JP5172116B2 - ワーク搬送装置を備えたワーク加工機 - Google Patents

Description

本発明は、未加工のワークを加工領域に搬入し、加工済みのワークを前記加工領域から搬出するワーク搬送装置を備えたワーク加工機に関する。

チャック等の固定部に固定したワークに、加工領域内で切削加工等の加工を施すワーク加工機として、旋盤などの工作機械を挙げることができる。このような工作機械においては、主軸先端又はテーブルのチャックに把持させるなどして固定したワークを、主軸やテーブルに対して相対的に移動可能な刃物台に装着した工具で加工している。近年、このような工作機械では、長時間の連続無人運転を行うために、前記工具によってワークを加工する加工領域にワークを自動搬入し、加工済みのワークを自動搬出するワーク搬送装置を付随させることが多くなってきている。
そして、このようなワーク搬送装置としては、ワーク搬出入による工作機械の待機時間が可能な限り短時間であることが望ましく、ワーク加工中に次に加工すべきワークを加工領域の近傍で待機させておくのが好ましい。そのため、従来より、この種のワーク搬送装置が種々提案されている。（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１及び２に記載のワーク搬送装置は、二つのチャックを有するローダを主軸チャックに対面させる位置まで下降させ、二つのチャックの高さ位置を切り替えることで、主軸チャックから加工済みのワークを受け取り、未加工のワークを主軸チャックに受け渡すことができるようにしてある。そして、未加工ワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク供給台からローダに供給され、加工済みワークは、工作機械の近傍に配置されたワーク排出台に搬出されるようになっている。
特許第３４７４０６０号 特許第３６８９９９９号

しかし、これら文献に記載されたワーク搬送装置は、加工済みのワークを収容するワーク排出台と、未加工のワークを収容するワーク供給台とが工作機械の機外に設置されているため、ワーク搬送装置が工作機械から大きく張り出し、ワーク搬送装置及び工作機械を設置するのに大きなスペースが必要になるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、未加工及び加工済みのワークを載置するワーク収容部並びにこのワーク収容部に対してワークの搬出入を行うワーク搬送装置をワーク加工機の設置スペース内に収めることができ、加工終了後に速やかに加工領域に次回加工のワークを搬入し、加工済みのワークを速やかに加工領域から搬出することができる小型で省スペースのワーク搬送装置を備えたワーク加工機の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のワーク搬送装置を備えたワーク加工機は、ワークを固定するワーク固定手段とワークを収容するワーク収容部との間でワークの搬送を行うワーク搬送装置を備えたワーク加工機において、前記ワーク搬送装置が、前記ワーク収容部との間でワークの授受を行う第一の搬送手段と、前記ワーク固定手段との間でワークの授受を行う第三の搬送手段と、第一の搬送手段と第三の搬送手段との間でワークの搬送を行う第二の搬送手段とを備え、前記ワーク収容部は前記ワーク加工機の機体上に設けられ、前記第一の搬送手段は前記ワーク収容部の上方に設けられ、前記第三の搬送手段は、前記ワーク固定部との間でワークの授受を行う位置と前記第二の搬送手段との間でワークの授受を行う位置との間で昇降自在に設けられ、前記第三の搬送手段は、前記ワーク固定部との間でワークの授受を行う位置と前記第二の搬送手段との間でワークの授受を行う位置との間で昇降自在に設けられ、前記第二の搬送手段は、前記第三の搬送手段と干渉しない前記第三の搬送手段の昇降移動経路から退避した前記ワーク収容部に隣接する位置と前記昇降移動経路上で上昇状態の前記第三の搬送手段と上下に対向する位置との間で進退移動自在に設けられ、前記ワーク収容部に隣接する位置で前記第一の搬送手段との間のワークの授受を行い、前記昇降移動経路内に進入し、前記昇降移動経路に沿って上昇した状態の前記第三の搬送手段の直下に位置して、前記昇降移動経路に沿った上下方向で、前記第三の搬送手段との間でワークの授受を行うように構成され、前記第二の搬送手段を介して前記第一の搬送手段と前記第三の搬送手段との間でワークの授受を行う構成としてある。
前記第三の搬送手段が、ワーク収容部に収容された前記ワークの立姿勢と前記ワーク固定手段に固定された前記ワークの横姿勢との間で姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、前記第二の搬送手段が、前記ワーク収容部及び前記第三の搬送手段との間で前記ワークを立姿勢で授受するように構成してもよい。この場合、前記姿勢変更手段が、立姿勢のワークを把持するチャックと横姿勢のワークを把持するチャックとを直交方向に有し、二つの前記チャックの間に設けられた回転軸を中心に回転させることで二つの前記チャックに把持されたワークの姿勢を入れ替えるように構成してもよい。

