されたときに、ガイド片３５がパレットガイド１３の立設片１３’に当接されるようになっている。

また、ガイド片３５の下端がクランプリング３４の下端よりも下方に延設されるとともに、ガイド片３５の下面は、ワークパレット１４がパレットガイド１３上で摺動移動されたときに当接される摺動面３５’が形成されている。そのためワークパレット１４がパレットガイド１３上に載置されたときに、クランプリング３４にパレットガイド１３の上面が当接されることを防止でき、クランプリング３４に疵やゆがみが生じる虞がなくなる。

尚、係合溝３３やガイド片３５には、その表面に摺動抵抗を低減させるためのフッ素樹脂加工を施してもよいし、係合溝３３やガイド片３５自体を摺動抵抗の低い樹脂等を用いて形成してもよい。また、特に図示はしないが、ワークパレット１４の底面に複数のローラなどを配置して、固定レール部材２２や昇降レール部材１８やパレットガイド１３上を摺動移動するときの摩擦抵抗を低減させるようにしてもよい。

また、ワークパレット１４の底面には、前述した３つのクランプ装置１７に連結される本発明の凹部を構成する３つのクランプリング３４が設けられており、このクランプリング３４がクランプ装置１７に連結されることで、ワークパレット１４はクランプパレット５に対して取り付けられる。

尚、本実施例におけるワークパレット１４は、その重量を低減させるために、アルミニウムやジュラルミン等の軽量な金属材質で形成されているとともに、ワークパレット１４の底面には、複数箇所に肉抜き用の肉抜部３６が形成されている。更に尚、本実施例のワークパレット１４の重量は１５ｋｇ以下になるように形成され、使用者が容易に持ち運びできる重量及び大きさを有している。

次にクランプ装置１７及びクランプリング３４について詳述すると、図７（ａ）に示すように、クランプ装置１７には、クランプバネ３７によって下方に付勢されるピストンロッド３８が設けられ、クランプパレット５からワークパレット１４が取り外された状態では、ピストンロッド３８は油液供給管３９からピストンロッド３８の下面に供給される油液の圧力によって上方に移動されている。

また、クランプ装置１７には、空気供給管４０が連結されており、この空気供給管４０から供給される圧縮空気がピストンロッド３８の上端部に設けられた噴出口４１やクランプ装置１７の段部に設けられた間隙４２から噴出され、この噴射される空気によってクランプ装置１７やクランプリング３４に付着する研削液や切粉などが排除されるようになっている。

図７（ｂ）に示すように、ワークパレット１４とクランプパレット５とを連結する際には、昇降レール部材１８を降下させてクランプリング３４がクランプ装置１７の上方に当接されたときに、制御装置（図示略）が油液供給管３９からの油液の供給される油圧を低下させる。すると、クランプバネ３７の付勢力によってピストンロッド３８が下がり、クランプ装置１７の上部がクランプリング３４内に挿入され、クランプ装置１７とクランプリング３４とが互いに嵌合する。

また、ピストンロッド３８の降下と同時に、ピストンロッド３８の側面に形成された傾斜面４３にボール４４が当接して、ボール４４がクランプ装置１７の外方に突出される。この突出されたボール４４がクランプリング３４に形成された係合部３４’と係合されて、クランプリング３４とクランプ装置１７とが連結される。尚、クランプリング３４及びクランプ装置１７における係合部３４’及びボール４４が設けられた部位が本発明の嵌合終端部を構成している。

尚、クランプリングとクランプ装置１７とが連結されて互いに密着されると、噴出口４１や間隙４２からの空気の流出が止まり、その空気の流出が止まったことを空気供給管４０内に設けられたセンサ（図示略）が感知し、このセンサ（図示略）の感知に基づいて制御装置（図示略）が駆動モータ７や工具ユニット４を動作させて加工作業が開始される。

