JP6757188B2 - 工作機械及び工作機械による加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械及び工作機械による加工方法に関する。

従来から、ワークを加工する旋盤等の工作機械が知られている。例えば、特許文献１に記載の工作機械は、ワークを把持しつつワークの前面又は側面を加工する第１加工機構と、その第１加工機構からワークを受け取って把持し、ワークを把持しつつワークの背面又は側面を加工する第２加工機構と、を備える。

また、特許文献２には、搬送装置として、ワークを把持した状態で、ワークを水平及び垂直方向に移動させるガントリーローダが開示されている。

さらに、特許文献３には、工作機械にワークを供給又は排出を行う６軸の多関節ロボットが開示されている。

特開２０１３−８２０２２号公報 特開２０１４−４７０１０号公報 特開２０１６−４５５７１号公報

上記特許文献１の工作機械では、第１の加工機構によるワークの加工後、第２加工機構がそのワークを加工する。すなわち、第２加工機構によるワークの加工中においては、第１の加工機構によるワークの加工は行われず、複数のワークを加工する場合に加工時間が長くなっていた。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、加工時間を短縮できる工作機械及び工作機械による加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る工作機械は、
ワークを把持しつつ回転させる第１の主軸ユニットと、
前記第１の主軸ユニットにより回転させられる前記ワークに接することで前記ワークを加工する第１の工具ユニットと、
前記第１の主軸ユニットに向かって移動し、前記ワークを前記第１の主軸ユニットから受け取り、前記ワークを把持しつつ回転させる第２の主軸ユニットと、
前記第２の主軸ユニットに連結され、前記第１の主軸ユニットに前記ワークを供給する第１のローダユニットと、
前記第２の主軸ユニットにより回転させられる前記ワークに接することで前記ワークを加工する第２の工具ユニットと、
前記第１のローダユニットに前記ワークを供給する第２のローダユニットと、
前記第２の主軸ユニットから前記第２の工具ユニットにより加工された後の前記ワークが排出されるシュートボックスと、を備え、
前記第２の主軸ユニットは、前記第１の主軸ユニットから前記ワークを受け取る際、前記第２の主軸ユニットにより把持された前記ワークの回転軸に直交するＸ軸方向において前記シュートボックスと前記第２のローダユニットの間に位置する。

また、上記工作機械において、
前記シュートボックスは前記第２の工具ユニットの側方に設けられる、ようにしてもよい。

また、上記工作機械において、
前記第２の主軸ユニットは、前記Ｘ軸方向及び前記回転軸に沿うＺ軸方向に移動可能であり、前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に移動することにより、前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して前記ワークを加工可能となる位置、前記第１のローダユニットが前記第２のローダユニットから前記ワークを受け取り可能となる位置、及び前記第２の主軸ユニットが前記ワークを前記シュートボックスに排出可能となる位置の間で移動する、ようにしてもよい。
また、上記工作機械において、
前記第２のローダユニットから前記第１のローダユニットに前記ワークが供給される際、前記第２の主軸ユニットは、前記回転軸に沿うＺ軸方向において前記第１の主軸ユニットに対向する位置にある、ようにしてもよい。
また、上記工作機械において、
前記第１のローダユニットは、
前記ワークを前記ワークの側面から把持する第１のローディング用チャックと、
前記ワークを前記第１の主軸ユニットに供給する際、前記第１のローディング用チャックを、前記第１の主軸ユニットから遠い退避位置から、前記第１の主軸ユニットに対向する伸長位置に直線的に移動させ、前記第２の主軸ユニットが移動する際、前記第１のローディング用チャックを前記退避位置に保持する第１のアクチュエーターと、を備え、
前記第１の工具ユニットは、前記第１の主軸ユニットにより把持された前記ワークの外周に位置する工具群を備え、
前記退避位置は、前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットから第１のワークを受け取る際、前記第１のローディング用チャックにより把持された第２のワークが前記工具群と隙間を保った状態となる位置に設定され、
前記伸長位置は、前記第２の主軸ユニットにより把持された前記第１のワークが前記工具群と隙間を保った状態で、前記第１のローディング用チャックが前記第２のワークを前記第１の主軸ユニットに受け渡し可能となる位置に設定される、ようにしてもよい。
また、上記工作機械において、
前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットに前記ワークを受け渡す際、前記第１のローダユニットは、前記第２の主軸ユニットにおける前記第２のローダユニットに近い側に位置する、ようにしてもよい。

