JP5439576B2

JP5439576B2 - 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

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Publication number: JP5439576B2
Application number: JP2012260807A
Authority: JP
Inventors: 昌章益田
Original assignee: Citizen Machinery Miyano Co Ltd
Current assignee: Citizen Machinery Miyano Co Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JPWO2008156068A1; US8881627B2; CN101678463A; KR20100022039A; WO2008156068A1; JP2013039669A; KR101502639B1; JP5149289B2; CN101678463B; US20100101384A1; CN103286620B; CN103286620A

Description

本発明は、工作機械等のワーク加工装置との間でワークの授受を行う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に関する。

主軸に装着され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する工作機械が知られている。このような工作機械の中には、前記主軸から加工済みのワークを自動搬出し、主軸に未加工のワークを自動供給するワーク供給搬出装置を備えたものが知られている。

特許文献１に記載の工作機械のワーク供給搬出装置は、共通の回転中心から放射状に伸びる複数のアームを備えていて、このアームを、前記回転中心を支点に一体に回転させ、各々のアームの位置を加工済みワーク搬出位置，ワーク供給位置，待機位置及び主軸に対向したワーク授受位置の順に切り換えることで、未加工ワークの準備と主軸への受け渡し、主軸からの加工済みワームの受け取りと加工済みワークの搬出を行うようにしている。

また、特許文献２に記載のローディング装置は、正逆回転する四本のアームを備えていて、この四本のアームが所定位置にあるときに、平行配置された二つの主軸のうちの一方に対してアームＡから未加工ワークを受け渡す動作、他方の主軸に対してアームＢから半加工ワークを受け渡す動作、半加工ワークをアームＣに受け渡す動作を同時に行い、次いで四本のアームを一体に回転させて次の所定位置としたときに、未加工ワークのアームＡへの搬入と加工済みワークのアームＤからの搬出とを同時に行うようにしている。

しかし、文献１，２に記載のワーク供給搬出装置は、未加工ワークを主軸に受け渡すワーク搬入用のアームと、加工済みワークを主軸から受け取るワーク搬出用のアームとが別々であることから、ワーク搬出用のアームが主軸から加工済みのワークを受け取って、未加工ワークを保持するワーク搬入用のアームが主軸に対向する位置まで回転するまでに長時間を要し、サイクルタイムが長くなるという問題がある。

特開昭５８−１５５１９６号公報実開昭６１−７５９０１号公報

本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でワークの搬入と搬出を行うことができ、かつ、サイクルタイムをさらに短くすることのできる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の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のワーク供給搬出装置は、回転中心から径方向に伸び、前記回転中心を中心に一体的に回転自在でワークを保持する複数のアームを備え、未加工ワークを保持した前記アームがワーク授受位置に位置したときにワーク加工装置との間でワークの授受を行うように構成されたワーク供給搬出装置において、各前記アームは、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置と、前記ワーク授受位置と、加工済みワークを搬出する加工済みワーク搬出位置とに、順に移動するように回転方向が一方向に設定され、各前記アームには、前記ワーク授受位置で、前記アームの前記一方向の回転によって、前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取った後に前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡すように、未加工ワークを保持する未加工ワーク保持部を前記回転方向の上流側に設け、加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部を前記回転方向の下流側に設けた構成としてある。

この場合、前記アームのうち二つが前記未加工ワーク搬入位置と前記加工済みワーク搬出位置に同時に位置するように配置され、前記ワークの加工中に前記アームへの未加工ワークの供給と前記アームからの加工済みワークの搬出とを行うように構成してもよい。
また、複数本の前記アームは、前記回転中心を中心として均等角度間隔で配置するとよい。

本発明の工作機械は、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た工作機械において、前記ワーク供給搬出装置は、回転中心から径方向に伸び、前記回転中心を中心に一体的に回転自在でワークを保持する複数のアームを備え、未加工ワークを保持した前記アームがワーク授受位置に位置したときにワーク加工装置との間でワークの授受を行うように構成され、各前記アームは、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置と、前記ワーク授受位置と、加工済みワークを搬出する加工済みワーク搬出位置とに、順に移動するように回転方向が一方向に設定され、各前記アームには、前記ワーク授受位置で、前記アームの前記一方向の回転によって、前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取った後に前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡すように、未加工ワークを保持する未加工ワーク保持部を前記回転方向の上流側に設け、加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部を前記回転方向の下流側に設けた構成としてある。

