JP5550554B2 - ワーク加工装置及びワーク加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ワーク加工装置及びワーク加工方法に関する。
従来、第一の主軸、第二の主軸及び第三の主軸の三つの主軸を備え、第二の主軸を第一及び第三の主軸に対向して配置するとともに、第一の主軸と第二の主軸との間及び第二の主軸と第三の主軸との間でワークの授受を行えるようにして、第一の主軸,第二の主軸,第三の主軸にワークを順に受け渡し、連続加工を行えるようにしたワーク加工システムが公知となっている(特許文献1参照)。
特開2008−36763号公報
しかし、特許文献1に記載のワーク加工装置は、例えば、第三の主軸でワークの加工が終了し、加工済みのワークを搬出し終わった後も、第二の主軸でワークの加工が終了し、第二の主軸が第三の主軸に対向する位置に移動するまで、待機していなければならないため、第三の主軸の待機時間が長くなり、ワーク加工装置の稼働率を低下させ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、供給位置と搬出位置との間を移動する移動主軸によりワークの搬送を行うとともに、高い効率でワークの加工を行うことのできるワーク加工装置及びワーク加工方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置において、前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体を有し、前記搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とが搭載され、前記移動主軸が前記搬送移動体の移動によって、前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動し、前記移動主軸と前記刃物台とが前記搬送移動体上で相対的に移動することによって、前記移動主軸に保持されたワークの加工が行われるように構成され、前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に、前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように前記刃物台の移動を制御する制御装置を備える構成とされている。ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を配置し、ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うようにしてもよい。
この構成によれば、ワーク供給位置で移動主軸に受け取ったワークを、移動主軸と刃物台とが一体になって移動しつつ加工を行いながらワーク搬出位置に到達するので、無駄な待機時間を無くすことができる。
また、ワーク供給位置及びワーク搬出位置の各々に主軸を配置し、前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置において、前記主軸と前記移動主軸との間で前記ワークの授受を行うようにしてもよい。これにより移動主軸によってワークを他の主軸に搬送しつつ加工を行いながら、移動主軸において既に加工が施されたワークを他の主軸で検査すること等が可能となる。
この場合、前記主軸に把持したワークを加工する工具を備えた刃物台を、前記主軸の各々に対応して設けてもよい。
このようにすることで、各主軸に把持したワークを、各々に対応して設けられた刃物台の工具で加工することができる。そして、ワーク供給位置側の主軸で加工の終了したワークをワーク供給位置で前記移動主軸に受け渡し、前記移動主軸で加工を行いながら搬送し、ワーク搬出位置の主軸に受け渡し、当該主軸でさらに加工を行うことが可能になる。
また、例えば、ワーク搬出位置の主軸でのワークの加工時間が移動主軸におけるワークの加工時間より長い場合に、移動主軸の待機時間を利用して前記移動主軸でワークの加工を行うことが可能になり、無駄時間をより短くすることができる。
本発明の方法は、ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置におけるワーク加工方法において、前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とを搭載し、前記移動主軸を前記搬送移動体の移動によって前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間で進退移動させ、前記移動主軸と前記刃物台とを前記搬送移動体上で相対的に移動させることによって前記移動主軸に保持されたワークの加工を行わせ、前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように制御装置によって前記刃物台と前記移動主軸の相対的な移動を制御するものである。
ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を準備し、ワーク供給位置又はワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うようにしてもよい。
また、ワーク供給位置及びワーク搬出位置の各々に配置され、前記移動主軸との間でワークの授受を行う主軸を準備し、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸にワークを受け渡し、該ワークを前記移動主軸で移動しつつ加工し、加工の終了した前記ワークを前記ワーク搬出位置で前記主軸に受け渡すようにしてもよい。この場合、前記主軸の各々に対応して刃物台を設け、前記刃物台に装着した工具で前記主軸に把持したワークの加工を行った後に、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸に受け渡し、前記ワーク搬出位置で前記移動主軸から前記主軸に受け渡された前記ワークを前記刃物台に装着した工具で加工するようにしてもよい。
