JPWO2014057834A1 - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】段取り作業を行う作業者と機械本体にアクセスする作業者の干渉を回避できるとともに、作業スペースを確保しながら各工作機械の配置間隔を狭くでき、加工ラインを構成した場合のライン長を短縮できる工作機械を提供する。【解決手段】作業者M1が機械本体３ａにアクセスするための開口７ａを開閉する機械本体ドア８と、作業者M2がワーク交換装置２へのワークの搬入・搬出を行うための開口７ｂを開閉する段取りドア９は、前記機械本体ドア８の外表面８ａと前記段取りドア９の外表面９ａとが斜めに交差するように配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、作業者が機械本体にアクセスする機械本体ドアと、作業者がワーク交換装置へのワークの段取りを行う段取りドアとを備えた工作機械に関する。

工作機械においては、機械本体を機体カバーで囲むとともに、該機体カバーに開口を設け、該開口をドアで開閉するように構成するのが一般的である。

例えば、前記機体カバーの正面に２つのドアを設け、一方のドアにより作業者が例えば内部のワーク交換装置へのワークの段取りをすることができ、他方のドアにより作業者が例えば機械本体にアクセスできるものがある（例えば特許文献１参照）。

また前記機体カバーの正面に正面扉を設け、側面に側面扉を設け、一方の扉により例えば機械本体にアクセスし、他方の扉により例えばワークの段取りを可能としたものがある（例えば特許文献２参照）

特開２００１−２７７０６９号公報 特開平５−９６４３３号公報

ところで前記特許文献１に記載の従来装置では、ワークの段取り作業を行う作業者と、機械本体にアクセスする作業者とが隣り合って位置するため干渉し易いという問題があり、また機械全体の幅寸法が大きくなるという問題もある。

一方、前記特許文献２に記載の従来装置では、機械本体にアクセスする作業者とワークの段取り作業を行う作業者との干渉を回避できる。しかし前記工作機械を複数台並列配置して加工ラインを構成する場合、各工作機械の間に作業者が機械本体にアクセスする等の作業のためのスペースを確保する必要があり、そのため前記並列配置する各工作機械の間隔が広くなり、その結果、前記加工ライン長が長くなるといった問題が生じる。

本発明は、前記段取り作業を行う作業者と機械本体にアクセスする作業者の干渉を回避できるとともに、前記作業スペースを確保しながら各工作機械の配置間隔を狭くでき、加工ラインを構成した場合のライン長を短縮できる工作機械を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、作業者が機械本体にアクセスするための開口を開閉する機械本体ドアと、作業者がワーク交換装置へのワークの搬入・搬出を行うための開口を開閉する段取りドアとを備え、作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面と作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面とが斜めに交差するように配置されていることを特徴とする工作機械である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の工作機械において、
作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面は、ワークを保持して回転駆動する主軸の軸線と略平行であり、作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面は、前記軸線に対して斜めに配置されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の工作機械において、
前記ワーク交換装置は、前記機械本体に第１位置から第２位置へと移動可能に設けられた第１ワーク交換部と、該第１ワーク交換部に第３位置から第４位置へと移動可能に設けられた第２ワーク交換部とを有し、前記第１ワーク交換部と前記第２ワーク交換部との動作を連動させて行うことにより、前記段取り部に搬入されたワークを前記ワーク保持部が保持可能の位置に移動させることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載の工作機械において、
前記第１ワーク交換部は、ワークを保持して回転駆動する主軸の軸線を含む平面と平行な第１平面上で動作を行い、前記第２ワーク交換部は、前記第１平面に直交する第２平面上で動作を行うことを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１ないし４の何れかに記載の複数の工作機械を、各工作機械において作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面が互いに平行で、かつ作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面が同一直線上に位置するように配置したことを特徴とする加工ラインである。

請求項１の発明によれば、作業者が機械本体へアクセスするための機械本体ドアを開閉する際に向き合う面と、作業者がワークを搬入，搬出するための段取りドアを開閉する際に向き合う面とが斜めに交差するように配置されているので、機械本体ドアの前に立って機械本体にアクセスする作業者と、段取りドアの前に立ってワークの段取り作業を行う作業者とが干渉するのを回避できる。従って機械本体のメンテナンス中であってもワーク段取り作業を支障なく行うことができる。