この場合、前記アームのうち二つが前記未加工ワーク搬入位置と前記加工済みワーク搬出位置に同時に位置するように配置され、前記ワークの加工中に前記アームへの未加工ワークの供給と前記アームからの加工済みワークの搬出とを行うように構成してもよい。

また、複数本の前記アームは前記回転中心を中心として均等角度間隔で配置するとよい。

本発明では、アームの一方向への回転という単純な動作で、かつ、短時間でワークの搬出と搬入を行うことができるため、工作機械等のワーク加工装置における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という効果がある。

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設けることで、未加工ワーク保持部と加工済みワーク保持部と近接して配置することができ、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、サイクルタイムをさらに短縮することが可能である。

また、二つのアームを加工済みワーク搬出位置と未加工ワーク搬入位置に同時に位置させることで、ワークの切削加工中に、一方のアームへの未加工ワークの供給と、他方のアーム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。

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である。図１の工作機械の平面図である。未加工ワーク保持部及び加工済みワーク保持部を設けたアームの先端部分の拡大断面図である。未加工ワークを搬入装置から受け取り、加工済みワークを搬出装置に受け渡すまでの動作を説明する図である。未加工ワークを搬入装置から受け取り、加工済みワークを搬出装置に受け渡すまでの動作を説明する図である。主軸とアームとの間でワークの授受を行うときのアームの回転の様子を説明する要部の拡大正面図である。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。本発明の第二の実施形態にかかり、工作機械の主軸先端部分の拡大断面図である。本発明の第三の実施形態にかかり、第二の実施形態の変形例である本発明の第四の実施形態にかかり、第二の実施形態の変形例である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。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。工具を取り付けたアームの先端部分の拡大図である。

１:工作機械
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

以下、図面を参照しながら、本発明の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の好適な実施形態を説明する。
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。

［第一の実施形態］
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。

［工作機械の構成］
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の構成］
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。

ワーク供給搬出装置２は、複数のア−ム２４が回転中心Ｃ１から放射状に突出したアーム体２６を備えている。アーム体２６は、主軸１３と刃物台１２との間に配置されている。また、アーム体２６は、主軸台１０の上方で基台１１に固定された支持部２０に回転自在に支持されている。
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。

アーム体２６の４本のアーム２４は、９０度間隔で設けられている。
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。

アーム体２６は、主軸１３の軸線Ｃ２が円周Ａ上に位置するように配置する。アーム体２６は、前記駆動体によって、回転中心Ｃ１を軸心として回転される。前記駆動体は、アーム体２６を予め設定された回転角度分だけ精密に回転させ、位置決めすることができる。この種の駆動体としては、サーボモータやステッピングモータ、エンコーダ付モータ等の公知のものを用いることができる。

未加工ワーク保持部２９は、未加工ワークを保持することができるように、未加工ワークの形状や寸法に応じて形成され、加工済みワーク保持部２１は加工済みワークを保持することができるように、加工済みワークの形状や寸法に応じて形成される。

図３は、アーム２４の先端部分の拡大断面図である。なお、この実施形態では、未加工ワークＷＢと加工済みワークＷＡとを同じ構成の加工済みワーク保持部２１及び未加工ワーク保持部２９で保持することができる。そのため、未加工ワーク保持部２９と加工済みワーク保持部２１とで同一の符号を用い、ともに図３を援用するものとする。また、以下の説明においてワークＷを未加工ワークと加工済みワークとで区別する必要があるときは、未加工ワークを符号「ＷＢ」で示し、加工済みワークを符号「ＷＡ」で示すものとする。