また、ワークパレット１４とクランプパレット５との連結状態を解除する際には、油液供給管３９から供給される油液の油圧を上昇させれば、ピストンロッド３８が油圧によって上方に移動されるとともに、ボール４４がピストンロッド３８の傾斜面４３から離れるので、ボール４４がクランプ装置１７の内方に収納され、ボール４４とクランプリング３４との係合状態が解除されて、ワークパレット１４がクランプパレット５から取り外せるようになる。

次にＮＣ工作機械１の使用例を図２及び図８から図１１に基づいて説明する。図２に示すように、先ず使用者は、パレットガイド１３上に載置されている左右２つのワークパレット１４のうち、ワーク８を保持した一方のワークパレット１４を固定レール部材２２の正面側、すなわち退避位置αに配置されるようにパレットガイド１３を移動させる。そして、図８に示すように、使用者Ｕが退避位置αに配置された一方のワークパレット１４の把手３２を把持し、そのワークパレット１４を固定レール部材２２及び昇降レール部材１８の上を摺動させながら筐体２内部に押し込む。つまり、ワークパレット１４は固定レール部材２２及び昇降レール部材１８により案内されながら加工位置まで水平移動される。

図９に示すように、ワークパレット１４が移動する際に、固定レール部材２２及び昇降レール部材１８に複数のローラ２４，２５が配置されていることで、固定レール部材２２及び昇降レール部材１８とワークパレット１４との間に発生する摺動抵抗を低減でき、ワークパレット１４がスムーズに固定レール部材２２及び昇降レール部材１８上を摺動移動される。

更に、ワークパレット１４が昇降レール部材１８上に載置されると、昇降レール部材１８が後方側に向かって下がるように傾斜されていることで、昇降レール部材１８上に載せられたワークパレット１４は自重によって後方側（投入方向）に移動する。そして、ワークパレット１４の後端部が当接片２６に当接することで移動が停止され、昇降レール部材１８の傾斜によりワークパレット１４が後戻りしないで位置決めされる。つまり、ワークパレット１４の後端部が当接片２６に当接する停止位置においてワークパレット１４の把手３２から手を離しても、ワークパレット１４は当接片２６に押し当てられた状態で保持されるため、確実な位置決めが行われる。

尚、ワークパレット１４は底面に設けられた係合溝３３が固定レール部材２２及び昇降レール部材１８に係合されながら摺動されることで、ワークパレット１４が左右方向にぐらつくことなく案内移動され（図５参照）、かつワークパレット１４の後端部が当接片２６に当接されることで、ワークパレット１４の底面に設けられたクランプリング３４が、クランプパレット５の上面に設けられたクランプ装置１７の上方で位置決めされるようになっている。また、クランプパレット５の上方まで、ワークパレット１４を案内する昇降レール部材１８が配設されていることで、ワークパレット１４を加工位置まで確実に案内できる。

ワークパレット１４をクランプパレット５の上方に配置させた後、使用者Ｕは操作パネル１０を操作することで、加工作業が開始される。図１０に示すように、操作パネル１０の操作に基づいて制御装置（図示略）は、アクチュエータ２１を駆動させて昇降レール部材１８を降下させ、前述したクランプリング３４とクランプ装置１７とを連結させる。

図１１に示すように、前述したクランプ装置１７の噴出口４１や間隙４２からの空気の流出が停止されたことをセンサ（図示略）が感知したことに基づいて、制御装置（図示略）は駆動モータ７や工具ユニット４を動作させて加工作業を開始する。駆動モータ７の駆動によりクランプパレット５が垂直方向に回転され、ワーク８は上面のみならず正面や背面が工具ユニット４に取り付けられたドリル工具３によって研削加工される。

一方、図２に示すように、一方のワークパレット１４に保持されたワーク８が加工されているときに、パレットガイド１３は、ワークパレット１４が配置された部位が、待機位置βに配置されるように左右方向に移動されている。