また機械本体ドアと段取りドアとを同一直線をなすように隣接配置した場合に比較して、一方のドアが他方のドアに対して斜めになっている分だけ機械全体の幅を小さくできる。

また請求項２の発明によれば、作業者が機械本体ドアの開閉時に向き合う面を主軸の軸線と略平行とし、作業者が段取りドア開閉時に向き合う面を前記軸線に対して斜めに配置したので、前記請求項１の構成を支障なく実現でき、該請求項１の作用効果を確実に得ることができる。

請求項３の発明によれば、ワーク交換装置を、機械本体に第１位置から第２位置へと移動可能に設けられた第１ワーク交換部と、該第１ワーク交換部に第３位置から第４位置へと移動可能に設けられた第２ワーク交換部とを有するとしたので、段取り部に搬入されたワークの、ワーク保持部が保持可能の位置への移動経路の自由度を向上できる。

また、第１ワーク交換部の第１位置から第２位置への移動と、第２ワーク交換部の第３位置から第４位置への移動とを連動させて、つまり第１位置から第２位置への移動と第３位置から第４位置への移動を同時進行的に行うようにしたので、段取り部に搬入されたワークをワーク保持部が保持可能の位置に短時間で移動させることができる。例えば従来装置のように、中立位置とワーク供給位置との間で前進又は後退させ、続いて前記中立位置とワーク渡し位置との間で回動させる場合はそれだけワーク交換に要する時間が長くなる。

また、機械本体に第１ワーク交換部を設け、該第１ワーク交換部に第２ワーク交換部を設けたので、従来装置のように、ワーク搬入装置とワーク搬出装置を別個独立に設けた場合に比較して機械全体を小型化できる。

請求項４の発明によれば、前記第１ワーク交換部は、ワークを保持して回転駆動する主軸の軸線を含む平面と平行な第１平面上で動作を行い、前記第２ワーク交換部は、前記第１平面に直交する第２平面上で動作を行うようにしたので、第１ワーク交換部の動作と第２ワーク交換部の動作とを、互いに干渉することなく連動させることができ、ワーク交換時間を確実に短縮できる。

請求項５の発明によれば、複数の工作機械を、作業者が機械本体ドアを開閉する際に向き合う面が互いに平行で、かつ作業者が段取りドアを開閉する際に向き合う面が同一直線上に位置するように配置したので、前記各工作機械の配置間隔を狭くしても作業者が機械本体ドアの前に立って機械本体にアクセスする場合に必要な空間を確保し易い。従って必要な機械台数を確保しつつ、加工ライン長を短縮できる。

本発明の実施例１に係るタレット旋盤を複数台並列配置した加工ラインの模式平面図である。 前記タレット旋盤の斜視図である。 前記タレット旋盤の模式平面図である。 前記タレット旋盤に備えられたワーク交換装置の斜視図である。 前記ワーク交換装置の平面図である。 前記ワーク交換装置の正面図である。 前記ワーク交換装置の右側面図である。 前記ワーク交換装置の左側面図である。 前記ワーク交換装置の動作説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図において、１は１つの素材ワークに旋削加工や穴あけ加工等を順次加えて完成品ワークとする加工ラインである。この加工ライン１は、本実施例のタレット旋盤（工作機械）３を配置ラインＬ上に複数台並列配置した構成となっている。本実施例加工ライン１の場合、各タレット旋盤３，３間でのワークの受渡しは作業者M2 によって行われるが、勿論受渡し機構を設けて自動化しても良い。

前記タレット旋盤３は、機械本体３ａと、該機械本体３ａにクーラントや動力の供給等を行う付帯装置３ｂとを有する。前記機械本体３ａは、ベッド４上に主軸台５をＺ軸（主軸５ａの軸線５ａ′）方向及び該Ｚ軸に直角のＹ軸（上下）方向に移動可能に配設し、刃物台６を前記Ｚ軸及びＹ軸に直角のＸ軸（前後）方向に移動可能に配設し、周囲を機体カバー７で囲んだ概略構造を有する。

前記主軸５ａの先端部にはワークを保持するチャック５ｂが配設されており、該チャック５ｂは複数の爪を前記軸線５ａ′に直角方向に進退させることによりワークを保持し又は開放する。また前記刃物台６の先端部には多数の工具を有するタレット６ａが回転割り出し可能に配設されている。前記主軸５ａを、前記チャック５ｂにワークを保持して回転駆動しつつ該ワークに前記タレット６ａの工具を作用させることで加工が行われる。

ここで前記機械本体３ａは、前記配置ラインＬに対して前記主軸５ａの軸線５ａ′が所定の角度θ、本実施例では４５°をなすように配置されている。一方、前記機体カバー７は平面視で長方形状に形成され、その長辺が前記配置ラインＬに対して９０°をなすように配置されている。

