(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のワークを把持する主軸と前記ワークを表裏反転させる反転機とに対してワークの給排を行う主ローダを設け、この主ローダに、前記反転機と前記主軸との間の移動区間でワークを供給するワーク移送装置を設け、前記ワーク移送装置は、前記移動区間と前記工作機械の側方に設けられたワーク準備場所との間を循環する循環部材で構成され、この循環部材はワークを保持する保持部材が前記主ローダに連続的に供給可能な間隔で複数設けられていて、前記保持部材は循環部材と共に循環するものとし、前記反転機のワーク把持面は、左右方向に対して主軸のワーク把持面の真上にあり、前記主軸と反転機との間を主ローダが昇降する直線移動経路と前記循環経路の一部が重なっていて、前記主ローダで、循環部材の保持部材に保持されているワークを把持するものとしたワーク搬入・搬出装置。
【請求項２】
前記循環部材の移動経路と、前記反転機のワーク把持面と、前記主軸のワーク把持面とは、前記主軸の軸方向に対して略同じ前後位置である請求項１記載のワーク搬入・搬出装置。
【請求項３】
前記循環部材がチェーンであり、前記保持部材は前記循環部材のリンクプレートから水平に突設されて先端が上向きに曲がったピンからなり、孔付きとされたワークの孔に係止させることによりワークを保持するものである請求項１または請求項２のワーク搬入・搬出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤やその他の工作機械に装備されるワーク搬入・搬出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋盤にワークを搬入し、加工済みワークを搬出する装置として、ガントリローダが用いられている。このガントリローダは、パレットを循環移動させるワークフィーダからワークを持ち上げ、走行移動して旋盤の主軸に供給し、加工済みのワークを取り出して、走行移動の後にワークを搬出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記ガントリローダは、個々のワークの加工時間が長い場合は、それほど問題がないが、短時間の加工を多数のワークに順次行う場合は、ワークの加工に次のワークの供給が間に合わなくなり、その分サイクルタイムが長くなる。
【０００４】
この発明は、上記課題を解消するものであり、サイクルタイムの短縮が図れるワーク搬入・搬出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のワーク搬入・搬出装置は、工作機械のワークを把持する主軸と前記ワークを表裏反転させる反転機とに対してワークの給排を行う主ローダを設け、この主ローダに、前記反転機と前記主軸との間の移動区間でワークを供給するワーク移送装置を設けたものである。
この構成によると、主ローダの動作とワーク移送装置の動作とが並行して行える。すなわち、主軸でワークを加工している間、および主ローダが主軸に対してワークの供給または排出を行う間に、ワーク移送装置でワークフィーダ等から主ローダの近くに次のワークを持って来たり、あるいは加工済みワークを排出路まで搬出することができる。そのため、加工時間が短い場合でも、主軸が次のワークの供給を待つ時間が短くなり、サイクルタイムが短縮される。
【０００６】
上記構成において、前記ワーク移送装置を、前記移動区間と前記工作機械の側方に設けられたワーク準備場所との間を循環する循環部材で構成し、この循環部材はワークを保持する保持部材を前記主ローダに連続的に供給可能な間隔で複数設けたものとする。前記保持部材は循環部材と共に循環するものとし、前記反転機のワーク把持面は、左右方向に対して主軸のワーク把持面の真上にあり、前記主軸と反転機との間を主ローダが昇降する直線移動経路と前記循環経路の一部が重なっていて、前記主ローダで、循環部材の保持部材に保持されているワークを把持するものとする。この構成の場合、循環部材によりワークを主ローダに連続的に供給できるため、さらにサイクルタイムを短縮できる。また、循環部材を用いるため、ワーク移送装置を簡単な構成のものとできる。