使用者は、パレットガイド１３のソケット３０にエアホース３１が接続してチャッカ２７を上方に押し上げ、待機位置βに待機された他方のワークパレット１４に未加工のワーク８を取り付ける。そして、エアホース３１をソケット３０から外すと、チャッカ２７が下がり、ワークパレット１４にワーク８が保持される。使用者は一方のワークパレット１４に保持されているワーク８の加工作業の時間を利用して、他方のワークパレット１４のワーク８の着脱（交換）作業を行える。

一方のワークパレット１４に保持されているワーク８の加工作業が終了すると、制御装置（図示略）がクランプ装置１７とクランプリング３４との連結を解除するとともに、昇降レール部材１８を上昇させる。ワークパレット１４はワーク８の保持状態を維持したままクランプパレット５から分離される。そして、図９に示すように、使用者Ｕはクランプパレット５上、すなわち加工位置に配置されたワークパレット１４の把手３２を掴み、手前に引き寄せてパレットガイド１３上の退避位置αにワークパレット１４を退避させる（図８参照）。

使用者Ｕは未加工のワーク８を保持している他方のワークパレット１４を待機位置βから固定レール部材２２の正面側、すなわち退避位置αに配置されるようにパレットガイド１３を左右方向に移動させる。そして、使用者Ｕが他方のワークパレット１４の把手３２を把持し、ワークパレット１４を固定レール部材２２及び昇降レール部材１８の上を摺動移動させながら押し込み、ワークパレット１４をクランプパレット５の上方に移動させ、前述した一方のワークパレット１４と同様に加工作業を開始させる。また、このとき加工後のワーク８が保持された一方のワークパレット１４は待機位置βに配置されている。

使用者Ｕは一方のワークパレット１４のソケット３０にエアホース３１を接続してチャッカ２７を上方に押し上げてワーク８を取り外す。使用者は一方のワークパレット１４保持されたワーク８は他方のワークパレット１４に保持されているワーク８の加工作業の時間を利用して、加工後のワーク８をワークパレット１４から取り外すとともに、未加工のワーク８をワークパレット１４に取り付けるワーク８の着脱作業が行えるようになっている。以後、前述した動作を繰り返しながらワーク８を順次加工していく。

以上、本実施例のＮＣ工作機械１によれば、ワーク８の加工が終了した後、ワーク８をワークパレット１４とともに加工位置から退避させた後、代わりに予めワーク８が取り付けられたワークパレット１４とは別の新たなワークパレット１４を、加工位置に配置されたクランプパレット５に取り付けできる。つまり、複数のワーク８の取り付け、取り外し作業を従来のように加工位置で行うことなく、該加工位置とは別個に設けた退避位置αや待機位置βにて行うことができ、これによりワーク８の加工作業時間が該ワーク８の取り付け、取り外し作業により割かれることがないので、ワーク８の加工作業を休止する時間を極力短縮でき、これによりＮＣ工作機械１の稼働率を効果的に向上させることができる。

すなわち、ワーク８を加工位置にて交換する場合、本実施例のようにワーク８が複数ある場合には、ワーク８のワークパレット１４に対する着脱作業に時間がかかることになるが、これに対して本発明では、第１治具としてのクランプパレット５に対して第２治具としてのワークパレット１４を取り付け、取り外しするだけで済むため、着脱作業時間を大幅に短縮できる。また、特に加工するワーク８の種類が複数あり、加工するワーク８の種類を変えたりする場合、これに伴いワークパレット１４自体も交換するのはもちろん、ワーク８の着脱形態が変わることもあるため、これにより使用者Ｕによる着脱作業効率が低下する恐れがある。これに対して、ワークパレット１４を複数種類のワーク８に対して共通化しておけば、クランプパレット５に対するワークパレット１４の着脱作業がワーク８の種類に応じて変わることがないため、加工するワーク８の種類を変えても着脱作業効率が低下することはない。