そして前記ベッド４及び前記機体カバー７には作業者M1が機械本体３ａのメンテナンス等を行う際に位置する作業スペースＡが、前記長方形のコーナ部を切り欠くようにして形成されている。また前記機体カバー７の前記作業スペースＡ部分には、作業者M1が機械本体３ａのメンテナンス等を行う際に前記主軸台５や刃物台６等にアクセスするための開口７ａが形成されており、この開口７ａは左右にスライド可能に配設された機械本体ドア８で開閉される。

ここで作業者M1が機械本体ドア８を開閉する際に向き合う面、具体的には前記機械本体ドア８の外表面８ａは前記主軸台５の軸線５ａ′と平行になっている。

また、前記機体カバー７の前記配置ラインＬに面する部分には、作業者M2が段取り部２２ｂにて前記ワーク交換装置２へのワークの搬入，搬出を行う開口７ｂが形成されており、該開口７ｂは上下にスライド可能に配置された段取りドア９で開閉される。

ここで作業者M2が前記段取りドア９を開閉する際に向き合う面、具体的には閉位置にある前記段取りドア９の外表面９ａは前記主軸台５の軸線５ａ′に対して４５°をなしている。従って、前記機械本体ドア８の外表面８ａと前記段取りドア９の外表面９ａの延長線は４５°の角度で斜めに交差している。

このようにして前記加工ライン１は、各機械本体３ａを、前記各機械本体ドア８の外表面８ａが互いに平行をなし、また各段取りドア９の外表面９ａが同一直線上に位置するように配置することにより構成されている。

前記ワーク交換装置２は、前記機械本体３ａのベッド４上に旋回可能に支持された第１ワーク交換部１０と、該第１ワーク交換部１０に回動可能に支持された第２ワーク交換部１１とを有する。

前記第１ワーク交換部１０は、平面視でＬ字形状をなす第１アーム１２と、該第１アーム１２の横辺部１２ａの端部１２ａ′を前記Ｙ軸に平行な旋回軸ａ回りに水平方向に旋回可能に支持する軸受部１３と、該軸受部１３が固定された基板１４と、該基板１４に固定され、前記第１アーム１２を旋回駆動する駆動モータ２３とを有する。なお、前記基板１４は前記ベッド４に固定されている。また前記第１アーム１２の縦辺部１２ｂの端部１２ｂ′には軸支部１５が形成されている。

前記第１アーム１２は、前記主軸台５の軸線５ａ′と平行でかつ前記Ｙ軸と直交する第１平面（図５の紙面と平行な面）上において、前記縦辺部１２ｂが、前記軸線５ａ′に対して４５°をなす第１位置（図９（ａ）に示す位置）から、前記軸線５ａ′と一致する第２位置（図９（ｃ）に示す位置）へと移動可能となっている。

前記第２ワーク交換部１１は、前記第１アーム１２の軸支部１５に、前記第１平面と平行に配置された回動軸ｂ回りに垂直方向に回動可能に支持された第２アーム１６と、該第２アーム１６にワークを把持可能に配設された完成品ハンド１７及び素材ハンド１８と、前記第２アーム１６と前記基板１４とを連結する駆動ロッド１９とを有する。

前記第２アーム１６は、前記第１平面と直交し、かつ前記完成品ハンド１７及び素材ハンド１８の軸線同士を結ぶ直線１６ｂを含む第２平面上において、前記第１アーム１２の縦辺部１２ｂと平行の第３位置（図６，図９（ａ）に示す位置）から前記縦辺部１２ｂに直角の第４位置（図９（ｃ）に示す位置）へと移動可能に設けられている。

前記完成品ハンド１７は前記第２アーム１６の上面に配設されたベース部１７ａと、該ベース部１７ａに、該ハンドの軸線と直角方向に移動可能に配設された３組の爪１７ｂとを有する。前記素材ハンド１８も同じ構造のベース部１８ａ，３組の爪１８ｂを有する。なお、前記ベース部１７ａ，１８ａは該ベース部の軸方向に付勢して設けられており、これによりワーク交換時のショックを緩和するようになっている。

前記駆動ロッド１９は、前記第１ワーク交換部１０の前記第１平面上での移動に連動させて前記第２ワーク交換部１１を前記第２平面上で移動させるためのものである。前記駆動ロッド１９の一端部１９ａは前記第２アーム１６の先端から前記回動軸ｂを越えて突出する駆動アーム部１６ａにボールジョイント２０ａを介して連結軸ｄをなすように連結されている。また前記駆動ロッド１９の他端部１９ｂは前記基板１４の先端部１４ａにボールジョイント２０ｂを介して連結軸ｃをなすように連結されている。なお、１９ｃは前記駆動ロッド１９の長さを調節し、もって前記第２アーム１６の角度位置を調節する調節ねじである。