本発明は上記のように構成されているので、移動主軸と刃物台とが一体になって、ワーク供給位置からワーク搬出位置まで移動しつつワークの加工を行うことができ、加工の終了した前記ワークをワーク搬出位置でただちに他の主軸又はワーク搬出装置等に受け渡すことができる。そのため、待機時間を短くしてワーク加工装置の稼働率を高めることができる。
本発明のワーク加工装置の一実施形態にかかり、その全体構成を説明する斜視図である。 図1のワーク加工装置の平面図である。 図2のI−I方向矢視図(一部断面)である。 NC装置の要部概略ブロック図である。 絶対移動量算出部及び干渉チェック部の作用の一例を説明するためのフローチャートである。 Y方向仮想軸が設定された第二の刃物台と第四の刃物台との干渉チェックの一例を説明する図である。 本発明のワーク加工装置を用いたワークの加工方法の一実施形態にかかり、ワーク加工装置の概略平面図である。 本発明のワーク加工装置を用いたワークの加工方法の一実施形態にかかり、ワーク加工装置の概略平面図である。 本発明のワーク加工装置を用いたワーク加工方法の他の実施形態を説明する概略平面図である。 本発明のワーク加工装置を用いたワーク加工方法のさらに他の実施形態を説明する概略平面図である。
図1は、本発明のワーク加工装置の一実施形態にかかり、その全体構成を説明する斜視図、図2は、図1のワーク加工装置の平面図、図3は図2のI−I方向矢視図(一部断面)である。
この実施形態において、ワーク加工装置のベッド4の上面に設けられた第一の主軸台1は、主軸頭11と移動台13と基台10とを備えている。主軸頭11は、第一の主軸12を回転駆動自在に支持している。主軸頭11の内部に、第一の主軸12を、軸心を中心として回転させるモータが組み込まれている。第一の主軸12の先端には、ワークを把持するチャックが設けられている。移動台13は、主軸頭11を支持している。移動台13の底面側には、主軸軸線と平行なZ方向に敷設されるZ方向ガイド13aが一体的に固定されている。
基台10にはZ方向ガイド13aにスライド自在に装着されるキャリッジ(図示せず)が固定されている。Z方向ガイド13aがキャリッジに対してZ方向に移動することによって、移動台13が基台10に対してZ方向に進退移動する。移動台13をZ方向に進退移動させるモータ14が基台10に一体的に取り付けられている。モータ14の駆動による移動台13の移動によって、第一の主軸12が主軸頭11と一体的にZ方向に進退移動する。
第一の主軸台1の主軸12の先端側上方に、主軸軸線と水平面内で直行するY方向にY方向ガイド54が敷設されている。該Y方向ガイド54に、進退移動自在にサドル53が取り付けられている。該サドル53に、Y方向及びZ方向と直交する上下方向のX方向に、X方向ガイド52が敷設されている。該X方向ガイド52に、進退移動自在に刃物台本体51が取り付けられている。前記サドル53と刃物台本体51とによって、第一の主軸12に対応する第一の刃物台5が構成されている。第一の刃物台5は、前記のようにY方向及びX方向に移動自在に第一の主軸台1に一体的に設けられている。本実施形態において刃物台本体51は、ワークを加工するための複数の工具Tを、Y方向に並べて装着する櫛歯刃物台からなる。
刃物台本体51をY方向に移動させることによって、第一の刃物台5に装着された複数の工具Tから加工に使用する工具の割り出すことができる。第一の刃物台5のY方向及びX方向の移動と第一の主軸12のZ方向の移動によって、チャックに把持されて第一の主軸12に保持されたワークを、割り出された工具によって加工することができる。
以上のように第一の主軸台1に、Z方向に進退移動自在な第一の主軸12と、Y方向及びX方向に移動自在な第一の刃物台5とが一体的に設けられて、第一の加工ユニットMU1が構成されている。該第一の加工ユニットMU1は、独立して第一の主軸12に保持されたワークの加工を行うことができる。
なお、Z方向ガイド13aが移動台13の底面側に一体的に固定されているため、移動台13と一体的にZ方向ガイド13aが基台10に対して移動し、ワーク加工時の切削屑がZ方向ガイド13aに飛散すること等が防止され、Z方向ガイド13aへの切削屑飛散防止カバー等の設置が不要となり、Z方向のサイズを小さく抑制することができる。
また、ベッド4の上面に設けられる第二の主軸台2及び第三の主軸台3も、前記第一の主軸台1と同様に、基台20,30,第二の主軸22及び主軸頭21,第三の主軸32及び主軸頭31、移動台23,33、Z方向ガイド23a,33a,キャリッジ(第二の主軸台2のキャリッジについては、図3中の符号23bで示す)及びモータ24,34を各々有し、モータ24,34の駆動による移動台23,33の移動によって第二の主軸22及び第三の主軸32がZ方向に進退移動する。
また、前記第一の刃物台5と同様に、第二の主軸22に対応する第二の刃物台6及び第三の主軸32に対応する第三の刃物台7も、Y方向ガイド64,74に案内されながらY方向に進退移動するサドル63,73、X方向ガイド62,72に案内されながら昇降する刃物台本体61,71から構成され、第二の主軸台2及び第三の主軸台3にY方向及びX方向に移動自在に一体的に設けられている。
前記第二の主軸台2及び第三の主軸台3の構成により、前記第一の加工ユニットMU1と同様に、第二の加工ユニットMU2及び第三の加工ユニットMU3が構成されている。