また、上記工作機械において、
前記第２のローダユニットは、
前記ワークを把持する第２のローディング用チャックと、
前記第１のローダユニットの第１のローディング用チャックの移動方向に交わる方向に前記第２のローディング用チャックを移動させ、前記第１のローダユニットに前記ワークを供給する際、前記第２のローディング用チャックを、前記第１のローディング用チャックから遠い退避位置から、前記第１のローディング用チャックに対向する伸長位置に直線的に移動させる第２のアクチュエーターと、を備える、ようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る工作機械による加工方法は、
前記第１の主軸ユニットが前記第１の工具ユニットを利用して第１のワークを加工している際、前記第１のローダユニットが前記第２のローダユニットから第２のワークを受け取る工程と、
前記第１の主軸ユニットによる前記第１のワークの加工が完了した後、前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットから前記第１のワークを受け取る工程と、
前記第１のローダユニットが前記第２のワークを前記第１の主軸ユニットに供給する工程と、
前記第１の主軸ユニットが前記第１の工具ユニットを利用して前記第２のワークを加工するとともに、前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して前記第１のワークを加工する工程と、
前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して加工した後の前記第１のワークを前記シュートボックスに排出する工程と、を備える。

本発明によれば、加工時間を短縮できる。

本発明の一実施形態に係る工作機械を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る第１のローダユニットが第２のローダユニットからワークを受け取る際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る第１のローダユニットが主軸ユニットにワークを供給する際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る主軸ユニットの加工中に第１のローダユニットが第２のローダユニットからワークを受け取る際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る背面主軸ユニットが主軸ユニットからワークを受け取る際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る第１のローダユニットが主軸ユニットに対向する際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る第１のローダユニットが主軸ユニットにワークを供給する際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る主軸ユニット及び背面主軸ユニットがそれぞれ加工を行う際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る背面主軸ユニットがワークをシュートボックスに排出する際の工作機械を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る工作機械によるワークの加工方法の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る工作機械について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、工作機械１は、円柱状の被加工物（ワーク）Ｗの前面及び背面を加工する旋盤である。以下では、加工中のワークＷの回転軸に沿った方向を「Ｚ軸方向」といい、そのＺ軸方向に直交する鉛直方向を「Ｙ軸方向」といい、Ｙ軸及びＺ軸方向に垂直な方向を「Ｘ軸方向」という。

工作機械１は、工作機械１全体の台であるベッドＳと、第１の主軸ユニットである主軸ユニット１０と、第１の工具ユニット５５を有する工具移動機構４０と、第２の工具ユニット２０と、第２の主軸ユニットである背面主軸ユニット７０と、第１及び第２のローダユニット８０，９０と、パーツフィーダ９５と、シュートボックス９６と、ワークコンベア９７と、制御部３００と、を備える。

主軸ユニット１０は、ワークＷを把持しつつ回転させる。具体的には、主軸ユニット１０は、図１に示すように、主軸１１と、主軸１１を回転可能に支持する主軸台１２と、主軸台１２をＺ軸方向に移動させる第１Ｚ軸スライド機構１５と、を備える。

主軸１１は、図２に示すように、ワークＷをその側周面から把持するチャック１１ａを備える。主軸台１２には、ワーク回転用モータ（図示せず）が内蔵されている。このワーク回転用モータは、主軸１１及び主軸１１に把持されるワークＷを一体で軸回転させる。

第１Ｚ軸スライド機構１５は、図１に示すように、ベッドＳ上に取り付けられた軸受部１５ａと、軸受部１５ａに軸支されてＺ軸方向に伸びるボールねじ１５ｂと、ボールねじ１５ｂを回転させる第１Ｚ軸モータ１５ｃと、ボールねじ１５ｂに螺合する第１Ｚ軸スライド部１５ｄと、を備える。第１Ｚ軸スライド部１５ｄには、主軸台１２が連結されている。
第１Ｚ軸モータ１５ｃが駆動することで、ボールねじ１５ｂが回転し、これにより、第１Ｚ軸スライド部１５ｄは主軸ユニット１０とともにＺ軸方向に移動する。従って、主軸ユニット１０及び第１Ｚ軸スライド機構１５により、ワークＷを軸回転させながら、ワークＷをＺ軸方向に移動させることができる。