ここで前記駆動アーム部１６ａとボールジョイント２０ａとの連結点ｄ′の、前記第１アーム１２の旋回軸ａ回りの前記軸線５ａ′に近づく方向Ｂにおける旋回軌跡Ｃ１と、前記連結点ｄ′の、前記駆動ロッド１９の連結点ｃ回りの前記方向Ｂにおける旋回軌跡Ｃ２とを比較すると、第１アーム１２の旋回角度が大きくなるほど大きなずれＤが生じる。

その結果、第１アーム１２の旋回角度が大きくなるに従って、前記駆動ロッド１９が前記駆動アーム部１６ａを引っ張ることにより前記第２アーム１６を回動軸ｂ回りに回動させる。

前記ずれＤは、前記駆動ロッド１９と基板１４との連結軸ｃを、前記旋回軸ａからの前記方向Ｂの反対側に偏位させている点、及び前記連結点ｄ′と前記連結軸ｃとの水平距離（半径）Ｒ２を前記連結点ｄ′と前記旋回軸ａの水平距離（半径）Ｒ１より短く設定している点に起因して生じる。即ち、前記偏位が大きくなるほど、また前記半径Ｒ２を半径Ｒ１より小さく設定するほど前記ずれＤは大きくなり、前記第１アーム１２の旋回に対して第２アーム１６が大きく回動する。本実施例では、前記偏位及び半径Ｒ１，Ｒ２を適宜設定することにより、前記第１アーム１２が４５°旋回する間に前記第２アーム１６が９０°回動するように構成されている。

本実施例のタレット旋盤３では、機械加工中は、ワーク交換装置２は図９（ａ）又は図３に実線で示す段取り位置（第１位置）に位置しており、第１ワーク交換部１０の第１アーム１２が主軸５ａの軸線５ａ′に対して４５°をなしている。この状態で、作業者M2が段取りドア９を開けて完成品ハンド１７から加工済みワークW1を取り出すとともに、素材ハンド１８に未加工ワークW2をセットする。なお、この時点では、図３に示すように、段取り領域２２ｂと加工領域２２ａとは仕切りプレート２１で画成されており、機械加工中であっても安全にワークの搬入，搬出を行うことができる。

前記機械加工が終了すると、前記仕切りプレート２１が待機位置に移動し、ワーク交換装置２の第１ワーク交換部１０の第１アーム１２が駆動モータ２３により旋回軸ａ回りに旋回駆動される。この旋回に伴って、前記駆動ロッド１９が前記ずれＤの分だけ前記第２ワーク交換部１１の第２アーム１６を回動させる（図９（ｂ）参照）。

前記第１アーム１２が４５°旋回されると、前記完成品ハンド１７及び素材ハンド１８が、前記主軸５のチャック５ｂに対向する位置、つまり加工済みワークを受取り可能で、未加工ワークを受け渡し可能の位置に移動する(図９（ｃ）参照)。この状態で、主軸５が、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に移動し、チャック５ｂに保持されている加工済みワークW1が完成品ハンド１７に移載され、続いて素材ハンド１８に保持されている未加工ワークW2が前記主軸５のチャック５ｂに移載される。

このように本実施例装置では、第１ワーク交換部１０の第１アーム１２の第１位置から第２位置への移動と、第２ワーク交換部１１の第２アーム１６の第３位置から第４位置への移動とを連動させて、つまり第１位置から第２位置への移動と第３位置から第４位置への移動を同時進行的に行うようにしたので、段取り部２２ｂに搬入されたワークWを主軸５ａのチャック５ｂが保持可能の位置に短時間で移動させることができる。例えば従来装置のように、中立位置とワーク供給位置との間で前進又は後退させ、続いて前記中立位置とワーク渡し位置との間で回動させる場合はそれだけワーク交換に要する時間が長くなる。

また、機械本体３ａに第１ワーク交換部１０を設け、該第１ワーク交換部１０に第２ワーク交換部１１を設けたので、従来装置のように、ワーク搬入装置とワーク搬出装置を別個独立に設けた場合に比較して機械全体を小型化できる。

