(57)【要約】【課題】より単純かつよりコンパクトな構造を有するワークピース処理装置を提供すること。【解決手段】ワークピース処理装置は、運動方向（Ｙ）に移動可能なカンチレバ（１）と、カンチレバ上に配置構成され、カンチレバに対して運動方向に移動可能なキャリッジ（１１）と、キャリッジ上に配置構成され、運動方向に対して横方向（Ｚ）に移動可能なグリッパ（１５、２５）とを備える。【選択図】図１
2008183705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動方向（Ｙ）に移動可能なカンチレバ（１）と、
前記カンチレバ上に配置され、前記カンチレバに対して前記運動方向に移動可能な、キャリッジ（１１）と、
前記キャリッジ上に配置され、前記運動方向に対して横方向（Ｚ）に移動可能な、グリッパ（１５、２５）と、
を備える、ワークピース処理装置。
【請求項２】
前記キャリッジ（１１）に前記グリッパ（１５、２５）を移動させるための回転駆動部（１６）が配置され、前記回転駆動部が好ましくは空気式に駆動可能である、請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】
（ａ）前記グリッパ（１５、２５）が機械軸（１７、１８）によって前記回転駆動部（１６）に連結されるか、あるいは、（ｂ）前記キャリッジに前記グリッパ（１５、２５）を案内するための線形ガイド（１９）が提供される、また（ａ）及び（ｂ）の両方である、請求項２に記載の処理装置。
【請求項４】
前記グリッパ（２５）がチャック部分（５２、５３）に対して旋回可能な、請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項５】
前記カンチレバ（１）および前記キャリッジ（１１）が、前記カンチレバおよび前記キャリッジの同時運動を生成するために同じ駆動部（４）に連結される、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項６】
前記カンチレバ（１）の前記運動方向（Ｙ）が水平に配向され、前記グリッパ（１５、２５）の前記運動方向（Ｚ）が垂直に配向される、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項７】
ワークピース（５０、５１、５２、５３）を維持するための第１のステーション（３０）と、前記ワークピースを機械加工するための第２のステーション（４０）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工作機械および処理装置の配置構成であって、前記処理装置が前記グリッパ（１５、２５）を前記２つのステーション間で移動可能なように配置構成される、配置構成。
【請求項８】
ワークピース（５０、５２）が前記第２のステーションで機械加工される際の回転中心である機械処理軸（４２）が、カンチレバ（１）の運動方向（Ｙ）に対して平行に配置構成される、請求項７に記載の配置構成。
【請求項９】
前記ワークピース（５０、５１、５２、５３）をロードおよびアンロードするために、前記第１のステーション（３０）が、好ましくは並んで配置された２つの搬送装置（３１、３２、３３、３４）を有する、請求項７または８のうちのいずれか一項に記載の配置構成。
【請求項１０】
前記工作機械が、ワークピース・スピンドル主軸台（４３）、心押し台（４５）及び又は砥石車（４７）を有する、請求項７から９のうちのいずれか一項に記載の配置構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークピース処理装置、ならびに工作機械およびワークピース処理装置の配置構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
合理的な機械加工の場合、ワークピース処理装置（以下、処理装置とも呼ばれる）が使用される。これらの装置は、処理ステーションにワークピースを自動的に供給するため、および機械加工操作の後でそれらを除去するために用いられる。
【０００３】
工作機械内の空間が限られている状況では、ワークピースの自動交換は困難である。したがって当分野では、たとえば構造体の高さが非常に低い研削機械が知られている。ローディングおよびアンローディングは、前面または上部からロボットまたはローダの形の通常の処理装置によって達成することができる（たとえば、どちらも上部からのワークピース交換のための処理装置を開示する、特許文献１及び特許文献２を参照）。しかしながら、前面または上部からのローディングおよびアンローディングは、以下のようにかなりの欠点を伴う。
【特許文献１】ＤＥ３２０５５４７Ａ１
【特許文献２】ＤＥ４４４３４６７Ｃ１
【０００４】
−  ユーザが作業ステーションに接近できないため、工作機械の設置ならびに可能なワークピースの手動交換はさらに困難となる。
−  ローディングが前面から実行される場合、ユーザは機械処理工程中、作業ステーションおよびワークピースを見ることができないが、最適な機械処理のためには見る必要がある場合がある。