工具移動機構４０は、ワークＷを加工するための工具群５５ａ１，５５ａ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるための機構である。具体的には、工具移動機構４０は、図１及び図２に示すように、ベッドＳに固定された固定台４１と、固定台４１に取り付けられたＸ軸移動部４２と、Ｘ軸移動部４２に取り付けられたＹ軸移動部４３と、を備える。固定台４１には、Ｚ軸方向に貫通する空洞部４１ｈが設けられている。空洞部４１ｈには、主軸ユニット１０の主軸１１が挿通可能である。

Ｘ軸移動部４２は、図２に示すように、固定台４１に取り付けられた軸受部４２ａと、軸受部４２ａに軸支されてＸ軸方向に伸びるボールねじ４２ｂと、ボールねじ４２ｂを回転させるＸ軸モータ４２ｃと、ボールねじ４２ｂに螺合するＸ軸スライド部４２ｄと、を備える。Ｘ軸モータ４２ｃが駆動することで、ボールねじ４２ｂが回転し、これにより、Ｘ軸スライド部４２ｄはＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動部４３は、図１及び図２に示すように、Ｘ軸スライド部４２ｄの内部に設けられた軸受部４３ａと、軸受部４３ａに軸支されてＹ軸方向に伸びるボールねじ４３ｂと、ボールねじ４３ｂを回転させるＹ軸モータ４３ｃと、ボールねじ４３ｂに螺合するＹ軸スライド部４３ｄと、を備える。Ｙ軸モータ４３ｃが駆動することで、ボールねじ４３ｂが回転し、これにより、Ｙ軸スライド部４３ｄはＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸スライド部４３ｄには、第１の工具ユニット５５が固定されている。第１の工具ユニット５５は、工具保持部５５ｂと、工具保持部５５ｂに保持される工具群５５ａ１，５５ａ２と、を備える。工具群５５ａ１は、複数のバイトから構成され、工具群５５ａ２は、複数のドリルから構成されている。工具群５５ａ１は、Ｘ軸方向に沿い、かつ、その刃先が主軸１１に把持されるワークＷの側周面に向かうように工具保持部５５ｂによって把持される。工具群５５ａ２は、Ｚ軸方向に沿い、その先端が主軸１１に把持されるワークＷの端面に向かうように工具保持部５５ｂによって把持される。Ｘ軸移動部４２及びＹ軸移動部４３により、工具群５５ａ１，５５ａ２を回転するワークＷに接触させることでワークＷを切削することができる。

背面主軸ユニット７０は、図１に示すように、Ｚ軸方向に主軸ユニット１０と向かい合う位置に設けられている。背面主軸ユニット７０は、背面主軸７１と、背面主軸７１を回転可能に支持する背面主軸台７２と、第２Ｚ軸スライド機構７５と、Ｘ軸スライド機構７６と、を備える。
背面主軸７１は、ワークＷをその側周面から把持するチャック７１ａを備える。背面主軸台７２には、ワーク回転用モータ（図示せず）が内蔵されている。このワーク回転用モータは、背面主軸７１及び背面主軸７１に把持されるワークＷを一体で軸回転させる。
第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６は、それぞれ上述した第１Ｚ軸スライド機構１５と同様に構成される。Ｘ軸スライド機構７６は、第２Ｚ軸スライド機構７５及び背面主軸ユニット７０をＸ軸方向に移動させる。第２Ｚ軸スライド機構７５は、背面主軸ユニット７０をＺ軸方向に移動させる。従って、第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６により、背面主軸ユニット７０をＺ軸方向及びＸ軸方向に沿う水平方向に移動させることができる。

第１のローダユニット８０は、図２に示すように、背面主軸ユニット７０の背面主軸台７２に固定され、背面主軸ユニット７０と一体で移動する。第１のローダユニット８０は、背面主軸台７２の第２のローダユニット９０側に位置する。第１のローダユニット８０は、ワークＷをその側周面から把持する第１のローディング用チャック８１と、第１のローディング用チャック８１をＺ軸方向に直線的に移動させる第１のアクチュエーターの一例である第１のエアシリンダ８２と、を備える。
第１のエアシリンダ８２は、筒部８２ａと、筒部８２ａの主軸ユニット１０側の端面から筒部８２ａに挿通される円柱状のロッド８２ｂと、を備える。ロッド８２ｂの先端には第１のローディング用チャック８１が連結されている。第１のローディング用チャック８１は、主軸ユニット１０に向けて開口する開口部８１ａを備える。筒部８２ａは、２つの空間（図示しない）を有し、２つの空間の圧力差によりロッド８２ｂを直線移動させる。第１のエアシリンダ８２は、そのロッド８２ｂを変位させることで、第１のローディング用チャック８１を伸長位置Ｐ１及び退避位置Ｐ２の何れかに位置させる。図７に示すように、伸長位置Ｐ１にある第１のローディング用チャック８１は、Ｚ軸方向において背面主軸７１のチャック７１ａよりも主軸ユニット１０に近い位置に存在する。図６に示すように、退避位置Ｐ２にある第１のローディング用チャック８１は、Ｚ軸方向において背面主軸７１のチャック７１ａよりも主軸ユニット１０から遠い位置に存在する。