第二の加工ユニットMU2及び第三の加工ユニットMU3により、チャックに把持されて第二の主軸22に保持されたワーク及びチャックに把持されて第三の主軸32に保持されたワークを、刃物台本体61及び刃物台本体71に装着された工具によって各々独立して別々に加工することができる。加工に使用する工具は、刃物台本体61,71をY方向に移動させることによって割り出すことができる。
前記のように三つの各加工ユニットMU1,MU2,MU3は同一構造をなす。
第一の加工ユニットMU1と第三の加工ユニットMU3は、第一の主軸12の主軸軸線と第三の主軸32の主軸軸線とが平行になるように、基台10,30が隣接してベッド4に固定されて設置されている。
ベッド4の上面には、第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3の対向位置に、Y方向ガイド25aがY方向に敷設されている。該Y方向ガイド25aに、進退移動自在にサドル25が取り付けられている。第二の加工ユニットMU2は、第二の主軸22の主軸軸線が第一の主軸12及び第三の主軸32の主軸軸線と平行になるように、基台20がサドル25に固定されている。従って、第二の主軸22は、第二の加工ユニットMU2とともにY方向に進退移動自在である。第二の加工ユニットMU2は、第二の主軸22の先端が第一の主軸12及び第二の主軸32の先端と対向するように、第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3の対向側に配置されている。この実施形態では、第二の主軸22が「移動主軸」を構成する。
このため、第二の主軸22のY方向への移動によって、第二の主軸22を第一の主軸12又は第三の主軸32と同一の主軸軸線上で対向させることができる。第一の主軸12と第二の主軸22とを対向させて位置決めし、移動台13,23によって第一の主軸12と第二の主軸22とを互いに近づくようにZ方向に移動させることで、第一の主軸12と第二の主軸22との間でワークの授受を行うことができる。
同様に、第二の主軸22と第三の主軸32とを対向させて位置決めし、移動台23,33により第二の主軸22と第三の主軸32とを互いに近づくようにZ方向に移動させることで、第三の主軸32と第二の主軸22との間でワークの授受が可能になる。
なお、前記のように第二の加工ユニットMU2の全体がY方向に移動するため、第二の加工ユニットMU2は、Y方向への移動中に、第二の主軸22に保持されているワークの加工を独立して行うことができる。
第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3と第二の加工ユニットMU2との間には、ベッド4上にY方向ガイド84がY方向に敷設されている。該Y方向ガイド84に進退移動自在にサドル83が取り付けられている。該サドル83の上面に、Z方向ガイド82がZ方向に敷設されている。Z方向ガイド82に進退移動自在に刃物台本体81が取り付けられている。サドル83と刃物台本体81とによって、第四の刃物台8が構成されている。
該第四の刃物台8は、第一の加工ユニットMU1及び第三の加工ユニットMU3と第二の加工ユニットMU2との間にY方向及びZ方向に進退移動自在に位置し、刃物台本体81にワークを加工するための工具Tが装着される。第四の刃物台8は、Y方向への移動によって、第一の主軸12,第二の主軸22及び第三の主軸32のいずれかに対応し、Y方向の移動と対応する主軸とのZ方向の相対移動によって主軸に保持されたワークを加工することができる。なお、図示の例では、刃物台本体81に装着されている工具Tは、第一の主軸12に把持されたワーク又は第三の主軸32に把持されたワークに差し向く一本のドリル(回転工具)であるが、第二の主軸22に把持されたワークを差し向く側にも工具を取り付けることが可能である。また、装着する工具は複数本とすることができ、回転工具に限らずバイト等の切削工具を装着することも可能である。
第一の主軸12と第二の主軸22と第三の主軸32のZ方向の移動時にY方向ガイド84と移動台13,23,33,主軸頭11,21,31及び第一〜第三の主軸12,22,32とが干渉しないように、この実施形態のワーク加工装置では、図3に示すように、Y方向ガイド84を、各加工ユニットMU1,MU2,MU3のZ方向ガイド13a,23a,33aに対して相対的に低い位置に設けている。これにより第一の主軸12及び第三の主軸32と第二の主軸22とが、Y方向ガイド84を挟んだ対向位置に配置された状態で、第一の主軸12,第二の主軸22、第三の主軸32をY方向ガイド84の上方でZ方向に進退移動させることができる。
なお、第一の主軸12と第二の主軸22との間でワークの授受を行う際及び第二の主軸22と第三の主軸32との間でワークの授受を行う際には、移動台13,23,33,主軸頭11,21,31及び第一〜第三の主軸12,22,32と干渉しない位置(例えば図3の仮想線で示す位置)まで、第四の刃物台8を退避させる。
第一の加工ユニットMU1の第一の主軸12のZ方向の移動、第一の刃物台5のX方向及びY方向の移動、第二の加工ユニットMU2のサドル25のY方向の移動、第二の主軸22のZ方向の移動、第二の刃物台6のX方向及びY方向の移動、第三の加工ユニットMU3の第三の主軸32のZ方向の移動、第三の刃物台7のX方向及びY方向の移動、第四の刃物台8のY方向及びZ方向の移動は、NC装置によって制御される。
図4にNC装置の構成を示す。この実施形態のNC装置100には、第一の主軸12〜第三の主軸32と、第一の刃物台5〜第4刃物台7等の移動体が移動する際の干渉をチェックする干渉チェック部110が設けられている。干渉チェック部110に前記各移動体の情報を入力することによって、各移動体が加工移動等を行う際の各移動体同士の干渉や、移動体と加工装置の固定的な構造物との干渉等をチェックし、干渉の有無を検出することができる。