上記構成のワーク搬送装置においては、第一の搬送手段がワーク収容部に加工済みワークを収容し、未加工ワークを取り出して次回加工の準備を行うタイミングと、第三の搬送手段がワーク加工機との間で未加工ワーク及び加工済みワークの授受を行うタイミングとは、同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
例えば、ワークの加工時間が十分に長く、ワーク加工中に第一の搬送手段による加工済みワークの収容と未加工ワークの準備が行えるのであれば、第三の搬送手段によるワーク加工機との間の未加工ワーク及び加工済みワークの授受が終了し、ワーク加工機がワークの加工を開始した後に、第一の搬送手段による加工済みワークの収容と未加工ワークの準備とを行えばよい。具体的には、ワークの加工中や工作機械の始動時等における前記第三の搬送手段の待機動作中及び前記ワークの加工が終了した後の前記第三の搬送手段と前記ワーク固定手段との間のワーク授受動作中に、前記第一の搬送手段及び前記第二の搬送手段を移動させ、前記第一の搬送手段と前記ワーク収容部との間でのワークの授受及び前記第一の搬送手段と前記第二の搬送手段との間でのワークの授受を行うように指令を出力する制御装置を設けるとよい。また、この場合、前記ワークの加工中に前記第三の搬送手段に対して前記第二のチャックに次回加工の未加工ワークを把持させて待機させる指令を出力し、前記ワークの加工が終了したときに、前記第三の搬送手段を昇降させるとともに前記ワーク固定手段との間で加工済みワーク及び未加工ワークの授受を行う指令を出力する制御装置を設けてもよい。

なお、ワークの加工時間が短く、ワーク加工中に第一の搬送手段による加工済みワークの収容と未加工ワークの準備が終了しないような場合には、第一の搬送手段による加工済みワークの収容及び未加工ワークの準備と、第三の搬送手段によるワーク加工機との間の未加工ワーク及び加工済みワークの授受とを同時に行うとよい。このようにすることで、ワーク加工機の無駄な停止時間を短縮することができる。この場合は、前記ワーク加工機におけるワークの加工が終了した後、前記第三の搬送手段を移動させるとともに前記ワーク加工機との間のワークの授受を制御する第一の制御系と、この第一の制御系による前記第三の搬送手段の移動及びワークの授受動作中に、前記第一の搬送手段及び前記第二の搬送手段を移動させ、前記第一の搬送手段と前記ワーク収容部との間でのワークの授受及び前記第一の搬送手段と前記第二の搬送手段との間でのワークの授受を制御する第二の制御系とを有する制御装置を設けるとよい。

前記第一の搬送手段のチャックが、前記ワーク固定手段に固定されるワークと同じ横姿勢のワークの把持が可能であり、かつ、前記ワーク収容部に前記横姿勢のワークが収容されている場合には、前記第二の搬送手段を介することなく、前記第一の搬送手段とチャックと前記第三の搬送手段のチャックとの間で直接ワークの授受を行うことができる。

本発明のワーク加工機は、テーブルに治具等で固定したワークを主軸に装着した工具で加工するものであってもよいし、回転自在な主軸のチャックに把持させたワークを、主軸に対向して配置した刃物台の工具で加工するものであってもよい。
また、前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工するものであってもよい。この場合、前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工する場合において、前記ワーク収容部を前記主軸の軸線と同方向に出し入れできるようにするとよい。
このようにすることで、ワーク加工機の主軸や刃物台の保守，点検だけでなく、未加工ワークの補給や加工済みワークの取り出しも、主軸に正対したワーク加工機の正面側から行なえるようになる。そのため、ワーク加工機に対する全ての作業をワーク加工機の正面から行え、複数台のワーク加工機を並列に設置して、ワーク加工機の設置スペースの有効活用を図ることができる。

本発明は上記のように構成されているので、ワーク収容部を含むワーク搬送装置をワーク加工機の床面積とほぼ同等の範囲内に収めることができる小型かつ省スペースのワーク搬送装置を得ることができる。
また、ワークの加工中に加工済みのワークをワーク収容部に受け渡し、ワーク収容部から次に加工するワークを搬送して準備することで、加工終了後に第三の搬送手段の一回の昇降動作で速やかに加工領域に次回加工のワークを搬入し加工済みワークを搬出することができ、待機時間を短くすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において「前」というときには、図１の工作機械の右方を指し、「後」というときには同左方を指すものとする。
図１は、本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械の側面図、図２は、刃物台を取り除いた状態におけるワーク搬送装置及び工作機械の正面図である。
この実施形態においてワーク加工機である工作機械２は、ベッド２０と、このベッド２０上にＺ方向に進退移動自在に設けられた主軸台２１と、この主軸台２１に回転自在に支持された主軸２２と、この主軸２２に対向して配置され、ベッド２０上でＸ方向（図１の紙面に直交する方向）に進退移動する刃物台２３と、この刃物台２３に装着され、主軸２２の先端のチャック２５に把持されたワークｗを加工する工具２４とを有している。