また、ワークパレット１４に対するワーク８の着脱を行うための待機位置βが設けられていることで、ワークパレット１４に保持された加工後のワーク８と、未加工のワーク８との着脱作業作業を、ドリル工具３などが近接した加工位置とは別の待機位置βにて安全に、かつ個々に行うことができる。

また、ワークパレット１４を加工位置と退避位置αとの間で移動自在に案内する昇降レール部材１８及び固定レール部材２２を備えることで、使用者がワークパレット１４を加工位置と退避位置αとの間で移動させる際に昇降レール部材１８及び固定レール部材２２により案内されるため、ワークパレット１４に力を加えるだけで加工位置と退避位置αとの間で確実に移動させることができる。

また、クランプパレット５には、クランプ装置１７が設けられ、ワークパレット１４には、クランプ装置１７に嵌合するクランプリング３４が設けられ、クランプ装置１７とクランプリング３４とが互いに嵌合されることによって、クランプパレット５に対するワークパレット１４の位置決めを正確に行うことができる。

また、クランプ装置１７とクランプリング３４との嵌合が完了した後、係合部３４’及びボール４４による取り付け機能が働くようになっていることで、クランプパレット５とワークパレット１４との着脱を行う部材と、着脱を行う際の位置決めを行う部材とを兼用できるため、製造コストを低減できるばかりか、位置決め完了後にワークパレット１４がクランプパレット５に取り付けられるので、ワークパレット１４の取り付けを確実なものとできる。

また、ワークパレット１４を加工位置にほぼ水平に案内する固定レール部材２２とは別に、ワークパレット１４をクランプパレット５上で昇降させる昇降レール部材１８が設けられていることで、ワークパレット１４が、加工位置方向にほぼ水平に移動された後、降下移動してクランプパレット５と嵌合されるため、クランプ装置１７とクランプリング３４を利用した確実かつ効率的な位置固定が可能となる。

つまり本実施例では、クランプパレット５とワークパレット１４とが、クランプ装置１７（凸部）とクランプリング３４（凹部）との嵌合作用により正確に位置決めされるようにしているため、ワークパレット１４を退避位置αからクランプパレット５の上方位置まで水平移動させた後、ワークパレット１４をクランプパレット５に向けて下降させる必要がある。すなわち、ワークパレット１４は、退避位置αとクランプパレット５に取り付けられる嵌合位置との間で水平及び昇降移動が必要となるが、この間の移動を、全てレール部材である固定レール部材２２及び昇降レール部材１８により案内された状態で行うことができるため、ワークパレット１４の移動を極めて容易に行うことができる。

また、１つの退避位置αに対して少なくとも２つの待機位置βが設けられていることで、ワークパレット１４を１つの待機位置βに移動させ、もう１つの待機位置βに待機していた他の治具を、退避位置αを介して加工位置まで移動させることができるため、迅速にワークパレット１４の交換ができる。

また、退避位置αの左右に待機位置βが設けられていることで、使用者が加工位置に対して可能な限り近づいた場所でワーク８のワークパレット１４に対する着脱及びワークパレット１４の加工位置への移動操作ができる。

更に、本実施例のＮＣ工作機械１によれば、クランプパレット５とワークパレット１４とが、クランプ装置１７（凸部）とクランプリング３４（凹部）とで正確に位置決めされて連結されるため、最初のワーク８の加工作業の際に、ワーク８またはワークパレット１４の座標取り（芯出し）を行えば、ワークパレット１４を交換するたびに座標取りを行う必要がなくなり、複数のワーク８の加工作業を休止する時間を短縮できる。

次に、実施例２に係るＮＣ工作機械１ａにつき、図１２を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。図１２は、実施例２におけるＮＣ工作機械１ａを示す斜視図である。以下、図１２の紙面手前側をＮＣ工作機械１ａの正面側（前方側）として説明する。