未加工ワーク保持部２９及び加工済みワーク保持部２１は、アーム２４の先端に形成された貫通孔２４ａ内に嵌め込まれ、未加工ワークＷＢ及び加工済みワークＷＡの外径とほぼ同一の内径を有する筒状のホルダ２９１と、このホルダ２９１の一側から嵌め込まれ、未加工ワークＷＢ又は加工済みワークＷＡと当接してホルダ２９１内における未加工ワークＷＢ又は加工済みワークＷＡの位置決めを行うストッパ２９２とを有している。また、ストッパ２９２には、加工済みワークＷＡの先端に形成された軸部ＷＡａが挿入される孔２９２ａが形成されている。さらに、ホルダ２９１には、未加工ワークＷＢ及び加工済みワークＷＡが容易に脱落しないように、例えば、図示するようなボール２９１ａとばね２９１ｂとからなる付勢手段を設けてもよい。

これにより、例えば、加工済みワーク保持部２１と主軸１３とを同一の軸線上で対向して位置決めし、該軸線に沿って主軸１３をアーム２４に向けて前進させることで、主軸１３のチャックに把持した加工済みワークＷＡを加工済みワーク保持部２１のホルダ２９１に押し込んで受け渡すことができる。また、主軸１３の前進動作だけでは加工済みワークＷＡをホルダ２９１に十分に押し込むことができないような場合は、例えば、主軸１３の貫通孔を挿通する進退移動自在な押し棒を設け、この押し棒によって加工済みワークＷＡを加工済みワーク保持部２１に押し込むようにしてもよい。

また、例えば、未加工ワーク保持部２９と主軸１３とを同一の軸線上で対向して位置決めし、チャックを開放状態にした主軸１３を、該軸線に沿ってアーム２４に向けて前進させ、先端の一部が突出した状態で未加工ワーク保持部２９に保持されている未加工ワークＷＢの前記先端を前記チャック内に挿入し、前記チャックを閉じることで、未加工ワーク保持部２９から主軸１３に未加工ワークＷＢを受け渡すことができる。この場合も、前記先端の突出長さが十分でないような場合は、例えば、ホルダ２９１の貫通孔を挿通する押し棒により、未加工ワークＷＢを主軸１３に向けて押し出すようにしてもよい。

本発明のワーク供給搬出装置は、未加工ワークをアームに対して供給する搬入装置及び加工済みワークをアームから受け取って搬出する搬出装置のいずれか一方又は双方を備えていてもよい。このような、搬入装置又は搬出装置を備えることで、長時間の連続無人加工が可能になる。
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。

アーム体２６は、前記駆動体の駆動によって、各アーム２４を予め設定された回転角度位置、すなわち、アーム２４の加工済みワーク保持部２１又は未加工ワーク保持部２９が主軸１３に対向するワーク授受位置（図１中符号Iで示す）、加工済みワーク保持部２１から搬出装置２８に加工済みワークを受け渡す加工済みワーク搬出位置（同符号ＩＩで示す）、搬入装置２７から未加工ワーク保持部２９に未加工ワークを供給する未加工ワーク搬入位置（同符号ＩＩＩで示す）、主軸１３から見て回転方向上流側の可能な限り主軸３に近い位置であって、ワーク加工中の主軸１３，刃物台１２及び工具Ｔと干渉しない待機位置（同符号ＩＶで示す）の順に位置決めが可能である。

この実施形態では、一つのアーム２４が待機位置ＩＶに位置しているときに、残りの三つのアームのうちの二つのアーム２４が加工済みワーク搬出位置ＩＩと未加工ワーク搬入位置ＩＩＩに同時に位置し、他の一つのアーム２４が、正面視して、待機位置ＩＶのアーム２４の主軸１３を挟んだ反対側（図１において符号Ｖで示す）に位置する。搬入装置２７は、未加工ワーク搬入位置ＩＩＩに位置しているアーム２４の未加工ワーク保持部２９と対向して配置され、搬出装置２８は加工済みワーク搬出位置ＩＩに位置しているアーム２４の加工済みワーク保持部２１に対向して配置されている。
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。

