KR20130029028A

KR20130029028A - 공작기계 및 워크의 공급·배출방법

Info

Publication number: KR20130029028A
Application number: KR1020120101085A
Authority: KR
Inventors: 노부히데 나카무라
Original assignee: 나카무라 토메 세이미쓰고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-03-21
Also published as: EP2570233A2; EP2570233A3; CN202763081U; JP2013059827A; TWM452030U

Abstract

[과제] 공구 터릿을 구비한 공작기계에 있어서의 워크의 공급·배출에 관하며, 공급·배출을 행하는 장치의 비용 저감을 도모하는 동시에, 터릿이나 공구대와의 간섭이나 충돌을 확실히 회피할 수 있도록 한다.
[해결 수단] 공구 터릿을 그 인덱싱축과 직교하는 선회축 주위로 선회 위치 결정하는 선회 장치와, 상기 터릿의 이동 영역의 둘레가장자리부 소정 개소에 워크를 반입 내지 반출하는 반송 장치를 구비하고 있다. 터릿의 공구 부착부에 개폐 돌기와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구를 장착하여, 터릿의 이동 위치 결정 동작, 인덱싱 회전 동작, 선회 위치 결정 동작을 이용하여, 워크의 반입 위치 및 반출 위치로의 워크의 반송을 행한다. 워크의 반입 위치와 배출 위치는, 동일 위치이어도 다른 위치이어도 좋다.

Description

공작기계 및 워크의 로드·언로드방법{Machine tools and, method for loading and unloading work}

이 발명은, 공구 터릿(turret)을 구비한 공작기계 및 그러한 공작기계에 있어서의 워크의 공급·배출방법에 관한 것이다.

동일한 공작기계상에서 복수의 공구를 이용하여 워크를 가공할 때의 공구의 교환을 자동으로 또한 신속하게 행하기 위해서, 공구 터릿(이하, 단지 '터릿'이라고 한다.)이 이용된다. 터릿은, 인덱싱축(할출축(割出軸) 주위로 회전하는 정다각형상의 터릿 헤드(turret head)를 구비하고 있으며, 그 다각형의 각 변(邊)의 부분에 공구가 장착되어 있다. 터릿 헤드의 인덱싱축 주위로의 소정 각도의 회전(인덱싱 회전)에 의해서 그들 공구 중 1개를 가공하려고 하는 워크로 향하도록 하는 것에 의해서 공구가 선택된다.

터릿은, 선반이나 볼링머신에 많이 이용되고 있으며, 선반에 있어서는, 2차원 평면 내지 3차원 공간을 이동하는 공구대(날붙이대)에 장착해서 이용되고 있다. 공작기계는, 가공중의 워크를 고정하는 유지 도구(예를 들면 선반의 척이나 볼링 머신의 테이블에 부착된 바이스)를 구비하고 있으며, 다수의 워크를 연속 가공할 때는, 공작기계의 기외(機外)에 놓여진 스토커(stocker) 등으로부터 소재 워크를 공작기계의 유지 도구에 자동으로 공급하는 로더(loader)와, 유지 도구로부터 가공완료 워크를 받아서 기외로 배출하는 언로더(unloader)가 마련된다.

소재 워크는, 공작기계의 유지 도구에 소정의 자세로 공급할 필요가 있고, 그 자세가 스토커상의 소재 워크의 자세와 일치하고 있다고는 할 수 없다. 그 때문에, 로더에는 워크의 자세를 변환하는 변환 기구가 필요하고, 여러 가지 형상의 워크의 공급을 가능하게 하기 위해서는, 스토커나 유지 도구와의 사이에서 워크를 주고 받을 때의 로더 핸드(loader hand)의 위치나 방향을 설정하기 위한 제어장치가 필요하다. 게다가, 워크가 확실히 유지 도구에 공급되었는지 어떤지를 검출하는 센서도 필요하다. 가공완료 워크를 정해진 위치에 정해진 자세로 배출할 때는, 언로더에도 동일한 것이 요구된다.

게다가, 유지 도구와의 사이에서 워크의 주고 받기를 할 때는, 로더나 언로더의 핸드나 버킷(bucket)(이하, '핸드'라고 총칭한다.)을 상기 유지 도구의 근처까지 삽입해야 한다. 이 삽입 위치는, 워크를 가공할 때의 터릿이나 공구대의 이동 영역의 중심부이다. 그 때문에, 유지 도구와 터릿이나 공구대와의 사이의 좁은 공간에 핸드가 삽입되게 되고, 이러한 기기와의 간섭을 피하기 위해서, 핸드 및 이것을 지지하고 있는 로드나 암(arm)의 크기나 형상 및 동작이 제한되고, 로더나 언로더의 구조나 제어가 복잡하게 된다.