パーツフィーダ９５は、複数のワークＷを収容しつつ、第２のローダユニット９０が受け取り可能に一つのワークＷを配置する。

第２のローダユニット９０は、第１のローダユニット８０にワークＷを供給する。第２のローダユニット９０は、ワークＷを把持する第２のローディング用チャック９１と、第１のローディング用チャック８１の移動方向に交わる方向（Ｘ軸方向）に第２のローディング用チャック９１を直線的に移動させる第２のアクチュエーターの一例である第２のエアシリンダ９２と、を備える。第２のエアシリンダ９２は、第１のエアシリンダ８２と同様に構成される。第２のエアシリンダ９２は、第２のローディング用チャック９１を伸長位置Ｐ１及び退避位置Ｐ２の何れかに位置させる。図２に示すように、伸長位置Ｐ１にある第２のローディング用チャック９１は、退避位置Ｐ２にある第１のローディング用チャック８１に対向して位置する。よって、このとき、第２のローダユニット９０から第１のローダユニット８０にワークＷを供給可能となる。図３に示すように、退避位置Ｐ２にある第２のローディング用チャック９１は、パーツフィーダ９５によって配置された一つのワークＷに対向して位置する。よって、このとき、第２のローダユニット９０は、パーツフィーダ９５から一つのワークＷを受け取ることができる。

第２の工具ユニット２０は、図２に示すように、ベッドＳ上に固定された工具保持部２１と、工具保持部２１に保持される工具群２２と、を備える。第２の工具ユニット２０は、背面主軸ユニット７０がＺ軸方向に主軸ユニット１０に向かって移動する経路Ｒ１を確保しつつ、主軸ユニット１０から近い位置に設けられている。工具群２２は、ドリル、ターニングバイトから構成されるとともにＸ軸方向に沿って配列される。工具群２２の先端は、Ｚ軸方向における主軸ユニット１０から離れる方向に向けて突出する。

シュートボックス９６は、第２の工具ユニット２０の側方に設けられ、背面主軸ユニット７０から排出されたワークＷをワークコンベア９７に導く。ワークコンベア９７は、そのワークＷを工作機械１の外部に搬送する。

制御部３００は、工作機械１の各部の動作を制御するものであり、例えば、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵによる処理の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。制御部３００は、数値制御（ＮＣ（Numerical Control））によって、主軸ユニット１０をＺ軸方向に移動させ、工具移動機構４０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、背面主軸ユニット７０をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。

次に、工作機械１の動作手順について図１０のフローチャート及び図２〜図９の平面図を参照しつつ説明する。このフローチャートは、制御部３００に記憶されるプログラムに基づき制御部３００によって実行される。
まず、第１のローダユニット８０は、図２に示すように、第２のローダユニット９０から第１のワークＷ１を受け取る（Ｓ１０１）。そして、第１のローダユニット８０は、図３に示すように、主軸ユニット１０に第１のワークＷ１を供給する（Ｓ１０２）。具体的には、背面主軸ユニット７０が第１のローダユニット８０とともに移動し、第１のローダユニット８０の第１のローディング用チャック８１が主軸１１にＺ軸方向に対向する。背面主軸ユニット７０が移動する際には、第１のローディング用チャック８１は退避位置Ｐ２にある。この状態で、第１のローダユニット８０の第１のローディング用チャック８１が退避位置Ｐ２から伸長位置Ｐ１に移動する。これにより、第１のローダユニット８０から主軸ユニット１０に第１のワークＷ１が受け渡される。第１のワークＷ１の受け渡しが完了した後、第１のローディング用チャック８１は退避位置Ｐ２に戻る。