図１２に示すように、実施例２におけるＮＣ工作機械１ａには、３つの筐体２が設けられ、各々の筐体２内には、前記実施例１と同様に、工具ユニット４や第１治具としてのクランプパレット５が設けられた加工位置としての作業台６が設置されている（図８参照）。各々の工具ユニット４には、加工作業に応じたドリル工具３が取り付けられ、各々の筐体２内で異なる加工作業を行うことができる。

各々の筐体２の正面側には、載置台１１ａが設けられており、各々の載置台１１ａ同士は、連結板４５によって一体的に連結されている。第２治具としてのワークパレット１４は、載置台１１ａの上面を摺動移動されるようになっており、連結板４５を介して各々の載置台１１ａ上を左右方向に自在に移動できる。尚、本実施例では、載置台１１ａにおけるスライド扉９の正面側、すなわち開口部Ｓの正面側に配置される載置台１１ａの領域が退避位置となっており、それ以外の載置台１１ａ及び連結板４５の領域が、待機位置となっている。

使用者は、右側に配置された筐体２からワークパレット１４を順次投入させることができ、右側の筐体２内でワーク８の加工作業が終了したら、一旦、載置台１１ａ上にワークパレット１４を載置し、隣り（中央）に配置された筐体２の正面までワークパレット１４を摺動移動させ、中央の筐体２内にワークパレット１４を投入することができる。そして、中央の筐体２内で加工作業が終了したら、同様に左側の筐体２の正面までワークパレット１４を移動させて順次加工作業を行うことができる。

以上、本実施例２のＮＣ工作機械１ａによれば、クランプパレット５が配置される加工位置としての作業台６が複数箇所に設けられ、待機位置としての載置台１１ａを介して１つのワークパレット１４を複数の作業台６に順次投入させることで、異なる工具ユニット４が設けられたＮＣ工作機械１ａや異なる加工を行うＮＣ工作機械１ａを複数設置できるようになり、これらＮＣ工作機械１ａにワーク８を保持したワークパレット１４を順次投入することで、複数のＮＣ工作機械１ａで様々なワーク８の加工作業を行うことができる。

次に、実施例３に係るＮＣ工作機械１ｂにつき、図１３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。図１３は、実施例３におけるＮＣ工作機械１ｂを示す斜視図である。以下、図１３の紙面右方側をＮＣ工作機械１ｂの正面側（前方側）として説明する。

図１３に示すように、実施例３におけるＮＣ工作機械１ｂには、筐体２ｂの正面側及び背面側及び側面側にスライド扉９ｂ，９ｂ’，９ｂ’’を有し、正面側のスライド扉９ｂ’から背面側のスライド扉９ｂ’’まで固定レール部材２２ｂ及び昇降レール部材１８ｂが配置されている。筐体２ｂの正面側と背面側には、載置台１１ｂ，１１ｂ’が設けられており、この２つの載置台１１ｂ，１１ｂ’が、それぞれに退避位置及び待機位置を兼用できる構成となっている。

ワークパレット１４ｂには、正面側及び背面側の両縁辺に把手３２ｂ，３２ｂ’が設けられ、筐体２ｂ内の中央に配置される加工位置としてのクランプパレット５ｂ上に配置されるワークパレット１４ｂを、使用者が正面側及び背面側の両側から引き出せるようになっている。また、２人の使用者が筐体２の正面側及び背面側にそれぞれ配置されてワークパレット１４ｂに対するワーク８の着脱作業を行える。

以上、本実施例３では、正面側に配置される載置台１１ｂにて未加工のワーク８がワークパレット１４ｂに保持されて正面側からワークパレット１４ｂが筐体２内に投入され、加工後のワーク８が保持されたワークパレット１４ｂが背面側から引き出されて背面側に配置される載置台１１ｂ’にてワークパレット１４ｂからワーク８が取り外されるようになっている。