또, 복수의 유지 도구와 복수의 공구대를 구비한 공작기계에서는, 워크의 로드 언로드를 행할 때의 제어 미스에 의해, 기내에 삽입된 핸드와 가공 동작을 행하고 있는 터릿이나 공구대가 충돌하고, 기계를 손상시킬 위험이 있었다.

한편, 제품 형상의 복잡화와 제품의 다양화에 의해, 동일 기계로 다종 다양한 가공을 가능하게 하고 싶다고 하는 요구가 있다. 이 요구에 답하기 위해서, 본원의 출원인은, 직교 3축 방향으로 이동하는 공구대에 드릴이나 프레이즈(fraise) 등의 회전 공구를 구동하는 공구 구동축을 구비한 터릿을, 그 인덱싱축과 직교하는 선회 축 주위로 선회 가능하게 마련한 2주축(主軸) 대향 선반을 제공하고 있다.

일본 공개특허공보 2010-253635호

공작기계로 다수의 워크를 자동 연속 가공할 때는, 상기 공작기계에 로더와 언로더를 설치할 필요가 있다. 동일한 장치로 로더와 언로더를 겸용하는 경우와, 별개의 장치로서 개별로 마련하는 경우가 있지만, 결국 그 로더 핸드나 버킷은, 공작기계의 가공 영역의 중심부에 삽입할 필요가 있고, 제어장치도 공작기계와 로더나 언로더로 별개로 마련되어 있기 때문에, 로더나 언로더의 구조나 제어가 복잡하게 되고, 상당한 설치 면적이나 설치 높이(예를 들면 갠트리(gantry) 형태의 로더 등)도 필요하다고 하는 문제가 있었다.

특히 가공중의 워크를 고정하기 위한 복수의 유지 도구나 복잡한 활동을 하는 복수의 터릿이나 공구대를 구비한 공작기계에서는, 워크를 공급·배출중에도 다른 유지 도구로 유지된 워크의 가공이 계속되고 있는 경우가 많아, 로더나 언로더의 구조나 제어에 대한 요구가 엄격히 요구되며, 그 때문에 로더나 언로더의 가격이 상승되고, 이것을 제어하는 프로그래머나 오퍼레이터의 작업 부담도 증대한다고 하는 문제가 생기고 있었다.

이 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 공작기계의 가공 영역의 중심부까지 진입해서 유지 도구와의 사이에서 워크의 주고 받기를 행하는 로더나 언로더를 이용하는 일 없이, 워크의 공급이나 배출을 행할 수 있는 기술 수단을 제공하는 것이다. 이 발명은, 공작기계로의 워크의 공급·배출을 행하는데에 필요한 장치의 비용 저감을 도모하고, 워크의 공급·배출을 행하는 장치와 공작기계의 터릿이나 공구대와의 간섭이나 충돌을 확실히 회피할 수 있도록 하는 것을 과제로 하고 있다.

이 발명의 공작기계는, 가공되는 워크를 고정하는 척이나 바이스 등의 유지 도구(1(1a, 1b))와, 2차원 평면 내지 3차원 공간을 이동하는 공구대(32)와, 이 공구대에 탑재된 복수의 공구 부착부(31)를 구비한 터릿(2)과, 이 터릿을 그 인덱싱축(24)과 직교하는 선회축(b) 주위로 선회 위치 결정하는 선회 장치(33)를 구비하고 있다. 게다가 이 발명의 공작기계는, 상기 터릿(이하, '선회 터릿'이라고 한다.)(2)의 이동 영역의 둘레가장자리부(周緣部) 소정 개소에 워크를 반입 내지 반출하는 반송 장치(7, 8)를 구비하고 있다.

이 발명의 공작기계는, 터릿의 공구 부착부(31)의 적어도 1개소에 척(52a)이나 핑거(52b) 등의 개폐 돌기와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구(5, 6)를 장착하고, 그 개폐 돌기의 개폐 동작, 공구대(32)의 이동 동작 및 선회 터릿(2)의 인덱싱 동작 및 선회 동작을 이용하고, 상기 둘레가장자리부 소정 개소인 워크의 반입 위치(75) 및 반출 위치(85)와 유지 도구(1a, 1b)와의 사이에서, 워크의 공급 내지 배출을 행하는 것이 가능하다. 워크의 반입 위치(75)와 반출 위치(85)는, 동일 위치이어도 다른 위치이어도 좋다.

