(57)【要約】【課題】機械全体を小型化できるとともに、ワーク交換時間を短縮できる工作機械を提供する。【解決手段】ワーク交換装置２は、機械本体３ａ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１０と、該第１ワーク交換部１０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１１とを有し、前記第１ワーク交換部１０と前記第２ワーク交換部１１との動作を連動させて行うことにより、段取り部２２ｂに搬入されたワークW2をチャック５ｂが保持可能の位置に移動させる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械本体のワーク保持部に保持されたワークと段取り部に搬入されたワークとを交換するワーク交換装置を備えた工作機械において、
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。
【請求項２】
請求項１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。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の工作機械において、
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、作業者が前記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。
【請求項４】
請求項３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。
【請求項５】
請求項３又は４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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械本体に保持されたワークと段取り部のワークとを交換するワーク交換装置を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワーク交換装置として、ワーク搬入装置とワーク搬出装置とを加工領域を挟み、かつ機体カバーの幅内に納まるように振り分け配置し、前記両装置のワーク載置台を、中立位置とワーク供給位置との間で進退可能に、かつ前記中立位置とワーク渡し位置との間で回動可能に設けたものがある（例えば特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３９６６０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来装置では、ワーク搬入装置とワーク搬出装置を別個独立に設けて機体カバー内に配置しているので、機械全体が大型化し易いという問題がある。また前記両装置のワーク載置台を、前記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ようにしているので、ワークの工具主軸への供給，排出に時間がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は、機械全体を小型化できるとともに、ワーク交換時間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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項1の発明は、機械本体のワーク保持部に保持されたワークと段取り部に搬入されたワークとを交換するワーク交換装置を備えた工作機械において、
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。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１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。
【０００８】
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、
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、作業者が前記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している。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３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。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は４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。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
請求項２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。
【００１５】
請求項３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。
【００１６】
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。
【００１７】
また請求項４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３の構成を支障なく実現でき、該請求項３の作用効果を確実に得ることができる。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係るワーク交換装置を備えた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。
【図２】前記タレット旋盤の斜視図である。
【図３】前記タレット旋盤の模式平面図である。
【図４】前記ワーク交換装置の斜視図である。
【図５】前記ワーク交換装置の平面図である。
【図６】前記ワーク交換装置の正面図である。
【図７】前記ワーク交換装置の右側面図である。
【図８】前記ワーク交換装置の左側面図である。
【図９】前記ワーク交換装置の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２１】
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、本実施例のワーク交換装置２を備えたタレット旋盤（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
前記完成品ハンド１７は前記第２アーム１６の上面に固定されたベース部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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
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  機体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
【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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【図８】
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【図９】
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