この実施形態では、主軸２２のチャック２５がワークｗを固定するワーク固定手段を構成する。そして、チャック２５に把持されたワークｗが、主軸２２とともに回転されながら、主軸台２１と刃物台２３との間に設けられた加工領域Ａで、主軸台２１のＺ方向の移動と刃物台２３のＸ方向の移動との組み合わせによって、工具２４により加工される。

本発明のワーク搬送装置１は、未加工のワークｗ及び加工済みのワークを収容するワークストッカ１５と、このワークストッカ１５から未加工のワークｗ（以下、未加工のワークと加工済みのワークを区別する必要があるときは、それぞれ「未加工ワークｗｂ」、「加工済みワークｗａ」として表すものとする）を取り出して搬送する第一の搬送手段１２と、この第一の搬送手段１２から未加工ワークｗｂを受け取り、一時的に待機させるワーク待機台１７と、このワーク待機台１７を、Ｚ方向の前方に位置し、加工領域Ａの真上に位置する第二のワーク授受位置Ｃと、Ｚ方向の後方に位置する第一のワーク授受位置Ｂとの間で進退移動させる第二の搬送手段１８と、第二のワーク授受位置Ｃでワーク待機台１７から未加工ワークｗｂを受け取り、加工領域Ａに搬入する第三の搬送手段１１とを有している。
本発明では、上記したワーク搬送装置１を構成する主要な構成要素、すなわち、第一の搬送手段１２，第二の搬送手段１８，第三の搬送手段１１，ワーク待機台１７及びワークストッカ１５を、工作機械２を跨いで立設された機体としての支持フレーム１０の上部に設けている。すなわち、支持フレーム１０を介して、工作機械２にワーク搬送装置１が一体に設けられているわけである。

上記構成のワーク搬送装置１では、第一の搬送手段１２が未加工ワークｗｂをワークストッカ１５から順に取り出して、第一のワーク授受位置Ｂでワーク待機台１７に受け渡す。第二の搬送手段１８は、未加工ワークｗｂをワーク待機台１７とともに第二のワーク授受位置Ｃに搬送する。第三の搬送手段１１は、第二のワーク授受位置Ｃで未加工ワークｗｂを受け取るとともに、加工済みワークｗａをワーク待機台１７に受け渡す。第三の搬送手段１１は、加工領域Ａに未加工ワークｗｂを搬入して、主軸２２との間で加工済みワークｗａと未加工ワークｗｂの授受を行う。

一方、加工済みワークｗａを受け取ったワーク待機台１７は、第二の搬送手段１８によって第一のワーク授受位置Ｂまで移動し、この位置で第一の搬送手段１２に加工済みワークｗａを受け渡す。第一の搬送手段１２は、加工済みワークｗａをワークストッカ１５まで搬送して、加工済みワークｗａを所定位置に収容する。
以下、第一の搬送手段１２、ワーク待機台１７、第二の搬送手段１８、第三の搬送手段１１及びワークストッカ１５の各々の構成を、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

［第一の搬送手段］
第一の搬送手段１２は、ワークｗを把持するチャック１２１を下端に備え、チャック１２１を開閉させる機構を備えたチャック取付部１２０と、このチャック取付部１２０をＸ，Ｙ，Ｚの三方向に移動自在にするＹ軸移動機構，Ｚ軸移動機構及びＸ軸移動機構とを有している。
なお、チャック１２１は、Ｙ方向を差し向くワークｗだけでなく、Ｚ方向を差し向くワークｗも把持できるように構成するのが好ましい。このようにすることで、ワークストッカ１５にワークｗが立置きに収容されている場合に限らず、ワークｗが横置きに収容されている場合でも、チャック１２１を交換することなく、ワークストッカ１５との間でワークｗの授受が可能になる。