이 발명은, 선반, 특히 복수의 공구대와 대향 2주축을 구비한 선반에 특히 유효하게 채용할 수 있다. 선반에 있어서는, 유지 도구로 되는 척(1(1a, 1b))은, 주축의 축단에 마련되고, 선회 터릿(2)을 탑재한 공구대(32)는, 주축 축선(a)과 평행한 Z축 방향 및 워크에 대한 공구의 절삭 깊이 이송 방향인 X축 방향과의 X-Z 평면상에서 이동 위치 결정 가능하고, 다수는, X-Z 평면과 직교하는 Y축 방향을 포함하는 X-Y-Z 공간내에서 이동 위치 결정 가능하다. 선회 터릿(2)은, 공구대(32)에 Y축 주위(B축 방향)로 적어도 90도 선회하는 선회 장치(33)를 통하여 공구대(32)에 장착되고, 인덱싱축(24)은, 선회 장치(33)의 선회에 수반하여 X-Z 평면상에서 선회하는 인덱싱축(24) 주위로 회전한다.

이 발명은, 선회 터릿(2)을 포함하는 복수의 터릿을 구비한 선반에 채용하는 것이 더 바람직하고, 특히, 복수의 터릿(2, 4)을 구비한 2주축 대향 선반에 채용하는 것에 의해, 선회 터릿(2)에 의한 워크의 공급·배출중에도, 다른 주축과 제2의 터릿(4)으로, 다른 워크에 대한 가공을 계속할 수 있다. 이 경우, 주축 축선(a)을 사이에 두고 선회 터릿(2)을 상방에 배치하고, 그 외의 터릿(4)을 하방에 배치하는 것에 의해, 워크의 공급·배출 동작을 행하고 있는 선회 터릿(2)과 다른 터릿(4)과의 간섭(충돌이나 접촉)을 보다 확실히 회피할 수 있는 동시에, 워크의 반입 위치(75)나 반출 위치(85)가 높아지므로, 반입 장치(7)나 반출 장치(8)의 설치 스페이스의 확보가 용이하게 된다.

이 발명의 공작기계에 있어서의 워크의 공급·배출방법은, 상기 구조를 구비한 공작기계에 있어서의 워크의 공급·배출 방법으로서, 선회 터릿(2)의 공구 부착부(31)의 적어도 1개소에 개폐 돌기(52)와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구(5, 6)를 장착하고, 개폐 돌기(52)의 개폐 동작과, 공구대(32)의 이동 동작과, 선회 터릿(2)의 인덱싱 동작 또는 선회 동작을 이용하여, 선회 터릿(2)의 이동 영역의 둘레가장자리부 소정 개소에 설정된 반입 위치(75) 내지 반출 위치(85)와 공작기계의 유지 도구와의 사이에 워크의 공급 내지 배출을 행한다고 하는 것이다.

이 발명에 의하면, 소재 워크를 공작기계에 반입하는 반송 장치(7)는, 소재 워크를 선회 터릿(2)의 동작 영역의 둘레가장자리부에 설정한 반입 위치(75)까지 반입하면 좋고, 게다가 필요한 워크의 자세 변환은, 선회 터릿(2)측에서 행해지므로, 반입 장치(7)에는 워크의 자세 변환 기구를 마련할 필요가 없고, 또, 워크의 공급 확인용의 센서도 필요하지 않다. 게다가, 소재 워크의 반입 위치(75)는, 선회 터릿(2)의 이동 영역의 둘레가장자리부라면 임의의 위치에 정할 수 있으므로, 워크의 반입 경로도 단순화할 수 있다. 이러한 것은, 가공완료 워크의 반출측의 반송 장치(8)에 있어서도 동일하다.

또, 이 발명에 의하면, 워크의 가공 영역(9)의 중심부에 위치하는 워크 유지 도구(1a, 1b)까지 워크를 반입하고, 상기 유지 도구와의 사이에서 워크의 주고 받기를 행하는 로더 핸드를 구비한 로더나 언로더를 마련할 필요가 없고, 이러한 로더나 언로더에 대신하여, 구조 및 제어가 간단하고, 장치 자체도 소형으로 할 수 있는 반입 장치(7)나 반출 장치(8)를 마련하는 것만으로 좋기 때문에, 워크의 자동 반입 및 자동 반출을 포함하는 가공 장치 전체의 장치 비용을 대폭으로 저감할 수 있다.

게다가 유지 도구(1a, 1b)와의 사이에서 워크의 주고 받기를 하는 종래의 로더나 언로더의 기능을 선회 터릿(2)이 행하기 때문에, 워크의 공급·배출동작을 공작기계측의 제어장치로 제어하는 것이 가능하고, 공작기계측과 로더나 언로더측과의 제어 미스에 의한 기기의 간섭을 회피하는 것이 용이하게 된다. 복수의 유지 도구나 터릿을 구비한 공작기계에 있어서도, 이러한 복수의 터릿, 공구대, 유지 도구 상호의 간섭을 공작기계측에 마련한 간섭 체크 기능을 이용하여 예방할 수 있기 때문에, 선회 터릿에 의한 워크의 공급·배출동작중의 다른 기기와의 간섭도 용이하게 회피할 수 있다.