また、前記第１ワーク交換部１０の第１アーム１２は、ワークを保持して回転駆動する主軸５ａの軸線５ａ′を含む平面と平行な第１平面上で動作を行い、前記第２ワーク交換部１１の第２アーム１６は、前記第１平面に直交する第２平面上で動作を行うようにしたので、第１ワーク交換部１０の動作と第２ワーク交換部１１の動作とを、互いに干渉することなく連動させることができ、ワーク交換時間を確実に短縮できる。

さらにまた、作業者M1が機械本体３ａの主軸台５や刃物台６にアクセスするための機械本体ドア８を開閉する際に向き合う面、即ち該ドア８の外表面８ａと、作業者M2がワークを搬入，搬出するための段取りドア９を開閉する際に向き合う面、即ち該ドア９の外表面９ａとが斜めに交差するように前記機械本体ドア８及び段取りドア９を配置している。より具体的には、前記機械本体ドア８を主軸５ａの軸線５ａ′と平行に配置し、前記段取りドア９を前記軸線５ａ′に対して斜めに配置したので、機械本体ドア８の前に立って機械本体３ａにアクセスする作業者M1と、段取りドア９の前に立ってワークの段取り作業を行う作業者M2とが干渉するのを回避できる。従って機械本体３ａのメンテナンス中であってもワーク段取り作業を支障なく行うことができる。

また機械本体ドア８と段取りドア９とを同一直線をなすように隣接配置した場合に比較して、一方のドアが他方のドアに対して斜めになっている分だけ機械全体の幅を小さくできる。

また、複数のタレット旋盤３，３・・を、作業者M1が機械本体ドア８を開閉する際に向き合う該ドアの外表面８ａが互いに平行で、かつ作業者M2が段取りドア９を開閉する際に向き合う該ドアの外表面９ａが同一直線上に位置するように配置したので、前記各タレット旋盤３，３の配置間隔を狭くしても作業者M1が機械本体ドア８の前に立って機械本体３ａにアクセスする場合に必要な作業スペースＡを確保し易い。従って必要な機械台数を確保しつつ、加工ライン長を短縮できる。

なお、前記実施例では、第１アーム１２の旋回角度が４５°であり、第２アーム１６の回動角度が９０°である場合を説明したが、本発明における旋回角度，回動角度の設定は任意であり、前記実施例に限定されない。

１ 加工ライン
２ ワーク交換装置
３ タレット旋盤(工作機械)
３ａ 機械本体
５ａ 主軸
５ａ′ 軸線
５ｂ チャック（ワーク保持部）
７ａ 機械本体にアクセスするための開口
７ｂ ワークの搬入・搬出を行うための開口
８ 機械本体ドア
８ａ 機械本体ドア開閉時に向き合う面
９ 段取りドア
９ａ 段取りドア開閉時に向き合う面
１０ 第１ワーク交換部
１１ 第２ワーク交換部
２２ｂ 段取り部
Ｍ１，Ｍ２ 作業者
W ワーク

Claims (5)

1. 作業者が機械本体にアクセスするための開口を開閉する機械本体ドアと、作業者がワーク交換装置へのワークの搬入・搬出を行うための開口を開閉する段取りドアとを備え、
   作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面と作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面とが斜めに交差するように配置されていることを特徴とする工作機械。
2. 請求項１に記載の工作機械において、
   作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面は、ワークを保持して回転駆動する主軸の軸線と略平行であり、作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面は、前記軸線に対して斜めに配置されている
   ことを特徴とする工作機械。
3. 請求項１又は２に記載の工作機械において、
   前記ワーク交換装置は、前記機械本体に第１位置から第２位置へと移動可能に設けられた第１ワーク交換部と、該第１ワーク交換部に第３位置から第４位置へと移動可能に設けられた第２ワーク交換部とを有し、
   前記第１ワーク交換部と前記第２ワーク交換部との動作を連動させて行うことにより、前記段取り部に搬入されたワークを前記ワーク保持部が保持可能の位置に移動させる
   ことを特徴とする工作機械。
4. 請求項３に記載の工作機械において、
   前記第１ワーク交換部は、ワークを保持して回転駆動する主軸の軸線を含む平面と平行な第１平面上で動作を行い、前記第２ワーク交換部は、前記第１平面に直交する第２平面上で動作を行う
   ことを特徴とする工作機械。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載の複数の工作機械を、各工作機械において作業者が前記機械本体ドアを開閉する際に向き合う面が互いに平行で、かつ作業者が前記段取りドアを開閉する際に向き合う面が同一直線上に位置するように配置した
   ことを特徴とする加工ライン。

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