以上、本実施例３のＮＣ工作機械１ｂによれば、１つの加工位置としてのクランプパレット５ｂに対して２つの待機位置としての載置台１１ｂ，１１ｂ’が設けられていることで、正面側でワーク８のワークパレット１４ｂに対する取り付け作業を行うとともに、背面側でワーク８のワークパレット１４ｂに対する取り外し作業を行うことができる。

そのため、２人の使用者が筐体２の正面側及び背面側で同時に着脱作業を行うことができるので、ワーク８の着脱作業時間を短縮でき、加工位置における加工作業時間が短い場合であっても、少なくとも３つのワークパレット１４ｂを用いて、１つのワークパレット１４ｂに保持されたワーク８が加工作業中に、２人の使用者が正面側及び背面側の載置台１１にてワーク８の着脱作業を行うことで、ＮＣ工作機械１ｂの稼働率を向上させることができる。

次に、実施例４に係るＮＣ工作機械１ｃにつき、図１４を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。図１４は、実施例４におけるＮＣ工作機械１ｃを示す斜視図である。以下、図１４の紙面手前側をＮＣ工作機械１ｃの正面側（前方側）として説明する。

図１４に示すように、筐体２の正面側に配置される載置台１１ｃは、回転軸４６を中心として水平方向に回動される４つの矩形状の載置板４７を有し、各々の載置板４７の長手方向がそれぞれ四方を向くように配置されている。各々の載置板４７の上面には、長手方向に沿って２本の案内路としての移送レール部材４８が設けられるとともに、移送レール部材４８の間には、コンベア４９が配置されている。

また、載置台１１ｃは前後方向にスライド移動されるようになっており、載置板４７の先端をスライド扉９が開放された開口部Ｓから筐体２の内部に挿入できるとともに、移送レール部材４８の先端を固定レール部材２２の端部に近接させることができる。尚、固定レール部材２２の間にもコンベア５０が配置されている。ワークパレット１４ｃの底面には、コンベア４９，５０に係合される係合部（図示略）が設けられており、コンベア４９，５０上に配置されたワークパレット１４ｃはコンベア４９，５０の駆動によって移送されるようになっている。

載置台１１ｃの前後動や回転動やコンベア４９，５０の制御は、ＮＣ工作機械１ｃの加工作業とともに制御装置（図示略）が行うようになっており、使用者は載置板４７上のワークパレット１４ｃのワーク８の着脱作業のみを行う。尚、本実施例では４つの載置板４７が設けられており、開口部Ｓに近接した載置板４７が本発明の退避位置となっており、その他の３つの載置板４７が本発明の待機位置となっている。

ＮＣ工作機械１ｃの加工作業が開始されると制御装置（図示略）は、載置台１１ｃを回転させて未加工のワーク８が保持されたワークパレット１４ｃを筐体２の正面側、すなわち退避位置に移動させ、スライド扉９を開放し、載置台１１ｃを前方のスライドさせることで、載置板４７の先端を固定レール部材２２に近づける。そして、コンベア４９を駆動させることにより、ワークパレット１４ｃを載置板４７上から固定レール部材２２上に移送させる。

更に、ワークパレット１４ｃは固定レール部材２２の間に設けられたコンベア５０によって昇降レール部材１８上まで移動される。昇降レール部材１８及びクランプパレット５は、ワークパレット１４ｃの投入方向（後方向）に向かって下がるように傾斜されており、ワークパレット１４ｃは自重によって後方側に移動し、ワークパレット１４ｃの後端部が当接片２６に当接されることで移動が停止される。

加工位置としてクランプパレット５上で加工作業が終了すると、昇降レール部材１８及びクランプパレット５を、ワークパレット１４ｃの搬出方向（前方向）に向かって下がるように傾斜させることで、ワークパレット１４ｃを自重によって固定レール部材２２上に移動させる。そして、コンベア５０を駆動させて、ワークパレット１４ｃを固定レール部材２２から載置板４７上に移送し、載置台１１ｃを回転させて未加工のワーク８が保持されたワークパレット１４ｃを筐体２の正面側まで移動させる。以後、前述した動作を繰り返しながらワーク８を順次加工していく。