また、上記構成において、前記循環部材の移動経路と、前記反転機のワーク把持面と、前記主軸のワーク把持面とは、前記主軸の軸方向に対して略同じ前後位置としてもよい。この構成の場合、循環部材と主ローダの間のワークの受渡しのために、主ローダが主軸の軸方向に移動する距離が短くなり、ワーク受渡し時間が短縮されるので、サイクルタイムがさらに短縮される。また、前後ストロークが短縮される分だけ、主ローダが小型化できる。
また、上記構成において、前記循環部材がチェーンであり、前記保持部材は前記循環部材のリンクプレートから水平に突設されて先端が上向きに曲がったピンからなり、孔付きとされたワークの孔に係止させることによりワークを保持するものであっても良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。工作機械１は平行２軸旋盤からなり、ベッド２の中央に並設された２つの主軸台３，３に、主軸４Ａ，４Ｂが互いに平行に設置されている。各主軸４Ａ，４Ｂは、主軸チャック４Ａａ，４Ｂａを各々有している。ベッド２の上には、主軸台３の両側に各々タレットからなる一対の刃物台５，５がタレットキャリッジ（図示せず）を介して設置され、これら刃物台５および主軸台３は、機体カバー６で覆われている。
主軸台３の上方には、二つの反転チャック７Ａ，７Ｂを有する反転機７が設置され、各反転チャック７Ａ，７Ｂは左右方向（Ｘ軸方向）に対して各主軸４Ａ，４Ｂの真上に位置する。反転機７は、図７に平面図で示すように、両反転チャック７Ａ，７Ｂを垂直な回転軸心Ｏ回りに回動可能とし、かつ対向移動可能としたものであり、図７（Ａ）で示す正面を向いた状態から図７（Ｂ）に示すように互いに向き合うように旋回させ、ついで図７（Ｃ）に示すように対向移動させることで、ワークＷを片方の反転チャック７Ａからもう片方の反転チャック７Ｂに表裏反転状態に受け渡すものとしてある。反転機７のチャック旋回，対向移動，およびチャック開閉には、いずれもエアシリンダ等の駆動源が用いられる。
【０００８】
図１において、工作機械１の両側には、ワーク供給台８およびワーク排出台９が床面に設置してある。また、この工作機械１の上部には、ワーク搬入・搬出装置１０が設置されている。ワーク搬入・搬出装置１０は、工作機械１の中央に設けられた２台の主ローダ１２Ａ，１２Ｂと、工作機械１の両側に設置されたワーク移送装置１３Ａ，１３Ｂとで構成される。主ローダ１２Ａ，１２Ｂは、各々主軸４Ａ，４Ｂと前記各反転チャック７Ａ，７Ｂとに対してワークＷの給排を行うものであり、左右方向に対して、主軸４Ａ，４Ｂの真上に位置するように設置されている。また、ワーク移送装置１３Ａ，１３Ｂは、各主ローダ１２Ａ，１２Ｂが反転チャック７Ａ，７Ｂと主軸４Ａ，４Ｂとの間を移動する区間において、各主ローダ１２Ａ，１２Ｂとの間でワークＷの受渡しを行うものである。
【０００９】
各主ローダ１２Ａ，１２Ｂは、工作機械１に対して前後方向（主軸４Ａ，４Ｂの軸心方向（Ｚ軸方向））に進退自在とされていて、その前後動する部分に昇降ロッド１５，１５が設置されている。各昇降ロッド１５，１５は、下端にローダヘッド１６を有しており、各ローダヘッド１６には各々２個のローダチャック１７ａ，１７ｂが上下に並べて設けてある。これらローダチャック１７ａ，１７ｂは、エアシリンダ等の駆動源（図示せず）で開閉駆動される。図の右側のローダヘッド１６は、下側のローダチャック１７ａが主軸４Ａへの供給用となり、上側のローダチャック１７ｂが排出用となる。左側のローダヘッド１６は、右側のものとは逆に、上側のローダチャック１７ａが主軸４Ｂへの供給用となり、下側のローダチャック１７ｂが排出用となる。主ローダ１２Ａ，１２Ｂの前後移動および昇降ロッド１５の昇降は、各々主ローダ１２Ａ，１２Ｂに搭載されたサーボモータ等を各々駆動源とする前後移動装置１９およびロッド昇降装置２０で行われる。