前記干渉チェック部110による干渉チェックは公知の手段を用いることができるが、干渉チェック部110には、干渉チェックの対象とする移動体と、少なくとも当該移動体のX方向,Y方向,Z方向の移動に対応する移動軸を入力して設定する必要がある。
なお、以下の説明において、各移動体の移動軸を個別に記載する場合は、第一の主軸12のZ方向の移動軸をZ1軸、第一の刃物台5のX方向及びY方向の移動軸をX1軸,Y1軸、サドル25のY方向の移動軸をA2軸、第二の主軸22のZ方向の移動軸をZ2軸、第二の刃物台6のX方向及びY方向の移動軸をX2軸,Y2軸、第三の主軸32のZ方向の移動軸をZ3軸、第三の刃物台7のX方向及びY方向の移動軸をX3軸,Y3軸、第四の刃物台8のY方向及びZ方向の移動軸をY4軸,Z4軸として説明する。
例えば、第一の刃物台5と第四の刃物台8の干渉をチェックする場合は、第一の刃物台5と第四の刃物台8を干渉チェックの対象とする移動体として入力し、第一の刃物台5に対してX方向の移動軸としてX1軸を、Y方向の移動軸としてYl軸を入力し、第四の刃物台8に対してY方向の移動軸としてY4軸を、Z方向の移動軸としてZ4軸を入力して設定する。
干渉チェック部110には、第二の刃物台6のように一つの移動体の一つの移動方向に対して複数(二つ以上)の移動手段を備える場合に、一つの移動体の一つの移動方向に対して入力された複数の移動軸(第二の刃物台6においてはY2軸とA2軸)における各々の移動量を合成し、当該移動方向における前記移動体の絶対的な移動量を算出する絶対移動量算出部120が連係して設けられている。
図4に示すように、干渉チェック部110に判断部140を設け、この判断部140が、入力された複数の移動軸の中から、一つの移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在すると判断したときに、絶対移動量算出部120が当該移動軸の各々の移動量を合成するように構成してもよい。もちろん、判断部140は絶対移動量算出部120に設けてもよいし、干渉チェック部110及び絶対移動量算出部120と別体に設けてもよい。
この実施形態において干渉チェック部110には、第二の刃物台6が干渉チェック対象の移動体として入力された場合に、第二の刃物台6に対するY方向の移動軸として、Y2軸とA2軸を入力することができる。また、本実施形態において絶対移動量算出部120は、第二の刃物台6のY2軸方向の移動手段によるサドル25に対する第二の刃物台6のY2軸上の移動量と、サドル25のA2軸方向の移動手段によるベッドに対するA2軸上の移動量とを合成することによって、ベッド4に対する第二の刃物台6の仮想の移動軸(Y方向仮想軸)を形成し、このY方向仮想軸における第二の刃物台6の絶対的な移動量(すなわち座標上の位置)を求める。なお、絶対的な移動量は、予めワーク加工装置の所定の基準位置、例えば工作機械の端部基準面や第1主軸1の中心を基準として定めることができる。
そして、絶対移動量算出部120により求められたY方向仮想軸上における第二の刃物台6の移動量が干渉チェック部110に入力されることで、第二の刃物台6と他の移動体又は固定構造物等との干渉をチェックすることができる。
絶対移動量算出部120及び干渉チェック部110の作用の一例を、図5を参照しながら説明する。
ステップS1において、干渉チェックの対象となる移動体と、その移動軸を干渉チェック部110に入力する。この実施形態では、第二の主軸22,第二の刃物台6及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第二の主軸22,第二の刃物台6及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。なお、このとき、第二の主軸22のY方向移動軸としてA2軸を入力し、第二の刃物台6のY方向の移動軸としてY2軸とA2軸とを入力する。また、第一の主軸12,第一の刃物台5及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第一の主軸12,第一の刃物台5及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。同様に、第三の主軸32,第三の刃物台7及び第四の刃物台8は互いに干渉する可能性があるため、第三の主軸32,第三の刃物台7及び第四の刃物台8の各移動軸を干渉チェック部110に入力する。
次に、ステップS2に示すように、同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数あるかどうかを判断する。判断部140を設けた場合は、上記の入力結果から判断部140が上記判断を自動的に行うように構成することができる。また前記判断部140を設けることなく、複数の前記移動軸が絶対移動量算出部120に入力されるように、オペレータが判断して干渉チェック部110に入力するようにしてもよい。この実施形態では、第2刃物台4の移動軸として入力されたY2軸とA2軸が同じ軸線方向であるため、第2刃物台4について同じ軸線方向に二つの移動軸としてY2軸,A2軸が存在すると判断する。
ステップS2で同一の移動体について同一の軸線方向に移動させるための移動軸が複数あると判断した場合は、ステップS3に示すように、絶対移動量算出部120が当該複数の移動軸から一つの仮想軸を設ける。この実施形態では、絶対移動量算出部120は、第2刃物台4の移動軸であるA2軸とY2軸とから、Y2軸とA2軸を合成した仮想のY方向移動軸(Y方向仮想軸)Y2′軸を設ける。そして、第2刃物台4のY方向の二つのA2軸,Y2軸が、一つのY方向仮想軸であるY2′軸に置き換えられ、ステップS4に進む。