次に、主軸ユニット１０は、第１のローダユニット８０から受け取った第１のワークＷ１を加工する（Ｓ１０３）。具体的には、図４に示すように、制御部３００は、第１のワークＷ１を把持する主軸１１を軸回転させつつ、Ｙ軸移動部４３及びＸ軸移動部４２を介して工具群５５ａ１を第１のワークＷ１の側面に接触するように移動させる。これにより、第１のワークＷ１の側面が切削される。また、制御部３００は、第１のワークＷ１を把持する主軸１１を軸回転させつつ、Ｙ軸移動部４３及びＸ軸移動部４２を介して工具群５５ａ２（図１参照）を第１のワークＷ１の端面に接触するように移動させる。これにより、第１のワークＷ１の正面側に孔Ｗｈ１が形成される。

そして、主軸ユニット１０による第１のワークＷ１の加工中に、第１のローダユニット８０は、図４に示すように、上記ステップＳ１０１と同様に、第２のローダユニット９０から第２のワークＷ２を受け取る（Ｓ１０４）。次に、背面主軸ユニット７０は、図５に示すように、そのチャック７１ａが主軸１１にＺ軸方向に対向する位置に移動し、主軸ユニット１０による加工が完了した第１のワークＷ１を主軸ユニット１０から受け取る（Ｓ１０５）。そして、背面主軸ユニット７０は、図６に示すように、第１のローダユニット８０の第１のローディング用チャック８１が主軸１１にＺ軸方向に対向するように一定距離ＤだけＸ軸方向に移動し、その後、第１のローダユニット８０は、図７に示すように、上記ステップＳ１０２と同様に、主軸ユニット１０に第２のワークＷ２を供給する（Ｓ１０６）。次に、主軸ユニット１０は、上記ステップＳ１０３と同様に、第２のワークＷ２の前面を加工する（Ｓ１０７）。また、これと同時に、背面主軸ユニット７０は、第２の工具ユニット２０で第１のワークＷ１の背面を加工する（Ｓ１０８）。具体的には、このステップＳ１０８において、図８に示すように、背面主軸ユニット７０は、そのチャック７１ａが第２の工具ユニット２０の工具群２２の何れかのドリル又はターニングバイトにＺ軸方向に対向する位置に移動し、その状態で、第１のワークＷ１を把持した背面主軸７１を回転させることで、第１のワークＷ１の背面側に孔Ｗｈ２が形成される。

背面主軸ユニット７０による第１のワークＷ１の加工完了後、背面主軸ユニット７０は、図９に示すように、その第１のワークＷ１をシュートボックス９６に排出する（Ｓ１０９）。そして、制御部３００は、加工工程が完了したか否かを判断する（Ｓ１１０）。制御部３００は、加工中の第２のワークＷ２が工作機械１に残っている場合、加工工程が完了していない旨判断し（Ｓ１１０でＮＯ）、加工中の第２のワークＷ２が第１のワークＷ１であるとして（Ｓ１１１）、上記ステップＳ１０４の処理に移行する。すなわち、加工工程が完了するまで、ステップＳ１０４〜Ｓ１１１の処理が繰り返し実行される。制御部３００は、規定の数だけワークＷの加工が完了したとき加工工程が完了した旨判断し（Ｓ１１０でＹＥＳ）、当該フローチャートに係る処理を終了する。

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）工作機械１は、ワークＷを把持しつつ回転させる主軸ユニット１０と、主軸ユニット１０により回転させられるワークＷに接することでワークＷを加工する第１の工具ユニット５５と、主軸ユニット１０に向かって移動し、ワークＷを主軸ユニット１０から受け取る背面主軸ユニット７０と、背面主軸ユニット７０に連結され、主軸ユニット１０にワークＷを供給する第１のローダユニット８０と、を備える。
この構成によれば、背面主軸ユニット７０が主軸ユニット１０から第１のワークＷ１を受け取った後、第１のローダユニット８０が主軸ユニット１０に第２のワークＷ２を供給する。このため、第１のワークＷ１の加工完了後、主軸ユニット１０に即座に新たな第２のワークＷ２を供給することができる。よって、主軸ユニット１０におけるワークＷの待ち時間が短縮される。この結果、複数のワークＷを加工する場合における加工時間を短縮することができる。

（２）背面主軸ユニット７０はワークＷを把持しつつ回転させる。工作機械１は、さらに、背面主軸ユニット７０により回転させられるワークＷに接することでワークＷを加工する第２の工具ユニット２０を備える。
この構成によれば、主軸ユニット１０による第２のワークＷ２の加工と、背面主軸ユニット７０による第１のワークＷ１の加工と、を同時に行うことができる。従って、複数のワークＷを加工する場合における加工時間を短縮することができる。

