JPH11197905A - 旋盤へのワークのローディング方法及びローダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋盤へのワークのローディングに関し、回転
慣性の大きなワークや位相合わせを必要とするワークで
あっても、主軸を停止させないでワークを供給すること
が可能な技術手段を得る。 【解決手段】 ローダにＮＣ制御されるハンド駆動モー
タ２０を設けて、旋盤との間でワークの受け渡しを行う
前に、ハンド駆動モータ２０でローダのハンド１４を旋
盤の主軸と同期速度かつ必要がある場合には同期位相で
回転させる。旋盤が先行するワークの加工を行っている
途中のタイミングでワーク受け渡し時の主軸の回転デー
タに基づく回転指令をハンド駆動モータに与えてハンド
の回転を開始し、先行するワークの加工終了後ハンドを
旋盤の主軸に対向させるまでの間に前記主軸の回転デー
タに対応する回転にまでハンドの回転を立ち上げ、主軸
とハンドの同期状態を確認したうえでワークの受け渡し
が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、旋盤へのワーク
のローディング方法及びその方法の実施に使用するロー
ダ（アンロード機能を備えたものを含む）に関するもの
で、主軸を停止することなくワークのロード及びアンロ
ードを行うことができる技術手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤にワークを供給するローダには、ガ
ントリー型のものやスイングアーム型のものなどがある
が、いずれの構造のものも、旋盤の加工領域に挿抜され
る腕の先端に設けたハンドでワークを把持して、ワーク
置台やワーク搬送コンベヤと旋盤との間でのワークの受
け渡しを行う。このようなローダを設けた旋盤での一般
的なワークの加工サイクルは次のようなものである。

【０００３】旋盤で先行するワークの加工が行われてい
る間にワークローダが次のワークを把持して待機し、先
のワークの加工が終了したら刃物台に退避指令を与える
とともに主軸に停止指令を与え、刃物台の退避が終了し
た時点で旋盤のカバーを開いて旋盤の加工領域にハンド
を差し込み、主軸の停止を待ってローダのハンドと旋盤
のチャックとの間でワークの受け渡しを行い、腕が退避
動作を開始したあと主軸の回転を立ち上げ、ハンドが機
外へ退避したら旋盤のカバーを閉じ、刃物台を進出さ
せ、主軸回転が所定の回転数に達していることを確認し
たうえで、新たに装填されたワークの加工を開始する。
ローダは旋盤がワークを加工している間にハンドをワー
ク置台やワーク搬送コンベヤ側に移動させ、これらとの
間でワークの受け渡しを行い、新たなワークを把持して
旋盤側へ移動し、先行するワークの加工終了を待つ。

【０００４】以上のサイクルを繰り返すことにより、複
数のワークに対するワークの供給、加工及び排出が自動
的に行われる。なお、ワークの排出をワークの落下動作
を利用して行うようにしたものでは、ローダとの間でワ
ークの受け渡しを行う前に旋盤のチャックを開いて、下
方で待機しているバケットやシュートに加工済ワークを
落下させる。

【０００５】以上の加工サイクルにおけるローダと旋盤
との間のワークの受け渡しは、旋盤の主軸を停止させた
状態で行う。一方旋盤の主軸を回転したままローダとの
間でワークの受け渡しを行う技術手段として、自由回転
可能に設けたハンドとの間でワークの受け渡しを行う装
置が提供されている。このようなローダを用いた場合に
は、ワークの受け渡し途中でローダのハンドと旋盤のチ
ャックとが同時にワークを把持したときにハンドが主軸
の回転に追従して回転するので、主軸の回転を停止しな
いでワークの受け渡しを行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】旋盤とローダとの間で
のワークの受け渡しを主軸を停止して行う場合には、当
然ワークの受け渡しの前後に主軸の回転停止と再立ち上
げとを行わなければならない。小型の旋盤では、切削の
ために主軸に要求されるトルクに比べてチャックやワー
クの回転慣性が小さいので、主軸の回転停止や再立ち上
げを短時間で行うことができる。しかし旋盤が中大型で
あると、チャックやワークの回転慣性が大きくなるた
め、主軸の回転停止や再立ち上げに時間がかかるように
なる。ワークの受け渡し動作やワークの加工動作は、主
軸回転の停止や所定の回転数への主軸回転の立ち上がり
を確認したうえで開始されるので、主軸の回転停止や再
立ち上げに時間がかかるようになると、その間ローダや
刃物台が待機することとなり、ワークの加工サイクル中
に待ち時間が生じて加工能率を上げる際の障害となる。