なお、ステップS2で同一の移動体について同じ軸線方向に移動させるための移動軸が複数存在しないと判断した場合は、仮想軸を設けることなく、次のステップS4に進む。そして、ステップS4で、干渉チェック部110が各移動軸の移動量及び仮想軸における前記絶対移動量から、干渉チェックを行う。
図6に、Y方向仮想軸であるY2′軸が設定された第二の刃物台6と第四の刃物台8との干渉チェックの一例を示す。第二の刃物台6及びこれに装着された工具Tを含む干渉チェック領域(点線で囲まれた領域6a)と、第四の刃物台8及びこれに装着された工具Tを含む干渉チェック領域(点線で囲まれた領域8a)とを予め設定しておく。そして、第二の刃物台6と第四の刃物台8の現在位置から、第二の刃物台6に対するX2軸方向,Y2軸方向及びA2軸方向の移動指令に基づき、第二の刃物台6がY2′軸上及びX2軸上のどの位置まで移動するのかを求める。
また、第四の刃物台8に対するZ4軸方向及びY4軸方向の移動指令に基づき、第四の刃物台8がZ4軸上及びY4軸上のどの位置まで移動するのかを求める。そして、算出後の両者の位置において、第二の刃物台6の干渉チェック領域6aと第四の刃物台8との干渉チェック領域8aとが交叉するのであれば、干渉チェック部110は、第二の刃物台6と第四の刃物台8との間で干渉が生じると判断して、第二の刃物台6及び第四の刃物台8の移動を規制し、アラーム等で干渉が生じることを報知する。
このようにして、本発明では、干渉チェック部110と絶対移動量算出部120との連係により、一つの移動体の一つの移動方向に対して複数の移動手段が設けられている場合であっても、当該移動体の干渉チェックを容易に行うことができる。
なお、上記構成のワーク加工装置には、第一の主軸12,第二の主軸22,第三の主軸32のいずれかに未加工のワークを供給し、またはいずれかから加工済みのワークを搬出するワーク搬送装置を設けてもよい。
ワーク搬送装置は、第一の主軸12,第二の主軸22又は第三の主軸32との間で干渉なくワークの授受ができるのであれば、ロボットアームやローダ等の種々のワーク搬送装置を用いることができる。
この実施形態では、第一の主軸12,第二の主軸22,第三の主軸32の各々に対応してワーク搬送装置が設けられている。図3により、第二の主軸22との間でワークの授受を行うワーク搬送装置93について説明する。なお第一の主軸12との間でワークの授受を行うワーク搬送装置91及び第三の主軸32との間でワークの授受を行うワーク搬送装置92の構成は、前記ワーク搬送装置93と同様であるので、詳しい説明は省略する。
ワーク搬送装置93は、基台930と、リンク機構931と、ベース932と、スライダ933と、チャック934とを有している。前記基台930は、ベッド4に取り付けられている。前記リンク機構931は、回動アーム931aと支持アーム931bとを備えた平行リンクからなる。該回動アーム931aは、基端側が基台930に回動駆動自在に支持されている。前記支持アーム931bは、基端側が基台930に揺動自在に支持されている。
回動アーム931a及び支持アーム931bの先端に、前記ベース932が支持されている。回動アーム931aの回動は、例えば回転シリンダで行われる。回動アームの931aの回動によってベース932がY方向に平行に進退移動する。スライダ933は、ベース932にY方向にスライド移動自在に取り付けられている。スライダ933とベース932との間には、スライダ933のスライド駆動機構が介設されている。スライド駆動機構によりスライダ933がY方向に進退移動する。前記チャック934は、スライダ933の先端に設けられ、ワークの把持を行う。
チャック934は、回動アーム931aの回動によるベース932の円弧状の軌跡に沿ったY方向移動と、スライド駆動機構によるスライダ933の直線状のY方向移動の二段階で、Y方向に進退移動を行う。チャック934を第二の主軸22の先端に対向するように移動させることによって、チャック934と第二の主軸22との間でワークの授受を行うことができる。一方支持アーム931bを概ね鉛直上方に向け、スライダ933をベース932の後方に移動させることによって、チャック934を基台930から略突出させることなくコンパクトに収納することができる。
リンク機構931が平行リンクからなるため、ワーク搬送装置93は、前記収納状態での高さ方向及びY方向のサイズを抑制することができる。チャック934への未加工ワークの供給は、図示しないパーツフィーダ等のワーク供給装置で行うことができる。チャック934から加工済みワークの取り出しは、図示しないロボットハンド等で行うことができる。
[加工方法]
次に図7及び図8を参照しながら、上記構成のワーク加工装置を用いたワーク加工の一例を説明する。
なお、以下の説明では、第一の主軸12との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置91,第三の主軸32との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置92及び第三の主軸3に対向した位置にある第二の主軸32との間でワークの授受が行えるワーク搬送装置93の三台のワーク搬送装置91,92,93が設けられているものとして説明する。
(a)の初期状態において、第一の主軸12と第三の主軸32にワークWが把持され、第一の主軸12のワークWは第一の刃物台5の工具Tによって加工され、第三の主軸32のワークWは第三の刃物台7の工具Tと第四の刃物台8の工具Tとによって加工されているものとする。このとき、第二の主軸22が、第一の主軸12の主軸軸線上に位置するように、第二の加工ユニットMU2が、第一の加工ユニットMU1に対向した位置で待機している。また、ワーク搬送装置91には、次に第一の加工ユニットMU1で加工するワークWが準備されている。