前記したＹ軸移動機構は、チャック取付部１２０からＹ方向に突出して設けられた棒状のＹ方向ガイド１２３と、Ｚ方向に移動自在なサドル１２６に取り付けられ、Ｙ方向ガイド１２３が挿通するガイド孔を有し、Ｙ方向ガイド１２３とともにチャック取付部１２０のＹ方向の昇降動を案内するガイドスリーブ１２４と、Ｙ方向に進退移動自在なピストンロッド１２５ａ及びサドル１２６に固定されたシリンダ本体１２５ｂを有する駆動体としてのシリンダ１２５と、Ｙ方向ガイド１２３の上端とピストンロッド１２５ａの上端とを連結してＹ方向ガイド１２３及びチャック取付部１２０をピストンロッド１２５ａのＹ方向の進退移動とともに昇降させる連結駒１２９とを有している。
なお、チャック取付部１２０をＹ方向に昇降動させることができるのであれば、Ｙ軸移動機構は上記構成のものには限られず、モータとボールねじ・ナット機構とからＹ軸移動機構を構成してもよい。

Ｚ軸移動機構は、サドル１２６のＺ方向の移動を案内するＺ方向ガイドレール１３３と、サドル１２６をＺ方向に移動させる駆動体としてのＺ軸モータ（図に現れない）と、このＺ軸モータの駆動軸の回転により回転されるねじ軸１３４とを有している。そして、Ｚ軸モータ，ねじ軸１３４及びサドル１２６に取り付けられたナット１３５とによって構成されるボールねじ・ナット機構等によって、サドル１２６のＺ方向に移動が行われる。
このＺ軸移動機構は、Ｘ方向に進退移動自在なサドル１４１上に設けられている。

Ｘ軸移動機構は、サドル１４１のＸ方向の移動を案内するＸ方向ガイドレール１４３と、サドル１４１をＸ方向に移動させる駆動体としてのＸ軸モータ（図に現れず）と、支持フレーム１０にＸ方向に回転自在に取り付けられたねじ軸１４４とを有している。サドル１４１のＸ方向の移動は、Ｘ軸モータ，ねじ軸１４４及びサドル１４１に取り付けられたナット１４５とによって構成されるボールねじ・ナット機構等によって行われる。
上記したＸ軸移動機構のＸ方向ガイド１４３のストローク及びＺ軸移動機構のＺ方向ガイド１３３のストロークは、サドル１４１やサドル１２６がストロークエンドに達したときに第一の搬送手段１２の一部が支持フレーム１０の両端から張り出さないようなものであるのが好ましい。

［ワーク待機台］
ワーク待機台１７は、ワークｗを把持するチャック１７１と、このチャック１７１を開閉させる開閉機構を備えた本体１７２とを備えている。チャック１７１と本体１７２との間には若干の隙間１７２ａが設けられていて、本体１７２に内蔵されたばね等の図示しない付勢手段により、チャック１７１が常時上方に付勢されている。第三の搬送手段１１との間でワークｗの授受を行うときには、ワークｗをチャック１７１に押し付けつつ、ワークｗを介して第三の搬送手段１１がチャック１７１を隙間１７２ａ分だけ押し下げることで、第三の搬送手段１１とワーク待機台１７との間でワークｗの授受を確実に行うことができる。

なお、シリンダ本体１２５ｂに供給された流体の圧力によってピストンロッド１２５ａを上昇させ、シリンダ本体１２５ｂ内に組み込まれたばね若しくはシリンダ本体１２５ｂの外側に設けたばねの付勢力により、ピストンロッド１２５ａを下降させるように構成することで、シリンダ１２５にダンパー機能を持たせることができ、第一の搬送手段１２とワークストッカ１５との間及びワーク授受位置Ｂにおけるワーク待機台１７との間でのワークｗの授受を確実に行うことができる。なお、シリンダ１２５がダンパー機構を備える場合には、第一の搬送手段１２とワーク待機台１７との間でのワーク授受の際に、チャック１７１側のダンパー機構が作用しないようにして、確実にワークｗの授受を行うべく、チャック１７１と当接してチャック１７１の移動を規制する規制部材１７３を、第一のワーク授受位置Ｂに設けるとよい。

［第二の搬送手段］
第二の搬送手段１８は、支持フレーム１０に取り付けられ、ワーク待機台１７のＺ方向の移動を案内するガイド１８１と、Ｚ方向に進退移動するピストンロッド１８２を有し、支持フレーム１０に固定された駆動体としてのシリンダ１８３とを有する。ピストンロッド１８２の先端がワーク待機台１７の本体１７２に取り付けられていて、シリンダ１８３が駆動することで、ワーク待機台１７が第二のワーク授受位置Ｃと第一のワーク授受位置Ｂとの間をガイド１８１に案内されながらＺ方向に進退移動する。

［第三の搬送手段］
第三の搬送手段１１は、二種類のワークを把持する二つのチャック、つまり、加工済みワークｗａを把持する第一のチャック１１０ａと未加工ワークｗｂを把持する第二のチャック１１０ｂとを有している。
これら二つのチャック１１０ａ，１１０ｂは、昇降機構１１１によってＹ方向に昇降自在で、かつ、チャック開閉機構を内蔵するチャック取付部１１０に、その軸線が９０度の角度をなすように取り付けらる。