【０００７】一方ハンドを自由回転可能にしてワークの
受け渡し時にハンドを主軸に追従して回転させるもの
は、ワークが主軸のチャックとローダのハンドとで同時
に把持されたときにハンドが瞬間的に回転開始するこ
と、すなわちハンドやワークの回転慣性が小さいことが
必要であるから、中大型の旋盤には採用することが困難
であり、ワークの受け渡し時にワークの表面を疵つける
等の問題が生じる。またこのような手段では、ワーク受
け渡し時にワークと主軸との位相を同期させることがで
きないので、把持部分が六角形や四角形になっているワ
ークや、周面に突起や切欠が形成されていてその方向を
一定にした状態で加工しなければならないワークなど
は、供給することができない。

【０００８】この発明は、回転慣性の大きなワークや、
位相を合わせて供給しなければならないワークであって
も、主軸を停止させないで旋盤にワークを供給すること
が可能なローディング方法及びローダを提供することを
課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、ローダにＮ
Ｃ制御されるハンド駆動モータ２０を設けて、旋盤との
間でワークの受け渡しを行う前に、ハンド駆動モータ２
０でローダのハンド１４を旋盤の主軸と同期速度かつ必
要がある場合には同期位相で回転しておくことにより、
上記課題を解決している。

【００１０】すなわち、この発明の旋盤へのワークのロ
ーディング方法は、旋盤の加工領域に挿抜される腕の先
端に設けたハンドを回転駆動するハンド駆動モータを設
け、旋盤の主軸との間でのワークの受け渡し動作に先立
って、ハンド駆動モータでハンドを旋盤の主軸回転に同
期させて回転し、旋盤の主軸とローダのハンドとが同期
回転していることを確認した後、旋盤とローダとの間で
のワークの受け渡し動作を開始することを特徴とするも
のである。

【００１１】請求項２に係るローディング方法は、上記
方法において、旋盤が先行するワークの加工を行ってい
る途中のタイミングでワーク受け渡し時の主軸の回転デ
ータに基づく回転指令をハンド駆動モータに与えてハン
ドの回転を開始し、先行するワークの加工終了後ローダ
の腕を旋盤の加工領域に挿入してハンドを旋盤の主軸に
対向させるまでの間に前記主軸の回転データに対応する
回転にまでハンドの回転を立ち上げることを特徴とする
ものである。

【００１２】また本発明のワークローダは、旋盤の加工
領域に挿抜される腕１３と、この腕の先端に把持するワ
ークの回転中心軸まわりに回転可能に装着したハンド１
４と、このハンドを前記回転中心軸まわりに回転駆動す
るハンド駆動モータ２０と、旋盤のＮＣ装置２７に設定
されている主軸の回転データに基いてハンド駆動モータ
２０の回転を制御する制御器２６とを備えたものであ
る。

【００１３】この発明の方法では、予めローダのハンド
の回転をワーク受け渡し時の主軸の回転に同期させ、両
者の同期状態を確認したうえでワークの受け渡しが行わ
れるから、旋盤のチャックとローダのハンドとそのいず
れかに把持されているワークとの間に回転数及び位相が
指定されている場合には位相のずれがない状態、すなわ
ち主軸を停止して受け渡しを行う場合と同一の条件でワ
ークの受け渡しが行われ、回転慣性の大きなワークであ
っても主軸を回転させたままローダとの間でのワーク受
け渡しを円滑に行うことができる。

【００１４】またローダのハンドへの回転指令をワーク
受け渡し時における主軸の回転データに基いて与えてい
るので、先行するワークの加工終了後直ちにワークの受
け渡し動作を開始することができる。

【００１５】またハンド駆動モータに対する回転指令を
先行するワークの加工途中の段階で充分な時間的余裕を
もって与えることにより、ハンドをゆっくりと加速して
もワーク受け渡し時までにハンドを所望の回転にまで立
ち上げることができ、小容量のハンド駆動モータでハン
ド及びこれに把持されている中大型のワークの回転を主
軸回転に同期させることができる。小容量のモータはモ
ータ本体及びそれを制御するサーボ装置が安価で占有す
るスペースも小さいから、装置を安価に提供できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図２はガントリー型のローダを備
えた旋盤を模式的に示す正面図である。図において１は
主軸、２は主軸台、３は主軸の先端に装着されたチャッ
クであり、４は刃物台、５は工具タレット、６は工具タ
レットに装着された工具である。旋盤のベッド及び刃物
台の送り機構などは図示されていない。１０はガントリ
ー型のローダ、３０はワーク置台である。ローダやワー
ク置台のフレームは図示されていない。Ａは旋盤の加工
領域である。