도 1은, 2주축 2터릿 선반의 일례를 나타내는 모식적인 정면도이다.
도 2는, 도 1의 선반에 있어서의 워크의 배출 동작을 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 1의 선반에 있어서의 워크의 공급 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 1의 선반에 있어서의 워크의 배출 동작의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 슬란트(slant)형의 선반에 있어서의 워크의 공급·배출동작을 나타내는 모식적인 측면도이다.
도 6은, 터릿에 장착하는 워크 파지구의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 워크 파지구의 개폐 구조의 일례를 나타내는 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여, 이 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은, 2주축 2터릿 선반의 모식적인 기기 배치를 나타낸 도면으로, 1a 및 1b는, 주축 축선(a)상에 배치한 제 1 주축과 제 2 주축의 대향단에 장착된 제 1 척 및 제 2 척, 11a 및 11b는, 제 1 주축 및 제 2 주축을 축지지하고 있는 제 1 주축대 및 제 2 주축대이다. 제 1 주축대(11a)는, 정위치에 고정해서 마련되어 있으며, 제 2 주축대(11b)는, 주축 축선(a)을 따라서 제 1 주축대(11a)에 접근 및 이격하는 방향으로 이동 위치 결정이 자유롭다.

2는, 주축 축선(a)의 상방에 배치한 선회 터릿, 4는 주축 축선(a)을 사이에 두고 선회 터릿(2)의 반대측에 배치한 아래 터릿, 21은 선회 터릿(2)의 터릿 헤드(이하 '선회 터릿 헤드'라고 한다.), 41은 아래 터릿(4)의 터릿 헤드, 32 및 42는, 선회 터릿(2) 및 아래 터릿(4)을 탑재하고 있는 상(上) 공구대 및 하(下) 공구대이다.

상공구대(32)는, 주축 축선(a)과 평행한 Z축 방향, 주축 축선(a)과 직교하는 공구의 절삭 깊이 이송 방향인 X축 방향 및 이들 축과 직교하는 Y축 방향으로 이동이 자유롭다. 선회 터릿(2)은, Y축 주위인 B축 방향으로 선회하는 선회 장치(33)를 개재하여 상공구대(32)에 탑재되어 있으며, 선회 터릿 헤드(21)는, 그 중심축인 인덱싱축(24) 주위로 인덱싱 회전한다. 따라서, 인덱싱축(24)은, 선회 장치(33)의 선회에 수반하여 X-Z 평면상에서 선회한다. 인덱싱축(24)의 원점 위상은, 선회 터릿 헤드(21)를 주축 축선(a)측으로 향하고 인덱싱축(24)이 X축 방향으로 되는 위치이다.

한편, 아래 터릿(4)은, Z축 및 X축 방향으로 이동하는 하공구대(42)에 인덱싱축(44)을 Z축 방향으로 하여 탑재되고 있다.

상하의 공구대(32, 42)의 X축 및 Z축 방향의 이동, 및 상공구대(32)의 Y축 방향의 이동 및 선회 장치(33)의 B축 방향의 선회는, NC장치의 지령에 따라서 동작하는 각각의 방향의 서보모터에 의해서 제어되고 있으며, 각 축방향의 위치 및 위상(선회각)은, 가공 프로그램에 의해서 정확하게 설정할 수 있다. 또, 터릿 헤드(21, 41)는, NC장치의 지령하에서 회전하는 인덱싱모터로 회전 구동되고 있으며, 그 인덱싱 위치는, 터릿 헤드(21, 41)와 이것을 지지하고 있는 고정의 케이싱(22, 45)과의 사이에 마련된 면치차(面齒車) 이음매(페이스 커플링)의 끼워맞춤에 의해서 고정되도록 되어 있다. 따라서, 선회 터릿(2)은, Y축 주위로의 선회각을 임의의 각도로 하고, 또한 선회 터릿 헤드(21)의 인덱싱축(24) 주위로의 회전각을 면치차 이음매의 이빨의 피치각(pitch angle)을 단위로 해서 자유로운 각도로 설정할 수 있다.