第一の加工ユニットMU1におけるワークWの加工が終了すると、第一の主軸12及び第二の主軸22がZ方向の互いに接近する方向に移動し、(b)に示すように、第一の加工ユニットMU1と第二の加工ユニットMU2の概ね中間地点で、第一の加工ユニットMU1での加工の終了したワークWが第二の主軸22に受け渡される。
受け渡し終了後、(c)に示すように、第一の主軸12は、ワーク搬送装置91から次に加工すべきワークWを受け取るべき位置に復帰し、第二の加工ユニットMU2において、第二の主軸22は、受け取ったワークWを加工するための加工位置に復帰し、第二の刃物台6に装着された工具TによるワークWの加工が開始される。
第二の加工ユニットMU2は、第三の主軸32にワークを受け渡すために、第二の主軸22に把持したワークWの加工中に、第三の主軸32の対向位置に向かってY方向に搬送移動を行う。第二の加工ユニットMU2をY方向に移動させるタイミングは、例えば、第二の主軸22が加工位置に復帰すると同時またはその直後、第三の主軸32に把持されたワークWの加工が終了する前又は加工終了と同時若しくはその直後、第三の主軸32とワーク搬送装置92との間で加工済みのワークWの授受が開始される直前又は同時等のいずれであってもよい。
また、いずれのタイミングにおいても、無駄時間を無くすために、加工済みのワークWがワーク搬送装置92によって第三の主軸32から搬出される際には、第三の主軸32の主軸軸線上に第二の主軸22が位置決めされているようにするのが望ましい。
図8(a)に示すように、第二の主軸22と第三の主軸32とが同一の主軸軸線上で対向し、第二の主軸22でワークWの加工が終了し、第三の主軸32で加工の終了したワークWがワーク搬送装置92によって搬出されると、図8(b)に示すように、第二の主軸22及び第三の主軸32がZ方向の互いに接近する方向に移動し、第三の加工ユニットMU3と第二の加工ユニットMU2の概ね中間地点で、第二の主軸22で加工の終了したワークWが第三の主軸32に受け渡される。つまりこの実施形態では、第一の主軸12が「ワーク供給位置」に配置された「主軸」を構成し、第三の主軸32が「ワーク搬出位置」に配置された「主軸」を構成する。
なお、前記第二の主軸23から第三の主軸33へのワークWの受け渡しの際には、第四の刃物台8は、第二及び第三の加工ユニットMU2,3側と干渉しない位置に退避する。例えば、図示のように、第一の加工ユニットMU1と第三の加工ユニットMU3との間のほぼ中間位置まで退避する。
第二の主軸23から第三の主軸33へのワークWの受け渡し終了後、図8(c)に示すように、第三の主軸32は、ワークWの加工を行うワーク加工位置まで復帰する。また、第二の主軸22は、Y方向の移動が可能な位置まで復帰する。さらに、第四の刃物台8が、第三の主軸32に対向する位置まで復帰する。そして、第三の加工ユニットMU3において、第三の刃物台7に装着された工具Tと第四の刃物台8に装着された工具Tとで、ワークWの加工が開始される。第二の加工ユニットMU2は、Y方向に第一の加工ユニットMU1に対向する位置まで移動し、初期状態(図7(a)の状態)に復帰する。
以後、図7(b)〜図8(c)の手順が繰り返される。
以上に示されるように、第二の加工ユニットMU2が、ワークの搬送ユニットを兼用し、第二の主軸22により、第一の加工ユニットMU1から第三の加工ユニットMU3に向けてワークWを加工しながら搬送することができるため、第二の加工ユニットMU2におけるワークWの加工終了を待って、ワークWを搬送する必要がない。これによりワークの加工効率が向上する。
また同一構成の3つの加工ユニットMU1,MU2,MU3を1つのベッド4上に搭載することによって、ワークの搬送システムを備えたワーク加工装置(工作機械)を簡単に構築することができる。この構成により各加工ユニットMU1,MU2,MU3における加工に対するベッドの熱変位やベッドの設置床の変位等の悪影響が少なく、加工精度を向上させることができる。各加工ユニットMU1,MU2,MU3のレイアウトは、加工に応じて変更することもできる。
なお、第三の加工ユニットMU3において加工が終了したワークを、第三の主軸32から第二の主軸22に受け渡し、第二の主軸22に受け渡されたワークを第二の加工ユニットMU2によって加工しながら、第一の主軸12に向かって搬送して第一の主軸12に受け渡し、第一の加工ユニットMU1によって加工して搬出するように構成することもできる。
図9及び図10は、他の加工方法の実施形態を示す図である。図9及び図10では、ワークの流れを矢印で示している。また、第三の加工ユニットMU3に対向する位置における第二の加工ユニットMU2を仮想線で示す。
図9(a)の例では、第一の主軸12がワーク搬送装置91から未加工のワークを受け取り(矢印(i))、第一の刃物台5に装着した工具で加工を行う。また、第三の主軸32も、ワーク搬送装置92から未加工のワークを受け取り(点線矢印(I))、第三の刃物台7に装着した工具で加工を行う。
第一の主軸12でのワーク加工終了後、先と同様の手順で第二の主軸22が第一の主軸12から加工済みのワークを受け取り(矢印(ii))、第二の加工ユニットMU2においてY方向に移動しながらワークの加工を行う(矢印(iii))。図9(a)の例では、第二の加工ユニットMU2で加工したワークは、第三の加工ユニットMU3に対向した位置で第二の主軸22からワーク搬送装置93によって搬出される(矢印(iv))。