【００１０】
右側のワーク移送装置１３Ａは、前記ワーク供給台８から主ローダ１２ＡにワークＷを供給するワーク供給装置として働くものであり、主ローダ１２Ａの前記移動区間とワーク準備場所であるワーク供給台８上の所定位置との間を循環する循環部材２１で構成されている。ここでは循環部材２１として図３に示すようにチェーンが使用されている。この循環部材２１のリンクプレート２１ａには、ワークＷを保持する保持部材２２が、主ローダ１２Ａに連続的に供給可能な間隔で複数設けられている。保持部材２２は、前記リンクプレート２１ａから前方に向けて水平に突設され先端が上向きに曲がったピンからなり、この保持部材２２をギヤ，ベアリング等の孔付きワークＷの孔に係止させることによりワークＷが保持される。循環部材２１は複数のスプロケット２３に装掛され、そのスプロケット２３を駆動源（図示せず）で間欠駆動することにより循環移動する。この循環移動経路は、主軸４Ａの上方位置とワーク供給台８の上方位置との間を水平に移動する水平経路部と、ワーク供給台８の上方で上下に移動する昇降経路部とで逆Ｌ字状に構成されている。この循環部材２１の移動経路と、正面に向いた姿勢での反転チャック７Ａのワーク把持面と、これに対応する主軸４Ａのワーク把持面は、主軸４Ａの軸方向（Ｚ軸方向）に対して略同じ前後位置となるように設定されている。すなわち、ここでは、主ローダ１２Ａの移動経路と重なる循環部材２１の移動経路の例えば往路の一端部が、反転チャック７Ａの若干下位置となるように設定してある。
また、左側のワーク移送装置１３Ｂは、左側の主ローダ１２Ｂからワーク排出台９にワークＷを排出するワーク排出装置として働くものであり、主ローダ１２Ｂの前記移動区間とワーク排出場所であるワーク排出台９上の所定位置との間を循環する循環部材２１で構成されている。循環部材２１の構成は先のワーク移送装置１３Ａと同様である。この排出側の循環部材２１の循環移動経路は、主軸４Ｂの上方位置とワーク排出台９の上方位置との間を水平に移動する水平経路部と、ワーク排出台９の上方で上下に移動する昇降経路部とで逆Ｌ字状に構成されている。
【００１１】
上記構成の動作を説明する。この工作機械１およびワーク搬入・搬出装置１０で構成される加工装置は、ワーク供給台８上のワークＷを右側の主軸４Ａに搬入してワークＷの片面を加工し、その片面加工済みのワークＷを反転機７で表裏反転させた後に左側の主軸４Ｂに搬入し、ここで残り片面の加工を行った後、ワーク排出台９に排出する動作を繰り返す。この間のワークＷの移動をワーク搬入・搬出装置１０で行う。
【００１２】
図４（Ａ）に示すようにワーク移送装置１３Ａで、主ローダ１２Ａの移動経路まで送られてきたワークＷに対して、主ローダ１２Ａの下側ローダチャック１７ａが対面する高さまで昇降ロッド１５を上昇させる。ついで、図４（Ｂ）に示すようにローダヘッド１６を前進させ、下側のローダチャック１７ａで循環部材２１の保持部材２２に保持されているワークＷを把持する。ついで、昇降ロッド１５を若干上昇させた後（図４（Ｃ））、ローダヘッド１６を後退させる（図４（Ｄ））。このような動作により、循環部材２１で送られて来たワークＷを主ローダ１２Ａが受け取る。
【００１３】
図５（Ａ）のように主ローダ１２ＡがワークＷを受け取った後、上側のローダチャック１７ａが主軸４Ａと対面する高さまで昇降ロッド１５を下降させ（図５（Ｂ））、ローダヘッド１６を主軸４Ａ側へ前進させる（図５（Ｃ））。これにより、主軸４Ａの片面加工済みのワークＷを上側のローダチャック１７ｂで受取り、元の位置まで後退する（図５（Ｄ））。