この実施形態の工作機械１は、一つのアーム２４が待機位置ＩＶで待機している間に、工具Ｔにより主軸１３のチャックに把持されたワークの切削加工を行う。待機位置ＩＶでは、各アーム２４がワーク加工中の主軸１３，刃物台１２及び工具Ｔと干渉しないので、主軸１３の前後移動を含めて自由にワークの加工を行うことができる。

次に、図４〜図６を参照しながら、上記構成のワーク供給搬出装置２の作用について説明する。
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。

以下の説明では、図1（ａ）に示すように、一つのアーム２４が待機位置ＩＶに位置している状態を「初期状態」として説明する。

この初期状態では、主軸１３でワークの加工が行われ、未加工ワーク搬入位置ＩＩＩでは、未加工ワームＷＢが搬入装置２７からアーム２４の未加工ワーク保持部２９に供給され、加工済みワーク搬出位置ＩＩでは、加工済みワークＷＡが加工済みワーク保持部２１から搬出装置２８に受け渡されて搬出される。
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。

主軸１３のチャックに把持されたワークの加工が終了すると、アーム２４の移動を妨げない位置まで主軸１３が後退する。この後、アーム体２６が回転して、待機位置ＩＶに位置しているアーム２４を主軸１３に対向するワーク授受位置Ｉまで移動させる。アーム体２６は、図４（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、まず、ワーク授受位置Ｉに位置しているアーム２４の加工済みワーク保持部２１を主軸１３の軸線Ｃ２上に位置させる。このときのアーム２４の位置が、ワーク受取り位置Ｉａである。
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。

この実施形態では、主軸１３のチャック１３１を進退移動させるドローバ１３２の貫通孔内に、押し棒１３３が挿通して設けられている。この押し棒１３３は、シリンダ等の駆動手段によって主軸１３の軸線Ｃ２方向に進退移動が可能である。チャック１３１を開放した状態で、図４（ｃ）に示すように、押し棒１３３が、ストッパ２９２に当接するまで加工済みワークＷＡをホルダ２９１内に押し込むことができる。なお、このとき、加工済みワークＷＡの先端の軸部ＷＡａは、ストッパ２９２の孔２９２ａ内に位置している。

加工済みワークＷＡが加工済みワーク保持部２１のホルダ２９１に受け渡されると、主軸１３がチャック１３１の開放状態で、アーム２４と干渉しない位置まで後退する。この後、アーム体２６が回転して、図５（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ワーク授受位置Ｉに位置しているアーム２４の未加工ワーク保持部２９を主軸１３の軸線Ｃ２上に位置させる。このときのアーム２４の位置が、ワーク受渡し位置Ｉｂである。そして、図５（ｂ）に示すように、主軸１３が前進して、未加工ワーク保持部２９に保持された未加工ワークＷＢの先端を、開放状態のチャック１３１の内部に位置させる。
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。

本発明のワーク供給搬出装置２は、加工済みワーク保持部２１と未加工ワーク保持部２９とが、同一アーム２４に、可能な限り近接させた状態で共通の円周Ａ上に隣接させて設けられているため、アーム体２６を極めて小さい角度回転させるだけで、ワーク授受位置Ｉに位置しているアーム２４を、ワーク受取り位置Ｉａからワーク受渡し位置Ｉｂに移動させ、加工済みワークの主軸１３からアーム２４への受け渡し状態から未加工ワークのアーム２４から主軸１３への受け渡し状態に切り換えることができ、従って、主軸１３からのワークの受け取りと主軸１３へのワークの受け渡しを短時間で行うことができるという利点がある。

主軸１３との間で加工済みワークＷＡ及び未加工ワークＷＢの授受が完了すると、アーム体２６が回転して、ワーク供給位置ＩＩＩに位置しているアーム２４を、次に加工すべき未加工ワークＷＢを保持した状態で待機位置ＩＶに位置させる。このとき、アーム体２６の回転直前にワーク授受位置Ｉで主軸１３から加工済みワークＷＡを受け取ったアーム２４は、位置Ｖに位置し、アーム体２６の回転直前に位置Ｖに位置していた加工済みワークＷＡを保持したアーム２４は、加工済みワーク搬出位置ＩＩに位置する。
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）。