（３）第１のローダユニット８０は、ワークＷをワークＷの側面から把持する第１のローディング用チャック８１と、ワークＷを主軸ユニット１０に供給する際、第１のローディング用チャック８１を、主軸ユニット１０から遠い退避位置Ｐ２から、主軸ユニット１０に対向する伸長位置Ｐ１に移動させ、背面主軸ユニット７０が移動する際、第１のローディング用チャック８１を退避位置Ｐ２に保持する第１のエアシリンダ８２と、を備える。
この構成によれば、第１のローダユニット８０は、直線的に第１のローディング用チャック８１を移動させる第１のエアシリンダ８２を採用することで、上記特許文献２に記載のガントリーローダ又は上記特許文献３に記載のロボットを採用する場合に比べて簡易で安価な構成を実現することができる。また、第１のエアシリンダ８２では、第１のローディング用チャック８１を高速で移動させることができるため、短時間でワークＷを主軸ユニット１０に供給することができる。
また、背面主軸ユニット７０が移動する際、第１のローディング用チャック８１が退避位置Ｐ２に存在するため、第１のローディング用チャック８１が主軸ユニット１０等の他部材に接触することが抑制される。

（４）工作機械１は、第１のローダユニット８０にワークＷを供給する第２のローダユニット９０を備える。第２のローダユニット９０は、ワークＷを把持する第２のローディング用チャック９１と、第１のローディング用チャック８１の移動方向に交わる方向に第２のローディング用チャック９１を移動させ、第１のローダユニット８０にワークＷを供給する際、第２のローディング用チャック９１を、第１のローディング用チャック８１から遠い退避位置Ｐ２から、第１のローディング用チャック８１に対向する伸長位置Ｐ１に移動させる第２のエアシリンダ９２と、を備える。
この構成によれば、第２のローダユニット９０は、直線的に第２のローディング用チャック９１を移動させる第２のエアシリンダ９２を採用することで、上記特許文献２に記載のガントリーローダ又は上記特許文献３に記載のロボットを採用する場合に比べて簡易で安価な構成を実現することができる。また、第２のエアシリンダ９２では、第２のローディング用チャック９１を高速で移動させることができるため、短時間でワークＷを第１のローダユニット８０に供給することができる。
また、背面主軸ユニット７０が移動する際、第２のローディング用チャック９１が退避位置Ｐ２にあることで、第２のローダユニット９０が背面主軸ユニット７０等の他部材に接触することが抑制される。

（５）上記工作機械１による加工方法は、主軸ユニット１０が第１の工具ユニット５５を利用して第１のワークＷを加工している際、第１のローダユニット８０が第２のローダユニット９０から第２のワークＷを受け取るステップＳ１０４の工程と、主軸ユニット１０による第１のワークＷの加工が完了した後、背面主軸ユニット７０が主軸ユニット１０から第１のワークＷを受け取るステップＳ１０５の工程と、第１のローダユニット８０が第２のワークＷを主軸ユニット１０に供給するステップＳ１０６の工程と、主軸ユニット１０が第１の工具ユニット５５を利用して第２のワークＷを加工するとともに、背面主軸ユニット７０が第２の工具ユニット２０を利用して第１のワークＷを加工するステップＳ１０７，Ｓ１０８の工程と、を備える。
この加工方法によれば、主軸ユニット１０による第２のワークＷ２の加工と、背面主軸ユニット７０による第１のワークＷ１の加工と、を同時に行うことができる。従って、複数のワークＷを加工する場合における加工時間を短縮することができる。

（６）例えば、特許文献１に記載のように、背面主軸が主軸にワークを供給するとともに加工完了後に主軸からワークを受け取る構成では、主軸にてワークの外径が小さくなるように加工された場合には、背面主軸により加工後のワークを把持することが困難となるおそれがある。よって、主軸による加工に制限が生じる。この点、本実施形態では、第１のローダユニット８０が主軸ユニット１０にワークＷを供給し、背面主軸ユニット７０が主軸ユニット１０からワークＷを受け取る。このため、たとえ、主軸ユニット１０にてワークＷの外径が小さくなるように加工された場合でも、加工後のワークＷの外径を把持するように第１のローダユニット８０を構成することで、上述したような主軸ユニット１０による加工に制限が生じない。

