JP7236294B2 - 工作機械 - Google Patents
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図1に示すように、工作機械1は、ワークWを加工するNC(Numerical Control)旋盤である。詳しくは、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主軸ユニット10と、第1Z軸移動機構13と、工具機構30と、第2主軸ユニット70と、背面工具ユニット20と、工作機械1を制御する制御部300と、ローダ装置80と、図2に示すシュートボックス96と、図3に示す第2Z軸スライド機構75及びX軸スライド機構76と、を備える。
図1に示すように、第1主軸ユニット10は、ワークWを把持しつつ軸回転させ、ワークWの正面側を加工する。第1主軸ユニット10は、ワークWを回転可能に支持する正面主軸である第1主軸14と、第1主軸14を回転可能に支持する第1主軸台11と、を備える。第1主軸14は、何れも図示しない、ワークWを把持するチャックと、チャックで把持したワークWを軸回転させるワーク回転用モータと、を備える。
第1Z軸移動機構13は第1主軸ユニット10をZ軸方向に移動させる。第1Z軸移動機構13は、Z軸モータ13zでボールねじ13aを軸回転させることでナット13bとともに第1主軸ユニット10をワークWの軸方向に沿うZ軸方向に移動させる。
図1に示すように、工具機構30は、第1主軸ユニット10により把持されたワークWに対して工具35aをX軸方向及びY軸方向に移動させる。工具機構30は、ベッドSに固定された固定台41と、固定台41に固定されるガイドブッシュレス装置98と、バイト等からなる工具35aを有する正面工具ユニット35と、正面工具ユニット35を高さ方向に沿うY軸方向に移動させるY軸移動機構32と、図2に示すように、正面工具ユニット35をX軸方向に移動させるX軸移動機構33と、を備える。Y軸移動機構32及びX軸移動機構33は、第1Z軸移動機構13と同様に、モータ、ボールねじ及びナットにより構成される。第1Z軸移動機構13、Y軸移動機構32又はX軸移動機構33は、制御部300による制御のもと、工具35aを第1主軸14により回転されるワークWに対して移動させることによりワークWの加工を行う。
図1に示すように、第2主軸ユニット70は、Z軸方向に第1主軸ユニット10と向かい合う位置に設けられ、ワークWを把持しつつ軸回転させ、ワークWの背面側を加工する。第2主軸ユニット70は、ワークWを回転可能に支持する背面主軸である第2主軸71と、第2主軸71を回転可能に支持する第2主軸台72と、を備える。第2主軸71は、何れも図示しない、ワークWを把持するチャックと、チャックで把持したワークWを軸回転させるワーク回転用モータと、を備える。
図1に示すように、背面工具ユニット20は、第2主軸ユニット70により軸回転されるワークWを加工する。背面工具ユニット20は、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22と、を備える。工具22は、ドリル、ターニングバイト等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22の先端は、Z軸方向における第2主軸71に近づく方向に突出する。
図1、図2及び図3に示すように、ローダ装置80は、第2主軸71との間でワークWを授受するローダ82と、ローダ82をZ軸方向に沿って移動させるローダスライド駆動部84と、を備える。ローダスライド駆動部84は、出力軸83aを有するモータ83と、平歯車84a,84fと、ベルト84b,84cと、回転軸84eと、スライド部82sと、スライド案内部82gと、固定部材82dと、支持部材85と、を備える。
平歯車84aは、平歯車84aの回転中心に固定される回転軸84eを介して回転可能に支持される。平歯車84aは、歯車83a1よりも大きい径を有し、歯車83a1に対してZ軸方向に並べられる。円環状のベルト84bは平歯車84aと歯車83a1の間に掛け回されている。歯車83a1、平歯車84a及びベルト84bによりモータ83の出力軸83aを減速させて平歯車84aに伝達する減速機構が構成される。
モータ83が駆動すると、モータ83の出力軸83aの回転力はベルト84bを介して歯車83a1から平歯車84aに伝達される。平歯車84aの回転に伴い、歯車84e1が回転すると、歯車84e1と平歯車84fの間でベルト84cが回転する。ベルト84cの回転に伴い、スライド部82sがローダ82とともにZ軸方向に移動する。このように、ローダスライド駆動部84はローダ82をZ軸方向に沿って移動させることができる。