7 및 8은, 가공되는 워크의 반입 및 반출 장치이다. 도 1에 도시한 선반은, X축을 연직 방향으로 하여 각 기기가 배치되어 있으며, 따라서 선회 터릿(2)은, 주축 축선(a)의 바로 위에 위치하고, 아래 터릿(4)은, 바로 아래에 위치하고 있다. 도면의 반입 장치(7)는, 하단에 워크를 파지하는 핸드(71)를 구비한 승강 장치(72)가 Z축 방향의 가이드(73)를 따라서 왕복 이동하는 구조의 것을 예시하고 있으며, 핸드(71)로 스토커(74)상의 소재 워크(W1)를 집어들어서 승강 장치(72)의 이동단(移動端)에 설정한 워크 반입 위치(75)로 반송하는 것이다. 또, 반출 장치(8)는, 반출 위치(85)에 배출된 가공완료 워크(W2)를 Z축 방향 하방으로 배출하는 슈트 (chute) 구조의 것을 예시하고 있다.

공작기계의 가공 영역(9) 즉 워크를 가공할 때에 터릿(2, 4)이나 제 2 척(1b)이 이동하는 영역은, 도 1에 상상선으로 나타내는 격벽(91)이나 슬라이드 셔터, 개폐문 등으로 구획되어 있다. 반입 장치의 반입 위치(75) 및 반출 장치의 반출 위치(85)는, 격벽(91)을 관통하여 가공 영역(9)의 둘레가장자리부에 위치하고 있다. 보다 정확하게는, 선회 터릿 헤드(21)의 이동 영역의 단부로서, 선회 터릿(2)의 공구 부착부(31)의 1개소에 워크를 파지하는 파지구(척이나 핑거)를 장착했을 때에, 가공 프로그램에 의한 상공구대(32)의 X, Y, Z축 방향의 이동, 선회 장치의 선회 및 선회 터릿 헤드(21)의 인덱싱 회전에 의해, 상기 파지구를 이들 위치(75, 85)에 대향시킬 수 있는 위치에 마련된다.

선회 터릿 헤드(21)에 장착하는 파지구(5(5a, 5b, 5c))의 예를 도 6에 나타낸다. 도 6(a)는, 터릿(2)의 공구 부착부(31)에 고정되는 앵글 홀더(51a)에 워크의 단부를 파지하는 3개 돌기 척(52a)을 마련한 것, 도 6(b)는, 공구 부착부(31)에 고정되는 스트레이트 홀더(51b)에 워크의 원통부를 파지하는 핑거(52b)를 마련한 것, 도 6(c)는, 동일한 스트레이트 홀더(51b)에 3개 돌기 척(52a)을 마련한 것이다. 가늘고 긴 워크를 반송하는 것을 고려하면, 이러한 파지구(5)는, 파지한 워크가 인접하는 공구 부착부에 부착한 공구와 간섭하지 않는 방향, 즉, 워크의 중심축을 인덱싱축(24)과 평행한 방향이나 방사 방향으로 하여 파지하는 구조의 것이 바람직하다.

한편, 터릿의 공구 부착부에 장착하는 워크 파지구로서, 전동기 구동이나 공기압 구동의 개폐 기구로 개폐 돌기(52)(척(52a)이나 핑거(52b))를 개폐하는 것이 이미 제공되고 있다. 그 개폐 기구로서는, 예를 들면 전동기로 회전하는 나사의 진퇴 동작이나 공기압 실린더의 로드의 진퇴 동작을 캠이나 링크에 의해서 개폐 돌기의 개폐 동작으로 변환하는 기구가 이용되고 있다.

전기나 유체압으로 개폐 돌기(52)를 개폐하는 파지구(5)는, 인덱싱 회전하는 터릿 헤드에 전기나 유체압을 공급하는 배선 내지 배관이 필요하고, 터릿의 구조가 상당히 복잡하게 된다.

한편, 도면에 도시한 선반에 있어서의 선회 터릿(2)은, 도 1에 상상선으로 나타낸 바와 같이, 제 1 척(1a)에 고정된 워크(W1)와, 제 2 척(1b)에 고정된 워크 (W2)를 모두 가공 가능하게 설치되어 있으며, 또한 터릿의 공구 부착부에 드릴이나 프레이즈와 같은 회전 공구를 부착하여 머시닝 센터(machining center)적인 가공도 가능하게 하기 때문에, 공구 부착부에 장착한 회전 공구를 구동하는 공구 구동축과 그 구동 모터(공구 모터)를 구비하고 있는 것이 일반적이다. 이 공구 모터는, 예를 들면 암나사를 가공한 다음에 나사깍기 공구(탭(tab))를 뽑을 때에 공구를 역회전하는 관계상, 정역(正逆) 회전 가능한 것이 이용된다.