【００１７】ワーク置台３０は旋盤の主軸台２の反加工
領域側に配置されており、ローダ１０は主軸台２の上方
に装架された水平方向のレール１１を備えている。レー
ル１１にはこれに沿って走行するキャリア１２が装着さ
れており、このキャリア１２は昇降する腕１３を備え、
この腕１３の下端にワークを把持するハンド１４（１４
ａ，１４ｂ）が設けられている。レール１１はワーク置
台３０の上方から加工領域Ａの上方まで延びており、キ
ャリア１２の移動と腕１３の昇降により、ハンド１４は
ワークを挟んでワーク置台３０に対向する位置と旋盤の
チャック３に対向する位置とに移動可能である。

【００１８】図３に示すように、腕１３の下端にはチャ
ック３に向いて下向き４５度の角度で支持した旋回軸１
５まわりに回動可能なハンドフレーム１６が設けられて
おり、このハンドフレームに一方が水平方向のときに他
方が垂直下向きになる２個一組のハンド１４ａ、１４ｂ
が設けられている。各ハンド１４ａ、１４ｂは、ハンド
フレーム１６にこれらのハンドで把持するワークの回転
中心軸まわりに自由回転可能に設けられており、かつ各
ハンドに実質上一体に設けた傘歯車１７ａ、１７ｂが、
ハンドフレームの旋回軸１５の中空孔を貫通する駆動軸
１８の先端に設けた傘歯車１９に噛合している。駆動軸
１８の基端はハンドフレーム１６に搭載したハンド駆動
モータ２０の出力軸に連結されている。ハンドフレーム
１６はこれと一体に固定した傘歯車２１などを介して、
図３の紙面の奥側に設けた旋回モータにより１８０度の
角度で旋回軸１５まわりに間歇駆動される。

【００１９】ハンド駆動モータ２０はサーボ制御装置２
５を介してＮＣ制御器２６によって制御されており、こ
のＮＣ制御器２６には旋盤側のＮＣ制御器２７からワー
ク受け渡し時の主軸の回転数データと、主軸エンコーダ
が検出している主軸の位相データとが与えられている。

【００２０】図３に示したハンド１４ａ、１４ｂは、ハ
ンドフレーム１６を１８０度旋回させることにより、チ
ャックに水平方向に対向するハンドとワーク置台に上下
方向に対向するハンドとを切り換えることができる。た
とえば下向きのハンドでワーク置台３０のワークを把持
して加工領域Ａに移動し、横向きのハンドを旋盤のチャ
ック３に対向させて加工済ワークを受け取った後、ハン
ドフレーム１６を１８０度旋回して新たなワークをチャ
ックに対向させて当該ワークをチャックに引き渡し、そ
のままの姿勢でワーク置台３０側に移動して下向きのハ
ンドで把持した加工済ワークをワーク置台３０に引き渡
すという動作を行うことができる。

【００２１】また図３の構造のハンドは、旋盤のチャッ
クから加工済ワークを受け取るハンドと新しいワークを
受け渡すハンドとを１台のハンド駆動モータ２０で同期
駆動しているので、旋盤の主軸を一定速度で回転させた
まま、加工済ワークの取出しと新たなワークの装填とを
行うことができる。なお加工済ワークを落下により排出
するものであれば、ローダにはワーク供給用のハンドだ
けを設けてやれば足りる。

【００２２】また、位相を主軸の位相に合わせて装填す
る必要があるワークは、ワーク置台３０にワークの位相
を規制するための突起などを設けておき、ワーク置台３
０上でのワークの方向をローダのＮＣ制御器２６に予め
登録しておく。またハンド駆動モータ２０には、エンコ
ーダを設けてハンドの回転数と位相とを検出可能にして
おく。

【００２３】図１はこの発明のワーク受け渡し方法の一
例を示すフローチャートである。このフローチャートに
示す手順は、旋盤が先行するワークの加工を行っている
途中、従ってローダのハンドが旋盤の加工領域Ａを覆っ
ているカバーの外で待機している時点で、ハンド１４の
回転が開始される。まず最初のステップＳ１でハンド駆
動モータ２０にハンド回転指令が与えられる。指令され
る回転速度はワーク受け渡し時の回転数であり、通常は
先行するワークの加工終了時の回転数または新たに装填
されるワークの加工開始時の回転数である。次にＳ２の
待機ステップでローダの腕１３が旋盤の加工領域Ａに挿
入可能になるまで待つ。