第1の位置P1は背面工具ユニット20に近い位置に設定される。第1の位置P1は、ローダ82と第2主軸71の間でワークWを授受するためのワーク授受位置の一例である。
第2の位置P2及び第3の位置P3は、第1の位置P1に比べて背面工具ユニット20から遠い位置であって、移動可能範囲Arの外部に位置する。第3の位置P3は、第2の位置P2よりも背面工具ユニット20から遠くに位置する。第2の位置P2はローダ82から加工済みのワークWが外部(例えば、後述する受箱90)に排出される外部位置又は排出位置の一例である。第3の位置P3は外部(例えば、後述するパーツフィーダ95)からローダ82が加工前のワークWを受け取る外部位置又は受け取り位置の一例である。
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による後述する加工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)によって、第1主軸14、第2主軸71、ローダ装置80、第1Z軸移動機構13、第2Z軸スライド機構75及びX軸スライド機構76を制御する。
なお、ワークWがハンド部82b,82cの間に挿入される際、第2主軸71がローダ82に近づくようにZ軸方向に移動してもよいし、反対にローダ82が第2主軸71に近づくようにZ軸方向に移動してもよい。
次に、制御部300は、図10の矢印Y4で示すように、ローダスライド駆動部84を介してローダ82を第1の位置P1から第2の位置P2に移動させ(ステップS110)、シリンダ81を介してローダチャック82aを開くことにより、受箱90内に加工済みのワークWを排出する(ステップS111)。
以上で、ローダ装置80によりワークWが排出される場合の加工処理が終了となる。この加工処理は予め設定される回数だけ繰り返し実行される。
制御部300は、図11で示すように、第3の位置P3のローダ82を介してパーツフィーダ95から加工前のワークWを受け取る(ステップS201)。具体的には、開状態にあるローダチャック82aの間にパーツフィーダ95により供給されるワークWが挟み込まれるようにZ軸方向に沿ってローダ82が移動した後に、ローダチャック82aが閉じる。これにより、ローダ82によりワークWが把持される。
以上で、ローダ装置80によりワークWが供給される場合の加工処理が終了となる。この加工処理は予め設定される回数だけ繰り返し実行される。なお、ステップS207においてローダ82が第3の位置P3に到達した後に、ステップS208以降の処理と同時に、次の加工処理におけるステップS201が実行されてもよい。これにより、加工時間を短縮することができる。
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を把持しつつ軸回転させる主軸の一例である第2主軸71、及び第2主軸71を回転可能に支持する主軸台の一例である第2主軸台72を有する主軸ユニットの一例である第2主軸ユニット70と、ワークWの軸線に沿う第1軸方向の一例であるZ軸方向とZ軸方向と異なる方向である第2軸方向の一例であるX軸方向に第2主軸ユニット70を移動させる主軸移動部の一例である第2Z軸スライド機構75及びX軸スライド機構76と、ワークWに接触することによりワークWを加工する工具22と、ワークWを把持又は把持を解除するローダ82、及びローダ82をZ軸方向のみに沿って移動させるローダスライド駆動部84を有するローダ装置80と、ローダ装置80と前記主軸移動部を制御し、ローダスライド駆動部84を通じたローダ82のZ軸方向の移動と前記主軸移動部を通じた第2主軸ユニット70のX軸方向の移動の連携によりZ軸方向において第2主軸71をローダ82に対向させ、ローダ82を通じてワークWを第2主軸71に受け渡す又はワークWを第2主軸71から受け取る制御部300と、を備える。
この構成によれば、ローダ82が第2主軸71との間でワークWを授受する際、ローダ82のZ軸方向の移動に加えて、第2主軸ユニット70のX軸方向の移動が利用される。このため、ローダ82は1軸方向(Z軸方向)のみに沿って移動可能に構成することができる。従って、ローダ装置80は、より簡単な構成で、第2主軸71との間でワークWを授受することができる。よって、ローダ装置80の組み立て工数やコストを低減することができる。
また、ローダ82はワークWの周囲を把持する一対のハンド部82b,82cを有する。一対のハンド部82b,82cによりワークWが授受されるため、この授受の際にワークWに傷がつくことが抑制される。