以上、本実施例４のＮＣ工作機械１ｃによれば、筐体２内へのワークパレット１４ｃの投入が自動的に行われるので、使用者はワーク８をワークパレット１４ｃに着脱させる作業のみを行うだけよく、使用者の作業量が低減される。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例１では、２つのワークパレット１４を用いて１つのクランプパレット５に交代でワークパレット１４を取り付けることで、ワーク８の加工作業を行っていたが、３つ以上の複数のワークパレット１４を用いて加工作業を行うようにしてもよい。

また、前記実施例では、１つのクランプパレット５に対して１つのワークパレット１４が着脱自在に取り付けられるようになっていたが、１つのクランプパレット５に対して複数のワークパレット１４が、上下または左右に着脱自在に取り付けられるようにしてもよい。

また、前記実施例では、複数のワークパレット１４に同じ種類のワーク８が保持され、制御装置がそれぞれのワーク８に同じ加工を施す設定としているが、本発明はこれに限ることなく、複数のワークパレット１４にそれぞれ異なる種類のワーク８を保持させ、制御装置がそれぞれのワーク８に異なる加工を施す設定としてもよく、このようにすれば、１つのＮＣ工作機械１を用いて異なる種類のワーク８の加工作業を行うことができ、ワークパレット１４がクランプパレット５から着脱できるので、ＮＣ工作機械１に異なる種類のワーク８を順次投入することも容易になる。

また、前記実施例では、凸部としてのクランプ装置１７がクランプパレット５に設けられるとともに、クランプ装置１７に嵌合される凹部としてのクランプリング３４がワークパレット１４に設けられていたが、クランプパレット５に凹部としてのクランプリング３４を設け、ワークパレット１４に凸部としてのクランプ装置１７を設ける構成としてもよく、クランプパレット５及びワークパレット１４のどちらに凸部や凹部が設けられていても、クランプパレット５に対するワークパレット１４の位置決めを正確に行うことができる。

また、前記実施例１〜２及び４では、昇降手段としてのアクチュエータ２１が駆動されることにより昇降レール部材１８が昇降してワークパレット１４が昇降し、ワークパレット１４のクランプパレット５に対する取り付け、取り外しが行われていたが、昇降レール部材１８が昇降しなくても、クランプパレット５を昇降させることで、昇降レール部材１８上のワークパレット１４とクランプパレット５との着脱を行うようにしてもよいし、ワークパレット１４及びクランプパレット５の夫々が昇降しなくても、クランプパレット５のクランプ装置１７が昇降されることで、ワークパレット１４のクランプリング３４に着脱され、ワークパレット１４とクランプパレット５とが互いに着脱されるようにしてもよい。

また、前記実施例１〜３では、使用者がワークパレット１４を固定レール部材２２及び昇降レール部材１８上を摺動移動させることで載置台１１からクランプパレット５へ移動させていたが、固定レール部材２２及び昇降レール部材１８を用いずに、使用者がワークパレット１４を持ち上げて載置台１１からクランプパレット５に移動させるようにしてもよいし、クレーンやマニピュレータを用いてワークパレット１４を持ち上げて移動させるようにしてもよい。

また、前記実施例では、ワークパレット１４を移動自在に案内する案内手段として固定レール部材２２及び昇降レール部材１８などのレール部材が用いられていたが、案内手段はレールに限らず、クランプパレット５から退避位置αまで摺動面を有する板部材を配置した案内路としてもよいし、クランプパレット５から退避位置αまで案内する誘導装置を筐体２内に配置し、この誘導装置に誘導されるワークパレット１４に使用者が力を加えることで、ワークパレット１４を小さな力で移動させるようにしてもよい。