（７）主軸ユニット１０による第１のワークＷの加工が完了して、背面主軸ユニット７０が主軸ユニット１０から第１のワークＷを受け取った後、背面主軸ユニット７０のチャック７１ａが主軸ユニット１０のチャック１１ａに対向するように一定距離Ｄだけ背面主軸ユニット７０をＸ軸方向に移動させる。この一定距離Ｄは、背面主軸ユニット７０のチャック７１ａの中心軸と、主軸ユニット１０のチャック１１ａの中心軸との距離である。よって、主軸ユニット１０に新たなワークＷを装着する場合における、背面主軸ユニット７０の移動距離が少なくて済む。よって、加工時間を短縮することができる。

（８）第２の工具ユニット２０は、背面主軸ユニット７０がＺ軸方向に主軸ユニット１０に向かって移動する経路Ｒ１を確保しつつ、主軸ユニット１０から近い位置に設けられている。従って、背面主軸ユニット７０は、主軸ユニット１０から主軸ユニット１０による加工が完了した第１のワークＷを受け取った後、短い移動距離で第２の工具ユニット２０を利用した加工を行うことができる。このため、加工時間を短縮することができる。

（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。

上記実施形態においては、第２のローダユニット９０における第２のアクチュエーターとして第２のエアシリンダ９２が採用されていたが、第２のエアシリンダ９２に代えて、上記特許文献２に記載のようなガントリーローダ又は上記特許文献３に記載のようなロボットを採用してもよいし、磁気型アクチュエーターを採用してもよい。また、第１のローダユニット８０についても、同様に、第１のアクチュエーターとしてガントリーローダ、ロボット又は磁気型アクチュエーターを採用してもよい。また、第１及び第２のエアシリンダ８２，９２は油圧シリンダであってもよい。
さらに、第１のローダユニット８０は、第１のエアシリンダ８２を備えていなくてもよい。この場合、第１のローダユニット８０は、背面主軸ユニット７０が移動することで、ワークＷを主軸ユニット１０に供給してもよい。

上記実施形態においては、第２の工具ユニット２０は、ベッドＳ上に固定されていたが、ベッドＳに対してＺ軸方向及びＸ軸方向に移動可能に構成されてもよい。この場合、第２の工具ユニット２０は、背面主軸ユニット７０における第２Ｚ軸スライド機構７５及びＸ軸スライド機構７６と同様の構成を備える。また、第２の工具ユニット２０は、Ｙ軸移動部４３と同様の構成を備えることでＹ軸方向に移動可能に構成されてもよい。

１…工作機械
１０…主軸ユニット（第１の主軸ユニット）
１１…主軸
１１ａ…チャック
１２…主軸台
１５…第１Ｚ軸スライド機構
１５ａ…軸受部
１５ｂ…ボールねじ
１５ｃ…第１Ｚ軸モータ
１５ｄ…第１Ｚ軸スライド部
２０…第２の工具ユニット
２１…工具保持部
２２…工具群
４０…工具移動機構
４１…固定台
４１ｈ…空洞部
４２…Ｘ軸移動部
４２ａ…軸受部
４２ｂ…ボールねじ
４２ｃ…Ｘ軸モータ
４２ｄ…Ｘ軸スライド部
４３…Ｙ軸移動部
４３ａ…軸受部
４３ｂ…ボールねじ
４３ｃ…Ｙ軸モータ
４３ｄ…Ｙ軸スライド部
５５…第１の工具ユニット
５５ａ１，５５ａ２…工具群
５５ｂ…工具保持部
７０…背面主軸ユニット（第２の主軸ユニット）
７１…背面主軸
７１ａ…チャック
７２…背面主軸台
７５…第２Ｚ軸スライド機構
７６…Ｘ軸スライド機構
８０…第１のローダユニット
８１…第１のローディング用チャック
８１ａ…開口部
８２…第１のエアシリンダ
８２ａ…筒部
８２ｂ…ロッド
９０…第２のローダユニット
９１…第２のローディング用チャック
９２…第２のエアシリンダ
９５…パーツフィーダ
９６…シュートボックス
９７…ワークコンベア
３００…制御部

Claims (8)