加工済みワーク搬出位置ＩＩでは、加工済みワークＷＡを保持したアーム２４の加工済みワーク保持部２１が、搬出装置２８に対向するため、図５（ｄ）に示すように、加工済みワークＷＡを、例えば搬出装置２８に設けられた押し棒２８５をホルダ２９１に挿通させることで、ホルダ２９１から押し出し、搬出装置２８に受け渡すことができる。
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。

［第二の実施形態］
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。

この実施形態において搬出装置２８は、四つのアーム２４のうちの三つのアーム２４が、待機位置ＩＶ、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に位置しているときに、残りの一つのアーム２４の加工済みワーク保持部２１から加工済みワークを受け取って搬出できる位置に配置される。
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。

第一の搬入装置３０及び第二の搬入装置３１としては種々のものを用いることができる。この実施形態の第一の搬入装置３０及び第二の搬入装置３１は、軸線Ｃ２を境として左右に配置されることから、左右対称である以外の基本構成は同じである。第一の搬入装置３０及び第二の搬入装置３１は、図７に示すように、複数の未加工ワークを貯蔵するホッパ３００，３１０を備えたパーツフィーダ３０１，３１１と、このパーツフィーダ３０１，３１１から送出された未加工ワークを直線状に整列させて、第一の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩａ又は第二の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩｂに位置しているアーム２４の未加工ワーク保持部２９の近傍まで案内するリニアガイド３０３，３１３を備えたリニアフィーダ３０２，３１２とを有している。リニアフィーダ３０２，３１２の先端まで送られた未加工ワークは、図示しないプッシュロッドやロボットハンド、エア圧送等によって、第一の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩａ又は第二の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩｂに位置しているアーム２４の未加工ワーク保持部２９に受け渡される。

図８は、この実施形態における工作機械の主軸先端部分の拡大断面図である。
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。

このようにすることで、第一の搬入装置３０及び第二の搬入装置３１で別々に前記ワークＷ１及びＷ２を供給し、加工すべきワークが異なる種類のワークに切り替わった場合も、チャック２３１を交換する必要はない。
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。

次に、この実施形態のワーク供給搬出装置の作用を説明する。
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。

工作機械１（図１参照）のＮＣ装置からワークの切り換え指令が出力されると、第一の搬入装置３０の駆動が停止されて、第二の搬入装置３１が駆動される。一つのアーム２４が待機位置ＶＩにあるとき、第二の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩｂに位置しているアーム２４は、未加工ワーク保持部２９が空の状態であるから、この未加工ワーク保持部２９に第二の搬入装置３１から、切り換え後に加工を行う未加工ワークが供給される。
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。

［第三の実施形態］
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。

［第四の実施形態］
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、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３４からアーム２４ａ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３５からアーム２４ｂ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とする。また、この実施形態における第一の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩａは、第一の搬出装置２８ａがアーム２４ａの加工済みワーク保持部２１から加工済みワークを受け取って搬出する第一の加工済みワーク搬出位置ＩＩａでもあり、第二の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩｂは、第二の搬出装置２８ｂがアーム２４ｂの加工済みワーク保持部２１から加工済みワークを受け取って搬出する第二の加工済みワーク搬出位置ＩＩｂでもある。

さらに、第一の実施形態〜第三の実施形態の待機位置ＩＶと同じ位置に、未加工ワークを保持したアーム２４ｂの第二の待機位置ＩＶｂが設けられ、三つのアーム２４ａ，２４ｂ，２４ｂが第一の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩａ，第二の未加工ワーク搬入位置ＩＩＩｂ及び第二の待機位置ＩＶにあるときに残りのアーム２４ａが停止している位置に、第一の待機位置ＩＶａが設けられている。
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。

この実施形態のワーク供給搬出装置は、以下のように作用する。
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。