【００２４】ハンド１４の回転はこの待機期間中に徐々
に加速され、指令された速度に接近してくる。ローダの
腕が旋盤の加工領域に挿入可能になると、ローダの腕１
３が下降し（ステップＳ３）、水平方向を向いたハンド
と旋盤のチャックとを対向させる。次に確認ステップＳ
４で主軸エンコーダの出力をチェックして、主軸回転が
設定されたワーク受け渡し時の回転であるかどうかを確
認する。もし主軸がワーク受け渡し時の回転になってい
なければ、ステップＳ４１で主軸の回転数が指令回転数
でないというアラームを表示して、ステップＳ４２でロ
ーディング動作を中止する。

【００２５】主軸回転が設定された回転であれば、確認
ステップＳ５でハンド１４の回転が設定された回転に達
しているかどうかをチェックする。ハンド１４の回転が
設定された回転に達していないときは待機し、設定され
た待機時間が経過してもハンドの回転が設定された回転
に達しないときは、ステップＳ５１からステップＳ５２
に分岐して一定時間内にハンドの回転が指令値に達しな
いというアラームを表示して、ステップＳ５３でローデ
ィング動作を休止する。

【００２６】ハンドが指令回転であれば、ステップＳ６
でハンドをチャックに向けて水平移動し、ステップＳ７
でワークの受け渡しを行う。図３に示したハンドの場合
にはステップＳ６とステップＳ７の動作が、途中でハン
ドの水平退避動作とハンドフレームの１８０度旋回動作
とを挟んで２度行われ、加工済ワークと新たなワークと
の受け渡しが行われる。

【００２７】次にステップＳ８でハンドが水平方向に退
避した後、ステップＳ９で腕１３を上昇させることによ
り、ハンドを旋盤の加工領域Ａから退避させて旋盤との
間でのワークの受け渡し動作を終了する。

【００２８】なお上記手順においては、主軸の回転とハ
ンドの回転とをそれぞれ設定回転と対比することで主軸
とハンドとの回転同期を確認しているが、両者を直接対
比して回転同期の確認をすることももちろん可能であ
る。またローディング時に位相同期を必要とするワーク
の場合には、回転数の同期確認と同時に位相が同期して
いるかどうかの確認も行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法の一例を示すフローチャート

【図２】ローダを備えた旋盤の例を模式的に示す正面図

【図３】ハンドの回転駆動機構の一例を示す模式的な断
面図

【符号の説明】

１ 主軸 10 ローダ 13 腕 14(a,b) ハンド 20 ハンド駆動モータ 26 ＮＣ制御器 27 ＮＣ制御器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 旋盤の加工領域に挿抜される腕の先端に
   設けたハンドを回転駆動するハンド駆動モータを設け、
   旋盤の主軸との間でのワークの受け渡し動作に先立っ
   て、ハンド駆動モータでハンドを旋盤の主軸回転に同期
   させて回転し、旋盤の主軸とローダのハンドとが同期回
   転していることを確認した後、旋盤とローダとの間での
   ワークの受け渡し動作を開始することを特徴とする、旋
   盤へのワークのローディング方法。
2. 【請求項２】 旋盤が先行するワークの加工を行ってい
   る途中のタイミングでワーク受け渡し時の主軸の回転デ
   ータに基づく回転指令をハンド駆動モータに与えてハン
   ドの回転を開始し、先行するワークの加工終了後ローダ
   の腕を旋盤の加工領域に挿入してハンドを旋盤の主軸に
   対向させるまでの間に前記主軸の回転データに対応する
   回転にまでハンドの回転を立ち上げることを特徴とす
   る、請求項１記載の旋盤へのワークのローディング方
   法。
3. 【請求項３】 旋盤の加工領域に挿抜される腕１３と、
   この腕の先端に把持するワークの回転中心軸まわりに回
   転可能に装着したハンド１４と、このハンドを前記回転
   中心軸まわりに回転駆動するハンド駆動モータ２０と、
   旋盤のＮＣ装置２７に設定されている主軸の回転データ
   に基いてハンド駆動モータ２０の回転を制御する制御器
   ２６とを備えた、旋盤のワークローダ。