−工作機械の作業者用扉を自動的に開閉するためのシステムを提供しなければならない。これにより経費が追加され、ワークピースの交換時間がさらに長くなる。
−処理装置は、機械処理操作時に生成された物質の生成を免れない。これに対処するためには、経費のかかる手段が必要である。
【０００５】
特許文献３では、工作機械に隣接して配置構成され、工作機械内に水平に入る移動可能な振りアームを有する、ワークピース処理装置を提供することが示唆される。アームは、ワークピースが供給されるステーション上部に延在するガントリ上に、移動可能に配置構成される。処理装置のこの設計により、構造体の容積が相対的に大きくなる。加えて、振りアームの制御が相対的に複雑である。たとえばワークピースは、作業ステーションで交換される場合、一般に垂直方向に移動される。こうした動きのためには、振りアームが旋回ならびに移動する必要がある。これは単純な制御システムでは困難である。
【特許文献３】ＥＰ０７２１８２１Ａ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来技術を背景として、本発明の目的は、より単純かつよりコンパクトな構造を有するワークピース処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するワークピース処理装置が、請求項１に示される。他の請求項は、好ましい諸実施形態、ならびにこうした処理装置および工作機械の配置構成を示す。
【０００８】
請求項１によれば、キャリッジが配置された上にカンチレバ（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）が提供される。カンチレバおよびキャリッジは、同じ運動方向に移動可能である。これにより、処理装置の単純かつコンパクトな構造が可能になる。
【０００９】
以下、本発明について、例示的諸実施形態を利用し、図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および図２に見られるように、処理装置は、水平方向に移動可能なカンチレバ１を備える。図１によれば、この運動方向はＹ方向に対応する。カンチレバ１は板の形状を有し、柱の形の支持部２に固定される。支持部２は、工作機械用のベッド４１に固定される。
【００１１】
別の方法では、支持部２を工作機械の側壁で、または工作機械の外部の地面で支持すると考えられる。
【００１２】
カンチレバ１を案内するために、支持部２にはガイド・レール３ａが提供され、これに沿ってカンチレバ１のガイド・シュー３ｂをスライドさせることができる。支持部２およびガイド３ａはカンチレバ１より短い。ピニオンを有する駆動部４が支持部２に取り付けられ、カンチレバ１上に形成された歯付きラックと係合する。（ピニオンおよび歯付きラックは図示されない。）駆動部４は電気駆動部の形であり、たとえばＣＮＣコントロールなどの好適なコントロールによって制御可能である。
【００１３】
カンチレバ１上には、Ｙ方向に移動可能なキャリッジ１１が配置構成される。その案内のために、キャリッジ１１には、カンチレバ１のガイド・シュー１３ｂ上でスライドするガイド・レール１３ａが提供される。カンチレバ１には、駆動部４およびキャリッジ１１に連結された、歯付きベルト１４が提供される。したがって、カンチレバ１およびキャリッジ１１は強く連結される。歯付きベルト１４の代わりに、たとえばチェーンなどの強制連結のための他の手段を用いることもできる。
【００１４】
動作時に、駆動部４はピニオンを駆動させ、それによって歯付きラックを、さらにはカンチレバ１を運動方向に移動させる。同時に、駆動部４は歯付きベルト１４を駆動させ、それによってキャリッジ１１が、カンチレバ１に対して同じ運動方向に移動される。カンチレバ１およびキャリッジ１１は伸縮式に（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃａｌｌｙ）移動される。
【００１５】
キャリッジ１１には、垂直方向、すなわちＺ方向に移動可能であり、ワークピース５０を受け入れおよび保持するためのグリッパ１５が提供される。
【００１６】
グリッパ１５の垂直運動は、図２でより詳細に示されるように、クランク駆動部によって行なわれる。回転アーム１７を有する回転駆動部１６が、キャリッジ１１に固定される。回転アーム１７は回転駆動部１６の回転軸に固定的に接続される。
【００１７】
回転駆動部１６として、たとえば空気式駆動装置が好適であり、これにより、回転アーム１７が第１の位置と第２の位置の間で旋回（ｓｗｉｖｅｌ）可能である。回転駆動部１６として電気駆動装置を使用することも可能である。
【００１８】