따라서, 파지구의 홀더(51a, 51b)에 공구 부착부(31)에 부착했을 때에, 회전 공구와 동일한 구조로 터릿 헤드(21)내의 공구 구동축(29)에 연결되는 입력축(61)을 마련하고, 이 입력축의 정역 회전을 개폐 돌기(52)의 개폐 동작으로 변환하는 기구, 예를 들면 랙 피니언(rack pinion) 기구(62)를 구비한 파지구(6)(도 7)를 실현할 수 있다.

이러한 파지구(6)를 이용하면, 가공 프로그램에 의해서 공구 모터(27)의 회전 방향, 회전각 및 회전 토크를 제어하는 것에 의해, 개폐 돌기(52)의 개폐 스트로크나 워크 파지력을 자유롭게, 또한 정확하게 설정할 수 있으며, 터릿에 전기 배선이나 유체 배관을 마련할 필요도 없어진다. 한편, 랙 피니언 기구(62)는, 개폐 돌기(52)의 개폐 위치에 따라서, 공구 모터의 회전각에 대한 개폐 돌기의 개폐량이나 공구 모터의 토크에 대한 파지력이 변화되지 않기 때문에, 가공 프로그램에 의한 개폐 돌기(52)의 스트로크나 파지력의 제어가 용이하다.

다음에 도 1 내지 3을 참조하여, 도 1의 2주축 2터릿 선반에 있어서의 워크의 연속 가공 동작을 설명한다. 이 예에서는, 선회 터릿(2)의 공구 부착부의 1개소에, 도 6(a)에 도시한 앵글 척 구조의 파지구(5a)를 장착하고 있다. 워크의 가공은, 제 1 척(1a)과 제 2 척(1b)에 각각 워크(W1와 W2)를 고정한 상태로 선회 터릿 (2)에 장착한 공구 및 아래 터릿(4)에 장착한 공구를 사용하여, 병행해서 행해진다.

제 2 척의 워크(W2)의 가공이 종료되면, 선회 터릿(2)은, B축 방향의 선회(이하, 'B선회'라고 한다.)와 선회 터릿 헤드(21)의 인덱싱 회전에 의해, 선회 터릿 헤드에 장착된 파지구(5a)를 워크(W2)측으로 향하여, 상공구대의 X축 방향 및 Z축 방향의 이동(이하, 'X-Z 이동'이라고 한다.)과, 요약하면 Y축 방향의 이동(이하, 'Y이동'이라고 한다.)에 의해, 파지구(5a)를 워크(W2)에 대향시킨다(도 3의 상상선). 그리고, 개폐 돌기(52)를 닫고 제 2 척(1b)을 여는 것에 의해, 워크(W2)를 받고, 도 3에 도시하는 X-Z 이동과, 필요한 경우의 Y이동과, B선회 및 인덱싱 회전에 의해, 도 3에 실선으로 나타내는 위치로 이동하고, 워크(W2)를 반출 위치(85)에 있어서 배출 슈트(81)상에 배출한다. 이 선회 터릿(2)에 의한 워크(W2)의 배출 동작의 사이, 제 1 척의 워크(W1)는, 아래 터릿(4)의 공구로 가공을 계속할 수 있다.

제 1 척의 워크(W1)의 가공이 종료되고, 배출 동작을 행하고 있는 선회 터릿(2)이 제 2 주축대(11b)와 간섭하는 영역을 떠난 단계에서, 제 2 주축대(11b)가 제 1 주축대(11a)측으로 전진하고, 제 2 척(1b)이 워크(W1)의 선단을 유지하고, 제 1 척(1a)이 열린 후 제 2 주축대(11b)가 후퇴하는 것에 의해, 워크(W1)가 제 1 척(1a)에서 제 2 척(1b)으로 받아 넘겨진다.

이 동안에 가공완료 워크를 배출한 선회 터릿(2)은, B선회와 인덱싱 회전 및 X-Z 이동과 필요한 Y이동에 의해, 반입 장치(7)로 반입 위치(75)에 이송되어서 대기하고 있는 소재 워크(W1)에 파지구(5)를 대향시키고(도 2의 실선), 개폐 돌기(52)를 닫는 것에 의해, 소재 워크(W1)를 파지한다. 그리고, X-Z 이동 및 필요한 Y이동과, B선회에 의해, 파지한 소재 워크(W1)를 제 1 척(1a)에 대향시키고(도 2의 상상선), 다시 Z축 방향으로 이동하여 소재 워크(W1)를 제 1 척(1a)에 공급한다. 이때, 상공구대(32)의 Z축 방향의 이송모터에 토크 제한을 가하는 것에 의해, 소망하는 힘으로 소재 워크(W1)를 제 1 척(1a)으로 누를 수 있다. 그리고, 제 1 척을 닫고, 파지구(5a)를 열어서 파지구(5a)를 주축 축선상으로부터 퇴피시키는 것에 의해, 워크의 공급이 종료된다. 이 선회 터릿(2)에 의한 워크의 공급 동작의 동안, 아래 터릿(4)의 공구로 제 2 척의 워크(W2)의 가공을 계속할 수 있다.