図４に示すように、第一のチャック１１０ａの軸線Ｃ１はＹ軸と平行に設けられ、第二のチャック１１０ｂの軸線Ｃ２はＺ軸と平行に設けられている。二つの軸線Ｃ１，Ｃ２が同一のＺ−Ｙ平面内に位置するように設けられている。
さらに、二つのチャック１１０ａ，１１０ｂの直交する軸線Ｃ１，Ｃ２から、ワークｗの把持位置までの距離Ｌ１，Ｌ２が同一になるように、チャック取付部１１０に設けられている。チャック取付部１１０の回転軸１１０ｃは、軸線Ｃ１，Ｃ２の交点からともに４５度の角度をなす軸線Ｃ３と平行に設けられている。二つのチャック１１０ａ，１１０ｂは、軸線Ｃ３上に位置する点（例えば軸線Ｃ１，Ｃ２の交点を中心として、軸線Ｃ３と直交する平面内で点対称の位置関係にある。このような位置関係とすることで、軸線Ｃ３を軸としてチャック取付部１１０を回転させると、二つのチャック１１０ａ，１１０ｂの位置が入れ替わる。

昇降機構１１１は、Ｙ方向に長尺に形成され、支持フレーム１０に設けられたガイド１１８に案内されながらＹ方向に昇降する昇降部材１１７と、この昇降部材１１７にＹ軸と平行に設けられたねじ軸１１６と、このねじ軸１１６を回転させることで、昇降部材１１７を昇降させる駆動体としてのモータ１１９とを有している。
チャック取付部１１０は、昇降部材１１７の下端に回転軸１１０ｃによって回転自在に支持されている。また、回転軸１１０ｃを中心にチャック取付部１１０を１８０度回転させる駆動体としての回転シリンダ１１２が、昇降部材１１７の下端に取り付けられている。

ねじ軸１１６の両端は、昇降部材１１７に取り付けられた軸受１１７ａ，１１７ｂによって回転自在に支持されている。また、ねじ軸１１６の上端は、モータ１１９の回転軸１１９ａに連結されている。このねじ軸１１６には、支持フレーム１０にブラケット１０ａを介して取り付けられたナット１１６ａが螺入されていて、モータ１１９が駆動してねじ軸１１６が回転すると、ねじ軸１１６昇降部材１１７がＹ方向に昇降するようになっている。

［ワークストッカ］
次に、図２及び図５を参照しながら、ワークストッカ１５の構成について説明する。
図５は、ワークストッカ１５の全体構成を説明する平面図である。
この実施形態では、二つのワークストッカ１５，１５が、平面視して、主軸２２の軸線ＣＬと平行な軸線の両側に配置されている。
ワークストッカ１５，１５は、支持フレーム１０に敷設されたＺ方向のガイド１５２，１５２に案内されながらＺ方向に引き出される載置台１５１，１５１（図２参照）の上に載置されていて、載置台１５１，１５１とともに工作機械２の前方に引き出すことが可能である（ワークストッカ１５，１５を前方に引き出した状態を、図５中仮想線で示す）。ワークストッカ１５，１５には、未加工ワークｗｂ及び加工済みワークｗａの軸線がＹ方向を差し向く立置きで収容される。
そして、未加工ワークｗｂを使い果たしてワークストッカ１５が空になったとき又は加工済みワークｗａでワークストッカ１５が一杯になったときに、このワークストッカ１５を前方に引き出してワーク搬送装置１から取り出し、新たなワークストッカ１５を補充することができるようになっている。

なお、一方のワークストッカ１５に未加工ワークｗｂを収容し、他方のワークストッカ１５に加工済みワークｗａを収容するようにして、一方のワークストッカ１５から順次未加工ワークｗｂを第一の搬送手段１２に受け渡し、加工済みワークｗａを他方のワークストッカ１５に収容するようにしてもよい。
また、共通のワークストッカ１５に未加工ワークｗｂと加工済みワークｗａとを同時に収容するようにし、未加工ワークｗｂを順次加工領域Ａに供給しながら、空いた部分に加工済みワークｗａを順次収容していき、全ての未加工ワークｗｂを使用しきったときに他のワークストッカ１５に交換するようにしてもよい。このようにすることで、一方のワークストッカ１５の交換中に他方のワークストッカ１５から未加工ワークｗｂを取り出して加工を継続することができ、工作機械２を停止させずに連続長時間運転を行うことができるという利点がある。