この後、アーム体２６を反時計回り方向に回転させて、加工済みワークを保持したアーム２４ｂを、ワーク授受位置Ｉから、第一の待機位置ＩＶａを通過させ、第二の搬出位置ＩＩｂまで移動させる。そして、主軸１３でワークの加工が行われている間に、アーム２４ｂの加工済みワーク保持部２１から第二の搬出装置２８ｂに加工済みワークを受け渡す動作と、未加工ワーム保持部２９に第二の搬入装置３５から未加工ワークを供給する動作とを行う。
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。

次に加工すべきワークが、アーム２４ａに保持されている未加工ワークに切り替わった場合は、まず、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に待機しているアーム２４ｂをワーク授受位置Ｉに位置させ、主軸１３から加工済みワーク保持部２９に加工済みワークを受け取る。次いで、アーム体２６を時計回り方向に回転させて、第一の待機位置ＩＶａで待機しているアーム２４ａを主軸１３に対向したワーク授受位置Ｉに移動させ、未加工ワークを主軸１３に受け渡す。この後、アーム体２６を時計回り方向に回転させて、加工済みワークを保持したアーム２４ａを、ワーク授受位置Ｉから、第二の待機位置ＩＶｂを通過させ、第一の搬出位置ＩＩａまで移動させる。そして、主軸１３でワークの加工が行われている間に、アーム２４ａの加工済みワーク保持部２１から第一の搬出装置２８ａに加工済みワークを受け渡す動作と、未加工ワーム保持部２９に第一の搬入装置３４から未加工ワークを供給する動作とを行う。
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。

このように、この実施形態のワーク供給搬出装置では、異なる種類のワークをアーム２４ａ，２４ｂにそれぞれ保持させて第一の待機位置ＩＶａ及び第二の待機位置ＩＶｂに待機させつつ、切り換え指令があったときに、第一の待機位置ＩＶａ又は第二の待機位置ＩＶｂに待機しているアーム２４ａ又はアーム２４ｂをただちにワーク授受位置に移動させて、主軸１３に供給しつつ加工を行って搬出することが可能である。
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。

［第五の実施形態］
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１１において、一つのアーム２４０が待機位置ＩＶで待機しているときに、他の二つのアーム２４０，２４０のうちの一つが加工済みワーク搬出位置ＩＩに位置し、残りの一つが未加工ワーク搬入位置ＩＩＩに位置している。未加工ワーク搬入位置ＩＩＩでは、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、加工済みワーク搬出位置ＩＩでは、加工済みワーク保持部２１から搬出装置２８に加工済みワークが受け渡されて搬出される。待機位置ＩＶに位置しているアーム２４０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、先と同様の手順でアーム体２６０が反時計周り方向に回転して、待機位置ＩＶに位置しているアーム２４０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２４０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。この授受が完了すると、アーム体２６０が反時計周り方向に回転して、加工済みワークを保持したアーム２４０を加工済みワーク搬出位置ＩＩに移動させる。このとき、他の二つのアーム２４０は、未加工ワーク搬入位置ＩＩＩ及び待機位置ＩＶに位置する。

［第六の実施形態］
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。

図１２において、一方のアーム３４０が待機位置ＩＶで待機しているときに、他方のアーム３４０はワーク供給位置ＩＩＩに位置している。そして、搬入装置２７から未加工ワーク保持部２９に未加工ワームＷＢが供給される。
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。

主軸１３とアーム３４０との間での加工済みワーク及び未加工ワークＷＢの授受が完了すると、アーム体３６０が回転して、加工済みワークＷＡを加工済みワーク保持部２１に保持したアーム３４０を加工済みワーク搬出位置ＩＩに移動させる（移動した状態を仮想線で示す）。そして、主軸１３で未加工ワークＷＢの加工が行われている間に、加工済みワーク保持部２１から搬出装置２８に加工済みワークＷＡが受け渡されて搬出される。この後、アーム体３６０が回転して、次に加工すべき未加工ワークＷＢを保持している他方のアーム３４０を待機位置ＩＶに位置させる。このとき、一方のアーム３４０はワーク供給位置ＩＩＩに位置していて、搬入装置２７から未加工ワークＷＢが供給される。