【００１４】
次に、下側のローダチャック１７ａが主軸４Ａと対面する高さまで昇降ロッド１５を上昇させる（図６（Ａ））。ついで、ローダヘッド１６を主軸４Ａ側へ前進させ、下側のローダチャック１７ａで把持している新たなワークＷを主軸４Ａに渡す（図６（Ｂ））。このように新たなワークＷを主軸４Ａに供給した後、ローダヘッド１６を後退させ（図６（Ｃ））、上側の片面加工済みワークＷを把持したローダチャック１７ｂが反転機７の反転チャック７Ａと対面する高さまで昇降ロッド１５を上昇させる（図６（Ｄ））。ついで、ローダヘッド１６を前進させ、片面加工済みワークＷを反転チャック７Ａに渡した後（図６（Ｅ））、ローダヘッド１６を元の位置に後退させる（図６（Ｆ））。この状態で、ローダヘッド１６は、その下側ローダチャック１７ａがワーク移送装置１３Ａによって供給されてきたワークＷと対面する図４（Ａ）の状態となる。
【００１５】
片面加工済みワークＷを片方の反転チャック７Ａで受け取った反転機７は、図７のようにもう片方の反転チャック７ＢにワークＷを反転させて掴み替える。すなわち、図７（Ａ）の状態から、両方の反転チャック７Ａ，７Ｂが互いに向き合う姿勢に旋回し（図７（Ｂ））、両反転チャック７Ａ，７Ｂが前進してワークＷをもう片方の反転チャック７Ｂに受渡した後（図７（Ｃ））、両反転チャック７Ａ，７Ｂが後退する（図７（Ｄ））。この後、両反転チャック７Ａ，７Ｂは逆向きに旋回して元の前向き姿勢に戻る（図７（Ｅ））。
【００１６】
このようにして左側の反転チャック７Ｂに掴み替えたワークＷは、図１の左側の主ローダ１２Ｂにおける上側のローダチャック１７ａで把持する。ついで、昇降ロッド１５を下降させ、下側の空のローダチャック１７ｂで左側の両面加工済みワークＷを受け取った後、若干下降してローダチャック１７ａの片面加工済みワークＷを左側主軸４Ｂに供給する。この供給後、両面加工済みワークＷを把持する下側ローダチャック１７ｂが左側のワーク移送装置１３Ｂの保持部材２２に対向する元の高さ位置まで昇降ロッド１５を上昇させる。ついで、ローダヘッド１６を前進させ、ワーク移送装置１３ＢにワークＷを渡した後、ローダヘッド１６を元の位置まで後退させる。左側の主ローダ４Ｂは、その上側のローダチャック１７ａが対応する左側の反転チャック７Ｂと対面する高さ位置で待機する。
この後、両面加工済みワークＷを受け取った左側のワーク移送装置１３Ｂは、前記保持部材２２の取付間隔である１ピッチ分だけ循環駆動する。この循環駆動は、上記したワークＷの加工および受渡しの動作が１サイクル終了する毎に間欠的に繰り返される。これにより、両面加工済みワークＷをワーク移送装置１３Ｂによってワーク排出台９上に排出する。
なお、上記の説明では、左側主ローダ１２Ｂの前後動作の説明を省略したが、左側主ローダ１２Ｂも、右側主ローダ１２Ａと同様に、主軸４Ｂ、反転チャック７Ｂおよびワーク移送装置１３Ｂに対してワークＷの受渡しを行うときに前進および後退動作を行う。
【００１７】
このようにして、ワークＷの両面加工が行われる。このとき、右側ワーク移送装置１３Ａがワーク供給台８のワークＷを受け取って主ローダ４Ａの移動区間まで供給する動作、および左側ワーク移送装置１３Ｂが両面加工済みワークＷをワーク排出台９上に排出する動作は、主軸４Ａ，４ＢによるワークＷの加工や、主ローダ１２Ａ，１２Ｂによる主軸４Ａ，４ＢへのワークＷの供給や排出と並行して行える。とくに、ワーク移送装置１３Ａ，１３Ｂとして、この実施形態では循環部材２１の循環駆動により、保持部材２２の取付間隔を１ピッチとして、そのピッチ分だけ間欠的にワークＷを移動させるようにしているので、その１ピッチ分の間欠移動だけで、ワーク供給側では新たなワークＷの供給が可能となり、ワーク排出側では両面加工済みワークＷの受取り準備が可能となる。