2주축 대향 선반이나 회전 공구를 사용하는 선반에서는, 워크의 주고 받기나 회전 공구에 의한 가공 위치를 설정하기 위해서, 척(1a, 1b)의 위상 제어(주축 축선(a) 축 주위로의 척의 회전각 제어)가 필요하다. 따라서, 반입 위치(75)에 소재 워크가 일정한 위상으로 공급되도록 하면, 워크의 위상을 소망하는 위상으로 하여 제 1 척(1a)에 공급할 수 있다.

상술한 선회 터릿(2)에 의한 워크의 공급·배출동작은, 모두 공작기계측의 NC장치의 가공 프로그램으로 제어할 수 있다. 또, 그 공급·배출동작중의 파지구(5)와 격벽(91)이나 척(1a, 1b) 및 이들에 고정된 워크와의 간섭 체크는, 공작기계의 NC장치에 탑재되어 있는 공구의 간섭 체크 기능을 이용하여 체크할 수 있으며, 충돌을 미연에 방지할 수 있다. 또, 2주축과 복수의 공구대를 구비한 선반에서는, 선회 터릿(2)에 의한 워크의 공급·배출동작의 사이에도 다른쪽의 척에 고정된 워크의 가공을 계속할 수 있기 때문에, 워크의 가공 능률을 저하시키는 일도 없다.

도 2의 예에서는, 가공완료 워크를 반입 장치(7)와 별개로 마련한 반출 장치(8)로 배출하고 있지만, 도 4와 같이, 가공완료 워크를 반입에도 이용하는 장치(반입 반출 장치)(7)로 배출할 수도 있다. 즉, 도 2에서 설명한 동작으로 가공완료 워크(W2)를 받은 선회 터릿(2)(도 4의 실선)은, X-Z 이동 및 필요한 Y이동과 B선회에 의해, 파지구(5)로 파지한 가공완료 워크(W2)를 반입 위치(반입 반출 위치)(75)에서 대기하고 있는 빈 핸드(71)에 대향시킨다(도 4의 상상선). 그리고 파지구(5a)를 열고 핸드(71)를 닫는 것으로, 가공완료 워크(W2)를 핸드(71)에 넘긴다. 핸드(71)는, Z방향 이동과 하강 동작 및 핸드의 열림동작에 의해, 가공완료 워크를 스토커(74)상의 원래의 위치(상기 워크가 소재 워크였을 때에 놓여져 있던 위치)로 되돌아가고, 근처에 놓여져 있는 소재 워크를 파지하여 반입 반출 위치(75)로 이동하고, 대기하고 있는 파지구(5a)에 받아넘긴다. 그리고, 도 3에서 설명한 동작으로, 소재 워크를 제 1 척(1a)으로 받아넘긴다.

이상의 예는, X축을 연직 방향으로 한 선반에서의 예이지만, X축 방향이 오퍼레이터측이 낮아지는 방향으로 경사져서 있는 것보다 일반적인 슬란트형의 선반에 있어서도, 터릿 헤드의 인덱싱 회전을 이용하는 것에 의해, 이 발명의 방법을 채용할 수 있다. 도 5는 그 예를 나타낸 도면으로, 파지구(5)로서 도 6(c)에 나타내는 스트레이트 척 구조의 파지구를 이용하고 있다. 선회 터릿(2)은, B선회에 의해 인덱싱축을 Z방향으로 한 자세에서의 인덱싱각의 제어에 의해, 파지구(5c)를 연직 상하 방향으로 향할 수 있다. 도면의 예에서는, 반입 위치(75)에서 파지구(5c)를 상향으로 하고 그 상방에 배치한 반입 장치(7)의 핸드(71)로부터 소재 워크(W1)를 받고, B선회와 인덱싱 회전에 의해 파지구(5c)를 Z축 방향으로 하여 제 1 및 제 2 척(1a, 1b)과의 사이에서의 워크의 주고 받기를 행하고, 파지구(5c)를 연직 하향으로 하여 배출 컨베이어(82)상에 가공완료 워크(W2)를 배출한다.