また、上記構成のワークストッカ１５によれば、工作機械２の主軸２２や刃物台２３の保守，点検だけでなく、未加工ワークｗｂの補給や加工済みワークｗａの取り出しも、主軸２２に正対した工作機械２の正面側から行なえるようになるので、工作機械２に対する全ての作業を工作機械２の正面から行え、複数台の工作機械２を並列に設置して、工作機械２の設置スペースの有効活用を図ることができる。

［作用］
次に、上記構成のこの実施形態におけるワーク搬送装置１の作用を、図６〜図１０を参照しながら説明する。
初期状態では、図６（ａ）に示すように、第三の搬送手段１１は、Ｚ方向を差し向く第一のチャック１１０ａがワークｗを把持しない空の状態で、Ｙ方向を差し向く第二のチャック１１０ｂが未加工ワークｗｂを把持した状態で、加工領域Ａの上方位置で待機している。
加工領域Ａでは、主軸２２のチャック２５に把持されたワークｗが、対向する刃物台２３に装着された工具２４によって加工されている。

また、ワーク待機台１７は、空の状態で第一のワーク授受位置Ｂで待機しており、第一の搬送手段１２は、チャック１２１にワークｗを把持しない空の状態で、第一のワーク授受位置Ｂの上方で待機している。
加工領域Ａでのワークｗの加工が終了すると、図６（ｂ）に示すように、主軸台２１及び刃物台２３が互いに離間する方向に移動し、主軸台２１と刃物台２３との間に第三の搬送手段１１と干渉しない空間を形成する。
この後、図６（ｃ）に示すように、第三の搬送手段１１が下降して、チャック取付部１１０の第二のチャック１１０ｂに把持した未加工ワークｗｂを加工領域Ａ内に搬入する。そして、Ｚ方向を差し向く空の状態の第一のチャック１１０ａを、主軸２２の軸線ＣＬ上に位置させる。

この後、図７（ａ）に示すように、主軸台２１が前進して第一のチャック１１０ａに加工済みワークｗａを受け渡す。この際、チャック取付部１１０は、第一のチャック１１０ａを常時主軸台２１に向けてＺ方向に付勢するばね（図示せず）を有しているので、このばねの付勢力により、主軸２２から第一のチャック１１０ａに確実に加工済みワークｗａが受け渡され、把持される。
主軸２２から第三の搬送手段１１の第一のチャック１１０ａに加工済みワークｗａが受け渡されると、主軸台２１が第三の搬送手段１１と干渉しない位置まで後退し、回転シリンダ１１２が駆動して、図７（ｂ）に示すように、チャック取付部１１０が回転軸１１０ｃを中心に１８０度回転させられる。

これにより、加工済みワークｗａを把持した第一のチャック１１０ａと未加工ワークｗｂを把持した第二のチャック１１０ｂの位置が入れ替わり、第二のチャック１１０ｂが、主軸２２の軸線ＣＬ上に位置する。
図７（ｃ）に示すように、加工済みワークｗａを主軸２２から第一のチャック１１０ａに受け渡すときと同様に、主軸台２１が前進して未加工ワークｗｂが第二のチャック１１０ｂから主軸２２のチャック２５に受け渡され、把持される。

以上の手順で第三の搬送手段１１と主軸２２との間で加工済みワークｗａ及び未加工ワークｗｂの授受が終了すると、図８（ａ）に示すように、主軸台２１が第三の搬送手段１１と干渉しない位置まで後退して第三の搬送手段１１が上昇する。
なお、ワークｗの加工終了後、第三の搬送手段１１が図６（ｂ）から図８（ａ）までの動作を行う間に、第一の搬送手段１２がＺ方向に移動して、ワーク収容部１５まで未加工ワークｗｂを取りに行き、ワーク授受位置Ｂで待機しているワーク待機台１７まで未加工ワークｗｂを搬送し、未加工ワークｗｂをワーク待機台１７に受け渡した後、Ｙ方向に上昇して図８（ａ）に示す位置まで復帰して待機する。

以後、図８（ｂ）に示すように、主軸２２のチャック２５に把持したワークｗｂの加工が開始される。
また、図８（ｂ）に示す状態では、第三の搬送手段１１が、第二のワーク授受位置Ｃの上方でチャック取付部１１０を１８０度回転させて、第一のチャック１１０ａと第二のチャック１１０ｂとの位置を入れ替え、空の状態の第二のチャック１１０ｂをＹ方向に差し向ける。この入れ替え動作が完了するまでに、第二の搬送手段１８がワーク待機台１７を第一のワーク授受位置ＢかＺ方向にら第二のワーク授受位置Ｃまで移動させる。
そして、図８（ｃ）に示すように、この第二のワーク授受位置Ｃで、ワーク待機台１７から第三の搬送手段１１の第二のチャック１１０ｂに未加工ワークｗｂが受け渡される。