そのため、個々のワークＷの加工時間が短い場合でも、主軸４Ａ，４Ｂが次のワークＷの供給を待たなくて済み、あるいは待つ時間が短くなり、サイクルタイムが短縮される。すなわち、１台のローダでワーク供給台８から主軸４Ａへの供給を行うようにすると、ワークＷの加工時間の間にローダをワーク供給台８まで往復させることが無理な場合であっても、殆ど待ち時間なく主軸４Ａにワーク供給を行うことができる。主軸４Ｂに対するワーク排出についても同様に時間短縮が可能となる。また、循環部材２１の移動経路と、反転機７のワーク把持面と、主軸４Ａ，４Ｂのワーク把持面とを、主軸４Ａ，４Ｂの軸方向に対して略同じ前後位置としているので、循環部材２１と主ローダ１２Ａ，１２Ｂの間のワークＷの受渡しにおける主ローダ１２Ａ，１２Ｂの前後動作量が少なくなるので、さらにサイクルタイムを短縮できる。
【００１８】
なお、前記実施形態は、平行２軸旋盤に応用した場合につき説明したが、この発明は単軸旋盤や、その他の工作機械に装備することもできる。
また、前記実施形態では、ワーク移送装置１３Ａ，１３Ｂを循環部材２１で構成したが、これに限らず、例えばシュート等で構成してもよい。
さらに前記実施形態では、ギヤ，ベアリング等の孔付きワークＷを加工および受渡しする場合につき説明したが、ピン状の保持部材２２で保持できないワークＷを対象とする場合には、前記循環部材２１に所定間隔を開けて設置する保持部材２２としてワークＷの孔を利用することなく保持できる別の構造の保持部材２２を用いることにより対応できる。
【００１９】
【発明の効果】
この発明のワーク搬入・搬出装置は、工作機械のワークを把持する主軸と前記ワークを表裏反転させる反転機とに対してワークの給排を行う主ローダを設け、この主ローダに、前記反転機と前記主軸との間の移動区間でワークを供給するワーク移送装置を設けたものであるため、短時間の加工を多数行う場合にも、ワーク加工の待ち時間を短くしてサイクルタイムの向上を図ることができる。
請求項２の発明は、ワーク移送装置を、前記移動区間と前記工作機械の側方に設けられたワーク準備場所との間を循環する循環部材で構成し、この循環部材にワークを保持する保持部材を前記主ローダに連続的に供給可能な間隔で複数設けたため、循環部材によりワークを主ローダに連続的に供給できて、さらにサイクルタイムを短縮でき、またワーク移送装置を簡単な構成のものとできる。
請求項３の発明は、前記循環部材の移動経路と、前記反転機のワーク把持面と、前記主軸のワーク把持面とを、前記主軸の軸方向に対して略同じ前後位置としたため、主ローダが主軸の軸方向に移動する距離が短くて済み、そのためワーク受渡し時間が短縮されて一層サイクルタイムが短縮され、また主ローダを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るワーク搬入・搬出装置を装備した加工装置の正面図である。
【図２】同加工装置の側面図である。
【図３】（Ａ）は同加工装置における循環部材の要部平面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は同側面断面図である。
【図４】前工程を示す動作説明図である。
【図５】中間工程を示す動作説明図である。
【図６】後工程を示す動作説明図である。
【図７】反転機の動作説明図である。
【符号の説明】
１…工作機械                  １３Ａ，１３Ｂ…ワーク移送装置
４Ａ，４Ｂ…主軸                ２１…循環部材
７…反転機                    ２２…保持部材
１２Ａ，１２Ｂ…主ローダ          Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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