また、前記実施例では、加工が終了したワーク８を載置台１１上まで退避させた状態、つまり待機位置βにてワークパレット１４にワーク８を着脱する着脱作業を行っていたが、必ずしもワーク８の加工が終了する毎にワークパレット１４に対するワーク８の着脱作業を待機位置βにて行う必要はなく、例えば加工するワーク８の種類の変更に応じてワークパレット１４の種類を変更するときのみ、ワークパレット１４に対するワーク８の着脱作業を待機位置βにて行うようにし、ワーク８の種類の変更がないときには、ワーク８の加工が終了する毎に使用者が筐体２の開口部Ｓから手を入れて、加工位置としてのクランプパレット５上に配置されているワークパレット１４に直接ワーク８を着脱させる、つまり加工位置にてワーク８の着脱作業を行うようにしてもよい。

また、前記実施例では、工作機械の一例として、座標値によって定義された工具ユニット４の配置位置やワーク８の配置位置などの位置情報に基づいて、制御装置（図示略）がドリル工具３や工具ユニット４とワーク８との相対位置の制御を自動的に行う数値制御方式のＮＣ工作機械１が適用されていたが、本発明はＮＣ工作機械１に限定されるものではなく、ドリル工具３や工具ユニット４とワーク８との相対位置の制御を手動により行う手動式の工作機械にも適用可能である。尚、この種の手動式の工作機械を適用する場合、加工位置にて一方のワークパレット１４に保持されたワーク８の加工作業と並行して、他のワークパレット１４に未加工のワーク８を着脱させる着脱作業を行うようにすれば、ワーク８の加工作業を休止する時間を短縮し、工作機械装置の稼働率を効果的に向上させることができる。

Claims (6)

1. 治具に保持された被加工物と工具との相対位置を制御することで、該工具による前記被加工物の加工が行われる工作機械装置において、
   前記治具は、前記被加工物の加工位置に配置される第１治具と、該第１治具とは別個に、かつ移動自在に構成され、前記被加工物が着脱自在に保持されるとともに手動投入用の把持部が設けられた第２治具と、から少なくとも構成され、
   前記第１治具及び前記第２治具は、該第１治具に対して前記第２治具を着脱自在に取り付ける着脱手段を備え、
   前記加工位置とは別に、前記第２治具に対する被加工物の着脱を行うための待機位置が設けられているとともに、該待機位置とは別に、前記第２治具を前記加工位置から退避させる退避位置が設けられており、
   前記第２治具を前記加工位置と前記退避位置との間で移動自在に案内する案内手段と、前記第２治具を前記加工位置で停止させる停止手段と、を備え、
   前記案内手段は、前記第２治具を加工位置にほぼ水平に案内する固定レール部材と、該第２治具を前記第１治具上で昇降させる昇降レール部材と、を有し、
   前記把持部を把持した状態で前記第２治具を前記案内手段に沿って前記加工位置に向かって手動で投入するときに、前記昇降レール部材が該第２治具の投入方向に向かって下降するような傾斜状態にあり、該昇降レール部材上の第２治具が自重によって投入方向に移動されて前記第１治具と前記第２治具の着脱位置で前記停止手段により停止され、該昇降レール部材が前記傾斜状態を維持しつつ降下されて前記第１治具に対して前記第２治具が嵌合されることを特徴とする工作機械装置。
2. 前記第１治具には、前記第２治具と嵌合する凸部が設けられ、前記第２治具には、前記凸部に嵌合する凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の工作機械装置。
3. 前記着脱手段は、前記凸部及び前記凹部の互いの嵌合終端部付近に設けられ、前記凸部と前記凹部との嵌合が完了した後、前記着脱手段による取り付け機能が働くようになっていることを特徴とする請求項２に記載の工作機械装置。
4. 前記凸部が前記第１治具の上面に設けられるとともに、前記凹部が前記第２治具の下面に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の工作機械装置。
5. １つの前記退避位置に対して少なくとも２つの前記待機位置が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の工作機械装置。
6. 前記退避位置の左右に前記待機位置が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の工作機械装置。

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