1. ワークを把持しつつ回転させる第１の主軸ユニットと、
   前記第１の主軸ユニットにより回転させられる前記ワークに接することで前記ワークを加工する第１の工具ユニットと、
   前記第１の主軸ユニットに向かって移動し、前記ワークを前記第１の主軸ユニットから受け取り、前記ワークを把持しつつ回転させる第２の主軸ユニットと、
   前記第２の主軸ユニットに連結され、前記第１の主軸ユニットに前記ワークを供給する第１のローダユニットと、
   前記第２の主軸ユニットにより回転させられる前記ワークに接することで前記ワークを加工する第２の工具ユニットと、
   前記第１のローダユニットに前記ワークを供給する第２のローダユニットと、
   前記第２の主軸ユニットから前記第２の工具ユニットにより加工された後の前記ワークが排出されるシュートボックスと、を備え、
   前記第２の主軸ユニットは、前記第１の主軸ユニットから前記ワークを受け取る際、前記第２の主軸ユニットにより把持された前記ワークの回転軸に直交するＸ軸方向において前記シュートボックスと前記第２のローダユニットの間に位置する、
   ことを特徴とする工作機械。
2. 前記シュートボックスは前記第２の工具ユニットの側方に設けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記第２の主軸ユニットは、前記Ｘ軸方向及び前記回転軸に沿うＺ軸方向に移動可能であり、前記Ｘ軸方向及び前記Ｚ軸方向に移動することにより、前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して前記ワークを加工可能となる位置、前記第１のローダユニットが前記第２のローダユニットから前記ワークを受け取り可能となる位置、及び前記第２の主軸ユニットが前記ワークを前記シュートボックスに排出可能となる位置の間で移動する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記第２のローダユニットから前記第１のローダユニットに前記ワークが供給される際、前記第２の主軸ユニットは、前記回転軸に沿うＺ軸方向において前記第１の主軸ユニットに対向する位置にある、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の工作機械。
5. 前記第１のローダユニットは、
   前記ワークを前記ワークの側面から把持する第１のローディング用チャックと、
   前記ワークを前記第１の主軸ユニットに供給する際、前記第１のローディング用チャックを、前記第１の主軸ユニットから遠い退避位置から、前記第１の主軸ユニットに対向する伸長位置に直線的に移動させ、前記第２の主軸ユニットが移動する際、前記第１のローディング用チャックを前記退避位置に保持する第１のアクチュエーターと、を備え、
   前記第１の工具ユニットは、前記第１の主軸ユニットにより把持された前記ワークの外周に位置する工具群を備え、
   前記退避位置は、前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットから第１のワークを受け取る際、前記第１のローディング用チャックにより把持された第２のワークが前記工具群と隙間を保った状態となる位置に設定され、
   前記伸長位置は、前記第２の主軸ユニットにより把持された前記第１のワークが前記工具群と隙間を保った状態で、前記第１のローディング用チャックが前記第２のワークを前記第１の主軸ユニットに受け渡し可能となる位置に設定される、
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の工作機械。
6. 前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットに前記ワークを受け渡す際、前記第１のローダユニットは、前記第２の主軸ユニットにおける前記第２のローダユニットに近い側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の工作機械。
7. 前記第２のローダユニットは、
   前記ワークを把持する第２のローディング用チャックと、
   前記第１のローダユニットの第１のローディング用チャックの移動方向に交わる方向に前記第２のローディング用チャックを移動させ、前記第１のローダユニットに前記ワークを供給する際、前記第２のローディング用チャックを、前記第１のローディング用チャックから遠い退避位置から、前記第１のローディング用チャックに対向する伸長位置に直線的に移動させる第２のアクチュエーターと、を備える、
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の工作機械。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の工作機械による加工方法であって、
   前記第１の主軸ユニットが前記第１の工具ユニットを利用して第１のワークを加工している際、前記第１のローダユニットが前記第２のローダユニットから第２のワークを受け取る工程と、
   前記第１の主軸ユニットによる前記第１のワークの加工が完了した後、前記第２の主軸ユニットが前記第１の主軸ユニットから前記第１のワークを受け取る工程と、
   前記第１のローダユニットが前記第２のワークを前記第１の主軸ユニットに供給する工程と、
   前記第１の主軸ユニットが前記第１の工具ユニットを利用して前記第２のワークを加工するとともに、前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して前記第１のワークを加工する工程と、
   前記第２の主軸ユニットが前記第２の工具ユニットを利用して加工した後の前記第１のワークを前記シュートボックスに排出する工程と、を備える、
   ことを特徴とする工作機械による加工方法。

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