なお、特に図示はしないが、この実施形態では、一方のアーム３４０が待機位置ＩＶで待機しているときに、他方のアーム３４０が加工済みワーク搬出位置ＩＩに位置するように、搬出装置２８を配置してもよい。この場合は、一方のアーム３４０が待機位置ＩＶで待機しているときに、他方のアーム３４０から搬出装置２８に加工済みワームＷＡが受け渡される。そして、主軸１３と一方のアーム３４０との間でのワークＷＡ，ＷＢの授受が完了すると、アーム体３６０が回転して、他方のアーム３４０を未加工ワーク搬入位置ＩＩＩに位置させる。このとき、主軸１３では、未加工ワークＷＢの加工が開始される。

主軸１３で未加工ワークＷＢの加工が行われている間に、搬入装置２７から他方のアーム３４０に未加工ワークＷＢが受け渡される。この後、アーム体３６０が回転して、未加工ワークＷＢを保持した他方のアーム３４０を待機位置ＩＶに位置させ、加工済みワークＷＡを保持した一方のアーム３４０を加工済みワーク搬出位置ＩＩに位置させる。

なお、図１３に示すように、前記各実施形態の各アーム２４，２４ａ，２４ｂ，２４０，３４０にワークＷを切削加工するための工具Ｔを装着することもできる。工具Ｔは、アーム２４，２４ａ，２４ｂ，２４０，３４０の回転方向上流側又は下流側のいずれか一方に装着してもよいが、図示するように両側に装着してもよい。また、工具Ｔの刃先は、円周Ａ上に位置させるとよい。
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。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
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。

本発明のワーク供給搬出装置は、工作機械に限らず、組立機や検査装置等、ワークに対して所定の作業を行うあらゆるワーク加工装置に適用が可能である。

Claims

回転中心から径方向に伸び、前記回転中心を中心に一体的に回転自在でワークを保持する複数のアームを備え、未加工ワークを保持した前記アームがワーク授受位置に位置したときにワーク加工装置との間でワークの授受を行うように構成されたワーク供給搬出装置において、
各前記アームは、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置と、前記ワーク授受位置と、加工済みワークを搬出する加工済みワーク搬出位置とに、順に移動するように回転方向が一方向に設定され、
各前記アームには、前記ワーク授受位置で、前記アームの前記一方向の回転によって、前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取った後に前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡すように、未加工ワークを保持する未加工ワーク保持部を前記回転方向の上流側に設け、加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部を前記回転方向の下流側に設けたこと、
を特徴とするワーク供給搬出装置。
前記アームのうち二つが前記未加工ワーク搬入位置と前記加工済みワーク搬出位置に同時に位置するように配置され、前記ワークの加工中に前記アームへの未加工ワークの供給と前記アームからの加工済みワークの搬出とを行う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。
複数本の前記アームが、前記回転中心を中心として均等角度間隔で設けられている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た工作機械において、前記ワーク供給搬出装置は、
前記ワーク供給搬出装置は、
回転中心から径方向に伸び、前記回転中心を中心に一体的に回転自在でワークを保持する複数のアームを備え、未加工ワークを保持した前記アームがワーク授受位置に位置したときにワーク加工装置との間でワークの授受を行うように構成され、
各前記アームは、未加工ワークを受け取る未加工ワーク搬入位置と、前記ワーク授受位置と、加工済みワークを搬出する加工済みワーク搬出位置とに、順に移動するように回転方向が一方向に設定され、
各前記アームには、前記ワーク授受位置で、前記アームの前記一方向の回転によって、前記ワーク加工装置から加工済みワークを受け取った後に前記ワーク加工装置に未加工ワークを受け渡すように、未加工ワークを保持する未加工ワーク保持部を前記回転方向の上流側に設け、加工済みワークを保持する加工済みワーク保持部を前記回転方向の下流側に設けたこと、
を特徴とする工作機械。
前記アームのうち二つが前記未加工ワーク搬入位置と前記加工済みワーク搬出位置に同時に位置するように配置され、前記ワークの加工中に前記アームへの未加工ワークの供給と前記アームからの加工済みワークの搬出とを行うことを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
複数本の前記アームが、前記回転中心を中心として均等角度間隔で設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の工作機械。