この構成によれば、ローダ82の移動可能経路Rは第2主軸71の移動可能範囲Arに重なるため、工作機械1をコンパクトに構成することができる。また、この構成でも、ローダ82の移動時には第2主軸ユニット70は退避しているため、ローダ82が第2主軸ユニット70に衝突することが抑制される。
この構成によれば、第2主軸71がローダ82からワークWを受け取った後に、迅速にワークWを工具22にて加工することができる。よって、加工時間を短縮できる。
また、第2主軸71は工具22を利用したワークWの加工の後に、迅速にワークWをローダ82に受け渡すことができる。よって、加工時間を短縮できる。
この構成によれば、ローダ82が1軸方向に沿って移動可能に構成された場合であっても、ローダ82はワークWを第2主軸71から受け取った後に外部に排出することができる。
この構成によれば、ローダ82が1軸方向に沿って移動可能に構成される場合であっても、ローダ82は外部から加工前のワークWを受け取った後に第2主軸71に供給することができる。
この構成によれば、第2の位置P2と第3の位置P3を異なる位置に設定することにより、図11に示すように、ローダ82から加工済みのワークWが排出される受箱90とローダ82に加工前のワークWを供給するパーツフィーダ95の設置位置が干渉することが抑制される。よって、工作機械1の構成を変更することなく、図5に示すローダ装置80によりワークWが排出される場合の加工処理と図6に示すワークWが供給される場合の加工処理が実行可能となる。
上記実施形態において第2の位置P2と第3の位置P3は同一の位置に設定されてもよい。
また、第2主軸71は、ワークWを第1主軸14から受け取る際に、内部の保持される加工済みのワークWが第2主軸71の後端から押し出されることによりワークWを外部に排出してもよい。この場合、受箱90は、ワークWを第1主軸14から受け取る位置の第2主軸71の後端の下方向に設けられる。
Claims (5)
- ワークを把持しつつ軸回転させる主軸、及び前記主軸を回転可能に支持する主軸台を有する主軸ユニットと、
前記ワークの軸線に沿う第1軸方向と前記第1軸方向と異なる方向である第2軸方向に前記主軸ユニットを移動させる主軸移動部と、
前記ワークに接触することにより前記ワークを加工する工具と、
前記ワークを把持又は把持を解除するローダ、及び前記ローダを前記第1軸方向のみに沿って移動させるローダスライド駆動部を有するローダ装置と、
前記ローダ装置と前記主軸移動部を制御し、前記ローダスライド駆動部を通じた前記ローダの前記第1軸方向の移動と前記主軸移動部を通じた前記主軸ユニットの前記第2軸方向の移動の連携により前記第1軸方向において前記主軸を前記ローダに対向させ、前記ローダを通じて前記ワークを前記主軸に受け渡す又は前記ワークを前記主軸から受け取る制御部と、を備え、
前記ローダの移動可能経路は前記主軸の移動可能範囲に重なり、
前記制御部は、前記主軸ユニットを前記ローダの前記移動可能経路から外れた位置に退避させた状態で、前記ローダを前記移動可能範囲から外れた外部位置から前記移動可能範囲内を通って前記ワークを受け渡す又は受け取るためのワーク授受位置に移動させる、
工作機械。 - 前記ワーク授受位置は、前記外部位置に比べて前記工具に近い位置に設定される、
請求項1に記載の工作機械。 - 前記制御部は、前記ワーク授受位置にある前記ローダが前記主軸に対向した状態で前記ローダを介して前記主軸により把持された加工済みの前記ワークを受け取った後、前記主軸ユニットを前記ローダの前記移動可能経路から外れた位置に退避させ、その後、前記ローダを前記外部位置に移動させたうえで前記ワークの把持を解除する、
請求項1又は2に記載の工作機械。 - 前記制御部は、前記ローダを介して前記外部位置において加工前の前記ワークを受け取った後、前記主軸ユニットを前記ローダの前記移動可能経路から外れた位置に退避させた状態で、前記ローダを前記外部位置から前記ワーク授受位置に移動させ、その後、前記主軸が前記ローダに前記第1軸方向に対向するように前記主軸ユニットを移動させたうえで加工前の前記ワークを前記ローダから前記主軸に受け渡す、
請求項1から3の何れか1項に記載の工作機械。 - 前記制御部は、前記外部位置である受け取り位置にて前記ローダを介して加工前の前記ワークを外部から受け取り、前記受け取り位置とは異なる位置にある前記外部位置である排出位置にて前記ローダの把持を解除することにより加工済みの前記ワークを排出する、
請求項1から4の何れか1項に記載の工作機械。
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