이상의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 이 발명은, B축 선회 가능하고 또한 적어도 2차원 평면내를 이동하는 터릿에 여러 가지의 형상의 워크를 각종 형태로 공급 및 배출하는 기능을 갖게 하고 있으므로, 가공 영역의 중심부까지 워크를 반입 반출하는 로드나 암(arm)을 구비한 로더나 언로더가 불필요하게 되고, 워크의 공급·배출동작을 공작기계측의 가공 프로그램으로 제어할 수 있으며, 선회 터릿에 장착한 파지구나 상기 파지구로 파지한 워크의 간섭 체크도 공작기계측의 기능을 이용하여 행하는 것이 가능하게 되는 것이다.

1a : 제 1 척
1b : 제 2 척
2 : 선회 터릿
4 : 아래 터릿
5, 6 : 워크 파지구
7 : 반입 장치
8 : 반송 장치
24 : 인덱싱축
31 : 공구 부착부
32 : 상공구대
33 : 선회 장치
52 : 개폐 돌기
52a : 척
52b : 핑거
75 : 반입 위치
85 : 반출 위치
a : 주축 축선
b : 선회축

Claims

가공되는 워크를 유지하는 유지 도구와, 2차원 평면 내지 3차원 공간을 이동하는 공구대와, 이 공구대에 탑재되어서 인덱싱 회전에 의해서 워크를 향해서 인덱싱 위치결정되는 복수의 공구 부착부를 구비한 터릿과, 이 터릿을 그 인덱싱 회전축과 직교하는 축 주위로 선회 위치 결정하는 선회 장치를 구비한 공작기계에 있어서, 상기 터릿의 이동 영역의 둘레가장자리부의 소정 개소에 워크를 반입 내지 반출하는 반송 장치를 구비하고, 상기 공구 부착부의 적어도 1개소에 개폐 돌기와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구를 장착하고, 상기 개폐 돌기의 개폐 동작과 상기 공구대의 이동 동작과 상기 터릿의 인덱싱 동작 및 선회 동작을 이용하여, 상기 소정 개소와 유지 도구와의 사이의 워크의 주고 받기를 행하는 것을 특징으로 하는, 공작기계.
축단에 마련한 유지 도구로 워크를 유지하여 회전하는 주축과, 주축 축선과 평행한 Z축 방향 및 주축에 유지된 워크에 대한 공구의 절삭 깊이 이송 방향인 X축 방향으로 이동 위치 결정 가능한 공구대와, 이 공구대에 X-Z 평면상의 축 주위로 인덱싱 회전하는 터릿과, 이 터릿을 X-Z 평면과 직교하는 Y축 주위로 적어도 90도 선회 위치 결정하는 선회 장치를 구비한 선반에 있어서,
상기 터릿의 이동 영역의 둘레가장자리부 소정 개소에 워크를 반입 내지 반출하는 반송 장치를 구비하고, 상기 터릿에 마련된 복수의 공구 부착부의 적어도 1개소에 개폐 돌기와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구를 장착하고, 상기 개폐 돌기의 개폐 동작과 상기 공구대의 이동 동작과 상기 터릿의 인덱싱 동작 및 선회 동작을 이용하여, 상기 소정 개소와 유지 도구와의 사이의 워크의 주고 받기를 행하는 것을 특징으로 하는, 선반.
제 2 항에 있어서,
상기 공구대가 상기 Y축 방향으로도 이동 가능한, 선반.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
주축 축선상에 상기 유지 도구를 대향시키고 한쪽이 다른쪽에 대해서 접근 및 이격하는 것에 의해 유지한 워크의 수수(授受)를 행하는 제 1 주축 및 제 2 주축과, 상기 터릿과, 상기 주축 축선을 사이에 두고 이 터릿의 반대측에 배치된 제2의 터릿을 구비하고 있는, 선반.
가공되는 워크를 유지하는 유지 도구와, 2차원 평면 내지 3차원 공간내를 이동하는 공구대와, 이 공구대에 탑재되어서 인덱싱 회전에 의해서 워크를 향해서 인덱싱 위치결정되는 복수의 공구 부착부를 구비한 터릿과, 이 터릿을 그 인덱싱 회전축과 직교하는 축 주위로 선회하는 선회 장치를 구비한 공작기계를 이용하여, 상기 터릿의 이동 영역의 둘레가장자리부의 소정 개소에 워크를 반입 내지 반출하는 반송 장치를 설치하고, 상기 공구 부착부의 적어도 1개소에 개폐 돌기와 그 개폐 기구를 구비한 워크 파지구를 장착하여, 상기 개폐 돌기의 개폐 동작과 상기 공구대의 이동 동작과 상기 터릿의 인덱싱 동작 또는 선회 동작을 이용하여, 상기 소정 개소와 유지 도구와의 사이의 워크의 주고 받기를 행하는 것을 특징으로 하는, 공작기계에 있어서의 워크의 공급·배출방법.