第三の搬送手段１１は、図９（ａ）に示すように、ワーク待機台１７の上方でチャック取付部１１０を１８０度回転させて、加工済みワークｗａを把持した第一のチャック１１０ａをＹ方向に差し向ける。
この後、図９（ｂ）に示すように、第三の搬送手段１１が下降して、第二のワーク授受位置Ｃで加工済みワークｗａをワーク待機台１７に受け渡す。
第二の搬送手段１８は、図９（ｃ）に示すように、加工済みワークｗａを受け取ったワーク待機台１７を第二のワーク授受位置Ｃから第一のワーク授受位置Ｂまで移動させる。一方、第三の搬送手段１１は、未加工ワークｗｂを把持した第二のチャック１１０ｂをＹ方向に差し向けるべく、チャック取付部１１０を１８０度回転させる。

図１０（ａ）に示すように、ワーク待機台１７に受け渡された前回加工の加工済みワークｗａが、第一のワーク授受位置Ｂで第一の搬送手段１２のチャック１２１に受け渡される。
加工済みワークを受け取った第一の搬送手段１２は、図１０（ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ方向に移動しながら、把持した加工済みワークｗａをワーク収容部１５まで搬送し、Ｙ方向に下降してワーク収容部１５の所定位置に収容する。収容した後は、第一の搬送手段１２は上昇して、図１０（ｃ）に示すように待機状態になる。なお、このとき、第一の搬送手段１２は、図６（ａ）に示すようにワーク授受位置Ｂの真上位置まで移動して待機してもよいし、ワーク収容部１５の上方の予め設定された位置で待機するようにしてもよい。
以後、図６（ａ）〜図１０（ｃ）の動作を繰り返す。

上記の動作は、工作機械２又はワーク搬送装置１に設けた図示しない制御装置によって制御される。
この場合、制御装置には、第一の搬送手段１２，第二の搬送手段１８及びワーク待機台１７の動作を制御する第一の制御系と、この第一の制御系及び工作機械２の主軸台２１，主軸２２，チャック２５，刃物台２３の動作と連携しつつ、第三の搬送手段１２の動作を制御する第二の制御系とを設けるとよい。
上記の動作は、ワークの加工時間が短く、ワーク加工中に第一の搬送手段による加工済みワークの収容と未加工ワークの準備が終了しないような場合に有利である。

なお、第一の搬送手段がワーク収容部に加工済みワークを収容し、未加工ワークを取り出して次回加工の準備を行うタイミングと、第三の搬送手段が工作機械との間で未加工ワーク及び加工済みワークの授受を行うタイミングとは、上記のように同じであってもよいし、異なるものであってもよい。
ワークｗの加工時間が比較的長く、工作機械２によるワークｗの加工中に第一の搬送手段１２による加工済みワークｗａのワークストッカ１５への収容と未加工ワークｗｂのワークストッカ１５からの取り出し及び準備を終了できるのであれば、第三の搬送手段１１による工作機械２との間の未加工ワークｗｂ及び加工済みワークｗａの授受が終了した後に、第一の搬送手段１２による加工済みワークｗａの収容と未加工ワークｗｂの準備を行えばよい。
この場合は、単一の制御系で第一の搬送手段１２，第二の搬送手段１８，ワーク待機台１７及び第三の搬送手段１１をシーケンス制御することが可能である。

本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の説明に限られるものではない。
例えば、上記の説明では、ワークｗがワークストッカ１５に立置き状態で収容されている場合のみについて説明したが、本発明は横置きで収容されている場合、つまり、主軸２２のチャック２５に把持されるワークｗの姿勢と同じ姿勢でワークｗが収容されている場合でも適用が可能である。この場合は、ワーク待機台１７を介することなく、第一の搬送手段１２のチャック１２１と第三の搬送手段１１のチャック１１０ａ，１１０ｂとの間で直接ワークｗの授受が可能である。

本発明は、未加工ワークをワークストッカ等のワーク収容部から順次加工領域に搬送してワークの加工を行い、加工済みワークを前記加工領域から取り出して前記ワーク収容部に収容する必要があるものであれば、上記した工作機械に限らず、プレス機や組立機等の他のワーク加工機にも適用が可能である。

本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械の一実施形態にかかり、その側面図である。 本発明のワーク搬送装置を備えた工作機械の一実施形態にかかり、その正面図である。 ワーク搬送装置の主要部の部分拡大図である。 第三の搬送手段のチャック部分の詳細を説明する部分拡大図である。 ワークストッカの構成を説明する平面図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明する図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明する図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明する図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明する図である。 この実施形態のワーク搬送装置の作用を説明する図である。