一方、第三の加工ユニットMU3で加工されたワークは、加工済みワークがワーク搬出装置93によって搬出された後の第二の主軸22に受け渡される(点線矢印(II))。第二の主軸22に受け渡されたワークは、第二の加工ユニットMU2で加工された後、ワーク搬出装置93によって搬出される(点線矢印(III))。この後、第二の加工ユニットMU2は、第一の加工ユニットMU1に対向した位置まで復帰し、図9(a)に示す初期の状態に戻る。
なお、この例では、第一の主軸12が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93が、「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
図9(b)の例では、第一の加工ユニットMU1に対向した位置にある第二の加工ユニットMU2との間でワークの搬出入ができるように、第二の加工ユニットMU2のY方向の移動経路におけるワーク搬送装置93の反対端に、四台目のワーク搬送装置94が設けられている。
この例では、第三の加工ユニットMU3に対向する位置でワーク搬送装置93から受け取った未加工のワーク(矢印(i))を、第二の加工ユニットMU2によって第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動しながら加工を行い(矢印(ii))、加工の終了したワークを第一の主軸12に受け渡す(矢印(iii)。第一の加工ユニットMU1で第二の主軸22から受け取ったワークを加工し、加工の終了したワークはワーク搬送装置91によって搬出される(矢印(iv))。
また、第二の主軸22から第一の主軸12にワークを受け渡した後、第一の加工ユニットMU1に対向する位置で、第二の主軸22にワーク搬送装置94から未加工のワークが受け渡される(点線矢印(I))。第二の加工ユニットMU2は、受け取ったワークを加工しながら第一の加工ユニットMU1に対向する位置から第三の加工ユニットMU3に対向する位置までY方向に移動する(点線矢印(II))。
加工の終了したワークは、第二の主軸22から第三の主軸32に受け渡され(点線矢印(III))、第三の加工ユニットMU3で加工が行われる。第三の加工ユニットMU3で加工の終了したワークは、ワーク搬送装置92によって搬出される(点線矢印(IV))。
なお、この例では、第一の主軸12及び第三の主軸32が「ワーク搬出位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93,94が、「ワーク供給位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
図10(a)(b)の例でも、第一の加工ユニットMU1に対向した位置にある第二の加工ユニットMU2との間でワークの搬出入ができるように、四台目のワーク搬送装置94が設けられている。
図10(a)の例において、実線矢印で示す(i)〜(v)のワークの流れは、図7及び図8で示すワークの流れと同じである。
ただし、第二の主軸22から第三の主軸32にワークを受け渡した後、第二の主軸22にはワーク搬送装置93から未加工のワークが受け渡され(点線矢印(I))、第二の加工ユニットMU2は、受け取ったワークを加工しながら第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動する(点線矢印(II))。そして、第一の加工ユニットMU1に対向する位置で加工の終了したワークをワーク搬送装置94に受け渡す(点線矢印(III))。この例では、第一の加工ユニットMU1におけるワークの加工時間が比較的長く、第三の加工ユニットMU3にワークを受け渡した後の第二の加工ユニットMU2の待機時間が長い場合に有効である。
なお、この例では、第一の主軸12が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93が「ワーク供給位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。また、第三の主軸32が「ワーク搬出位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置94が「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
図10(b)の例において、実線矢印で示す(i)〜(iv)及び点線矢印で示す(I)〜(II)のワークの流れは、図9(a)で示すワークの流れと同じである。
ただし、この例では、第三の加工ユニットMU3で加工されたワークが、第二の主軸22に受け渡された後、第二の加工ユニットMU2が第三の加工ユニットMU3に対向する位置から第一の加工ユニットMU1に対向する位置までY方向に移動しながら、ワークの加工を行う(点線矢印(III))。そして、加工の終了したワークを、第二の主軸22からワーク搬送装置94に受け渡す(点線矢印(IV))。
なお、この例では、第一の主軸12及び第三の主軸32が「ワーク供給位置」に設けられた「主軸」を構成し、ワーク搬送装置93,94が「ワーク搬出位置」に設けられた「ワーク搬送装置」を構成する。
本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、第二の加工ユニットMU2による第二の主軸22に把持されたワークの搬送中に、第二の主軸22のワークの加工を行う工程を有するようにすれば、どのようなワークの加工パターンでも採用することができ、加工の効率化を図ることができる。
また、上記の実施形態では、第一の刃物台5,第二の刃物台6,第三の刃物台7は櫛刃形の刃物台であることを前提に説明したが、タレット形の刃物台であってもよい。
さらに、上記の第一の主軸12及び第三の主軸32のいずれか一方又は両方に代えて、ロボットアームやローダ等のワーク搬送装置を設けてもよい。
本発明は、一つのワークに多数の加工を順次施す多軸のワーク加工装置に広く適用が可能である。