一方で、グリッパ１５は、たとえばスライディング・ガイドの形の、Ｚ方向に延在する線形ガイド１９によって案内される。他方で、グリッパ１５は、連結バー１８によって回転アーム１７に連結される。連結バー１８の両端は、それぞれ回転アーム１７およびグリッパ１５に蝶番式に取り付けられる。したがって回転アーム１７および連結バー１８は、互いに蝶番式に取り付けられたリジッド・アクスル（機械軸）を形成し、これによってグリッパ１５が回転駆動部１６に連結される。さらにグリッパ１５には、たとえば空気式の他の駆動部（図示せず）が設けられ、グリッパ１５のジョーを開閉するために働く。
【００１９】
回転アーム１７がその第１の位置にある場合、図２に示されるように、グリッパ１５はその引込み位置にある。回転駆動部１６が作動した場合、回転アーム１７はその第２の位置まで旋回し、それによりグリッパ１５は、図２の一点鎖線によって示されるようなその伸張位置に達するように、連結バー１８によって押し下げられる。線形ガイド１９は、グリッパ１５が運動の線形経路上を確実に移動するようにする。
【００２０】
回転駆動部１６の使用により、回転アーム１７の回転運動時に、グリッパ１５の垂直位置が適時に正弦波的に変化するという利点が与えられる。したがってグリッパ１５は、急激ではなくゆっくりと減速および加速される。これにより、とりわけワークピースがその停止位置からつかみ上げられている間でも、グリッパ１５が開始運動時にワークピースをしっかりと保持することが保証される。正弦波的運動は、急激な運動ではないにもかかわらず、ワークピースの高速昇降を保証し、それによってワークピースの交換時間を短くする。
【００２１】
図１に示されるように、処理装置は、ワークピース５０を供給ステーション３０と作業ステーション４０との間で左右に移送できるように配置構成される。図１の一点鎖線で示されるように、カンチレバ１は、作業ステーション４０側の支持部２の端部から突き出すことができるように、支持部２へ移動可能に配置構成される。カンチレバ１は、供給ステーション３０側の支持部２の端部から突き出すようにも移動可能である。
【００２２】
供給ステーション３０は、機械処理される（未完成部品）ワークピースをロードするためのローダ３１と、機械処理済みワークピース（完成部品）をアンロードするためのアンローダ３２とを備える。供給ステーション３０は、たとえば工作機械に追加で取り付け可能な供給モジュールの一部である。別の方法では、工作機械と直接一体化することができる。
【００２３】
２つの装置３１および３２は並んで配置され、高さを調節することができる。この高さ調節において、高さは、装置３１および３２に位置する２つのワークピースのワークピース軸が、工作機械の主軸（加工軸）４２と同じ高さになるように選択される。これにより、グリッパ１５を、ワークピースをつかみ上げて移動するために、所定の垂直ストロークで動作させることが可能である。ローダ３１としてはたとえばシーケンサが、アンローダ３２としては搬送ベルトが、好適である。パレットを使用してワークピースをロードおよびアンロードすることも可能である。
【００２４】
工作機械は、ワークピースが機械加工される作業ステーション４０を備える。本明細書に示される例示的実施形態では、工作機械は研削機械である。回転加工の場合、ワークピース５１は主軸４２を中心に回転される。そのため、研削機械は、中心点４４を有するワークピース・スピンドル主軸台４３と、Ｙ方向に移動可能であり、心押し台中心４６を有する心押し台４５と、ＸおよびＹ方向に移動可能な砥石車４７とを、備える。
【００２５】
保護のために、工作機械および供給ステーションには保護カバー（図示せず）が提供される。
【００２６】
ワークピース交換の操作順序の例は以下のとおりである。
【００２７】
作業ステーション４０でワークピース５１が加工されている間、グリッパ１５は待機位置、たとえば心押し台４５上に位置している。機械処理が完了した場合、カンチレバ１ならびにキャリッジ１１も、グリッパ１５がワークピース５１の上に位置するまで、負のＹ方向に移動される。回転駆動部１６を始動することによって、グリッパ１５が降下され、その後ワークピース５１がつかみ取られる。心押し台４５はワークピース５１を解放し、ワークピース５１はグリッパ１５と共に持ち上げられる。（図１では、グリッパ１５が持ち上げられている間のキャリッジ１１およびカンチレバ１の位置が、一点鎖線によって示される。）キャリッジ１１は、ワークピース５１がアンローダ３２の上に位置するまで、正のＹ方向に移動される。ワークピース５１を下に置いた後、グリッパ１５がローダ３１の上に位置するまで、キャリッジ１１はさらに正のＹ方向に移動される。機械加工されることになる次のワークピース５０がグリッパ１５によってつかみ上げられ、作業ステーション４０へと移送される。
【００２８】
図１および図２に示された工作機械は、シャフト部の形式でワークピースを機械加工する。図３は、ワークピースを機械加工するのに好適な他の工作機械をチャック部５２の形式で示し、同一の要素は同じ参照番号で指定される。ワークピース・スピンドル主軸台４３は、ワークピースをクランプするためのチャック４８を備える。ワークピース５２および５３は、ワークピース５２、５３の回転軸がＺ方向に、したがって作業ステーション４０の主軸４２と直角に、位置合わせされるように、ローダ３３およびアンローダ３４上に位置決めされる。ワークピース５２、５３を操作するために、グリッパ２５には旋回するグリッパ・ヘッドが提供される。旋回は、空気式駆動部（図示せず）によって達成される。この例示的実施形態では、グリッパ・ヘッドは９０度旋回可能である。