符号の説明

１ ワーク搬送装置
１０ 支持フレーム
１１ 第三の搬送手段
１１０ａ 第一のチャック
１１０ｂ 第二のチャック
１１０ｃ 回転軸
１１０ チャック取付部
１１１ 昇降機構
１１２ 回転シリンダ
１１６ ねじ軸
１１７ 昇降部材
１１９ モータ
１１９ａ 回転
１２ 第一の搬送手段
１２０ チャック取付部
１２１ チャック
１２４ ガイドスリーブ
１２５ シリンダ
１２６ サドル
１２９ 連結駒
１３３ Ｚ方向ガイドレール
１３４ ねじ軸
１３５ ナット
１４１ サドル
１４３ Ｘ方向ガイドレール
１４４ ねじ軸
１４５ ナット
１５ ワークストッカ
１５１ 載置台
１５２ ガイド
１７ ワーク待機台
１７１ チャック
１７２ 本体
１７３ 規制部材
１８ 第二の搬送手段
１８１ ガイド
２ 工作機械
２０ ベッド
２１ 主軸台
２２ 主軸
２３ 刃物台
２４ 工具
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 軸線
ＣＬ 主軸の軸線
Ａ 加工領域
Ｂ 第一のワーク授受位置
Ｃ 第二のワーク授受位置

Claims (7)

1. ワークを固定するワーク固定手段とワークを収容するワーク収容部との間でワークの搬送を行うワーク搬送装置を備えたワーク加工機において、
   前記ワーク搬送装置が、前記ワーク収容部との間でワークの授受を行う第一の搬送手段と、前記ワーク固定手段との間でワークの授受を行う第三の搬送手段と、第一の搬送手段と第三の搬送手段との間でワークの搬送を行う第二の搬送手段とを備え、
   前記ワーク収容部は前記ワーク加工機の機体上に設けられ、
   前記第一の搬送手段は前記ワーク収容部の上方に設けられ、
   前記第三の搬送手段は、前記ワーク固定部との間でワークの授受を行う位置と前記第二の搬送手段との間でワークの授受を行う位置との間で昇降自在に設けられ、
   前記第二の搬送手段は、前記第三の搬送手段と干渉しない前記第三の搬送手段の昇降移動経路から退避した前記ワーク収容部に隣接する位置と前記昇降移動経路上で上昇状態の前記第三の搬送手段と上下に対向する位置との間で進退移動自在に設けられ、前記ワーク収容部に隣接する位置で前記第一の搬送手段との間のワークの授受を行い、前記昇降移動経路内に進入し、前記昇降移動経路に沿って上昇した状態の前記第三の搬送手段の直下に位置して、前記昇降移動経路に沿った上下方向で、前記第三の搬送手段との間でワークの授受を行うように構成され、
   前記第二の搬送手段を介して前記第一の搬送手段と前記第三の搬送手段との間でワークの授受を行うこと、
   を特徴とするワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
2. 前記第三の搬送手段が、ワーク収容部に収容された前記ワークの立姿勢と前記ワーク固定手段に固定された前記ワークの横姿勢との間で姿勢を変更する姿勢変更手段を有し、前記第二の搬送手段が、前記ワーク収容部及び前記第三の搬送手段との間で前記ワークを立姿勢で授受することを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
3. 前記姿勢変更手段が、立姿勢のワークを把持するチャックと横姿勢のワークを把持するチャックとを直交方向に有し、二つの前記チャックの間に設けられた回転軸を中心に回転させることで二つの前記チャックに把持されたワークの姿勢を入れ替えることを特徴とする請求項２に記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
4. 前記第三の搬送手段の待機動作中及び前記ワークの加工が終了した後の前記第三の搬送手段と前記ワーク固定手段との間のワーク授受動作中に、前記第一の搬送手段及び前記第二の搬送手段を移動させ、前記第一の搬送手段と前記ワーク収容部との間でのワークの授受及び前記第一の搬送手段と前記第二の搬送手段との間でのワークの授受を行うように指令を出力する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
5. 前記第一の搬送手段が前記横姿勢のワークを把持可能なチャックを有し、前記ワーク収容部に前記横姿勢でワークが収容されている場合に、前記第一の搬送手段と前記第三の搬送手段との間で前記横姿勢のワークの直接授受を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
6. 前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。
7. 前記ワーク固定手段が回転自在な主軸に設けられたチャックで、このチャックに把持させたワークを前記主軸に対向して設けた刃物台の工具で加工する場合において、前記ワーク収容部を前記主軸の軸線と同方向に出し入れできるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のワーク搬送装置を備えたワーク加工機。

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