1:第一の主軸台
10:基台
11:主軸頭
12:第一の主軸
13:移動台
13a:Z方向ガイド
14:モータ
2:第二の主軸台
20:基台
21:主軸頭
22:第二の主軸(移動主軸)
23:移動台
23a:Z方向ガイド
23b:キャリッジ
24:モータ
25:サドル
25a:Y方向ガイド
3:第三の主軸台
30:基台
31:主軸頭
32:第三の主軸
33:移動台
33a:Z方向ガイド
34:モータ
4:ベッド
5:第一の刃物台
51:刃物台本体
52:X方向ガイド
53:サドル
54:Y方向ガイド
6:第二の刃物台
61:刃物台本体
62:X方向ガイド
63:サドル
64:Y方向ガイド
7:第三の刃物台
71:刃物台本体
72:X方向ガイド
73:サドル
74:Y方向ガイド
8:第四の刃物台
81:刃物台本体
82:Z方向ガイド
83:サドル
84:Y方向ガイド
91,92,93,94:ワーク搬送装置
T:工具
W:ワーク
MU1:第一の加工ユニット
MU2:第二の加工ユニット
MU3:第三の加工ユニット

Claims (8)

  1. ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置において、
    前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体を有し、
    前記搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とが搭載され、前記移動主軸が前記搬送移動体の移動によって、前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動し、前記移動主軸と前記刃物台とが前記搬送移動体上で相対的に移動することによって、前記移動主軸に保持されたワークの加工が行われるように構成され、
    前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に、前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように前記刃物台と前記移動主軸の相対的な移動を制御する制御装置を備えること、
    を特徴とするワーク加工装置。
  2. 前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を配置し、前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。
  3. 前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置の各々に主軸を配置し、前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置において、前記主軸と前記移動主軸との間で前記ワークの授受を行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。
  4. 前記主軸に把持したワークを加工する工具を備えた刃物台を、前記主軸の各々に対応して設けたことを特徴とする請求項3に記載のワーク加工装置。
  5. ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する移動主軸と、前記移動主軸に保持されたワークを加工する刃物台とを有し、前記供給位置で前記移動主軸にワークを供給し、前記移動主軸を前記供給位置から前記搬出位置に移動させ、前記搬出位置で前記移動主軸からワークを搬出することによって、ワークを前記供給位置から前記搬出位置まで搬送するワーク加工装置におけるワーク加工方法において、
    前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間を進退移動する搬送移動体の上に前記移動主軸と前記刃物台とを搭載し、前記移動主軸を前記搬送移動体の移動によって前記ワーク供給位置とワーク搬出位置との間で進退移動させ、前記移動主軸と前記刃物台とを前記搬送移動体上で相対的に移動させることによって前記移動主軸に保持されたワークの加工を行わせ、前記搬送移動体による前記ワークの搬送移動中に前記刃物台の工具により前記移動主軸に保持されたワークの加工を行うように制御装置によって前記刃物台と前記移動主軸の相対的な移動を制御すること、
    を特徴とするワーク加工方法。
  6. 前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方にワーク搬送装置を準備し、前記ワーク供給位置又は前記ワーク搬出位置の少なくとも一方で、前記移動主軸と前記ワーク搬送装置との間でワークの授受を行うことを特徴とする請求項5に記載のワーク加工方法。
  7. 前記ワーク供給位置及び前記ワーク搬出位置の各々に配置され、前記移動主軸との間でワークの授受を行う主軸を準備し、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸にワークを受け渡し、該ワークを前記移動主軸で移動しつつ加工し、加工の終了した前記ワークを前記ワーク搬出位置で前記主軸に受け渡すことを特徴とする請求項5に記載のワーク加工方法。
  8. 前記主軸の各々に対応して刃物台を設け、前記刃物台に装着した工具で前記主軸に把持したワークの加工を行った後に、前記ワーク供給位置で前記主軸から前記移動主軸に前記ワークを受け渡し、前記ワーク搬出位置で前記移動主軸から前記主軸に受け渡された前記ワークを前記刃物台に装着した工具で加工することを特徴とする請求項7に記載のワーク加工方法。
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