【００２９】
ローダ３３およびアンローダ３４は、それぞれ高さが調節可能な搬送ベルトの形である。これにより、ローダ３３およびアンローダ３４の高さを、機械加工されるワークピースの対応する長さに適合させることができるため、結果として、回転駆動部１６の駆動時に移動するグリッパ２５の垂直ストロークを、２つのステーション３０および４０で変更する必要がない。
【００３０】
オプションで、処理装置は、グリッパ２５またはグリッパ１５がキャリッジ１１上に選択的に取り付けられるように設計することができる。したがって、シャフト部分５０またはチャック部分５２のいずれかを操作するための処理装置を、簡単な手法で設置することができる。
【００３１】
上述の処理装置の概念は以下のような利点を提供する。
【００３２】
処理装置は、工作機械のローディングおよびアンローディングを水平に行なうことができるように設計され、すなわち、カンチレバ１の運動方向は本質的に主軸４２と水平である。したがって、作業ステーション４０への正面からのアクセスおよび視界が妨げられない。さらに処理装置は、機械加工工程中、作業領域の外に置かれる。これにより、たとえば切りくずなどの機械処理中に生成される材料、冷却潤滑剤、または同等のものが持ち運ばれるのを防ぐ。通常のスライド扉によって作業ステーション４０が保護される場合、該スライド扉は自動でなくてもよい。
【００３３】
特に図２に示されるように、処理装置の構造はコンパクトである。したがって、構造体の高さが低い工作機械を装着するためにも好適である。したがって、たとえば心押し台４５と機械の最上縁部との間の自由空間が６００ｍｍよりも小さいか、場合によっては３００ｍｍよりも小さい研削機械を、水平に装着することができる。処理装置の設計がコンパクトであるため、手動によるワークピース交換用にのみ設計された既存の工作機械を、自動ワークピース交換も可能なように取り付けることも可能である。
【００３４】
通常、処理装置は、直径が最高１００ｍｍ、重さが最高５ｋｇまでのワークピースを、±０．１ｍｍの範囲内の位置決め精度で、ステーション間で左右（前後）に精密に移送することが可能である。
【００３５】
運動学は単純であり、カンチレバ１およびキャリッジ１１はそれぞれ駆動部４によって線形方向に移動されるため、グリッパ１５、２５も回転駆動部１６および線形ガイド１９によって同様に移動される。したがって処理装置の制御は簡単である。
【００３６】
グリッパ１５、２５の運動は、単に、空気式駆動部の始動によって生成することができる。この場合、支持部２およびカンチレバ１を介してキャリッジ１１につながる導電体が不要となる。
【００３７】
前述の説明から、当業者であれば、特許請求の範囲によって画定された本発明の保護範囲を逸脱することなく、多くの修正例を利用可能である。
【００３８】
処理装置は、様々な種類の、特に回し形研削盤または旋削盤などのワークピースの回転機械加工に使用されるタイプの工作機械を取り付け或いは取り外しするために利用可能である。
【００３９】
処理装置は、必ずしも図面に示されたように配向する必要はない。カンチレバ１またはキャリッジ１１の運動方向は、それぞれ、特定の応用例に適合可能である。
【００４０】
グリッパは、１つまたは複数のワークピースをつかむことおよび保持することが可能なように、必要に応じて設計可能である。たとえば機械式、空気式、または磁気式グリッパが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従った処理装置および工作機械の配置構成を示す第１の例示的実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に従った配置構成の一部を示す側面図である。
【図３】本発明に従った処理装置および工作機械の配置構成を示す第２の例示的実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    カンチレバ
２    支持部
１１    キャリッジ
１５    グリッパ
１６    回転駆動部１６
１７    回転アーム
１８    連結バー
３０    供給ステーション
３１    ローダ
３２    アンローダ
４０    作業ステーション
４１    ベッド
４２    主軸
４３    ワークピース・スピンドル主軸台
４４    中心点
４５    心押し台
４６    心押し台中心
４７    砥石車
５０    ワークピース
５１    ワークピース
【図１】
2008183705.tif 000003
【図２】
2008183705.tif 000004
【図３】
2008183705.tif 000005